Oggi la pelle è considerata un importante organo di scambio .
In realtà la definizione corretta dovrebbe essere: la pelle è un organo metabolicamente attivo in grado di parzialmente assorbire e reagire con le sostanze con cui viene a contatto.

Per la sopravvivenza è fondamentale che lo scambio sia estremamente selettivo per questo si parla prevalentemente di funzione barriera.

La sostanza che , più di tutte, per la nostra sopravvivenza deve essere fermata dalla pelle non è l’arsenico, il cianuro o qualche veleno simile, è l’acqua.

Infatti grazie alla barriera della pelle non beviamo fino ad affogare appena immergiamo il nostro corpo in acqua e soprattutto possiamo andare in giro all’aria ed al sole senza prosciugarci e disidratarci come un fico secco.
Cosa che , essendo noi fatti per un 70% di acqua, non sarebbe un bel vedere.

Con la coscienza di quanto fosse efficiente nella sua funzione barriera fino a pochi decenni fa la pelle era considerata sia in farmacologia che in cosmetologia sostanzialmente impenetrabile.

Visto che sotto poche decine di micron dalla superficie si trovano i primi capillari, la funzione barriera principale è svolta dallo strato più esterno della pelle, lo strato corneo.

Ma chiunque conosca i disagi di una allergia da contatto comprende perfettamente che la barriera cutanea è permeabile. Può far passare, magari solo minime quantità, di alcune sostanze.

1° Mito da sfatare: l’azione cosmetica dipende dalla penetrazione degli attivi.

Uno dei principali e più comuni effetti cosmetici è legato alla capacità di migliorare l’idratazione cutanea. Questo si ottiene riducendo la TEWL , cioè la perdita d’acqua transepidermica. Questo avviene occludendo la pelle e impedendo la traspirazione ed evaporazione dell’acqua. Questa importante azione cosmetica non comporta alcuna penetrazione di attivi, semplificando possiamo classificarla come “effetto cellophane” infatti analoga “idratazione cutanea” si otterrebbe avvolgendo il nostro corpo in un film plastico

2° Mito da sfatare: la pelle respira

Questa azione cosmetica “occlusiva” contrasterebbe una presunta funzione respiratoria della pelle. La pelle non è un organo respiratorio e non contribuisce se non in misura irrilevante e minimale allo scambio ossigeno-anidride carbonica di cui il nostro corpo ha bisogno. La storiella che occludendo completamente la pelle con una vernice d’oro si possa morire soffocati o intossicati

Scena aneddotica del film 007 Goldfinger dove la protagonista verrebbe uccisa coprendo ogni centimetro della sua pelle con una vernice dorata

è una bufala senza alcun fondamento.

3° Mito da sfatare: attraverso la pelle assorbiamo tutte le tossine e le schifezze che ci sono in giro.

Vale quanto l’aneddoto di Goldfinger citato prima. La attrice non è affatto morta e distribuisce foto con autografo. La penetrazione e assorbimento cutaneo è fenomeno complesso e per fortuna meno semplice e comune di quanto certe campagne chemofobiche vorrebbero far intendere. La sopravvivenza e sovracrescita della nostra specie è la prova più evidente del fatto che la barriera cutanea è un efficiente sistema di difesa.

Allora come e quanto potrebbe penetrare un attivo cosmetico ?

La funzione che descrive la probabilità di penetrazione cutanea di un attivo ( ma anche di un Cattivo ) cosmetico è stata sviluppata da Kasting e altri con modelli matematici che hanno un ottimo riscontro per predire un fenomeno statico.
Le leggi fondamentali che regolano il fenomeno della diffusione di una sostanze sono le leggi di Fick. Le leggi di Fick descrivono in modo molto sommario e grossolano la diffusione e assorbimento percutaneo delle sostanza con cui la pelle viene contatto, ma comunque confermano un dato immediato: se l’attivo è presente nel cosmetico in concentrazioni minime, può penetrare la cute solo in concentrazioni meno che minime. Visto che le concentrazioni degli attivi cosmetici spesso sono inferiori allo 1% ( molto spesso sono molto inferiori all’1%), se la loro efficacia fosse funzione di quanto ne penetra, possiamo immaginare il perchè di tante promesse non mantenute dalla pubblicità.

Le variabili principali nella diffusione e assorbimento percutaneo

Un buon modello matematico che simuli l’assorbimento percutaneo di un attivo cosmetico deve considerare decine di variabili. Per questo si utilizzano reti neurali e classificatori fuzzy in grado di semplificare un processo estremamente complesso. Considerando solo le variabili di maggior peso abbiamo:

fattori chimico fisici della sostanza che dovrebbe/potrebbe penetrare:

  • peso molecolare, funzione logaritmica per cui una molecola con peso molecolare superiore a 500 dalton ha una minima probabilità di penetrazione ( maggiore il peso molecolare , minore la probabilità di penetrazione )
  • struttura fisica, a parità di peso molecolare ha una probabilità di penetrazione più alta una molecola ritorta su se stessa e flessibile rispetto ad una molecola rigida e ingombrante. E’ un dato che si calcola considerando i doppi legami e le eventuali strutture ad anello. Un morbido gomitolo penetra meglio di un rigido traliccio.
  • Coefficente di ripartizione ( cioè idrofilia o lipofilia della sostanza). Ha maggiore probabilità di penetrare una sostanza lipofila o anfifilica, fattore che viene calcolato con il LogP o con il LogKow.
  • Ionizzazione , una sostanza ionizzata ha meno probabilità di penetrazione. 

fattori legati alla applicazione:

  • Dose applicata, la probabilità di penetrazione di una sostanza è maggiore se maggiore è la quantità di sostanza applicata sulla pelle o maggiore è la sua concentrazione.
  • Area esposta, la probabilità di penetrazione è maggiore se maggiore è la superficie cutanea esposta .
  • Durata dell’esposizione: più lungo è il tempo di esposizione più alta è la probabilità di penetrazione.

A queste variabili si aggiungono altri parametri che influenzano pesantemente la probabilità di penetrazione:

  • stato della pelle: spessore ed integrità dello strato corneo.
  • idratazione della pelle ( più la pelle è idratata più è probabile la penetrazione )
  • temperatura ( più è alta la temperatura più è probabile la penetrazione )

Ci sono poi fattori legati al veicolo ( il mezzo in cui si trova l’attivo cosmetico influenza infatti la sua capacità di penetrazione )

  • presenza nel veicolo di permeatori ( vari “solventi” possono ridurre la capacità di fare barriera della pelle e conseguentemente la penetrazione aumenta )
  • rilascio dal veicolo : a volte il veicolo tende a non cedere la sostanza alla pelle; è il caso degli attivi lipofili all’interno degli unguenti o quelli idrofili all’interno di gel acquosi ad alta viscosità *

*: in un modello statico che un veicolo viscoso rilasci meno di un veicolo fluido è evidente oltre che intuitivo; in realtà nei modelli dinamici questo non è del tutto vero e molte prove empiriche e verifiche sperimentali hanno dimostrato che utilizzando come veicolo un gel acquoso ad alta viscosità in realtà la penetrazione dell’attivo può essere maggiore.

Vediamo con un simulatore matematico di che ordine di grandezza è l’eventuale penetrazione di un attivo cosmetico in uno dei rari casi in cui è effettivamente in grado di penetrare

CAFFEINA:attivo molto comune, molto studiato anche dai farmacologi per la diffusione percutanea. Se ne vanta spesso l’azione LIPOLITICA fraintendendo grossolanamente la vera attività che può avere. Ha anche una tossicità non irrilevante. Immaginiamo un gel d’acqua con un 3% di caffeina . Si tratta di una concentrazione altissima, molto difficile da ottenere in un cosmetico senza solubilizzanti. Vediamo quanta ne assorbiamo per via percutanea sapendo che la caffeina assunta con un caffè espresso va dai 25 ai 60 mg..

Applicando 2mg cm² di gel con il 3% di caffeina avremmo un flusso di assorbimento di 0,263 μg cm⁻² h⁻¹ che comporterebbe un tempo di 39 ore per un massimo assorbimento così distribuito:

  • 0,589 μg/cm² nello strato corneo
  • 4,183*10⁻³ μg/cm² nella restante epidermide
  • 2,983*10⁻³ μg/cm² nel derma
  • 59,408 μg/cm² di assorbimento sistemico.

Immaginando un’area applicata di 1000 cm² ( addome, glutei, cosce …) siamo allo stesso ordine di grandezza della caffeina assunta con 1 o 2 espresso. ( — e la concentrazione di caffeina normalmente presente in un cosmetico difficilmente raggiunge l’1% ).

Il tempo di massimo assorbimento ( 39 ore ) fa capire l’incongruenza al limite del nonsense di tanti protocolli cosmetici che prevedono la rimozione o il risciacquo .

 

Concludendo:

  • Nella maggioranza dei casi gli attivi cosmetici sono presenti a concentrazioni talmente basse nel cosmetico che quand’anche penetrassero la barriera cutanea l’effetto, positivo o negativo che sia, sarebbe difficilmente rilevabile.
  • Nel caso la loro concentrazione nel cosmetico fosse comunque importante, una maggiore capacità di penetrare la barriera cutanea non comporta necessariamente una maggiore efficacia e funzionalità
  • In ogni caso sostanze con peso molecolare superiore a 500 dalton e idrofile ( solubili in acqua ) possono penetrare la barriera cutanea solo minimamente.
  • Assorbimento, penetrazione, permeazione cutanei sono fenomeni complessi regolati da molti fattori, la struttura chimico-fisica di una sostanza è solo uno di questi.

Rodolfo Baraldini
Publicato: 28 novembre 2023

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riferimenti:
Prediction of Skin Penetration using Artificial Neural Network
Non-linear Quantitative Structure-Property Relationship Modeling of Skin Permeation Coefficient
A Skin Permeability Model of Insulin in the Presence of Chemical Penetration Enhancer
Design principles of chemical penetration enhancers for transdermal drug delivery
Fuzzy Modeling of Skin Permeability Coefficients
Skin Permeation Rate as a Function of Chemical Structure

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