Avaliação de protetores solares contendo filtros encapsulados/incorporados em matriz de sílica mesoporosa ordenada do tipo SBA-15 / Evaluation of sunscreens containing encapsulated/entrapped UV filters in ordered mesoporous silica type SBA-15

Filtros orgânicos são amplamente utilizados em formulações fotoprotetoras, com habilidade de absorver radiações ultravioleta (UV). Contudo, parte destes compostos possuem limitações, como: fotoinstabilidade, permeação cutânea e fotossensibilização e entre outros. Este trabalho envolveu a síntese de matriz mesoporosa do tipo SBA-15, encapsulação/incorporação de ρ-metoxicinamato de octila (MCO), benzofenona-3 (BZF-3) e avobenzona (AVO) na SBA-15 para aplicação em formulações fotoprotetoras. Fez-se a determinação da eficácia in vitro dos filtros encapsulados/incorporados combinados a ingrediente cosmético; o preparo de bastão fotoprotetor e determinação eficácia estimada; a avaliação do potencial de irritação ocular dos bastões por HET-CAM - Hen's Egg Test - Chorioallantoic Membrane, e a avaliação da permeação/retenção cutânea e perfil de biodistribuição dos filtros. Para a caracterização dos materiais foram empregadas técnicas físico-químicas e analíticas. As medidas de adsorção/dessorção de N2 mostrou que as amostras dos filtros solares encapsulados/incorporados apresentaram diminuição na área superficial e volume de poro (V), indicando que os filtros solares foram encapsulados/incorporados na superfície e nos poros da SBA-15. Os resultados de Espalhamento de raios X a baixo ângulo evidenciaram que os filtros solares não afetaram a estrutura hexagonal da SBA-15. Por TG/DTG e análise elementar foi possível determinar a quantidade de filtros solares na superfície e nos mesoporos da SBA-15. Enquanto, as curvas DSC e DTA revelaram aumento na estabilidade térmica da AVO e BZF-3, quando encapsulados/incorporados. Os resultados da eficácia fotoprotetora in vitro mostraram que a combinação dos três filtros solares encapsulados/incorporados na SBA-15 promoveram aumento de 52% no fator proteção solar (FPS), enquanto que, na formulação fotoprotetora contendo os três filtros encapsulados/incorporados, o aumento foi de 94%. O ensaio de HET-CAM evidenciou que os bastões contendo SBA-15 e os filtros encapsulados/incorporados não foram irritantes. O ensaio de permeação/retenção cutânea mostrou que o processo de encapsulação/incorporação da BZF-3 promoveu diminuição de sua permeação em todos os tempos de exposição. As quantidades permeadas de AVO e MCO ficaram abaixo do limite de quantificação nos tempos 6 e 12 h, no entanto, no tempo de 24 h foi possível quantificá-los. As quantidades dos filtros solares retidas na pele a partir da formulação contendo os filtros solares encapsulados/incorporados na SBA-15 (F4) foram menores (tempos 6 e 12 h) em comparação à formulação contendo os filtros solares não encapsulados (F3). A investigação da biodistribuição dos filtros solares mostrou que a retenção total na pele, como na derme, foi menor na formulação F4 em comparação à F3. O estudo comparativo entre pele suína e a pele humana mostrou que as quantidades de BZF-3 e AVO permeadas e retidas na pele suína foram superiores do que em relação à humana para ambas as formulações (F4 e FR). Pela técnica de biodistribuição, foi possível determinar que os filtros solares oriundos das formulações F3 e referência (FR) apresentaram maior retenção destes compostos na derme do que em outras camadas da pele. Contudo, observou-se que os filtros encapsulados apresentaram taxa reduzida de retenção na derme

Organic Filters are chemical compounds widely used in sunscreens formulations with the ability to absorb ultraviolet radiation (UV). Despite the effectiveness of these compounds in UV radiation protection, disadvantages related to their photo instability, potential skin permeation and photo sensibility pose significant challenges for improving these products. The aim of this work was to synthesize mesoporous matrix SBA-15, encapsulation/entrapping of octyl methoxycinnamate (OMC), benzophenone-3 (BZF-3) and avobenzone (AVO) into SBA-15 for application in photoprotective formulations. It was accessed in vitro photoprotection efficacy and in vitro photostability assay of encapsulated/entrapped UV filters combined with cosmetic ingredient and photoprotective stick formulations; evaluation of the ocular irritation potential of photoprotective stick formulations by in vitro method HET-CAM - Hen's Egg Test - Chorioallantoic Membrane; evaluation the skin permeation/deposition and biodistribution profile of photoprotective stick formulations. The decrease in the surface area and in mesoporous volume (V) observed in the nitrogen adsorption desorption isotherms of encapsulated/entrapped samples indicated that UV filters were efficiently encapsulated/entrapped into SBA-15. Additionally, SAXS results showed that UV filters did not affected the hexagonal structure of the mesoporous material and that these compounds filled the SBA-15 pores. TG/DTG and elemental analysis were efficient tools to confirm the presence and the quantity of UV filters into SBA-15. DTA and DSC curves of encapsulated/entrapped materials showed that the thermal stability of AVO and BZF-3 were increased. On the other hand, DSC curves of encapsulated/entrapped materials demonstrated that thermal stability of OMC was not increase. The in vitro photoprotective efficacy results demonstrated that the combination of the three sunscreens encapsulated/entrapped into SBA-15 increased 52.0% the SPF values, while the stick formulation containing the UV filters encapsulated/entrapped, the increase was 94.0%. Delivery experiments using porcine skin demonstrated that the encapsulation/entrapping process of UV filters resulted the decreased of BZF-3 permeation and deposition in skin (6 and 12 hours). The cutaneous biodistribution profile of UV filters showed that the deposition of these compounds from encapsulated/entrapped stick formulation (F4) was significantly lower than that from UV filters stick formulations (F3) in the total slices of the skin and dermis. The comparative study between porcine skin and human skin demonstrated that the amounts of BZF-3 and AVO permeated and deposited in porcine skin were higher than in human skin for both formulations (F4 and FR - reference formulation). By the biodistribution technique it was possible to determine that the UV filters from the formulations F3 and FR presented higher retention of these compounds in the dermis than in other layers of the skin. On the other hand, it was observed that the encapsulated UV filters presented low retention rate into dermis

Study of thermal behavior of phytic acid

Phytic acid is a natural compound widely used as depigmenting agent in galenic cosmetic emulsions. However, we have observed experimentally that phytic acid, when heated to 150 ºC for around one hour, shows evidence of thermal decomposition. Few studies investigating this substance alone with regard to its stability are available in the literature. This fact prompted the present study to characterize this species and its thermal behavior using thermal analysis (TG/DTG and DSC) and to associate the results of these techniques with those obtained by elemental analysis (EA) and absorption spectroscopy in the infrared region. The TG/DTG and DSC curves allowed evaluation of the thermal behavior of the sample of phytic acid and enabled use of the non-isothermal thermogravimetric method to study the kinetics of the three main mass-loss events: dehydration I, dehydration II and thermal decomposition. The combination of infrared absorption spectroscopy and elemental analysis techniques allowed evaluation of the intermediate products of the thermal decomposition of phytic acid. The infrared spectra of samples taken during the heating process revealed a reduction in the intensity of the absorption band related to O-H stretching as a result of the dehydration process. Furthermore, elemental analysis results showed an increase in the carbon content and a decrease in the hydrogen content at temperatures of 95, 150, 263 and 380 °C. Visually, darkening of the material was observed at 150 °C, indicating that the thermal decomposition of the material started at this temperature. At a temperature of 380 °C, thermal decomposition progressed, leading to a decrease in carbon and hydrogen. The results of thermogravimetry coupled with those of elemental analysis allow us to conclude that there was agreement between the percentages of phytic acid found in aqueous solution. The kinetic study by the non-isothermal thermogravimetric method showed that the dehydration process occurred in two stages. Dehydration step I promoted a process of vaporization of water (reaction order of zero), whereas dehydration step II showed an order of reaction equal to five. This change in reaction order was attributed to loss of chemically bonded water molecules of phytic acid or to the presence of volatile substances. Finally, the thermal decomposition step revealed an order of reaction equal to one. It was not possible to perform the kinetic study for other stages of mass loss.

O ácido fítico é um composto natural muito utilizado como despigmentante em emulsões cosméticas magistrais. No entanto, observou-se experimentalmente que o ácido fítico, quando aquecido a 150 °C durante cerca de uma hora, mostra evidências de decomposição térmica e que poucos estudos envolvendo essa espécie, isoladamente quanto a sua estabilidade, estão disponíveis na literatura. Esse fato motivou o estudo de caracterização e de comportamento térmico dessa espécie, empregando a análise térmica (TG/DTG e DSC) e associando os resultados obtidos com aqueles de análise elementar (AE) e espectroscopia de absorção na região do infravermelho. As curvas TG/DTG e DSC permitiram avaliar o comportamento térmico da amostra de ácido fítico e, com isso, foi possível estudar, pelo método termogravimétrico não isotérmico, a cinética dos três principais eventos de perda de massa, o de desidratação I, desidratação II e de decomposição térmica. A associação das técnicas de espectroscopia de absorção no infravermelho e análise elementar permitiu avaliar os produtos intermediários da decomposição térmica do ácido fítico. Os espectros no infravermelho de amostras isoladas durante o aquecimento evidenciaram a diminuição de intensidade da banda de absorção relativa ao estiramento do grupo O-H como consequência do processo de desidratação. Também, os resultados de análise elementar indicaram que nas temperaturas de 95, 150 e 263 ºC houve aumento no teor de carbono e diminuição do teor de hidrogênio. Visualmente, observou-se o escurecimento do material a 150 ºC, indicando que a decomposição térmica do material iniciou-se nessa temperatura. Na temperatura de 380 ºC, a diminuição do teor de carbono e hidrogênio foi devido ao avanço do processo de decomposição térmica. Os resultados da termogravimetria juntamente com aqueles da análise elementar permitiram concluir que há concordância entre as percentagens de ácido fítico encontrado na solução aquosa. O estudo cinético pelo método termogravimétrico não isotérmico mostrou que o processo de desidratação ocorreu em duas etapas. Na etapa I da desidratação ocorreu um processo de vaporização de água (ordem de reação igual a zero). Na etapa II da desidratação foi encontrada uma ordem de reação igual a cinco. Essa mudança na ordem de reação foi atribuída à perda de moléculas de água quimicamente ligada, ao ácido fítico ou à presença de substâncias voláteis. Finalmente, na etapa de decomposição térmica foi observado que a ordem da reação foi igual a um. Para as outras etapas de perda de massa não foi possível a realização do estudo cinético.