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Toxicidad de Nanopartículas de dióxido de titanio

El dióxido de titanio (TiO 2) es un material con una gran cantidad de aplicaciones prácticas y posibles, por ese motivo se estudia su toxicidad. Es resistente al ataque químico y muestra una excelente estabilidad térmica. Pero lo más importante es que tiene la capacidad de absorber y dispersar la luz UV. Todas las formas cristalinas de TiO 2 ofrecen propiedades fotoactivas. 
La fabricación de las partículas de TiO 2 nanoescaladas , donde al menos un diámetro es inferior a 100 nm, ha ampliado su rango de utilidad. El dióxido de titanio en forma de nanopartículas (TiO 2 NP) se ha convertido en un aditivo común en productos de cuidado personal (cosméticos, protectores solares). Debido a las propiedades que se derivan del tamaño, las nanopartículas de óxido de titanio son de gran interés para muchos grupos de investigación.

Las partículas de tamaño en la nanoescala tienen una mayor relación superficie-volumen, en comparación con las macro o micropartículas. Este hecho afecta sus propiedades, como la reactividad del área superficial, el grado en que se agregan los NP o la biodisponibilidad. En general se sabe que un aumento en el área de superficie acelera los procesos de disolución.

Si una sustancia se acumula adicionalmente en los tejidos biológicos, su mayor absorción puede provocar efectos adversos. Tras la introducción a los sistemas biológicos, las nanopartículas se exponen a una mezcla compleja de moléculas, formando una llamada «corona». Esta capa constituye la interfaz entre el nanomaterial y el medio ambiente y a menudo se considera una identidad biológica de la partícula. La corona juega un papel importante en la bioactividad de un nanomaterial.  Gran variedad de estudios indican que la forma de las partículas juega un papel importante en la toxicidad de las nanopartículas de titanio

El papel del estrés oxidativo en la toxicidad de las nanopartículas

Los NP de TiO 2 pueden dispersar y absorber la radiación UV. La absorción de luz UV es posible debido a las propiedades semiconductoras de TiO 2. 
Con respecto a los mecanismos moleculares de la toxicidad de los NP en general, el estrés oxidativo desempeña el papel más crucial. En un estudio presentaron una relación directa entre el área de superficie, la capacidad de generación de ROS y los efectos proinflamatorios de las nanopartículas en el pulmón. Las ROS generadas por las mitocondrias en las células normalmente se neutralizan rápidamente con sustancias antioxidantes. Sin embargo, una generación excesiva de oxidantes, como ROS, causa un desequilibrio entre los oxidantes y los procesos antioxidantes, lo que se denomina estrés oxidativo.

Exposición dérmica: NP de TiO 2 como compuesto protector solar

Los protectores solares son productos de cuidado personal de uso común con un contenido relativamente alto de NP de TiO 2 . Las formulaciones con TiO 2 a nanoescala son útiles en términos de dispersión de luz y absorción de rayos UV. Además, cuando se aplican sobre la piel, se ven más transparentes, lo cual es una propiedad deseable para muchos consumidores.  Aunque los NP de TiO 2 en los protectores solares ya se han estudiado, algunas preguntas e incertidumbres siguen sin resolverse. Por ese motivo es necesario regular el uso y la seguridad de los NP de TiO 2 en estos productos.
Las partículas más pequeñas son más efectivas en términos de dispersión y absorción de luz. Sin embargo, el tamaño pequeño también aumenta la posible absorción a través de la piel. 

Es esencial controlar a fondo las formulaciones de protección solar para verificar el tamaño de los NP, su distribución de tamaños, la tasa de agregación y la concentración de los NP. Según el dictamen del Comité Científico de Seguridad del Consumidor de la Comisión Europea (SCCS), se puede considerar que los NP de TiO 2 utilizados en protectores solares hasta una concentración del 25% no presentan ningún riesgo de efectos adversos en humanos después de la aplicación en condiciones saludables, piel intacta o quemada por el sol. 

Recientemente, la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU (FDA) ha emitido una regla para actualizar los requisitos reglamentarios. Así poner en vigencia la monografía final para los productos de venta libre de medicamentos con filtro solar. Propone marcar dos ingredientes, TiO 2 y ZnO, como «generalmente reconocidos como seguros y efectivos».

Penetración de los protectores solares

Hasta ahora, varios estudios han informado que el TiO 2 los NP no cruzan el estrato córneo (SC), la capa epidérmica más externa, y que el número de partículas que pasan a través del SC es insignificante. El estrato córneo consiste en células muertas incapaces de transporte activo de sustancias. 
Algunos estudios declararon que los NP de TiO 2 aplicados tópicamente sobre la piel durante un tiempo prolongado pueden inducir el envejecimiento de la piel. Además, se encontró que aunque el TiO 2 de protectores solares evitaban las quemaduras solares, no disminuían el estrés oxidativo sistémico, según lo evaluado por los biomarcadores probados.
Una cantidad considerable de estudios también ha examinado la influencia de los NP de TiO 2  la línea celular de queratinocitos humanos. Después de la exposición a NP de TiO 2 , se ha demostrado una disminución de la viabilidad celular y la inducción de la detención del ciclo celular.

Los filtros solares a menudo se aplican sobre la piel que ya está quemada por el sol, secada por la radiación UV, afectada por procedimientos de belleza o irritada por factores ambientales. En general, debe tenerse en cuenta que cualquier cambio en la composición de los lípidos causado por daños en la piel puede afectar la función de barrera de la piel y, por lo tanto, facilitar la penetración de NP.  
Los protectores solares a menudo se usan en forma pulverizable. Esta forma de aplicación puede causar riesgos potenciales para la salud de otra manera, al inhalar NP de TiO 2. Las formulaciones pulverizables se han vuelto cada vez más comunes entre los consumidores debido a su facilidad de uso.

Nanopartículas ‘verdes’ de TiO 2 : ¿una perspectiva más segura para el futuro?

La «síntesis verde» a menudo se prefiere a los métodos tradicionales por sus muchas ventajas. Como la eficacia, el respeto al medio ambiente, la facilidad de caracterización, menos posibilidades de fracaso, rendimiento rápido y bajo costo.

Una cantidad considerable de estudios ya ha descrito la síntesis verde de los NP de TiO 2 y su caracterización. Tomados en conjunto, los hallazgos recomiendan el empleo de NP ‘verdes’ de TiO 2 para aplicaciones dérmicas. Se necesitan esfuerzos continuos para implementar el uso de NP de TiO 2 seguros y ecológicos en formulaciones de bloqueo solar.

En general, los hallazgos actuales sobre la toxicidad de las nanopartículas de dióxido de titanio parecen ser inconsistentes y resaltan la necesidad de establecer recomendaciones de seguridad para TiO 2 en su nanoforma, con respecto a sus aplicaciones como ingrediente cosmético.

Existen pocos estudios de exposición a largo plazo sobre la seguridad del uso de TiO 2 NP como ingrediente de protector solar. Probablemente la incertidumbre más significativa se refiere a la penetración de estas nanopartículas a través de la capa más externa de la piel. Además de su posible paso adicional al torrente sanguíneo, lo que puede provocar su aparición en fluidos biológicos. El desarrollo de métodos de síntesis verde puede conducir a la mejora de las propiedades de NP de TiO 2 , así como a su estabilidad.

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