Tecnologia Promissora e Preocupante

O Avanço no Brasil

Aplicação em Cosméticos

Evolução das Nanoemulsões e a Segurança

Mercado dos Nanocosméticos

Matérias-primas para Nanocosméticos

matéria publicada na revista Cosmetics & Toiletries Brasil, Jan/Fev de 2008, Vol. 20 Nº 1 (pág 22 a 27)

A nanotecnologia é a técnica de fabricação ou manipulação de entidades que tenham pelo menos dimensão menor que 100 nanômetros.Para efeito de patentes 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 alguma 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 manipulada 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 nanotecnologia. Em 1959, em uma conferência no encontro anual da Sociedade Americana de Física, Feynman falou pela primeira vez do controle e da manipulação da matéria na escala atômica. Feynman defendeu que não existia nenhum obstáculo teórico à construção 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 multidisciplinar. Cientistas e engenheiros trabalham ao lado de biólogos, físicos e químicos. Essa união na pesquisa da nanoescala deve-se à necessidade de partilhar conhecimento sobre ferramentas e técnicas, assim como sobre conhecimentos periciais em matéria de interações 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 fabricação de máquinas, robôs em escala molecular, das quais já existem protótipos, mas ainda não desempenham funções específicas. 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, composição 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 enxergar.moléculas, sem necessidade de reagente, utilizado na detecção extremamente precoce do câncer.

Tecnologia Promissora e Preocupante

De acordo com a Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos – agência independente do governo norte-americano dedicada a promover o progresso da ciência – a nanotecnologia deverá movimentar o setor produtivo com cifras que ultrapassam 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 cotidiana ainda não há estudos sobre seus efeitos negativos. Pouco se sabe sobre os problemas que poderá acarretar para a saúde e para o ambiente.

Até agora, a Food and Drug Administration (FDA) não estabeleceu políticas ou protocolos para a segurança com relação às nanopartículas 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 riscos 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 preocupação em avaliar os impactos negativos que porventura possam ocorrer. Há que evitá-los, pois as nanopartículas uma vez no corpo 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 utilizando 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 desenvolvidos e também deixam a desejar quando comparados com economias de porte semelhante como a de Taiwan, onde há mais de 400 empresas ligadas à fabricação de nanoprodutos.

Entre 2001 e 2007, o governo brasileiro investiu cerca de R$ 150 milhões no desenvolvimento das áreas de nanociência e nanotecnologia. É pouco, quando comparado aos investimentos realizados por países desenvolvidos 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 nanopartículas que carregam os princípios ativos. Com isso, os chamados “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 cosméticos promete vencer essa dificuldade.

Nos produtos cosméticos e de cuidado pessoal, as nanopartículas estão na forma de nanoemulsões.

Nanoemulsões constituem uma classe de emulsões com gotículas 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 microemulsões, emulsões submícron, emulsões ultrafinas, etc.

As minúsculas dimensões dessas gotículas reduzem muito a força da gravidade, evitando que haja a criação de sedimentos 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 apresentarem alterações da superfície. Além disso, a significante espessura da película (em relação ao diâmetro gotícula) evita qualquer afinamento ou ruptura da película de líquido entre as gotículas.

O reduzido tamanho das gotículas permite que formem um depósito uniforme sobre os substratos. Umectação, 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 proteção UV nas aplicações de filtro solar.

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

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

- Menos tensoativo - Ao contrário das microemulsões, que exigem alta concentração de tensoativos, normalmente na faixa de 20% ou mais, as nanoemulsões podem ser preparadas usando concentração 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 usadas para liberar fragrâncias incorporadas aos produtos cosméticos. 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 preparo 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 tornaram 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 produção de gotículas de dimensões submícron e do papel dos tensoativos e co-tensoativos também colaboraram para deter o avanço das nanoemulsões; além da falta de demonstração.dos benefícios do uso de.nanoemulsões, em comparação com os sistemas clássicos de macroemulsões.

Em termos fundamentais, a dificuldade de conhecimento da química interfacial envolvida 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 nanoemulsões em aplicações de cuidado pessoal.

Apesar dessas dificuldades, várias empresas lançaram nanoemulsões no mercado e, nos próximos anos, os benefícios poderão 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 nanoemulsões deverá cair, aproximando-se do custo das tradicionais macroemulsões.

Mercado dos Nanocosméticos

A Lancôme foi a primeira a lançar cosméticos com nanocápsulas, 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 lançamento 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 Bruma de Leite Hidratante e em junho lançou o Spray Corporal Refrescante para o público masculino.

Matérias-primas para Nanocosméticos

A seguir são relacionados alguns ingredientes para os nanocosméticos já disponíveis no Brasil. Estão agrupados pela denominação: fabricante (distribuidore).

Embora alguns desse ingredientes não se enquadrem rigorosamente no critério dos nanomateriais, estão aqui citados por dimensões reduzidas e pela atividade na formulação de cosméticos.

BASF (D’Altomare)

Dióxido de titânio micronizado (T-Lite SF-S) para alta proteção UV em cosméticos com viscosidade mais suave, tamanho de partícula ~20 nm e revestimento especial, resultando em facilidades de processo (dispersão e incorporação), de aplicação e maior 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 carbômeros), 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 ZCote Max para formular produtos com concentrações maiores de espessantes (acrilatos) e dióxido de titânio (T-Lite Max).

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 inferior.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. Apresenta excelentes propriedades.antioxidantes (protege as células do ataque dos radicais livres e ação inflamatória). E também atua na redução da amplitude das rugas e melhora a capacidade de retenção de água da epiderme.

Cognis (Chemspecs/Embacaps/Spectrum)

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

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 combinação com filtros orgânicos.

Evonik (Cosmotec)

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

Beneo (High Chem)

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

Idealfarma (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 antiaging, para clareamneto da pele e para proteção solar. Para a neutralização 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

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

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 diluição. Disponível em 3 versões: Kemira NanoGel UV (baseado em filtros solares orgânicos), Kemira NanoGel CCT (baseado em triglicérides 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 diâmetro entre 50 e 500 nm, dispersas em solução aquosa. Sistema de encapsulamento avançado para ativos instáveis ou lipossolúveis.

Kobo (Cosmotec)

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

Lipotec (Sarfam)

Lipossomas plurilamelares multivesiculares (PML), um tipo específico de lipossomas formados por diversas bicamadas concêntricas que contém várias vesículas. Compostos por fosfolipídeos da soja e estabilizados com polímeros marinhos. Os PMLs são lipossomas que se prendem a outros lipossomas e podem encapsular grandes quantidades de ativos hidrofílicos e lipofílicos.

Ativos disponíveis: vitamina E, vitamina A, hialuronato de sódio, óleo de jojoba, óleo de borragem, fosfato de ascorbil magnésio, Arbutin, 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 epiderme 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 microfluidização de polímeros vegetais (Lipomoist 2013) que contém glicose,.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 peptídeo natural com ação firmadora.

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

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)