Las formulaciones de protección solar están diseñadas para proteger la piel de la radiación solar y posiblemente del melanoma. Contienen ingredientes activos con capacidad de absorción (filtros químicos orgánicos, OCF) o reflectante (filtros físicos minerales,PMF) a la radiación UV. Los PMF se utilizan generalmente como nanopartículas ya que la nanoescala mejora la actividad reflectante; así como la aceptación de los cosméticos por parte del consumidor.
Las consecuencias nocivas de la exposición prolongada de la piel humana a la luz solar han
ha sido explorado durante mucho tiempo. La radiación ultravioleta es la principal causa de generación de radiación. Las especies reactivas centradas en oxígeno y nitrógeno y el estrés oxidativo relacionado con radicales libres son responsables de la peroxidación lipídica. Además de la degradación de elastina y colágeno, promoviendo tanto la pérdida de elasticidad de la piel como el envejecimiento.
Concentraciones de filtros metálicos en protectores solares
En un protector solar típico de alto factor de protección (SPF), la concentración final de PMF y los OCF pueden alcanzar el 45% en peso. Además, los potenciadores de UV se utilizan para aumentar aún más el SPF por efecto físico. Así ajustan la relación entre la eficiencia del blindaje UV y la concentración total del filtro UV. Los reforzadores de UV suelen estar compuestos de plástico de tamaño microesferas de origen petrolífero, como los copolímeros de estireno / acrilato, que son bien reconocidas como residuo en la contaminación del agua.
Se detectan grandes cantidades de PMF, OCF y potenciadores de UV en el medio marino como consecuencia de su liberación de los cosméticos. Esto produce agregados submicrónicos en agua dulce o, alternativamente, los sedimentos se depositan en agua de mar. En consecuencia el creciente consumo de protectores solares ha llevado gradualmente a un aumento significativo de contaminación con efectos nocivos sobre los organismos marinos.
El 3-bencilideno-alcanfor (3-BC) y 3- (4-metilbencilideno) alcanfor (4-MBC), que pertenecen a la familia de los OCF, inducen un blanqueamiento de coral severo y rápido, alterando la simbiosis entre el coral y la zooxan-thellae. Esto inhibe la reproducción del fitoplancton marino. Además, se concentran en tejidos de organismos acuáticos (mejillones, crustáceos, anguilas, peces, mamíferos marinos y aves pelágicas) debido a la alta lipofilia. De manera similar, los PMF son dañinos para los ecosistemas marinos. Las nanopartículas de óxido de zinc contribuyeron significativamente al blanqueamiento de Acropora; y los óxidos de titanio afectan negativamente a los dinoflagelados, peces, algas e invertebrados marinos.
Riesgos para la salud
Los riesgos para la salud humana también están asociados a los filtros UV como consecuencia de la
respuestas tóxicas y fotoalérgicas y, a largo plazo, fotoenvejecimiento y daño celular. El espectro de absorbancia de los OCF cambia durante el tiempo de exposición a los rayos UV como consecuencia de los procesos de transformación y degradación estructural. Estos procesos pueden producir radicales libres e interacción con otros ingredientes de protección solar y constitución de la piel.
(p. ej., lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), alterando la propiedad absorbente de la pantalla solar e inducir daño oxidativo.
Avobenzone (AVOB), que es un OCF utilizado en protectores solares comerciales, demostró fotoinestabilidad después de exposición prolongada a rayos UV. El metoxicinamato de octilo (OMC), el filtro UV-B más utilizado, es fotoinestable después de la exposición a la luz solar. A pesar de la fotodegradación y generación de radicales, los OCF causan otros inconvenientes para la salud humana. Por ejemplo, AVOB promueve fenotipos obesogénicos en personas normales, y efectos endocrinos disruptivos.
Ingredientes alternativos en formulaciones de protección solar
El uso de PMF y OCF está regulado por directivas de diferentes agencias, como la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) y la Agencia Europea de Sustancias Químicas; para adecuar la protección UV a efectos secundarios mínimos para la salud. El uso de ingredientes alternativos naturales y ecológicos, privados de efectos tóxicos, se recomienda en futuras formulaciones.
Metabolitos secundarios de la célula, como terpenoides y productos de las vías del ácido shikímico y policétido, pueden jugar un papel relevante. Esto porque llevan dobles enlaces conjugados y farmacóforos aromáticos con propiedades absorbentes de UV y antioxidantes.
Formulaciones de protección solar que contienen mezclas de metabolitos secundarios de plantas, algas y hongos, así como de cianobacterias mostraron un mayor efecto de protección con respecto a las filtros clásicos. Además, las micosporinas y los aminoácidos similares a las micosporinas (MAA) producidos por fotótrofos marinos son capaces de convertir la energía solar en energía térmica. Todo sin generar especies radicales.
Las formulaciones de cribado que contienen MAA de umbilicales de Porphyra mostraron un alto efecto de protección sobre fibroblastos y queratinocitos expuestos a UV-A. Mezclas de metabolitos de desechos de los procesamientos de café y aceite de café verde (GCO) tienen un alto efecto sinérgico con los OCF tradicionales. Así aumentan el valor de SPF de las formulaciones de protección solar. El efecto protector de la exposición a los rayos UV-B por el extracto de vino de uva de Jacquez, que contiene un alto nivel de proantocianidinas, antocianinas y ácidos droxicinámicos, ha sido evaluado mediante un modelo de células de tejido tridimensional de epidermis humana.
Finalmente, las ceras naturales mejoran la resistencia al agua de los OCF que estabilizan el valor de SPF de las formulaciones de protección solar después de la inmersión en agua. Las ceras también aumentan el valor de SPF y mejoran la fotoestabilidad de los OCF y PMF después de la irradiación UV. A pesar de exhibir un fuerte efecto de protección solar, la mayoría de los extractos de plantas crudas son insolubles en agua, lo que dificulta sus aplicaciones prácticas.
Lignina como nuevo ingrediente protector solar ecológico
El desarrollo de formulaciones de protección solar basadas en residuos renovables y reciclables recibieron un gran interés, principalmente debido a la economía circular y la química verde. En este contexto, la lignina, el polifenol más abundante en la naturaleza, está convirtiéndose en uno de los principales protagonistas; ya que se recupera en grandes cantidades como un bajo costo en residuos de la industria de biorrefinería de pulpa y papel. El bajo impacto ambiental de tecnologías de extracción y purificación de lignina la muestra como material de alto valor añadido.
