Influence of particle size on appearance and in vitro efficacy of sunscreens

Nanotechnology applies to diverse sectors of science. In cosmetic area, investments have strengthened the idea that nanoproducts provide innumerable benefits to consumers. Extreme exposition to solar light can cause undesirable effects, thus, adding UV filters in cosmetic products are often used as prevention. Ethylhexyl methoxycinnamate and benzophenone-3 are UV filters widely used in sunscreen formulations, this UV filters absorb UVB and UVA radiation, respectively. In this study, sunscreen formulations were developed as nano and macroemulsion, but composed by the same raw material. Nanoemulsion was obtained by phase inversion temperature method (PIT). Physical and functional properties were evaluated by visual analysis, particle size distribution and by diffuse reflectance spectrophotometry. Achieved nanoemulsion showed bluish brightness aspect, less apparent consistency than macroemulsion, stability longer than 48 hours (22.0 ± 2.0 °C) and bimodal particle size distribution with average (mean) sizes around 10 nm (61%) and 4.5 µm (39%). Macroemulsion showed milky aspect, higher consistency than nanoemulsion, instability after 48 hours (22.0 ± 2.0 °C) and bimodal particle size distribution with average (mean) size around 202 nm (9%) and 10.4 µm (91%). Effectiveness profile of sunscreen formulations remained apparently similar, based on achieved results of in vitro SPF, UVA/UVB ratio and critical wavelength assays.

A nanotecnologia se aplica a diversos setores da ciência. Na área de cosméticos, os investimentos têm reforçado a idéia de que nanoprodutos oferecem inúmeros benefícios para os consumidores. A exposição excessiva à luz solar pode causar efeitos indesejáveis, logo, a adição de filtros UV em produtos cosméticos é frequentemente usada como prevenção. O p-metoxicinamato de octila e a benzofenona-3 são filtros UV amplamente utilizados em formulações de protecção solar, que absorvem radiações UVB e UVA, respectivamente. Neste estudo, desenvolveram-se formulações de protetores solares na forma de nano e macroemulsão, mas compostos pelas mesmas matérias-primas. A nanoemulsão foi obtida pelo método da temperatura de inversão de fases (PIT). As propriedades físicas e funcionais foram avaliadas por análise visual, distribuição de tamanho de partículas e por espectrofotometria de reflectância difusa. A nanoemulsão obtida apresentou brilho azulado, menor consistência aparente quando comparada `a macroemulsão, estabilidade superior a 48 horas (22,0 ± 2,0 ° C) e distribuição de tamanhos de partícula bimodal, com média (média) de tamanhos ao redor de 10 nm (61%) e 4,5 µm (39%) . A macroemulsão apresentou aspecto leitoso, maior consistência aaprente do que nanoemulsão, instabilidade após 48 horas (22,0 ± 2,0 ºC) e distribuição de tamanhos de partícula bimodal, com média (média) de tamanhos ao redor de 202 nm (9%) e 10,4 µm (91%). O perfil de eficácia das formulações fotoprotetoras permaneceu aparentemente similar, com base em resultados obtidos por ensaios de FPS in vitro, relação UVA/UVB e comprimento de onda crítico.

Estabilidade e estudo de penetração cutânea in vitro da rutina veiculada em uma emulsão cosmética através de um modelo de biomembrana alternativo / Stability and in vitro penetration study of rutin incorporated in a cosmetic emulsion through an alternative model biomembrane

A rutina é empregada como antioxidante e na prevenção da fragilidade capilar. Estudos de penetração in vitro através da pele humana seria a situação ideal, entretanto, há dificuldades de sua obtenção e manutenção de sua viabilidade. Entre os demais modelos de membrana, a muda de pele de cobra se apresenta como estrato córneo puro, fornecendo barreira similar ao humano e é obtida sem a morte do animal. Os objetivos desta pesquisa foram desenvolver e avaliar a estabilidade de uma emulsão cosmética contendo rutina e, como promotor de penetração cutânea, o propilenoglicol; e avaliar a penetração e a retenção cutânea in vitro da referida substância ativa da formulação, empregando um modelo de biomembrana alternativo. A emulsão foi desenvolvida com rutina e propilenoglicol, ambos a 5,0 por cento p/p. Quantificou-se a rutina das emulsões por espectrofotometria a 361,0 nm, método previamente validado. A penetração e retenção cutânea in vitro foram realizadas em células de difusão vertical com muda de pele de cobra de Crotalus durissus, como modelo de biomembrana alternativo, e água destilada e álcool etílico absoluto 99,5 por cento (1:1), como fluido receptor. O experimento foi conduzido em um período de seis horas, a 37,0 ± 0,5 ºC e agitação constante de 300 rpm. Empregou-se o método espectrofotométrico validado a 410,0 nm para a quantificação da rutina após penetração e retenção cutânea. A emulsão não promoveu a penetração cutânea da rutina através da muda de pele de C. durissus, retendo 0,931 ± 0,0391 mg de rutina/mg de muda de pele de cobra. Nas condições de armazenamento a 25,0 ± 2,0 ºC; 5,0 ± 0,5 ºC e 45,0 ± 0,5 ºC, a emulsão apresentou-se quimicamente estável durante 30 dias. De acordo com os resultados, a emulsão não favoreceu a penetração cutânea da rutina, mas apenas sua retenção no estrato córneo de C. durissus, condição considerada estável no período de 30 dias.

Rutin is employed as antioxidant and to prevent the capillary fragility and, when incorporated in cosmetic emulsions, it must target the action site. In vitro cutaneous penetration studies through human skin is the ideal situation, however, there are difficulties to obtain and to maintain this tissue viability. Among the membrane models, shed snake skin presents itself as pure stratum corneum, providing barrier function similar to human and it is obtained without the animal sacrifice. The objectives of this research were the development and stability evaluation of a cosmetic emulsion containing rutin and propylene glycol (penetration enhancer) and the evaluation of rutin in vitro cutaneous penetration and retention from the emulsion, employing an alternative model biomembrane. Emulsion was developed with rutin and propylene glycol, both at 5.0 percent w/w. Active substance presented on the formulation was quantified by a validated spectrophotometric method at 361.0 nm. Rutin cutaneous penetration and retention was performed in vertical diffusion cells with shed snake skin of Crotalus durissus, as alternative model biomembrane, and distilled water and ethanol 99.5 percent (1:1), as receptor fluid. The experiment was conducted for six hours, at 37.0 ± 0.5 ºC with constant stirring of 300 rpm. Spectrophotometry at 410.0 nm, previously validated, determined the active substance after cutaneous penetration/retention. Emulsion did not promote rutin cutaneous penetration through C. durissus skin, retaining 0.931 ± 0.0391 mg rutin/mg shed snake skin. The referred formulation was chemically stable for 30 days after stored at 25.0 ± 2.0 ºC, 5.0 ± 0.5 ºC and 45.0 ± 0.5 ºC. In conclusion, it has not been verified the active cutaneous penetration through the model biomembrane, but only its retention on the Crotalus durissus stratum corneum, condition considered stable for 30 days.