Auf den Spuren von Kleopatras Schönheit – und warum Nanotechnologie noch schöner macht

Traumfrau der Antike

von Dr. Cornelia Keck, Prof. Dr. Rainer Müller

Kleopatra VII (69–30 v.u.Z.) war die letzte ägyptische Königen aus dem Geschlecht der Ptolemäer und zugleich die letzte weibliche Pharaonin [1,2]. Um das Leben der Griechin und ganz besonders um Ihre Schönheit ranken sich bis heute viele Legenden [3]. Wie schön „die Traumfrau der Antike“ [3] wirklich war, ist nicht sicher überliefert. Heute sprechen sogar einige Indizien dafür, dass Ihre Schönheit eher durchschnittlich war, jedoch ist unumstritten, dass ihr Anmut und ihre Ausstrahlung so faszinierend waren, dass kaum ein Mann ihr widerstehen konnte. Von Cassisus Dio sind beispielsweise folgende Worte über Kleopatra überliefert: „Ihr Anblick und ihre Rede erweckten einen so tiefen Eindruck, dass sie den kältesten Mann und ärgsten Weiberfeind in ihre Netze zog“ [4]. Doch was war das Geheimnis von Kleopatra´s Schönheit und Anmut?

Das Geheimnis von Kleopatras Schönheit

Eines der überlieferten Rituale und wohl auch der bekannteste Mythos über Kleopatras Geheimnis der Schönheit ist das tägliche, abendliche Bad in Eselsmilch. Betrachtet man die Schönheitspflege von Kleopatra mit dem heutigen medizinischkosmetischem Wissen, so muss man feststellen, dass sie mit den damals vorhandenen Mitteln eine optimale Hautpflege und AntiAgingPflege betrieb. Ziel der Hautpflege ist die Bewahrung eines jugendlichen Aussehens der Haut. Dazu werden Substanzen verwendet, die den Alterungsprozess der Haut verzögern. Die Alterungsprozesse in ihrer vollständigen Komplexität sind bis heute nicht vollständig aufgeklärt, jedoch ist gesichert, dass sie als Folge von veränderten physiologischen Abläufen und einer Verlangsamung der Regenerations fähigkeit auftreten. Obwohl es heute eine unüberschaubare Vielfalt an kosmetischen AntiAging Produkten gibt, gibt es nur begrenzt fundamentierte Studien, die die Wirksamkeit dieser Produkte und Inhaltsstoffe wissenschaftlich belegen. Im März 2012 wurde von der Gesellschaft für Dermopharmazie die Leitlinie „Dermokosmetik gegen Hautalterung“ veröffentlicht. In dieser Leitlinie werden die in Dermo kosmetika gegen Hautalterung eingesetzten Wirkstoffe mit heute wissenschaftlich belegter Wirksamkeit aufgelistet. Beispiele sind Vitamin A, Vitamin C und Vitamin E, deren Wirksamkeit in vivo nachgewiesen wurde, weitere Beispiele sind Coenzym Q10 und pflanzliche Polyphenole, deren Wirksamkeit in InvitroVersuchen nach gewiesen wurde.
Während uns heute für die Untersuchung der Wirksamkeit modernste Techniken und Methoden zur Verfügung stehen, war dies vor 2050 Jahren nicht der Fall. Trotzdem oder gerade deshalb ist es umso erstaunlicher wie effizient das abendliche Eselsmilchbad der Kleopatra war, wenn man es mit dem heutigen Stand des Wissens betrachtet. Eselsmilch enthält neben feuchtigkeitsspendenden Proteinen, Vitamin A, C und E und als einzige tierische Milch überhaupt einen hohen Anteil an Coenzym Q10, eben die Substanzen, die heute zu den effektivsten AntiAgingWirkstoffen zählen. Neben diesen Bestandteilen enthält Milch vor allem Wasser und Fette (Öle). Diese beiden Bestandteile sind typischer Weise nicht miteinander mischbar. Durch die Milchproteine werden die Fette der Milch jedoch fein in der wässrigen Phase zerteilt (emulgiert). Milch ist technologisch betrachtet also eine Emulsion in der die Fette bzw. Öle feinzerteilt in der Wasserphase vorliegen, d.h. es handelt sich dabei um eine ÖlinWasser( O/W)Emulsion. Künstlich hergestellte O/WSysteme nutzt man heute um Wirkstoffe besonders effektiv in die Haut transportieren zu können, d.h. sie gut bioverfügbar zu machen. Die heutige Empfehlung zur effektiven Applikation von AntiAgingProdukte lautet, diese aufgrund der Chronobiologie der Haut am Abend anzuwenden. Somit lässt sich zusammenfassen, dass Kleopatra schon vor 2050 Jahren mit dem abendlichen Bad in Eselsmilch in Sachen „Schönheitspflege“ auch nach dem heutigen Stand alles richtig gemacht hat. Kleopatra selbst soll ein Buch mit umfangreichen Schönheitsrezepturen verfasst haben. Ihr „Kosmetikon“ ging jedoch verloren.

Hygiene unterstützt Schönheit

Die Überlieferungen belegen, dass Hygiene und Kosmetik in Ägypten zu dieser Zeit bereits sehr weit entwickelt waren. Da es in dieser Zeit noch keine strikte Trennung zwischen Medizin und Kosmetik gab, wurden tägliche Reinigungsrituale, Eincremen oder Schminken jedoch nicht nur aus ästhetischen, sondern auch aus krankheitspräventiven Gründen durchgeführt. Auf das Schminken der Augen wurde besonderer Wert gelegt. Hierzu wurden Kajalstifte aus verschiedenen Pigmenten (z. B. Malachit, Kupfersalze, pulverisiertem Lapislazuli, Bleisulfid oder schwarzem Eisenoxid), gemischt mit unterschiedlichen Fetten und Wachsen (Rindertalg, Schafsfett oder Bienenwachs), verwendet. Neben den dekorativen Eigenschaften hatten diese aber auch antiseptische Eigenschaften. Neuere Untersuchungen haben z. B. gezeigt, dass diese verwendeten Bleiverbindungen in Hautzellen zur Freisetzung von reaktiven Stickstoffradikalen führen, wodurch die körpereigene Immunantwort aktiviert wird. Weiterhin kommt es durch Freisetzung von Stickstoffmonoxid zur Vasodilatation, was das Einwandern von Makrophagen ermöglicht. Im Wasser enthaltene Bakterien, die bei Augen kontakt bei der täglichen Reinigung zur Augeninfektion geführt hätten, konnten so effektiv abgetötet werden. Auch Salben und Makeup wurden neben ihren pflegenden Eigenschaften zu medizinischen Zwecken eingesetzt. Die darin enthaltenen Öle und Essenzen dienten zur Desinfektion, zur Abwehr von Insekten oder als Sonnenschutz.

Ägyptische Schönheit auch durch Sonnenschutz

Ein weiterer wichtiger Parameter für die Haut ist der Schutz vor übermäßiger Sonneneinstrahlung. Heute ist bekannt, dass es durch übermäßige Sonneneinstrahlung zu zahlreichen unerwünschten Nebenwirkungen kommt. Sonnenlicht wird in ultraviolettes (UVAund UVB Licht), visuell sichtbares und infrarotes Licht unterschieden. Sonnenbrand, als unmittelbar erkennbare Schädigung, wird primär durch UVBStrahlen (Wellenlängenbereich: 280 – 315 nm) erzeugt. Schädigung der Haut durch UVBStrahlung gilt auch als Hauptursache für die Entstehung von Hautkrebs. UVAStrahlen (Wellenlängenbereich: 315 – 380 nm) dringen tiefer in die Haut ein. Sie schädigen elastisches Bindegewebe und führen somit zu vorzeitiger Hautalterung. Durch direkte Interaktion mit der DNA kann auch UVALicht die Entstehung einiger Hautkrebsarten verursachen. Somit ist übermäßiger Gebrauch des Sonnenstudios nicht zu empfehlen. Neuere Erkenntnisse zeigten nun auch, dass nicht nur ultraviolettes Licht, sondern auch infrarotes Licht, durch die Freisetzung von freien Radikalen in der Haut zu Hautschäden und zu vorzeitiger Hautalterung führen kann. Effektive Hautpflege beginnt somit heute und auch schon vor 2050 Jahren mit effektivem Schutz vor Sonnenlicht.

Warum heute Nanotechnologie?

Obwohl die Schönheitsgeheimnisse Kleopatras auch nach heutigem Stand fast schon verblüffend effektiv waren, so hatten sie dennoch einige Nachteile. Zu erwähnen sind hier z. B. die Unbedenklichkeit (z. B. Kajalstife mit Blei), d. h. die Sicherheit der Anwendung, die Haltbarkeit (Eselsmilch verdirbt), oder simpel die Kosten dieser antiken Formulierungen. Überliefert ist beispielsweise, dass für das tägliche Bad in Eselmilch täglich 700 –1000 Esel gemolken werden mussten. Anwendungen dieser Art wären heutzutage nicht mehr möglich und bezahlbar. Glücklicher Weise sind sie in dieser Form aber auch nicht mehr nötig. Grund dafür sind moderne Formulierungen mit Nanotechnologie, die eine sogar noch effektivere Formulierung, Haltbarkeit und Wirksamkeit als diese antiken Kosmetika ermöglichen. Zwei innovative Formulierungsprinzipien sollen in diesem Artikel näher vorgestellt werden, die Lipidnanopartikel und die Nanokristalle.

Lipidnanopartikel – die Eselsmilch der Gegenwart

Wie auch bei der Eselsmilch handelt es sich bei den Lipidnanopartikeln um Partikel aus Fetten, die in einer wässrigen Phase dispergiert sind. Zunächst besteht ein großer Unterschied in der Partikelgröße, ca. 1 –10 ?m in der Milch gegen ca. 200 – 300 nm (0,2 – 0,3 ?m) bei den Lipidpartikeln. Dies bedingt unterschiedliche physikalische Eigenschaften. Weiterhin: Im Gegensatz zur Milch bestehen die Lipidpartikel nicht aus flüssigen Lipiden (Öl), sondern aus einer festen Lipidmatrix. Die Eselsmilch ist also eine Emulsion, die in Wasser dispergierten Lipidnanopartikel sind jedoch eine Suspension. Diese feste Lipidmatrix war auch der „Namensgeber“ für die erste Generation dieser Partikel, die im Englischen als „Solid Lipid Nanoparticles“ (SLN) bezeichnet werden. Die zweite Generation der Lipidnanopartikel wird als „Nanostructured Lipid Carriers“ (NLC) bezeichnet, weil sich gezeigt hat, dass durch das Einfügen von winzigen Nanostrukturen in die Partikelmatrix die Eigenschaften dieser Carrier noch verbessert werden können (z. B. höhere Beladung mit Wirkstoffen). Die Partikelmatrix der NLC besteht aus einer bei Körpertemperatur festen Mischung aus festen Lipiden und Ölen. Zur Herstellung der Lipidnanopartikel sind hautverträgliche, hautpflegende Pflanzenlipide (z. B. Carnaubawachs, Arganöl, Kukuiöl etc.) oder körpereigene Hautlipide wir die Ceramide einsetzbar. Aber was sind nun die besonderen Eigenschaften dieser festen Lipidnanopartikel im Vergleich zu den Öltropfen in der Eselsmilch? Im Vergleich zu Eselsmilch zeigen die Lipidnanopartikel folgende Vorteile:

// höhere Affinität zur und festere Bindung an Haut
// effizienterer Aufbau einer Lipidschutzschicht
// besserer Schutz gegen schädliche UV- und IR-Strahlung
// höhere chemische Stabilität der Anti-Aging Wirkstoffe
// besser Aufnahme der Wirkstoffe in die Haut (= erhöhte Bioaktivität)
// verstärkte Aktivität von antibakteriellen Zusätzen

Die Öltropfen der Eselsmilch sind im Bereich weniger Mikrometer, die Lipidnanopartikel sind jedoch wesentlich kleiner, im unteren Nanometerbereich (ca. 200 – 300 nm, also rund 50 mal kleiner). Kleinere Partikel haften besser an Oberflächen. Bekannt ist dies aus dem täglichen Leben, Puderzucker haftet besser auf Pfannkuchen als Kristallzucker. Die Lipidnanopartikel in der Wasserphase der Creme haben daher eine hohe Adsorptionsneigung an die Haut. Diese Adsorption führt zum effizienteren Aufbau einer adhäsiveren, daher effizienteren Lipidschutzschicht auf der Haut als die Eselsmilch. Der natürliche Lipidfilm des Stratum corneums wird verstärkt, an „löchrigen“ Stellen repariert. Im Gegensatz zu den flüssigen Öltropfen der Eselsmilch sind die Lipidnanopartikel kristallin. Kristalle streuen UV-Licht, und die darunter liegende Haut wird geschützt. Dies wird in Sonnencremes durch den Zusatz von Kristallpartikeln wie Titandioxid erzielt. Die Lipidnanopartikelkristalle sind organische UV-Protektoren, die im Gegensatz zum anorganischen Titandioxid physiologisch sind und auch IR-Strahlungsexposition minimieren. Die Anti-Aging-Wirkstoffe in der Eselsmilch sind chemisch labil, sie zersetzen sich leicht, insbesondere Vitamin A wenn es in Kontakt mit im Wasser gelösten Sauerstoff kommt. Mit chemischer Zersetzung verlieren sie ihre Wirkung. Zu Zeiten von Kleopatra war es daher wichtig, für eine optimale Wirkung die Eselsmilch unbedingt frisch zu verwenden. Nanotechnologie ermöglicht es, Schönheitsprodukte auch länger zu lagern, sie behalten ihre Wirkung. In die Lipidnanopartikel eingeschlossene Wirkstoffe werden durch den festen Aggregatzustand gegen äußerliche zersetzende Einflüsse geschützt, sie sind stabilisiert. Eine Nanocreme hat auch nach einem Jahr ihre kosmetische Wirkung. Durch die Ausbildung des Lipidfilmes auf der Haut kommt es zu einer Okklusion. Bei pharmazeutischen Cremes wird traditionell Okklusion ausgenutzt um die Aufnahme von Wirkstoffen in die Haut zu erhöhen, d.h. durch Auflegen einer Plastikfolie auf die eingecremten Hautflächen (= Okklusionsverband). Plastikfolien wirken, aber sind höchst unpraktisch und erst Recht schlecht im Gesicht zu tragen! Der Nanolipidfilm wirkt okklusiv wie eine Plastikfolie, ist aber unsichtbar und steigert über den Okklusionseffekt die Aufnahme der Anti-Aging-Wirkstoffe in die Haut, erhöht also deren „Bioaktivität“. Lipidnanopartikel erhöhen auch die Aktivität von in den Cremes enthaltenen antibakteriellen Zusätzen. Gezeigt wurde dies z. B. für Silberionen, inzwischen ja enthalten als antibakterieller Zusatz in vielen Produkten des täglichen Lebens. Der Wirkmechanismus ist relativ einfach. Die positiven Silberionen adsorbieren an die negativ geladenen Lipidnanopartikel, z. B. NLC. Es bilden sich positiv geladene Silber-NLCKomplexe (sNLC). Da die Lipidnanopartikel an alle Oberflächen adsorbieren, so adsorbieren sie auch an die Oberfläche von auf der Haut sitzenden Bakterien. Damit transportieren die sNLC eine hohe Konzentration von antimikrobiellen Silberionen zur Bakterienmembran, und die Bakterien sterben ab. Auf diesem Prinzip basiert das Produkt „Nanosensitive“ (Creme und Lotion), was unterstützend bei Neurodermitis verwendet wird (www. rimpler.de). Bakterien fördern die Neurodermitis, Nanosensitive Creme beseitigt diese beitragende Ursache. Zusätzlich wird die bei der Neurodermitis gestörte Lipidbarriere durch den sich ausbildenden Nanolipidfilm repariert. Leichte bis mittlere Neurodermitis klingt ohne Arzneimittel auf natürlichem Wege ab, symptomfreie Intervalle werden bei Auftragen von Nanosensitive Lotion verlängert. Nanotechnologie macht somit effektiver als Eselsmilch „schöner“, und fördert die Hautgesundheit analog den andern ägyptischen Prinzipien der antibakteriellen Hautpflege.

Nanokristalle –„turbo“ der Anti-Aging-Wirkungsverstärkung

Die Haut ist unsere schützende Barriere gegen schädliche Einflüsse aus der Umwelt, das Eindringen fremder potenziell schädlicher Moleküle soll verhindert werden. Damit ist die Haut aber auch gleichzeitig Barriere für „hautfreundliche“ Moleküle wie Anti-Aging-Wirkstoffe. Die Lipidnanopartikel fördern die Wirkstoffaufnahme über Effekte wie Okklusion, aber auch spezielle Wechselwirkung der Lipide der Nanopartikel mit den Hautlipiden. Diese Lipidwechselwirkung fördert die Aufnahme von Molekülen in die Haut, z.B. Glucokortikoiden. Die Nanokristalle haben ein anderes Wirkprinzip. Das Prinzip ist reine Physik, und Physik ist verlässlich und reproduzierbar! Der Trick ist, dass die Nanokristalle ein großes Konzentrationsgefälle von gelösten Wirkstoff in Gel/Creme und der Haut aufbauen (= hoher Konzentrationsgradient). Wie auf einer schiefen Ebene fließt der Wirkstoff vom Ort hoher Konzentration in der dermalen Formulierung in die Haut hinein, es ist ein „thermodynamischer Wirkstofffluss“. Insbesondere viele Antioxidantien mit Anti-Aging-Wirkung sind sehr schwer löslich, sowohl in Wasser als auch in den Ölen der Cremes. Sie können nur als grobes „Pulver“ in die dermale Formulierung eingearbeitet werden. Aufgrund der geringen Löslichkeit dieser Mikrometerkristalle (?m) sind nur wenige Moleküle in der Creme bzw. Gel gelöst. Der Konzentrationsunterschied (-gradient) ist gering, somit der Fluss der Moleküle in die Haut ebenfalls gering (= geringe Bioaktivität). Durch Überführung der Mikrokristalle in die Nanodimension erhöht sich die Löslichkeit, oft um den Faktor 10 –100! Es entsteht eine hohe gelöste Konzentration in der Creme/Gel, nach den Gesetzen der Thermodynamik wird ein Konzentrationsausgleich angestrebt, der Wirkstoff fließt in die Haut. Die Steigerung der Bioaktivität (antioxidative Wirksamkeit) von Nanokristallen wurde in einer Humanstudie nachgewiesen. Das schwer lösliche Antioxidans Rutin wurde durch chemische Derivatisierung wasserlöslich gemacht (Bindung an Glucose) und in einer sehr hohen Konzentration von 5 % in eine dermale Formulierung eingearbeitet. Als Vergleich diente eine Formulierung mit Nanokristallen die nur ca. 0,01 % an gelöstem Rutin enthielt (ein Fünfhunderstel, 1/500). Die antioxidative Wirkung wurde über den biologischen Effekt quantifiziert, das heißt Steigerung des sun protection factors (SPF). Je antioxidativer eine Substanz wirkt, umso höher ist der SPF. Trotz der um 1/500 geringeren Konzentration ergab sich ein 2-fach höherer SPF mit der Nanaokristallformulierung, d.h. vereinfacht kann man sagen eine 2 x 500 = 1.000-fache Wirkungssteigerung. Somit kann man die Nanokristalle gerechtfertigt als „Turbo“ in der dermalen Wirkungsverstärkung bezeichnen.

Zusammenfassung & Ausblick

Die Lipidnanopartikel zeigen sich der „Makroemulsion“ der Eselsmilch von Kleopatra, und aber auch Nanoemulsionen der Kosmetik unserer Zeit, deutlich überlegen. Dies ist begründet durch ihre Nanoeigenschaften, d. h. kleine Partikelgröße und damit verbundene Eigenschaften wie Adhäsion, Filmbildung und Okklusion auf der Haut, und daraus resultierende verstärkte Wirkstoffaufnahme und Wirkung in der Haut. Gleichzeitig sind die Partikel „natürlich“, z.B. aus Pflanzenlipiden mit bekannten hautpflegenden Eigenschaften, oder körpereigenen Hautlipiden wie Ceramiden. Viele Antioxidantien sind sehr gering löslich (Resveratrol, Apigenin, Hesperetin etc.). Nanokristalle sind die bisher einzige nichtinvasive Applikationsform, die sie in der Haut hochwirksam macht. Die Nanokristalltechnologie ist somit eine sogenannte „enabling technology“, die den effektiven mit nachweislicher Wirkung verbundenen Einsatz bestimmter Wirkstoffe erstmalig in der Kosmetik und Dermatologie möglich macht. Die erste „Nano-Revolution“ in der Kosmetik waren vor mehr als 25 Jahren die Liposomen, erstes Produkt „Capture“ für Anti-Aging von Dior in 1986 (Werbung seinerzeit: „The Victory of Science over Time“.) Die Lipidnanopartikel (SLN, NLC) und Nanokristalle sind die 2. Nano-Revolution, und haben schon begonnen mit Produkten (z.B. platinum rare von der Edelmarke la prairie) den Markt zu verändern. Kosmetik wandelt sich immer mehr von der Empirie zu „science-based cosmetics“ mit nachgewiesenen Hauteffekten.