Síntese e caracterização de nanocompósitos – ABC Cosmetologia

Química e Derivados, Síntese e caracterização de nanocompósitos ZnO:SBA-15 com potenciais aplicações em cosméticosQuímica e Derivados, Síntese e caracterização de nanocompósitos ZnO:SBA-15 com potenciais aplicações em cosméticos

Nanomateriais têm atraído o interesse da comunidade científica por apresentarem propriedades diferenciadas das observadas nos materiais maciços, em virtude de possuírem pelo menos uma das suas dimensões na escala nanométrica, ou seja, dimensão abaixo do tamanho crítico, onde o surgimento da propriedade é decorrência da redução do tamanho. Devido tal característica, esses materiais podem apresentar maior reatividade química, melhores propriedades ópticas, maior estabilidade mecânica e térmica, dentre outras, tornando-os muito promissores para aplicações em diversas áreas, tais como, química, farmacêutica, médica, cosmética.1-4

Dentre os nanomateriais, encontram-se as nanopartículas semicondutoras, que apresentam propriedades ópticas e elétricas exclusivas, devido aos efeitos de confinamento quântico dos elétrons. Um exemplo dessas nanoparticulas são os óxidos metálicos de zinco (ZnO) que, juntamente com dióxido de titânio (TiO2), devido à sua capacidade de absorver e refletir na região do UV, vêm sendo amplamente utilizado em fotocatálise e fotoproteção.5,6

O mercado cosmético busca novidades e tecnologias que promovem produtos mais eficazes e seguros. Filtro solar não foge à regra.

Óxido de zinco (ZnO) juntamente com dióxido de titânio (TiO2) são óxidos muito utilizados na preparação de protetores solares físicos, uma vez que estes óxidos tem a capacidade de absorver, refletir e espalhar na região do UVA (400-320 nm) e UVB (320-390 nm).7,8 O uso de nanopartículas de óxidos metálicos nas formulações promove um produto menos viscoso, com maior transparência, além de melhorar a interação com a pele e a proteção contra a radiação UV.7, 9-10

A limitação do uso das nanopartículas nas formulações cosméticas ocorre pois estudos in vitro, mostram que nanopartículas de óxidos metálicos induzem a formação de radicais livres, podendo causar danos ao DNA.5 Entretanto, pesquisas mostraram que as nanopartículas de ZnO e TiO2 não penetram no estrato córneo e, desse modo, não são tóxicos.12-14 Outro inconveniente é que essas nanopartículas podem se aglomerar, reduzindo a eficácia do material.7 Para sanar este problema é sugerida a incorporação dessas nanopartículas em matrizes inorgânicas, como as sílicas mesoporosas ordenadas (SMO).

As SMO possuem elevada área superficial (até 1500 m2.g-1), tamanhos de poros grandes e ajustáveis (10-50 nm), volume de poro maior que 1 cm³.g-1, além de terem elevada estabilidade térmica e mecânica.15,16 Dentre as SMO, é encontrada a SBA-15, que apresenta estrutura bidimensional hexagonal e é preparada empregando um direcionador de estrutura neutro em meio ácido, utilizando tetraetilortossilicato (TEOS) como fonte de sílica.17 A SBA-15 possui elevada área superficial (aproximadamente 800 m2.g-1), poros em torno de 10 nm e espessura de parede de 3,1 – 6,4 nm.17

Química e Derivados, Síntese e caracterização de nanocompósitos ZnO:SBA-15 com potenciais aplicações em cosméticos

Figura 1: Esquema simplificado da síntese da SBA-15

Nanopartículas de ZnO podem ser incorporadas na matriz inorgânica SBA-15 pelo método pós-síntese, onde a fonte metálica é adicionada a SBA-15 já previamente preparada utilizando etanol como solvente. Os nanocompósitos podem ser caracterizados por espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS), isotermas de adsorção-dessorção de N2 (NAI), microscopia eletrônica de varredura (MEV). Testes de eficácia e segurança (conforme figura 2), são realizadas pelos professores e alunos da UNIFESP com resultados promissores e publicando artigos científicos que podem auxiliar na indústria cosmética.

Química e Derivados, Síntese e caracterização de nanocompósitos ZnO:SBA-15 com potenciais aplicações em cosméticos

Figura 2: Esquema de experimentos realizados pelo grupo de pesquisa UNIFESP, coordenado pelas professoras Tereza Martins, Patrícia Lopes e Vânia Leite.

Referências

01 ASSIS,L.M.; ZAVARESE, E.R.; PRENTICE-HERNÁNDEZ, C.; SOARES, L.A.S. Características de nanopartículas e potenciais aplicações em alimentos. Braz. J. Food Technol., v.15, n.2, p.99-109, 2012.

02 NEWMAN, M.D.; STOTLAND, M.; ELLIS, J. I. The safety of nanosized particles in titanium dioxide – and zinc oxide – based sunscreens. J. Am. Acad. Dermatol., v.61, n.4, p.685-692, 2009.

03 LU, G. Q.; ZHAO, X. S. Nanoporous materials – an overview. Series on Chemical Engineering, v.4, p.1–13, 2004.

04 NIEMEYER, C. M. Nanoparticles, proteins, and nucleic acids: biotechnology meets materials science. Angew. Chem. Int. Ed., v.40, p.4128–4158, 2001.

05 ZALESKA, A.; Doped-TiO2: A Review. Recent Pat. Eng., v.2, n.3, p.157-164, 2008.

06 SERPONE, N.; DONDI, D.; ALBINI, A. Inorganic and organic UV filters: their role and efficacy in sunscreens and suncare products. Inorg. Chim. Acta, v.360, p.794–802, 2007.

07 Smijs TG, Pavel S: Titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles in sunscreens: focus on their safety and effectiveness. Nanotechnol Sci Appl 2011;4:95-112.

08 Balogh TSV, M. V. R.; Pedriali, C. A.; Kaneko, T.M.; Baby, A. R.: Ultraviolet radiation protection: current available resources in photoprotection An Bras Dermatol 2011

09 Newman, M.D.; Stotland, M.S.; Ellis, J.I. The safety of nanosized particles in titanium dioxide – and zinc oxide – based sunscreens. J. Am. Acad. Dermatol., 2009; 61:685-92.

10 Araujo, T.S.; Souza, S.O. Protetores solares e os efeitos da radiaçãoultravioleta. Sci.Plena, 2008; 4:n.11:1-7, 2008.

11 Ramasamy M, Das M, An SSA, Yi DK: Role of surface modification in zinc oxide nanoparticles and its toxicity assessment toward human dermal fibroblast cells. International journal of nanomedicine 2014;9:3707-3718.

12 Leite-Silva VR, Le Lamer M, Sanchez WY, Liu DC, Sanchez WH, Morrow I, Martin D, Silva HD, Prow TW, Grice JE, Roberts MS: The effect of formulation on the penetration of coated and uncoated zinc oxide nanoparticles into the viable epidermis of human skin in vivo. Eur J Pharm Biopharm 2013;84:297-308.

13 Leite-Silva VR, Liu DC, Sanchez WY, Studier H, Mohammed YH, Holmes A, Becker W, Grice JE, Benson HA, Roberts MS: Effect of flexing and massage on in vivo human skin penetration and toxicity of zinc oxide nanoparticles. Nanomedicine (Lond) 2016;11:1193-1205.

14 Leite-Silva VR, Sanchez WY, Studier H, Liu DC, Mohammed YH, Holmes AM, Ryan EM, Haridass IN, Chandrasekaran NC, Becker W, Grice JE, Benson HA, Roberts MS: Human skin penetration and local effects of topical nano zinc oxide after occlusion and barrier impairment. Eur J Pharm Biopharm 2016;104:140-147.

15 Froba, M.; Hoffman, F.; Cornelius, M.; Morell, J. Silica-Based Mesoporous Organic-Inorganic Hybrid Materials. Angew. Chem. Int., v.45, p.3216-51, 2006.

16 Beck, J.S.; Vartuli, J.C.; Roth, W.J.; Leonowicz, M.E.; Kresge, C.T.; Schmitt,K.D.; Chu, C.T.W.; Olson, D.H.; Sheppard, E.W.; A new family of mesoporous molecular sieves prepared with liquid crystal templates. J. Am. Chem. Soc.,1992;114:10834-10843.

17 Zhao, D.; Huo, Q.; Feng, J.; Cmelka, B.F.; Stucky, G.D.; Nonionic Triblock and Star Diblock Copolymer and Oligomeric Surfactant Synthesis of Highly Ordered, Hydrothermally Stable, MesoporousSilica Structures. J. Am. Chem. Soc., 1998; 120:6024-6036.

Autoras: Camila O. Vieira, Patrícia S. Lopes, Vânia R. Leite-Silva, Tereza S. Martins

As autoras são pesquisadoras do Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas, Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP, Rua São Nicolau 210, Diadema, 09913-030, São Paulo, Brazil

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