5. Additivi e altri principi attivi

I prodotti additivi forniscono stabilità fisica a lungo termine, inibiscono la germinazione e influenzano la percezione sensoriale. Recentemente, l'industria cosmetica è stata fortemente criticata per l'aggiunta di sostanze chimiche come formaldeide, diossano, parabeni e ftalati. Le controversie riguardanti l'impatto sulla salute umana di quelle molecole sintetiche e dei loro analoghi hanno incoraggiato la ricerca di nuovi additivi da fonti naturali.

Secondo studi pertinenti, la cistanche è un'erba comune conosciuta come "l'erba miracolosa che prolunga la vita". Il suo componente principale èCistanoside, che ha vari effetti comeantiossidante, antinfiammatorio, Epromozione della funzione immunitaria. Il meccanismo tra cistanche epellesbiancanterisiede nell'effetto antiossidante dei glicosidi di cistanche. La melanina nella pelle umana è prodotta dall'ossidazione della tirosina catalizzata datirosinasie la reazione di ossidazione richiede la partecipazione dell'ossigeno, quindi i radicali liberi dell'ossigeno nel corpo diventano un fattore importante che influenza la produzione di melanina. Cistanche contiene cistanoside, che è un antiossidante e può quindi ridurre la generazione di radicali liberi nel corpoinibendo la produzione di melanina.

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5.1. Agenti antimicrobici

Uno degli agenti antimicrobici più utilizzati contro la contaminazione da batteri, virus e funghi nei cosmetici è il chitosano (18) (Figura 5). Questo polisaccaride è composto principalmente da glucosamina e da un numero variabile di residui di N-acetilglucosamina. Sebbene il chitosano sia presente in grandi quantità nell'esoscheletro di crostacei, insetti, granchi e gamberetti, la sua produzione è limitata a causa di fattori quali stagionalità, sostenibilità della produzione e costi di lavorazione. Per far fronte a queste difficoltà, il chitosano può essere prodotto da fonti alternative e più efficaci di origine microbica poiché il 22-44% della parete cellulare dei funghi è composto da chitosano [2]. Una produzione ottimale è stata trovata in Rhizopus oryzae (0.5 g/L), R. japonica (0.6 g/L) e Mucor indicus (0.75 g/ L) (Tabella 1) [63], mentre A. niger, isolato dal lichene Roccella Montagne, ha mostrato una resa maggiore di 1,3 g/L, che è stata ulteriormente aumentata a 1,93 g/L quando è stato aggiunto glucosio [65]. Oltre alla sua attività antimicrobica, il chitosano è noto per le sue proprietà emulsionanti e veicolanti. Questo composto ha una migliore capacità di legare l'acqua rispetto alla metilcellulosa, che è comunemente usata nei cosmetici [2]. Di conseguenza, il chitosano ei suoi derivati, come il copolimero chitina-glucano, possono presentare potenziali candidati per formulazioni cosmetiche e cosmeceutiche. Altri esempi di attività antietà che si combinano anche con l'attività antimicrobica sono presentati nella Tabella 1.

5.2. Idratanti e biosurfattanti

I ramnolipidi sono comunemente usati nei cosmetici come idratanti e biosurfattanti [108]. I ramnolipidi, principalmente acidi cristallini, sono composti da un acido grasso -idrossi attaccato dall'estremità carbossilica a una molecola di zucchero ramnosio e sono classificati come mono e di-ramnolipidi [157]. Rispetto ai tensioattivi chimici, i biosurfattanti presentano diversi vantaggi, a causa della loro migliore compatibilità, minore tossicità e maggiore biodegradabilità [158]. I ramnolipidi sono prodotti principalmente da Pseudomonas aeruginosa e da altri Pseudomonas sp. Sono anche utilizzati nell'industria farmaceutica per le loro proprietà antivirali e antimicrobiche [159,160] e per altri obiettivi correlati alla rigenerazione della pelle come la guarigione delle ferite con fibrosi ridotta, la cura dello shock da ustione e il trattamento delle rughe [161].

5.3. Pigmenti

I microrganismi producono diversi composti che possono essere utilizzati come pigmenti naturali. Sono stati commercializzati molti coloranti sintetici, ma pochi sono idonei per i cosmetici. I pigmenti naturali sono più stabili e meno allergenici rispetto ai sintetici [162]. I pigmenti comunemente biosintetizzati dai funghi includono polichetidi aromatici come chinoni, antrachinoni, naftochinoni, melanine, flavine e ancaflavine. Purpurogenone (20) e mitorubrina (21) sono due esempi caratteristici, prodotti dal fungo Penicillium purpurogenum [95] (Figura 5) (Tabella 1). Recentemente, il potenziale utilizzo di funghi terrestri come fonte di pigmenti naturali è stato ampiamente studiato [163-165].

I cianobatteri sono un'interessante fonte di pigmenti, in grado di produrre ficobiliproteine, che sono proteine ​​fluorescenti dai colori brillanti. Tra le ficobiliproteine, le ficocianine sono già utilizzate in saggi diagnostici come la citometria complementare, lo smistamento cellulare attivato dalla fluorescenza, l'istochimica, ecc. Il loro colore blu intenso ne consente l'uso in cosmetica come coloranti naturali [166]. Le ficocianine sono prodotte principalmente dal cianobatterio fotoautotrofico Arthrospira platensis (3,2 g/L) [167]. Tuttavia, la rodofita unicellulare Galdieria sulphuraria ha mostrato ottimi risultati; questa alga rossa, che cresce solitamente in sorgenti acide, produce c-ficocianina con una resa di 2,9 g/L [168] (Tabella 1).

5.4. Aromi e Fragranze

Molti composti aromatici e profumati sul mercato sono ancora prodotti attraverso fonti vegetali e animali. Tuttavia, viene fornita un'alternativa rapida e sostenibile in quanto tali composti di alto valore possono essere prodotti anche da microrganismi [169]. Numerosi lieviti e ceppi fungini e batterici terrestri possono sintetizzare composti profumati potenzialmente preziosi, inclusi alcoli, aldeidi, esteri, acidi grassi, chetoni, lattoni, composti aromatici e pirazine [170]. A sostegno, sono stati pubblicati diversi articoli e recensioni che offrono informazioni sufficienti sull'uso di colture microbiche o preparazioni enzimatiche per la produzione di composti aromatici preziosi per l'industria cosmetica [171-174]. La vanillina (22) è un ottimo esempio di fragranza naturale in cui la crescente domanda e il valore hanno portato allo sviluppo di strategie alternative per la sua produzione [175] (Figura 5). Ceppi tra cui Pseudomonas putida, Aspergillus niger, Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium sp., Arthrobacter globiformis e Serratia marcescens sono stati introdotti con successo per la sua produzione convertendo l'eugenolo o l'isoeugenolo in vanillina [170].

La benzaldeide (23) è tra gli agenti aromatizzanti più comunemente usati, con un forte aroma di ciliegia e mandorla. Un ceppo di E. coli è stato ingegnerizzato con successo per produrre questo aromatico [100,176], mentre il fungo Ashbya gossypii è stato testato per la sua capacità di sintetizzare l'aroma di rosa 2-fenil etanolo (24) [104]. Tra i terpeni, il limonene (25) è uno dei terpeni più utilizzati grazie al suo profumo di agrumi unico [169]. L'ottimizzazione del percorso di espressione in E. coli ha portato a una resa di 435 mg/L con l'1% di glucosio come fonte di carbonio [177]. Quando è stato esplorato l'impatto di una diversa fonte di carbonio, la fermentazione con glicerolo ha portato a titoli di 2,7 g/L [106] (Figura 5) (Tabella 1).

6. Altri bersagli di interesse per la protezione della pelle

Gli inibitori dell'elastasi e della collagenasi di origine microbica sono promettenti agenti cosmeceutici che meritano di essere ulteriormente esplorati. L'elastasi, un membro della famiglia delle chimotripsine delle serina proteasi, è responsabile principalmente della scomposizione dell'elastina, che è un'importante proteina presente nella matrice extracellulare della pelle, il cui danno ha un impatto significativo sull'invecchiamento cutaneo. Le nostopeptine A e B isolate dal cianobatterio d'acqua dolce Nostoc minutum sono gli unici inibitori segnalati dell'elastasi (IC50: 1,3 e 11,0 µg/mL) [178]. D'altra parte, il collagene, il principale costituente della pelle (80% del peso secco della pelle), è responsabile della resistenza alla trazione. Le metalloproteinasi denominate collagenasi sono in grado di scindere il collagene e l'elastina. Per quanto ne sappiamo, i microrganismi terrestri, a parte l'esempio summenzionato delle nostopeptine A e B, non sono stati ancora studiati a fondo per la loro capacità di produrre metaboliti con effetti inibitori di elastasi e collagenasi, sebbene siano stati sviluppati ampi programmi di screening su microrganismi terrestri ed endofiti recentemente presentato [179,180].

7. Obiettivi per sviluppi futuri

Allo stesso tempo, è stato riportato che anche i composti naturali che attivano la PN possiedono proprietà anti-invecchiamento in modelli cellulari o in vivo [7,11,182]; allo stesso modo, i prodotti naturali ritardano notevolmente la comparsa dei segni distintivi della pelle invecchiata. Per quanto ne sappiamo, solo poche molecole di origine microbica sono state segnalate per attivare i moduli proteostatici. L'acido betulinico è stato recentemente isolato dai funghi endofiti Phomopsis sp. e ha attivato preferenzialmente l'attività proteasoma simile alla chimotripsina con effetti nulli o minimi sulle attività simili alla tripsina e alla caspasi [184,185]. Il secondo caso di un prodotto naturale microbico, noto per le sue proprietà anti-invecchiamento, è la rapamicina. Questa molecola isolata da Streptomyces hygroscopicus ritarda la senescenza cellulare attraverso (tra gli altri) l'inibizione della via TOR e le alterazioni indotte a valle sia dell'autofagia che della velocità di sintesi proteica [7].

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