Ridurre l’impatto ambientale dei filtri solari: questione di formula

Stefano Mafredini, ordinario di Chimica farmaceutica e tossicologica e direttore del Cosmast dell’Università di Ferrara

Quali accorgimenti utilizzare nel formulare i prodotti solari al fine di ridurre l’impatto ambientale dei filtri?
La strategia formulativa ha un ruolo molto importante. È infatti riduttivo pensare il prodotto solare come semplice miscela fra una base e uno o più filtri, perché disponiamo di svariati ingredienti che possono contribuire all’efficacia protettiva anche se non sono filtri. Tra i cosmetici, il solare è quello che più si avvicina al concetto di farmaco, un prodotto a cui si richiede una prestazione definita dalla legislazione, da cui dipende la salute della pelle, non solo il suo benessere. Inoltre, oggi, al solare si chiede anche molto di più: resistenza all’acqua, al sudore, elevato livello di protezione, elevata adesività, agevole spalmabilità: lo sviluppo di questo prodotto è decisamente sfidante. Nelle moderne formulazioni solari almeno cinque elementi dovrebbero concorrere a garantire la massima sicurezza per uomo e ambiente ed efficacia schermante: emollienti, antiossidanti, idratanti, attivi multifunzione come ectoina e niacina e infine i booster, organici o inorganici. Questi ultimi sono un elemento chiave per ridurre le concentrazioni dei filtri in formula. Una delle molecole da noi recentemente brevettate, per esempio, consente una riduzione dei filtri del 37% a parità di SPF ottenuto.

Stefano Manfredini

Oggi diminuire la concentrazione dei filtri e rinunciare ad alcune molecole è una necessità per ridurre gli effetti negativi dei prodotti solari sugli organismi marini. Come deve cambiare la protezione solare?
Diverse legislazioni hanno messo al bando alcuni filtri organici, in mete turistiche celebrate come le Hawaii o Palau, proprio per i danni provocati alla flora e fauna marina, assieme ad alcuni conservanti di uso cosmetico. I filtri solari sotto accusa sono soprattutto alcuni filtri organici, che hanno efficacia nella protezione UVB ma che spesso sono considerati irrinunciabili, nei prodotti con SPF superiore a 30, per arrivare a protezioni molto alte con buon rapporto qualità prezzo. La protezione solare, tuttavia, non dovrebbe basarsi solo su elevati livelli di protezione UVB, ma su un miglior bilanciamento fra protezione UVB e UVA. Gli UVA sono infatti più penetranti e responsabili dei danni cutanei a lungo termine: fotoinvecchiamento, ipercheratosi e tumori maligni. Paradossalmente, una elevata protezione UVB, riducendo i danni immediati da esposizione come eritemi e scottature, che sono i campanelli d’allarme per indurre a cercare riparo, permette di prolungare l’esposizione al sole e alle radiazioni UVA rispetto a cui gli elevati SPF non proteggono. Una protezione UVA/UVB 1:1 è l’ideale ed è meglio ottenibile con SPF medio, intorno a 30, che comunque protegge dalle radiazioni per il 97%. Un incremento di SPF a 60 richiede praticamente un raddoppiamento della concentrazione dei filtri a fronte di un aumento di protezione solo dell’1,5%. Sarebbe quindi opportuno orientare l’uso su SPF 30 in aggiunta a congrua protezione UVA, lasciando protezioni UVB superiori a chi ha già lesioni precancerose o trascorsi personali o familiari di tumori cutanei, ma questi concetti molto tecnici raramente vengono comunicati, così molti si sentono rassicurati solo con SPF molto elevati. L’altro aspetto da considerare è la formulazione, importante per la performance quanto la presenza dei filtri.

Su cosa dovrebbero basarsi efficaci strategie formulative?
Un elemento cruciale, per esempio, è la dispersione dei filtri, che quando non adeguata ne riduce di molto l’efficacia protettiva. Di conseguenza, le formulazioni monofasiche, come acque e oli solari, difficilmente garantiscono performance riproducibili o correttamente misurabili, a fronte di concentrazioni di filtri che si tende a mantenere elevate per avere maggiori garanzie di efficacia. La forma cosmetica ideale per i solari è sempre l’emulsione, che permette di combinare e disperdere al meglio filtri idrofili e lipofili. Formule erogate in aerosol in bombole a pressione, poi, sono da valutare con attenzione per la diversa tossicologia di filtri studiati per uso cutaneo e che finiscono per essere inalati.
Altro aspetto imprescindibile, infine, è la prova di efficacia, che deve essere effettuata su volontari. Non è inusuale, invece, che vengano utilizzati software di simulazione per predirre il fattore di protezione, aumentando poi la concentrazione dei filtri in formula per avere maggiori margini di sicurezza, ed evitando cosi il test di efficacia su volontario.
Tecnologie complementari, da un lato, e un adeguato percorso di testing, dall’altro, permettono di tenere sotto controllo le concentrazioni del mix di filtri solari, sostanze che impattano oltre che sull’ambiente anche sulla salute umana.

Quali sostanze sono particolarmente interessanti come booster?
Diversi tipi di sostanze funzionano come booster con meccanismi differenti. Per esempio, molecole capaci di disperdere bene il filtro ne migliorano l’efficienza di assorbimento della radiazione. Altre sostanze funzionano da “molecole cuscinetto”, assorbendo parte della radiazione che il filtro emette per ritornare dallo stato eccitato allo stato stazionario, evitando emissioni dannose per la cute o la fotodegradazione del filtro. Alcune di queste molecole hanno infatti un ruolo nello stabilizzare i filtri rispetto alla fotodegradazione, prolungandone l’efficacia nel tempo. Fenomeni di assorbimento coinvolgono anche i filtri inorganici, che, oltre a riflettere, sono in grado anche loro di assorbire in parte le radiazioni generando radicali liberi, come nell’attività catalitica del titanio biossido: anche in questi casi i booster hanno un effetto stabilizzante. Ci sono poi i rivestimenti, utili per i filtri inorganici e importantissimi per quelli in forma nano, in quanto ne riducono la reattività e quindi la potenziale nocività. All’Università di Ferrara siamo molto attivi su questa linea di ricerca, da pochi mesi abbiamo pubblicato studi su due nuovi rivestimenti per zinco ossido e titanio biossido, costituiti da antiossidanti, che creano un effetto booster limitando, in situ, la formazione di radicali liberi tipica dei filtri inorganici e conseguente riduzione della aggressività per la cute e per l’ambiente. Riguardo all’impatto ambientale dei booster, in linea di principio è molto basso rispetto a quello dei filtri. Molti sono costituiti da sostanze presenti anche in natura, facilmente biodegradabili, come i polifenoli, che possono essere di origine vegetale o di sintesi, in entrambi i casi rapidamente biodegradabili.

Come contrastare l’inquinamento da prodotti solari?
Tutta l’attività di sviluppo dei prodotti deve essere mirata alla riduzione del rischio, secondo il concetto di safe by design (SBD): il “risk assesment”, la previsione del rischio, deve essere sempre al centro della progettazione. Perché l’impatto sulla salute umana e ambientale deve essere valutato ed eliminato in fase di sviluppo prodotto, non dopo. Purtroppo ancora oggi la maggior parte degli operatori del settore attua la filosofia del “risk managment”, ovvero della gestione del problema quando si presenta, con interventi spot piuttosto che cambiare approccio. Invece, bisogna utilizzare strumenti predittivi per prevenire gli impatti negativi, orientandosi, nello sviluppo prodotti e industrializzazione, a scelte che li minimizzino.
Con l’approccio Safe by Design, la spin-off dell’Università di Ferrara Ambrosialab ha presentato, assieme ad altri partner europei, ben due progetti SBD4NANO e BIONANOPOLYS, finanziati dalla UE rispettivamente per 6,3 e 11,7 milioni di euro, finalizzati allo studio dei nanomateriali. Con il primo verrà creato un sistema in silico per supportare valutazioni di impatto sui nanomateriali, con il secondo ci occuperemo di bioremediation. Noi seguiremo gli ingredienti di uso cosmetico, creando una serie di “case history” per zinco ossido e titanio biossido, in forma nano, che alimenteranno un sistema predittivo di intelligenza artificiale.

Cosa manca a una completa comprensione dei rischi ambientali legati alla dispersione dei prodotti solari?
Dei prodotti solari, e dei filtri solari, è importante comprendere il rapporto rischi/benefici, anche per evitare che l’allarme suscitato circa il loro l’impatto ambientale induca le persone a rinunciare alla protezione solare, con grave pericolo per la salute. Un approccio rischio/beneficio deve essere supportato da maggiori informazioni e studi sui meccanismi della nocività ambientale e sulle concentrazioni a cui questa nocività si esplica. È quindi urgente mettere a punto metodiche per valutare il rischio ambientale dei filtri solari per avere fatti scientificamente provati e non seguire l’onda della emotività con scelte di bando di ingredienti legate più al “narrato” che al “dimostrato”. A questo scopo, stiamo lavorando con IZLER Emilia-Romagna e Lombardia a un progetto di monitoraggio delle coste adriatiche, campionando alcune sostanze e alcuni organismi spia dell’impatto ambientale del cosmetico e per individuare metodologie adeguate e concentrazioni di soglia per il rischio ambientale.
C’è infine l’approccio della “bioremediation”, su cui abbiamo avviato un dottorato di ricerca in collaborazione con il CNR-ISTEC di Faenza e una delle principali aziende italiane di produzione di materie prime cosmetiche. Stiamo sviluppando biopolimeri che catturano i filtri solari nanometrici per formare aggregati di dimensioni maggiori, disattivandone di conseguenza la potenziale reattività dovuta alle dimensioni nano. Si tratta di sostanze pensate per trattamenti post-rilascio, ad esempio per la depurazione delle acque reflue di piscine o a livello delle aree di balneazione, dove le concentrazioni di questi inquinanti possono essere elevate e avere effetto negativo sulla flora e sulla fauna delle acque superficiali: con questi sistemi di depurazione possono essere catturati e depositarsi in fanghi residui o sui fondali, perdendo o riducendo il loro impatto ambientale.

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