Полная версия научной работы 1501 КБ

Vladimir State University
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
(ВлГУ)
ИПМИБН
Кафедра химии
Курсовая работа
по дисциплине: «Химия специальных веществ»
«Ингредиенты косметики, приводящие к аллергическим заболеваниям кожи»
«Cosmetics Ingredients lead to allergic skin diseases»
Выполнила:
ст. гр. Х-111
Голыгина А.А.
Golygina A.A.
Принял:
к.х.н., профессор
Орлин Н.А.
Владимир, 2014
Содержание
Содержание ...........................................................................................................................................................0
Введение ................................................................................................................................................................2
1.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ......................................................................................................................3
1.1 Структура кожи .........................................................................................................................................3
1.2 Действие крема на кожу ...........................................................................................................................9
1.3 Аллергические заболевания кожи .......................................................................................................12
1.4 Вредные вещества в косметике, состав косметических средств ....................................................17
1.4.1 Косметические компоненты ...........................................................................................................17
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ............................................................................................................32
2.1 Состав исследуемой косметики ............................................................................................................32
2.2 Реактивы и аппаратура ..........................................................................................................................52
2.3 Методика проведения опытов ..............................................................................................................53
2.4 Результаты исследований ......................................................................................................................56
2.5 Обработка результатов...........................................................................................................................59
Заключение .........................................................................................................................................................60
Список использованной литературы ............................................................................................................61
1
Введение
Стремясь сохранить красоту своей кожи, мы приобретаем всевозможные
косметические средства. Но при этом мало кто из нас догадывается, что они не всегда
действуют исключительно благотворно. На самом деле, покупная косметика, призванная
ухаживать за кожей, зачастую приносит больше вреда, чем пользы. А все дело в том, что
большинство ингредиентов в косметике, даже той, которая позиционируется как натуральная
(органическая), имеют синтетическое происхождение или изготавливаются из не совсем
"дружественного" коже человека сырья. И если их исключить, то срок годности ни одного
крема и лосьона не превышал бы даже одной недели.
Как правило, когда мы приобретаем тот или ной крем, мы не смотрим на набор
компонентов, которые присутствуют в составе, и это неправильно. При выборе косметики
нужно обязательно изучить состав. Одно из самых главных правил при изучении состава
косметического средства заключается в том, что первыми в списке ингредиентов стоят те,
массовая доля которых преобладает в данном продукте.
В данной работе я буду исследовать ингредиенты косметики, которые вызывают
аллергические заболевания кожи, изучать ингредиентный состав косметических средств и
проверять их на содержание вредных компонентов.
2
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Структура кожи
Кожа – очень важный многофункциональный орган человека, она выполняет
питательную, дыхательную, выделительную и защитную функции. Как и любому органу,
коже требуется внимание, бережное отношение и уход. Для правильного и более
эффективного ухода за ней важно знать её структуру.
В коже различают три основных слоя: эпидермис, дерма, подкожно-жировая
клетчатка (гиподермис).
Самый нижний слой кожи – гиподермис или подкожно-жировая клетчатка. Этот слой
состоит из жировых скоплений и пучков соединительной ткани, которые пронизаны
нервными волокнами и кровеносными сосудами. Функция жировой ткани заключается в
хранении и накоплении питательных веществ, удержании влаги внутри организма. Также
она участвует в терморегуляции и служит дополнительной защитой органов. Так как человек
на 70% состоит из воды, удержание влаги является одной из самых важных функций кожи.
Для более эффективного выполнения этой задачи, водоснабжением кожи занимается
отдельная сеть сосудов находящаяся в слое «дерма».
Дерма – слой кожи, который начинается сразу за гиподермой. Этот слой весь
пронизан тончайшими лимфатическими и кровеносными сосудами, в нем находятся
3
нервные окончания, волосяные луковицы, сальные и потовые железы. Дерму условно можно
разделить на сетчатый и сосочковый слои, первый из них находится ближе к гиподермису.
Сетчатый слой представляет собой жесткую опорную сетку, состоящую из волокон
коллагена и эластина пропитанную гликозаминогликанами. В молекулы коллагена входят
белковые нити, которые скручены как пружины и поэтому сами молекулы похожи на
спирали. В сосочковом слое содержится больше гликозаминогликанов, а волокна здесь более
мягкие. Сосочковый слой образует мягкую подушку и расположен непосредственно под
базальной мембраной, которая входит в следующий слой кожи (эпидермис).
Гликозаминогликаны – это большие полисахаридные молекулы, они образуют вязкий гель,
превращаясь в сеточку и захватывая большое количество воды. Самым известным
гликозаминогликаном дермиса является гиалуроновая кислота, она играет важную роль в
гидродинамике тканей и участвует в регенерации кожи.
Слой «дерма» обеспечивает такие свойства кожи как прочность, эластичность и
упругость. Упругость и эластичность кожи определяется состоянием соединительнотканного
матрикса, образованного волоконами коллагена, эластина и гликозаминогликанами. Если
какой-то компонент не в порядке, кожа начинает смещаться, растягиваться, сморщиваться,
терять упругость и обвисать. В молодой коже гликозаминогликановый гель и коллагеновые
волокна постоянно обновляются. Из-за процесса старения количество гликозаминогликанов
постепенно
уменьшается,
накапливаются
поврежденные
волокна,
обновление
межклеточного вещества дермы замедляется.
Синтезировать и разрушать межклеточное вещество – одна из основных задач клеток
дермы. Этим занимаются фибробласты, которые постоянно синтезируют новые молекулы
коллагена и гиалуроновой кислоты, а также производят многочисленные ферменты,
которые, в свою очередь, разрушают старые волокна. Благодаря этому процессу
межклеточное вещество постоянно обновляется. По мере старения кожи, активность
фибробластов уменьшается, и они хуже выполняют свои функции. Фибробласты в первую
очередь утрачивают способность к синтезу межклеточного вещества, но долго сохраняют
свои разрушительные функции. Именно поэтому в старой коже содержание влаги и толщина
дермы уменьшается и кожа теряет свою упругость, и эластичность.
4
Ещё одними важными клетками слоя «дерма» являются макрофаги. Макрофаги
выполняют функции активного захвата и переваривания чужеродных клеток, бактерий и
токсичных для организма частиц. Макрофаги способны управлять другими клетками, для
этого они производят регуляторные молекулы – цитокины. С годами активность макрофагов
уменьшается, что приводит к снижению защитных свойств кожи.
Кожа имеет розовый оттенок, благодаря прозрачности эпидермиса, под которым
находится слой «дерма» пронизанный множеством кровеносных и лимфатических сосудов.
Кровь поставляет в дерму влагу и питательные вещества. Вода захватывается
гигроскопичными молекулами – белками и гликозаминогликанами. Эти молекулы, после
захвата воды, переходят в гелевую форму. Часть влаги проникает в эпидермис и на
поверхность кожи. Так как кровеносные сосуды проходят в дерме, а в эпидермисе их нет,
питательные вещества и влага медленно проникают из дермы в эпидермис. Поэтому от
уменьшения интенсивности кровотока в сосудах дермы в первую очередь страдает
эпидермис. Таким образом, состояние кровеносных сосудов напрямую влияет на внешнее
состояние кожи. [8]
Верхний слой кожи – эпидермис. Это слой, который постоянно обновляется и состоит
из нескольких подслоев, самый нижний из которых – базальная мембрана. Базальная
мембрана состоит из волокон коллагена пропитанных гелеобразным веществом и является
связующей средой между дермой и эпидермисом, она выполняет роль фильтра на пути
перемещения молекул, и клеток. На базальной мембране находится зародышевый слой,
состоящий из зародышевых клеток. Эти клетки имеют способность к бесконечному
делению. Тем самым обеспечивая обновление кожи.
5
Далее подслои эпидермиса различаются по стадии созревания зародышевых клеток.
Двигаясь к поверхности кожи, они меняют свой состав и свойства. Так в зародышевой
клетке, после отрыва от базальной мембраны, запускается синтез белка кератина. Кератин, по
мере продвижения зародышевой клетки к поверхности кожи, вытесняет клеточные
органеллы и постепенно заполняет всю цитоплазму. При достижении верхнего слоя, клетка
становится жестче и прочнее за счет набивания кератиновыми гранулами, она теряет ядро, и
превращается в корнеоцит – плоскую чешуйку. Верхний слой кожи, образованный плоскими
чешуйками, называют роговым. Этот слой, состоит из мертвых клеток и является основой
эпидермального барьера нашей кожи.
В зародышевом слое клеток располагаются особые отросчатые клетки, которые
имеют более крупные размеры – клетки Лангерганса и меланоциты. Меланоциты
производят пигмент меланина, благодаря которому кожа имеет определенный оттенок – от
светлого до темного и даже черного.
6
Клетки
Лангерганса,
или
внутриэпидермальные
макрофаги
выполняют
иммунорегуляторные функции, они могут: захватывать и поглощать чужеродные клетки,
бактерии, токсичные вещества; управлять другими клетками вырабатывая регуляторные
молекулы; регулировать скорость размножения клеток базального слоя. Отростки клеток
Лангерганса могут проникать в дерму, лимфатические узлы. Структуры этих клеток
являются связующим звеном между всеми слоями кожи.
Роговой слой кроме плоских кератиновых чешуек, включает липидную (жировую)
прослойку. Липидные
пласты
рогового
слоя
состоят
из
липидов,
называемых
сфинголипидами, или церамидами. Название церамиды имеет латинское происхождение –
cerebrum (мозг). Церамиды участвуют в создании эпидермального барьера, формируя
липидную прослойку между роговыми чешуйками. В зависимости от жирности кислоты
(насыщенная или ненасыщенная) прикрепленной к голове церамида, липидные пласты
получаются более или менее жидкими. Чем больше двойных связей в хвосте церамида и чем
он длиннее, тем более жидкими получаются липидные структуры. Строение липидных
пластов представлено на рисунке.
7
Церамиды выполняют связующую роль – они скрепляют липидные пласты. С их
помощью многослойная липидная прослойка становится целостной структурой и не
расслаивается. Именно поэтому церамиды стали очень популярными ингредиентами
косметики в последнее время. Многослойная липидная прослойка между роговыми
чешуйками эффективно защищает кожу не только от обезвоживания, но и
от проникновения посторонних веществ извне. [8]
Поверхность здоровой кожи имеет кислотность (рH) 5,5, т.е. имеет кислую реакцию.
Есть понятие «кислотная мантия кожи». Она состоит из смеси кожного сала и пота, в
которую так же входят органические кислоты. Эти кислоты образуются в коже из-за
биохимических процессов, проходящих в ней. Кислотная мантия является защитным
барьером от бактерий, т.к. большинство микроорганизмов не выживают в кислой среде.
Поэтому понятно, почему вредно частое умывание щелочным мылом. Это разрушает
кислотную мантию кожи и способствует поселению на коже патогенных микроорганизмов.
Существуют некоторые кожные заболевания, при которых рН поверхности кожи возрастает
до 6, и даже до 7. Такими заболеваниями являются экзема, дерматиты, угревая болезнь, а
также грибковые заболевания.
Кожа отличается от других органов тела тем, что имеет достаточно сложную
структуру. Она включает в себя: неживые клетки (роговые чешуйки), живые клетки,
межклеточное вещество. Изменения внешнего вида кожи эффективнее всего добиться путем
воздействия на живые клетки, а неживые через какое-то время, заменяются. Стоит заметить,
что воздействуя на мертвые клетки и на внеклеточное вещество, результат получается
временным.
8
1.2 Действие крема на кожу
Так что же происходит с кожей когда мы наносим крем? Для того чтобы
понять каково воздействие того или иного крема, требуется около 2 -6 недель.
Задумываемся ли мы при покупке, из чего состоит крем? Существует целая
стратегия подбора загустителей, растворителей, стабилизаторов, которые тоже
попадают на кожу, в то время как человек сосредотачивает внимание лишь на
категории биологически активные ингредиенты. Помимо биологически активных,
косметические средства содержат в своих составах другие вещества, с действием
которых тоже надо считаться, тем более что в процентном соотношении их
больше, и человек наносит их на живой орган – кожу.
Исследования последних лет показали, что роговой слой кожного покрова,
традиционно считавшийся «мертвым», таковым вовсе не является. Значит, и ему,
и всему кожному покрову совсем не безразлично, чем их «намажут». От рогового
слоя исходят и к нему постоянно возвращаются многочисленные сигналы,
которые запускают, тормозят, активируют различные процессы, протекающие в
кожном покрове – в эпидермисе, дерме, подкожно-жировой клетчатке.
Действие косметических средств определяется не только тем, проникают ли
они через кожный покров, но и тем, как они взаимодействуют. Все вещества,
способные взаимодействовать с роговым слоем и его составляющими, оказывают
существенное влияние на жизнедеятельность кожного покрова. При этом
реальный вред от ингредиентов косметических средств, разрушающих роговой
слой, может оказаться серьезней, чем предполагаемый положительный эффект от
содержащихся в тех же средствах биологически активных веществ.
Принципиально составляющие крема можно разделить на 2 группы:
●
Разрушающие роговой слой. К ним можно отнести крема, в основе
которых использованы минеральные масла и другие производные нефти.
Они образуют непроницаемую пленку – пленка блокирует передачу
9
информации от рогового слоя – кожный покров плохо справляется со
своими задачами – блокируются процессы восстановления рогового слоя.
●
Защищающие верхний слой кожи, - в их основе растительные масла,
которые имеют строение, идентичное церамидам кожного покрова. В
результате активизируются защитные свойства кожного покрова и
происходит глубокое увлажнение. Кроме того, растительные масла богаты
витаминами и антиоксидантами. [7]
Особую группу основы составляют гели, которые не содержат жиров, и
являются прекрасными увлажнителями.
Как известно, при смешивании 2-х несмешивающихся веществ (вода и
масло) образуется нестабильная система, которая при первой же возможности
старается разделиться на составляющие части. Это очень неблаготворно влияет на
кожу. Чтобы стабилизировать основу, в косметическую формулу вводят
эмульгаторы.
Эмульгаторы – это вещества, которые разбивают слой жира на отдельные
капли. Одними из самых применяемых ингредиентов являются ПАВ –
поверхностно-активные вещества, они же и самые разрушающие. Именно ПАВ –
прекрасные эмульгаторы. Эти те самые вещества, которые является одними из
основных компонентов для мытья посуды.
Именно они растворяют, а точнее, дробят жир на капли. Точно так же
косметическое средство будет дробить естественный защитный жировой барьер
кожного покрова (гидролипидную мантию). Почему? Да потому что и в средстве
для мытья посуды, и в легком, нежном, недорогом креме используются одни и те
же ПАВ, которые и придают крему вышеперечисленные свойства. Ученые
утверждают, что именно благодаря ему происходит преждевременное старение
кожи, аллергические реакции, развитие хронических кожных заболеваний, таких
как дерматит и экзема.
Дело в том, что ПАВ вызывают «набухание рогового слоя» и проникают в
более глубокие слои кожного покрова, вызывая разрушение белков, ферментов
10
кожного покрова. Это, в свою очередь, нарушает целостность эпидермальных
липидов и жидкокристаллической структуры кожи, приводит к снижению
содержания натурального увлажняющего фактора в роговом слое и активной
потере воды. Регулярное воздействие агрессивных ПАВ (ежедневное умывание)
изменяет кожу внешне. Появляются трещинки, углубляются морщинки, возникает
шелушение, покраснение, ощущение стянутости и сухости кожи. [7]
Для сохранения кожного барьера (его жирового слоя) в качестве ПАВ-веществ
применяют производные жирных кислот, например, кокосового масла. Эти
высококачественные, мягкие ПАВ по своей структуре отличаются от молекул
традиционных ПАВ и проникновение молекул сквозь роговой слой сведено к
минимуму, а строение молекулы данных ПАВ не позволяет им вступать в реакции
с липидами и белками рогового слоя.
Соэмульгаторы – вещества, оказывающие дополнительное стабилизирующее
воздействие на эмульсию.
Это воски – пчелиный, жожоба, канделлильский гидрогенизированный
растительный лецитин, стерины масла ши, триглицериды молока растительный
сквалан. Эти ингредиенты сами по себе являются мембраноподобными
структурами и очень похожи на те, которые присутствуют в кожном покрове.
Эмульсии на основе таких ингредиентов не только не разрушают липиды (жиры)
рогового слоя, но напротив органично встраиваются в него, залечивают
повреждения и восстанавливают его целостность.
11
1.3 Аллергические заболевания кожи
Любой человек сталкивается со случаями непереносимости лекарственных
препаратов, пищевых продуктов, необычными реакциями на химические
вещества
бытового
(синтетическая,
одежда,
косметика
и
т.д.)
и
профессионального окружения. Подсчитано, что в среднем аллергическими
заболеваниями страдают около 10 % населения земного шара и следует ожидать
дальнейшего увеличения.
Причиной их являются аллергены, способные повысить чувствительность
организма. Их принято делить на две группы: экзоаллергены (из внешней среды)
и эндоаллергены (или аутоаллергены), образующиеся в самом организме.
Болезни, в которых основная роль принадлежит аллергической реакции на
аутоаллергены,
носят
название
аутоиммунных
(аутоагрессивных,
аутоаллергических).
Попадание в организм аллергена вызывает ответную реакцию, которая
может развиваться в течение 15-20 минут (гиперчувствительность немедленного
типа) или через 1-2 суток (гиперчувствительность замедленного типа). Включение
того или иного типа аллергической реакции зависит от свойства антигена
(химическая природа, количество, физическое состояние и др.) и реактивности
организма (совокупность наследственных и приобретенных свойств человека).
Среди аллергических заболеваний кожи наиболее часто встречаются —
дерматиты, экзема, нейродермиты, крапивница. Возбудители инфекционных
болезней и продукты их жизнедеятельности также вызывают аллергические
процессы, которые становятся составной частью патогенеза туберкулеза, лепры,
сифилиса, микозов и других кожных поражений. [5]
Аллергические дерматиты
12
Возникают при непосредственном воздействии на кожу веществ, способных
вызвать аллергическую реакцию замедленного типа. На месте контакта с
аллергеном развиваются покраснение, отечность, папулы и микровезикулы. Часть
из них вскрывается, образуя участки мокнутия. При повторных воздействиях
аллергенов может произойти трансформация дерматита в экзему.
Фотодерматит — является своеобразным аллергическим процессом, где
необходимо «включение» солнечных, в частности ультрафиолетовых лучей. В
качестве аллергенов выступают лекарственные средства (сульфаниламиды,
гризеофульвин, ихтиол, антигистаминные препараты, кортикостероиды и др.),
вещества, входящие в состав губных помад, моющих средств, эфирные масла,
одеколон, духов.
Фитодерматиты («фито» – растение). Причина — химические вещества,
содержащиеся в млечном соке листьев и стеблей, а также в пыльце ядовитых
растений (к ним относятся лютиковые, лилейные, молочайные), в частности при
их применении в виде компрессов для лечения поясничных и суставных болей.
Поражения возникают на открытых участках тела и представлены стойким
покраснением, волдырями, пузырями и другой сыпью. [7]
Крапивница
Аллергическая
разнообразными
кожная
эндогенными
реакция
немедленного
(внутренними)
и
типа,
экзогенными
вызываемая
(внешними)
факторами. Является очень распространенным заболеванием — наверное каждый
третий человек перенес его хотя бы однократно. Среди аллергических состояний
— занимает второе место после бронхиальной астмы и может возникать в любом
возрасте.
Характерно
внезапное
появление
на
любом
участке
кожи
многочисленных волдырей, сильно зудящих и ярко-розового цвета. Они плотной
консистенции, величиной до ладони и более. Высыпание их продолжается 1-2
часа, затем волдыри бесследно исчезают, но могут появиться новые. Обычно
приступ
длится
несколько
часов-дней
(острая
крапивница),
но
иногда
продолжается месяцы и даже годы (хроническая крапивница). Процесс может
13
сопровождаться недомоганием, головной болью, лихорадкой. В клинической
практике чаще всего используется классификация крапивницы, исходящая из
этиологических факторов, например, лекарственная, пищевая, механическая
(искусственная), холодовая (реакция на холод может быть замедленной,
проявляясь через 1-2 суток), тепловая (возникает главным образом перед
менструацией, во время беременности, у стариков, чаще при переходе с холода в
тепло), токсическая (при непосредственном воздействии на кожу разражителей —
крапивы, волосков гусениц, медуз, пчел и т.д.), световая (вызываемая
ультрафиолетовыми, инфракрасными и видимого спектра лучами). Хронические
формы крапивницы нередко связаны с нарушениями функций печени, почек,
желудочно-кишечного тракта, глистными инвазиями, очагами хронической
инфекции (в миндалинах, зубных гранулемах, желчном пузыре и протоке и пр.),
токсикозом беременных, продуктами распада злокачественных опухолей. [5]
Токсидермия
Острое воспаление кожного покрова, развивающееся от воздействия на него
химических веществ, поступивших в организм через кровь. Причины заболевания
– лекарственные препараты, пищевые продукты, производственные и бытовые
средства, которые попадают в организм пищеварительным или дыхательным
путем. Чаще развивается у лиц, имеющих индивидуальную предрасположенность
или аллергические состояния (бронхиальная астма, экзема, нейродермит и др.).
Эндогенные (внутренние) причины – это интоксикация необычными
продуктами обмена, появившимися в организме из-за нарушения функции
желудочно-кишечного тракта, печени, почек. Токсидермии могут развиться через
любое время после введения в организм аллергена (от нескольких часов до 1,5
месяца).
Клинические проявления разнообразны: пятна, папулы, везикулы, пузыри,
воспаленные узлы и другие высыпания. В ряде случаев они соответствуют
хорошо известным дерматозам и инфекциям – розовому лишаю, кори, скарлатине,
красному плоскому лишаю и т.д. Это сходство усиливается и другими общими
14