Was ist „Pullulan“ und wozu wird es verwendet?

Pullulan ist ein Polysaccharid natürlichen Ursprungs, das durch Fermentation von Zuckern wie Glukose, Saccharose oder auch Stärke mit Hilfe des Mikroorganismus Aureobasidium pullulans gewonnen wird. Während dieses biotechnologischen Prozesses werden die Zucker in lange Ketten sich wiederholender Moleküle umgewandelt, wodurch ein wasserlösliches, neutrales und biologisch abbaubares Polymer entsteht. Seine Herstellung beruht somit auf einem kontrollierten Fermentationsweg, vergleichbar mit dem, der für bestimmte andere kosmetische Inhaltsstoffe wie Hyaluronsäure verwendet wird.

Strukturell besteht Pullulan aus Maltotriose-Einheiten, die jeweils aus drei miteinander verknüpften Glukosemolekülen aufgebaut sind und durch spezifische glykosidische Bindungen vom Typ α-(1→6) verbunden werden. Diese Organisation verleiht ihm eine flexible lineare Struktur, die sich von der vieler anderer, stärker verzweigter Polysaccharide unterscheidet. Diese Besonderheit erklärt insbesondere seine Fähigkeit, homogene und transparente Filme in wässriger Lösung zu bilden, wobei gleichzeitig eine gute Wasseraffinität erhalten bleibt. Pullulan zeichnet sich somit durch physikochemische Eigenschaften aus, die für den kosmetischen Einsatz interessant sind: Es ist nichtionisch, über einen weiten pH-Bereich stabil und mit zahlreichen anderen Inhaltsstoffen kompatibel, was seine Einbindung in unterschiedliche Formulierungen erleichtert.

Pullulan wird in der Kosmetik hauptsächlich wegen seiner filmbildenden und texturgebenden Eigenschaften verwendet. Wasserlöslich und nichtionisch bildet es auf der Oberfläche von Haut und Haaren einen dünnen, homogenen und transparenten Film, der durch einen sofortigen Straffungseffekt wahrnehmbar ist. Dieser Film wirkt als physikalische Barriere, die den transepidermalen Wasserverlust begrenzt und so zum Erhalt der Hautfeuchtigkeit beiträgt. In Formulierungen übernimmt es außerdem eine strukturierende Funktion: Es verbessert die Viskosität, stabilisiert Emulsionen und fördert die Kohäsion zwischen den verschiedenen Bestandteilen, auch in Anwesenheit von Tensiden. Diese Vielseitigkeit erklärt seinen Einsatz in zahlreichen Produkten (Seren, Masken, Haarpflege), in denen es zudem zu einem glättenden und oberflächenweichmachenden Effekt beiträgt.

Auf der Haut verleiht diese Fähigkeit zur Filmbildung dem Pullulan eine unmittelbare glättende und straffende Wirkung rein physikalischer Natur. Es wirkt nicht in der Tiefe, verbessert jedoch das Erscheinungsbild der Epidermis, indem es deren Oberfläche ebnet und die Sichtbarkeit von Unebenheiten vorübergehend verringert. Darüber hinaus kann dieser Film die allmähliche Freisetzung bestimmter Wirkstoffe erleichtern, indem er deren Verdunstung begrenzt und ein hydratisiertes Umfeld aufrechterhält, das ihre Aktivität begünstigt. Auf dem Haar lagert sich Pullulan entlang der Haarfaser ab, wo es dazu beiträgt, die Cuticula zu umhüllen, das Gefühl von Geschmeidigkeit zu verbessern und den Glanz zu verstärken, ohne das Haar zu beschweren.

Über diese Oberflächeneffekte hinaus deuten einige Arbeiten auf ein potenzielles Interesse von Pullulan im Prozess der Wundheilung hin.

Eine experimentelle Studie an Ratten hat die topische Anwendung eines Pullulan-Gels auf Hautwunden untersucht. Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Verbesserung mehrerer biologischer Marker, die an der Wundheilung beteiligt sind: eine Zunahme des Gehalts an Kollagen, an Proteinen und an DNA sowie eine Beschleunigung der Wundkontraktion. Die Epithelisierungszeit wurde halbiert, und histologische Analysen zeigten eine verbesserte dermale Regeneration, eine Neovaskularisation und eine gesteigerte Kollagensynthese. Obwohl diese Ergebnisse aus einem Tiermodell stammen, deuten sie darauf hin, dass Pullulan die Hautreparatur unterstützen könnte.

Darüber hinaus wurden photoprotektive Eigenschaften auch für Exopolymere untersucht, die aus Aureobasidium pullulans gewonnen wurden. In einem Mausmodell, das über 15 Wochen UVB-Strahlung ausgesetzt war, ermöglichte die topische Anwendung dieser Polymere, den oxidativen Stress, der durch UV-Strahlung induziert wird, zu begrenzen, insbesondere indem die Bildung freier Radikale verringert, die Speicher an Glutathion, einem endogenen Antioxidans, erhalten und die Aktivierung von Matrix-Metalloproteinasen, Enzymen, die an der Kollagen­degeneration beteiligt sind, gehemmt wurden. Zudem wurde eine Abnahme proinflammatorischer Zytokine und der Apoptose von Keratinozyten beobachtet. Diese Ergebnisse weisen auf ein potenzielles Schutzvermögen gegenüber dem Photoaging hin, auch wenn klinische Daten am Menschen bislang nur in begrenztem Umfang vorliegen.

Schließlich weckt Pullulan über seine klassische Verwendung hinaus ein wachsendes Interesse für weiterentwickelte Anwendungen, insbesondere bei der Entwicklung von Wirkstofffreisetzungssystemen. Seine Fähigkeit, feste und biokompatible Strukturen zu bilden, wird in der Herstellung von auflösbaren Mikronadeln genutzt, die in der Dermatologie eingesetzt werden, um das Eindringen bestimmter Verbindungen zu verbessern. Auch wenn diese Technologien überwiegend im medizinischen Bereich untersucht werden, veranschaulichen sie das Potenzial von Pullulan als Vektor, mit einer möglichen Übertragung auf die Kosmetik.

Pullulan gilt als ein Inhaltsstoff der bei topischer Anwendung sehr gut verträglich ist. Nach heutigem Kenntnisstand berichtet die wissenschaftliche Literatur über keine signifikanten unerwünschten Wirkungen im Zusammenhang mit seiner Verwendung in kosmetischen Produkten. Sein Mangel an ausgeprägter chemischer Reaktivität begrenzt das Risiko für Hautirritationen oder Sensibilisierungen erheblich. Darüber hinaus dringt er nicht tief in die Haut ein und wirkt hauptsächlich an der Oberfläche, was das Risiko unerwünschter Reaktionen zusätzlich verringert. Es sei auch darauf hingewiesen, dass Pullulan nach aktuellem Wissensstand keine spezifischen Gegenanzeigen aufweist: Er kann bei Kindern, Schwangeren oder Stillenden sowie bei Personen mit empfindlicher Haut oder zu Hauterkrankungen neigender Haut verwendet werden.

Dennoch kann, wie bei jedem Bestandteil, die Verträglichkeit von Person zu Person variieren, weshalb es sinnvoll ist, einen Test bei der ersten Anwendung eines neuen kosmetischen Produkts durchzuführen.

• KANG S. J. & al. Inhibition of UVB-induced skin damage by exopolymers from Aureobasidium pullulans SM-2001 in hairless mice. Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology (2015).

• MORGANTI P. & al. Pullulan for advanced sustainable body- and skin-contact applications. Journal of Functional Biomaterials (2020).

• DONNELLY R. F. & al. Pullulan-based dissolving microneedle arrays for enhanced transdermal delivery of small and large biomolecules. International Journal of Biological Macromolecules (2020).

• LONCHIN S. & al. Topical administration of pullulan gel accelerates skin tissue regeneration by enhancing collagen synthesis and wound contraction in rats. International Journal of Biological Macromolecules (2020).

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