A química dos protetores s olares

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1 VIII SIMPEQ A química dos protetores s olares Dra. Daniela B rotto Lopes Terci Outubro, 2008

2 S umário 1. A radiação eletromag nética e o ultravioleta 3. Efeitos da radiação ultravioleta s obre a pele 5. Química dos protetores s olares 7. Avaliação dos protetores s olares 9. Idéias para trabalhos multidis ciplinares

3 1. A radiação eletromag nética A luz emitida pelo s ol é chamada de radiação eletromag nética por s e tratar do trans porte de energ ia por meio de flutuações de campo elétrico e mag nético. C ampos elétrico e mag nético vibram em planos perpendiculares entre s i. Juntos eles formam uma onda eletromag nética que s e move através do es paço à velocidade da luz.

4 1. A radiação eletromag nética A luz emitida pelo s ol pode s er clas s ificada em função do s eu comprimento de onda. E = hν ou E= h/ λ ν =1/λ

5 1. A radiação eletromag nética C ompos ição da energ ia emitida pelo s ol e tamanho comparativo dos comprimentos de onda 44% 48% 7%

6 2. Efeitos da radiação eletromag nética s obre a pele Infravermelho Vis ível Ultravioleta A B C Es trato córneo Epiderme Derme Hipoderme

7 2. Efeitos da radiação eletromag nética s obre a pele Infravermelho (700 nm a 1 mm): Ating em até a hipoderme, caus ando bioes timulação (aumento da circulação s ang uínea, linfática e acelaração do metabolis mo celular). Vis ível (400 a 700 nm): Ating e derme e hipoderme, caus ando pouco efeitos s obre a pele; es timula a s ecreção da melatonina. Ultravioleta (100 a 400 nm): Pode ating ir até a derme, caus ando: B enefícios : S íntese da vitamina D e de melaninas Ação bactericida e fungicida Malefícios : Q ueimaduras Fotoalergias E nvelhecimento cutâneo Alterações celulares (câncer)

8 2. Efeitos da radiação eletromag nética s obre a pele UV-A 320 a 400 nm UV-B 290 a 320 nm UV-C 100 a 290 nm E s trato córneo E s trato g ranulos o Aumento da produção de melanina: Pig mentação da pele Es trato es pinos o E piderme Es trato bas al Derme Des truição do colág eno e elas tina: envelhecimento da pele Ataque ao DNA: M utações g enéticas, câncer de pele Des truição de células : eritema, queimadura s olar

9 2. Efeitos da radiação eletromag nética s obre a pele Es pectro s olar padronizado 1,200 E feito principal da radiação UVB : Formação do eritema -2 1,000 Es pectro eritematos o efetivo 0,600 0,035 0,400 0,030 0,200 0,025 0, Comprimento de onda /nm 1,200 Ação eritematos a padronizada Ação eritematosa efetiva Irradiância / Wm 0,800 0,020 0,015 0,010 0,005 Ação eritematosa relativa 1,000 0, , Comprimento de onda /nm 0,600 0,400 0,200 0, Comprimento de onda /nm

10 2. Efeitos da radiação eletromag nética s obre a pele Es pectro s olar padronizado E feito principal da radiação UVA: P igmentação persistente da pele 0, ,001 Es pectro pig mentar efetivo 0,001 4,5E-04 0,000 4,0E-04 0,000 0, Comprimento de onda /nm Ação pig mentar padronizada Pigmentação persistente relativa 1,200 1,000 Pigmentação persistente efetiva Irradiância /Wm 0,001 3,5E-04 3,0E-04 2,5E-04 2,0E-04 1,5E-04 1,0E-04 5,0E-05 0,0E , Comprimento de onda /nm 0,600 0,400 0,200 0, Comprimento de onda /nm

11 3. Protetores s olares : definição e his tória Definição: Preparação para us o tópico que reduz os efeitos nocivos da radiação ultravioleta, tendo ação preventiva na formação de queimaduras s olares, cânceres e fotoenvelhecimento. Primeiras tentativas a.c.: extratos de mamona e mag nólia (eg ípcios ) 400 a.c.: mis tura de óleo de oliva e areia (g reg os ) 1928: emuls ão compos ta de s alicilato e cinamato de benzila (Es tados Unidos ) 1944: B enjamin G reene des envolveu um produto a bas e de petróleo, de cor vermelha e vis cos o. - filtro eficaz para a época O primeiro filtro eficaz... - estabeleceu o conceito de FPS : Franz G reiter No B ras il o primeiro protetor s olar foi lançado em 1984 pela Johns on & Johns on.

12 3. Protetores s olares : etapas de des envolvimento 1. Avaliação técnica e comercial Avaliação do público alvo, mercado, marcas, patentes, ferramentas de propag anda, vendas, etc. 2. Definição da fórmula e proces s o fabril S elecão dos componentes com bas e nas propriedades des ejadas, literatura científica dis ponível, no atendimento às leg is lações exis tentes (nacionais e internacionais ). Des envolvimento dos protótipos em laboratório e em es cala piloto. 3. Avaliação de es tabilidade fís ico-química e microbiológ ica 4. Avaliação de s eg urança e eficácia Avaliação da es tabilidade térmica e org anoléptica, propriedades reológ icas, tamanho de partículas, microbiolog ia, fotoes tabilidade, dentre outros. E ns aios de s eg urança clínica: irritação primária e cumulativa da pele, irritação ocular primária e cumulativa, etc. E ns aios de eficácia: determinação do Fator de proteção s olar, FPS, res is tência à ág ua, proteção UVA, dentre outros.

13 3. Protetores s olares : formulação C omponentes típicos E xemplo: E muls ão FPS 20 Filtros químicos 12% Filtros fís icos 2% E molientes 12% E muls ionantes 5% Ag entes doadores de cons is tência 3% Umectantes 3% C ons ervantes, frag râncias, ativos de tratamento, antioxidantes, es tabilizantes, corantes e outros aditivos < 5% Ág ua qs p 100%

14 3. Protetores s olares : componentes 1. Fas e Oleos a: Emolientes : és teres, éteres, e trig licerídeos g raxos. Função: s olubilização de componentes lipofílicos como os filtros químicos e es s ências, ajus te de propriedades s ens oriais : s ens ação na pele, ag radabilidade ao toque, es palhabilidade, facilidade de abs orção, etc. Éter dicaprílico Trig licerídeo Palmitato de cetila

15 3. Protetores s olares : componentes 1. Fas e Oleos a: Ag entes doadores de vis cos idade: idade álcoois g raxos, és teres de g licerina, etc. Função: es truturação da emuls ão para obter a vis cos idade adequada através da formação de cris tais líquidos ou formação de es truturas tridimens ionais. Álcool cetílico Monoes tearato de g licerila

16 3. Protetores s olares : componentes 1. Fas e Oleos a: Emuls ificantes : Álcoois g raxos etoxilados, alquils s ulfatos de s ódio, és teres g raxos de g licerina. Função: ag ente anfifílico que reduz a tens ão s uperficial e permite a formação das mis celas, partículas de materiais lipofílicos dis pers os na ág ua. Álcool cetílico etoxilado C etils s ulfato de s ódio

17 3. Protetores s olares : componentes Óleo Agitação Separação de fases Água Imiscibilidade entre as moléculas de água e óleo: causa a separação de fases

18 3. Protetores s olares : componentes Surfactante Emulsão Óleo Água Exemplo de surfactante: Lauril sulfato de sódio e a representação simbólica dos grupos polares (cabeça) e apolares (cauda) O surfactante interage com a água e o óleo e estabiliza a emulsão

19 3. Protetores s olares : componentes 1. Fas e Oleos a: Filtros fís icos : TiO 2 Função: barreira fís ica, reflexão da radiação UV. Anatas e Menor índice de refração aprox.: 2,5 R utilo M aior índice de refração aprox. 2,8

20 3. Protetores s olares : componentes 1. Fas e Oleos a: Filtros fís icos : TiO 2 R eflexão total da luz incidente, lei de S nell: θc = arco-s eno (n2/n1) θc = âng ulo crítico (qualquer raio que incida com θ > θc é totalmente refletido) n = índice de refração do meio, n1 > n2

21 3. Protetores s olares : componentes 1. Fas e Oleos a: Filtros fís icos : TiO 2 R eflexão total da luz incidente, lei de S nell:

22 3. Protetores s olares : componentes 1. Fas e Oleos a: Filtros fís icos : TiO 2 Função: barreira fís ica, reflexão da radiação UV.

23 3. Protetores s olares : componentes 1. Fas e Oleos a: Filtros fís icos : TiO 2 Partículas pequenas e bem dis tribuídas, formando uma barreira fís ica eficiente. Partículas g randes e mal dis tribuídas, formando uma barreira fís ica ineficiente. Partículas ag reg adas, caus ando ineficiência da barreira.

24 3. Protetores s olares : componentes 1. Fas e Oleos a: Filtros químicos : divers as s ubs tâncias org ânicas podem s er us adas. Função: abs orver a radiação ultravioleta por meio de trans ições eletrônicas (promoção de elétrons de orbitais moleculares HOMO para LUMO), e relaxamento via emis s ão de radiação vis ível ou infravermelha ou modificações de es truturas de res s onância eletrônica.

25 3. Protetores s olares : componentes Exemplos de filtros químicos

26 3. Protetores s olares : componentes Ilus tração 3D comparativa das moléculas MB B T B P-3

27 3. Protetores s olares : componentes Faixas de abs orção no ultravioleta para alg uns filtros químicos ou org ânicos em comparação ao TiO 2.

28 3. Protetores s olares : componentes Es trutura da emuls ão e mecanis mo de abs orção

29 4. Avaliação dos protetores s olares : tes tes de caracterização fís ico-quím 1. Estabilidade É avaliada em função de estudos reológicos, térmicos e organolépticos. 2. Teste microbiológicos Meio de cultura. 3. Fotoestabilidade Espectrofotometria.

30 4. Avaliação dos protetores s olares : tes tes de eficácia 1. Determinação do FPS Avalia a eficácia do protetor s olar quanto a proteção UVB. O FPS é um valor numérico, com a finalidade de avaliar o tempo que uma pes s oa pode ficar expos ta ao s ol s em s e queimar.

31 4. Avaliação dos protetores s olares : determinação do FPS Aplicação da amos tra. 2. Aplicação da radiação UV na pele Detalhe dos focos de emis s ão do s imulador s olar Tes te em andamento Exemplo de res ultado.

32 MED da pele protegida FPS = MED da pele não protegida Determinação do FPS de uma amos tra es timada com valor de FPS 15 FPS = 15 x 0,800 0, x 0,800 FPS = 1, x 1,000 FPS = 0,800 FPS = 15 FPS = 12 ideal s ubes timado FPS = 18 s uperes timado

33 4. Avaliação dos protetores s olares : res is tência à ág ua e ao s uor O procedimento é s emelhante aos de determinação do FPS, com a diferença que o voluntário é imers o em ág ua, entre os ciclos de medidas. É utilizada ág ua potável com temperatura entre C em banheira tipo Jacuzzi.

34 4. Avaliação dos protetores s olares : determinação da proteção UVA. Método do padrão aus traliano: % T < 10% na reg ião entre 320 e 360 nm. produto com proteção UVA produto s em proteção UVA

35 5. Idéias para trabalhos multidis ciplinares Des cobrindo a ciência por trás do rótulo: a química e o protetor s olar PMB Frattezi e LPS Pimenta; Livro de res umos da 30a R AS B Q. Trabalhou textos na s ala de aula no ens ino médio. Interlig ação de divers as áreas do conhecimento; R edução da compartimentalização do conhecimento Es tímulo ao s ens o crítico.

36 5. Idéias para trabalhos multidis ciplinares Protetores s olares : uma abordag em contextualizada no ens ino médio HS S antos, S S S OAR ES, WHF R ibeiro, FHA R odrig ues, MS S Juliao, JES A Menezes, C R S ous a, TLG Lemos. 60 S impós io B ras ileiro de Educação em Química; Fortaleza/C E, C ontextualização No des envolvimento da aula foi cons tatado... - importância: 21,43% não s ouberam res ponder - us o:15% dis s eram us ar o protetor s olar - relação com a química: 82,2% não s abiam res ponder. C onclus ões... O as s unto abordado na s ala de aula des pertou a curios idade dos alunos evidenciado: - pela participação dos mes mos durante a aula - entendimento dos alunos s obre a importância da química na formulação de protetores s olares. - cons cientização do us o

37 5. Idéias para trabalhos multidis ciplinares Índice de UV em C ampinas às 12:00h do dia 17/10/2008: 10

38 4. Avaliação dos protetores s olares : tes tes de eficácia Tempo de expos ição s olar em minutos vs fototipo vs índice de UV Fototipo I: s em protetor s olar: 6 minutos e com protetor s olar FPS 15: 6 x 15 = 90 min Fototipo IV: s em protetor s olar: 30 minutos e com protetor s olar FPS 15: 30 x 15 = 450 min

39 4. Avaliação dos protetores s olares : tes tes de eficácia

40 5. Idéias para trabalhos multidis ciplinares Ques tões de conhecimentos g erais e úteis... De quanto em quanto tempo devo reaplicar o protetor s olar? C omo s aber qual é o nos s o tempo máximo de expos ição s olar? Us ando protetor s olar pos s o ficar expos to ao s ol durante todo o dia? Qual é a diferença entre moderador s olar, protetor s olar e bloqueador s olar? Em reg iões mais frias e montanhos as é precis o us ar protetor s olar? Qual a quantidade de protetor s olar que devo us ar? Qual FPS é adequado para a minha pele e reg ião onde eu moro?

41 6. R eferências bibliog ráficas apres enta os valores de índice de UV de todo o B ras il. R evis ta de neg ócios da indús tria da beleza. Edição Temática: Proteção S olar, março 2008, 7, 3. Editora:Tenopres s : apres enta de forma bem didática todos os as pectos g erais de proteção s olar: da formulação até a eficácia dos produtos.