Nanopartikel in Kosmetika – Sind sie gefährlich ?

Was sind Nanopartikel ?

Nanopartikel sind Teilchen, welche im Bereich zwischen 1-100 Nanometer (nm), somit bei 1×10-9 also 0, 000 000 001 Meter liegen, dies ist ein Zehntel des Durchmessers eines menschlichen Haares. Die Bezeichnung „Nano“ leitet sich vom griechischem „nanos“ ab und bedeutet soviel wie „Zwerg“ oder „zwergenhaft“[1].

Was sind Nanopartikel chemisch bzw. physikalisch ?

Nanopartikel können aus Unterschiedlichen Materialien bestehen, und können natürlich z.B. bei Vulkanausbrüchen in Form von Asche oder synthetisch im Labor hergestellt werden[2]. Sie gliedern sich in einige Gruppen :

  • Kohlenstoffhaltige z.B. Fulleren oder Kohlenstoffnanoröhrchen

  • Metalle z.B. kolloidales Silber(Ag) oder Gold(Au)

  • Metalloxide z.B. Titanweiß (TiO2) oder Zinkoxid (ZnO)

  • Halbleiter z.B. Cadmiumtellurid (CdTe) oder Silizium (Si)

  • Polymere z.B. Dendrimere[3]

Der große Unterschied zu den Eigenschaften ist ihre Masse-zu-Volumen Verteilung durch ihre geringe Größe. Sie erhalten gänzlich andere Eigenschaften, da andere Kräfte auf sie wirken, so z.B. Quantenchemische Prinzipien und der Fakt, dass Massenkräfte nicht mehr so stark, Oberflächenkräfte jedoch stärker wirken. Die große Oberfläche gibt ihnen eine höhere chemische Reaktivität, eine bessere elektrische Leitfähigkeit und eine größere Oberflächenladung, welche einen Ausgleich benötigt. Durch diesen benötigten Ausgleich ist die Haltbarkeit von Nanopartikel sehr kurz, da sie sich sehr rasch wieder in größeren Aufhäufungen zusammenfinden[4].

Wie werden Nanopartikel herstellt ?

Nanopartikel werden über komplizierte chemische oder physikalische Wege hergestellt. So z.B. über chemische Lösungen oder Malprozesse[5].

Was sind ihre Anwendungsbereiche ?

Neben den technischen Anwendungen findet es in der Medizin als Wirkstoff träger für gezielte Behandlung von z.B. Krebszellen Anwendung, und wird in der Kosmetik in Sonnenschutzmitteln, Zahnpasten und Antitranspirantien genutzt. Zudem werden sie in der Lebensmittelindustrie als Verdickungsmittel und Verklumpungsschutz eingesetzt[6].

Was machen Nanopartikel in Kosmetika ?

Nanopartikel ermöglichen ein breites Spektrum von Anwendungsmöglichkeiten, durch ihre Vielzahl von Eigenschaften. So finden Titandioxid und Zinkoxid in Sonnenschutzmittel Anwendung, indem sie einen klaren Film über die Haut verteilen, welcher Sonnenstrahlung reflektiert. Nanopartikel Wirkstoffe ziehen schnell in die Haut ein, schneller als das größere Partikel könnten. Und kolloidales Silber wirkt antibakteriell, und schützt so vor unangenehmen Gerüchen. Nanopartikel bieten in vielen Hinsichten großartige Eigenschaften, um einige schlechtere Alternativen abzulösen, und Probleme zu beseitigen[7].

Warum Nanopartikel als Ersatz für Chemie in Kosmetika ?

In Kosmetika dienen Nanopartikel als Ersatz für Chemie. Sie werden am häufigsten in Sonnenschutzmitteln eingesetzt, in welchen Chemikalien wie Enzacamen ersetzt werden. Enzacarmen ist bewiesener Maßen am Wachstum von Krebszellen beteiligt, es gibt jedoch, abseits von Titan und Zink Nanopartikeln, keine Alternativen. Enzacamen absorbiert hierbei einen Teil der UV-Strahlung der Sonne, welche durch die sogenannte Stokes-Verschiebung, für und Menschen harmlos wird wenn sie wieder abgeben wird[8].

Sind Nanopartikel schädlich ?

Diese Frage konnte bis jetzt nicht eindeutig bewiesen oder widerlegt werden, es gibt einfach nicht genug Studien und Beweise dafür oder dagegen. Titandioxid z.B. ist chemisch fast vollkommen inert, wodurch es eigentlich, selbst wenn es in den Körper gelangt, keine Schäden anrichtet. Studien hierzu haben jedoch gezeigt, dass TiO2 auf eine Art und Weise giftig ist, welche bisher noch nicht erfassbar ist[9]. Da jedoch keine genauen Daten dafür oder dagegen sprechen, gelten Nanopartikel mäßig zu genießen, und ihren Sinn als Inhaltsstoff zu hinterfragen. So sind Titandioxid und Zinkoxid möglicherweise schädlich, jedoch ist ihre Eigenschaft vor Sonnenstrahlen und somit vor Hautkrebs zu schützen wertvoller als eine nicht erwiesene Toxizität[10].

Quellen:

Wikipedia[1][3]

Artikel zu möglichen Gesundheitsauswirkungen von Nanopartikeln[8]

Bericht zu den Nutzen von Nanomaterialien[2][4][7][6]

Artikel zur Herstellung von Nanomaterialien durch Nukleation[5]

Artikel zu den Auswirkungen von Nanopartikeln auf Wasserorganismen[9]

FDA Stellungsnahme zu Enzacamene[8]

Bildquellen: Wikimedia Commons, Flickr. Alle Bildrechte gehen an die Besitzer der Bilder.

Ectoin – Was ist es und was bewirkt es ?

Was ist Ectoin ?

Ectoin ist eine Substanz, welche in vielen Bakterien, hierbei zu besonders großen Anteilen in den sogenannten halophilen (Salz liebenden) Spezies, vorkommt. Es schützt diese Bakterien vor Extrembedingungen, wie UV-Strahlung, hohen Salzkonzentrationen oder Temperaturschwankungen[1].

Abb. 1 Das Ectoin Zwitterion

Was ist Ectoin chemisch ?

Ectoin ist eine sogenannte zyklische Aminosäure d.h. Es ist eine zu einem Ring geformte Aminosäure. Gelöst kommt sie als Zwitterion vor, wobei die Carbonsäure negativ geladen und eines der Stickstoffe positiv geladen ist. Auf diese Eigenschaft sind die meisten der Wirkungen von Ectoin zurückzuführen. Es weist eine starke hydratasierende Wirkung auf, welche auf umliegende Moleküle übergeht, so u.a. auf Biopolymere wie Proteine und die DNA. Selbst geht es keine Bindungen ein, und tritt auch nicht in die Zelle selbst, wodurch es nicht in den Metabolismus eingreift[2].

Was sind Eigenschaften des Ectoin ?

Das Ectoin wirkt durch hydratation befeuchtend, und stabilisiert die Strukturen von Biopolymeren. Hergestellt wird es fermantativ (durch Gärung), mit Hilfe von Halomonas elongata Bakterien. Es wird in der Medizin bei Reizungen und Entzündungen von Haut und Schleimhäuten genutzt, um diese zu lindern. Ebenfalls findet es Anwendung in Kosmetika, um die Haut vor stressbedingten Schäden wie z.B. UV-Strahlung, Trockenheit oder Feinstaub zu schützen. Menschen mit einer Ectoin Überempfindlichkeit sollten Produkte mit Ectoin meiden, da ansonsten Nebeneffekte mit dem genauem Gegeneffekt der Wirkung auftreten, u.a. starkes Brennen auf der Haut. In der Biochemie wird Ectoin ebenfalls genutzt, um Proteine, Nukleinsäuren und andere Biopolymere zu erhalten[3].

Was bewirken Ectoinhaltige Kosmetika, und sind sie wirklich hilfreich ?

Kosmetika mit Ectoin können Falten mindern, und die Entstehung neuer vermeiden. Sie spendet der Haut Feuchtigkeit und schützt sie vor Umwelteinflüssen. Ebenfalls lindert Ectoin Hautreizungen und Entzündungen, ganz ohne in den Stoffwechsel einzugreifen. Jedoch sollten Menschen mit Ectoin Überempfindlichkeit Kosmetika mit Ectoin meiden. So empfiehlt sich vorab zu klären ob man eine solche Überempfindlichkeit aufweist, bevor man Ectoinhaltige Kosmetika verwendet. Weist man eine solche Überempfindlichkeit nicht auf, so hat Ectoin quasi keine Nachteile[4].

Quellen:

Wikipedia[1][4]

Wissenschaftlicher Artikel zu den zellschützenden Eigenschaften von Ectoin[2][3]

Antioxidantien – Wie helfen sie dem Organismus ?

Was sind Antioxidantien ?

Antioxidantien sind Substanzen, welche den Körper vor reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) schützen, indem sie diese deaktivieren. Sie werden in Lebensmittel, Kosmetika, Medikamenten und Verbrauchsmaterialien eingesetzt, sind natürlich vorhanden, werden aber auch synthetisch hergestellt[1].

Was sind Antioxidantien chemisch ?

Abb. 1 Das Vitamin C (Ascorbinsäure) Molekül

Antioxidantien sind Moleküle, welche freie Radikale (z.B. O) deaktivieren. Dies geschieht über eine von zwei Mechanismen. Dem des Radikalfängers oder dem des Reduktionsmittels. Radikalfänger sind Chemikalien, welche Radikale fangen können, zwar selbst zu einem Radikal werden, aber so reaktionsträge sind, dass sie selbst keinen Schaden im Organismus anrichten[2]. Solche Radikalfänger sind z.B. Vitamin E. Der zweite Mechanismus ist die des Reduktionsmittels. Solche Reduktionsmittel haben an sich ein sehr geringes Reduktionspotenzial(*1). Durch diese Eigenschaft werden sie wahrscheinlicher vom Radikal angegriffen als andere Moleküle des Organismus. Solche Reduktionsmittel sind unter anderem das Vitamin C und Glutathion. Zudem gibt es sogenannte Synergisten, welche Antioxidantien bei ihrer Wirkung unterstützen, indem sie sie z.B. durch Regeneration des Stoffes, oder durch das Binden von Spurenelementen. Solche Synergisten sind die Zitronen-, Wein-, und Phosphorsäure, sowie ihre Salze[3].

*1 – Das Reduktionspotential ist die Spannung die bei der Bewegung der Elektronen durch eine Redoxreaktion entsteht[4].

Was sind die Eigenschaften und Nutzen von Antioxidantien ?

Antioxidantien sind natürlich z.B. in Form von Vitamin A, C und E, sowie Polyphenolen (sogenannte Flavonoide) vorhanden, aber es sind auch synthetische Varianten bekannt, z.B. BHA (Butylhydroxyanisol)[4]. Sie werden in Lebensmittel und Kosmetika genutzt, um diese Produkte davon abzuhalten schlecht zu werden. In Medikamenten und Kunststoffen werden sie benutzt um vor gesundheitsschädlichen Neben-, bzw. Verfallsprodukten zu schützen. So schützen sie in Lebensmitteln und Kosmetika den Geruch oder Geschmack, in Medikamenten den Nachlass der Wirkung, und in Kunststoffen die Veränderung von physikalischen Eigenschaften[5]. Der Körper kann Antioxidantien nicht ausreichend herstellen und benötigt deshalb eine extra Aufnahme über die Nahrung, wobei auf dem ersten Platz der Kaffee, mit 1299mg/Tag steht. Der Tee auf Platz zwei erreicht immerhin 294 mg/Tag, das ist weniger als ein viertel[6]. Die benötigte Menge an Antioxidantien sollte jedoch nicht überschritten werden, da es im Körper einen geregelten Haushalt für freie Radikale gibt. Die ROS haben auch eine wichtige Rolle als Signalmoleküle und sind als solche essentiell für den Körper. Eine zu hohe Menge an Antioxidantien zieht schwere Folgen mit sich, von Leberschäden bis hin zu Krebserkrankungen und höher Sterbewahrscheinlichkeit, so ist eine Übermenge an Antioxidantien teilweise schädlicher als die Radikale gegen die sie schützen sollen[7].

Was bewirken Antioxidantien auf der Haut und was ist dran am „Anti-Aging“ ?

Bisher gibt es kaum Studien die einen positiven Effekt von Antioxidantien klar beweisen. Polyphenole haben einen erwiesenen Effekt auf die Haut, jedoch nicht in vitro (von außen)[8]. Die Hautalterung verlangsamenden Eigenschaften von Antioxidantien sind tatsächlich einfach zu erklären: „Die Vorstellung von Oxidation und Altern wird von Leuten am Leben gehalten, die damit Geld verdienen“. Es fehlen schlichtweg wissenschaftliche Beweise für den kosmetischen Nutzen/Anti-Aging Effekt, und lediglich die Begleitstoffe von Pflanzenmaterie in Kosmetika haben bewiesene Wirkungen[9].

Quellen:

Wikipedia[6]

Wissenschaftlicher Artikel zu den negativen Auswirkungen von Antioxidantien[7]

Wissenschaftlicher Artikel zu Flavonoiden und sonstigen Wirkstoffen in Pflanzen[8]

Wissenschaftlicher Artikel zu den Anti-Aging Mythen der Antioxidantien[9]

Wissenschaftlicher Artikel zu Antioxidantien[1][2][3][4][5]

Phytosterine und Cholesterin

Was sind Phytosterine ?

Phytosterine oder Phytosterole sind Substanzen der Gruppe der Sterine. Sie Kommen ausschließlich als Ester und Glucoside in Pflanzen, und deren Fett reichsten Teilen vor. Strukturell ähneln sie dem Cholesterin, welches in allen Menschen und Tieren vorhanden ist[1].

Was sind die chemischen Eigenschaften von Phystosterolen ?

Phytosterole gehören der Gruppe der Sterine an, welche eine Untergruppe der Steroide ist. Sie sind alle sogenannte polycyclische (poly – mehrfach / cyclisch – ringförmig) Moleküle, wobei die Phytosterole Alkohole sind. Sie ähneln dem Cholesterin, sowie den Geschlechtshormonen Testosteron und Östrogen. Es kommt nur in Pflanzen vor (Phyto – pflanzlich), und dort in den Fett reichen Teilen, wie den Samen[2].

Was sind die Eigenschaften und Anwendungsbereiche von Phytosterolen ?

Abb. 2 Das β-Sitosterin Molekül

Phytosterole werden benutzt um den Cholesterinspiegel im Blut zu senken, dabei regen sie zwar die Produktion von Cholesterin an und erhöhen somit die Gesamtmenge im Körper, binden diese aber, wodurch die Cholesterin Konzentration im Blut sinkt. Als negativen Effekt können Phytosterole die Aufnahme von fettlöslichen Vitaminen (z.B. A und E) hemmen, wodurch Schwangere, Stillende, Kinder bis 5 Jahren und Menschen mit Phytosterinämie Phytosterole meiden sollten. Phytosterole werden ebenfalls medizinisch dafür genutzt, Hautreizungen und Juckreiz zu mindern. Das häufigste Phytosterol welches wir über die Nahrung aufnehmen ist β-Sitosterin mit 65%. In der Kosmetik finden sie Anwendung als Emulgator[3].

Was ist Cholesterin und welche Aufgaben erfüllt es ?

Cholesterin ist ein wichtiger Bestandteil der Zellmembran, es erhöht dessen Festigkeit und trägt dazu bei Botenstoffe in die Zelle hinein und wieder aus der Zelle hinaus zu leiten. Ebenfalls wandelt der Körper das Cholesterin zu den Geschlechtshormonen Östrogen und Testosteron um. Der Körper stellt 90% seines Cholesterins selbst her. Erhöhte Cholesterinwerte können zu Herzinfarkten und Gallensteinen führen, weshalb eine ausgewogene Ernährung wichtig ist um den Cholesterinspiegel auf einem gesundem Niveau zu halten. Es wird seit geraumer Zeit untersucht, ob ein zu niedriger Cholesterinspiegel für eine höhere Gewaltbereitschaft, ein schlechteres Gedächtnis, größere Mengen Stress und auch die Häufigkeit von Albträumen verantwortlich ist[4].

Quellen:

Wikipedia[1]

Bericht zu den Irrtümern des Cholesterins[4]

Wissenschaftlicher Artikel des Institutes für Ernährungsphysiologie zu Phytosterolen[2][3]

 

Polysaccharide – Welchen Zweck erfüllen sie im Körper ?

Was sind Polysaccharide ?

Polysaccharide sind lange Ketten, sogenannte Kohlenhydrate, welche aus kleineren Einfachzuckern, sogenannten Monomeren, bestehen. Sie spielen für Pflanzen und Tiere eine wichtige Rolle, und sind für Menschen teils nützlich aber auch teils überlebenswichtig[1].

Was sind Polysaccharide chemisch ?

Abb. 1 Die Molekülstruktur von Cellulose

Der Präfix „Poly“ sagt aus, dass das Molekül eine lange Kette, mit untereinander verbundenen Einzelteilen, den Monomeren (Mono bedeutet einfach bzw. eins). Es gibt unterschiedliche Einfachzucker, und alle können zu Polysacchariden verbunden werden. Für uns Menschen sind Glucose, Fructose und Galactose die wichtigsten Zucker. Polysaccharide können „hetero“ was unterschiedlich bedeutet, oder „homo“, was gleich bedeutet, sein. Diese Bezeichnung gibt aus ob die Kette aus gleichen oder unterschiedlichen Einzelteilen besteht. Cellulose z.B. ist ein Homo-Polysaccharid, und Hyaluronsäure z.B. ist ein Hetero-Polysaccharid. Polysaccharide sind essentielle Energieträger, und dienen dem Körper als Energiespeicher. Als sogenannte Glykokalyx sind sie wichtiger Bestandteil, der Außenfläche der Zellmembran. Hier verbinden sie die Membranproteine mit den Membranlipiden, wobei sie selbst in Richtung extrazellulären (äußeren) Membranseite gerichtet sind. Die Glykokalyx Schicht macht die Blutgruppe aus und ist ein wichtiger Teil der Blutgefäßwand, damit deren Flüssigkeiten nicht in das Gewebe „überfließen“. Ebenfalls sind sie verantwortlich für die Zell-Zell-Kommunikation und somit wichtig für das Immunsystem[2].

Abb. 2 Die Glykokalyx von Bakterien

Wo werden Polysaccharide eingesetzt ?

Polysaccharide finden, neben ihrem natürlichem Nutzen als Energiespeicher und Membranbestandteil, Anwendung in der Lebensmittelindustrie als z.B. Agar, einer pflanzlichen Alternative zu Gelatine für Kuchen und ähnlichen, und in der Kosmetik als Konsistenzgeber, oder Feuchthaltemittel. Ebenfalls werden sie als Waschmittel, Wirkstoffträger in der Medizin und Duftträger bzw. Duftneutralisatoren genutzt[3].

Was machen Polysaccharide in Kosmetik ?

Polysaccharide sorgen in Kosmetik meist für eine gelartige oder cremige Konsistenz, so z.B. Xanthan Gum, Gummi Arabicum oder Algin. Diese Bindemitteleigenschaften machen Polysaccharide für Naturkosmetik sehr nützlich, da sie so gut wie alle aus natürlichen Quellen entstehen, Haut schonend sind und gute Leistungen erzielen. Algin ähnelt in seinen Eigenschaften der Hyaluronsäure, da es ca. das 100-fache seiner eigenen Masse als Wasser halten kann, und somit als Feuchtigkeitsspender benutzt wird. In Deos werden Destrine, genauer noch Cyclodextrine benutzt um Duftstoffe einzuschließen und so Gerüche zu neutralisieren, Sie können aber auch für den Gegeneffekt benutzt werden, Duftstoffe zu speichern und diese über einen gewissen Zeitraum wieder abzugeben[4].

Quellen:

Wikipedia[1][3]

Wissenschaftlicher Artikel zu Polysacchariden[2]

Bericht über den Nutzen von Polysacchariden in Kosmetika[4]

Ceramide – Die natürliche Hautbarriere

Was sind Ceramide ?

Ceramide sind eine Untergruppe der Sphingolipiden, und sie machen unsere Doppellipidschicht aus. Sie hat unterschiedliche Typen, wovon der Ceramid I Typ den Großteil der Hornschicht, der äußersten Hautschicht, ausmacht[1].

Was sind Ceramide chemisch ?

Abb. 1 Die Grundstruktur der Ceramide, mit Sphingosin Kopf, und einem Fettsäure Rest (R)

Ceramide bestehen aus vier Teilen, Sphingosin als „Kopf“, eine Fettsäure als „Base“, ein Amid als Verbindungsbrücke und einem Rest an Stelle einer Hydroxidgruppe am Sphingosin. Dieser Rest kann ein Wasserstoff sein – Ceramide, ein Saccharid – Glycosphingolipide, oder ein Phospocholin – Sphingomyeline. Das Ceramid I hat als Fettsäure die Linolsäure als Fettsäure gebunden, demnach hat ein fehlen dieser Fettsäure mit einer Unterproduktion von Ceramid I, und somit ein Ungleichgewicht in der Hornschicht, schwere folgen für die Gesundheit und das Hautbild. Zudem stärkt es die Haarstruktur, indem es die Schuppengeflechte der Haarstränge besser miteinander verbindet[2]

Diese Doppellipidschicht hält Fremdkörper davon ab in den Körper einzudringen, und schützt die Haut ebenfalls vor dem Austrocknen. Ceramide entstehen, indem zuerst Sphingosin mit Serin und einem Acyl-CoA, durch das Koenzym A hergestellt wird, es folgt die Amidveresterung mit einer Fettsäure zum Ceramid. Die drei bekanntesten Typen des Ceramids können durch den Einschlusswinkel (α) der beiden Ketten bestimmt werden so ist α = 0° Typ A, 0° < α < 180° Typ B und α = 180° Typ C. Die Sphigosinbase und der Hydroxylierungsgrad der Fettsäure entscheiden die weitere Bezeichnung[3]. Die Ceramide spielen ebenfalls eine Rolle bei der Wirkungsweise von Antidepressiva[4].

Abb. 2 Detailierte Abbildung der Hornschicht

Wieso sind sie in Kosmetika ?

Bildet der Körper nicht genug Ceramid in der Haut, so kommt es zum Austrocknen dieser, sowie Übersensibilisierung (Neurodermitis) oder Schuppenflechte (Psoriasis). In Kosmetika zugegebenes Ceramid I kann dieses Gleichgewicht der Haut ausgleichen, und diese so vor den Folgen fehlendem Ceramids bewahren[5].

Quellen:

Wikipedia[1][5]

Wissenschaftlicher Artikel zu Ceramiden in der Dermatologie[2][3]

Wissenschaftlicher Artikel zu Ceramiden in der Neurowissenschaft[4]

Bildquellen: Wikimedia Commons, Flickr. Alle Bildrechte gehen an die Besitzer der Bilder.

Vitamine – Was sind sie und wie helfen sie dem Körper ?

Was sind Vitamine ?

Vitamine sind Stoffe die unser Körper braucht, um zu funktionieren. Sie stellen jedoch keine eigene Stoffklasse, da sie meist sehr komplex, jedoch stark unterschiedlich sind, selbst die Herkunft ihres Namens ist irreführend, nämlich von vita – Leben und Amine, jedoch sind nicht alle Vitamine auch Amine[1]

Was sind ihre Eigenschaften und Aufgaben im Körper ?

Vitamine tragen zu so gut wie jedem Vorgang im Körper bei. Sie sind wichtig für die Verwertung von Kohlenhydraten, und somit essentiell für die Energieumwandlung, die Verwertung von Proteinen, zur Einbindung, Formung und Umformung, sowie der Verwertung von Mineralstoffen, wie Kupfer, Eisen, Zink, Natrium, Calcium etc. Es sind 13 essentielle Vitamine bekannt, 11 davon kann der Körper nicht selbst herstellen (Die zwei Ausnahmen hierzu stellen Vitamin D3 und B3 dar)[2]. Pflanzen müssen keine Vitamine über externe Wege zu sich nehmen, sie können alle benötigten selbst herstellen. Es gibt Vitamine, welche der Körper speichern kann, sie sind fettlöslich und können sich damit ins Gewebe einlagern bis sie gebraucht werden, dies sind Vitamin A, D, E, und K. Die anderen Vitamine sind wasserlöslich, und somit kann der Körper sie nicht speichern, diese sind Vitamin C und alle des B-Komplexes, mit Ausnahme von Vitamin B12. Die Vitamine helfen neben der Verwertung von Stoffen ebenfalls zur Zellerneuerung, u.A. in Haut als auch Haar , Nägel und Muskelgewebe. Sie sind ebenfalls als aktiver Nervenschutz und zur richtigen Funktion dieser im Einsatz. Ein Vitaminmangel kann demnach zu physischen Problemen wie Übersensibilität von Nerven, aber auch zu psychischen Problemen wie Stimmungsschwankungen führen. Zudem fungieren sie als sogenannte Radikalfänger[3].

Was sind ihre chemischen Eigenschaften ?

Abb. 1 Vitamin B12 (umgangssprachlich Cobalamin), ein beispiel für die mögliche Komplexität von Vitaminen

Die Vitamine gehören keiner genauen, einzelnen, Stoffklasse an, sie sind oftmals recht komplexe Moleküle und sind deshalb recht schwer zu kategorisieren. Der Begriff „Vitamine“ beschreibt lediglich essentielle Stoffe, welche der Körper für so ziemlich alles benötigt, was jedoch als Vitamin durchgeht ist oftmals nicht klar, was die fehlenden Buchstaben und Zahlen erklärt (z.B. B4, B8 oder F, G, H, I und J). Da sie sich chemisch stark Unterscheiden, erfüllen sie unterschiedliche, hochkomplexe, biochemische Aufgaben und durchlaufen einige Enzym und Protein Kreisläufe. Fakt ist, Vitaminmängel haben schwere Konsequenzen für den Körper, und kosmetisch gesehen für das äußere Auftreten, wie Hautbild und Haare. Einige Vitamine fangen sogenannte freie Radikale aus der Luft auf. Freie Radikale sind, meist durch atmosphärische Reaktionen oder Ionisierung durch UV-Strahlen entstandene, Atome oder Moleküle, welche andere, nicht radikale Atome und Moleküle, angreifen und ihnen Elektronen aufzwängen um ihre eigene, durch Ionisation entstandene, Ladung auszugleichen. Dieser Prozess wird auch

Abb. 2 Ozonmolekül

Oxidation gennant. In der Luft entsteht durch UV-Strahlen und Stickstoffmonoxid (NO) teilweise Ozon (O3), welches durch UV-Strahlen wiederum gespalten wird, wodurch Sauerstoff (O2) und ein Sauerstoffradikal entstehen (O). Diese Radikale können unseren Organismus angreifen, und beschädigen. Sie sind beispielsweise der Grund wieso Eisen an der Luft rostet, demnach kann man sagen, dass wir durch Radikale aus der Luft rosten. So wie diese Radikale das Eisen oxidieren, oxidieren sie teilweise unseren Körper und damit u.A. die Haut. Radikalfänger wie z.B. Vitamin E oder C fangen hierbei Radikale ab, und werden anstelle unserer Zellen oxidiert. Dieser Prozess macht nun zwar die Vitamine zu Radikalen, jedoch sind diese stark reaktionsträge, und richten keinen weiteren Schaden an. Der Körper kann die Vitamine ebenfalls recyceln, und wiederverwerten[4].

Wie kommen Vitamine in die Kosmetik und was bewirken sie ?

Unterschiedliche Pflanzen enthalten bestimmte Vitamine in teilweise hohen Konzentrationen. Vitamine, welche in Naturkosmetik zu finden sind sind mit unter Vitamin A, E und C sowie Vitamin B2, B3, B7 und B9. Sie tragen zu einem gesundem Hautbild bei, da sie die Nerven schützen, und somit vor Hautreizungen bewahren, sie tragen zur Zellerneuerung, zur Herstellung wichtiger Proteine und Enzyme, mit unter Kollagen und Elastin, welche für die Elastizität und Stabilität der Haut zuständig sind, und dem Auffangen von freien Radikalen bei[5].

Quellen:

Wikipedia[4][5]

Wissenschaftlicher Artikel zu Vitaminen[1][2][3]

Kollagen in Kosmetika – Anti-Aging Wunder ?

Was ist Kollagen ?

Kollagen ist ein Protein welches nur in vielzelligen Lebewesen vorkommt. Es ist ein Strukturprotein, welches als Gerüst für unelastische Fasern, wie Sehnen, Bänder, Knochen, Knorpel und Schichten der Unterhaut, welche zum größtem Teil aus einer Mischung von Kollagen, Elastin und Hyaluronsäure bestehen. Es macht rund 30% aller Proteine im menschlichem Körper aus[1].

Wie entsteht Kollagen ?

Kollagen ist ein sogenanntes dreifach Helix Protein d.h. Dass drei separate Stränge von Pro-Kollagenen (Kollagen Vorgänger) sich zu einer Struktur zusammenfinden. Es wird im Retikulum, einem verzweigtem System aus Kanälen und Hohlräumen zur Calcium und Kohlenhydrat Speicherung, durch Enzyme, mit Hilfe von Ribosomen (Komplexe Makromoleküle der RNA). Hierbei werden zuerst Aminosäuren wie Lysin, Glycin, Prolin, Hydroxyprolin, und einige mehr zu Ketten gebunden, mit Hilfe von Koenzymen und Ascorbinsäure (Vitamin C). Die nun entstandenen Einzellstränge von Pro-Kollagene werden durch Enzyme mit Wasserstoff-, und Disulfidbrücken in ihre dreifach Helixstruktur gebunden[2].

Was sind die Eigenschaften des Kollagens ?

Kollagen macht mit Elastin und Hyaluronsäure den Großteil der unteren Hautschicht aus, und gibt Struktur und Festigkeit für Knochen, Knorpel, Sehnen und Bänder. In den Einzelsträngen ist jede dritte Aminosäure Glycin, und die drei Stränge werden über Lysin und Prolin Seitenketten zusammengehalten. Es hat eine Masse von zwischen 115 und 235 Kilodalton (115-235 kg/kmol), wodurch es ein recht großes Makromolekül darstellt. Ein Mangel an Kollagen oder Elastin hat Faltenbildung zur folge. Es spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle bei der Biomineralisierung, dem Prozess Minerale und Spurenelemente in Biomoleküle einzubinden (z.B. Calcium und Phosphor in Knochen und Zähnen)[3].

Wie gewinnt man Kollagen ?

Kollagen findet sich in den unteren Hautschichten von Nutztieren wie Schweinen und Kühen, wodurch Kollagen aus Kuhhäuten (Leder) und Schweineschwarten gewonnen wird. Hierbei zu 70% aus Schweinehaut. Es gibt keine nicht tierischen Möglichkeiten Kollagen zu gewinnen, da weder Pilze noch Pflanzen noch Einzeller in der Lage sind es herzustellen[4].

Was sind die Nutzen des Kollagens ?

Kollagen ist ein Protein und kann hierdurch denaturiert werden, diese denaturierte Form wird Gelatine genannt. Diese Gelatine wird z.B. in der Nahrungsmitteltechnik als Geliermittel und in der Pharmazie mit unter als Behälter in Form von Hart-, und Weichkapseln. Kollagen wird in der Kosmetik und Pharmazie als Anti-Aging Produkt genutzt, hierbei soll es die Lücken im Gewebe auffüllen, welche Falten verursachen. Es gibt Kosmetische Artikel wie Cremes, welche Kollagen enthalten, und in der Pharmazie Konzentrate von Kollagen zum einnehmen[5].

Ist Kollagen ein solchen Wundermittel wie es angepriesen wird ?

Es besteht kein Zweifel, dass Kollagen hilft die unteren Hautschichten zu füllen und gegen Falten zu wirken, dies ist sogar Medizinisch bewiesen. Dies gilt jedoch nur für einnehmbare Konzentrate, welche oral oder intravenös eingenommen werden[6], bei dermaler Anwendung findet sich das Problem der großen Makromoleküle wieder. Solch große Moleküle können von der Haut nicht absorbiert werden, wodurch ihre eigentliche Wirkung verringert oder gar nichtig gemacht wird[7].

Quellen:

Wikipedia[5][6][7]

Wissenschaftlicher Artikel zu Kollagen[1][2][3]

Artikel zur Herstellung un Nutzen von Gelatine [4][5]

Hyaluronsäure in Kosmetika – Wie gut hilft es Wirklich ?

Was ist Hyaluronsäure ?

Hyaluronsäure ist ein Makromolekül, solche Moleküle die aus mehreren kleineren, sich wiederholenden, Teilen bestehen, welches aus Disacchariden besteht. Es kommt natürlich im menschlichem Körper vor, als Gelenkflüssigkeit, und wichtiger Teil von Bindegewebe, der Zellproliferation (Zellwachstums), Zellmigration (Ortsveränderung von Zellen), und der Metastase (Absonderung von negativen Zellen u.a. Krebszellen). Wir benutzen hauptsächlich das Natriumsalz der Hyaluronsäure[1].

Abb.1 Ein Monomer, des Hyaluronan

Was sind seine Eigenschaften ?

Hyaluronsäure ist mechanischem Druck sehr beständig, weshalb es als Gelekflüssigkeit nicht einfach aus dem Gelenk austritt. Es verändert seine Viskosität proportional zum Druck der auf sie

wirkt, wobei ein höherer Druck eine niedrigere Viskosität bedeutet. Ebenfalls „klebt“ sie an den Gelenken und ist somit zusätzlich vor dem Austreten aus dem Gelenk geschützt. Hyaluronsäure hat eine sehr hohe Wasserbindefähigkeit, sie kann bis zu 6 Liter Wasser pro Gramm Hyaluronsäure binden. Hyaluronsäure kann stark in Molekularer Masse schwanken, wodurch unterschiedlichste Präparate hergestellt werden können[2].

 

Wozu wird Hyaluronsäure benutzt ?

Hyaluronsäure findet Anwendung als Feuchtigkeitsspender in Kosmetika, ist Bestandteil von Augentropfen und wird für Gelenkabrieb als Schmiermittel genutzt[3]. Ebenfalls ist es eine Alternative zu Silikonen und Plastiken in der ästhetischen Medizin, um z.B. Lippen, Waden, Gesichtskonturen oder Gesäß zu modellieren und „aufzuspritzen“. Solche Hyaluronsäure Modellierungen halten zwischen 6 Monaten und 3 Jahren, je nach Behandlungsart und Ort[4].

Ist Hyaluronsäure wirklich ein solches Wundermittel ?

In der Theorie ist Hyaluronsäure ein universal einsetzbares Mittel, mit so gut wie keinen Nachteilen und eigentlich nur vorteilen. Für die kosmetische Anwendung jedoch wird es als besser verkauft als es wirklich ist. Der Grund hierfür ist seine molekulare Größe. Da Hyaluronsäure ein Makromolekül ist, hat es eine enorme Größe, mit einem Gewicht zwischen 6000-9000(6000-9000 kg/kmol) Kilodalton bei tierischen Erzeugnissen. Aufgrund dessen sind die Moleküle zu groß um in die Haut einzudringen, wodurch der größte Teil der Wirkung nur auf den äußersten Hautschichten verbleibt und nicht in tiefere Schichten eintritt. Häufig werden auch die Abbauprodukte der Hyaluronsäure benutzt, da diese eine wesentlich geringere Masse von 50-130(50 kg/kmol) Kilodalton haben, jedoch treten selbst hierbei nur wenige der Fragmente tief genug in die Haut ein[5]. Somit sind Kosmetika mit Hyaluronsäure nur einen Bruchteil so gut wie sie vermarktet werden. Jedoch ist sie auch nicht nutzlos, da sie trotzdem die obersten Hautschichten mit Wasser versorgt, und einen dünnen Film bildet, welcher die unteren Hautschichten schützt[6].

Quellen:

Wikipedia[1][5][6]

Artikel zur Hyaluronsäure und ihre medizinischen Nutzen[2][3]

Wissenschaftlicher Artikel zu Hyaluronsäure in ästhetischer Medizin[4]

Pflanzliche Öle und Fette in Kosmetik – Wie gesund sind sie ?

Was sind pflanzliche Öle und Fette ?

Pflanzliche Öle und Fette bestehen aus Fettsäureestern, sogenannten Triglyceriden, sowie Sekundärstoffen wie Riboflavin (Vitamin B2), Folsäure (Vitamin B9), Tocopherol (Vitamin E), Squalan, Terpene, Minerale wie Natrium, Kalium, Magnesium, Eisen und Zink[1], sowie essentielle Aminosäuren wie Tyrosin, Phenylalanin, Leuzin und Lysin. Ob und wie viel dieser Stoffe vorhanden sind ist von Pflanze zu Pflanze unterschiedlich.

Was sind Triglyceride ?

Abb.1 Triglycerid, mit ungesättigten Fettsäuren (Rot), gesättigten Fettsäuren (Blau), und Glycerin (Schwarz)

Triglyceride sind sogenannte Ester von Fettsäuren und Glycerin. Sie entstehen durch Wasserabspaltung von Molekülen und zeichnen sich dadurch aus, dass sie zwei Moleküle über ein Sauerstoff binden. Diese Bindungen können durch saure Wasseranlagerung oder durch Verseifung gespalten werden, hierbei entstehen entweder die Fettsäuren, oder deren Fettsäuresalze[2]. Triglyceride mit mehreren (mehrfach) ungesättigten Fettsäuren sind eher flüssig, während Triglyceride mit wenig bis keinen ungesättigten Fettsäuren eher fest sind.

Was sind Fettsäuren ?

Abb. 2 Lachs hat einen der größten Gehälter an Omega-3-Fettsäuren aller Nahrungsmittel

Fettsäuren sind lange Kohlenwasserstoffketten, welche mindestens eine Carbonsäuregruppe besitzen. Sie sind alle schwache Säuren und keinerlei vergleichbar mit der Säurewirkung von z.B. Salzsäure. Es gibt sehr viele, mal mehr, mal wenig unterschiedlich. Generell kann man unter „gesättigten“ und „ungesättigten“ Fettsäuren unterscheiden, hierbei stehen die Bezeichnungen für Doppelbindungen im Molekül. Fettsäuren ohne Doppelbindungen bezeichnet man als „gesättigt“, Fettsäuren mit Doppelbindungen als „ungesättigt“.

Fettsäuren welche mehrfach ungesättigt sind sind eher flüssig, gesättigte Fettsäuren sind eher fest[3]. Die häufigsten bzw. am meisten in Kosmetik aufzufindenden Fettsäuren sind Stearinsäure, Palmitinsäure, Laurinsäure, Ölsäure, Erucasäure, Linolsäure, Arachinsäure und Capronsäure[4]. Ebenfalls gibt es Fettsäuren die der Körper nicht selbst herstellen kann, dennoch benötigt, wie z.B. die Omega-3-Fettsäure. Sie ist eine der essentiellen Fettsäuren des Körpers die er nicht selbst herstellt, sondern über die Nahrung aufnimmt. Sie heißen Omega-3-Fettsäuren, da die letzte Doppelbindung der mehrfach ungesättigten Fettsäure, von der Carbonsäure aus, 3 Kohlenstoff hinter der letzten Kohlenstoff Einzelbindung(C-C) steht (Dies wird Omega genannt, da die Einzelbindung, wie das Omega Zeichen im griechischem Alphabet an letzter stelle steht). Eine solche pflanzliche Omega-3-Fettsäure ist die alpha-Linolensäure. Omega-3-Fettsäuren werden zur Energiegewinnung verstoffwechselt, und werden benutzt um sogenannte Serie-3 Prostaglandinen herzustellen, welche für entzündungshemmung verantwortlich sind. Ihre Stoffwechselprodukte werden ebenfalls benötigt um den Blutdruck zu regeln, Blutgerinnung und das Immunsystem zu kontrollieren und für eine ausgeglichene Herzfrequenz zu sorgen[19].

Was sind die Sekundärstoffe in Ölen und Fetten ?

Sekundärstoffe in pflanzlichen Ölen und Fetten sind unter anderem Vitamine und Minerale, solche sind z.B.

-Tocopherol, das Vitamin E, welches im Körper die Aufgabe hat vor oxidativem Stress zu schützen[5],

-Riboflavin, Vitamin B2, welches im Stoffwechsel als Ausgangsprodukt zur Herstellung von antioxidativen Koenzymen dient[6],

-Squalan, ein Terpen, welches die Haut weicher macht und glättet[7].

Minerale sind z.B. 

– Kalium, welches wichtig für die Haut, Nieren, Nerven und das Gehirn ist[8],

– Calcium, welches wichtig für Blut, Zähne und Knochen ist[9],

– Magnesium, welches wichtig für Arterien, Herz und Muskel ist[10],

– Phosphor, welches wichtig für Zähne, Knochen und das Gehirn ist[11],

– Eisen, welches wichtig für das Blut, die Nägel und Haut ist[12],

– Zink, welches Bestandteil von vielen Enzymen, und ist essentiell zur Verstoffwechselung von Zucker Fett und Eiweiß[13]

Was sind die Eigenschaften von pflanzlichen Ölen und Fetten ?

Abb. 3 Aus Kokosnüssen wird das vielseitige Kokosöl gewonnen

Die Triglyceride werden auf der Haut gespalten, wodurch die Fettsäuren und Glycerin frei werden. Viele Fettsäuren wirken entzündungshemmend und schützend vor oxidativem Stress. In Kombination miteinander können sie die Haut straffen, das Gewebe festigen, die Barrierefunktionen der Haut stärken, vor Wasserverlust schützen, sowie Pigmentflecken, sowohl Über-, als auch Unterpigmentierung entgegenwirken, und Verhornungen der Haut lösen. Sie können die Haare weicher und geschmeidiger machen, und zu einem natürlich schönem Glanz beitragen, und die Haare alles in allem gesünder machen[14].

Welche Öle und Fette werden in Kosmetika benutzt ?

Häufig eingesetzte Öle sind z.B. Jojoba-, Sesam-, Argan-, Avocado-, Mandel-, und Aprikosenkernöl, weniger exotische, dennoch oft genutzte Öle sind z.B. Oliven-, und Rapsöl[15] jedoch sind diese nur ein paar von sehr vielen verschiedenen Ölen die benutzt werden. Neben Ölen finden auch Fette und Buttern Beliebtheit, so z.B. Kakao-, und Sheabutter, oder Kokosöl bzw. Kokosfett[16]. Sie haben alle unterschiedliche Eigenschaften, und in den richtigen Mischungsverhältnissen ergeben sie Kosmetika mit außerordentlicher Wirkung. 

Wie werden pflanzliche Öle und Fette gewonnen bzw. hergestellt ?

Pflanzenöle können auf mehrere weisen gewonnen werden, so z.B. durch das Pressen von Biomasse entweder heiß oder kalt, oder durch Extraktion mit Lösemitteln. Diese Gewinnung und die darauf folgenden Aufbereitungsverfahren bestimmen die Bezeichnung und Inhaltsstoffe der Pflanzenöle. So ist ein Öl welches kaltgepresst (unter 60°C), und nicht raffiniert wurde „unraffiniert“, „kaltgepresst“ und „nativ“, wobei nativ für ein naturbelassenes Öl steht, welches noch so gut wie alle Wirkstoffe besitzt. Ein raffiniertes Öl hat im Gegensatz so gut wie gar keine Sekundärstoffe mehr. Raffinierte Öle sind weitestgehend geruchs-, und geschmackslos, jedoch sehr lange haltbar und universal einsetzbar. Unraffinierte Öle sind dahingegen weniger lange haltbar, haben jedoch ihren typischen, Geruch und Geschmack, sowie den Großteil der Sekundärstoffe behalten. Sie werden jedoch, um die Haltbarkeit zu verlängern gedämpft, wodurch ein Teil der Sekundärstoffe verloren geht. Native Öle sind kaltgepresste Öle, welche im Gewinnungsprozess keinem weiterem Schritt zur Verbesserung der Haltbarkeit durchlaufen. Sie haben noch alle Sekundärstoffe, sind dafür jedoch weniger lange haltbar[17].

Sind Kosmetika mit pflanzlichen Ölen und Fetten, besser als solche ohne ?

Die Frage nach dem „Was ist denn jetzt besser ?“ ist zu generell gefragt, schlussendlich kommt es auf jeden selbst an ob oder ob nicht. Fakt ist, dass Kosmetika mit Pflanzenölen, anstelle von Mineralölen, verträglicher und um einiges umweltschonender sind. Aus bestimmten Mischungen von Pflanzenölen kann man selbst auf hoch empfindliche Haut optimal eingehen, eine Flexibilität, welche Mineralölkosmetik nicht besitzt[18]. Möchte man sich selbst, und seiner Umwelt, etwas gutes tun, sind Pflanzenöle eine sehr gute Alternative zu Mineralölen.

Quellen:

Wikipedia[1][7][17]

Liste der wichtigsten Spurenelementen und ihren Nutzen[8][9][10][11][12][13]

Artikel zu den Wirkungen von Jojobaöl[15]

Artikel zu den Wirkungen von Mandelöl[15]

Artikel zu den Wirkungen von Kokosöl [16]

Beitrag zu den Wirkungen von Pflanzenölen auf die Haut und Haare[14][18]

Liste der wichtigsten Vitamine und ihren Nutzen[5][6]

Beitrag zur Chemie von Triglyceriden[2]

Wissenschaftlicher Artikel zu Fettsäuren[3][4]

Wissenschaftlicher Artikel zu Omega-3-Fettsäuren[19]