Nanocząstki w kosmetykach i medycynie: przyszłość czy zagrożenie?

Nanocząstki pod lupą – zastosowania w kosmetykach, medycynie i przemyśle. Czy ta niewidzialna rewolucja jest dla nas bezpieczna?

Zapewne nieraz słyszałeś o „nanotechnologii” i „nanocząstkach”, prawda? Brzmią futurystycznie, a jednocześnie nieco tajemniczo. Te niewidzialne dla oka struktury, choć obecne w naszym życiu od niedawna, już zdążyły wywołać niemałe zamieszanie. Od cudownych kosmetyków, przez precyzyjne leki, aż po zaawansowane rozwiązania przemysłowe – nanocząstki obiecują rewolucję w wielu dziedzinach. Ale czy ta miniaturowa siła jest zawsze dla nas dobra? W końcu coś, co jest tak małe, że wymyka się naszym zmysłom, może też kryć w sobie nieznane zagrożenia. Dziś wspólnie przyjrzymy się bliżej światu nano, rozwikłamy jego tajemnice i dowiemy się, gdzie dokładnie spotkasz nanocząstki – od Twojej ulubionej szminki po zaawansowane filtry powietrza.

Co to są nanocząstki i czym zajmuje się nanotechnologia?

Zacznijmy od podstaw: co to są nanocząstki i czym zajmuje się nanotechnologia? Wyobraź sobie, że zmniejszasz coś do absolutnie mikroskopijnych rozmiarów. Nanotechnologia to nauka i technologia zajmująca się tworzeniem, badaniem i wykorzystywaniem cząsteczek, których średnica wynosi od 1 do 100 nanometrów (nm). Dla lepszego zobrazowania – jeden nanometr to jedna miliardowa metra! Pomyśl o pojedynczym atomie węgla, który ma około 0,15 nm, albo o szerokości nici DNA wynoszącej 2,5 nm. Czasami do tej grupy zalicza się nawet struktury o średnicy do 250 nm. Takie maleństwa są oczywiście niewidoczne dla ludzkiego oka, ale dzięki swoim wymiarom wykazują zupełnie nowe, nieosiągalne dla tradycyjnych materiałów właściwości chemiczne i fizyczne.

Pojęcie „nanotechnologii” po raz pierwszy padło z ust Norio Taniguchiego w 1974 roku, kiedy demonstrował on możliwości inżynierii materiałowej na poziomie atomowym. Ale to dopiero w latach 90. XX wieku zaczęło się szerzej mówić o nanomateriałach jako o prawdziwej rewolucji. Dlaczego? Bo mają ogromne pole powierzchni właściwej, często wykazują skłonność do aglomeracji (czyli łączenia się w większe skupiska), są niezwykle twarde, mają wysoką wytrzymałość na rozciąganie i mogą być tworzone z bardzo różnorodnych składników.

Skąd biorą się te fascynujące struktury? Nanocząstki mogą być pochodzenia naturalnego – powstają na przykład podczas pożarów lasów czy wybuchów wulkanów. Mogą być też antropogeniczne, czyli będące efektem ubocznym działalności człowieka. Co ciekawe, ich unikalne właściwości wynikają z tego, że atomy w nanocząstkach są wiązane w inny sposób, niż w środowisku naturalnym – dzieje się to pod wpływem specjalnie stworzonych warunków technologicznych, takich jak wysokie ciśnienie czy temperatura. Ta nowa struktura materiałów daje im niekiedy lepsze lub całkiem nowe właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne, które pozwalają na ich nieznane dotąd zastosowania.

Gdzie spotkasz nanocząstki? Zastosowania, które zmieniają świat!

Zakres wykorzystania tych miniaturowych struktur jest dziś naprawdę bardzo szeroki i z każdym rokiem się powiększa. Możemy śmiało powiedzieć, że nanocząstki rewolucjonizują wiele aspektów naszego życia.

Nanocząstki w kosmetykach – obietnice piękna

Branża kosmetyczna z ogromną chęcią sięga po najnowsze osiągnięcia nauki, a nanotechnologia to dla niej prawdziwa gratka. Reklamy często obiecują cuda: zmniejszenie efektów fotostarzenia, redukcję zmarszczek i przebarwień, a nawet zapobieganie siwieniu i ograniczanie wypadania włosów. Nanokosmetyki mają też za zadanie przedłużać trwałość zapachu i powodować jego wolniejsze uwalnianie, co znajdziesz na przykład w ekskluzywnych perfumach, takich jak Allure Parfum i Allure Eau Parfum Chanel. W produktach ochrony przeciwsłonecznej nanocząstki tlenku cynku i dwutlenku tytanu są uważane za najskuteczniejsze minerały, które chronią skórę przed szkodliwym promieniowaniem UV.

Co na to nauka? Okazuje się, że cząsteczki nano, dzięki swoim małym rozmiarom, faktycznie mają zwiększoną penetrację skóry, dłuższy czas uwalniania substancji czynnych oraz zdolność do zwiększania stabilności tych substancji. Brzmi to kusząco, prawda? Przyjrzyjmy się najpopularniejszym nanomateriałom, które królują w Twojej łazience:

• Liposomy to pęcherzyki otoczone podwójną warstwą lipidów, czyli tłuszczów. Są uznawane za tzw. składniki GRAS (ang. generally recognized as safe), co oznacza, że ich stosowanie wiąże się z minimalnym ryzykiem. Liposomy tworzą swoiste „kapsułki”, które zamykają w sobie substancje aktywne (np. przeciwutleniacze, takie jak karotenoidy, koenzym Q10, likopen oraz witaminy C, A, E i K), chroniąc je przed degradacją i uwalniając w sposób kontrolowany. Wykorzystuje się je w antyperspirantach, dezodorantach, pomadkach, kremach przeciwsłonecznych i produktach anti-aging. Znajdziesz je w takich kremach jak Capture Totale od Diora, Advanced Night Repair Protective Recovery Complex Estée Lauder czy C-Vit Liposomal Serum Sesdermy.
• Niosomy to pęcherzyki składające się z jednej lub wielu warstw, o wielkości od 100 nm do 2 μm. Są szeroko stosowane w kosmetykach i produktach do pielęgnacji skóry. Co ciekawe, po raz pierwszy zostały opracowane i opatentowane przez L’Oreal. Przykładem jest produkt Niosome + Perfected Age Treatment Lancome.
• Stałe nanocząsteczki lipidowe (SLN) są popularne w kosmetyce i farmacji ze względu na to, że składają się z biodegradowalnych lipidów o niskiej toksyczności. Ich niewielki rozmiar zapewnia bliski kontakt z warstwą rogową naskórka, co znacznie zwiększa penetrację składników aktywnych przez skórę. SLN są odporne na promieniowanie UV, a nawet same działają jak filtry przeciwsłoneczne, jednocześnie zwiększając nawilżenie skóry. Opóźniają uwalnianie zapachów, dlatego znajdziesz je również w perfumach, na przykład w Allure Body Cream Chanel.
• Nanostrukturalne nośniki lipidowe (NLC) mają bardzo podobną budowę do SLN i wykazują bardzo niską toksyczność. Jednak w porównaniu do SLN, mają większą zdolność do „ładowania” substancji czynnej. Podobnie jak SLN, poprawiają nawilżenie skóry, a ich niewielki rozmiar umożliwia głębszą penetrację substancji do skóry właściwej. Pierwsze produkty z NLC, krem i serum NanoRepair Q10® firmy Dr. Rimpler GmbH, pojawiły się na rynku w 2005 roku. Inne przykłady to Regenerations Cream Intesive Ampoules Scholl oraz Swiss Cellular White Illuminating Eye Essence La Prairie.
• Nanoemulsje to preparaty zawierające małe cząsteczki lub kropelki (od 50 nm do 200 nm) o bardzo niskim napięciu pomiędzy fazą wodną a olejową. Są szeroko stosowane jako nośniki substancji aktywnych w dezodorantach, filtrach przeciwsłonecznych, szamponach, płynach, lakierach do paznokci, odżywkach i serum do włosów. Zapewniają szybką penetrację, aktywny transport składników i nawilżenie skóry. Znajdziesz je w produktach takich jak Precision-Solution Déstressante Solution Nano Émulsion Peaux Sensitivity Chanel czy Korres Red Vine Hair Sun Protection Korres.
• Nanocząsteczki złota, dzięki swoim właściwościom przeciwgrzybiczym i przeciwbakteryjnym, są powszechnie wykorzystywane w kremach, balsamach i dezodorantach. Wykazują różne rozmiary, od 5 nm do 400 nm. Przykładami produktów z nanocząsteczkami złota są Nano Gold Energizing Cream Chantecaille i Nano Gold Anti-Aging Lifting Serum Nuvoderm.

Lista nanozwiązków jest dużo dłuższa – należą do nich jeszcze nanosfery, dendrymery, nanorurki węglowe, polimerosomy i wiele innych.

Nanocząstki w medycynie – nadzieja na lepsze leczenie

Medycyna to kolejna dziedzina, w której nanocząstki odgrywają coraz większą rolę. Są wykorzystywane jako nośniki leków, które dzięki swoim rozmiarom mogą precyzyjniej docierać do chorych komórek. Służą też w diagnostyce medycznej, na przykład w obrazowaniu biologicznym, gdzie fluorescencyjne kropki kwantowe pełnią funkcję markerów.

W implantologii kompozyty w wersji nano, dzięki temu, że nie wykazują reaktywności z ludzkim organizmem, mogą rozwiązać problem braku solidnego przylegania implantu do powierzchni tkankowej. W ortopedii nanocząstki mogą posłużyć jako elementy uzupełniające ubytki kostne powstałe wskutek urazów. W onkologii nanostruktury wprowadza się za sprawą nanogeneratorów skonstruowanych przez uczonych z USA. Takie urządzenie, bazując na przeciwciałach, rozpoznaje komórki nowotworowe, a następnie, korzystając z nanostruktury, aplikuje chemioterapeutyk bezpośrednio w chory obszar. Dzięki temu dawka leku trafia w źródło problemu, a negatywne oddziaływanie preparatu leczniczego zostaje ograniczone do minimum. Ta forma terapii wykazuje wysoką skuteczność nawet w odniesieniu do glejaka wielopostaciowego, który jest wyjątkowo trudny w leczeniu. Nanosrebro było swego czasu popularne do odkażania ran i dezynfekowania wody pitnej, co również świadczy o jego medycznych zastosowaniach.

Nanocząstki w przemyśle i ochronie środowiska – innowacje dla naszej planety

Nanomateriały są także kluczowe w wielu gałęziach przemysłu i technologiach ochrony środowiska. W przemyśle motoryzacyjno-wulkanizacyjnym stosuje się je jako wypełniacze do opon samochodowych, poprawiając ich właściwości. Lotnictwo korzysta z nich w zakresie morfingu skrzydeł samolotów, co pozwala na dynamiczną zmianę kształtu powierzchni nośnych.

W ochronie środowiska nanocząstki pełnią funkcje kluczowe lub pomocowe. Wykorzystuje się je w procesach uzdatniania wody, oczyszczania ścieków i powietrza. W ogniwach słonecznych nanocząstki tlenku cynku pełnią rolę wektorów, a tlenek grafenu również znajduje tu zastosowanie. Co ciekawe, istnieją też metody otrzymywania nanocząstek złota i srebra z ekstraktów roślinnych, co otwiera drogę do bardziej ekologicznych rozwiązań. Ditlenek tytanu również jest wykorzystywany w technologiach ochrony środowiska.

Nawet w branży spożywczej znajdziemy nanocząstki – głównie służą one do wzmocnienia zapachu bądź poprawy czy zintensyfikowania smaku produktów, na przykład soli kuchennej.

Czy nanocząstki w kosmetykach, medycynie i przemyśle są bezpieczne dla naszego zdrowia i środowiska?

Po przeczytaniu o tych wszystkich fascynujących zastosowaniach możesz być pod wrażeniem, ale rodzi się kluczowe pytanie: czy nanocząstki w kosmetykach, medycynie i przemyśle są bezpieczne dla naszego zdrowia i środowiska? Niestety, niewiele wiadomo na temat krótko- i długoterminowych skutków zdrowotnych ich stosowania, zwłaszcza u ludzi. Wiele obaw dotyczy możliwych zagrożeń, które mogą wyniknąć z penetracji nanomateriałów przez skórę oraz drogą wziewną.

Badania in vitro (czyli prowadzone poza żywym organizmem, np. w probówce) wykazały, że niektóre nanomateriały, takie jak nanorurki węglowe, fulereny węglowe, nanocząsteczki miedzi i srebra, mogą powodować stres oksydacyjny. W praktyce oznacza to, że w komórkach powstają wolne rodniki, które mogą prowadzić do stanu zapalnego, a nawet uszkodzeń DNA. To z kolei niesie ryzyko mutacji genetycznych i, w bardziej zaawansowanych przypadkach, rozwoju nowotworów. Czasami proces ten może być wręcz śmiertelny dla komórek.

Jedną z głównych obaw jest to, że mikroskopijne cząsteczki, po skumulowaniu się w organach wewnętrznych, mogą sukcesywnie prowadzić do degradacji narządów na poziomie komórkowym. Zbyt obszerne penetrowanie organizmu przez nanocząsteczki skutkuje obniżeniem odporności na drodze leukopenii (czyli zmniejszenia liczby białych krwinek) bądź zaburzeniami pracy serca.

Europejska Agencja Bezpieczeństwa i Zdrowia w Pracy potraktowała nanotechnologie jako jedno z największych współczesnych zagrożeń zdrowia pracowników. Warto zaznaczyć, że na ich możliwy negatywny wpływ na organizm nie są narażeni wyłącznie ludzie pracujący przy produkcji tego rodzaju kompozytów, lecz wszyscy korzystający z produktów stworzonych z nanomateriałów. W grę wchodzi również częstokroć dość liberalne podejście do ochrony przed „nanoniebezpieczeństwem”, co budzi coraz większe poruszenie w społeczeństwie. Ryzyko, jakie mogą za sobą nieść nanomateriały, tkwi także w tym, iż z racji swej niewielkiej budowy mogą docierać do miejsc w ciele niedostępnych dla materiałów uważanych za tradycyjne i oddziaływać w nich w nie do końca poznany sposób.

Musimy też pamiętać o istotnej różnicy: w przeciwieństwie do leków, które podlegają surowym wymogom kontroli nałożonym przez agencje takie jak amerykańska FDA w celu ich zatwierdzenia, nie ma tak rygorystycznych wymagań w odniesieniu do kosmetyków. To sprawia, że ocena ich bezpieczeństwa staje się jeszcze trudniejsza.

Co możesz zrobić?

Na szczęście, istnieją pewne regulacje, które mają chronić konsumentów. Zgodnie z rozporządzeniem UE producenci muszą wyraźnie wymienić nanocząstki zawarte w produkcie, stosując słowo „nano” w nawiasach po wykazie składników. Dlatego, jeśli masz swoje ulubione kremy czy perfumy, zawsze możesz sprawdzić ich skład – na przykład, gdy następnym razem będziesz przeglądać oferty na Allegro albo w drogerii.

Istnieją też instytucje, które zajmują się badaniem bezpieczeństwa. Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) wydała strategię badawczą, mającą na celu analizę wpływu nanocząstek na środowisko i zdrowie ludzkie. W ramach tej agencji skupiono się głównie na badaniach dwutlenku tytanu, nanocząstków srebra, nanorurek, tlenku ceru oraz fulerenów.

Póki co świat nauki przy słowie „bezpieczeństwo” postawił znak zapytania, ale go nie skreślił. Z pewnością potrzeba czasu, byśmy dobrze zbadali wszystkie kwestie związane z wpływem nanomateriałów na ludzkie ciało i środowisko. Jako konsumenci, zawsze sugerujemy Wam rozwagę w wyborze kosmetyków. Byłoby świetnie, gdybyście mogli swój wybór oprzeć na rekomendacji dermatologów lub innych specjalistów. My niestety nie możemy napisać jednoznacznej opinii, ponieważ w publikacjach naukowych wciąż brakuje rzetelnych badań klinicznych dotyczących bezpieczeństwa stosowania tych substancji u ludzi. Gdy tylko pojawią się takie prace, na pewno Was poinformujemy!