Между нанокорытом и нанокосмосом

Знаете, как одной приставкой добавить любому слову новый, научно-утонченный и гламурный смысл? Конечно, знаете – если вы хоть раз читали газету, смотрели телевизор или заглядывали в Интернет. Приставка эта – «нано». Любое значительное событие в жизни общества вносит в наш словарный запас неологизмы. Масштаб влияния нанотехнологий поражает – можно смело брать «Толковый словарь русского языка» и переписывать заново, добавляя ко всем словам эту волшебную приставку. Нанокосметика окажется как раз посередине – где-то между нанокорытом и нанокосмосом

Третья научно-техническая революция?

Немного известных фактов: греческое слово «нанос» означает «карлик» или «гном». В физическом смысле термином «нано» обозначают 10–9. Иначе говоря, нанометр – это одна миллиардная метра. Для сравнения: диаметр «популярного нанообъекта» фуллерена меньше метра во столько же раз, во сколько метр меньше диаметра орбиты Луны. Первое упоминание о методах, которые потом назовут «нанотехнологией», сделал Ричард Фейнман в 1959 году в речи «Там внизу полно места» («There's Plenty of Room at the Bottom»). Он предположил, что возможно механически манипулировать отдельными атомами при помощи устройств соответствующих размеров. В 1974 г японский физик Норио Танигучи ввел в лексикон слово «нанотехнология», обозначающее механизмы, размером менее одного микрона.

• Сегодня по номенклатуре IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии) наночастицы – это объекты, размеры которых по крайней мере по одному измерению не превышают 100 нм. Согласно рекомендации Седьмой Международной конференции по нанотехнологиям (Висбаден, 2004 г), выделяют следующие типы наноматериалов: нанопористые структуры, наночастицы, нанотрубки и нановолокна, наноструктурированные поверхности и плёнки, нанокристаллы и нанокластеры.

Наночастицу принято рассматривать как маленькую часть объемного материала. Но свойства объектов, находящихся в размерном диапазоне между атомом и конденсированным твёрдым телом, разительно отличаются от тех и других, достаточно хорошо изученных. Возможность осмысленно конструировать подобные объекты, манипулировать и управлять ими, открывает двери в иной мир – загадочный и могущественный, мир сверхпрочных и сверхлёгких материалов, микроскопических (вернее, «наноскопических») электронных устройств и роботов, самовосстанавливающихся органов, бесконечного здоровья и даже бессмертия!

• И, конечно, мир очень финансово-привлекательный, ибо кто первым «приручит гнома», тот и будет иметь основную прибыль в макроскопическом мире. Спираль истории опять замкнула виток – между философским камнем и наночастицей есть много общего, отношение алхимиков со спонсорами и спонсоров с прочими не изменились…

Нанотехнологии в странах с развитой экономикой активно поддерживается правительствами. В США государственный проект «Национальная нанотехнологическая инициатива» (NNI) действует с 2001 г. В нем участвуют 25 федеральных агентств. В 2007 г бюджет проекта составил более 1.3 млрд. долларов (что на 21% больше бюджета 2006 г), в течение 2008–2010 г эта сумма должна возрасти до 45 млрд.долларов. По прогнозам Национального фонда науки США, к 2015 году годовой оборот рынка нанотехнологий достигнет одного триллиона долларов (от 500 млрд. при «пессимистическом» варианте развитии до почти 3 трлн. долл. при «оптимистическом» варианте). По оценке Lux Research, в 2004 г. доля рынка нанотехнологической продукции составляла 4% от общего объема всей произведенной продукции.

• В 2014 г. общая доля нанотехнологии в объеме мирового производства составит 15%. В период до 2006 г Европа инвестировала на нанотехнологии почти 1,5 млрд.евро и планирует вложить ещё 5,5 млрд.евро в течение ближайших десяти лет. В ноябре 2007 года распоряжением правительства РФ принято решение выделить на развитие отрасли (через госкорпорацию «Роснанотех») 640 млрд.руб. Не осталась в стороне от этого нанопрогресса и Украина с государственной программой «Наноструктурные системы, наноматериалы и нанотехнологии» (пусть недофинансированной, но очень перспективной!) В марте, на встрече с президиумом Национальной академии наук, премьер-министр Украины пообещала увеличить финансирование нанотехнологий при подготовке изменений в государственный бюджет на 2008 год.

Этот дорогой философский камень

Сегодня у потребителя сформировалось мнение, что «нанотехнология» – нечто современное, эффективное и прогрессивное. А всё новое и передовое требует дополнительных расходов – значит, стоит дороже. Нанокосметика, которая обещает омоложение (ладно омоложение – просто исцеление от морщин и целлюлита), может соблазнить любого. Косметическая промышленность с оборотом в 200 миллиардов долларов является одним из основных игроков на рынке нанотехнологий. Согласно исследованиям «Centre for the Study of Environmental Change» (Lancaster University), на долю косметики приходится большинство патентов, связанных с наночастицами – зубные пасты, солнцезащитные кремы, шампуни, кондиционеры для волос, губные помады, тени для глаз, гели после бритья, увлажнители и дезодоранты.

• Объем розничных продаж косметики и парфюмерии в Европе (в розничных ценах) в 2007 году составил более 20 млрд., самый высокий показатель темпов роста (29,7%) наблюдается для солнцезащитной косметики, львиная доля которой сегодня изготавливается с использованием наночастиц.

Рынок диктует моду на наукоёмкую продукцию. Это – и способ выделится среди конкурентов, и дать понять покупателю, что для него одного работали все умные головы мира. Если раньше на упаковке писали «крем увлажняет, питает, разглаживает кожу», то сегодня всё больше можно прочитать «крем, обогащенный проксиланом, запускает выработку кожей пяти видов коллагенов, борется с признаками хроно- и фотостарения и т.д.». Для извлечения содержимого наших кошельков, производитель готов поставить потребителя на свой уровень творца и ученого, не беда, что некоторые слова на упаковке его товара непонятны даже ему самому.

«В составе косметики NewAge нанокомплексы работают на физическом уровне: за счет способности менять структуру с двухмерной на поверхности кожи до трехмерной внутри ее, нанокомплексы мгновенно проникают в верхние слои эпидермиса и создают там тончайшую структурированную решетку, которая моментально разглаживает поверхностные морщины и придает коже сияющий вид. Затем решетка из наночастиц начинает сокращаться и подтягивать глубокие слои кожи».

• В компании утверждают, что их косметика «обладает заранее запрограммированными свойствами, которые позволяют каждому человеку быстро решить вполне конкретные косметологические проблемы». Для любого специалиста этот текст – бессвязный бред из набора научных терминов, но его покупают… От NewAge не отстают и другие нанокосметологи: «благодаря своим микроскопическим размерам, они (наночастицы) без проблем проникают глубоко в эпидермис… доставляя содержимое своему адресату точно и без потерь» (Nivea Visage). «Они позволяют увлажняющим и питательным ингредиентам проникать через поры основного слоя в центр клетки, придают коже жизненную энергию» (Doctor Nature).

Другие компании уже «освоили производство нанороботов»: «наночастицы, входящие в состав кремов Dekaroline, представляют собой структурный и функциональный аналоги живой клетки». Некоторые даже изобретают собственную науку: «Нанотехнологии – доставка активных компонентов за счет того, что активные компоненты доведены да размера нано, который почти сопоставим с размером атома, но меньше клеток кожи» (NanoPure). Есть сомнения, что наночастицы всегда полезны? Пожалуйста, последний писк моды «бионаночастицы». Как они могут навредить, они же «био-»!

• Как вы думаете, что объединяет всех этих производителей и все эти средства? Правильно, цена. В среднем она на 50–100% (а в некоторых случаях и в десятки раз) выше продукции аналогичного класса без использования нанотехнологий. Например, «Annemarie Borlind», крем с липосомами и наночастицами стоит 70 $ за 50 мл. Антивозрастной крем «Профутура 2000» SPF 8 серии PROFUTURA. MARBERT от «Lux DeLux» содержит «инновационную систему «НАНОЧАСТИЦЫ 2000», которые «впервые оптимально доставляют необходимую концентрацию..» Стоимость такой доставки – 180 $ за 50 мл. Крем для лица C-60 Face Cream от компании Zelens Fullerene содержит фуллерены и продается по цене 200 $ за упаковку.

Поведение фуллеренов в организме малоизученно, по последним данным они проникают через гематоэнцефалический барьер и повреждают клетки мозга – можно только искренне восхищаться людьми, которые платят немалые деньги за право поиграть в «русскую рулетку». Крем St. Herb Nano Breast Cream «способен увеличить грудь с первого размера до третьего: наносомы, входящие в состав препарата, расширяют грудь на клеточном уровне, стимулируя разработку грудных тканей и удлиняя молочные железы». Появление такого продукта на рынке вполне закономерно. Как и другого шедевра: «Nanometer-silver Cryptomorphic Condom» от Blue Cross Bio-Medical – не иначе, как для практических занятий по нанотехнологии.

Зачем в косметике это всё нано?

Впрочем, авторы не ставили перед собой цель огульно критиковать любое применение наноматериалов и нанотехнологий в косметике; основная задача данной статьи – максимально беспристрастно разобраться в явлении и препаратах.

• В названии косметических продуктов сегодня слово «нано» встречается всё чаще. По информации производителей, как правило формула таких средств содержит: средства после загара – нанокапсулы витаминов;возрастная косметика (antiaging) – фуллерены, наночастицы глюконолактата, витаминов, липосомы, оксид цинка и диоксид титана, наноинкапсулированный ретинол и витамины, наносомы лактата натрия, календулы, орешника, женьшеня, наносомы витамина E и провитамина B5, наносомы альфа-бисаболола и Germal II; крем против воспаления и зуда – наноинкапсулированные компоненты с оксидом цинка; крем под глаза – фуллерены, наносферы Lyphazome, микросомы глазного геля; румяна – пигменты, диоксид титана (покрытый диметиконом или нет), оксид цинка; лосьоны для тела – «систему антицеллюлитной нанодоставки», наносомы centella asiatica; моющие/очищающие средства для тела – наносомы витамина А; бронзеры/осветлители – итальянский тальк, розовый кварц, топаз, оксид цинка, нановитамины; декоративная косметика – глюконолактат; маскирующие средства – пудру, диоксид титана, оксид цинка, наносферы гиалуроновой и фульвокислот; кондиционеры – диоксид титана; крем от опрелости – оксид цинка; эксфолиант/скраб – жемчуг; подводка для глаз и тени для век – диоксид титана (с диметиконом и без), оксид цинка; очиститель для лица – «порошок сферических алмазов, изготовленный по нанотехнологиям»; средства для обработки и увлажнения лица – кукурузный крахмал, липосомы, перлайзер (перламутровый агент), диоксид титана, микронизированные порошки топаза и розового кварца, «систему доставки наночастиц»; крем-основа – минералы, диоксид титана (с диметиконом или без), оксид цинка; средство от облысения – наносомы; бальзам для губ – «нанооксид цинка»; блеск для губ – микронизированный порошок топаза, розового кварца; подводка для губ – микронизированный диоксид титана; помада – микронизированный порошок топаза, розового кварца; увлажняющий крем – наносферы Lyphazome; средство по уходу за ногтями – наносферы Lyphazome, поликарбоновую смолу; пудра – микронизированный глюконолактат, пигменты, диоксид титана, оксид цинка; средство от загара/искусственный загар – микронизированную формулу компонентов и пигментов, наночастицы, микронизированные частицы, нанотехнологические ингредиенты, нанокапсулы витамина, микронизированный диоксид титана…и т.п.

Наночастицы в косметической композиции можно условно разделить на две группы: те, что работают на поверхности кожи и «не посягают» на трансдермальный барьер и те, которые способны проникать через эпидермис. Если первые – условно безопасны, то последние могут оказывать непосредственное влияние на биохимические процессы в дерме, способны попадать в капилляры и разносится с кровотоком по всему организму. Как уже отмечалось выше, наночастицы могут даже преодолевать естественные барьеры в организме человека (плацентарный, гематоэнцефалический), накапливаться в мозге и попадать в плод.

• К первой группе условно можно отнести собственно наноэмульсии. Обычные косметические эмульсии имеют размеры капель от 100 до 100 000 нм. Наноэмульсии содержат те же компоненты что и обычные эмульсии, но размер капель меньше, иногда до 10 нм. С учетом малого размера капель, наноэмульсии прозрачны и имеют специфические реологические свойства, которые другими способами изготовления получить невозможно. Из-за этих параметров наноэмульсии находят всё более широкое применение в косметике. Такие наноэмульсии обычно не устойчивы при нанесении на кожу или волосы, они разрушаются как и обычные макроэмульсии.

Важной (и самой крупнотоннажной) группой условно-непроникающих наночастиц являются всевозможные пигменты и УФ-фильтры на основе оксидов металлов (цинка, титана и пр.) или органических молекул (циннаматов, бензофенонов), инкапсулированных в полимерной матрице. Использование именно наноразмерных частиц в этом случае оправдано, прежде всего по оптическим причинам. Известно, что если размер частицы значительно меньше длины волны видимого света (<<350 нм), она перестает быть видимой – при этом способность задерживать ультрафиолет сохраняется. Таким образом, создаются малотоксичные (по сравнению с ароматической органикой) и прозрачные косметические композиции с УФ-фильтром на основе неорганических соединений (обычно диоксида титана или оксида цинка). По нашему мнению, в ближайшее время на рынке должны появиться солнцезащитные композиции, в которых каталитически-активный TiО2 будет заменен на другие, менее токсичные материалы – например, диоксид церия. Нанокристаллы СеО2 (кроме основной характеристики – непрозрачности в УФ-диапазоне) способны защищать клетки эпидермиса от окислительного стресса, вызванного жестким излучением.

• Ещё одна функция «непроникающих» наночастиц – вспомогательная, направленная на увеличение сроков хранения или стабилизацию косметической композиции. Стоит вспомнить, что коллоидный бентонит или кремнезём, которые широко используются для улучшения реологии систем, тоже состоят из наноразмерных частиц. Наночастицы того же диоксида церия в косметическом средстве могут выступать как антиоксидатны для других компонентов композиции (в том числе основных антиоксидантов). В эту же группу входят наночастицы, предназначенные для временного сохранения внутри себя активных компонентов (которые в свободном виде легко окисляются или инактивируются другими компонентами косметического средства) и разрушающиеся при нанесении косметики на кожу. В качестве примера можно привести везикулы или витамины, инкапсулированные в полимерной матрице.

В качестве вспомогательной функции условно «непроникающих» частиц стоит назвать и антимикробную. Например, консервант JMAC от Clariant представляет собой хлорид серебра на носителе (диоксид титана) с размером частиц 500–2000 нм. По данным исследований, среди традиционных консервантов (Bronopol, CA 24 и Euxyl K100) данный продукт имеет наименьшую цитотоксичность и не оказывает мутагенного действия. Для тех же целей в ряде случаев применяют нанокристаллическое (коллоидное) серебро. При увеличении концентрации наночастиц серебра в композиции продукт переходит из разряда косметических в космецевтические (и даже фармацевтические, например, мазь «Гидропент» для лечения инфицированных ран).

• Между «проникающими» и «непрникающими» наночастицами четкую границу провести невозможно. Известно, что многие молекулы ангстремных размеров не могут проникнуть через неповрежденную кожу. С другой стороны, даже микронные частицы могут попадать внутрь организма через дефекты кожи. Например, по данным отчета Еврокомиссии «Безопасность наноматериалов в косметических продуктах» (Scientific Committee on Consumer Products SCCP «Preliminary opinion on safety of nanomaterials in cosmetic products», June 12, 2007) «при использовании крема с наночастицами диоксида титана в качестве УФ-фильтра за летний сезон на кожу попадает несколько грамм наночастиц; даже если только 10–4 часть этого количества проникнет в организм, количество за сезон составит 100–500 мкг – достаточное количество для некоторых дисфункций». Или в организм могут попадать обломки, отдельные молекулы и ионы наночастиц. Следует говорить о вероятности проникновения наночастицы через слой эпидермиса и в общем случае эта вероятность возрастает с уменьшением размера частицы.

Соотношение «размерность-проникновение через кожу» для наночастиц однозначно не установлено. Так, например, по мнению НКО, твердые частицы размером >10 мкм (10000 нм) не проникают через неповрежденную кожу (и не учитываются при расчете «критерия химизации» косметического средства). В действительности, данный порог находится гораздо ниже. Большие сомнения возникают, например, по поводу везикул. Сегодня однозначно доказано, что липосомы (размер которых обычно 200–600 нм) не способны пройти через микрокапилляры кожи. В дерму попадают обычно мелкие обломки или даже отдельные молекулы фосфолипидов. Размер наносом на порядок меньше (~20–50 нм) – сопоставим с размером вирусов (в том числе и оболочечных, окруженных липидной мембраной), которые не способны проникать через неповрежденную кожу.

• Размер пор здоровой кожи – менее 20 нм, но и это значение не является пороговым. К тому же, реальный размер нанокомпонентов в косметическом средстве больше размера ядра «наночастицы» – как минимум на размер сольватной оболочки или слоя адсорбировавшихся молекул (мономеров и полимеров-стабилизаторов), что затрудняет проникновение таких коньюгатов через stratum corneum; многие частицы при этом заряжены или содержат группы, способные связываться элементами эпидермиса (в качестве примера можно привести нанокристаллы серебра, имеющие повышенную тропность к сульфогидрильным группам белков) – что также мешает «карликам» совершать длительные путешествия в глубины кожи.

Наночастицы возникли далеко не вчера. Практически с момента зарождения, жизнь на Земле эволюционировала в окружении бесчисленного количества наноразмерных объектов. Кожа – это природный барьер организма, и барьер этот гораздо прочнее, чем кажется на первый взгляд. Описанные во многих рекламных проспектах косметических средств «транспортные функции наночастиц» при накожном нанесении чаще всего являются только маркетинговым приёмом.

• В отчете Еврокомиссии по токсичности нанокосметики показано, что доказательств проникновения наночастиц размером больше 10 нм через здоровую кожу нет; наночастицы размером больше 20 нм действительно могут попадать в стержень волоса, но не в живую ткань кожи. Однако, по данным того же отчета, несмотря на то, что все подобные препараты ориентированы на людей со здоровой кожей, большая доля населения Европы имеют атипичную кожу а у 2% наблюдается дерматиты и псориаз. В случае проблемной кожи проницаемость наночастиц через дерму значительно повышается. Более того, проницаемость кожи повышается и при её растяжении (например, на сгибах суставов), массаже т и.п.

Вторая группа наночастиц – наименее изученная и наиболее спорная. Свойства наночастиц действительно крайне интересные, многообещающие и очень перспективные. Но целесообразность введения инородных частиц в организм может быть оправдана в ограниченном количестве случаев: например, с терапевтической целью при использовании фармацевтических (или космецевтических) препаратов – т.е. когда «из двух зол выбирают меньшее». Вопрос трансдермальной доставки наночастиц или лекарственных препаратов с их помощью – один из самых развивающихся в настоящее время. Это связано с лечением многих форм кожных заболеваний и даже злокачественных новообразований. Например, показано, что наночастицы золота (самостоятельно или в коньюгате с сенсибилизаторами порфиринового ряда) замечательно уничтожают клетки меланомы при фотодинамической терапии. Но проблема доставки таких коньюгатов через неповрежденный роговой слой до сих пор окончательно не решена.

• С другой стороны, потребителю активно навязывают представление, что любое отклонение от образа «фотошоповой красотки» с глянцевого журнала – уже болезнь, в борьбе с болезнью все средства хороши. И, убегая от мифического целлюлита, кидается вполне нормальная среднестатистическая женщина к совсем немифическим препаратам (кстати, это относится не только к нанотехнологиям). Насколько это безопасно – совсем другая история.

Не так страшен черт, как его малютка

С этой фразой Николай Фоменко вполне может претендовать на роль одного из классиков нанотехнологий. Зачастую, при переходе к «наношкале» токсические свойства материалов значительно возрастают. Более того, цитотоксическую активность начинают проявлять даже совершенно безопасные вещества и соединения.

• Например, углерод (в виде графита или алмаза) химически инертный и биологически толерантный. Однако установлено, что одностенные углеродные нанотрубки накапливаются в ядрах макрофагов человека и вызывают гибель этих клеток, а многостенные углеродные нанотрубки могут повреждать ДНК. Примерно через сутки после обработки эмбриональных клеток мыши включается механизм апоптоза – то есть клетки умирают, когда становится ясно, что восстановить повреждения ДНК они уже не в силах. Опыты на аквариумных рыбах и собаках показали, что фуллерены – многоатомные шаровидные наночастицы углерода – также могут разрушать ткани мозга.

• Двуокись титана в виде минерала рутила или анатаза тоже практически безопасна. Наночастицы TiO2 (с размерами первичных частиц в 20–70 нм) используются для производства солнцезащитных экранов, пластиковых фильтров и косметики защиты от УФ-излучения. Сегодня мировое потребление диоксида титана в виде наночастиц оценивается в 2400 т в год, 50% из которых идёт на производство косметики. Однако последние исследования уже показали, что наночастицы диоксида титана могут вызывать поражение нервных клеток мозга. А каталитическая активность наночастиц TiO2 известна давно – особенно она возрастает именно под действием ультрафиолета. Образующийся при этом свободные радикалы (например, синглетный кислород) легко разрушают не только компоненты самого крема, но и клетки кожи. По мнению Le Monde, такие кремы для загара представляют реальную опасность для жизни и здоровья и способны даже вызвать рак, от которого, по идее, должны защищать (данные исследовательской группы из Международного агентства по исследованию рака IАRС). Другой популярный компонент солнцезащитных кремов – оксид цинка – также может быть опасен в виде наночастиц. В ряде исследований имеются данные о цитотоксичности наночастиц оксида цинка (71 нм) в опытах in vitro на культурах клеток бронхоальвеолярной карциномы человека.

Этот список можно продолжать очень долго. Зарегистрированы случаи токсичности наночастиц других вполне «безобидных» материалов – оксидов (кремния, алюминия) – и обычный оксид железа может быть вредным в виде наночастиц, силикатов, металлов и т.д. Даже золото, «эталон» инертности и биологической допустимости, при измельчении до нанометрового состояния кардинально меняет свои свойства. Например, за счет высокой доли нескомпенсированных поверхностных атомов, с уменьшением размера частиц возрастает каталитическая активность, даже температура плавления изменяется (если золото как металл плавится при 1065о С, то наночастицы размером 5 нм плавятся при температуре <800о С, а 2 нм – при 300о С). Также меняется и токсичность. Например, было установлено, что в концентрации 10 мг/мл наночастицы золота размером 1,5 нм вызывают гибель эмбрионов рыб Melambaphes zebra и эмбриональных стволовых клеток мышей.

• Нанотехнология – сравнительно молодое направление. За время его существования получено большое количество наночастиц, но отдаленный эффект их применения (гонадотропный, эмбриотоксический, канцерогенный, мутагенный) ещё не изучен. Особенно это касается совершенно новых, искусственных нанообъектов, которые не встречаются в обычной природе. Патологические процессы в организмах могут возникнуть через значительный промежуток времени – даже через несколько поколений.

К сожалению, в погоне за сиюминутной выгодой многие производители нанопродуктов для нанокосметики не проводят требуемого комплекса токсикологических исследований своих препаратов: синтез и внедрение наночастиц требуют заведомо меньше времени, чем их проверка на цитотоксичность. Разработка теста занимает от года до трёх – для каждой разновидности наночастиц. О том, чтобы эти тесты стандартизировать, пока и речи нет. Ученые до сих пор точно не выяснили, что именно делает наночастицы опасными – их размеры, структура, химический состав или какие-то иные свойства. Возвращаясь к аналогии нанотехнологии и алхимии: если раньше алхимики работали в основном «вслепую», т.е. не имели достаточно приборов и опыта для анализа полученных продуктов, то и в наше время некоторые «нанотехнологи» не знают, что у них получается и с чем они имеют дело. Далеко не у всех есть оборудование даже для оценки размеров получаемых частиц. Элементарный NanoSizer от Malvern Instruments стоит несколько сот тысяч фунтов стерлингов – не говоря уже о сканирующем туннельном микроскопе.

• Более того, сегодня на рынок попадают совершенно немыслимые продукты. Один отечественный производитель предлагает каждому желающему самому создать нанокосметику и попробовать на себе и окружающих – конечно, с использованием его «универсальных наночастиц»:

«теперь каждый желающий может самостоятельно обогатить свои домашние косметические и гигиенические средства наночастичами целебного наносеребра и придать широкий спектр дополнительных свойств» – говорится в рекламе. Производитель уверяет, что самый обычный крем для рук с добавлением его наносеребра может получить заживляющие и регенерационные свойства; «ваш любимый шампунь теперь станет на пути перхоти и выпадения волос».

Каждый, кто сталкивался с сертификацией и гигиенической регламентацией продукции (в том числе продукции косметической) прекрасно знает, что любое изменение в рецептуре влечёт за собой необходимость полного комплекса токсикологических исследований. И цель тут – не бюрократическое получение «заключения государственной санитарно-гигиенической экспертизы», а реальная забота о здоровье и безопасности людей. Может ли производитель этого «нано-чуда» с уверенностью предсказать поведение его частиц в рецептуре любого косметического и гигиенического средства (не говоря уж о серьезных вопросах к исходной субстанции наночастиц)? Причем само по себе нанокристаллическое (коллоидное) серебро действительно является интересным и полезным продуктом. Например, под торговыми марками «колларгол» или «протаргол» оно давно и успешно применяется в медицине. Вопрос в подаче и назначении препарата.

• Например, что будет, если «усилить» наночастицами серебра действие обычного шампуня против перхоти? Наиболее часто в таких шампунях в качестве действующего вещества используют соединения серы (дисульфид селена, пиритионат цинка и т.д.). Образующийся при этом сульфид серебра окрасит волосы (и кожу) незадачливого экспериментатора в чёрный цвет. Серебро, особенно в нанокристаллическом состоянии, – активный катализатор разложения перекисей. Что будет, если ввести данный продукт в крем с перекисью бензоила (действующее вещество в системах анти-акне)? Или в крем с перекисью водорода для обесцвечивания волос перед окраской (пергидролем, гидроперитом и т.п.)? Это даже не косметическое «почернение блондинок» сульфидом серебра – каталитическое разложение перекиси идёт с выделением большого количества тепла и даже может окончиться взрывом! Слова о том, что «нанодобавка выпущена специально для использования в косметологии и гигиене, а технология производства была разработана с учетом нюансов отрасли» выглядят издевательством. При этом производитель «уверен, что такое изобретение должно появиться в косметичке каждого современного человека».

На упаковках некоторых косметических препаратов вообще не указано, какие наночастицы они содержат. Крем «Annemarie Borlind» от «System Absolute» содержит липосомы и наночастицы. Просто наночастицы – и всё. Не сомневайтесь, они проникнут и помогут «благодаря применению высоких технологий».

• Такая безрассудная и беспринципная коммерциализация приводит к тому, что многие авторитетные неправительственные организации (мнению которых потребитель доверяет из-за более жестких стандартов качества) вводят жесткие ограничительные меры на продукцию, содержащую наночастицы. Одна из них – британская Soil Association (SA), занимающаяся сертификацией органических продуктов. Так, 15 января 2008 года SA объявила, что искусственно созданные наночастицы могут представлять опасность для здоровья человека, поэтому содержащие их продукты впредь не смогут получать сертификат Ассоциации. Запрет распространяется на частицы с базовым размером (basic size) менее 125 нм или средним размером менее 200 нм. И относится это в первую очередь к санитарно-гигиеническим и косметическим средствам (солнцезащитной косметике, кремам от морщин и т.п.).

Нановчера, наносегодня, нанозавтра

Возможно, через некоторое время гламурная приставка «нано» станет немодной («это слово ругательное, ко мне его прошу не применять»), изменение терминологии не изменит сути явления. Ведь совсем недавно подобные совокупности объектов изучали коллоидная химия, кластерная химия и другие науки о материалах. А наши далёкие предки вообще не знали, каким «высоконаучным направлением» они занимались. Даже происхождение термина «алхимия» связано с нанчастицами, слово берёт начало от китайских «kim»-золото и «yeh»-сок (арабский артикль al- появился позже). «Золотой сок» – так называли красный коллоидный раствор наночастиц золота.

• Упоминания об использовании таких растворов можно встретить и в Библии:

«И я сказал им, у кого есть золото, снимите с себя. И отдали мне; я бросил его в огонь, и вышел этот телец. И взял тельца, которого они сделали, и сжег его в огне, и стер в прах, и рассыпал по воде, и дал её пить сынам Израилевым» (Исход, 32:20–24). По последним исследованиям, египтяне владели «тайнами нанокосметики» ещё 4000 лет назад – свинцовые составы, которые они применяли для окраски волос, формировали частицы PbS размером около 5 нм. Да и сам человек, как биологический объект, буквально наполнен наночастицами – это белки и ферменты (особенно в виде третичных и четвертичных структур), молекулы ДНК и РНК, рибосомы, клеточные везикулы, вирусы и пр.

Сегодня уже понятно, что никакая неправительственная (и даже правительственная) организация не сможет остановить развитие нанотеха. И все его достижения будут использоваться для повышения потребительских свойств товаров народного потребления – в том числе санитарно-гигиенических и косметических продуктов. Поэтому главная задача использования нанотехнологий в составе ТПП – это всестороннее изучение свойств нанообъектов и стандартизация. Если такой нанопродукт контактирует с телом человека, попадает к нему в организм с пищей, косметикой или лекарственными препаратами – то в первую очередь следует говорить о токсичности и активности (именно в такой последовательности). Скоро в нашем лексиконе должен появиться ещё один неологизм: «нанотоксикология». А следом «нанометрология» и «наностандартизация».

• Дополнительная сложность возникает из-за того, что наночастицы одного и того же материала, но разного размера, могут себя вести совершенно по-разному и требуют отдельного изучения. Не странно ли, что производители, опираясь на базовые понятия размерности и шкалы (нано-), деликатно обходят этот параметр в своих системах? Как можно писать на упаковке «содержит наночастицы того-то вещества или соединения» и не указывать их размер? Наночастица – это как раз тот случай, когда размер имеет огромное значение. Типичный пример: в связи с повышением использования наночастиц золота совместно со стволовыми клетками или их возможности попадания в плод через плацентарный барьер, проводились исследования по влиянию наночастиц золота разных размеров на эмбриональные стволовые клетки мыши. В результате показано, что частицы <10 нм ингибировали рост и деление клеток (что в конечном итоге приводило к гибели культуры). При этом частицы в диапазоне 10–100 нм значительно усиливали пролиферацию (деление) клеток, а частицы >100 нм на стволовые клетки не влияли.

Другое исследование показало: варьируя размер и форму наночастиц, можно целенаправленно управлять дифференциацией стволовых клеток, от типа и размера темплата зависит, что получится из стволовой клетки – нейрон или клетка костной ткани. А кто знает, что содержится в известных плацентарно-коллагеновых масках «с золотом и керамидами»?

• Существенное значение также играет способ получения наночастиц. Обычно объекты нанометрового размера получают двумя путями. Классический способ «сверху-вниз» (когда частицу требуемого размера получают измельчением крупных кусков материала) замещается способом «снизу-вверх», когда наночастица образуется из отдельных атомов, ионов или молекул за счёт целенаправленных химических или физических манипуляций. И во всех случаях частицы одного материала и одинакового размера могут обладать совершенно разными свойствами. Дополнительно, при том или ином способе получения системы могут содержать примеси. Например, при эрозионно-взрывной технологии получения наночастиц металлов (типичный пример способа «сверху-вниз») могут образовываться оксиды, гидроксиды и перекиси, а также избыток свободных ионов. Размер частиц трудно контролировать, частицы получаются неоднородные по размеру (полидисперсные). При получении наночастиц из солей (типичный пример способа «снизу-вверх») система требует очистки от побочных продуктов химической реакции (в том числе остатков исходных катионов и анионов) и т.п. Именно этими различиями зачастую можно объяснить разницу в эффективности и токсичности композиций одинаковых наноматериалов, в том числе композиций косметических.

По словам члена-корреспондента РАН Гудилина Е.А.:

«для создания наноматериалов оказывается важным не только их состав (определяющий основные свойства), размер («модифицирующий» свойства), но и «размерность» (делающая частицы неоднородными) и упорядочение в системе (усиление, «интеграция» свойств в ансамбле нанообъектов). Это характерно для нанотехнологий – новое качество обычно получается только при правильно организованной структуре на более крупных масштабах, чем нано».

Если при создании и использовании на практике наноматериалов необходимо учитывать такое большое количество исходных факторов, совершенно очевидно, что в скором времени следует ожидать введения в практику «паспорта наноматериала» – документа, который будет включать в себя больше показателей, чем стандартный «лист безопасности» (MSDS). На основании такого документа производители композиций (в том числе косметических и санитарно-гигиенических) смогли бы точнее предсказывать поведение и функции наночастиц в их системах. А также указывать номер этого документа (тип наночастиц в классификаторе) на упаковке изделия для потребителя.

• Фирмой Energetics, Inc по заказу «Национального Института Стандартов и Технологий» США, NITS был подготовлен перечень основных метрологических мероприятий, среди которых одним из приоритетов называется «разработка национальных стандартов и международных соглашений, касающихся синтеза и анализа наноматериалов; измерения воздействий наноматериалов на окружающую среду, здоровье и безопасность людей». Согласно аналитическому обзору «Метрологическое обеспечение, стандартизация и оценка соответствия нанотехнологий и нанопродукции» (Ростехрегулирование, 2007), переход к нанотехнологиям ставит перед наукой и техникой ряд новых специфических задач, обусловленных малыми размерами элементов и структур, с которыми имеет дело нанотехнологии. При этом, как никогда, актуален тезис: «если нельзя измерить, то невозможно создать». Также отмечается, что «без организации процесса установления объективных требований к нанотехнологиям и нанопродукции, обеспечивающих выпуск и подтверждение соответствия, ее выход на рынок будет закрыт».

При разработке и выведении на рынок нанокосметики (как и других продуктов, содержащих наночастицы) следует придерживаться разумной целесообразности и принципа «no nocere» (не навреди). Ведь нанотехнология определяется не просто возможностью манипулирования и использования наночастиц на практике; это технология, которая без использования объектов нанометровой величины не может быть реализована. В соответствии с этими принципами наночастицы стоит использовать только в тех случаях, когда без их уникальных свойств действительно невозможно обойтись.

Александр Щербаков, Елизавета Савенко

Перепечатывается по разрешению с издания «Косметический рынок сегодня», Украинское издание 2008, № 6 (стр.27–30), №7(стр.31–34)

http://www.nanometer.ru/…1_54019.html

Отличная обзорная статья с детальным и обоснованным анализом современного состояния рынка нанокосметики, с которой необходимо ознакомиться – и даже изучить! – всем любительницам современной косметики. И не просто изучить, а хорошо разобраться во всех этих «наноусовершенствованиях», чтобы принять к сведению и уже затем руководствоваться полученным знанием для осознанного выбора и принятия решений о покупке и использовании… Очень рекомендую!..