contact
Профессиональная косметика и материалы для эстетической медицины

Совершать покупки могут только салоны красоты и дипломированные специалисты

Бесплатный номер

8-800-700 33 62

Ежедневно с 8 до 18 ч (сб-вс с 9 до 16) время московское
Ваша корзина
Корзина пуста!

Наночастицы для косметического применения: измерение частиц, испытания цитотоксичности и модели мимического мониторинга

Источник: Preecha Yupapin1 и Panida Suwandee2

1 - Многопрофильный исследовательский центр, факультет науки и техники, Университет Kasem Bundit, Бангкок, Таиланд

2 - Офис проведения испытаний в Бангкоке, Бангкок, Таиланд

Перевод:
 Delis.pro; при перепечатке статьи гиперссылка на www.delis.pro в начале и в конце статьи обязательна.

Ключевые слова: косметический материал; косметический ингредиент; косметическое лечение и мониторинг; нанокосметика

Введение

Наночастицы широко используются в различных медицинских целях [1-5]: во-первых, серебро может использоваться как естественный антибиотик, при простуде, для профилактики вирусных инфекций, как противовоспалительное и укрепляющее иммунную систему средство, для снижения содержания в организме токсинов, повышения энергии, жизненной силы, бодрости, для релаксации и ускорения заживления ран. Во-вторых, золото может использоваться для лечения боли и отека при артрите, обладает седативными свойствами, уменьшает размер опухолей, облегчает боль, улучшает аппетит и пищеварение, увеличивает вес, повышает силу, улучшает функцию мозга, обладает противовоспалительными и антиоксидантными свойствами, поглощает и деградирует активные формы кислорода (ROS). И, наконец, платина может использоваться для улучшения умственных функций, поддерживает здоровое обновление тканей сердца, тимуса и всей эндокринной системы, повышает творческий потенциал, повышает концентрацию внимания и когнитивные функции, способствует запоминанию сновидений/ясности ума/медитативному насыщению, способствует улучшению памяти, поддерживает восстановление ДНК, повышает либидо у мужчин и у женщин; платина является антидепрессантом, обладает общеукрепляющими свойствами. В последнее время наночастицы находят применение во многих областях, где наблюдается их широкое использование [6]. Обычно наночастицы - это композиционные материалы, поэтому требуется их экстракция (подготовка), при которой формируются частицы основного размера и доводятся до состояния, пригодного в различных областях применения [7-10].

Использование наночастиц в косметике - это очень интересный аспект их применения, где полезные свойства таких наночастиц, как Ag, Au и Ptмогут реализоваться и внести свою лепту в бизнес «с добавленной стоимостью» [11-19], в котором широко рассматривается применение наночастиц в косметических целях, используемых в качестве косметических материалов и ингредиентов в течение десяти лет. Поскольку такие наночастицы, как серебро, золото и платина уже используются в косметике, два из этих элементов - золото и платина - показали свои интересные свойства для улучшения репарации клеток, заживления ран и лечения рака. Важным вопросом в исследовании были проблемы безопасности, в котором изучались и обсуждались [20-22] цитотоксичность и безопасность используемых косметических материалов. Были подтверждены интересные результаты по этой проблеме.

В данной статье отражено использование практических данных работы и описаны очень полезные результаты использования наночастиц при смешивании с ингредиентами косметических материалов. Полагают, что наночастица платины обладает теми же свойствами, что и Ag и Au. Но платина более стабилизирована и является лучшей средой для передачи сигнала нейронов к клеткам. Размеры наночастиц определялись с использованием технологии NANOTEC, а цитотоксичность определялась с использованием технологии Biotec, NSTDA в Таиланде. Результат теста на цитотоксин позволяет увидеть реакцию клеток человека на платиновые наночастицы, из чего можно сделать вывод о том, что в настоящее время золото и платина могут широко использоваться в косметических ингредиентах (основной акцент делался на платину). Также обсуждалась техника мониторинга лицевых мышц, которая может использоваться для наблюдения за клетками лица, что полезно после косметического лечения.

Методология

В этом разделе интересующие наночастицы получали в BAO с использованием техники полиэтиленгликоля (ПЭГ) [23] с соблюдением размера частиц и определения цитотоксичности. Существовали три образца, полученные в испытательной лаборатории Бангкока, тестирование размеров наночастиц и цитотоксичности было выполнено с помощью технологий NANOTEC и BIOTEC, NSTDA, Таиланд, соответственно. Стандартный размер двух других наночастиц - Ag и Au- также является темой дискуссии; в то время как большинство из них находятся в пределах стандартных размеров, результаты тестовых образцов являются такими, как показано на рисунках 1a-1c. Размеры тестируемых наночастиц Ag, Au и Ptсоставляют 3,63; 1,33 и 50 нм соответственно, размеры коммерческих наночастиц золота и серебра составляют 5 нм и 10 нм соответственно.

Рисунок 1: Схема измерений размеров наночастиц в лаборатории NanoTec Lab, NSTDA. Средний диаметр (а) Ag составляет 3,63 нм, (б) Au - 1,33 нм и (с) Pt - 50 нм.

Результаты

Определение размеров частиц

Наночастицы были синтезированы в лаборатории офиса проведения испытаний в Бангкоке, где наночастицы Ag и Au были синтезированы путем восстановления частиц ионов-предшественников в растворе со стабилизирующим или укрывающим агентом с образованием коллоидных наночастиц. Все наночастицы были представлены в жидкой форме. Размеры частиц были получены следующим образом: (1) с помощью инструмента атомно-силовой микроскопии SEIKO, модель SPA 400; (2) режим анализа: DFM (динамический силовой микроскоп) со сканированием областей 5 и 1,5 квадратных микрометра  со скоростью сканирования 1 Гц; (3) игла для выполнения анализа: модель HA-NC ETHALON, сила константы которой была равна 2,8 N.m-1, резонансная частота составляла 100 кГц; (4) комнатная температура была +24,5 С, влажность 50%; (5) Приготовление образца по следующей формуле (I): образец растворялся водяной смесью для дезонизации в соотношении 1:100; (II) образец обрабатывали ультразвуком в ультразвуковой бане в течение 15 мин; (III) образец капали на пластину слюды для высушивания при комнатной температуре в течение 30 минут. Получены результаты, как показано на рисунках 1a-1c.

Испытание на цитотоксичность

Полный тест определения цитотоксичности Ag, Au, Ptвыполняли с помощью технологии BIOTEC, NSTDA, Таиланд, с использованием опубликованных стандартных методов (BS-EN30993-5 и ISO10993-5) и линий клеток человеческих дермальных фибробластов [24]. Клетки подвергали воздействию образца в течение 24 часов в концентрации от 10 до 0,078%. Результаты отображали путем определения % выживаемости клеток при каждой концентрации по сравнению с контролируемыми значениями IC50. Результаты всех образцов были ограничены условиями тестирования, где не было никакой дальнейшей случайной экстраполяция. Затем образцы серийно разводили в культуральной среде клеток в соотношении 1:2 и получением 8 концентраций: 10; 5; 2,5; 1,25; 0,625; 0,3125; 0,156 и 0,78%. Клетками-мишенями были клетки дермального слоя кожи человека.

Клетки культуры: клетками-мишенями были фибробласты дермы человека. Клетки выращивали в модифицированной среде Dulbecco Eagle (DMEM), дополненной 10% фетальной бычьей сывороткой, 2 мл глутамина, пенициллином в концентрации 100 ЕД/мл и стрептомицином в концентрации 100 мкг/мл. Клетки инкубировали при 37 °С в полностью увлажненной атмосфере, содержащей 5% CO2.

МТТ-тест на цитотоксичность: Этот анализ является модифицированной версией обычных прямых и косвенных контактных тестов, соответствующих опубликованным стандартным методикам (BS-EN30993-5 и ISO10993-5). МТТ-тест [25] представляет собой колориметрический анализ микротитрования на основе красителя тетразолия. Метаболизм-компетентные клетки способны метаболизировать тетразолий (желтый) в производные соединения (синий); изменение цвета измеряется спектрофотометрически с помощью устройства считывания микропланшетов, при этом предполагается, что метаболически дефицитные клетки не выживут. Таким образом, МТТ-анализ также косвенным образом измеряет жизнеспособность клеток. Клетки высевали в 96-луночную тарелку с плотностью 10000 клеток/в лунке и инкубировали в течение 48 часов. Тестируемые образцы удаляли из клеточных культур, а клетки предварительно инкубировали в течение еще 24 ч в свежей среде и затем тестировали с помощью МТТ.

Вкратце, 50 мкл МТТ в PBS в количестве 5 мг/мл добавляли к среде в каждую лунку, а клетки инкубировали в течение 4-х часов. Среду и МТТ затем отсасывали из лунки, а формазан солюбилизировали с помощью 200 мкл DMSO и 25 мкл глицинового буфера Соренсена, рН 10,5. Оптическую плотность считывали с помощью устройства считывания микропланшетов (молекулярное устройство) на длине волны 570 нм. В среднем, 4 лунки использовали для определения среднего значения каждой точки. Данные были проанализированы с помощью программы SOFTmax (молекулярное устройство), чтобы определить значение IC50 для каждого образца токсина, где кривая доза-ответ была получена для 8 концентраций в тестируемом диапазоне с использованием 4 лунок на каждую концентрацию. Результаты токсичных соединений выражали как концентрацию образца, необходимого для уничтожения 50% (IC50) клеток по сравнению с контрольной группой.

Профили цитотоксичности Au, Ag и Pt показали, что процент выживаемости фибробластов дермального слоя кожи человека выше тестовой концентрации 10-0,078%. Результаты показывают, что наночастицы Ag, Au и Ptне оказывали цитотоксического действия на дермальные фибробласты человека выше тестовой концентрации 10-0,078% (объем/объем). Однако в прошлых исследованиях, где мышам вводили наночастицы платины размером менее 1 нм, у них развились симптомы повреждения печени, а при инъекции мышам наночастиц размером 15 нм данных симптомов не наблюдалось [25]. В другом исследовании мышам назначали одну инъекцию наночастиц платины размером менее 1 нм, после чего у них развился некроз тубулярных эпителиальных клеток и появились цилиндры в почечных канальцах, в то время как у мышей, которым неоднократно вводили наночастицы платины размером 8 нм, никаких проблем не было [26]. В еще одном исследовании в человеческих клетках после воздействия наночастиц платины размером ~5-8 нм появилось повреждение ДНК [27]. В этом исследовании диаметр наночастиц платины составляет 50-60 нм и нет никаких доказательств использования наночастиц платины большего диаметра, чем выше указанные, особенно при косметическом использовании в области лица человека.

Дальнейшее технико-экономическое приложение

Эта работа была выполнена лабораторией BAO, где были получены требуемые размеры наночастиц, а также была протестирована цитотоксичность этих частиц. Компания планирует использовать такие частицы в качестве косметических ингредиентов благодаря которым косметический материал можно улучшить с помощью предлагаемой процедуры измерения, которая будет обсуждаться в дальнейшем. Именно при выполнении данного теста в условиях in vivo во время контакта между сенсорным устройством и кожей лица может быть вычислена разность оптического пути, который будет определен и соотнесен с изменением мышечных движений, которые могут быть классифицированы для улучшения внешнего вида лица. Распознанный паттерн эмоций лица может быть представлен в виде рисунка путем использования техники, предложенной Yothapakdee и соавт. [28-34]. Это применяется при использовании ингредиентов косметического материал, когда косметические средства можно контролировать и оценивать наличие необходимых улучшений до и после их применения. Лицо является каналом невербальной связи благодаря выражению лица, жестам и эмоциям. Поэтому биомедицинские характеристики лица могут быть чрезвычайно полезными в исследовательских целях, а также для технологического развития медицинской науки. Была разработана и предложена система для обнаружения изменения сигналов путем сравнения разницы уровня силы, используемой для определения жестикуляции лицевых мышц. Сигнальные данные паттернов лицевых жестов получаются путем обнаружения всех оптических систем мышечного зондирования. К различным типам лицевых жестов относятся мышечное сокращение и расслабление лицевых мышц, таких как круговая мышца глаза, мышца, сморщивающая бровь, мышца, поднимающая верхнее веко и т.д. В принципе, предполагается, что оптический мышечный датчик был прикреплен к маске или другому устройству, которое может быть использовано для покрытия лица, как показано на рисунке 2 (1), где каждый из датчиков размещается на тонкой пластмассовой маске в различных позициях и используется для измерения паттернов сигналов после сокращения и расслабления мышц жестикуляции лица, как показано на рисунке 2. Эта система также известна, как распределенная мышечная сенсорная система. Такая система была разработана на базе изменения оптической системы мышечного зондирования, которая основана на сравнении сдвига длины волны за счет изменения оптической длины пути под влиянием изменения паттернов лицевых жестов. Изменения, влияющие на каждый датчик, преобразуются в степень силы, которая была задействована при сокращении и расслаблении мышц через оптическую систему зондирования мышц, как показано на рисунке 2 (3), где важная информация, касающаяся лица, может быть обнаружена с помощью оптической системы зондирования мышц, которые будут участвовать в сократительных и расслабляющих механизмах мимических движений, что, конечно же, связано с функциями лицевых клеток. На рисунке 2 (4), эти сигналы данных чрезвычайно полезны для практикующих врачей, которые будут использовать их в процессе диагностики и оценки возможности проведения косметического мониторинга лечения на следующей стадии.

Рисунок 2: Сенсорная система мышечного распределения, на которой представлена (1) область мониторинга косметического лечения; (2) внутренняя часть маски и сенсор мышечного распределения; (3) оптическая система мышечного зондирования и (4) уровень измерения силы

Вывод

В этой статье сообщается об интересных аспектах использования наночастиц в качестве ингредиентов косметических материалов, в которых основными проблемами являются цитотоксичность частиц и репарация клеток, особенно, лицевых клеток, где также обсуждается использование системы микрозондирования в дополнение к технике мониторинга клеток лица. Предполагается, что золото усилит кожу человека посредством нервной и эндокринной систем, поскольку в процессе коммуникации человеческого мозга используется передача электрических и химических сигналов к нервной системе и от нее. С тех пор как наночастицы стали использоваться в качестве ингредиентов косметических материалов, их применение динамично развивается в направлении улучшения репарации и заживления клеток. В данной работе проведено сравнение наночастиц с точки зрения их размера и цитотоксичности в отношении клеток человека. В качестве образцов были исследованы и представлены наночастицы золота, серебра и платины, которые были получены в исследовательской лаборатории Бангкока. Интересные результаты были получены в национальном институте развития науки и техники (NSTDA), Таиланд, которые свидетельствуют о том, что наночастицы могут быть пригодны в качестве ингредиентов косметических материалов. В данном исследовании основной фокус среди ингредиентов косметических материалов делается на наночастицах платины, в частности рассматриваются ее полезные физико-химические свойства. Также рассматриваются составы и ингредиенты продуктов, результаты токсикологических исследований косметических препаратов и методики их мониторинга, в частности обсуждаются косметические продукты для лица, в которые уже будут включены методы контроля лицевых жестов с сохраненными паттернами лицевых мышц. Это позволяет сравнить лицевые паттерны до и после применения косметических процедур и сохранить отдельные паттерны лицевых жестов. Что касается благоприятного влияния наночастиц платины на человеческие клетки, деятельность BAOнаправлена на смешивание наночастиц Ptс косметическими продуктами после завершения исследований токсичности в ближайшем будущем.

Использованная литература

1.       Silpa Raj, Shoma Jose, Sumod US, Sabitha M (2012) Nanotechnology in cosmetics: Opportunities and challenge. J Pharm Bioallied Sci 4: 186-193.

2.       Katie Anderson (2013) Assessing use of gold nanoparticles. Cosmetics & Toiletries.

3.       Atiyeh BS, Costagliola M, Hayek SN, Dibo SA (2007) "Effect of silver on burn wound infection control and healing: review of the literature". Burns 33: 139-148.

4.       Wallace DR(2015) Nanotoxicology and Metalloestrogens: Possible Involvement in Breast Cancer. Toxics3: 390-413.

5.       Guan Y, Emiel JM, Hensen (2009) Ethanol dehydrogenation by gold catalysts: The effect of the gold particle size and the presence of oxygen. Applied Catalysis: A General 361: 49-56.

6.       TaylorR, Coulombe S, Otanicar T, Phelan P, Andrey G, et al. (2013) Small particles, big impacts: A review of the diverse applications of nanofluids. J Appl Phys 113: 011301.

7.       Liu W, Greytak AB, Lee J, Wong CR, Park J,et al. (2010) Compact biocompatible quantum dots via RAFT-mediated synthesis of imidazole-based random copolymer ligand. J Am Chem Soc 132: 472-483.

8.       Reiss G, Hutten A (2010) Magnetic Nano-particles. In Sattler, Klaus D. Handbook of Nanophysics: Nanoparticles and Quantum Dots. CRC Press. pp: 2–1.ISBN 9781420075458.

9.       Howarth M, Liu W,  Puthenveetil S,  Zheng Y, Marshall LF,et al. (2008) Monovalent, reduced-size quantum dots for imaging receptors on living cells. Nature Methods 5: 397-399.

10.   Yupapin P, Suwandee S (2015) Drug Targeting Model of Composite Gold-Tourmaline for Cells Enhancing Applications. Nano Biomed Eng7: 38-46.

11.   Suwandee S, Yupapin PP (2014) Gold Nano-particles Separation and Storage for Cosmetics, Healthcare and Beauty with Safety Usage. Life Science Journal 11: 1225-1229.

12.   Shibata T, Yoshikawa R, Ichihashi M (2015) The Novel Therapy for Vitilogo Vulgaris: Topical use of Cosmetic Cream of Platinumnano-particles and Palladium Nanoparticles which show Strong Catalase Like Activity. Pigmentary Disorders 2: 184

13.   Suwandee S, Yupapin PP (2014) Gemstone Property Studies for Minerals Based Cosmetics and Beauty Applications. Life Sci Journal 11: 871-873.

14.   Martin R,Menchon C,Apostolova N,Victor M, AlvaroM, et al. (2010) Nano-Jewels in Biology. Gold and Platinum on Diamond Nanoparticles as Antioxidant Systems Against Cellular Oxidative Stress. ACS Nano4: 6957-6965.

15.   Gajbhiye S, Sakharwade S (2016) Silver Nanoparticles in Cosmetics. Journal of Cosmetics, Dermatological Sciences and Applications 6: 48-53.

16.   Filon FL, Crosera M, Adami G, Bovenzi M, Rossi F, et al. (2011) Human skin penetration of gold nanoparticles through intact and damaged skin. Nanotoxicology 5: 493-501.

17.   Ramamurthy CH, Padma M, samadanam ID, Mareeswaran R, Suyavaran A, et al. (2013) The extra cellular synthesis of gold and silver nanoparticles and their free radical scavenging and antibacterial properties. Colloids Surf B Biointerfaces 102: 808-815.

18.   Cosmetic compositions comprising nano-particles and processes for using the same, US Patent No: US 20030064086 A1

19.   Aziz MS, Suwanpayak N, Jalil MA, Jomtarak R, Saktioto T, et al. (2011)Gold nanoparticle trapping and delivery for therapeutic applications. Int J Nanomedicine 7: 11-17.

20.   Nnorom IC, Igwe JC, Oji-Nnorom CG (2005) Trace metal contents of facial (make-up) cosmetics commonly used in Nigeria. Afr. J. Biotechnol 4: 1133-1138.

21.   Nohynek GJ, Antignac E, Re T, Toutain H (2010) Safety assessment of personal care products/cosmetics and their ingredients.Toxicol Appl Pharmacol 243: 239-259.

22.   Loretz LJ, Api AM, Babcock L, Barraj LM, Burdick J, et al. (2008) Exposure data for cosmetic products: facial cleanser, hair conditioner, and eye shadow. Food Chem Toxicol 46: 1516-1524.

23.   Li N, Zhao P, Astruc D (2014) Anisotropic Gold Nanoparticles: Synthesis, Properties, Applications, and Toxicity. Angew Chem Int Ed Engl 53: 1756-1789.

24.   Locatelli E, Comes Franchini M (2012)Biodegradable PLGA-b-PEG polymeric nano-particles: synthesis, properties, and nanomedical applications as drug delivery system. Nanopart Res 14: 1316.

25.   Yamagishi Y, Watari A, Hayata Y, Li X, Kondoh M,et al.(2013) Hepatotoxicity of sub-nanosized platinum particles in mice. Pharmazie 68: 178-182.

26.   Plumb JA, Milroy R, Kaye SB (1989) Effects of the pH Dependence of 3-(4, 5-Dimethylthiazo;-2-yl)-2, 5-Diphenyltetrazolium Bromide-Formazan Absorption on Chemosesitivity by a Novel Tetrazolium based Assay. Cancer Res 49: 4435-4440.

27.   YamagishiY, Watari A, Hayata Y, Li X, Kondoh M,et al. (2013) Acute and chronic nephrotoxicity of platinum nanoparticles in mice. Nanoscale Res Lett 8: 395.

28.   Asharani PV, Ng X, Hande MP, Valiyaveettil S (2010) DNA damage and p53-mediated growth arrest in human cells treated with platinum nanoparticles. Nanomedicine 5: 51-64.

29.   Yothapakdee K, Yupapin PP, Tamee K (2016) Facial Gesture Measurement using Optical Muscle Sensing System. Nano Biomed Eng7:169-179.

30.   Hamedi M, Salleh SH, Tan TS, Ismail K, Ali J, et al. (2011) Human facial neural activities and gesture recognition for machine-interfacing applications.Int J Nanomedicine 6:3461-3472.

31.   Chou JK, Yang CK, Gong SD (2012) Face-off: Automatic Alteration of Facial Features. Multimed Tools Appl 56:569-596.

32.   Park DM (2015) Total Facelift: Forehead Lift, Midface Lift, and Neck Lift. Arch Plast Surg 42: 111-125.

33.   Jaafar A, Chornenky VI (2005) Apparatus and method for reducing subcutaneous fat deposits, virtual face liftand body sculpturing by electroporation. U.S. Patent No. 6,892,099.

34.   Uomwech K, Sarapat K, Yupapin PP (2010) Dynamic modulated Gaussian pulse propagation within the double PANDA ring resonator system. Microw Opt Technol Lett 521: 1818-1821.

35.   Yothapakdee K, Yupapin P (2016) Face Gesture Pattern Recognition using Muscle Distributed Sensor for Face OffRecovery. Journalof Biosensors & Bioelectronics 7 in press.




Расскажите друзьям и коллегам:


Статьи зарубежных авторов переведены компанией "Делис". Активная ссылка на www.delis.pro в начале и в конце статьи обязательна.

Комментарии

Зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии.

К этой статье еще не оставили комментариев.