Skóra zbudowana jest z naskórka oraz skóry właściwej. W naskórku, a konkretnie w warstwie podstawnej, odbywa się rozmnażanie komórek, przez co naskórek ciągle się odnawia. Naskórek jest najbardziej aktywną biologicznie warstwą- spełnia wiele funkcji, m.in. dzięki obecności keratyny pełni funkcję ochronną, dzięki melaninie - chroni przed promieniowaniem ultrafioletowym. Skóra właściwa znajduje się pod naskórkiem i zawiera włókna kolagenowe, elastynę oraz włókna retikulonowe. Tworzą one sieć wzajemnych połączeń, które wraz z biegiem lat stają się kruche. Stąd po rozciągnięciu skory, nie powraca ona z łatwością do pierwotnego stanu.

Wielowarstwowość skóry oraz fakt, iż jest ona dynamicznie żyjącą biomembraną pozwala na przypisanie jej w poczet wielofunkcyjności. Jako naturalna bariera posiadająca wiele funkcji, skóra jest charakteryzowana w następujący sposób: ze wzrostem głębokości, wzrastają funkcje barierowe kolejnych warstw skóry, natomiast jej  zdolność do akumulacji podawanych substancji zmniejsza się. W teorii i praktyce,  funkcja bariery ochronnej oraz zdolność do akumulacji substancji aktywnych uzupełniają się, dzięki istnieniu systemu odbierającego substancje aktywne  pod naskórkiem. Obejmuje on głównie system naczyń krwionośnych oraz naczyń układu limfatycznego.

Ze względu na stopień przenikania substancji przez poszczególne warstwy skóry wyróżniamy trzy typy działania składników zewnętrznych. Pierwszy z nich to adsorpcja, która występuje, gdy substancja dociera jedynie do zewnętrznej warstwy naskórka i tam rozwija się jej działanie. Kolejny typ dotyczy penetracji, czyli przenikania substancji dalej w głąb żywej struktury skóry właściwej, bez zauważalnego wnikania do naczyń krwionośnych. Natomiast jeżeli wystąpi wymienione wcześniej wnikanie substancji do skórnych naczyń krwionośnych, to mamy do czynienia z trzecim typem działania składników, czyli resorpcją. Resorpcja dotyczy podawania na powierzchnię skóry takich składników jak witaminy, kwas salicylowy, olejki eteryczne czy też wyciągi roślinne.

Jednak, większość substancji jest aktywnych jedynie w najwyższej warstwie skóry, a głębokość ich wnikania jest zależna nie tylko od rodzaju użytej substancji, ale także od formy użytkowej składnika. Przenikanie cząsteczek może zatem być rozpatrywane przez pryzmat efektów fizjologicznych oraz fizycznych.

Transport składników jest możliwy trzema drogami (Ryc. 1): poprzez naskórek (1), ujścia gruczołów potowych (3) oraz ujścia mieszków włosowych (2). Istnieje także możliwość wnikania substancji przez płytkę paznokciową. Przenikanie substancji za pomocą ujść gruczołów potowych i mieszków włosowych odgrywa mniejszą rolę z powodu względnie małej powierzchni, około 0,1% całkowitej powierzchni skóry. Jednakże są one istotne przy wnikaniu jonów i dużych polarnych cząsteczek, które z trudem przenikają przez warstwę rogową skóry.

Transport przez naskórek pozwala na wnikanie substancji  dwiema drogami: wewnątrzkomórkową oraz zewnątrzkomórkową (Ryc.2). Rozróżnienie ścieżki wnikania substancji jest uwarunkowane głównie przez wartość stałej podziału danej cząsteczki (K). W przypadku substancji hydrofilowych, czyli wykazujących duże powinowactwo do wody, preferowany sposób wnikania to  wewnątrzkomórkowy, podczas gdy dla cząsteczek lipofilowych ( log > 2 , oktanol/woda) dominuje mechanizm  zewnątrzkomórkowy. W wielu przypadkach substancje wnikają w głąb skóry wszystkimi dostępnymi drogami jednocześnie.

Proces dyfuzji substancji przez skórę może być modelowany w oparciu o pierwsze prawo Fick`a:

Gdzie:

J – ilość składnika przepływająca przez jednostkowy przekrój w jednostce czasu,
K - eksperymentalnie wyznaczona stała podziału substancji aktywnej w naskórku,
D – współczynnik dyfuzji w naskórku o grubości h,
c0 – stężenie zaaplikowanej substancji aktywnej na powierzchni skóry,
ci - stężenie zaaplikowanej substancji aktywnej pod powierzchnią skóry,
h – grubość warstwy naskórka.

Do wytworzenia stanu przesycenia, czyli zwiększenia przenikalności substancji bez zmiany struktury naskórka, wystarczy zwiększenie różnicy (c₀-c_i). Zwiększa się wtedy bowiem termodynamiczna aktywność substancji.

Aby zwiększyć ilość substancji wnikającej przez skórę w głąb tkanki stosuje się metody fizyczne, takie jak zabiegi jonoforetyczne czy też fonoforetyczne. W pierwszym przypadku cząsteczki intensywniej wnikają w skórę dzięki zjawisku przepływu prądu elektrycznego, natomiast w drugim przypadku efekt ten osiąga się dzięki falom ultradźwiękowym. Składniki kosmetyków są także zamykane w nano-nośnikach. Dzięki zastosowaniu zaawansowanej technologii zestaw składników zostaje uwolniony dopiero w głębokich warstwach naskórka.

Laboratoryjne badania przenikalności substancji opierają się na wykorzystaniu różnych metod badawczych, takich jak mikrodializa, perfuzja skóry wymienia krowiegoczy (metoda BUS) czy wykorzystanie komory dyfuzyjnej Franza.

Mikrodializa pozwala na badanie penetracjisubstancji in vivo. Polega ona na wprowadzeniu do skóry właściwej sondy, zbudowanej z półprzepuszczalnego materiału, przez którą pompowany jest roztwór soli fizjologicznej  Roztwór ten jest w równowadze z molekułami substancji, wnikającej w głąb skóry właściwej. Pozwala to na oszacowanie ilości substancji wnikającej przez skórę na podstawie jej stężenia w dializowanym roztworze (przepływającym przez sondę).

Metoda BUS (Bovine Udder Skin - BUS) polega na wykorzystaniu skóry z wymienia krowy, która może być utrzymana przy życiu w kulturze przez 8 – 10h. Tkanka jest odżywiana przez wzbogacony w tlen roztwór, pompowany przez naczynia krwionośne  skóry wymienia. Metoda ta pozwala nie tylko na badanie przenikalności substancji krwionośnych, ale także na jej rozkład w tkankach oraz pomiar skutków ubocznych związanych ze zwiększeniem ilości danych składników aktywnych.

Komora dyfuzyjna Franza to metoda najczęściej wykorzystywana w badaniach przenikania substancji in vitro i ex vivo. Testowany preparat (składnik aktywny) jest rozdzielany od roztworu buforowego za pomocą specjalnej bariery. W badaniach in vitro barierę stanowi sztuczna skóra, która zachowuje równowagę w stosunku do skóry właściwej i naskórka jak w skórze naturalnej. Natomiast badania ex vivo polegają na wykorzystywaniu skóry zwierzęcej. Technika ta jednak nie zawsze jest w stanie przewidzieć zachowanie się danej substancji i jej przenikalność w stosunku do naturalnej skory.

Rozwój wiedzy, dotyczącej budowy bariery skórnej i jej funkcjonowania, umożliwił opracowanie szeregu technik zwiększających penetrację składników aktywnych w głąb skóry. Jednak wiele aspektów penetracji nie zostało jeszcze do końca wyjaśnionych. Techniki wykorzystywane do transportu substancji aktywnych mogą jednocześnie zaburzać funkcjonowanie bariery i prowadzić do zwiększonej transepidermalnej utraty wody (TEWL). Dlatego konieczna jest ich optymalizacja, która pozwoli na zwiększenie penetracji bez jednoczesnych działań niepożądanych.

Źródło:

http://www.scf-online.com/
Maria Mrukot „Kosmetologia. Receptariusz”

Ryciny:

http://www.scf-online.com/