Zespół badaczek Politechniki Krakowskiej opatentował technologię zamykania żywych kultur probiotycznych w mikrokapsułkach alginianowych o rozmiarach poniżej 100 µm. Rozwiązanie eliminuje jedną z głównych barier w tworzeniu kosmetyków probiotycznych – pozwala chronić bakterie przed działaniem konserwantów, zachowując ich aktywność aż do momentu aplikacji. Technologia może znaleźć zastosowanie w nowej generacji kosmetyków i dermokosmetyków wspierających odbudowę naturalnego mikrobiomu skóry. Szczególnie pomocne będą dla osób z problemami dermatologicznymi, w tym z atopowym zapaleniem skóry.
Jak umieścić żywe bakterie probiotyczne w kremie, nie zabijając ich konserwantami? Branża kosmetyczna miała dotąd problem ze skutecznym rozwiązaniem takiego wyzwania. Zespół wynalazczyń z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej znalazł odpowiedź. Chroniony już patentem pomysł to enkapsulacja bakterii probiotycznych w biokompatibylnych mikrokapsułkach o inteligentnie zaprojektowanej wielkości.
Zespół badaczek Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej opatentował innowacyjną technologię enkapsulacji żywych kultur probiotycznych, od lewej dr hab. inż. Elżebieta Sikora, prof. PK, dr inż. Anna Łętocha, dr hab. inż. Małgorzata Miastkowska, prof. PK
– Otoczka mikrokapsułek chroni probiotyki przed działaniem konserwantów, jednocześnie zapobiegając ich niekontrolowanemu namnażaniu w produkcie. Mikrokapsułki z naturalnego polimeru pozyskiwanego z alg brunatnych tworzą łagodną, biokompatybilną barierę, która zabezpiecza żywe mikroorganizmy przed niekorzystnymi czynnikami środowiskowymi, a jednocześnie umożliwia ich kontrolowane uwalnianie po aplikacji na skórze. Dzięki temu probiotyki zachowują swoją funkcjonalność aż do momentu działania – mówi dr inż. Anna Łętocha z zespołu wynalazczyń PK. Przełomowe badania zrealizowała w ramach pracy doktorskiej we współpracy ze swoimi promotorkami dr hab. inż. Elżbietą Sikorą, prof. PK oraz dr hab. inż. Małgorzatą Miastkowską, prof. PK. Ich wspólny wynalazek właśnie uzyskał status patentu.
Rewolucja w rozmiarze poniżej 100 mikrometrów
Preparaty zawierające żywe bakterie mogą przynieść wiele korzyści milionom ludzi z problemami skórnymi. Zapewniają ochronę dla mikrobiomu skóry, który – podobnie jak jelitowy – jest dziś uznawany za kluczowy element zdrowia człowieka. Ekspertki PK podkreślają, że przywrócenie równowagi mikroflory bakteryjnej skóry przekłada się na prawidłowe funkcjonowanie bariery skórnej i redukcję stanów zapalnych. – Stosowanie probiotyków w preparatach miejscowych jest szczególnie ważne w pielęgnacji skóry suchej, wrażliwej, a przede wszystkim u osób borykających się z przewlekłymi chorobami skóry takimi na przykład jak atopowe zapalenie skóry czy trądzik. Szczególnej pielęgnacji potrzebuje też skóra osób, pracujących w warunkach wymagających ciągłej dezynfekcji np. w branżach medycznej, farmaceutycznej, kosmetycznej, gastronomicznej, opiekuńczej, weterynaryjnej. Wszędzie tam, gdzie częsta dezynfekcja naraża mikrobiom skóry na podrażnienia i uszkodzenia – mówi dr hab. inż. Elżbieta Sikora.
Kluczowe dla osiągnięcia rzeczywistego efektu kosmetycznego lub łagodzącego objawy choroby jest właściwe aplikowanie probiotyków. Biokompatybilne, biodegradowalne i nietoksyczne kapsułki alginianów są tu idealnie trafionym rozwiązaniem.
Opatentowana technologia otrzymywania nośników alginianowych pozwala uzyskać mikrosfery o rozmiarach poniżej 100 µm. Do tej pory przemysł kosmetyczny nie był w stanie wytwarzać tak małych, a sprawnych nośników żywych kultur bakterii, dlatego na rynku praktycznie nie ma produktów kosmetycznych zawierających żywe probiotyki. – Trudność wynika z tego, że konserwanty, niezbędne do zachowania czystości mikrobiologicznej kosmetyków, są projektowane tak, by hamować rozwój mikroorganizmów. Działają więc również przeciwko dodanym celowo do formulacji bakteriom probiotycznym – wyjaśnia dr hab. inż. Małgorzata Miastkowska, prof. PK.
W sprzedaży dostępne są więc jedynie preparaty z martwymi bakteriami (lizatami) lub mniej wygodne produkty dwufazowe, wymagające łączenia fazy olejowej z emulsją w trakcie aplikacji. Dzięki innowacyjnym mikrokapsułkom z Krakowa działanie kosmetyczne „dobrych” bakterii będzie skuteczniejsze i bardziej wygodne. – Zastosowanie mikrocząstek jest idealnym rozwiązaniem w przypadku efektu naskórkowego, gdzie kapsułkowany składnik ma oddziaływać na zewnętrzną warstwę naskórka i tym samym pozytywnie oddziaływać na mikrobiom skóry – zaznacza dr inż. Anna Łętocha.
Międzynarodowa współpraca i uznane publikacje
Skuteczność nowej technologii została potwierdzona w badaniach prowadzonych we współpracy z renomowanymi ośrodkami naukowymi. Badania nad przeżywalnością probiotyków w czasie przechowywania prowadzono we współpracy z Instytutem Przemysłu Organicznego Sieci Badawczej Łukasiewicz w Warszawie. Z kolei testy cytotoksyczności, wpływu na proliferację komórek skóry oraz właściwości regeneracyjne przeprowadzono z Małopolskim Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego we współpracy z dr Ewą Bielecką i dr Tomaszem Kantyką.
Wyniki badań przedstawiono w 5 recenzowanych artykułach naukowych, w tym w prestiżowych czasopismach m.in. Polymers, Applied Sciences oraz ACS Applied Materials & Interfaces.
Technologia otrzymywania mikrokapsułek zawierających bakterie probiotyczne uzyskała ochronę w postaci patentu (nr 246674), przyznanego przez Urząd Patentowy RP. W toku procedowania jest 5 kolejnych zgłoszeń patentowych (P.445990, P.451982, P.451983, P.451984 oraz P.451985), dotyczących konkretnej formulacji kosmetycznej/dermokosmetycznej oraz probiotycznych kapsułek, w których źródłem probiotycznych bakterii jest serwatka z mleka.
Od potrzeb konsumentów blisko do półek drogerii
Pomysł na badania powstał w szerszym kontekście społeczno-naukowym. – W ciągu ostatnich lat, a szczególnie w okresie pandemii COVID-19, znacząco wzrosło zainteresowanie preparatami kosmetycznymi lub dermokosmetycznymi, które są przyjazne dla mikrobiomu skóry – wskazuje dr hab. inż. Elżbieta Sikora, prof. PK.
Rynek kosmetyków probiotycznych „skin microbiome-friendly” rozwija się bardzo dynamicznie. Jego skumulowany roczny wskaźnik wzrostu (CAGR – Compound Annual Growth Rate) to już ponad 10%. Segment ten jest szczególnie popularny w Europie i Azji, wpisując się w trend dermokosmetyków. – Wzrost napędzają trzy główne czynniki: rosnąca liczba problemów dermatologicznych takich jak trądzik, atopowe zapalenie skóry czy nadwrażliwość, zwiększająca się świadomość konsumentów na temat roli mikrobiomu w zdrowiu skóry oraz postęp badań naukowych potwierdzających znaczenie mikrobiomu w pielęgnacji – tłumaczy prof. Sikora.
Polski wynalazek jest już przygotowany do komercjalizacji. Aby trafił do klientów, niezbędne jest zainteresowanie ze strony firmy, zainteresowanej prawami do technologii i jej wykorzystaniem w przemysłowej produkcji. – Następnym krokiem byłoby skalowanie technologii, czyli dopracowanie jej parametrów ze skali laboratoryjnej do przemysłowej, aby otrzymać produkt o pożądanych właściwościach fizykochemicznych i odpowiedniej stabilności w czasie – wyjaśnia dr inż. Anna Łętocha.
Zespół badaczek Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej ma ogromne osiągnięcia we współpracy z partnerami biznesowymi przy transferze naukowych odkryć na rynek. W sprzedaży są już kremy, perfumy, emulsje czy kosmetyki do makijażu, które narodziły się w laboratoriach PK i szybko trafiły do drogerii i aptek.
Prof. PK Elżbieta Sikora, podkreśla, że podobny szybki transfer jest możliwy także w przypadku opatentowanej technologii mikrokapsułek. – Z punktu widzenia przemysłu kosmetycznego kluczowe jest nie tylko, że mamy gotową technologię enkapsulacji, ale również to, że nasze mikrokapsułki są w pełni kompatybilne z typowymi bazami kosmetycznymi, takimi jak żele czy emulsje typu olej-w-wodzie. To oznacza, że producenci nie muszą inwestować w nowe linie technologiczne – mogą wykorzystać istniejące.
Dodatkowo, zastosowanie alginianów, które są polimerami powszechnie uznanymi za bezpieczne w kontakcie ze skórą, znacząco skraca potencjalną ścieżkę rejestracyjną nowego produktu.
