"Природные биоцидные добавки" Бачинский А.Г., Децина А.Н.

Участие одного из авторов в международной выставке "Cosmoprof 97" (г. Болонья, Италия) позволяет нам сделать некоторые выводы:

1) из более чем 500 представленных на выставке фирм - производителей косметических препаратов, только 52 фирмы декларировали природность (натуральность) своих продуктов;

2) детальная проверка 47 из 52 фирм, производящих природную косметику (остальные 5 фирм не удалось найти), свидетельствует о том, что декларируемая "природность" не касается используемых консервирующих добавок. Во всех случаях в качестве биоцидов (бактерицидов и фунгицидов) применялись химически синтезированные вещества, не встречающиеся в природе.

Попробуем рассмотреть несколько аспектов, связанных с использованием такого рода соединений.

Исторический аспект.

Несомненно справедливым является утверждение о том, что целенаправленный синтез органических соединений, к которым принадлежит подавляющее количество консервантов (биоцидов), следует отнести к концу XIX века, когда была сформулирована теория строения органических соединений (А.М.Бутлеров, 1861 г. и др.) Исключим из рассмотрения начало нашего столетия, характеризующееся накоплением информации и разработкой разнообразных методов синтеза (инкубационный период), и окажемся сразу в 50-х годах. Мы еще помним "химическую эйфорию" общества, когда во всем мире за одни сутки  синтезировались тысячи или даже десятки тысяч веществ, когда лозунги "Большую химию в жизнь", "Советская власть - есть электрификация и химизация всей страны" и т.п. вывешивались в качестве транспарантов над многими учреждениями, имеющими какое-либо отношение к химии.

Бессмысленно перечислять все губительные последствия бездумной химизации. Сегодня мы дышим воздухом, едим пищу, пьем напитки, строим жилье, носим одежду и пользуемся парфюмерно-косметическими средствами, содержащими химически синтезированные вещества, не имеющие никакого отношения к природе. Создается впечатление, что все мы участвуем в глобальном химическом эксперименте, который, собственно говоря, начался не так давно - около двух-трех поколений назад.

Эволюционный аспект.

Вряд ли можно отнести авторов этой публикации к "махровым зеленым", требующим запрета на использование всех химически синтезированных веществ. Ведь химическая промышленность сегодня производит большое количество соединений, присутствующих в природе. Было бы странным отказываться от веществ такого рода. Мотивируем мы это тем, что на пути своего эволюционного развития каждая биологическая система (в том числе и человек) адаптируется к тем факторам среды, в окружении которых она развивается.

С другой стороны два-три поколения людей, контактирующих с неизвестными ранее химическими соединениями, это слишком мало для адаптации.

Токсикологический аспект.

В этом разделе мы приведем ряд литературных данных, касающиеся только широко распространенных консервирующих добавок к косметическим препаратам, свидетельствующих о небезобидности такого рода веществ.

Смесь, содержащая метилхлоризотиазолин-1 и метилизотиазолин-1 в концентрации 0,05 и 0,1% модифицирует работу клеточных лизосом - тормозит захват лизосомами чужеродных веществ (снижает детоксикационный эффект). Аналогичным эффектом обладает "любимый" многими отечественными и зарубежными фирмами бронопол (2-бром-2-нитропропан-1,3-диол) в концентрациях от 0,0125 до 0,1% [1]. По данным Eisenbrand G. и др. [2] бронопол является ответственным за появление в косметических препаратах N-нитрозоминов-потенциальных мутагенов.

Имеются сведения о токсичности ирганаза ДР 300 (Irgassan DP 300, Япония) и его хлорированных производных, наносимых на кожу [3], а также о концерогенности, токсичности [4] и аллергенности [5] формалина.

Показано, что катон СG (смесь 2-изотиазолинона, 5-хлор-2-метил-4-изотиазолин-3-она и 2-метил-4-изотиазолин-3-она) в концентрации всего 0,01%  вызывает проявления контактного дерматита на лице, руках и других участках тела [6].

Перечень подобных наблюдений можно расширить в десятки раз (это может явиться предметом отдельного обсуждения).

Перечисленные выше вещества имеют достаточно низкую молекулярную массу и поэтому легко преодолевают трансдермальный барьер, о чем свидетельствуют имеющиеся экспериментальные данные [3,7], и все они не имеют никакого отношения к природным соединениям.

Опасность такого рода добавок к косметическим препаратам в значительной мере усиливается из-за различий в чувствительности кожи у животных (тест-системы) и человека. Так, в 57% случаев шампуни, дезодоранты и т.п., не проявляющие кожную реакцию у морских свинок, вызывали ее у здоровых людей [8].

Учитывая все вышеизложенное мы приняли на себя обязательство никогда не использовать в разрабатываемых и производимых нами косметических препаратах химически синтезированных биоцидных добавок. не встречающихся в природе. Это в значительной мере ограничило наши возможности, что и послужило причиной проведения экспериментов по изучению влияния веществ природного происхождения на микробиологические и тканевые культуры.

В качестве природных консервантов мы используем экстракты прополиса, майских листьев березы, черемухи и смородины, а также бензойную кислоту, которая хоть и является химически синтезированным компонентом, однако, в заметных количествах  присутствует в некоторых растениях, например, в ягодах брусники и клюквы.

Ранее эффективность действия природных консервантов, использующихся в композициях "Сибирской природной косметики" определялась косвенным путем, а именно, высокопитательная композиция, содержащая то или иное количество консерванта (или комбинаци-и консервантов), выставлялась на хранение при комнатной температуре с периодической оценкой ее состояния по изменению цвета, запаха, консистенции, а главное кислотности. Затем, для отобранных доз консерванта, та же процедура повторялась для хранения в условиях бытового холодильника (при 5-10^оС). Таким образом, были определены минимальные рабочие концентрации таких консервантов, как спиртовые экстракты прополиса, майских листьев березы и черемухи, листьев смородины. Эти концентрации составляли 5-10% в зависимости от питательной ценности композиции и "микробиологической чистоты" входящих в нее компонентов, а, возможно, и других факторов. Рабочая концентрация известного консерванта - бензоата натрия составила 0.1‑0.3%. В последнее время поступили сведения о возможной бактриостатической активности таких составляющих кремовых композиций, как масляный экстракт корня воробейника краснокорневого (каллусная культура) - шиконин и сок чистотела.

Для проверки действия этих консервантов на стандартные тестовые культуры Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Shigella sonnei, Salmonella typhimurium, Candida albicans, были поставлены прямые эксперименты в НИИ коллекции культур микроорганизмов Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии "Вектор"* . Тестирование проводилось в жидких культурах, продолжительность инкубации 20 часов. Титрование проводилось на твердых агаризованных средах путем подсчета выросших колоний. Каждый эксперимент делался дважды при 3-х повторностях титрования.

Консерванты использовались в следующих концентрациях:

- листья березы (спиртовая настойка), рН=7                   5%

- листья черемухи (спиртовая настойка), рН=7   10%

- листья смородины (спиртовая настойка), рН=7           10%

- прополис (спиртовый раствор), рН=7                           10%

- бензоат натрия (порошок), рН=7 и рН=5.5                    0.3%

- чистотел (сок), рН=7                                                        1%

- шиконин (масляный раствор), рН=7                              0.5%

Результаты исследований представлены в таблице.

Таблица

Влияние консервантов на рост микробных тест-культур

(средние значения в КОЕ/мл)

 

Тест                             объект Консервант	Сandida albicans	Staphylococcus aureus	Escherichia coli	Shigella sonnei	Salmonella typhimurium
Береза	108	107	2.3*107	2.5*109	6.1*108
Черемуха	106	1.5*105	0	0	0
Смородина	106	1.5*107	0	0	0
Чистотел	109	1.9*109	4.6*108	2.6*109	9.5*108
Шиконин	109	1.6*109	5.3*108	2.5*109	9.3*108
Бензоат натрия (рН 7,0)*	0	2.6*109	6.6*108	1.5*109	1.3*109
Контроль (рН 7,0)*	109	1.7*109	5.6*108	1.3*109	3.6*109
Бензоат натрия (рН 5.5)	6.4*103	0	0	1.4*105	0
Контроль (рН 5.5)	3.8*106	1.7*104	0	4.3*108	2.2*107
Прополис	0	0	0	2.3*106	0
Контроль (рН 7,0)	4.2*106	2.6*107	1.2*108	1.7*109	4.0*108

 

Из приведенных данных можно сделать вывод, что наиболее эффективными консервантами являются экстракты прополиса, листьев черемухи и смородины, а также бензоат натрия в кислых композициях. Отметим также полное подавление грибковой микрофлоры бензоатом натрия при рН 7,0. Шиконин и сок чистотела не проявили своих консервирующих свойств. Поскольку настойка листьев березы использовалась в половинной концентрации (из-за плохой растворимости экстракта в воде), то трудно сравнивать ее эффективность с другими консервантами.

Кроме биоцидного действия рассмотренных добавок, существенным является оценка их возможной токсичности. Поэтому следующим шагом было исследование влияния указанных консервантов на состояние тканевых клеточных культур. Эксперименты были проведены в Институте иммунологии СО РАМН** . В качестве тест-системы была выбрана очень неприхотливая культура фибробластов мыши L929.

Сформировавшийся монослой клеток обрабатывался консервантами в течение часа, затем, через 24 часа после смены среды,  производился подсчет живых и мертвых клеток. При этом использовались следующие концентрации консервантов в среде культивирования:

- листья березы (спиртовая настойка),                             5%

- листья черемухи (спиртовая настойка),             5%

- листья смородины (спиртовая настойка),                      5%

- прополис (спиртовый раствор),                          5%

- бензоат натрия (порошок),                                              0.15%

- метилпарабен (порошок)                                     0.1%

Обработка клеток консервантами приводила к двум последствиям: а) клетки погибали и смывались с основы при смене среды; б) клетки погибали, но оставались на основе; в) клетки сохраняли морфологию и оставались живыми.

Результаты исследований приведены на следующем рисунке.

Количество клеток в монослое по отношению к

Контролю (светлые столбцы)  и доля мертвых среди них

(темные) при действии консервантов на клетки L929

 

Обозначения: 1 - бензоат натрия; 2 - настойка майских листьев черемухи; 3 - настойка листьев смородины; 4 - настойка майских листьев березы; 5 - спиртовый экстракт прополиса; 6 - метилпарабен.

 

Обращает на себя внимание то обстоятельство, что широко используемый в качестве бактериостатика метилпарабен (наименее токсичный из всех парабенов) по влиянию на клеточную систему фибробластов в концентрации 0,1% существенно проигрывает бензоату натрия и экстрактам майских листьев черемухи и смородины. Однако следует заметить, что увеличение концентраций таких относительно "благополучных" бактериостатиков в два раза приводит к заметному повышению доли мертвых клеток.

Таким образом показано, что природные биоцидные добавки оказывают в значительной мере более мягкое воздействие на клеточную культуру фибробластов по сравнению с химически синтезированным и не встречающимся в природе метилпарабеном. Тем не менее и природные биоциды, при повышении их концентраций, оказывают заметное угнетающее действие на клетки вплоть до их гибели.

Следовательно кроме проблемы выбора между веществами, встречающимися в природе и веществами, не имеющими никакого отношения к природе, существует задача минимизации концентарции биоцидов. Решению этой задачи может  способствовать ряд условий:

- снижение микробиологической обсемененности сырья и исходных продуктов;

- соблюдение стерильных условий производства косметических препаратов;

- использование первичной упаковки, минимизирующей попадание микрофлоры в косметику при ее применении;

- снижение сроков хранения косметических препаратов;

- использование условий хранения, препятствующих развитию микрофлоры (понижение температуры).

На наш взгляд соблюдение этих условий является необходимым для движения по пути минимизации концентрации биоцидных добавок к косметическим препаратам. Может показаться, что выполнение последних двух условий (снижение сроков и температуры хранения) ведет к ухудшению качества товара. Однако все зависит от того с какой стороны цепочки (производство-торговля-потребитель) рассматривать эту проблему. Конечно для фирм-производителей косметики и для торговых предприятий снижение сроков и температуры хранения косметических продуктов являются неблагоприятным фактором. Но давайте вспомним для кого создается все многообразие косметических препаратов. Какое звено является определяющим в приведенной выше цепочке? Несомненно - потребитель. Именно для потребителя работает вся косметология и торговля. И, если с этой стороны посмотреть на представленную в этой статье проблемы, то ответы очевидны:

- природные консервирующие добавки более приемлемы, чем химически синтезированные вещества, не имеющие отношения к природе;

- чем меньше концентрация биоцидных добавок в косметических препаратах, тем лучше.

Из этого следует "странный" вывод о том, что лучшая косметика, как и пищевые продукты, должна храниться при пониженных температурах и иметь срок хранения, приближающийся к длительности использования одной упаковки. Имеются и другие парадоксальные выводы. Например, попробуйте в свете вышеизложенного, ответить на вопрос о том, обладает ли питательной ценностью или регенерирующим действием крем, который может храниться при комнатной температуре (в широкогорловой баночке) в течение года?

Мы не считаем свои исследования в области поиска природных консервирующих добавок к косметическим препаратам законченными. Предстоит ответить на целый ряд вопросов, связнаных с оптимизацией состава биоцидных добавок, наличием или отсутствием синергизма при их смешивании и т.д. Однако мы обращаем внимание производителей и разработчиков косметических препаратов на то обстоятельство, что сегодня уже недостаточно классификации консервирующих добавок на токсичные и малотоксичные. Косметические препараты отличаются от медицинских, в первую очередь, длительностью (повседневностью) применения. Поэтому известный медицинский принцип "не навреди", при разработке и производстве косметики должен быть возведен в квадрат или, даже, в куб.

 

Список используемой литературы

 

1. Carrara Maria Cerini Roberto et al J.Toxicol. Cutaneons and Ocul. Toxicol. 1993, -12, #1 p. 3-13 (англ.)

2. Eisenbrand G. et al. Relevance Human Cancer N-Nitroso Compounds, Tob. and Mycotoxins; Proc. 10th Int Symp N-Nitroso Compounds I you 25-27 Sept 1989. (англ.)

3. Kanetoshi Ario et al. Arch. Environ. Contam. and Toxicol. - 1992 - 23 #1. p. 91-98. (англ.)

4. Debrul B. STP pharma 1989 - 5, Hors sur, p. 83-87. (фр.)

5.Flyvholm MariAnn Andersen Poul. Amer. J. Ind. Med, 1993 -24 #5, p. 533-552

6. Danese P. et al. G. it al. dermatol. e venerol. 1991 126, #6 p.285-289 (итал.)

7. Dowling T.M. et al. J CP Inf. News lett, 1991, 17 #4, p. 235 (англ.)

8. Bannan E.A. Freeberg F.E. Hooker D.T. J. Toxikol. Cutaneous and Ocul. Toxicol. 1991. 10 #4 p. 303-313