Università degli studi di Pisa
Facoltà di Farmacia
Corso di Laurea Specialistica in Farmacia
TESI DI LAUREA:
I nanomateriali in cosmetica:
focus sui prodotti per la protezione solare.
Relatore: Candidato:
Dr.ssa. Silvia Tampucci Eugenio Parma
INDICE:
1. Introduzione alle nanotecnologie e ai
nanoma-teriali.
1
2. Aspetti normativi.
32.1 Normativa generale. 3
2.2 Normativa prodotti cosmetici. 11
3. Nanomateriali approvati come filtri UV.
154. Studi sulla sicurezza dei nanomateriali nei
prodotti per la protezione solare.
214.1 Studi di irritazione cutanea. 23
4.2 Studi di permeazione/penetrazione cutanea. 25
4.2.1 Studi in vitro. 26
5. Conclusioni.
41
6. Bibliografia.
43
1. INTRODUZIONE ALLE NANOTECNOLOGIE E AI NANOMATERIALI.
Le nanotecnologie sono un settore tecnico-scientifico emergente e inte-ressano quasi tutti gli ambiti della scienza, dall’elettronica alla scienza dei materiali, dalla fisica alla chimica, alla biologia. Il termine nanotecnologia indica un approccio multidisciplinare alla realizzazione di materiali, dispo-sitivi e sistemi nei quali almeno una delle tre dimensioni caratteristiche dei loro componenti è misurata sulla scala dei nanometri (nm), ossia della mi-liardesima parte del metro: 1 nm = 10−9 m. La scala nanometrica
caratte-rizza le dimensioni degli atomi, delle molecole, le distanze tra gli atomi nella materia condensata ordinaria, fino ai più piccoli componenti della microelettronica in uso alla fine del XX secolo (dell’ordine di 100 nm). Le frazioni di nanometro del mondo atomico sono espresse in Ångstrom (Å), dove 1 Å = 0,1 nm = 10−10 m. I materiali le cui proprietà strutturali e
fun-zionali dipendono da componenti con almeno una delle tre dimensioni su scala nanometrica si chiamano materiali nanostrutturati e tali componenti nanometrici sono noti come nanostrutture.1
Le nanotecnologie sono quindi un campo ampio e complesso che ha in comune il solo elemento della “scala dimensionale”; in generale, un mate-riale è considerato “nano” quando le sue dimensioni sono pari od inferiori a 100 nanometri, senza alcun riferimento alla sua pericolosità ed even-tuali rischi connessi all'utilizzo del prodotto. In particolare la Commissione Europea si è espressa con una raccomandazione secondo la quale: “ con «nanomateriale» s’intende un materiale naturale, derivato o fabbricato contenente particelle allo stato libero, aggregato o agglomerato, e in cui, per almeno il 50 % delle particelle nella distribuzione dimensionale nume-rica, una o più dimensioni esterne siano comprese fra 1 nm e 100 nm.
http://www.treccani.it/enciclopedia/nanotecnologie_(Enciclopedia-della-Scienza-e-del
1
In casi specifici, e laddove le preoccupazioni per l’ambiente, la salute, la sicurezza e la competitività lo giustifichino, la soglia del 50 % della distri-buzione dimensionale numerica può essere sostituita da una soglia com-presa fra l’1 % e il 50 %. […] Laddove tecnicamente possibile e richiesto da disposizioni legislative specifiche, la conformità alla definizione […] può essere determinata sulla base della superficie specifica in volume. Un materiale rientra nella definizione […] quando la sua superficie speci-fica in volume è superiore a 60 m2/cm3.Tuttavia, un materiale che, in base
alla distribuzione dimensionale numerica, è un nanomateriale dovrebbe essere considerato conforme alla definizione di cui al punto 2 anche se detto materiale ha una superficie specifica inferiore a 60 m2/cm3 . 2”
Tale definizione, considera unicamente le proprietà dimensionali o legate alla superficie, e non effettua una discriminazione in relazione al pericolo ed al rischio connessi, nonché alla tipologia di esposizione nella quale si può incorrere. Essa è, dunque, estremamente ampia ed include anche nanomateriali di origine naturale (come possono essere ad esempio quelli derivanti da emissioni di vulcani ed incendi) ed antropica involontaria (ad esempio, le emissioni dei motori a scoppio), oltre a quelli derivanti speci-ficamente dalle nanotecnologie.
Un importante fattore da considerare è che a causa della maggiore su-perficie specifica in volume, i nanomateriali possono avere caratteristiche diverse rispetto allo stesso materiale privo delle caratteristiche di nano-scala. Pertanto, le proprietà fisico-chimiche dei nanomateriali possono dif-ferire da quelle delle sostanze sfuse o di particelle di dimensioni maggiori. La nanotecnologia è in rapida espansione. Sul mercato europeo è già presente un gran numero di prodotti contenenti nanomateriali (ad esem-pio batterie, rivestimenti, indumenti antibatterici, cosmetici e prodotti
European Commission - Recommendation of 18 October 2011 on the definition of 2
mentari). I nanomateriali offrono opportunità tecniche e commerciali ma possono comportare rischi per l’ambiente e sollevare preoccupazioni per la salute e la sicurezza dell’uomo e degli animali.3
2.ASPETTI NORMATIVI.
2.1 Normativa generale.
In conseguenza al crescente sviluppo nel settore delle nanotecnologie, è sorto un acceso dibattito in merito alla loro sicurezza, ed in particolare alla necessità di una specifica normativa di riferimento., Questo anche in considerazione del fatto che le nanotecnologie risultano essere un campo ampio e complesso, accomunato, come detto poco sopra, dal solo ele-mento della “scala dimensionale” che rende difficoltosa l’adozione di un’unica regolamentazione. Alcuni fattori, tra cui la grande varietà di ma-teriali e applicazioni, i riscontri scientifici ancora insufficienti sulla tossicità dei nanomateriali, e la mancanza di standard internazionali condivisi per la valutazione del rischio, rendono difficile l'adozione di precise e comuni norme.
L'Unione Europea ha iniziato un processo di regolamentazione per l'im-piego di nanomateriali , adottando in molti casi il principio di precauzione, il quale prevede che, una volta identificati eventuali rischi per cui non sia possibile avere una valutazione scientifica conclusiva, vengano comun-que adottate delle misure di sicurezza, proporzionali al livello di protezio-ne ricercato, e valutate a seguito di un opportuno esame dei vantaggi e
https://echa.europa.eu/it/regulations/nanomaterials 3
degli oneri derivanti. Tali misure sono provvisorie ma devono essere man-tenute fino all'ottenimento di nuovi dati scientifici resi successivamente disponibili.
La Commissione per l'ambiente, la sanità pubblica e la sicurezza alimen-tare ha pubblicato la Comunicazione "Nanoscienze e nanotecnologie: piano d'azione per l'Europa 2005-2009" (7.6.2005.COM (2005) 243 final), precisando che tutte le applicazioni e gli usi delle nanoscienze e delle na-notecnologie devono rispettare l'elevato livello di salute pubblica, di sicu-rezza dei consumatori, di protezione dei lavoratori e di tutela dell'ambien-te, affermando che "nel complesso l'attuale legislazione copre in larga misura i rischi relativi ai nanomateriali".
Particolarmente significativa la “Comunicazione della Commissione al Parlamento europeo, al Consiglio e al Comitato economico e sociale eu-ropeo sugli aspetti normativi in tema di nanomateriali ” datata 17 Giugno 2008, riguardante i nanomateriali al momento in produzione e/o immessi in commercio. In detta Comunicazione, la Commissione afferma che, in assenza di definizioni generalmente accettate, il termine “nanomateriali” copre termini di uso comune come nanomateriali di sintesi (o artificiali), nanostrutturati e nanometrici. La comunicazione non riguarda i nanoma-teriali o le nanoparticelle generati con un processo naturale o prodotti in-volontariamente, ad esempio con la combustione. La medesima Com-missione ritiene , inoltre, che il problema a livello normativo consista nel garantire alla collettività i vantaggi offerti dalle nuove applicazioni delle nanotecnologie mantenendo nel contempo un livello elevato di protezione della salute, della sicurezza e dell’ambiente.
Per gli aspetti dei nanomateriali legati alla salute, alla sicurezza e all’am-biente i testi legislativi pertinenti ed applicabili contemporaneamente sono quelli che riguardano i prodotti chimici, la protezione dei lavoratori e la tu-tela dell’ambiente. A parere della Commissione, infatti, la normativa
euro-pea esistente, se correttamente applicata, può essere estesa a questi emergenti prodotti e può consentire, dunque, di sospingersi nell’uso di detti materiali con una sufficiente sicurezza, rimettendo, perciò, la valuta-zione dei rischi nell’ambito del quadro normativo vigente.
Ciò nonostante, si ritiene anche che, conseguentemente all’evoluzione scientifica, l’attuale legislazione dovrà essere modificata alla luce dei nuovi e crescenti dati disponibili, ad esempio per quanto riguarda le so-glie massime indicate in alcuni testi normativi. Diventerà, pertanto neces-sario rivedere i documenti attuativi adottati nel quadro dell’attuale norma-tiva, soprattutto per quanto riguarda la succitata valutazione dei rischi, al fine di garantire che si affrontino in maniera efficace i rischi associati ai nanomateriali e si utilizzino al meglio le informazioni disponibili.
Successivamente il Parlamento europeo si è espresso in tema di nano-materiali con la Risoluzione del 24 Aprile 2009 (2008/2208(INI)), dissen-tendo dalle conclusioni della Commissione per la quale, come detto pre-cedentemente, "... a) la legislazione attuale copre, in linea di massima, i principali rischi connessi ai nanomateriali e b) la protezione della salute, della sicurezza e dell’ambiente necessita principalmente di essere accre-sciuta migliorando l’attuazione dell’attuale legislazione, quando, per la mancanza di dati e metodi adeguati per valutare i rischi connessi ai na-nomateriali, essa non è in realtà in grado di affrontarne i rischi". A tal pro-posito "...ritiene che il concetto di “approccio sicuro, responsabile e inte-grato” alle nanotecnologie, sostenuto dall’Unione europea, sia compro-messo dalla mancanza di informazioni sull’impiego e sulla sicurezza dei nanomateriali che sono già concretamente presenti sul mercato, in parti-colare in applicazioni sensibili comportanti un’esposizione diretta dei con-sumatori ". Nella Risoluzione si invita la Commissione a rivedere entro due anni l'intera normativa in materia al fine di garantire la sicurezza per tutte le applicazioni dei nanomateriali nei prodotti aventi un potenziale
im-patto sulla salute, l'ambiente o la sicurezza nel corso del loro ciclo di vita e viene fatta richiesta di promuovere l'adozione di una definizione di na-nomateriale a livello internazionale, adeguando il quadro normativo euro-peo. Viene, inoltre, sottolineata l’importanza di affrontare l’argomento dei nanomateriali nell’ambito della normativa sulle sostanze chimiche, sugli alimenti, sulla tutela dei lavoratori e sulla tutela dell’ambiente. Particolare attenzione è rivolta al consumatore al quale devono essere fornite infor-mazioni sull’impiego di nanomateriali nei prodotti di consumo, indicando chiaramente nell’etichettatura del prodotto tutti gli ingredienti presenti sotto forma di nanomateriali, anteponendo al nome dell'ingrediente il pre-fisso "nano". La risoluzione, infine, invita tutti i produttori ad aderire al co-dice europeo di condotta per una ricerca responsabile nel settore delle nanoscienze e delle nanotecnologie.
Particolare attenzione è data al Regolamento REACH (Registration, Eva-luation, Authorisation and Restriction of Chemicals), entrato in vigore il 1° Giugno 2007, (Regolamento (CE) n. 1907/2006, del 30.12.2006), per il quale viene fatta richiesta esplicita di revisione su alcuni punti specifici di interesse nell'ambito dei nanomateriali. Il REACH si applica a tutte le so-stanze chimiche, non solo a quelle utilizzate nei processi industriali, ma anche a quelle che vengono adoperate quotidianamente, ad esempio nei detergenti o nelle vernici, e quelle presenti in articoli come abiti, mobili ed elettrodomestici. Il regolamento, quindi, interessa la maggior parte delle aziende di tutta Europa, le quali devono identificare e gestire i rischi col-legati alle sostanze che producono e vendono nell'Unione europea, di-mostrare all'ECHA (European Chemical Agency) come utilizzare tali so-stanze senza correre rischi e informare gli utenti delle misure di gestione del rischio. Sebbene i regolamenti REACH e CLP (Classification, Label-ling and Packaging, Regolamento CE n. 1272/2008) non contengano di-sposizioni specifiche per i nanomateriali, questi soddisfano la definizione
di "sostanza" fornita in tali regolamenti e, pertanto, si applicano le dispo-sizioni ad essa relative. A norma del REACH, i fabbricanti e gli importatori hanno l’obbligo di presentare un fascicolo di registrazione per tutte le so-stanze fabbricate o importate in quantitativi pari o superiori a 1 tonnellata all’anno mentre per i quantitativi pari o superiori a 10 tonnellate all’anno il dichiarante deve presentare una specifica relazione sulla sicurezza chi-mica. Inoltre, se ritenuto necessario ai fini della valutazione della sostan-za, l'ECHA può richiedere qualsiasi informazione su detta sostansostan-za, indi-pendentemente dalle prescrizioni minime in materia di informazione stabi-lite dallo stesso REACH, e se i rischi delle sostanze pericolose non pos-sono essere gestiti, le autorità hanno la facoltà di bandirle, limitarne l'uso o assoggettarlo a un'autorizzazione. La Risoluzione 2008/2208(INI) del Parlamento Europeo richiede che si proceda ad una registrazione sempli-ficata dei nanomateriali prodotti o importati al di sotto di una tonnellata, una considerazione di tutti i nanomateriali quali nuove sostanze, una re-lazione sulla sicurezza chimica con valutazione dell'esposizione per tutti i nanomateriali registrati ed obblighi di notifica per tutti i nanomateriali commercializzati come tali o contenuti in preparazioni o in articoli.
La raccomandazione dovrebbe essere usata in diversi regolamenti euro-pei, tra cui REACH e CLP. Poiché i regolamenti REACH e CLP includono i nanomateriali, l’ECHA deve essere in grado di svolgere le sue attività nell’ambito dei vari procedimenti contemplati da REACH (per esempio, registrazione, valutazione, autorizzazione e restrizioni) e CLP (per esem-pio, classificazione ed etichettatura) per le nanoforme e per qualsiasi altra forma di una sostanza e, a tal fine, deve disporre di sufficienti capacità tecniche e scientifiche. In seguito a quanto detto, la Commissione Euro-pea, con raccomandazione del 18 Ottobre 2011, è arrivata ad indicare la definizione di nanomateriale.
Nellʼ ottobre 2012 è stato istituito il gruppo di esperti sui nanomateriali (ECHA-NMEG) con il sostegno delle autorità competenti per REACH e CLP e per i biocidi. Questo gruppo consultivo informale supporta l’appli-cazione del piano di lavoro sui nanomateriali 2016-2018 dell’ECHA e for-nisce informazioni e consulenza su questioni scientifiche e tecniche rela-tive all’applicazione dei regolamenti REACH, CLP e sui biocidi in materia di nanomateriali. Contemporaneamente, la Commissione Europea ha promosso diversi comitati tecnici e gruppi di lavoro che hanno pubblicato rassegne scientifiche sulla regolamentazione dei nanomateriali.
Alcuni settori sono stati esplicitamente regolamentati, benché ancora esi-stano aspetti di disomogeneità che potranno essere superati soltanto con il progredire di nuove conoscenze scientifiche e di nuove tecnologie.
Allo stato attuale i Regolamenti Europei che forniscono una definizione specifica di nanomateriale ed indicazioni per quanto riguarda l'etichettatu-ra sono quelli relativi a cosmetici , alimenti , biocidi e dispositivi medi4 5 6
-ci .7
Riguardo al Regolamento (UE) N. 1223/2009 sui prodotti cosmetici si par-lerà in dettaglio in un capitolo a parte; per gli altri regolamenti citati è ri-portata di seguito la definizione di nanomateriale data relativamente all'u-so specifico del prodotto e le informazioni necessarie per l'impiego di na-nomateriali nel campo oggetto della normativa.
Regulation (EU) N. 1223/2009 4 Regulation (UE) N. 1169/2011 5 Regulation (UE) N. 528/2012 6 Regulation (UE) N. 2017/745 7
Regolamento (UE) N. 1169/2011 relativo alla fornitura di informazioni sugli alimenti ai consumatori
Viene definito come «nanomateriale ingegnerizzato» "il materiale prodot-to intenzionalmente e caratterizzaprodot-to da una o più dimensioni dell’ordine di 100 nm o inferiori, o che è composto di parti funzionali distinte, interne o in superficie, molte delle quali presentano una o più dimensioni dell’ordine di 100 nm o inferiori, compresi strutture, agglomerati o aggregati che pos-sono avere dimensioni superiori all’ordine di 100 nm, ma che presentano proprietà caratteristiche della scala nanometrica. [...] Tutti gli ingredienti presenti sotto forma di nanomateriali ingegnerizzati sono chiaramente in-dicati nell’elenco degli ingredienti. La dicitura «nano», tra parentesi, se-gue la denominazione di tali ingredienti".
Regolamento (UE) n. 528/2012 relativo alla messa a disposizione sul mercato e all’uso dei biocidi
Viene definito come «nanomateriale» "un principio attivo o una sostanza non attiva, naturale o fabbricato, contenente particelle allo stato libero, aggregato o agglomerato, e in cui, per almeno il 50 % delle particelle nel-la distribuzione dimensionale numerica, una o più dimensioni esterne sia-no comprese fra 1 nm e 100 nm. I fullereni, i fiocchi di grafene e i nasia-notu- nanotu-bi di carbonio a parete singola con una o più dimensioni esterne inferiori a 1 nm sono considerati nanomateriali."
Viene inoltre specificato che "L’approvazione di un principio attivo non comprende i nanomateriali, salvo dove esplicitamente indicato" e che quando il biocida contiene nanomateriali non è ammissibile alla procedu-ra di autorizzazione semplificata e per il rilascio dell'autorizzazione "[...] il
rischio per la salute umana, la saluta animale e l’ambiente è stato valuta-to in modo distinvaluta-to".
Infine, per quanto riguarda la comunicazione delle informazioni agli utiliz-zatori finali, deve essere riportato in etichetta "il nome di tutti i nanomate-riali contenuti nei biocidi, seguito dal termine «nano» tra parentesi".
Regolamento (UE) N. 2017/745 relativo ai dispositivi medici
Viene definito «nanomateriale» "un materiale naturale, derivato o fabbri-cato contenente particelle allo stato libero, aggregato o agglomerato, e in cui, per almeno il 50 % delle particelle nella distribuzione dimensionale numerica, una o più dimensioni esterne sono comprese fra 1 nm e 100 nm. I fullereni, i fiocchi di grafene e i nanotubi di carbonio a parete singola con una o più dimensioni esterne inferiori a 1 nm sono considerati nano-materiali."
Inoltre si specifica, per quanto riguarda le regole speciali, che " tutti i di-spositivi che contengono o sono costituiti da nanomateriali rientrano: nel-la cnel-lasse III se presentano un potenziale medio o alto di esposizione in-terna, nella classe IIb se presentano un potenziale basso di esposizione interna, e nella classe IIa se presentano un potenziale trascurabile di esposizione interna." e che "i dispositivi sono progettati e fabbricati in modo tale da ridurre, per quanto possibile, i rischi connessi alle dimen-sioni e alle proprietà delle particelle che sono o possono essere rilasciate nel corpo del paziente o dell'utilizzatore, salvo che entrino in contatto solo con la pelle intatta. Si presta un'attenzione particolare nel caso dei nano-materiali".
2.2. Normativa prodotti cosmetici.
La normativa di riferimento per i cosmetici è in Europa il Regolamento (CE) n. 1223/2009 del Parlamento Europeo e del Consiglio del 30 No-vembre 2009 sui prodotti cosmetici, entrato in vigore in tutti i suoi capi l'11 luglio 2013 con lo scopo di armonizzare l'immissione sul mercato dei co-smetici tra i vari Stati dell'Unione Europea
Il Regolamento cosmetico è stato il primo a dare una definizione di na-nomateriale, descritto nell’art. 2 quale “ogni materiale insolubile o bioper-sistente e fabbricato intenzionalmente avente una o più dimensioni ester-ne, o una struttura interna, di misura da 1 a 100 nm".
Il regolamento n. 1223/2009 sui prodotti cosmetici contiene specifiche di-sposizioni per le procedure di notifica dei prodotti cosmetici al Cosmetic Product Notification Portal (CPNP), il portale europeo di notifica dei pro-dotti cosmetici e dei loro ingredienti, da effettuarsi prima della loro immis-sione sul mercato. In particolare, l’art. 13 definisce l’obbligo di notifica dei prodotti cosmetici per la commercializzazione sul territorio comunitario e l’art. 16 definisce le condizioni di comunicazione delle informazioni ri-guardanti i nanomateriali utilizzati come ingredienti nei prodotti cosmetici. Il comma 2, art.16 afferma che le disposizioni dell’art. 16 non si applicano ai nanomateriali utilizzati come coloranti, conservanti e filtri UV o a so-stanze elencate negli allegati IV, V e VI al Regolamento stesso, a meno che non sia espressamente specificato.
Il regolamento, infatti, include nove allegati che prevalentemente si occu-pano di classificare le sostanze ammesse all’uso cosmetico (liste positi-ve) e quelle vietate (liste negatipositi-ve). In particolare:
• L’allegato I descrive come deve essere realizzata dalla Persona
Responsabile la Relazione sulla Sicurezza di un Prodotto Cosmeti-co.
• L’allegato II contiene l’elenco delle sostanze vietate che non
pos-sono essere utilizzate nei cosmetici. La presenza di tracce di que-ste sostanze è tollerata, a patto che sia tecnicamente inevitabile.
• L’allegato III elenca le sostanze che possono essere usate nei
co-smetici solo in determinati limiti e condizioni riportati nell’allegato stesso.
• L’allegato IV riguarda le sostanze coloranti autorizzate.
• Nell’allegato V sono elencati i conservanti che possono essere uti-lizzati nei cosmetici.
• Nell’allegato VI sono elencati i filtri UV autorizzati nei prodotti co-smetici
• L’allegato VII riporta i simboli utilizzati sull’etichetta dei cosmetici, in particolare il simbolo di rinvio al foglio di istruzioni aggiuntivo, il simbolo del periodo post-apertura o PaO (in inglese, period after opening) ed il simbolo della clessidra per indicare la data di durata minima, ove richiesto.
• l’allegato VIII contiene l’elenco dei test alternativi convalidati; • l’allegato IX raccoglie le direttive abrogate.
Oltre alla notifica di cui all’art.13, i prodotti cosmetici contenenti nano-materiali sono notificati dalla persona responsabile alla Commissio-ne in formato elettronico sei mesi prima dell’immissioCommissio-ne sul mercato, tranne quando detti prodotti siano già stati immessi sul mercato dalla medesima persona responsabile prima del 11 gennaio 2013. In quest’ultimo caso, i prodotti cosmetici contenenti nanomateriali
im-messi sul mercato sono notificati dalla persona responsabile alla Commissione in formato elettronico tra il 11 gennaio 2013 e l’11 Luglio 2013, in aggiunta alla notifica di cui all’articolo 13. Il primo e il secondo comma dell’ art.16 non sono applicati ai prodotti cosmetici contenenti nanomateriali in conformità ai requisiti di cui all’allegato III. Il Regolamento prevede anche una procedura speciale per la valutazione dei rischi di cosmetici contenenti nanomateriali e la possibilità da parte della Commissione di chiedere un parere al Scientific Committee on Con-sumer Safety (SCCS) sulla sicurezza dei nanomateriali. Il medesimo re-golamento ha inoltre richiesto che la Commissione europea, utilizzando le informazioni presenti nel CPNP, pubblicasse entro l’11 gennaio 2014 un catalogo dei nanomateriali usati nei prodotti cosmetici immessi sul merca-to comunitario, compresi quelli utilizzati come coloranti, filtri UV e conser-vanti, ed una relazione di verifica annuale, recante informazioni sull’evo-luzione dell’utilizzazione di nanomateriali nei prodotti cosmetici nella Co-munità al Parlamento ed al Consiglio. La Commissione riesamina an-nualmente il catalogo alla luce dei progressi scientifici relativi ai nanoma-teriali. La DG GROW, servizio della Commissione responsabile della poli-tica dell’UE in materia di mercato unico, industria, imprenditoria e piccole imprese, ha pubblicato il catalogo dei nanomateriali usati nei prodotti 8
cosmetici solo il 15 giugno 2017, con notevole ritardo rispetto alle tempi-stiche previste. Il catalogo raccoglie le informazioni ricevute dagli operato-ri del settore relativamente ai nanomateoperato-riali usati nei prodotti cosmetici sul mercato europeo, indicando il tipo di prodotto cosmetico e le condi-zioni d'uso ragionevolmente prevedibili. Le informacondi-zioni raccolte sono ba-sate sulle notifiche al CPNP. Al momento il catalogo contiene 43 sostanze ed è aggiornato al 31 dicembre 2016.
New catalogue of nanomaterials used in cosmetics , 15/06/2017 8
http://ec.europa.eu/growth/content/new-catalogue-nanomaterials-used-cosmetics-now-online-0_en
L’art. 19 introduce l’obbligatorietà dell’etichettatura “nano” nella lista degli ingredienti qualora fra di essi siano presenti appunto delle sostanze sotto forma di nanomateriali. Si specifica che nel rispetto dell’art. 19 punto 5 e 6, il suffisso "nano" sarà accettato in tutta l’Unione Europea indipenden-temente dal linguaggio o dall’alfabeto utilizzato dalla singola nazione. Pertanto sull’etichetta dei prodotti cosmetici deve essere indicato il suffis-so “nano” tra parentesi dopo il nome INCI della suffis-sostanza interessata. Per aiutare le Aziende in questo compito, in assenza di linee gui-da ufficiali gui-da parte della Commissione europea, Cosmetic Europe ha preparato una serie di documenti chiamati "Cosmetics Europe nano guidance package" . Allo stesso modo EFfCI (European Federation 9
for Cosmetic Ingredients) ha pubblicato nel gennaio 2012 una linea gui-da, "Guidance Paper on Nanomaterials in Cosmetics", anche questa sen-za valore legale, per supportare le aziende nella applicazione del Rego-lamento. 10
Dette linee guida evidenziano la coesistenza a livello europeo di defi-nizioni diverse di nanomateriale ovvero ne esiste una multisettoriale
, ed una specifica per i prodotti cosmetici ed i loro ingredienti e stabili
11
-scono che, per le aziende cosmetiche che devono decidere se un ingrediente è o meno un nanomateriale, la definizione di riferimento è quella del regolamento n. 1223/2009.
1)Compliance with the legal requirements related to nanomaterials in the EU 9
Cosmetic Regulation 1223/2009;
2) Interpretation of the definition of the term “nanomaterial” according to the EU Co-smetic Regulation 1223/2009, 14 April 2011
3) Labelling of products containing nanomaterials; 4) Solubility of Synthetic Amorphous Silica (SAS);
5) Legal Note: Follow-up of Issues on Nanomaterials
Guidance Paper on Nanomaterials in Cosmetics, January 2012 10
Commission Recommendation Europe,October 18, 2011 11
3. NANOMATERIALI APPROVATI COME FILTRI UV
Ad oggi, le sostanze utilizzate come filtri UV ed elencate nell'allegato VI del Regolamento cosmetico come nano-forma sono il biossido di titanio (INCI: titanium dioxide), la tris-bifenil-triazina (INCI: tris-biphenyl triazine) e l'ossido di zinco (INCI: zinc oxide).
Per ciascuna di queste sostanze sono riportate nell' allegato VI, alla voce corrispondente al nome del prodotto nella forma nano, sia le avvertenze e le indicazioni da riportare obbligatoriamente sull'etichetta del prodotto co-smetico che la massima concentrazione autorizzata in prodotti pronti al-l'uso. Un riassunto di quanto si ritrova nel Regolamento è schematizzato in Tabella 1.
Tabella1 : Tabella dei filtri solari ammessi dal Regolamento sui cosmetici 1223/2009 in allegato VI.
Titanium dioxide
Figura1: struttura molecolare di TiO2.
Il Diossido di Titanio , viene utilizzato come filtroUV nei prodotti solari per 12
proteggere la pelle dagli effetti dannosi delle radiazioni UV. Basandosi su prove scientifiche, The Scientific Committee on Consumer Safety (SCCS) ha confermato che le nanoparticelle di diossido di titanio, usate ad una concentrazione di 25,00%, possono essere considerate una salvezza per gli esseri umani dopo la loro applicazione su una pelle sana o sensibiliz-zata. L’utilizzo deve però essere solo topico, perché si è confermato che il diossido di titano se respirato può portare a forme tumorali. Esiste anche un rischio molto basso per quanto riguarda l’irritazione cutanea o oculare (come eczema, dolorosa reazione con secchezza cutanea) e sensibiliz-zazione cutanea (reazione allergica) dovuta all’esposizione ai nanomate-riali. Non sono ancora disponibili informazioni rilevanti sulla tossicità ri-produttiva, ma alcune prove scientifiche suggeriscono che i nanomateriali di TiO2, se penetrano nel corpo, possono causare danni al materiale
Committee on Consumer Safety (SCCS): ‘Opinion on titanium dioxide (nano form)
12
netico cellulare ( come ad esempio danni cellulari in alcuni organi posso-no portare al cancro e danni alle cellule spermatiche posso indurre inferti-lità). Tuttavia, tali effetti non si verificano con l’applicazione topica.
Le nanoparticelle di TiO2 possono anche agire, in certi casi, come fotoca-talizzatori. Ciò significa che possono agire con la luce UV (come la luce solare) per accelerare una fotoreazione causando l’ossidazione di alcune molecole biologiche e generando radicali liberi. Quest’ultima potrebbe migliorare le tossicità sopra menzionate.Non tutte le particelle di TiO2 uti-lizzate in prodotti cosmetici hanno questa proprietà. Quando opportuna-mente rivestite le nanoparticelle non rimangono fotocatilizzatori ma con-servano la loro funzione di filtro UV. Tuttavia, si raccomanda ai produttori di creme solari di evitare l’uso di nanoparticelle di TiO2 che abbiano una sostanziale attività fotocatalitica e di trattare adeguatamente la superficie di tali nanoparticelle con un materiale di rivestimento stabile e sicuro.
Tris-biphenyl triazine
Figura3: struttura molecolare della Tris-biphenyl triazine.
È il primo filtro UV nano ad essere incluso nella lista positiva dell’allegato VI dei filtri solari ammessi dal Regolamento Cosmetico (CE) 1223/2009. Il 9 agosto 2014 è stata pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale la modifica all’al-legato VI del Regolamento Cosmetico Europeo, in cui è stata aggiunta una nuova molecola, la Tris-biphenyl triazine (nano), nome INCI del Tino-sorb® A2B. Il nuovo filtro micronizzato ad ampio spettro, abbreviato come ETH-50 o TBPT, è dunque il primo filtro UV nano ad essere incluso nella lista dei filtri solari ammessi per utilizzo cosmetico. Si presenta in forma di dispersione acquosa al 50% in attivo. Facile da formulare, può essere aggiunto anche alla fine del processo, attraverso semplice agitazione. E’ un innovativo filtro UV ad ampio spettro che fornisce protezione dalle lun-ghezze d’onda UVB E UVAII da 290 a 340 nm. Grazie alla sua superiore capacità di assorbimento UV è uno dei filtri più efficienti disponibili sul mercato. Piccole aggiunte di Tinosorb® A2B a fine formula permettono di aumentare anche di 10 punti il valore di SPF, senza la necessità di modi-ficare la fase oleosa dell’emulsione. Grazie alle dimensioni
nanoparticel-lari, esercita un effetto booster, tramite fenomeni di riflessione, assorbi-mento e scattering, completando e potenziando l’azione dei filtri UV lipo-solubili. Le performance di SPF del prodotto cosmetico vengono migliora-te consenmigliora-tendo una riduzione della quantità di filtri UV totali rispetto a una formula più convenzionale.13
Zinc oxide
L’Ossido di Zinco è un composto inerte e bianco ampiamente utilizzato come agente di riempimento e come pigmento bianco. Si trova in alcuni prodotti in gomma, in vetro e in ceramica e trova impiego nell’industria chimica come catalizzatore. Viene inoltre utilizzato nelle vernici come ini-bitore della corrosione e per il controllo della muffa. E’ utilizzato anche in molti prodotti cosmetici e medici dato che ha proprietà antibatteriche e deodoranti. Si può trovare anche nel borotalco per bambini, negli sham-poo antiforfora e cemento dentale. Il suo forte assorbimento di raggi UV, ha portato al suo utilizzo in lozioni per la protezione solare, in cui sono re-sponsabili della formazione di un residuo spesso e bianco.
Ciò può essere evitato rendendo le particelle ZnO ancora più piccole, classificate come nanoparticelle. La crema solare risultante mantiene un
KOSMETICA "New solar filter", 8 October 2014 13
azione protettiva contro i raggi UV, pur essendo trasparente quando ap-plicata sulla cute.
Sono stati riportati diversi studi sugli animali e volontari umani, che con-trollano il possibile assorbimento attraverso la pelle sia delle particelle sia degli ioni di zinco. I risultati combinati indicano che una piccola quantità di zinco, in forma solubile, può passare attraverso la pelle.
In un report del SCCS della Commissione Europea si conclude
14che i prodotti contenti fino al 25,00% di nanoparticelle sono sicuri
per l’uso sulla pelle come quelli che contengono micropreparazioni
di ossido di zinco. Probabilmente l'ingestione del prodotto solare
co-stituisce una fonte di rischio, ma non è considerata rischio elevato.
Rimangono alcuni dubbi circa i possibili effetti delle nanoparticelle di
ossido di zinco per inalazione.
Al momento, però, non ci dovrebbero essere in vendita in Europa
prodotti solari spray che utilizzino l’ossido di zinco in nanoforma.
ZnO
Figura 4: Struttura cristallina di ZnO.
"Opinion on Zinc oxide (nano form)”, a report produced in September 2012 by the SCCS
14
4.STUDI SULLA SICUREZZA DEI NANOMATERIALI NEI PRODOTTI PER LA PROTEZIONE SOLARE.
I filtri UV inorganici come ZnO e TiO2 sono stati utilizzati come ingredienti nelle creme solari per oltre tre decenni. Tuttavia uno svantaggio evidente è che nella loro forma di macroparticolato in creme solari si rendono visi-bili sulla cute come uno strato opaco. Ciò comporta la riluttanza dei con-sumatori ad utilizzare questi prodotti.
Questo effetto visivo indesiderato è stato affrontato diminuendo la dimen-sione dele particelle di questi ossidi metallici alla forma di nanoparticelle (NP). Se utilizzati in questa forma, questi ossidi rimangono trasparenti sulla pelle, ma conservano o addirittura aumentano le loro proprietà di protettivi solari nei confronti delle radiazioni UV.
TiO2 e ZnO in nanoforma esistono in tre diversi stati separati: particelle
primarie (5-20 nm), aggregati (30-150 nm) e agglomerati (1-100 micron) . 15
Le particelle primarie si aggregano insieme per formare aggregati e sono le più piccole unità presenti in una formulazione per la protezione solare. Sebbene gli agglomerati non si ritrovino nelle formulazioni solari, essi si possono formare, in seguito a variazioni chimico-fisiche, anche dopo l’ap-plicazione di un preparato contenente particelle primarie. per l’utilizzo di solventi nella formulazione, suggerendo perciò che poche nanoparticelle primarie sono in grado di penetrare la cute.
In questo paragrafo verranno analizzati più studi per conoscere meglio le possibili problematiche legate all’utilizzo di tali materiali in nano-forma.
Nanoparticle characteristics; Literature review on the safety of titanium dioxide and
15
Uno studio preliminare di Bennet et al. (2012) , in cui si mette in relazio16
-ne l’uso di nanomateriali durante l’esposizio-ne alla luce solare, riporta che l’assorbimento di luce solare o artificiale può portare alla disaggregazione di nanoparticelle di TiO2 in mezzo acquoso, facilitandone la penetrazione
negli strati profondi della cute. Quindi, qualsiasi rischio potenziale legato alle nanoparticelle può essere ridotto se queste particelle sono in grado di aggregarsi e formare strutture al di sopra della nanoscala, che non disso-ciandosi in nanoparticelle più piccole, riducono la loro capacità di pene-trazione a livello cutaneo, non causando problematiche successive.
Oltre ai cambiamenti dovuti alle variazioni delle proprietà fisico-chimiche legate allo stato di aggregazione e di agglomerazione, le nanoparticelle di TiO2 (ma non quelle di ZnO) possono adottare diverse forme cristalline: rutile, anatasio e amorfa.
La forma del rutile, o miscela di rutile e anatasio, viene generalmente uti-lizzata nelle creme solari ; la forma anatasio ha caratteristiche più foto17
-catalitiche e aderisce maggiormente alla pelle rispetto alla forma rutile.18
Per quanto riguarda l’ZnO, invece, sono state sollevate preoccupazioni sulla misura delle particelle utilizzate, sia in forma micronizzata che in forma nanoparticellare, poiché con queste dimensioni potrebbero pene-trare attraverso la cute con possibili risposte tossiche.
Photoinduced Disaggregation of TiO2 Nanoparticles Enables Transdermal Penetra
16
-tion Bennett SW, Zhou D, Mielke R, Keller AA (2012) Photoinduced Disaggrega-tion of TiO2 Nanoparticles Enables Transdermal Penetration. PLOS ONE 7(11): e48719.
Dussert AS & Gooris E. (1997) Characterisation of the mineral content of a physical
17
sunscreen emulsion and its distribution onto human stratum corneum. Int J Cosmet Sci. 19: 119-129
Osmond-Mcleod MJ, Oytam Y, Kirby JK, Gomez-Fernandez L, Baxter B, McCall MJ.
18
Dermal absorption and short-term biological impact in hairless mice from sunscreens containing zinc oxide nano- or larger particles. Nanotoxicology. 2014;8(SUPPL. 1): 72-84.
Da questi studi preliminari si è dedotto che le principali problematiche scaturite dall’uso di prodotti contenti nanomateriali sono riconducibili alla natura delle sostanze stesse e alla loro finissima dimensione.
4.1 Studi di irritazione cutanea.
Un rapporto SCCS del comitato scientifico della commissione Europea 19
ha valutato i potenziali effetti di fotoirritazione e fotosensibilizzazione, in-tesa come capacità di una sostanza di rendere la cute più sensibile ai raggi UV, collegati all'impiego di ZnO.
Dopo l’applicazione cutanea su volontari, in due studi di fotoirritazione e in due studi di fotosensibilizzazione, , non ci sono state prove di risultati positivi né riguardo l'irritazione né la sensibilizzazione cutanea.
In aggiornamenti successivi si è affermato che ne’ TiO2 ne’ ZnO in 20
forma nanoparticellare posseggono caratteristiche irritative cutanee o proprietà di sensibilizzazione quando usati nelle formulazioni solari sulla cute umana.
Anche se questi studi non hanno portato a risposte definitive si è comun-que evidenziato quale possa essere il rischio legato all’utilizzo di ZnO e TiO2 in forma nano, per caratteristiche chimico-fisiche endogene. Infatti tali sostanze possono causare irritazioni cutanee (danni reversibili alla pelle), corrosione (danno irreversibile necrotico che si estende nel derma) o sensibilizzazione in assenza di luce UV o non UV.
Literature review on the safety of titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles in 19
sunscreens
Scientific review report 11 January 2017
Coelho SG, Patri AK, Wokovich AM, McNeil SE, Howard PC, Miller SA. Repetitive 20
application of sunscreen containing titanium dioxide nanoparticles on human skin. JAMA dermatology. 2016;152(4):470-2.
Per approfondire l’argomento, sono stati condotti diversi studi su cute irri-tata e sensibilizzata, condizione in cui si può trovare la pelle umana prima dell’applicazione cutanea di un prodotto cosmetico.
Per capire il comportamento dei due ossidi nanoparticellari sono stati condotti esperimenti su un modello murino di dermatite atopica, indi21
-cendo all’animale da esperimento un’allergia da ovalbumina per verificare al meglio il comportamento dello ZnO nano.E’ stato quindi valutato se lo ZnO nanoparticellare applicato sulla cute potesse accelerare la patologia infiammatoria associata alle condizioni di una cute tendenzialmente aller-gica. I risultati hanno rilevato la presenza di ZnO negli strati dermici ed epidermici della pelle dei topi sensibilizzati e non sensibilizzati, nelle re-gioni in cui la cute era stata trattata.
E’ stato rilevato un aumento della concentrazione del numero di cellule del sistema immunitario quali linfociti, neutrofili, eosinofili; c’è stato un in-nalzamento dei livelli di IgE totali e IgE specifiche di ovalbumina nel siero. Questi dati dimostrano che ZnO NP può potenzialmente penetrare il der-ma ed esercitare un effetto antinfiamder-matorio sulla pelle allergica aumen-tando però la penetrazione di IgE.
Nonostante la possibile evenienza di una risposta allergica, lo studio con-clude che in ogni caso i vantaggi sulla prevenzione della cancerogenesi derivati dall’utilizzo di creme solari superano i possibili rischi di esacerba-zione dei sintomi allergici.
Analisi successive hanno riportano dati contrastanti, in quanto, eviden22
-ziano che le nanoparticelle di ZnO non determinano ne’ tossicità acuta
Ilves et al., 2014. Particle and Fibre Toxicology2014.Topically applied ZnO nanopar
21
-ticles suppress allergen induced skin inflammation but induce vigorous IgE production in the atopic dermatitis mouse model
Kim YR, Park JI, Lee EJ, Park SH, Seong NW, Kim JH, et al. (2014b) Toxicity of 100 22
nm zinc oxide nanoparticles: a report of 90-day repeated oral administration in Sprague Dawley rats. International journal of nanomedicine. 9 Suppl 2:109-26.
per via cutanea se applicate localmente alla dose di 2 g/kg per 24h nei ratti, ne’ irritazione cutanea quando vengono applicate localmente alla dose di 0,5 g fino a 4h nei conigli.
Le nanoparticelle di ZnO sono state testate anche sulla cute di Guinea pigs ed anche in questo caso non si è verificato nessun tipo di sensibiliz-zazione cutanea, durante o fino a 48h successive alla fase di eliminazio-ne, dopo una fase di induzione consistente in un’applicazione settimanale di nanoparticelle per un periodo massimo di 3 settimane.23
In uno studio di Auttachoat et al., 2014 è stata osservata nel ratto una 24
tumefazione a livello del padiglione auricolare, conseguenza di uno stato irritativo, ma non si è presentato nessuno stato sensibilizzante indotto, dopo l’applicazione di TiO2 nanoparticellare.
Oltre a modelli animali, sono inoltre stati condotti studi con applicazione in vitro su un modelli 3D di cute umana (KeraSkin), costituita da cheratinociti epidermici derivati dall’uomo. Sono state utilizzate singolarmente sia Tio2 NP, che ZnO NP o un mix tra i due componenti. In tutti i casi non si sono verificati segni di irritazione o corrosione cutanea.
4.2 Studi di permeazione/penetrazione cutanea.
Un ulteriore problematica legata all’uso delle NP è rappresentata dalla ca-pacità di penetrazione dagli strati più superficiali della cute a quelli più
Kim SH, Heo Y, Choi SJ, Kim YJ, Kim MS, Kim H, et al. (2016) Safety evaluation of 23
zinc oxide nanoparticles in terms of acute dermal toxicity, dermal irritation and corro-sion, and skin sensitization. Molecular and Cellular Toxicology.12(1):93-9.
Auttachoat W, McLoughlin CE, White Jr KL, Smith MJ. (2014) Route-dependent sy
24
-stemic and local immune effects following exposure to solutions prepared from titanium dioxide nanoparticles. Journal of immunotoxicology.11(3):273-82.
profondi della pelle, come il derma. Anche in questo caso sono riportati in letteratura si test in vitro che in vivo.
I risultati ottenuti mostrano un’apparente incapacità da parte dei due os-sidi di raggiungere le cellule del derma.
Partendo dal saggio svolto della SCCS , affrontato in precedenza, si ri25
-porta che, le creme solari contenenti ZnO NP non determinano alcun ri-schio negli esseri umani dopo l’applicazione sulla pelle sana o scottata dal sole (irritata o sensibilizzata).
Allo stesso modo il comitato ha concluso che i nanomateriali di ZnO o TiO2 utilizzati nelle formule solari non espongono il nostro organismo a grave pericolo, in quanto non si verifica un’esposizione sistematica al prodotto dato che la penetrazione cutanea non è tale da raggiungere il derma ed altri organi.26
4.2.1 Studi in vitro.
Negli studi in vitro analizzati sono state utilizzate diverse linee cellulari e diversi approcci metodologici; la molteplicità e variabilità nella metodolo-gia utilizzata ha generato una certa discrepanza trai vari risultati ottenuti. Ad esempio, in alcuni studi è stata evidenziata una notevole differenza 27
nella sensibilità tra i test di citotossicità eseguiti sulle diverse cellule in
Literature review on the safety of titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles in 25
sunscreens. Scientific review report 11 January 2017
Chaudhry et al., 2015 Opinion of the Scientific Committee on Consumer safety 26
(SCCS) - Revision of the opinion on the safety of the use of titanium dioxide, nano form, in cosmetic products. Regulatory toxicology and pharmacology : RTP. 2015;73(2):669-70.
Park HS, Shin SS, Meang EH, Hong JS, Park JI, Kim SH, et al. (2014) A 90-day stu
27
-dy of subchronic oral toxicity of 20 nm, negatively charged zinc oxide nanoparticles in Sprague Dawley rats. International journal of nanomedicine.;9 Suppl 2:79-92.
esame. Inoltre si è concluso che "molto lavoro deve ancora essere fatto prima che i saggi di tossicità in vitro possano svolgere un ruolo di impor-tanza nella valutazione del rischio dei nanomateriali".28
Un lavoro successivo mette in evidenza le complessità associate a 29
studi in vitro, e la necessità di stabilire approcci sperimentali convalidati per rilevare ogni rischio biologicamente rilevante collegato all’impiego di nanomateriali.
Gli studi esaminati hanno coinvolto più tipologie di pelle e i risultati han30
-no messo in evidenza che la pelle del sui-no e del ratto so-no rispettiva-mente più permeabili di 4 e 9-11 volte della pelle umana.
Questa variabilità inter-specie nella penetrazione a livello cutaneo richie-de cautela quando si estrapolano i risultati positivi richie-degli studi sugli animali per valutare la stima del danno potenziale nell'uomo. Infatti, i risultati di questo studio possono essere accettati solo come preliminari e specula31
-tivi per quanto riguarda il possibile danno nell’uomo. In particolare i risul-tati sulla pelle suina in vitro e in vivo indicano chiaramente che le NP di TiO2 riescono a penetrare nello strato corneo, nello strato granuloso e strato cellulare basale, ma non nel derma. Le particelle che riescono a penetrare nello strato cellulare basale sono solo quelle di dimensione di 4 nm. In conclusione la capacità delle NP di TiO2 di penetrare nella pelle di maiale è risultata dipendente dalla dimensione.
Park HS, Shin SS, Meang EH, Hong JS, Park JI, Kim SH, et al. (2014) A 90-day stu
28
-dy of subchronic oral toxicity of 20 nm, negatively charged zinc oxide nanoparticles in Sprague Dawley rats. International journal of nanomedicine.;9 Suppl 2:79-92.
Stone V, Johnston H, Schins PF. (2009) Development of in vitro systems for nano
29
-technology: methodological considerations. Crit Rev Toxicol; 39(7): 613-626.
Nohynek GJ, Dudour EK & Roberts MS. (2008) Nanotechnology, cosmetics and the
30
skin; is there a health risk? Skin Pharmacol Physiol. 21: 136-149.
Wu J, Liu W, Xue C, Zhou S, Lan F, Bi L, Xu H, Yang X & Zeng FD. (2009) Toxicity
31
and penetration of TiOnanoparticles in hairless mice and porcine skin after subchronic dermal exposure.Toxicol Lett; 191(1): 1-8.
Questa è una scoperta importante considerando che una grande maggio-ranza di NP di TiO2 è presente nelle formulazioni protettive solari come agglomerati relativamente grandi, che possono aumentare solo dopo l’applicazione cutanea. In seguito sono stati registrati dati che suggeri-scono un’azione penetrativa delle NP di TiO2 al di là dello strato corneo, tutto ciò condizionato da importanti limitazioni metodologiche che hanno messo in dubbio la validità e l’estensione di questi dati nell’uomo.
L’effetto di promotori della pemeazione cutanea quali acido oleico e/o etanolo sulla penetrazione di ZnO nanoparticellare è stato valutato da Kuo et al (2009) utilizzando campioni cutanei di topi hairless. . I risultati 32
indicavano che le NP ZnO avevano la capacità di penetrare nello strato corneo, ma non in cellule vitali (epidermide e derma). Questo risultato ha suggerito che le NP di ZnO non sono in grado di penetrare nelle cellule vitali cutanee dell’uomo, proprio
perché
tale evento non si verifica nem-meno sperimentalmente su cute di animali con elevata permeabilità cuta-nea sotto l’effetto di promotori.È stata inoltre esaminata la possibilità che i follicoli piliferi possano svol-gere una parte importante nell’assorbimento percutaneo dei nanomateria-li. Dallo studio è stato ipotizzato che i follicoli piliferi che rappresentano 33
siti molto limitati per l’assorbimento (fino allo 0,1% della superficie cuta-nea), fossero permeabili alle NP, anche se non sono state studiate appli-cazioni specifiche di NP ZnO o TiO2.
Kuo TR, Wu CL, Hsu CT, lo W, Chiang SJ, Lin SJ, Dong CY & Chen CC. (2009)
32
Chemical enhancer induced changes in the mechanisms of transdermal delivery of zinc oxide nanoparticles. Biomaterials. 30: 3002-3008.
Otberg N, Patzelt A, Rasulev U, Hagemeister T, Linscheid M, Sinkgraven R, Sterry W
33
& Lademann J. (2008) The role of hair follicles in the percutaneous absorption of caf-feine. Brit J Clin Pharmacol. 65(4): 488-492.
In uno studio ulteriore non è stato rilevato TiO2 nel tessuto epidermico 34
o dermico al di fuori dei follicoli. Allo stesso modo, altri studi hanno rileva-to solo tracce di NP TiO2 nella sezione superiore del follicolo pilifero sen-za alcuna prova di assorbimento nell'epitelio follicolare. Solo con studi successivi si è concluso che le NP di TiO2 sembrano penetrare nella 35
pelle umana probabilmente attraverso i lipidi del sebo del follicolo pilifero, senza però trovare nessuna concentrazione di NP TiO2 all'interno della matrice sebacea dei follicoli piliferi.
Studi più recenti hanno sostanzialmente sostenuto e concluso che ne’ le NP di TiO2 ne’ le NP di ZnO, applicate su campioni di pelle umana sana o irritata, sono in grado di penetrare l’epidermide in concentrazione signifi-cative.
Gli studi sono stati eseguiti su tre preparazioni di nanoparticelle di ZnO testate per la loro capacità di penetrare nella pelle umana:
1. Soluzione di NP di ZnO sospese in caprylic/capryc triglycerides (co-munemente usati in preparati per la protezione solare);
2. Soluzione acquosa pH 6 (per imitare il pH della pelle naturale); 3. Soluzione acquosa pH 9 (che minimizza i danni all’epidermide).
Quando applicate a campioni di pelle umana in vitro per 48 h, nessuna di queste formulazioni di NP di ZnO è stata in grado di penetrare oltre gli strati superficiali dello strato corneo nell'epidermide intatta. È stato dimo-strato, tuttavia, che l'idrolisi dello ZnO ha causato un aumento degli ioni Zn2+ tale da renderli in grado di penetrare all’interno degli strati vitali
del-l’epidermide. Gli autori suggeriscono che gli incrementi nei dosaggi
Lademann J, Knorr F, Richter H, Blume-Peytavi U, Vogt A, Antoniou C, Sterry W &
34
Patzelt A. (2008) Hair follicles – an efficient storage and penetration pathway for topi-cally applied substances. Skin Pharmacol Physiol. 21: 150-155.
Bennat C & Muller-Goymann CC. (2000) Skin penetration and stabilization of formu
35
-lations containing microfine titanium dioxide as physical UV filter. Internat J Cosmet Sci. 22(4): 271-283.
stemici di zinco rilevati nell'uomo dopo l'applicazione di prodotti per la
protezione solare rappresentino ioni Zn2+ e non ZnO nanoparticellare.
Allo stesso modo, in un altro studio, lo zinco è stato rilevato solo nello strato corneo e non negli strati sottostanti di epidermide vitale dopo appli-cazione di NanosunTM 65/30 su pelle di suino.36
Pertanto, le prove attualmente disponibili suggeriscono che la probabilità di penetrazione delle nanoparticelle di TiO2 o di ZnO oltre gli strati cuta-nei superficiali fino agli strati vitali del derma è estremamente bassa.
4.2.2 Studi in vivo.
Il potenziale assorbimento sistemico di nanoparticelle di ZnO è stato va-lutato in condizioni di vita reale di utilizzo di prodotti solari su volontari umani per un periodo di cinque giorni. I livelli di zinco nel sangue e nelle 37
urine di soggetti esposti ai prodotti solari contenti ZnO nano, aumentava-no in tutti i soggetti nel periodo di esposizione, con livelli significativamen-te più alti, in soggetti di sesso femminile, sottoposti ad applicazioni di crema solare contenente NP di ZnO, in forma nano, rispetto a quelli esposti a particelle di ZnO più grandi o di soggetti di sesso maschile esposti a particelle di entrambe le dimensioni.
Detoni CB, Coradini K, Back P, Oliveira CM, Andrade DF, Beck RC, et al. ( 2014) Pe
36
-netration, photo- reactivity and photoprotective properties of nanosized ZnO. Photo-chemical & photobiological sciences. 13(9):1253-60.
Gulson B, McCall M, Korsch M, Gomez L, Casey P, Oytam Y, Taylor A, Kinsley L &
37
Greenoak G. (2010) Small amounts of zinc from zinc oxide particles in sunscreens ap-plied outdoors are absorbed through human skin. Toxicol Sci. 118: 140-149.
Tuttavia, ci sono delle preoccupazioni relative alla metodologia e alla conduzione dello studio che hanno un impatto sulla validità di tali risultati. Infatti, la determinazione della concentrazione di ioni Zn2+ nel sangue come prova dell'esposizione sistemica o dermica alle NP di ZnO non di-mostra necessariamente la penetrazione dermica o l'esposizione sistemi-ca ad esse in quanto il metodo utilizzato per rilevare lo Zn dei filtri solari non era in grado di discriminare le nanoparticelle di ZnO dagli ioni Zn2 +.
Tuttavia, queste osservazioni possono essere importanti per una valuta-zione sui rischi umani, in quanto essi dimostrano che il livello di esposi-zione allo zinco dopo l'uso a breve termine e in tempo reale della crema solare con NP di ZnO è stato trascurabile rispetto ai livelli di zinco nor-malmente presenti nel corpo con una tipica dieta quotidiana. Pertanto, tale esposizione non è probabile che sia di alcuna preoccupazione per la salute umana.
Successivamente si è studiata la penetrazione dermica di NP di TiO2 e 38
ZnO nei volontari umani dopo l'applicazione in vivo, con la tecnica della biopsia cutanea. Lo studio è stato effettuato simulando una cute danneg-giata applicando la tecnica del tape-stripping per rimuovere lo strato cor-ne.o È interessante notare che la rimozione dello strato corneo ha deter-minato una scarsa adesione della protezione solare. Le NP non sono sta-te in grado di penetrare oltre lo strato corneo; né il titanio (Ti) né Zn2+
erano rilevati ne derma dopo 48 ore di esposizione alla crema solare in condizioni occlusive.
Il problema della penetrazione di ingredienti nanoparticellari attraverso la cute danneggiata (con dermatite o con scottature solari) è stato
Filipe P, Silva JN, Silva R, Cirne de Castro JL, Marques-Gomes M, Alves LC, Santus
38
R & Pinheiro T. (2010) stratum corneum is an effective barrier to TiO and ZnO nanopar-ticle.
fondito anche in altro studi . Si è concluso che la penetrazione attraverso 39
la pelle compromessa e lesa potrebbe essere alla penetrazione attraver-so la cute sana (attraver-sono stati citati riscontri di altri studi). Per la pelle pattraver-soria- psoria-tica (irritata ed infiammata da psoriasi), l'applicazione cutanea ha portato alla sola penetrazione negli strati superiori dello strato corneo. Ulteriori dati in vitro riguardanti l’applicazione di nano-TiO2 su cute danneggiata 40
mediante tape-stripping non hanno rilevato penetrazione di Ti nelle cellule vitali della cute.
Uno studio ulteriore di penetrazione cutanea è stato condotto su minipigs utilizzando tre diverse forme di NP di TiO2. 41
Analisi dettagliate con microscopia elettronica di trasmissione, hanno rile-vato la penetrazione minima di NP di TiO2 negli strati sub-epidermici della pelle, ma non hanno trovato evidenza di penetrazione di NP di TiO2 at-traverso percorsi attesi come lumen follicolari. In concerto, questi risultati suggeriscono che il rischio di penetrazione di NP di TiO2 nel derma attra-verso i follicoli piliferi è molto basso.
La microscopia a due fotoni (una tecnica di imaging a fluorescenza che consente di fotografare tessuti) è stata utilizzata per visualizzare la
Newman MD, Stotland M, Ellis JI. (2009) The safety of nanosized particles in titani
39
-um dioxide and zinc oxide based sunscreens
Senzui M, Tamura T, Miura K, Ikarashi Y, Watanabe Y, Fujii M. (2010) Study on pene
40
-tration of titanium dioxide (TiO) nanoparticles into intact and damaged skin in vitro. Sadrieh N, Wokovich AM, Gopee NV, Zheng J, Haines D, Parmiter D, Siitonen PH,
41
Cozart CR, Patri AK, McNeil SE, Howard PC, Doub WH & Buhse LF. (2010) Lack of significant dermal penetration of titanium dioxide from sunscreen formulations contai-ning nano- and submicron-size TiO2particles. Toxicol Sci; 115(1): 156-66.
buzione di NP di ZnO in vivo dopo l'applicazione topica di una crema so-lare. Non si è riscontrata penetrazione di nanoparticelle di ZnO oltre lo strato corneo, incluse le rughe microscopiche della pelle, dove questo strato è notevolmente più sottile.
Le NP di ZnO (<100 nm di diametro), sia non rivestite che rivestite con trietossicaprililsilano (per aumentare l’idrofobicità), non alteravano la fun-zione di idratafun-zione o barriera della pelle quando applicate localmente sugli avambracci di volontari umani per 4 h. Si è notato che queste NP si localizzavano prevalentemente all'interno dello strato corneo e delle pie-ghe dell’epidermide. E’ stata riscontrata la prova di una minima penetra-zione nello strato granuloso dell'epidermide vitale solo per le NP rivestite. Inoltre, nessuna formulazione alterava lo stato di ossidazione delle cellule nell'epidermide vitale e nessuna delle NP di ZnO, sia rivestite che non, penetrava nell'epidermide vitale in condizioni occlusive. La penetrazione delle NP di ZnO in una pelle danneggiata (tape stripped), era minima e limitata allo strato più esterno delle cellule vitali dell'epidermide. Non risul-tavano cambiamenti nella morfologia cellulare nè evidenze di apoptosi in cellule epidermiche vitali dopo l'applicazione topica di entrambe le tipolo-gie di nanoparticelle per 6 ore.
La capacità delle NP di TiO2 di penetrare attraverso la pelle intatta è stata
valutata su volontari dalla carnagione chiara . La protezione solare con42
-tenente NP di TiO2 è stata applicata una volta al giorno per 3 giorni a 2 partecipanti e una volta al giorno per 8 giorni a 4 partecipanti (2 mg/cm2
su una superficie di 5 cm2). Il giorno successivo all'ultima applicazione
della protezione solare, erano acquisite biopsie cutanee (circa 4 mm di diametro) da ciascun partecipante. In totale, meno di 30 nanoparticelle di TiO2 o i loro aggregati sono stati rilevati in tutti i campioni di cute
Coelho SG, Patri AK, Wokovich AM, McNeil SE, Howard PC, Miller SA. Repetitive
42
dentemente dalla profondità della pelle. La maggior parte delle NP è stata rilevata principalmente nei follicoli piliferi del derma. L'accumulo follicolare di NP non è stato associato alla penetrazione nelle cellule vitali della pel-le.43
In un altro studio condotto in due volontari umani, è stata applicata una protezione solare commerciale contenente NP di TiO2 (2 mg/cm2 su una
superficie totale di pelle di circa 600 cm2) 6 volte al giorno per 7 giorni
consecutivi sia su pelle intatta che bruciata dalla radiazione UVB. In en-trambi i tipi di cute sono state ritrovate NP di TiO2. Questo studio non ha
accertato se le quantità in tracce di NP riscontrate nelle cellule epidermi-che possano in seguito raggiungere la circolazione sistemica. 44
Un ulteriore studio condotto sui topi per valutare se le NP di ZnO possano essere rilevate negli organi dopo applicazione topica della protezione so-lare ha utilizzato animali di sesso femminile, immuno-competenti, e senza pelo, ai quali sono stati somministrati per via topica per un periodo di quattro giorni un totale di 0,6 g di formulazione contenente NP di ZnO. Gli ioni di Zn2+ derivanti dalle NP di ZnO sono stati rilevati nel fegato, nei
reni, nel cervello, nel cuore, nel polmone, nel sangue e nella milza . Il me-todo di rilevazione dello zinco non ha potuto distinguere tra Zn2 + libero
proveniente dalle NP e zinco presente nelle NP di ZnO, pertanto non è stato possibile determinare se le NP penetrassero nella pelle. Indipen-dentemente dalla fonte degli ioni Zn2 +, non vi è stato un aumento dei
li-Filipe et al., 2009;Epub 2009 Aug 18.Stratum corneum is an effective barrier to TiO2
43
and ZnO nanoparticle percutaneous absorption.
Lademann et al., 1999.Lademann J, Weigmann H, Rickmeyer C, Barthelmes H,
Schaefer H, Mueller G & Sterry W. (1999) Penetration of titanium dioxide microparticles in a sunscreen formulation into the horny layer and the follicular orifice. Skin Pharmacol Appl Skin Physiol. 12: 247-256
Naess EM, Hofgaard A, Skaug V, Gulbrandsen M, Danielsen TE, Grahnstedt S, et al.
44
(2016) Titanium dioxide nanoparticles in sunscreen penetrate the skin into viable layers of the epidermis: A clinical approach. Photodermatology Photoimmunology and Photo-medicine.32(1):48-51.
velli di zinco totale negli organi e ciò suggerisce che i meccanismi omeo-statici endogeni di zinco non venissero alterati dall'applicazione della pro-tezione solare. I livelli serici di amiloidi A1 e A2 (marcatori dell'infiamma-zione della fase acuta) erano ridotti nei topi trattati con le NP di ZnO ri-spetto al controllo ed erano equivalenti ai valori in topi in stato di gravi-danza, indicando che le formulazioni non hanno indotto o aggravato l'in-fiammazione. Gli autori hanno successivamente esteso queste indagini con studi a lungo termine (36 settimane) che includevano gruppi di topi trattati con creme solari che contenevano NP di TiO2 e gruppi di topi trat-tati ed esposti a irradiazione UV . Questi studi hanno rivelato che l'uso della protezione solare è stato associato a una protezione significativa dalle malattie cutanee della pelle (che sono state osservate nei topi irra-diati UV) e che i livelli di zinco tissutale e i livelli di titanio epatico non era-no elevati nei topi trattati con protezione solare. Gli autori hanera-no concluso che l'applicazione ripetuta a lungo termine della protezione solare ai topi non ha portato ad una significativa penetrazione dermica, nè all'accumulo negli organi. Pertanto, sulla base sia degli studi in vitro, che utilizzano sia la pelle animale che umana che degli studi in vivo comprendenti studi su volontari, si può concludere che le nanoparticelle di ZnO o di TiO2 pene-trano minimamente negli strati cutanei e che la penetrazione è in gran parte limitata allo strato corneo. Ciò suggerisce che la probabilità che i filtri solari analizzati in forma nano producano citotossicità o causino dan-ni ad orgadan-ni interdan-ni o tessuti è molto bassa poiché l'assorbimento sistemi-co è estremamente improbabile.
ALCUNI ESEMPI DI FORMULAZIONI SOLARI CONTENENTI NANOMATE-RIALI:
Figura 7: Protezione solare con SPF 50 (Avène)
INCI: Avene Thermal Spring Water (Avene Aqua). C12-15 Alkyl Benzoate.
Methylene Bis-Benzotriazolyl Tetramethylbutylphenol [Nano]. Water
(Aqua). Cetearyl Isononanoate. Diisopropyl Adipate. Isodecyl Neopenta-noate. Bis Ethylhexyloxyphenol Methoxyphenyl Triazine. Diethylhexyl Bu-tamido Triazone. Aluminum Starch Octenylsuccinate. Butyl Methoxydi-benzoylmethane. Potassium Cetyl Phosphate. Titanium Dioxide (Ci 77891). Octyldodecanol. Decyl Glucoside. Acrylates/C10-30 Alkyl Acrylate Crosspolymer. Benzoic Acid. Caprylic/Capric Triglyceride. Caprylyl Glycol. Disodium Edta. Fragrance (Parfum). Glyceryl Behenate. Glyceryl Dibehe-nate. Glyceryl Laurate. Hydrogenated Palm Glycerides. Hydrogenated Palm Kernel Glycerides. Iron Oxides (Ci 77492) (Ci 77491) (Ci77499). Propylene Glycol. Silica. Sodium Hydroxide. Sodium Myristoyl Glutamate. Talc. Tocopheryl Glucoside. Tribehenin. Xanthan Gum.
Figura 8:.Protezione solare SPF 15 (ST.BARTH)
INCI: Purified Carribean Sea Water, Cyclomethicone, Zinc Oxide[nano], Dimethicone, Octocrylene, Octyl Methoxy-cinnamate, Calendula officina-lis Oil, Cyclomethicone and Dimethicone Copolyol, PEG-30, Dipolyhydro-xystearate, Bixa Orellana extract, PPG-15 Stearyl Ether, Silicone and Beeswax, Dimethicone, Sodium Chloride, Parfum, Methylparaben, Ethyl-paraben, PropylEthyl-paraben, Phenoxyethanol, Tocopheryl Acetate, Magne-sium Sulfate, Fumed Silica, Bisabolol, Decyl Glucoside, Benzyl Benzoate, Benzyl Salicylate.
Figura 9: Stick protettivo labbra (Bionike)
INCI:pentaerythrityl tetraisostearate, ethylhexyl palmitate, bis-diglyceryl polyacyladipate-2, bis-ethylhexyloxyphenol methoxyphenyl triazine, ethy-lhexyl methoxycinnamate, ppg-3 benzyl ether myristate, candelilla cera (euphorbia cerifera (candelilla) wax), polyglyceryl-3 diisostearate, helian-thus annuus seed cera (helianhelian-thus annuus (sunflower) seed wax),
tita-nium dioxide[nano]
, copernicia cerifera cera (copernicia cerifera (carnauba) wax), behenyl beeswax, stearyl beeswax, polyethylene, lau-royl lysine, silica, butyrospermum parkii butter (butyrospermum parkii (shea) butter), jojoba esters, sodium carboxymethyl beta-glucan, carnosi-ne, tocopheryl acetate, aqua (water), helianthus annuus seed oil (helian-thus annuus (sunflower) seed oil), tocopherol, pentylene glycol, ethyl va-nillin.Figura 10: Protezione SPF50 (Arganiae®)
INCI: Aqua, Dicaprylyl Carbonate, Caprylic/Capric Triglyceride, Polyglyce-ryl-3 Polyricinoleate, Ethylhexyl Salicylate, Ethylhexyl Methoxycinnamate, Diethylamino Hydroxybenzoyl Hexyl Benzoate, Bis-Ethylhexyloxyphenol Methoxyphenyl Triazine, Cera Alba, Sesamum Indicum Seed Oil,
Tris-Bi-phenyl Triazine (nano), Argania Spinosa Kernel Oil, Glyceryl Stearate
SE, Magnesium Stearate, Calendula Officinalis Flower Extract, Butyro-spermum Parkii, Tocopheryl Acetate, Aloe Barbadensis Leaf Extract, Re-tinyl Palmitate, Decyl Glucoside, Vaccinium Myrtillus Fruit Extract, Ethy-lhexylglycerin, Magnesium Sulfate, Glycerin, Butylene Glycol, Sodium Hydroxyde, Simethicone, Xanthan Gum, Parfum, Phenoxyethanol, Benzyl Alcohol, Dehydroacetic Acid, Alpha Isomethyl Ionone, Hydroxyisohexyl 3-Cyclohexene carboxaldehyde, Anise alcohol.
