Wirkstoffe

Lebensmittel, Medikamente und Kosmetika sollten gleichermaßen keimarm beziehungsweise keimfrei sein.

Jeder Desinfektion oder Sterilisation muss eine Reinigung voraus gehen um groben Schmutz zu entfernen. bereits kontaminierte Produkte im Nachhinein haltbar machen zu wollen (ganz besonders mit Bioziden) ist kaum sinnvoll. Um zuverlässig zu wirken müssten ausreichend drastische Methoden gewählt werden um das Produkt mitsamt aller Verunreinigung zu sterilisieren. Zudem verbleibt die Problematik der bereits durch die Mikroben gebildeten toxischen Metaboliten. Es wird zwischen der Desinfektion welche die Keimzahl reduziert und Erreger inaktiviert sowie der Sterilisation also der Erzeugung absoluter Keim und Sporen -Freiheit unterschieden.

Einige der möglichen Methoden zur Desinfektion/Sterilisation sind:

• Ionisierende also etwa UVC, Röntgen, Gamma und β^- bzw. Elektronen -Strahlung
• Hitze: Autoklavieren, Dampfstrahlen, Abflammen, Backen, Ausglühen und Destillation
• Sterilfiltration
• Biozide/Chemosterilisation/Gassterilisation/Kaltsterilisation: Alkohol, Wasserstoffperoxid, Ozon, Ethylenoxid, Formaldehyd, Chlorkalk…

Das Eintauchen der Finger bei der normalen Anwendung aber auch schon winzigste Staubkörnchen oder Tröpfchen bringen Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen und sonstige Pilze in ein kosmetisches Produkt ein. Um die Produktstabilität zu garantieren muss verhindert werden das solche Mikroben die organischen Verbindungen in dem Kosmetika zur Energiegewinnung nutzen und sich explosionsartig vermehren können. Dies ist gesetzliche Vorschrift und nicht nur bei Infektiösen Keimen oder toxischen Metaboliten im Sinne des Verbraucherschutzes essentiell, sondern auch um Funktionsverlust (z.b. duch sinkenden pH) vorzubeugen. Dazu eignen sich beispielsweise Konservierungsmittel.

Hier soll auf wichtige Abbaureaktionen und die sie bestimmenden Parameter eingegangen werden. Ein solche Zersetzung erfolgt fast ausschließlich:

• hydrolytisch
• photolytisch
• oxidativ
• reduktiv oder
• katalytisch/biologisch.

Antioxidantien wirken als Radikalfänger indem sie als Elektonendonor (oder genauer ein Proton und ein Elektron) fungieren. Dabei wandeln sie sich (sofern sie durch die Reaktion nicht zerstört werden) in ein stabileres Radikal um. Solche Elektronenüberträge können oder sollten kaskadiert werden. Ein Toccopherolradikal beispielsweise kann von Ascorbat unter Bildung eines Ascorbatradikals wieder zu Tocopherol reduziert werden Wichtige Antioxidantien sind Chinone wie etwa Ubichinon oder Tocopherylacetat sowie α-Hydroxycarbonylverbindungen wie beispielsweise Ascorbyl(iso)palmitat oder Ascorbyl(iso)stearat. Die Einsatzkonzentration liegt meist in einem Bereich von 0,05% bis etwa 5%.

Die Getter (Fänger) lassen sich in zwei Gruppen einteilen:

• Wasserabsorber Meistens sind das Gerüstverbingungen welche Wasser in Ihre Poren einlagern können. Dazu zählen etwa Silicagel und Bentonit. Seltener sind (da sie zum Zerfließen neigen) hygroskop wirkende Verbindungen. Hier sind vorallem Calciumchlorid, Magnesiumchlorid und Magnesiumsulfat zu nennen.
• Sauerstoffabsorber Sie funktionieren durch das "verrosten" von einem Metall. Meist ist es eine mischung Eisen+Kohle+Salzen welche ein galvanisches Prinzip nutzt Das Gemenge ist als viele kurz geschlossene Eisen-Kohle-Luft Zellen und folglich das Eisen als Opferanode zu verstehen.

Komplexbildner sind Ionen welche mit anderen Semistabile Verbände bilden. Genauer gesagt sind hier mehrfach negativ geladene Anionen gemeint welche mehrwertige Metallionen (Eisen, Kupfer…) in dem Produkt komplexieren.

Dadurch können ihre katalytische Wirkung in den Enzymen von Mikroben und Reaktivität gegenüber bestimmter Stoffgruppen (Phenole, Aldehyde…) verringert und somit die Haltbarkeit der Kosmetika gesteigert werden. Bekannte Beispiele sind etwa EDTA, Citrat, Oxalat, Furmarat, Tartarat, Lactat, Phosphonate und Phosphate. Der Übergang zu den Enthärtern also Chelatbildner welche speziell Calciumionen komplexieren ist fließend. Meist handelt es sich um große Polycarboxylate oder gar unlösliche mineralische Stoffe wie Zeolite.

Da von den eingestzten Rohstoffen einige recht empfindlich auf Umweldeinflüsse reagieren sind gewisse Anforderungen an die Lagerbediungungen zu treffen. Generell gilt für die Lagerung alle Stoffe das sie möglichst: kalt, dunkel, trocken (aber nicht austrocknend), phlegmatisiert oder beschichtet, rein und gefällt oder komplexiert erfolgen sollte um eine lange Haltbarkeit zu gewährleisten Eine Verpackung erschwert zudem den Zutritt von Mikroorganismen und Schützt vor Austrocknung und Rissbildung.

Gerbstoffe bilden Verbindungen mit Proteinen was diese oft ausfällt. Zudem wirken sie astringierend und Hemmen den Befall durch Mikroorganismen. Man trifft sie oft in Rasierstiften, Antitranspirantien, Gesichts- und Haar- wässern sowie manchen Mundspülungen und Gurgellösungen. Die gebräuchlichen Gerbstoffe gliedern sich in:

• Höherwertige Kationen
  Wie etwa Aluminium-, Eisen-, Titan-, Zink- und Zirkonium- Salze.
• Aldehyde
  Beispiele sind Formaldehyd oder Glutardialdehyd.
• Pyrrosäuren wie etwa Polyphosphate
• Phenolderivate
  Hierzu zählen neben einigen synthetischen Gerbstoffen praktisch alle pflanzlichen Gerbstoffe. Sie basieren allesamt auf aromatischen Polyhydroxyverbindungen. Aufgrund des chemischen Aufbaus kann man sie in zwei Gruppen einteilen:
  • Hydrolysierbare Gerbstoffe
    Tannine wie etwa Gallotannine oder Ellagitannine.
  • Nicht-Hydrolysierbare (Kondensierte) Gerbstoffe
    Beispiele sind Pyrocatechine oder Huminsäuren

Schleif und Scheuermittel zur Reinigung durch Abschmirgeln. Man findet sie meist in Scheuermilch, Peeling, Zahnpflege oder Nagelpolitur. Sie werden anhand von Partikelabmessungen und Härte charakterisiert. Beispiele sind etwa Aluminiumoxid, Bims, Diamant, Sand, Silica, Talk oder Tonerden.

Keratolytika sind Stoffe welche Hornsubstanz auflösen können. Dazu zählen unter anderem:

• α-Hydroxycarbonsäuren:
  • Glycolsäure
  • Milchsäure
  • Salicylsäure
• Disäuren:
  • Azelainsäure
  • Fumarsäure
• in höherer Konzentration Harnstoff (Urea)
• Ferner besitzen folgende Stoffe keratolytische Wirkung:
  • Thiole (wirken gegen Disulfidbindungen)
  • Peroxide wie Benzoylperoxid
  • Kauterisierende Metallsalze wie Kaliumiodid oder Silbernitrat
  • Auch die Retinoiden Wirkstoffe werden oft zu den Keratolytika gezählt.

Hier gemeint sind micromolekulare Stoffe welche in die Haut diffundieren und das Nervensystem stimulieren. Nicht gemeint sind hier die ebenfalls reizenden Allergene, Ätzmittel und Alkylantien welche über die Reizung hinaus das Gewebe schädigen, sowie Blasen, Quaddeln, Pusteln und Entzündungen hervorrufen (vergl. Vesicantikum, Pustulantikum und Phlogistikum). Man verwendet sie um die Durchblutung der Haut anzuregen (vergl. Rubefazienz, Hyperämikum) und um Temperaturempfindungen hervor zu rufen.

Einige bekanntere Beispiele sind etwa:

• Capsaciin
• Pellargonsäurevanillamid (synthetisch)
• Buvanil (synthetisch)
• Menthol (erzeugt Kältereiz)
• Eucalyptol (erzeugt Kältereiz)
• Kampfer (erzeugt Kältereiz)
• WS-23, WS-12, (erzeugen Kältereiz)
• Menthyl Ester und Ether (z.b. Menthoxypropandiol, Menthyllactat, Erzeugen meist Kältereiz)
• Borneol (erzeugt Kältereiz)
• Eugenol (Lokalanesthetisch)
• Thymol
• Salicylsäureester
• Nicotinsäureester
• Vanillylaceton (Zingeron)
• Gingerol
• Shogaol

Die meisten Kosmetika werden mit Riechstoffen versetzt um sie ansprechender zu gestalten und die teilweise unangenehmen Gerüche der Rohmaterialien zu maskieren. Riechstoffe sind Drogen mit hohem Dampfdruck welche mit den Geruchsrezeptoren interagieren. Geschmacksstoffe beinhalten die Riechstoffe aber sind nicht so sehr wie diese auf einen hohen Dampfdruck angewiesen. Des weiteren werden unterschieden Ätherische Öle (destilliert oder extrahiert), Harze/Balsame, synthetische Aromastoffe (AC's) und diverse Extrakte wie die Enfleurage (fettextrakte) Absolue (Alkohol Extrakte) oder Concrete (Lösungsmittelextrakte). Daneben gibt es Isolate bzw. rektifizierte Öle bei denen gewisse Bestandteile angereichert oder unerwünschte Begleitstoffe entfernt wurden.

Die genauen Einsatzkonzentrationen der Aromen sind von den gesetzlichen Bestimmungen und der Aromarezeptur abhängig. Allgemein gilt jedoch das es sich bei allen Aromastoffen um hochkonzentrierte Wirkstoffe handelt die entsprechend niedrig dosiert werden müssen. Die die folgenden Konzentrationsangaben dienen daher lediglich der groben Übersicht:

Produktkategorie	Aromastoffanteil in ‰
Eau de Parfum Intense/Extrait/Elixir	>=200
Eau de Parfum	100-200
Eau de Cologne	50-100
Eau de Toilette	30-50
Eau de Fraîche / Bodyspray	20-30
Aromabäder	10-20
Körperpflege	5-10
Gesichtspflege	2-5
Schleimhäute	0-2

Viele Kosmetika sind, aus einer mit der Parfümierung vergleichbaren Motivation heraus, gefärbt. Dabei wir die Art der Farbmittel in Pigmente (unlösliche Partikel) und Farbstoffe (in geeignetem Solvens löslich) unterteilt. Zudem muss noch in Absortionsfarbstoffe () und Fluoreszensfarbstoffe unterschieden werden. Die klassischen Absortionsfarbstoffe "schneiden" aus dem gleichmäßigen Weißspektrum Anteile heraus und reflektieren/transmittieren nur den farbig erscheinenden "Rest". Die Flureszenzfarbstoffe hingegen "zerteilen" die absorbierten Photonen in Photonen kleinerer Frequenz (Rotverschiebung) und emittieren diese wieder. Meistens sind damit solche Flureszenzfarbstoffe gemeint die das unsichtbare UV-licht absorbieren und sichtbares Licht abgeben. Sie scheinen wenn sie unter ausreichend UV-Anteil betrachtet werden von selbst zu leuchten. Ein Spezialfall ist die Phosphoreszenzfarbstoffe, dies sind Fluoreszenzfabstoffe bei welchen der angeregte Zustand nach Lichteinfang verhältnismäßig stabil ist. Sie zeigen nach dem sie Angeregt wurden auch nach entfernen der Anregungsquelle (abdunkeln) einen Nachleuchten welches kontinuierlich abklingt. Will man ganz genau sein so sind alle Farbstoffe Fluoreszenzfarbstoffe die sich vorallem in Absorbtionsspektrum, Emmisionsspektrum und Fluoreszenzlebensdauer unterscheiden (auch die klassischen "Absorbtionsfarbstoffe" zeigen Flureszenzemissionen im IR-Band). Eine echte Absorption von der Lichtenergie durch den Chromophor (Farbzentrum) ist meist unerwünscht. Vielmehr sollte das eingefangene Photon zerlegt und reemittiert oder als Phonon abgegeben werden, denn die chemisch relevanten Bindungskräfte bewegen sich auf einem Energieniveau das in etwa dem von Photonen im Bereich vom sichtbaren bis nahem UV -Licht entspricht. Fängt ein Farbzentrum daher ein derartiges Photon ein so liefert dieses genug Energie um die Bindungskräfte der Atome zu überwinden und den Chromophor zu zerstören.

Allgemein gilt es zu beachten das Farbmittelzusätze je nach Ort und Anwendung teils deutlich verschiedenen Auflagen unterliegen.

Im Folgenden soll kurz auf besondere Farbstoffe in Kosmetika eingegangen werden.

Trotz Aufreinigung und Bleichung liegen viele Naturstoffe wie Baumwolle, Leinen oder blondiertes Haar selten "reinweis" sonder vielmehr "cremeweis", "off-white" oder genereller gesagt gelb bis braun -stichig vor. Das lässt sich damit begründen dass kurzwelliges Licht auch noch an sehr starke Bindungen ankoppelt und die nach dem Bleichen verbleibenden "Farbverbindungen" ebenfalls die strukturelle Integretät des Materials gewährleisten. Da das reflektierte/transmitierte Licht nun weniger von dem kurzwelligen Anteil enthält erscheint es gelblich. Um den Weißeindruck zu steigern war es lange Zeit üblich den Waschmitteln blaue Farbe (sogenannte Wäschebläue) zu zusetzen. Diese verbleibt nach dem Waschen in kleinen Mengen auf dem Material und absorbieren ihrerseits langwelliges Licht wodurch der Gelbstich ausgeglichen (oder vielmehr in einen Graustich gewandelt) werden kann. Das Selbe Prinzip liegt auch den sogenannten "Purple", "White" ,"Silber" und "Platin" -shampoos, -conditionern, -tonern sowie manchen Zahncremes und Mundwässern zu Grunde.

In jüngerer Vergangenheit wurden das Wäscheblau durch Fluoreszenzfarbstoffe ersetzt welche noch kurzweligeres UV-licht in Blau und Violet wandeln. Als ihre Vorboten können die pflanzlichen Fluoreszenzfarbstoffe Chinin und Aeskulin angesehen werden. Sie liefern einen Ersatz für den fehlenden kurzwelligen Anteil und bewirken daher eine echte Aufhellung weshalb sie "optische Aufheller" und im Englischen sehr deskriptiv auch "fluorescent brighteners" genannt werden. Ist ausreichen UV-Anteil im Umgebungslicht enthalten so können mit optischen Aufhellern behandelte Materialien scheinbar mehr als 100% des Weißen Spektrums reflektieren. Ein solcher Aufheller muss daher so konzipiert werden das die behandelten Materialien "weißer als Weiß" erstrahlen aber ein durch den Aufheller erzeugtes Aura-artiges Leuchten unterbleibt.

Folgende Grafik die ich im Netz gefunden habe (ich denke die ist ursprünglich mal von der BASF) veranschaulicht das Prinzip sehr gut:

Unter einer UV-Lampe lässt sich der Aufheller besonders gut erkennen:

Dieses Vollwaschmittel enthält optische Aufheller.

Diese Heißkleberstäbe sind so "großzügig" mit Aufhellern versetzt worden das sie schon bei Tageslicht leicht Türkis erscheinen und begünstigt durch den Lichtleitereffekt eine schwaches Auraleuchten zeigen. Da der Effekt unter Schwarzlich (siehe Bild) deutlich verstärkt ist werde ich einige davon, als wiederverwendbare Leuchtstäbe, auf die nächste von mir besuchte Tanzveranstaltung mitnehmen.

Eine besondere Stellung nehmen die UV absorbierenden Farbstoffe in Lichtschutzpräparaten ein. Hier ist die Absorbtion im UV das Wirkprinzip der Hautschutzeigenschaften, mit welchem Mechanismus die Absorbierte Energie dissipiert (wegverteilt) wird ist zweitrangig. Solche Farbstoffe neben dem Hautschutz auch zur Stabilisation photosensibler Substanzen in den Kosmetika genutzt.

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