Czy chitozan ma rzeczywiście tak ogromny potencjał, jak powszechnie stosowane w pielęgnacji skóry kolagen i kwas hialuronowy? Jak wyglądała droga do stworzenia hydrożeli chitozanu wykorzystywanych do produkcji kosmetyków i jakie korzyści przynoszą one skórze? , opracowaniu technologii wytwarzania hydrożeli chitozanu z wykorzystaniem kwasu węglowego oraz właściwościach chitozanu opowiada w rozmowie z Zatoką Piękna dr inż. Grzegorz Gorczyca, twórca hydrożeli chitozanu i założyciel Chitone Sp. z o.o. 

 

Małgorzata Mrozek, Zatoka Piękna: Ile lat trwały prace nad stworzeniem hydrożeli chitozanu?

Dr inż. Grzegorz Gorczyca: Prace zostały zainicjowane na Politechnice Gdańskiej przeszło 10 lat temu. Początkowo były one przedmiotem moich badań w ramach przewodu doktorskiego. Przez pierwsze lata ich celem było opracowanie materiałów opatrunkowych o aktywności przeciwko gronkowcowi złocistemu, które miały pomóc pacjentom z trudno gojącymi się ranami. Samo opracowanie technologii wytwarzania hydrożeli chitozanu, które teraz nazywamy ChitoVelum Pro, zajęło nam około 3 lat. To one stały się podstawą wielu późniejszych zastosowań, które rozwijaliśmy w wydzielonych podmiotach, początkowo w ramach wydzielonej części działalności gospodarczej naszego obecnego inwestora zalążkowego, a obecnie od czterech lat w Chitone Sp. z o.o. Przez cały ten czas byliśmy stale zaskakiwani właściwościami chitozanu i jego ogromnym potencjałem. To nie zmieniło się do dzisiaj i jest to tym, co z pewnością napędza mnie w działaniu.

Jak wygląda proces pozyskania hydrożelu, obecnego w preparatach kosmetycznych i wyrobach medycznych, z pancerzy skorupiaków?

Chitozan na skalę przemysłową wytwarza się głównie z pancerzy skorupiaków. Pancerze zbudowane są z chityny, którą w pierwszym kroku oddziela się od pozostałych składników, a w drugim przy pomocy m.in. wysokiej temperatury i ciśnienia przekształca się w chitozan. Taki proces wytwarzania chitozanu sprawia, że inne procesy produkcji spożywczej przetwarzania skorupiaków stają się procesami zero waste, gdyż odpad po produkcji spożywczej zostaje przetworzony w nowy surowiec, w tym przypadku niezwykle cenny.

Chityna i chitozan to bardzo podobne substancje pod kątem strukturalnym, ale o zadziwiająco różnych właściwościach. Obie zbudowane są z powtarzających się „klocków” glukozaminy i N-acetyloglukozaminy, przy czym chitozan ma w zdecydowanej większości podjednostki glukozaminy. Dzięki temu chitozan w roztworach wodnych ma wypadkowy ładunek dodatni i może oddziaływać z innymi substancjami na zasadzie oddziaływań jonowych. To właśnie czyni go wyjątkowym. Aby przetworzyć chitozan w hydrożel chitozanu trzeba go rozpuścić w wodzie. Chitozan bowiem nie rozpuszcza się w czystej wodzie i aby tego dokonać trzeba dodać do niej odrobinę kwasu. Standardowo wykorzystuje się do tego celu kwasy organiczne, takie jak kwas mlekowy, octowy, cytrynowy itp. Niskie pH takiego hydrożelu, a także sama obecność cząsteczek kwasu, ogranicza jednak mocno wiele aplikacji chitozanowych, a w niektórych przypadkach nawet całkiem je eliminuje.

Ta bariera stała się bezpośrednim powodem licznych badań, które miały na celu tzw. bezkwasowe wytwarzanie hydrożeli chitozanu. Wszystkie z dotychczasowych metod skupiły się jednak na modyfikacjach chemicznych chitozanu, co w efekcie poskutkowało „rozpuszczeniem chitozanu w wodzie”, ale z drugiej strony tracono naturalny charakter tego surowca, zmniejszano biokompatybilność i wprowadzało kolejne etapy produkcyjne o charakterze syntezy chemicznej, często z wykorzystaniem trudnych w utylizacji rozpuszczalników organicznych. Rozwiązaniem wskazanego problemu okazała się być opracowana w moim zespole technologia wytwarzania hydrożeli chitozanu z wykorzystaniem kwasu węglowego, tzn. przy pomocy „wody gazowanej”.

Na czym polega opracowana przez pana zespół technologia?

Sposób ten nie jest oczywisty i sam chitozan się w niej nie rozpuszcza. Należy go odpowiednio przygotować i to właśnie stało się przedmiotem pierwszego naszego patentu i umożliwiło opracowanie wszystkich późniejszych unikalnych aplikacji. Sam proces jest niezwykle prosty, dodajemy do wody odpowiednio przygotowany chitozan i nasycamy go dwutlenkiem węgla. Dwutlenek węgla w wodzie przekształca się do kwasu węglowego, ten obniża pH do pH ok. 5,5 i rozpuszcza chitozan. Jako że kwas węglowy jest niestabilny, tak jak woda gazowana, zawarty w niej dwutlenek węgla szybko ucieka do atmosfery, to na powierzchniach pokrytych takim hydrożelem chitozanu (czy to skóry, czy innych obiektów: takich jak warzywa, owoce czy też blaty i narzędzia produkcyjne), po pewnym czasie pozostaje tylko chitozan. Obecnie w Chitone wykorzystujemy oba podejścia do wytwarzania hydrożeli chitozanu – stosujemy zarówno klasyczne podejście z wykorzystaniem przede wszystkim kwasu mlekowego, którego nazwa handlowa to hydrożele ChitoVelum® oraz nasze autorskie z wykorzystaniem kwasu węglowego – ChitoVelum® Pro.

O wynalezieniu hydrożelu, który początkowo miał służyć pielęgnacji trudno gojących się ran, pisano już blisko dekadę temu. Prace nad bazującymi na nim kosmetykami trwały jednak wiele lat. Co przysporzyło najwięcej trudności, dlaczego ta droga – do stworzenia kosmetyków – była tak długa?

Tak, chitozan jest znany od lat na rynku medycznym czy też suplementów jako środek wspomagający odchudzanie. Wśród czynników ograniczających wykorzystanie chitozanu bądź wykorzystanie jego pełnego potencjału, były przede wszystkim trudności w formułowaniu gotowych produktów, związanych z jednej strony z trudnością w jego rozpuszczeniu w wodzie, o czym wspomniałem wcześniej, a z drugiej strony z jego kapryśnym charakterem w kontekście oddziaływania z różnymi składnikami, przez co często był niesłusznie uznawany za surowiec niekompatybilny z wieloma powszechnie używanymi w kosmetyce substancjami. Powodem, przez który kosmetyki na bazie naszego rozwiązania pojawiły się tak późno, nie były jednak trudności czysto techniczne. Po prostu przez pierwsze sześć lat, jakie spędziłem jako doktorant, a później pracownik Politechniki Gdańskiej, byłem skoncentrowany wyłącznie na aplikacjach medycznych. Dopiero, kiedy nie udało się nam pozyskać partnera branżowego, który by kupił naszą technologię, zacząłem zastanawiać się, co jeszcze mogę zrobić przy jej wykorzystaniu. Szybko okazało się, że aplikacji, które mogą nieść unikalną wartość, jest znacznie więcej i to o znacznie mniejszych barierach wejścia na rynek. Można powiedzieć, że przez pierwsze lata miałem „klapki na oczach”. Nie traktuję oczywiście tego czasu za stracony czy nieefektywnie wykorzystany, bowiem nabrałem wówczas sporo doświadczenia, które zaprocentowało już niejednokrotnie. Spośród wielu możliwości, jakie zidentyfikowaliśmy, wybrałem dwa zastosowania, które postanowiłem rozwijać przez kolejne lata. Oba w tej chwili znajdują się już na rynku i co ważne, generują pierwsze przychody, których suma przekroczyła już pierwszy milion złotych.

Jednym z zastosowań jest produkcja kosmetyków, a drugim?

Pierwszym z nich są produkty kosmetyczne, które można znaleźć pod naszą marką własną ChitoneCare, ale także markami naszych partnerów: Issa Eco, Podopharm SKINFLEX® oraz niebawem Nanobiotic Med. Drugim zastosowaniem, które na co dzień trudno będzie zobaczyć standardowemu konsumentowi, jest wykorzystanie hydrożeli ChitoVelum® Pro w ochronie produktów spożywczych. Tu hydrożel chitozanu wykorzystujemy do przedłużania w naturalny sposób jakości różnych produktów spożywczych, począwszy od jabłek, a skończywszy na rybach. Dzięki naszemu preparatowi np. nie jest konieczne stosowanie sztucznych konserwantów czy otoczek zmniejszających tempo utraty wody z produktu, a w niektórych przypadkach dajemy naszym partnerom z branży spożywczej dodatkowe narzędzie w walce z listerią monocytogenes – bakterią, która lubi rozwijać się w niskich temperaturach i jest postrachem branży spożywczej, bowiem gdy ta obecna jest w końcowym produkcie, może powodować poważne komplikacje zdrowotne, a w skrajnych przypadkach nawet śmierć konsumenta. Wierzę też, że w przyszłości to zastosowanie przyczyni się także do zmniejszenia ilości marnowanego jedzenia.

Jakie korzyści płyną z zastosowania chitozanu w produktach do pielęgnacji skóry? Z ogólnodostępnych informacji wynika, że pozwala ono wyeliminować np. konserwanty i stabilizatory, ale to nie jedyna zaleta wykorzystania hydrożelu w kosmetykach.

To temat rzeka. Pozwolę sobie w bardzo skrócony sposób odpowiedzieć na to pytanie. Skóra jest niezwykłym organem, który nie tylko chroni nasze ciało, ale także ma naturalną zdolność do regeneracji. Niestety wraz z wiekiem, czynnikami zewnętrznymi: dieta, promieniowanie UV, substancje nakładane na skórę, stosowanie używek czy też zabiegi medycyny estetycznej; procesy regeneracji skóry ulegają zaburzeniu i spowolnieniu, co przekłada się na utratę gładkości, jędrności i uszkodzenia bariery hydrolipidowej. Aby pomóc skórze w regeneracji, należy dbać przede wszystkim o jej poprawne oczyszczanie i nawilżenie. Chitozan z jednej strony, działa jak klasyczny humektant, wiążąc wodę, z drugiej - tworzy na powierzchni skóry cienki film ochronny, który zapobiega nadmiernemu odparowywaniu wody.

Spośród innych aktywności chitozanu należy także wskazać jego działanie przeciwdrobnoustrojowe, co z jednej strony, tak jak pani zauważyła, pozwala wyeliminować powszechnie stosowane konserwanty bądź zmniejszyć ich ilość, a z drugiej strony wspiera działanie w terapiach przeciwko zmianom skórnym wywołanym przez patogeny, takie jak np. P. acnes i S.aureus, które występują w nadmiernej ilości na skórze trądzikowej. Przy tej okazji należy zaznaczyć, że przeciwdrobnoustrojowe działanie chitozanu jest, w przeciwieństwie do zdecydowanej większości substancji o tym działaniu, działaniem selektywnym względem patogenów, tzn. chitozan może zabijać patogeny takie, jak bakterie, grzyby i wirusy, jednak nie oddziałuje negatywnie („cytotoksycznie”) na komórki skóry. Kolejną korzyścią z zastosowania chitozanu w preparatach kosmetycznych jest to, że jego obecność wspiera procesy regeneracyjne. Liczne publikacje czy badania kliniczne wielokrotnie potwierdziły takie jego działanie. Należy mieć na uwadze, że to, że kosmetyki z definicji nie mogą być reklamowane w sposób, który sugeruje, że działają pro-regeneracyjnie, nie oznacza, że takiego działania nie mają. Bazując na doświadczeniu z branży medycznej, możemy stwierdzić, że chitozan będący głównym składnikiem hydrożeli ChitoVelum® wraz z jego mukoadhezyjnymi właściwościami i mechanizmami wpierającymi procesy regeneracyjne doskonale nadaje się do łagodzenia podrażnień skóry po zabiegach medycyny estetycznej.

Na rynku beauty i nie tylko coraz częściej przyglądamy się składom produktów. Co o hydrożelu chitozanu powinien wiedzieć konsument, gdy w składzie kosmetyku widzi ChitoVelum?

To bardzo dobre pytanie, a odpowiedź nie jest oczywista, bowiem konsument w składzie naszych produktów czy produktów naszych partnerów nie zobaczy bezpośrednio nazwy ChitoVelum®. Zdecydowaliśmy, że w tym aspekcie będziemy w pełni transparentni, a tym samym nie będziemy stosować nazwy własnej, która może nie mówić wiele konsumentowi, zwłaszcza w początkowej fazie rozwoju, w jakiej się obecnie znajdujemy. Oczywiście w miejscach przeznaczonych na opakowaniach produktów na opisy innej kategorii, konsument jak najbardziej znajdzie odwołanie do hydrożeli ChitoVelum. Konsument bardzo łatwo rozpozna, że ma do czynienia z produktem opracowanym na naszej technologii. Produkty te są z reguły sygnowane specjalnym logotypem „Active skincare by ChitoVelum”. Tym, co z pewnością dostrzeże konsument, czytając skład takiego produktu, jest fakt, że jest on pozbawiony klasycznych konserwantów i jakichkolwiek innych składników, które mogą budzić dylematy zakupowe. Skład stosowanych przez nas hydrożeli to woda, chitosan oraz carbon dioxide lub lactic acid (w zależności od wariantu zastosowanej technologii). To, w jakiej kolejności znajdą się one na opakowaniu, zależeć już będzie od stężenia innych użytych w produkcie składników.

Pierwszy produkt wypuszczony na rynek służył łagodzeniu oparzeń słonecznych, stając się alternatywą dla d-panthenolu.

Zgadza się, pierwszym naszym produktem była pianka do łagodzenia podrażnień skóry, pozycjonowana wówczas jako produkt obok popularnych pianek po opalaniu. Wybraliśmy to zastosowanie, ponieważ ten produkt to w 95% hydrożel ChitoVelum Pro. Zależało nam wówczas, aby pierwszy produkt wyraźnie eksponował wszystkie korzyści niesione przez nową technologię, ale też rozwiązywał realny problem w krótkim czasie. Oparzenia słoneczne wydały się więc doskonałym polem do działania. Ponadto nasz inwestor zalążkowy miał wówczas małą rodzinną sieć aptek z ponad 20-stoma punktami sprzedaży w nadmorskich miejscowościach, co dawało nam dojście do rynku bezpośrednio w miejscu powstawania potrzeby konsumenckiej.

Czym hydrożel chitozanu, pod względem technologii i działania, różni się od d-panthenolu?

Chitozan i D-panthenol to zupełnie różne związki, pierwszy pochodzenia naturalnego, drugi zupełnie syntetyczny, ale o wspólnym działaniu łagodzącym i nawilżającym. Można powiedzieć, że chitozan robi to co D-panthenol, ale nie na odwrót. Ponadto, aby skorzystać z działania D-panthenolu, niezbędne jest opracowanie formulacji, z których wszystkie dostępne na rynku to wieloskładnikowe kompozycje, których obecność jest głównie niezbędna do uzyskania odpowiedniej konsystencji i stabilności. Natomiast nasza pianka łagodząca to tylko cztery składniki: woda, chitozan, dwutlenek węgla i D-Panthenol. Ten prosty skład czyni nasz preparat produktem o aktualnie najwyższym bezpieczeństwie na rynku i sprawia, że jest doskonały dla alergików i osób ze skórą wrażliwą z innych przyczyn. To najwyższe bezpieczeństwo przejawia się nie tylko najniższym możliwym narażeniem skóry na działanie obcych składników, ale także przez nieobecność innych składników np. klasycznych konserwantów, które same w sobie uznane są za bezpieczne, ale tylko, gdy są stosowane w określonych stężeniach.

Mimo to preparat zawiera zarówno chitozan, jak i D-Panthenol. Dlaczego?

Mając na uwadze, że chitozan w piance łagodzącej mógłby z powadzeniem obejść się bez D-Panthenolu, przez co produkt mógł stać się chociażby w 100% pochodzenia naturalnego, podjęliśmy jednak decyzję o jego pozostawieniu w składzie. Główną przyczyną było to, że D-panthenol w produktach na podrażnienia jest uznawany za tzw. złoty standard. Czyli jest sprawdzonym rozwiązaniem, po które każdy sięga, gdy nadarzy się potrzeba. W zdecydowanej większości ludzie nie szukają produktu łagodzącego, gdy się oparzą na plaży, tylko idą po tzw. D-panthenol. W tak wczesnym momencie rozwoju nie mielibyśmy szans nawet na najmniejszą sprzedaż, gdybyśmy nie dodali tego składnika. Chitozan był wówczas zupełnie nieznany, a zaufanie zdobywa się latami albo wysokimi budżetami, których wówczas zupełnie nie mieliśmy. Z drugiej strony D-panthenol jest naprawdę skuteczną substancją w tym zastosowaniu, dlatego uznaliśmy, że warto dodać naszemu produktowi dodatkowy mechanizm działania.

Obecnie jednym z bestsellerów marki ChitoneCare jest krem łagodzący. Czy wobec tego badany jest również potencjał chitozanu w pielęgnacji skóry z AZS, łuszczycą i innymi zmianami o charakterze zapalnym?

Jak najbardziej. Nasze produkty nie tylko są badane pod tym kątem, ale są już stosowane przez osoby z różnymi zmianami skórnymi, także tymi wskazanymi przez panią. ChitoVelum® jest bezpiecznym surowcem, który idealnie sprawdza się nie tylko u osób ze zmianami zapalnymi skóry, ale też w produktach dla wrażliwych odbiorców - alergików, osób ze skórą atopową, dzieci i niemowląt oraz kobiet w ciąży. We wszystkich tych przypadkach ważne jest, aby dostarczać skórze jak najmniejszą ilość czynników stresogennych, tak aby nie wzmagać stanu zapalnego. To właśnie dlatego produkty skierowane do tej grupy odbiorców mają z reguły najkrótsze składy, często pozbawione ekstraktów i olejków naturalnych. Mniej składników to mniejsze narażenie. Jeśli do tego dodamy przeciwzapalne i pro-regeneracyjne działanie chitozanu, to produkty zawierające ChitoVelum wyznaczają nowy standard, który na ten moment ciężko będzie osiągnąć rozwiązaniom substytucyjnym.

Jeszcze kilka lat temu zastanawiano się, czy chitozan w kosmetykach ma szansę popularnością dorównać takim składnikom, jak kolagen i kwas hialuronowy. Rzeczywiście ma on tak wielki potencjał?

Jestem o tym nie tylko przekonany, ale też uważam, że potencjał chitozanu jest znacznie większy niż obu wskazanych substancji. Ma on wszystko to, co niezbędne, ale to czy stanie się nowym słowem kluczowym, nie jest zdeterminowane wyłącznie korzyściami, jakie daje produktom go zawierającym. Do tego niezbędne jest przede wszystkim zaufanie i rozpoznawalność, a te w przypadku kolagenu i kwasu hialuronowego budowane były latami i dużymi budżetami marketingowymi. Uważam, ze jesteśmy na dobrej drodze aby sprawić, aby chitozan stał się takim słowem kluczowym. Jednak to, czy nam się uda, pokaże czas.

Prace nad kosmetykami toczyły się równocześnie z pracami nad jadalną otoczką z chitozanu, przedłużającą świeżość owoców, warzyw i ryb. Na jakim etapie są one w tej chwili?

Tak, to prawda. Obie te aplikacje rozwijaliśmy i dalej rozwijamy równocześnie. Tak jak przypadku produktów kosmetycznych, jadalna otoczka chitozanowa jest już gotowa i wprowadzona na rynek, a prace rozwojowe skupiają się głównie na identyfikacji nowych produktów, przy wytarzaniu których moglibyśmy ją wykorzystać. Jadalna otoczka chitozanowa to technicznie nic innego jak nasza pianka łagodząca podrażnienia skórne, tylko bez D-panthenolu. Działa ona tak samo na skórze, jak i na powierzchni produktów spożywczych tj. chroni przed drobnoustrojami, utratą wody i wolnymi rodnikami. Dzięki tym działaniom produkty mogą dłużej utrzymywać swoją jakość w trakcie magazynowania. W ostatnim czasie skupiliśmy się także na aplikacjach rybnych, gdzie dodatkowo hydrożel ChitoVelum Pro zastępuje inne popularne dodatki do żywności, takie jak chociażby konserwanty jak np. mleczan sadu, czyniąc je bardziej naturalnymi. Hydrożele ChitoVelum Pro zostały zarejestrowane jako żywność, tak więc żywność chronimy żywnością, a nie syntetycznymi dodatkami z tzw. „listy E”.

Jakie korzyści zdrowotne może przynieść wykorzystanie chitozanu w przemyśle spożywczym?

Należy podkreślić, że chitozan w aplikacjach spożywczych znany jest od lat. Amerykańska agencja FDA uznała go za substancję GRAS (generally recognized as safe), co potwierdza jego bezpieczeństwo. Opracowanie hydrożeli ChitoVelum Pro otworzyło jednak znacznie szersze możliwości jego wykorzystania. Otoczka chitozanowa nie stanowi jedynie bariery fizycznej, ale działa aktywnie na szerokie spektrum bakterii, pleśni i grzybów, w tym przede wszystkim na Listeria monocytogenes oraz Salmonella. Jest to zasługą kationowego charakteru chitozanu. To działanie jest często doceniane przez naszych partnerów, gdyż daje im dodatkowe narzędzie w walce z tzw. zakażeniami krzyżowymi tymi bakteriami podczas procesów wytwarzania i sprawia, że produkt jest bardziej bezpieczny dla konsumenta.

Ciekawostką może być fakt, że dotychczas chitozan w aplikacjach spożywczych znany był jedynie z suplementów diety i to tych wspomagających odchudzanie. Ta deklaracja marketingowa jest jak najbardziej słuszna, gdyż po zażyciu odpowiedniej ilości chitozanu w formie proszku, może on zmniejszać łaknienie. Chitozan wprowadzony do organizmu z produktami chronionymi naszymi hydrożelami nie będzie miał jednak takiego efektu, gdyż używamy wielokrotnie niższych stężeń niż te niezbędne do wywołania takiego efektu.

Dla części potencjalnych konsumentów, tj. dla wegan, przeszkodą może być pozyskiwanie chitozanu ze źródeł zwierzęcych. Wiadomo jednak, że znane są też inne źródła chitozanu. Czy toczą się już prace nad tworzeniem hydrożelu chitozanu z grzybów?

Tak, to prawda, weganie często nie decydują się na stosowanie naszych produktów, nawet jeśli wiedzą, że chitozan, jaki użyliśmy do ich produkcji, pochodził ostatecznie z odpadu przemysłu spożywczego. Na rynku są jednak alternatywy, gdyż chitozan można pozyskać także z grzybów, można go wytwarzać w bioreaktorach metodami biotechnologicznymi, a ostatnio trwają także próby jego wytwarzania na skalę przemysłową z pancerzy owadów. Hydrożele chitozanu, jakie wytwarzamy w naszych technologiach, mogą być wyprodukowane przy użyciu chitozanu z każdego z wyżej wskazanych źródeł. W naszych laboratoriach B+R stale sprawdzamy jakość produktów dostępnych na rynku i raczej pewne jest, że w przyszłości powstaną także wegańskie wersje części produktów, jakie obecnie wprowadziliśmy na rynek. Wśród powodów, jakie sprawiły, że nie zdecydowaliśmy się na pracę z chitozanem akceptowanym przez wegan od samego początku, znajdują się przede wszystkim: dużo niższa dostępność takiego surowca, znacznie wyższa cena i niepowtarzalna jakość. Wprowadzając na rynek nową technologię, kluczowym aspektem jest surowiec, a ten musi być łatwo dostępny, przystępny cenowo i powtarzalny jakościowo.

Jaka przyszłość czeka chitozan, nie tylko w medycynie, przemyśle spożywczym czy pielęgnacji domowej, ale być może też w kosmetologii i medycynie estetycznej?

Jestem przekonany, że po tym, co udało mi się tu przekazać, odpowiedź przychodzi sama. Chitozan, dzięki naszym rozwiązaniom, stoi przed szansą uznania za nowy kluczowy składnik w każdym z wymienionych przez panią obszarów zastosowań. Jest to finalny cel działań naszego zespołu. Będziemy jednak cieszyć się z każdego małego sukcesu, jaki odniesiemy na tej drodze.

Dziękuję za rozmowę.