Znaczenie biotechnologii w produkcji składników kosmetycznych i preparatów stosowanych w kosmetologii

20
Photo by chuttersnap on Unsplash

Produkty biotechnologii są dzisiaj wszechobecne, nie tylko w preparatach medycznych i farmaceutycznych, ale także kosmetycznych. Ten ogromny rynek poszukując coraz skuteczniejszych, bezpieczniejszych czy bardziej ekonomicznych rozwiązań, chętnie sięga właśnie po biotechnologię.

We współczesnej kosmetologii konkurencyjność metod i preparatów w decydującym stopniu zależy od nowatorskich rozwiązań pozyskiwania materiałów do ich produkcji, od innowacyjnych sposobów wykorzystania znanych dotąd substancji, od wprowadzania nieznanych wcześniej w kosmetologii składników lub zastosowania ich w zmienionej niż dotychczas używana formie. To bardzo chłonny rynek, więc firmy inwestują duże środki finansowe w tworzenie laboratoriów i opracowywanie nowych projektów badawczych. Na osiągnięcia kosmetologii coraz większy wpływ ma rozwój mikrobiologii, biologii molekularnej i biotechnologii. Na skalę przemysłową wykorzystuje się już dokonania nauki w stosowaniu mikroorganizmów w wielu działach przemysłu, np. spożywczym, energetycznym, chemicznym, rolniczym, farmaceutycznym i kosmetycznym. Celem jest poszukiwanie nowych rozwiązań, uzyskanie oczekiwanego produkt w krótszym czasie i większej ilości.

Definicja biotechnologii

Według Amerykańskiego Towarzystwa Mikrobiologii Przemysłowej biotechnologia mikrobiologiczna zajmuje się zastosowaniem wiedzy mikrobiologicznej i inżynieryjnej w procesach przemysłowych z wykorzystaniem mikroorganizmów (takich jak bakterie, grzyby, glony, pierwotniaki i wirusy) lub komórek roślin i zwierząt do produkcji użytecznych dóbr konsumpcyjnych lub półproduktów procesowych. Europejska Federacja Biotechnologów terminem „biotechnologia” określa integrację nauk przyrodniczych i inżynieryjnych w celu pozyskania produktów i usług przez zastosowanie komórek lub ich części oraz molekularnych analogów. Wyselekcjonowane kultury bakterii i drożdży, hodowle komórkowe i tkankowe używane są do wytwarzania antybiotyków, leków sterydowych, szczepionek, witamin, probiotyków, insuliny, aminokwasów, rozpuszczalników, hormonu wzrostu, przeciwciał potrzebnych w diagnostyce medycznej i badaniach naukowych.

Biotechnologia jest dziedziną interdyscyplinarną, obejmującą różne techniki wykorzystywania materiałów i procesów biologicznych, które przebiegają głównie przy udziale drobnoustrojów, kultur tkankowych i biokatalizatorów. Pozwala osiągać coraz lepsze efekty w tak potrzebnych kwestiach społecznych jak profilaktyka i leczenie wielu chorób, zwiększenie produkcji żywności, nie tylko w znaczeniu jej ilości, ale też utrwalania, wzbogacania i nowych możliwości przetwarzania. Szybki rozwój biologii molekularnej związany jest też z postępem metod inżynierii genetycznej i umożliwił kontrolowaną ingerencję w zapis cech genetycznych różnych organizmów, ulepszając ich zdolności i przydatność dla potrzeb człowieka, jak to jest w przypadku komórek macierzystych i sztucznej skóry.

Powszechność biotechnologii

Metody z zakresu biotechnologii stosowane są od dawien dawna; to sposoby przetwarzania, wytwarzania i konserwacji żywności, jak np. kiszenie warzyw i owoców, produkcja piwa, do której wykorzystuje się proces fermentacji cukrów prostych przez drożdże, czy też produkcja przetworów mlecznych, wszelkich jogurtów i serów. Produkty biotechnologii są dzisiaj wszechobecne, to m.in. obecne w proszkach do prania enzymy rozkładające cząstki brudu i odporne na wysokie temperatury, oczyszczanie ścieków i neutralizacja odpadów, biogaz, techniki hodowli zwierząt lub roślin, takie jak krzyżowanie oraz selekcja w celu otrzymania organizmów o określonych cechach, np. roślin dających wyższe plony biomasy i białka. To także rośliny transgeniczne, jak chociażby te ze zwiększona tolerancją na stres, z poprawioną wydajnością fotosyntezy i przyswajania azotu z atmosfery, również rośliny produkujące związki o charakterze pestycydów, co powoduje, że nie są potrzebne opryski, a to daje ogromne oszczędności dla firm, większe plony, mniej odpadów z produkcji i ogólnie więcej żywności.

Nowoczesna biotechnologia to także inżynieria genetyczna i wykorzystanie genetycznie zmodyfikowanych organizmów dla celów medycznych, farmaceutycznych i kosmetycznych. Wymienić tu można pałeczkę okrężnicy lub drożdże używane w produkcji insuliny, enzymów, antybiotyków, witamin i alkaloidów. Ważna jest też hodowla komórek zwierzęcych i roślinnych in vitro do produkcji czynników immunologicznych – szczepionek czy interleukin. Inżynieria genetyczna pozwala na produkowanie tak istotnych białek jak hormon wzrostu, białkowy czynnik krzepnięcia krwi i interferon, który jest ważnym czynnikiem przeciwwirusowym i immunomodulującym. Zastosowanie interferonów ma ogromne znaczenie w leczeniu chorób nowotworowych, stwardnienia rozsianego, reumatoidalnego zapalenia stawów i atopowego zapalenia skóry.

Znaczenie biotechnologii w kosmetyce i kosmetologii estetycznej

Wiele firm produkujących kosmetyki lub ich składniki ustawicznie poszukuje nowych, bardziej ekonomicznych, bardziej ekologicznych, szybszych w uzyskaniu, bezpiecznych i nowoczesnych rozwiązań kosmetycznych w walce ze zmianami skórnymi, takimi chociażby jak problemy trądzikowe, przebarwienia i objawy postępującego procesem starzenia. To ogromny rynek badań, który nie ustaje w poszukiwaniach coraz skuteczniejszych specyfików ratujących skórę przed różnymi przypadłościami oraz metod walki ze zmianami, jakie na skórze wywołują choroby, zła pielęgnacja i upływający czas.

Do najpopularniejszych składników preparatów stosowanych w kosmetologii estetycznej i w kosmetykach należy kwas hialuronowy (HA). Obecny jest w organizmach wyższych i w bakteriach. W ciele człowieka znajduje się około 15 gramów tej substancji, przede wszystkim w skórze, w macierzy zewnątrzkomórkowej, ciele szklistym oka, mazi stawowej, tkance mózgowej i w pępowinie. U bakterii HA stanowi składnik ściany komórkowej. Co ważne, zarówno HA ludzki, jak i bakteryjny mają praktycznie jednakową budowę oraz nie wykazują swoistości gatunkowej, a dzięki temu używanie preparatów zawierających HA pozyskany z bakterii nie wywołuje reakcji systemu odpornościowego, ani nie niesie za sobą ryzyka zakażenia międzygatunkowego. Duży postęp nauki w dziedzinie biotechnologicznej pozwala na otrzymywanie kwasu hialuronowego z różnych szczepów bakterii, m.in. Streptococcus zooepidemicus, S. equi, Pasteurella multocida. Obiecującym źródłem HA są rekombinowane szczepy S. thermophilus, które do produkcji HA nie wymagają obecności tlenu, co znacząco ułatwia jego otrzymywanie i oczyszczanie. Trwają badania nad zastosowaniem rekombinowanych mikroorganizmów zdolnych do biosyntezy HA, prowadzone są hodowle z udziałem modyfikowanych szczepów bakterii Bacillus sp., Lactococcus lactis, Agrobacterium sp. i Escherichia coli jako potencjalnych producentów pożądanego biopolimeru.

Kwas hialuronowy sprawia, że skóra jest odpowiednio elastyczna i nawodniona, ponieważ kwas ten ma zdolność wiązania wody nawet do 4 tysięcy razy większej od swojej masy. W tej branży beauty wykorzystywane są żele na bazie HA służące do wypełniania zmarszczek i bruzd, poprawiania owalu twarzy czy też powiększania ust, biustu i korekty miejsc intymnych. To także wszelkiego rodzaju mezoterapie i zabiegi regenerujące. Kosmetyki zawierające HA sprawiają, że skóra jest lepiej nawilżona i sprawia wrażenie jedwabiście gładkiej. Stosując maści i żele z dodatkiem HA, można osiągnąć efekt polepszenia wyglądu i naprawy zniszczonego naskórka, szybsze gojenie się ran, normalizację zaburzenia keratynizacji, spłycenie blizn potrądzikowych, można również niwelować przebarwienia i opóźniać proces fotostarzenia skóry.

Popularną substancją stosowaną w likwidacji defektów skóry jest także kolagen. Ten naturalny polimer jest podstawowy elementem macierzy pozakomórkowej i większości tkanek łącznych. Stanowi około 30% ogólnej liczby białek w organizmie i 70% suchej masy skóry. Spełnia przede wszystkim funkcje strukturalne, buduje struktury na wzór rusztowania, nadaje im też trwałość i odporność. To wytrzymałe białko znajdujące się również w kościach, chrząstkach i ścięgnach.

Pomoc w likwidacji często nieakceptowanych objawów starzenia mogą przynieść iniekcje produktami kolagenowymi. Spadek elastyczności skóry, zmarszczki i bruzdy, nierównomierne poletkowanie, słabsza zdolność do regeneracji – to wynik postępującej z wiekiem utraty kolagenu. Mają na to wpływ wolne rodniki tlenowe, promieniowanie ultrafioletowe i inne szkodliwe czynniki stymulujące organizm ludzki do produkcji kolagenazy, enzymu degradującego kolagen. Na rodzaj i aktywność kolagenu obecnego w preparatach kosmetycznych i medycznych ogromny wpływ ma metoda jego otrzymywania i rodzaj surowca, z którego jest produkowany. Najpopularniejszymi rodzajami kolagenu są bydlęcy, świński, rybi i ludzki (w tym bioinżynieryjny). Stosowana jest także zawiesina żywych kultur fibroblastów i macierzy pozakomórkowej, która sama w sobie nie jest implantem kolagenowym, ale go produkuje.

Kolagen bydlęcy był popularnym komponentem wypełniaczy używanych w celu niwelowania objawów starzenia. Surowcem do jego pozyskiwania jest skóra cieląt pochodzących ze specjalnych hodowli, a proces produkcji odbywa się w oparciu o ekstrakcję enzymatyczną. Telopeptydy, decydujące o immunogenności białka, zostają usunięte dzięki zastosowaniu pepsyny. Kolagen bydlęcy z czasem wyparły w dużej mierze kwas hialuronowy oraz ludzki kolagen, które charakteryzuje lepszy profil bezpieczeństwa.

Zawiesinę żywych kultur fibroblastów i macierzy pozakomórkowej pozyskuje się natomiast wprost ze skóry pacjenta i hoduje in vitro przez blisko 6 tygodni. Taka autologiczna forma nie jest wypełniaczem kolagenowym, jednak fibroblasty zdolne są do produkcji kolagenu, a więc efekt wypełnienia zmarszczek i bruzd uzyskuje się dzięki zagęszczeniu macierzy pozakomórkowej i przebudowie istniejących składników tkanki.

Kolagen ludzki otrzymany na drodze bioinżynierii to bardzo ważne osiągnięcie. Jego wytworzenie poprzedza zebranie kultur fibroblastów ze skóry właściwej. Kolejno umieszcza się je w trójwymiarowej siatce. Hodowla fibroblastów przebiega w bioreaktorach, w których warunki zbliżone są do tych panujących w ludzkim ciele. Na tym etapie następuje wzmożona produkcja kolagenu oraz innych komponentów macierzy pozakomórkowej. Tak uzyskany kolagen jest następnie poddany oczyszczeniu, co podnosi bezpieczeństwo jego użycia. Pierwsze preparaty otrzymane na drodze bioinżynierii zostały zaakceptowane przez amerykańską Agencję Żywności i Leków (FDA) w 2003 roku. Implanty tego rodzaju różnią się między sobą stężeniem kolagenu oraz konsystencją, co czyni je odpowiednimi przy korekcji różnego rodzaju zmarszczek i bruzd. Technika wykonywania iniekcji, efekt terapii i trwałość są podobne jak w przypadku kolagenu bydlęcym, jednak ten implant charakteryzuje się obniżoną immunogennością, mniejszymi dolegliwościami bólowymi oraz mniejszym ryzkiem powstania siniaków, a ze względu na biozgodność białek testy alergiczne nie są konieczne.

Biotechnologia odkrywa dla przemysłu kosmetycznego i farmaceutycznego wiele cennych składników aktywnych, np. zawartych w bakteriach i drożdżach. Odkryciem są także enzymy naprawcze DNA i ekstrakty bakteryjne z mikroorganizmów z rodzaju Saccharomyces, Lactobacillus, Bifida i Micrococcus. Znajdują one szerokie zastosowanie w kosmetykach do pielęgnacji cery wrażliwej, atopowej i suchej, zapobiegają przeznaskórkowej utracie wody, tym samym przeciwdziałają przesuszeniu skóry. Żeby wspomóc naturalne procesy regeneracji, stosuje się w kosmetykach enzymy naprawcze DNA, które są izolowane z mikroorganizmów, np. Adasomes pozyskiwane z bakterii probiotycznych z rodzaju Lactobacillus, Photolyase DNA z sinic Anacystis nidulans, Ultrasomes lub Photosomes z bakterii z rodzaju Micrococcus, Repair Complex CLR z bakterii z rodzaju Bifidobacterium Endonuclease z bakterii gatunku Micrococcus Luteus czy też Roxisomes z rzodkiewnika pospolitego.

W kosmetyce i kosmetologii bardzo ważne miejsce zajmują peptydy – pełnią w skórze funkcje przekaźników komórkowych, odpowiadają za uwalnianie enzymów i uczestniczą w procesach wytwarzania komórek. Do naturalnych peptydów organizmu ludzkiego należy wiele hormonów, jak np. melanotropina, glutation, ACTH i insulina. Występują one również w produktach zwierzęcych i roślinnych, takich jak mleko, jedwab, soja, pszenica i ryż. Są jednak zbyt duże, żeby mogły przeniknąć przez warstwę rogową skóry, więc wysiłki naukowców skierowane są na uzyskanie peptydów składających się ze specjalnie dobranych aminokwasów o rozmiarze pozwalającym na wniknięcie w głębsze warstwy skóry. Peptydy zmodyfikowane charakteryzują się dołączonym łańcuchem kwasu tłuszczowego, np. palmitynowego, dzięki czemu preparat kosmetyczny lepiej przenika przez naskórek. Możliwe jest wytworzenie substancji peptydowych identycznych z tymi, które wytwarza nasz organizm.

Bardzo ciekawym składnikiem coraz częściej stosowanym w kosmetykach i kosmeceutykach, pozyskiwanym w większej ilości dzięki procesom biotechnologicznym jest astaksantyna, uznawana chyba za najsilniejszy antyoksydant. Jest naturalnym karotenoidem, silniejszym niż beta-karoten, likopen czy luteina i substancją odżywczą, występującą najczęściej w postaci czerwonego barwnika w organizmach żywych. Wytwarzają ją algi (Haematococcous pluvialis), fitoplankton, niektóre rośliny, grzyby i bakterie w celu ochrony przed promieniowaniem słonecznym i utratą składników odżywczych. Łatwo przenika ona przez skórę i błony komórkowe, łagodzi stany zapalne, chroni przed uszkodzeniami DNA, zmniejsza ryzyko zachorowań na raka skóry, zapobiega poparzeniom słonecznym. Substancja ta jest wykorzystywana w kosmetykach także jako składnik redukujący zmarszczki, poprawiający koloryt oraz ogólny stan i wygląd skóry. Jest pomocna w profilaktyce wielu chorób, w tym nowotworowych, układu krążenia, cukrzycy.

Na świecie jest tylko kilku liczących się producentów naturalnej astaksantyny – niemal wszyscy wytwarzają ją z mikroalg Haematococcus, z wyjątkiem jednego, który używa do tego zmutowanych drożdży Phaffia. Astaksantyna z drożdży, podobnie jak astaksantyna syntetyczna, znacznie różnią się na niekorzyść od pochodzącej z alg. Najbardziej rozpowszechnionym gatunkiem mikroalg są niebieskozielone algi znane pod nazwą Spirulina (Arthrospira platensis). Rośnie ona w wysoko zasadowym środowisku i producenci muszą zużywać ogromne ilości sody, aby osiągnąć w zbiornikach wodnych alkaliczność około 10 pH. Uprawa jest jednak stosunkowo prosta w porównaniu z Haematococcus microalgae, która stanowi pod tym względem szczególne wyzwanie, ponieważ rośnie w środowisku o pH obojętnym, a to sprawia, że nie ma wielu producentów, którzy zdołali utrzymać się na rynku. Pierwsza faza odbywa się w zamkniętych systemach stawów o pojemności do 40 000 litrów, później następuje zwykle kilkudziesięciodniowy cykl „czerwienienia”. Po nabraniu odpowiedniego kolorytu mikroalgi są zbierane, myte i suszone. Ostatni etap to ekstrakcja suchej biomasy z użyciem nadkrytycznego dwutlenku węgla, w celu uzyskania rozłożonej olejożywicy, wolnej od jakiegokolwiek skażenia.

Metodami biotechnologicznymi otrzymuje się też ekstrakty z wielu innych alg, jak np. popularna chrząstnica kędzierzawa. Algi cechują się wysoką aktywnością antyrodnikową i zdolnością stymulowania syntezy kolagenu w fibroblastach, przez co zwiększają elastyczność i jędrność skóry.

Bardzo ciekawą substancją, coraz częściej wykorzystywaną w kosmetykach, preparatach zabiegowych i nutraceutykach jest resweratrol. Można go pozyskiwać dzięki procesom syntezy biotechnologicznej. To flawonoid, związek fenolowy zawarty w winie, winogronach, orzechach i owocach. Jego powierzchniowe stosowanie chroni przed promieniowaniem UVB. Uważa się, że to fenomenalny związek odpowiedzialny za tzw. paradoks francuski, czyli za wyjątkowo długie życie Francuzów w stosunku do ich teoretycznie niezbyt zdrowej, zbyt tłustej diety i picia dużych ilości alkoholu, głównie jednak w postaci czerwonego wina, a to ono zawiera najwięcej resweratrolu. Produkuje się go jednak łatwiej z rdestu japońskiego, a nie jak się powszechnie uważa z winogron. Charakteryzuje się szerokim zakresem aktywności biologicznej, ma właściwości przeciwzapalne, przeciwnowotworowe i antyoksydacyjne. Chroni organizm przed chorobami układu krążenia i schorzeniami neurologicznymi, hamuje oksydację cholesterolu frakcji LDL, agregację płytek krwi i angiogenezę.

Pozyskiwanie resweratrolu z roślin jest długie, trudne i mało wydajne. Proces ten stanowił spore wyzwanie. Jednak dzięki biotechnologii pojawiła się alternatywa, a mianowicie rekombinowane szczepy drożdży Saccharomyces cerevisiae, które w określonych warunkach, w sposób nieskomplikowany, wydajny i niedrogi mogą produkować resweratrol z prostych aminokwasów. Żeby wytworzyć resweratrol, do drożdży Saccharomyces cerevisiae wprowadzono cztery geny: liazę fenyloalaninową PAL, gen pochodzący z drożdży Rhodosporidium toruloides, hydroksylazę kwasu cynamonowego i ligazę kumarylo-koenzymu A. Za sprawą procesów biotechnologicznych możemy mieć resweratrol w formie suplementów i dopiero dzięki takiemu jego pozyskiwaniu cena stała się przystępna.

W przemyśle kosmetycznym niezwykle istotne są komórki macierzyste. Działają jak tarcza ochronna przed procesami starzenia. Zastosowanie ich w kosmetologii jest uważane za przełomowe odkrycie, pozwalające na wytwarzanie coraz skuteczniejszych preparatów regenerujących. Komórki macierzyste są niewyspecjalizowane i mają zdolność do samoodnawiania przez niekończącą się ilość podziałów. Cechuje je ważna umiejętność różnicowania, zawierają cały materiał DNA, są lepiej chronione i bardziej odporne niż pozostałe komórki. Pod względem roli, jaką spełniają w skórze, można powiedzieć, że ich zadaniem jest utrzymanie właściwej struktury skóry, co zachodzi dzięki całkowitemu odnowieniu się naskórka. Nie ma niestety możliwości ich odtworzenia, ponieważ zachowują stałą liczbę, ale badania laboratoryjne w dziedzinie inżynierii genetycznej wykazały, że roślinne komórki macierzyste odznaczają się wysokim poziomem penetracji do skóry właściwej. Opóźniają starzenie się skóry, wspomagają naprawę DNA, chronią przed czynnikami utleniającymi przez wydłużenie życia fibroblastów znajdujących się w skórze. Dzięki kosmetykom na bazie ekstraktów z komórek macierzystych pochodzenia roślinnego zyskujemy możliwość regeneracji skóry od podstaw. Jako przykłady roślin, z których pozyskuje się ekstrakty komórek macierzystych, można podać: jabłoń szwajcarską, drzewo arganowe, jeżówkę wąskolistną, mikołajka nadmorskiego, gardenię, szarotkę alpejską, winorośl, wąkrotkę azjatycką i pomidora.

Pierwszym etapem w procesie pozyskiwania ekstraktu z komórek macierzystych jest wybranie odpowiedniego materiału roślinnego i rozmnożenie rośliny metodą mikropropagacji. Kolejny krok to sterylizacja tkanki. Tak przygotowany materiał obrabia się mechanicznie, powodując jego fragmentację. W wyniku tego procesu wyspecjalizowane komórki budujące tkanki roślinne ulegają odróżnicowaniu, przechodząc w stan pluripotencji i zyskując charakter komórek macierzystych – to z nich właśnie zakłada się hodowlę komórkową, dostarczając do niej wszystkich niezbędnych składników odżywczych. Kolejny etap to selekcja i wybranie linii komórkowej o najbardziej pożądanych cechach. Ostatnim krokiem jest optymalizacja procesu do produkcji na skalę przemysłową przez przystosowanie komórek do wzrostu w płynie, co powoduje znaczny przyrost biomasy. Na koniec biomasę poddaje się działaniu wysokiego ciśnienia i trawieniu enzymatycznemu żeby uszkodzić ścianę komórkową wyhodowanych komórek. W ten sposób pozyskuje się zawiesinę zawierającą cytoplazmę, organella komórkowe oraz resztki komórek z porozrywanymi ścianami. Całość ekstrahuje się i zamyka homogenaty w liposomach, ponieważ taka forma ułatwia penetrację cennych składników przez skórę.

Przykładem opatentowanego produktu biotechnologicznego jest Antarcticine®. To glikoproteina z Morza Arktycznego hiszpańskiej firmy Lipotec, produkt w stu procentach pochodzenia biotechnologicznego. Z próbki błota pobranej w Antarktyce wyizolowano odmianę bakterii Pseudoalteromonas antarctica, która podczas wzrostu produkuje glikoproteinę zatrzymującą wodę, a po zastosowaniu zewnętrznym pozwalającą wytrzymać ekstremalne zimno. Ta ochronna funkcja zaobserwowana w naturze wykorzystana została w kosmetyce w celu ochrony i regeneracji skóry. Innym przykładem może być Phytodermina Lifting® włoskiej firmy I.R.A. Products. Jest to roztwór skrobi poddanej enzymatycznej degradacji. Uzyskuje się w ten sposób oligosacharyd Hydroksypropyl-β-Cyklodekstrynę, który łączy w sobie zalety cukrów, ma bowiem właściwości nawilżające i daje efekt liftingu przez tworzenia niewidzialnego filmu na skórze, nie uczula i łatwo ulega biodegradacji.

Substancje zapachowe w kosmetologii uzyskiwane w procesach biotechnologicznych

Ważne w przemyśle kosmetycznym i perfumeryjnym są substancje zapachowe, których pozyskiwanie z naturalnych aromatów z roślin jest procesem bardzo kosztownym. Alternatywą dla zbiorów zasobów naturalnych jest wykorzystanie mikroorganizmów do produkcji naturalnych związków występujących w roślinach i wytwarzanie substancji zapachowych drogą syntezy chemicznej lub konwersji naturalnych substratów, czyli tzw. związków identycznych z naturalnymi bądź o aromacie zbliżonym do naturalnego, czego przykładem jest wanilina.

Jedną z metod otrzymywania substancji zapachowych jest biokataliza (biotransformacja), polegająca na przekształcaniu prekursorów przez mikroorganizmy i produkowane przez nie enzymy. Używa się do tego różnych gatunków drożdży, np. popularnych Saccharomyces cerevisiae, ale też innych niekonwencjonalnych gatunków określanych jako NCY (non conventional yeasts). Używanie biokatalizatorów jest alternatywą dla syntezy chemicznej, pozwala na wykorzystanie żywych komórek lub lizatów i zmniejsza liczbę etapów produkcji. Bogactwo gatunków przeprowadzających biotransformację różnych związków może zapewniać również specyficzną selektywność produktów, które da się określić jako całkowicie naturalne. Wykorzystując gatunki takie jak Kluyveromyces marxianus, Pichia fermentans, Candida albicans i Yarrowia lipolyticaotrzymuje się substancje zapachowe z grup aldehydów, ketonów, alkoholi (np. 2-fenyletanol o delikatnym różanym zapachu), laktonów (np. γ-nonakalton o słodkim zapachu mleczno-kokosowym), terpenów i terpenoidów (jak werbenol o zapachu werbeny i bzu), alkenów, fenoli (np. kwas wanilinowy o zapachu wanilii).

Alternatywą dla pozyskiwania aromatów z natury jest też wykorzystanie genetycznie modyfikowanych mikroorganizmów, w skrócie GMM, w procesie biosyntezy. Geny roślinne, których produkty uczestniczą w szlaku syntezy określonych związków, klonowane są do genomu drożdży, co pozwala na pozyskanie substancji identycznych jak w ekstraktach roślinnych. Z tej metody korzysta coraz więcej firm produkujących substancje zapachowe. Genetycznie modyfikowane bakterie i drożdże stosuje się m.in. w produkcji substancji o zapachu róży, gorzkiej pomarańczy, grejpfruta i drzewa sandałowego. Wiele firm wykorzystuje drożdże do produkcji olejków zapachowych na szeroką skalę. Uniezależnia to przemysł perfumeryjny, kosmetyczny, a nawet spożywczy od pozyskiwania ich z natury, pozwala na zachowanie gatunków roślin, z których pierwotnie pochodzą składniki zapachowe.

Przyszłość biotechnologii

Zainteresowanie surowcami kosmetycznymi pozyskiwanymi dzięki biotechnologii zdecydowanie rośnie. Wykorzystanie biomasy bakteryjnej lub grzybowej do otrzymania cennych, a nawet niezbędnych aktywnych składników kosmetyków w porównaniu z tradycyjnymi procesami chemicznymi jest lepsze z wielu powodów. Procesy biotechnologiczne mają tą dobrą cechę, że dzięki stworzeniu odpowiednich warunków do zachodzenia wszelkich oczekiwanych reakcji osiąga się dużą wydajność, zachowując jednocześnie niskie koszty i niewielkie obciążenie dla środowiska. Pewne jest to, że coraz szerzej stosuje się biotechnologię nie tylko w kosmetologii, farmakologii czy medycynie, ale w ogóle we wszystkich dziedzinach życia, zarówno ze względów społecznych i ekologicznych, jak i ekonomicznych.

mgr Jolanta Kozaczyńska           
Specjalista kosmetologii estetycznej i kosmetologii leczniczej, dietetyki klinicznej i dietetyki w kosmetologii, instruktor odnowy biologicznej, pedagog i wykładowca zawodu. Od wielu lat prowadzi działalność społeczną w dziedzinach dotyczących profilaktyki zdrowotnej i poprawy wizerunku.

DSD de Luxe