PSC Oxygel

Vitaliteitsconcentraat

PERFLUORDECALINE

Een verhoogd zuurstofgehalte in de hoornlaag van de huid (stratum corneum) en de bijbehorende mythe van de eeuwige jeugd wordt het equivalent van de zoektocht naar de ‘heilige graal’.

Het Serum bevat actieve bestanddelen die het zuurstofgehalte in de huid verhogen. Door de verbeterde zuurstoftoevoer stimuleert het celmetabolisme de collageenproductie. De huid is gladder en steviger en ziet er opnieuw stralend jong uit.

Jarenlang was zuurstofopname in de huid een aantrekkelijke cosmetische eigenschap. Zuurstof bevordert immers het metabolisme in de derma en stimuleert de levende cellen, zodat ze actiever worden. Zuurstof verhoogt bij de mens onder andere de collageenvorming in de fibroblasten.

Sedert de late jaren ‘80 wordt bij hyperbare zuurstoftherapie geëxperimenteerd met een verhoogd zuurstofgehalte om zware brandwonden te genezen.

Perfluordecaline, een perfluorkoolstof, is een van de eerste cosmeceutische ingrediënten die door het Amerikaanse FDA werden goedgekeurd voor gebruik in cosmetica. Het is immers geen geneesmiddel, maar een synthetische molecule die gassen zoals zuurstof en koolstofdioxide kan opslaan. Op die manier imiteert en kopieert deze molecule de natuurlijke ademhaling van onze cellen. Wegens deze unieke en veilige functie kan perfluordecaline worden omschreven als een cosmeceutisch ingrediënt.

Perfluordecaline is een totaal inert, niet-vluchtig, kleur- en geurloos bestanddeel. Dankzij zijn minder gangbare hydrofobe en lipofobe eigenschappen, is het alleen oplosbaar in fluorhoudende stoffen. De werking van vloeibare perfluorkoolstoffen is vergelijkbaar met die van vaste perfluorpolymeren, zoals PTFE.

1. Algemene eigenschappen

1.1. Fysische en chemische eigenschappen

Perfluordecaline is een volledig gefluoreerde, kleur- en geurloze, niet-vluchtige vloeistof, een mengsel van cis- en trans-isomeren, zoals te lezen in de formule: C10 F18. Perfluordecaline behoort tot de chemische familie van de perfluorkoolstoffen (PFK’s).

Dankzij zijn inerte karakter heeft het een uitstekende chemische en thermische stabiliteit en is het ook als oplosmiddel zeer stabiel. Dankzij deze inertie in combinatie met de onontvlambaarheid, de lage dampspanning en het lage vries- en vloeipunt, is deze stof een stabiele en doeltreffende gasvector die enig is in zijn soort.

1.2. Productieproces

In het eerste stadium van het proces worden koolwaterstoffen gefluoreerd. Als grondstof hiervoor wordt kobalttrifluoride gebruikt:

2CoF3 +RH->RF+RH+2CoF2

In een tweede fase wordt kobaltdifluoride gereactiveerd met gasvormige fluor: 2CoF2 +F2 ->2CoF3

Ten slotte worden de perfluorkoolstoffen gescheiden van ongewenste fluorkoolstoffen, fluorkoolwaterstoffen en hydrofluorzuur door spoelen met water, distillatie, chemische zuivering, wassen en drogen. Er is veel energie nodig om de koolstof-fluorbinding te maken: 120 kcal/mol. Dezelfde hoeveelheid energie is nodig om de verbinding te verbreken. De zeer stabiel geachte C-C-binding vergt 86 kcal/mol energie. De C-F-binding wordt beschouwd als een ‘gelukkige’ binding, omdat ze chemisch gezien uniek en weinig reactief is, waardoor ze chemisch volledig inert is.

2. Perfluorkoolstoffen in medische toepassingen

2.1. Bloedvervangers

Vloeibare perfluorkoolstoffen worden sinds 1968 bestudeerd voor biomedische toepassingen. Omdat PFK’s een bijzonder lage toxiciteit hebben en ze grote hoeveelheden gas kunnen oplossen, in het bijzonder zuurstof en koolstofdioxide, zijn ze zeer interessant voor kunstbloed. PFK’s bootsen de functie van hemoglobine na.

Ze vervoeren zuurstof door het lichaam en de cellen. Wanneer de zuurstof is verspreid, lossen ze koolstofdioxide op en ontgiften zo het lichaam. Het commerciële kunstbloed ‘Fluosol – DA’ werd ontwikkeld door de Green Cross Corp. N. uit Osaka, Japan en op de markt gebracht door zijn Amerikaanse dochtermaatschappij Alpha Therapeutic Corp. N. Perfluordecaline werd gekozen op basis van grondige studies naar de retentie en eliminatie van perfluorkoolstoffen in organen, de retentie van perfluorkoolstoffen in lichaamsweefsels, de pathologische effecten in lever en milt na de infusie van perfluorkoolstofemulsies ... Deze studies leverden positieve resultaten op voor perfluordecaline. Zo bedraagt de halfwaardetijd van perfluordecaline amper 7,2 dagen, terwijl de halfwaardetijd van andere PFK’s, met name die van FC-43, maar liefst 895,2 dagen bedraagt. Wat de eliminatie in de milt betreft, wordt perfluordecaline tot nu toe als een doeltreffende perfluorkoolstof beschouwd. Uit pathologische studies is gebleken dat het cytoplasma van de lever en de milt twee maanden na een infuus met een Fluosol–DA-emulsie nauwelijks perfluorkoolstofpartikels bevatte. Slechts af en toe werden er aangetroffen in de nabijheid van de galcanaliculi. Perfluordecalinepartikels werden ook gevonden in de rode pulpa van de milt. Ondanks de retentie van perfluorkoolstofpartikels in de cellen van belangrijke organen, werden geen wezenlijke pathologische veranderingen vastgesteld, zoals

degeneratie of secundaire fosfolipidose in de levercellen. (Bron: Perfluorochemical Blood Substitutes ..., The Green Cross Corp.). Perfluordecaline werd in 1989 door het Amerikaanse FDA goedgekeurd voor enkele eenmalige experimentele transfusies. Het product werd in maart 1990 in de VS op de markt gebracht. Het is een witte emulsie die 17,5% w/vol perfluordecaline bevat. Het product werd grondig getest in Duitsland en wordt veelvuldig gebruikt in Japan tijdens percutane coronaire interventies. Noch aids, noch hepatitis kan via transfusies van kunstmatige bloedvervangers worden doorgegeven.

2.2. Wondhelend materiaal

Perfluordecaline wordt gebruikt als wondhelend product bij hyperbare zuurstoftherapie (HBZT). (Ref. Roth and Weiss, Elsevier Science Inc., 1994). Bij hyberbare zuurstoftherapie wordt zuurstof toegediend onder een verhoogde omgevingsdruk. De hieruit volgende hyperoxie en verhoogde druk hebben een aantal gunstige klinische effecten, waaronder een betere wondheling. In 1989 werd HBZT goedgekeurd als behandeling van patiënten met ernstige brandwonden. Talrijke experimentele en klinische gegevens in het voordeel van HBZT berusten op 10 jaar ervaring. HBZT kan oedeem doen afnemen, weefsel vrijwaren dat nog te redden valt, wonden helpen helen en de weerstand verhogen. Uit de studies naar wondheling kan worden besloten dat ook acne en een vette hoofdhuid met perfluordecaline kunnen worden behandeld en verbeterd.

3. Gastransportmechanisme

Het natuurlijke mechanisme van gasvectoren kan worden verklaard aan de hand van erytrocyten of rode bloedlichaampjes. Deze zeer kleine cellen van 3-10 micron hebben meestal geen kern of intern membraan en zijn voornamelijk gevuld met de zuurstofbindende proteïne hemoglobine. De voornaamste functie van erytrocyten is het transport van zuurstof en koolstofdioxide. Erytrocyten zijn goed voor 45% van ons bloedvolume (we hebben allemaal 5 tot 6 liter bloed in ons lichaam). De zuurstofmoleculen worden door de hemoglobine op een coöperatieve manier gebonden.

Het gastransportmechanisme van perfluorkoolstoffen is volledig vergelijkbaar met de functie van de ademhalingsgassen in ons lichaam. De diffusie van de ademhalingsgassen zuurstof en koolstofdioxide is rechtstreeks verbonden met de partiële druk van deze gassen.

Alle gassen diffunderen van een zone met een hogere partiële druk naar een zone met een lagere partiële druk. Veneus bloed bijvoorbeeld, dat vanuit de weefsels de longen binnendringt, bevat geen zuurstof meer en vervoert koolstofdioxide uit de cellen.

Zuurstof diffundeert van de longen (pO2 = 104 torr) naar het bloed (pO2 = 40 torr), terwijl koolstofdioxide diffundeert van het bloed (pCO2= 45 torr) naar de longen (pCO2 = 40 torr), waar het wordt uitgeademd. Zuurstof, die voornamelijk zit vervat in de dragermolecule hemoglobine, wordt dan door het arteriële bloed naar de weefsels getransporteerd.

Weefselcellen verbruiken constant zuurstof, zodat de partiële druk van zuurstof (of de zuurstofspanning) in de cellen laag is. Aangezien arterieel bloed een hogere zuurstofspanning heeft, zal de zuurstof uit het bloed (pO2 = 45 torr) diffunderen in de weefsels (pO2 = 35 torr).

Koolstofdioxide, dat door de cellen in de weefsels wordt geproduceerd, zal van de cellen (pCO2 = 50 torr) in de bloedstroom (pCO2= 45 torr) diffunderen en zo terug naar de longen worden gebracht.

4. Perfluordecaline als cosmetisch ingrediënt

Perfluorkoolstoffen zijn als hydrofobe en lipofobe vloeistof gemakkelijk te identificeren: ze vormen immers een micelinterface in olie- en waterfasen. Dergelijk gefluoreerd materiaal vormt traditioneel derde-fase-elementen in emulsies. De eigenschap gas te transporteren op een gecontroleerd volumepeil laat toe een vierde, gasvormige actieve fase in emulsies te creëren. Perfluordecaline is een unieke gasdrager, waardoor cosmetische formules ook koolstofdioxide kunnen verwijderen uit cellen en ze met zuurstof kunnen verrijken. PSC Oxygel Serum bevat bovendien 6% perfluoromethylisopropyl, dat de werking van perfluordecaline optimaliseert.

4.1. Zuurstof en de huid

De problematische band tussen zuurstof en de huid kreeg recent veel aandacht in de pers. Stanzl et al. toonden aan dat de partiële zuurstofdruk in de huid afneemt naarmate we ouder worden en verband houdt met risicogedrag (zoals roken). In hun studie slaagden Stanzl et al. erin de partiële zuurstofdruk van de huid met 100% te verhogen en die toename gedurende een bepaalde periode op dat niveau te houden (paneltest van 28 dagen).

Na een behandeling van 28 dagen met producten die 2, 4, 6, 8 en 10% perfluorkoolstof bevatten, werd de partiële zuurstofdruk ( pO2) in de huid vergeleken. Uit de berekening van de correlatiecoëfficiënt (r=0,978) blijkt een lineaire correlatie tussen de hoeveelheid toegediende zuurstof en de verhoging van de partiële druk in de huid. Volgens een publicatie in Lubert Stryer Biochemie (1979) leidt een optimale zuurstoftoevoer tot een hogere collageenproductie. De zuurstoftoevoer naar iedere cel van het lichaam verloopt over een afstand van ongeveer 0,05 mm.

De zuurstofopname in de cel is gebaseerd op een actief transportmechanisme tussen de cellen en de intercellulaire ruimte. Een verhoogde zuurstoftoevoer geeft een sterker diffusiegradiënt, waardoor de opperhuidcellen de optimale hoeveelheid zuurstof kunnen opnemen voor hun metabolisch proces.

4.2. Vochtgehalte van de huid

Het vochtgehalte van de huid werd getest door middel van een emulsie met 10% perfluordecaline. Het huidprofiel, de gewijzigde diepte van de rimpels en het gewijzigde aantal rimpels (% verandering: gemiddelde ± SEM) werden geanalyseerd na het aanbrengen (tweemaal per dag gedurende 14 dagen) van een product met 10% perfluorkoolstof en hetzelfde product zonder perfluorkoolstof. De test werd uitgevoerd op 20 vrouwen van 25 tot 55 jaar.

De toename van het vochtgehalte in de huid in de toepassingsperiode volgt hetzelfde patroon als de toename van de partiële zuurstofdruk die in de vorige studie werd gemeten. In tegenstelling tot gekende vochtinbrengers blijft het effect gedurende verschillende dagen op een hoog niveau. Er kan een zuurstofreserve worden gevormd in de bovenste huidlagen, die overeenkomt met de halfwaardetijd van 7 dagen van perfluordecaline.

4.3. Cosmetische eigenschappen

Perfluordecaline heeft specifieke oppervlakte-eigenschappen. Het is noch hydrofiel noch lipofiel, maar stoot andere ingrediënten in de formule af, waardoor het als co-emulgator fungeert. Het creëert onmiddellijk een derde fase en stabiliseert de emulsie, waarbij de dikte van de micellenwand tot 20 micron kan toenemen. De emulsies werden voor en na de toevoeging van perfluorkoolstof bestudeerd onder de microscoop. De toevoeging van perfluorkoolstof verandert de structuur van de emulsie door het aantal luchtbellen te reduceren.

De oppervlaktelading van perfluordecaline is zeer negatief, min 70-100 mV bij een pH van 5,5-7, waardoor perfluordecaline zeer bijzonder is om in formules te gebruiken. De stof kan net als parfum op het einde van het proces aan de formule worden toegevoegd. Er is geen speciale voorbereiding nodig, behalve wanneer ze wordt gebruikt als gasvector. Het gasbevattende product moet op kamertemperatuur aan de emulsies worden toegevoegd om gasdiffusie te vermijden, die versnelt bij hogere temperaturen. Voor zover gekend is er geen incompatibiliteit met andere cosmetische ingrediënten en als zeer inert materiaal is perfluordecaline niet gevoelig voor chemische reacties.

Perfluordecaline laat de huid toe optimaal te ademen en zichzelf in sterk vervuilde omstandigheden beter te reguleren. Het is een uitstekend ontgiftend bestanddeel, omdat het de huid zuivert van koolstofdioxide en verrijkt met zuurstof. Perfluordecaline verstopt de poriën niet en interfereert niet met normale huidfuncties, zoals transpiratie of de pH-barrière. Perfluordecaline heeft een onmiddellijk verfrissend effect op de huid, omdat het een zeer dun laagje vormt dat in sommige gevallen waterdicht is. Bij relatief lage concentraties verbetert perfluordecaline het kleverige aspect van de textuur en zorgt het voor een zacht gevoel. In zonneproducten verhoogt perfluordecaline de SPF. Perfluordecaline absorbeert geen uv-stralen, maar zelfs een toevoeging van amper 0,4% geeft een positief effect. Perfluordecaline herstructureert immers de emulsie door een derde fase te creëren en verbetert de distributie van uv-filters. Het verandert tevens de reologische eigenschappen en verbetert het aanbrengen van het product.

5. Gebruik

5.1. Enkele overwegingen

-  Op 30 jaar is het zuurstofgehalte in de huid afgenomen met 25%.

-  Op 40 kan dit oplopen tot 50%.

-  In een sterk vervuilde omgeving kan het zuurstofverlies nog hoger zijn.

5.2. Huidverzorging

Crèmes, gels en serums voor gelaat en hals

-  Het zuurstofgehalte in de huid verhogen

-  Hoge absorptie van crème na gebruik ( PSC Day Night)

-  Sterke hydratatie

Een erg belangrijk anti-aging product .

Referenties :

1. Am J Clin Pathol. 1983 Oct;80(4):478-83.