Aspecte de siguranță a produselor cosmetice cu nanomateriale

În ultimele două decade ale secolului XX a crescut semnificativ interesul pentru utilizarea nanomaterialelor în domenii extrem de diferite, inclusiv în domeniul medicinii, unde au fost utilizate în scop diagnostic sau de tratament pentru a asigura transportul țintit al principiilor active, dar au fost tot mai mult utilizate și în domeniul cosmetic aducând o serie de avantaje: creșterea solubilității, a stabilității fizico-chimice și eficacității principiilor active încorporate, o eficiență de încorporare foarte bună a principiilor active asigurând și un transport țintit la locul dorit de acțiune, ameliorarea unor proprietăți cosmetice ale produselor, cum sunt transparența – cu aplicație importantă în domeniul produselor pentru protecție solară pentru care s-a remarcat și o protecție UV mai eficientă, ameliorarea proprietăților senzoriale (accentuarea proprietăților oclusive și o creștere a persistenței parfumului încorporat).

Nanomaterialele sunt definite în Regulamentul (CE) 1223/2009 al Parlamentului European și al Consiliului din 30 noiembrie 2009 privind produsele cosmetice ca materiale „insolubile sau biopersistente, produse în mod intenționat, cu una sau mai multe dimensiuni externe sau cu o structură internă, la o scară de la 1 la 100 nm”.
În categoria de nanomateriale sunt incluse o serie de sisteme care au la bază tehnologii de obținere foarte variate. Dintre nanosistemele utilizate în domeniul cosmetic se pot menționa: sistemele veziculare – lipozomii și mai recent transferozomii, sisteme cu o mai bună penetrare decât a lipozomilor datorită elasticității membranei lor constituită din bistraturi lipidice, dar și niozomii al căror dublu strat este constituit din tensioactivi de tip neionic; nanoemulsiile – dispersii transparente metastabile; nanoparticulele solide lipidice obținute pornind de la lipide fiziologice solide la temperatura corpului, nanostructuri lipidice obținute din amestecuri de lipide solide și lichide, nanobureți care sunt sisteme polimerice, poroase, cu grad ridicat de reticulare, cu curgere liberă și cu textură negranuloasă; nanocristalele, agregate care prezintă proprietăți variate în funcție de dimensiunea și aria suprafeței lor și au avantajul că se pot transfera foarte ușor în formulări topice prin simplă dispersare în apă; nanoparticule polimerice (nanocapsule – sisteme de tip rezervor sau nanosferele – sisteme de tip matricial) care pot încorpora principii active cu hidrofilie și lipofilie extrem de variate; dendrimerii, nanostructuri micelare, unimoleculare, monodisperse capabile să creeze filme foarte subțiri; cubozomii – nanoparticule cu stabilitate foarte bună inclusiv în condiții fiziologice dată de stratul polimeric extern, formați din lipide cu fază cubică și care sunt utilizați în special pentru transportul proteinelor și a moleculelor mici; nanopigmenții de aur, de argint, de cărbune, de oxid de zinc sau dioxid de titan.           
Nanomaterialele sunt încorporate în categorii foarte variate de produse cosmetice: nanoparticulele de cărbune negru sunt utilizate în concentrații care pot ajunge până la 10% în cosmetice pentru machiaj (creioane pentru sprâncene, tuș pentru pleoape, farduri pentru ochi, fond de ten; nanoparticulele de aur sunt încorporate în creme antirid  și seruri regenerante reducând profunzimea ridurilor și încetinind pierderea de colagen; nanoparticulele de argint, deși sunt mult utilizate în afara Europei fiind încorporate în produse cu rol antiseptic, anti-mătreață, antiacneic, în Europa Regulamentul 1223/2009 interzice utilizarea acestora în produsele cosmetice; nanoparticulele de oxid de zinc, dioxid de siliciu amorf și în special cele de dioxid de titan și sunt utilizate cel mai frecvent, fiind încorporate în produse pentru protecție solare și, în cazul celor de dioxid de titan, în paste de dinți.
Dimensiunile foarte reduse ale acestor materiale stau la baza avantajelor nanomaterialelor, dar constituie și motive de îngrijorare atât în ceea ce privește potențialele efecte toxice pe care acestea le-ar putea produce asupra omului, ca urmare a penetrării lor în organism. Riscul de apariție a efectelor negative după utilizarea produselor cosmetice cu nanomateriale este influențat nivelul de expunere și de proprietățile lor, dintre care dimensiunea și sarcina de suprafață sunt cele mai notabile. Astfel, cu cât dimensiunile nanomaterialelor scad, cu atât apare o creștere a raportului suprafață/volum determinând o creștere a toxicității lor ca urmare a reactivității lor crescute. O toxicitate crescută se remarcă și în cazul nanomaterialelor încărcate pozitiv, care pot penetra mai ușor în celule și pot interacționa mai ușor cu ADN-ul celular, a cărui sarcină este negativă. Expunerea organismului la nanoparticulele din produsele cosmetice se poate realiza pe cale cutanată, penetrarea prin piele fiind crescută semnificativ în cazul perturbării barierei cutanate, în cazul existenței unor afecțiuni dermatologice (acnee, dermatită atopică etc.) sau chiar în cazul unor micro-leziuni care pot apărea ca urmare a epilării sau depilării sau ca urmare a eritemului solar. Alte căi de penetrare în organism sunt prin ingestie, în cazul rujurilor și a pastelor de dinți sau prin inhalare a pulberilor de fard sau a picăturilor formate prin pulverizarea parfumurilor.
Au fost formulate o serie de ipoteze referitoare la mecanismul de penetrare al nanomaterialelor prin stratul cornos: fie că sunt reținute la nivelul lipidelor intercelulare sau al anexelor sunt ulterior eliberate în straturile profunde ale pielii, ulterior pot migra din derm la ganglionii limfatici regionali prin intermediul macrofagelor pielii și a celulelor Langerhans. Studiile desfășurate până în prezent nu au reușit să stabilească cu certitudine penetrarea în circulația sistemică după aplicare cutanată a nanomaterialelor.
Astfel, s-a arătat că nanoparticulele de fier și cele de aur rămân la nivelul stratului cornos și al epidermului, nanoparticulele de dioxid de titan penetrează în stratul cornos, dar nu ajung la nivelul dermului la utilizare limitată, însă un studiu realizat pe șoareci a arătat că după 40 de zile de expunere pot penetra și în straturile profunde, crescând riscul de penetrare sistemică. Nanoparticulele de argint penetrează în stratul cornos atât în cazul pielii intacte, cât și în cazul pielii atopice, unde formează un rezervor din care se cedează ionii de argint și realizează acțiunea antibacteriană. În ceea ce privește nanoparticulele de dioxid de titan, studiile realizate după aplicarea pe piele a produselor de protecție solară au arătat că deși cea mai mare parte rămâne la suprafața pielii, o mică parte penetrează în stratul cornos, fără a ajunge la nivelul straturilor epidermului viu și nici la nivelul dermului. De asemenea, nu a fost dovedită nici penetrarea prin stratul cornos a nanoparticulelor de oxid de zinc, iar în cazul aplicării unui amestec al celor două tipuri de nanoparticule, doar cele de dioxid de titan au fost depistate în regiunea profundă a stratului cornos după aplicare pe pielea lezată, pe când cele de oxid de zinc nu au penetrat nici prin pielea intactă, nici prin pielea lezată.
În cazul produselor de protecție solară condiționate sub formă de spray apare o cale suplimentară de expunere – prin inhalare și, într-o mai mică măsură, prin ingestie în urma contactului mână-gură după aplicarea produsului. Dacă efectele asupra organismului, apărute după ingestie orală, nu sunt suficient studiate pentru a formula o concluzie, studii efectuate pe animal au arătat că nanoparticulele de dioxid de titan prezintă potențial cancerigen dacă sunt inhalate. În consecință, legislația cosmetică europeană a interzis condiționarea acestora în produsele de tip spray.  Un posibil efect genotoxic, asociat cu creșterea riscului de apariție a cancerelor, a fost raportat și pentru nanoparticulele de oxid de zinc, care pot determina leziuni oxidative ale organitelor celulare și peroxidarea membranei lipidice, prin generarea de radicali liberi de oxigen.      
Utilizarea topică a nanoparticulelor poate fi asociată cu o serie de alte efecte nedorite. Astfel, s-a demonstrat că majoritatea nanoparticulelor pot stimula sistemul imunitar, determinând o eliberare de citokine și alți mediatori ai inflamației, ducând astfel la un răspuns inflamator, efect dovedit pentru nanoparticulele de argint și de fullerene derivatizate cu aminoacizi. Nanoparticulele de dioxid de titan pot induce efecte citotoxice  prin formarea de radicali liberi, responsabili de producerea de leziuni intracelulare. Expunerea in vitro la nanoparticulele de dioxid de titan a dus la acumularea acestora în celulele endoteliale ale creierului și la distrugerea barierei hematoencefalice, asociată cu inflamație și scăderea activității glicoproteinei P, o proteină esențială care nu permite penetrarea substanțelor toxice la nivelul sistemului nervos central. Expunerea cronică la aceste nanoparticule ar putea determina acumularea lor la nivel cerebral și apariția riscului de perturbare a unor funcții ale creierului. Un studiu recent a concluzionat că  nanoparticulele de dioxid de titan și de cărbune se leagă de forma celulară a proteinei prionice, o proteină a membranei plasmatice implicată în bolile prionice și prion-like. Funcția de semnalizare a proteinei prionice este afectată de interacțiunea celor două tipuri de nanoparticule la suprafața celulelor neuronale. Se activează astfel NADPH oxidaza dependentă de proteina prionică determinând formarea de radicali liberi de oxigen, cresc sensibilitatea intrinsecă a neuronilor la inflamație neuronală și produc o creștere a peptidelor Aβ. Aceste date sugerează o posibilă legătură între expunerea la nanoparticulele de dioxid de titan și de carbon și apariția maladiei Alzheimer.   
În concluzie, riscurile asociate utilizării produselor cosmetice care conțin nanoparticule sunt insuficient studiate, dar nu pot fi neglijate. Este necesară continuarea cercetărilor care să conducă la concluzii incontestabile care să stea la baza unor reglementări stricte pentru prevenirea pericolelor pentru sănătate asociate utilizării excesive a nanomaterialelor în produsele de îngrijire personală.

Bibliografie:

1. Oniga O. (coord). Terapia unor afecțiuni cutanate din perspective farmaceutice și medicale. Ed. Medicală Universitară „Iuliu Hațieganu”, Cluj-Napoca, 2022: 469-530.
2. Hussain CM. Handbook of functionalized Nanomaterials for Industrial Applications. Ed. Elsevier, Chennai, 2020: 717-791.
3. Hashempour S, Ghanbarzadeh, Maibach HI, Ghorbani M, Hamishekar H. Skin toxicity after topically applied nanoparticles. Ther. Deliv. 2019; 10(6): 383-396.
4. Séby F. Metal and metal oxide nanoparticles in cosmetics and skin care products, in Compr.  Anal. Chem. 2021; 93: 381-427.
5. Ribeiro LW, Pietri M, Ardila-Osorio H, Baudry A, Boudet-Devaud F, Bizingre C, Arellano-Anaya ZE, Haberlé AM, Gadot N, Boland S, Devineau S, Bailly Y, Kellerman O, Bencsik A, Schneider B. Part. Fibre Toxicol. 2022; 19:48, 1-22.