TS. Nguyễn Hữu Nghị, Phòng Nghiên cứu bào chế, Viện IRDOP
Đặt vấn đề
Sắc đẹp là tài sản và là mong muốn của con người từ xa xưa. Chính vì thế, công nghệ làm đẹp và mỹ phẩm đã có lịch sử phát triển 6000 năm trước từ thời Ai cập cổ đại xuất phát từ việc sử dụng các vật liệu thô sơ trong cuộc sống như mỡ cừu, bột mì, bơ, cây cỏ…; Các can thiệp cũng mới chỉ dứng lại ở cấp độ xoa bóp, bấm huyệt, xông hơi…
Sự phát triển của công nghệ hóa học đã tạo ra một bước đột phá trong công nghệ làm đẹp và mỹ phẩm thông qua việc phát minh ra nhiều hóa chất làm nguyên liệu cho sản xuất mỹ phẩm. Tuy nhiên mặt trái của việc sử dụng hóa mỹ phẩm đã làm cho con người quan tâm đến vấn đề an toàn trong mỹ phẩm và làm đẹp.
Xã hội phát triển kéo theo nhu cầu làm đẹp tăng vọt cả về số lượng và chất lượng. Các ngành khoa học vật lý, hóa học, sinh học, y dược học đã tham gia vào lĩnh vực làm đẹp và đưa ngành công nghệ làm đẹp và mỹ phẩm lên một đỉnh cao mới, việc ứng dụng các công nghệ nano, công nghệ tế bào gốc, công nghệ vi sinh,
Can thiệp trực tiếp cững được đẩy lên với những công nghệ hiện đại: ánh sáng sinh học, tia laser, cấy ghép tự thân, cấy ghép tế bào gốc….
1. Lịch sử phát triển của ngành công nghệ làm đẹp và mỹ phẩm
Từ 6000 năm trước, phụ nữ thành Babylone, Ai Cập đã dùng bột đồng màu xanh vẽ lên mặt để tạo những đường nét nổi bật. Họ đã biết dùng tinh dầu thơm và vẽ lông mày bằng loại kem từ mỡ cừu, chì, và bồ hóng. Ở Trung quốc và Nhật Bản, người ta dùng bột gạo để tạo làn da trắng mịn, cạo lông mày và nhuộm răng đen hoặc vàng từ cây Lá móng. Ở Rome, Italia, 100 năm sau công nguyên, phụ nữ đắp mặt nạ bằng hỗn hợp bột lúa mạch và bơ, bôi móng tay từ mỡ và máu. Thế kỷ thứ 14, ở Anh, phụ nữ dung lòng trắng trứng gà hoặc thịt bò tươi để đắp lên mặt giúp ngăn nếp nhăn và làm da trắng. Thế kỷ 15-16 ở châu âu, mỹ phẩm được sử dụng cho tầng lớp quý tộc, các sản phẩm mỹ phẩm được làm từ tự nhiên. Thế kỷ 19, cuộc cách mạng trong công nghệ mỹ phẩm và làm đẹp bắt đầu từ Pháp và phát triển khắp thế giới thông qua các phát minh ra các hóa chất thay thế các hương liệu thiên nhiên. Thế kỷ 20 là giai đoạn phát triển vượt bậc của công nghệ làm đẹp và mỹ phẩm do tiến bộ khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vực hóa học, vật lý, sinh học, y dược học…Giai đoạn này vấn đề an toàn trong mỹ phẩm được quan tâm thông qua các luật và quy định của food and drug association (FDA), Asia cosmetic association (ACA), The European cosmetic and perfumery association (Colipa)…Thế kỷ 21 là thế kỷ của mỹ phẩm công nghệ. Với các ứng dụng khoa học công nghệ trong nhiều lĩnh vực, dược mỹ phẩm, mỹ phẩm hữu cơ, công nghệ nano, công nghệ tế bào gốc, công nghệ vi sinh, công nghệ laser…được ứng dụng trong mỹ phẩm và làm đẹp.12
2. Một số công nghệ mới trong chăm sóc sắc đẹp và mỹ phẩm
2.1. Công nghệ nano trong làm đẹp và mỹ phẩm
Công nghệ nano trong mỹ phẩm là các công nghệ liên quan đến vật liệu có kích thước ở phạm vi nanomet (1-100 nm). Công nghệ nano được ứng dụng trong mỹ phẩm trong các sản phẩm chăm sóc da và chăm sóc tóc. Tác dụng của các mỹ phẩm nano là ngăn ngừa tia cực tím và tăng khả năng thẩm thấu của các hoạt chất khi chúng tồn tại ở trạng thái nano. Titandioxide và kẽm oxide có tác dụng hấp thụ các tia cực tím giúp bảo vệ da. Tuy nhiên ở trạng thái phân tử, các chất này hấp thụ ánh sáng và phát ra các electron phát xạ sau đó chuyển thành các thành gốc tự do gây hại cho da. Việc tạo thành các hạt nano titandioxide và nano kẽm oxide trong các cấu trúc lyposome sẽ làm tăng diện tích hấp thụ tia cực tím đồng thời giảm sự phát xạ gốc tự do giúp bảo vệ da tốt hơn. Các công nghệ tạo hạt nano cho các hoạt chất dưỡng da, bảo vệ và chăm sóc da như công nghệ tạo lyposome, nanophere, nanocapsules, polymeric nanoparticles, solid lipid nanoparticles, nanosome, noisome, nanoemulsion giúp nâng cao hiệu quả và tác dụng của các hoạt chất dùng trong mỹ phẩm. Sử dụng công nghệ nano trong mỹ phẩm nhằm mục đích làm cho các hoạt chất trong mỹ phẩm được giữ lại lâu hơn, thẩm thấu vào trong da tốt hơn và giảm mất nước, giữ ẩm cho da tốt hơn, sinh khả dủng của các hoạt chất cao hơn dạng phân tử. Các cấu trúc nano (lyposome, noisome) giúp bảo quản và bảo vệ các hoạt chất như vitamin, chất chống oxy hóa, hoạt chất chống nám… khi bôi trên da. Công nghệ nano giúp tối ưu hóa điền kiện sản xuất/bào chế các sản phẩm mỹ phẩm, tạo ra các sản phẩm có độ bền và ổn định cao hơn so với dạng phân tử. Làm tăng hiệu hiệu quả chống nắng bảo vệ da khỏi tia cực tím của titan dioxide và kẽm oxide do ở trạng thái nano, các oxide kim loại trên không phát xạ gốc tự do khi hấp thụ tia cực tím. Mặc dù công nghệ nano được áp dụng rộng rãi trong làm đẹp và mỹ phẩm, tuy nhiên vấn đề an toàn trong sản xuất, sử dụng và loại bỏ vật liệu nano được quan tâm và đưa vào các quy định của FDA, SCCS. Các đặc tính về kích thước hạt, phân bố kích thước hạt, sự tái kết tụ, độ hòa tan, ổn định, quá trình thâm nhập vào cơ thể thông qua hít thở ăn uống, ngấm qua da cũng như độc tính của vật liệu nano phải được nghiên cứu và quản lý bởi các cơ quan quản lý chất lượng và an toàn mỹ phẩm.3456
Các cấu trúc nano được ứng dụng trong mỹ phẩm
2.2. Công nghệ tế bào gốc trong làm đẹp và mỹ phẩm
Mỗi con người được sinh ra từ một tế bào gốc (tế bào gốc phôi). Trong quá trình phát triển của cơ thể, các tế bào gốc sẽ phát sinh thành các tế bào gốc chuyên biệt (tế bào gốc trưởng thành) biệt hóa cho các cơ quan trong cơ thể (máu, xương, da, chân tay…). Việc nuôi cấy và cấy ghép các tế bào gốc vào các bộ phân trên cơ thể người hoặc tạo một cơ thể mới từ tế bào gốc gọi là công nghệ tế bảo gốc hay y học tái tạo. Trong lĩnh vực làm đẹp, tế bào gốc da và mô mỡ được sử dụng phổ biến như một biện pháp chăm sóc sắc đẹp có can thiệp nhắm phục hổi tổn thương da và tái tạo các tế bào da bị mất hoặc lão hóa. Tế bào gốc biểu mô (epithelial stem cell) là nhóm tế bào gốc của da có thể được lấy và nuôi cấy từ mô da, vùng rìa giác mạc, niêm mạc miệng, màng rây rốn. Hiện nay việc ứng dụng công nghệ tế bào gốc người để làm trẻ hóa da được thực hiện thông qua quy trình như sau: sử dụng biện pháp vi kim, laser, tẩy lột da để tao ra một vết thương trên da. Việc này sẽ kích thích các tế bào da tái tạo và tăng sinh. Trong quá trình tăng sinh, các tế bào này cần năng lượng. Năng lượng này chính là các tế bào gốc của da được nuôi cấy sẽ cung cấp môi trường để các tế bào da tái tạo nhanh hơn, sản xuất collagen nhiều hơn và làm đầy sẹo, hình thành lớp da mới làm cho làn da tươi trẻ hơn.78 Hiện nay, việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tế bào gốc người và động vật trong làm đẹp và mỹ phẩm đỏi hỏi chi phí công nghệ rất lớn. Ngoài ra các vấn đề liên quan đến y đực và yếu tố luật pháp ở các quốc gia là một rào cản để phát triển công nghệ tế bào gốc người. Một hướng đi đầy triển vọng hiện nay để khắc phục những khó khăn trên đó là việc nghiên cứu và phát triển tế bào gốc thực vật ứng dụng trong mỹ phẩm và làm đẹp.
Quá trình tạo tế bào gốc từ thực vật là quá trình xử lý các đỉnh sinh trưởng (nơi tập trung các tế bào gốc) để tạo thành các mô sẹo sau đó tiến hành nuôi cấy mô sẹo để tạo thành số lượng lớn các tế bào gốc. Tế bào gốc thực vật được coi là nguồn nguyên liệu mới trong công nghiệp làm đẹp. Tế bào gốc thực vật có chứa các dưỡng chất như các phytohormone, chất chống oxy hóa, yếu tố sinh trưởng (grow factors), tế bào chất tương tự như trong tế bào gốc của da.Tế bào gốc thực vật giúp phục hồi, bảo vệ các tế bào gốc của tóc và da người do quá trình lão hóa và tác dụng của các yếu tố môi trường như tia UV.910811
Nuôi cấy tạo tế bào gốc thực vật trong sản xuất mỹ phẩm
2.3. Công nghệ vi sinh trong mỹ phẩm và làm đẹp
Microbiome là hệ sinh thái gồm hàng trăm ngàn tỷ vi sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm, virus, ký sinh trùng sống trong mọi ngóc ngách của cơ thể. Hệ vi sinh vật này bao gồm các vi sinh vật có ích và có hại cùng tồn tại. Sự cân bằng của microbiome tạo ra cơ thể và làn da khỏe mạnh và ngược lại. Sự mất cân bằng của microbiome trên da là nguyên nhân gây ra các bệnh lý trên da như mụn, da nhạy cảm, dị ứng, mẩn đỏ, viêm da. Nguyên nhân gây mất cân bằng microbiome do tiếp xúc với khói bụi, ô nhiễm môi trường, ánh nắng mặt trời, sử dụng các sản phẩm mỹ phẩm từ hóa chất làm mất cân bằng hệ sinh thái vi sinh vật trên da. Các sản phẩm mỹ phẩm được phát triển để cân bằng hệ vi sinh vật trên da gồm: Prebiotics là các chất bổ sung hoặc thực phẩm có chứa các thành phần không tiêu hóa (chất xơ), có tác dụng kích thích một cách có chọn lọc sự phát triển và hoạt động của vi khuẩn có lợi. Probiotics là nhóm các vi sinh vật có lợi cho sức khỏe và da được bổ sung nhằm cân bằng hệ vi sinh vật trong cơ thể và trên da. Probiotics tạo hàng rào bảo vệ da cả bên trong lẫn bên ngoài và nâng cao khả năng miễn dịch cho da. Postbiotics là sản phẩm thứ cấp của vi khuẩn có lợi giúp kích thích hệ miễn dịch và các vi khuẩn có lợi phát triển trên da.121314 Hiện nay việc áp dụng công nghệ vi sinh trong chăm sóc sắc đẹp vẫn còn là một thách thức lớn đối với khoa học do mức độ phức tạp của quần thể hệ sinh thái vi sinh vật trên và trong cơ thể người. Việc điểu chỉnh và kiểm soát các vi sinh vật để tạo ra hệ vi sinh vật cân bằng là một việc làm rất khó khăn và không ổn định. Công nghệ này hiện nay vẫn đang trong quá trình nghiên cứu và từng bước áp dụng trong thực tế.
Hệ vi sinh vật (microbiome) trên da người
2.4. Công nghệ laser trong mỹ phẩm và làm đẹp
Công nghệ laser là phương pháp dùng chum tia laser tác động vào tổ chức da, giúp điều trị các biểu hiện lão hóa của da như nếp nhăn, chảy xệ, tổn thương sắc tố, giãn mạch. Công nghệ laser trong tái tạo và làm trẻ hóa da gồm 2 kỹ thuật là laser bóc tách và laser không bóc tách. Laser bóc tách: tia laser được tạo ra từ khí CO2 và Erbium có tác dụng loại bỏ tầng lớp mỏng của da để điều trị mụn, sẹo và các nếp nhăn trên da. Laser không bóc tách: sử dụng YAG laser và fractional RF để tạo tia laser, tạo độ rung xuyên qua da, kích thích sản sinh collagen và lám săn chắc lớp da bên dưới.151617 Trong quá trình trị liệu bằng tia laser, các tế bào hắc tố sẽ hấp thụ tia laser gây nóng và làm tổn thương da cục bộ. Các tia laser có thể làm thay đổi quá trình trao đổi chất của tế bào như làm biến đổi tế bào sắc tố da. Do đó, việc lựa chọn liệu pháp laser cần được xem xét và cân nhắc giữa hiệu quả và các tác dụng phụ của liệu pháp này.
Sử dụng tia laser trong chăm sóc da
2.5. Công nghệ ánh sáng sinh học (LED) trong mỹ phẩm và làm đẹp
Công nghệ ánh sáng sinh học (LED) là liệu pháp sử dụng các loại ánh sáng có dải bước sóng khác nhau để truyền các photon ánh sáng vào sâu trong da giúp thúc đẩy quá trình chuyển hóa trong tế bào da. Liệu pháp ánh sáng sinh học dựa trên cơ sở các ánh sáng có bước sóng khác nhau (màu sắc khác nhau) sẽ thâm nhập vào các lớp khác nhau của da và thực hiện những chức năng khác nhau trên da. Các ánh sáng sinh học khi sâm nhập vào trong tế bào da sẽ kích hoạt các hệ thống truyền tín hiệu, điều khiển các quá trình chuyển hóa các chất trong da, tăng cường quá trình tạo ATP, kích hoạt quá trình sản sinh collagen. Ánh sáng đỏ (600 ~ 650nm) giúp collagen được tạo ra và có hiệu quả để cải thiện độ đàn hồi và tái tạo của da. Ánh sáng màu xanh (405 ~ 415nm) do có khả năng thâm nhập dưới 1mm trong da nên ánh sáng này có hiệu quả cho da nhạy cảm và da dầu. Ngoài ra, rất hữu ích để chữa mụn trứng cá hoặc nhiễm trùng do khả năng diệt vi khuẩn được ủ trong da của loại ánh sáng này. Ánh sáng màu xanh lá cây (416 ~ 525nm) có hiệu quả cho việc làm sáng da và làm dịu da. Ánh sáng vàng (526 ~ 590nm) được dùng để loại bỏ tàn nhang nhờ khả năng ức chế sinh tổng hợp melanin. Ánh sáng tím Violet (380 ~ 450nm) có hiệu quả để làm sạch sâu. Ánh sáng xanh da trời (450 ~ 475nm) có tác dụng cho việc dưỡng ẩm. Ánh sáng hồng ngoại IR (800 ~ 900nm) có khả năng thâm nhập dưới 4mm trong da và ngăn ngừa bệnh nhiễm trùng da.18192021 Việc sử dụng liệu pháp ánh sáng sinh học này trên thực tế có thể gây ra một số tác dụng phụ như ban đỏ, phù nề, mụn trứng cá, khô da, tăng sắc tố da. Do đó, việc xây dựng liệu pháp ánh sáng sinh học cho người sử dụng phải được nghiên cứu cụ thể để phù hợp với đặc điểm của từng loại da và tình trạng của da.
Liệu pháp ánh sáng sinh học (LED) trong chăm sóc da
3. Kết luận
Với lịch sử phát triển của công nghệ làm đẹp và mỹ phẩm từ sơ khai đến việc áp dụng sâu rộng nhiều thành tự khoa học kỹ thuật tiến tiến đã tạo ra một thời đại của công nghệ làm đẹp như hiên nay. Sự phát triển của các lĩnh vực khoa học như vật lý, hóa học, sinh học, y dược học đã mở ra nhiều công nghệ mới được nghiên cứu, phát triển và ứng dụng trong làm đẹp. Công nghệ nano góp phần làm tăng hiệu quả tác dụng của các thành phần từ thiên nhiên với mức độ sinh khả dụng thấp. Công nghệ tế bào gốc giúp con người tái tạo được làn da và tóc từ các tế bào gốc tự thân hay các dưỡng chất từ tế bào gốc động thực vật giúp tăng cương sự sản sinh và phát triển của tế bào gốc tự thân giúp tăng nhanh quá trình tái tạo làn da do lão hóa hoặc các vết thương. Công nghệ vi sinh tác động lên hệ vi sinh vật trên và trong cơ thể con người, sử dụng yếu tố hệ sinh thái vi sinh vật để cân bằng môi trường giúp chăm sóc và bảo vệ da cũng như cơ thế. Một số thành tựu trong vật lý như công nghệ laser, công nghệ ánh sáng sinh học đã được nghiên cứu và đánh giá tác dụng của liệu pháp này với việc làm đẹp. Nhờ những tác dụng của các ánh sáng với quá trình chuyển hóa các chất trong tế bào da, điểu khiển quá trình quang hóa trong tế bào, tạo các hợp chất sinh năng lượng (ATP) mà các công nghệ như laser và ánh sáng sinh học được sử dụng trong làm đẹp. Mặc dù nhiều công nghệ được ứng dụng trong làm đẹp với nhiều thành tựu, nhưng các công nghệ trên đều có những mặt hạn chế. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp cần được xem xét dựa trên các khía cạnh công nghệ, luật pháp, đạo đức, và yếu tố kinh tế.
Tài liệu tham khảo
1. Chaudhri SK, Jain NK. History of cosmetics. Asian J Pharm. 2009;3(3):164-167. doi:10.4103/0973-8398.56292
2. Frith KT. Globalizing Beauty : A Cultural History of the Global Beauty Industry. Int Commun Assoc. 2014;(May):1-33.
3. Fytianos G, Rahdar A, Kyzas GZ. Nanomaterials in cosmetics: Recent updates. Nanomaterials. 2020;10(5):1-16. doi:10.3390/nano10050979
4. Dhawan S, Sharma P, Nanda S. Cosmetic nanoformulations and their intended use. Nanocosmetics. Published online 2020:141-169. doi:10.1016/b978-0-12-822286-7.00017-6
5. Santos AC, Morais F, Simões A, et al. Nanotechnology for the development of new cosmetic formulations. Expert Opin Drug Deliv. 2019;16(4):313-330. doi:10.1080/17425247.2019.1585426
6. Kaul S, Gulati N, Verma D, Mukherjee S, Nagaich U. Role of Nanotechnology in Cosmeceuticals: A Review of Recent Advances. J Pharm. 2018;2018:1-19. doi:10.1155/2018/3420204
7. Taub AF, Pham K. Stem Cells in Dermatology and Anti-aging Care of the Skin. Facial Plast Surg Clin North Am. 2018;26(4):425-437. doi:10.1016/j.fsc.2018.06.004
8. Zarei F, Abbaszadeh A. Stem cell and skin rejuvenation. J Cosmet Laser Ther. 2018;20(3):193-197. doi:10.1080/14764172.2017.1383615
9. Georgiev V, Slavov A, Vasileva I, Pavlov A. Plant cell culture as emerging technology for production of active cosmetic ingredients. Eng Life Sci. 2018;18(11):779-798. doi:10.1002/elsc.201800066
10. Eibl R, Meier P, Stutz I, Schildberger D, Hühn T, Eibl D. Plant cell culture technology in the cosmetics and food industries: current state and future trends. Appl Microbiol Biotechnol. 2018;102(20):8661-8675. doi:10.1007/s00253-018-9279-8
11. Trehan S. Plan stem cells in cosmetic: Current trends and fututre direction. Spec Rep. 2017;3(4):0026.
12. Lee HJ, Jeong SE, Lee S, Kim S, Han H, Jeon CO. Effects of cosmetics on the skin microbiome of facial cheeks with different hydration levels. Microbiologyopen. 2018;7(2):1-14. doi:10.1002/mbo3.557
13. Skowron K, Bauza‐kaszewska J, Kraszewska Z, et al. Human skin microbiome: Impact of intrinsic and extrinsic factors on skin microbiota. Microorganisms. 2021;9(3):1-20. doi:10.3390/microorganisms9030543
14. Wallen-Russell C, Wallen-Russell S. Meta analysis of skin microbiome: New link between skin microbiota diversity and skin health with proposal to use this as a future mechanism to determine whether cosmetic products damage the skin. Cosmetics. 2017;4(2):1-19. doi:10.3390/cosmetics4020014
15. Galadari H, Shivakumar S, Lotti T, et al. Low-level laser therapy and narrative review of other treatment modalities in androgenetic alopecia. Lasers Med Sci. 2020;35(6):1239-1244. doi:10.1007/s10103-020-02994-4
16. Urdiales-Gálvez F, Martín-Sánchez S, Maíz-Jiménez M, Castellano-Miralla A, Lionetti-Leone L. Concomitant Use of Hyaluronic Acid and Laser in Facial Rejuvenation. Aesthetic Plast Surg. 2019;43(4):1061-1070. doi:10.1007/s00266-019-01393-7
17. Nguyen AH, Vaudreuil AM, Huerter CJ. Systematic review of laser therapy in xanthelasma palpebrarum. Int J Dermatol. 2017;56(3):e47-e55. doi:10.1111/ijd.13534
18. Huang A, Nguyen JK, Jagdeo J. Light-Emitting Diode-Based Photodynamic Therapy for Photoaging, Scars, and Dyspigmentation: A Systematic Review. Dermatol Surg. 2020;46(11):1388-1394. doi:10.1097/DSS.0000000000002351
19. Sorbellini E, Rucco M, Rinaldi F. Photodynamic and photobiological effects of light-emitting diode (LED) therapy in dermatological disease: an update. Lasers Med Sci. 2018;33(7):1431-1439. doi:10.1007/s10103-018-2584-8
20. Jagdeo J, Austin E, Mamalis A, Wong C, Ho D, Siegel DM. Light-emitting diodes in dermatology: A systematic review of randomized controlled trials. Lasers Surg Med. 2018;50(6):613-628. doi:10.1002/lsm.22791
21. Ablon G. Phototherapy with light emitting diodes: Treating a broad range of medical and aesthetic conditions in dermatology. J Clin Aesthet Dermatol. 2018;11(2):21-27.