A cura di:
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Dott. Alessandro Vecchi, Biotecnologo Molecolare e Industriale – Ricerca, formulazione e regolatorio.
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Arianna Gaudioso, Informatrice Cosmetica Qualificata
Indice
Che cosa significa peso molecolare?
Per comprendere perché esistano diversi tipi di acido ialuronico bisogna partire dalla sua struttura.
L’acido ialuronico è un polisaccaride, cioè una lunga molecola costituita dalla ripetizione di unità zuccherine. Nel suo caso, queste unità sono formate alternativamente da acido glucuronico e N-acetilglucosamina.
Possiamo immaginarlo come una lunga catena.
Più numerosi sono gli elementi che costituiscono questa catena, più grande sarà la molecola e maggiore sarà il suo peso molecolare.
Il peso molecolare viene espresso generalmente in Dalton (Da) o, più frequentemente quando si parla di acido ialuronico, in kilodalton (kDa).
1 kDa corrisponde a 1.000 Dalton.
Un acido ialuronico da 20 kDa è quindi una molecola molto più piccola rispetto a un acido ialuronico da 1.000 o 2.000 kDa.
Questa differenza non è soltanto numerica.
Le dimensioni della molecola influenzano infatti proprietà importanti come:
- la capacità di formare un film sulla superficie cutanea;
- l’interazione con l’acqua;
- la capacità di attraversare lo strato corneo;
- la distribuzione nei diversi strati dell’epidermide;
- alcune interazioni biologiche con le cellule cutanee.
È proprio per questo motivo che due cosmetici contenenti entrambi acido ialuronico possono comportarsi in maniera differente.
Esiste una classificazione ufficiale?
Non esiste una classificazione universalmente accettata che stabilisca con precisione dove finisca l’alto peso molecolare e dove inizi il medio o il basso peso molecolare.
Gli intervalli possono cambiare tra una pubblicazione scientifica e l’altra.
Per questo, più che concentrarsi rigidamente sulle definizioni, è utile comprendere un principio generale:
riducendo il peso molecolare cambiano progressivamente le proprietà dell’acido ialuronico e la sua capacità di distribuirsi nella pelle.
Gli studi di penetrazione cutanea hanno, ad esempio, confrontato direttamente frazioni da 1.000-1.400 kDa, 100-300 kDa e 20-50 kDa, evidenziando comportamenti differenti.
Studio scientifico: Human skin penetration of hyaluronic acid of different molecular weights
Acido ialuronico ad alto peso molecolare
L’acido ialuronico ad alto peso molecolare è costituito da catene particolarmente lunghe e quindi da molecole di grandi dimensioni.
Proprio per la loro grandezza, queste molecole hanno una capacità molto limitata di attraversare la barriera cutanea.
Una volta applicate sulla pelle rimangono quindi prevalentemente sulla superficie e nello strato corneo, cioè la porzione più esterna dell’epidermide.
Questo non significa che siano meno efficaci. Significa semplicemente che svolgono una funzione diversa.
Cosa fa sulla pelle?
L’acido ialuronico ad alto peso molecolare possiede un’importante capacità filmogena e idratante.
Sulla superficie cutanea contribuisce alla formazione di un sottile film idrofilo in grado di trattenere acqua.
Una maggiore idratazione dello strato corneo rende la pelle più morbida e flessibile e può migliorare visivamente la sua superficie.
Il risultato cosmetico è una pelle che appare:
- più idratata;
- più morbida;
- più levigata;
- temporaneamente più distesa.
L’effetto sulle piccole linee superficiali è legato soprattutto all’idratazione: quando lo strato corneo contiene una quantità adeguata di acqua, la superficie cutanea appare infatti più uniforme.
Penetra nella pelle?
Uno studio pubblicato su Skin Research and Technology ha utilizzato la spettroscopia Raman per seguire la penetrazione cutanea di acido ialuronico con differenti pesi molecolari.
L’acido ialuronico da 1.000-1.400 kDa non ha mostrato la stessa capacità delle molecole più piccole di attraversare lo strato corneo, rimanendo prevalentemente negli strati più superficiali.
Acido ialuronico a medio peso molecolare
Riducendo le dimensioni della catena, il comportamento dell’acido ialuronico comincia a cambiare.
Le molecole di dimensioni intermedie mantengono buone proprietà idratanti, ma possono mostrare una capacità maggiore di attraversare almeno parzialmente lo strato corneo.
Possiamo quindi considerarle un livello intermedio tra l’azione prevalentemente superficiale delle molecole molto grandi e quella delle frazioni a basso peso molecolare.
Cosa fa sulla pelle?
L’acido ialuronico a medio peso molecolare può contribuire all’idratazione non soltanto sulla superficie, ma anche negli strati più superficiali dell’epidermide.
L’aumento dell’idratazione può contribuire a migliorare:
- elasticità;
- morbidezza;
- turgore;
- levigatezza della superficie cutanea.
Cosa mostrano gli studi?
Nello studio mediante spettroscopia Raman citato precedentemente, le molecole di acido ialuronico comprese tra 100 e 300 kDa sono state in grado di attraversare lo strato corneo.
Il loro comportamento è risultato quindi differente rispetto all’acido ialuronico da 1.000-1.400 kDa.
Acido ialuronico a basso peso molecolare
Riducendo ulteriormente la lunghezza della catena si ottiene l’acido ialuronico a basso peso molecolare.
Le sue dimensioni inferiori gli consentono generalmente di attraversare più facilmente la barriera rappresentata dallo strato corneo e di distribuirsi maggiormente negli strati epidermici.
È proprio questa caratteristica ad aver attirato particolare interesse nella ricerca cosmetologica.
Cosa fa sulla pelle?
L’azione dell’acido ialuronico a basso peso molecolare non si limita alla formazione di un film sulla superficie.
La maggiore capacità di penetrazione permette alle molecole più piccole di distribuirsi negli strati dell’epidermide e di contribuire all’idratazione a questo livello.
Questo può riflettersi su parametri cosmetici quali:
- idratazione;
- elasticità;
- turgore;
- aspetto delle piccole rughe.
Alcune specifiche frazioni a basso peso molecolare sono state inoltre studiate per le loro interazioni con i cheratinociti e con le strutture cellulari dell’epidermide.
Uno studio su epidermide umana ricostituita ha osservato, ad esempio, che un HA di circa 50 kDa presentava caratteristiche differenti rispetto alle molecole più grandi ed era associato a modificazioni nell’espressione di alcuni geni coinvolti nella differenziazione dei cheratinociti e nelle giunzioni intercellulari.
È però importante non generalizzare questi risultati.
Dire semplicemente che “tutto l’acido ialuronico a basso peso molecolare stimola le cellule” sarebbe scientificamente troppo impreciso: l’attività dipende dal peso molecolare specifico, dalla concentrazione e dal modello sperimentale utilizzato.
Come cambia la penetrazione in base al peso molecolare?
Una delle domande più interessanti è proprio questa:
quanto può penetrare nella pelle l’acido ialuronico applicato attraverso un cosmetico?
Per molto tempo l’acido ialuronico è stato considerato una molecola troppo grande per superare lo strato corneo.
Questa affermazione è corretta soprattutto per le forme ad alto peso molecolare, ma non può essere applicata indistintamente a tutte le dimensioni di HA.
Lo studio di Essendoubi e collaboratori ha confrontato acidi ialuronici appartenenti a tre diversi intervalli di peso molecolare:
- 1.000-1.400 kDa
- 100-300 kDa
- 20-50 kDa
Utilizzando la Raman micro-imaging, i ricercatori hanno osservato che gli acidi ialuronici compresi tra 20 e 300 kDa riuscivano ad attraversare lo strato corneo, mentre la frazione ad alto peso molecolare da 1.000-1.400 kDa mostrava una permeabilità molto più limitata.
Questo significa che la capacità dell’acido ialuronico di penetrare nella pelle dipende in misura importante dalle dimensioni della molecola.
Leggi lo studio completo su PubMed
| Peso molecolare | Comportamento prevalente |
|---|---|
| Alto PM | Rimane prevalentemente sulla superficie e nello strato corneo. |
| Medio PM | Può attraversare parzialmente lo strato corneo e distribuirsi nell’epidermide. |
| Basso PM | Presenta una maggiore capacità di attraversare lo strato corneo e distribuirsi negli strati epidermici. |
La tabella rappresenta una semplificazione utile alla comprensione. La penetrazione cutanea dipende anche dalla formulazione, dalla concentrazione, dalle caratteristiche della materia prima e dal modello sperimentale considerato.
Qual è il peso molecolare migliore?
A questo punto potrebbe sembrare logico concludere che l’acido ialuronico a basso peso molecolare sia sempre migliore.
In realtà, non è così.
Maggiore penetrazione non significa necessariamente maggiore efficacia.
I diversi pesi molecolari svolgono funzioni differenti.
L’acido ialuronico ad alto peso molecolare è particolarmente utile sulla superficie cutanea, dove esercita un’importante azione filmogena e contribuisce a mantenere l’idratazione dello strato corneo.
Le frazioni intermedie possono combinare l’effetto idratante con una maggiore capacità di distribuzione epidermica.
Le molecole a basso peso molecolare possono invece raggiungere più facilmente gli strati dell’epidermide.
In altre parole, alto e basso peso molecolare non devono necessariamente essere considerati concorrenti.
Possono essere complementari.
Ed è proprio questo principio che rende interessante l’utilizzo di più pesi molecolari all’interno della stessa formulazione.
Ma abbiamo evidenze che pesi molecolari diversi producano effettivamente risultati differenti sulla pelle?
Cosa ci dicono gli studi clinici?
Uno degli studi più interessanti sull’argomento ha confrontato direttamente l’efficacia cosmetica di acidi ialuronici con differenti pesi molecolari.
Lo studio, pubblicato sul Journal of Drugs in Dermatology, ha coinvolto 76 donne di età compresa tra 30 e 60 anni con rughe perioculari.
Sono state utilizzate formulazioni contenenti lo 0,1% di acido ialuronico con cinque differenti pesi molecolari:
- 50 kDa;
- 130 kDa;
- 300 kDa;
- 800 kDa;
- 2.000 kDa.
Le formulazioni sono state applicate due volte al giorno per 60 giorni.
Intorno all’altro occhio veniva applicata una crema veicolo utilizzata come controllo.
Quali sono stati i risultati?
Dopo il periodo di trattamento, le formulazioni contenenti acido ialuronico hanno determinato un miglioramento dell’idratazione e dell’elasticità cutanea.
Ma il risultato più interessante riguarda le dimensioni molecolari.
Le formulazioni contenenti HA da 50 e 130 kDa hanno mostrato una riduzione significativa della profondità delle rughe rispetto alla crema veicolo dopo 60 giorni.
Lo studio suggerisce quindi che il peso molecolare possa influenzare non soltanto la capacità di penetrazione dell’acido ialuronico, ma anche alcuni dei risultati cosmetici osservabili dopo un utilizzo continuativo.
È però importante interpretare correttamente questi dati.
L’acido ialuronico applicato topicamente non deve essere paragonato a un filler iniettabile.
La riduzione della profondità delle rughe osservata nello studio riguarda un trattamento cosmetico continuativo e può essere correlata all’insieme degli effetti sulla pelle, tra cui idratazione, elasticità e distribuzione epidermica dell’HA.
Quindi è meglio utilizzare un solo peso molecolare o più pesi molecolari?
Alla luce di quello che sappiamo, cercare un unico “peso molecolare migliore” è probabilmente un modo troppo semplice di affrontare la questione.
Un acido ialuronico ad alto peso molecolare e uno a basso peso molecolare non svolgono esattamente la stessa funzione.
Il primo agisce prevalentemente sulla superficie.
Il secondo può raggiungere maggiormente gli strati epidermici.
Una formulazione che utilizza razionalmente differenti pesi molecolari può quindi sfruttare meccanismi complementari:
in superficie, favorendo l’idratazione dello strato corneo e la formazione di un film;
negli strati epidermici, grazie alle frazioni molecolari più piccole capaci di attraversare maggiormente lo strato corneo.
Questo non significa, però, che un cosmetico che dichiara “5 tipi”, “7 tipi” o “10 tipi” di acido ialuronico sia automaticamente migliore.
Il numero di forme presenti nella formula dice poco se non conosciamo anche:
- il loro peso molecolare;
- la loro concentrazione;
- la qualità delle materie prime;
- il veicolo in cui sono formulate.
Dal punto di vista scientifico, quindi, non conta semplicemente quanti acidi ialuronici vengono utilizzati, ma quali vengono utilizzati e perché.
Conclusioni
Parlare semplicemente di “acido ialuronico” significa descrivere solo una parte delle caratteristiche di questo ingrediente.
Il suo peso molecolare ne influenza infatti in maniera importante il comportamento sulla pelle.
Le molecole ad alto peso molecolare rimangono prevalentemente sulla superficie cutanea, dove svolgono un’importante azione filmogena e idratante.
Riducendo le dimensioni molecolari aumenta la capacità dell’acido ialuronico di attraversare lo strato corneo e di distribuirsi nell’epidermide.
Gli studi disponibili mostrano inoltre che specifici pesi molecolari possono determinare risultati differenti anche dal punto di vista cosmetico.
Questo non significa che esista un peso molecolare universalmente migliore.
Alto, medio e basso peso molecolare possono svolgere funzioni differenti e complementari.
Ed è proprio questa complementarità, più che la semplice presenza dell’acido ialuronico nell’INCI, a rendere interessante lo studio dei diversi pesi molecolari nelle moderne formulazioni cosmetiche.
Studi scientifici citati
Essendoubi M. et al.
Human skin penetration of hyaluronic acid of different molecular weights as probed by Raman spectroscopy.
Skin Research and Technology, 2016.
PubMed
Pavicic T. et al.
Efficacy of cream-based novel formulations of hyaluronic acid of different molecular weights in anti-wrinkle treatment.
Journal of Drugs in Dermatology, 2011.
PubMed
Farwick M. et al.
Fifty-kDa hyaluronic acid upregulates some epidermal genes without changing TNF-α expression in reconstituted epidermis.
Skin Pharmacology and Physiology, 2011.
PubMed
