XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Введение

Комбинированное исследование состояния кожных покровов или отдельных показателей состояния кожи представляется важным во многих направлениях медицины и косметологии. Наибольший интерес вызывают такие параметры как рН, жирность, увлажненность (сухость), пигментация, механические свойства, микроциркуляция и исследование внутренних структур кожи. Как правило, известные приборные системы функциональной диагностики являются дорогостоящими и предполагают использование дополнительных реагентов и расходных материалов.

Об актуальности темы также говорит публикационная активность. По данной тематике, согласно Scopus, количество публикаций остается стабильно высоким (рис.1) .

Рис. 1. Публикационная активность «Изучение влияния косметических средств на кожу»

Выбор того или иного косметического средства для ухода за кожей и само состояние кожи человека зависит от ее типа. Качественные и количественные показатели состояния кожи приведены в таблицах 1 и 2 [1,2]. Необходимо учитывать неоднородное распределение типологии кожи в зависимости от строения кожного покрова, а, следовательно, распределение органического вещества на теле и лице человека существенно не равномерно.

Таблица 1. Качественное определение типа кожи по внешним признакам

Нормальная	Сухая	Жирная	Комбинированная
равномерно окрашена, гладкая, упругая, чистая и свежая. Лишена таких недостатков, как поры, угри, расширенные сосуды и т. п	встречается часто и требует умелого и внимательного ухода, так как очень чувствительна к неблагоприятным воздействиям и быстро стареет.	выглядит толстой, грубой, блестит. Иногда она по виду напоминает апельсиновую корку. Жирная кожа встречается чаще в молодости.	лоб, нос, подбородок - кожа обычно жирная, а вот на висках, щеках и шее, и особенно вокруг глаз как раз наоборот - сухая.

Таблица 2. Определение параметров жирности кожи и ее типа стандартным методом себуметрии

Типы кожи по данным себуметрии (липотип)	Количественный показатель
Сухая кожа	< 90 мкг/см 2
Нормальная кожа	90-220 мкг/ см2
Жирная кожа	>220 мкг/см 2

Появление и внедрение новых активных компонентов требует постоянного исследование их свойств, знания эффективной концентрации на поверхности кожи и их действия на кожу человека. Для этого требуется развитие новых методов обнаружения таких сложных компонентов, как гиалуроновая кислота, пептиды, витамины и т.п., а также разработка способов измерения их концентрации и изучения особенностей проникновения данных активов в кожу.

На предыдущих этапах работы был рассмотрен метод окситермографии, как вариант нового безреагентного метода, который позволяет не только количественно определять параметры жирности (липотип) кожи, но и исследовать особенности процесса переноса компонентов косметических средств во внутренние слои эпидермиса (трансдермальные свойства).

На данном этапе работы для аналогичных исследований была использованв ИК – Фурье спектроскопия, которая позволяет не только качественно, но и количественно определить органические вещества, находящиеся на поверхности кожного покрова человека.

Целью данной работы является исследование распределения органического вещества на поверхности кожи человека и переноса косметических активов во внутренние слои кожи с помощью метода ИК-Фурье спектроскопии.

Для реализации цели на данном этапе работы были определены следующие задачи:

подобрать референтный метод исследования для контроля точности параметров, определенных с помощью оксидермографии;

провести литературный обзор по изучению распределения органического вещества на поверхности кожи человека;

подобрать условия пробоотбора и исследования органического вещества с кожи человека;

исследовать изменение концентрации косметических активов на поверхности кожи с течением времени (построение кинетической зависимости).

Литературный обзор

Вещества на поверхности кожи

Кожа состоит из нескольких слоев. Самый верхний слой образован мертвыми клетками, которые обновляются по мере изнашивания. Заметим, что именно этот слой — его называют роговым — и является главной точкой воздействия для косметических средств. Большинство косметических средств не могут проникнуть дальше рогового слоя, и, по мнению некоторых законодателей в области косметологии, они и не должны этого делать. Однако ограниченность ареала действия роговым слоем вовсе не умаляет роли косметических средств. Прежде всего, потому, что, когда мы смотрим на кожу, мы видим именно роговой слой, и от него во многом зависит внешний вид кожи. А, кроме того, именно роговой слой отвечает за барьерные свойства кожи. Удаление или повреждение рогового слоя резко повышает степень проницаемости кожи для раздражающих веществ, микроорганизмов и воды.

Роговой слой настолько важен, что над его созданием работает особый слой кожи — эпидермис. Эпидермис состоит преимущественно из одного типа клеток, кератиноцитов, находящихся на разных стадиях созревания, однако в нем встречаются и другие клетки. Эпидермис взрослого человека имеет площадь примерно 1,5—2 м² и весит порядка 0,5 кг.

Через неповрежденный роговой слой не могут проникнуть крупные белковые молекулы, а проникновение других молекул сопряжено со значительными трудностями.

Под эпидермисом расположена дерма, в которой находятся кровеносные и лимфатические сосуды, питающие кожу. Эпидермис же лишен сосудов и полностью зависит от дермы. Границей эпидермиса и дермы (а заодно границей внешней и внутренней частей кожи) является базальная мембрана [3].

Рис.2. Схема строения кожи человека [4].

Дерма имеет важнейшее значение для внешнего вида кожи. Прежде всего, в ней находятся волокна, которые отвечают за эластичность и упругость кожи — коллаген и эластин. Если молодую кожу растянуть (причем это требует значительных усилий), то она возвратится в то же состояние, в котором была до растяжения. По мере изнашивания волокон растянуть кожу становится все легче, а возвращение к прежнему состоянию происходит все медленнее. В дерме также находятся вещества, которые, словно губка, удерживают в ней влагу. Состояние дермы, ее упругость и устойчивость к механическим нагрузкам определяются как состоянием волокон коллагена и эластина, так и качеством водного геля, образованного особыми молекулами — гликозаминогликанами. В молодой коже и упругие волокна, и водосберегающий гель постоянно обновляются. С возрастом обновление идет все медленнее, накапливаются поврежденные волокна, а количество геля неуклонно уменьшается. Под дермой располагается подкожная жировая клетчатка.

Не менее важными структурами в коже считаются железы. Если провести по коже пальцем, то можно в большей или меньшей мере почувствовать жирную пленку, которая покрывает кожу. У некоторых людей она практически неощутима, зато у других весьма обильна. В жаркую погоду или при физических упражнениях на коже выступает влага и жирность кожи усиливается. Образование пленки органического вещества на поверхности кожи происходит в результате деятельности двух главных типов кожных желез — сальных и потовых.

Рис.3. Схема желез на коже человека [5]

Устройство сальной железы можно представить себе, если мысленно надавить пальцем на кожу и сделать в ней углубление, достигающее дермы. Тогда стенки получившейся ямки будут выстланы эпидермисом. Стенка сальной железы действительно напоминает эпидермис. В ней есть зародышевый слой, в котором происходит непрерывное размножение клеток, а самый верхний слой, так же как в эпидермисе, является местом гибели клеток. Только происходит это все не на поверхности кожи, а в протоке сальной железы. По мере продвижения навстречу своей гибели клетка сальной железы накапливает жировой секрет, который состоит из твердых тугоплавких жиров. Когда клетка разрушается, ее содержимое выплескивается в просвет сальной железы. Таким образом, секрет сальных желез состоит из кожного сала и разрушенных клеток сальной железы. И разумеется, сальные железы тоже влияют на внешний вид кожи. Если они функционируют умеренно, лишь слегка смазывая верхний слой, то кожа выглядит гладкой и имеет здоровый блеск. При избытке кожного сала кожа приобретает жирный блеск, выглядит нечистой, а расширенные протоки сальных желез придают ей вид апельсиновой кожуры. Недостаток кожного сала приводит к тому, что роговые чешуйки не лежат ровно, а топорщатся. Такая кожа выглядит сухой, тусклой и шершавой. Большинство сальных желез расположены у основания волосяных фолликулов и являются его важной частью.

Еще одни тип действующих на коже желез - потовые железы – под микроскопом выглядят как трубочки, свернутые в клубочки в глубине дермы и тянущиеся через всю кожу до самой ее поверхности.

В коже есть потовые железы двух типов — обычные, выделяющие практически лишенную запаха чуть подсоленную жидкость, и апокриновые, которые развиваются в период половой зрелости и несут главную ответственность за запах пота. Апокриновые железы располагаются лишь в подмышечных впадинах, немного на лбу и в области гениталий. В подмышечных впадинах их секрет смешивается с секретом пота, что способствует усилению запаха, особенно если в потовых железах поселяются бактерии.

Поверхность нормальной кожи имеет кислую реакцию, и ее рН (мера кислотности) составляет 5,5 (нейтральный рН равен 7,0, а рН крови — 7,4). Практически все живые клетки (в том числе большая часть бактериальных) очень чувствительны к изменениям рН, и даже небольшое закисление для них губительно. Только кожа, покрытая слоем погибших ороговевших клеток, может себе позволить облечься в кислотную мантию. Кислотная мантия кожи образована смесью кожного сала и пота, в которую добавлены органические кислоты — молочная, лимонная и другие. Эти кислоты образуются в результате биохимических процессов, протекающих в эпидермисе. Кислотная мантия кожи является первым звеном защиты от микроорганизмов, так как большинство микробов не любят кислую среду. Кислотность кожи нарушается при некоторых кожных заболеваниях. Например, при грибковых заболеваниях рН возрастает до 6 (слабокислая реакция), при экземе — до 6,5 (почти нейтральная реакция), при угревой болезни — до 7 (нейтральная). Надо отметить, что на уровне базального слоя эпидермиса, где располагаются зародышевые клетки, рН кожи становится равным рН крови — 7,4. [6]

Вещества поступают на поверхность кожи не только из внешней среды, но и через железы внутренней секреции, следовательно, у каждого человека свой состав органического вещества на поверхности кожи, зависящий от большого числа факторов.

В качестве анализируемых веществ были выбраны потожировые выделения на поверхности лица человека. В таблице 3 представлен примерный состав пота и сальных выделений. Химический состав пота зависит от многих факторов, обычно, кроме неорганических веществ в него входят Белки, Бензойная кислота, Виннокаменная кислота, Гиппуровая кислота, Глюкоза, Молочная кислота, Мочевая кислота, Мочевина, Салициловая кислота. Состав кожного сала обычно описывается набором следующих компонентов: Стеариновая кислота Пальмитиновая кислота Миристиновая кислота Эфиры воска Холестерин и его эфиры [7]

Современные косметические активы.

Современные косметические активы, применяемые для ухода за кожей, весьма разнообразны. Большую группу составляют эмоленты. Эмоленты – это жиры и жироподобные вещества, которые входят в состав косметических средств. Они действуют исключительно на поверхности кожи

Рис. 4. Действие эмолентов на эпидермис [8].

Эмоленты на основе нефтепродуктов (парафин, вазелин, минеральное масло) считаются химически и биологически нейтральными. Они не впитываются в кожу, не усваиваются клетками и образуют пленку, которая препятствует испарению воды.

Парафин - твердое, бесцветное или белое вещество, плавящееся при нагревании. В чистом виде создает неприятное ощущение жирности. Хорошо очищенный парафин безвреден, но при недостаточно хорошей очистке может раздражать кожу.

Вазелин (парафиновое желе) - вязкое бесцветное вещество. Быстро повышает содержание влаги в коже благодаря образованию водонепроницаемой пленки, но увлажняющий эффект может быть слишком сильным для нормальной кожи. В чистом виде создает неприятное ощущение жирности.

Минеральное масло (жидкий парафин) - бесцветная вязкая жидкость. Клетками кожи не усваивается, образует жирную пленку. В чистом виде оставляет неприятное ощущение жирности, однако в меньшей степени, чем вазелин.

Силиконовые масла (циклометиконы, диметиконы) - биологически инертные кремнийорганические соединения, которые позволяют производить косметику с широким спектром свойств.

Циклометиконы имеют жидкую консистенцию. Они быстро испаряются, создавая впечатление мгновенного впитывания, и оставляют характерное ощущение шелковистости кожи.

Диметиконы представляют собой полимерные соединения, и скорость их испарения зависит от длины цепи молекулы. Короткие диметиконы создают эффект быстрого впитывания. Средние по длине - улучшают внешний вид кожи, придавая ей приятную бархатистость. Длинные - создают ощущение медленно впитывающегося, но "нежирного" питательного крема. Все силиконы фиксируются на коже, образуя защитную пленку.

Синтетические эмоленты - производные жирных кислот. В косметике применяют сложные эфиры спиртов и жирных кислот, полученные синтетическим путем.

Изопропилмиристат - синтетический эмолент, эфир изопропилового спирта и миристино вой кислоты. Легко распределяется по коже, нежирный, легкий. Улучшает внешний вид кожи, однако может провоцировать угри.

Используют и другие синтетические эмоленты на основе жирных кислот, в частности октилпальмитат и изопропилизостеарат.

Натуральные масла, жиры и их компоненты.

Ланолин - воскоподобное вещество, получаемое из смазки, покрывающей овечью шерсть. Образует жировую пленку, которая очень эффективно снимает симптомы сухой кожи. Однако его применяют редко, поскольку случаи аллергии на ланолин создали этому ингредиенту плохую репутацию. Сейчас наиболее часто можно встретить производные ланолина - ланолиновое масло и ланолиновый спирт.

Жир эму - эмолент, обладающий ранозаживляющими и защитными свойствами. Как все натуральные масла, оставляет жирную пленку [8].

Также в качестве косметических активов, входящих в состав косметических средств можно рассматривать

Глицерин, , бесцветная, вязкая, очень гигроскопичная жидкость, смешивается с водой в любых пропорциях. Сладкий на вкус, отчего и получил своё название (др.-греч. γλυκός — сладкий). В соединении с пропиленгликолем становится более текучим. Химические свойства глицерина типичны для многоатомных спиртов. Взаимодействие глицерина с галогеноводородами или галогенидами фосфора ведёт к образованию моно- и дигалогенгидринов. Глицерин этерифицируется карбоновыми и минеральными кислородосодержащими кислотами с образованием соответствующих сложных эфиров.

Витамины, в частности, альфа-токоферол (витамин Е) - производных токола. Светло-желтые вязкие жидкости, не растворимы в воде, хорошо растворимы в хлороформе, эфире, гексане, петролейном эфире, хуже - в ацетоне и этаноле. Растворы интенсивно флуоресцируют (максимум возбуждения 295 нм, излучения - 320-340 нм). Устойчивы к действию минер. к-т и р-ров щелочей. При взаимодействии с О₂ и др. окислителями превращаются в хиноны (значительно более стойки к окислению сложные эфиры витамина). Разлагаются при облучении УФ-светом. В атмосфере инертного газа стабильны при нагревании до 100°С. Важнейшие соединения группы витамина Е: токоферолы и токотриенолы; последние значительно менее активны, чем токоферолы, и отличаются от них тремя двойными связями в положениях 3', 7' и 11'. Все асимметричные центры молекул природы токоферолов (положения 2, 4' и 8') имеют R-конфигурацию [9].

Белковые гидролизаты и пептиды.

Очень популярный компонент – гиалуроновая кислота. несульфированный гликозаминогликан, входящий в состав соединительной, эпителиальной и нервной тканей. Является одним из основных компонентов внеклеточного матрикса, содержится во многих биологических жидкостях (слюне, синовиальной жидкости и др.). Принимает значительное участие в пролиферации и миграции клеток. Продуцируется некоторыми бактериями (напр. Streptococcus). В теле человека весом 70 кг в среднем содержится около 15 граммов гиалуроновой кислоты, треть из которой преобразуется (расщепляется или синтезируется) каждый день [9].

Определение жирности кожи

Для правильного подбора уходовой косметики необходимо правильно оптеделить тип кожи и распределение зон повышенного содержания органических компонентов. Такое определение можно провести методом себуметрии.

Себуметр. Это измерительный прибор для определения количества кожного сала на поверхности кожи (включая кожу волосистой части головы) и волос.

Измерения основаны на фотометрическом анализе сальных пятен. Специальная пленка прикладывается к поверхности кожи. При контакте с кожным салом она становится прозрачной. Для определения количества кожного сала измерительная головка кассеты вставляется в отверстие прибора, где оценивается степень ее прозрачности. Для этого пленку освещают лучом света, который проходит сквозь нее, отражается маленьким зеркальцем, расположенным сзади, и попадает на фотоэлемент, который и анализирует степень прозрачности пленки. Светорассеяние на пленке коррелирует с содержанием кожного сала на измеряемой поверхности [10].

Известен еще один простой метод определения жирности кожи.

Визуализация. Используется для оценки количества кожного сала на поверхности кожи. Принцип действия следующий: различные вещества, способные адсорбировать жиры, наносятся либо непосредственно на кожу, после чего делается цифровой фотоснимок, который обрабатывается специальным программным обеспечением. Либо вещества наносятся на прозрачную пленку, после снятия пробы жирности с поверхности кожи, которая потом фотографируется в проходящем свете с высоким разрешением. [10].

В предыдущих работах жирность кожи определялась методом окситермографии.

Для исследования пробы отбирались в 15 точках с поверхности кожи лица кварцевым пробоотборником с шероховатой торцевой частью. Методика пробоотбора описана в работе [11]. Точки пробоотбора показаны на рис.5.

Рис. 5. Точки пробоотбора.

Особое внимание было уделено методике пробоотбора. Усилие, с которым прикладывается кварцевый пробоотборник, может оказать значительное влияние на количество перенесенного органического вещества и, соответственно, повлиять на результат исследований.

. При дисперсионном анализе без учета эксперимента с максимальным усилием (табл.5), соотношение Fрасч<<<Fкр показывает, что воздействие рассматриваемого фактора несущественно. В используемом диапазоне приложенных усилий, дисперсия полученных данных не зависит от степени нажатия и носит случайный характер.

Таблица 3. Однофакторный дисперсионный анализ MS Excel,

Источник вариации	SS сумма квадратов	Ср.квадрат рассеяния	Fрасч	Fкр
Между группами	294368,2917	42052,6131	0,036283	2,84
Внутри групп	18544335,33	1159020,958

Рис. 6. Исследование распределения органического вещества на коже лица методом окситермографии

Проведенный эксперимент по определению жирности кожи показывает, что распределение органического вещества на лице неоднородно и хорошо согласуется с известными данными о проблемных зонах кожи лица. Из рис.6 видно, что минимальная концентрация Cорг. обнаружена при переходе лицо-шея и составляет 24 мгО₂/см² (сухая кожа (менее 87)), тогда как максимальное значение больше практически в 5 раз (115 мгО₂/см² – нормальная кожа (87-127)) было достигнуто при отборе вещества с надбровной дуги.

Перенос косметических активов

Трансдермальные свойства кожи – один из главных вопросов в косметологии и дерматологии. Изучение процессов переноса веществ, например, косметических активов и вспомогательных веществ, позволит определять нормы ввода компонентов в рецептуру косметического средства, механизмы воздействия и многое другое. Один из подходов, с помощью которого можно ответить на вопрос о переносе компонентов – разработка метода, позволяющего быстро и точно контролировать наличие исследуемого вещества на поверхности кожи человека во времени.

Рис. 7. Трансдермальная система доставки косметических активов [12]

В работе [13] проводилось исследование процесса переноса гиалуроновой кислоты с поверхности кожи во внутренние слои, основанного на получении кинетической зависимости изменения концентрации гиалуроновой кислоты в процессе контакта с кожей [14]. Полученная зависимость представлена на рис. 8. Для нанесения использовался 1%масс. водный раствор гиалуроновой кислоты, косметический актив наносился на предварительно обезжиренную кожу.

Рис. 8. Кинетическая зависимость изменения концентрации гиалуроновой кислоты на поверхности кожи с течением времени.

Как видно из приведенной зависимости, в процессе переноса косметического актива наблюдается формирование «пленки» на поверхности кожи, определяемая концентрация гиалуроновой кислоты перестает изменяться примерно через 7 минут.

Окситермография может быть использована для определения жирности кожи, метод является простым, экспрессным и безреагентым. Установлено, что кварцевый пробоотборник переносит эквивалентное количество органического вещества с упругой поверхности, данный способ можно использовать в широком диапазоне прикладываемых усилий, на получаемый результат этот фактор не оказывает значимого влияния. Предлагаемый метод пробоотбора в сочетании с методом окситермографии может быть использован для изучения трансдермальных свойств кожи.

ИК спектроскопия как метод исследования кожи

В качестве референтного для окситермографии был выбран метод ИК-Фурье спектроскопии.

ИК Фурье — спектроскопия

Благодаря высокой информативности спектров и разнообразия возможностей их получения ИК-спектроскопия является одним из важнейших методов анализа органических веществ [15].

Инфракрасным излучением называют излучение с длинами волн от 0,5 до 1000 мкм. В ИК-диапазоне проявляются переходы между колебательными и вращательными уровнями энергии молекул. Химические связи в молекулах испытывают колебательные движения. Колебательная энергия молекул квантована, т.е. поглощаемая энергия изменяется не непрерывно, а скачкообразно. В результате колебательный (инфракрасный) спектр молекулы представляет собой ряд пиков (полос поглощения), отвечающих разным колебательным энергетическим переходам. Большинство колебательных переходов в молекулах органических соединений реализуется в диапазоне длин волн λ от 2.5 до 25 мкм. В единицах волновых чисел ν = 1/λ (cм^-1), величин обратных длинам волн, этот интервал составляет 4000-400 cм^-1. Именно в этом диапазоне волновых чисел осуществляют регистрацию ИК-спектров органических соединений. [29]

В ИК-спектрах органических соединений можно выделить три основные области:

4000-2500 см^-1. Область валентных колебаний простых связей X–H: O–H, N–H, C–H, S–H.

2500-1500 см^-1. Область валентных колебаний кратных связей X=Y, X≡Y: C=C, C=O, C=N, C≡C, C≡N.

1500-500 см^-1. Область валентных колебаний простых связей X–Y: C–C, C–N, C–O и деформационных колебаний простых связей X–H: С–H, O–H, N–H.

Эта область также называется «областью отпечатков пальцев», т.к. положение и интенсивность полос поглощения в этом диапазоне сугубо индивидуальны для каждого конкретного органического соединения. Только по полному совпадению частот и интенсивностей линий в этой области ИК-спектра можно говорить об идентичности сравниваемых объектов.

При интерпретации ИК-спектров наиболее информативными являются области 2500-1500 см^-1 и 4000-2500 см^-1. Анализ первой из них позволяет определить в структуре соединения непредельные фрагменты: C=C, C≡C, C=O, C=N, C≡N, ароматические и гетероароматические ядра. Полосы поглощения в области 4000-2500 см^-1 позволяют однозначно идентифицировать такие функциональные группы как O–H, N–H, S–H, а также различные типы связей углерод–водород C_sp3–H, C_sp2–H, C_sp–H, (O=)C–H (альдегид).

В основе оптической схемы типичного Фурье-спектрометра лежит схема интерферометра Майкельсона, разработаны и другие системы. [16]

Рис. 9. Схема интерферометра Майкельсона. 1. Источник ИК-излучения, 2. Светоделитель, 3. Неподвижное зеркало, 4. Подвижное зеркало, 5. Компенсатор, 6. Проба исследуемого вещества, 7. Детектор ИК-излучения

Рис. 10. Схема ИК Фурье-спектрометра

ИК-спектр

Многоатомная молекула обладает большим числом различных колебаний, в которых принимают участие все ее элементы. Часть из этих колебаний можно рассматривать как локальные, связанные с одиночными связями, либо функциональными группами, другие воспринимаются как колебания этой молекулы в целом. Локализованные колебания могут быть валентными, ножничными, маятниковыми, крутильными или веерными. Валентные колебания связей атомов водорода поглощают при высоких частотах, что является следствием малой массы водорода. В других случаях частоты валентных колебаний подчиняются правилу: чем больше энергия связи между атомами, тем выше частота валентных колебаний. Деформационные колебания возникают при более низких частотах – ниже 1500 см^-1 [17].

Экспериментальная часть

Определение изменения концентрации альфа-токоферола (витамина Е) на поверхности кожи

В рамках данной части работы было проведено исследование кинетики впитывания витамина Е (альфа-токоферола) через кожу в течении 20 минут.

Рис. Схема строения токоферолов

Оборудование и реактивы: альфа-токоферол (жид.) производитель: Scharlau, KBr для изготовления таблеток, гидравлический пресс, ИК-спектрометр с Фурье преобразованием IRaffinity-1 с держателем для таблеток.

Ход работы:

Подготовлены стандартные таблетки KBr для отбора пробы с поверхности кожного покрова руки.

На руку нанесено 200 мкл альфа-токоферола с помощью дозатора.

Включен секундомер для точности отбора пробы в течении 20 секунд: сразу после растирания, через 2 минуты, 4 минуты, 6 минут, 8 минут, 10 минут, 15 минут, 25 минут.

Получены спектры пропускания/поглощения и построена кинетическая зависимость с помощью программы IR Solution и MS Excel.

Таблица 4. Характеристические полосы поглощения альфа-токоферола [18]

Литературный спектр витамина Е представлен на рис.11:

Рис.11 . ИК-спектр α-токоферола фирмы Sigma (Германия, степень чистоты 97 %) [19]

Рис. 12. ИК спектр альфа-токоферола ацетата [ 19]

ИК-спектроскопии в области средних частот 4000 – 400 см-1. На рис. 11 и 12 приведены спектры индивидуальных α-токоферола и α-токоферола ацетат [19]. В ИК-спектре α-токоферола ацетата (рис. 12) отсутствует полоса поглощения в области частот 3750-3200 см^-1, характерная для α-токоферола (рис. 11), обусловленная валентными колебания фенольного гидроксила.

Рис. 13. ИК спектры, характеризующие изменение концентрации альфа-токоферола на поверхности коже с течением времени

Изменение концентрации витамина Е было охарактеризовано изменением высоты характеристического колебательного пика (С-О-Н). Уменьшение высоты наблюдалось при каждом последующем снятии спектра, что может свидетельствовать об убыли вещества на поверхности кожи.

Рис. 14. Уменьшение высоты колебательного пика 1300-1000 см-1 альфа-токоферола

Характер данной зависимости предстоит исследовать дальше. Необходимо увеличить время эксперимента, отработать методику отбора проб и определить погрешности.

Исследование органических веществ на поверхности кожи методом ИК-Фурье спектроскопии

Следующим этапом была апробация методики, для получения ИК-спектров органического вещества с поверхности кожи лица человека (надбровная дуга) путем переноса на таблетоку KBr и дальнейшего исследования методом пропускания.

В предварительном эксперименте участвовало 3 человека. Результаты представлены на рис.

Рис 15. ИК-спектры суммарного органического вещества с поверхности кожи.

Расшифровка спектра представляется трудоемкой задачей. Органическое вещество на коже представляет собой сложную смесь различных веществ. Для сравнения были выбраны спектры глицерина, жирных карбоновых кислот (олеиновой и стеариновой)

Рис.16 Наложение колебательных спектров: синий-глицерин, красный – стеариновая кислота, темно-синий – олеиновая кислота, серый – вещества на поверхности лица.

Состав органического вещества показывает совпадения с полосами поглощения глицерина (3500-3200 см^-1), соответствующие валентным колебаниям О-Н без учета водородных связей, в области 1650 см^-1 совпадает с колебаниями глицерина (деформационные О-Н), в области 1750 см^-1 совпадения с колебаниями группы С=О, встречающихся в карбоновых кислотах, но наблюдается сдвиг пика, который можно объяснить образованием сложноэфирной группировки.

Заключение

На данном этапе работы составлен литературный обзор трансдермальных свойств кожи и ее строения. Выявлена публикационная активность по тематике за последние пять лет, рост которой доказывает актуальность данного научного направления.

В ходе экспериментальной части было показано, что метод ИК-спектроскопии может использоваться для исследования малых количеств органического вещества на поверхности кожи. Также было доказано, что в состав выделений на поверхности кожи входят жирные кислоты и глицерин, что подтверждают литературные данные.

При пробном исследовании кожи лица нескольких людей было показано, что органические вещества, находящиеся на кожном покрове разных людей отличаются по качественному и количественному составу.

В процессе выполнения НИР подтверждена гипотеза, что метод ИК-спектроскопии подходит для определения кинетики впитывания косметических активов на коже, также показано, что за 25 минут не произошло полного впитывания до образования постоянной пленки, поэтому в дальнейшем планируется увеличить время эксперимента.

Список литературы

Зуев Б. К., Филоненко В. Г., Нестерович Д. С., Поликарпова П. Д. Определение гиалуроновой кислоты в водных растворах с использованием воздуха в качестве окислителя // Журн. аналит. химии. 2018 год. Том 73 №10 стр. 763

Карагадян А.Д. Аутологичная богатая тромбоцитами плазма в коррекции инфолюционных изменений кожи: Автореф. дис.канд.мед.наук. М., 2018. 20 с.

Марголина А. Кожа сквозь призму косметологии //Наука и жизнь. – 2007. – №. 12.

Соколовский Е.В. Кожные и венерические болезни: учебное пособие для студентов медицинских ВУЗов. Спб.: Фолиант, 2008 С. 520.Stern R., Asari A.A., Sugahara K.N. Hyaluronan fragments: an information-rich system // Eur. J. Cell Biol. 2006

Farage M. A. et al. Intrinsic and extrinsic factors affecting skin surface pH //pH of the Skin: Issues and Challenges. – Karger Publishers, 2018. – Т. 54. – С. 33-47.

Сараева А.Е. Магистерская диссертация: «Определение жирности кожи человека методом окситермографии» — Дубна, 2012.

Марголина А. Наука и иллюзии в современной косметологии //Наука и жизнь. – 2005. – №. 4. – С. 52-56.

Потехин А. А. (ред.). Свойства органических соединений: справочник. – Химия. Ленингр. отд-ние, 1984.

Панова О. С. и др. Современные методы оценки гидратации и биомеханических свойств кожи //Вестник дерматологии и венерологии. – 2009. – №. 2. – С. 80-87.

Пеункова Е.С., Зуев Б.К., Моржухина С.В. Изучение распределения органических веществ на поверхности лица методом окситермографии. Семьдесят первая всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов и аспирантов высших учебных заведений с международным участием. 18 апреля 2018 г., Ярославль: сб. материалов конф. В 3 ч. Ч. 1 — стр.253 [Электронный ресурс].

Трансдермальные системы. [Электронный ресурс]. Доступ свободный. URL: http://cosmetic.ua/transdermalnie_sistemi_zastavlyayut_kosmetiku_rabotat . Дата обращения: 10.11.2018

Зуев Б. К , Поликарпова П. Д. ,. Филоненко В. Г., Коротков А. С., Сараева А. Е. Пробоотбор и определение гиалуроновой кислоты на упругой поверхности твердого тела (имитатор кожи человека) методом //Журн. аналит. химии. 2019 Том 74 №3

Михайлова Н.П. Влияние интрадермального введения модифицированной гиалуроновой кислоты на морфофункциональное состояние кожи у пациенток с инфолюционными изменениями//вестник дерматологии и венерологии №5.2013. с.152-159.

Т.Ежевская, А.Бубликов. ИК Фурье-спектрометры со специализированными приставками(НПВО, ИК-микроскоп и др.).Особенности измерений://ж-л Аналитика. 1/2012(2). - 38-41с.

Успехи физических наук, 1979 г. Март А.И. Китайгородский «Невалентные взаимодействия атомов в органических кристаллах и молекулах»

Васильев А.Н., Михайлин В.В. Введение в спектроскопию диэлектриков. Москва:МГУ. 2008. –с. 219

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ α-ТОКОФЕРОЛА МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ О. В. Чечета, Е. Ф. Сафонова, А. И. Сливкин ВЕСТНИК ВГУ, СЕРИЯ: ХИМИЯ. БИОЛОГИЯ. ФАРМАЦИЯ, 2010, № 2 c. 164-167

УДК 543.865/.867 Методы анализа витамина Е (обзор) О. В. Тринеева ВЕСТНИК ВГУ, СЕРИЯ: ХИМИЯ. БИОЛОГИЯ. ФАРМАЦИЯ, 2013, № 1с. 221-224

Код для цитирования: Скопировать