Корзина
25 отзывов
+7391 241-35-84
"АМОРЕ" - Учебный центр и Магазин профессиональной косметики
БИОРЕВИТАЛИЗАЦИЯ КОЖИ КОМПЛЕКСНЫМИ ПРЕПАРАТАМИ ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ С НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫМИ БИОРЕГУЛЯТОРАМИ.

БИОРЕВИТАЛИЗАЦИЯ КОЖИ КОМПЛЕКСНЫМИ ПРЕПАРАТАМИ ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ С НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫМИ БИОРЕГУЛЯТОРАМИ.

В.Н.Хабаров, к.х.н., директор АНО «Научно-исследовательский центр гиалуроновой кислоты».

08.05.16

      Расширение ассортимента препаратов для биоревитализации кожи, в частности, появление комплексных материалов на основе гиалуроновой кислоты с добавками низкомолекулярных биорегуляторов (витаминов, аминокислот, пептидов и т.п.), неизбежно ставит на повестку дня вопрос об их биологической эффективности. В данной статье приводятся результаты спектроскопических исследований химических превращений органических соединений на примере модельной смеси гиалуроновой кислоты и витамина С при воспроизведении стандартных условий производства и последующего хранения материала.

1.ВВЕДЕНИЕ.

            Ранее [1,2] нами были подробно рассмотрены основные характеристики препаратов для биоревитализации, содержащих в качестве единственного активного компонента нативную гиалуроновую кислоту. Практика применения таких моно материалов – гиалуронановых гидрогелей позволила 15 лет назад сформировать концепцию метода биоревитализации дермы, ставшего столь популярным в настоящее время. Основной тезис этой концепции - введение нативной гиалуроновой кислоты приводит к нормализации обменных процессов и созданию благоприятной среды для нормального функционирования фибробластов и других компонентов межклеточного матрикса кожи. В рамках такого достаточно широкого определения было вполне закономерным ожидать появления нового поколения комплексных препаратов для биоревитализации, в которых, наряду с гиалуронаном, присутствуют различные низкомолекулярные биорегуляторы.

         В дальнейшем мы будем использовать термин «низкомолекулярные биорегуляторы», который был введен в научную биохимическую литературу академиком Ю.А.Овчинниковым, для обозначения аминокислот, коротких пептидов, витаминов – тех органических веществ, которые выполняют различные регуляторные функции в организме, но отличаются по размеру от высокомолекулярных соединений – полисахаридов, белков, нуклеиновых кислот.

         Стратегия применения для биоревитализации молекулярных комплексов гиалуроновой кислоты с низкомолекулярными биорегуляторами основана на том факте, что гиалуронан в водных растворах при нейтральных значениях рН представляет собой отрицательно заряженную макромолекулу. Аминокислоты и пептиды в растворах при рН=7 присутствуют в виде биполярных ионов, т.е., наряду с отрицательным, несут и положительный заряд, локализованный на аминогруппе. Поэтому в водной среде гиалуронан образует с этими соединениями достаточно устойчивые молекулярные комплексы за счет электростатического взаимодействия. Таким образом, можно ожидать, что при внутрикожном введении гиалуроновая кислота будет выполнять транспортные функции, осуществляя доставку низкомолекулярных биорегуляторов к клеточным структурам дермы.

     Одним из первых отечественных комплексных препаратов для биоревитализации являлся «Гиалрипайер» [3,4], зарегистрированный в качестве изделия мед. назначения в 2008 г. В состав его десяти модификаций, помимо гиалуроновой кислоты, входит витамин С и В2, фолиевая кислота, аминокислоты, но не более 4-5 компонентов для каждой отдельной модификации. В настоящее время на российском рынке в разделе инъекционной косметологии присутствует ряд биоревитализантов, которые можно отнести к комплексным гиалуронановым препаратам, причем количество инградиентов в некоторых из них доходит до 50.

            За 7-8 лет применения данных препаратов возникла необходимость подвести некоторые итоги, критически оценить их эффективность и, возможно, наметить новые направления исследований, необходимые для дальнейшего развития этой области эстетической медицины.

2.ГРУППОВОЙ СОСТАВ ПРЕПАРАТОВ. ВЗГЛЯД С ПОЗИЦИИ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ.

         Все многообразие низкомолекулярных биорегуляторов, входящих в состав комплексных биоревитализантов, представлено четыремя группами соединений – витамины, аминокислоты, пептиды, микроэлементы преимущественно в виде солей неорганических кислот. Не трудно заметить, что по составу данные препараты очень напоминают БАДы и поливитаминные комплексы. Однако, кардинальное различие заключается в том, что последние выпускаются в таблетированном или капсулированном виде, а биоревитализанты в виде водных растворов со сроком годности от 1,5 лет. С точки зрения органической химии, некоторые органические соединения, особенно это касается витаминов С, Е, А, В2, В12 (это наиболее эффективные антиоксиданты), крайне реакционноспособны и чрезвычайно неустойчивы при хранении в растворах. Рассмотрим пример витамина С.

         Аскорбиновая кислота (витамин С) по химической природе относится к лактону кислоты близкой по структуре к глюкозе. Она является ненасыщенным соединением и не содержит свободной карбоксильной группы. Кислый характер витамина С обусловлен наличием двух гидроксильных групп у 2 и 3 углеродного атома. В организме человека аскорбиновая кислота присутствует в двух формах: восстановленной (АК) и окисленной – дегидроаскорбиновой кислоты (ДАК) (рис.1): обе эти формы быстро и обратимо переходят друг в друга и в качестве коферментов принимают участие в различных окислительно-восстановительных реакциях в организме.

 Рис. 1. Формы витамина С.

          Особенности химического строения АК напрямую связаны с ее биологической активностью. В водных растворах витамин С неустойчив при хранении, особенно в присутствии окислителей. Наличие в воде даже следов кислорода (при 20 С° концентрация растворенного в воде кислорода составляет 2,5 10-4 М) приводит к переводу АК в ДАК. Этот процесс может протекать и в анаэробной среде в присутствии различных окислителей. Далее происходит необратимый гидролиз ДАК, приводящий к раскрытию лактонного кольца с образованием 2,3-дикето-L-гулоновой кислоты, которая под воздействием кислорода переходит в треоновую и щавелевую кислоты.

          Кроме остаточного растворенного кислорода растворы комплексных биоревитализантов могут содержать ионы металлов переменной валентности, которые катализируют некоторые окислительно-восстановительные реакции между входящими в состав препаратов органическими соединениями. Все это накладывается на жесткие условия стерилизации (как правило, это автоклавирование при температуре 120 С), а каждый химик знает, что скорость реакции возрастает в 2-4 раза при росте температуры на каждые 10 С.

            Все эти обстоятельства оставляют открытым вопрос – как долго сохраняется биологическая активность низкомолекулярных биорегуляторов  в такой сложной многокомпонентной среде.

            Поэтому цель данной работы заключалась в исследовании возможных химических превращениях на примере простой модельной смеси гиалуроновая кислота + витамин С при воспроизведении стандартных технологических условий производства и последующего хранения биоревитализантов.

3.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

            В качестве объекта исследований была выбрана бактериальная гиалуроновая кислота, производства фармкомпании «SHISEIDO», со средней величиной молекулярной массы Мw=1790 кДа и молекулярно-массовым распределением Мw/Мn =1,389. Аскорбиновую кислоту (АК) использовали в форме аскорбилфосфата натрия – наиболее устойчивую к окислению модификацию витамина С. В этом соединении для  защиты от окисления гидроксильные группы у второго и третьего углеродного атома в молекуле АК подвергают реакции этерификации с различными кислотами, в частности с фосфорной кислотой, с образованием сложных эфиров. Такие водорастворимые производные витамина С в виде фосфорнокислых эфиров - аскорбилфосфат натрия и магния (рис.3), достаточно устойчивы при хранении и наиболее часто используются в препаратах для эстетической медицины [5].

 

 

 

 

 

Рис. 3. Аскорбилфосфат натрия

 

Приготовление растворов.

Для приготовления 1х10-3 М раствора гиалуроновой кислоты сухую навеску вещества массой 0,041 г растворяли в 100 мл дистиллированной воды.

Для приготовления 1х10-3 М раствора аскорбилфосфата натрия сухую навеску вещества массой 0,038 г растворяли в 100 мл дистиллированной воды.

Для приготовления раствора, содержащего 1х10-4 М гиалуроновой кислоты и 1х10-4 М аскорбилфосфата (т.е. раствора с соотношением гиалуроновая кислота/аскорбил фосфат – 1/1), 10 мл 1х10-3 М раствора гиалуроновой кислоты и 10 мл 1х10-3 М раствора аскорбилфосфата натрия добавляли к 80 мл дистиллированной воды.

Спектрофотометрические измерения.

         Запись электронных спектров поглощения растворов осуществляли с помощью спектрофотометра UV 2450 PC «Shimadzu» (Япония) с диапазоном длин волн 190 – 900 нм. Погрешность измерений составляла ± 0,2 нм. Связь прибора с компьютером ПК осуществлялась посредством RS-232 сообщения. Все измерения проводили в кварцевой кювете с толщиной стенок 2мм и длиной оптического пути 1 см. Электронные спектры поглощения растворов регистрировали в диапазоне длин волн 190 – 350 нм.

         Для проведения ИК=спектроскопических исследований каплю раствора (ГК+АК) наносили на подложку из оптического кремния, кристалл которого выращивали методом зонной плавки (бестигельный метод), высушивали при комнатной температуре в течение 30 мин и регистрировали ИК-НПВО-спектр образца на ИК-фурье микроскопе Hyperion2000, сопряженном с вакуумным ИК-фурье спектрометром IFS66v/s (Bruker), в диапазоне 4000-600 см-1 (кристалл Ge) и разрешением 2 см-1. ИК-НПВО спектры обрабатывали в ПО OPUS (Bruker).

4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.

      УФ спектр L-аскорбиновой кислоты при рН=7 имеет максимум поглощения при 265 нм с коэффицентом экстинкции 16500 моль-1дм3см-1. В этой области УФ спектра гиалуроновая кислота оптически прозрачна, что позволяет очень точно количественно определять АК в растворах в присутствии гиалуронана.

На рис.4 приведены УФ спектры исследуемых растворов после автоклавирования при различных сроках хранения.

Рис 4. УФ спектр поглощения растворов ГК-АК в соотношении 1/1 при различных сроках хранения.

  1. ГК-АК соотношение 1/1 свежеприготовленный образец..
  2. ГК-АК  после стерилизации (1 час, 120 С).
  3. ГК-АК  хранение 30 дней при +5С в темноте.
  4. ГК-АК  хранение 30 дней при комнатной температуре.
  5. ГК-АК  хранение 2 месяца  в холодильнике. 

 

 

         В ИК-НПВО-спектре смеси, подвергнутой стерилизации (кривая 1), регистрируются полосы поглощения валентных колебаний гидроксильных групп (–ОН, ~3400 см-1), карбоксильных и ацетамидных групп (С(О)NH при 3212 см-1 (NH) и 1620см-1, деформационных колебаний СН2 в аскорбиновой кислоте (1400), валентных и деформационных колебаний С–О в лактонном цикле аскорбиновой кислоты, карбоксилат-ионе (СОО–) мостике между и в глюкопиранозных циклах(1250, 1000, 900) .

         В ИК-НПВО-спектре смеси после хранения в течение 40 дней при комнатной температуре (кривая 2) изменяется соотношение интенсивности полос поглощения  валентных колебаний –ОН и –NH (3364 и 3212 см-1,соответственно), не регистрируются самостоятельные максимумы полос поглощения функциональных групп в области ниже 1600 см-1, при этом интенсивность полос поглощения валентных колебаний СН (2919 см-1) увеличивается.

         Результаты ИК спектроскопических исследований свидетельствуют, что при длительном хранении, даже в темноте при комнатной температуре, АК деградирует, гиалуроновая кислота деполимеризуется и, следовательно, физико-химические свойства смеси необратимо изменяются.

         Еще одно важное обстоятельство необходимо отметить. Двигаясь по пути усложнения композиционного состава биоревитализантов, абсолютно без внимания остается вопрос взаимодействия компонентов препарата с УФ излучением. Зоны введения биоревитализантов, как правило, открытые участки кожи, а солнечные лучи спектрального диапазона 320-400 нм достигают средних слоев дермы. Если вещество взаимодействует с излучением, т.е. имеет полосы поглощения в этой области УФ спектра, то оно становится фотосенсибилизатором и может участвовать в фото-химических реакциях с образованием синглетного кислорода – частицы, входящей в пул активных форм кислорода (АФК). Негативное действие АФК, на счету которых повреждение липидных мембран, дезактивации ферментов и даже повреждения в ДНК, достаточно подробно изучено и описано в специальной литературе.

         Из приведенного выше примера – УФ спектра гиалуроновой кислоты и витамина С (рис.4), видно, что данные органические соединения не имеют полос поглощения в диапазоне 320-400 нм. В этом смысле они не представляют потенциальной опасности. Но обратимся к справочнику УФ спектров органических соединений [6] и обнаружим, что фолиевая кислота имеет один из максимумов поглощения в области 365 нм, витамин А – 381 нм, рибофлавин - 347 нм, витамин В12 – 361 нм. Отсюда следует, что применение комплексных биоревитализантов, в состав которых входят подобные инградиенты, требует особой осторожности. Вводить такие препараты необходимо в более глубокие слои дермы и избегать прямого действия солнечных лучей, по крайней мере, в течение 7-10 дней.

         Подобный анализ спектральных характеристик органических соединений, входящих в состав комплексных биоревитализантов, необходимо проводить самым тщательным образом.

5.ВЫВОДЫ.

Проведенные исследования только обозначили проблему, но уже позволяют сделать некоторые выводы и дать практические рекомендации. По нашему мнению, нет научно обоснованных доказательств (во всяком случае, нам они не известны) эффективности внутрикожного введения витаминов для целей биоревитализации кожи, а возможные негативные последствия вполне очевидны. На примере витамина С показано, что уже через два месяца стандартного хранения он не обнаруживается в исследуемых образцах. Конечные продукты его химической трансформации не известны. По литературным данным можно предположить химическую природу этих продуктов, но остается не ясным их влияние на организм в отдаленной перспективе. Но самое главное заключается в том, что в процессе химической трансформации витамин С ухудшает качество гиалуронана, о чем свидетельствуют ИК спектры и значительное падение вязкости гидрогеля.

         Нет никакой уверенности, что и другие, нестойкие при хранении органические соединения, не вызывают протекания подобных процессов.

         Последнее, на чем хотелось бы акцентировать внимание читателей журнала – все легальные препараты прошедшие государственную регистрацию имеют клинические и токсикологические заключения, что, казалось бы, должно гарантировать безопасность применения. Однако, регламент, предусмотренный при регистрации изделий мед. назначения в нашей стране и в Европе (автор этой статьи принимал самое непосредственное участие в регистрации 8 изделий мед.назначения) не подразумевает проведения токсикологических и клинических испытаний для материалов после длительного срока хранения (срок годности некоторых биоревитализантов составляет 3 года). Поэтому вопрос, с одной стороны, гарантии полной безопасности, а, с другой, эффективности комплексных препаратов для биоревитализации, остается открытым.

6.ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

     В инструкциях по применению лекарственного средства всегда присутствует пункт о его совместимости с другими фармацевтическими формами. Очень часто экспериментально можно наблюдать, что то или иное вещество усиливает действие препарата, либо, напротив, подавляет эффективность воздействия. Априори невозможно определить направление этих процессов. Что и говорить о многокомпонентных смесях, в которых количество инградиентов относящихся к различным классам органических соединений, достигает нескольких десятков. По сути, растворенные формы таких композиций представляют собой своеобразный химический реактор, в котором в каждый момент времени происходят химические превращения. Чтобы быть уверенными, что эти превращения не приводят к негативным результатам, необходимо проводить комплексные исследования в различных областях науки. 

 

 

Литература.

  1. Хабаров В.Н. К вопросу о концентрации гиалуроновой кислоты в препаратах для биоревитализации. Эстетическая медицина, 2015;ХIV(1):15-24.
  2. Хабаров В.Н. Молекулярная масса гиалуроновой кислоты в препаратах для биоревитализации кожи. Эстетическая медицина, 2015;XIV(3):3-10.
  3. Волков В.П., Зеленецкий А.Н., Хабаров В.Н., Селянин М.А. Способ получения модифицированной аскорбиновой кислотой сшитой соли ГК и биоактивная композиция на ее основе. Пат.РФ №2382050. Опубл. Б.И. ,2010, №5.
  4. Хабаров ВН, Селянин МА, Зеленецкий АН. Перспективы создания новых препаратов для биоревитализации. Вестн эстетич мед, 2008;7(4):40–45.
  5. УФ-излучение и кожа: эффекты, проблемы, решения (сборник статей) // Косметика и медицина. - 2004. - С.390.
  6. Химический энциклопедический словарь. М.: «Сов. Энциклопедия» 1983: 789.
Предыдущие статьи
social-icon