Cómo los fabricantes de bloqueadores solares pueden evitar quemarse

Los antiguos egipcios usaban extractos de arroz, jazmín y lupino para proteger su piel del sol, pero la primera forma de protector solar comercial no fue creada hasta 1938 por el químico suizo Franz Greiter. En 1944, Benjamin Green introdujo una mezcla de manteca de cacao y petróleo veterinario rojo para proteger su piel. Greiter denominó su fórmula Piz Buin® mientras que Green comercializó la suya como Coppertone® . A Greiter también se le atribuye la creación del factor de protección solar (SPF). Esta calificación todavía se usa ampliamente en la actualidad. 1

La FDA ha regulado los protectores solares desde la década de 1970, pero recientemente han llamado mucho la atención. Los ingredientes activos como la oxibenzona y el octocrileno, comúnmente utilizados en los bloqueadores solares, han sido objeto de escrutinio debido a su tendencia a ser absorbidos por la piel y la posibilidad de ingestión o inhalación cuando se aplican en la cara.

Se sabe que otros ingredientes activos se descomponen cuando se exponen a la luz solar, protegiendo la piel de los rayos fuertes, pero dando como resultado la formación de compuestos que pueden causar reacciones alérgicas y efectos crónicos en la salud. Los científicos también han descubierto que algunos de los químicos que se encuentran en los protectores solares pueden amenazar la salud de los arrecifes de coral y la vida marina. 2 Estas preocupaciones han iniciado un cambio hacia el uso de ingredientes minerales, como el óxido de zinc o el dióxido de titanio, como ingredientes activos de protección solar.

El bloque se espesa

Al considerar el mejor curso de acción a seguir, muchas personas consideran usar protector solar hecho sin químicos que puedan dañar la vida marina, buscar sombra durante el horario de 10:00 a. m. a 2:00 p. m. y usar ropa de sol de tela con factor de protección ultravioleta (UPF). . En última instancia, los consumidores solo tienen cierto control sobre la calidad de su protección solar y deben confiar en los fabricantes y productos para protegerlos.

Los espectrofotómetros ultravioleta/visible (UV-Vis), como el PerkinElmer® Lambda 1050+ , se utilizan de forma rutinaria para comprobar las formulaciones y asegurarse de que cumplen la clasificación SPF especificada. Sin embargo, tanto en funciones de calidad como de investigación y desarrollo, a menudo es útil obtener información adicional, como la cantidad de ingrediente mineral que se debe agregar para lograr la calificación SPF deseada.

3 preguntas que los fabricantes deben considerar

  1. Si preparamos un lote del producto, ¿se distribuirá uniformemente el mineral a través del material?
  2. ¿Podríamos ver alguna estratificación del material que altere la calificación SPF lograda en todo el lote, o incluso en cada paquete de producto terminado?
  3. ¿Cómo afectará la pureza de cada lote la eficacia y la experiencia del consumidor?

Si bien las técnicas cromatográficas se habrían utilizado de forma rutinaria para responder a estas preguntas para formulaciones que utilizan ingredientes activos orgánicos (es decir, a base de hidrocarburos, como avobenzona u octocrileno), la naturaleza no volátil e insoluble de los pigmentos minerales dificulta estas evaluaciones al evitar la cuantificación de estos. materiales

Las respuestas están en la ceniza

El análisis termogravimétrico de la formulación ayuda a superar los desafíos que plantea la naturaleza heterogénea del producto y las propiedades de los ingredientes minerales. Los analizadores termogravimétricos (TGA) calentarán una pequeña porción de material en un horno, purgado con gas o gases elegidos por el usuario, mientras se utiliza una balanza sensible para medir y registrar la masa del material.

Cuando una muestra se calienta en presencia de oxígeno, los componentes orgánicos se queman, dejando atrás especies minerales o «cenizas». En el caso de los productos de protección solar a base de minerales, la “ceniza” es el ingrediente activo. La cantidad de «pasos» o eventos de pérdida de peso que ocurren durante la combustión del material también puede brindar una idea de la calidad o la complejidad de la formulación.

Comparación de dos formulaciones de bloqueador solar

Se probaron dos formulaciones de bloqueadores solares con diferentes índices de SPF con el analizador termogravimétrico PerkinElmer ®   TGA 8000  , produciendo los termogramas que se muestran a continuación, que se muestran como curvas rojas. El Producto A, que tiene una calificación SPF de 30, presenta cuatro eventos de pérdida de peso, mientras que el Producto B, que tiene una calificación SPF de 15, experimentó tres eventos de pérdida de peso. La autenticidad de estos pasos se confirma aún más mediante el cálculo de la primera derivada del termograma (que se muestra como una línea negra delgada), que muestra una «caída» o mínimo hacia el centro del paso de pérdida de peso.

El contenido de cenizas se hace evidente al final de la medición, cuando la temperatura alcanza los 800 Celsius: el Producto A contiene un 15,45 % en peso de aditivo mineral, mientras que el Producto B contiene un 14,05 % en peso de aditivo mineral.

Desde un punto de vista cualitativo, las formulaciones contienen componentes orgánicos similares (ceras y otros ingredientes), pero en diferentes proporciones. El producto A también contiene aproximadamente un 3 % en peso de agua, que se libera alrededor de los 100 grados Celsius.

Producto A

Producto B

Termografía del Producto A (que muestra 4 eventos de pérdida de peso) y Producto B (que muestra 3 eventos de pérdida de peso)

Mézclalo: mejora de la calidad y la rentabilidad

El tamaño del mercado mundial de bloqueador solar fue de $ 13,03 mil millones en 2019 y se proyecta que alcance los $ 16,84 mil millones para 2027, a una CAGR de 3.5% en el período de pronóstico con los costos de un tubo de la marca natural más popular en el mercado que cuesta $ 18 por 1.7 oz .3 Los consumidores buscan productos que no sean pegajosos, no aceitosos, fáciles de aplicar, que no se sequen, con un aroma agradable y formulados con una mezcla de óxido de zinc  y dióxido de titanio 3 .

Medir el contenido de minerales en las formulaciones de bloqueador solar ayuda a los fabricantes a examinar la consistencia del producto de un lote a otro y dentro de un lote. Por lo tanto, se puede controlar la eficacia del producto, al mismo tiempo que se garantiza que los componentes no estén fuera de las especificaciones y afecten la rentabilidad. La ceniza también se puede recuperar de la medición de TGA para su posterior análisis. Por ejemplo, el material se puede transferir al cristal de reflectancia total atenuada (ATR) en un FTIR como PerkinElmer® Spectrum 2 o PerkinElmer® Spectrum 3 para identificar los ingredientes minerales, lo que también puede resultar útil para el análisis de productos de la competencia.

Notas al pie:

  1. https://www.nytimes.com/2010/06/24/fashion/24skinside.html
  2. https://oceanservice.noaa.gov/news/sunscreen-corals.html
  3. https://www.fortunebusinessinsights.com/sun-care-products-market-103821
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