Các phương thức để tăng độ thâm nhập trên da là gì?

Nhà thuốc Ngọc Anh – Chương 4: Các phương thức để tăng độ thâm nhập– Zoe Diana Draelos Duke

Nguồn: Dược mỹ phẩm và ứng dụng trong thẩm mỹ

Bác sĩ: PATRICIA K.FARRIS

Giới thiệu

Sự thâm nhập các thành phần mang hoạt tính vào da là chìa khóa cho hiệu quả của mỹ phẩm. Trong khi có một số chất nằm trên lớp sừng có thể hoạt động bình thường, nhưng những chất khác phải đến được lớp thượng bì thích hợp hoặc lớp bì mới hoạt động được. Kem dưỡng ẩm là một ví dụ, cần được phủ bên ngoài lớp sừng để ức chế sự mất nước qua thượng bì và tạo môi trường phục hồi hàng rào bảo vệ. Tương tự như vậy, kem chống nắng phải được duy trì trên bề mặt da để phản xạ bức xạ UV, như trường hợp của kem chống nắng vật lý hoặc hấp thụ bức xạ UV, như trường hợp kem chống nắng hóa học. Mặt khác, chất chống oxy hóa phải tiếp cận các cấu trúc da thích hợp để ngăn chặn tác động gây hại của các gốc oxy hóa. Lý tưởng nhất là Vitamin C và E nên được thâm nhập vào lớp bì, nơi DNA được bảo vệ bằng cách cung cấp điện tử cho một gốc oxy hóa tự do

Độ thấm của các thành phần được hỗ trợ bởi các chất tăng cường, bản chất có thể là vật lý hoặc hóa học. Chương này trình bày về việc tăng cường độ thấm và các loại dược mỹ phẩm. Bắt đầu với sự nhũ tương, điều cơ bản nhất trong các công thức, và sau đó đề cập các phương pháp làm suy giảm hàng rào bảo vệ. Các kỹ thuật giúp nâng cao độ thấm cụ thể hơn, như liposome và ứng dụng nano cũng được nhắc dến.

Nhũ tương

Hệ thống phân phối đã được phân tích theo thời gian cơ bản nhất là nhũ tương. Nhũ tương được hình thành từ dầu và nước, được trộn và giữ trong dung dịch bằng chất nhũ hóa. Các loại nhũ tương phổ biến nhất là loại dầu trong nước, nơi dầu được hòa tan trong nước. Nhũ tương này là hệ thống phân phối phổ biến nhất vì khi nước bay hơi, để lại một lớp màng dầu mỏng. Đây là cơ sở cho tất cả các loại kem dưỡng ẩm, phương pháp chính để chuyển dược mỹ phẩm lên bề mặt da. Nếu hàm lượng nước nhiều trong nhũ tương, nó sẽ được gọi là lotion, trong khi nhũ tương đặc hơn với ít nước hơn được gọi là kem (cream). | Kem và lotion là hệ thống phân phối chính của dược mỹ phẩm vì sản xuất chúng ít tốn kém. Chúng đồng thời cung cấp tác dụng dưỡng ẩm cho bề mặt da, một trong những phương pháp chính được các chuyên gia thẩm mỹ sử dụng để cải thiện kết cấu và vẻ ngoài của da. Do đó, nhũ tương được hoàn thiện cẩn thận có thể thực hiện việc dưỡng ẩm và cung cấp đồng thời hoạt chất. Dưỡng ẩm chiếm khoảng 50-75% lợi ích mà người tiêu dùng nhận thấy ở bất kỳ loại dược mỹ phẩm nào, với các thành phần hoạt tính đóng vai trò thứ yếu. | Ngoài nhũ tương giúp phân phối dược mỹ phẩm cho da, các thành phần hoạt tính có thể thâm nhập qua các khiếm khuyết của lớp sừng. Có một số phương pháp gây ra sự suy giảm hàng rào bảo vệ được thảo luận tiếp theo bao gồm các phương thức vật lý và hóa học..

Suy giảm rào cản

Gây tổn thương rào cản là phương pháp rẻ nhất và đơn giản nhất để tăng cường khả năng thấm nhập. Điều này có thể thực hiện bằng cách làm mất đi các tế bào lớp sừng thông qua việc loại bỏ vật lý hoặc sự phân hủy hóa học liên kết giữa các tế bào sừng. Loại bỏ vật lý bao gồm phương pháp mài da vi điểm (Siêu mài mòn) hoặc chải vùng mặt. Siêu mài mòn tiến hành bắn phá da với các hạt nhỏ được phun mạnh vào da để loại bỏ các tế bào lớp sừng, sau đó sẽ được loại ra bằng lực hút. Dược mỹ phẩm áp dụng sau mài da vi điểm sẽ thấm sâu hơn. Hiệu ứng tương tự có thể đạt được với bàn chải mặt xoay hoặc bàn chải rung siêu âm cũng đồng thời loại bỏ tế bào lớp sừng. | Việc làm suy giảm rào cản có thể đạt được bằng hóa học với các chất làm bong tróc lớp sừng. Chất tăng cường thâm nhập phổ biến nhất được sử dụng trong dược phẩm bôi là propylene glycol. Do Propylene glycol có thể làm tổn thương lớp sừng và cho phép xâm nhập dễ dàng hơn, nó cũng có thể gây tổn thương hàng rào da, dẫn đến cảm giác châm chích, ngứa và rát cho bệnh nhân. Đây là lý do tại sao nhiều loại lotion hay kem gây cảm giác kích ứng, khó chịu nếu thoa ngay sau cạo lông chân, khi hàng rào da đã bị tổn thương. Các hóa chất khác có chức năng tăng cường sự thâm nhập bao gồm isopropyl myristate, axit glycolic, urê và retinoids. Tretinoin thường được sử dụng như một chất tăng cường độ thấm cho các dược phẩm khác, chẳng hạn như hydroquinone 4%, tuy nhiên thách thức đặt ra với loại tăng cường thâm nhập này là ngăn ngừa viêm da tiếp xúc kích ứng.

Liposomes

Các phương pháp phân phối mới hơn bao gồm liposome, tuy nhiên, liposome thường ở dạng nhũ tương. Liposomes là những túi hình cầu có đường kính từ 25 đến 5000 nm, được hình thành từ các màng chứa các phân tử lưỡng cực kép, có cả đầu phân cực và không phân cực. Các đầu phân cực hướng vào bên trong túi và hướng ra mặt ngoài của nó, trong khi các đầu không phân cực, hay còn gọi là đuôi ưa lipid, hướng vào giữa.

Các liposome dựa trên cấu trúc tự nhiên của màng tế bào, được bảo tồn qua quá trình tiến hóa. Tên có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp “lipid” có nghĩa là chất béo và “soma” có nghĩa là cơ thể. Liposome chủ yếu được hình thành từ các phospholipid, chẳng hạn như phosphatidylcholine, nhưng cũng có thể bao gồm các surfactant, chẳng hạn như dioleoylphosphatidylethanolamine. Chất lượng của chúng có thể bị ảnh hưởng bởi thành phần hóa học, kích thước, hình dạng túi, điện tích bề mặt, độ mỏng và tính đồng nhất.

Liposome là một cấu trúc cực kỳ linh hoạt. Nó có thể chứa các thành phần ưa nước trong lõi của nó, hoặc không chứa gì cả Các thành phần kỵ nước được hòa tan trong lớp phospholipid kép, điều này cho phép liposome phân phối cả chất tan trong dầu và chất tan trong nước. Đặc tính này được sử dụng trong việc phân phối dược mỹ phẩm, nơi các chất tan trong dầu có thể được hòa tan trong nước nếu được đặt trong lớp vỏ phospholipid.

Không chắc rằng các liposome truyền thống sẽ khuếch tán qua hàng rào lớp sừng một cách nguyên vẹn. Các tế bào lớp sừng được gắn trong lipid gian bào, bao gồm ceramide, glycosylceramide, cholesterol và axit béo, có cấu trúc khác với phospholipid của liposome. Người ta mong muốn rằng liposome thâm nhập qua các cấu trúc phần phụ, nhưng cũng có thể kết hợp với các lớp kép khác, chẳng hạn như màng tế bào, để giải phóng các thành phần của chúng. Những hạn chế về sự thâm nhập này được khắc phục nhờ các nanoliposome dễ dàng đi qua lớp sừng hơn do kích thước nhỏ của chúng, sẽ được thảo luận trong phần tiếp theo.

Tăng cường thâm nhập bằng công nghệ nano

Tăng cường sự thâm nhập bằng công nghệ nano đại diện cho bước tiến tiếp theo trong việc phân phối dược mỹ phẩm. Công nghệ này sử dụng các hạt nhỏ hơn 100nm theo một chiều. Những hạt này có thể được dùng trong công thức nhũ tương nano, nanoliposomes, hạt nano cao phân tử hình cầu và chấm lượng tử. Một số sản phẩm mang nano này sẽ được thảo luận trên phương diện phân phối dược mỹ phẩm.

Nhũ tương nano

Nhũ tương dựa trên công thức dầu trong nước hoặc nước trong dầu có chứa các giọt lớn không dễ dàng xuyên qua lớp sừng. Nhũ tương nano có công thức tương tự, ngoại trừ các giọt ở tỷ lệ nano 20-100 nm. Nếu các giọt nano lớn hơn 100 nm, nhũ tương có màu trắng, trong khi nhũ tương nano với các giọt 70 nm là trong suốt. Nhũ tương nano có khả năng đưa các chất kỵ nước hoặc ưa lipid vào trong da, những chất bình thường không thể thâm nhập vào da được. Điều này mang lại cơ hội đặc biệt cho các hạt mang nano vì lớp sừng là một rào cản khó vượt đối với các dược mỹ phẩm ưa lipid.

Các nhũ tương nano dược mỹ phẩm của ubiquinone đã được phát triển. Ubiquinone, còn gọi là coenzyme Q10, là một chất chống oxy hóa quan trọng do cơ thể sản xuất và được tìm thấy trong tất cả các tế bào da. Tuy nhiên, việc thâm nhập của chế phẩm thoa ngoài thật sự là 1 thử thách. Hoppe và cộng sự đã chứng minh sự thâm nhập của coen-zyme Q10 vào lớp thượng bì và giảm quá trình oxy hóa với sự phát xạ photon yếu. Về mặt lý thuyết, nồng độ ubiquinone trong da cao hơn sẽ tăng cường khả năng chống oxy hóa nội sinh, ngăn ngừa tổn thương do oxy hóa đối với cấu trúc tế bào.

Một công dụng thẩm mỹ khác đối với nhũ tương nano là phân phối axit hyaluronic, một glycosaminoglycan tự nhiên được tìm thấy trong lớp bì có chức năng như một chất cấp ẩm. Axit hyaluronic dạng hạt nano có thể tạo ra một lớp màng không thể nhận biết trên và trong lớp sừng, hút nước và tạo ra ảo giác mịn màng bằng cách lấp đầy các nếp nhăn và tăng hàm lượng nước cho da. Những ví dụ này nêu bật công dụng của nhũ tương nano trong vai trò là chất tăng cường độ thâm nhập của dược thẩm mỹ..

Nanolipsomes

Một ứng dụng khác của công nghệ liposome sử dụng kích thước nhỏ hơn, tạo thành các nanolipsome để tăng cường khả năng thâm nhập. Nanoliposome có thể được thiết kế đặc biệt để giải phóng chất bên trong của chúng trong những điều kiện nhất định. Ví dụ, nanoliposome có thể được giải phóng khi tiếp xúc với độ pH hoặc nhiệt độ thích hợp trong lớp sừng. Một trong những thách thức chính với nanoliposome là tính không ổn định vốn có của chúng. Chúng dễ bị biến dạng và tan khi nén. Chúng là chủ thể cho việc dung hợp, kết hợp và kết tủa. Điều này có nghĩa là các nanoliposome có thể hợp nhất với nhau, kết hợp các thành phần của chúng và lớp vỏ kép ở dạng huyền phù, có thể tạo ra nanoliposome mới lớn hơn 100 nm, do đó về mặt kỹ thuật chúng nằm ngoài phạm vi của nano. Các nanoliposome có thể kết dính với nhau về mặt vật lý, một lần nữa tạo ra các khối liposome ngoài phạm vi nano. Cuối cùng, các nanolipsome có thể rơi xuống đáy của nhũ tương dưới tác dụng của trọng lực và tạo thành trạng thái phân bố bằng phẳng. Trong nhiều tình huống, các nanoliposome có thể chỉ có các đặc tính của liposome truyền thống do tính chất không ổn định của chúng.

Các thiết bị tăng cường khả năng thâm nhập

Cơ chế khác để tăng cường khả năng thấm nhập là sử dụng các thiết bị vật lý làm tổn thương lớp sừng. Những thiết bị này có thể thay đổi các thuộc tính khác nhau của lớp sừng, chẳng hạn như cấu trúc hoặc độ dẫn điện.

Lăn kim (Poration)

Một phương pháp thay đổi khả năng rào cản của lớp sừng là chọc các lỗ trên nó theo đúng nghĩa đen. Các thiết bị được sản xuất cho mục đích này được phỏng theo dụng cụ châm cứu chứa các kim nhỏ lõi rắn, bằng thép không gỉ, được khử trùng, và đặt xung quanh một con lăn. Con lăn được di chuyển trên da và gây áp lực để đẩy kim vào da, do đó tạo ra các lỗ nhỏ, được xem là đường dẫn giúp hoạt chất đi vào da dễ dàng hơn. Các kim được đặt cách nhau để giảm thiểu đau đớn và được mài sắc xảo để giảm tổn thương da. Số lần con lăn di chuyển trên da tương quan trực tiếp với số lượng lỗ và tổn thương hàng rào được tạo ra.

Có hai cách để tăng sự thâm nhập của các dược mỹ phẩm bằng poration (còn được gọi là lăn kim). Có thể thoa kem trước khi sử dụng con lăn hoặc sau khi con lăn đã tạo đường dẫn. Thông thường, kem được thoa trước và được đẩy vào da bằng kim lăn. Phương thức này yêu cầu được mỹ phẩm được pha chế cẩn thận không chứa chất gây kích ứng hoặc chất độc tế bào vì khả năng bảo vệ của lớp sừng đã không còn nữa. Có thể châm chích và / hoặc bỏng rát nếu các chất có độ pH thấp, chẳng hạn như axit lactic, glycolic hoặc axit ascorbic, được đẩy vào da. Ngoài ra, chất bảo quản được sử dụng để duy trì sự ổn định cho dược mỹ phẩm có thể không phải là thành phần tốt nhất để đưa vào lớp bì. Bệnh nhân không nên được khuyến khích sử dụng các sản phẩm chăm sóc da thông thường với poration, mà nên sử dụng dược mỹ phẩm được thiết kế dành riêng cho thủ thật này.

Một mục tiêu khác của thủ thuật poration là tạo các cột vị tổn thương trên da, giống như cách laser CO2 fractional thực hiện, khuyến khích tái tạo mô xảy ra. Người ta cho rằng vết thương được kiểm soát này làm tăng sản xuất collagen và glycosaminoglycan, mà không tạo ra sẹo. Phần lớn hiệu quả của poration liên quan đến chuyên môn của người thực hiện và thiết kế của thiết bị. Nhiều bác sĩ da liễu ở Châu u sử dụng poration ngay sau khi tiêm Filler axit hyaluronic để cố gắng cải thiện kết quả và kéo dài thời gian của chất làm đầy. Không có nghiên cứu nào về kỹ thuật này đã được công bố cho đến nay.

Một biến thể của poration đã được giới thiệu trên thị trường da liễu chuyên nghiệp. Thiết bị trông giống như một chiếc thìa nhựa có bản lề với các gai nhựa hình chóp ở mặt sau có thể ép vào da. Các gai nhựa rất nhỏ nên về mặt lý thuyết, chúng có thể nằm gọn giữa các sợi thần kinh, cho poration vào da không đau. Ứng dụng kỹ thuật này đã được nghiên cứu với 1 ít thành công trong việc đưa độc tố botulinum và axit hyaluronic vào da. Vấn đề chính là việc kim sử dụng một lần, dễ bị uốn cong và lo ngại rằng kim có thể bị gãy trong da, tạo ra phản ứng dị vật. Công nghệ vật liệu mới có thể giải quyết vấn đề này, nhưng cần phải nghiên cứu thêm.

Điện thấm (Electroporation)

Poration như đã mô tả ở trên có thể được kết hợp với điện để tăng hiệu ứng. Các kim đặc giống nhau đặt trên một con lăn kim loại có thể nhiễm điện bằng xung điện trường có cường độ cao. Nếu cường độ điện trường nhỏ, với hiệu điện thể xuyên qua da nhỏ hơn 100 vốn, các phân tử tích điện có thể vận chuyển qua da. Nếu cường độ điện trường lớn, hơn 100 volt, các lớp kép lipid của da bị phá vỡ và việc vận chuyển xuyên lớp kép xảy ra qua các tế bào điện trong lớp lipid. Một nghiên cứu của Vanbever et al. năm 1997 đã chứng minh sự gia tăng gấp hai lần trong việc cung cấp.

Điện chuyển ion-Điện di (iontophoresis)

Một kỹ thuật khác liên quan đến sự tăng cường thâm nhập bằng điện là iontophoresis, kỹ thuật này cũng sử dụng dòng điện để giúp các chất tham nhập vào da. Iontophoresis dùng một điện thế nhỏ, từ 10 volt trở xuống, đặt lên da với dòng điện không đổi 0,5 miliampe trên cm vuông hoặc nhỏ hơn. Đây là điện thể thấp hơn nhiều so với lăn kim điện và là dòng điện hằng định thay vì dòng điện xung như trong lăn kim điện. Iontophoresis đang được nghiên cứu sử dụng các miếng dán thẩm thấu qua da, sẽ được thảo luận ở phần sau, theo đó một thiết bị tạo ra dòng điện hằng định được gắn vào miếng dán giúp thẩm thấu qua da thụ động, tạo điều kiện cho việc thâm nhập qua da. Ưu điểm là các pep-tide và protein, hiện đang được dùng trong dược mỹ phẩm thoa, có thể được đẩy qua lớp sừng bằng lực điện động. Ngoài ra, các phân tử tích điện lớn có thể được cung cấp, nhưng không gián tiếp được.

Dòng Galvanic

Dòng Galvanic khác với electroporation ở chỗ nó sử dụng dòng điện một chiều điện áp rất thấp hằng định. Nguyên tắc là da có thể được cải thiện thông qua quá trình điện hóa thu hút hoặc đẩy lùi các ion tích điện. Dòng điện được truyền qua các điện cực áp vào da. Các thiết bị Galvanic đã được sử dụng để làm sạch da mặt, một quy trình thẩm mỹ được gọi là desincrustation, và để điều trị sần vỏ cam trên cơ thể. Người ta cho rằng galvanism hoạt động trên sần vỏ cam bằng cách tăng sự thoát mạch và bạch huyết bằng cách cải thiện chức năng của màng tế bào và cho phép chất lỏng và lipid bị ứ đọng được phân tán và loại bỏ. Dòng điện galvanic được sử dụng kết hợp với các loại dược mỹ phẩm bôi ngoài da để nâng cao hiệu quả và phương pháp điều trị được tin rằng làm thay đổi các kênh điện tích trong da để tăng cường sự xâm nhập của chất bôi bên ngoài. Hiện ít có công bố trong các tài liệu y văn về kỹ thuật này.

Các miếng dán thâm nhập qua da

Các miếng dán thâm nhập qua da, còn được gọi là miếng dán da, ban đầu được phát triển để cung cấp dược phẩm và sau đó điều chỉnh nhằm cung cấp các hoạt chất dược mỹ phẩm đến một khu vực được nhắm đến. Miếng dán thương mại hóa đầu tiên đã được phê duyệt vào năm 1979 để cung cấp scopolamine cho chúng say tàu xe với sự chấp thuận sau đó cho miếng dán nicotine, estrogen và nitroglycerin. Miếng dán chứa bốn thành phần: lớp lót, chất hoạt động, chất kết dính, màng và vật liệu nền. Lớp lót bảo vệ miếng dán và được gỡ bỏ trước khi sử dụng. Việc loại bỏ lớp lót sẽ bộc lộ thuốc, thuốc được cố định vào da bằng chất kết dính. Màng kiểm soát việc giải phóng thuốc lên bề mặt da và lớp nền bảo vệ miếng dán khỏi các thứ cọ xát vào da.

Công nghệ miếng dán tương tự này đã được điều chỉnh để phù hợp với việc cung cấp dược thẩm mỹ. Các miếng dán chứa Vitamin C và E đã được thương mại hóa sử dụng cho các nếp nhăn quanh mắt, giữa lông mày và môi trên. Những miếng dán này là sự thích nghi của một sản phẩm cũ hơn, được gọi là Frownies, sử dụng chất kết dính để băng da lại và giảm thiểu nếp nhăn qua đêm. Miếng dán không chỉ hoạt động bằng cách cố định da, mà còn bằng việc giảm sự mất nước qua biểu bì về mặt vật lý, cung cấp các thành phần dưỡng ẩm, chẳng hạn như dimethicone đến bề mặt da và áp vitamin hoặc các thành phần dược mỹ phẩm khác trên da. Hiệu quả vật lý của miếng dán trên da cũng quan trọng như tác dụng cung cấp dược mỹ phẩm. | Các miếng dán thâm nhập qua da vẫn là một phương pháp phân phối thứ yếu cho các loại dược mỹ phẩm. Một biến thể của miếng dán thâm nhập qua da là mặt nạ dạng phim. Phương pháp cung cấp này sử dụng một màng polyme để bao phủ khuôn mặt và cung cấp các chất dưỡng ẩm và các thành phần hoạt tính khác mà không cần chất kết dính. Đắp mặt nạ trong vòng 5 đến 15 phút, đồng thời nằm xuống, giúp cung cấp vitamin và thực vật lên bề mặt da.

Kết luận

Chương này đã đề cập đến các phương pháp sẵn có khác nhau để tăng cường độ thâm nhập. Được chia thành tăng cường thâm nhập hóa học thông qua việc sử dụng nhũ tương, suy giảm rào cản, liposome và công nghệ nano. Các phương pháp vật lý để tăng cường sự thâm nhập bao gồm lăn kim, lăn kim điện, điện di, dòng điện galvanic và các miếng dán thâm nhập qua da. Tất cả các kỹ thuật này cố gắng ức chế chức năng bảo vệ của lớp sừng với nhiệm vụ đưa “ra ngoài” những gì nên “ra ngoài” và giữ “vào trong” những gì nên ở “trong”. Khi việc tăng cường khả năng thâm nhập có thể là một cách để nâng cao hiệu quả thẩm mỹ, nó cũng đồng thời mang đến những thách thức khác, bao gồm các mối quan tâm về an toàn và bệnh da.

Further reading

1. Arora P, Mukherjee B. Design, development, physicochemical, an in vitro and in vivo evaluation of transdermal patchescontaining diclofenac diethylammonium salt. Journal of Pharmaceutical Sciences 2002; 91(9): 2076-2089.
2. Banga AK, Bose S, Ghosh T. Iontophoresis and electroporation: Comparisons and contrasts. Int J Pharm 1999; 179(1):1-19.
3. Blatt T, Mundt C, Mummert C, Maksiuk T, Wolber R, Keyhani R, Schreiner V, Hoppe U, Schachtschabel DO, Stab F. Modulation of oxidative stresses in human aging skin. Z Gerontol Geriat. 1999; 04; 32(2): 83-88.
4. Edwards DA, Prausnitz MR, Langer R, Weaver JC. Analysis of enhanced transdermal transport by skin electroporation. Journal of Controlled Release 1995; 34(3): 211-221.
5. Hoppe U, Bergemann J, Dienbeck W, Ennen J, Gohla S, Harris I, Jacob J, Kielholz J, Mei W, Pollet D, Schachtschabel D, Saurermann G, Schreiner V, Stab F, Steckel F. Coenzyme Q10, a cutaneous antioxidant and energizer. Biofactors 1999; 9(2-4):F. Coenzyme Q10, a cutaneous antioxidant and energizer. Biofactors 1999; 9(2-4): 371-378.
6. Hui SW, Low voltage electroporation of the skin, or is it iontopho-resis? Biophys J 1998.

xem thêm: Đánh giá dược mỹ phẩm theo các tiêu chí nào?