Efecto de la contaminación de agua en la queratina del cabello

A través del cabello se puede evaluar la influencia de la contaminación con metales tóxicos en el organismo humano. Los sitios reactivos de la queratina pueden interactuar con iones metálicos. Por ese motivo, se estudiaron los efectos del agua contaminada con metales pesados sobre la estructura molecular del cabello.

Teniendo en cuenta que más del 85% del peso del cabello proviene de la queratina, cualquier alteración en el estado del cabello se debería a cambios en este componente.
Debido a su estructura molecular, la proteína manifiesta birrefringencia cuando se coloca en un campo de luz polarizada. Como la disminución de la birrefringencia está relacionada con la pérdida de estructura proteica, su medición permite detectar cualquier cambio que pueda afectar al cabello a nivel molecular.

Efecto de la contaminación de agua en el aspecto del cabello

Se evaluó el impacto de la contaminación del agua en la estructura interna del cabello y el potencial protector de un exopolisacárido biomimético (EPS).

Los EPS son carbohidratos de alto peso molecular con una propiedad de biopelícula secretada por microorganismos en su entorno. El EPS utilizado para el estudio se obtuvo mediante la fermentación de una cepa marina de Alteromonas macleodi. Este es un polisacárido altamente ramificado compuesto por azúcares neutros como ramnosa, fucosa, manosa, glucosa y galactosas; ácidos urónicos como ácido glucurónico y galacturónico y sulfatos. También es rico en minerales esenciales como potasio, sodio, magnesio y calcio.

Unión de metales a la queratina

Después de la exposición al agua, cargada o no con metales pesados, se cuantificó la retención de metales en la superficie y en el interior de las fibras del cabello. Para esto se utilizó espectrometría de plasma acoplado inductivamente (ICP / MS). La exposición al agua contaminada aumentó significativamente las concentraciones de cobre, cadmio y plomo en el cabello en comparación con el control.

El cabello está compuesto esencialmente de queratina, una proteína estructural fibrosa de gran importancia para las propiedades mecánicas y la apariencia del cabello

. Dentro del cabello, las fibras de queratina se mantienen unidas a través de varios tipos de enlaces (enlaces de hidrógeno, sal y disulfuro). Además de su papel estructural, estos enlaces también proporcionan puntos blandos a través de los cuales el medio ambiente puede afectar el cabello.
Como los contaminantes del agua son esencialmente cationes monovalentes o divalentes, tienen una fuerte atracción por la carga negativa del cabello. Gracias a su tamaño pueden penetrar dentro de la fibra para interactuar con los enlaces internos responsables de la estructura del mismo.

El cabello expuesto repetidamente a agua contaminada retiene de manera significativa metales pesados catiónicos como el cobre, el cadmio y el plomo. La retención se puede explicar por interacciones que forman enlaces iónicos entre el cabello y los contaminantes. Una vez que los metales pesados han penetrado en el cabello, se unen a la queratina. Así tienen el potencial de afectar su estructura y por lo tanto sus funciones.

Impacto del agua contaminada y potencial protector del EPS biomimético

El exopolisacárido utilizado en este estudio presenta un elevado peso molecular lo que le confiere propiedad filmógena. Además el producto ha demostrado su eficacia para quelar metales pesados.
El impacto de la retención de metales pesados en la estructura del cabello y el potencial protector de EPS se documentó a nivel molecular a través de la medición de cambios en la birrefringencia de la queratina.
La determinación a nivel molecular permite determinar el cambio inicial en la estructura de la queratina. La inmersión en agua contaminada cambia la respuesta de birrefringencia del cabello en comparación con el control. Esto revela que la estructura interna del cabello ha sido modificada. Sin embargo, el tratamiento previo del cabello con el EPS biomimético anula el efecto de la contaminación del agua y restaura la respuesta del cabello a la luz.

¿Qué significa realmente un cambio en la birrefringencia?

La birrefringencia se define como la diferencia entre los dos índices de refracción de un material ópticamente anisotrópico. Dado que la estructura del cabello en el grupo de control (sin exposición a metales pesados) se considera intacta, los valores de birrefringencia obtenidos para este grupo se pueden tomar como niveles basales para todas las muestras de cabello.
Tras 30 ciclos de exposición al agua contaminada sin protección, los valores medios de birrefringencia disminuyeron un 9% en comparación con el control. Esto significa que el impacto del agua contaminada en la fibra capilar es estadísticamente significativo. Sin embargo, con pretratamiento de EPS de las fibras capilares, la birrefringencia no es significativamente diferente del control.

La disminución de la birrefringencia observada cuando las fibras del cabello son atacadas por contaminantes del agua refleja una pérdida de integridad estructural en la queratina. Si este daño no se detiene, debería tener un impacto definitivo en las propiedades macromoleculares del cabello, por ejemplo, cabello seco, dañado y menos elástico.

El pretratamiento del cabello con el biomimético EPS restaura los valores de birrefringencia a los niveles basales, evitando el daño inicial de la estructura de la queratina. EPS protege de forma eficaz y completa la queratina del cabello de los cambios estructurales inducidos por la contaminación del agua.

Futura aplicación del ingrediente

Los contaminantes del agua pueden penetrar en el cabello y dañar la queratina, su proteína estructural fibrosa. Estos efectos perjudiciales de la contaminación del agua se evitaron gracias a las propiedades filmógenas protectoras, quelantes y del potencial protector de un ingrediente activo cosmético derivado de un EPS biomimético.
Dado que la queratina es la principal proteína estructural del cabello, es razonable sugerir que esta protección también permitiría la preservación de las propiedades físicas del cabello, como la fuerza y la elasticidad, frente a la exposición repetitiva y perjudicial diaria.