#VozBiotech | Ingeniería genética y modelos celulares, claves para avanzar hacia una cosmética natural
Es un hecho que la cosmética natural, basada en ingredientes de origen natural, está ganando terreno entre los consumidores, que cada vez más reclaman productos respetuosos no solo con su piel, sino también con el medioambiente. Esto, unido a los cambios regulatorios a los que está sometido el sector cosmético para cumplir con el Pacto Verde Europeo, hace que este sector se encuentre en un proceso constante de innovación, para buscar y adaptar materias primas de origen natural con las que formular sus productos.
La industria cosmética, conocedora de las inquietudes de los consumidores, se está centrando en la generación de materiales naturales a través de la biotecnología en los que se emplean residuos como fuente de nutrientes para los microorganismos. Es el caso de los procesos biotecnológicos para obtener compuestos antioxidantes y materiales poliméricos de uso en el sector, entre otros. Sin embargo, tanto los ingredientes como los procesos de formulación pueden presentar ciertas limitaciones, relacionadas sobre todo con la estabilidad y la biodisponibilidad de los compuestos activos tras su aplicación. Para superar estas limitaciones, una de las estrategias a emplear es la de encapsular los compuestos activos sensibles, mejorando de esta manera su estabilidad y modulando su cinética de liberación e, incluso, su biodisponibilidad. En este proceso de encapsulación, los materiales que se pueden emplear son variados, dependiendo de la tecnología a utilizar y de la propiedad a alcanzar con la encapsulación. Pero si estos materiales de encapsulación son modificados mediante la adición de péptidos penetrantes en la superficie de las cápsulas, se puede conseguir sistemas de liberación dirigida y controlada a células específicas de la piel.
La funcionalización de materiales con moléculas bioactivas para la obtención de sistemas de liberación dirigida y/o controlada de sustancias es un tema que se está estudiando desde hace unos años y que es de gran aplicación en el sector farmacéutico, donde se está consiguiendo dirigir y liberar fármacos en órganos diana concretos. Todo este conocimiento se está transfiriendo al sector cosmético, en el que se está estudiando la utilización de moléculas bioactivas que incrementen la capacidad de penetración celular para su uso en productos de aplicación tópica. Un ejemplo de ello es la utilización de péptidos penetrantes (CPPs, Cell Penetrating Peptides), que son péptidos cortos, formados por 5-30 aminoácidos ricos en residuos cargados positivamente, los cuales permiten atravesar las membranas celulares, los lípidos y queratinocitos de la piel de una manera eficiente.
La mayoría de estos CPPs han sido descubiertos en la naturaleza, pero se pueden producir empleando herramientas de ingeniería genética. La tecnología del DNA recombinante, así como las técnicas de biología molecular e ingeniería genética permiten producir de manera recombinante péptidos y proteínas conocidas con funciones específicas. En este sentido, en AINIA estamos estudiando la producción de una secuencia peptídica CPP, de una manera recombinante y con mayor eficacia, en una plataforma bacteriana que permita su fácil purificación, lo que permitirá dejar de lado la costosa síntesis química. También se está estudiando cómo alterar específicamente la secuencia del CPP para mejorar sus propiedades naturales de penetración, de manera que se obtenga un CPP mejorado para emplearlo en procesos de adhesión a la superficie de cápsulas de principios activos.
Obtenidos los principios activos, los sistemas de liberación dirigida y/o controlada y las formulaciones cosméticas es necesario realizar los ensayos de eficacia. En Europa, al estar prohibido realizar estos ensayos con animales, se hace necesario realizar estos estudios in vitro. Una alternativa es a través de modelos celulares que sean capaces de representar de la forma más realista posible los tejidos in vivo. Los estudios con este tipo de modelos celulares permiten comprender los procesos moleculares que regulan y controlan la función de distintas células que forman parte de la piel. Estos estudios, que son ampliamente utilizados por el sector cosmético, presentan ciertas ventajas como la reducción en la cantidad de muestra a utilizar y en los tiempos de ensayo, así como en la personalización del modelo en función de las necesidades del estudio o del compuesto a estudiar. Cuando se trata de estudiar la eficacia de ingredientes activos de uso en formulaciones cosméticas de uso tópico a través de modelos in vitro, es necesario disponer de un modelo que reproduzca, de una forma lo más realista posible, las condiciones fisiológicas de la piel humana. Por ello, en AINIA estamos llevando a cabo sendos estudios de modelos celulares 3D de piel humana mediante la tecnología de bioimpresión. Esta tecnología, que se lleva estudiando desde la década de los 80, implica la deposición capa por capa de biotinta para crear estructuras 3D, como tejidos u órganos.
La biotinta es una mezcla de biomateriales y células que deben ser seleccionadas en función del tejido u órgano a reproducir. Estos modelos celulares 3D, frente a los tradicionales 2D, permiten una recreación del ambiente de forma tridimensional, mejorar el intercambio de nutrientes/oxígeno y la interacción célula-matriz.
Autora: Ana Valera, responsable de proyectos de Tecnologías de Microencapsulación en AINIA