Matéria de Capa. nanotecnologia

(1)

22 2222 22

22/Cosmetics & Toiletries (Brasil) www.cosmeticsonline.com.br Vol. 20 jan-fev 2008

nanotecnologia

Foto: istockphoto

A

nanotecnologia é a técnica de fabricação ou mani- pulação de entidades que tenham pelo menos dimen- são menor que 100 nanômetros.Para efeito de paten- tes tem sido adotada, principalmente nos Estados Unidos, a definição que, além de levar em conta as dimensões, considera também as propriedades inovadoras destas entidades decorrentes da nanoescala.

Nano é um prefixo corresponde à bilionésima parte de algu- ma grandeza. O prefixo “nano” vem do grego e significa “anão”.

Um nanômetro é a medida correspondente à bilionésima parte do metro ou a milionésima do milímetro. Um fio de cabelo humano tem espessura de 80 mil nanômetros e um átomo, em média, 0,2 nanômetro.

A nanotecnologia refere-se à tecnologia na qual a matéria é ma- nipulada em escala atômica e molecular para criar novos materiais e processos com características funcionais diferentes dos materiais comuns. A nanotecnologia não trata apenas do estudo dessas entidades tão pequenas, mas da aplicação desse conhecimento.

O físico Richard Feynman é considerado o pai da nanotecno-

logia. Em 1959, em uma conferência no encontro anual da Socie- dade Americana de Física, Feynman falou pela primeira vez do controle e da manipulação da matéria na escala atômica. Feyn- man defendeu que não existia nenhum obstáculo teórico à cons- trução de dispositivos diminutos constituídos por elementos muito pequenos, no limite formado por átomo-a-átomo. Ele defendeu que, num futuro não muito distante, os cientistas poderiam tomar átomos e colocá-los onde bem entendessem, desde que não fossem violadas as leis da natureza. Com isso, poderiam ser criados materiais com propriedades inteiramente novas.

A nanotecnologia é verdadeiramente uma ciência multidisci- plinar. Cientistas e engenheiros trabalham ao lado de biólogos, fí- sicos e químicos. Essa união na pesquisa da nanoescala deve-se à necessidade de partilhar conhecimento sobre ferramentas e técni- cas, assim como sobre conhecimentos periciais em matéria de inte- rações atômicas e moleculares, nesta nova fronteira científica.

A nanotecnologia e a nanociência têm diversas plataformas de complexidade. A incorporação em têxteis é algo que se pode fazer já tecnologicamente, mas outro patamar superior é a fabri-

Medindo a bilionésima parte de um metro, as nanopartículas fazem parte do dia-a-dia e estão nas mais diversas áreas, de chips de computadores até cosméticos

em cosméticos

(2)

www.cosmeticsonline.com.br Cosmetics & Toiletries (Brasil)/2323232323 Vol. 20 jan-fev 2008

cação de máquinas, robôs em escala molecular, das quais já exis- tem protótipos, mas ainda não desempenham funções específi- cas. A nanotecnologia está associada à diversas áreas, como medicina, eletrônica, ciência da computação, química, biologia e mecânica, por meio dos nanomateriais, ou seja, materiais com propriedades especiais devido à sua escala nanométrica.

Esses materiais podem variar quanto ao tamanho, composi- ção química, forma e superfície. Na indústria cosmética, protetores solares possuem nanoestruturas que ajudam na qualidade desses produtos, principalmente quanto a produtos de FPS mais elevados. Os i-Pod’s, tão comuns hoje em dia, são construídos graças à nanotecnologia. A memória flash desses aparelhos foi assimilada a partir dessa ciência. Na medicina, os nanomateriais já foram empregados para a criação de um microscópio para en- xergar moléculas, sem necessidade de reagente, utilizado na de- tecção extremamente precoce do câncer.

Tecnologia Promissora e Preocupante

De acordo com a Fundação Nacional de Ciências dos Esta- dos Unidos – agência independente do governo norte-america- no dedicada a promover o progresso da ciência – a nanotecnologia deverá movimentar o setor produtivo com cifras que ultra- passam 1 trilhão de dólares, nos próximos dez anos. Isso porque abre a possibilidade de criação de produtos e soluções nas mais diversas áreas de atuação da humanidade.

Apesar da nanotecnologia estar presente em nossa vida co- tidiana ainda não há estudos sobre seus efeitos negativos. Pou- co se sabe sobre os problemas que poderá acarretar para a saúde e para o ambiente.

Até agora, a Food and Drug Administration (FDA) não estabe- leceu políticas ou protocolos para a segurança com relação às na- nopartículas presentes em produtos já disponíveis no mercado.

Pesquisadores têm começado a levantar dúvidas sobre o impacto dos novos nanomateriais na saúde do ser humano e no meio ambiente. É necessário sempre uma reflexão ética dos ris- cos e sempre uma preocupação que os benefícios não sejam só para uns poucos em detrimento de uma maioria. É preciso que haja acompanhamento constante dos resultados e a preocupa- ção em avaliar os impactos negativos que porventura possam ocorrer. Há que evitá-los, pois as nanopartículas uma vez no cor- po humana fogem ao controle, assim como no solo e na água.

O Avanço no Brasil

No final de 2007, o Brasil contava com quase 50 empresas utili- zando produtos ou processos nanotecnológicos, a maioria com atuação nas áreas petroquímica, química, cerâmicos, metálicos e poliméricos (plásticos e borrachas). O número de produtos obtidos é em torno de 1800, devendo chegar a cerca de 2500 até 2009,

segundo estimativas do Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT).

Apesar do avanço, os resultados brasileiros ainda estão muito abaixo dos obtidos em países mais desenvol- vidos e também deixam a desejar quando comparados com economias de porte semelhante como a de Taiwan, onde há mais de 400 empresas ligadas à fabrica- ção de nanoprodutos.

Entre 2001 e 2007, o governo brasi- leiro investiu cerca de R$ 150 milhões no desenvolvimento das áreas de na- nociência e nanotecnologia. É pouco,

quando comparado aos investimentos realizados por países de- senvolvidos neste segmento. Os Estados Unidos e o Japão, por exemplo, investem anualmente algo em torno de US$ 1 bilhão.

Aplicação em Cosméticos

A nanotecnologia aplicada à cosmética consiste em colocar princípios ativos em partículas pequenas, que conseguem penetrar nas camadas mais profundas da pele, potencializando os efeitos dos produtos. A nanotecnologia funciona a partir das nano- partículas que carregam os princípios ativos. Com isso, os cha- mados “nanocosméticos” (quem contém ingredientes obtidos por nanotecnologia) conseguem agir na camada basal, o local de origem das células da pele.

A título de exemplo, os primeiros produtos que prometiam combater as rugas se limitavam a esfoliar a área mais superficial da epiderme, a camada córnea. Na década de 70, surgiram cremes cujas formulações continham substâncias que conseguiam penetrar na pele (mas só na camada córnea). Nos anos 80, chegaram ao mercado compostos à base de alfa-hidroxiácidos, capazes de ir um pouco mais fundo. Na década seguinte foram os lipossomas - minúsculas partículas compostas de gordura e água -, que chegavam ainda mais fundo na pele, mas não na camada basal. A nanotecnologia, já empregada por diversos fabricantes de cos- méticos promete vencer essa dificuldade.

Nos produtos cosméticos e de cuidado pessoal, as nanopar- tículas estão na forma de nanoemulsões.

Nanoemulsões constituem uma classe de emulsões com go- tículas uniformes e de dimensões muito diminutas, na faixa entre 20 e 500 nm. Estas estão se tornando cada vez mais populares como veículos para a liberação controlada e dispersão otimizada de ingredientes ativos. Muitas vezes são referidas como microe- mulsões, emulsões submícron, emulsões ultrafinas, etc.

As minúsculas dimensões dessas gotículas reduzem muito a força da gravidade, evitando que haja a criação de sedimentos

Escala comparativa:

n m n m n m n m n m m m m m m m m m m m

medidas medidasmedidas medidas medidas tipotipotipotipotipo

80.000 80 (80x100,08^-3 mm)

1.000 1 0,001 (1x10^-3 mm)

100 0,1 0,0001 (0,1x10^-3 mm)

0,2 0,0002 0,0000002 (0,0002x10^-3 mm) 10

0,01 0,00001 (0,01x10^-3 mm)

1 0,001 0,000001 (0,001x10^-3 mm)

Nanopeeling VitActive da O Boticário

Foto: Divulgação

Fio de cabelo Fio de cabelo Fio de cabelo Fio de cabelo

Fio de cabelo BactériasBactériasBactériasBactériasBactérias VírVírVírVírVír ususususus ProteínasProteínasProteínasProteínasProteínas DNADNADNADNADNA ÁtomosÁtomosÁtomosÁtomosÁtomos

(3)

24 2424 24

24/Cosmetics & Toiletries (Brasil) www.cosmeticsonline.com.br Vol. 20 jan-fev 2008 durante o armazenamento do produto. O pequeno tamanho das

gotículas também evita a floculação. Evitando a floculação, o sistema mantém-se disperso, sem separação. As gotículas também evitam a coalescência por não serem deformáveis e não apresen- tarem alterações da superfície. Além disso, a significante espes-

sura da película (em re- lação ao diâmetro gotí- cula) evita qualquer afi- namento ou ruptura da película de líquido entre as gotículas.

O reduzido tamanho das gotículas permite que formem um depósi- to uniforme sobre os substratos. Umecta-

ção, espalhamento e penetração também podem ser melhorados como resultado da baixa tensão superficial do sistema, como um todo, e da baixa tensão interfacial óleo-água das gotículas.

Nos protetores solares, as gotículas são pigmentos de um branco brilhante que refletem luz de todos os comprimentos de onda. Porém, nanopartículas de TiO2 não refletem a luz visível por serem transparentes, porém ainda bloqueiem a luz UV. Assim, partículas de TiO2 em nanoescala proporcionam excelente pro- teção UV nas aplicações de filtro solar.

- Penetração na pele - Devido a suas dimensões reduzidas, as nanoemulsões podem penetrar na superfície da pele, melhoran- do a penetração de ingredientes ativos.

- Estética - A característica transparência do sistema, sua flui- dez (em concentrações razoáveis de óleo), bem como a ausência de espessante conferem às nanoemulsões ótimo aspecto estéti- co e agradável sensorial à pele.

Ação na pele Ação na pele Ação na pele Ação na pele Ação na pele

Epider Epider Epider Epider Epider mememememe

Camada cór Camada córCamada cór Camada córCamada cór neaneaneaneanea

Aqui chegavam os ingredientes dos produtos da década de 70

Camada granulosa Camada granulosaCamada granulosa Camada granulosa Camada granulosa

Os alfa-hidróxidos ácidos chegam até aqui

Camada basal Camada basalCamada basal Camada basalCamada basal

As nanopartículas podem chegar até a camada basal

Camada Espinhosa Camada EspinhosaCamada Espinhosa Camada Espinhosa Camada Espinhosa

Os lipossomas dos cremes anti-rugas atuam nesta região

Natura Ekos - Linha Bruma de Leite

Fotos: Divulgação

Ilustração: reprodução do livro Piel Eudérmica: Morfología Y Fisiología, de Lorenzo Pons Gimier

(4)

- Menos tensoativo - Ao contrário das microemulsões, que exi- gem alta concentração de tensoativos, normalmente na faixa de 20%

ou mais, as nanoemulsões podem ser preparadas usando concen- tração mais baixa. Para uma nanoemulsão óleo-em-água a 20%, pode ser suficiente a concentração de tensoativo da ordem de 5 a 10%.

- Liberação de fragrância - As nanoemulsões podem ser usa- das para liberar fragrâncias incorporadas aos produtos cosméti- cos. Além disso, matérias-primas de fragrâncias, como ésteres, aldeídos e cetonas, que não contêm álcool, podem ser usadas nas formulações de nanoemulsões.

- Substituição de lipossomas - As nanoemulsões podem ser aplicadas como substitutas de lipossomas e vesículas, sendo possível, em certos casos, formar fases cristalinas lamelares de líquido ao redor das gotículas da nanoemulsão.

Evolução das Nanoemulsões e a Segurança

Apesar de já conhecidas, as nanoemulsões só recentemente atraíram a atenção dos fabricantes de cosméticos.

Esse desinteresse pode ter ocorrido pelos motivos que o pre- paro das nanoemulsões, em muitos casos, exige a aplicação de técnicas especiais, como homogeneizadores de alta pressão e ultrassônicos; que os tipos de equipamento necessários se tor- naram acessíveis apenas nos últimos anos.

Além disso, as nanoemulsões são mais caras para produzir, exigem equipamentos especializados, além de alta concentração de emulsificantes.

Havia também falta de conhecimento do mecanismo de pro-

dução de gotículas de dimen- sões submícron e do papel dos tensoativos e co-tensoativos também colaboraram para de- ter o avanço das nanoemul- sões; além da falta de demons- tração dos benefícios do uso de nanoemulsões, em compara- ção com os sistemas clássicos de macroemulsões.

Em termos fundamentais, a dificuldade de conhecimento da química interfacial envolvi-

da na produção da nanoemulsão também retardou o progresso das nanoemulsões.

Finalmente, havia o receio de enveredar por novos sistemas sem plena avaliação de custo/benefício que inibiu o uso de na- noemulsões em aplicações de cuidado pessoal.

Apesar dessas dificuldades, várias empresas lançaram na- noemulsões no mercado e, nos próximos anos, os benefícios po- derão ser avaliados.

A aceitação das nanoemulsões nos cosméticos depende da percepção e da aceitação do consumidor. Com a chegada de novos instrumentos homogeneizadores de alta pressão e com a concorrência entre os fabricantes, o custo de produção das na- noemulsões deverá cair, aproximando-se do custo das tradicio- nais macroemulsões.

Natura Homem Spray Corporal Refrescante e Nanoserum de O Boticário

Fotos: Divulgação

(5)

26 2626 26

26/Cosmetics & Toiletries (Brasil) www.cosmeticsonline.com.br Vol. 20 jan-fev 2008

Foto: Divulgação

Mercado dos Nanocosméticos

A Lancôme foi a primeira a lançar cosméticos com nanocáp- sulas, em 1995 – Primordiale Optimum Intense.

Em 2007, o mercado mundial de nanocosméticos foi avaliado em US$ 72 milhões, com previsão de dobrar até 2012, conforme relatório da BCC Research.

O Brasil entrou nesse mercado em 2006, com o lançamento do Nanoserum, creme anti-sinais para a área dos olhos e contorno dos lábios fabricado pelo O Boticário. O mais recente lançamen- to da empresa é o kit VitActive Nanopeeling Renovador, com dois produtos: um que faz micodermoabrasão para retirar as células mortas e uma nanoemulsão ativadora que acelera a produção de fibras de colágeno.

A Natura colocou no mercado, em março de 2007, a linha Bru- ma de Leite Hidratante e em junho lançou o Spray Corporal Re- frescante para o público masculino.

Matérias-primas para Nanocosméticos

A seguir são relacionados alguns ingredientes para os nano- cosméticos já disponíveis no Brasil. Estão agrupados pela deno- minação: fabricante (distribuidore).

Embora alguns desse ingredientes não se enquadrem rigoro- samente no critério dos nanomateriais, estão aqui citados por di- mensões reduzidas e pela atividade na formulação de cosméticos.

BASF (D’Altomare) BASF (D’Altomare) BASF (D’Altomare) BASF (D’Altomare) BASF (D’Altomare)

Dióxido de titânio micronizado (T-Lite SF-S) para alta prote- ção UV em cosméticos com viscosidade mais suave, tamanho de partícula ~20 nm e revestimento especial, resultando em facilida- des de processo (dispersão e incorporação), de aplicação e mai- or transparência para o produto acabado.

Versão mais recente do mesmo produto (T-Lite Max) contém revestimento, que aumenta a compatibilidade com espessantes normalmente utilizados em protetores solares (acrilatos e carbô- meros), e contribui para melhor dispersão, transparência e sensorial do produto final.

Outros produtos são os pigmentos inorgânicos de óxido de zinco micronizado (Z-Cote HP-1) utilizado para proteção UV de amplo espectro com boa performance de proteção UVA, e o Z- Cote Max para formular produtos com concentrações maiores de espessantes (acrilatos) e dióxido de titânio (T-Lite Max).

Ciba (Coremal) Ciba (Coremal) Ciba (Coremal) Ciba (Coremal) Ciba (Coremal)

Agente hidratante natural de longa duração (Tinoderm SG) para a pele, confere efeito sensorial agradável para o produto final.

Vitamina A encapsulada (Tinoderm A) tem dimensão inferi- or a 50 ìm, menor que os poros intercorneócitos, para tratamento contra o envelhecimento precoce. Outro ingrediente é o acetato de tocoferila encapsulado (Tinoderm E) também de tamanho inferior á 50 ìm. Apresen- ta excelentes propriedades antioxidantes (prote- ge as células do ataque dos radicais livres e ação inflamatória). E também atua na redução da ampli- tude das rugas e melhora a capacidade de retenção de água da epiderme.

Co Co Co

Co Cognis (Chemspecs/Embaca gnis (Chemspecs/Embaca gnis (Chemspecs/Embaca gnis (Chemspecs/Embaca gnis (Chemspecs/Embacaps/Spectr ps/Spectr ps/Spectr ps/Spectrum) ps/Spectr um) um) um) um)

Dispersão otimizada de nanopartículas de dióxido de titânio (Cetiol Sun) que potencializa o FPS da formulação em ampla co- bertura do espectro UV (UVB/UVA).

DSM (Sarfam) DSM (Sarfam) DSM (Sarfam) DSM (Sarfam) DSM (Sarfam)

Filtro UVB para produtos de proteção solar de cuidado com a pele (Parsol TX), é uma estrutura cristalina de óxido de titânio rutilo recoberta com sílica e dimeticone. Pode ser usado em com- binação com filtros orgânicos.

Evonik (Cosmotec) Evonik (Cosmotec) Evonik (Cosmotec) Evonik (Cosmotec) Evonik (Cosmotec)

Concentrado especial PEG-free (Tego Wipe DE) de fácil in- corporação a frio, proporciona nanoemulsões O/A estáveis com tamanho de partícula menor que 100 nm e baixa viscosidade. Emul- sionante versátil para incorporação de diversos ativos. Ideal para lenços umedecidos e para emulsões em spray.

Beneo (High Chem) Beneo (High Chem) Beneo (High Chem) Beneo (High Chem) Beneo (High Chem)

Produto derivado natural extraído da chicória (Inutec SP-1) tem ação estabilizante de nanoemulsões.

Idealf Idealf Idealf

Idealf Idealfar ar ar ar arma (Gerbrás) ma (Gerbrás) ma (Gerbrás) ma (Gerbrás) ma (Gerbrás)

Nanocápsula de vitamina A (Vitaline A), de dimensão 100- 1000 nm, contém 2% de palmitato de retinol indicada para tratamento de lesões da pele e combate às rugas. A ecapsulação de ácido ascórbico a 2% (Vitaline C) é indicada para produtos anti- aging, para clareamneto da pele e para proteção solar. Para a neu- tralização de radicais livres, melhora da hidratação e efeito de fotoproteção, entre outros, é indicada a nanocápsula de acetato de alfa-tocoferila 2% (Vitaline E).

Ionquímica Ionquímica Ionquímica Ionquímica Ionquímica

Estruturas poliméricas porosas (Nanosheres 100) são iner- tes e capazes de armazenar em seu interior ou fixar em sua super- fície ativos de natureza diversa, tais como vitamina E palmitato de vitamina A.

Kemira (Cosmotec) Kemira (Cosmotec) Kemira (Cosmotec) Kemira (Cosmotec) Kemira (Cosmotec)

Base emulsionante “ready to use” (Kemira NanoGel) para formular nanoemulsões a frio com aproximadamente 200 nm, nas quais se pode incorporar até 3 vezes seu peso com óleos ou ingredientes lipossolúveis e ilimitada quantidade de água, para obter loções cremosas ou sprays estáveis, de acordo com a dilui- ção. Disponível em 3 versões: Kemira NanoGel UV (baseado em filtros solares orgânicos), Kemira NanoGel CCT (baseado em tri- glicérides do ácido cáprico e caprílico) e Kemira NanoGel CM (baseado em ciclometicone)

Outro produto é nanopartículas esféricas saturadas por uma rede de membranas de cristal-líquido (KemSpheres), com diâ- metro entre 50 e 500 nm, dispersas em solução aquosa. Sistema de encapsulamento avançado para ativos instáveis ou lipos- solúveis.

Kobo (Cosmotec) Kobo (Cosmotec) Kobo (Cosmotec) Kobo (Cosmotec) Kobo (Cosmotec)

Dispersão especial de dióxido de titânio em alquil-benzoato C12-15 (TNP50 T7), com 50% de sólidos (37% de dióxido de titâ- nio de 15 nm). Indicado para formulações nas quais é difícil dis- persar o dióxido de titânio.

Revitalift Noturno da L’Oréal

(6)

Edição: Hamilton dos Santos Fontes:

Regulation in Chemicals, Sunscreen Labeling and Nanotechnology, David Steinberg.

Cosm Toil, outurbo 2007

Rationalizing and Producing Nanoemulsions for Personal Care, Shrinivas C.

Kothekar. Cosm Toil, julho 2006

As Metas da Nanotecnologia: Aplicações e Implicações, Elvira Fortunato.

Universidade Nova de Lisboa, Lisboa, Portugal

A Guerra Invisível contra as Rugas, Paula Neiva. Veja, 26 de janeiro de 2005 Nanotecnologia: um Admirável Mundo Novo, Tito Trindade, Universidade do Porto, Porto, Portugal

Especificações técnicas de produtos de: BASF (D’Altomare), Ciba (Coremal), Cognis (Chemspecs/Embacaps/Spectrum), DSM (Sarfam), Evonik (Cosmotec), Beneo (High Chem), Idealfarma (Gerbrás), Ionquímica, Kemira (Cosmotec), Kobo (Cosmotec) e Lipotec (Sarfam)

Lipotec Lipotec Lipotec Lipotec

Lipotec (Sarfam) (Sarfam) (Sarfam) (Sarfam) (Sarfam)

Lipossomas plurilamelares mul- tivesiculares (PML), um tipo espe- cífico de lipossomas formados por diversas bicamadas concêntricas que contém várias vesículas. Com- postos por fosfolipídeos da soja e es- tabilizados com polímeros marinhos.

Os PMLs são lipossomas que se prendem a outros lipossomas e podem encapsular grandes quantidades de ativos hidrofílicos e lipofíli- cos.

Ativos disponíveis: vitamina E, vitamina A, hialuronato de sódio, óleo de jojoba, óleo de borragem, fosfato de ascorbil magnésio, Arbu- tin, coenzima Q-10, extrato de bifidobacterium bifidum com SOD, vitamina K1, MAP/quinetina/ ácido lipóico, ácido salicílico.

Lipossomas oligolamelares de fosfolipídeos e ceramidas (OLPC) que juntos proporcionam equilíbrio de lipídeos na epi- derme aumentando a coesão do estrato córneo e prevenindo desta forma a perda transepidérmica de água, podendo-se encapsular grandes quantidades de ativos hidrofílicos e lipofílicos.

Ativos disponíveis: vitaminas A/E, vitamina F, d-pantenol, fosfato de ascorbil magnésio.

Lipossoma (fosfolipídio catiônico) destinado a carrear o ativo para o córtex dos cabelos (Vecorexin), proporcionando brilho, suavidade e hidratação. Apresentações: d-pantenol, proteína da

seda, queratina, extrato de bifidobacterium bifidum com SOD, vitamina E e antioxidante.

Descrição: filme molecular obtido através da microfluidiza- ção de polímeros vegetais (Lipomoist 2013) que contém glico- se, goma xantana e carragenatos. Proporciona hidratação da pele.

Descrição: filme molecular formulado com proteínas naturais e polissacarídeos (Lipomoist 2022) com ação hidratante e efeito intensificador da elasticidade da pele.

Filme molecular composto por uma seleção de aminoácidos (Lipomoist 2013) para uma hidratação equilibrada e um peptí- deo natural com ação firmadora.

Lipossoma composto por extratos anticelulíticos clássicos combinados de forma sinérgica ao tripeptídeo GHK (Lipore- ductyl). Possui atividade lipolítica, previne a celulite devido à ini- bição da maturação dos adipócitos, ativa a microcirculação devido ao poderoso perfil venotônico dos ativos e o peptídeo GHK captura os subprodutos da peroxidação lipídica.

SérumDouble Action da Anna Pegova e Corrige Lines da Ada Tina

Foto: Anna Pegova / Divulgação