I capelli non svolgono funzioni vitali per l’organismo, ma fin dall’antichità rappresentano una caratteristica distintiva della persona e spesso diventano un mezzo con cui esprimere il proprio stile. Nel suo insieme l’acconciatura è legata al genere, ad aspetti religiosi, culturali e sociali. I capelli si prestano infatti a svariate trasformazioni, tramite cambiamenti di colore e fogge differenti. Tuttavia, i trattamenti chimici e fisici a cui essi vengono sottoposti possono provocare alterazioni anche irreversibili. Inoltre, i capelli sono soggetti all’effetto di fattori ambientali come la radiazione solare, il fumo, l’inquinamento che possono modificare la struttura e compromettere le proprietà estetiche e meccaniche. 

Pertanto, si assiste sempre più alla richiesta da parte dei consumatori di prodotti in grado di proteggere i capelli nella routine quotidiana e riparare i danni subiti. Al contempo si studiano trattamenti meno aggressivi, infatti il settore haircare è alla continua ricerca di ingredienti e di formulazioni che permettano di preservare la salute dei capelli e migliorare il loro aspetto.

I cosmetici per capelli includono varie tipologie di prodotti, classificati in base all’attività che debbono svolgere, tra cui azione di pulizia, styling, condizionante, colorante e decolorante, permanente e lisciante. Dal punto di vista delle formulazioni, le più diffuse sono shampoo, balsami, maschere, tinture, permanenti, stiranti ecc.

Per quanto concerne gli ingredienti, la crescente preoccupazione per i temi legati all’ambiente e il desiderio di seguire uno stile di vita che si ispiri il più possibile alla natura hanno stimolato l’interesse verso composti più sostenibili ed ecocompatibili.

Attualmente i derivati di natura proteica sono considerati una soluzione eccellente per conferire diverse proprietà ai capelli, proteggendoli dalle aggressioni esterne; a ciò si aggiunge un aspetto favorevole, ovvero il fatto che si possano ricavare, oltre che per via sintetica, da varie fonti naturali (animale, vegetale, microbica).

Per l’applicazione si può fare ricorso a diverse forme: proteine intere, idrolizzati proteici, peptidi, aminoacidi o anche nanosistemi contenenti proteine. L’effetto di queste biomolecole sulle fibre capillari dipende da diversi fattori, quali peso molecolare, sequenza di aminoacidi, carica, sostantività e idrofobicità/idrofilicità. Le formulazioni a base di ingredienti proteici possono modificare o migliorare le caratteristiche dei capelli come colore, lucentezza, forma, volume, consistenza, idratazione, effetto condizionante, pettinabilità, resistenza alla trazione. 

La biotecnologia offre una nuova metodologia per produrre in maniera efficace molecole di nuova concezione, ma anche sostanze note e già caratterizzate, con procedure innovative e maggiormente sostenibili che possano essere impiegate in ambito cosmetico.

I processi biotecnologici sono stati ampiamente utilizzati dalle industrie del personal care come mezzo per ottenere un’ampia varietà di ingredienti funzionali. Sfruttando vari strumenti biotecnologici (nello specifico, modifica enzimatica, espressione di proteine/peptidi ricombinanti, screening ad alto rendimento delle interazioni con le cheratine dei capelli), sono state progettate materie prime innovative e le aziende cosmetiche hanno sviluppato formulazioni con migliori prestazioni. Gli ingredienti cosmetici derivati dalla biotecnologia hanno attributi importanti come versatilità funzionale, elevata purezza e migliore biocompatibilità e possono essere ottenuti in modo sostenibile ricorrendo a processi più ecocompatibili, che consentono la produzione di composti attivi su larga scala con costi di produzione inferiori.

I capelli sono una fibra altamente strutturata, prevalentemente costituita da cheratina, una proteina caratterizzata dall’alta percentuale di zolfo, che conferisce una peculiare resistenza. Tuttavia, le pratiche diffuse, che prevedono l’applicazione di sostanze chimiche aggressive o che fanno ricorso al calore per modificare in modo temporaneo la struttura del capello, possono danneggiare la cuticola esterna, esponendo la corteccia interna a processi di degradazione.

Nel corso degli ultimi trent’anni sono state compiute numerose indagini sperimentali riguardo alle applicazioni biotecnologiche di derivati proteici in preparazioni per capelli, allo scopo di verificare le potenzialità di questi ingredienti a preservare la qualità delle fibre. Per esempio, il trattamento di capelli decolorati con una proteina umana ricombinante (K31) ha determinato un aumento dello spessore e una maggiore resistenza alla trazione. Questa proteina, in virtù della eccellente affinità verso altre cheratine dei capelli, ha formato una pellicola coesiva attorno alle fibre e ne ha migliorato l’elasticità e la resistenza meccanica. 

Le proteine della cheratina sono state anche coniugate con i lipidi allo scopo di ripristinare l’organizzazione a livello superficiale dei capelli. Dopo l’applicazione dei proteolipidi sui capelli decolorati, è stato osservato un miglioramento nella struttura, che può essere paragonata a quella di capelli vergini. Tale trattamento ha anche aumentato l’idrofobicità della superficie delle fibre dei capelli decolorati, con conseguente aumento dell’angolo di contatto e tempi di riassorbimento dell’acqua più prolungati. È stata inoltre studiata la capacità delle proteine della seta, fibroina e sericina coniugate con polisaccaridi di origine vegetale, di legare l’acqua aumentando l’idratazione del capello.

Negli ultimi anni si è affinata la conoscenza degli aspetti strutturali dei capelli e delle loro proprietà fisiche ed estetiche perché i ricercatori dispongono di metodi di indagine più accurati e di strumenti dotati di estrema sensibilità, oltre che di elevata specificità. Alla luce dei risultati incoraggianti raccolti, le formulazioni a base di cheratina o di idrolizzati di cheratina sono ormai abbastanza diffuse nelle preparazioni disponibili in commercio.

In un futuro prossimo, si può immaginare che i prodotti cosmetici per capelli saranno dotati di una maggiore affinità verso le fibre capillari perché verranno selezionati attivi di natura peptidica e polipeptidica “su misura”. I peptidi basati sulle sequenze di amminoacidi di cheratine e proteine associate alla cheratina con elevata affinità verso la componente proteica dei capelli potrebbero rivoluzionare il mercato dei cosmetici haircare, creando formulazioni con prestazioni superiori. La capacità di combinare diverse funzionalità nella stessa sequenza proteica dovrebbe infatti offrire l’opportunità di progettare prodotti adatti alle caratteristiche individuali, in quanto si partirebbe dalla sequenza del genoma dei capelli di una persona.

Letture consigliate

Tinoco A, Martins M, Cavaco-Paulo A, Ribeiro A. Biotechnology of functional proteins and peptides for hair cosmetic formulations. Trends in Biotechnology 2022;40(5):591-605.