Development of cosmetic products with antimicrobial effect

Predložená bakalárska práca sa zaoberá štúdiom a prípravou nanomateriálov s antimikrobiálnym účinkom. Boli pripravené nanovlákna metódou forcespinningu z biopolymérov a taktiež lipozómy metódou sonifikácie. Aktívne látky využívané v tejto práci sú tymol, karvakrol a eugenol. V teoretickej časti sú popísané niektoré z možnosti prípravy nanovlákien a nanočastíc a tiež materiály pre syntézu týchto nanomateriálov. Ďalšie kapitoly popisujú aj problematiku enkapsulácie účinných látok do nanomateriálov. Táto časť sa práce venuje aj mikrobiómu pokožky, antimikrobiálnému účinku a antimikrobiálnym látkam, či už syntetickým alebo prírodným. Praktická časť tejto práce sa zaoberá stanovením absorpčných maxím, antioxidačnej aktivity a obsahu polyfenolov u jednotlivých aktívnych látok. Ďalej sa venuje príprave nanovlákien z polyhydroxybutyrátu. Do týchto vlákien boli enkapsulované aktívne látky a tiež bolo stanovené postupné uvoľňovanie účinných látok do dvoch prostredí, a to fyziologický roztok a destilovaná voda. Táto časť práce taktiež popisuje optimalizáciu prípravy nanovlákien z chitozánu a polyamidu metódou rotačného zvlákňovania. Funkcionalizované lipozómy boli charakterizované z hľadiska ich veľkosti, stability, enkapsulačnej účinnosti a taktiež bolo zaznamenávané postupné uvoľňovanie aktívnych látok. Lipozómy vykazovali aj po niekoľkých týždňoch vysokú stabilitu a ich veľkosť sa pohybovala v rozmedzí od 170,90 ± 1,63 nm do 243,07 ± 7,83 nm. V neposlednom rade bola otestovaná antimikrobiálna aktivita pripravených produktov a aj samotných aktívnych látok. Mikroorganizmy použité k tomuto stanoveniu zahŕňajú tri bakteriálne kmene, a to Cutibacterium acnes, Staphylococcus epidermidis a Escherichia coli. Testované aktívne látky, či už v čistej alebo enkapsulovanej forme, preukázali antimikrobiálny účinok voči grampozitívnym aj gramnegatívnym baktériám. Na základe dosiahnutých výsledkov teda predpokladáme možnosť využitia pripravených produktov v kozmetických výrobkoch, určených pre liečbu akné a iných kožných chorôb, a tiež ich využitie v podobe konzervantov.The proposed bachelor's thesis focuses on the preparation and study of nanomaterials with antimicrobial properties. The nanofibers were synthesized from biopolymers using the forcespinning method, and liposomes were prepared using the sonification method. Active ingredients used in this work are tymol, carvacrol, and eugenol. The theoretical section of the thesis discusses the methods for preparing nanofibers and nanoparticles and the materials required for their synthesis. It also covers the encapsulation of active ingredients in nanomaterials. Additionally, this part explores the skin microbiome, antimicrobial effects, and the use of both natural and synthetic antimicrobial agents. The practical part of the thesis focuses on determining the polyphenol content and antioxidant activity of each active ingredient. The gradual release of active ingredients into saline solution and distilled water was determined for nanofibers synthesized from polyhydroxybutyrate with encapsulated active ingredients. Furthermore, it deals with the optimization of nanofiber synthesis from chitosan and polyamide using the forcespinning method. The functionalized liposomes were characterized in terms of their size, stability, encapsulation efficiency, and gradual release of active ingredients. The liposomes showed high stability even after several weeks, and their size ranged from 170.90 ± 1.63 nm to 243.07 ± 7.83 nm. Finally, the antimicrobial activity of the prepared products and active ingredients was tested against Cutibacterium acnes, Staphylococcus epidermidis, and Escherichia coli. The tested active ingredients in pure and encapsulated form, demonstrated antimicrobial effect against both gram-positive and gram-negative bacteria. We assume the possibility of using the prepared nanomaterials in cosmetic products intended for the treatment of acne and other skin diseases, and also its use in the form of preservatives.