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Figura 1 o perdita del proprio potere filtrante e protettivo; dalla conseguente fotodegradazione si ottengono frammenti molecolari, potenzialmente pericolosi, che possono indurre sensibilizzazione allergica o processi irritativi sulla cute stessa. La fotostabilità del filtro solare pertanto rappresenta, oltre che un fattore di durata della protezione solare, anche un fattore di sicurezza. La fotodegradazione può essere impedita: f utilizzando contemporaneamente più fattori protettivi (protezione sinergica); f utilizzando filtri fotostabili a determinate lunghezza d’onda; f proteggendo gli stessi filtri tramite sistemi di complessazione, incapsulazione o inclusione come per esempio ciclodestrine o liposomi (3). Sulla base di ciò è nata l’idea di impiegare anche matrici inorganiche lamellari, che sono in grado di intercalare delle molecole organiche, e progettare formulazioni in cui queste possano svolgere azione protettiva nei confronti della molecola ospitata. Sono state quindi utilizzate delle idrotalciti sintetiche, appartenenti alla famiglia delle argille anioniche, a base di ossidi di alluminio, magnesio e zinco. Considerando che le argille: f sono costituenti di prodotti cosmetici; f sono impiegate proprio in formulazioni a uso topico per proteggere la pelle; f gli ossidi di magnesio, di alluminio e soprattutto di zinco hanno proprietà schermanti. È sembrato razionale includere in esse dei filtri solari, per ottenere un prodotto di inclusione che potesse sia stabilizzare il filtro sia aumentare la protezione dai raggi UV. Argille anioniche: idrotalciti Le idrotalciti, o argille anioniche, sono miscele di idrossidi lamellari, naturali o sintetici, contenenti anioni scambiabili e sono molto meno note e diffuse in natura rispetto alle argille cationiche. Il crescente interesse verso questi solidi lamellari è giustificato dal vasto campo delle loro applicazioni. L’ idrotalcite (HTlc), infatti, è un materiale molto versatile che trova applicazione in molti settori come catalizzatore, adsorbente, nelle preparazioni cosmetiche, in preparazioni odontoiatriche e in Kosmetica • aprile 2008 Figura 2 particolar modo in campo farmaceutico. È largamente impiegata come antipeptinico, stabilizzante di formulazioni farmaceutiche, lubrificante, nella preparazione di formulazioni a rilascio modificato sia di principi attivi a uso umano che di fitofarmaci e nell’allestimento di formulazioni a uso topico per proteggere la pelle danneggiata (4, 5). Le lamelle di HTlc sono costituite da un piano di metalli bivalenti e trivalenti, in genere nel rapporto M(II)/M(III) pari a 2, coordinati ottaedricamente a sei gruppi ossidrili. La presenza del catione trivalente introduce una carica positiva, che deve essere controbilanciata da anioni nella regione interstrato, dove è presente anche l’acqua di cristallizzazione. Tali anioni sono liberi di muoversi, di rompere i loro legami e cedere il loro posto ad altri anioni via scambio ionico e la distanza interstrato dell’idrotalcite dipende dall’anione intercalato e dalla eventuale presenza di acqua. Per realizzare i prodotti di inclusione è necessario disporre di un’idrotalcite che contenga tra le sue lamelle ioni facilmente scambiabili, come per esempio Cl- o NO 3 -, ma la preparazione di HTlc con anioni diversi da CO 3 = è particolarmente critica ed è per questo che è necessario ricorrere a tecniche di scambio ionico per ottenere HTlc prive di carbonato. Occorre quindi preparare dapprima HTlc in loro forma carbonato (6) che non è molto idonea a intercalare, via scambio ionico, altri anioni perché il CO 3 = ha una capacità di scambio trascurabile in quanto presenta le dimensioni più opportune per essere alloggiato nelle regioni interstrato della HTlc e risulta particolarmente difficile da sostituire. In base a studi eseguiti sulla capacità di scambio anionico e sulle costanti di selettività di alcuni ioni monovalenti e bivalenti nei confronti di HTlc è stato dimostrato che cloruri e nitrati sono più scambiabili di carbonati sia in virtù delle minori dimensioni che della minore forza di legame agli strati di HTlc. Intercalazione di filtri solari in idrotalciti Ponendo a contatto queste idrotalcite con soluzioni saline (sale sodico) dei filtri solari è possibile permettere lo scambio secondo la reazione: HTlc-Cl/NO 3 + filtro-Na (HTlc-filtro + NaCl o NaNO 3 . Lo ione cloruro/nitrato abbandona gli spazi interlamellari scambiandosi con altre molecole, in forma anionica, permettendo quindi la loro intercalazione. Quando l’anione intercalato possiede dimensioni maggiori del Cl - l’intercalazione è testimoniata, all’analisi dei raggi X, da un allargamento dello spazio interlamellare (fig.1). I filtri solari, ritenuti interessanti questo studio, sono stati l’acido para-amminobenzoico (PABA) (7), l’acido fenilbenzimidazolsolfonico, o EUSO- LEX 232, (EUS) (8) il benzofenone-4 (4BHF) (9) e l’acido ferulico (FER) (10). Come tutti i filtri solari, anche questi presentano fotoinstabilità e in particolare il PABA è stato un “banco di prova” per testare la bontà della strategia proposta. Sebbene il PABA fosse conosciuto come filtro solare fin dal 1920, solo i suoi derivati, con minori problemi, sono stati più utilizzati. I dermatologi, anche se lentamente, si resero conto che il PABA era un sensibilizzante abbastanza comune e che tendeva a cross-sensibilizzare nei confronti di altre molecole (paba-mimetici) come sulfamidici, tiazidi o agenti ipoglicemizzanti e che poteva portare a risposte autoimmuni; per questi motivi c’ è stata una graduale esclusione del PABA dalle preparazioni solari e, dal 1980, molti prodotti solari sono stati pubblicizzati come “paba-free” (7). In particolare, il PABA può subire fotodegradazione e generare, sotto l’effetto radiante, reazioni cutanee avverse come orticaria da contatto e altre dermatiti allergiche e fotoallergiche (7). È stato, inoltre, studiato il suo meccanismo di fotodegradazione ed è stato dimostrato che può decomporsi generando nitrosammine potenzialmente cancerogene. Anche EUS e 4-BHF possono dare problemi di reazioni fotoallergiche. In particolare, recenti studi hanno confermato la fototossicità di tutti i filtri solari appartenenti al gruppo dei benzofenoni e hanno individuato nella formazione del radicale benzoilico la struttura chiave per la fotosensibilizzazione per la sensibilizzazione crociata nei confronti di antinfiammatori non steroidei di uso comune quali ketoprofen suprofen e acido tiaprofenico (8, 9). Considerata 65
66 Materie Prime Figura 3 Figura 4 pertanto la generale instabilità dei filtri chimici, l’immobilizzazione di un filtro chimico dentro un «contenitore» (idrotalcite) costituito da idrossidi di zinco, magnesio e alluminio poteva sembrare una buona strategia sia per aumentare la protezione che la stabilità del prodotto solare. I filtri scelti inoltre hanno affinità chimica per l’argilla lamellare poiché possiedono una funzione carbossilica che, in forma ionica, può controbilanciare la carica positiva portata dall’alluminio nei piani dell’idrotalcite andando a sostituirsi ai controioni naturalmente presenti in essa. Grazie ad analisi quali titolazione dei metalli, raggi X, termogravimetria, DSC, raggi IR e micrografie SEM, è possibile conoscere con esattezza i rapporti host-guest che si stabiliscono, la morfologia e l’esatta composizione chimica del nuovo prodotto di intercalazione formatosi. Nella Tabella 1 sono riportati tutti i dati relativi alle idrotalciti di partenza e ai nanocompositi ottenuti. In tutti i casi il processo di intercalazione non altera né la morfologia né la grandezza dei cristalli che sono delle lamine piatte, di forma quasi esagonale e di dimensioni comprese tra 1 e 16 micron, dimensioni che consentono di incorporare i prodotti in formulazioni da spalmare sulla pelle senza rischio di abrasione. Scelta della formulazione Gli intercalati ottenuti sono stati incorporati in una crema che, per essere idonea, doveva presentare i seguenti requisiti: f assenza di ioni disciolti: la presenza favorirebbe reazioni di scambio ionico con deintercalazione dei filtri; f consistenza, spalmabilità, gradevolezza e water resistance. Considerato tutto ciò i prodotti di intercalazione sono stati incorporati in una crema al silicone, con contenuto in filtro nella percentuale ammessa (2-5%), e le formulazioni sono state sottoposte a studi di rilascio in vitro ed esperimenti di fotochimica, parallelamente a formulazioni contenenti lo stesso filtro solare non intercalato. Studi di rilascio in vitro Con questi studi è stato possibile valutare il rilascio del filtro solare dalle formulazioni in 3 differenti fluidi quali acqua, tampone fosfato a pH 5.5 (pH pelle) e soluzione di NaCl (acqua di mare). In tutti i casi, i risultati ottenuti sono stati molto simili e il comportamento delle formulazioni contenenti il prodotto di intercalazione è sempre stato diverso da quelle con il filtro non intercalato. Infatti, il rilascio del filtro dalle prime è quasi trascurabile o comunque molto basso, anche considerando il tempo prolungato dell’esperimento, mentre dalle seconde inizia subito dopo il contatto con il fluido e talvolta è totale. Come esempio si riportano in figura 2 i profili di rilascio relativi alle formulazioni con PABA. Nel caso del filtro non intercalato infatti la percentuale di rilascio è maggiore del 30% dopo 15 minuti e sale al 50% dopo 2 ore mentre per gli intercalati la percentuale di PABA rilasciato resta minore del 10% fino alla sesta ora e non supera il 12%, neanche dopo 8 ore (fig.2). Studi fotochimici In questa fase delle ricerche i campioni sono stati sottoposti a misure spettrofotometriche stazionarie per avere informazioni sulle loro proprietà spettrali e sulla stabilità fotochimica relativa. Sono stati registrati gli spettri di assorbimento e di fluorescenza del filtro solare, del prodotto intercalato e successivamente delle formulazioni contenenti il 10% dei campioni intercalati. Il confronto delle cinetiche di fluorescenza, ottenute per i vari campioni nelle stesse condizioni sperimentali, ha permesso di valutare la fotostabilità relativa dei preparati. È interessante sottolineare che l’assorbimento di formulazioni preparate con filtri intercalati è simile a quelle con i rispettivi filtri non intercalati e in alcuni casi è addirittura più alto. In figura, infatti, si può notare come, nel caso del PABA, gli spettri di assorbimento risultino fortemente influenzati dal microintorno. Il PABA non intercalato mostra un massimo di assorbimento intorno a 320 nm (UV-B) e una spalla centrata a 415 nm, nel caso di MgAl-HTlc- PABA il massimo di assorbimento principale è centrato a 300 nm e la spalla a 415 nm è più evidente; per il sistema ZnAl-HTlc-PABA lo spettro di assorbimento è notevolmente spostato verso il rosso. Infatti, si osserva un massimo sempre a 300 nm, il massimo principale si sposta a 425 nm e si evidenzia una spalla a 580 nm. Questo effetto sugli spettri di assorbimento è da attribuire a interazioni specifiche tra PABA e la matrice ZnAl-HTlc, che portano probabilmente alla formazione di complessi tra l’azoto del cromoforo e i metalli della matrice. Questo allarga- Kosmetica • aprile 2008
Page 1: Materie Prime ■ Luana Perioli e V

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