Tác giả: Lê Học Nhân
Những phát triển về công nghệ gần đây kết hợp đã tạo ra những đổi mới tiên tiến trong ứng dụng phôi phối các hoạt chất vào da. Mục tiêu của bài viết này là mình sẽ giới thiệu cho mọi người một số kiến thức trong việc cung cấp các hoạt chất vào da và tác dụng của các chất tăng cường sự thâm nhập để giúp các hoạt chất hoạt động hiệu quả hơn. Hơn nữa, hiểu biết về cấu trúc của da là rất quan trọng trong việc quản lý và điều chỉnh sự thâm nhập của các thành phần trong mỹ phẩm nữa nha.
Mục đích của việc phân phối qua da là cung cấp một lượng hoạt chất hiệu quả cho đúng vị trí da mong muốn và từ đó giúp tối ưu hóa hiệu, quả đồng thời giảm thiểu tác dụng phụ. Điều này có thể đạt được nếu có đủ kiến thức về cấu trúc phức tạp của da và dựa trên các thông số vật lý và hóa học của các hoạt chất được thoa lên da.
Các con đường phân phối và cấu trúc sinh học của da giúp cung cấp các hoạt chất (Hình 1) vào trong da và có khả năng hoạt động. Trong số này có nhiều quá trình hóa học và sinh học đang hoạt động có thể làm thay đổi hoạt tính nhất định hoặc sinh lý của da.
Rào cản chính của quá trình thẩm thấu chủ động qua da là “lớp sừng”. Hoạt chất phải vượt qua hàng rào da này và thấm qua lớp biểu bì để được đưa đến “vị trí đích” và sự xâm nhập có thể được điều chỉnh và thay đổi bởi hoạt động bài tiết của da. Lớp sừng là lớp nằm ở lớp ngoài cùng của biểu bì [1]. Tuyến xuyên biểu bì này có thể được chia nhỏ thành các tuyến xuyên tế bào và liên tế bào [2]. Phân phối các chất ưa nước có thể được thực hiện thông qua tuyến mồ hôi; tuy nhiên, hoạt chất thấm qua con đường này là ít nhất trong tổng khối lượng hoạt chất thấm vào da. Do đó, con đường chính để xâm nhập vào da của các hoạt chất là con đường xuyên biểu bì (con đường 1 trong Hình 1).
Cụ thể hơn, con được trực tiếp và nhanh nhất là xuyên tế bào qua các khoảng gian bào (transcellular). Theo con đường này, thành phần phải đi qua da bằng cách trực tiếp đi qua cả cấu trúc lipid của lớp sừng và tế bào chất của các tế bào sừng đã chết (corneocytes). Đây là con đường ngắn nhất nhưng các chất đi qua đường này sẽ gặp phải khả năng chống thấm đáng kể của da bởi vì chúng phải đi qua cả các cấu trúc ưa béo và ưa nước. Con đường phổ biến hơn là thấm qua gian bào. Ở đây các chất sẽ vượt qua lớp sừng bằng cách di chuyển giữa các tế bào corneocytes [1]
Nếu xét về tính chât thì các thành phần, hợp chất ưa nước sẽ ưu tiên thẩm thấu qua các tế bào của lớp sừng, trong khi các chất ưa dầu sẽ ưu tiên đi theo con đường gian bào, tuy nhiên nhìn chung thì hầu hết các phân tử thẩm thấu bằng cả 2 đường. Trong đó, con đường thấm qua gian bào được coi là con đường chính đối với sự thẩm thấu của hầu hết các loại thuốc dạng bôi [3] như đã giải thích ở trên
Con đường đi qua nang lông và các tuyến trên da được coi là ít phổ biến hơn do các tuyến và nang lông chỉ chiếm khoảng 0,1% trên tổng bề mặt da.Tuy vậy, nó cũng là một con đường quan trọng cho một số chất cụ thể, ví dụ như sự xâm nhập của các hoạt chất chống nắng của kem chống nắng [1]
Hình 1. Các con đường hoạt chất có thể xâm nhập vượt qua hàng rào da. (1) Ngang qua lớp sừng còn nguyên vẹn; (2) thông qua các nang lông với các tuyến bã nhờn liên quan; hoặc (3) qua tuyến mồ hôi.
Để hiểu về cách “phân phối chủ động” hoạt chất thì mọi người cần xác định đặc điểm của hoạt động của sự phân phối qua da, các thông số vật lý và hóa học đặc trưng cho các hợp chất hóa học.
Các yếu tố cần thiết để xác định đặc tính của hoạt chất thường bao gồm trọng lượng phân tử của hoạt chất, hằng số phân tán (pK), độ hòa tan và hệ số [O/W], điện tích ion (cation, anion và lưỡng tính) của hoạt chất, từ đó sẽ giúp hiểu được cách thâm nhập của nó qua da.
Theo nguyên tắc chung, các phân tử có trọng lượng phân tử nhỏ hơn 500 Da xâm nhập vào da tốt hơn các phân tử có trọng lượng phân tử lớn hơn. Người ta cũng biết rằng điện tích thực của một phân tử rất quan trọng trong việc tăng cường khả năng thâm nhập. Một phân tử không ion sẽ thâm nhập vào da tốt hơn một phân tử tích điện và mối quan hệ giữa hằng số phân ly và pH của công thức là rất quan trọng, do đó giữ pH của một công thức gần pK của phân tử hoạt động để tăng cường khả năng thâm nhập.
Nhũ tương rất tiện lợi vì chúng thường có hai pha (ưa nước và kỵ nước). Bản chất hai pha cho phép phân phối các hoạt chất dựa trên tính hòa tan và tính ổn định. Điều này cho phép người bào chế đưa các hoạt chất ưa béo và ưa nước vào sản phẩm trong khi vẫn duy trì độ ổn định tối ưu.
Khả năng phân phối các hoạt chất gắn liền với khả năng khuếch tán của các hoạt chất qua các lớp khác nhau của da (biểu bì và hạ bì). Sự khuếch tán của các hoạt chất qua da là một quá trình thụ động. Các hợp chất có độ hòa tan thấp và ái lực với các thành phần ưa nước và ưa béo của lớp sừng về mặt lý thuyết sẽ phân tán với tốc độ chậm.
Những khó khăn này có thể được khắc phục bằng cách thêm một chất hỗ trợ hóa học trong bảng dưới đây.
Việc sử dụng các tác nhân hóa học bôi tại chỗ (chất hoạt động bề mặt, dung môi, chất làm mềm) là một kỹ thuật nổi tiếng để thay đổi tính chất của lớp sừng và các hoạt chất. Nói chung, những vật liệu này có thể được gọi là chất tăng cường độ thâm nhập (PE). Một số hoạt chất tăng cường thâm nhập thường gặp mình sẽ giới thiệu trong bảng dưới đây:
Ở phần 2 mình sẽ giới thiệu cho mọi người một số “phương tiện” giúp tăng cường hiệu quả của hoạt chất thường dùng trong mỹ phẩm như liposome, niosomes, nanocapsules,… và một số sản phẩm có sử dụng những công nghệ này giúp nâng cao hiệu quả của sản phẩm nhé!
Tài liệu tham khảo:
[1] Chien YW. (1992) Novel Drug Delivery Systems, 2nd edn. New York: Marcel Dekker Inc., p. 303.
[2] Barry BW. (1987) Penetration enhancers in pharmacology and the skin. In: ShrootB, SchaeferH, eds. Skin Pharmacokinetics. Basel: Karger; Vol. 1, pp. 121–37.
[3] Forster T, Jackwerth B, Pittermann W, Rybinski WM, Schmitt M. (1997) Properties of emulsions: structure and skin penetration. Cosmet Toiletries 112, 73–82.
[4] Singla V, Saini S, Singh G, Rana AC, Joshi B. (2011) Penetration enhancers: a novel strategy for enhancing transdermal drug delivery. Int Res J Pharmacy 2(12), 32–36.
[5] Jungbauer FHW, Coenraods PJ, Kardaun SH. (2001) Toxic hygros- coic contact reaction to N‐methyl‐2‐Pyrrolidone. Contact Derma- titis 45, 303–304
