Kwasy o znaczeniu kosmetycznym i dermatologicznym
Transkrypt
Kwasy o znaczeniu kosmetycznym i dermatologicznym
Kwasy o znaczeniu kosmetycznym i dermatologicznym Kwasy organiczne są szeroko stosowane w kosmetyce i dermatologii. Substancje te różnią się między sobą siłą (zdolnością do dysocjacji), rozpuszczalnością w wodzie, rodzajem podłoża i zdolnością do penetracji warstwy rogowej skóry. Moc kwasów Moc kwasu charakteryzowana jest przez stałą dysocjacji. Reakcja dysocjacji polega na rozpadzie cząsteczki kwasu na anion reszty kwasowej i kation wodorowy. Poniżej przedstawiona jest reakcja dysocjacji kwasu glikolowego. HO O HO O + H + OH 1 O - 2 3 W wyniku reakcji dysocjacji kwasu glikolowego (1) powstaje anion glikolanowy (2) i kation wodorowy (3). Reakcja dysocjacji słabego kwasu glikolowego jest odwracalna. Równowagę tej reakcji można przedstawić wyrażeniem na stałą dysocjacji: 𝐾𝑎 = [𝐴− ] ∗ [𝐻 + ] [𝐴𝐻] Gdzie: [A-] to stężenie jonu glikolanowego, [H+] to stężenie jonów wodorowych, [AH] stężenie niezdysocjowanego kwasu, Ka to stała dysocjacji. Po obustronnym zlogarytmowaniu: 𝑙𝑜𝑔𝐾𝑎 = 𝑙𝑜𝑔 [𝐴− ] ∗ [𝐻 + ] [𝐴𝐻] …i pomnożeniu obustronnie przez -1 uzyskujemy równanie: −𝑙𝑜𝑔𝐾𝑎 = −𝑙𝑜𝑔 [𝐴− ] ∗ [𝐻 + ] [𝐴𝐻] Zapisane w ten sposób: 𝑝𝐾𝑎 = 𝑝𝐻 − 𝑙𝑜𝑔 [𝐴− ] [𝐴𝐻] To równanie Hendersona-Hasselbalcha. [𝐻𝐴] = [𝐴− ] ∗ 10(𝑝𝐾𝑎−𝑝𝐻) Po przekształceniach uzyskujemy równanie, z którego możemy wyliczyć procent zjonizowanej formy kwasu w zależności od pH – czyli procent strat aktywnej formy kwasu: L’Azel Active Professional Strona 1 % 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑦 𝑧𝑗𝑜𝑛𝑖𝑧𝑜𝑤𝑎𝑛𝑒𝑗 = 100 1 + 10(𝑝𝐾𝑎 −𝑝𝐻) Przeanalizujmy na przykładzie kwasu glikolowego. W temperaturze 25oC pKa wynosi 3,83 pH roztworu glikolowego kwasu % formy zjonizowanej 1 0,1 2 1,5 3 12,9 3,8 50,0 4 95,5 4,5 98,5 5 99,8 W pH 1 – 2 straty niezdysocjowanego kwasu są minimalne. Przy pH równym pKa kwasu glikolowego, połowa kwasu występuje w postaci niezdysocjowanej. Już w pH 4 większość kwasu glikolowego występuje w postaci zdysocjowanej. Największą zdolność do penetracji warstwy rogowej mają kwasy o małej masie cząsteczkowej przy niskim pH. Najniższą masę cząsteczkową wśród kwasów o zastosowaniu kosmetycznym i dermatologicznym posiada kwas glikolowy. Kwas ten posiada dużą zdolność do penetracji warstwy rogowej skóry. Największymi masami charakteryzują się tzw. kwasy bionowe. Do tej grupy należy kwas laktobionowy, kwas cellobionowy i mannobionowy. W przeciwieństwie do kwasu glikolowego kwasy bionowe mają działanie głównie powierzchniowe. Tabela 1. Nazwa kwasu Masa cząsteczkowa pKa (25oC) Rozpuszczalność [g/mol] Kwas glikolowy 76,05 3,83 Nieograniczenie mieszalny z wodą Kwas mlekowy 90,08 3,86 Nieograniczenie mieszalny z wodą Kwas cytrynowy 192,12 pKa1 3,15 W 100 g nasyconego roztworu jest ok 59 g L’Azel Active Professional Strona 2 pKa2 4,77 kwasu cytrynowego pKa3 6,40 Kwas winowy 150,09 pKa1 2,98 pKa2 4,34 Kwas jabłkowy 134,09 pKa1 3,40 pKa2 5,11 W 100 g nasyconego roztworu jest ok 139 g kwasu winowego W 100 g nasyconego roztworu jest ok 55 g kwasu jabłkowego Kwas laktobionowy 358,30 3,20 Łatwo rozpuszczalny w wodzie Kwas salicylowy 138,12 2,91 1 g rozpuszcza się w 460 ml wody, 2,7 ml etanolu, 60 ml gliceryny, 80 ml oleju roślinnego Kwas migdałowy 152,15 3,37 1 g rozpuszcza się w 6,3 ml wody, 1 ml etanolu Pod względem siły kwasy przedstawione w tabeli można uszeregować od najsilniejszego do najsłabszego: salicylowy > winowy > cytrynowy > laktobionowy > migdałowy > jabłkowy > glikolowy > mlekowy Rodzaje podłoży preparatów zawierających kwasy Dla kwasów rozpuszczalnych w wodzie stosuje się trzy rodzaje podłóż: wodę z polimeryczną substancją zagęszczającą, emulsja typu o/w i w/o. W dwóch pierwszych rodzajach podłoży kwasy mają lepszy kontakt z powierzchnią skóry. Natomiast dla kwasów, które rozpuszczalne są w tłuszczach, jak np. kwas migdałowy i salicylowy, lepsza jest emulsja w układzie w/o. W takim typie podłoża cząsteczki kwasu rozpuszczone w zewnętrznej olejowej fazie emulsji bezpośrednio działają na skórę podczas zewnętrznego stosowania. Preparaty zawierające kwasy często posiadają substancje zwiększające penetrację warstwy rogowej skóry. W tym celu stosowane są glikole (propylenowy, pentylenowy), alkohol etylowy, etoksyetylenoksyetanol i dimetoksyizosorbit. L’Azel Active Professional Strona 3