Η καλλιέργεια φυτικών κυττάρων ως αναδυόμενη τεχνολογία για την παραγωγή ενεργών καλλυντικών συστατικών

Επικοινωνία: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Email:audrey.hu@wecistanche.com

Vasil Georgiev1,2Anton Slavov2Ivelina Vasileva2Atanas Pavlov1,3

Φυτάήταν ανέκαθεν η κύρια πηγή ενεργών καλλυντικών συστατικών, έχοντας αποδεδειγμένα ευεργετικά αποτελέσματα για την υγεία στον άνθρωπο, όπως αντιγηραντική, αντιοξειδωτική, αντιφλεγμονώδης, προστατευτική από την υπεριώδη ακτινοβολία, αντικαρκινική, αντιρυτιδική, καταπραϋντική, λεύκανση, ενυδάτωση, κ.λπ. Εκχυλίσματα από φυτικά, αρωματικά ή/και φαρμακευτικάφυτάέχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως ως αποτελεσματικά ενεργά συστατικά σεκαλλυντικάή διατροφικά καλλυντικά, ειδικά σε προϊόντα για τοπική εφαρμογή και σκευάσματα περιποίησης δέρματος. Ωστόσο, την τελευταία δεκαετία, υπήρξε αυξανόμενο ενδιαφέρον για καλλυντικά συστατικά που προέρχονται από καλλιέργεια κυττάρων φυτών. Πρόκειται για «νέα γενιά» φυσικών προϊόντων υψηλής ποιότητας, που παράγονται με τις σύγχρονες μεθόδους βιοτεχνολογίας, οι οποίες συνήθως εμφάνιζαν ισχυρότερες δράσεις από τα φυτικά εκχυλίσματα που λαμβάνονται με τις κλασικές μεθόδους. Σε αυτήν την ανασκόπηση, τα πλεονεκτήματα και η τρέχουσα πρόοδος στην τεχνολογία καλλιέργειας φυτικών κυττάρων για την παραγωγή ενεργών καλλυντικών συστατικών έχουν συνοψιστεί και συζητηθεί λεπτομερώς σε μια παρουσιαζόμενη μελέτη περίπτωσης για την ανάπτυξη προϊόντων βλαστοκυττάρων καλέντουλας.

Λέξεις-κλειδιά:Calendula officinalis L. /Καλλυντικά/ Διατροφικά καλλυντικά / Φυτικά κύτταρα / Φυτικά βλαστοκύτταρα /Πολυσακχαρίτες/ Ιστοί και καλλιέργειες οργάνων

cistanche——φυσικά θρεπτικά φυτά

1. Εισαγωγή

Φυτάαποτελούν την αρχαιότερη πηγή φυσικών ενώσεων με φαρμακευτικές και καλλυντικές ιδιότητες που έχει εξερευνήσει η ανθρωπότητα. Ακόμη και στις μέρες μας, μεταξύ 70 και 80 τοις εκατό των ανθρώπων παγκοσμίως βασίζονται στην παραδοσιακή φυτική ιατρική για να καλύψουν τις βασικές τους ανάγκες υγειονομικής περίθαλψης [1]. Στην πραγματικότητα, το 11 τοις εκατό των υπαρχόντων βασικών φαρμάκων που χρησιμοποιούνται στη σύγχρονη ανθρώπινη ιατρική εξακολουθούν να είναι φυτικής προέλευσης [2]. Το ποσοστό των φυσικών προϊόντων φυτικής προέλευσης, που χρησιμοποιούνται ως ενεργά συστατικά καλλυντικά, είναι πολύ υψηλότερο. Σύμφωνα με τη συνεχή αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού, η παγκόσμια ζήτηση για φυσικά φυτικά συστατικά αναμένεται να συνεχίσει την εκθετική της ανάπτυξη [1]. Ως αποτέλεσμα, είμαστε ήδη μάρτυρες μαζικής υπερεκμετάλλευσης των φυσικών οικοτόπων ορισμένων φυτικών και αρωματικών φυτών, θέτοντας τα θυσιαστήρια ή ακόμα και οδηγώντας στην εξαφάνισή τους [3]. Αυτή η αρνητική τάση είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη για φάρμακαφυτά, που στις περισσότερες περιπτώσεις είναι σπάνια και ενδημικά είδη. Αυτά τα είδη συχνά αναπτύσσονταν κάτω από ακραίο κλίμα, μοναδική σύνθεση εδάφους ή συγκεκριμένο γεωγραφικό πλάτος. Οι πληθυσμοί τους συνήθως έχουν χαρακτηριστεί από χαμηλά επίπεδα γενετικής ποικιλότητας, γεγονός που καθιστά αυτά τα είδη εξαιρετικά ευάλωτα στη γενετική διάβρωση και μειώνει την πιθανότητα επιβίωσής τους σε περίπτωση μόλυνσης του περιβάλλοντος [4]. Επιπλέον, τα ενεργά συστατικά φυτικής προέλευσης είναι συνήθως ένα πολύ περίπλοκο μείγμα βιοδραστικών μορίων, το οποίο δεν μπορεί εύκολα να αντικατασταθεί από χημικά συντιθέμενα ανάλογα. Για την επίλυση των παραπάνω προβλημάτων, η φυτική βιοτεχνολογία παρείχε το εργαλείο, το οποίο μπορεί να εξασφαλίσει μια πιο φιλική προς το περιβάλλον και βιώσιμη προσφορά πολύτιμων φυτοχημικών με ευεργετικές ιδιότητες για την υγεία, για να καλύψει τις αυξανόμενες απαιτήσεις της βιομηχανίας καλλυντικών. Την τελευταία δεκαετία, τα πλεονεκτήματα των τεχνολογιών καλλιέργειας φυτικών κυττάρων και ιστών έχουν διερευνηθεί ευρέως στην ανάπτυξη υψηλά αποδοτικών πλατφορμών για ταχύτερη παραγωγή φαρμακευτικά σημαντικών μορίων φυτικής προέλευσης ή ετερόλογης έκφρασης θεραπευτικών πρωτεϊνών [5]. Σήμερα, υπάρχουν πολλά καλλυντικά προϊόντα, συμπεριλαμβανομένων και των δύοκαλλυντικάκαι θρεπτικά καλλυντικά, τα οποία έχουν ενεργά συστατικά, που προέρχονται από την τεχνολογία καλλιέργειας φυτικών κυττάρων. Ο στόχος αυτής της εργασίας είναι να ανασκοπήσει την πρόσφατη πρόοδο στην τεχνολογία φυτικών κυττάρων για καλλυντική εφαρμογή και να παράσχει μια σύντομη επισκόπηση των εμπορευματοποιημένων ενεργών καλλυντικών συστατικών που προέρχονται από καλλιέργεια φυτικών κυττάρων που διατίθενται στην αγορά. Οι πληροφορίες σε αυτήν την ανασκόπηση ανακτήθηκαν από μια διερευνητική ηλεκτρονική έρευνα των συστατικών καλλυντικών που προέρχονται από καλλιέργεια φυτικών ιστών και των φύλλων δεδομένων τεχνικών προδιαγραφών τους, που διενεργήθηκε με αναζήτηση στους τεχνικούς ιστότοπους των μεγάλων προμηθευτών, όπως η μηχανή αναζήτησης Prospector-R, η SpecialChem, η Cosmetic Design Europe, η τις ακαδημαϊκές μηχανές αναζήτησης Scopus, ScienceDirect, Google Scholar και PubMed και τη δημοφιλή μηχανή αναζήτησης Google. Επιπλέον, τα κύρια βήματα στην ανάπτυξη και τον χαρακτηρισμό ενεργών συστατικών που προέρχονται από καλλιέργεια φυτικών κυττάρων συζητούνται προσεκτικά στην παρούσα μελέτη περίπτωσης για την ανάπτυξη του προϊόντος InnovaStemCell Calendula.

ολόκληρες ρίζες κιστάνι

2 Φυτικά εκχυλίσματα ως ενεργά συστατικά καλλυντικά

Φυτάείναι μια πλούσια πηγή αμέτρητων μεταβολιτών με δυνατότητα εφαρμογής σε καλλυντικά προϊόντα. Από αμνημονεύτων χρόνων, η ανθρωπότητα έχει χρησιμοποιήσει διαφορετικά φυτά και τα εκχυλίσματά τους για τη δημιουργία καλλυντικών με στόχο τη δημιουργία μιας κατάστασης αιώνιας νεότητας [6]. Σήμερα, τα φυτικά εκχυλίσματα γίνονται τα πιο δημοφιλή ενεργά συστατικά των καλλυντικών λόγω της συνεχώς αυξανόμενης ζήτησης για φυσικά ενώσεις που εκτός από την αισθητική εμφάνιση μπορούν να προσφέρουν πρόσθετα οφέλη για την υγεία. Η ανάπτυξη τέτοιων προϊόντων, γνωστών ως "καλλυντικά", αντικατοπτρίζει μια πιο πρόσφατη τάση στις σύγχρονες βιομηχανίες καλλυντικών και προσωπικής φροντίδας. Πράγματι, τα φυτά είναι πλούσια σε ενδογενείς βιοενεργούς μεταβολίτες με πιθανές καλλυντικές και φαρμακευτικές εφαρμογές [7–9]. Τα περισσότερα από αυτά τα φυτοχημικά, όπως πολυφαινόλες, φαινολικά οξέα, τριτερπένια, φλαβονοειδή , στιλβένια, στεροειδή, καροτενοειδή, στεροειδή αλσαπωνίνες, στερόλες, λιπαρά οξέα,πολυσακχαρίτες,σάκχαρα, πεπτίδια κ.λπ., θα μπορούσαν να εκχυλιστούν με κατάλληλους διαλύτες και να χρησιμοποιηθούν ενεργά συστατικά που υπάρχουν σε καλλυντικά σκευάσματα [10]. Εξαιτίας αυτού, η βιομηχανία καλλυντικών έχει διερευνήσει τεράστιους αριθμούς φυτικών πηγών σε αναζήτηση καινοτόμων ενεργών συστατικών που συνδυάζουν ορισμένες συγκεκριμένες φαρμακολογικές ιδιότητες, όπως αντιοξειδωτικές, αντιμικροβιακές, αντιικές, αντικαρκινικές, αντιμυκητιακές, αντιφλεγμονώδεις, αντιαλλεργικές, κ.λπ., και επίσης εμφανίζει ισχυρά ενυδατικά, αντιγηραντικά, αντιρυτιδικά και προστατευτικά αποτελέσματα από την υπεριώδη ακτινοβολία [11]. Ωστόσο, η ποιότητα και τα φυτοχημικά προφίλ των φυτικών εκχυλισμάτων διέφεραν σε ένα ευρύ φάσμα, ανάλογα με το κλίμα, το έδαφος, το γεωγραφικό πλάτος, τους εποχιακούς παράγοντες, τον χρόνο συγκομιδής και την πρακτική διαχείρισης του αγρού, κάτι που θα μπορούσε να αποτελέσει πρόκληση για την τυποποίηση των δραστηριοτήτων τους [12]. Η αναζήτηση νέων φυσικών φυτοχημικών έχει οδηγήσει στη συλλογή βιοδραστικών εκχυλισμάτων όχι μόνο απόφυτά, αλλά και από μανιτάρια, φύκια, καθώς και από τη χρήση υποπροϊόντων φυτικής προέλευσης [13-17]. Σήμερα, με την αύξηση του ενδιαφέροντος των καταναλωτών για αποτελεσματικά και ασφαλή προϊόντα, μια «νέα γενιά» βιοδραστικών φυτοχημικών υψηλής ποιότητας, που παράγονται από την τεχνολογία καλλιέργειας φυτικών κυττάρων, έχουν εισαχθεί την τελευταία δεκαετία και τώρα, η παρουσία τους στα καλλυντικά η αγορά βρίσκεται σε σταθερή άνοδο.

ρίζες κιστάνι &εκχύλισμα κιστάνι

3 Τεχνολογία καλλιέργειας φυτικών κυττάρων: αρχές για την παραγωγή ενεργών καλλυντικών συστατικών

Η τεχνολογία καλλιέργειας φυτικών κυττάρων είναι μια τεχνική για την ανάπτυξη φυτικών κυττάρων κάτω από αυστηρά ελεγχόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες. Επειδή τα φυτικά κύτταρα θεωρούνται παντοδύναμα, έχουν τη δυνατότητα να εκφράσουν τον πλήρη γενετικό μηχανισμό που κωδικοποιείται στον πυρήνα, και έτσι, είναι σε θέση να παράγουν όλο το φάσμα των χαρακτηριστικών δευτερογενών μεταβολιτών, που βρίσκονται στη μητέραφυτά. Φυτικά κύτταρα επιδέχονται επιφανειακές διαδικασίες ορθής παρασκευαστικής πρακτικής και μπορούν εύκολα να πολλαπλασιαστούν χρησιμοποιώντας βιοαντιδραστήρες μεγάλου όγκου ανεξάρτητα από τις πρακτικές διαχείρισης του κλίματος ή του εδάφους ή του αγρού [5, 18]. Επιπλέον, τα in vitro καλλιεργημένα φυτικά κύτταρα χαρακτηρίζονται από γρήγορη ανάπτυξη και ικανότητα συσσώρευσης μεγάλη ποσότητα ομοιόμορφης βιομάζας για σύντομο χρονικό διάστημα [19, 20]. Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό πλεονέκτημα ειδικά για την παραγωγή σπάνιων βιοδραστικών ενώσεων, όπως η ρεσβερατρόλη, η πακλιταξέλη ή τα τερπενοειδή, που βρίσκονται συνήθως σε χαμηλές συγκεντρώσεις στα φυτά και η απομόνωση και ο καθαρισμός τους απαιτεί την επεξεργασία μεγάλων ποσοτήτων φυτικής βιομάζας [21-25] . Επιπλέον, η τεχνολογία καλλιέργειας φυτικών κυττάρων προσφέρει μια αξιόπιστη και ισχυρή πλατφόρμα παραγωγής για μια συνεχή παροχή απαλλαγμένης από μόλυνση, φυτοχημικά ομοιόμορφη βιομάζα από φυτικά, αρωματικά, φαρμακευτικά, ακόμη και από σπάνια και απειλούμενα είδη φυτών [26]. Η προοπτική λήψης φυσικών φυτοχημικών μέσω της χρήσης μιας περιβαλλοντικά βιώσιμης βιοσυνθετικής πλατφόρμας έκανε την τεχνική καλλιέργειας φυτικών κυττάρων εξαιρετικά ελκυστική για την παραγωγή δραστικών συστατικών για «πράσινα» καλλυντικά σκευάσματα υψηλής προστιθέμενης αξίας [27-30]. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το ενεργό καλλυντικό συστατικό, που λαμβάνεται με τεχνολογία φυτικών κυτταρικών καλλιεργειών, είναι δημοφιλές στους πελάτες με την ονομασία "φυτικά βλαστοκύτταρα". Εδώ είναι σημαντικό να γίνει κατανοητό ότι ο όρος "βλαστικά κύτταρα" που χρησιμοποιείται σε αυτή τη φράση δεν αναφέρεται πάντα σε πραγματικά βλαστοκύτταρα φυτών. Οι περισσότερες από τις υπάρχουσες πλατφόρμες παραγωγής φυτικών κυτταροκαλλιεργειών στην πραγματικότητα αναπτύσσονται με βάση τη χρήση αποδιαφοροποιημένων φυτικών κυττάρων και όχι με βάση την καλλιέργεια των αληθινών φυτικών βλαστοκυττάρων. Τα αποδιαφοροποιημένα φυτικά κύτταρα λαμβάνονται με αποδιαφοροποίηση ήδη διαφοροποιημένων ώριμων φυτικών κυττάρων από διαφορετικούς εξειδικευμένους ιστούς, ενώ τα αληθινά φυτικά βλαστοκύτταρα δεν πρέπει ποτέ να διαφοροποιούνται στον κύκλο ζωής τους. Επειδή προκύπτουν από την αποδιαφοροποίηση των διαφοροποιημένων κυττάρων, οι αποδιαφοροποιημένες φυτικές κυτταρικές καλλιέργειες θα μπορούσαν να κληρονομήσουν κάποιες επιγενετικές τροποποιήσεις, χαρακτηριστικές για τον τύπο των ιστών από τους οποίους έχουν αποκτήσει, και επομένως, θα μπορούσαν να είναι πολύ ετερογενείς ως προς τις βιοσυνθετικές και αναπτυξιακές τους ιδιότητες. Αυτό το γεγονός κατέστησε δυνατή τη δημιουργία σχεδόν απεριόριστου αριθμού σειρών φυτικών κυττάρων με μοναδικά φυτοχημικά προφίλ και χαρακτηριστικά ανάπτυξης ακόμη και από το ίδιο φυτό, που χρησιμοποιούνται για την έναρξή τους. κύτταρα" "βλαστοκύτταρα ριζώματος", "βλαστικά κύτταρα λουλουδιών", "βλαστικά κύτταρα φρούτων", κ.λπ. θα μπορούσαν να φανούν συχνά στις ονομασίες INCI ενεργών καλλυντικών συστατικών, αλλά στην πραγματικότητα, όλα αυτά αναφέρονται σε αποδιαφοροποιημένες καλλιέργειες φυτικών κυττάρων. Από την άλλη πλευρά, υπάρχουν τεχνολογίες φυτικών κυττάρων, οι οποίες αναπτύχθηκαν με βάση την καλλιέργεια αληθινών φυτικών βλαστοκυττάρων – τα μεριστωματικά κύτταρα της καμπίας (CMC). Αυτά τα κύτταρα απομονώνονται από την καμπική στιβάδα και αποτελούνται αποκλειστικά από αληθινά βλαστοκύτταρα μεριστώματος [31, 32]. Τα μεριστωματικά κύτταρα της κάμπιας χαρακτηρίζονται από γρήγορη και ομοιόμορφη ανάπτυξη, έλλειψη επιγενετικών τροποποιήσεων και ικανότητα παραγωγής προβλέψιμων αποδόσεων δευτερογενών μεταβολιτών όταν αντιμετωπίζονται με διεγερτικούς παράγοντες όπως οι διεγέρτες [33]. Αυτή η τεχνολογία έχει χρησιμοποιηθεί από την κορεατική εταιρεία "Unhwa Corp." για την παραγωγή πολλών ενεργών καλλυντικών συστατικών, χρησιμοποιώντας την προστατευμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας πλατφόρμα έκφρασης DdobyulR, που αναπτύχθηκε με βάση τον πολλαπλασιασμό των καμπιαλμεριστηματικών κυττάρων (Πίνακας 1). Ένα άλλο σημαντικό γεγονός, σχετικά με τα φυτικά κύτταρα που χρησιμοποιούνται για καλλυντικά, είναι ότι ο όρος "φυτικά βλαστοκύτταρα" χρησιμοποιείται συχνά εξίσου για τα ενεργά συστατικά, που παράγονται είτε από καλλιέργειες κάλων, εναιωρήματα κυττάρων ή τριχωτές ρίζες. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι οι καλλιέργειες κάλων είναι φυτικά κύτταρα, που καλλιεργούνται σε στερεό μέσο, ​​ενώ οι καλλιέργειες αιωρήματος κυττάρων είναι μεμονωμένα φυτικά κύτταρα ή μικροκυτταρικά συσσωματώματα που καλλιεργούνται υπό βυθισμένες συνθήκες σε υγρό μέσο. Τόσο οι καλλιέργειες τύλου όσο και τα κυτταρικά εναιωρήματα θα μπορούσαν να αποτελούνται από αποδιαφοροποιημένα ή αληθινά βλαστοκύτταρα. Αντίθετα, οι τριχωτές ρίζες είναι καλλιέργειες οργάνων, που λαμβάνονται με γενετικό μετασχηματισμό φυτικών κυττάρων [23, 34]. Ορισμένα από τα ενεργά καλλυντικά συστατικά που προέρχονται από την τεχνολογία φυτικών κυτταρικών καλλιεργειών, τα οποία διατίθενται επί του παρόντος στην αγορά εξετάζονται στον Πίνακα 1.

3.1 Φυτικά βλαστοκύτταρα

Τα φυτικά κύτταρα μπορούν να πολλαπλασιαστούν και να χρησιμοποιηθούν για συνεχή παροχή φρέσκιας φυτικής βιομάζας για καλλυντικά σκευάσματα. Ωστόσο, είναι πολύ σημαντικό να κατανοήσουμε ότι δεν μπορούμε να εισαγάγουμε ολόκληρα φυτικά κύτταρα σε καλλυντικά προϊόντα και να τα διατηρήσουμε ζωντανά ως ενεργά συστατικά εκεί [30,35]. Τα φυτικά κύτταρα είναι εξαιρετικά ευαίσθητα σε περιβαλλοντικούς παράγοντες, σύνθεση θρεπτικού μέσου, οσμωτική και μηχανική (διάτμηση) καταπόνηση, ανταλλαγή αερίων και παροχή οξυγόνου, θερμοκρασία, φως, ιοντική ισχύ και περιεκτικότητα σε νερό, και έτσι δεν μπορούν να επιβιώσουν ούτε κατά την παρασκευή καλλυντικών ούτε κατά την αποθήκευση ή εφαρμογή καλλυντικών στο δέρμα. Ακόμη και σύστημα χορήγησης, ικανό να διατηρεί και να παρέχει ζωντανά βλαστοκύτταρα θα μπορούσε να αναπτυχθεί, το μέγεθος και η ειδική δομή των φυτικών κυττάρων δεν θα τους επιτρέψουν να προσκολληθούν ή να διεισδύσουν στην επιφάνεια του δέρματος. Λόγω όλων των ανησυχιών που συζητήθηκαν, τα φυτικά βλαστοκύτταρα χρησιμοποιούνται μάλλον ως πρώτη ύλη για την παρασκευή διαφορετικών τύπων εκχυλισμάτων, τα οποία στη συνέχεια θα μπορούσαν να συμπεριληφθούν σε καλλυντικά σκευάσματα ως ενεργά συστατικά. Ωστόσο, υπάρχουν διάφορα προϊόντα, διαθέσιμα στην αγορά, τα οποία βασίζονται σε ολόκληρα αποξηραμένα φυτικά κύτταρα και τυποποιημένα στον αριθμό των κυττάρων ανά γραμμάριο δραστικού συστατικού (Πίνακας 1). Τέτοια παραδείγματα είναι το αντιγηραντικό δραστικό συστατικό CeltosomeTMEryngium Maritimum ST (με βάση την καλλιέργεια κυττάρων πουρνάρι με 100 εκατομμύρια κύτταρα/g δραστικού συστατικού) και το Ανασταλτικό της τυροσινάσης δραστικό συστατικό για τη λεύκανση του δέρματος CeltosomeTM Crith mum Maritimum ST (με βάση την κυτταρική καλλιέργεια πετρώματος σαμφείρου με περισσότερα από 1 δισεκατομμύριο κύτταρα/g δραστικού συστατικού) (Πίνακας 1).

3.2 Εκχυλίσματα φυτικών βλαστοκυττάρων

Τα περισσότερα από τα διαθέσιμα ενεργά συστατικά καλλυντικών, που λαμβάνονται από την τεχνολογία φυτικής κυτταροκαλλιέργειας διατίθενται στο εμπόριο με τη μορφή διαφορετικών εκχυλισμάτων (Πίνακας 1). Σε αντίθεση με τα εκχυλίσματα φυτικής προέλευσης, τα εκχυλίσματα που λαμβάνονται από καλλιέργειες φυτών μπορούν εύκολα να τυποποιηθούν και να συμμορφώνονται απόλυτα με τις αυστηρές απαιτήσεις ασφάλειας που απαιτεί συνεχώς η αγορά καλλυντικών υψηλής ποιότητας [35]. Τα εκχυλίσματα φυτικών κυττάρων είναι απαλλαγμένα από παθογόνα, αγροχημικά, τοξικές ουσίες , αλλεργιογόνα και ρύπους επειδή παράγονται υπό ελεγχόμενες συνθήκες, σύμφωνα με τις διαδικασίες της ορθής παρασκευαστικής πρακτικής. Ανάλογα με τον τύπο του χρησιμοποιούμενου διαλύτη, τα εκχυλίσματα φυτικών κυττάρων που χρησιμοποιούνται στα καλλυντικά μπορούν ενδεχομένως να χωριστούν σε λιποδιαλυτά (εκχυλισμένα με έλαια) και υδροδιαλυτά (εκχυλίσματα με γλυκερίνη), αποξηραμένα εκχυλίσματα (ρυθμισμένα με μαλτοδεξτρίνη), εκχυλίσματα φυτικών κυτταρικών τοιχωμάτων (πλούσια σε πεπτίδια και σάκχαρα). ), νανογαλακτώματα ή εκχυλίσματα εναιωρήματος [35]. Ωστόσο, τα περισσότερα από τα υπάρχοντα εκχυλίσματα έχουν αναπτυχθεί με βάση την εκχύλιση μιας στοχευόμενης ένωσης ή ομάδας στενά συγγενών βιοδραστικών ενώσεων, και επομένως, δεν θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ολόκληρο το ευεργετικό δυναμικό για την υγεία των εκχυλισμένων φυτικών κυττάρων. Μπορούν να βρεθούν ορισμένες εξαιρέσεις, όπου ολόκληρα τα φυτικά κύτταρα ξηράνθηκαν με κατάψυξη και κονιοποιήθηκαν για άμεση εφαρμογή σε καλλυντικά σκευάσματα (βλ. ορισμένα προϊόντα που προσφέρονται από τα "Vytrus Biotech" και "Naolys", Πίνακας 1) ή ολόκληρα τα κυτταρικά εναιωρήματα έχουν γαλακτωματοποιηθεί ή ενθυλακωμένο σε λιποσωμικό σύμπλεγμα (βλέπε ορισμένα προϊόντα που προσφέρονται από τα "Innova BM" και "Mibelle AG Biochemistry", Πίνακας 1) με χρήση ομογενοποιητών υψηλής πίεσης.

3.3 Μοριακή καλλιέργεια για παραγωγή ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών

Φυτάαποτελούν εξαιρετικές μήτρες παραγωγής για την έκφραση ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών με σημαντικές φαρμακευτικές ιδιότητες [36]. Αυτή η ισχυρή τεχνική έκφρασης ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών, γνωστή ως «μοριακή γεωργία» έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για την παραγωγή εμβολίων [37-39], κυτοκινών [40], ακόμη και για την παραγωγή θεραπευτικής πρωτεΐνης για ανθρώπινη χρήση [5, 41, 42]. Η κλασική τεχνολογία μοριακής καλλιέργειας βασίζεται στη γενετική τροποποίηση των φυτών για έκφραση ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης. Αυτό θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί με τη μόνιμη ενσωμάτωση ξένων γονιδίων στο DNA του ξενιστή για τη δημιουργία σταθερών διαγονιδιακών γραμμών ή με τον παροδικό μετασχηματισμό ανέπαφων φυτικών φύλλων [43]. Ωστόσο, και οι δύο μέθοδοι απαιτούν την καλλιέργεια ολόκληρων φυτών κάτω από αυστηρά ελεγχόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες σε περιορισμένα θερμοκήπια, σύμφωνα με τα αυστηρά κανονιστικά πρότυπα [36]. Χρησιμοποιώντας μια τέτοια τεχνολογία, η εταιρεία «BIOEFFECT» της Ισλανδίας εφάρμοσε για πρώτη φορά μια διαγονιδιακή πλατφόρμα φυτικής προέλευσης για παραγωγή μεγάλης κλίμακας Επιδερμικών Αυξητικών Παραγόντων (EGF) για καλλυντική χρήση, που εκφράζονται σε γενετικά τροποποιημένους σπόρους κριθαριού. Η εταιρεία προσφέρει μια μεγάλη γκάμα προϊόντων περιποίησης δέρματος που περιέχουν αυτόν τον κυτταρικό ενεργοποιητή, τα οποία συμβάλλουν σε πιο υγιές και νεανικό δέρμα. Ωστόσο, τα πρόσφατα ενδιαφέροντα της μοριακής γεωργίας έχουν επικεντρωθεί στην προσαρμογή της τεχνολογίας καλλιέργειας φυτικών κυττάρων για την παραγωγή ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών. Αυτή η τεχνική προσφέρει βιώσιμη και συνεχή παραγωγή ετερόλογων πρωτεϊνών από φυτικά κύτταρα που αναπτύσσονται υποακριβώς ελεγχόμενες μικρο-περιβαλλοντικές συνθήκες in vitro σε βιοαντιδραστήρες. Η καλλιέργεια γενετικά τροποποιημένων φυτικών κυτταροκαλλιεργειών έχει αναγνωριστεί ως μια πολύ πιο ισχυρή πλατφόρμα έκφρασης, σε σύγκριση με τις κλασσικές τεχνικές μοριακής καλλιέργειας, που βασίζεται στην παραγωγή γεωργικής κλίμακας με την ανάπτυξη γενετικά μετασχηματισμένων φυτών [18, 41]. Πρόσφατα, η κορεατική εταιρεία "Natural Bio-Materials (NBM)", κυκλοφόρησε μια σειρά ενεργών καλλυντικών συστατικών που περιέχουν αυξητικούς παράγοντες (Επιδερμικός αυξητικός παράγοντας, βασικός αυξητικός παράγοντας ινοβλαστών, αυξητικός παράγοντας παρόμοιος με ινσουλίνη-1, αυξητικός παράγοντας κερατινοκυττάρων, αυξητικός παράγοντας κερατινοκυττάρων, Factory Fibroblast -7 και VascularEndothelial Growth Factor), που εκφράζεται από ανασυνδυασμένες κυτταρικές καλλιέργειες ρυζιού (Oryza sativa L.) (Πίνακας 1). Ωστόσο, παρόλο που οι ανθρώπινες ανασυνδυασμένες πρωτεΐνες που παράγονται με αυτήν την τεχνολογία έχουν αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα και χαρακτηρίζονται από υψηλό επίπεδο καθαρότητας, χωρίς ζώα, χωρίς ιούς, χωρίς βακτήρια και χωρίς εξωτοξίνες, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένοι καταναλωτές που έχουν ανησυχίες να χρησιμοποιούν τέτοια προϊόντα επειδή εκφράζονται από γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς.

4 Μελέτη περίπτωσης: Έναρξη, ανάπτυξη, φυτοχημικό προφίλ και φυσικοχημικά χαρακτηριστικά εξωπολυσακχαριτών στο INNOVA StemCellCalendula

Η καλέντουλα (Calendula officinalis L.), γνωστή ως "κατιφές", έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στην παραδοσιακή βοτανοθεραπεία και την περιποίηση του δέρματοςκαλλυντικάγια τοπική εφαρμογή [11]. Το παντελόνι αποδείχθηκε πλούσιο σε φαινολικά οξέα, φλαβονοειδή, τριτερπένια, καροτενοειδή, αρωματικές ενώσεις και ένα μοναδικό μείγμα πολυακόρεστων λιπαρών οξέων [44-46]. Λόγω της υψηλής θεραπευτικής του αξίας και των αποδεδειγμένων καλλυντικών αποτελεσμάτων, η βουλγαρική εταιρεία «Innova BM» ανέπτυξε και κυκλοφόρησε στην αγορά δύο υψηλής ποιότητας ενεργά καλλυντικά συστατικά, με βάση την αποδιαφοροποιημένη κυτταροκαλλιέργεια καλέντουλας (Πίνακας 1). Η ανάπτυξη αυτών των προϊόντων παρουσιάζεται σχηματικά στο Σχ. 1. Τα τεχνολογικά βήματα περιλαμβάνουν διαλογή της καλέντουλαςφυτάμε ανώτερα φυτοχημικά προφίλ, επιλογή, αποστείρωση και καλλιέργεια φυτικών μοσχευμάτων σε μέσο επαγωγής κάλων, επιλογή εύθρυπτων κυτταρικών γραμμών με κατάλληλα φυτοχημικά προφίλ, έναρξη καλλιέργειας υγρών αιωρημάτων κυττάρων και βελτιστοποίηση των συνθηκών καλλιέργειας και της σύνθεσης θρεπτικού μέσου. Το βήμα βελτιστοποίησης είναι κρίσιμο στην τεχνολογία μας, καθώς μπορεί να επιτευχθεί σημαντική αύξηση του βιοσυνθετικού δυναμικού και της συσσωρευμένης βιομάζας της επιλεγμένης κυτταρικής σειράς (Πίνακας 2, Εικ. 2). Μετά τη βελτιστοποίηση, η επιλεγμένη γραμμή κλιμακώθηκε σε καλλιέργεια μεγάλης κλίμακας σε βιοαντιδραστήρα αναδευόμενης δεξαμενής. Το παραχθέν κυτταρικό εναιώρημα (κύτταρα και υγρό καλλιέργειας) στη συνέχεια υποβλήθηκε σε επεξεργασία με ομογενοποιητή υψηλής πίεσης για να παραχθεί εκχύλισμα γλυκερίνης (50 τοις εκατό κατά βάρος) ή γαλάκτωμα καλέντουλας (75 τοις εκατό κατά βάρος κυτταρικό εναιώρημα) [47]. Τα παραγόμενα δραστικά συστατικά έχουν βρέθηκε να έχει ανώτερη ενυδατική, αντιρυτιδική, ενυδατική και αναπλαστική δράση όταν εφαρμόζεται στο δέρμα. Τα αποτελέσματα αυτά οφείλονται στην υψηλή περιεκτικότητα σε εκκρινόμενους εξωπολυσακχαρίτες, κατά την καλλιέργεια κυττάρων καλέντουλας (Εικ. 2Δ). Οι εξωπολυσακχαρίτες έχουν ταυτοποιηθεί ότι ανήκουν στον τύπο της πηκτίνης. Το ακατέργαστο κλάσμα εξωπολυσακχαριτών περιέχει 879 ug/mg ουδέτερα σάκχαρα και 50 ug/mg πρωτεΐνες. Ο μοναδικός συνδυασμόςπολυσακχαρίτεςκαι τα πεπτίδια έκαναν αυτό το κλάσμα εξωπολυσακχαρίτη σχεδόν τέλειο για εφαρμογή ως γαλακτωματοποιητής σε καλλυντικά προϊόντα για τοπική εφαρμογή. Οι πιθανές συνεργιστικές αλληλεπιδράσεις, όταν εφαρμόζονται με άλλους δημοφιλείς γαλακτωματοποιητές, καθώς και οι ιδιότητες σταθεροποίησης του γαλακτώματος παρουσιάζονται στον Πίνακα 3.πολυσακχαρίτεςέχουν μοριακό βάρος 6,7 × 104 Da και περιέχουν 413 ug/mg ουρονικών οξέων. Η σύνθεση πλήρους μονοσακχαρίτη του κλάσματος εξωπολυσακχαρίτη προσδιορίστηκε ως: γλυκουρονικό οξύ (13,6 μg/mg), γαλακτουρονικό οξύ (399,7 μg/mg), γλυκόζη (185,5 μg/mg), γαλακτόζη (179,9 μg/mg), ραμνόζη (178 μg/mg). , αραβινόζη (166,7 ug/mg), φουκόζη (0,6 ug/mg) και μαννόζη (4,7 ug/mg). Η παρουσία αυτού του κλάσματος εξωπολυσακχαριτών που ενσωματώνεται στα προϊόντα Innova StemCellCalendula, σε συνδυασμό με βιοδραστικές ενώσεις από το περιεχόμενο των απελευθερωμένων κυττάρων (Πίνακας 2) έκανε αυτά τα προϊόντα μοναδικά και μοναδικά στην αγορά των ενεργών καλλυντικών συστατικών.

5 Τελικές παρατηρήσεις

Ακολουθώντας τη συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση για υψηλής ποιότητας φυσικά προϊόντα φυτικής προέλευσης για εφαρμογή ως ενεργά συστατικάκαλλυντικάσκευάσματα, η τεχνολογία καλλιέργειας φυτικών κυττάρων έχει αναπτύξει ισχυρές πλατφόρμες παραγωγής που μπορούν να καλύψουν αποτελεσματικά τις ανάγκες των πελατών. Είμαστε μάρτυρες ενός εκθετικά αυξανόμενου αριθμού συστατικών που προέρχονται από φυτικά κύτταρα που διατίθενται στο εμπόριο, που προσφέρονται στην αγορά της βιομηχανίας καλλυντικών και η ποικιλία των χρησιμοποιούμενων φυτικών ειδών που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή τους συνεχίζει να αυξάνεται κάθε χρόνο. Στην πραγματικότητα, το παρατηρούμενο ενδιαφέρον για την παραγωγή συστατικών που προέρχονται από φυτικά κύτταρα για καλλυντικές ανάγκες θα μπορούσε να συσχετιστεί με την πρόσφατη πρόοδο στην ανάπτυξη και εμπορευματοποίηση της τεχνολογίας καλλιέργειας φυτικών κυττάρων σε τεχνολογικά προηγμένες χώρες. Επιπλέον, οι πρόσφατα αναπτυγμένες τεχνικές επεξεργασίας γονιδίων, μηχανικής μεταβολιτών και συνθετικής βιολογίας θα μπορούσαν να έχουν σημαντικό αντίκτυπο στη βελτίωση των αποδόσεων και στην ανάπτυξη εξατομικευμένων καλλυντικών προϊόντων με επιθυμητές δραστηριότητες. Η πρόοδος στη μοριακή γεωργία έχει ήδη οδηγήσει στην εμπορική παραγωγή σπάνιων ανθρώπινων ενεργοποιητών πεπτιδίων, κυτοκινών και αυξητικών παραγόντων, που αποτελούν το πρώτο βήμα στην ανάπτυξη καλλυντικών προϊόντων με δυνατότητα παράτασης της ζωής του δέρματος χρησιμοποιώντας τους μηχανισμούς αυτο-επιδιόρθωσης του σώματος. Ωστόσο, μέχρι στιγμής δεν υπάρχουν πολλά ανοιχτά ερωτήματα, σχετικά με τα ρυθμιστικά πρότυπα και την τεκμηρίωση, την ενοποίηση των ισχυρισμών παροχών υγείας και τη μεθοδολογία αξιολόγησης των φαρμακευτικών επιδράσεων, τα οποία θα πρέπει να απαντηθούν προκειμένου να βοηθηθούν οι καταναλωτές να κάνουν τη σωστή επιλογήκαλλυντικάπροϊόν.

Το εκχύλισμα Cistanche ωφελεί το δέρμα