ArticlePDF Available

Análisis de productos cosméticos mediante técnicas nanoscópicas (SPM)

Authors:

Abstract and Figures

En este artículo se presenta la evolución de la nanotecnología en el campo de la cosmética y los principales productos desarrollados hasta la fecha, haciendo hincapié en sus ventajas y aplicabilidad. Asimismo, se detallan algunos de los trabajos más importantes realizados con AFM y técnicas afines en los que se permite caracterizar liposomas, niosomas y otras es- tructuras vehiculizadoras de fármacos, no solamente a nivel topográfico y morfológico sino también desde el punto de vista nanomecánico
Content may be subject to copyright.
RESUMEN
Los productos nanotecnológi-
cos han sido adoptados por
las empresas farmacéuticas
con gran interés debido a su
potencial aplicabilidad en una
gran gama de fármacos. En
este contexto, los liposomas y
todo tipo de estructuras deri-
vadas capaces de contener,
vehiculizar y liberar substan-
cias activas tanto dentro del
cuerpo como sobre la piel re-
presentan una de las líneas de
investigación más desarrolla-
das en los últimos años, sobre
todo en el campo de la cosmé-
tica. La producción de este ti-
po de estructuras en el rango
micrométrico y incluso nano-
métrico precisa de técnicas de
caracterización en las que la
resolución y la capacidad de
poder trabajar en medios líqui-
dos son características bási-
cas. Así, la Microscopía de
Fuerzas Atómicas (AFM) y sus
modos de trabajo derivados
representan una excelente op-
ción que permite estudiar todo
tipo de vesículas, membranas
lipídicas y fármacos con una
resolución que puede llegar a
ser molecular.
En este artículo se presenta la
evolución de la nanotecnología
en el campo de la cosmética y
los principales productos des-
arrollados hasta la fecha, ha-
ciendo hincapié en sus ventajas
y aplicabilidad. Asimismo, se
detallan algunos de los trabajos
más importantes realizados con
AFM y técnicas afines en los
que se permite caracterizar lipo-
somas, niosomas y otras es-
tructuras vehiculizadoras de fár-
macos, no solamente a nivel
topográfico y morfológico sino
también desde el punto de vista
nanomecánico.
INTRODUCCIÓN
En la actualidad los conceptos
de nanociencia y nanotecnolo-
gía están directamente relacio-
nados con la creación de mate-
riales útiles, dispositivos y
sistemas que comparten la pe-
culiaridad de tener uno o más
componentes con alguna de
sus dimensiones en el rango
nanométrico. El objetivo último
de esta nueva rama del conoci-
miento científico es mostrar y
explotar las nuevas propieda-
des y fenómenos tanto a nivel
químico, físico como biológico
que emergen a dicha escala(1-8).
El desarrollo y la producción de
productos en cuyo funciona-
miento resulta crucial una di-
mensión espacial de menos de
100 nanómetros (1 nanómetro,
nm, equivale a 10–9 metros) per-
mitirá obtener materiales con
una enorme precisión tanto en
su composición como en sus
propiedades fisicoquímicas. Es-
tos nuevos materiales podrían
proporcionar estructuras con
una resistencia mecánica sin
precedentes y con propiedades
hasta ahora desconocidas.
Igualmente, la nanociencia y la
nanotecnología podrían condu-
cir a métodos revolucionarios
de fabricación de objetos átomo
por átomo y a otros procesos
que exijan el control de molécu-
las individuales.
En el mundo farmacéutico, la
nanotecnología ha demostrado
ser un recurso muy valioso para
el desarrollo de nuevos produc-
tos; actualmente existen cientos
5
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
Documenta
Autores: J. Díaz-Marcos, A. Velásquez y G. Oncins
Servicios Científico-Técnicos de la Universidad de Barcelona (SCT-UB)
C/ Lluís Solé i Sabarís, 1. 08028 Barcelona
Análisis
de productos cosméticos
mediante técnicas
nanoscópicas (SPM)
de ellos que hacen uso de las
propiedades únicas que brinda
la nanoescala y que ya se distri-
buyen comercialmente: los pro-
ductos cosméticos en general y
los de protección solar en parti-
cular han sido dos de la aplica-
ciones que han encontrado rápi-
damente un nicho de mercado
por sus ventajosas propiedades.
Otros productos desarrollados
en el contexto farmacéutico-
químico comprenden aditivos
alimentarios, plaguicidas, texti-
les, barnices, recubrimientos y
membranas aplicadas a artícu-
los del hogar, chips, sensores y
dispositivos para diagnóstico.
Hoy por hoy, la mayoría de com-
pañías cosméticas usa nano-
materiales en sus productos de
alta gama, como evidencia el
estudio realizado en 2006 por
una comisión europea que esti-
mó que el 5% de los productos
cosméticos contenían nanopar-
tículas. Así, por ejemplo,
L'Oreal
tiene un gran número de pro-
ductos nanotecnológicos, sien-
do la 6ª empresa en el ranking
de patentes nanotecnológicas
en Estados Unidos(9).
La tremenda repercusión cien-
tífica y mediática de los nano-
materiales ha despertado una
profunda preocupación por lo
que respecta a la seguridad de
su aplicación(10-11). En los últi-
mos años, este punto ha sido
el centro de una profunda dis-
cusión en la que se ha alertado
sobre la toxicidad y la seguri-
dad de los nanomateriales y en
la que se ha puesto de mani-
fiesto la falta de acuerdo sobre
su aplicación en el campo de
los cosméticos(12). La corta vida
de esta nueva tecnología impli-
ca que todavía no se disponga
de resultados concluyentes de
experimentos toxicológicos a
largo plazo, aunque se impone
la tendencia de que los nano-
materiales no tardarán en ser
claves en la futura industria
cosmética. Por el momento, la
Administración de Alimentos y
Fármacos de Estados Unidos
(FDA), no requiere normas o
etiquetados específicos para
este tipo de productos y se los
puede tratar de la misma forma
que a cualquier otro.
Los dos principales usos de la
nanotecnología en cosmética
son los siguientes:
a) El uso de la nanotecnología
para la vehiculización y ad-
ministración de cosméticos
de manera local, siendo utili-
zados para este propósito
los liposomas y niosomas.
b) El uso de nanopartículas co-
mo filtros de radiación ultra-
violeta (UV), siendo el óxido
de titanio (TiO2) y el óxido de
zinc (ZnO) los principales
componentes de las mis-
mas. Actualmente se están
ensayando otros materiales
orgánicos alternativos.
LA NANOCOSMÉTICA
Uno de los campos más des-
arrollados en el mundo de la lla-
mada nanocosmética consiste
en la adición de nanopartículas
en los productos cosméticos
clásicos para mejorar sus pro-
piedades. Así, la estrategia
básica consiste en proteger el
fármaco en el interior de estruc-
turas nanométricas que permi-
tan mantener las propiedades y
la estabilidad de las cremas y
lociones mucho más tiempo no
sólo en los recipientes, sino
también una vez aplicadas so-
bre la piel. El tipo de estructuras
nanométricas más utilizadas a
tal efecto son los liposomas y
niosomas, descritos en más de-
talle en el siguiente punto. La te-
oría sobre la posible aplicación
de los liposomas se desarrolló
en EE.UU en los años 50, aun-
que no fue hasta los 80 cuando
se desarrolló el proceso experi-
mental. Los estudios de nano-
cosmética eran costosos al prin-
cipio porque los liposomas eran
"sustancias poco conocidas".
Así, la empresa
Christian Dior
fue la pionera en incluir esta
técnica que posteriormente
aplicaron otras reconocidas
compañías internacionales co-
mo
Estee Lauder
o la más re-
cientemente fundada
Icon Na-
notech
; Esta última trabaja en
un método mediante el cual se
encapsulan principios activos
en nanoesferas para proteger-
los de la oxidación que sufren
en su largo periplo por la piel. La
forma de estas nanocápsulas
permite la penetración con ma-
yor facilidad en la dermis para li-
berar el principio activo de la
nanoesfera en el lugar exacto
de las arrugas. Por otra parte,
L’Oreal
, la compañía cosmética
más grande a nivel mundial, es-
tá dedicando más de 600 millo-
nes de dólares a nanopatentes
para desarrollar, por ejemplo, la
producción de nanosomas(13).
Estas vesículas tienen un diá-
metro 800 veces menor que el
de un pelo humano y se pueden
usar cómo sistemas de libera-
ción de nutrientes y productos
terapéuticos o casi-terapéuticos
de alta tecnología. Asimismo,
L’Oreal
también está trabajando
en la obtención de partículas ultra-
delgadas que pueden actuar en
6
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
Documenta
la piel y el pelo de manera mu-
cho más eficiente que las molé-
culas naturales utilizadas hasta
el momento. Como era de espe-
rar, la explosión de productos
relacionados de una manera u
otra con la nanotecnología ha
forzado a las multinacionales de
la cosmética como
Procter &
Gamble
y
Shiseido
a investigar
e invertir en productos nanotec-
nológicos, para poder mante-
nerse competitivos en el merca-
do cada vez más tecnológico de
los productos cosméticos.
Liposomas:
las nanocá psulas naturales
El uso de los liposomas en la in-
dustria cosmética es ampliamen-
te conocido y con el auge de la
nanotecnología se ha extendido
a otros campos de aplicación co-
mo la liberación de fármacos o
los tratamientos contra el cán-
cer(14). Un liposoma es una vesí-
cula esférica formada por un nú-
cleo acuoso rodeado por una
bicapa formada mayoritariamen-
te por fosfolípidos y colesterol.
La naturaleza anfifílica de los
fosfolípidos, esto es, la presencia
de una cola hidrocarbonada hi-
drofóbica y de una cabeza polar
hidrofílica, hacen de la bicapa
una estructura con unas propie-
dades singulares; la parte inter-
na de la membrana o núcleo
donde se disponen las colas hi-
drocarbonadas es hidrofóbica,
mientras que la superficie inter-
na y externa de la membrana es
hidrofílica (figura 1). Las propie-
dades fisicoquímicas del liposo-
ma previenen a los fármacos so-
lubles en agua de escapar del
núcleo acuoso, mientras que las
substancias hidrofóbicas pueden
ser adsorbidas en el interior de la
bicapa. Esta propiedad hace de
los liposomas un vehículo ade-
cuado para transportar fármacos
tanto polares como apolares.
Los liposomas tienen la ventaja
de poder fusionarse con otras bi-
capas, cómo por ejemplo la
membrana celular, para así per-
mitir la liberación de sus conteni-
dos al interior de la célula, ha-
ciéndolos útiles para su uso
como transportadores de medi-
camentos a regiones específicas
del organismo o en aplicaciones
en las que se requiere una libe-
ración controlada de cosméticos
a lo largo de un cierto periodo de
tiempo. Esto también les permite
ser unos candidatos ideales para
la liberación de vitaminas y otras
moléculas útiles para la regene-
ración de la epidermis(15). En este
campo destacan ingredientes
activos como ciertas biomolécu-
las (p.ej. vitaminas A y E) y antio-
xidantes (p.ej. CoQ10, licopeno y
carotenoides) que se disuelven
en la membrana del liposoma(16).
En el campo de las aplicaciones,
cabe destacar la encapsulación
de minoxidil en liposomas, un va-
sodilatador utilizado en el trata-
miento de la pérdida del cabello
utilizado por Regaine y que se
ha beneficiado de los liposomas
para mejorar el flujo del fármaco
a través de la piel(17) y la encap-
sulación de fosfatidilcolinas, prin-
cipal constituyente de muchos
fosfolípidos y que son amplia-
mente aplicadas en productos
para el cuidado de la piel o en
champús, debido a la suavidad y
propiedades acondicionadoras
de las que dotan a dichos pro-
ductos.
7
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
Figura 1. Naturaleza anfifílica de los liposomas. Esto les permite vehiculizar sustancias hidrofílicas en la superficie tan-
to interna como externa de la membrana y sustancias hidrofóbicas disueltas en el interior de la bicapa fosfolipídica.
Es posible producir liposomas
de diferentes tamaños, presen-
tando cada uno de los cuales
propiedades y campos de apli-
cación diferentes (figura 2).
Como vemos en la figura 2, el
diámetro de los liposomas pue-
de variar entre las pocas micras
de las llamadas vesículas multi-
lamelares (MLV) hasta las dece-
nas de nanómetros de las vesí-
culas unilamelares pequeñas
(SUV), también conocidas co-
mo nanoliposomas. El tamaño
mínimo de los mismos se en-
cuentra limitado por la longitud
de los fosfolípidos (2-3nm) y la
capacidad de la membrana de
flexionarse para formar una es-
fera. La búsqueda de estructu-
ras más flexibles ha llevado al
reciente desarrollo de los trans-
feromas(18); con tamaños com-
prendidos entre 200 y 300nm y
una mayor deformabilidad que
los liposomas tradicionales,
muestran un mayor poder de
penetración en la piel(19).
Recientes desarrollos han lleva-
do a la creación de nuevas na-
noestructuras que pueden opti-
mizar y mejorar las propiedades
de los liposomas, como es el
caso de las nanopartículas sóli-
das lipídicas (SLN) y los porta-
dores lípidicos nanoestructura-
dos (NLC)(20). En concreto, los
NLC han sido identificados co-
mo la nueva potencial genera-
ción de agentes de administra-
ción de cosméticos, ya que
pueden proporcionar una mejor
hidratación de la piel, bioaccesi-
bilidad, estabilidad y control de
la oclusión. Como complemento
de estos productos, existen
otras técnicas de encapsulación
para transportar activos cosmé-
ticos como pueden ser los na-
nocristales, nanoemulsiones y
especialmente los dendrímeros,
sobre los que ya existen paten-
tes para su uso en cosmética(21).
Los principales problemas que
presentan los liposomas, aparte
de la falta de resultados en los
tests de toxicidad a largo plazo
que se encuentran en desarrollo
en estos momentos, son su sus-
ceptibilidad a la oxidación y la
inestabilidad en su estructura.
Sin embargo, estos defectos se
pueden mitigar en gran medida
optimizando las condiciones de
almacenamiento y utilizando
agentes quelantes y antioxidan-
tes(22).
Encapsulación
a través de niosomas
Los niosomas fueron desarro-
llados y patentados por
L’Óreal
en la década de los 70 y los
80(23, 24), siendo
Lancôme
la pri-
mera compañía en introducir un
producto de tales característi-
cas en el mercado. Se trata de
vesículas formadas por surfac-
tantes no-iónicos autoensam-
blados en medio acuoso, con
una estructura similar a la de
los liposomas (figura 3). Pue-
den ser usados para encapsu-
lar solutos acuosos y así actuar
8
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
Documenta
Figura 2. Los liposomas reciben diferentes nombres en función de su tamaño. De mayor a menor diámetro, encontra-
mos las vesículas multilamelares (MLV), las vesículas unilamelares grandes (LUV) y las vesículas unilamelares peque-
ñas (SUV). Sus diámetros pueden variar entre varias micras y unas decenas de nanómetros.
como portadores de cosméti-
cos y medicamentos. Mediante
la aplicación de temperatura o
agitación es posible formar es-
tructuras en forma de bicapa
cerrada(25), haciendo que la par-
te hidrofóbica quede protegida
del solvente acuoso y que la
parte hidrofílica esté en contac-
to con el fármaco de interés.
Hasta la fecha, se han usado
con éxito para encapsular,
transportar y liberar antiinfla-
matorios(26) y agentes antiinfec-
ciosos(27). Cabe destacar un re-
ciente estudio de Gupta y
colaboradores en el que se uti-
lizan niosomas para vehiculizar
un tratamiento tópico contra el
tétanos que, si bien no ha obte-
nido resultados plenamente sa-
tisfactorios, ha abierto una nue-
va linea de aplicación para
estas nanoestructuras. Otras
fuentes han reportados que los
niosomas pueden ser usados
cómo barreras protectoras im-
permeables(28) o para liberar
medicamentos a nivel percutá-
neo(29). Es interesante destacar
que la adición de colesterol
tanto a los niosomas como a los
liposomas permite modificar la
velocidad de liberación de los
fármacos que contienen. Así,
una mayor cantidad de coles-
terol aumenta la rigidez estruc-
tural de las nanovesículas,
reduciendo la velocidad de libe-
ración de los principios activos
que se encuentran en su interior(30)
y prolongando su efecto sobre
la piel. Ya lejos del campo cos-
mético, esta habilidad para
controlar las propiedades
mecánicas de los liposomas y
niosomas es fundamental en el
desarrollo de fármacos bioacti-
vos dirigidos, por ejemplo, a cé-
lulas tumorales(31).
Las principales ventajas de la
utilización de los niosomas en
cosmética y para el cuidado de
la piel incluyen su capacidad
para aumentar la estabilidad
de medicamentos, mejorar la
bioaccesibilidad de ingredientes
mal adsorbidos y su capacidad
de mejorar la penetración de
fármacos en la piel. Si los com-
paramos con los liposomas, su
producción es más barata y su
estabilidad química mayor, ya
que son menos propensos a de-
gradarse por procesos oxidati-
vos. Sin embargo, no contienen
compuestos GRAS (
generally
recognised as safe
), por lo que
son más irritantes que los liposo-
mas (que si los contienen).
Nanotecnología
para protección UV
Desde hace años, tanto las par-
tículas de ZnO como las de TiO2
se están utilizando cómo filtros
UV en protectores solares (figu-
ra 4). Recientemente, se ha vis-
to que la capacidad de absor-
ción de estos óxidos puede
optimizarse si los tenemos en
forma de nanopartículas, dadas
las diferentes propiedades ópti-
cas que adquieren estos mate-
riales en el rango nanométrico.
Otras ventajas que presentan
estas estructuras es que los pro-
ductos cosméticos resultan me-
nos grasos, se absorben por la
piel con más facilidad, eliminan
9
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
Figura 3. Imagen topográfica con
AFM de niosomas. Tamaño de la ima-
gen: 5x5μm2. Los niosomas esféricos
se encuentran formando filas sobre
un material microestructurado. Ima-
gen cedida por la Universidad de
Szeged, Departamento de electrónica
y física cuántica.
Figura 4. Imágenes de AFM de nanopartículas de ZnO (izquierda) y TiO2(dere-
cha) en las que se observa un diámetro menor a los 100nm (Sigma-Aldrich UK).
Food additives and Contaminants Part A, 2011, 25(12), 795-821.
malos olores y, al ser transpa-
rentes, incrementan su atractivo
estético. Nanopartículas para
esta aplicación ya se encuen-
tran en el mercado en productos
de
Boots, Avon, The Body Shop,
L’Oréal, Nivea
y
Unilever
. Un
ejemplo combinado de nanopar-
tículas en cremas de protección
solar es el Optisol de
Oxionica
,
que contiene TiO2y Mn al 1%(32)
o productos que incluyen cera
de carnauba junto a las nano-
partículas de TiO2para incre-
mentar el factor de protección
solar (SPF)(41), al igual que las
nanopartículas huecas produci-
das por Rohm and Haas de co-
polímero estireno/acrilato, las
cuales mejoran el bloqueo de ra-
diación UV en un 70%(33). Simila-
res resultados han sido reporta-
dos para productos que utilizan
la novedosa técnica sol-gel
mediante la cual se han obteni-
do nanoestructuras de Si en-
capsulando ingredientes cos-
méticos para ser aplicados
como filtros UV. Por último,
Ci-
ba Specialty Chemicals
ha des-
arrollado el TINOSORB®UV,
basado en nanopartículas orgá-
nicas como alternativa a las na-
nopartículas de TiO2y ZnO y
que presenta excelentes propie-
dades como bloqueador de la
radiación UV(34).
HERRAMIENTAS DE
NANOCARACTERIZACIÓN:
LA MICROSCOPÍA DE
FUERZAS ATÓMICAS (AFM)
El tamaño de los liposomas y
niosomas ha sido siempre un re-
to cuando se trata de caracteri-
zar su forma y tamaño. Cuando
estas estructuras tienen diáme-
tros micrométricos pueden ser
inspeccionados con Microsco-
pía Óptica pero a medida que su
tamaño disminuye es necesario
utilizar la Microscopía Electróni-
ca de barrido (SEM). La resolu-
ción espacial de esta técnica
puede llegar a las decenas de
nanómetros pero la restricción
de trabajar en vacío o baja pre-
sión no permite inspeccionar es-
tas nanoestructuras en su me-
dio líquido nativo. Igualmente, la
técnica
freeze-fracture
deriva-
da del Microscopio Electrónico
de Transmisión (TEM) está limi-
tada por esta razón aunque,
después de una correcta pre-
paración de muestra, la resolu-
ción de la técnica puede llegar
a ser molecular. En este con-
texto, técnicas como el Dyna-
mic Light Scattering (DLS) per-
miten la caracterización y
cuantificación de diámetros de
partícula que van desde las va-
rias micras hasta los pocos na-
nómetros y permiten obtener
un promedio de su valor en una
disolución dada. Sin embargo,
esta técnica no permite obte-
ner imágenes de liposomas in-
dividuales ni permite interac-
tuar con ellos con resolución
nanométrica. Para ello, conta-
mos con el AFM, herramienta
que está adquiriendo un papel
clave en estudios de muestras
biológicas en los que se preci-
sa la máxima resolución topo-
gráfica posible.
En la figura 5 se puede ver el
esquema del AFM.
10
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
Documenta
Figura 5. Foto y esquema de un AFM. La punta montada al extremo de una palanca de tamaño micrométrico escanea la su-
perficie de la muestra y permite obtener imágenes topográficas y manipular las superficies con resolución nanométrica.
El AFM se incluye dentro de la
familia de las Microscopías de
Sonda Próxima (SPMs), grupo
de técnicas formada fundamen-
talmente por la Microscopía Tú-
nel de Barrido (STM) y deriva-
dos y que permiten el análisis
superficial de muestras alcan-
zando resolución nanométrica
o, en algunos casos, atómica.
Una de las principales ventajas
respecto a otras técnicas de ca-
racterización superficial de alta
resolución (SEM, TEM, etc.) es
que las técnicas SPM son no-
destructivas y pueden operar
en prácticamente cualquier am-
biente incluyendo aire, líquidos
y vacío. Además, en la mayoría
de los casos no hace falta nin-
gún tratamiento de muestra es-
pecial para poder hacer el aná-
lisis, lo que las convierte en
técnicas muy flexibles, fáciles y
rápidas de utilizar. El rango de
aplicación de estas técnicas es
fundamentalmente la obtención
de imágenes con resolución
subnanométrica pero también
incluyen una serie de posibili-
dades como pueden ser la na-
nomanipulación de muestras,
análisis mecánicos de las mis-
mas con aplicación de fuerzas
en el rango de los picoNewtons
(1pN = 10-12N), análisis de inter-
acciones químicas y medidas
eléctricas a nivel de moléculas
individuales.
El AFM se basa en la utilización
de una sonda en forma de pun-
ta que mantiene el contacto con
la superficie de la muestra. En
cierto modo es como un perfiló-
metro mecánico clásico que tie-
ne la particularidad de utilizar
unas sondas microfabricadas
con un radio final que va de los
2 a los 20nm. Esta punta está
montada sobre una palanca, la
deflexión de la cual es detecta-
da por un láser que incide en un
fotodetector, la señal del cual es
analizada por una electrónica
que permite un control muy pre-
ciso de la fuerza realizada por la
sonda sobre la superficie. Se
trata de una técnica de escane-
ado, de manera que la punta se
desplaza por la superficie de la
muestra mientras “siente” su to-
pografía y las interacciones de
tipo van der Waals y electrostá-
ticas que se establecen entre la
sonda y la superficie de estudio.
Al mantener una distancia na-
nométrica o subnanométrica
entre la sonda y la muestra, el
AFM permite explorar un mundo
nuevo de interacciones a nivel
atómico y molecular en cual-
quier medio y a temperatura va-
riable.
El AFM aplicado
a la nanocosmética
Actualmente, el AFM se usa de
manera rutinaria para el estudio
de la interacción entre fármacos
y membranas fosfolipídicas y
para cuantificar procesos aso-
ciados como pueden ser la ad-
hesión celular y la fusión de
membranas(35). El estudio de la
reorganización que sufre la
membrana después de la adi-
ción de un fármaco puede
aportar información útil para de-
terminar la eficiencia del encap-
sulado del mismo y la estabili-
dad de los liposomas formados.
Respecto a esta última aplica-
ción, es interesante destacar el
trabajo de Mozafari y colabo-
radores, que evaluaron la es-
tabilidad de liposomas de fos-
fatidilcolina de huevo (EPC)/
dipalmitoilfosfatidilglicerol (DPPG)
producidos por hidratación de
capas delgadas (TFHM) y por
aplicación de calor (HM)(36). Des-
pués de depositar los liposomas
sobre una superficie atómica
plana (mica), observaron que
los liposomas preparados por
TFHM colapsan y forman bica-
pas fosfolipídicas extendidas
sobre la superficie mientras que
los preparados mediante HM
mantienen su forma esférica de
manera estable. Reviakine(37)
demostró cómo el tamaño de
los liposomas es crucial para
determinar su estabilidad sobre
superficies y que solamente los
liposomas con un radio menor
que cierto valor crítico se man-
tienen estables con el tiempo.
Posteriores estudios topográfi-
cos de liposomas depositados
sobre superficies han mostrado
diferentes morfologías, esto es,
formas convexas, planas o in-
cluso cóncavas, estas últimas
caracterizadas por la presencia
de una región central más del-
gada que los bordes del liposo-
ma. Estas diferentes morfologí-
as parecen ser características
de diferentes métodos de pre-
paración(38).
En el campo de la nanomecáni-
ca, el AFM permite cuantificar di-
ferentes parámetros clave como
el módulo de Young(39), estudiado
con anterioridad por Needham
mediante la técnica microscópi-
ca de aspiración por micropipe-
ta(40), y la rigidez a la flexión, dos
parámetros básicos en el estudio
de las transiciones de fase líqui-
do-gel de las membranas fosfoli-
pídicas. Los estudios cuantitati-
vos de Ramachandran(41) sobre
liposomas que encapsulan cis-
platino revelan un incremento de
la rigidez de los liposomas res-
pecto a los liposomas puros.
Estudios similares realizados so-
bre liposomas que encapsulan
11
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
β-amiloide, un péptido implicado
en enfermedades relacionadas
con plegamientos defectuosos
de proteínas como Alzheimer o
Parkinson, demuestran un endu-
reciemento de la membrana des-
pués de la adición de Ca2+ en el
medio(42). La incorporación del β-
amiloide cambia la forma de los
liposomas de pequeños y esféri-
cos a alargados y en forma de
disco. Desde un punto de vista
más aplicado, se pueden encon-
trar en la bibliografía excelentes
estudios nanomecánicos y nano-
tribológicos de diferentes tipos
de piel y pelo en función de la et-
nia, tipo de daño, tratamiento de
acondicionamiento y entorno
ambiental(43). Estos estudios han
resultado ser claves para enten-
der las diferencias entre distintas
pieles y pelo y han permitido
que, a su vez, las compañías
cosméticas adapten sus produc-
tos a las distintas necesidades
de sus clientes(44,45).
El AFM también se puede utili-
zar para estudiar las propieda-
des fisicoquímicas de liposo-
mas inmovilizados usados en
procesos de liberación de fár-
macos. Brochu realizó imáge-
nes de liposomas adheridos so-
bre vidrio funcionalizado con
polietilenglicol modificado
(PEG)(46) y dirigidos a liberar el
fármaco contenido por los mis-
mos de manera local en el orga-
nismo. Se realizaron medidas
de módulo de Young sobre es-
tas muestras mediante una son-
da de AFM modificada con una
microesfera de vidrio en el ex-
tremo para obtener un control
más preciso del área de contac-
to. Tarasova demostró la varia-
ción de propiedades elásticas
de liposomas unidos a superfi-
cies bajo diferentes condiciones
de stress y demostró una reduc-
ción de la fricción interfacial en-
tre la sonda y los liposomas des-
pués de funcionalizar estos
últimos con PEG(47). Posteriores
estudios demostraron que los li-
posomas funcionalizados de tal
forma son capaces de resistir
fuerzas de compresión mayores
antes de romperse(48). La rigidez
de los liposomas es también un
factor importante para valorar la
efectividad de la liberación de
fármacos, dependiendo del ta-
maño de las vesículas, la com-
posición de la membrana y la
incorporación de colesterol. Bá-
sicamente, la rigidez disminuye
con el aumento de tamaño de
las vesículas o con la disminu-
ción de la temperatura de transi-
ción de la membrana, mientras
que la adición de colesterol
cambia el grado de empaqueta-
miento de los fosfolípidos y varía
su fluidez. Delorme demostró
que es posible medir de manera
experimental mediante AFM la
rigidez de liposomas inmobiliza-
dos sobre silicio(49). Nakano com-
binó DLS y AFM para evaluar la
rigidez. A tal efecto, tomó el diá-
metro de los liposomas de las
medidas de DLS mientras que
evaluó la altura de los liposomas
mediante medidas topográficas
de AFM. La relación entre am-
bos valores fue usada para de-
terminar la facilidad con la que
los liposomas se deforman bajo
su mismo peso, relacionando di-
cha característica con la rigidez
de la propia membrana. La esta-
bilidad de los liposomas se pue-
de modificar mediante la adición
de diferentes polímeros biocom-
patibles. Así, Liang demostró
que la incorporación de ciertos
copolímeros aumenta la rigidez
de los liposomas y su estabili-
dad(50) y Li probó que disminuyen
la tendencia natural de los lipo-
somas a agregarse(51).
La deposición de liposomas so-
bre superficies puede ser segui-
da a tiempo real mediante AFM,
siendo este proceso muy intere-
sante a nivel biofísico. En este
campo, Thomson siguió la de-
posición de liposomas sobre su-
perficies con diferente carga
eléctrica, mostrando como la
carga puede provocar el colap-
so de las vesículas y su reorga-
nización formando bicapas
fosfolipídicas o bien pueden
mantenerse estables. Muy nota-
ble es que la aplicación de pre-
sión mediante la punta de AFM
puede desencadenar la ruptura
de los liposomas y su consi-
guiente extensión sobre la su-
perficie(52). Jass y colaboradores
confirmó mediante imágenes
topográficas la coalescencia de
proteoliposomas sobre sopor-
tes sólidos y el proceso de for-
mación de bicapas autoensam-
bladas sobre superficies tanto
hidrofílicas como hidrofóbicas,
confirmando que la presencia
de Ca2+ aumenta la velocidad
del proceso de deposición(53).
El AFM se puede utilizar para
caracterizar la simetría en bica-
pas fosfolipídicas multicompo-
nentes. Mediante imágenes to-
pográficas, el proceso dinámico
de conversión de una bicapa
multicomponente simétrica a
otra asimétrica se puede seguir
a tiempo real. Goksu demostró
que mediante el diseño de expe-
rimentos específicos se puede
obtener información cuantitativa
sobre los mecanismos y facto-
res que controlan la ruptura de
las vesículas, el tamaño de los
diferentes dominios lipídicos, el
tamaño de los liposomas y las
12
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
Documenta
diferentes transformaciones de
fase implicadas(54). El análisis a
nivel cinético de los datos obte-
nidos muestra que el proceso de
flip-flop
en la interfase entre do-
minios simétricos y asimétricos
es el fenómeno que controla el
proceso. A su vez, experimentos
reportados por Giocondi mues-
tran como mezclas de diferentes
fosfatidilcolinas en fase gel y lí-
quido se pueden distinguir por la
diferencia de altura de los dife-
rentes dominios formados(55).
Otras aplicaciones
biológicas del AFM
El AFM y sus técnicas relaciona-
das permiten estudiar todo tipo
de muestras biológicas, ya que
es posible realizar las medidas
manteniéndolas en su ambiente
nativo (se puede trabajar en aire,
bajo atmósfera de nitrógeno o
argón, en medio acuoso, en cier-
tos medios orgánicos, etc.), lo
cual es una gran ventaja frente a
otras técnicas en las que se re-
quiere, por ejemplo, trabajar en
vacío. En cualquier medio, el sis-
tema se puede termostatizar en-
tre temperatura ambiente y
250ºC y hoy en día existen acce-
sorios para trabajar por debajo
de los 0ºC. Esta versatilidad en
el rango de operación pone de
manifiesto su gran potencial pa-
ra investigar muestras biológicas
que van desde células hasta mo-
léculas únicas, como es el caso
del ADN o gran variedad de pro-
teínas. Respecto a esta última
aplicación, son muy remarcables
los avances realizados por el
grupo de Scheuring en el campo
de la resolución molecular de
proteínas de membrana soporta-
das sobre sustratos sólidos co-
mo son las aquoporinas(56) y el
light-harvesting complex LH2(57).
La Unidad de Técnicas Nano-
métricas de los SCT-UB dispone
actualmente de una infraestruc-
tura única dentro el ámbito na-
cional con respecto al análisis
superficial tridimensional con re-
solución entre el milímetro y el
Ángstrom (10-10m). El equipa-
miento de la unidad consta de
cuatro AFMs multifunciones, un
STM, un Microscopio Interfe-
rométrico de luz blanca y un
Microscopio dual Confocal / In-
terferométrico de reciente adqui-
sición. En los últimos años, la
Unidad ha acumulado experien-
cia en el mundo de las muestras
biológicas estudiadas mediante
AFM. En el campo de las mem-
branas fosfolipídicas autoen-
sambladas, se han realizado es-
tudios a nivel topográfico que
han seguido in-situ y por prime-
ra vez, la fusión de diferentes
membranas de fosfatidilcolina
en media líquido y a temperatu-
ra variable, demostrando el
efecto que tiene el sustrato en la
variación de la temperatura de
transición de los fosfolípidos y la
aparición de dos sub-transicio-
nes correpondientes a la fusión
independiente de cada una de
las monocapas que componen
las bicapas(58), (figura 6). Poste-
riores estudios realizados sobre
13
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
Figura 6. Imágenes topográficas de AFM a temperatura variable y en medio
acuoso salino que muestran la transición de fase de una bicapa de DMPC so-
portada sobre mica. a) 19.0ºC, b) 24.4ºC, c) 27.2ºC, d) 28.3ºC, e) 29.3ºC, f) 30.3ºC,
g) 31.3ºC, h) 32.9ºC y i) 37.5ºC. Entre las imágenes a) y f) se muestra la fusión
de la monocapa de DMPC más externa. Si la temperatura continúa creciendo,
se fuerza la fusión de la monocapa que se encuentra en contacto con el sus-
trato. Así, el AFM permite demostrar que, en el caso de membranas soporta-
das, es posible que exista un desdoblamiento del proceso de transición de fa-
se. Biophysical Journal, 2005, 89, 4261-4274.
monocapas de fosfolípidos
transferidos a sustratos sólidos
mediante la técnica de Lang-
muir-Blodgett han corroborado
estos resultados y han permitido
cuantificar la fuerza necesaria
(en el orden de las décimas de
nanoNewton) para romper una
monocapa de DPPC(59). También
se ha estudiado el efecto de la
concentración salina en la me-
cánica de diferentes membra-
nas(60), muestreando un amplio
rango de diferentes colas hidro-
carbonadas y cabezas pola-
res(61). También cabe destacar
los estudios de fricción realiza-
dos sobre bicapas fosfolipídicas
en los que se determinó cuanti-
tativamente la resistencia mecá-
nica de las mismas en función
de diferentes medios iónicos(62).
PERSPECTIVAS
DE FUTURO
Tal y como hemos comentado
en este artículo, existe una gran
cantidad de productos cosméti-
cos basados en innovaciones
nanotecnológicas, la lista de los
cuales se halla plasmada en el
informe
‘Nanomaterials, suns-
creens and cosmetics: Small in-
gredients, big risks
(63) y en una
réplica al mismo publicada en
Cosmetics & Toiletries Magazi-
ne
(64). A pesar de la cada vez
mayor presencia de la nanotec-
nología en las formulaciones
cosméticas, hasta la fecha prin-
cipalmente se ha focalizado en
el campo de los liposomas, las
nanoemulsiones y las nanopar-
tículas metálicas debido a sus
excelentes ventajas y caracte-
rísticas mejoradas en compara-
ción con las tradicionales formu-
laciones. Esta circunstancia
deja un enorme territorio por
explorar en el que las empresas
nanotecnológicas y farmacéuti-
cas tienen grandes posibilida-
des de negocio. Por otra parte,
la investigación en nanotecnolo-
gía a veces se ve dificultada por
moratorias y prejuicios que
afectan a su desarrollo. Esto ha
llevado, en algunos casos, a la
reticencia a hablar de la nano-
tecnología aplicada a los pro-
ductos cosméticos por parte de
algunas organizaciones. Este
es el caso de un grupo de con-
sumidores de reino unido que
publicó un informe titulado
“Small Wonder? Nanotechno-
logy and Cosmetics”
(65), en el
que los impulsores se pusieron
en contacto con varias empre-
sas del sector de la cosmética y
consultaron el uso de la nano-
tecnología en sus productos. El
estudio reflejó que únicamente
ocho empresas dieron verdade-
ros detalles de sus productos
nanotecnológicos. Por lo tanto,
el informe refleja un silencio
preocupante derivado de la
ocultación de la utilización de
nanomateriales en productos
cosméticos. A este hecho hay
que añadir la falta de informa-
ción disponible en ingredientes
en el rango de la nanoescala en
este tipo de productos y las pre-
ocupaciones de seguridad acer-
ca de estos. A partir del citado
informe, los autores propusie-
ron el desarrollo de una nueva
reglamentación que permita la
presentación de informes y la
evaluación del uso de nanoma-
teriales en cosméticos. Como
cabe esperar debido a la nove-
dad de estos desarrollos, la to-
xicidad de los nanomateriales
esta actualmente siendo objeto
de un creciente interés en el
mundo de la investigación. Es-
te hecho, junto con una mejor
regulación y una mayor infor-
mación, permitirá a los consu-
midores elegir productos con
confianza y conocimiento de
causa.
En resumen, la aplicación de la
nanotecnología en el sector
cosmético, requiere de una ac-
tualización de la legislación y
mayor intercambio de informa-
ción, tal y como demanda la
SCCP (EU Scientific Committee
on Consumer Products) y la Co-
misión Europea. Recientemen-
te, la Comisión Europea ha ac-
tualizado parte de la legislación
en cosmética(66), la cual se apli-
cará en todos los estados
miembros a partir del 2012. La
nueva normativa introduce un
procedimiento para la evalua-
ción de la seguridad de todos
los productos que contienen na-
nomateriales, llevando a la pro-
hibición de una sustancia si
existe riesgo para la salud hu-
mana. Además, cualquier nano-
material presente en los cosmé-
ticos deberá ser mencionado en
la lista de ingredientes del enva-
se y se propondrá el estableci-
miento de un funcionario de la
UE para el registro de este tipo
de cosméticos.
CONCLUSIÓN
No es sorprendente que la Na-
notecnología y todas sus va-
riantes sea una de las discipli-
nas más florecientes del siglo
XXI y que sin duda provocará, sí
no ha provocado ya, una Nueva
Revolución en los campos del
pensamiento, de la economía y
de la sociedad a tal nivel que se
requerirá de todo el esfuerzo de
científicos, tecnólogos, políti-
cos, economistas, profesores y
14
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
Documenta
maestros para conducir de for-
ma armónica y consecuente los
logros de esta nueva forma de
pensar que nos podrá brindar
una mejor calidad de vida si se
sabe utilizar adecuadamente.
En el campo de la cosmética,
muchos productos ya se han
beneficiado de las ventajas que
ofrecen las nanopartículas y na-
noestructuras por lo que res-
pecta a la liberación de fárma-
cos de forma controlada tanto
espacial como temporalmente.
En este contexto, la Microsco-
pía de Fuerzas Atómicas está
llamada a ser una de las técni-
cas más ventajosas desde el
punto de vista de su practicidad,
su aplicabilidad a un amplio es-
pectro de muestras y a su po-
tencia, tanto desde la vertiente
puramente topográfica como
desde su aplicación nanomecá-
nica y nanomanipuladora en ge-
neral. En el caso de la Unidad
de Técnicas Nanométricas de la
Universidad de Barcelona, he-
mos desarrollado proyectos con
varias empresas vinculadas al
campo cosmético y con grupos
de investigación del campo de
las membranas fosfolipídicas,
caracterizando y analizando sus
productos en las condiciones
reales de trabajos de una ma-
nera fácil y rápida, aportando un
valor añadido y una evolución y
mejora de sus productos.
BIBLIOGRAFÍA
1. Nanotechnology Research Di-
rections: ReportVision for Nano-
technology R&D in the Next Deca-
de.
WGN Workshop
. January 1999,
27-29.
2. Societal Implications of Nanos-
cience and Nanotechnology. NSET
Workshop Report. Edited by M.C.
Rocco and William Sims Bainbridge,
National Science Foundation (USA).
March 2001. Arlington, Virginia.
3. Welland, M. Editorial.
Nano-
technology
(2001) 13, 1.
4. National Nanotechnology Inicia-
tive Fiscal Year 2002. http://nano.gov.
5. National Nanotechnology Inicia-
tive Fiscal Year 2003. http://nano.gov.
6. Rocco M.C. National Nanotech-
nology Investment in the FY 2003
Budget Request by the President.
http://nano.gov.
7. Vallés J. L. Nanoscience and
Nanotechnology Research in the
Framework Programme of the Euro-
pean Community.
China-EU Forum
on Nanosized Technology
. (2002)
Beijing, China.
8. Tutor J., Velasco, V. Nanoes-
tructuras Semiconductoras: un futu-
ro estratégico para Iberoamérica.
Revista Española de Física
V. 1 6
(2002) 3-5.
9. Nano, Nano, On The Wall...
L’Oréal and others are betting big
on products with microparticles.
Bu-
siness Week
, 12 December 2005.
10. Colvin, V. L. The Potential Envi-
ronmental Impact of Engineered
Nanomaterials. Nature Biotechno-
logy, (2003) 21, 1166–1170.
11. Dagani, R. Nanomaterials: Safe
or Unsafe?
Chem. & Eng. News
(2003) April 28, 30–33.
12. Nohyneka G.J., Dufoura E.K.,
Roberts M.S. Nanotechnology, Cos-
metics and the Skin: Is There a He-
alth Risk?
Skin Pharmacol Physiol
(2008) 21, 136-149.
13. Castor, T. Phospholipid Nano-
somes.
Current Drug Delivery
(2005) 2, 329-340.
14. Gregoriadis G. Engineering li-
posomes for drug delivery: progress
and problems.
Trends in Biotechno-
logy
(1995), 13, 12527-12537.
15. Lautenschläger H. Liposomes,
Handbook of Cosmetic Science and
Technology
, 155-163, CRC Press
Taylor & Francis Group, Boca Ra-
ton, 2006.
16. http://www.encapsula.com/
contract_manufacturing.html.
17. Non-crystalline minoxidil com-
position, US Patent 5030442.
18. Cevc G. Transfersomes, liposo-
mes and other lipid suspensions on
the skin: permeation enhancement,
vesicle penetration, and transdermal
drug delivery.
Crit. Rev. Ther. Drug
Career Syst.
13 (1996) 257–388.
19. Thong H.-Y., Zhai H., Maibach
H.I. Percutaneous penetration en-
hancers: An overview. S
kin Phar-
macol. Physiol.
20 (2007) 272–282.
20. Müller R.H., Petersena R.D.,
Hommossa A., Pardeikea J. Nanos-
tructured lipid carriers (NLC) in cos-
metic dermal products.
Advanced
Drug Delivery Reviews
(2007) 59,
522-530.
15
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
16
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
Documenta
21. Cosmetic compositions for hair
treatment containing dendrimers.
Patent number 6068835.
22. Lasic D.D. Novel applications of
liposomes.
Trends in Biotechnology
16 (1998). 307-321.
23. Procédé de fabrication de dis-
persions aqueuses de spérules lipi-
diques et nouvelles compositions
correspondantes. L’Oréal, French
Patent 2315991, 1975.
24. Cosmetic and pharmaceutical
compositions containing niosomes
and a water-soluble polyamide, and
a process for preparing these com-
positions, L’Oréal, US Patent
4830857, 1989.
25. Uchegbua I.F., Vyas S.P. Non-
ionic surfactant based vesicles (nio-
somes) in drug delivery.
Internatio-
nal Journal of Pharmaceutics
172
(1998) 33-70.
26. Reddy D.N., Udupa N. Formu-
lation and evaluation of oral and
transdermal preparations of flurbi-
profen and piroxicam incorporated
with different carriers.
Drug Dev.
Ind. Pharm.
19 (1993) 843–852.
27. Walter W., Brewer J.M., Alexan-
der J. Lipid vesicle-entrapped in-
fluenza A antigen modulates the in-
fluenza Aspecific human antibody
response in immune reconstituted
SCID-human mice.
Eur. J. Immunol.
26 (1996) 1664–1667.
28. Van Hal D., Vanrensen A., De-
vringer T., Junginger H., Bouwstra
J. Diffusion of estradiol from non-io-
nic surfactant vesicles through hu-
man stratum-corneum in-vitro. S
TP
Pharm. Sci. 6
(1996) 72–78.
29. Paolino D., Muzzalupo R., Ric-
ciardi A., Celia C., Picci N., Fresta
M. In vitro and in vivo evaluation of
Bola-surfactant containing nioso-
mes for transdermal delivery.
Biomed.
Microdevices
9 (2007) 421– 433.
30. Silver B.L.
The Physical Che-
mistry of Membranes
, Alan & Unwin
and Soloman Press. New York,
USA.1985; p.209-230.
31. Malhotra M., Jain N.K. Nioso-
mes as Drug Carriers.
Indian Drugs
(1994), 31, 81-86.
32. http://www.oxonica.com/materials
/materials_optisol.php
33. Villalobos-Hernàndez, J.R., Mü-
ller-Goymann C.C. Sun protection
enhancement of titanium dioxide
crystals by the use of carnauba wax
nanoparticles: The synergistic inter-
action between organic and inorga-
nic sunscreens at nanoscale.
Inter-
national Journal of Pharmaceutics
(2006) 322, 161–170.
34. McDonald, V. Nanotechnology
finds some growing applications.
Chemical Week
(2005) 11 May 2005.
35. Merino S, Domenech O, Diez I.
Effects of ciprofloxacin on Escheri-
chia coli lipid bilayers: an atomic for-
ce microscopy study.
Langmuir
(2003)19, 6922-27.
36. Mozafari MR. Liposomes: an
overview of manufacturing techni-
ques.
Cell Mol Biol Lett
(2005)10,
711-719.
37. Reviakine I, Brisson A. Forma-
tion of supported phospholipid bila-
yers from unilamellar vesicles in-
vestigated by atomic force
microscopy.
Langmuir
(2000) 16,
1806-15.
38. Thomson N.H., Collin I., Davies
M.C. Atomic force microscopy of
cationic liposomes.
Langmuir
(2000), 16, 4813-4818.
39. Roa J.J., Oncins G., Díaz J.,
Capdevila X.G., Sanz F., Segarra
M. Study of the friction, adhesion
and mechanical properties of single
crystals,ceramics and ceramic coa-
tings by AFM.
J. Eur. Ceram.
Soc.
(2010) in press.
40. Needham D, Evans E. Structu-
re and mechanical properties of
giant lipid (DMPC) vesicle bilayers
from 20° below to 5° above the li-
quid crystal-crystalline phase tran-
sition at 24°C.
Biochem
(1998) 27,
8261-8269.
41. Ramachandran S., Quist A.P.,
Kumar S., Lal R. Cisplatin nanolipo-
somes for cancer therapy: AFM and
fluorescence imaging of cisplatin
encapsulation, stability, cellular up-
take, and toxicity.
Langmuir
(2006)
22, 8156-8162.
42. Rhee S.K., Quist A.P., Lal R.
Amyloid βprotein-(1-42) forms cal-
cium-permeable, Zn2+-sensitive
channels.
J Biol Chem
(1998) 273,
13379-13382.
43. Bhushan B. Nanoscale charac-
terization of human hair and hair
conditioners.
Progress in Materials
Science
(2008) 53, 585–710.
44. Wei G., Bhushan B. Nanotribo-
logical and nanomechanical cha-
racterization of human hair using a
nanoscratch technique.
Ultrami-
croscopy
(2006) 106, 742–754.
45. Seshadri I.P., Bhushan B. Effect
of ethnicity and treatments on in si-
tu tensile response and morpholo-
gical changes of human hair cha-
racterized by atomic force
microscopy.
Acta Materialia
(2008)
56, 3585–3597.
17
N
C
P
319 • mayo-junio 2011
46. Brochu H., Vermette P. Young’s
moduli of surface-bound liposomes
by atomic force microscopy force
measurements.
Langmuir
(2008)
24, 2009-2014.
47. Tarasova A., Griesser H.J., Me-
agher L. AFM study of the stability
of affinity-bound liposome layer.
Langmuir
(2008) 24, 7371-7377.
48. Vermette P., Griesser H.J.,
Kambouris P., Meagher L. Charac-
terization of surface-immobilized la-
yers of intact liposomes.
Biomacro-
molecules
(2004) 5, 1496-1502.
49. Delorme N., Fery A. Direct me-
thod to study membrane rigidity of
small vesicles based on atomic for-
ce microscope force spectroscopy.
Phys Rev E
(2006) 74, 30901-
30904.
50. Liang X., Mao G. Effect of chain
lengths of PEO–PPO–PEO on
small unilamellar liposome morpho-
logy and stability: an AFM investiga-
tion.
J Colloid Interface Sci
(2005)
285, 360-72.
51. Li H., Hu J., Wang K. Prepara-
tion of PEGylated paclitaxel liposo-
mes and tissue distribution study in
mice.
Bioinformatics and Biomedical
Engineering, ICBBE, 1st Internatio-
nal Conference
(2007) 1296-1298.
52. Liang X, Simon K., Mao G. Di-
rect force measurement of liposo-
mes by atomic force microscopy.
Dekker Encyclopedia Nanosci Na-
notech
. London, UK: Taylor & Fran-
cis, 2004.
53. Jass J., Tjärnhage T., Puu G.
From liposomes to supported, planar
bilayer structures on hydrophilic and
hydrophobic surfaces: an atomic for-
ce microscopy study.
Biophys
J
(2000), 79, 3153-63.
54. Goksu E., Vanegas J.M., Blan-
chette C.D. AFM for structure and
dynamics of biomembranes.
Bio-
chim Biophys Acta
(2009), 1788,
254-266.
55. Giocondi M.C., Vie V., Les-
niewska E. Phase topology and
growth of single domains in lipid bi-
layers.
Langmuir
(2001) 17, 1653-
1659.
56. Scheuring S., Ringler P., Borg-
nia M., Stahlberg H., Müller D.J.,
Agre P., Engel A. High resolution
AFM topographs of the Escherichia
coli water channel aquaporin
Z. EM-
BO J.
(1999) 18, 4981-4987.
57. Scheuring S., Reiss-Husson F.,
Engel A., Rigaud J.L., Ranck, J.L.
High resolution AFM topographs of
the Rubrivivax gelatinosus light-
harvesting complex LH2.
EMBO J.
(2001) 20, 3029-3035.
58. Garcia-Manyes, S., Oncins, G.,
Sanz, F. Effect of temperature on
the nanomechanics of lipid bilayers
studied by force spectroscopy.
Biophysical Journal
(2005) 89,
4261-4274.
59. Oncins, G., Picas, L., Hernan-
dez-Borrell, J. Thermal response of
Langmuir-Blodgett films of dipalmi-
toylphosphatidylcholine studied by
atomic force microscopy and force
spectroscopy
Biophysical Journal
(2007) 93, 2713-2725.
60. Garcia-Manyes, S., Oncins, G.,
Sanz, F. Effect of ion-binding and
chemical phospholipid structure on
the nanomechanics of lipid bilayers
studied by force spectroscopy.
Biophysical Journal
(2005) 89,
1812-1826.
61. Garcia-Manyes, S., Redondo-
Morata, L., Oncins, G., Sanz, F.
Nanomechanics of Lipid Bilayers:
Heads or Tails?
Journal of the Ame-
rican Chemical Society
(2010) 132,
12874-12886.
62. Oncins, G., Garcia-Manyes, S.,
Sanz, F. Study of frictional proper-
ties of a phospholipid bilayer in a li-
quid environment with lateral force
microscopy as a function of NaCl
concentration.
Langmuir
(2005) 21,
7373-7379.
63. Nanomaterials, sunscreens
and cosmetics: Small ingredients,
big risks. Friends of the Earth
(2006).
64. J. Wiechers, Nanotechnology
and skin delivery: Infinitely small or
infinite possibilities? Cosmetics &
Toiletries Magazine, January (2009).
65. Small wonder: Nanotechnology
in cosmetics, November 2008
http://www.which.co.uk/documents/
pdf/nanotechnology-and-cosme-
tics-161175.pdf
66. MEPs approve new rules on
safer cosmetics.
European Parlia-
ment Press Release,
24 March
(2009).
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Article
The growing applications of nanotechnology in the personal care market in the future are discussed. The most common use of nanomaterials in cosmetics and toiletries is to create nanoscale particles of inorganic ultraviolet light (UV) absorbers such as zinc oxide (ZnO) and titanium dioxide (TiO2) in sunscreens. Cognis uses the natural biopolymer chitosan to create nanoscale capsules with liquid crystal liposomes that can deliver and increase the penetration of anti-aging vitamins and botonical extracts to the skin. Flavor and fragrance manufacturer, Firmenich, of New York, is developing natural and synthetic polymer capsules ranging from nanometers to millimeters in size.
Article
The concept of carriers to deliver drugs to target organs and modify drug disposition has been widely discussed. The majority of such reports have concerned the use of phospholipid vesicles or liposomes, which exhibit certain disadvantages, such as chemical instability, high cost and variable purity of lipids used, which militates against their adoption as drug delivery vehicle. Alternatives to phospholipids are thus of interest from the technical viewpoint and could also allow a wider study of the influence of chemical composition on the biological fate of vesicles.
Article
The effect of encapsulation of estradiol into non-ionic surfactant vesicles on the diffusion through human stratum corneum in vitro was investigated. Non-ionic surfactant vesicles were prepared from polyoxyethylene alkyl ether surfactants (CnEOm) and sucrose ester surfactants (Wasag-7 and Wasag-15) with cholesterol, dicetylphosphate and the maximum amount of estradiol that could be incorporated. Estradiol saturated phosphate buffered saline served as control. Occlusive application of gel state C18EO7/cholesterol, Wasag-7 or Wasag15/cholesterol/dicetylphosphate vesicles in phosphate buffered saline increased the estradiol flux by a factor of 1.5 to 2.4. Occlusive application of liquid state C12EO7/cholesterol (1/0.43) or C12EO7/cholesterol (1/0.18) vesicles in phosphate buffered saline increased the flux by a factor of 4.8 and 9.5, respectively. Occlusive pretreatment with empty C12EO7/cholesterol (1/0.18) vesicles, followed by estradiol saturated phosphate buffered saline, resulted in a 2.9-fold increase influx. Estradiol loaded C12EO7 micelles exhibited no effect. Occlusive application of C12EO7/cholesterol (1/0.43) and Wasag-7/cholesterol/dicetylphosphate vesicles to Silastic sheeting and stratum corneum with the Silastic sheeting facing the donor chamber resulted in a 1.8 to 2.2 higher estradiol flux. The increase in estradiol flux is related to the flexibility of the bilayers and the encapsulation of estradiol in vesicles.
Article
The self assembly of non-ionic surfactants into vesicles was first reported in the seventies by researchers in the cosmetic industry. Since then a number of groups world wide have studied non-ionic surfactant vesicles (niosomes) with a view to evaluating their potential as drug carriers. This article presents a summary of the achievements in the field to date. Niosomes may be formed form a diverse array of amphiphiles bearing sugar, polyoxyethylene, polyglycerol, crown ether and amino acid hydrophilic head groups and these amphiphiles typically possess one to two hydrophobic alkyl, perfluoroalkyl or steroidal groups. The self assembly of surfactants into niosomes is governed not only by the nature of the surfactant but by the presence of membrane additives, the nature of the drug encapsulated and the actual method of preparation. Methods of niosome preparation and the number of different morphologies that have been identified are detailed. The influence of formulation factors on niosome stability is also examined as are methods to optimise drug loading. In vivo these systems have been evaluated as immunological adjuvants, anti-cancer/anti-infective drug targeting agents and carriers of anti-inflammatory drugs. Niosomes have also been used in diagnostic imaging. Efforts to achieve transdermal and ophthalmic drug delivery with some formulations are also discussed.
Article
Nanoparticles are important in natural environments due to their size, tunable properties and accessible surfaces and our control over these properties can be exploited to create or add value to a variety of technologies. Many consumer products that incorporate nanoparticles, such as sunscreens and clothing, are already in the marketplace, and the industry is growing fast. This book highlights also the many valuable environmental technologies that can come from the applications of unique nanomaterial properties. As this nascent technology area matures, the debate about the whether the unknown risks of nanomaterial use balances its established benefits will only intensify.
Article
The interaction of 6-fluoroquinolones with phospholipids may account for their remarkable activity against a broad spectrum of microorganisms. In preceding papers, we have shown that ciprofloxacin (CPX) and its N-4-butylpiperazinyl derivative (BCPX) might be surface-active drugs that interact at the lipid−water interface where the headgroups reside. In this work atomic force microscopy (AFM) was applied to observe the effects of CPX and BCPX on surface planar bilayers (SPBs) formed with the phospholipid extract of membranes of Escherichia coli (E. coli). Two main features were observed when liposomes of E. coli preincubated with CPX were spread onto mica: (i) the degree of surface coverage by the liposomes was reduced in comparison with the degree covered by the liposomes nonincubated with the drug; and (ii) at high lipid-to-drug ratio patches of drug were observed which protrude from the surrounding lipid domains. BCPX, on the other hand, facilitates liposome extension onto mica. In situ experiments, carried out by injecting CPX or BCPX on SPBs, confirmed the observed behavior ex situ. CPX patches were interpreted as the result of drug self-association and the fact that this drug has a negligible partitioning into the bilayers. On the other hand BCPX, which is able to integrate into the bilayer, promotes its extension.
Article
A long circulation paclitaxel liposome was prepared by dispersion of film method. The size of liposomes was around 207 nm and drug encapsulation efficiency was 96.5%. The PEGylated paclitaxel liposomes were very stable when stored in PBS, pH 6.5 at 4degC. After 22 days, leakage of drug from liposomes was only 6%. In vivo biodistribution of paclitaxel liposomes and free paclitaxel were compared in prostate tumor-bearing mice by intravenous injection. Drug concentration of paclitaxel liposomes in tumor was remarkably higher than that of free paclitaxel. These results suggest that this stable, long circulation paclitaxel- containing liposome may be a feasible targeting delivery system for paclitaxel and other hydrophobic or toxic compounds.