î cosmÉtica el reflejo de una gran

î TECNOLOGÍA COSMÉTICA

62 ENERO/FEBRERO16 FARMESPAÑA INDUSTRIAL

El reflejode una GranExperiencia.

Departamento propio de Ingeniería.

Equipo de formulación con Pulmones de Llenado.

Fabricamos Equipos deProceso e Ingenieríapara Laboratorios.

Mezclador de Ensayos.

Equipo de formulaciónsobre plataforma.

Camino de Valdecabañas, 30 - 28500 Arganda del Rey - MadridTel: +34 91 872 83 36 - Fax: +34 91 870 64 22

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T I N S M A C A L®

Equipo de formulación





Prof. Mª Ángeles Muñoz

Directora del Grupo de InmunoBiología Clínica del Hospital Gregorio Marañón

Dr. Noel García-Medel

Experto en Inteligencia Artificial aplicada a Investigación Biomédica

Eduardo Muñoz-Molina

Máster en Dirección de Marketing y Gestión Comercial

Simcosmetic Biotech, empresa ubicada en el Parque Científico de Madrid

UNA METODOLOGÍA INTEGRAL PARA EL DESARROLLO DE PRODUCTOS DERMOCOSMÉTICOS

¿Qué ingredientes hay que combinar para obtener una crema antiarrugas o un serum antifatiga? ¿Qué diferencia hay entre un producto para el cuidado facial de día o de noche? ¿Cómo usar la centella asiática para prevenir el envejecimiento de la piel o la rosa mosqueta para mejorar el aspecto de una cicatriz?

Actualmente no existe una metodolo-gía estandarizada para el desarrollo de ingredientes activos en dermo-

cosmética, o dicho de una forma más pre-cisa, cosmeceúticos, una palabra acuñada para referirse a sustancias cuyo uso puede mejorar la apariencia de la piel interaccio-nando con ciertos aspectos de la biología de las células epidérmicas, preservando su integridad y previniendo los efectos del paso del tiempo o de la exposición a agen-tes que ocasionan un perjuicio estético a la piel. Hasta el momento, el desarrollo de fórmulas para dermocosmética se ha ba-sado en el conocimiento tradicional de las propiedades de un grupo restringido de in-gredientes cosméticos.

Además hay un condicionamiento de-terminado por la disponibilidad o el precio de los ingredientes u otras tendencias del mercado, como ha ocurrido con la rosa mosqueta o el aceite de argán durante los últimos años, cuyo uso ha supuesto impor-tantes ingresos a sus principales producto-res, Chile y Marruecos, respectivamente. Así, practicamente no existe un producto cicatrizante en el mercado que no se pro-mocione por su contenido en aloe vera o en aceite de rosa mosqueta.

SimCosmetic Biotech, ahora parte de InnoHealth Group, nace de la colaboración establecida entre tres profesionales proce-dentes de campos tan diferentes, quienes promovieron el proyecto empresarial con la idea de proporcionar una metodolo-gía para desarrollo de dermocosméticos con una calidad y rigor equiparables a las

exigencias técnicas del proceso de desa-rrollo preclínico de fármacos. Para ello, han creado una plataforma tecnológica que in-cluye dos componentes principales: un dis-positivo experimental, para la caracteriza-ción de la actividad biológica de sustancias que pueden emplearse como ingredientes cosméticos, a la cual han bautizado como SimDerma, y una herramienta de gestión informática, que permite almacenar la in-formación procedente de los ensayos ex-perimentales y emplearla para el diseño de combinaciones activas frente a aplicaciones dermocosméticas específicas, que se ha llamado INCOS (INgredients COmbination System).

Creación de una plataforma para screening de activos en dermocosméticaActualmente existen en el mercado más de 3000 ingredientes aprobados para su uso directo en productos cosméticos que pro-ceden de diversas fuentes, muchos de los cuales probablemente puedan aplicarse

para una amplia variedad de usos para los que aún no se han caracterizado.

Para determinar la potencial aplicabilidad de estos ingredientes, se diseñó un panel de 30 ensayos que incluyen dianas célulares y moleculares para estudiar actividades an-tioxidantes, antiinflamatorias, proliferación celular, producción de colágeno, protección celular frente a hipoxia, blanqueantes y otros efectos biológicos de interés en dermocos-mética. El conjunto de estas 30 dianas cons-tituye la plataforma experimental SimDerma, la cual puede ampliarse con la inclusión de nuevos experimentos o la actualización de los que están en uso. El método es aplicable tanto para compuestos puros como para ex-tractos botánicos y otras mezclas complejas, empleándose en la empresa para caracte-rizar la actividad de sustancias comerciales, ingredientes en fase de desarrollo o incluso fórmulas que se han diseñado con el resto de herramientas de la plataforma.

El reto consistía en poder ejecutar el panel completo de ensayos para todos los analitos en un tiempo reducido, generando unos re-sultados interpretables mediante un sistema de evaluación unificado para todos los ex-perimentos. Para ello, se seleccionaron mo-delos experimentales cuyas características favoreciesen un procedimiento de trabajo altamente estandarizado, fundamentalmen-te ensayos basados en cambios en los nive-les de expresión de un marcador molecular fácilmente medible, priorizando aquellos sistemas que admitan un método común de detección entre diferentes experimentos como son la emisión o la absorción lumínica.

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Sin embargo, el dispositivo experimental incluye también algunos ensayos funcio-nales en los que no es posible evaluar la actividad del analito mediante la medida del cambio de niveles de marcadores mo-leculares, sino que es necesaria la observa-ción directa del efecto biológico, como es el caso de los experimentos de migración o proliferación celular, que suponen etapas limitantes en el proceso de análisis.

Comúnmente, en otras organizaciones, los estudios sobre actividad biológica de sustancias de uso cosmético se dirigen a aquellas actividades de las que existan evi-dencias previas, restringiendo su aplicabili-dad a los usos más tradicionales. En SimDerma, sin embargo, todos los ingre-dientes analizados se someten al panel completo de ensayos, lo cual determina la posibilidad de identificar nuevas aplicacio-nes para el cosmecéutico, así como detec-tar otros efectos no deseados cuando se combina el ingrediente para generar una fórmula orientada a un uso concreto.

La actividad biológica del ingrediente cosmético puede determinarse como la capacidad de inducir un aumento en los valores de un marcador o de promover un efecto biológico, para el caso de ensayos diseñados para la evaluación de sustancias activadoras, o bien la capacidad de reducir los valores del marcador o de bloquear el proceso biológico, en el caso de ensayos para evaluación de sustancias inhibitorias.

Sin embargo, sería excesivamente costo-so calcular parámetros farmacológicos para la cuantificación de la actividad de todos los ingredientes cosméticos, debido al elevado número de condiciones a las que deberían repetirse los ensayos. En su lugar, se em-plea una aproximación en la que los ensa-yos se llevan a cabo a tres concentraciones diferentes del ingrediente, lo que permite establecer un sistema de evaluación de su actividad en base a cuatro categorías. La primera categoría corresponde a sustancias no activas, en las que no se observa acti-vidad a ninguna de las concentraciones de

ensayo. La segunda categoría engloba las sustancias de baja actividad, cuyo efecto es perceptible solamente a la mayor con-centración ensayada, pero no en el resto de concentraciones. En la tercera categoría se incluirían los compuestos de actividad in-termedia, en los que el efecto se observa a partir de la concentración intermedia y, por último, la cuarta categoría serviría para cla-sificar compuestos altamente activos, con efectos perceptibles a la menor concentra-ción ensayada.

Los resultados de los ensayos, particu-larmente si se trata de ingredientes apro-bados para su uso directo en cosmética, pueden incluirse en las bases de datos empleadas por la herramienta de gestión informática para diseño automatizado de fórmulas cosméticas.

Productos naturales como fuente de activosLas tendencias actuales en dermocosméti-ca priorizan el uso de extractos botánicos u otros productos naturales frente al uso de otros principios activos, tratando de aprovechar la diversidad química propor-cionada por el mundo vegetal.

Un extracto botánico es en definitiva una mezcla compleja de moléculas, enriqueci-da en grupos funcionales que atienden a

determinadas características físicoquímicas, según el método de extracción. De esta forma, es probable que alguna de las molé-culas presentes en el extracto interaccionen positivamente con alguno de los modelos experimentales en el rango de concentra-ción de ensayo, no siendo necesario aislar la molécula responsable del efecto biológi-co, lo que reduce drásticamente el tiempo y coste de la etapa de investigación. Así mis-mo, puesto que estos extractos suelen estar enriquecidos en familias de moléculas, el efecto puede deberse a la intervención de más de una especie química, posiblemente actuando éstas de manera sinérgica frente a sus dianas.

Parametrización de las aplicaciones dermocosméticasUn paso imprescindible para la modeli-zación informática de cualquier proceso


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físico es la identificación de las reglas arit-méticas y lógicas que determinan el trans-curso del proceso. En el caso de este proyecto, había que describir el problema biológico que suponía una condición es-pecífica de la piel, vinculándolo a cambios en los valores de expresión o activación de dianas celulares y moleculares concretas.

Cualquier aplicación dermocosmética a implementar en la plataforma debe poder asociarse a un efecto biológico, el cual a su vez debe vincularse a resultados positivos en un grupo de modelos experimentales de SimDerma.

Así, para el desarrollo de un producto despigmentante, por ejemplo, se buscan combinaciones de productos que sean activas frente a los siguientes modelos experimentales: 1) inhibición de la activi-dad tirosinasa, enzima responsable de la transformación de la tirosina en melanina, el pigmento natural de la piel; 2) actividad antioxidante y 3) activación del proceso de autofagia celular que regula la degradación de los melanosomas en queratinocitos. La reacción positiva en los tres modelos ex-perimentales conduce al efecto biológico de reducción en los niveles de melanina, el cual está directamente vinculado a la acción despigmentante.

Diseño racional de activos para dermocosméticaPara la elaboración de una fórmula activa frente a una aplicación dermocosmética específica, la plataforma incluye la herra-mienta INCOS, consistente en un motor de búsqueda que opera sobre las bases de datos de la empresa, que incluyen centenares de ingredientes previamente caracterizados en SimDerma, creando una composición optimizada en función de la actividad de los ingredientes disponibles y las condiciones particulares de la aplicación deseada. El objetivo consiste en encontrar una combinación de ingredientes que pre-senten actividad frente a todos los modelos experimentales asociados a la aplicación deseada, priorizando por tanto el uso de sustancias clasificadas dentro de la cuarta categoría de actividad biológica para los ensayos relevantes. Las proporciones de los ingredientes se ajustan en base al nivel de actividad de estos frente a los modelos experimentales vinculados a una aplicación concreta, dentro del rango de concentra-ción recomendado por el fabricante.

El sistema incluye unos filtros prima-rios que permiten restringir el espacio de

búsqueda, por ejemplo descartando in-gredientes que respondan a determinadas características seleccionadas por el usuario, como aquellos que no hayan sido someti-dos a pruebas dermatológicas en personas, los que carezcan de determinadas certi-ficaciones (ECOcert, aptitud para consu-mo en cultura islámica o judaica, etc o los que procedan de un proveedor distinto al seleccionado.

Un factor particularmente condicionante es el mercado chino, puesto que su elevado volumen de consumo determina una impor-tante limitación en el valor comercial de pro-ductos cosméticos que incluyan ingredien-tes no aprobados por este país. Tanto es así, que uno de los filtros primarios del motor de búsqueda permite restringir el uso de ingre-dientes no autorizados en China.

El motor de búsqueda puede emplear, al-ternativamente, dos algoritmos diferentes, los cuales se adecuan al tamaño del espacio de búsqueda. Si el espacio de búsqueda es una colección de hasta 200-300 ingredien-tes aproximadamente, se puede emplear un algoritmo de búsqueda ligero basado en métodos de Monte Carlo. Cuando la cantidad de ingredientes disponible es su-perior, es conveniente emplear un segundo algoritmo basado en programación evolu-tiva, que requiere mayor rendimiento de la maquina operante pero tiene mayor capa-cidad de optimización cuando trabaja con grandes conjuntos de datos.

En el ejemplo anteriormente presentado, relativo a la formulación de un producto despigmentante, el sistema favorecería el uso de ingredientes activos frente a los mo-delos de actividad antioxidante, inhibición de actividad tirosinasa y activación del pro-ceso de autofagia, en base a una alta pro-babilidad de seleccionar ingredientes clasi-ficados dentro de la cuarta categoría de actividad en SimDerma para estos ensayos, probabilidad que iría decreciendo para in-gredientes clasificados dentro de las restan-tes categorías correspondientes a sustan-cias de menor actividad. Cuando, debido a

falta de disponibilidad de ingredientes de alta actividad, el sistema deba recurrir a in-gredientes de la tercera categoría u otras de menor actividad, las proporciones de estos se ajustarán de forma que se garanti-ce que la dosis de uso de la fórmula final produzca los efectos biológicos vinculados a la aplicación solicitada.

Pruebas de eficacia en simulador de pielAdemás de introducir el diseño racional automatizado de dermocosméticos, el proyecto de SimCosmetic Biotech preten-de avanzar un paso más adelante y desa-rrollar un sistema que permita la estima-ción teórica del comportamiento de la piel al aplicarle el producto, dando cuenta no solo de la eficiencia del producto y su apli-cabilidad sino también de la identificación de efectos potencialmente tóxicos o con-traproducentes. SkinSim, que es como han bautizado los promotores del proyecto a la plataforma de screening in silico de activos dermocosméticos, proporciona una etapa intermedia en el proceso de desarrollo de estos productos. SkinSim permitirá el screening masivo de cientos de miles de compuestos naturales con potencial uso en cosmética y productos para el cuidado de la piel antes de pasar a otros ensayos biológicos más costosos. Ya que la experi-mentación en animales está estrictamente prohibida en el desarrollo de cosméticos, este sistema aportará una nueva herra-mienta de alto interés en este sector.

Con la incorporación de estas nuevas tecnologías al mercado de la dermocosmé-tica, los creadores de SimCosmetic Biotech esperan aportar un sistema que permita una investigación de calidad con unos cos-tes asumibles para el desarrollo de nuevos productos que sirven para el cuidado de un órgano tan importante como es la piel �

SimCosmetic Biotech estará en el STAND C14 en

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