Yeni Nesil Kompozit Nanofiber Cilt Maskesi Üretimi ve Karakterizasyonu

06.12.2021

Özet

Her alanda olduğu gibi kozmetik alanında da kaliteyi artırmak, kişisel bakım ürünlerini tercih eden müşterilerin taleplerini karşılamak için büyük bir çeşitlilik vardır. Çok sayıda kozmetik ürün arasında, nanomalzemelerin eklenmesi daha iyi bir nitelik sağlamıştır ve yaygın olarak güneş koruyucu kremler, yaşlanmayı geciktirici kremler, saç ürünlerinde, yüz maskeleri ve rujlarda kullanılmaktadır. Elektrospun nanofiberlerin kozmetik uygulaması, cilt bakımı ürünlerini açığa çıkarabilen yüz maskeleri veya zarların geliştirilmesine büyük önem verilen yeni bir alandır [1-3]. Bu çalışmada cildi nemlendirecek ve hücre yenilenmesine katkı gösterebilecek yeni nesil cilt maskeleri, elektroeğirme tekniği ile çörek otu (Nigella sativa L.) (ÇO), aloe vera (AV), siyah pirinç (Oryza sativa) (SP) katkılı polivinil alkol (PVA) kompozitlerinden elde edilmiştir. Üretilen bu nanokompozitlerin morfolojik (SEM, Taramalı Elektron Mikroskobu), biyolojik (hücre kültürü) ve mekanik (çekme) gibi karakterizasyon çalışmalarının yanı sıra dermatolojik test (in-vivo PATCH test) (hassas ve normal ciltler için) ve toksikoloji testleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonuçları değerlendirildiğinde cildi iyileştiren ve cilt yaşlanmasını engelleyen, serbest radikallerle savaşmaya yardımcı olan kırışıklık karşıtı, yaşlanma karşıtı, sakinleştirici, anti-inflamaturar kozmetik ürünleri olan yüz maskesi özelliği gösterebilecektir.

1. Giriş

Günümüzün güncel sorunu olan korona virüsü (Covid-19) sebebiyle başta sağlık çalışanları olmak üzere tüm toplum yüz maskeleri kullanmaktadır. Ancak uzun süreli maske kullanımı sonucu cilt dokusu nefes alamadığından yüzdeki derinin tahriş olmasına, egzamaya varan kızarıklıklara, sivilce ve yaralara sebebiyet vermektedir. Pandemide oluşan vaka sayıları sebebiyle kapanmaların olduğu bir durumda kozmetik salonları da kapalı olduğundan toplum maske ve benzeri kişisel bakım faaliyetlerini gerçekleştiremedi ve böylelikle ciltte yağlanma, ölü hücre oluşumu, kırışıklık vb. sorunlar da meydana gelmiştir. Pandeminin yanı sıra geleneksel kozmetik uygulamalarında kişisel bakım ürünleri olarak kremler, cilt maskeleri, spreyler, lazer tedavisi, enjeksiyon ile cilt derisinden besleme vb. ürünler ve metotlar kullanılıyor günümüzde bunlar hem cildin durumuna göre yüksek maliyet ve ek prosesler oluşturmaktadır. Bu sebeple yüz felci, geçici uyuşma, kalıcı deformasyon ve ek hastalıklar kimyasallarında kullanılmasıyla oluşmaktadır. Literatür araştırmalarımız sonrası son yıllarda nanoteknolojik elektro-eğirme tekniği ile üretilen kompozit yüz maskeleri üzerine çalışmalar giderek artmaktadır. Üretilen elektrospun kompozit nanofiberlerin kozmetik uygulamalarındaki kullanımı cilt bakımı ürünlerini açığa çıkarabilen yüz maskeleri, göz altı yama ve akne yama malzemeleri şeklinde olmaktadır [1-5]. Nanofiberler sayesinde vitamin gibi aktif maddeler cilde kontrollü bir şekilde taşınabilmektedir. Küçük lif çapları sayesinde ciltte derinlemesine girmeyi sağlayan biyoaktif ajanların gözeneklerin derinliklerine doğru yayılması sağlanmaktadır. Geniş yüzey alanına sahip nanofiberler yüksek temas özelliği gösterebilmektedir. Nanofiberler, kozmetik uygulamalarında büyük bir öneme sahiptir. Küçük gözenek boyutu ve yüksek porozite gibi geliştirilmiş özellikleri ile büyük miktarda sıvıyı absorbe edebilmektedir. Nanoteknoloji, kozmetik ürünlerinin niteliklerinde iyileştirmeler sağlamaktadır. Nanoemülsiyonlar, nanopigmentler, nanolipozomlar, nanopartiküller ve nanofiberler gibi nanomalzemelerin kozmetik uygulamalarında kullanımı üzerine artan bir talep bulunmaktadır [6-9]. Cilt, hipodermis (sukutanöz doku) denilen yağlı katman üzerinde bulunan epidermis ve dermis adlı iki önemli katmandan oluşmaktadır. Epidermis ve dermis de alt katmanlardan meydana gelmektedir. Epidermisi dermise bağlayan bölgeye dermal-epidermal junksiyon denilmektedir. Damarlı dermis ile damarsız epidermis arasındaki oksijen, besin maddeleri ve atık ürünlerin alışverişinden sorumludur. En büyük insan organı olan cilt, 2 metre kareye eşdeğer bir alan kaplar ve 10 kg ağırlığında olabilmektedir. İç homeostazı sürdürürken, dış ortama karşı da koruyucu bariyer görevi görmektedir. Cildinin ihtiyacı olan bakımı yoğun bir şekilde veren, cilde uygulayıp 10-15 dakika kadar bekletebileceğimiz cilt bakım ürünlerine cilt maskesi denilmektedir. Yüz maskeleri yoğun nem ihtiyacını karşılayabilir, cildini arındırarak kirleri ve yağı temizler, siyah noktalar ile savaşır ve ölü derileri giderebilmektedir [2]. Geçmişten günümüze kadar bitkiler ve tohumlar yiyecek olmanın dışında şifa kaynağı olarak kullanılmaktadır. Şifa kaynağı olarak kullanılan bitkiler ve tohumlarının deneme, tesadüf, tavsiye yoluyla kullanıma alındığı bilinmektedir [3]. Çörek otu (Nigella sativa L.) (ÇO), çok eski çağlardan beri birçok hastalığın tedavisinde kullanılan Ranunculaceae familyasının bir türü olup; küçük çalı ve düğün çiçeğigiller ailesine ait çiçekli bir bitkidir. ÇO’nun düzenli bir şekilde tüketilmesinin pek çok sayıda faydası bulunmaktadır. Bunlar; ÇO günümüzde düzenli olarak tüketilir ise kurumuş ciltleri nemlendirerek deri çatlamasına iyi gelmektedir. Sivilce ve de akne oluşumlarına karşı olumlu etkiler gösterdiği için kullanılmaktadır. Sedef hastalığı gibi sorunların iyileşmesini sağlar ve egzamalara ve de cilt rahatsızlıklarına karşı da yaygın olarak kullanılmaktadır. ÇO tüketimi cildi parlaklaştırıp cildin daha güzel görünmesini ve daha sıkı görünmesini sağlamaktadır. ÇO tüketimi güneş yanığı ya da güneş lekelerine karşı da yaygın bir şekilde de kullanılmaktadır [4]. Aloe Vera (AV) bitkisi “aloaceae” familyasına ait bir bitki türüdür. Eski sınıflandırmada “liliaceae” familyasında bulunduğu düşünülen bu bitki, lilium ailesindeki sarımsak, soğan ve kuşkonmaz gibi tıbbi değer bitkileri gibi tıbbi özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bitki dış görünümü ile bir kaktüs gibi görünmektedir. Aloe ailesinde, AV değerinin dördünde, tıbbi değeri olan yaklaşık 350 tür vardır. “Aloearborescens”, “Ağaç aloe”, “Aloe fero”, “Dikenli aloe”, “Aloe saponaria”, “Benekli aloe” ve “Aloe perryi” ve “Curaçao adacık aloe” diğer tıbbi değerlerdir [5]. İçerisinde barındırdığı yüksek miktardaki potasyum sayesinde tüm yara ve tahrişleri iyileştirici etkiye sahip olmaktadır. Güneş yanıklarına da iyi geldiği bilinmektedir. Yüksek oranda su ve mineral içermesi sebebi ile ciltteki yıpranmış ve solgun görünümü yok etmektedir. Aynı zamanda içeriğindeki kolajen (KOL) ile kırışıklık karşıtı bakımda da mükemmel sonuç göstermektedir. Doğal bir antioksidan olması ve antibakteriyel özelliği nedeniyle sivilcelerin yatışmasına ve kurumasına yardımcı olmaktadır. Düzenli kullanımda cilt tonu eşitsizlikleri ve kızarıklık gibi problemleri gidermektedir. Limon ile birlikte kullanıldığında cilt açıcı özelliği de bulunmaktadır. Sebum dengeleyici özelliği sayesinde, yağlı ciltlerin en büyük sıkıntısı olan parlama sorununa karşı etkilidir. Ayrıca doğal ve güçlü bir nemlendirici olan AV, kuru ciltler için de vazgeçilmez bir nem kaynağıdır [6]. Asya ülkelerinde temel gıda ürünü olarak pirinç tüketilmektedir. En çok tüketilen beyaz pirincin yanı sıra kırmızı ve siyah renkli türler de bulunmaktadır. Renkli pirinç ürünlerinin antioksidan özelliklerinden dolayı çeşitli gıda üretiminde kullanımları desteklenmiştir. Siyah pirinç (SP), zengin doğal antosiyanin bileşikleri olan 3-glikositten elde edilmektedir. SP’nin besinler açısından diğer pirinç renklerine göre birçok avantajı vardır. SP, beyaza göre protein, vitamin ve mineral bakımından zengindir. SP beyazına oranla daha fazla magnezyum içermesi nedeniyle özellikle hücrelerin enerji üretiminde de kritik bir rol oynayarak vücudun enerji düzeyini artırıyor, bağışıklık ve sinir sistemini kuvvetlendirmektedir. SP’nin beyaz pirinçten bir diğer bir farkı antioksidan değerinin yüksek olmasıdır. Antioksidanlar vücudun bağışıklık sistemini kuvvetlendiriyor ve yaşlanmanın etkilerini azaltmaktadır. Son yıllarda çok çeşitli kullanım alanları bulunan yukarıdaki maddeler, kozmetik sektöründe cildi nemlendirme gibi lokal kullanıma da uygun olup tıp ve medikal sektörde büyük gelişmelere sebebiyet vermektedir [7,8]. Biyolojik olarak uyumlu ve suda çözünebilen bir hidroksi polimer olan poli (vinil alkol) (PVA), çok iyi kimyasal direnç, esneklik, mekanik mukavemet ve biyobozunabilirliğe sahip olmaktadır. Fiziksel ve mekanik özellikleri çok iyi olan oda sıcaklığında kimyasal stabilite, tek başına ya da diğer polimerler ile karıştırılmış çok iyi lifli malzeme oluşturabilmektedir [9-11]. Elektro-eğirme tekniği, çok küçük debilerde viskoz sıvılara kilovolt boyutunda gerilim vererek akışkanı nano boyutlu liflere dönüştürme işlemidir. Bu uygulamalarda viskoz sıvı olarak polimer çözeltisi veya eriyiği kullanılmaktadır. Düzgün debide tıbbi şırınganın ucuna gelen çözelti, yüzey gerilimleri etkisi altında küresel bir damlacık oluşturur ve burada elektriksel kuvvetlerin etkisinde, konikleşerek (taylor konisi) belli mesafedeki topraklanmış toplayıcıya nanolif olarak aktarılmaktadır [12]. Kompozit malzemeler iki ya da daha fazla malzemenin kendi sınırlarını koruyarak oluşturdukları çok fazlı yapıdır. Kompozit malzemelerde esas olan matris ve takviye elemanıdır. Matris ve takiye malzemesi metal, seramik veya polimer olarak kullanılacağı alana göre farklılık gösterebilmektedir. Nanoteknolojik elektro-eğirme tekniğinde de polimer çözeltilerinden elektriksel alan ile nanofiber membranlar elde edilmektedir. Polimer matrisli ve takviyesi seramik, polimer veya metal olan malzemeler ile kompozit nanofiber membranlar üretilebilmektedir [11-14]. Kozmetik ürün üretimi ve dağıtımı ilaç gibi sıkı kurallara tabi değildir. Buna rağmen; kozmetik ürünlerde yeni formülasyonların ve yeni aktif maddelerin etkinliklerinin ve güvenliliklerinin değerlendirilmesi için dermatolojik olarak test edilmesi gerekmektedir. Kozmetik üreticileri genel olarak bu tip analizler için bağımsız laboratuvarları tercih etmektedirler. Türkiye’de dermatolojik test Türkiye İlaç Ve Tıbbi Cihaz Kurumu’nun yayınladığı “Kozmetik Ürünlerin Veya Hammaddelerinin İnsan Cilt Uyumluluğunun Değerlendirilmesi Hakkında Kılavuz”una göre yapılmaktadır. FDA; neredeyse tüm kozmetiklerin hassas kişilerde alerjik reaksiyonlara neden olabileceğini belirtmektedir. Amerikan Dermatoloji Akademisi (AAD) göre, koku kozmetik alerjik reaksiyonlarının bir numaralı nedenidir. Ayrıca AAD parfüm, kolonya, cilt bakım ürünleri, sabunlar, şampuanlar, rujlar, güneş kremleri, losyonlar dahil olmak üzere çeşitli kozmetik ürünlerde kullanılan 5000’in üzerinde temel kokularının olduğunu ve koruyucuların, kozmetik ürünlerde, alerjik reaksiyonlar için diğer bir tetikleyici olabileceğini belirtmektedir. Kozmetik ürünlerde görülen en yaygın kötü etki kontakt dermatittir. Kontakt dermatitin en belirgin özellikleri kırmızılık, pullanma, kaşınma, sızlama, kabarma gibi belirtilerdir. Kozmetik ürünler 2 çeşit dermatite neden olur. Allerjik Kontakt Dermatit: Sadece bazı kişilerde ortaya çıkar ve bir bağışıklık sistemi reaksiyonudur. İrritan Kontakt Dermatit: Maruz kalmaya bağlı olarak herkeste görülebilir, allerjik kontakt dermatitden daha yaygındır. Mevcut uygulamalarda cilt derisine şırınga ile enjekte işlemi gerçekleştirilmekte ve bu bazen yan etkiler oluşturmaktadır. Felç, ciltte uyuşma, geçmeyen yara oluşumları gibi benzeri sorunlar teşkil etmektedir. Kullanılan kimyasalların insan sağlığını olumsuz etkilemesi, yetersiz cilt bakımı ve kanserojen maddelerin kullanılmasıdır. Yaşlanma geciktirici birçok malzeme ve ilaç içilmekte, hem sürülmekte hem de kaplanmaktadır. Bunların yanı sıra mevcut cilt maskelerinin pahalı olmasıda bu projenin ne denli önemli olduğunu ortaya koymaktadır. Pandemi sebebiyle başta sağlık çalışanları olmak üzere tüm toplum maske koruyucu ekipman kullanmaktadır. Kumaşlarda yer alan boyalarda ciltte tahrişe yol açabilmektedir. Ancak en önemli yan etki alerjik reaksiyon gelişimidir. Alerjik reaksiyon, temas bölgesinden başlayan, ancak bu bölgeyle sınırlı kalmayıp etrafa da yayılabilen kızarık, ödemli zeminde minik su toplamaları ve şiddetli kaşıntı şeklinde kendini gösterirken giderek şiddetlenebilmektedir. Yukarıda söz edilen sorunlarından alerjik reaksiyon ve cildi tahriş etmeyecek malzeme ve üretim yöntemlerinin tercih edilmesi gerekmektedir. Nanoteknolojik elektroeğirme sistemi tam da bu sorunları ortadan kaldırabilecek niteliktedir [15-20]. Bu çalışmada, elektro-eğirme yöntemiyle PVA-AV-ÇO-SP nanokompozit malzemeleri üretilmiştir. Üretilen nanokompozitlerin kozmetik uygulamalarında ideal bir cilt maskesi olarak kullanılması düşünülmektedir.

Kaynaklar / References

[1] Buluş, E., Buluş, G. S., & Yakuphanoglu, F. (2020). Production of polylactic acid activated charcoal nanofiber membranes for COVID-19 pandemic by electrospinning technique and determination of filtration efficiency. Journal of Materials and Electronic Devices, 4(1), 21-26. [2] Manatunga, D. C., Godakanda, V. U., Herath, H. M. L. P. B., de Silva, R. M., Yeh, C. Y., Chen, J. Y., ... & Nalin de Silva, K. M. (2020). Nanofibrous cosmetic face mask for transdermal delivery of nano gold: synthesis, characterization, release and zebra fish employed toxicity studies. Royal Society open science, 7(9), 201266. [3] Knox, S., & O’Boyle, N. M. (2021). Skin Lipids in Health and Disease: A Review. Chemistry and Physics of Lipids, 105055. [4] Bueno, G., Rico, S. L. C., Périco, L. L., Ohara, R., Rodrigues, V. P., Emílio-Silva, M. T., ... & Hiruma-Lima, C. A. (2021). The essential oil from Baccharis trimera (Less.) DC improves gastric ulcer healing in rats through modulation of VEGF and MMP-2 activity. Journal of Ethnopharmacology, 113832. [5] Yousefi, M., Adineh, H., Reverter, M., Hamidi, M. K., Vatnikov, Y. A., Kulikov, E. V., ... & Van Doan, H. (2021). Protective effects of black seed (Nigella sativa) diet supplementation in common carp (Cyprinus carpio) against immune depression, oxidative stress and metabolism dysfunction induced by glyphosate. Fish & Shellfish Immunology, 109, 12-19. [6] Gunawan, I. (2021). Perbandingan waktu penyembuhan luka bersih antara penggunaan lidah buaya (aloe vera) dengan povidone iodine 10% pada tikus wistar (Doctoral dissertation, Wijaya Kusuma Surabaya University). [7] Duymaz, B. T., Erdiler, F. B., Alan, T., Aydogdu, M. O., Inan, A. T., Ekren, N., ... & Gunduz, O. (2019). 3D bio-printing of levan/polycaprolactone/gelatin blends for bone tissue engineering: Characterization of the cellular behavior. European Polymer Journal, 119, 426-437. [8] Buluş, E., Bulus, G. S., & Yakuphanoglu, F. (2020). Production and Characterization of Novel Nature-Friendly Organic Fertilizer Covers Based on Nanotechnology for the Agricultural Sector. JOURNAL OF MATERIALS AND ELECTRONIC DEVICES, 5(1), 12-16. [9] Buluş, E., Buluş, G. S., & Şahin, Y. M. (2020). Production and Characterization of Nanotechnological Tape for Wounds Caused by Diabetes. JOURNAL OF MATERIALS AND ELECTRONIC DEVICES, 5(1), 20-24. [10] Aynali, F., Balci, H., Doganci, E., & Bulus, E. (2021). Production and characterization of non-leaching antimicrobial and hydrophilic polycaprolactone based nanofiber mats. European Polymer Journal, 149, 110368. [11] Bulus, E., Ismık, D., Mansuroğlu, D. S., Fındıkoğlu, M. S., Bozkurt, B., Şahin, Y. M., ... & Sakarya, G. (2019, April). Electrohydrodynamic atomization (EHDA) technique for the health sector of polylactic acid (PLA) nanoparticles. In 2019 Scientific Meeting on Electrical-Electronics & Biomedical Engineering and Computer Science (EBBT) (pp. 1-4). IEEE. [12] Bulus, E., Bulus, G. S., & Yakuphanoglu, F. (2020). Production and Characterization of Rechargeable Composite Nanofiber Membranes. Journal of Materials and Electronic Devices, 4(1), 32-37. [13] Buluş, E., & Buluş, G. S. (2020). The Effect of Ozone and Platelet Rich Plasma (PRP) Methods on Hip Prosthesis Healing Process. JOURNAL OF MATERIALS AND ELECTRONIC DEVICES, 5(1), 17-19. [14] Buluş, E., Buluş, G. S., Yücel, N., Altintas, C. M., Akdeniz, B., & Yakuphanoglu, F. (2020). Production and Characterization of New Generation Hybrid Food Packaging Material Made of Polymer Nanofiber Containing Pomegranate Peel Powder. JOURNAL OF MATERIALS AND ELECTRONIC DEVICES, 5(1), 29-40. [15] Darzi, S., Paul, K., Leitan, S., Werkmeister, J. A., & Mukherjee, S. (2021). Immunobiology and Application of Aloe Vera-Based Scaffolds in Tissue Engineering. International Journal of Molecular Sciences, 22(4), 1708. [16] Fossa Shirata, M. M., & Maia Campos, P. M. B. G. (2021). Sunscreens and Cosmetic Formulations Containing Ascorbyl Tetraisopalmitate and Rice Peptides for the Improvement of Skin Photoaging: a Double-blind, Randomized Placebo controlled Clinical Study. Photochemistry and Photobiology. [17] Michalczyk, A., & Ostrowska, P. (2021). Essential oils and their components in combating fungal pathogens of animal and human skin. Journal of Medical Mycology, 101118. [18] Zhang, X. P., Wang, B. B., Li, W. X., Fei, W. M., Cui, Y., & Guo, X. D. (2021). In vivo safety assessment, biodistribution and toxicology of polyvinyl alcohol microneedles with 160-day uninterruptedly applications in mice. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. [19] Ragusa, I., Nardone, G. N., Zanatta, S., Bertin, W., & Amadio, E. (2021). Spirulina for Skin Care: A Bright Blue Future. Cosmetics 2021, 8, 7. [20] Shah, P., Gandhi, J., Kansara, Y., Barve, K., & Gupta, S. (2021). Leveraging Nanotechnology in Cosmeceuticals: Formulation, Characterisation, Regulatory Status and Toxicity. In Nanocarriers: Drug Delivery System (pp. 411-456). Springer, Singapore.