Filtri solari: fotoprotezione e fotoinstabilità

L’efficacia della protezione solare dipende dalle scelte per contrastare la tendenza dei filtri solari alla fotodegradazione: dalla qualità tecnica degli ingredienti alla strategia formulativa. Fotoinstabilità dei filtri fisici e chimici e tossicità dei sottoprodotti necessitano di studi più approfonditi

Presso il Dipartimento di Scienza e Tecnologia del Farmaco dell’Università degli Studi di Torino Elena Ugazio è ricercatrice strutturata dal 2001. Il suo percorso accademico, dopo la laurea in CTF e il Dottorato di ricerca in Chimica del Farmaco, la vede anche coinvolta nell’attività didattica della Facoltà di Farmacia, come docente del corso di Chimica dei Prodotti Cosmetici, come tutor di tirocini formativi presso aziende e nel seguire molte tesi di laurea sperimentali. L’attività di ricerca in ambito cosmetico e di tecnologia farmaceutica, documentata da una quarantina di pubblicazioni, si rivolge in particolare allo studio e caratterizzazione di attivi e alla loro fotodegradazione.

Quali attività svolge in campo cosmetico all’interno del Dipartimento di Scienza e Tecnologia del Farmaco?

Il Dipartimento studia la vettorizzazione attraverso sistemi colloidali, liquidi e solidi, sia di molecole attive di interesse dermocosmetico sia di farmaci. Negli ultimi anni l’attività si è concentrata sullo studio dei processi di degradazione e di fotostabilità di molecole destinate all’applicazione topica e di interesse dermatologico e cosmetico, in seguito all’esposizione a raggi ultravioletti, attraverso l’irradiazione con simulatori della luce solare. Abbiamo studiato filtri solari di sintesi e derivati naturali, per esempio flavonoidi purificati, estratti di piante contenenti miscele di polifenoli, inoltre vitamine e piccoli peptidi, partendo da matrici molto semplici, come soluzioni acquose o micellari, fino a indagare formulazioni complesse, tipo quelle presenti in commercio. Lo studio e la caratterizzazione di queste sostanze anche sotto il profilo della fotostabilità è interessante per migliorare la conoscenza di ingredienti sempre più richiesti, vista la tendenza verso il cosmetico “naturale” oggi molto pronunciata nel mercato. Nell’ottica di migliorare la stabilità, stiamo studiando sistemi che possano proteggere le sostanze attive, del prodotto cosmetico o del medicinale, da diversi processi degradativi (luce, calore, ecc.). Per esempio, in recenti studi abbiamo preso in esame le ciclodestrine, alcuni sistemi particellari e derivati inorganici con strutture mesoporose. Sempre per gli aspetti relativi alla fotostabilità, nell’ambito del progetto Nanosafe, finanziato dalla Regione Piemonte, ci siamo occupati del biossido di titanio nanometrico con particolare riferimento alla sua attività fotocatalitica.

È chiaro il ruolo dell’attività fotocatalitica del biossido di titanio nelle formulazioni cosmetiche?

Il TiO2 è un fotocatalizzatore, ovvero svolge un’attività nota, studiatissima e sfruttata dall’industria in vari settori (disinquinamento delle acque, vernici autopulenti, celle fotovoltaiche). Questa stessa proprietà, dovuta al fatto che la molecola quando sottoposta alla radiazione solare tende a formare radicali liberi, in un prodotto destinato alla fotoprotezione costituisce un problema. La lunghissima consuetudine nell’utilizzo cosmetico del biossido di titanio ha portato a diverse modificazioni tecniche della molecola, come la micronizzazione e il coating, che ne hanno migliorato le prestazioni all’interno delle formulazioni, soprattutto la resa in termini di gradevolezza. Esistono rivestimenti di diversa natura, da quelli inorganici a base di silice o allumina a quelli organici come l’acido stearico o i derivati del silano. I coating migliorano in parte anche la fotoinstabilità del composto, il problema è che non sono tutti uguali e gli studi disponibili sulla loro efficacia nel limitare la degradazione radicalica fotoindotta sono pochi perché queste applicazioni riguardano specificamente il settore cosmetico. Per esempio, alcuni tipi di rivestimento non creano uno strato omogeneo sulle nanoparticelle di TiO2, ma lasciano fenestrature che possono ridurre l’efficacia del coating. Le schede tecniche associate alle diverse specie di biossido di titanio forniscono informazioni sul tipo di rivestimento ma i dati relativi alla qualità e alla completezza del coating sono piuttosto imprecisi, con range molto ampi, perché nell’ambito cosmetico si ritiene che non sussista la necessità di una qualità tecnica troppo sofisticata.

Ci sono ripercussioni a livello di efficacia della protezione solare?

Diverse ricerche evidenziano che la fotoinstabilità del biossido di titanio dipende fortemente dalla qualità tecnica di tale ingrediente. La legislazione non obbliga il produttore a dichiarare in etichetta quale tipologia di TiO2 sia stata usata, ma in questo caso specifico la suscettibilità alla fotodegradazione è al centro dell’efficacia cosmetica da cui dipende la sicurezza dell’esposizione solare. Dai nostri studi, in cui abbiamo valutato l’entità della reazione di degradazione del TiO2 nelle formulazioni, è emerso che tipologie differenti di ossido, quanto a qualità tecnica, mostrano diversa fotostabilità, con presumibili conseguenze sull’attività protettiva.

Come ovviare alla fotodegradazione del biossido di titanio?

Sono certamente aspetti che necessiterebbero di indagini più approfondite. Nelle nostre ricerche abbiamo osservato che addizionare sostanze naturali ad azione antiossidante limita la reazione di fotodegradazione e aumenta le proprietà protettive. Molti flavonoidi, per esempio, si sono dimostrati efficaci non solo per la loro generica attività antiossidante ma anche per la spiccata azione come radical scavenger, in grado di interrompere efficacemente la reazione a catena che si avvia in presenza di radicali liberi e che è responsabile della rapida formazione di un gran numero di molecole radicaliche altamente instabili. Il nostro laboratorio ha collaborato con alcune aziende per la valutazione di questi aspetti. Sono studi importanti per raggiungere una conoscenza più completa su questi nanomateriali e anche per creare un’attenzione che ancora manca sulla qualità di alcuni ingredienti chiave, come i filtri solari, lungo la filiera produttiva: è significativo che oggi le informazioni che il produttore di materie prime fornisce in scheda tecnica, anche quando sono vaghe, quasi mai siano oggetto di ulteriori controlli da parte dell’utilizzatore.

Un’incertezza problematica se associata ai protettivi solari…

Non a caso in altre legislazioni non sono considerati cosmetici ma OTC, quindi soggetti a standard produttivi più rigidi. L’industria ha lavorato molto bene per migliorare la gradevolezza, creando formulazioni davvero gradevoli, facili da stendere e addirittura spruzzabili. Questo ha portato a un incremento nell’uso di tali presidi, certamente positivo per la sicurezza dell’esposizione al sole, ma chiama le aziende a un maggior senso di responsabilità circa i sottoprodotti che possono formarsi a causa della fotoinstabilità e in merito alla loro potenziale tossicità. Per esempio, non è noto se l’attività fotocatalitica di un TiO2 poco stabile possa degradare altre molecole della formulazione o se arrivi a compromettere la stabilità dei filtri chimici. Anche queste molecole, a loro volta, presentano problemi di fotoinstabilità e comportano rischi non ancora completamente compresi. Uno studio di una nostra laureanda su alcuni solari in commercio ha evidenziato che anche nei prodotti con SPF non molto elevato sono affiancati al filtro fisico almeno 4 o 5 diversi filtri chimici, una presenza consistente che meriterebbe maggiori approfondimenti.

E riguardo alla penetrazione delle nanoparticelle di biossido di titanio a livello cutaneo?

Al momento in letteratura le evidenze sono contrastanti. Nel corso del progetto Nanosafe un altro gruppo di ricerca dell’Università di Torino ha studiato questi aspetti per varie tipologie di TiO2. Si tratta di esperimenti ex-vivo che utilizzano la cute dell’orecchio suino, derivata da scarti di macellazione, un modello utile per le molte affinità con la cute umana dal punto di vista morfologico e funzionale. Mettendo a contatto i campioni con diverse dispersioni di biossido di titanio e cercando le eventuali nanoparticelle a diverse profondità nella pelle, è stato evidenziato che i follicoli piliferi potrebbero rappresentare una delle vie d’ingresso delle nanoparticelle. Questo su cute integra, mentre è molto difficile e tuttora irrisolto il problema della penetrazione delle nanoparticelle su cute irritata, condizione certamente frequente per una persona che si esponga al sole. Il grado di penetrazione per la pelle non perfettamente integra ci si attende sia maggiore, ma ancora gli studi sono pochi per la difficoltà di trovare modelli che riproducano tale stato.

Quindi vede la necessità di un maggiore impegno nelle caratterizzazioni di sicurezza ed efficacia?

Credo che l’industria dovrebbe darsi questi obiettivi considerato che si tratta di prodotti che miliardi di persone usano tutti i giorni, più volte al giorno e per tutta la vita. Sono sistemi non facili da studiare a causa della grande quantità di ingredienti inseriti nelle formulazioni. Su quest’ultimo aspetto, peraltro, credo che si debba operare con l’obiettivo di raggiungere una semplificazione, che permetta di avere un quadro più definito della sicurezza e valorizzi la presenza degli attivi che davvero hanno un certo tipo di efficacia. Il settore è ancora condizionato dall’immagine di “leggerezza”, che va benissimo dal punto di vista del marketing, ma che non dovrebbe impedire un approccio molto più serio alla valutazione di sicurezza e anche di efficacia: oggi le prove di efficacia sono spesso poco significative, perché effettuate su campioni esigui e, purtroppo, per la legge basta questo. Credo tuttavia che un maggior rigore dovrebbe partire dall’industria, anche perché il consumatore sta sviluppando un’attenzione e un grado di conoscenza sempre più forti.

di Elena Perani

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