Водородный показатель кожи
Введение
Юность - пора надежд, любви, мечтаний… Пора, когда хочется многого и есть силы для реализации планов. Хочется успеть везде: и в учебе, и в общении, и в любви. Пора, когда понимаешь, что успех зависит и от внутреннего содержания личности и от внешнего вида, конечно. Хочется выглядеть на все 100% .И в этом во многом помогают косметические средства - продукт химической науки, которая изучается в школе. А анатомия, которая учит нас знать собственное тело, его особенности, потребности тоже помогает сохранить и улучшить внешний вид, данный нам природой. Попробуем соотнести знания по этим двум предметам для решения практической задачи - осуществить научный подход в выборе косметических средств по уходу за кожей лица – «зеркала души человека».
С чего начать? Какие знания необходимы для практического применения предметных сведений по химии и биологии? Начнем с рекламных предложений, которые гласят: «рН баланс вашей кожи равен 5,5 и наше средство его не нарушает». Что это рН? И правда ли то, что говорят в рекламе? И почему никто не спрашивает в косметических отделах о рН средств, которые покупают. И важен ли этот рН для нашей кожи? Вот сколько вопросов. Попробуем ответить на них, то есть провести исследование, свое собственное, научное, с применением знаний по любимым предметам - химии и биологии.
Тема нашего исследования будет: «Изучение учета соответствия рН косметических средств по уходу за кожей лица и рН кожи при их выборе юношами и девушками». Привлечем одноклассников. Возможно, им тоже интересно наше исследование.
Наша гипотеза такова: «При выборе косметических средств по уходу за кожей лица необходимо учитывать рН кожи и знать рН косметического средства».
Теперь надо построить план действий по реализации нашего исследовательского проекта:
1.Изучить
теоретические аспекты
2.Разработать
анкету и провести опрос
сверстников с целью выявлени
3.Проведение исследования.
4.Подведение итогов работы.
Ну что же, все готово, начнем наше исследование. Интересно, каковы будут его результаты.
Обзор литературы
Понятие о рН
Устойчивость состава внутренней среды организма называется гомеостазом (от греч. homoios – подобный и stasis – неподвижность).
Одним из важнейших показателей гомеостаза является постоянство pH, являющееся необходимым условием нормального течения жизненных процессов. Постоянное значение pH необходимо внутриклеточной жидкости, плазме крови, межклеточному пространству.
Значение pH (водородного показателя) характеризует кислотные или щелочные (кислотно-основные) свойства среды, оказывающие большое влияние на направление и скорость многих химических и биохимических процессов.
По классическим понятиям химии, рН - это показатель кислотности, который зависит от уровня концентрации свободных водородных ионов. Это удобная мера кислотности, которую вычисляют как обратный десятичный логарифм концентрации ионов водорода в данном растворе. Этот показатель колеблется от 1 до 17, а 6,5-7,5 - его нейтральное значение, соответствующее чистой воде. При температуре 22 °С pH = 7 для нейтральных, pH < 7 для кислых и pH > 7 для щелочных растворов.
Понятие о рН ввел в науку шведский химик Эрик Зеренсен в 1909 году. Вряд ли он предполагал, что этот показатель станет столь популярным аргументом в пользу качества косметических средств. Сегодня практически ни одна реклама косметической продукции, будь то шампунь, жидкое мыло или гель для душа, не обходится без информации о рН. Все, что имеет рН меньше 7 - кислое (жидкое мыло, бальзамы, ополаскиватели, лечебная косметика, кремы с фруктовыми кислотами и т. д.), больше 7 - щелочное (твердое туалетное мыло, краски для волос, твердые дезодоранты, химическая завивка).
Барьерные функции кожи
Опасные химические вещества окружают нас повсюду, а между тем человек редко обращает на них внимание: ведь его тело с головы до пят покрыто кожей. Этот важный орган прекрасно справляется со своей защитной функцией, и исследователям, конечно же, интересно, как ему удаётся создавать барьер между окружающей средой и живыми клетками органов и тканей.
Рис. 1. Схема воздействия химических веществ на кожу. |
Кожный покров состоит в основном из трёх слоев. Верхний — это условно мёртвые клетки: обезвоженные, они, тем не менее, дышат, в них функционируют некоторые ферменты. В клетки верхнего слоя превращаются с течением времени живые клетки эпидермиса, которые лежат ниже. А глубже всех находится дерма — базовый слой, пронизанный микрососудами и капиллярами.
Процесс воздействия веществ на кожу схематически представлен на рис. 1. Под „химикатами из окружающей среды“ каждый читатель может понимать то, что попадает на его руки чаще всего: автолюбители — бензин и масла, домохозяйки — моющие средства, садоводы — удобрения и пестициды.
Химические компоненты, контактирующие с кожей, в первую очередь воздействуют на ороговевшие кожные чешуйки, у которых есть своя функция: они закрывают проходы в межклеточное пространство. Не всякому веществу, адсорбировавшемуся на них, удаётся преодолеть это препятствие, тем более что сразу под верхним слоем кожи находится эффективный барьер, мешающий проникновению воды (а значит, и растворённых в ней веществ) в тело. Это межклеточный слой жироподобных соединений — липидов, толщиной примерно 0,02 микрона.
|
Наличие такого барьера подтверждают измерения рН кожи (приложение 1): в процессе погружения в неё электрода этот показатель меняется очень существенно. Если на поверхности значение рН близко к 6,0 (слабо кислая среда), то на границе с эпидермисом оно снижается до 4,5 (рис. 2), потому что в составе липидов есть остатки жирных кислот. Если же погрузить электрод ещё глубже, реакция среды вновь становится близкой к нейтральной: рН достигает величин 7–7,5. Такова особенность нормальной кожи, хотя вообще-то её рН — очень нестабильный и чувствительный параметр: он меняется от механического воздействия, влажности воздуха или облучения кожи ультрафиолетом.
А то, что именно липиды препятствуют проникновению воды внутрь, можно подтвердить экспериментально. Для этого на поверхность нормальной кожи наносят водный раствор иодистого натрия, в состав которого входит радиоактивный изотоп 131I. За проникновением ионов иода (а значит, и молекул воды) вглубь эпидермиса можно следить с помощью микродозиметра. Если обработать один участок поверхности тела эфиром, в котором липиды хорошо растворяются, а другой оставить нетронутым, то видно, что изотоп иода проникает в толщу кожи на этих участках с разной скоростью (рис. 3). Обезжиренная кожа через час впитает в себя до 40% растворённого изотопа, а через шесть часов — 80%, в то время как даже за восемь часов сквозь необработанную поверхность ионы иода, а, следовательно, и молекулы воды в эпидермис практически не проникнут.
Рис. 3. Изменение содержания ионов иода в эпидермисе: 1) нормальная кожа; 2) кожа, обезжиренная эфиром. |
В общем, слой межклеточных липидов — препятствие действительно серьёзное. Однако если он нарушен, то любой химикат может проникнуть сквозь наружные чешуйки и заполнить поры в межклеточном пространстве эпидермиса, используя в том числе, и обходные пути — волосяные фолликулы, протоки потовых и сальных желёз (рис. 4).
Что же происходит, когда „химикату из окружающей среды“ удалось преодолеть первое препятствие?
Вещества, воздействующие на кожу, можно разделить на гидрофильные, которые менее опасны для неё, и гидрофобные — они проникают через кожу лучше, так как преодолевают липидный барьер без особых проблем.
Гидрофильные вещества, проникшие в глубокие слои эпидермиса и достигшие кровеносных сосудов дермы, обычно выводятся из организма с мочой через почки. Сама кожа в их обезвреживании почти не участвует, если, конечно, эти вещества не относятся к химически агрессивным. Сильные кислоты или щёлочи, как известно, вызывают ожоги любых тканей, и первой от них страдает кожа, защищая лежащие под ней слои.
Рис. 4. Схема прохождения химических веществ через кожу (на примере компонентов крема). |
Если же мы имеем дело с менее едким веществом, то за его судьбой в толще кожи можно проследить. В качестве примера возьмем нитроглицерин — действующую основу специального лечебного пластыря. Когда это вещество помечено изотопом 14С, его с лёгкостью выявляют в различных биологических жидкостях. Наложив пластырь на кожу, и сделав затем анализы крови и мочи, удалось установить, что в плазму крови попадает примерно 87% изотопа, а с мочой выводится около 82%. Из этого следует, что клетки кожи перерабатывают только 10–15% лекарственного препарата, а в кровяном русле вступает в метаболизм не более 5% вещества.
Много это или мало — 10–15%? Если конечные продукты метаболизма идут на обновление структур клеток или, по крайней мере, нетоксичны, то всё в порядке. А вот когда в коже „застревает“ 10–15%, скажем, ядохимиката, это может сказаться на ней не лучшим образом: если вещество или продукты его метаболизма токсичны, раздражения, а то и язв не избежать.
Однако гидрофильные вещества — это ещё полбеды. Мало того что гидрофобные соединения без труда преодолевают липидный барьер, так ещё и бороться с агрессивными молекулами приходится в основном нашему покровному органу. Главную роль играют здесь ферменты — монооксигеназы, содержащиеся в эпидермисе. Они пытаются окислить непрошеных гостей так, чтобы у молекул появились гидроксильные группы и они стали гидрофильными.
Если это не удаётся, то в результате метаболизма с этими веществами протекает ряд реакций с образованием азот- или серосодержащих соединений. Многие химические продукты, например пестициды, накапливаются при этом в коже и могут стать потенциальными источниками её разрушения, аллергии и других патологий.
Эксперименты, которые позволили разобраться в механизмах, обеспечивающих защитную функцию кожи, привели к созданию нового направления в способах приёма лекарств — трансдермальной терапии (приложение 3).
рН кожи
Применительно к косметологии: рН поверхности кожи колеблется от 4 до 6.8 или от 3.5 до 7.6, по данным разных авторов.
Столь широкий диапазон объясняется тем, что состояние верхнего слоя эпидермиса (кислотной мантии кожи) определяется продукцией сальных желез и составом пота. При определении pH кожи следует учитывать, что речь идет не только о поверхности кожи, то есть о роговом слое эпидермиса, на котором имеется продукт выделения потовых и сальных желез.
Кислую реакцию поверхности кожи формируют, в основном, молочная и уксусные кислоты. Мочевина оказывает слабое влияние на формирование pH. Аминокислоты в поте находятся в малом количестве, к тому же в кислой среде их активность будет уменьшаться. Бикарбонаты же под действием кислот быстро разлагаются.
Вообще, все клетки человеческого тела предпочитают находиться в среде с нейтральным рН и клетки живых слоев кожи – эпидермиса и дермы – не исключение. Однако поверхность кожи покрыта слоем омертвевших клеток, которые защищают ее, подобно тому, как ящерицу защищает ее чешуя. И только здесь, в роговом слое, где уже нет живых клеток, рН становится ниже нейтрального. Этот рН создается и поддерживается благодаря гидро-липидной мантии, покрывающей кожу.
В состав мантии входят:
1. Продукты жизнедеятельности бактерий, обитающих на коже. В частности, молочнокислых бактерий, выделяющих молочную кислоту.
2. Вещества, которые
секретируются на поверхность
кожи в составе кожного сала
и пота. Это молочная и бутиловая
кислоты из пота, а также сульфат
холестерина и свободные
3. Компоненты
натурального увлажняющего
4. Ионы водорода,
генерирующиеся в процессе
Исследования показали, что кислотность кожи, в частности, важна для нормального протекания процессов восстановления барьера кожи. Если после разрушения барьера кожу оросить раствором с нейтральным рН, то восстановление барьера существенно замедлится. И, наоборот, в кислой среде восстановление барьера идет быстрее. Объясняется это тем, что ферменты, участвующие в восстановлении кожи, наиболее эффективно работают при рН 4-5.
Кислая среда необходима также для активации ферментов, участвующих в отшелушивании роговых чешуек с поверхности кожи. Именно на этом основан принцип действия кислотных эксфолиаторов, таких как альфа и бета-гидроксикислоты. При рН выше 5,5 активность ферментов снижается и отшелушивание роговых чешуек замедляется. Из-за этого кожа приобретает тусклый вид и мелкие морщинки на ней становятся заметнее.
И, наконец, низкий рН предотвращает развитие воспалительных заболеваний кожи. Дело в том, что наша кожа является домом для множества бактерий. Некоторые из них давно сдружились с кожей и не причиняют ей вреда. Напротив, они вносят свой вклад в формирование кислой среды на поверхности кожи, а также стимулируют местный иммунитет. На коже также время от времени оказываются временные постояльцы – кишечная палочка, золотистый стафилококк и т.д. Однако все они плохо размножаются в кислой среде, поэтому их присутствие тоже не вызывает проблем. Например, возбудитель акне бактерия Propionbacter acne хорошо размножается при рН от 6,0 до 6,5, однако ее рост существенно замедляется при рН 5,5 и ниже. Оптимальный рН для золотистого стафилококка – 7,5 и чем среда кислее, тем медленнее он размножается. Подобные закономерности существуют для большинства бактерий и грибков. Поэтому при повышении рН до нейтрального или даже щелочного бактериальный баланс кожи может легко нарушиться. Например, может произойти бурный рост грибков или золотистого стафилококка, что приведет к появлению на коже прыщей, красноты и зуда.
Итак, поддержание рН кожи в пределах 4,7-5,0 – необходимое условие ее красоты и здоровья. При длительном изменении рН кожи нарушается ее микрофлора, что способствует появлению прыщей. Также замедляется восстановление барьера, что приводит к потере влаги и открывает доступ в кожу токсинам и аллергенам. И наконец, замедляется обновление кожи, что приводит к ухудшению ее цвета и способствует появлению мелких морщинок.
На поверхности сухой кожи реакция более щелочная, жирной – более кислая. В процессе старения кожа защелачивается.
Индивидуальные особенности физиологии характерны для каждого человека.
Характерны они и для отдельных зон поверхности его тела. рН кожи, как было определено в результате исследований, колеблется от 3 до 7. Наиболее кислая реакция на коже головы - 4,5-5,5, на коже груди рН равен 5,1-5,5, а на ладонях - 6,2-6,5. Наиболее щелочная реакция отмечается на паховых складках и подмышечных впадинах. Поэтому при нормальном уровне рН следует применять косметические средства с тем же показателем.
При различных заболеваниях рН кожи меняется. При акнэ (угрях) и аллергическом дерматите рН смещается в щелочную сторону, при псориазе - в кислую. Основным критерием правильности выбранного лечения в данном случае является положительная динамика рН к норме, равной 7.
На способность кожи осуществлять бактерицидную функцию влияет pH кожи. Значительное изменение значения pH, как правило, приводит к дисбалансу кожной микрофлоры, в результате чего может, например, увеличиться количество грибков. Такой дисбаланс микрофлоры возникает у детей при взаимодействии бактерий с мочой, когда выделяющийся аммиак сдвигает pH в щелочную сторону.
рН косметических средств
Определить единое, подходящее всем и в любом случае, значение рН косметических средств достаточно сложно. Поверхность кожи имеет кислую реакцию, в то время как во внутренней среде организма поддерживается практически нейтральный рН. Поэтому одни производители косметики считают, что рН средств, нанесенных на поверхность кожи, должен быть близок к рН кислотной мантии кожи, а другие - что рН косметики должен быть нейтральным.
Сторонники кислой косметики указывают на научные данные, согласно которым естественный градиент кислотности в коже (от кислого рН снаружи до нейтрального внутри) необходим для правильной работы ферментов, участвующих в восстановлении защитного барьера кожи, в то время как противники кислоты говорят, что нет никаких доказательств преимущества кислой косметики над нейтральной.
Например, кремы, по существующим стандартам, должны иметь рН от 5 до 9. Какой крем лучше?
Недавно было проведено исследование, в котором сравнивали скорость восстановления кожи после повреждения ее лаурилсульфатом натрия на фоне применения двух кремов - с рН 4,0 и рН 7,5. Никаких преимуществ кислого крема над нейтральным обнаружить не удалось.
Результаты другого исследования с целью определения защитного влияния кремов с различным рН (от 4.0 до 7.5) на поврежденную поверхностно-активными веществами кожу (Buraczewska I., Loden M. Pharmacology. 2005 Jan;73(1):1-7): скорость восстановления проницаемости трансэпидермального барьера и потеря кожей влаги, состояние кровотока - не зависели от рН крема.
Влияет ли рН косметического средства на рН кожи? Для выяснения этого вопроса на группе волонтеров исследовали динамику рН кожи на аппарате Skin-o-mat (Германия). На кожу наносили эмульсионный крем-молочко пяти косметических фирм, рН кремов варьировался от 5,4 до 7,6. В результате было выявлено, что рН кожи не меняется, а претензии к качеству изделия, например, пощипывание, были связаны не с изменениями рН, а с составом изделия. Различные исследования показывают малую зависимость рН кожи от рН косметических средств.
По логике косметические изделия, чтобы не раздражать кожу, должны иметь рН, равное коже – эквидермальное (derma - от латинского кожа). Однако это верно не для всех изделий.
По существующим стандартам рН кремов варьируется от 5 до 9. Однако у кремов с фруктовыми кислотами, многочисленных пилингов (приложение 2) рН может быть от 5 до 1. Такая косметика применяется только в салоне или клинике специалистами.
Совершенно очевидно, что после столь сильного воздействия требуется корректировка рН путем нанесения нейтральных или слабощелочных составов.
Значение рН весьма важно для кремов, содержащих в качестве биодобавки ферменты, которые действуют в строго определенном диапазоне рН.
Самой распространенной причиной нарушения рН кожи является обычное умывание. Даже если умываться обычной водой без мыла, то рН кожи немного повысится и вернется к норме не ранее, чем через 4 часа. Если при умывании пользоваться мылом, которое обычно имеет щелочную реакцию, то рН кожи нарушится еще сильнее, а на его восстановление уйдет еще больше времени. Однако рН кожи нарушается не только при умывании. На самом деле практически любая косметика, рН которой ниже 6,0, может в той или иной степени нарушить рН кожи. Для восстановления нормального рН кожи рекомендуется после умывания обязательно протирать лицо безспиртовым тоником, содержащим альфа-гидроксикислоты (например, молочную кислоту). Вечером на кожу рекомендуется наносить серумы или кремы, содержащие альфа-гидроксикислоты. Регулярное применение косметических средств, понижающих кислотность гидро-липидной мантии, является необходимым условием сохранения здоровья и красоты кожи.
В тех случаях, когда речь идет о моющих средствах, необходимо учитывать и влияние потока воды на поверхность кожи. Сама вода, даже если она используется без мыла, изменяет состояние рН кожи. При первом нанесении воды на одно и то же место рН имеет кислую реакцию, а при втором и третьем она будет близка к нейтральной.
Водородный показатель воды, определяющий ее кислотные или основные (щелочные) свойства, во многом связан с ее жесткостью, концентрацией углекислого газа, составом.
Значение pH водопроводной воды обычно варьирует в пределах 6,5-8,5. Сама вода изменяет состояние рН кожи, сдвигая показатель к нейтральному или щелочному значению.
При выборе средств для очищения кожи, кроме значений рН, необходимо учитывать ряд дополнительных характеристик, как самого средства, так и кожи.
С одной стороны, это – особенности кожи, наличие или отсутствие аллергических реакций на различные компоненты.
С другой – какими дополнительными, кроме очищения, свойствами средство обладает, какие задачи способно решать.
Существует 3 основных вида “твердых” средств для очищения кожи.
“Обычное” мыло. Моющие свойства – результат реакции омыления животных жиров при температуре выше 100°С. Значение рН колеблется от 9 до 12
Синдеты (синтетические детергенты). Моющие свойства – результат воздействия синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ). Значения рН – 5.5 – 7
Мыло ручной
работы. Моющие свойства – результат
омыления растительных жиров при температуре
30-50 градусов.
Водородный показатель( pH) косметического
мыла “Tevi’s” – 7.5- 7.8.
Жировое твердое туалетное мыло имеет рН 9-11. При использовании такого средства на коже образуются нерастворимые соли кальция и магния – это отрицательно сказывается на состоянии кожи – она шелушится и раздражается.
Мягкий шампунь имеет эквидермальный рН. Дерматологи подчеркивают, что при создании шампуня должен также учитываться и рН кератина – основного белка волос, рН которого еще ниже. Завершение процедуры мытья волос с использованием бальзама-ополаскивателя вполне обоснованно, ведь рН бальзамов колеблется от 7 до 2 и, следовательно, отлично снимает избыточную щелочность.
Современные жидкие мыла и гели для душа также имеют эквидермальный рН.
Важно ли, чтобы значение рН шампуня было равно 5,5, как настаивает реклама?
Совсем нет. При использовании современных жидких моющих средств следует помнить, что, когда воды на поверхности кожи достаточно много (во время принятия ванны или душа), молочная и уксусная кислоты, определяющие величину рН кожи, полностью расщепляются и полностью удаляются с поверхности кожи. Это сдвигает рН в нейтральную сторону, к показателю 7. Следовательно, не так важно, чтобы значение рН жидкого мыла было равно 5,5, - незначительные колебания рН явно не повредят коже.
Каков, с точки зрения рН, недостаток твердого туалетного мыла?
Жировое твердое туалетное мыло имеет рН не меньше 9. При использовании такого мыла (особенно с жесткой водой) на коже образуются нерастворимые соли кальция и магния, она начинает шелушиться и раздражается. Если мыть голову твердым шампунем, она не будет «промываться», так как рН кожи головы равен 5,5. Мягкий шампунь имеет эквидермальный (равный коже) рН. После мытья головы твердым мылом обязательно следует использовать бальзам-ополаскиватель, с помощью которого можно всегда снять избыточную щелочность, так как рН таких бальзамов колеблется от 3 до 7.
Стабильность рН кожи поддерживается ее буферными системами.
Исключение - специальные косметические средства, в которых очень кислая или очень щелочная среда необходимы для достижения определенного результата. Например, кремы с AHA (фруктовыми) - кислотами и пилинги (приложение 2), депиляторы, краски для волос и препараты для химической завивки.
После использования красок и препаратов для химической завивки (все они имеют щелочной рН - 8,5-11 и 9-9,5 соответственно), чтобы вернуть показатель рН кожи к нормальному уровню, требуется применять шампуни-кондиционеры с рН 5-5,5 или бальзамы-ополаскиватели с рН 3-5.
Щелочной рН
имеют и препараты для
От величины рН зависит также активность кремов с фруктовыми кислотами и, следовательно, регулярность их назначения.
Косметика, которой можно пользоваться ежедневно, имеет рН 4,5-5,5, косметика для косметических салонов с АНА-кислотами, которую можно использовать лишь раз в неделю, имеет рН 3-5, а лечебная косметика, используемая в дерматологии (например, при лечении акнэ и пигментации), может иметь рН меньше 3.
Для защиты кожи следует пользоваться специальными косметическими средствами. Эмоленты на основе нефтепродуктов (парафин, вазелин, минеральное масло) считаются химически и биологически нейтральными. Они не впитываются в кожу, не усваиваются клетками и образуют плёнку, которая препятствует испарению воды. Перечень основных компонентов защитных косметических средств, а также их краткая характеристика приводится в приложении 4.
Выводы по результатам изучения литературы:
- для клеток живых слоев кожи нормальной является нейтральная среда, для омертвевших слоев эпидермиса – кислая;
- кислотность кожи важна для нормального протекания регенерационных процессов, поддержания барьерных свойств кожи;
- рН кожи разных участков тела отличается;
- значение рН кожи зависит от состояния здоровья, возраста и индивидуальных особенностей каждого человека;
- на поверхности сухой кожи реакция более щелочная, жирной – более кислая;
- в процессе старения кожа защелачивается;
- стабильность значения рН кожи поддерживается буферными системами кожи;
- показатель рН косметических средств значительно отличается (от щелочных моющих средств до сильнокислой лечебной косметики);
- при выборе средств для ухода за кожей, кроме значений рН, необходимо учитывать ряд дополнительных характеристик, как самого средства, так и кожи;
- при выборе моющих косметических средств необходимо учитывать рН воды;
- косметика для ежедневного использования должна иметь эквидермальный рН (4,5 – 5,5);
- большинство химически агрессивных косметических средств имеет щелочную среду;
- использование щелочных косметических средств следует обязательно сочетать с кислыми, для возвращения рН кожи к естественным показателям;
- для защиты кожи от агрессивной окружающей среды следует пользоваться специальными косметическими средствами.

- Водород. Положение элемента в периодической системе Д.И. Менделеева
- Водород. Применение водорода
- Водоросли
- Водоросли
- Водоросли
- Водоросли
- Водоросли
- Водородная энергетика и роль химии в водородной энергетике
- Водородная энергетика и экологическая безопасность планеты
- Водородное изнашивание
- Водородное топливо
- Водородные технологии
- Водородные технологии будущего
- Водородный двигатель- мечта человечества и реальность 21 века