LİPOZOMLAR GİRİŞ Farklı bileşenleri, hazırlanma ve kullanım şekilleri ile lipozomların patentleri ve lipozomlar hakındaki yayınlar sık sık gözden geçirilmekte incelenmektedir. Gözden geçirme çalışmaları ilave yoruma ihtiyaç duymazlar. Lipozomlar neden kozmetikte kullanılmalıdır, ne gibi işlevsellik beklenmektedir, alternatif formüllere kıyasla ne gibi avantajlar sormaktadır gibi sorular genel sorulardan ilginç olanlarıdır. Lipozomların ana komponenti, fosfatidilkolinin özellikleri bu tür soruları cevaplamakta anahtar rol oynamaktadır. Niotensidler ve seramidler gibi lipozomların hazırlanmasında doğal alın yazısı olan bileşenler günümüzde daha az önemlidir. Niotensidler daha üstün bir iddia sunmamakta, seramidler de yeterli miktarda ve makul fiyatla iyi kalitede bulunamamaktadır. FOSFATİDİLKOLİN Dış maddelere karşı bir bariyer olan boynuzsu tabakaya bakıldığında, fosfolipitler ve fosfatidilkolinler çok küçük rol oynarlar. Lipit katmanları fosfolipitlerden yalnızca eser miktarda bulundururlar ve ana komponentleri serbest yağ asitleri, kolesterol, trigliseritler, hidrokarbonlar ve seramidlerdir. Ama posfatidilkolin, epidermisin daha derindeki canlı kısmında genellikle bütün biyolojik membranların, özellikle plazma hücre zarının en önemli unsuru olarak bulunur. Bunun da ötesinde, fosfatidilkolin, seramidleri sfingomyelinlere dönüştürmede kullanılan fofokolin kaynağıdır. Bu bağlamda, hücrelerin içinde seramidin artması apoptoziz veya programlanmış hücre ölümü anlamına gelirken, fosfatidilkolin yaşayan dokuları savunur (Şekil. 1). Fosfatidilkolin Seramidler ölüm Sfingomyelinler Hayat Şekil 1 Epidermal hücrelerin homoeostazı (iç dengesi) İnsan ve bitki orijinli fosfatidilkolin unsature (doymamış) yağ asitlerinin egemenliğinde olan bir yağ asidi bileşimidir. Neredeyse bütün kozmetik formüllerde kullanılan ve kolayca bulunabilen soya fosfatidilkolin yağ asidi içeriği, linoneik asit oranının bütün yağ asitlerinin %70 ini oluşturmasıyla karakterizedir. Netice itibarıyla, soya posfatidilkolinin su içeren sistemlerde 0ºC altında olmak üzere çok düşük ısıda, 0ºC altında faz geçişi bulunmaktadır. Boynuzsu tabakanın lipit katmanlarını sıvılaştırma yeteneğinin arkasındaki neden bu olabilir,
bu da transepidermal su kaybındaki (TEWL) artışın ölçülmesiyle tespit edilebilir. TEWL de küçük artış fosfatidilkolinle birlikte formüle olan aktif ajanlar ve fosfatidilkolinin penetrasyonu ile birlikte olur. Soya fosfatidilkolin yüksek linolik asit içeriği ve penetrasyon yeteneği nedeniyle linoleik asidi cilde çok etkili biçimde iletir, böylece antiakne özellikleri ortaya çıkar (5).Fosfatidilkolin keratin gibi protein içeren yüzeylere kuvvetlice bağlanarak iyileştirme ve yumuşatma etkisi gösterir ki bu da cilt bakım ürünlerinin geliştirilmeye başlandığı zamandan beri bilinmektedir. Örneğin geçmişte şampuanlar saçı yumuşatmak ve elektriklenmesini önlemek için sıklıkla yumurta sarısı ile formüle ediliyordu. Yumurta sarısı lesitin bakımından oldukça zengindir. Yumurta sarısındaki lesitinin ana bileşeni fosfatidilkolindir. Belirli bir karışımda fosfatidilkolinin hangi formda eklendiği alakalı değildir. Bununla beraber fosfatidilkolin formüle edildiğinde lipozomlar gibi çift katmanları içeren sistemlerin oluşumu pratik olarak kaçınılmazdır, çünkü bu maddenin en doğal şeklidir. Örneğin su ile şişen fosfatidilkolin küçük miktarlarda tuz veya üre gibi suda eriyen organik bileşenler tarafından taciz edilince kendiliğinden lipozomlara dönüşür. Bunun tam tersi olarak uzun zamandır önce fosfatidilkolin uygulanan boynuzsu tabakaya kapsüllü olmayan maddelerin daha iyi nüfuz ettiği düşünülüyordu. Dolayısı ile lipozomlar fosfatidilkolinin işlevselliğini ortaya çıkarmakta gerçekten gerekli değillerdir, ama çok kullanışlıdırlar, çünkü saf fosfatidilkolinin kullanımı çok deneyim ve bazen de aynı zamanda hasta gerektirir. Fosfatidilkolin penetrasyon arttırıcı olarak bilinir; bu özellik genellikle lipozomlarla ilişkilidir. Lipozomların kozmetik ajanların boynuzsu tabaka içine daha iyi taşınmasına yarayan kesecikler olduğu söylenir. Bu doğrudur ve dahası, iyileştirme etkisi boynuzsu tabakanın bu ajanlar için depo haline gelmesine neden olur. Sistemik olarak aktif olan tıbbi ürünler üzerinde yapılan ölçümler penetrasyonun artmasının permeasyon artması ile eşanlamlı olmadığını göstermiştir. Aslında aktif ajanların permeasyonu sıklıkla fosfatidilkolinler tarafından yavaşlatılır, böylece uygulamanın başlangıcında yüksek permeasyonun zirvesi engellenir. Bunun yerine boynuzsu tabaka deposundan vücudun canlı kısmına daha uzun süre zarfında, daha sürekli permeasyon gerçekleşir. Bu özellik fosfatidilkolin ve lipozomları vitaminler, provitaminler ve canlı epidermisin rejenerasyon yeteneğini etkileyen diğer maddelerin kullanımı için çok çekici hale getirir. Buna karşın, unsature fosfatidilkolin içeren lipozomlar koruyucu kremlerde dikkatli kullanılmalıdır, çünkü seramid I in oluşumunu desteklemesi etkisi hariç, cildin doğal bariyer fonksiyonunu güçlendirme etkileri yoktur. Seramid I linoleik asit içermesi ve en önemli bariyer aktifleştirici maddelerden biri olması ile bilinir. Cilt koruma ürünleri için unsature fosfatidilkolin yerine tamamen hidrojene edilmiş fosfatidilkolin (Şekil 2) seçilmelidir. CH 2 -O-CO-(CH 2 ) n -CH 3 CH-O-CO-(CH 2 ) n -CH 3 - + CH 2 -O-PO 2 -O-CH 2 -CH 2 -N(CH 3 ) 3 Şekil 2 Hidrojene fosfatidilkolin (n=14,16) Boynuzsu tabaka hidrofilik veya lipofilik kimyasallar tarafından saldırıya uğradığında hidrojene fosfatidilkolin, seramidler gibi normal TEWL yi demgede tutar (6). Tablo 1 de unsature ve hidrojene fosfatidilkolinlerin özelliklerinin bir özeti gösterilmiştir. Hidrojene fosfatidilkolin, dipalmiotilfosfatidilkolin (DPPC) ve distearoil fosfatidilkolin (DSPC) gibi ağırlıklı olarak stearik asit ve palmitik asit bileşimler içeren hidrojene fosfatidilkolinle
aynıdır. Ayrıcalıklı özellikleri nedeniyle aynı kozmetik veya dermatolojik üründe sature ve unsature fosfatidilkolini birleştirmek mantıklı olabilir. Tablo 1 Fosfatidilkolinlerin Özellikleri Parametre Soya fosfatidilkolin Hidrojene soya fosfatidilkolin Cilt koruma işlevi Penetrasyon arttırma Bariyer fonksiyonunu dengeleme; boynuzsu tabakayı iyileştirme Bariyer uygunluğu Evet, TEWL yi biraz arttırır Evet, normal TEWL yi dengeler Faz geçiş ısısı (aköz system) ( 0 C) 0 altı 50-60 Yağ asidi Unsature yağ asitleri: ağırlıklı Sature yağ asitleri: ağırlıklı olarak kompozisyonu olarak linoleik asit ve oleic asit stearik asitler ve palmitik asitler Çözünürlük Trigliseritlerde, alkolde, suda çözülebilir (lamellar) Trigliseritlerde, alkollerde ve suda çözülmez Toksisite CIR-raporu [7]; antikomedojenik CIR-raporu [7] Dispersiyon yeteneği Hidrofilik ve lipofilik bileşikler Hidrofilik ve lipofilik bileşikler Kısaltmalar: TEWL: transepidermal su kaybı, CIR: Cosmetic Ingredient Review LİPOZOMLAR Lipozomlar zarları bir (unilamellar) veya daha fazla (oligolamellar, multilamellar) fosfatidilkolin çift katmanından oluşan küresel keseciklerdir (sferik veziküller). Bazen, özellikle patentlerde referans lipozomlara değil dahili aköz fazlı veziküllere dayandırılır. Vesiküller farklı boyutlarda (15-3500 nm çapında) ve şekilde (tek veya birleşik partiküller) olabilir. Belirli bir kompozisyonda bu parametreler hazırlık sürecine çok bağlıdır. Preparatlar sıklıkla istikrarsızdır. Bu da serbest entalpinin durumunun çevre ile dengede olmadığı anlamına gelir. Sonuç olarak veziküller zamanla lameller oluşlarını, boyutlarını, boyut dağılımını ve şekillerini değiştirirler. Örneğin küçük veziküller daha büyük olarak biçimlenmeye, büyük olanlar da küçülmeye eğilimli olurlar. Neyse ki bu kalite açısından çok önemli değildir, çünkü veziküllerin bağlı olduğu fosfatidilkolinlerin özelliği genellikle değişmez kalır. Ancak stabilite en iyi 100 300 nm arasında gibi görünmektedir. Bu büyük ölçüde zenginleştirilmiş (%80-100) soya fosfatidilkolinin saf aköz dispersiyonu durumudur. Başka içeriklerle birlikte tam bir formülasyonda bağdaşabilirlik, tuz konsantrasyonu, amfifilikler ve lipofilikler gibi diğer etkiler önemli rol oynarlar. Bu nedenle lipozomların varlığını örneğin jel aşamasında veya kremsi matriste ispatlamak çok sıklıkla zordur. Ancak bu formülasyonun etkililiğinden daha çok bir pazarlama problemidir. Günümüzde fosfatidilkolinin etkinliğinin kozmetik ürünün toplam kimyasal kompozisyonuna daha çok, ilave edilen lipozomların varlığına veya yokluğuna daha az bağlı olduğunu varsayabiliriz. Bu garip olarak görünebilir ama gerçektir. Elbette ki özellikle membran kürelerinde lipofilik katkılar içeren saf lipozomal dispersiyonlardan ve/veya taşıma kapasitesi dahilinde dahili ve harici aköz fazlarda hidrofiliklerden oluştuğunda formülasyonlar çok etkilidir. Bu bakımdan lipozomların enkapsülasyon kapasitelerini lipitlerde de arttırmak için yoğun araştırmalar yapılmaktadır, çünkü tüketiciler lipit yönünden zengin kremleri kullanmaya alışkındır. Daha
fazla miktarda lipidi stabilize etmek için lipozomal dispersiyonlara emülsifiyer ilave etmek için çalışmalar yapılmıştır. Formülatörler lipozomların uyumluluğunun emülsifiyerlere göre daha az olduğunu artık biliyorlar. Buna karşın ilave emüsifiyerlerin fosfatidilkolin bariyer çekim gücü üzerinde zayıflatıcı etkisi bulunmaktadır. Bu durum fosfatidilkolin ve lipitlerin yıkama sırasında ciltten daha kolayca çıkmasına neden olur. Bu durumda tek bir mantıklı çözüm görünmektedir: lipozomlar yerine fosfatidilkolin ve lipitlerden oluşan nanopartiküllerin ( nanoemülsiyonlar, nanodispersiyonlar ) kullanımı. Nanopartiküller yağ damlacıklarının çift katmanların kapasitesinin lipitler için tükendiğinde lipozomlarla birleşebildiğinin görülmesinin bir neticesidir (8). Lipit/fosfatidilkolin oranının arttırılması ve yüksek basınçlı homohenizatörlerin kullanımın da eklenmesi nanopartiküllere götürmüştür. Nanopartiküller fosfatidilkolin tek katmanıyla çevrili emülsiyon benzeri yağ damlacıklarından meydana gelir. Nanopartiküllerin avantajı daha fazla lipit formülasyonlarına izin vermesi ve stabil kalmasıdır. Ayrıca ek emülsifiyerlere de ihtiyaç yoktur. Unsature fosfatidilkoline dayalı lipozomal dispersiyonlar oksidasyona karşı stabil değildir. Linoleik esterler ve linoleik gliseridler gibi bu dispersiyonlar antioksidanlarla dengelenmelidir. Normal olarak düşününce, bir C ve E vitamini karışımıyla (sırasıyla, asetatlar ve palmitatlar gibi türevleri) başarıyla kullanılabilir. Bazı durumlarda fosfatidilkolin ve üre birbirlerini stabilize edebilirler. Dahası demir gibi ağır metallerin radikal şekillendirme iyonlarının izlerini maskeleyebilen ajanlar eklenebilir. Bu katkı maddeleri sitratlar, fosfonatlar veya etilen daimin tetraasetik asit (EDTA) gibi kıskaçlardır. Alternatif olarak unsature fosfatidilkolinin yerini fiyatı nedeniyle tercih edilen DPPC veya hidrojene soya fosfatidilkolin gibi sature olanlar alabilir. Yüksek faz geçiş ısısı nedeniyle hidrojene maddelere dayalı lipozomal dispersiyonların hazırlanması daha sofistikedir ve genellikle farmakolojik uygulamalara mahsustur. Hidrojene soya fosfatidilkolinlerle kozmetik kompozisyonlar alanındaki yeni ve ilgi çekici bir gelişme derma mambran yapı (DMS) teknolojisidir (11). DMS hidrojene soya fosfatidilkolin, sebum uyumlu orta zincir trigliseritler (MCT), karite yağı, squalane içeren krem esaslarının (teknik olarak kremler jeldir) yerine geçer. Lipozomal dispersiyonlara ve nanopartiküllere ek olarak ek emülsifiyerler olmaksızın fosfatidilkolini hidrofilik ve lipofilik birleşiklerle formüle etmek için DMS bir üçüncü yoldur (Şekil 3). DMS suya ve tere dayanıklı olduğu için silikon veya mineral yağı katkıları kullanılmadan cilt koruma ve güneş kremleri için uygundur. Oda sıcaklığında likit lipitler ve/veya aköz fazlarla karıştırılarak kolayca nihai ürüne dönüştürülebilir. DMS Lipozomlar Nanodispersiyonlar Şekil 3 Emülsifiyerler olmaksızın fosfatidilkolinlerle formülasyon. Kısatmalar: DMS, derma mambran yapı
Daha önce bahsedildiği gibi, DMS cilt koruması için mukadderdir, ama nanopartiküllerin ve/veya lipozomal dispersiyonların eklenmesi ile esterleşmiş linoleik asit içeren unsature fosfatidilkolinle kolayca zenginleştirilebilir. Saf DMS esaslı kremlerin cilt üzerindeki nemlendirici, yumuşatıcı ve sıkılaştırıcı etkisi uygulamadan günler sonra bile belirgindir. Lipozomlar, nanopartiküller ve DMS muhafaza edilmelidir. Bu bir sorun olabilir, çünkü fosfatidilkolin (lesitin) geleneksel koruyucuların çoğunu inaktive eder (12). Buna karşın koruyucular iritasyon veya hassasiyet oluşmaması için cilde nüfuz etmemelidir. Bu nedenle glikol benzeri propilen glikol, gliserol, butilen glikol, pentilen glikol, heksilen glikol, sorbitol ve bunların karışımları tercih edilen bileşimlerdir.belirli bir ölçüye kadar kullanılabilen etanolün aksine bu polyollar aynı zamanda nemlendirici etki de gösterirler. Lipozomal gelişmelerin başında poligliseroller ve diğer sentetik türevleri fosfatidilkolinin yerine kullanmanın nedenlerinden biri uzun zaman dilimlerinde aköz preparatlardaki yüksek ısıda hidrolitik dengesizliği idi. Gerçekte diğer gliseridler gibi fosfatidilkolin su tarafından lizofosfatidilkolin ve serbest yağ asitlerine dönüştürülmek üzere saldırıya uğrarlar. Ancak gliserid bağının kırılması genellikle ph > 7 olması durumunda gerçekleşir, dolayısıyla ph 5,5 7 aralığındaki formülasyonlar birçok amaçlarda yeterince stabildir. Hidrolizin ilave yüzey aktif bileşiklerin miktarına bağlı olması muhtemeldir. İlave emülsifiyerler olmaksızın lipozomal dispersiyonların kullanımının bir diğer nedeni de budur. UYGUNLUK Daha önce sözü edildiği üzere, lipozomal dispersiyonlar fosfatidilkolini kozmetik formülasyonlarda üstün çok işlevlilik spektrumu sağlamak için çok konforlu bir yöntemdir.%20 ve daha fazla fosfatidilkolin prelipozomal sıvı fazları ticari olarak mevcuttur (13). Ayrıca anlık- hemen hazırlanabilen lipozomların kuru toz olarak karbonhidratlarla kombine kullanımı için referanslar bulunmaktadır (1). İlave emülsifiyerler olmaksızın doğal durumunda lipozomal dispersiyonlarda oluşturulan banyo yağları ilginçtir(14). Bu kompozisyonlar fosfatidilkolin, trigliseritler ve alkolden kaynaklanmaktadır. Karışımı suya dökerek lipozomal partiküller kendiliğinden şekillenir. Bu partiküller cilde yapışmaya çok meyillidirler ve hassas ve dehidrate ciltlere yararlıdır. Lipozomların hazırlanmasında bir çok farklı yöntemler tanımlanmıştır (1). UYGULAMA Günümüzde lipozomal dispersiyonlar alanında çalışan uzmanların çoğu lipozomların intakt vesiküller gibi cilde nüfuz etmediğini veya cildin içine girmediğini kabul etmektedir. Lipozomların genellikle deforme olduğuna ve fragmanlara dönüştüğüne inanılmaktadır. Bu nedenle boyut, şekil ve lameller oluş uygulama için çok anlamlı değildir, ama toplam formülasyonun kimyasal kompozisyonu için önemlidir. Fosfatidilkolinlerin çok işlevli özellikleri bir çok farklı uygulamalara neden olmuştur. Dolayısıyla, unsature fosfatidilkolinle yapılan formulasyonlar cilt rejenerasyonu, yaşlanmayı geciktirme, akne önleme ve vitaminler ve türevleri gibi diğer ajanların cilt içine nüfuzunu desteklemek için tercih edilmektedir. Hidrojene fosfatidilkolinle yapılan formülasyonlar cilt koruması ve güneşten korunma için kullanılabilir, ama bu konuda nanopartiküller ve DMS nin hala daha uygun olduğu vurgulanmalıdır. Boynuzsu tabaka, sebum elemanları ve bunların fonksiyonları ile uyumlu olan doğal formülasyonları hazırlamada temel tercih unsurları Şekil 4 te gösterilmiştir. Mineral tuzların rolü hakkındaki detaylar Ref.15 te görülebilir.
PC = fosfatidilkolin SPF = güneş koruma faktörü NMF = doğal nemlendirme faktörü PC-H = hidrojene fosfatidilkolin MeX = mineral tuzlar MCT = orta zincir trigliseritler AA = Aktif ajanlar Şekil 4 Doğal formülasyonların ana komponentleri LİPOZOMAL PREPARATLARIN GELECEĞİ Lipozomal dispersiyonlar fosfatidilkolinin yalnızca yenilikçi ve etkili kozmetik içerik olması değil aynı zamanda çalışma şeklinin de kolay olduğunu kanıtlamıştır. Dermatolojide birçok cilt hastalığının önlenmesinde ve tedavisinde başarıyla kullanılacaktır. Kısıtlayıcı faktörlere karşı lipozomal dispersiyonlar gündeme geldiğinde tamamlayıcı formülasyonlar yapılmıştır.tablo 2 de lipozomal ve tamamlayıcı formülasyonlar doğrudan kıyaslama ile gösterilmiştir. Tablo 2 PC-İçeren Formülasyonlar Parametre Lipozomlar Nanopartiküller DMS Geleneksel emülsiyonlar PC ++ + Katkı olarak (+) kullanılır PC hydrojene Nadiren + ++ Nadiren kullanılır kullanılır Lipofilik içerikler Kısıtlı + + + Hidrofilik içerikler + + + + Amfifilik içerikler Kısıtlı Kısıtlı + + Oksiler bileşikler Mümkün Mümkün Nadiren ++ olduğunca az olduğunca az kullanılır Preparat (olağan) Normal ve Yüksek basınçlı Yüksek basınçlı Faz konversiyon yüksek basınçlı homojenizer homojenizer yöntemi homojenizerler Fiziksel stabilite (+) + ++ ++
Kimyasal stabilite ph a bağlı ph a bağlı ph a bağlı ph a bağlı Muhafaza etme Glikoller, etanol Glikoller, etanol Glikoller, etanol Geleneksel koruyucular Penetratsyon ++ + + (+) Cilt koruma (unsature PC) (+) ++ (+) Uygun partikül ebatı (nm) Tipik kozmetik uygulamalar Cilt hastalıklarını önleme 100-300 50-200 Tespit edilemez Normal damlacıklar Yaşlılık Hassas ciltler için Cilt koruma, Çok amaçlı geciktirme, losyonlar güneş koruma rejenerasyon ++ (örn. acne) ++ (örn. Çuhaçiçeği yağı: nörodermatit) ++ (örn. Nörodermatit, dehydrate cilt) (+) Kısaltmalar:DMS, derma mambran yapı, PC fosfatidilkolin Genellikle lipozomlar, nanopartiküller ve DMS gibi membran ailesi üyeleri cilt yapısıyla genellikle uygulanan geleneksel emülsiyonlardan daha uyumludur. Uyumluluk cildin lipit tabakalarının bütünlüğünü bozmayan ve cilt temizlendiği zaman çıkmayan formülasyonlar demektir. Kozmetiğin modern stratejileri anlamında, bu formülasyonlar minimum oksiler bileşiklerle iş görürler Ayrıca uyumluluk lipitleri ve hidrofilik ajanları boynuzsu tabakaya yerleştirmek ve normal durumla aynı çizgide olmaktır. Fosfatidilkolinlerin yüksek konsntrasyonlarda uygulanmasına gerek yoktur, çünkü tecrübeler göstermiştir ki formülasyonlar daha az miktarlarda stabildir. Fosfatidilkolinin tekrarlanan uygulamalarıyla boynuzsu tabakada kümülatif bir etki de ortaya çıkar. Bunun yanı sıra lipozomlar, nanopartiküller ve DMS birbiriyle uyumlu oldukları için bir modüler sistem olarak kullanılabilirler. Netice itibarıyla, bu formülasyonların kozmetik biliminde büyük bir geleceği olduğuna inanılmaktadır. Fosfatidilkolinin kolin kısmının önemi ile ilgili bulguların cilt bakımı konusundaki araştırmaları ve bu konudaki gelişmeleri nasıl etkileyeceği şimdiden tahmin edilemektedir.