Формула красоты: как наука влияет на косметическую индустрию

Экстракты из микроорганизмов, ​​«умные» пептиды и духи, созданные ИИ — современная косметическая индустрия представляет настоящий симбиоз науки и высоких технологий. Может показаться, что все дело — в моде на инновации. Однако эксперты отмечают: потребители все больше фокусируются не на эстетике продукта, а на его доказанной эффективности. Чтобы исследовать свойства новых ингредиентов и создавать безопасные формулы, компании все чаще обращаются к вузам и научным институтам. Как наука помогает косметическим предприятиям оставаться в тренде и отвечать на актуальные запросы покупателей, разбираемся в нашем материале.

На острие науки

Один из главных трендов в косметике — натуральность. ​​«Чистые» косметические продукты, основанные на природных компонентах, уже долгое время пользуются высоким спросом. Для этих средств уже есть проверенные временем компоненты с доказанной эффективностью: растительные масла (миндальное, оливковое, ши, жожоба) и экстракты растений — ромашки, зеленого чая, цветочные гидролаты*. Но ученые пошли дальше и научились извлекать из этих растений максимальную пользу.

​​«На острие науки — фенбиоксы. Это ферментированные экстракты. В чем их особенность? Раньше мы просто получали, например, экстракт алоэ веры или ромашки. Сейчас это сырье могут дополнительно обработать ферментами, чтобы высвободить действующие вещества, увеличить их выход», — рассказывает кандидат технических наук, заведующая кафедрой «Биотехнология и биоорганический синтез» Университета РОСБИОТЕХ Екатерина Вольнова.

В поисках новых компонентов производители нередко обращаются к экзотике. Например, в составе современных лосьонов для лица можно встретить экстракты центеллы азиатской (Centella Asiatica). Это ползучее многолетнее растение с недавнего времени стало популярным благодаря своему богатому химическому составу: в него входят вещества, обладающие успокаивающими, увлажняющими и другими ценными свойствами. Помимо экстрактов специалисты научились извлекать из этого растения экзосомы — умные молекулы, способные участвовать в переносе питательных веществ.

«Они достаточно маленькие и измеряются нанометрами. Поэтому есть основания полагать, что экзосомы способны проникать в верхние слои дермы. Но клинических исследований, подтверждающих это, пока нет», — отмечает ученый.

Еще один востребованный в косметике компонент — белковые соединения и гидролизаты. Сами по себе эти макромолекулы никак на кожу не повлиять не могут, так как не проникают глубже уровня эпидермиса. Чтобы такие компоненты «заработали», ученые их ферментируют: проводят направленный протеолиз и таким образом получают пептиды и аминокислоты.

Шампунь из куриного пера

Важную роль в разработке современных косметических ингредиентов играют биотехнологии. Они позволяют извлекать с помощью живых организмов и клеток растений эффективные компоненты, которые трудно получить традиционными методами.

Как это работает? Например, недавно в Университете РОСБИОТЕХ создали линейку для ухода за волосами на основе гидролизата кератина, полученного из куриного пера. Это весьма экологичное решение, замечает руководитель проекта Екатерина Вольнова. Куриное перо составляет около 10% от общей массы отходов птицефабрик. При этом оно почти на 90% состоит из кератина, что делает его идеальным источником этого компонента.

Основная проблема в том, что кератин — это сложный и труднорастворимый белок. Извлечь его из такого сырья — задача нестандартная. Ученые решили использовать штаммы бактерий, взятые из придонья Байкала, которые обладают кератиназной активностью. Это значит, что они содержат ферменты, способные расщеплять белок.

​​«Мы культивировали эти микроорганизмы и затем использовали жидкость с их ферментами для обработки измельченных куриных перьев. В результате получили гидролизаты кератина. Внешне этот продукт выглядит как порошок. Мы добавили его в состав маски и спрея для волос. Наши исследования показали, что применение этих средств приводит к росту количества активных волосяных фолликул и утолщению волосяной структуры», — объясняет Екатерина Вольнова.

Хотя это исследование еще не опубликовано в научном журнале, разработкой ученых уже заинтересовалась одна из российских парфюмерно-косметических компаний, отмечает специалист.

Водоросли, лава и лечебная грязь

Едва ли не самыми полезными косметическими ингредиентами считаются морские водоросли. Экстракты этих растений добавляют в омолаживающие кремы, сыворотки, маски, а также в укрепляющие шампуни и лосьоны. Используя биотехнологические методы, ученые могут не только извлекать из морских организмов экстракты, но и усиливать их свойства.

​​«Мы выращивали хлореллу в контролируемых условиях, а все полезные компоненты, которые хотели видеть в готовом экстракте, давали водорослям в качестве пищи. В результате нам удалось разработать ферментированные экстракты — высококонцентрированные биоактивные компоненты, полученные из бурых водорослей. Мы интегрировали эти вещества в линейку косметических средств», — делится кандидат технических наук Екатерина Вольнова.

Уходовую косметику на основе бурых водорослей разрабатывают и в Камчатском государственном университете им. Витуса Беринга. Используют в том числе редкие эндемичные виды. Эти морские растения богаты альгинатами — соединениями, структурно близкими к аминокислотам, которые способствуют естественному обновлению эпидермиса, поясняет заведующий кафедрой биологии и наук о Земле КамГУ, доцент, кандидат биологических наук Станислав Рогатых.

«Уникальность наших разработок в том, что мы применяем одновременно водный экстракт из лечебной грязи совместно с экстрактом из камчатских бурых водорослей, а вместо дистиллированной воды как основы — местные минеральные воды. Это горячие азотно-кремниевые термальные источники, богатые кремниевой кислотой, магнием, бромом и йодом. Они используются для лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата, кожи и нервной системы во многих санаториях», — говорит эксперт.

Всего в линейку натуральной косметики, разработанной камчатскими учеными, входит пять рецептур: крем для тела, скраб, крем-баттер, маска-обертывание и крем-гель для лица. В составе некоторых продуктов также присутствует вулканический песок. Этот компонент, состоящий из титаномагнетитов, имеет высокую теплоемкость, быстро прогревается и обладает скрабирующим эффектом, объясняет Станислав Рогатых.

Сейчас косметические продукты находятся на стадии лабораторных испытаний. Специалисты надеются, что новые средства появятся в аптеках и магазинах с камчатской сувенирной продукцией уже к концу 2026 года.

ИИдеальные духи

ИИ-технологии дошли и до парфюмерии. Необычный продукт в этом сегменте представили в прошлом году студенты Университета Иннополис. Специалисты разработали нейросеть, которая создала парфюм на основе анализа 40 тысяч сочетаний ароматов и пользовательских оценок. В результате получился парфюм под названием SD-1 (Synthetic Dream), способный вызвать эмоциональный отклик у большинства людей.

«Искусственный интеллект анализировал не химические формулы, а то, как люди описывают и оценивают запахи. По сути, мы оцифровали язык парфюмерии. В сгенерированном аромате присутствуют ноты ириса, жасмина, розового перца, кожи и тубероза. Сейчас аромат представлен в виде пробников объемом 5 мл. Мы позиционируем его как рум-спрей, который лучше наносить на постельное белье, ковры и шторы. Его можно приобрести в магазине мерча Университета Иннополис», — рассказывает студент Университета Иннополис, сооснователь AI Spirit Сергей Полин.

По его словам, процесс разработки такой нейросети — вполне стандартный для области data science: в него входит сбор и анализ данных, создание ИИ-моделей, построение и валидация гипотез, повторное тестирование. Чтобы убедиться в качестве итогового продукта, специалисты привлекли профессиональный «нос» — парфюмера, который оценивал полученные результаты и помог создать парфюм.

«Искусственный интеллект работает с абстракциями, не умеет нюхать и чувствовать запахи. А аромат живет на коже, раскрывается со временем, у него есть душа. Это может оценить только человек», — объясняет молодой ученый.

Специалист уверен, что в ближайшие годы искусственный интеллект изменит парфюмерную индустрию: ускорит разработку новых ароматов за счет генерации математически обоснованных гипотез и позволит с высокой точностью прогнозировать тренды на основе анализа глобальных данных. В будущем эти изменения откроют путь к гиперперсонализации — созданию индивидуального аромата под конкретного человека за считанные минуты. При этом нейросети не заменят парфюмеров, а станут инструментом, который возьмет на себя рутинный перебор вариантов, подчеркивает студент.

Специалист по косметике

В наше время рынок косметики переживает настоящий бум. Развитие наукоемких технологий и спрос на «умную» косметику привели к тому, что теперь индустрии красоты требуются новые кадры. Над созданием косметических продуктов, которые появляются на полках магазинов, работают технологи, химики-аналитики, биотехнологи, дерматологи и другие специалисты. По этим направлениям готовят в крупнейших университетах страны, в том числе Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова, Университете РОСБИОТЕХ и Томском государственного университете (ТГУ).

«Наш вуз — один из немногих в Москве и Московской области, где обучают технологов-разработчиков парфюмерно-косметических средств. При этом мы сотрудничаем с компаниями по нескольким векторам. Например, они дают нам техзадание, под которое мы собираем междисциплинарную команду и выполняем с ребятами научно-исследовательские работы. Также, наши студенты могут решать задачи на базе предприятий во время прохождения преддипломной практики или стажировки», — рассказывает Екатерина Вольнова.

Еще один вызов для косметической отрасли — нехватка отечественного сырья. В прошлом году участники V Конгресса молодых ученых отмечали, что компоненты, которые закупают производители косметики, часто бывают нестабильными: могут потерять цвет, запах или оказываются недостаточно хорошего качества. Наука и в этом может помочь. Так, в конце прошлого года стало известно, что ТГУ будет выпускать вещества для отечественной косметики. Параллельно с этим университет совместно с Департаментом химической промышленности Минпромторга России и Инжиниринговым химико-технологическим центром разрабатывает стратегию развития химической промышленности в России до 2035 года.

Поэтому перспективы у сотрудничества между учеными и косметическими компаниями достаточно широкие. Сегодня для создания уходового средства с доказанной эффективностью бизнесу нужны не отдельные разработки, а комплекс фундаментальных и прикладных исследований.

«Чтобы внедрить в состав продукта новый компонент, который ранее нигде не использовался, компаниям нужно пройти длинный путь: от подготовки документов и ввоза сырья до анализа химического состава и тестирования на безопасность. Для этого важно наладить сотрудничество с научно-исследовательскими организациями, которые предложат способы экстракции, определят, по каким веществам этот экстракт стандартизировать и проведут доклинические исследования», — подчеркивает кандидат технических наук Екатерина Вольнова.