ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΦΥΤΙΚΩΝ ΕΛΑΙΩΝ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ Εργαστήριο Φαρμακευτικής Τεχνολογίας ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΦΥΤΙΚΩΝ ΕΛΑΙΩΝ ΛΙΑΚΟΠΟΥΛΟΥ ΑΓΓΕΛΙΚΗ ΧΗΜΙΚΟΣ Πάτρα, 2016

2 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ Εργαστήριο Φαρμακευτικής Τεχνολογίας ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΦΥΤΙΚΩΝ ΕΛΑΙΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΛΙΑΚΟΠΟΥΛΟΥ ΑΓΓΕΛΙΚΗ ΧΗΜΙΚΟΣ ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: Χατζηαντωνίου Σοφία Επίκουρη Καθηγήτρια, Τμήμα Φαρμακευτικής, Πανεπιστήμιο Πατρών (ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ) Αυγουστάκης Κωνσταντίνος Καθηγητής, Τμήμα Φαρμακευτικής, Πανεπιστήμιο Πατρών Κλεπετσάνης Παύλος Επίκουρος Καθηγητής, Τμήμα Φαρμακευτικής, Πανεπιστήμιο Πατρών

3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : ΤΟ ΔΕΡΜΑ ΙΣΤΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΔΕΡΜΑΤΟΣ ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΑ ΔΕΡΜΙΔΑ (ΧΟΡΙΟ) ΥΠΟΔΕΡΜΑ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΔΕΡΜΑΤΟΣ ΠΡΟΑΣΠΙΣΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΘΕΡΜΟΡΥΘΜΙΣΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΙΣΘΗΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΦΡΑΓΜΟΣ ΤΟΥ ΔΕΡΜΑΤΟΣ ΑΠΕΚΚΡΙΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΕΤΑΒΟΛΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΑΝΟΣΟΠΟΙΗΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΔΕΡΜΑΤΟΣ ΧΗΜΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ ΣΤΟ ΔΕΡΜΑ ΥΔΡΟΛΙΠΙΔΙΚΗ ΤΑΙΝΙΑ ΤΗΣ ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΑΣ -ΟΞΙΝΟΣ ΜΑΝΔΥΑΣ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗ ΟΞΙΝΟΥ ΜΑΝΔΥΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : ΛΙΠΑΡΑ ΣΩΜΑΤΑ-ΛΙΠΗ ΚΑΙ ΕΛΑΙΑ ΦΥΤΙΚΑ ΛΙΠΗ ΦΥΤΙΚΑ EΛΑΙΑ ΤΑΓΓΙΣΗ ΛΙΠΩΝ ΚΑΙ ΕΛΑΙΩΝ ΚΗΡΟΣ ΜΕΛΙΣΣΑΣ (inci:beeswax, Cera alba) ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΗΡΟΥ ΜΕΛΙΣΣΑΣ ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΚΗ ΧΡΗΣΗ ΚΗΡΟΥ ΜΕΛΙΣΣΑΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΗΡΩΝ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ ΒΟΥΤΥΡΟ ΚΑΚΑΟ (inci:theobroma Cacao (Cocoa) Seed Butter) EΛΑΙΟ ΕΛΙΑΣ (inci:olea Europaea Fruit Oil) EΛΑΙΟ ΑΜΥΓΔΑΛΟΥ (inci:prunus Amygdalus Dulcis Oil) EΛΑΙΟ ΒΕΡΙΚΟΚΟΥ (inci:prunus Armeniaca Kernel Oil)...17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΑΣΠΟΡΑΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ...19 I

4 3.2 ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΤΕΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΤΩΝ ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΥΠΟΥ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΙ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΠΟΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΡΕΜΟΠΟΙΗΣΗ(Creaming) ΚΡΟΚΙΔΩΣΗ (Flocculation) ΣΥΝΕΝΩΣΗ (Coalescence) ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΦΑΣΕΩΝ (Phase inversion) ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΩΝ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΣΤΑ ΚΑΛΛΥΝΤΙΚΑ...32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΝΕΝΥΔΑΤΩΣΗΣ ΔΕΡΜΑΤΟΣ ΞΗΡΟΔΕΡΜΙΑ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΠΡΟΚΑΛΟΥΝ ΞΗΡΟΔΕΡΜΙΑ ΔΙΑΔΕΡΜΙΚΗ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΟΥΣΙΩΝ ΕΝΕΝΥΔΑΤΩΣΗ ΔΕΡΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΤΗΣ ΕΝΕΝΥΔΑΤΩΣΗΣ ΤΗΣ ΚΕΡΑΤΙΝΗΣ ΣΤΙΒΑΔΑΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΕΝΕΝΥΔΑΤΩΣΗΣ ΤΗΣ ΚΕΡΑΤΙΝΗΣ ΣΤΙΒΑΔΑΣ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΑΓΩΓΙΜΟΜΕΤΡΙΑ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ IR ΧΡΗΣΗ ΤΑΙΝΙΩΝ ΣΥΛΛΟΓΗΣ ΚΕΡΑΤΙΝΟΚΥΤΤΑΡΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΙΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΕΝΕΝΥΔΑΤΩΣΗΣ ΤΗΣ ΚΕΡΑΤΙΝΗΣ ΣΤΙΒΑΔΑΣ...37 ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ...38 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ...39 II

5 1. ΥΛΙΚΑ ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΥ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΟΠΤΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ (OPTICAL MICROSCOPY) ΣΚΕΔΑΣΗ ΦΩΤΟΣ (LIGHT SCATTERING) ΣΤΑΤΙΚH ΣΚΕΔΑΣH ΦΩΤΟΣ (STATIC LIGHT SCATTERING, SLS) ΔΥΝΑΜΙΚH ΣΚΕΔΑΣH ΦΩΤΟΣ (DYNAMIC LIGHT SCATTERING, DLS) ΗΛΕΚΤΡΟΦΟΡΗΤΙΚΗ ΣΚΕΔΑΣΗ ΦΩΤΟΣ (ELECTROPHORETIC LIGHT SCATTERING, ELS) ΜΕΘΟΔΟΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΥ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΟΠΤΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΜΕΛΕΤΗ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΣΕ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΣΕ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ζ-δυναμικου ΣΕ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΦΡΑΚΤΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ (OCCLUSIVE EFFECT) ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ IN VITRO ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΥΔΑΤΙΚΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ IN VIVO ΑΥΤΟΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΔΡΑΣΗΣ ΣΥΜΒΑΤΙΚΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΑΠΟ ΕΘΕΛΟΝΤΕΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ KΑΤΑΝΟΜΗ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΔΙΕΣΠΑΡΜΕΝΗΣ ΦΑΣΗΣ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ...65 III

6 ΟΠΤΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ KΑΤΑΝΟΜΗ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΚΑΙ ζ-δυναμικου ΔΙΕΣΠΑΡΜΕΝΗΣ ΦΑΣΗΣ ΤΩΝ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΜΕΛΕΤΗ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΦΥΓΟΚΕΝΤΡΗΣΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΦΥΓΟΚΕΝΤΡΗΣΗ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΕΠΙΤΑΧΥΝΟΜΕΝΗ ΓΗΡΑΝΣΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΕΠΙΤΑΧΥΝΟΜΕΝΗ ΓΗΡΑΝΣΗ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΔΙΕΣΠΑΡΜΕΝΗΣ ΦΑΣΗΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΚΑΙ ζ-δυναμικου ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΔΙΕΣΠΑΡΜΕΝΗΣ ΦΑΣΗΣ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΣΚΕΥΑΣΜΑΤΩΝ ΑΠΟΦΡΑΚΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΕΝΥΔΑΤΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΣΤΟ ΔΕΡΜΑ ΕΝΥΔΑΤΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΣΤΟ ΔΕΡΜΑ ΑΥΤΟΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΣΚΕΥΑΣΜΑΤΩΝ ΑΠΟ ΕΘΕΛΟΝΤΕΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ II ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ III ΠΕΡΙΛΗΨΗ SUMMARY IV

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1. Εύρος τιμών HLB και αντίστοιχη εφαρμογή γαλακτωματοποιητών...23 Πίνακας 2. Τιμές HLB της ελαιώδους φάσης και του μίγματος γαλακτωματοποιητών...42 Πίνακας 3. Δοκιμαστική αναλογία (Ι) για γαλάκτωμα με κηρό μέλισσας...43 Πίνακας 4. Δοκιμαστική αναλογία (ΙΙ) για γαλάκτωμα με κηρό μέλισσας...43 Πίνακας 5. Δοκιμαστική αναλογία (ΙΙΙ) για γαλάκτωμα με βούτυρο κακάο...44 Πίνακας 6. Συνταγές γαλακτωμάτων που επιλέχθηκαν και μελετήθηκαν...44 Πίνακας 7. Κατάλογος εθελοντών...62 Πίνακας 8. Επιταχυνόμενη γήρανση συμβατικών γαλακτωμάτων...68 Πίνακας 9. Επιταχυνόμενη γήρανση νανογαλακτωμάτων...69 Πίνακας 10. Σταθερότητα συμβατικών γαλακτωμάτων με βάση τον κηρό μέλισσας...70 Πίνακας 11. Σταθερότητα συμβατικών γαλακτωμάτων με βάση το βούτυρο κακάο...72 Πίνακας 12. Σταθερότητα νανογαλακτωμάτων με βάση τον κηρό μέλισσας...80 Πίνακας 13. Σταθερότητα νανογαλακτωμάτων με βάση το βούτυρο κακάο...85 Πίνακας 14. Αξιολόγηση αποφρακτικής ικανότητας των συμβατικών γαλακτωμάτων...95 Πίνακας 15. Αξιολόγηση αποφρακτικής ικανότητας των νανογαλακτωμάτων...96 Πίνακας 16. Μετρήσεις ενυδάτωσης και μεταβολής ενυδάτωσης για τα συμβατικά γαλακτώματα...98 Πίνακας 17. Μετρήσεις ενυδάτωσης και μεταβολής ενυδάτωσης για τα νανογαλακτώματα...99 Πίνακας 18. Αυτοαξιολόγηση των εθελοντών σχετικά με την εφαρμογή συμβατικών γαλακτωμάτων στο δέρμα Πίνακας 19. Αυτοαξιολόγηση των εθελοντών σχετικά με την εφαρμογή νανογαλακτωμάτων στο δέρμα V

8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1. Η δομή του δέρματος...1 Εικόνα 2. Οι επιμέρους στιβάδες της επιδερμίδας...2 Εικόνα 3. Σχηματική απεικόνιση των μηχανισμών αποσταθεροποίησης των γαλακτωμάτων...28 Εικόνα 4. Συντακτικοί τύποι φωσφατιδικού οξέος, φωσφατιδυλοχολίνης και φωσφατιδυλοαιθανολαμίνης...40 Εικόνα 5. Τυπικό διάγραμμα Zimm...48 Εικόνα 6. Διάταξη που χρησιμοποιήθηκε για την στατική σκέδαση του φωτός: 1) Laser, 2) κυψελίδα, 3) γωνιόμετρο, 4) ανιχνευτής, 5) φωτοπολλαπλασιαστής, 6) μετρητής φωτονίων, 7) υπολογιστής και 8) εκτυπωτής...50 Εικόνα 7. Σχηματική απεικόνιση της συσκευής DLS...53 Εικόνα 8. Η κατανομή των αντισταθμιστικών ιόντων γύρω από ένα φορτισμένο σωματίδιο. Διακρίνονται οι στιβάδες Stern και Gouy-Chapman, καθώς και η σχηματική παράσταση της ελάττωσης του δυναμικού με την απόσταση...55 Εικόνα 9. Κίνηση ενός φορτισμένου σωματιδίου προς το αντίθετα φορτισμένο ηλεκτρόδιο κατά τη διάρκεια της ηλεκτροφόρησης. Διακρίνεται η στιβάδα Stern γύρω από την επιφάνεια του φορτισμένου σωματιδίου...56 Εικόνα 10. Σχηματική παράσταση μιας πειραματικής διάταξης μέτρησης του ζ- δυναμικού. Τα σωματίδια κινούνται προς τα αντίθετα φορτισμένα ηλεκτρόδια και με μια δέσμη laser μετράται η ταχύτητά τους...57 Εικόνα 11. Οπτικό Mικροσκόπιο Leica...58 Εικόνα 12. Συσκευή Μastersizer S (Malvern, UK)...59 Εικόνα 13. Συσκευή Zetasizer Nano-ZS (Malvern, UK)...60 Εικόνα 14. Συσκευή DPLITE (Davi & Cia, Spain)...63 Εικόνα 15. Απεικόνιση των σωματιδίων της διεσπαρμένης φάσης συμβατικών γαλακτωμάτων. [1-3 : κηρός μέλισσας με ελαιόλαδο, αμυγδαλέλαιο ή βερικοκέλαιο αντίστοιχα, 4-6: βούτυρο κακάο με ελαιόλαδο, αμυγδαλέλαιο ή βερικοκέλαιο αντίστοιχα]...65 Εικόνα 16. Φωτογραφία των γαλακτωμάτων αμέσως μετά από φυγοκέντρηση...66 Εικόνα 17. Φωτογραφία των νανογαλακτωμάτων αμέσως μετά από φυγοκέντρηση...67 Εικόνα 18. Φωτογραφία των γαλακτωμάτων μετά από επιταχυνόμενη γήρανση...68 Εικόνα 19. Φωτογραφία των νανογαλακτωμάτων μετά από επιταχυνόμενη γήρανση..69 VI

9 Εικόνα 20. Τα συμβατικά γαλακτώματα με βάση το κηρό μέλισσας αμέσως μετά την παρασκευή τους...75 Εικόνα 21. Τα συμβατικά γαλακτώματα με βάση το βούτυρο κακάο αμέσως μετά την παρασκευή τους...75 Εικόνα 22. Τα συμβατικά γαλακτώματα με βάση το κερί μέλισσας μετά από ένα μήνα παραμονής στους 25 o C, 4 o C και 45 o C...76 Εικόνα 23. Τα συμβατικά γαλακτώματα με βάση το βούτυρο κακάο μετά από ένα μήνα παραμονής στους 25 o C, 4 o C και 45 o C...77 Εικόνα 24. Τα συμβατικά γαλακτώματα με βάση το κερί μέλισσας μετά από 90 ημέρες παραμονής στους 25 ο C, 4 ο C και 45 ο C. To δείγμα με κερί μέλισσας και βερικοκέλαιο αποσταθεροποιήθηκε μετά από 60 ημέρες παραμονής στους 45 ο C...78 Εικόνα 25. Τα συμβατικά γαλακτώματα με βάση το βούτυρο κακάο μετά από 90 ημέρες παραμονής στους 25 o C, 4 o C και 45 o C...79 Εικόνα 26. Τα νανογαλακτώματα με βάση το κηρό μέλισσας αμέσως μετά την παρασκευή τους...80 Εικόνα 27. Τα νανογαλακτώματα με βάση το βούτυρο κακάο αμέσως μετά την παρασκευή τους...91 Εικόνα 28. Τα νανογαλακτώματα με βάση το κηρό μέλισσας μετά από ένα μήνα παραμονής στους 25 o C, 4 o C και 45 o C...91 Εικόνα 29. Τα νανογαλακτώματα με βάση το βούτυρο κακάο μετά από ένα μήνα παραμονής στους 25 o C, 4 o C και 45 o C...92 Εικόνα 30. Τα νανογαλακτώματα με βάση το κηρό μέλισσας μετά από 90 ημέρες παραμονής στους 25 o C, 4 o C και 45 o C. To δείγμα με κηρό μέλισσας και ελαιόλαδο εμφάνισε διαχωρισμό φάσεων μετά από 60 ημέρες στους 45 o C...93 Εικόνα 31. Τα νανογαλακτώματα με βάση το βούτυρο κακάο μετά από 90 ημέρες παραμονής στους 25 ο C, 4 ο C και 45 ο C. Όλα τα δείγματα ανεξάρτητα από το έλαιο που περιείχαν αποσταθεροποιήθηκαν στους 45 ο C...94 Εικόνα 32. Σύγκριση δείκτη απόφραξης F σε συμβατικά γαλακτώματα και νανογαλακτώματα...97 Εικόνα 33. Σύγκριση δείκτη απόφραξης F ανά έλαιο σε συμβατικά γαλακτώματα και νανογαλακτώματα...98 VII

10 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ Διάγραμμα 1. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων γαλακτωμάτων που περιέχουν κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 45 o C...71 Διάγραμμα 2. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων γαλακτωμάτων που περιέχουν κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 25 o C...71 Διάγραμμα 3. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων γαλακτωμάτων που περιέχουν κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 4 o C...71 Διάγραμμα 4. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων γαλακτωμάτων που περιέχουν βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 45 o C...73 Διάγραμμα 5. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων γαλακτωμάτων που περιέχουν βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 25 o C...73 Διάγραμμα 6. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων γαλακτωμάτων που περιέχουν βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 4 o C...73 Διάγραμμα 7. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων νανογαλακτωμάτων που περιέχουν κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 45 o C...82 Διάγραμμα 8. Κατανομή ζ-δυναμικού της διασποράς που περιέχει κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 45 o C...82 Διάγραμμα 9. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων νανογαλακτωμάτων που περιέχουν κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 25 o C...83 Διάγραμμα 10. Κατανομή ζ-δυναμικού της διασποράς που περιέχει κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 25 o C...83 Διάγραμμα 11. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων νανογαλακτωμάτων που περιέχουν κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 4 o C...84 Διάγραμμα 12. Κατανομή ζ-δυναμικού της διασποράς που περιέχει κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 4 o C...84 Διάγραμμα 13. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων νανογαλακτωμάτων που περιέχουν βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 45 o C...87 Διάγραμμα 14. Κατανομή ζ-δυναμικού της διασποράς που περιέχει βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 45 o C...87 Διάγραμμα 15. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων νανογαλακτωμάτων που περιέχουν βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 25 o C...88 Διάγραμμα 16. Κατανομή ζ-δυναμικού της διασποράς που περιέχει βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 25 o C...88 VIII

11 Διάγραμμα 17. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων νανογαλακτωμάτων που περιέχουν βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 4 o C...89 Διάγραμμα 18. Κατανομή ζ-δυναμικού της διασποράς που περιέχει βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 4 o C...89 Διάγραμμα 19. Σύγκριση δείκτη απόφραξης F σε συμβατικά γαλακτώματα...95 Διάγραμμα 20. Σύγκριση δείκτη απόφραξης F σε νανογαλακτώματα...96 Διάγραμμα 21. Ενυδάτωση και μεταβολή της ενυδάτωσης σε συμβατικά γαλακτώματα...99 Διάγραμμα 22 Ενυδάτωση και μεταβολή της ενυδάτωσης σε νανογαλακτώματα Διάγραμμα 23. Εκτίμηση των εθελοντών σχετικά με τον βαθμό βελτίωσης ξηρότητας του δέρματος μετά από εφαρμογή γαλακτωμάτων Διάγραμμα 24. Εκτίμηση των εθελοντών σχετικά με τον βαθμό βελτίωσης ξηρότητας του δέρματος μετά από εφαρμογή νανογαλακτωμάτων Διάγραμμα 25. Εκτίμηση των εθελοντών σχετικά με την υφή του δέρματος μετά από εφαρμογή γαλακτωμάτων Διάγραμμα 26. Εκτίμηση των εθελοντών σχετικά με την υφή του δέρματος μετά από εφαρμογή νανογαλακτωμάτων IX

12 Συντμήσεις-Ξενόγλωσσοι όροι O/W, oil in water, έλαιο σε νερό. W/O, water in oil, νερό σε έλαιο. W/O/W, water in oil in water, νερό σε έλαιο σε νερό. O/W/O, oil in water in oil, έλαιο σε νερό σε έλαιο. HLB, hydrophilic-lipophilic balance, υδρόφιλη-λιπόφιλη ισορροπία. DLS, dynamic light scattering, δυναμική σκέδαση φωτός. UV, ultraviolet, υπεριώδες. NMF, natural moisturizing factors, φυσικοί ενυδατικοί παράγοντες. ELS, electrophilic light scattering, ηλεκτροφορητική σκέδαση φωτός. WFI, water for injection, ενέσιμο ύδωρ. PI, polydispercity index, δείκτης πολυδιασποράς. NLBS, non-invasive backscatter, μη επεμβατική οπισθοδιάχυση. RI, refractive index, δείκτης διάθλασης. SLS, static light scattering, στατική σκέδαση φωτός. UK, United Kingdom, Ηνωμένο Βασίλειο. USA, United States of America, Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής. PCS, photon correlation spectroscopy, φασματοσκοπία συσχέτισης φωτονίων. π.χ., παραδείγματος χάρη. n., nanoemulsion, νανογαλάκτωμα. e., emulsion, γαλάκτωμα. ΝΕ, nanoemulsion, νανογαλάκτωμα. CE, conventional emulsion, συμβατικό γαλάκτωμα. SD, standard deviation, τυπική απόκλιση. WOL/(BW.O.O), beeswax-olive oil, κηρός μέλισσας-ελαιόλαδο. WAL/(BW.AL.O), beeswax-almond oil, κηρός μέλισσας-αμυγδαλέλαιο. WAPR/(BW.APR.O), beeswax-apricot oil, κηρός μέλισσας-βερικοκέλαιο. COL/(CB.O.O), cacao seed butter-olive oil, βούτυρο κακάο-ελαιόλαδο. CAL/(CB.AL.Ο), cacao seed butter-almond oil, βούτυρο κακάο-αμυγδαλέλαιο. CAPR/(CB.APR.O), cacao butter-apricot oil, βούτυρο κακάο-βερικοκέλαιο. X

13 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο εργαστήριο Φαρμακευτικής Τεχνολογίας του τμήματος της Φαρμακευτικής του Πανεπιστημίου Πατρών, στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης στις ''Φαρμακευτικές Επιστήμες και την Τεχνολογία'', με κατεύθυνση «Βιομηχανική Φαρμακευτική-Καλλυντικά» κατά τα έτη Φτάνοντας στο τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους όσους συνέβαλαν με οποιοδήποτε τρόπο στην επιτυχή διεκπεραίωση της παρούσας εργασίας. Θα ήθελα πρωτίστως να ευχαριστήσω την επιβλέπουσα καθηγήτρια κ. Σοφία Χατζηαντωνίου, Επίκουρη Καθηγήτρια του τμήματος Φαρμακευτικής, αρχικά για την ευκαιρία, που μου έδωσε να ενταχθώ στην ερευνητική της ομάδα, για τη βοήθεια και την καθοδήγηση, που μου προσέφερε, καθώς και για την άψογη συνεργασία, που είχαμε. Την ευχαριστώ θερμά για την υποστήριξή της και για την συμβολή της στην ολοκλήρωση της πειραματικής διαδικασίας και στην συγγραφή του μεταπτυχιακού μου. Θα ήθελα να εκφράσω τις θερμές μου ευχαριστίες στον κ. Κωνσταντίνο Αυγουστάκη, Καθηγητή του τμήματος Φαρμακευτικής, για την σημαντική βοήθειά του σε ερευνητικό και εκπαιδευτικό επίπεδο, καθώς και στον κ. Παύλο Κλεπετσάνη, Επίκουρο Καθηγητή του τμήματος Φαρμακευτικής, για την τεχνική υποστήριξη και τις πολύτιμες συμβουλές του καθ όλη τη διάρκεια των σπουδών μου. Ακόμα, θα ήθελα να ευχαριστήσω τα υπόλοιπα μέλη του εργαστηρίου της Φαρμακευτικής Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, τους αγαπητούς μεταπτυχιακούς φοιτητές, Μαρία Παπακωνσταντίνου, Αθηνά Λιασκώνη, Δήμητρα Βεσκούκη, Κωνσταντίνα Φλέκκα, Χρύσα Χαμαλάκη, Μύρια Παπαχριστοδούλου, Καλλιόπη Κουτσιούκη, την υποψήφια διδάκτορα Ευσταθία Βούλγαρη και την μεταδιδάκτορα Αθηνά Αγγελοπούλου, τόσο για την άψογη συνεργασία μας όσο και την εθελοντική βοήθεια που προσέφεραν στην διεξαγωγή της μελέτης αξιολόγησης της ενυδατικής δράσης των νανογαλακτωμάτων. Τέλος, ένα μεγάλο «ευχαριστώ» στα αγαπημένα μου πρόσωπα, στους γονείς μου και στην αδερφή μου, που αποδέχθηκαν όλες τις επιλογές μου και μου παρείχαν στήριξη όλο αυτό το διάστημα, χωρίς την οποία τίποτα από όσα έχω καταφέρει μέχρι σήμερα δε θα ήταν πραγματικότητα. XI

14 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : ΤΟ ΔΕΡΜΑ Το δέρμα είναι ένα από τα σπουδαιότερα όργανα του σώματος. Κάθε φορά που ο οργανισμός υποφέρει από κάποια νόσο το δέρμα επηρεάζεται. Καλύπτει έκταση τετραγωνικών μέτρων και ζυγίζει περίπου 20 κιλά (0.5 κιλό η επιδερμίδα, 3.5 κιλά το χόριο και 16 κιλά το υποδόριο λίπος, το βάρος του οποίου κυμαίνεται σημαντικά από ανθρώπου σε άνθρωπο). Το δέρμα είναι το μέσο με το οποίο επικοινωνεί το σώμα με το περιβάλλον αλλά και ο καθρέπτης της υγείας των εσωτερικών οργάνων. Αντιμετωπίζει ταυτόχρονα πολλούς εξωτερικούς παράγοντες, μερικοί από τους οποίους δρουν ευεργετικά όπως η υγρασία ενώ άλλοι είναι πολύ επικίνδυνοι όπως οι διάφορες τοξικές χημικές ουσίες και οι ιονίζουσες ακτινοβολίες. [1] 1.1 ΙΣΤΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΔΕΡΜΑΤΟΣ Το δέρμα θα μπορούσε να χαρακτηρισθεί ως «σύνθετο όργανο» όσον αφορά στη δομή του (Εικόνα 1). Συγκεκριμένα, εκ των άνω προς τα κάτω, συγκροτείται κυρίως από τα ακόλουθα επί μέρους τμήματα: α) την επιδερμίδα που αποτελεί μορφή πολύστιβου επιθηλίου β) ένα στρώμα συνδετικού ιστού που καλείται χόριο του δέρματος ή δερμίδα γ) τον υποδόριο λιπώδη ιστό ή υπόδερμα. Περιλαμβάνει επίσης και άλλους τύπους ιστών όπως μυϊκό και νευρικό. Στην επιφάνεια επίσης μπορούμε να Εικόνα 4. Η δομή του δέρματος ΠΗΓΗ: παρατηρήσουμε τρίχες, χνούδι, πόρους, πτυχές, δερματικές θηλές, δερματικές ακρολοφίες (οι γραμμές που σχηματίζονται στις παλάμες και τα πέλματα) και οι 1

15 γραμμές του Langer (οφείλονται στη φορά της τάσης του δέρματος, που προέρχεται από την ελαστικότητα των ινών). [2] ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΑ Η επιδερμίδα έχει πάχος 4 χιλιοστά και αποτελείται κυρίως από πολύστιβο κερατινοποιημένο πλακώδες επιθήλιο. Στο μικροσκόπιο δίνει την εικόνα μωσαϊκού από πολλές στιβάδες. [3] Τα επιδερμιδικά κύτταρα που κερατινοποιούνται ονομάζονται κερατινοκύτταρα. Τα κερατινοκύτταρα υφίστανται διαρκώς εκ των κάτω προς τα άνω, μία σειρά μορφολογικών και βιοχημικών μετασχηματισμών που συνολικά χαρακτηρίζονται ως «κερατινοποίηση». [2] Από το χόριο και προς τα έξω, η επιδερμίδα αποτελείται από 5 στιβάδες κερατινοκυττάρων (Εικόνα 2), που είναι: Η βασική στιβάδα Η μαλπιγιανή ή ακανθωτή στιβάδα Η κοκκιώδης ή κοκκώδης στιβάδα Η διαυγής στιβάδα Η κεράτινη στιβάδα Εικόνα 5. Οι επιμέρους στιβάδες της επιδερμίδας ΠΗΓΗ: ΒΙΒΛΙΟ ΔΕΡΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ 3 -Βασική στιβάδα : Αποτελείται από μια σειρά κυλινδρικών κερατινοκυττάρων, με ωοειδή πυρήνα και κυτταρόπλασμα με πολλά ινίδια. Τα ινίδια αυτά διεισδύουν στο χόριο και συμβάλλουν στη σύνδεση χορίου-επιδερμίδας. Η περιοχή της σύνδεσης λέγεται βασική μεμβράνη. Η μεμβράνη αυτή επίσης, παίζει σημαντικό ρόλο στην ανταλλαγή διαφόρων ουσιών μεταξύ χορίου-επιδερμίδας. Τέλος η βασική στιβάδα, λόγω της έντονης μιτωτικής δραστηριότητας που την χαρακτηρίζει, επιτρέπει την συνεχή ανανέωση των επιδερμικών κυττάρων τα οποία μεταναστεύουν προοδευτικά 2

16 προς τις εξωτερικές στιβάδες και αποπίπτουν σε διάστημα ημερών. [3] -Μαλπιγιανή ή ακανθωτή στιβάδα : Αποτελείται από 6-15 σειρές πολυγωνικών κυττάρων με στρογγυλό πυρήνα. Το κυτταρόπλασμα των κερατινοκυττάρων περιέχει ριβοσώματα, μιτοχόνδρια και τονοϊνίδια (δεσμίδες κερατίνης). Τα κύτταρα αυτής της στιβάδας συνδέονται μεταξύ τους με δεσμοσώματα που προσδίδουν την ακανθωτή εικόνα στην επιφάνεια του κυττάρου. Τα τονοϊνίδια παίζουν επίσης πολύ σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της συνοχής μεταξύ των κυττάρων και στην αντίσταση απέναντι σε δυνάμεις τριβής. Η επιδερμίδα σε περιοχές που υπόκεινται σε συνεχή τριβή και πίεση (όπως είναι τα πέλματα) έχει παχύτερη ακανθωτή στιβάδα με περισσότερα τονοϊνίδια και δεσμοσώματα. [4] -Κοκκιώδης ή κοκκώδης στιβάδα : Αποτελείται από 3-5 σειρές πεπλατυσμένων πολυγωνικών κυττάρων που το κυτταρόπλασμά τους είναι γεμάτο από κοκκία. Τα κοκκία αυτά είτε περιέχουν κερατοϋαλίνη (πρόδρομη ουσία της κερατίνης), είτε περιέχουν λιπίδια (σωμάτια του Odland ή κερατινοσώματα) που αποβάλλονται στα μεσοκυττάρια διαστήματα. Συμβάλλουν στην συνοχή της κεράτινης στιβάδας, καθιστώντας έτσι το δέρμα αδιαπέραστο από ξένες ουσίες και αποτελώντας φραγμό στην απώλεια νερού. [3] -Διαυγής στιβάδα : Φαίνεται καλύτερα στο παχύ δέρμα (πέλματα, παλάμες), είναι μια διάφανη, λεπτή στιβάδα από εξαιρετικά πεπλατυσμένα ηωσινόφιλα κύτταρα. Τα οργανίδια και οι πυρήνες των κυττάρων δεν είναι πλέον σαφή και το κυτταρόπλασμα αποτελείται κυρίως από μια ουσία γνωστή σαν ελαιοειδίνη, που θεωρείται πρόδρομος της κεράτινης. [4] -Κεράτινη στιβάδα : Είναι η εξωτερική επιφάνεια της επιδερμίδας. Αποτελείται από επιπεδωμένα νεκρά κύτταρα χωρίς πυρήνα που το κυτταρόπλασμά τους έχει αντικατασταθεί από κερατίνη. Για τον σχηματισμό των κυττάρων φαίνεται να παίζουν σημαντικό ρόλο τα τονοϊνίδια, τα κοκκία κερατοϋαλίνης και τα σωμάτια του Odland. Τα κύτταρα αυτής της στιβάδας είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους κατά τέτοιο τρόπο, ώστε αφενός μεν να αποπίπτουν συνεχώς τα επιφανειακά σαν κεράτινες φολίδες, αφετέρου δε να προσδίδεται στην κεράτινη στιβάδα δύναμη, αντοχή και αδιαπερατότητα. 3

17 Η επιδερμίδα περιλαμβάνει ωστόσο και 3 ακόμη τύπους κυττάρων σε μικρότερη αναλογία: Τα μελανινοκύτταρα ή μελανοκύτταρα Τα κύτταρα Langerhans Τα κύτταρα του Merkel. -Μελανοκύτταρα : Είναι εξειδικευμένα κύτταρα της επιδερμίδας. Βρίσκονται ανάμεσα στα κύτταρα της βασικής στιβάδας και τα τριχοθυλάκια (τις ρίζες των τριχών). Τα κύτταρα αυτά φέρουν διακλαδώσεις (δενδρίτες) και παράγουν τη χρωστική μελανίνη με τη μορφή κοκκίων (μελανοσώματα ή μελανοσωμάτια). Πρώτη ύλη για την παραγωγή της μελανίνης είναι το αμινοξύ τυροσίνη. Η μετατροπή της τυροσίνης σε μελανίνη καταλύεται από το ένζυμο τυροσινάση. Διαμέσου των δενδριτών τα κοκκία μελανίνης μεταφέρονται στα γειτονικά κερατινοκύτταρα. Η μελανίνη προστατεύει τα κύτταρα της βασικής στιβάδας από την υπεριώδη ακτινοβολία και καθορίζει το χρώμα του δέρματος και των τριχών. -Κύτταρα Langerhans : Έχουν σχήμα αστεροειδές και απαντώνται κυρίως στην ακανθωτή στιβάδα. Παράγονται στο μυελό των οστών και μεταφέρονται στο δέρμα με την κυκλοφορία του αίματος. Η λειτουργία τους είναι η αντιγονική παρουσίαση (δέσμευση, επεξεργασία και παρουσίαση αντιγόνων στα Τ-λεμφοκύτταρα). Είναι δηλαδή κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος. [3] -Κύτταρα Merkel : εντοπίζονται κυρίως στο παχύ δέρμα (στις παλάμες και τα πέλματα) πάνω στη βασική στιβάδα. Περιέχουν κοκκία στο κυτταρόπλασμά τους. Στη βάση τους υπάρχουν ελεύθερες νευρικές απολήξεις, που σχηματίζουν ένα διατεταμένο τελικό δίσκο. Τα κύτταρα αυτά χρησιμεύουν ως υποδοχείς μηχανικών ερεθισμάτων. [5] ΔΕΡΜΙΔΑ (ΧΟΡΙΟ) Το χόριο είναι ο συνδετικός ιστός που υποστηρίζει την επιδερμίδα και τη συνδέει με το υποδόριο λίπος. Το χόριο διαιρείται σχηματικά σε δυο στρώματα: α) το επιπολής ή θηλώδες στρώμα β) εν τω βάθει ή δικτυωτό στρώμα. 4

18 -Θηλώδες στρώμα : Είναι το λεπτότερο στρώμα του χορίου που βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια και αποτελείται από χαλαρό συνδετικό ιστό. Επίσης περιλαμβάνει ινοβλάστες και άλλα κύτταρα του συνδετικού ιστού, όπως και σιτευτικά κύτταρα και μακροφάγα. -Δικτυωτό στρώμα : Eίναι παχύτερo στρώμα από το θηλώδες. Βρίσκεται βαθύτερα και αποτελείται από ακανόνιστο πυκνό συνδετικό ιστό. Επομένως έχει περισσότερες ίνες και λιγότερα κύτταρα από τη θηλώδη στιβάδα. Οι κολλαγόνες και ελαστικές ίνες που περιέχονται στη δικτυωτή στιβάδα, της προσδίδουν ανθεκτικότητα και ελαστικότητα. Στο χόριο επίσης ανευρίσκονται : ρίζες των τριχών, αδένες, λείες μυϊκές ίνες, αγγεία με αίμα ή λέμφο και νεύρα. [4] Και οι δύο στιβάδες του χορίου αποτελούνται από συνδετικό ιστό, ο οποίος απαρτίζεται από: α) τη μεσοκυττάρια ουσία, δηλαδή : ίνες-κολλαγόνες, ελαστικές, δικτυωτές βασική ή θεμελιακή ουσία. [3] β) τα κύτταρα του συνδετικού ιστού, δηλαδή: Ινοβλάστες (συνδετικά κύτταρα), Ιστιοκύτταρα. Πλασμοκύτταρα. Πολυμορφοπύρηνα (Ηωσινόφιλα και Ουδετερόφιλα) Σιτευτικά κύτταρα (Μαστοκύτταρα). [2] ΥΠΟΔΕΡΜΑ Το υπόδερμα βρίσκεται κάτω από το κυρίως δέρμα (χόριο). Η υποδερμίδα συνδέει το χόριο με τα υποκείμενα όργανα (μυς, οστά) και επιτρέπει τη διολίσθηση του δέρματος πάνω σε αυτά. Σχηματίζεται κυρίως από συνδετικό ιστό, που αποτελείται από κολλαγόνες και ελαστικές ίνες και περιέχει αγγεία, νεύρα, εκκριτικά τμήματα ιδρωτοποιών αδένων, άκρα τριχικών θυλάκων και λίπος. [4] 5

19 Το υποδόριο λίπος λειτουργεί σαν μια αποθήκη ενέργειας και αποτελείται από λιποκύτταρα, τα οποία έχουν σφαιρικό σχήμα και η ποσότητά τους διαφέρει από άτομο σε άτομο ανάλογα με το φύλο, την ηλικία, διατροφική κατάσταση, το βάρος, την περιοχή του σώματος και την κληρονομικότητα. Η υποδερμίδα αποτελεί απόθεμα ενέργειας και θρεπτικών ουσιών, εξασφαλίζει μηχανική προστασία και συμβάλλει στη μείωση της απώλειας θερμότητας μέσω του δέρματος, επειδή το λίπος είναι κακός αγωγός της θερμότητας. [1] 1.2 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΔΕΡΜΑΤΟΣ Ο προορισμός του δέρματος σαν όργανο του ανθρωπίνου οργανισμού είναι η προφύλαξη από κάθε είδους επιδράσεις του περιβάλλοντος και επιτυγχάνεται με τις παρακάτω πολλαπλές φυσιολογικές λειτουργίες ΠΡΟΑΣΠΙΣΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ Το δέρμα λειτουργεί προστατευτικά απέναντι σε: μηχανικές κακώσεις, χημικές προσβολές, θερμικές επιδράσεις, ηλιακή ακτινοβολία, μικροβιακές και παρασιτικές προσβολές. [6] ΘΕΡΜΟΡΥΘΜΙΣΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ Το δέρμα παίζει ουσιαστικό ρόλο στη διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας σε ένα περιβάλλον με μεγάλες και συνεχείς διακυμάνσεις. Στην ρύθμιση της θερμοκρασίας το δέρμα συμβάλλει με την παραγωγή και εξάτμιση του ιδρώτα και την διαστολή και συστολή των επιπολής αγγείων. [7] ΑΙΣΘΗΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ Το δέρμα εξασφαλίζει τις παρακάτω αισθήσεις: Η αίσθηση της αφής και της πίεσης. Η αίσθηση του θερμού και του ψυχρού. Η αίσθηση του πόνου. Κνησμός. [7] 6

20 1.2.4 ΦΡΑΓΜΟΣ ΤΟΥ ΔΕΡΜΑΤΟΣ Η λειτουργία του δέρματος σαν απορροφητικό όργανο είναι σημαντική. Το δέρμα είναι φραγμός που εμποδίζει όχι μόνο την είσοδο αλλά και την έξοδο των διαφόρων ουσιών. Ένας από τους πρώτους φραγμούς που πρέπει να ξεπεράσει η ουσία είναι η κεράτινη στιβάδα. Από τις υπόλοιπες στιβάδες η απορρόφηση γίνεται ευκολότερα. Αν για κάποιο λόγο η κεράτινη στιβάδα καταστραφεί (απολέπιση) τότε αυξάνεται η διαπερατότητα της σε διάφορες ουσίες. [1] Δια μέσου του δέρματος απορροφούνται: μικρές ποσότητες οξυγόνου το νερό και οι υδατοδιαλυτές ουσίες απορροφούνται σε ελάχιστες ποσότητες επειδή εμποδίζονται από το σμήγμα της επιφάνειας της κεράτινης στιβάδας. Απορροφώνται όμως λίγο περισσότερο από τους τριχοσμηγματικούς θύλακες. οι λιποδιαλυτές ουσίες απορροφούνται λίγο πιο εύκολα μέσω των μεμβρανών των κυττάρων της επιδερμίδας. [7] ΑΠΕΚΚΡΙΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ Από το δέρμα αποβάλλονται ο ιδρώτας και το σμήγμα από τους ιδρωτοποιούς και σμηγματογόνους αδένες αντίστοιχα. Με τον ιδρώτα αποβάλλονται επίσης άλατα, ουρία, ουρικό οξύ, κρεατινίνη και διάφορες τοξικές ουσίες. Ενώ η έκκριση του σμήγματος, που περιέχει λιπαρά οξέα, λιποειδή, βιταμίνη Α, καροτίνη και προβιταμίνη D, συμβάλλει στον σχηματισμό προστατευτικού λιπαρού υμένα, ο οποίος εξασφαλίζει τη φυσιολογική λιπαρότητα της επιδερμίδας και των τριχών. [6] ΜΕΤΑΒΟΛΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ Στο δέρμα γίνονται μεταβολικές λειτουργίες που αφορούν τα λευκώματα, τους υδατάνθρακες, τα λίπη, τις βιταμίνες, τους ηλεκτρολύτες και το νερό. Τα ένζυμα, οι βιταμίνες και τα μέταλλα είναι βοηθητικοί παράγοντες για την ολοκλήρωση της μεταβολικής λειτουργίας του δέρματος. [7] 7

21 1.2.7 ΑΝΟΣΟΠΟΙΗΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ Το δέρμα συμμετέχει στις ανοσοποιητικές λειτουργίες του οργανισμού με πολλούς τρόπους. Λόγω του μεγάλου μεγέθους του, το δέρμα περιλαμβάνει ένα εντυπωσιακό αριθμό λεμφοκυττάρων και κυττάρων που παρουσιάζουν αντιγόνα (κύτταρα Langerhans) και λόγω της θέσης του είναι σε στενή επαφή με πολλά αντιγονικά μόρια. Για την παραγωγή αντισωμάτων συμμετέχουν τα λεμφοκύτταρα και τα πλασμοκύτταρα του δέρματος. Από τα λεμφοκύτταρα σχηματίζονται τα αντισώματα κατά το μηχανισμό της κυτταρικής ανοσίας. Από τα πλασμοκύτταρα σχηματίζονται οι ανοσοσφαιρίνες κατά το μηχανισμό της χημικής ανοσίας. [4] 1.3 ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΔΕΡΜΑΤΟΣ Στο δέρμα όπως και στα άλλα όργανα του ανθρώπινου σώματος, περιέχεται πλήθος οργανικών και ανόργανων χημικών ουσιών ΧΗΜΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ ΣΤΟ ΔΕΡΜΑ Εκτός από το Νερό, οι σπουδαιότερες ουσίες που περιέχονται στο δέρμα είναι: -Υδατάνθρακες Οι υδατάνθρακες απαντώνται υπό μορφή γλυκόζης, γλυκογόνου και σύνθετων γλυκιδίων. Το γλυκογόνο βρίσκεται στη μαλπιγιανή στιβάδα και συμμετέχει στην κερατινιποίηση. -Λίπη Τα λίπη απαντώνται εντός ή μεταξύ των κυττάρων. Η χοληστερόλη και τα φωσφολιπίδια έχουν σημαντικό βιολογικό ρόλο, ως συστατικά των πλασματικών μεμβρανών των ζωικών κυττάρων. -Πρωτεΐνες Οι πρωτεΐνες εντοπίζονται ενδοκυτταρικά αλλά και εξωκυτταρικά. Οι σημαντικότερες πρωτεΐνες που απαντώνται στο δέρμα είναι οι δομικές πρωτεΐνες, που παίζουν ουσιώδη ρόλο στη διατήρηση της αρχιτεκτονικής ακεραιότητας της δομής που εντοπίζονται. Οι δομικές πρωτεΐνες είναι ινώδη μόρια, δυσδιάλυτα στο φυσικό τους περιβάλλον. Στις δομικές πρωτεΐνες ανήκουν οι δομικές πρωτεΐνες των μεμβρανών: το κολλαγόνο, η ελαστίνη και οι κερατίνες των τριχών και των νυχιών. 8

22 Κολλαγόνο Με τον όρο «κολλαγόνο» αναφέρεται οικογένεια δομικών πρωτεϊνών που βρίσκονται σε εξωκυττάριους χώρους. Το 1/3 όλων των αμινοξέων στα κολλαγόνα είναι γλυκίνη. Πολύ συχνά απαντώμενα αμινοξέα εκτός της γλυκίνης, είναι η προλίνη, η αλανίνη και σε μικρή ποσότητα η τυροσύνη, ενώ λείπουν εντελώς η κυστεΐνη και η τρυπτοφάνη. Το κολλαγόνο τύπου Ι, που είναι και το πιο άφθονο στη φύση, διατάσσεται σε ινίδια που δημιουργούν ινώδη μορφώματα και στηρίζουν δομικά το δέρμα. Απαντάται στις κολλαγόνες ίνες του χορίου. Ελαστίνη Η ελαστίνη είναι, μετά το κολλαγόνο, η δεύτερη πιο σημαντική δομική πρωτεΐνη του οργανισμού. Αποτελεί την κύρια ουσία των ελαστικών ινών του χορίου. Κερατίνες Οι κερατίνες είναι ινώδεις πρωτεΐνες με μεγάλο ποσοστό κυστεΐνης και με μικρή περιεκτικότητα σε μεθειονίνη, ιστιδίνη και τρυπτοφάνη. Αποτελούν συστατική ουσία των κεράτινων εξαρτημάτων του δέρματος (τρίχες, νύχια) και της κεράτινης στιβάδας της επιδερμίδας. Άλλες πρωτεΐνες του δέρματος είναι: Μελανίνη Η μελανίνη αποτελεί χρωμοφόρο ουσία του δέρματος και των τριχών, η οποία παράγεται στα μελανινοκύτταρα, από την τυροσίνη με την επίδραση του ενζύμου τυροσινάση. Δικτύνη Η δικτύνη απαντάται στις δικτυωτές ίνες του χορίου. Ηπαρίνη Η ηπαρίνη απαντάται στα κοκκία των σιτευτικών κυττάρων που βρίσκονται σε μεγάλη αναλογία ιδίως κατά μήκος των μικρών αγγείων. Άλλα στοιχεία που συναντώνται στο δέρμα είναι: Θείο Το θείο απαντάται σε μεγάλη αναλογία στα αμινοξέα: κυστεΐνη και μεθειονίνη και παίζει σημαντικό ρόλο στην κερατινοποίηση. Ασβέστιο Το ασβέστιο αποτελεί ρυθμιστή της δράσης πολλών ενζύμων και μέσων αυτών πολλών φυσιολογικών λειτουργιών, όπως η διάσπαση του γλυκογόνου. 9

23 Ηλεκτρολύτες Οι ηλεκτρολύτες απαντώνται σε μορφή χλωριούχων αλάτων. Το χλωριούχο νάτριο εντοπίζεται εξωκυττάρια, ενώ το χλωριούχο κάλιο και το χλωριούχο μαγνήσιο ενδοκυττάρια. Σε φλεγμονές, το χλωριούχο νάτριο αυξάνεται ενώ το χλωριούχο κάλιο ελαττώνεται. Καροτένιο (προβιταμίνη Α) Το καροτένιο απαντάται στο λίπος της υποδερμίδας. [7] ΥΔΡΟΛΙΠΙΔΙΚΗ ΤΑΙΝΙΑ ΤΗΣ ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΑΣ ΟΞΙΝΟΣ ΜΑΝΔΥΑΣ Ο όξινος μανδύας προέρχεται από εκκρίσεις και απολεπίσεις της κεράτινης στιβάδας και περιέχει ποικίλα χημικά προϊόντα. Οι εκκρίσεις σμήγματος και ιδρώτα σχηματίζουν γαλακτώδη ουσία, στην οποία οφείλεται κατά ένα μεγάλο μέρος η προστασία του δέρματος, κυρίως από μικρόβια και από μυκητιάσεις. Η παρουσία του γαλακτικού οξέος ευθύνεται, σε μεγάλο βαθμό, για το όξινο ph της υδρολιπιδικής ταινίας της επιφάνειας του δέρματος. Το ρη μετριέται σε κλίμακα από 0-14, με ουδέτερο το επτά. Το φυσιολογικό pη του δέρματος κυμαίνεται από Κάτω από το 7 χαρακτηρίζεται όξινο το περιβάλλον ενώ πάνω από το επτά, αλκαλικό. Η σύνθεση της υδρολιπιδικής ταινίας του δέρματος ποικίλει ανάλογα με την ηλικία του ατόμου. Πριν από την εφηβεία η σύνθεση της, ιδιαίτερα σε λιπίδια, προέρχεται κυρίως από την κερατογένεση, ενώ μετά την εφηβεία κυρίως από τους σμηγματογόνους αδένες. Η υδρολιπιδική ταινία συμβάλλει στην : Ποιότητα της εξωτερικής όψης του δέρματος Προστασία του οργανισμού από τις επιθέσεις του περιβάλλοντος (εμποδίζει τη διείσδυση ουσιών στο δέρμα, μαζί με την κεράτινη στιβάδα) Κατακράτηση νερού στο δέρμα Ενυδάτωση (ρυθμίζοντας το βαθμό εξάτμισης του νερού από την επιφάνεια του δέρματος) Πρόληψη ανάπτυξης παθογόνων σπερμάτων (μέσω των λιπιδίων του δέρματος). [7] ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗ ΟΞΙΝΟΥ ΜΑΝΔΥΑ Η συχνή χρήση σαπουνιού και άλλων σκληρών απορρυπαντικών συχνά καταστρέφει τον όξινο μανδύα του δέρματος. [7] 10

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : ΛΙΠΑΡΑ ΣΩΜΑΤΑ - ΛΙΠΗ ΚΑΙ ΕΛΑΙΑ Τα λιπαρά σώματα είναι μια μεγάλη κατηγορία χημικών ουσιών οι οποίες απαντόνται στα ζώα και τα φυτά. Εάν στη θερμοκρασία δωματίου είναι υγρά ονομάζονται έλαια, ενώ εκείνα που είναι στερεά λέγονται λίπη. Όταν είναι καθαρά και πρόσφατα δεν έχουν χαρακτηριστική λιπαρή γεύση, δεν έχουν ούτε οσμή και χρώμα. Αν όμως περιλαμβάνουν προσμίξεις, αυτά αποκτούν οσμή, γεύση (βούτυρο) και χρώμα υποκίτρινο ή βαθυπράσινο (λαδί). [8] Είναι ελαφρότερα από το νερό (πυκνότητα 0,90 μέχρι 0,97gr/cm, 3 στους 15 ο C) και αδιάλυτα σε αυτό και την αλκοόλη. Διαλύονται εύκολα στη βενζίνη, στο βενζόλιο, τον αιθέρα, τον τετραχλωράνθρακα, το διθειάνθρακα, την ακετόνη κ.ά.). Τα λίπη φυτικής προέλευσης προέρχονται από τα σπέρματα ή τους καρπούς διαφόρων φυτών. Ορισμένα λαμβάνονται από το περικάρπιο των καρπών (λάδι avocado, ελαιόλαδο, φοινικέλαιο). [9] Τα λίπη και έλαια που λαμβάνονται από τους καρπούς διακρίνονται σε: α) Στερεά και ημιστέρεα λίπη Πλούσια σε λαυρικό και μυριστικό οξύ (κοκόλιπος, φοινικόλιπος) Πλούσια σε παλμιτικό και στεατικό οξύ (βούτυρο κακάο) β) Έλαια Πλούσια σε παλμιτικό οξύ (αραβοσιτέλαιο) Πλούσια σε ελαϊκό και λινελαϊκό οξύ, είναι όμως φτωχά σε παλμιτικό (αμυγδαλέλαιο, σπορέλαιο, ηλιέλαιο, λινέλαιο). Μη επιτραπέζια με ιδιαίτερη δράση (καστορέλαιο). [8] Η παραλαβή τους από τους καρπούς γίνεται με την μέθοδο της πίεσης (σε πιεστήρια) ή με την μέθοδο της εκχύλισης (με 11 οργανικούς διαλύτες). Αυτά που παραλαμβάνονται με πίεση εν ψυχρώ είναι πάντα ποιοτικώς ανώτερα. Καρποί που περιέχουν περίπου 20% λίπος δίνουν με εκχύλιση το πυρηνέλαιο που χρησιμοποιείται στην σαπωνοποιΐα. [10] 2.1 ΦΥΤΙΚΑ ΛΙΠΗ Τα φυτικά λίπη είναι μίγματα διαφόρων γλυκεριδίων (παλμιτικού, στεατικού, λινελαϊκού οξέος ή άλλων λιπαρών οξέων) χαρακτηρίζονται δε από την περιεκτικότητά τους σε φυτοστερίνες (ασαπωνοποίητα συστατικά). Τα φυτικά λίπη παραλαμβάνονται 11

25 κυρίως με τη μέθοδο της έκθλιψης και εκχύλισης. Στα φυτικά λίπη ανήκουν το λίπος που βγαίνει από τον καρπό του κοκοφοίνικα και χρησιμοποιείται ως τρόφιμο ή στη σαπωνοποιΐα, το βούτυρο κακάο που βγαίνει από τα σπέρματα του κακάο κ.ά. [11] Πάνω από 90% των λιπών στη διατροφή και το σώμα είναι τριγλυκερίδια, ενώ το υπόλοιπο ποσοστό καλύπτεται από τη χοληστερόλη, τους κηρούς και τα φωσφολιπίδια. Όλα τα τριγλυκερίδια είναι εστέρες της γλυκερόλης και λιπαρώ οξέων και αποτελούν συστατικό του λίπους ή των λιπιδίων των μεμβρανών. Τα λιπαρά οξέα είναι μονοκαρβοξυλικά οξέα με μακριά ανθρακική αλυσίδα. Λόγω του μηχανισμού βιοσύνθεσής τους έχουν συνήθως άρτιο αριθμό ατόμων άνθρακα. Τα λιπαρά οξέα κατηγοριοποιούνται ανάλογα με τον αριθμό διπλών δεσμών που έχουν. Τα κορεσμένα λίπη δεν περιέχουν κανένα διπλό δεσμό, τα μονοακόρεστα περιέχουν μόνο έναν και τα πολυακόρεστα περιέχουν 2 ή περισσότερους. [9] Τα κορεσμένα λιπαρά οξέα είναι στερεά σε θερμοκρασία δωματίου, ενώ τα ακόρεστα λόγω της παρουσίας διπλών και τριπλών δεσμών είναι υγρά σε θερμοκρασία δωματίου. 2.2 ΦΥΤΙΚΑ EΛΑΙΑ Ο όρος "φυτικό έλαιο" μπορεί να αναφέρεται είτε σε ουσίες που είναι υγρές σε θερμοκρασία δωματίου ή στην ευρεία έννοια των φυτικών παραγώγων που περιέχουν τριγλικερίδια χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η κατάσταση της ύλης σε μια δεδομένη θερμοκρασία. [12] Τα φυτικά έλαια ενσωματόνονται εύκολα με το δέρμα σε αντίθεση με τα ορυκτά έλαια τα οποία σχηματίζουν υμένιο στην επιφάνεια. Λόγω των δραστικών συστατικών που περιέχουν (βιταμίνες, λεκιθίνη, στεροειδή κ.ά.) χρησιμοποιούνται κυρίως σε θρεπτικές κρέμες και λιγότερο σε καλλυντικά προστασίας του δέρματος. [13] Τα φυτικά έλαια έχουν το πλεονέκτημα να: Σχηματίζουν λιπιδικό υμένιο στην επιφάνεια του δέρματος και παρεμποδίζουν με αυτό τον τρόπο προσωρινά την εξάτμιση του νερού (απόφραξη-occlusion). λειαίνουν την επιφάνεια των κερατινοκυττάρων με πλήρωση των γωνιών τους και δημιουργούν αίσθημα απαλότητας στην υφή. Είναι καλοί διαλυτές των μη σαπωνοποιήσιμων φωτοπροστατευτικών ουσιών Τα μειονεκτήματά τους αντίστοιχα είναι ότι: Οξειδώνονται εύκολα, ιδιότητα που απαιτεί τη χρήση αντιοξειδωτικών. 12

26 Τα γαλακτώματα που σχηματίζονται με ακατάλληλο συνδυασμό ελαίων αποσταθεροποιούνται και έτσι το τελικό προϊόν είναι ασταθές. Δεν εισχωρούν σε βάθος στο δέρμα [8] 2.3. ΤΑΓΓΙΣΗ ΛΙΠΩΝ ΚΑΙ ΕΛΑΙΩΝ Τάγγιση είναι το φαινόμενο οξείδωσης των ακόρεστων λιπών και των ελαίων από το οξυγόνο της ατμόσφαιρας. Η οξείδωση αυτή επιταχύνεται από παράγοντες όπως φως (βοηθά στο σχηματισμό ελεύθερων ριζών), θερμότητα (επιταχύνει την αντίδραση), οξυγόνο (απαραίτητο για τη διάδοση της αλυσιδωτής αντίδρασης των ελευθέρων ριζών), ένζυμα (οδηγούν στον σχηματισμό λιπαρών οξέων), αλλά και καταλυτών όπως ιόντα σιδήρου, χαλκού, καθώς και υπεροξειδικών ενώσεων. Τόσο το λινελαϊκό όσο και το λινολενικό οξύ είναι πολύ ασταθή και μπορούν να οξειδωθούν εύκολα από τη θερμότητα, το φως και τον αέρα. Το αποτέλεσμα της τάγγισης είναι ο σχηματισμός υπεροξειδίων, λιπαρών οξέων, αλδεϋδών και κετονών. Τα προϊόντα αυτά έχουν συνήθως δυσάρεστη οσμή και γεύση. Επίσης το αλλοιωμένο προϊόν μπορεί να προκαλέσει ερεθισμούς και αλλεργίες και άλλες παρενέργειες. [8] Οι ελεύθερες ρίζες που σχηματίζονται λόγω τάγγισης σχηματίζονται επίσης στο λίπος του σώματος και προσβάλουν τα συστατικά του κυττάρου προκαλώντας αλλοιώσεις (DNA, μεμβράνες, πρωτεΐνες κλπ). Το ταγγισμένο λάδι είναι επικίνδυνο γιατί προκαλεί φθορά στα κύτταρα του αίματος και επιταχύνει τη διαδικασία γήρανσης. [14] Για την αποφυγή της ανάπτυξης φαινομένων τάγγισης στην τεχνολογία των καλλυντικών χρησιμοποιούνται κυρίως αντιοξειδωτικά. Ως αντιοξειδωτικά χαρακτηρίζονται οι ουσίες που προστίθενται στα καλλυντικά προϊόντα προκειμένου να παρεμποδίζουν ή τουλάχιστον να επιβραδύνουν την οξείδωση των περιεχομένων οργανικών πρώτων υλών, όπως είναι τα λίπη, τα έλαια, τα αρώματα, οι βιταμίνες και άλλες ευοξείδωτες ουσίες. [9] 2.4 ΚΗΡΟΣ ΜΕΛΙΣΣΩΝ (inci:beeswax, Cera alba) Το κερί της μέλισσας είναι 100% φυσικό, πολύπλοκο μίγμα λιπαρών εστέρων, λιπαρών οξέων και ενώσεων υδρογονανθράκων. Είναι το προϊόν που εκκρίνεται σε 13

27 λέπια από τους κηρογόνους αδένες που η μέλισσα (Apis mellifera L.) έχει στο θώρακά της. Το πλάθει με τα πόδια και τις σιαγόνες της για να χτίσει της κηρήθρες. Το κερί έχει ποικιλία χρωμάτων, από ανοιχτό κίτρινο μέχρι σκούρο ωχρό/καφέ. Αυτό εξαρτάται από την ποιότητα και από την ποσότητα ξένων προσμίξεων που περιέχει. Όσο πιο ανοιχτόχρωμο είναι τόσο πιο καθαρό θεωρείται. [15] ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΗΡΟΥ ΜΕΛΙΣΣΩΝ Ο κηρός μελισσών, όπως παράγεται από τη μέλισσα, έχει χρώμα λευκό. Γίνεται όλο και πιο σκουρόχρωμος καθώς ενσωματώνει γύρη, σκόνη και πρόπολη. Έχει έντονη, ευχάριστη οσμή μελιού. Το σημείο τήξης του είναι περίπου στους ο C. Δεν θα πρέπει να θερμαίνεται σε θερμοκρασία μεγαλύτερη των 85 ο C γιατί καταστρέφονται τα ωφέλιμα στοιχεία του, ενώ η έκθεσή του σε υψηλές θερμοκρασίες θα πρέπει να γίνεται με αργό ρυθμό. Για τον λόγο αυτό ο καλύτερος τρόπος τήξης του κηρού είναι το υδατόλουτρο, όπου οι θερμοκρασίες δεν ξεπερνούν τους ο C. Είναι αδιάλυτος στο νερό και ειδικά ανθεκτικός σε πολύ ισχυρά οξέα. Είναι όμως διαλυτός στην αιθυλική αλκοόλη και τα λιπαρά οξέα, με θέρμανση. Η αποθήκευσή του γίνεται σε θερμοκρασία δωματίου μακριά από υγρασία και φως. [15] ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΚΗ ΧΡΗΣΗ ΚΗΡΟΥ ΜΕΛΙΣΣΩΝ Ο κηρός μελισσών βρίσκει εφαρμογή στα παρακάτω καλλυντικά σκευάσματα : Βάλσαμα (balm) Ραβδία (Sticks) και κραγιόν Γυαλιστικά χειλιών (lip gloss) (δημιουργεί την υφή) Αποσμητικά ραβδία Κρέμες και κηραλοιφές: κάνει τις πλούσιες κρέμες να γλιστράνε λιγότερο και αυξάνει τη προστατευτική τους ισχύ (φιλμ), σταθεροποιώντας το γαλάκτωμα. Ιδιαίτερα χρήσιμο σε γαλακτώματα «νερό σε έλαιο» ή για να αυξήσει τις προστατευτικές και θρεπτικές ιδιότητες για τις κρέμες χεριών ή κρέμες για ακραίες καιρικές συνθήκες (κρύο, ξηρασία) Κατασκευή αποτριχωτικών κεριών Σαπούνια. [15] 14

28 2.4.3 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΗΡΩΝ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ Ο κηρός μελισσών προσφέρει αντισηπτικές και αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες στον ανθρώπινο οργανισμό. Στην κοσμητολογία είναι γνωστό για τις μαλακτικές και επουλωτικές ιδιότητές του αλλά και για την απαλή και ελαστική δομή που δίνει στο δέρμα. [15] 2.5 ΒΟΥΤΥΡΟ ΚΑΚΑΟ (inci: Theobroma Cacao (Cocoa) Seed Butter) Το βούτυρο κακάο προέρχεται από την επεξεργασία των σπερμάτων του φυτού Theobroma cacao L., Sterculiaceae, γνωστό στην Ελλάδα ως κακαόδεντρο. Το δέντρο ευδοκιμεί στην Κεντρική Αμερική στις περιοχές του Αμαζόνιου και σε ολόκληρη την τροπική Νότια Αμερική. Η ποικιλία Aora cacao, ευδοκιμεί στην Νότια Αφρική, Κεϋλάνη και στις Φιλιππίνες. Οι καρποί περιέχουν κατά μέσον όρο μέχρι 55% λίπος. Ετυμολογικά, η λέξη προέρχεται από το ''Θείον'' και το ''Βρώσιν'', δηλαδή την τροφή των Θεών. Χρησιμοποιείται τόσο από τις σοκολατοβιομηχανίες, και λιγότερο από τις βιομηχανίες παραγωγής καλλυντικών και φαρμακευτικών ειδών, λόγω του υψηλού του κόστους. Το βούτυρο κακάο έχει χρώμα κιτρινόλευκο, είναι σχεδόν σκληρό και εύθρυπτο λιπαρό υλικό με την ευχάριστη οσμή και γεύση του κακάο. Το σημείο τήξης του κυμαίνεται στους ο C. Το βούτυρο κακάο είναι βρώσιμο, περιέχει λιπαρά οξέα (παλμιτικό, ελαϊκό κ.ά.), βιταμίνες (μεγάλη ποσότητα βιταμίνης Ε), πολυφαινόλες, ταννίνες, φλαβόνες, μέταλλα και ιχνοστοιχεία, γεγονός που το καθιστά αντιοξειδωτικό παράγοντα. Είναι επίσης γνωστό για την χρήση του ως έκδοχο σε προϊόντα φροντίδας του δέρματος. Τα φλαβονοειδή του κακάο συμβάλλουν στην φωτοπροστασία έναντι της υπεριώδους ακτινοβολίας. Σε ότι αφορά τη δράση του στο δέρμα προσφέρει ενυδατικές και μαλακτικές ιδιότητες και βελτίωση της ελαστικότητας της επιδερμίδας. [16] 2.6 EΛΑΙΟ ΕΛΙΑΣ (inci: Olea Europaea Fruit Oil) Η ελιά ή ελαιόδεντρο είναι γένος καρποφόρων δέντρων της οικογένειας των ελαιοειδών (Olea europaea L., Oleaceae). [17] To έλαιο της ελιάς είναι από τα πρώτα φυτικά έλαια που παράχθηκαν και τα ευεργετικά αποτελέσματά του στην υγεία και την 15

29 περιποίηση του σώματος είναι γνωστά σε όλο τον κόσμο ήδη από την αρχαιότητα. Επιπλέον στα νεότερα χρόνια σε πολλές περιοχές του κόσμου, κυρίως της μεσογειακής λεκάνης, το χρησιμοποιούσαν ως πρώτη ύλη για την παρασκευή σαπουνιού. Είναι παχύρευστο λάδι με πρασινωπό χρώμα που παράγεται με ψυχρή ή θερμή έκθλιψη των καρπών του δέντρου της ελιάς. Υπάρχουν πολλές ποιότητες ελαιόλαδου: το εξαιρετικά παρθένο, το παρθένο και το απλό ελαιόλαδο. Σε πολλές περιπτώσεις, όπως στη σαπωνοποιΐα, χρησιμοποιείται ακόμη το πυρηνέλαιο, που παράγεται από τοv πυρήνα του καρπού της ελιάς και το ίζημα του ελαιόλαδου που έχει επίσης πολλές ευεργετικές ιδιότητες. Ο καρπός της ελιάς αποτελείται από 70% νερό. Περιέχει ελευρωπαΐνη, η οποία παρουσιάζει φαρμακευτικές ιδιότητες και σάκχαρα όπως γλυκόζη, φρουκτόζη, γαλακτόζη και σακχαρόζη. Ακόμη, περιέχει πρωτεΐνες σε συγκέντρωση 1,5-3% οι οποίες, κατά την εξαγωγή του ελαιόλαδου, σχηματίζουν γαλάκτωμα με τις λιπαρές ουσίες, γεγονός που επηρεάζει την διαύγεια του προϊόντος. Περιέχει επίσης λιπαρές ουσίες σε συγκέντρωση 19-33%, όπως τριγλυκερίδια λιπαρών οξέων (ελαϊκό, παλμιτικό, λινελαϊκό οξύ) και βιταμίνες (Α, Β 1, Β 2, C και D). Ωστόσο, το ελαιόλαδο είναι πλούσιο και σε καροτενοειδή, χλωροφύλλες και τοκοφερόλες, στερόλες και φαινόλες που αποτελούν φυσικά αντιοξειδωτικά. Ένα άλλο σημαντικό συστατικό του ελαιόλαδου είναι το σκουαλένιο. Αποτελεί τον κυριότερο υδρογονάνθρακα του ελαιόλαδου. Συγκεκριμένα, η περιεκτικότητα του ελαιόλαδου σε σκουαλένιο κυμαίνεται από mg/100g. Είναι χημική ένωση που δομικά μοιάζει με τη β-καροτένη και συμμετέχει στη σύνθεση της χοληστερόλης. Κατανέμεται σε ολόκληρο το δέρμα για αυτό χρησιμοποιείται στην κοσμητική ως φυσικός ενυδατικός παράγοντας. Στην κοσμητολογία, εκτός από ενυδατικές ιδιότητες όπως αναφέρθηκε, το ελαιόλαδο παρουσιάζει και μαλακτικές, αναπλαστικές και αντιγηραντικές ιδιότητες. Είναι κατάλληλο για όλους τους τύπους δέρματος, ιδιαίτερα όμως για το ξηρό δέρμα.. Χρησιμοποιείται σε θεραπείες για την ξηροδερμία, αλλά και ροδόχρους ακμή, ψωρίαση, ατοπική δερματίτιδα, δερματίτιδα επαφής (ειδικά στην περιοχή της πάνας), έκζεμα, σμηγματόρροια, και διάφορες φλεγμονές, εγκαύματα, και άλλες βλάβες του δέρματος Επίσης, διαθέτει αντιβακτηριδιακή δράση (σε συνδυασμό με μέλι και κηρό μέλισσας). [17] 16

30 2.7 EΛΑΙΟ ΑΜΥΓΔΑΛΟΥ (inci:prunus Amygdalus Dulcis Oil) Το αμυγδαλέλαιο προέρχεται από τη συμπίεση των καρπών του δέντρου της αμυγδαλιάς (Prunus amygdalus var. dulcis, Rosaceae ). Το έλαιο που εξάγεται περιέχει 50% αιθέρια έλαια, πρωτεΐνες, σάκχαρα και χρησιμοποιείται περισσότερο στην αρωματοποιΐα. Το αμυγδαλέλαιο έχει ωχρό κίτρινο χρώμα, είναι σχεδόν άοσμο και διαθέτει εξαιρετικές μαλακτικές ιδιότητες. Είναι ιδιαιτέρως κατάλληλο για το ξηρό, ευαίσθητο και ερεθισμένο δέρμα. Χρησιμοποιείται από την βιομηχανία των καλλυντικών καθώς διαθέτει ενυδατικές ιδιότητες για το δέρμα, προσφέρει αντιοξειδωτικές ιδιότητες και χαρακτηρίζεται από ικανότητες διαπερατότητας. Πρόκειται για φυσικό τριγλυκερίδιο, πλούσιο σε βιταμίνες Α, Ε, Β 1, Β 2, Β 6, Β 17, πρωτεΐνες, λιπαρά οξέα (παλμιτικό, ελαϊκό, λινελαϊκό), μέταλλα και ιχνοστοιχεία. Στην πραγματικότητα, η βιταμίνη Β 17 δεν συνιστά επίσημα βιταμίνη, αλλά πρόκειται για την παλαιά ονομασία της αμυγδαλίνης. Η αμυγδαλίνη είναι το πικρό συστατικό των αμυγδάλων και μια πιθανή τοξίνη, αφού ως κυανιούχος γλυκοσίδης, μπορεί να απελευθερώσει κυάνο στον οργανισμό. Η αμυγδαλίνη θεωρείται ότι διαθέτει αντικαρκινικές ιδιότητες, κάτι όμως που δεν έχει αποδειχθεί επιστημονικά. Χρησιμοποιείται ως βάση σε προϊόντα υγιεινής και περιποίησης της επιδερμίδας, όπως σε κρέμες για το πρόσωπο, σαπούνια κ.ά.. Επίσης υπάρχουν προϊόντα για τη φροντίδα των μαλλιών όπως σαμπουάν και μαλακτικά, καθώς και για την περιποίηση των νυχιών. Συναντάται ωστόσο και σε αντηλιακά προϊόντα σε αρώματα. Η χρήση του αμυγδαλέλαιου βεβαίως είναι αρκετά συχνή και στα προϊόντα για το μακιγιάζ όπως στα κραγιόν και τα μολύβια ματιών. [18] 2.8 EΛΑΙΟ ΒΕΡΙΚΟΚΟΥ (inci: Prunus Armeniaca Kernel Oil) Το έλαιο βερίκοκου εξάγεται με ψυχρή έκθλιψη από τους πυρήνες του καρπού της βερικοκιάς (Prunus armeniaca L., Rosaceae). Όταν οι σπόροι του βερίκοκου υπόκεινται σε αυτή τη διαδικασία αποδίδουν ένα ελαφρύ και αρωματικό, βρώσιμο έλαιο που είναι απολύτως ασφαλές. Το φυσικό αυτό έλαιο είναι ανοιχτού χρώματος, με άρωμα που παραπέμπει σε ξηρούς καρπούς. Οι σπόροι του βερίκοκου περιέχουν 50-55% έλαια (ελαϊκό, λινελαϊκό, παλμιτικό, στεατικό οξύ) και βιταμίνες Α, C και Ε. Παρόλο που η σύνθεσή του το 17

31 καθιστά πιο επιρρεπές σε οξείδωση (τάγγισμα), η περιεκτικότητά του σε αντιοξειδωτικές βιταμίνες παρατείνει το χρόνο ζωής του. Το έλαιο βερίκοκου χρησιμοποιείται ευρύτατα στη βιομηχανία και στην παραγωγή προϊόντων προσωπικής φροντίδας (σαπούνια, κρέμες, αλοιφές, λοσιόν, σαμπουάν και conditioner). Αντίθετα με άλλα έλαια τα οποία παραμένουν στην επιφάνεια της επιδερμίδας, το έλαιο βερίκοκου λόγω της λεπτόρευστης υφής του ενσωματώνεται πολύ γρήγορα χωρίς να αφήνει λιπαρότητα στο δέρμα. Επιπροσθέτως, το έλαιο βερίκοκου προσφέρει αποτελεσματική ενυδάτωση στο ξηρό δέρμα. Δεν υπάρχουν ωστόσο αντίστοιχες μελέτες σχετικά με την αξιολόγηση της δράσης του στο δέρμα. [19] 18

32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΑΣΠΟΡΑΣ Συστήματα διασποράς προκύπτουν όταν αναμιγνύονται δυο ή περισσότερες φάσεις των οποίων τα συστατικά δεν αναμιγνύονται. [20, 23] Η φάση που βρίσκεται σε περίσσεια καλείται μέσο διασποράς ενώ αυτή που διασπείρεται, διεσπαρμένη. Ανάλογα με τις διαστάσεις των σωματιδίων της διεσπαρμένης φάσης διακρίνονται τα εξής συστήματα διασποράς: α) Αδρομερή συστήματα διασποράς. Είναι ετερογενή συστήματα όπου η διάμετρος (d) των σωματιδίων της διεσπαρμένης ουσίας είναι μεγαλύτερη από 5x10-5 cm, είναι δηλαδή d > 5x10-5 cm. Οι φάσεις αυτών των συστημάτων είναι μακροσκοπικά ευδιάκριτες. [20] β) Κολλοειδή συστήματα διασποράς. Είναι ετερογενή συστήματα όπου η διάμετρος (d) των σωματιδίων της διεσπαρμένης φάσης βρίσκεται μεταξύ 5x10-5 cm και 10-7 cm. Σ αυτά τα συστήματα η ετερογένεια των φάσεων είναι μόνο μικροσκοπικά ορατή και όχι μακροσκοπικά. [20, 23] Η παρασκευή τους μπορεί να γίνει με δυο τρόπους: i) την μέθοδο της συσσωμάτωσης, κατά την οποία τα διεσπαρμένα μόρια ενός μοριακού διαλύματος, υπό κατάλληλες συνθήκες, συνενώνονται και δημιουργούν σωματίδια κολλοειδών διαστάσεων και ii) την μέθοδο του διαμερισμού, κατά την οποία τα σωματίδια της διεσπαρμένης φάσης έχουν αδρομερείς διαστάσεις και διαμερίζονται με διάφορους τρόπους (π.χ. λειοτρίβηση, ανάδευση, γαλακτωματοποιήση) ώστε να φτάσουν τις κολλοειδείς. [24] Αυτού του είδους η διασπορά αποτελεί πολύτιμο εργαλείο για τον κλάδο παρασκευής καλλυντικών, όπως θα αναλυθεί σε επόμενες παραγράφους. γ) Μοριακά συστήματα διασποράς ή μοριακά διαλύματα. Είναι ομογενή συστήματα όπου η διάμετρος της διεσπαρμένης φάσης (d) είναι μικρότερη των 10-7 cm. Σ αυτά τα συστήματα η διεσπαρμένη φάση δεν διακρίνεται ούτε μακροσκοπικά ούτε μικροσκοπικά, έτσι ουσιαστικά πρόκειται για μονοφασικά διαλύματα. Τα συστήματα διασποράς μπορούν να δημιουργηθούν από όλους τους συνδυασμούς των τριών καταστάσεων της ύλης εκτός από τον συνδυασμό αερίου/αέριο καθώς οι δυο αέριες φάσεις αναμιγνύονται τέλεια και σχηματίζουν μόνο μοριακά συστήματα. [23] 3.1 ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ Τα γαλακτώματα είναι κολλοειδή συστήματα διασποράς, τα οποία προκύπτουν από δύο μη αναμίξιμα υγρά από τα οποία το ένα βρίσκεται διεσπαρμένο σε μορφή 19

33 μικρότατων σφαιριδίων/σταγονιδίων (ασυνεχής φάση) στη μάζα του άλλου υγρού (συνεχής φάση). Έτσι εάν έλαιο και νερό αναμιχθούν και αναταραχθούν ισχυρά, τα δύο υγρά διασπείρονται το ένα στη μάζα του άλλου, με αποτέλεσμα τη δημιουργία γαλακτώματος. Ένα τέτοιο γαλάκτωμα δεν είναι σταθερό, γιατί τα σταγονίδια της ασυνεχούς φάσης τείνουν να συσσωματωθούν, με αποτέλεσμα την καταστροφή του γαλακτώματος και το διαχωρισμό των δύο φάσεων. Τα γαλακτώματα μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με το ρόλο που έχουν το έλαιο και το νερό. Έτσι, ένα σύστημα που αποτελείται από σταγονίδια ελαίου διεσπαρμένα σε υδατική φάση ονομάζεται γαλάκτωμα ελαίου σε νερό (o/w), ενώ ένα σύστημα που αποτελείται από διεσπερμένα σταγονίδια νερού σε συνεχή φάση ελαίου ονομάζεται γαλάκτωμα νερού σε έλαιο (w/o). Εκτός από τα συμβατικού τύπου γαλακτώματα o/w ή w/o, είναι δυνατή επίσης η παρασκευή διαφόρων τύπων πολλαπλών γαλακτωμάτων, όπως για παράδειγμα γαλακτώματα ελαίου σε νερό και σε έλαιο (o/w/o) ή νερού σε έλαιο και σε νερό (w/o/w). [25-27] Η εικόνα ενός γαλακτώματος εξαρτάται από τη διάμετρο των σφαιριδίων (σταγονιδίων) των φάσεων. Εάν η διάμετρός τους είναι μεταξύ 0.15μm και 100μm, τότε το γαλάκτωμα έχει θολερή-γαλακτώδη εμφάνιση. Αντιθέτως, τα νανογαλακτώματα (με διάμετρο σταγονιδίων μm) είναι διαφανή και σαφώς πιο σταθερά, καθώς ο ρυθμός καθίζησης και άρα και η σταθερότητά τους εξαρτάται από τη διάμετρο των σωματιδίων. [28] Τα καλλυντικά γαλακτώματα μπορεί να είναι ημιστερεά όπως οι κρέμες ή υγρά όπως τα πλύματα (lotions) και εμφανίζουν σημαντικά πλεονεκτήματα: 1. απλώνονται εύκολα και ομοιόμορφα στο δέρμα 2. επιτρέπουν την ενσωμάτωση στο ίδιο σκεύασμα τόσο υδατοδιαλυτών όσο και ελαοδιαλυτών φαρμάκων 3. ο γαλακτωματοποιητής μπορεί να διευκολύνει την είσοδο συστατικών του σκευάσματος στο δέρμα 4. προκαλούν πολύ λιγότερο λιπαρή αίσθηση από ότι οι αλοιφές ή άλλα άνυδρα σκευάσματα. [29] Ωστόσο, τα γαλακτώματα είναι θερμοδυναμικά ασταθή και ως εκ τούτου θα πρέπει να διαμορφώνονται ώστε να σταθεροποιείται το γαλάκτωμα από τον διαχωρισμό των δύο φάσεων. Επίσης, μπορεί να είναι δύσκολο να κατασκευαστούν. [30] 20

34 3.2 ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΤΕΣ Ο όρος γαλακτωματοποιητής (emulsifier) αναφέρεται στη διεθνή βιβλιογραφία για να περιγράψει οποιαδήποτε επιφανειοδραστική ουσία που μπορεί να προσροφηθεί στη διεπιφάνεια ελαίου ύδατος και να αναστείλει την αποσταθεροποίηση του γαλακτώματος. [31] Οι γαλακτωματοποιητές είναι αμφίφιλα μόρια, αποτελούνται δηλαδή από ένα υδρόφιλο και ένα υδρόφοβο τμήμα και για το λόγο αυτό δεν είναι απόλυτα διαλυτά ούτε στη λιπαρή ούτε στην υδατική φάση. Σε ένα γαλάκτωμα, το λιπόφιλο (υδρόφοβο) τμήμα του μορίου στρέφεται προς το λιπιδιακό (μη πολικό) περιβάλλον ενώ το υδρόφιλο προς το υδατικό (πολικό). Ένας γαλακτωματοποιητής ανάλογα με τα πολικά και μη πολικά τμήματα του μορίου του μπορεί να είναι υδροφιλικού ή λιποφιλικού χαρακτήρα και ως αποτέλεσμα να είναι περισσότερο διαλυτός στο νερό ή στο έλαιο αντίστοιχα. Σύμφωνα με τον κανόνα του Bancroft: η φάση στην οποία ο γαλακτωματοποιητής είναι πιο διαλυτός είναι η εξωτερική, δηλαδή η φύση του γαλακτωματοποιητή καθορίζει τι τύπου γαλάκτωμα θα προκύψει. Υδρόφιλοι γαλακτωματοποιητές σχηματίζουν συνήθως γαλακτώματα τύπου έλαιο-σε-νερό ενώ υδρόφοβοι τύπου νερό-σε-έλαιο. [32] Ιδανικά, ένας γαλακτωματοποιητής πρέπει να προσροφάται γρήγορα στη διεπιφάνεια ελαίου-νερού κατά τη διαδικασία της ομογενοποίησης και να προκαλεί σημαντική μείωση της διεπιφανειακής τάσης έτσι, ώστε να αποτρέπει τη συσσωμάτωση των σταγονιδίων κατά την ομογενοποίηση. Επίσης ο ρόλος του γαλακτωματοποιητή είναι σημαντικός για τη σταθερότητα του γαλακτώματος σε συνθήκες αποθήκευσης, μεταφοράς και γενικά στις περιβαλλοντικές συνθήκες, μέσω δημιουργίας μίας «προστατευτικής» διεπιφανειακής μεμβράνης μεταξύ σταγονιδίων και μέσου διασποράς. [31] Μια μέθοδος χρήσιμη για την εκτίμηση της καταλληλότητας ενός γαλακτωματοποιητή σε μία συγκεκριμένη εφαρμογή, είναι ο υπολογισμός της υδρόφιλης λιπόφιλης ισορροπίας (Hydrophilic/Lipophillic Balance, HLB) (Πίνακας 1). Η ισορροπία μεταξύ του υδρόφιλου και του υδρόφοβου χαρακτήρα ενός γαλακτωματοποιητή (HBL) εκφράζεται με έναν καθαρό αριθμό που αποδίδει την τάση του προς τη λιπαρή ή υδατική φάση. Κάθε γαλακτωματοποιητής χαρακτηρίζεται από έναν αριθμό, ο οποίος καθορίζεται από τη χημική του δομή. Υψηλή τιμή HBL σημαίνει 21

35 μεγαλύτερη αναλογία των υδρόφιλων έναντι των υδρόφοβων ομάδων και αντιστρόφως. Η τιμή HBL κάθε γαλακτωματοποιητή υπολογίζεται από την παρακάτω εξίσωση (1): HLB = 7 + Σ (ΑΡΙΘΜΟΥ ΥΔΡΟΦΙΛΩΝ ΟΜΑΔΩΝ) - Σ (ΑΡΙΘΜΟΥ ΥΔΡΟΦΟΒΩΝ ΟΜΑΔΩΝ) (1) Οι μικτές τιμές HLB υπολογίζονται από την εξίσωση (2): HLB mix = HLB 1 W 1 % + HLB 2 W 2 % +..., (2) όπου W% είναι το κατά βάρος ποσοστό του κάθε γαλακτωματοποιητή. Η τιμή HBL είναι ένδειξη όχι μόνο του βαθμού διαλυτότητας του γαλακτωματοποιητή στη λιπαρή ή υδατική φάση, αλλά και του τύπου του γαλακτώματος που πρόκειται να δημιουργηθεί. Ένας γαλακτωματοποιητής με τιμές HBL μεταξύ 4-6, είναι κυρίως υδρόφοβος, διαλύεται στη λιπαρή φάση, σταθεροποιεί γαλακτώματα τύπου νερό σε έλαιο. Ένας γαλακτωματοποιητής με υψηλότερες τιμές HBL, μεταξύ 8-18, είναι κυρίως υδρόφιλος, διαλύεται στην υδατική φάση, σταθεροποιεί γαλακτώματα τύπου έλαιο σε νερό. Οι γαλακτωματοποιητές με ενδιάμεσες τιμές (6-8) δεν παρουσιάζουν ιδιαίτερη προτίμηση για την υδατική ή λιπαρή φάση. Οι γαλακτωματοποιητές με μη φορτισμένες κεφαλές, με τιμές HBL μικρότερες από 4 και μεγαλύτερες από 18 είναι λιγότερο επιφανειοδραστικοί, οπότε δεν παρουσιάζουν την τάση να συγκεντρώνονται στην διεπιφάνεια λιπαρής-υδατικής φάσης. [32] 22

36 Πίνακας 1 : Εύρος τιμών HLB και αντίστοιχη εφαρμογή γαλακτωματοποιητών [32] HBL Εφαρμογή 0 3 Αντί-αφριστικός παράγοντας 4 6 Γαλακτωματοποιητής σε γαλακτώματα τύπου νερό σε έλαιο 7 9 Τασιενεργή ουσία (Διαβρεκτικοί παράγοντες) 8 18 Γαλακτωματοποιητής σε γαλακτώματα τύπου έλαιο σε νερό Απορρυπαντικά Διαλυτοποιητές (solubilizers) ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΤΩΝ Οι γαλακτωματοποιητές κατατάσσονται σε δύο βασικές κατηγορίες: (α) τα μακρομόρια (πρωτεΐνες) και (β) τους γαλακτωματοποιητές μικρού μοριακού βάρους (surfactants). α) Πολλές πρωτεΐνες είναι επιφανειοδραστικά μόρια που χρησιμοποιούνται ως γαλακτωματοποιητές εξαιτίας της ιδιότητάς τους να διευκολύνουν τη γαλακτωματοποίηση, να βελτιώνουν τη σταθερότητα και να προσδίδουν επιθυμητές φυσικοχημικές ιδιότητες σε γαλακτώματα τύπου έλαιο σε νερό. Συγκεκριμένα, οι πρωτεΐνες προσροφώνται στις επιφάνειες των λιποσφαιρίων που έχουν προκύψει από την ομογενοποίηση του μίγματος ελαίο-νερό-πρωτεΐνη και διευκολύνουν την περαιτέρω διάσπαση των λιποσφαιρίων με μείωση της διεπιφανειακής τάσης. 23

37 Παράλληλα, καθυστερούν τη συνένωση τους με το σχηματισμό προστατευτικών μεμβρανών γύρω από τα λιποσφαίρια. [33] β) Οι επιφανειοδραστικές ουσίες σύμφωνα με τον Harry (1982) ορίζονται ως «Ουσίες που έχουν την ιδιότητα, μέσω του φαινομένου της προσρόφησης, να μεταβάλλουν την επιφανειακή ενέργεια της επιφάνειας με την οποία έρχονται σε επαφή». Η ιδιότητά τους αυτή οφείλεται κατά βάση στην φύση των μορίων τους που είναι αμφίφιλη, δηλαδή αποτελείται από ένα πολικό και ένα μη πολικό μέρος. Το πολικό μέρος συνήθως απαρτίζεται από υδρόφιλες πολικές ομάδες όπως είναι το καρβοξύλιο, το υδροξύλιο, κ. ά., ενώ το μη πολικό από υδρόφοβες μη πολικές ομάδες, όπως οι μακριές υδρογονανθρακικές αλυσίδες. [34] Ο διαχωρισμός τους γίνεται ανάλογα με την ιονική τους συμπεριφορά σε υδατικό διάλυμα στις εξής κατηγορίες: κατιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες: χημικές ενώσεις οι οποίες περιέχουν τουλάχιστον μια υδρόφοβη υδρογονανθρακική άλυσο (R). [35] ανιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες : θεωρούνται αυτές που στο υδρόφιλο μέρος τους φέρουν αρνητικό φορτίο. Αποτελούνται από τουλάχιστον μια υδρόφοβη υδρογονανθρακική αλυσίδα. [36] επαμφοτερίζουσες επιφανειοδραστικές ουσίες ή αμφολύτες : χαρακτηρίζονται οι επιφανειοδραστικές ενώσεις οι οποίες περιέχουν ή δύνανται να σχηματίσουν στο ίδιο μόριο κατιονικές και ανιονικές λειτουργικές ομάδες, υπό συγκεκριμένες συνθήκες. [37] μη ιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες : είναι η μεγαλύτερη ομάδα επιφανειοδραστικών ουσιών. Διαφέρουν από τις προηγούμενες στο ότι δεν είναι φορτισμένα μόρια. [36] ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Οι κατιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες είναι περισσότερο γνωστές στην κοσμητολογία για τις μαλακτικές και αντιμικροβιακές τους ιδιότητες παρά για την γαλακτωματοποιητική τους δράση. Στη βιομηχανία των καλλυντικών χρησιμοποιούνται κυρίως ως μαλακτικοί παράγοντες σε μαλακτικές κρέμες μαλλιών, σαμπουάν και ξεβγάλματα μαλλιών και ως αντιμικροβιακοί παράγοντες σε στοματικά διαλύματα, αποσμητικά, προϊόντα για μετά το ξύρισμα και τονωτικά σκευάσματα μαλλιών. [36] 24

38 Οι ανιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες επίσης εμφανίζουν αρκετές αξιοποιήσιμες κοσμητολογικά ιδιότητες γι αυτό και βρίσκουν εφαρμογή σε πλήθος καλλυντικών προϊόντων. Χρησιμοποιούνται στα σαμπουάν και στα αφρόλουτρα ως απορρυπαντικοί παράγοντες, λόγω της ιδιότητάς τους να διαβρέχουν και να διαλυτοποιούν τους λιπαρούς ρύπους αλλά και ως μέσα παραγωγής αφρού. [34] Οι αμφολυτικές επιφανειοδραστικές ουσίες αποτελούν καλούς γαλακτωματοποιητικούς και διαβρεκτικούς παράγοντες και σε συνδυασμό με ανιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες, αποτελούν αξιόλογες βοηθητικές αφριστικές ουσίες. Χαρακτηριστική είναι η χρήση τους στα προϊόντα περιποίησης μαλλιών, στα αφρόλουτρα καθώς και στα ενυδατικά προϊόντα δέρματος. [38] Οι μη ιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες χρησιμοποιούνται ως γαλακτωματοποιητές στην πλειοψηφία των καλλυντικών σκευασμάτων, ως ρυθμιστές του ιξώδους και ως διαλυτοποιητές ελαίων και χρωστικών ουσιών. 3.3 ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Η διαδικασία της μετατροπής των δύο μη αναμίξιμων υγρών σε γαλάκτωμα είναι γνωστή ως ομογενοποίηση. Η ομογενοποίηση μπορεί εύκολα να διακριθεί σε δύο κατηγορίες: την πρωτογενή και την δευτερογενή. Πρωτογενής ομογενοποίηση είναι η μετατροπή των δύο υγρών σε ένα γαλάκτωμα (γαλακτωματοποίηση), ενώ η δευτερογενής ομογενοποίηση είναι η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων σε ένα υπάρχον γαλάκτωμα. [39] Η γενική πορεία παρασκευής είναι: 1. θέρμανση ξεχωριστά των δύο φάσεων στην θερμοκρασία τήξης των λιπαρών συστατικών (5-10 ο C πάνω από το σημείο τήξης του υλικού με το υψηλότερο σημείο τήξης) 2. προσθήκη υπό ανάδευση της εσωτερικής στην εξωτερική φάση 3. ψύξη αργά μέχρι τους 35 ο C περίπου και προσθήκη θερμοευαίσθητων ή πτητικών ουσιών. Την ποιότητα του παραγόμενου γαλακτώματος (μέγεθος, κατανομή μεγέθους, ιξώδες και σταθερότητα) επηρεάζουν: 1. η μέθοδος προσθήκης των δύο φάσεων 2. ο ρυθμός προσθήκης της μίας φάσης στην άλλη 3. η θερμοκρασία των δύο φάσεων 25

39 4. το σύστημα ανάμιξης (δαπανώμενη ενέργεια) 5. ο ρυθμός ψύξεως του παρασκευάσματος. [29] 3.4 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΥΠΟΥ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΣ Ο τύπος ενός γαλακτώματος μπορεί να προσδιοριστεί με τους παρακάτω τρόπους: Μικροσκοπικά : Προσθήκη χρωστικής στο γαλάκτωμα. Αν η χρωστική είναι υδατοδιαλυτή, τότε το γαλάκτωμα αποκτά ομοιόμορφο χρώμα, αν είναι έλαιο σε νερό ή έγχρωμα στίγματα εάν είναι νερό σε έλαιο. Μακροσκοπικά : Μικρή προσθήκη νερού στο γαλάκτωμα. Εάν το νερό ενσωματωθεί μετά από ήπια ανάδευση, το γαλάκτωμα είναι έλαιο σε νερό. Εάν το νερό δεν ενσωματωθεί, το γαλάκτωμα είναι έλαιο σε νερό. Μετρώντας την μεταβολή της αγωγιμότητας του γαλακτώματος με την προσθήκη μικρής ποσότητας NaCl. Εάν έχουμε αύξηση της αγωγιμότητας, τότε είναι γαλάκτωμα o/w. [20] ΕΛΕΓΧΟΙ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Τα γαλακτώματα πρέπει να διατηρούν την σταθερότητα τους καθ όλη την προβλεπόμενη διάρκεια ζωής τους (shelf-life). Γενικώς τα γαλακτώματα θεωρούνται σταθερά όταν δεν εμφανίζουν σημάδια διαχωρισμού φάσης (σχηματισμό κρέμας ή συγχώνευση σταγόνων) με αποθήκευση για ημέρες στους 45 ο C, για 5-6 μήνες στους 37 ο C, και για μήνες στους 37 ο C. Επειδή ο περιέκτης μπορεί να επηρεάζει την σταθερότητα του γαλακτώματος, ο τελικός έλεγχος της σταθερότητας πρέπει να διεξάγεται με το γαλάκτωμα συσκευασμένο στον περιέκτη με τον οποίο θα έλθει στο εμπόριο. Με σκοπό την ταχεία λήψη πληροφοριών για την σταθερότητα των γαλακτωμάτων χρησιμοποιούνται επιταχυνόμενες δοκιμασίες σταθερότητας. Σε αυτές εφαρμόζονται έντονες καταπονήσεις στο γαλάκτωμα, όπως η αποθήκευση σε ακραίες θερμοκρασίες, η ανάδευση και η φυγοκέντρηση, με σκοπό την επιτάχυνση της εμφάνισης ενδείξεων αστάθειας. Τέτοιες δοκιμασίες πάντως θα πρέπει να σχεδιάζονται προσεχτικά, ώστε να μην υποβάλλεται το γαλάκτωμα σε υπερβολικές καταπονήσεις οι 26

40 οποίες μπορεί να οδηγούν στην εμφάνιση διεργασιών και αντιδράσεων που δεν πρόκειται να εμφανισθούν υπό φυσιολογικές συνθήκες αποθήκευσης. [29] Η αρχική δοκιμασία (Preliminary Stability Test) που περιλαμβάνει την εξέταση του γαλακτώματος σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, σε χαμηλή και υψηλή θερμοκρασία καθώς και την επιταχυνόμενη γήρανση (Αccelerated Stability Test). Στις δοκιμασίες αυτές εξετάζονται οι οργανοληπτικές και οι φυσικοχημικές ιδιότητες του γαλακτώματος. Χρησιμοποιούνται φυγοκεντρικές, μικροσκοπικές και αναλυτικές μέθοδοι. Ο οργανοληπτικός έλεγχος περιλαμβάνει την εξέταση της υφής, του χρώματος, της οσμής και του τύπου του γαλακτώματος, καθώς και την ικανότητα απλώματος (spreadability) κατά την εφαρμογή, την ενσωμάτωσή του στο δέρμα,, την απόδοση μετά την εφαρμογή (efficiency),. Στην μικροσκοπική εξέταση παρατηρείται σε μικροσκόπιο το μέγεθος και η κατανομή των σταγονιδίων της ελαιώδους και της υδατικής φάσης. Συγκεκριμένα, όσο πιο καλά διεσπαρμένη είναι η μια φάση μέσα στην άλλη, τόσο πιο μικρό και ομοιογενές φαίνεται το μέγεθος των διεσπαρμένων σταγονιδίων στο μικροσκόπιο. Η φυσικοχημική εξέταση περιλαμβάνει μία σειρά μετρήσεων όπως είναι η μέτρηση της πυκνότητας, του ph, των ρεολογικών ιδιοτήτων (ιξώδες) καθώς επίσης και φυγοκεντρική εξέταση του γαλακτώματος (σε φυγόκεντρο, συνήθως στις rpm για 15, 30, 60 και 120min). Επιπρόσθετα, μπορεί να χρειαστεί να πραγματοποιηθεί ανάλυση και προσδιορισμός των δραστικών και ειδικών παραγόντων ενός γαλακτώματος (π.χ συντηρητικού, αντιοξειδωτικού, αντηλιακού φίλτρου κ. ά.) Όλες οι δοκιμασίες σταθερότητας που προαναφέρθηκαν πραγματοποιούνται μετά από 1 μήνα σε διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας ( 25 ± 2 ο C, 5 ± 1 ο C, 50 ± 2 ο C). Σε ότι αφορά την επιταχυνόμενη γήρανση, το γαλάκτωμα υποβάλλεται σε διαδοχικές εναλλαγές θερμοκρασίας (χαμηλές και υψηλές), αφού ενδιάμεσα πάρει τη θερμοκρασία του δωματίου. Ο πλήρης κύκλος περιλαμβάνει 24h στο ψυγείο και 24h ώρες στο φούρνο, αφού ενδιάμεσα αφεθεί για 8h σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Συνήθως εκτελούνται 6-8 κύκλοι. Με τη δοκιμασία αυτή θεωρείται ότι μπορεί με αξιοπιστία να προβλεφθεί η σταθερότητα που μπορεί να έχει το γαλάκτωμα μετά από 2-3 χρόνια φύλαξης σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. [21] 27

41 3.4.3 ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΠΟΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Γενικά ο όρος σταθερότητα γαλακτώματος χρησιμοποιείται για να περιγράψει την ικανότητα ενός γαλακτώματος να αντισταθεί στις αλλαγές των φυσικοχημικών του ιδιοτήτων. Παρόλα αυτά, υπάρχει μια ποικιλία φυσικοχημικών μηχανισμών που μπορεί να είναι υπεύθυνοι για τις μεταβολές στις ιδιότητες του γαλακτώματος. Οι πιο κοινοί μηχανισμοί είναι: η κρεμοποίηση (creaming), η θρόμβωση ή κροκίδωση (flocculation), η συνένωση ή συσσωμάτωση (coalescence) και η αναστροφή φάσης (phase inversion) (Εικόνα 3). [40] Εικόνα 3. Σχηματική απεικόνιση των μηχανισμών αποσταθεροποίησης των γαλακτωμάτων ΠΗΓΗ: ΚΡΕΜΟΠΟΙΗΣΗ (Creaming) Σε γενικές γραμμές, τα σταγονίδια σε ένα γαλάκτωμα έχουν διαφορετική πυκνότητα από αυτή του υγρού που τα περιβάλλει και έτσι η δύναμη της βαρύτητας δρα πάνω τους. Αν τα σταγονίδια έχουν χαμηλότερη πυκνότητα από το περιβάλλον υγρό, έχουν την τάση να κινηθούν προς τα πάνω και το φαινόμενο αναφέρεται ως κρεμοποίηση. Αντιστρόφως, εάν τα σταγονίδια έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα από το περιβάλλον υγρό τείνουν να κινηθούν προς τα κάτω. Η τάση αυτή αναφέρεται ως 28

42 καθίζηση. Οι πυκνότητα των βρώσιμων ελαίων είναι χαμηλότερη από εκείνη του νερού, και έτσι υπάρχει η τάση το έλαιο να συσσωρεύεται στην κορυφή ενός γαλακτώματος και νερού στο κάτω μέρος. Έτσι, τα σταγονίδια σε ένα γαλάκτωμα τύπου έλαιο σε νερό τείνουν να σχηματίσουν κορυφή (κρέμα), ενώ εκείνα σε ένα γαλάκτωμα τύπου νερό σε έλαιο τείνουν να καθιζάνουν. Ωστόσο, το φαινόμενο είναι αντιστρεπτό, με την έννοια ότι το γαλάκτωμα επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση και τα σταγονίδια ανακατανέμονται ομοιόμορφα μέσω απλής ανακίνησης. [41] ΚΡΟΚΙΔΩΣΗ (Flocculation) Η κροκίδωση αποτελεί φαινόμενο κατά το οποίο δύο ή περισσότερα λιποσφαίρια ενώνονται χωρίς ωστόσο να χάνουν την ατομική τους ακεραιότητα, διατηρούν δηλαδή το σχήμα και το μέγεθός τους. Κροκίδωση παρατηρείται σε ένα γαλάκτωμα όταν οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των λιποσφαιρίων (δυνάμεις Van der Waals, υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις, δυνάμεις εξασθένησης, βαρύτητα, κίνηση Brown) υπερισχύουν των απωστικών (δυνάμεις ηλεκτροστατικής φύσεως, πολυμερικές δυνάμεις). [40] ΣΥΝΕΝΩΣΗ (Coalescence) Η συνένωση είναι μηχανισμός αποσταθεροποίησης κατά τον οποίο δύο ή περισσότερα λιποσφαίρια συνενώνονται για να σχηματίσουν ένα μεγαλύτερο σταγονίδιο, χωρίς να διατηρούν την ακεραιότητά τους. Σε αντίθεση με την κροκίδωση, η συνένωση είναι φαινόμενο μη αντιστρεπτό που οδηγεί στην κατάρρευση του γαλακτώματος και τελικά στο διαχωρισμό των δύο φάσεων. [40] ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ ΦΑΣΕΩΝ (Phase Inversion) Η αναστροφή φάσεων είναι το φαινόμενο κατά το οποίο ένα σύστημα μετατρέπεται από γαλάκτωμα τύπου έλαιο-σε-νερό σε γαλάκτωμα τύπου νερό-σεέλαιο, ή αντίστροφα. Η αναστροφή φάσεων συνήθως προκαλείται από κάποια μεταβολή στη σύνθεση του γαλακτώματος ή στις συνθήκες του συστήματος, όπως για παράδειγμα τον τύπο και τη συγκέντρωση του γαλακτωματοποιητή, τη θερμοκρασία ή μετά από μηχανική ανάδευση. [40] 29

43 3.5 ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ Τα νανoγαλακτώματα είναι διασπορές σταγονιδίων νανοκλίμακας. Ο σχηματισμός τους γίνεται με διάρρηξη η οποία προκαλείται με υψηλή διάτμηση. Σε γενικές γραμμές, η συντριπτική πλειοψηφία των σταγονιδίων έχουν ακτίνες κάτω των 100nm. Μολονότι το μέγεθος των νανογαλακτωμάτων τοποθετείται στην νανοκλίμακα, θα ήταν αδύνατο να παρασκευαστεί νανογαλάκτωμα με μέγεθος μικρότερο από το μέγεθος ενός επιφανειοδραστικού μικκυλίου, δηλαδή λίγων νανομέτρων. [42] Πριν αρκετά χρόνια η επιστημονική κοινότητα είχε υιοθετήσει τον όρο «μινιγαλακτώματα» για τα γαλακτώματα που αποτελούνται από σταγονίδια στην υπομικρομετρική κλίμακα. Σε αντίθεση με τα νανογαλακτώματα τα περισσότερα μινιγαλακτώματα αποτελούνται από σταγονίδια στην κλίμακα μεγέθους από 100nm έως 1 μm. Έτσι τα νανογαλακτώματα αντιστοιχούν στο κατώτερο όριο των μινιγαλακτωμάτων. [34] Παρόλο που μερικά συστήματα μινι-γαλακτωμάτων έχουν επεκταθεί στην περιοχή μεγέθους των νανογαλακτωμάτων, υπάρχουν σχετικά λίγες πληροφορίες για τις φυσικές τους ιδιότητες. Αυτό οφείλεται στη δυσκολία σύγκρισης των νανογαλακτωμάτων με τα μικρογαλακτώματα. Τα νανογαλακτώματα μπορούν να χαρακτηρισθούν προσδιορίζοντας τα μοριακά συστατικά και την περιεκτικότητα αυτών των συστατικών, καθώς και το μέγεθος των σταγονιδίων μετά το σχηματισμό με διάτμηση του γαλακτώματος ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Τα νανογαλακτώματα έχουν αρκετά σημαντικές ιδιότητες που τα διακρίνουν από τα γαλακτώματα και τα μικρογαλακτώματα. Η βασική τους διαφορά είναι ότι τα γαλακτώματα, ενώ παρουσιάζουν εξαιρετική κινητική σταθερότητα, είναι θερμοδυναμικά ασταθή και τελικά οδηγούν σε διαχωρισμό των φάσεων. [44] Μια άλλη σημαντική διαφορά αφορά την εμφάνισή τους. Τα γαλακτώματα είναι θολά, ενώ τα νανογαλακτώματα τις περισσότερες φορές είναι διαφανή και άχρωμα. Αυτό οφείλεται στη σκέδαση του φάσματος του ορατού φωτός μέσω του γαλακτώματος. Τα μικρογαλακτώματα παρουσιάζουν ισχυρή και πολλαπλή σκέδαση του φωτός μέσα από τη δομή τους, με αποτέλεσμα να παρουσιάζουν λευκό χρώμα. Η πολλαπλή σκέδαση συμβαίνει καθώς το φως διέρχεται στο γαλάκτωμα και διαθλάται 30

44 πολλές φορές μέσα από τα σταγονίδια, δημιουργώντας σημαντική μεταβολή του δείκτη διάθλασης μεταξύ των διεσπαρμένων σταγονιδίων και της συνεχούς φάσης. Αντίθετα το μέγεθος των σταγονιδίων των νανογαλακτωμάτων δεν επιτρέπει την πολλαπλή σκέδαση, αφού είναι αρκετά μικρότερα από τα μήκη κύματος τους ορατού φωτός. [42] ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Αν και ορισμένες συσκευές ανάμιξης κατορθώνουν να επιτύχουν υψηλούς ρυθμούς διάτμησης, αυτό συμβαίνει τοπικά κοντά στα «άκρα κοπής» (blade edges) και η ικανότητα μεταφοράς όλων των σταγονιδίων σε αυτή την περιοχή είναι σχετικά χαμηλή. Λόγω λοιπόν των εγγενών δυσκολιών για την κατάτμηση και διασπορά των σταγονιδίων για την παρασκευή νανογαλακτωμάτων χρησιμοποιούνται άλλες μέθοδοι. Μία αποτελεσματική μέθοδος για την παρασκευή νανογαλακτωμάτων είναι η εφαρμογή υπερήχων σε μικρογαλακτώματα που έχουν προετοιμαστεί. Η προετοιμασία των μικρογαλακτωμάτων έχει γίνει με κοινές τεχνικές ανάμιξης έτσι, ώστε να είναι καθορισμένη η σύνθεση του γαλακτώματος. Με τη μέθοδο των υπερήχων, μία δονούμενη στερεή επιφάνεια αναδεύει το μικρογαλάκτωμα που έχει προετοιμαστεί σε συχνότητες 20KHz ή και μεγαλύτερες, με υψηλή ισχύ προκαλώντας φαινόμενα έντονης διάτμησης στα σταγονίδια. Δεδομένου ότι το εκπεμπόμενο πεδίο ήχου είναι τυπικά ανομοιογενές, στα περισσότερα συστήματα, είναι αναγκαίο να επανακυκλοφορεί το γαλάκτωμα διαμέσου της περιοχής της υψηλής ισχύος, έτσι ώστε όλα τα σταγονίδια να υποστούν τον υψηλότερο ρυθμό διάτμησης. Επομένως ομοιόμορφες κατανομές μεγέθους των σταγονιδίων μπορούν να επιτευχθούν σε αραιές συγκεντρώσεις αν το γαλάκτωμα επανακυκλοφορεί πολλές φορές μέσα από την περιοχή υψηλής διάτμησης. Μία δεύτερη σημαντική μέθοδος για την παρασκευή ομοιόμορφων νανογαλακτωμάτων είναι αυτή που χρησιμοποιεί συσκευές μικρορευστοποίησης (microfluidic) υψηλής πίεσης για τη ρήξη των σταγονιδίων του συμπυκνωμένου γαλακτώματος. Ρεύματα από προαναμεμειγμένο γαλάκτωμα ρέουν ταχύτατα μέσω διαύλων ανοξείδωτου χάλυβα, που έχουν κατασκευαστεί με την τεχνική της λιθογραφίας και της μικρομηχανικής, δημιουργώντας μία ισχυρή εκτατική ροή. Το μέγεθος των σταγονιδίων στο προαναμεμειγμένο γαλάκτωμα πρέπει να είναι μικρότερο από 10μm, ενώ οι διαστάσεις των διαύλων είναι περίπου 100μm. Αέρας υψηλής πίεσης (τυπικά κοντά στα 100psi), εφαρμόζεται μηχανικά μέσω εμβόλου με παλμικό τρόπο λειτουργίας, αναπτύσσοντας υγρό υψηλής πίεσης που μπορεί να φτάνει έως και τα 31

45 30000psi. Το προαναμεμειγμένο γαλάκτωμα μικροκλίμακας οδηγείται μέσω των διαύλων στην περιοχή των υψηλών πιέσεων όπου αναπτύσσονται υψηλοί ρυθμοί διάτμησης, με ογκομετρική ροή της τάξης 3ml/sec. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι οι πολύ υψηλές τιμές ρυθμού διάτμησης. [42] ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Για τον φυσικοχημικό χαρακτηρισμό των νανογαλακτωμάτων απαιτούνται οι μετρήσεις του ιξώδους, της πυκνότητας, της θολερότητας, του δείκτη διάθλασης, του pη καθώς και του μεγέθους των σταγονιδίων. Η κατανομή του μεγέθους των σταγονιδίων και ο δείκτης πολυδιασποράς σε ένα νανογαλάκτωμα μπορεί να προσδιοριστεί είτε με την τεχνική της δυναμικής σκέδασης του φωτός (DLS, Dynamic Light Scattering) ή με ηλεκτρονική μικροσκοπία. [44] ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΣΤΑ ΚΑΛΛΥΝΤΙΚΑ Οι ιδιότητες που χαρακτηρίζουν τα νανογαλακτώματα, δηλαδή o χαρακτηρισμός τους ως θερμοδυναμικά σταθερά συστήματα, το χαμηλό ιξώδες, η διαφάνεια, το μέγεθος των σταγονιδίων που βρίσκεται κάτω από 200nm και η μεγάλη επιφάνεια, τα καθιστούν ιδιαίτερα ελκυστικά για εφαρμογή σε καλλυντικά σκευάσματα καθώς επιτρέπουν την αποτελεσματική μεταφορά δραστικών συστατικών στο δέρμα. Τα νανογαλακτώματα είναι αποδεκτά στα καλλυντικά, διότι αποφεύγονται φαινόμενα αποσταθεροποίησης όπως κρεμοποίηση, καθίζηση, κροκίδωση ή συνένωση που παρατηρούνται σε συμβατικά γαλάκτωματα. Η χρήση της νανοτεχνολογίας για την παρασκευή νανοσκευασμάτων (O/W) που θα επιτυγχάνουν ελαχιστοποίηση της διαδερμικής απώλεια ύδατος, ενισχυμένη προστασία του δέρματος και διείσδυση του δραστικού συστατικού θα ήταν χρήσιμη σε προϊόντα φροντίδας από την ηλιακή ακτινοβολία, ενυδατικές και αντιγηραντικές κρέμες. [44] 32

46 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΝΕΝΥΔΑΤΩΣΗΣ ΔΕΡΜΑΤΟΣ 4.1 ΞΗΡΟΔΕΡΜΙΑ Με τον όρο ξηροδερμία του δέρματος, εννοούμε την μείωση του ποσοστού νερού από τις στοιβάδες του δέρματος, κάτω από τα φυσιολογικά όρια. Η κατάσταση αυτή μπορεί να οφείλεται σε παθολογικών ή μη καταστάσεων. Συγκεκριμένα, η ποσότητα του νερού που περιέχεται φυσιολογικά στο δέρμα ισούται με το 20% της συνολικής ποσότητας του νερού που περιέχεται στον ανθρώπινο οργανισμό. Το αφυδατωμένο δέρμα έχει όψη ξηρή, τραχιά και παρουσιάζει απολέπιση. Το ph της επιδερμίδας είναι υψηλότερο από το φυσιολογικό. [45] ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΠΡΟΚΑΛΟΥΝ ΞΗΡΟΔΕΡΜΙΑ Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί λόγοι που μπορεί να οφείλεται η εμφάνιση της ξηροδερμίας, φυσιολογικοί, παθολογικοί ή περιβαλλοντικοί. Από τους σημαντικότερους φυσιολογικούς παράγοντες είναι η γήρανση του δέρματος και η κληρονομικότητα. Ένας άλλος παράγοντας ξήρανσης του δέρματος είναι οι δερματοπάθειες (π.χ ατοπική δερματίτιδα) ή άλλες παθολογικές ασθένειες. Σε ότι αφορά τους περιβαλλοντικούς παράγοντες σημαντικό ρόλο παίζουν το κλίμα (κρύο, αέρας ή χαμηλή υγρασία) και η ηλιακή ακτινοβολία. Η συχνή χρήση σαπουνιών, απορρυπαντικών ή απολυμαντικών μπορεί να επιδεινώσει την κατάσταση, προκαλώντας την απομάκρυνση των λιπιδίων της κεράτινης στιβάδας. Χαρακτηριστικό της ξηροδερμίας είναι η ατελής λειτουργία του δερματικού φραγμού και η αυξημένη άδηλη απώλεια του νερού. Στην περίπτωση αυτή το ποσοστό της περιεχόμενης υγρασίας μειώνεται (<10%). Το χαρακτηριστικό αυτό οφείλεται στην χαμηλή περιεκτικότητα των λιπιδίων που συναντώνται στον μεσοκυττάριο χώρο της κεράτινης στιβάδας. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος αντιμετώπισης της ξηροδερμίας είναι η τοπική χορήγηση σκευασμάτων με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά. Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται απόφραξη της επιφάνειας του δέρματος, μείωση της άδηλης απώλειας του νερού και κατ επέκταση καλύτερη λειτουργία του δερματικού φραγμού. [29] 33

47 4.2 ΔΙΑΔΕΡΜΙΚΗ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΟΥΣΙΩΝ Το δέρμα είναι το σημαντικότερο όργανο ελέγχου των ουσιών που εισέρχονται στον οργανισμό από το περιβάλλον. Πολλές ουσίες διέρχονται μέσω του δέρματος σε μικρή ή μεγάλη ποσότητα ανάλογα με τις φυσικές ή χημικές τους ιδιότητες. Το κυριότερο φίλτρο του ανθρώπινου οργανισμού αποτελεί η κεράτινη στιβάδα. Διαδερμική απορρόφηση ονομάζεται η πορεία της ουσίας από την πύλη εισόδου της στον οργανισμό (δέρμα) μέχρι την άφιξη της στην κυκλοφορία του αίματος. Η διέλευση μικρών ποσοτήτων ουσιών από την κεράτινη στιβάδα γίνεται ανάμεσα από τα κύτταρα ή διαμέσου των κυττάρων. Ακόμη, μικρή ποσότητα ουσίας μπορεί να εισέλθει στο δέρμα μέσω των ιδρωτοποιών αδένων και ίσως μέσω των τριχοσμηγματογόνων θυλάκων. Η διαδερμική απορρόφηση εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως: ηλικία κατάσταση δέρματος ενυδάτωση δέρματος θερμοκρασία επιταχυντές διαβατότητας κ.ά Η ενίσχυση της δερματικής διαπερατότητας μπορεί να επιτευχθεί με: απώλεια κερατινοκυττάρων μείωση των λιπιδίων της επιδερμίδας διάσπαση της δομής των λιπιδίων αύξηση της θερμοκρασίας του δέρματος. [29] 4.3 ΕΝΕΝΥΔΑΤΩΣΗ ΔΕΡΜΑΤΟΣ Το νερό αποτελεί το σημαντικότερο παράγοντα της καλής κατάστασης της κεράτινης στιβάδας. Τα κύτταρά της, αν και μεταβολικώς μη ενεργά, έχουν μεγάλη ανάγκη νερού. Το νερό είναι σημαντικό στοιχείο του δέρματος στο επίπεδο της κεράτινης στιβάδας και η μείωση του κάτω από τα φυσιολογικά επίπεδα είναι αιτία της εμφάνισης διαταραχών. Η περιεκτικότητα της κεράτινης στιβάδας σε νερό ποικίλει πολύ, είναι άμεσα συνδεδεμένη με την άδηλη απώλεια νερού του δέρματος (τη συνεχή αόρατη απώλεια νερού στο επίπεδο των κυτταρικών επιδερμικών στιβάδων και ιδιαίτερα της κεράτινης στιβάδας). Μπορεί να συγκριθεί με το απλό φαινόμενο της εξάτμισης, η οποία γίνεται από το εσωτερικό του δέρματος προς τα έξω και 34

48 επηρεάζεται φυσικά από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες (ήλιος, ζέστη, αέρας, υγρασία της ατμόσφαιρας), από τις εξωτερικές επεμβάσεις (καθαρισμός) και από τις μεταβολές της ενυδάτωσης των βαθύτερων ιστών που προκαλούνται από μια ενδεχόμενη ασθένεια. Το νερό του δέρματος προέρχεται από τα αγγεία του χορίου, διαχέεται στην επιδερμίδα και φτάνει μέχρι την κεράτινη στιβάδα. Η κεράτινη στιβάδα του δέρματος αποτελεί φυσικό φραγμό του οργανισμού προς το περιβάλλον με σκοπό να τον προστατεύσει από τη διείσδυση μικροοργανισμών, οξειδωτικών και να εμποδίσει την απώλεια των υγρών μέσα από το σώμα. Η ρύθμιση της ενυδάτωσης του δέρματος εξαρτάται από το λιπιδικό φραγμό της κερατίνης στιβάδας, την απολέπιση των κερατινοκυττάρων και από τον NMF.. Η υγρασία του φυσιολογικού δέρματος φτάνει το 13-15% στην στιβάδα αυτή, πολύ εύκολα όμως αυτό το ποσοστό μπορεί να διαφοροποιηθεί και να μειωθεί σε 7%. Το νερό εξατμίζεται σταθερά από την επιφάνεια του δέρματος με ρυθμό 300ml/24h και η εξάτμιση αυτή γίνεται κυρίως μεσω της άδηλης απώλειας ύδατος. Όταν η υγρασία της επιδερμίδας φτάσει στο 10% τότε συρρικνώνεται, δημιουργείται αίσθημα τραβήγματος. [45] ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΤΗΣ ΕΝΕΝΥΔΑΤΩΣΗΣ ΤΗΣ ΚΕΡΑΤΙΝΗΣ ΣΤΙΒΑΔΑΣ Για την παρασκευή ενός σκευάσματος με ενυδατική δράση απαιτούνται ορισμένες κατηγορίες συστατικών, οι οποίες είναι: Λιπίδια, που δεν υπάρχουν στην φυσιολογική κεράτινη στιβάδα (π.χ βαζελίνη) ή ακόμα και λιπίδια που αποτελούν συστατικά της κεράτινης στιβάδας (π.χ κεραμίδια). Τα δεύτερα παρουσιάζουν το πλεονέκτημα της ευκολότερης ενσωμάτωσης στο μεσοκυττάριο χώρο (λιπιδικές διπλοστιβάδες) ρυθμίζοντας την διαφοροποίηση των επιδερμικών κυττάρων (κερατινοποίηση). Διυγραντικά, είναι παράγοντες με υψηλή συγγένεια με το νερό για αυτό και χρησιμοποιούνται σε σκευάσματα που αυξάνουν την ενυδάτωση. Παράδειγμα αποτελεί η γλυκερόλη που εμποδίζει την κρυστάλλωση των λιπιδίων της κεράτινης στιβάδας σε χαμηλά ποσοστά υγρασίας. Αντικνησμώδη, χρησιμοποιούνται για την καταπολέμηση των συμπτωμάτων της ξηροδερμίας (κνησμός, τσίμπημα, πόνος) κ.ά. Συμβάλλουν στην μείωση της επιδερμικής βλάβης λόγω του κνησμού. Η επιλογή τους είναι απαραίτητη ώστε να μην μετατραπεί ένα καλλλυντικό προϊόν σε φάρμακοπαράδειγμα αποτελεί το εκχύλισμα χαμομηλιού. [29] 35

49 4.4. ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΕΝΕΝΥΔΑΤΩΣΗΣ ΤΗΣ ΚΕΡΑΤΙΝΗΣ Η ενυδάτωση της κεράτινης στιβάδας επηρεάζει την: 1. Ελαστικότητα της επιδερμίδας και 2. Τη διαπερατότητά της από τις ουσίες που εφαρμόζονται τοπικά. Οι κυριότερες μέθοδοι προσδιορισμού της υδάτωσης της κεράτινης στιβάδας είναι: 1. Ηλεκτρικές : i. Μέτρηση της χωρητικότητας ii. Αγωγιμομετρία 2. Φασματοσκοπία IR 3. Συλλογή κερατινοκυττάρων. [21] ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ H μέθοδος της χωρητικότητας βασίζεται στη μεγάλη διαφορά μεταξύ της διηλεκτρικής σταθεράς του νερού και των υπολοίπων ουσιών της κερατίνης στιβάδας. Χρησιμοποιείται συσκευή που ο ανιχνευτής δρα ως πυκνωτής. Αποτελείται από δύο αντίθετα φορτισμένες πλάκες μεταξύ των οποίων δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο. Όταν εισάγεται υλικό με υψηλή διηλεκτρική σταθερά στο ηλεκτρικό πεδίο π.χ. νερό, η ηλεκτροχωρητικότητα του πυκνωτή αυξάνεται. Όσο μεγαλύτερη είναι η ηλεκτροχωρητικότητα του πυκνωτή, τόσο μεγαλύτερη είναι η διηλεκτρική σταθερά και συνεπώς τόσο μεγαλύτερο είναι το ποσοστό της περιεχόμενης υγρασίας της κεράτινης στιβάδας. [21] ΑΓΩΓΙΜΟΜΕΤΡΙΑ Προσδιορίζεται η περιεκτικότητα σε υγρασία σε βάθος μέχρι 25μm. Η μέθοδος παρουσιάζει το μειονέκτημα ότι εξαρτάται από την παρουσία ηλεκτρολυτών στην επιφάνεια του δέρματος. [21] ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ IR Η απορρόφηση υπέρυθρης ακτινοβολίας και η αξιολόγηση των χαρακτηριστικών ζωνών απορρόφησης του νερού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της υδάτωσης της κεράτινης. [21] 36

50 4.4.4 ΜΕΘΟΔΟΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΑΙΝΙΩΝ ΣΥΛΛΟΓΗΣ ΚΕΡΑΤΙΝΟΚΥΤΤΑΡΩΝ Στη μέθοδο αυτή εφαρμόζεται ειδική κολλητική ταινία που αφαιρεί συσσωματώματα κερατινοκυττάρων. Στη συνέχεια, τοποθετείται σε ειδική συσκευή που φέρει κάμερα UVA (Visioscan) και τα συσσωματώματα των κερατινοκυττάρων απεικονίζονται στην οθόνη του υπολογιστή ως κηλίδες. Με τη βοήθεια του λογισμικού προσδιορίζεται η ενυδάτωση της κερατίνης στιβάδας. [21] 4.5 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΙΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΕΝΕΝΥΔΑΤΩΣΗΣ ΤΗΣ ΚΕΡΑΤΙΝΗΣ ΣΤΙΒΑΔΑΣ Οι μετρήσεις ενυδάτωσης της κεράτινης στιβάδας μπορεί να επηρεαστούν από διάφορους παράγοντες, όπως : 1. Θερμοκρασία του χώρου. 2. Σχετική υγρασία του χώρου. 3. Εποχή του χρόνου: Το καλοκαίρι η εφίδρωση είναι μεγαλύτερη αλλά απελευθερώνεται μικρότερη ποσότητα νερού από το δέρμα λόγω της υψηλής υγρασίας. Αντίθετα, το χειμώνα το υδρολιπιδικό υμένιο είναι λεπτότερο και η απώλεια νερού μεγαλύτερη. 4. Ώρα της ημέρας. Ο βιορυθμός του εθελοντή προκαλεί αλλαγές σε διάφορες λειτουργίες του οργανισμού. Για το λόγο αυτό η μέτρηση πρέπει να γίνεται την ίδια ώρα ώστε να λαμβάνονται συγκρίσιμα αποτελέσματα. 5. Η πρόσληψη και ο ρυθμός αποβολής νερού του εθελοντή καθορίζουν το βαθμό υδάτωσης της επιδερμίδας. 6. Δραστηριότητα ιδρωτοποιών αδένων του εθελοντή. 7. Συνήθειες του εθελοντή. 8. Περιοχή του σώματος που γίνεται η μέτρηση. [21] 37

51 ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Η παρούσα εργασία είχε ως σκοπό την παρασκευή νανογαλακτωμάτων, διαφόρων ελαίων φυτικής προέλευσης, που χρησιμοποιούνται συχνά σε καλλυντικά ή φαρμακευτικά προϊόντα τοπικής εφαρμογής, με στόχο την αύξηση της φυσικοχημικής σταθερότητας της διασποράς και τη βελτίωση της ενυδατικής δράσης στο δέρμα. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκαν φυτικά έλαια όπως: έλαιο ελιάς, έλαιο αμυγδάλου και έλαιο βερίκοκου. Στη συνέχεια παρασκευάστηκαν έξι νανογαλακτώματα τύπου O/W για κάθε ένα από τα φυτικά έλαια που επιλέχθηκαν. Στην περίπτωση των τριών πρώτων νανογαλακτωμάτων συνδυάστηκε κηρός μέλισσας με φυτικό έλαιο, ενώ στα υπόλοιπα τρία νανογαλακτώματα ο κηρός είχε αντικατασταθεί με βούτυρο κακάο. Ως μάρτυρες παρασκευάστηκαν συμβατικά γαλακτώματα ίδιας σύστασης. Η κατανομή του μεγέθους των διεσπαρμένων σωματιδίων στα νανογαλακτώματα και τα συμβατικά γαλακτώματα μετρήθηκε με δυναμικό και ηλεκτροφορητικό σκεδασμό του φωτός (Dynamic and Electrophoretic Light Scattering) και στατικό σκεδασμό του φωτός (Static light scattering) αντίστοιχα. Η σταθερότητα των γαλακτωμάτων μελετήθηκε σε διάφορες συνθήκες φύλαξης (25 o, 4 o και 45 o C), ενώ όλα τα δείγματα υποβλήθηκαν σε επιταχυνόμενη γήρανση (τρεις κύκλοι θέρμανσης στους 45 o C και ψύξης στους 25 o C). Οι παράμετροι που μετρήθηκαν για την αξιολόγηση της σταθερότητας ήταν το μέγεθος, η κατανομή του μεγέθους, και το ζ-δυναμικό των διασπορών σε προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα (1, 8, 15, 22, 30, 60 και 90 ημέρες). Η άμεση επίδραση των νανογαλακτωμάτων στο δέρμα, ελέγχθηκε στα χέρια υγιών εθελοντών. Το χαρακτηριστικό που μελετήθηκε ήταν η μεταβολή της ενυδάτωσης. Τέλος, μελετήθηκαν οι αποφρακτικές ιδιότητες των νανογαλακτωμάτων στο δέρμα με in vitro δοκιμή. 38

52 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1. ΥΛΙΚΑ ΕΛΑΙΑ Έλαιο ελιάς (Farmalabor, Chemco by syndesmos) Έλαιο αμυγδάλου (Agrar, Cellco chemicals) Έλαιο βερίκοκου ΕΠΙΦΑΝΕΙΟΔΡΑΣΤΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ Macrogol 15 Hydroxystearate (Basf, Germany) Αποτελεί μη ιονικό παράγοντα διαλυτοποίησης και παράγοντα γαλακτωματοποίησης. Λαμβάνεται από την αντίδραση 15 moles αιθυλενοξειδίου με 1 mole του 12-υδροξυ στεατικό οξύ. Είναι μία υποκίτρινη πάστα που σε θερμοκρασία δωματίου (30 C) γίνεται υγρό. Αποτελείται κυρίως από πολυγλυκόλη μονο- και διεστέρων του 12-υδροξυστεατικού οξέος (= λιπόφιλο μέρος) και περίπου 30% ελεύθερης πολυαιθυλενογλυκόλης (= υδρόφιλο τμήμα). Είναι επίσης διαλυτό σε νερό, αιθανόλη και 2-προπανόλη για τον σχηματισμό διαυγών διαλυμάτων. Η διαλυτότητά του στο νερό μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και είναι αδιάλυτο σε υγρή παραφίνη. Έχει υψηλή χημική σταθερότητα. Η παρατεταμένη δράση της θερμότητας μπορεί να προκαλέσει το φυσικό διαχωρισμό σε μια υγρή και μια στερεή φάση μετά την ψύξη, η οποία μπορεί να αντιστραφεί με ομογενοποίηση. [46] Λεκιθίνη (Cargill, Lucas Meyer Cosmetics, France) Ο όρος λεκιθίνη χρησιμοποιείται στο εμπόριο για να περιγράψει ένα μίγμα ενώσεων φυσικής προέλευσης αναγνωρισμένες ως φωσφατίδια ή φωσφολιπίδια (Εικόνα 4). Αποτελούν φυσικές επαμφοτερίζουσες ενώσεις που συναντώνται σε όλους τους οργανισμούς ως συστατικά των κυτταρικών μεμβρανών. Προέρχονται από την σόγια καθώς αποτελούν υποπροϊόντα της παραγωγής σογιέλαιου. Αποτελούνται από γλυκερόλη εστεροποιημένη με δυο λιπαρά οξέα και φωσφορικό οξύ. Στο τελευταίο συνδέεται μια αμινομάδα, όπως, αιθανολαμίνη, χολίνη, σερίνη κ.ά. [38] 39

53 Εικόνα 4. Συντακτικοί τύποι φωσφατιδικού οξέος, φωσφατιδυλοχολίνης και φωσφατιδυλοαιθανολαμίνης. ΠΗΓΕΣ : oregonstate.edu Έτσι αναλόγως τα λιπαρά οξέα και το είδος των αμινομάδων μπορούν να προκύψουν πολυάριθμες λεκιθίνες. Χημικά μόνο οι φωσφατιδικοί εστέρες της χολίνης είναι πραγματικές λεκιθίνες. Οι φυσικές λεκιθίνες είναι γενικά αδιάλυτες στο νερό και διαλυτές στα έλαια γι αυτό και χρησιμοποιούνται ως γαλακτωματοποιητές W/O. [36] ΣΤΕΡΕΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ Κηρός μέλισσας Βούτυρο κακάο ΕΝΕΣΙΜΟ ΥΔΩΡ (Fresenius Kabi, Hellas) / ΚΕΚΑΘΑΡΜΕΝΟ ΥΔΩΡ (Farmalabor, Chemco by syndesmos) Όλα τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν φαρμακευτικής ή καλλυντικής καθαρότητας. ΣΚΕΥΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ Ποτήρια ζέσεως (25, 50, 100, 250ml) Ογκομετρικοί κύλινδροι (50, 100ml) Πιπέττες μίας χρήσης (πλαστικές) Πιπέττες Pasteur μίας χρήσης (γυάλινες) Πιπέττες αυτόματες (200P, 1000P) Πλαστικοί περιέκτες (epedorf, falcon) Γυάλινα φιαλίδια αποθήκευσης (4, 12, 25, 40ml) 40

54 Whatman filter paper, grade 1 (Sigma-Aldrich, U.S.A) Μεταλλικές σπάτουλες Λαβίδες Μαγνήτες Κυψελίδες Ταινία Parafilm Γάντια Latex Ετικέτες 2. ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ Ηλεκτρονικός ζυγός ακριβείας (KERN PFB, max=200g / d=0,001g) Υδατόλουτρο (W410, Laznia Wodna, Poland) Απλό θερμόμετρο Θερμικός/Μαγνητικός αναδευτήρας (ARE, Velp Scientifica) Φυγόκεντρος (Z32HK, Germany) Κυκλοαναδευτήρας (L46, Labinco) Ψυγείο Κλίβανος Οπτικό μικροσκόπιο (Leica, Germany) Ακίδα υπερήχων/probe Sonicator (Sonics, Vibra Cell TM, USA) Μετρητής μεγέθους σταγονιδίων (nm) και ζ-δυναμικού (Zetasizer Nano-ZS, Malvern, UK) Μετρητής μεγέθους σταγονιδίων (μm) (Mastersizer S, Malvern, UK) Μετρητής χωρητικότητας (DPLITE, Davi & Cia, Spain) 3. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Παρασκευάστηκαν γαλακτώματα δοκιμάζοντας διαφορετικές αναλογίες ελαιώδους-υδατικής φάσης, ώστε τα γαλακτώματα να είναι τύπου O/W και σταθερά. 41

55 3.1 ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Παρασκευάστηκαν 40ml γαλακτώματος για κάθε συνδυασμό στερεού λιπιδίου με φυτικό έλαιο. Για την διάλυση της λιπαρής φάσης χρησιμοποιήθηκε υδατόλουτρο ρυθμισμένο σε θερμοκρασία ο C. Αμέσως μετά τη διάλυση της λιπαρής φάσης, η υδατική φάση θερμάνθηκε στην ίδια θερμοκρασία. Η υδατική φάση προστέθηκε στάγδην στην ελαιώδη φάση υπό μαγνητική ανάδευση. Η ομογενοποίηση του γαλακτώματος πραγματοποιήθηκε σε μαγνητικό αναδευτήρα με ανάδευση ρυθμισμένη στο 4 και για περίπου 20min (μέχρις ότου το γαλάκτωμα αποκτήσει θερμοκρασία περιβάλλοντος). Όλα τα γαλακτώματα παρέμειναν σε θερμοκρασία δωματίου για 24h. [47] Για την επιλογή των κατάλληλων γαλακτωματοποιητών, υπολογίστηκαν τα HLB της ελαιώδους φάσης και του μίγματος των γαλακτωματοποιητών από την εξίσωση (2). Οι τιμές HLB φαίνονται στον Πίνακα 2. Πίνακας 2. Τιμές HLB της ελαιώδους φάσης και του μίγματος γαλακτωματοποιητών Κηρός μέλισσας Βούτυρο κακάο Ελαιόλαδο 7,3 7,3 Αμυγδαλέλαιο 6,4 6,7 Βερικοκέλαιο 7,3 7,3 Μίγμα γαλακτωματοποιητών (Λεκιθίνη-Macrogol) 7,6 7,6 Για την παρασκευή 5ml γαλακτώματος με κηρό μέλισσας και ελαιόλαδο ή αμυγδαλέλαιο ή βερικοκέλαιο δοκιμάστηκε αρχικά η εξής αναλογία (Πίνακας 3): 42

56 Πίνακας 3. Δοκιμαστική αναλογία (Ι) για γαλάκτωμα με κηρό μέλισσας YΛΙΚΑ ΑΝΑΛΟΓΙΑ (% w/w) ΠΟΣΟΤΗΤΑ (mg) Beeswax 1 50 Olive oil / Sweet almond oil / Apricot kernel oil SPC Macrogol 15 HS 1,44 72 Το γαλάκτωμα που παρασκευάστηκε εμφάνισε κατά την γαλακτωματοποίηση λευκά συσσωματώματα, πιθανόν λόγω της δύσκολης φύσης του κηρού μέλισσας. Συνεπώς, η συγκεκριμένη αναλογία, αφού επαναλήφθηκε για ακόμα μία φορά και έδωσε το ίδιο αποτέλεσμα, απορρίφθηκε. Η επόμενη αναλογία που δοκιμάστηκε εμφανίζεται στον Πίνακα 4: Πίνακας 4. Δοκιμαστική αναλογία (ΙΙ) για γαλάκτωμα με κηρό μέλισσας YΛΙΚΑ ΑΝΑΛΟΓΙΑ (% w/w) ΠΟΣΟΤΗΤΑ (mg) Beeswax 1 10 Olive oil / Sweet almond oil / Apricot kernel oil SPC Macrogol 15 HS 7,2 72 Η συγκεκριμένη αναλογία ήταν αποδεχτή καθώς έδωσε σταθερό γαλάκτωμα, το οποίο μετασχηματίστηκε, στη συνέχεια, επιτυχώς σε νανογαλάκτωμα. Για την παρασκευή 5ml γαλακτώματος με βούτυρο κακάο και ελαιόλαδο ή αμυγδαλέλαιο ή βερικοκέλαιο δοκιμάστηκε η εξής αναλογία (Πίνακας 5): 43

57 Πίνακας 5. Δοκιμαστική αναλογία (ΙΙΙ) για γαλάκτωμα με βούτυρο κακάο YΛΙΚΑ ΑΝΑΛΟΓΙΑ (% w/w) ΠΟΣΟΤΗΤΑ (mg) Cocoa seed butter 1 50 Olive oil / Sweet almond oil / Apricot kernel oil SPC Macrogol 15 HS 1,44 72 Η παραπάνω αναλογία έδωσε σταθερό γαλάκτωμα και σταθερό νανογαλάκτωμα. Αναλογικά υπολογίστηκαν οι ποσότητες, για την παρασκευή 40ml γαλακτωμάτων με κηρό μέλισσας ή βούτυρο κακάο και φυτικά έλαια, που εμφανίζονται στον Πίνακα 5. Πίνακας 6. Συνταγές γαλακτωμάτων που επιλέχθηκαν και μελετήθηκαν Κηρός Βούτυρο Έλαιο Έλαιο Έλαιο Έλαιο μέλισσας κακάο ελιάς αμυγδάλου βερίκοκου Λεκιθίνη σόγιας INCI Beeswax Theobro ma cacao (Cocoa) Seed Butter olea europaea fruit oil prunus amygdalus dulcis oil prunus armeniaca kernel oil lecithin ΑΝΑΛΟΓΙΕΣ (% κ.β.) ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Παρασκευάστηκαν 20ml νανογαλακτώματος για κάθε συνδυασμό στερεού λιπιδίου με φυτικό έλαιο. Από τα 40ml του αρχικού συμβατικού γαλακτώματος, τα 20ml διαμοιράστηκαν με πιπέτα P1000 σε 4 δοκιμαστικούς σωλήνες (5ml 44

58 γαλακτώματος σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα). Κάθε δοκιμαστικός σωλήνας υποβλήθηκε σε υπερήχηση, σε ακίδα υπερήχων με Αmp1= 83% για 3 κύκλους του 1min. Τέλος, κάθε δοκιμαστικός σωλήνας αναδεύτηκε σε κυκλοαναδευτήρα, ρυθμισμένο σε max στροφές για περίπου 10min (μέχρις ότου το νανογαλάκτωμα αποκτήσει θερμοκρασία περιβάλλοντος). Όλα τα νανογαλακτώματα παρέμειναν σε θερμοκρασία δωματίου για 24h. [48] 3.3 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΥ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΟΠΤΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ (OPTICAL MICROSCOPY) Ως οπτικά αναφέρονται τα μικροσκόπια που χρησιμοποιούν το τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που είναι ορατό, δηλαδή από nm. Ανάλογα με τη διάταξη των φακών και τον τρόπο παρατήρησης τα οπτικά μικροσκόπια διακρίνονται σε μικροσκόπια φωτεινού πεδίου, σκοτεινού πεδίου, αντίθεσης φάσεως. Το φως διαδίδεται με δύο κύματα, το ηλεκτρικό και το μαγνητικό, που είναι άρρηκτα συνδεδεμένα μεταξύ τους, και κάθετα το ένα στο άλλο, έχοντας την ίδια φάση και την ίδια ταχύτητα. [49] Το μικροσκόπιο αποτελείται από ένα μεγεθυντικό σύστημα μέσω του οποίου ο παρατηρητής βλέπει το πρώτο είδωλο με ένα φακό που παράγει ένα δεύτερο πραγματικό είδωλο σε μεγέθυνση. Ένα φωτεινό πεδίο αναφέρεται στη σκοτεινή εμφάνιση ενός τεχνητά ή φυσικά χρωματισμένου δείγματος, διαφανούς ή αδιαφανούς, σε σχέση με ένα φωτεινό άσπρο υπόστρωμα. Οι ακτίνες που αντανακλώνται κάθετα προς το δείγμα δείχνουν την περιοχή φωτεινή ενώ οι ακτίνες που ανακλώνται πλάγια δείχνουν την περιοχή σκοτεινή. Οι σκοτεινές και φωτεινές περιοχές μαζί μας δίνουν στοιχεία για το δείγμα μας ΣΚΕΔΑΣΗ ΦΩΤΟΣ (LIGHT SCATTERING) Η τεχνική της σκέδασης του φωτός αποτελεί μια από τις σημαντικότερες πειραματικές τεχνικές για το χαρακτηρισμό κολλοειδών σωματιδίων σε αραιά διαλύματα, διότι επιτρέπει τον προσδιορισμό του απολύτου M w και της γυροσκοπικής ακτίνας, R 2 g (στατική σκέδαση φωτός), καθώς και της υδροδυναμικής ακτίνας R h (δυναμική σκέδαση του φωτός). 45

59 Όταν μια δέσμη φωτός προσπέσει σε ένα κολλοειδές διάλυμα ένα μέρος της ακτινοβολίας διέρχεται μέσα από το διάλυμα και το υπόλοιπο σκεδάζεται προς όλες τις κατευθύνσεις. Στην περίπτωση διαλυμάτων μακρομορίων η ένταση της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας είναι πολύ μεγαλύτερη από εκείνη των διαλυμάτων των μικρών μορίων. Το φως είναι μια ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που αποτελείται από ένα ηλεκτρικό και ένα μαγνητικό πεδίο, τα οποία είναι κάθετα μεταξύ τους. Όταν μια δέσμη φωτός προσπέσει σε ένα υλικό, τα ηλεκτρόνια του υλικού αλληλεπιδρούν με το φως, διεγείρονται και γίνονται δευτερογενείς πηγές ακτινοβολίας, επανεκπέμποντας την απορροφούμενη ενέργεια προς όλες τις κατευθύνσεις με το ίδιο ακριβώς μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Η τεχνική της σκέδασης του φωτός συνίσταται στη μέτρηση της έντασης της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας σε διάφορες κατευθύνσεις σε σχέση με την προσπίπτουσα ακτινοβολία. Η ένταση του σκεδαζόμενου φωτός εξαρτάται από το μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτός, το μέγεθος και το σχήμα των κέντρων σκέδασης, τις οπτικές ιδιότητες των σκεδαστών και τη γωνία παρατήρησης. Η τεχνική της σκέδασης του φωτός είναι μια γρήγορη μέθοδος, μη καταστρεπτική για το δείγμα, απόλυτη γιατί δεν χρειάζεται βαθμονόμηση και μπορεί να εφαρμοστεί σε συστήματα, τα οποία αποτελούνται από μεγάλο αριθμό σωματιδίων. Υπάρχουν όμως και δυο μειονεκτήματα: το δείγμα δεν πρέπει να είναι πολύ πυκνό για να μην γίνεται πολλαπλή σκέδαση και δεν πρέπει να υπάρχει πουθενά στο σύστημα σκόνη, διότι τα σωματίδια σκόνης αποτελούν και αυτά κέντρα σκέδασης. [50] ΣΤΑΤΙΚΗ ΣΚΕΔΑΣΗ ΦΩΤΟΣ (STATIC LIGHT SCATTERING, SLS) Στην στατική σκέδαση φωτός ο µέσος όρος της σκεδαζόµενης έντασης µελετάται συναρτήσει της γωνίας σκέδασης. Αυτό µας επιτρέπει να υπολογίσουµε τη µέση µοριακή µάζα κατά βάρος Μ w του µορίου, το τετράγωνο της γυροσκοπικής ακτίνας R g, και τον δεύτερο συντελεστή virial Α 2. [51] Οι πρώτες μελέτες σκέδασης του φωτός από διαλύματα έγιναν από τον Faraday τον περασμένο αιώνα κατά την μελέτη κολλοειδών διασπορών του χρυσού. [50] Ο Tyndall ασχολήθηκε συστηµατικά µε το φαινόµενο το 1871 και παρατήρησε ότι τα αποτελέσµατα είναι εντονότερα χρησιµοποιώντας µπλε φως αντί για κόκκινο. Μετά από λίγα χρόνια ο Rayleigh ξεκίνησε κι αυτός να µελετά την σκέδαση του φωτός. Λαµβάνοντας υπόψην την τυχαία κατανοµή των µορίων στον χώρο βρήκε 46

60 χρησιµοποιώντας την θεωρία Maxwell της ηλεκτροδυναµικής αυτό που σήµερα ονοµάζεται λόγος του Rayleigh της σκεδαζόµενης έντασης. Η ένταση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας δίδεται από την σχέση (3): R( θ ) = (Ιr 2 /I o ) = (8π 2 /λ o 4 ) Ν κ α κ 2 (1+cos 2 θ) (3) R( θ ): λόγος του Rayleigh ως συνάρτηση της σκεδαζόµενης γωνίας θ Ι: ένταση της σκεδαζόµενης ακτινοβολίας Ι ο : ένταση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας r: απόσταση µεταξύ ανιχνευτή και σκεδάζοντα όγκου λ ο : µήκος κύµατος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στο κενό Ν κ : αριθµός των σκεδαζόντων κέντρων α κ : πολωσιµότητα του σκεδάζοντος κέντρου κ θ: γωνία µεταξύ προσπίπτουσας και σκεδαζόµενης ακτινοβολίας Οι Einstein και Smoluchowski εξέλιξαν την παραπάνω θεωρία. Γι αυτούς η διακύµανση της πολωσιµότητας α σε ένα υγρό ή διάλυµα περιγράφεται σαν παράγοντας διακύµανσης της πυκνότητας και της συγκέντρωσης λόγω των θερµικών κινήσεων των µορίων. Η σκέδαση µπορεί να συµβεί µόνον εάν υπάρχουν διαφορές µεταξύ του δείκτη διάθλασης του στοιχειώδους όγκου συγκρινόµενος µε αυτόν του γειτονικού. Τελικά, κατέληξαν σε µια εξίσωση της µορφής (4): Κc/R( θ ) = (1/Μ + 2Α 2 c + 3Α 3 c 2 + ) (4) µε Κ = [(4π 2 n ο 2 )/(λ ο 4 Ν Α )] (dn/dc) 2 Ν Α : σταθερά Avogardro n,n ο : δείκτης διάθλασης του διαλύµατος και του διαλύτη αντίστοιχα c: συγκέντρωση της διαλυµένης ουσίας (dn/dc): διαφορικός δείκτης διάθλασης Μ: µοριακό βάρος της διαλυµένης ουσίας Η παραπάνω εξίσωση ισχύει µόνο για µόρια µικρού µεγέθους που είναι τυχαία κατανεµηµένα στον χώρο και γι αυτό συµπεριφέρονται σαν σηµειακά δίπολα. Τελικά, 47

61 λαµβάνοντας υπόψην και το µέγεθος των µορίων παίρνουµε την γνωστή σχέση του Zimm (5): Κc/R( θ ) = 1/M w (1 + 1/3 q 2 <R g 2 > z ) + 2A 2 c + (5) Κάνοντας την γραφική παράσταση του Κc/R( θ ) συναρτήσει του παράγοντα q 2 + kc µπορούµε να επεκτείνουµε για c 0 και q 2 0 (Εικόνα 5). Από την τοµή λόγω της εξάρτησης από την συγκέντρωση c και του κυµαταρίθµου q 2 µπορούµε να υπολογίσουµε την µέση µοριακή µάζα κατά βάρος Μ w και από την κλίση µπορούµε να πάρουµε το τετράγωνο της γυροσκοπικής ακτίνας <R 2 g > z και τον δεύτερο συντελεστή virial Α 2. [51] Εικόνα 5. Τυπικό διάγραμμα Zimm. [51] Μεγάλοι φυσικοί όπως οι Clebsch, Lorenz, Debye και Mie πρότειναν πολυπλοκότερες θεωρίες ώστε να περιλάβουν και μεγαλύτερα σωματίδια στα μοντέλα τους, καθώς και ευρύτερα πεδία δεικτών διάθλασης, καθώς και να συνυπολογίσουν την απορρόφηση του φωτός εκτός από την σκέδαση του. Η πληρέστερη από όλες τις θεωρίες ήταν αυτή του Gustav Mie (1908). Αυτή η εξαιρετικά πολύπλοκη θεωρία αποτελεί σήμερα τη βάση του υπολογισμού του μεγέθους των σωματιδίων από την σκέδαση του φωτός. Οι σύγχρονοι υπολογιστές μπορούν να αντεπεξέλθουν στις πολύ υψηλές υπολογιστικές απαιτήσεις της θεωρίας του Mie (οι οποίες αυξάνουν όσο 48

62 αυξάνει το μέγεθος των σωματιδίων). Όταν το μέγεθος των σωματιδίων γίνεται πολύ μικρό, οι εξισώσεις του Mie ανάγονται σε εξισώσεις του Raylight. Για πολύ μεγάλα σωματίδια καλύτερη από την θεωρία του Mie είναι η θεωρία του Fraunhofer, η οποία είναι αξιόπιστη για σωματίδια μεγαλύτερα από 1μm. [52] Παλαιότερα όργανα και κάποια τωρινά βασίζονται μόνο στην θεωρία του Fraunhofer η οποία λέει: Το σωματίδιο είναι πολύ μεγαλύτερο από το μήκος κύματος του φωτός που υπάρχει (το ISO13320 ορίζει αυτό να είναι μεγαλύτερο από 40λ π.χ. 25μm, όταν χρησιμοποιείται λέιζερ τύπου He-Ne). Όλα τα μεγέθη σωματιδίων σκεδάζονται με την ίδια ικανότητα. Τα σωματίδια είναι αδιαφανή και δεν μεταφέρουν φως. Αυτές οι θεωρίες δεν είναι πάντα σωστές για όλα τα υλικά, και για μικρά υλικά το ποσοστό σφαλμάτων ανέρχεται στο 30% ειδικά όταν ο σχετικός δείκτης διάθλασης του υλικού και ο μέσος είναι κοντά στην μονάδα. Όταν το μέγεθος σωματιδίου πλησιάζει το μήκος κύματος του φωτός, η σκέδαση μπορεί να γίνει μια πολύπλοκη διαδικασία με μέγιστα και ελάχιστα. Οι τελευταίοι εξοπλισμοί (π.χ. Mastersizer 2000, Malvern instruments) χρησιμοποιούν πλήρως την θεωρία του Mie, η οποία λύνει τελείως όλες τις εξισώσεις αλληλεπίδρασης του φωτός που συμβαίνουν. Η θεωρία του Mie υποθέτει τον όγκο του σωματιδίου σε αντίθεση με την θεωρία του Fraunhofer στην οποία είναι μια πρόβλεψη προβαλλόμενης περιοχής. Η «τιμωρία» για αυτήν την ακρίβεια είναι ότι οι δείκτες διάθλασης για το υλικό και το μέσο πρέπει να είναι γνωστά και το κομμάτι απορρόφησης του δείκτη διάθλασης είναι γνωστό ή το θεωρούμε εμείς. [53] Στη στατική σκέδαση φωτός (static light scattering), μια πολωμένη ακτίνα laser κατευθύνεται στο διαμέρισμα του δείγματος (Εικόνα 6). Πίσω από αυτό, ένας αριθμός φωτοευαίσθητων ανιχνευτών τοποθετημένοι ως ομόκεντροι κύκλοι καταγράφουν την ένταση του φωτός σε συγκεκριμένες γωνίες. Έτσι κατασκευάζεται ένα διάγραμμα έντασης του φωτός γωνίας σκέδασης. Τα δεδομένα αυτά, τα μήκη κύματος και οι δείκτες διάθλασης χρησιμοποιούνται ως δεδομένα για την εφαρμογή της θεωρίας του Mie, μετατρέποντας τα αρχικά δεδομένα έντασης γωνίας σκέδασης σε ένα διάγραμμα κατανομής μεγεθών σωματιδίων. Προκειμένου να αποφευχθούν επιπλοκές από την πολλαπλή σκέδαση του φωτός από πολλά σωματίδια, η απόσταση μεταξύ τους αυξάνει με μεγάλη αραίωση. 49

63 Εικόνα 6. Διάταξη που χρησιμοποιήθηκε για την στατική σκέδαση του φωτός: 1) Laser, 2) κυψελίδα, 3) γωνιόμετρο, 4) ανιχνευτής, 5) φωτοπολλαπλασιαστής, 6) μετρητής φωτονίων, 7) υπολογιστής και 8) εκτυπωτής. [50] Η εύρεση της κατανομής μεγέθους σταγονιδίων γίνεται με μέτρηση της διαμέτρου των σταγόνων μέσω της σκέδασης του φωτός με ακτίνες laser. Ανάλογα με τον τρόπο που συλλέγονται και αναλύονται τα δεδομένα της κατανομής μεγέθους των σταγονιδίων, μπορούν να οριστούν πολλές διαφορετικές μέσες τιμές. Μεταξύ των περισσότερων χρησιμοποιούμενων είναι οι εξής: 1. Ο μέσος αριθμός μήκους ή αριθμητικός μέσος (D [1,0] ) χρησιμοποιείται όταν υπάρχει ενδιαφέρον για τον αριθμό των σταγονιδίων και μπορεί να υπολογιστεί μόνο όταν είναι γνωστός ο ολικός αριθμός τους στο δείγμα. Επομένως, περιορίζεται μόνο σε εφαρμογές μέτρησης σταγονιδίων. Μπορεί να υπολογιστεί σύμφωνα με την εξίσωση (6): D [1,0] = [ Σn i d i ]/[ Σn i ] (6) 2. Η μέση διάμετρος όγκου σταγονιδίων (D [4,3] ), η οποία αντανακλά το μέγεθος των σταγονιδίων που αποτελούν τον κύριο όγκο της ποσότητας του δείγματος. Δίνεται από την εξίσωση (7) : D [4,3] = [ Σn i d i 4 ]/[ Σn i d i 3 ] (7) 50

64 3. Η μέση διάμετρος επιφανειακού εμβαδού σταγονιδίων ή μέση διάμετρος Sauter (Sauter mean diameter) (D [3,2] ) είναι περισσότερο σχετική σε εφαρμογές που το ειδικό επιφανειακό εμβαδό (specific surface area) είναι σημαντικό. Είναι πιο ευαίσθητη στην παρουσία μικρότερων σταγονιδίων στην κατανομή μεγέθους. Μπορεί να θεωρηθεί ως η μέση διάμετρος της πρωτογενούς κατανομής μεγέθους σταγονιδίων. Δίνεται από την εξίσωση (8): D [3,2] = [ Σn i d i 3 ]/[ Σn i d i 2 ] (8) Σε όλες τις μέσες τιμές, n i είναι το πλήθος των σταγονιδίων και d i η διάμετρός τους. [54] ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΚΕΔΑΣΗ ΦΩΤΟΣ (DYNAMIC LIGHT SCATTERING, DLS) H δυναμική σκέδαση είναι επίσης γνωστή και ως φασματοσκοπία συσχέτισης φωτονίων (photon correlation spectroscopy, PCS). Σήμερα η τεχνική της δυναμικής σκέδασης του φωτός θεωρείται μια καθιερωμένη τεχνική μέτρησης του συντελεστή διάχυσης (μεταφοράς και περιστροφής) σε αραιά διαλύματά τους, αλλά και του μεγέθους, του σχήματος των σωματιδίων, των χρόνων χαλάρωσης και της πολυδιασποράς του συστήματος. [50] Είναι γρήγορη, μη-καταστρεπτική τεχνική και απαιτεί ελάχιστη προετοιμασία του δείγματος. Στηρίζεται στο γεγονός ότι τα σωματίδια (μακρομόρια, νανοσωματίδια) βρίσκονται σε διαρκή τυχαία κίνηση μέσα στο μέσο διασποράς, λόγω θερμικής ενέργειας, που μεταβιβάζεται σε αυτά μέσω των συγκρούσεων με τα μόρια του διαλύτη (κίνηση Brown), με αποτέλεσμα η ένταση της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας από το διάλυμα να συνδέεται ποσοτικά με την κίνηση των σωματιδίων. Η σκέδαση της μονοχρωματικής ακτινοβολίας από το διάλυμα οφείλεται κυρίως σε διακυμάνσεις, οι οποίες συνδέονται με την κίνηση Brown, ενώ η έντασή της μεταβάλλεται με το [55, 56] χρόνο. Η μέθοδος DLS μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της υδροδυναμικής ακτίνας R h των μακρομορίων στο διάλυμα. Στη δυναμική σκέδαση φωτός γίνεται χρήση μονοχρωματικής ακτινοβολίας και μετράται, υπό συγκεκριμένη γωνία, η χρονική διακύμανση της έντασης της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας υπό γωνία θ. [57] Η χρονική αυτή διακύμανση οφείλεται στο γεγονός ότι η ένταση του 51

65 σκεδαζόμενου φωτός στον ανιχνευτή είναι αποτέλεσμα τη συμβολής της ακτινοβολίας, που προέρχεται από τα διάφορα σωματίδια, τα οποία κινούνται άτακτα λόγω θερμικής κίνησης. [58] Η συγκεκριμένη κίνηση, εκτός από το μέγεθος των νανοσωματιδίων, εξαρτάται και από το ιξώδες του διαλύτη, το οποίο συσχετίζεται άμεσα με τη θερμοκρασία. Συνεπώς, για να μετρηθεί η κινητικότητα των σωματιδίων μέσα σε ένα διάλυμα είναι απαραίτητο οι μετρήσεις να διεξάγονται κάτω από μία γνωστή και σταθερή θερμοκρασία. Η ταχύτητα της θερμικής κίνησης των νανοσωματιδίων χαρακτηρίζεται από το μεταφορικό συντελεστή διάχυσης των σωματιδίων στο διάλυμα. [59] Αν στον όγκο σκέδασης υπάρχουν πολλοί σκεδαστές, το σκεδαζόμενο πεδίο έχει κατανομή Gauss και η κανονικοποιημένη συνάρτηση αυτοσυσχέτισης της σκεδαζόμενης έντασης, g (2) (t), σχετίζεται με την κανονικοποιημένη συνάρτηση αυτοσυσχέτησης του πεδίου, g (1) (t) με την ακόλουθη σχέση (9) του Sieggert: g (2) (t) = 1 + ǀg (1) (t)ǀ 2 (9) Για αραιά διαλύματα μονοδιάσπαρτων σφαιρικών σωματιδίων, καθώς και για μη σφαιρικά σωματίδια, τα οποία είναι μικρά σε σχέση με το αντίστροφο του διανύσματος σκέδασης, q, η συνάρτηση αυτοσυσχέτησης παίρνει την μορφή (10): ǀg (1) (t)ǀ = exp(-γ t) (10) Σημειώνουμε ότι Γ = Dq 2, όπου q είναι το διάνυσμα σκέδασης, οριζόμενο από την εξίσωση (11) : q = (4πn/λ)*sin(θ/2) (11) και D είναι ο μεταφορικός συντελεστής διάχυσης των σωματιδίων που σχετίζεται με την υδροδυναμική τους ακτίνα (R h ) μέσω της εξίσωσης (12) των Stokes-Einstein: D = (K B T)/(6πηR h ) (12) όπου Κ Β, Τ και η αναπαριστούν τη σταθερά Boltzmann, την απόλυτη θερμοκρασία και το ιξώδες του διαλύτη, αντίστοιχα. Για σφαιρικά σωματίδια η υδροδυναμική ακτίνα (R h ) ισοδυναμεί με τη γεωμετρική ακτίνα R, ενώ για μη σφαιρικά ισοδυναμεί με τη 52

66 διάμετρο μίας ιδεατής σφαίρας, που έχει τον ίδιο συντελεστή διάχυσης με το σωματίδιο. [50] Μία τυπική διάταξη DLS αποτελείται από έξι κύρια τμήματα (Εικόνα 7) : Πηγή φωτός (Laser He-Ne, λ = 633nm), η δέσμη της οποίας θα περάσει μέσα από το δείγμα. Φίλτρα (φακούς) για ρύθμιση της έντασης της ακτινοβολίας. Κυψελίδα με το δείγμα. Φωτοανιχνευτής, ο οποίος μετρά τη σκεδαζόμενη ακτινοβολία. Ψηφιακή πλατφόρμα επεξεργασίας του σήματος της έντασης της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας (correlator). Ηλεκτρονικός υπολογιστής, στον οποίο περνά η παραπάνω πληροφορία και όπου αναλύονται τα δεδομένα με κατάλληλο λογισμικό, δίνοντας πληροφορίες για το μέγεθος των σωματιδίων. [59] Εικόνα 7. Σχηματική απεικόνιση της συσκευής DLS ΠΗΓΗ : Η τεχνική μέτρησης στο Zetasizer Nano-ZS είναι η NIBS (Non-Invasive Backscatter), η οποία επεκτείνει το εύρος των μεγεθών και των συγκεντρώσεων, που 53

67 μπορούν να μετρηθούν. Η ονομασία της οφείλεται στο γεγονός ότι το οπτικό σύστημα δεν έρχεται σε επαφή με το δείγμα (non-invasive). Τα νεότερα συστήματα DLS ανιχνεύουν τη σκεδαζόμενη ακτινοβολία σε γωνία 173 o, σε αντίθεση με τα παλαιότερα όπου η ανίχνευση πραγματοποιούνταν στις 90 o. Τα πλεονεκτήματα της συγκεκριμένης τεχνικής απαριθμούνται ακολούθως: 1. Αύξηση της ευαισθησίας της μεθόδου. 2. Ο όγκος του δείγματος, που επεξεργάζεται, είναι δεκαπλάσιος από εκείνον των κοινών συστημάτων των 90 o. 3. Υπάρχει δυνατότητα μέτρησης μεγάλου φάσματος συγκεντρώσεων του δείγματος. 4. Η ακτίνα laser δε χρειάζεται να διαπεράσει όλο το δείγμα, εξαλείφοντας το φαινόμενο της πολλαπλής σκέδασης, ενώ είναι δυνατή η μέτρηση πιο πυκνών δειγμάτων. 5. Η ανίχνευση της σκέδασης στις 173 o μειώνει την επίδραση της παρουσίας σκόνης στα δείγματα, αφού τα μεγαλύτερα σωματίδια (σκόνη) σκεδάζουν περισσότερο φως στην αντίθετη κατεύθυνση. [59] ΗΛΕΚΤΡΟΦΟΡΗΤΙΚΗ ΣΚΕΔΑΣΗ ΦΩΤΟΣ (ELECTROPHORETIC LIGHT SCATTERING, ELS) Η κίνηση φορτισμένων κολλοειδών σωματιδίων εντός ηλεκτρικού πεδίου ονομάζεται ηλεκτροφόρηση (electrophoresis). Η ταχύτητα που αποκτούν τα φορτισμένα σωματίδια κατά τη διάρκεια της ηλεκτροφόρησης είναι ανάλογη της έντασης του εφαρμοζόμενου ηλεκτρικού πεδίου. [50] Η ύπαρξη καθαρού φορτίου στην επιφάνεια των σωματιδίων του κολλοειδούς επηρεάζει την κατανομή των ιόντων που υπάρχουν γύρω από το σωματίδιο. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να υπάρχει μια αυξημένη συγκέντρωση αντισταθμιστικών ιόντων (counterions) κοντά στην επιφάνεια του σωματιδίου. Έτσι ένα ηλεκτρική διπλή στιβάδα σχηματίζεται στην περιοχή της διεπιφάνειας σωματιδίου υγρού. Η διπλή αυτή στιβάδα (Εικόνα 8) μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελείται από δύο τμήματα: μια εσωτερική περιοχή, η οποία περιλαμβάνει ιόντα δεσμευμένα σχετικά ισχυρά με τη φορτισμένη επιφάνεια και ονομάζεται στιβάδα Stern, 54

68 και μια εξωτερική (διαχυτική) περιοχή, στην οποία η κατανομή των αντισταθμιστικών ιόντων καθορίζεται από μία ισορροπία μεταξύ ηλεκτροστατικών δυνάμεων και τυχαίας θερμικής κίνησης. Η εξωτερική περιοχή ονομάζεται στιβάδα Gouy-Chapman. Στη στιβάδα Stern η μείωση της τιμής του ηλεκτρικού δυναμικού είναι γραμμική, ενώ στην εξωτερική διαχυτική στιβάδα η μείωση είναι εκθετική. Εικόνα 8. Η κατανομή των αντισταθμιστικών ιόντων γύρω από ένα φορτισμένο σωματίδιο. Διακρίνονται οι στιβάδες Stern και Gouy-Chapman, καθώς και η σχηματική παράσταση της ελάττωσης του δυναμικού με την απόσταση. ΠΗΓΗ: onlinembr.info Όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο βρεθεί μέσα σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, τότε αυτό μαζί με τα πιο κοντινά του αντισταθμιστικά ιόντα (που αποτελούν τη στιβάδα Stern) κινούνται ως ενιαία μονάδα, προς το ηλεκτρόδιο αντίθετης πολικότητας (Εικόνα 9). Η στιβάδα αντισταθμιστικών ιόντων που ακολουθεί το φορτισμένο σωματίδιο ονομάζεται και επίπεδο διάτμησης (shear plane) ή επίπεδο γλιστρήματος (slipping plane). 55

69 Εικόνα 9. Κίνηση ενός φορτισμένου σωματιδίου προς το αντίθετα φορτισμένο ηλεκτρόδιο κατά τη διάρκεια της ηλεκτροφόρησης. Διακρίνεται η στιβάδα Stern γύρω από την επιφάνεια του φορτισμένου σωματιδίου. Το δυναμικό που αναπτύσσεται μεταξύ της εσωτερικής στιβάδας Stern και της εξωτερικής διαχυτικής στιβάδας ονομάζεται ζ-δυναμικό. Το ζ-δυναμικό συνήθως, αλλά όχι απαραίτητα, έχει το ίδιο πρόσημο με το δυναμικό της επιφάνειας του φορτισμένου σωματιδίου, αλλά σε αντίθεση με το δυναμικό της επιφάνειας είναι πολύ εύκολο να μετρηθεί πειραματικά. Επιπλέον, επειδή αντανακλά το φαινόμενο (δραστικό) φορτίο πάνω στα σωματίδια, το ζ-δυναμικό έχει αποδειχθεί εξαιρετικά αξιόπιστο σε πρακτικές μελέτες και ελέγχους της σταθερότητας κολλοειδών συστημάτων. Ένα κολλοειδές σύστημα παραμένει σταθερό αν και μόνο αν οι ηλεκτροστατικές απωστικές δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων (οι οποίες προέρχονται από το καθαρό φορτίο στην επιφάνεια των σωματιδίων), είναι ισχυρότερες από τις ελκτικές δυνάμεις Van der Walls μεταξύ των όμοιων σωματιδίων. Έτσι όταν η απόλυτη τιμή του ζ- δυναμικού είναι μεγάλη (>30mV) τα διεσπαρμένα σωματίδια είναι πολύ σταθερά λόγω των αμοιβαίων ηλεκτροστατικών απώσεων, ενώ όταν το ζ-δυναμικό είναι κοντά στο μηδέν η συσσωμάτωση είναι πολύ γρήγορη και προκαλείται καταβύθιση. Συνεπώς το ζ- δυναμικό είναι μια πολύ σημαντική παράμετρος για τον χαρακτηρισμό των κολλοειδών συστημάτων διασποράς. Η αρχή για τον προσδιορισμό του ζ-δυναμικού είναι πολύ απλή. Με ηλεκτρόδια εμβαπτισμένα στο δείγμα του κολλοειδούς εφαρμόζεται ένα σταθερό ηλεκτρικό πεδίο και αυτό προκαλεί την κίνηση των σωματιδίων προς το ηλεκτρόδιο με αντίθετη πολικότητα (Εικόνα 9). Ιξώδεις δυνάμεις που δρουν πάνω στο κινούμενο σωματίδιο τείνουν να αντισταθούν σε αυτή την κίνηση και έτσι αναπτύσσεται γρήγορα μια ισορροπία μεταξύ των φαινομένων της ηλεκτροστατικής έλξης και του ιξώδους μέσου. 56

70 Συνεπώς, τα σωματίδια φτάνουν σε μια σταθερή τελική ταχύτητα. Η ταχύτητα αυτή εξαρτάται από την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου, τη διηλεκτρική σταθερά και το ιξώδες του μέσου, καθώς και από το ζ-δυναμικό. Επειδή σε ένα υδατικό αιώρημα το ιξώδες και η διηλεκτρική σταθερά είναι γνωστά, αυτό που χρειάζεται για να υπολογιστεί το ζ-δυναμικό των σωματιδίων είναι η ταχύτητα με την οποία αυτά κινούνται. Σε μια τυπική μέτρηση ζ-δυναμικού ή ηλεκτροφορητικής σκέδασης του φωτός (Electrophoretic Light Scattering, ELS), όπως αλλιώς λέγεται, ένα μέρος από το δείγμα του κολλοειδούς τοποθετείται σε μια κυψελίδα και υπόκειται σε ηλεκτροφόρηση μέσω δύο ηλεκτροδίων. Στο δείγμα προσπίπτει μια δέσμη μονοχρωματικής ακτινοβολίας (laser) και η σκεδαζόμενη από το διάλυμα ακτινοβολία συλλέγεται από έναν ανιχνευτή (Εικόνα 10). Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα των σωματιδίων του κολλοειδούς (εξαρτάται από το φορτίο τους) τόσο μεγαλύτερη θα είναι η μεταβολή στη συχνότητα της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας (φαινόμενο Doppler). Ένας διαχωριστής (splitter) χρησιμοποιείται ώστε ένα μέρος της ακτινοβολίας που εκπέμπει το laser να φτάνει απ ευθείας στον ανιχνευτή χωρίς να προσπίπτει πάνω στο δείγμα. Συσχετίζοντας τις δύο διαφορετικές ακτινοβολίες που φτάνουν στον ανιχνευτή (προσπίπτουσα και σκεδαζόμενη) είναι εύκολο και προσδιοριστεί η μετατόπιση Doppler, η οποία χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ταχύτητας των σωματιδίων. Εικόνα 10. Σχηματική παράσταση μιας πειραματικής διάταξης μέτρησης του ζ- δυναμικού. Τα σωματίδια κινούνται προς τα αντίθετα φορτισμένα ηλεκτρόδια και με μια δέσμη laser μετράται η ταχύτητά τους. 57

71 Η εξίσωση που συνδέει την ταχύτητα του σωματιδίου, το ιξώδες και τη διηλεκτρική σταθερά του διαλύτη με το ζ-δυναμικό είναι η εξίσωση Smoluchowski (13): ζ = (η/ε)*ue (13) Όπου η είναι το ιξώδες, ε η διηλεκτρική σταθερά του μέσου και Ue η ηλεκτροφορητική κινητικότητα (electrophoretic mobility) των σωματιδίων, που εκφράζεται με την εξίσωση (14): Ue = v/(v/l) (14) όπου, ν, η ταχύτητα του σωματιδίου, V, η εφαρμοζόμενη τάση και L η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων. Εφόσον όλα τα μεγέθη των σχέσεων 13 και 14 είναι γνωστά, είναι πολύ εύκολο να προσδιοριστεί το ζ-δυναμικό των σωματιδίων.[50] 3.4 ΜΕΘΟΔΟΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΥ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΟΠΤΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ Η πορεία της γαλακτωματοποίησης των συμβατικών γαλακτωμάτων παρακολουθήθηκε με οπτικό μικροσκόπιο (Leica, Germany) (Εικόνα 11). Εικόνα 11. Οπτικό Mικροσκόπιο Leica ΠΗΓΗ: 58

72 Προκειμένου να μελετηθούν τα δείγματα αραιώθηκαν σε περιέκτες epedorf (1 σταγόνα δείγματος σε 600μl ενέσιμο ύδωρ) ΜΕΛΕΤΗ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Αμέσως μετά την παρασκευή τους, όλα τα δείγματα υποβλήθηκαν σε φυγοκέντρηση. 3ml από κάθε δείγμα τοποθετήθηκε σε περιέκτες epedorf ή falcon και φυγοκεντρήθηκαν σε θερμοκρασία 22 ο C, με ταχύτητα 2000rpm για 30min. Στο τέλος της δοκιμασίας παρατηρήθηκε η φυσική κατάσταση των δειγμάτων. Προκειμένου να ελεγχθεί η επίδραση των συνθηκών αποθήκευσης στη σταθερότητα τους, 3ml από κάθε δείγμα αποθηκεύθηκαν σε γυάλινους περιέκτες με βιδωτό πώμα στους 25 o, 4 o και 45 o C για 90 ημέρες. Τέλος, όλα τα δείγματα (ομοίως 3ml από κάθε δείγμα) υποβλήθηκαν σε επιταχυνόμενη γήρανση (τρεις κύκλοι θέρμανσης στους 45 o C και ψύξης στους 25 o C). Οι παράμετροι που μετρήθηκαν για την αξιολόγηση της σταθερότητας των δειγμάτων ήταν το μέγεθος, η κατανομή του μεγέθους, και το ζ-δυναμικό των διασπορών σε προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα (1, 8, 15, 22, 30, 60 και 90 ημέρες) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΣΕ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ Η διασπορά του μεγέθους των σωματιδίων της διεσπαρμένης φάσης των συμβατικών γαλακτωμάτων μελετήθηκε σε Mastersizer S (Malvern, UK) (Εικόνα 12) για συνολικό διάστημα 90 ημερών. Εικόνα 12. Συσκευή Μastersizer S (Malvern, UK) ΠΗΓΗ: pmbrc.org 59

73 Το δείγμα (1 σταγόνα) αραιώθηκε με ενέσιμο ύδωρ σε κυψελίδα μέχρι η θολερότητα να πάρει τιμή μεταξύ 12%-30%. Για τον χαρακτηρισμό των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκαν οι τιμές της μέσης διαμέτρου σφαίρας ισοδύναμου όγκου (D [4,3] ) και της ομοιομορφίας (Uniformity) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΣΕ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ Ο προσδιορισμός του μεγέθους, αλλά και της κατανομής του μεγέθους των διεσπαρμένων σωματιδίων στα νανογαλακτώματα, που παρασκευάστηκαν, έγινε με τη μέθοδο του δυναμικού σκεδασμού του φωτός (Dynamic Light Scattering, DLS), κάνοντας χρήση της συσκευής Zetasizer Nano-ZS (Malvern, UK) (Εικόνα 13) για συνολικό διάστημα 90 ημερών. Εικόνα 13. Συσκευή Zetasizer Nano-ZS (Malvern, UK) ΠΗΓΗ: Η διαδικασία που ακολουθήθηκε για τη μέτρηση του μεγέθους, και συγκεκριμένα της υδροδυναμικής διαμέτρου, ήταν η εξής: Το διάλυμα του νανογαλακτώματος αραιώθηκε με ενέσιμο ύδωρ (100μl δείγματος + 600μl WFI), και τοποθετήθηκε σε ειδική κυψελίδα. Όσον αφορά τις ρυθμίσεις του οργάνου, ως δείκτης διάθλασης (Refractive Index, RI) λήφθηκε ο δείκτης διάθλασης του νερού. Οι μετρήσεις έλαβαν χώρα στους 25 ο C, ενώ για κάθε δείγμα πραγματοποιήθηκαν 3 μετρήσεις (των 12 επαναλήψεων) και καταγράφηκαν οι 60

74 τιμές του μέσου μεγέθους σωματιδίων (Mean size) και του δείκτη πολυδιασποράς (PI, Polydispercity index) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ζ-δυναμικου ΣΕ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ Για τον προσδιορισμό της κατανομής του ζ-δυναμικού των διεσπαρμένων σωματιδίων στα νανογαλακτώματα που παρασκευάστηκαν, χρησιμοποιήθηκε η τεχνική του ηλεκτροφορητικού σκεδασμού του φωτός (Electrophoretic Light Scattering), επίσης με τη χρήση της συσκευής Zetasizer Nano-ZS (Malvern, UK). Η διαδικασία που ακολουθήθηκε για τη μέτρηση του ζ-δυναμικού, ήταν η εξής: Το διάλυμα του νανογαλακτώματος αραιώθηκε με ενέσιμο ύδωρ (100μl δείγματος + 600μl WFI), και τοποθετήθηκε σε ειδική κυψελίδα. Όσον αφορά τις ρυθμίσεις του οργάνου, ως δείκτης διάθλασης (Refractive Index, RI) λήφθηκε ο δείκτης διάθλασης του νερού. Οι μετρήσεις έλαβαν χώρα στους 25 ο C, ενώ για κάθε δείγμα πραγματοποιήθηκαν 3 μετρήσεις και καταγράφηκαν η μέση τιμή του ζ- δυναμικού (zeta-potential) και του εύρους της κατανομής (width). Η μέθοδος αυτή είναι καταστροφική για το δείγμα. 3.5 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΦΡΑΚΤΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ (OCCLUSION EFFECT) ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ IN VITRO Οι αποφρακτικές ιδιότητες των συμβατικών γαλακτωμάτων και νανογαλακτωμάτων προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας μία τροποποιημένη in vitro δοκιμή. Συγκεκριμένα, ποτήρια ζέσεως των 50ml γέμισαν με 40ml κεκαθαρμένου ύδατος και καλύφθηκαν με φίλτρο χαρτιού Whatman grade 1 (Sigma Aldrich, USA). Στη συνέχεια, δείγμα από συμβατικό γαλάκτωμα ή νανογαλάκτωμα (500μl, 6% w/v περιεκτικότητα σε λιπίδια) απλώθηκε στην επιφάνεια του φίλτρου, χρησιμοποιώντας νερό ως σημείο αναφοράς (μάρτυρα) αντί των λιπιδικών φορέων. Το κάθε ένα από αυτά τα συστήματα αποθηκεύθηκε σε θερμοκρασία κοντά στην θερμοκρασία του ανθρώπινου δέρματος, και ζυγίστηκε σε διάστημα 0, 6, 24, 48h με σκοπό να υπολογιστεί η απώλεια του νερού διαμέσου του φίλτρου. Ο δείκτης απόφραξης F υπολογίστηκε σε διάστημα 6, 24 και 48h χρησιμοποιώντας την εξίσωση (15): 61

75 F = [ ( R - S ) / R ] * 100 (15) όπου: R = απώλεια νερού αναφοράς (μάρτυρα) S = απώλεια νερού δείγματος Εάν ο δείκτης απόφραξης F = 0, αυτό σημαίνει μηδενική ικανότητα απόφραξης, ενώ αν F = 100 σημαίνει μέγιστη ικανότητα απόφραξης. [61] 3.6 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΥΔΑΤΙΚΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΙΝ VIVO Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε 4 υγιείς γυναίκες ηλικίας μεταξύ ετών (Πίνακας 7). Στον πληθυσμό αυτό μελετήθηκαν όλοι οι τύποι δέρματος (κανονικό, ξηρό, λιπαρό, μικτό). Πίνακας 7. Κατάλογος εθελοντών α/α Ηλικία Κατά την επιλογή των εθελοντών τηρήθηκαν οι εξής όροι αποκλεισμού. Δεν επιλέγονται ως εθελοντές, γυναίκες που: παρουσιάζουν (ή βρίσκονται σε θεραπεία για) καμία τοπική ή συστηματική παθολογική κατάσταση, που μπορεί να επηρεάσει την έρευνα. βρίσκονται σε περίοδο εγκυμοσύνης ή θηλασμού. εμφανίζουν σημάδια, ουλές ή έντονη τριχοφυΐα. έχουν ιστορικό υπερευαισθησίας ή παρουσιάζουν αλλεργία σε οποιοδήποτε συστατικό του υπό έλεγχο προϊόντος. έχουν συμμετάσχει σε άλλες μελέτες 30 ημέρες πριν την παρούσα μελέτη. 62

76 Πρωτόκολλο μελέτης : Αρχικά, οι εθελοντές ενημερώθηκαν για την διαδικασία και τους όρους της μελέτης στην οποία θα συμμετείχαν και δήλωσαν ενυπόγραφα τη συγκατάθεσή τους. Παρέμειναν για 20min στο χώρο ελέγχου ώστε να επιτευχθεί εξισορρόπηση του δέρματος με τις συνθήκες του χώρου (θερμοκρασία: 25 ο C, υγρασία: δεν ελέγχθηκε). Στη συνέχεια, απομακρύνθηκε το υδρολιπιδικό φιλμ από την επιφάνεια του δέρματος στα σημεία μέτρησης (έσω επιφάνεια αντιβράχιου) με στεγνό και απαλό χαρτί. Μετρήθηκε η ενυδάτωση του δέρματος (μάρτυρας, 0h) για κάθε ένα από τα σημεία μέτρησης με την βοήθεια του οργάνου DPLITE (Davi & Cia, Spain) (Εικόνα 14). Ύστερα, εφαρμόστηκε δόση 2mg/cm 2 από το συμβατικό γαλάκτωμα ή το νανογαλάκτωμα με πιπέτα σε κάθε ένα από τα σημεία μέτρησης. Όλα τα δείγματα απλώθηκαν στα κατάλληλα σημεία με γάντι και ελαφρές κυκλικές κινήσεις μέχρι να ενσωματωθούν. Η μέτρηση της ενυδάτωσης επαναλήφθηκε στη 1h και στις 2h από την αρχική μέτρηση (0h, untreated). [62,63] Εικόνα 14. Συσκευή DPLITE (Davi & Cia, Spain) ΠΗΓΗ: 63

77 3.7 ΑΥΤΟΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΔΡΑΣΗΣ ΣΥΜΒΑΤΙΚΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΑΠΟ ΕΘΕΛΟΝΤΕΣ Στο πρωτόκολλο αυτοαξιολόγησης της δράσης των συμβατικών γαλακτωμάτων και νανογαλακτωμάτων συμμετείχαν 8 εθελοντές (γυναίκες), ηλικίας μεταξύ ετών. Στο ερωτηματολόγιο που συμπλήρωσαν οι εθελοντές, αξιολόγησαν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά του δέρματος: 1. Ερεθισμός 2. Υφή δέρματος 3. Βαθμός βελτίωσης ξηρότητας του δέρματος. (Παράρτημα ΙII) ώστε να εξεταστεί και η υποκειμενική εκτίμηση σχετικά με την αποτελεσματικότητά τους και κατά πόσο η καλλυντικοτεχνική μορφή τους είναι αποδεκτή. [62,63] 64

78 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Η στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων που ακολουθούν έγινε με τη χρήση t- test. 4.1 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΜΕΓΕΘΩΝ ΔΙΕΣΠΑΡΜΕΝΗΣ ΦΑΣΗΣ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Το μέγεθος των σωματιδίων της διεσπαρμενης φάσης των γαλακτωμάτων με κηρό μέλισσας (μετά από μία ημέρα παρασκευής) κυμάνθηκε από 8 έως 11μm, (Uniformity: 0,6-0,7) ανάλογα και με το έλαιο που συνδυάστηκαν. Ενώ παρατηρήσαμε ότι τα αντίστοιχα γαλακτώματα με βούτυρο κακάο είχαν μικρότερο μέγεθος που κυμαινόταν από 0,7 έως 6μm, (Uniformity: 0,2-1,1) ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ (ΟΠΤΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ) - Από την μελέτη των σωματιδίων της διεσπαρμένης φάσης των γαλακτωμάτων στο οπτικό μικροσκόπιο προέκυψε ότι η δομή τους τείνει να είναι σφαιρική. (Εικόνα 15) Εικόνα 15. Απεικόνιση των σωματιδίων της διεσπαρμένης φάσης συμβατικών γαλακτωμάτων. [1-3 : κηρός μέλισσας με ελαιόλαδο, αμυγδαλέλαιο ή βερικοκέλαιο αντίστοιχα, 4-6: βούτυρο κακάο με ελαιόλαδο, αμυγδαλέλαιο ή βερικοκέλαιο αντίστοιχα]. 65

79 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΜΕΓΕΘΩΝ & ζ-δυναμικου ΔΙΕΣΠΑΡΜΕΝΗΣ ΦΑΣΗΣ ΤΩΝ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Το μέγεθος των σωματιδίων της διεσπαρμένης φάσης των νανογαλακτωμάτων με κηρό μέλισσας (μετά από μία ημέρα παρασκευής) κυμάνθηκε μεταξύ 122 έως 136nm ανάλογα με το έλαιο που συνδυάστηκαν (Παράρτημα Ι). Όταν ο κηρός αντικαταστάθηκε με βούτυρο κακάο το μέγεθος των σωματιδίων της διεσπαρμενης φάσης των νανογαλακτωμάτων κυμάνθηκε μεταξύ 136 έως 144nm. Ο δείκτης πολυδιασποράς σε καμία περίπτωση δεν ξεπεράσε το 0,3. Ενώ το ζ-δυναμικό των σωματιδίων ήταν υψηλό και με τιμές που κυμαίνονταν περίπου από -57,0 έως -60, ΜΕΛΕΤΗ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΦΥΓΟΚΕΝΤΡΗΣΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Τα έξι δείγματα των γαλακτωμάτων υποβλήθηκαν σε φυγοκέντρηση και κανένα από αυτά δεν εμφάνισε τάση διαχωρισμού των φάσεων (μετά από μία ημέρα παρασκευής). (Εικόνα 16) Εικόνα 16. Φωτογραφία των γαλακτωμάτων αμέσως μετά από φυγοκέντρηση. 66

80 ΦΥΓΟΚΕΝΤΡΗΣΗ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Κανένα από τα έξι δείγματα των νανογαλακτωμάτων μετά από φυγοκέντρηση δεν εμφάνισε τάση διαχωρισμού των φάσεων (μετά από μία μέρα παρασκευής). (Εικόνα 17) Εικόνα 17. Φωτογραφία των νανογαλακτωμάτων αμέσως μετά από φυγοκέντρηση. 67

81 4.2.2 ΕΠΙΤΑΧΥΝΟΜΕΝΗ ΓΗΡΑΝΣΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Η επιταχυνόμενη γήρανση έδειξε σταθερότητα σε όλα τα γαλακτώματα. (Πίνακας 8, Eικόνα 18) Πίνακας 8. Επιταχυνόμενη γήρανση συμβατικών γαλακτωμάτων ΔΕΙΓΜΑ Days D [4,3] (μm) Uniformity e.wol 1 8,02 0, ,34 1,46 e.wal 1 10,87 0,65 7 8,95 0,68 e.wapr 1 10,03 0,55 7 8,83 0,56 e.col 1 2,36 1,10 7 2,29 1,15 e.cal 1 0,72 0,15 7 1,51 1,23 e.capr 1 5,75 0,66 7 5,36 0,74 Εικόνα 18. Φωτογραφία των γαλακτωμάτων μετά από επιταχυνόμενη γήρανση. 68

82 ΕΠΙΤΑΧΥΝΟΜΕΝΗ ΓΗΡΑΝΣΗ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Η επιταχυνόμενη γήρανση έδειξε σταθερότητα σε όλα τα νανογαλακτώματα. (Πίνακας 9, Εικόνα 19) Πίνακας 9. Επιταχυνόμενη γήρανση νανογαλακτωμάτων ΔΕΙΓΜΑ Days Mean Size (nm) Polydispersity Index (PI) ζ-potential (mv) Width (mv) n.wol 1 129,4 ± 0,2517 0,295 ± 0,003 (-60,6) ± 1,86 9, ,4 ± 1,179 0,333 ± 0,035 (-64,3) ± 2,86 9,78 n.wal 1 121,9 ± 0,8718 0,302 ± 0,001 (-57,0) ± 1,46 10, ,2 ± 1,930 0,313 ± 0,007 (-61,8) ± 1,21 13,20 n.wapr 1 135,6 ± 0,7506 0,303 ± 0,008 (-58,3) ± 1,03 8, ,8 ± 4,168 0,315 ±0,052 (-64,2) ± 1,85 10,30 n.col 1 144,0 ± 2,307 0,280 ± 0,009 (-58,3) ± 1,45 8, ,0 ± 2,601 0,281 ± 0,015 (-58,5) ± 1,80 9,31 n.cal 1 135,2 ± 2,155 0,278 ± 0,007 (-57,4) ± 1,11 10, ,7 ± 2,616 0,278 ± 0,006 (-66,7) ± 3,95 14,90 n.capr 1 141,2 ± 2,483 0,282 ± 0,003 (-58,2) ± 0,252 7, ,0 ± 2,219 0,287 ± 0,006 (-62,0) ± 0,321 10,90 Εικόνα 19. Φωτογραφία των νανογαλακτωμάτων μετά από επιταχυνόμενη γήρανση. 69

83 4.2.3 ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΔΙΕΣΠΑΡΜΕΝΗΣ ΦΑΣΗΣ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Οι μετρήσεις κατανομής μεγεθών σωματιδίων διεσπαρμένης φάσης για κάθε ένα από τα έξι δείγματα έγιναν σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα. Συγκεκριμένα το πρωτόκολλο που ακολουθήθηκε επέβαλλε μετρήσεις μετά από διάστημα 0, 8, 15, 22, 30, 60 και 90 ημερών. Οι παρασκευές των δειγμάτων, όπως και οι αντίστοιχες μετρήσεις αυτών πραγματοποιήθηκαν δύο φορές. Για τον χαρακτηρισμό των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκαν οι τιμές της μέσης διαμέτρου σφαίρας ισοδύναμου όγκου (D [4,3] ) καθώς και της ομοιομορφίας των δειγμάτων (Uniformity). Τα αποτελέσματα για κάθε γαλάκτωμα παρουσιάζονται στους Πίνακες 10, 11 και στα Διαγράμματα 1 έως 6. ΔΕΙΓΜΑ e.wol e.wal e.wapr Πίνακας 10. Σταθερότητα συμβατικών γαλακτωμάτων με βάση τον κηρό μέλισσας 45 o C 25 o C 4 o C Days D [4,3] (μm) Uniformity D [4,3] (μm) Uniformity D [4,3] (μm) Uniformity 1 8,02 0,67 8,02 0,67 8,02 0, ,47 2,33 8,09 0,83 8,15 0, ,34 1,15 7,68 0,81 7,20 0, ,24 1,15 7,41 0,83 7,26 0, ,74 0,48 5,18 1,20 6,24 0, ,20 0,39 7,14 1,24 7,42 0, ,87 0,65 10,87 0,65 10,87 0, ,80 0,82 10,89 0,69 10,75 0, ,58 0,89 10,21 0,68 10,24 0, ,38 0,97 9,63 0,69 9,87 0, ,16 0,51 5,78 1,09 8,97 0, ,05 0,31 8,20 0,85 9,76 0, ,03 0,55 10,03 0,55 10,03 0, ,10 0,63 10,36 0,63 9,61 0, ,75 0,64 9,53 0,60 9,08 0, ,89 1,99 9,62 0,57 8,71 0, ,16 0,67 7,75 0, ,50 0,70 7,91 0,51 70

84 D [4,3] (μm) Uniformity D[4,3] (μm) Uniformity D [4,3] (μm) Uniformity e.wol e.wal e.wapr U-e.WOL U-e.WAL U-e.WAPR T (days) Διάγραμμα 1. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων γαλακτωμάτων που περιέχουν κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 45 o C. 2,5 2 1,5 1 0,5 20 e.wol e.wal e.wapr U-e.WOL U-e.WAL U-e.WAPR 2, ,5 1 0, T (days) 0 Διάγραμμα 2. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων γαλακτωμάτων που περιέχουν κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 25 o C e.wol e.wal e.wapr U-e.WOL U-e.WAL U-e.WAPR 2,5 2 1,5 1 0, T (days) Διάγραμμα 3. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων γαλακτωμάτων που περιέχουν κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 4 o C. 0 71

85 ΔΕΙΓΜΑ e.col e.cal e.capr Πίνακας 11. Σταθερότητα συμβατικών γαλακτωμάτων με βάση το βούτυρο κακάο 45 o C 25 o C 4 o C Days D [4,3] (μm) Uniformity D [4,3] (μm) Uniformity D [4,3] (μm) Uniformity 1 2,36 1,10 2,36 1,10 2,36 1, ,78 0,80 2,01 0,97 2,84 1, ,01 0,98 2,68 1, ,83 0,83 1,84 0,86 2,94 1, ,01 0,32 0,96 0,29 1,99 0, ,15 0,35 1,49 0,59 2,71 1,12 1 0,72 0,15 0,72 0,15 0,72 0, ,82 0,18 0,70 0,14 0,83 0, ,02 1,92 0,70 0,14 0,81 0, ,94 1,75 0,70 0,15 0,81 0, ,69 0,15 0,69 0,14 0,70 0, ,83 0,21 0,68 0,14 0,75 0,15 1 5,75 0,66 5,75 0,66 5,75 0, ,47 1,51 5,22 0,72 6,47 0, ,42 1,73 4,73 0,84 5,94 0, ,30 1,67 4,56 1,13 6,18 0, ,05 0,35 2,42 1,08 5,02 0, ,01 0,29 3,15 1,27 5,06 0,69 72

86 D [4,3] (μm) Uniformity D [4,3] (μm) Uniformity D [4,3] (μm) Uniformity 10 e.col e.cal e.capr U-e.COL U-e.CAL U-e.CAPR 2, T (days) Διάγραμμα 4. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων γαλακτωμάτων που περιέχουν βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 45 o C. 1,5 1 0,5 10 e.col e.cal e.capr U-e.COL U-e.CAL U-e.CAPR 2, , , T (days) Διάγραμμα 5. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων γαλακτωμάτων που περιέχουν βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 25 o C. 10 e.col e.cal e.capr U-e.COL U-e.CAL U-e.CAPR 2, T (days) Διάγραμμα 6. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων γαλκατωμάτων που περιέχουν βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 4 o C. 1,5 1 0,5 73

87 - Στους 25 ο C: Τα γαλακτώματα που παρασκευάστηκαν δεν παρουσίασαν μεταβολή φάσεων μέχρι την 90 η ημέρα. (Εικόνα 20, 21) - Στους 4 ο C: Όλα τα δείγματα που παρασκευάστηκαν παρέμειναν σταθερά σε διάστημα 90 ημερών. (Εικόνα 22, 23) - Στους 45 ο C: Η φύλαξη στους 45 ο C, ενδεικτική της μακροπρόθεσμης σταθερότητας των σκευασμάτων, οδήγησε σε σημαντικές μεταβολές της κατανομής του μεγέθους της διεσπαρμένης φάσης των γαλακτωμάτων. Συγκεκριμένα, τα δείγματα που συνδύαζαν κηρό μέλισσας με ελαιόλαδο και αμυγδαλέλαιο εμφάνισαν μείωση του μεγέθους των σωματιδίων της διεσπαρμένης φάσης μετά από φύλαξη 90 ημερών (από 8 και 11μm σε 1 και 1,2μm αντίστοιχα). Ενώ το γαλάκτωμα με συνδυασμό κηρού μέλισσας και βερικοκέλαιο, εμφάνισε διαχωρισμό των φάσεων μετά από 60 ημέρες φύλαξης (Εικόνα 24). Αντίστοιχα, τα γαλακτώματα που περιείχαν βούτυρο κακάο με ελαιόλαδο και βερικοκέλαιο εμφάνισαν μείωση του μεγέθους των σωματιδίων της διεσπαρμένης φάσης μετά από φύλαξη 90 ημερών. (από 2,4 και 5,7μm σε 1,1 και 1μm αντίστοιχα), (Εικόνα 25). Ενώ το γαλάκτωμα με βούτυρο κακάο και αμυγδαλέλαιο παρέμεινε σταθερό στι διάστημα των 90 ημερών. Η μείωση στο μέγεθος των σωματιδίων δεν ηταν στατιστικά σημαντική. 74

88 Εικόνα 20. Τα συμβατικά γαλακτώματα με βάση το κηρό μέλισσας αμέσως μετά την παρασκευή τους. Εικόνα 21. Τα συμβατικά γαλακτώματα με βάση το βούτυρο κακάο αμέσως μετά την παρασκευή τους. 75

89 Εικόνα 22. Τα συμβατικά γαλακτώματα με βάση το κερί μέλισσας μετά από ένα μήνα παραμονής στους 25 o C, 4 o C και 45 o C. 76

90 Εικόνα 23. Τα συμβατικά γαλακτώματα με βάση το βούτυρο κακάο μετά από ένα μήνα παραμονής στους 25 o C, 4 o C και 45 o C. 77

91 Εικόνα 24. Τα συμβατικά γαλακτώματα με βάση το κερί μέλισσας μετά από 90 ημέρες παραμονής στους 25 ο C, 4 ο C και 45 ο C. To δείγμα με κερί μέλισσας και βερικοκέλαιο αποσταθεροποιήθηκε μετά από 60 ημέρες παραμονής στους 45 ο C. 78

92 Εικόνα 25. Τα συμβατικά γαλακτώματα με βάση το βούτυρο κακάο μετά από 90 ημέρες παραμονής στους 25 o C, 4 o C και 45 o C ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΚΑΙ ζ-δυναμικου ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΔΙΕΣΠΑΡΜΕΝΗΣ ΦΑΣΗΣ ΤΩΝ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Οι μετρήσεις κατανομής μεγεθών σωματιδίων διεσπαρμένης φάσης για κάθε ένα από τα έξι νανογαλακτώματα έγιναν στα ίδια χρονικά διαστήματα με αυτά που ακολουθήθηκαν για τα συμβατικά γαλακτώματα. Οι παρασκευές των δειγμάτων, όπως και οι αντίστοιχες μετρήσεις αυτών πραγματοποιήθηκαν δύο φορές. Στη συγκεκριμένη περίπτωση οι παράμετροι που καταγράφηκαν ήταν οι τιμές του μέσου μεγέθους σωματιδίων (Mean size), του δείκτη πολυδιασποράς (PI, Polydispercity index), του ζ-δυναμικού (zeta-potential) και του εύρους της κατανομής (width). Τα αποτελέσματα για κάθε νανογαλάκτωμα παρουσιάζονται στους Πίνακες 12, 13 και στα Διαγράμματα 7 έως

93 Πίνακας 12. Σταθερότητα νανογαλακτωμάτων με βάση τον κηρό μέλισσας ΔΕΙΓΜΑ n.wol n.wal n.wapr ΔΕΙΓΜΑ n.wol n.wal 45 o C Days Mean Size (nm) Polydispersity Index (PI) ζ-potential (mv) Width (mv) 1 129,4 ± 0,2517 0,295 ± 0,003-60,6 ± 1,86 9, ,0 ± 2,425 0,300 ± 0,010-64,4 ± 6, ,6 ± 0,7371 0,304 ± 0,005-56,7 ± 1,46 9, ,73 ± 2,292 0,307 ± 0,011-64,1 ± 3, ,69 ± 1,075 0,292 ± 0,006-54,9 ± 5,09 14, ,9 ± 0,8718 0,302 ± 0,001-57,0 ± 1,46 10, ,7 ± 1,249 0,327 ± 0,030-62,7 ± 1,16 11, ,6 ± 1,793 0,307 ± 0,012-69,7 ± 5,26 11, ,2 ± 0,5686 0,308 ± 0,009-69,8 ± 1,78 12, ,05 ± 0,2307 0,305 ± 0,002-75,6 ± 2,47 17, ,72 ± 1,615 0,276 ± 0,010-58,7 ± 3,12 9, ,2 ±21,29 0,285 ± 0,056-28,9 ± 1,31 14, ,6 ± 0,7506 0,303 ± 0,008-58,3 ± 1,03 8, ,7 ± 1,572 0,294 ± 0,007-58,7 ± 0,737 8, ,7 ± 0,4359 0,293 ± 0,005-71,0 ± 6,61 13, ,1 ± 1,947 0,296 ± 0,012-71,8 ± 1,87 10, ,5 ± 0,6429 0,302 ± 0,016-64,6 ± 0,808 10, ,02 ± 0,3656 0,278 ± 0,007-58,6 ± 2,06 8, ,54 ± 0,8337 0,314 ± 0,013-46,7 ± 0,862 11,00 25 ο C Days Mean Size (nm) Polydispersity Index (PI) ζ-potential (mv) Width (mv) 1 129,4 ± 0,2517 0,295 ± 0,003-60,6 ± 1,86 9, ,8 ± 1,277 0,294 ± 0,003-63,1 ± 0,00 7, ,1 ± 2,532 0,293 ± 0,010-66,2 ± 6,37 10, ,5 ± 1,484 0,295 ± 0,005-66,4 ± 2,30 11, ,0 ± 0,9238 0,303 ± 0,007-67,1 ± 6,77 10, ,5 ± 3,002 0,332 ± 0,051-60,3 ± 1, ,8 ± 1,212 0,369 ± 0,051-59,0 ± 2,27 13, ,9 ± 0,8718 0,302 ± 0,001-57,0 ± 1,46 10, ,6 ± 1,950 0,294 ± 0,005-63,3 ± 5,56 10, ,0 ± 2,835 0,302 ± 0,016-66,8 ± 1,82 11, ,5 ± 2,902 0,299 ± 0,004-74,5 ± 7,15 11, ,8 ± 1,629 0,294 ± 0,001-66,3 ± 5,40 11, ,1 ± 2,608 0,311 ± 0,004-63,5 ± 5,55 13, ,6 ± 0,4359 0,305 ± 0,010-63,6 ± 4,95 13,30 80

94 n.wapr ΔΕΙΓΜΑ n.wol n.wal n.wapr Πίνακας 12. Σταθερότητα νανογαλακτωμάτων με βάση τον κηρό μέλισσας 1 135,6 ± 0,7506 0,303 ± 0,008-58,3 ± 1,03 8, ,4 ± 2,721 0,292 ± 0,002-63,3 ± 0,153 12, ,9 ± 1,504 0,319 ± 0,046-64,9 ± 1,08 10, ,5 ± 1,054 0,297 ± 0,006-67,4 ± 5,16 16, ,6 ± 1,411 0,299 ± 0,006-70,1 ± 7,90 9, ,4 ± 1,484 0,300 ± 0,003-59,5 ± 3,08 9, ,0 ± 1,716 0,298 ± 0,009-58,5 ± 4,44 10,60 4 ο C Days Mean Size (nm) Polydispersity Index (PI) ζ-potential (mv) Width (mv) 1 129,4 ± 0,2517 0,295 ± 0,003-60,6 ± 1,86 9, ,9 ± 1,992 0,289 ± 0,006-60,4 ± 0,513 8, ,3 ± 0,6028 0,300 ± 0,011-62,2 ± 0,200 6, ,2 ± 0,4509 0,302 ± 0,005-62,8 ± 1, ,8 ± 2,013 0,322 ± 0,039-62,7 ± 1,25 12, ,7 ± 2,862 0,305 ± 0,012-66,5 ± 1,51 13, ,7 ± 2,066 0,398 ± 0,006-58,2 ± 2,07 18, ,9 ± 0,8718 0,302 ± 0,001-57,0 ± 1,46 10, ,9 ± 1,656 0,291 ± 0,004-60,1 ± 1,86 9, ,2 ± 0,6506 0,299 ± 0,007-59,3 ± 2,37 10, ,5 ± 1,790 0,292 ± 0,007-65,6 ± 1,19 12, ,6 ± 1,480 0,298 ± 0,004-64,8 ± 1,65 10, ,1 ± 2,386 0,315 ± 0,043-67,6 ± 2,36 10, ,6 ± 0,7506 0,303 ± 0,008-58,3 ± 1,03 8, ,0 ± 3,503 0,297 ± 0,007-59,0 ± 0,416 7, ,5 ± 1,909 0,289 ± 0,004-64,9 ± 2,76 11, ,7 ± 0,8660 0,291 ± 0,003-68,8 ± 1,01 8, ,3 ± 1,277 0,295 ± 0,005-64,4 ± 1,28 11, ,7 ± 2,007 0,298 ± 0,004-61,0 ± 1,75 10, ,6 ± 0,6807 0,288 ± 0,004-67,6 ± 2,61 15,30 81

95 ζ-potential (mv) WIDTH (mv) Mean Size (nm) PI n.wol n.wal n.wapr PI-n.WOL PI-n.WAL PI-n.WAPR T (days) Διάγραμμα 7. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων νανογαλακτωμάτων που περιέχουν κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 45 ο C. 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, n.wol n.wal n.wapr W-n.WOL W-n.WAL W-n.WAPR T (days) Διάγραμμα 8. Κατανομή ζ-δυναμικού της διασποράς που περιέχει κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 45 ο C

96 ζ-potential (mv) WIDTH (mv) Mean Size (nm) PI n.wol n.wal n.wapr PI-n.WOL 200 0, , , , ,2 40 0, T (days) Διάγραμμα 9. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων νανογαλακτωμάτων που περιέχουν κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 25 ο C n.wol n.wal n.wapr W-n.WOL W-n.WAL W-n.WAPR T (days) Διάγραμμα 10. Κατανομή ζ-δυναμικού της διασποράς που περιέχει κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 25 ο C

97 ζ-potential (mv) WIDTH (mv) Mean Size (nm) PI n.wol n.wal n.wapr 200 PI-n.WOL PI-n.WAL PI-n.WAPR 0, , , , , , T (days) Διάγραμμα 11. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων νανογαλακτωμάτων που περιέχουν κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 4 ο C n.wol n.wal n.wapr W-n.WOL W-n.WAL W-n.WAPR T (days) Διάγραμμα 12. Κατανομή ζ-δυναμικού της διασποράς που περιέχει κηρό μέλισσας σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 4 ο C

98 ΔΕΙΓΜΑ n.col n.cal n.capr ΔΕΙΓΜΑ n.col n.cal Πίνακας 13. Σταθερότητα νανογαλακτωμάτων με βάση το βούτυρο κακάο 45 o C Days Mean Size (nm) Polydispersity Index (PI) ζ-potential (mv) Width (mv) 1 144,0 ± 2,307 0,280 ± 0,009-58,3 ± 1,45 8, ,9 ± 2,707 0,287 ± 0,011-64,4 ± 1,63 7, ,4 ± 1,300 0,282 ± 0,007-67,6 ± 3,21 10, ,5 ± 2,138 0,293 ± 0,005-66,6 ± 0,173 10, ,6 ± 1,097 0,294 ± 0,012-63,5 ± 0,702 10, ,99 ± 1,417 0,179 ± 0,010-59,0 ± 1,50 9, ,2 ± 2,155 0,278 ± 0,007-57,4 ± 1,11 10, ,2 ± 0,000 0,290 ± 0,008-59,0 ± 4,47 9, ,9 ± 2,639 0,284 ± 0,005-68,4 ± 1,92 12, ,5 ± 0,7572 0,294 ± 0,012-68,4 ± 1,81 12, ,9 ± 0,1528 0,297 ± 0,012-64,7 ± 4, ,68 ± 0,8637 0,267 ± 0,010-59,6 ± 1,64 9, ,2 ± 2,483 0,282 ± 0,003-58,2 ± 0,252 7, ,9 ± 2,055 0,289 ± 0,010-63,7 ± 0,462 9, ,2 ± 2,136 0,291 ± 0,012-67,6 ± 1, ,0 ± 0,9292 0,292 ± 0,011-70,0 ± 3,94 11, ± 1,168 0,292 ± 0,003-59,9 ± 2,39 10, ,59 ± ,232 ± 0,010-57,4 ± 1,15 9, o C Days Mean Size (nm) Polydispersity Index (PI) ζ-potential (mv) Width (mv) 1 144,0 ± 2,307 0,280 ± 0,009-58,3 ± 1,45 8, ,7 ± 2,139 0,268 ± 0,003-65,8 ± 2,92 11, ,0 ± 1,890 0,284 ± 0,005-68,8 ± 0,361 7, ,8 ± 1,801 0,281 ± 0,006-66,3 ± 0,819 9, ,9 ± 2,843 0,290 ± 0,006-63,4 ± 1,90 10, ,1 ± 3,287 0,290 ± 0,002-62,6 ± 1,97 10, ,3 ± 0,9018 0,284 ± 0,005 (-57,9) ± 0,651 8, ,2 ± 2,155 0,278 ± 0,007-57,4 ± 1,11 10, ,7 ± 3,609 0,282 ± 0,003-58,4 ± 2,55 7, ,5 ± 1,266 0,283 ± 0,008-64,5 ± 7,02 12, ,0 ± 0,7371 0,283 ±0,006-62,9 ± 0,569 9, ,7 ± 1,136 0,287 ± 0,002-61,3 ± 0,493 7, ,4 ± 1,845 0,282 ± 0,006-56,5 ± 4,01 12, ,8 ± 0,8327 0,283 ± 0,005 (-61,0) ± 7,30 9,88 85

99 n.capr ΔΕΙΓΜΑ n.col n.cal n.capr Πίνακας 13. Σταθερότητα νανογαλακτωμάτων με βάση το βούτυρο κακάο 1 141,2 ± 2,483 0,282 ± 0,003-58,2 ± 0,252 7, ,4 ± 3,208 0,293 ± 0,010-60,4 ± 0,839 9, ,8 ± 1,429 0,286 ± 0,006-67,4 ± 1,40 8, ,3 ± 0,4041 0,289 ± 0,008-65,2 ± 0,839 8, ,4 ± 1,750 0,289 ± 0,005-62,7 ± 1,86 7, ,5 ± 0,7506 0,285 ± 0,010-62,3 ± 0,458 9, ,0 ± 0,4726 0,289 ± 0,004-61,1 ± 2,70 9,81 4 o C Days Mean Size (nm) Polydispersity Index (PI) ζ-potential (mv) Width (mv) 1 144,0 ± 2,307 0,280 ± 0,009-58,3 ± 1,45 8, ,5 ± 2,710 0,279 ± 0,011-61,6 ± 1,33 8, ,0 ± 2,974 0,275 ± 0,006-62,2 ± 2,35 9, ,2 ± 2,977 0,286 ± 0,004-66,3 ± 1,65 10, ,4 ± 0,4509 0,277 ± 0,010-65,2 ± 4,41 9, ,1 ± 1,480 0,286 ± 0,007-60,3 ± 5,63 17, ,9 ± 0,5508 0,282 ± 0,007-56,6 ± 2,90 15, ,2 ± 2,155 0,278 ± 0,007-57,4 ± 1,11 10, ,1 ± 2,122 0,273 ± 0,004-56,6 ± 1,32 9, ,0 ± 1,818 0,275 ± 0,007-68,7 ± 2,50 10, ,5 ± 2,065 0,273 ± 0,006-66,0 ± 3,58 10, ,6 ± 0,5859 0,276 ± 0,004-61,8 ± 0,723 9, ,8 ± 2,650 0,277 ± 0,012-61,7 ± 2, ,6 ± 0,4041 0,275 ± 0,011-73,8 ± 10,7 14, ,2 ± 2,483 0,282 ± 0,003-58,2 ± 0,252 7, ,3 ± 2,122 0,274 ± 0,010-61,7 ± 0,651 9, ,2 ± 1,662 0,279 ± 0,004-70,0 ± 7,08 12, ,7 ± 1,929 0,286 ± 0,015-74,0 ± 3,41 12, ,5 ± 2,307 0,282 ± 0,004-64,6 ± 0,529 8, ,0 ± 3,004 0,290 ± 0,003-61,6 ± 1, ,7 ± 0,7550 0,274 ± 0,008-67,0 ± 1,68 13,10 86

100 ζ-potential (mv) WIDTH (mv) Mean Size (nm) PI n.col n.cal n.capr PI-n.COL PI-n.CAL PI-n.CAPR 200 0, , , , , , T (days) Διάγραμμα 13. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων νανογαλακτωμάτων που περιέχουν βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 45 ο C n.col n.cal n.capr W-n.COL W-n.CAL W-n.CAPR T (days) Διάγραμμα 14. Κατανομή ζ-δυναμικού της διασποράς που περιέχει βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 45 ο C

101 ζ-potential (mv) WIDTH (mv) Mean Size (nm) PI n.col n.cal n.capr PI-n.COL PI-n.CAL PI-n.CAPR 200 0, , , , ,2 40 0, T (days) Διάγραμμα 15. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων νανογαλακτωμάτων που περιέχουν βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 25 ο C. n.col n.cal n.capr W-n.COL W-n.CAL W-n.CAPR T (days) Διάγραμμα 16. Κατανομή ζ-δυναμικού της διασποράς που περιέχει βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 25 ο C. 88

102 ζ-potential (mv) WIDTH (mv) Mean Size (nm) PI n.col n.cal n.capr PI-n.COL PI-n.CAL PI-n.CAPR T (days) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Διάγραμμα 17. Κατανομή μεγέθους σωματιδίων νανογαλακτωμάτων που περιέχουν βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 4 ο C. 0 n.col n.cal n.capr W-n.COL W-n.CAL W-n.CAPR T (days) Διάγραμμα 18. Κατανομή ζ-δυναμικού της διασποράς που περιέχει βούτυρο κακάο σε συνδυασμό με έλαιο ελιάς, αμυγδάλου ή βερίκοκου στους 4 ο C. - Στους 25 ο C: Τα νανογαλακτώματα που παρασκευάστηκαν δεν παρουσίασαν μεταβολή φάσεων στις 90 ημέρες. (Εικόνα 26, 27) - Στους 4 ο C: Όλα τα δείγματα που παρασκευάστηκαν παρέμειναν σταθερά σε θερμοκρασία 4 ο C. (Εικόνα 28, 29, 30). 89

103 - Στους 45 ο C: Η φύλαξη στους 45 ο C, οδήγησε σε σημαντικές μεταβολές της κατανομής του μεγέθους της διεσπαρμένης φάσης των νανογαλακτωμάτων. Συγκεκριμένα, τα δείγματα που είχαν ως βάση το βούτυρο κακάο ''κατέρρευσαν'' και για τους 3 συνδυασμούς ελαίων μετά από 90 ημέρες φύλαξης. (Εικόνα 31) Από τα δείγματα που είχαν ως βάση τον κηρό μέλισσας μόνο ο συνδυασμός με ελαιόλαδο αποσταθεροποιήθηκε μετά τις 90 ημέρες (παρατηρήθηκε εμφάνιση ελαίου στην επιφάνειά τους). Αντίθετα, τα δείγματα με κηρό μέλισσας και αμυγδαλέλαιο ή βερικοκέλαιο παρέμειναν ιδιαίτερα σταθερά στο διάστημα των 90 ημερών. Εικόνα 26. Τα νανογαλακτώματα με βάση το κηρό μέλισσας αμέσως μετά την παρασκευή τους. 90

104 Εικόνα 27. Τα νανογαλακτώματα με βάση το βούτυρο κακάο αμέσως μετά την παρασκευή τους. Εικόνα 28. Τα νανογαλακτώματα με βάση το κηρό μέλισσας μετά από ένα μήνα παραμονής στους 25 o C, 4 o C και 45 o C. 91

105 Εικόνα 29. Τα νανογαλακτώματα με βάση το βούτυρο κακάο μετά από ένα μήνα παραμονής στους 25 o C, 4 o C και 45 o C 92

106 Εικόνα 30. Τα νανογαλακτώματα με βάση το κηρό μέλισσας μετά από 90 ημέρες παραμονής στους 25 o C, 4 o C και 45 o C. To δείγμα με κηρό μέλισσας και ελαιόλαδο εμφάνισε διαχωρισμό φάσεων μετά από 60 ημέρες στους 45 o C. 93

107 Εικόνα 31. Τα νανογαλακτώματα με βάση το βούτυρο κακάο μετά από 90 ημέρες παραμονής στους 25 ο C, 4 ο C και 45 ο C. Όλα τα δείγματα ανεξάρτητα από το έλαιο που περιείχαν αποσταθεροποιήθηκαν στους 45 ο C. 94

108 Mean F 4.3 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΣΚΕΥΑΣΜΑΤΩΝ ΑΠΟΦΡΑΚΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Στο τέλος της παρούσας μελέτης, εξετάστηκαν οι αποφρακτικές ιδιότητες των γαλακτωμάτων και των νανογαλακτωμάτων, δηλαδή η ικανότητά τους να σχηματίζουν λιπιδικό φιλμ στην επιφάνεια του δέρματος με αποτέλεσμα να αποφεύγεται η απώλεια υγρασίας στο δέρμα. Η μελέτη αυτή βασίστηκε σε μία in vitro δοκιμή, στην οποία το χαρακτηριστικό που μετρήθηκε ήταν η απώλεια του νερού (μέσω απλής ζύγισης των συστημάτων) μετά από 6, 24 και 48 ώρες έκθεσης σε θερμοκρασία κοντά στην θερμοκρασία του ανθρώπινου δέρματος. Στη συνέχεια, έμμεσα υπολογίστηκε ο συντελεστής απόφραξης για κάθε δείγμα. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης φαίνονται στους Πίνακες 14 και 15 καθώς και στα Διαγράμματα 19 και 20. Πίνακας 14. Αξιολόγηση αποφρακτικής ικανότητας των συμβατικών γαλακτωμάτων ΧΡΟΝΟΣ (h) ΔΕΙΓΜΑ SD SD SD e.wol 22,01 7,60 10,66 8,03 6,42 8,01 e.wal 22,01 12,84 9,54 6,43 6,97 5,68 e.wapr 21,33 2,79 9,78 4,08 5,88 4,37 e.col 24,29 2,03 12,78 2,67 7,83 1,96 e.cal 14,78 8,24 7,09 3,70 3,70 2,89 e.capr 31,77 12,99 20,2 8,02 15,56 6,04 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 FeWOL FeCOL FeWAL FeCAL 0,00-10, Χρόνος t(h) Διάγραμμα 19. Σύγκριση δείκτη απόφραξης F σε συμβατικά γαλακτώματα. FeWAPR FeCAPR 95

109 Mean F Πίνακας 15. Αξιολόγηση αποφρακτικής ικανότητας των νανογαλακτωμάτων ΧΡΟΝΟΣ (h) ΔΕΙΓΜΑ SD SD SD n.wol 20,64 2,96 11,25 1,61 8,09 1,16 n.wal 26,37 5,92 19,87 8,16 18,32 9,80 n.wapr 19,34 3,84 9,67 5,01 6,72 3,85 n.col 17,22 2,32 7,80 1,85 5,25 2,21 n.cal 17,75 5,85 14,95 8,11 15,05 9,04 n.capr 22,99 7,23 18,24 8,32 17,89 9,49 50,00 40,00 30,00 20,00 FnWOL FnCOL FnWAL FnCAL 10,00 FnWAPR Επίδραση του μεγέθους των σωματιδίων: Όλα τα γαλακτώματα είτε συμβατικά είτε νανογαλακτώματα παρουσιάζουν ικανοποιητικό δείκτη απόφραξης κυρίως στις 6h, (F > 10). [61] Η μορφοποίηση των ελαίων ως νανογαλακτώματα έδωσε καλύτερα αποτελέσματα σε δυο δείγματα. 0,00 Αυτά ήταν : 1. Κηρός μέλισσας-αμυγδαλέλαιο (p=0,05) 2. Βούτυρο κακάο-αμυγδαλέλαιο (p=0,03<0,05) Ενώ μόνο το συμβατικό με βούτυρο κακάο και ελαιόλαδο έδωσε καλά αποτελέσματα (p=0,05). Για την επιλογή της καταλληλότερης μορφής καθοριστική παράμετρος είναι και η λιπιδική σύσταση. (Εικόνα 32) Χρόνος t(h) Διάγραμμα 20. Σύγκριση δείκτη απόφραξης F σε νανογαλακτώματα. FnCAPR 96

110 Εικόνα 62. Σύγκριση δείκτη απόφραξης F σε συμβατικά γαλακτώματα και νανογαλακτώματα. Επίδραση της λιπιδικής σύστασης: Το ελαιόλαδο, στις 6h εμφανίζει απόφραξη (F) περίπου 20 για όλα τα δείγματα, ανεξάρτητα από το στερεό συστατικό και το μέγεθος του φορέα. Το αποτέλεσμα δεν διατηρείται σε ικανοποιητικά επίπεδα μετά τις 24 h. Για το αμυγδαλέλαιο, στις 6h η απόφραξη είναι ικανοποιητική (15<F<26) για όλα τα δείγματα. Όμως τα αποτελέσματα μένουν σταθερά στις 24h μόνο για τα νανογαλακτώματα. Το ίδιο ισχύει και για τις 48h. Ενώ για το βερικοκέλαιο, στις 6h η απόφραξη είναι ικανοποιητική (19<F<32) για όλα τα δείγματα. Όμως τα αποτελέσματα μένουν σταθερά στις 24h μόνο για τα δείγματα που περιέχουν βούτυρο κακάο, ανεξάρτητα από το μέγεθος των σωματιδίων. Το ίδιο ισχύει και για τις 48h. (Εικόνα 33). 97

111 Εικόνα 33. Σύγκριση δείκτη απόφραξης F ανά έλαιο σε συμβατικά γαλακτώματα και νανογαλακτώματα ΕΝΥΔΑΤΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΣΤΟ ΔΕΡΜΑ ΕΘΕΛΟΝΤΩΝ Η άμεση ενυδάτωση που προκαλούν τα γαλακτώματα που παρασκευάστηκαν αξιολογήθηκαν σε 4 υγιείς εθελοντές. Oi μετρήσεις σε κάθε εθελοντή έγιναν σε 2 σημεία στην έσω επιφάνεια του αντιβράχιου. Σε κάθε μια από τις 2 θέσεις ενσωματώθηκαν 2 δείγματα (νανογαλάκτωμα ή συμβατικό γαλάκτωμα) ΕΝΥΔΑΤΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΑΝΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Στον Πίνακα 16 φαίνονται συνοπτικά οι μέσοι όροι των μετρήσεων της μεταβολής ενυδάτωσης για κάθε γαλάκτωμα και η διαγραμματική τους απεικόνιση (Διάγραμμα 21). Στο Παράρτημα ΙΙΙ παρατίθενται αναλυτικά οι μετρήσεις μεταβολής της ενυδάτωσης κάθε εθελοντή μετά από την εφαρμογή των γαλακτωμάτων. Πίνακας 16. Μετρήσεις ενυδάτωσης και μεταβολής ενυδάτωσης για τα συμβατικά γαλακτώματα ΧΡΟΝΟΣ (h) %(1-0) %(2-0) ΔΕΙΓΜΑ SD SD SD SD SD e.wol 33,25 1,50 38,75 1,89 39,00 1,63 16,58 4,13 17,38 4,80 e.wal 28,75 4,72 34,75 6,08 33,50 5,26 20,74 4,56 16,67 2,85 e.wapr 31,75 2,06 34,75 2,06 34,25 2,87 9,48 0,63 13,21 5,19 e.col 32,00 4,24 37,25 4,57 36,75 3,86 16,55 1,92 15,22 4,91 e.cal 30,00 3,65 35,00 3,83 34,25 3,59 16,88 4,65 14,47 6,17 e.capr 32,25 0,50 36,75 1,71 35,75 2,87 13,92 3,82 10,77 7,11 98