Los consumidores buscan productos cosméticos sostenibles y eficaces. Para solventar parte de estas inquietudes, la industria cosmética se ha centrado en la obtención de materiales naturales y/o a partir de procesos biotecnológicos en los que se emplean residuos como fuente de nutrientes para los microorganismos. Sin embargo, aunque las demandas del sector sean claras, los procesos de formulación y los ingredientes presentan limitaciones.
En este sentido, una de las estrategias más exploradas hasta el momento es la de proteger los compuestos activos sensibles mediante procesos de encapsulación. En AINIA estamos estudiando la combinación entre materiales biodegradables y biocompatibles con el fin de emplearlos en procesos de encapsulación y obtener cápsulas activas de liberación dirigida y controlada en células específicas. Te contamos los principales retos a los que nos hemos enfrentado.
La belleza y el bienestar están cada vez más presentes entre las prioridades de los consumidores. Esto, junto con el acceso a la información de forma rápida y sencilla, convierte a los usuarios en personas más exigentes con los productos que emplean, especialmente en el ámbito de la cosmética.
Desde la pandemia de SARS-CoV 2, las tendencias dentro del sector cosmético se han orientado hacia una cosmética más respetuosa no sólo con la piel, sino también con el medioambiente. Predominan los reclamos basados en fórmulas naturales, biodegradables y, especialmente, cada vez más personalizadas para los distintos tipos de necesidades. En definitiva, los consumidores buscan productos sostenibles y eficaces.
En términos generales, para solventar parte de estas inquietudes de los consumidores, la industria cosmética se ha centrado en la obtención de materiales naturales y/o a partir de procesos biotecnológicos en los que se emplean residuos como fuente de nutrientes para los microorganismos. Dentro de estos materiales se pueden encontrar una gran variedad en función de las aplicaciones deseadas: desde compuestos antioxidantes obtenidos a partir de residuos agroindustriales, hasta materiales de estructura polimérica desarrollados con el fin de eliminar los microplásticos.
Sin embargo, aunque las demandas del sector sean claras, los procesos de formulación y los ingredientes presentan limitaciones, en la mayoría de los casos asociadas a la estabilidad y a la biodisponibilidad de los activos tras su aplicación. En este sentido, una de las estrategias más exploradas hasta el momento es la de proteger los compuestos activos sensibles mediante procesos de encapsulación, de forma que se aumente su estabilidad pudiendo influir en la cinética de liberación e incluso en su biodisponibilidad.
Hacia la obtención de cápsulas activas de liberación dirigida y controlada en células específicas
En AINIA, a través del proyecto MAREA, estamos estudiando la combinación entre materiales biodegradables y biocompatibles, modificándolos mediante la adición de péptidos en la superficie con el fin de emplearlos en procesos de encapsulación y obtener cápsulas activas de liberación dirigida y controlada en células específicas. En este vídeo os lo contamos.
Retos de la liberación controlada para productos cosméticos a través de la microencapsulación
La liberación dirigida y controlada de moléculas terapéuticas se define como un proceso de dosificación de una molécula activa a una velocidad y/o en una localización específica permitiendo obtener valores adecuados de biodisponibilidad y garantizar un efecto terapéutico tras su aplicación.
Estos sistemas de liberación controlada y dirigida presentan limitaciones y retos que hemos estudiado en el proyecto MAREA, apoyado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) y fondos FEDER, y que indicamos a continuación:
1.Polímeros compatibles con el cuerpo humano: La selección del material de recubrimiento es uno de los puntos más delicados a la hora de diseñar un proceso de encapsulación. En este sentido, dentro del proyecto MAREA se han hemos estudiado dos alternativas distintas:
- materiales poliméricos biocompatibles y biodegradables procedentes de recursos renovables
- estructuras biológicas conocidas como exosomas.
Dentro del primer grupo, tras un extenso estudio bibliográfico, evaluamos dos polímeros de interés, el ácido poliláctico (PLA) y el ácido poliláctico-glicólico (PLGA).
- El PLA es un termoplástico, sintetizado a partir de la polimerización del ácido láctico procedente de la fermentación de recursos renovables como la caña de azúcar o el almidón de maíz. Además de su biodegradabilidad, se caracteriza por su biocompatibilidad, lo que ha incrementado el interés de los investigadores y de la industria en su uso como material en biomedicina.
- De forma semejante, el PLGA, copolímero de PLA, también se ha planteado como polímero de interés, por su biodegradabilidad y alta biocompatibilidad.
Exosomas, materiales de origen natural: Finalmente, como última vía explorada, se evaluaron materiales de origen natural como son los exosomas. Estos consisten en estructuras vesiculares secretadas por las células y que presentan alguna proteína o porciones de ácidos nucleicos en su interior. Su principal ventaja es la de presentar marcadores específicos en su membrana que permiten la interacción con células diana, por lo que su modificación superficial no es necesaria.
2. Generación de sistemas de liberación dirigida mediante la funcionalización con péptidos: Como hemos mencionado, la selección de materiales se trata de una tarea crítica cuando se habla de procesos de encapsulación. Sin embargo, si el objetivo radica en buscar una mayor penetración dérmica y una mayor afinidad por determinados grupos celulares, es necesario dar un paso más. Para ello, también estudiamos la posibilidad de modificar la superficie de las cápsulas con biomoléculas capaces de interaccionar con receptores específicos expresados en las células de interés.
En particular, las tareas las hemos centrado en el empleo de péptidos, teniendo en cuenta aspectos como su biocompatibilidad, estabilidad y baja inmunogenicidad. Esta tarea fue posible también gracias a la colaboración con el departamento de Química Computacional de la Universidad de Swansea. A través de modelos predictivos, ha sido posible definir la forma de anclaje entre los péptidos y los polímeros, para así obtener una cápsula estable y funcional.
3. Encapsulación de principios activos empleando materiales de recubrimiento avanzados. El fin principal del desarrollo de microcápsulas con materiales avanzados es el de aportar valor a la industria cosmética y a sus formulaciones de aplicación tópica. En este sentido, el emplear polímeros biocompatibles y biodegradables y modificarlos para garantizar la liberación de compuestos activos en las células diana fue el primer paso dentro del proyecto MAREA. ¿El siguiente? Escoger un activo de interés para el sector, la Vitamina E, conocida por su alto poder antioxidante y efecto iluminador. Además, desde la línea de microencapsulación hemos querido ir más allá, y hemos aplicado una innovadora tecnología que nos permite obtener todas las microcápsulas del mismo tamaño. Aunque pueda parecer algo trivial, esta característica aporta un mayor control sobre la liberación del activo y garantiza que todas cápsulas se comporten igual.
4. Ensayos de efectividad preclínicos dirigidos a la industria cosmética. Un paso necesario cuando se trata de algo novedoso en investigación consiste en verificar no solo la eficacia de estos nuevos ingredientes sino también su seguridad. Previo a los estudios en voluntarios, es necesario un estudio preclínico, que incluya el empleo de modelos in vitro basados en células de la piel. La utilización de estos modelos celulares presenta múltiples ventajas como la “personalización” en función del producto o la indicación buscada.
Para poder estudiar y evaluar la inocuidad y efectividad de los sistemas de liberación controlada desarrollados, se pueden emplear modelos más sencillos, que incluyan el empleo de un único tipo celular; o más complejos, con más tipos celulares e incluyendo estructuras 3D similares a la piel.
En el proyecto MAREA, dependiendo del objetivo buscado, se han empleado ambos tipos de modelos, que han servido para modificar y ajustar el desarrollo de las cápsulas para asegurar la biocompatibilidad de las muestras, así como su efectividad. Para ello, hemos empleado tanto queratinocitos como fibroblastos dermales, que se han utilizado tanto de manera separada, formando una estructura 3D que representa la epidermis y dermis de la piel.
Retos en los que seguimos trabajando con el objetivo de obtener cápsulas activas de liberación dirigida y controlada en células específicas para el sector cosmético.
