Носенко Мария Александровна. Разработка рецептуры и оптимизация биотехнологических процессов производства липосомальных косметических средств (На примере крема для проблемной кожи)

Короткий опис

Носенко Мария Александровна. Разработка рецептуры и оптимизация биотехнологических процессов производства липосомальных косметических средств (На примере крема для проблемной кожи) : Дис. ... канд. биол. наук : 03.00.23 : Ставрополь, 2004 148 c. РГБ ОД, 61:04-3/1221

ОЛЮЧ-Ъ
НАУЧНО - ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «ПУЛЬС»
НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

НОСЕНКО МАРИЯ АЛЕКСАНДРОВНА
РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ И ОПТИМИЗАЦИЯ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ЛИПОСОМАЛЬНЫХ КОСМЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ (НА ПРИМЕРЕ КРЕМА ДЛЯ ПРОБЛЕМНОЙ КОЖИ)
03.00.23 - биотехнология
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Научный руководитель:
доктор фармацевтических наук Кузякова JI.M.
Ставрополь - 2004 
СОДЕРЖАНИЕ
стр
Введение 6
Глава 1. Искусственные фосфолипидные конструкции - липосомы. Перспективы применения биологически активных
13
веществ растительного происхождения в липосомальной форме {обзор литературы)
1.1. Общие представления о свойствах липосом. 13
1.2. Тенденции применения липидных компонентов в технологии получения лечебно-профилактических 19
косметических средств.
22
1.3. Основные механизмы действия липосом на клеточном уровне.
29
1.4. Особенности развития и проявления воспалительных процессов в коже.
36
1.5. Проницаемость кожи. Особенности проницаемости патологически измененной кожи. .
1.6. Современный подход к разработке биотехнологии лечебно-профилактических косметических средств для ухода 40
за кожей, склонной к воспалительным процессам.
45
1.7. Применение растительного сырья в лечебно - профилактических и косметических средствах.
47
1.8. Обзор основных методов экстракции биологически активных веществ из растительного сырья.
50
т
1.9. Перспективы экспериментальной оценки безопасности и степени биологической активности фитокомплексов.
Глава 2. Материалы и методы исследований. 56
2.1. Материалы исследований. 56
з
2.2. Методы исследования.
2.2.1. Физико-химические методы стандартизации.
2.2.2. Биологические методы исследований.
2.3. Методы статистической обработки материала.
Глава 3. Разработка рецептуры и оптимизация биотехнологии лечебно - профилактического крема для ухода за проблемной кожей (результаты собственных исследований).
3.1. Выбор сырьевых источников и технологии липосом.
3.2. Выбор лекарственного растительного сырья и технологии экстрагирования биологически активных веществ.
3.3. Выбор биологической модели для подбора
фитокомпонентов в процессе конструирования липосомальных средств.
3.4. Микробиологическое изучение препаратов из
лекарственных трав в интактной и липосомальной форме.
3.5. Изучение бактерицидной и бактериостатической активности экстрактов лекарственных трав и фитокомплексов в интактной и липосомальной форме.
3.6. Оптимизация процессов экстрагирования биологически активных веществ растительного происхождения.
3.7. Усовершенствование биотехнологии липосомального лечебно-профилактического крема для ухода за проблемной кожей, склонной к воспалительным процессам.
3.7.1. Разработка состава лечебно-профилактического
косметического средства для проблемной кожи.
3.7.2. Усовершенствование технологического процесса экстракции биологически активных веществ растительного происхождения.
Глава 4. Фармакологические испытания липосомального крема для проблемной кожи {результаты собственных
исследований).
4.1. Экспериментальное изучение ранозаживляющего действия липосомального крема «Альпика».
4.2. Изучение противовоспалительного действия крема «Альпика».
4.3. Стандартизация лечебно-профилактического
липосомального крема для проблемной кожи.
4.3.1. Результаты испытаний эффективности липосомального крема «Альпика» для проблемной кожи.
4.4. Разработка методического подхода к созданию косметических препаратов с заданным спектром действия. Заключение
Выводы
Список литературы
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

БАВ
ФК
МОВ
БОВ
ФЛ
ФЛВ
ОЛ
ПОЛ
жэ
жк
пнжк
МИК
КМАФАнМ
тех -
КРС -
дмео -
ПАВ -
ОБТК -
нд -
биологически активные вещества фитокомплекс
малые одноламеллярные везикулы большие одноламеллярные везикулы фосфолипиды фосфолипидные везикулы общие липиды
перекисное окисление липидов жировая эмульсия жирные кислоты
полиненасыщенные жирные кислоты минимальная ингибирующая концентрация количество мезофильных анаэробных и факультативно¬анаэробных микробов тонкослойная хроматография крупный рогатый скот диметилсульфоксид поверхностно активные вещества отдел биологического и технического контроля нормативная документация
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Современный рынок насыщен различными формами
■щ
лекарственных, лечебно-профилактических и косметических средств, предназначенных для ухода за проблемной кожей лица, склонной к проявлениям акне и постакне. В арсенале врачей, лечащих угревую болезнь, значительный процент занимают симптоматические средства, например, антибиотики для лечения воспаления, вызванного микроорганизмами или спиртовые составы для удаления излишков кожного сала. Однако, микрофлора кожного покрова постепенно становится резистентной к антибиотику, спирт пересушивает кожу, а удаление кожного сала неизбежно сопровождается растворением части эпидермальных липидов, нарушая целостность липидного барьера кожи. Решением этой проблемы занимались такие ученые, как Аравийская Е.Р. (1999), Полонская Н.И.(2002), Марголина А.А. (2003)., Shaw J.C. (2002) и др.
♦
Ярко выраженной чертой современных косметических средств является их лечебно-профилактическая направленность. С этой целью в рецептурах используют как синтезированное, так и природное сырье. Современные исследования таких ученых, как Корсун В.Ф. (1995), Кубановой А.А. (1999), Степановой Э.Ф. (1999), Кузяковой Л.М. (2002), Зайкиной О.Э. (2003), Эрнандес Е.И. (2003), Senda M.L. (1999), Takeda J. (1999), подтверждают, что
* альтернативой раздражающим кожу синтезированным добавкам являются
растительные экстракты. Они действуют сравнительно медленно, но эффективно и обладают широким спектром биологической активности. Однако экспериментальных данных о подтверждении синергизма действия лекарственного растительного сырья (ЛРС) для лечения или профилактики акне недостаточно.
141 Решение проблемы целенаправленной доставки биологически активных
веществ (БАВ) лекарственных растений к клетке-мишени зависит от нахождения оптимальной системы инкапсулирования. Использование
транспортных свойств и тропности липосом в косметологии и медицине имеет ряд преимуществ по сравнению с применением соединений в интактном виде, что изучено учеными Бергельсоном Л.Д. (1982), Закревским В.И. (1990), Барсуковым Л.И. (1998), Афанасьевым Е.Щ1999), Ефременко В.И. (1999), Швец В.И. (1999), basic D.D. (1999), Jizomoto Н. (1989), basic D.D. (1999), и другими.
Отсутствие единого научно-методического подхода к разработке составов косметических средств, экспериментальной оценке биологической активности и безопасности ингредиентов данных препаратов, разрозненность данных об оптимизации технологического процесса экстрагирования растительного сырья в производстве липосомальных средств и определило задачи, связанные с созданием методического подхода к разработке рецептуры и совершенствованию биотехнологии конструирования трансдермальных косметических средств лечебно-профилактической направленности.
В связи с вышеизложенным, разработка липосомального крема для проблемной кожи с использованием методов биомоделирования, построения моделей экологической опасности, определения степени биологической активности каждого из действующих компонентов рецептуры весьма актуальна.
Цель и задачи исследования.
Целью настоящего исследования является разработка рецептуры фитокомплекса на основе биомоделирования и оптимизация биотехнологии оригинального липосомального лечебно-профилактического средства для проблемной кожи.
Для достижения поставленной цели следовало решить следующие задачи:
- изучить современное состояние вопроса применения экстрактов
лекарственных трав в составе трансдермальных косметических средств для ухода за проблемной кожей;
- подобрать адекватные высокочувствительные биомодели для выявления степени биологической активности экстрактов
ш-
отдельных лекарственных трав и провести первичный скрининг количественного соотношения лекарственных трав в составе фитокомплекса;
- используя тест-культуры Paramecium caudatum и Staphylococcus aureus, подобрать оптимальное соотношение липидов растительного и животного происхождения для получения
¥
липосом и состав лекарственных трав, входящих в фитокомпозицию, обладающую противовоспалительным и ранозаживляющим действиями;
- оптимизировать технологический процесс экстракции биологически активных веществ с целью комплексного использования растительного сырья;
♦
- выбрать оптимальные экстрагенты, позволяющие наиболее полно извлечь комплекс биологически активных компонентов требуемого спектра терапевтического воздействия;
- совершенствовать биотехнологические процессы получения липосомальных косметических препаратов, разработать НД;
- провести фармакологический скрининг для выявления
* биологической активности разработанного препарата.
Научная новизна работы.
Усовершенствована биотехнология липосомальных лечебно-профилактических препаратов. Разработан оригинальный крем «Альпика» для проблемной кожи.
Впервые обоснована возможность применения в качестве биомоделей
* Paramecium caudatum и Staphylococcus aureus для разработки рецептуры
косметического средства. Установлено оптимальное процентное соотношение (90:10%%) фосфолипидов (ФЛ) растительного и животного происхождения,
используемых в качестве сырья для получения липосомальных препаратов наружного применения. Доказано, что фитокомпозиция, в которой содержание комплекса шалфей-календула по отношению к комплексу ромашка-зверобой- крапива составляет 4:1, обладает наиболее выраженным бактерицидным действием как в интактной, так и в липосомальной форме.
Разработаны основные технологические стадии получения трансдермального препарата для проблемной кожи в производственных условиях, оптимизирован процесс получения экстрактов БАВ лекарственных растений. В производстве липосомальных фитопрепаратов предложена комплексная многоступенчатая экстракция растительного сырья: первичная хлороформная с получением продукта для производства липосомальных кремов и гелей, вторичная водно-спиртовая - с получением полупродукта для производства липидных тонизирующих препаратов и завершающая водная - с получением полупродукта для производства увлажняющих средств. Экономический эффект от внедрения малоотходной технологии экстрагирования выражается в увеличении выхода готового продукта на 15- 17%%.
В ходе фармакологического скрининга получены данные о выраженном ранозаживляющем и противовоспалительном действии разработанного крема, что подтверждает возможность применения в качестве биомоделей Paramecium caudatum и Staphylococcus aureus для определения качественного и количественного состава фитокомпозиции косметических препаратах. Доказана эффективность липосомального крема для проблемной кожи в сравнении с кремом, содержащим БАВ ЛРС в интактной форме.
Впервые предложена методика и принципиальная схема разработки и изучения липосомальных косметических препаратов для проблемной кожи, что позволило усовершенствовать научно-методические подходы к производству лечебно-профилактических средств для наружного применения.
Получены положительные решения о выдаче двух патентов на изобретение РФ (№2003104254/15 от 27.04.2004 и №2003104255/15 от 19.05.2004).
Практическая ценность и результаты внедрения.
Данная работа выполнялась по заказу НПО «Пульс» г.Ставрополь, производящего липосомальные лечебно-косметические препараты. Разработаны и утверждены НД на липосомальный крем «Альпика» для проблемной кожи, в т.ч. Опытно - промышленный регламент (№04 от 2004г.), ТУ 9158-015-1020704-04. НД может быть использована для соответствующего целевого назначения на предприятиях, производящих трансдермальные косметические препараты.
Крем «Альпика» прошел технологическую производственную апробацию, имеет санитарно-эпидемиологическое заключение и сертификат соответствия и в настоящее время выпускается в производственном объеме.
Отдельные теоретические положения работы и результаты экспериментальных исследований внедрены в работу Центра красоты и здоровья «Альпика» г. Ставрополь (Акты №№ 2,7 от 25.03.04). Испытания эффективности липосомального крема показали наличие планируемого терапевтического воздействия крема на кожу, склонную к воспалительным процессам (Акты апробации от 21.03.04 и от 28.03.04).
Разработанные методические рекомендации по применению методов биомоделирования для изучения фармакологической активности веществ и программа учебной практики по дисциплине специализации "Физиология человека и животных" внедрены в учебный процесс кафедры анатомии, физиологии и гигиены человека Ставропольского Госуниверситета.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Применение принципов биомоделирования позволяет разработать рецептуру лечебно-профилактического косметического средства с заданным терапевтическим эффектом.
2. Результаты экспериментальной оценки фармакологической активности фитокомплекса лекарственных трав в липосомальной форме свидетельствуют о целесообразности введения его в качестве биологически активного компонента в состав косметического средства.
3. Оптимизация процесса экстрагирования позволяет получить экономический эффект от внедрения малоотходной технологии.
4. Липосомальный лечебно-профилактический крем для проблемной кожи может использоваться для ухода за кожей, склонной к воспалительным заболеваниям, явлениям акне и постакне.
Апробация работы и публикации.
Основные положения диссертационной работы доложены на Международном семинаре-презентации инновационных научно-технических проектов «Биотехнология - 2003» (Пущино, 2003), Международной научно¬практической конференции «Биоресурсы, биотехнологии, инновации юга России» (Пятигорск, 2003), IV Международной научно-практической конференции «Здоровье и Образование в XXI веке» (М., 2003),
Межрегиональной конференции, посвященной 80-летию И.А.Држевецкой «Физиологические проблемы адаптации» (Ставрополь, 2003), 58-й и 59-й Межрегиональных конференциях по фармации и фармакологии «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (Пятигорск, 2003, 2004), Международной конференции «Современные достижения
фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (Астрахань, 2004).
За высокое качество и эффективность применения липосомальный крем "Альпика" для проблемной кожи награжден в 2003 г. серебряной медалью III Московского Международного Салона инноваций и инвестиций.
По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объем диссертации.
Диссертация изложена на 148 страницах машинописного текста и состоит из введения, главы обзора литературы, главы, посвященной материалам и методам исследований, двух глав собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы, включающего 149 наименований, в т.ч. 70 источников иностранных авторов и приложения, содержит 21 рисунок и 10 таблиц.

Список літератури

ВЫВОДЫ:
1. Впервые обоснован выбор биомоделей Paramecium caudatum и Staphylococcus aureus для скрининга биологической активности сырья при конструировании липосом и количественном подборе соотношения лекарственных трав в составе косметического средства для проблемной кожи. Экспериментально доказано, что фитокомпозиция, в которой содержание лекарственных трав шалфея и календулы по отношению к JIPC ромашка-зверобой-крапива составляет 4:1, обладает наиболее выраженным бактерицидным действием как в интактной, так и в липосомальной форме. Установлено, что процентное соотношение ФЛ растительного и животного происхождения 90:10 %% является оптимальным для конструирования липосом.
2. Оптимизирован процесс получения экстрактов БАВ лекарственных растений. В производстве липосомальных препаратов предложена малоотходная многоступенчатая переработка фитокомплекса, увеличивающая спектр извлечения БАВ из J1PC и расширяющая ассортимент липидных препаратов. Экономический эффект от внедрения данной технологии выразился в увеличении выхода готового продукта на 15-17%.
3. Разработана биотехнология оригинального лечебно-профилактического крема «Альпика» для проблемной кожи. Доказано, что ранозаживляющее и противовоспалительное действие липосомального крема выше в сравнении с кремом, содержащим аналогичный фитокомплекс в интактной форме.
4. Разработаны и утверждены нормативные документы на липосомальный лечебно-профилактический крем для проблемной кожи «Альпика. Качество продукции подтверждено санитарно-эпидемиологическим заключением и сертификатом соответствия. 
*
т
5. Впервые предложена методика и принципиальная схема разработки и изучения липосомальных косметических препаратов для проблемной кожи, что позволило усовершенствовать и обобщить научно¬методические подходы к производству соответствующих лечебно¬профилактических средств для наружного применения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Азарков, А.Ф., Стихии, В.А., Черкасов, О.А. Диосгенин из Allium nutans и Allium cemuum // Химия природных соединений. - 1983. - №5. — С. 13¬
15.
2. Алавердиева, С. Т. Антиоксидантний баланс в косметических средствах // Косметика и медицина. - 1999. - № 1. - С. 11 -15.
3. Андреева, И.Н. О методологии создания многокомпонентных фитопрепаратов в виде современных лекарственных форм // Теория и практика створення лікарських препаратів: Материалы междунар. конф., посвящ. 75-летию ректора ХФИ, д-р фармац. наук Д.П. Сала. - Харьков, 1988.-С. 25-31.
4. Антонов, В.Ф., Вознесенский С.А. Биологические мембраны. Структура, свойства. - М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 1999. - С. 8-31.
5. Апоян, К.А., Мелконян, М.С. К методике изучения противовоспалительных средств местного действия. Экспериментальная и клиническая медицина. М.. 1986. - С. 432-456.
6. Аравийская, Е.Р., Красносельских, Т.В., Соколовский. Е.В. Акне. Методы лечения. - М.: Медицина, 1999. - С. 68-110.
7. Аркт, Я. Основа косметических средств как система доставки активных ингредиентов // Косметика и медицина. - 2001. - № 6. - С. 23-29.
8. Балабьян, В.Ю. Разработка системы скрининга лекарственных веществ антиоксидантного и мембраностимулирующего действия: Автореф. дис. ... канд. фармац. наук. - М., 1998. - 22 с.
9. Барсуков, Л.И. Липосомы // Биология. - 1998. - 34с.
10. Бергельсон, Л.Д. Мембраны, молекулы, клетки. М.: Наука, 1982. - 80с.
11. Богдаш, А.С. Популяция одноклеточных организмов как модель интегральной оценки воздействия вредных факторов // Тез. докл.
всесоюзн. конгр. «Реконструктивно-восстановительные и новые методы лечения в клинике». - М., 1989. - С. 12-13.
12. Бурковский, И.В. Основы экологии свободноживущих инфузорий: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - М., 1986. - 43 с.
13. Василенко, И.А., Краснопольский, Ю.М., Степанов, А.Е., Швец, В.И. Проблемы и перспективы производства фосфолипидов // Химико- формацевтический журнал - М., 1998.- 32с.
14. Васильева И.С., Пасешниченко В.А., Гусева А.Р. Стероидные сапонины из корневищ диоскореи кавказской Dioscorea caucasica // Прикладная биохимия и микробиология. - 1984.- №3. - С. 130-136.
15. Владимиров, Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. - М.: Наука, 1972. - 252с.
16. Волкова, О.В., Елецкий, Ю.К. Основы гистологии и гистологической техники. - М.: Медицина, 1982.- 304с.