5. Zusatzstoffe und andere Wirkstoffe

Additivprodukte sorgen für langfristige physikalische Stabilität, hemmen die Keimung und beeinflussen die Sinneswahrnehmung. In letzter Zeit wurde die Kosmetikindustrie wegen des Zusatzes von Chemikalien wie Formaldehyd, Dioxan, Parabenen und Phthalaten heftig kritisiert. Kontroversen über die Auswirkungen dieser synthetischen Moleküle und ihrer Analoga auf die menschliche Gesundheit haben die Erforschung neuer Zusatzstoffe aus natürlichen Quellen gefördert.

Relevanten Studien zufolge ist Cistanche ein weit verbreitetes Kraut, das als „das Wunderkraut, das das Leben verlängert“ bekannt ist. Sein Hauptbestandteil istCistanosid, was verschiedene Auswirkungen hat, wie zAntioxidans, Antiphlogistikum, UndFörderung der Immunfunktion. Der Mechanismus zwischen Cistanche undHautAufhellungliegt in der antioxidativen Wirkung von Cistanche-Glykosiden. Melanin in der menschlichen Haut entsteht durch die katalysierte Oxidation von TyrosinTyrosinaseDa die Oxidationsreaktion die Beteiligung von Sauerstoff erfordert, werden die sauerstofffreien Radikale im Körper zu einem wichtigen Faktor, der die Melaninproduktion beeinflusst. Cistanche enthält Cistanosid, das ein Antioxidans ist und somit die Entstehung freier Radikale im Körper reduzieren kannHemmung der Melaninproduktion.

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5.1. Antimikrobielle Wirkstoffe

Einer der am häufigsten verwendeten antimikrobiellen Wirkstoffe gegen Bakterien-, Viren- und Pilzkontaminationen in Kosmetika ist Chitosan (18) (Abbildung 5). Dieses Polysaccharid besteht hauptsächlich aus Glucosamin und einer unterschiedlichen Anzahl von N-Acetylglucosaminresten. Obwohl Chitosan in großen Mengen im Exoskelett von Krebstieren, Insekten, Krabben und Garnelen vorkommt, ist seine Produktion aufgrund von Faktoren wie Saisonalität, Nachhaltigkeit der Produktion und Verarbeitungskosten begrenzt. Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, kann Chitosan aus alternativen und wirksameren Quellen mikrobiellen Ursprungs hergestellt werden, da 22–44 Prozent der Zellwand von Pilzen aus Chitosan bestehen [2]. Eine optimale Produktion wurde bei Rhizopus oryzae (0,5 g/L), R. japonica (0,6 g/L) und Mucor indicus (0,75 g/L) gefunden. L) (Tabelle 1) [63], während A. niger, isoliert aus der Flechte Roccella Montagne, einen höheren Ertrag von 1,3 g/L zeigte, der durch Zugabe von Glucose weiter auf 1,93 g/L gesteigert wurde [65]. Zusätzlich zu seiner antimikrobiellen Wirkung ist Chitosan für seine emulgierenden und abgebenden Eigenschaften bekannt. Diese Verbindung hat ein besseres Wasserbindungsvermögen als Methylcellulose, die häufig in Kosmetika verwendet wird [2]. Folglich können Chitosan und seine Derivate, wie das Copolymer Chitin-Glucan, potenzielle Kandidaten für kosmetische und kosmezeutische Formulierungen darstellen. Weitere Beispiele für Anti-Aging-Wirkung, die auch mit einer antimikrobiellen Wirkung einhergeht, sind in Tabelle 1 aufgeführt.

5.2. Feuchtigkeitscremes und Biotenside

Rhamnolipide werden in der Kosmetik häufig als Feuchtigkeitsspender und Biotenside verwendet [108]. Rhamnolipide, hauptsächlich kristalline Säuren, bestehen aus einer Hydroxyfettsäure, die über das Carboxylende an ein Rhamnose-Zuckermolekül gebunden ist, und werden in Mono- und Di-Rhamnolipide eingeteilt [157]. Im Vergleich zu chemischen Tensiden haben Biotenside aufgrund ihrer besseren Verträglichkeit, geringeren Toxizität und höheren biologischen Abbaubarkeit mehrere Vorteile [158]. Rhamnolipide werden hauptsächlich von Pseudomonas aeruginosa sowie anderen Pseudomonas sp. produziert. Sie werden auch in der pharmazeutischen Industrie wegen ihrer antiviralen und antimikrobiellen Eigenschaften eingesetzt [159,160] und für andere Ziele im Zusammenhang mit der Hautregeneration, wie z. B. Wundheilung mit reduzierter Fibrose, Heilung von Verbrennungsschocks und Behandlung von Falten [161].

5.3. Pigmente

Mikroorganismen produzieren verschiedene Verbindungen, die als natürliche Pigmente verwendet werden können. Viele synthetische Farbstoffe wurden kommerzialisiert, aber nur wenige davon sind für Kosmetika geeignet. Natürliche Pigmente sind im Vergleich zu synthetischen Pigmenten stabiler und weniger allergen [162]. Zu den Pigmenten, die üblicherweise von Pilzen biosynthetisiert werden, gehören aromatische Polyketide wie Chinone, Anthrachinone, Naphthochinone, Melanine, Flavine und Ankaflavine. Purpurogenon (20) und Mitorubrin (21) sind zwei charakteristische Beispiele, die vom Pilz Penicillium purpurogenum produziert werden [95] (Abbildung 5) (Tabelle 1). In jüngster Zeit wurde die mögliche Nutzung terrestrischer Pilze als Quelle natürlicher Pigmente ausführlich untersucht [163–165].

Cyanobakterien sind eine interessante Quelle für Pigmente, die Phycobiliproteine ​​produzieren können, bei denen es sich um leuchtend gefärbte fluoreszierende Proteine ​​handelt. Unter den Phycobiliproteinen werden Phycocyanine bereits in diagnostischen Tests wie der Fellow-Zytometrie, der fluoreszenzaktivierten Zellsortierung, der Histochemie usw. verwendet. Ihre intensive blaue Farbe ermöglicht ihre Verwendung in Kosmetika als natürliche Farbstoffe [166]. Phycocyanine werden hauptsächlich vom photoautotrophen Cyanobakterium Arthrospira platensis produziert (3,2 g/L) [167]. Der einzellige Rhodophyt Galdieria sulphuraria zeigte jedoch hervorragende Ergebnisse; Diese Rotalge, die normalerweise in sauren Quellen wächst, produzierte c-Phycocyanin mit einer Ausbeute von 2,9 g/L [168] (Tabelle 1).

5.4. Aromen und Düfte

Viele auf dem Markt erhältliche Aroma- und Duftstoffe werden immer noch aus pflanzlichen und tierischen Quellen hergestellt. Eine schnelle und nachhaltige Alternative ist jedoch gegeben, da solche hochwertigen Verbindungen auch von Mikroorganismen produziert werden können [169]. Zahlreiche Hefen sowie terrestrische Pilz- und Bakterienstämme können potenziell wertvolle Duftstoffe synthetisieren, darunter Alkohole, Aldehyde, Ester, Fettsäuren, Ketone, Lactone, aromatische Verbindungen und Pyrazine [170]. Zur Unterstützung wurden mehrere Artikel und Rezensionen veröffentlicht, die ausreichende Informationen zur Verwendung mikrobieller Kulturen oder Enzympräparate zur Herstellung von für die Kosmetikindustrie wertvollen Aromastoffen bieten [171–174]. Vanillin (22) ist ein sehr gutes Beispiel für einen natürlichen Duftstoff, bei dem die steigende Nachfrage und der steigende Wert zur Entwicklung alternativer Strategien für seine Herstellung geführt haben [175] (Abbildung 5). Stämme wie Pseudomonas putida, Aspergillus niger, Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium sp., Arthrobacter globiformis und Serratia marcescens wurden erfolgreich für die Herstellung eingeführt, indem Eugenol oder Isoeugenol in Vanillin umgewandelt wurde [170].

Benzaldehyd (23) gehört zu den am häufigsten verwendeten Aromastoffen mit starkem Kirsch- und Mandelaroma. Ein E. coli-Stamm wurde erfolgreich entwickelt, um dieses Aroma herzustellen [100,176], während der Pilz Ashbya gossypii auf seine Fähigkeit getestet wurde, das Rosenaroma 2-Phenylethanol (24) zu synthetisieren [104]. Unter den Terpenen ist Limonen (25) aufgrund seines einzigartigen Zitrusdufts eines der am häufigsten verwendeten Terpene [169]. Die Optimierung des Expressionswegs in E. coli führte zu einer Ausbeute von 435 mg/L mit 1 Prozent Glucose als Kohlenstoffquelle [177]. Als der Einfluss einer anderen Kohlenstoffquelle untersucht wurde, führte die Fermentation mit Glycerin zu Titern von 2,7 g/L [106] (Abbildung 5) (Tabelle 1).

6. Andere Ziele von hautschützendem Interesse

Elastase- und Kollagenaseinhibitoren mikrobiellen Ursprungs sind vielversprechende kosmezeutische Wirkstoffe, die es wert sind, weiter erforscht zu werden. Elastase, ein Mitglied der Chymotrypsin-Familie der Serinproteasen, ist hauptsächlich für den Abbau von Elastin verantwortlich, einem wichtigen Protein in der extrazellulären Matrix der Haut, dessen Schädigung einen erheblichen Einfluss auf die Hautalterung hat. Die aus dem Süßwasser-Cyanobakterium Nostoc minutum isolierten Nostopeptine A und B sind die einzigen gemeldeten Inhibitoren der Elastase (IC50: 1,3 und 11,0 µg/ml) [178]. Andererseits ist Kollagen, der Hauptbestandteil der Haut (80 Prozent des Hauttrockengewichts), für die Zugfestigkeit verantwortlich. Die als Kollagenasen bezeichneten Metalloproteinasen sind in der Lage, Kollagen und Elastin zu spalten. Nach unserem besten Wissen wurden terrestrische Mikroorganismen, mit Ausnahme des oben erwähnten Beispiels der Nostopeptine A und B, noch nicht gründlich auf ihre Fähigkeit untersucht, Metaboliten mit Elastase- und Kollagenase-hemmender Wirkung zu produzieren, obwohl umfangreiche Screening-Programme für terrestrische Mikroorganismen und Endophyten durchgeführt wurden kürzlich vorgestellt [179,180].

7. Ziele für zukünftige Entwicklungen

Gleichzeitig wurde auch berichtet, dass natürliche Verbindungen, die das PN aktivieren, Anti-Aging-Eigenschaften besitzen, entweder in zellbasierten oder in vivo-Modellen [7,11,182]; Ebenso verzögern Naturprodukte das Auftreten von Alterserscheinungen deutlich. Nach unserem besten Wissen wurde berichtet, dass nur wenige Moleküle mikrobiellen Ursprungs proteostatische Module aktivieren. Betulinsäure wurde kürzlich aus dem endophytischen Pilz Phomopsis sp. isoliert. und es aktivierte bevorzugt die Chymotrypsin-ähnliche proteasomale Aktivität ohne oder mit minimalen Auswirkungen auf Trypsin-ähnliche und Caspase-ähnliche Aktivitäten [184,185]. Der zweite Fall eines mikrobiellen Naturprodukts, das für seine Anti-Aging-Eigenschaften bekannt ist, ist Rapamycin. Dieses aus Streptomyces hygroscopicus isolierte Molekül verzögert die zelluläre Seneszenz (unter anderem) durch die Hemmung des TOR-Signalwegs und die stromabwärts induzierten Veränderungen sowohl der Autophagie als auch der Proteinsyntheserate [7].

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