BRPI1000919A2 - agente de proteção solar nanoestruturado e processo - Google Patents

Abstract

AGENTE DE PROTEçãO SOLAR NANOESTRUTURADO E PROCESSO. Revela um sistema constituído por nanopartículas do tipo casca núcleo, onde a casca é constituída por nanopartículas de óxidos e o núcleo por polímeros e agentes químicos de proteção à radiação solar, o qual confere proteção solar em larga faixa espectral, variando desde UVA até UVB, devido a sua composição química que contém agentes de proteção física, nanopartículas de áxidos, e agentes de proteção química nanoencapsulado na matriz polimérica. Devido a sua escala de tamanho, composição e morfologia, as nanopartículas preparadas podem ser aplicadas em formulações cosméticas, na preparação de protetores solares, ou em qualquer outra formulação que tenha como objetivo principal a proteção contra a radiação solar.

Description

AGENTE DE PROTEÇÃO SOLAR NANOESTRUTURADO E PROCESSO

CAMPO DE ATUAÇÃO

A invenção pertence ao setor de cosméticos e preparações farmacêuticas (medicinais) de ativos caracterizadas por formas físicas especiais nanoestruturadas (nanopartículas), do tipo casca-núcleo, contendo partículas de óxidos em sua superfície e ativos químicos em seu interior, os quais conferem proteção contra radiação do tipo UVA e UVB (luz). Devido a sua escala de tamanho, composição e morfologia, essas nanopartículas podem ser aplicadas em formulações cosméticas para preparação de protetores solares, ou em qualquer outra formulação que tenha como objetivo principal a proteção contra a radiação solar.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

O objetivo da invenção é a apresentação de um agente de proteção soiar nanoestruturado que confira fator de proteção solar do tipo UVA e UVB integrados em um mesmo sistema nanoparticulado e seu processo de produção.

RESUMO DA INVENÇÃO

O agente de proteção solar é obtido por meio de polimerização de monômeros etilênicos em emulsão na presença de partículas sólidas coloidais, e pelo menos um agente químico de absorção de luz, formando nanopartículas do tipo casca-núcleo, onde a casca é constituída por nanopartículas de óxidos e o núcleo por polímeros e pelo menos um agente químico de proteção à radiação solar, as quais conferem proteção solar em larga faixa espectral, variando desde UVA até UVB. Os agentes químicos de absorção de luz utilizados nesta nanoencapsulação podem ser quaisquer já conhecidos do estado da técnica que sejam normalmente empregados na preparação de protetores solares.

Para que este agente de proteção solar apresente este tipo de proteção à luz (UVA e UVB) utiliza-se de um processo de preparação das nanopartículas que consiste na polimerização em emulsão de monômeros etilênicos, do tipo acrilatos, empregando partículas de oxido coloidal como estabilizante, e por meio desta polimerização ocorre a encapsulação in-situ do agente químico de absorção de luz.

Neste sistema nanoestruturado as partículas de oxido coloidal utilizadas como estabilizante durante a polimerização ficam ancoradas na superfície das nanopartículas conferindo uma barreira física a passagem de luz, principalmente comprimentos de onda na região de UVB1 e o agente químico que foi nanoencapsulado, e encontra-se no interior das nanopartículas, conferem a proteção principalmente na região de UVA. Com isso, este agente de proteção solar nanoestruturado pode promover proteção física e química ao mesmo tempo para uma formulação de protetor solar, evitando os riscos de irritabilidade e alergia comuns aos sistemas mistos de proteção normalmente empregados.

Outras vantagens associadas a este agente de proteção solar consistem na possibilidade de se trabalhar em escala nanométrica, o que confere maior poder de cobertura durante a aplicação dérmica do produto, ou seja, maior área superficial das nanopartículas, além do fato destas partículas serem da ordem de tamanho da radiação que se quer espalhar. Ressalte-se também a associação dos efeitos de proteção física e química que o processo de nanoencapsulação confere ao agente químico de absorção dos raios UV.

Ainda, vários destes agentes químicos podem ser facilmente degradados quando expostos à radiação UV, o que pode levar à uma deficiência no fator de proteção do filtro solar, sendo que a fotodegradação ocorre principalmente na faixa de radiação UVA. Além disso, estes agentes químicos não podem dissipar a energia do estado excitado tão eficientemente como a melanina e, portanto, a penetração destes ingredientes nas camadas mais profundas da pele pode resultar no aumento da produção de radicais livres e de espécies reativas de oxigênio. Ademais, outra vantagem do sistema proposto consiste na proteção do usuário a possíveis compostos químicos tóxicos formados a partir da fotodegradação do agente químico, que em alguns casos pode ser mais danoso à pele do que a própria luz (Wright et al, 2001). Finalmente, temos a vantagem da possibilidade de se trabalhar com concentrações maiores do agente químico nas formulações de protetor solar, sem que este cause irritação ou irritabilidade cutânea, visto que se encontra nanoencapsulado em uma matriz polimérica e recoberto por uma camada de partículas inorgânicas e desse modo o sistema nanoestruturado evitará que o agente químico tenha o mesmo efeito de toxicidade comparado às situações em que se encontra livre na formulação.

ESTADO DA TÉCNICA

O espectro solar que atinge a superfície terrestre é formado predominantemente por radiações ultravioletas (100-400 nm), visíveis (400-800 nm) e infravermelhas (acima de 800 nm) (Wolf et al, 2001).

O organismo humano percebe a presença destas radiações do espectro solar de diferentes formas. A radiação infravermelha (IV) é percebida sob a forma de calor, a radiação visível (Vis) através das diferentes cores detectadas pelo sistema óptico e a radiação ultravioleta (UV) através de reações fotoquímicas. Tais reações podem estimular a produção de melanina, cuja manifestação é visível sob a forma de bronzeamento da pele, ou pode levar desde a produção de simples inflamações até graves queimaduras. Também, há a possibilidade de ocorrerem mutações genéticas e comportamentos anormais das células (Wolf et al, 2001).

Pesquisas têm mostrado que a radiação UV danifica o DNA e o material genético, oxida os lipídios produzindo perigosos radicais livres, causa inflamação na pele, rompe a comunicação celular, modifica a expressão dos genes em resposta ao estresse e enfraquece a resposta imune da pele. O uso de protetores solares tem o objetivo de reduzir a quantidade de radiação UV a ser absorvida pela pele humana, servindo como uma barreira protetora (Angeli, 2007).

A energia da radiação solar aumenta com a redução do comprimento de onda, assim a radiação UV é a de menor comprimento de onda e, conseqüentemente, a mais energética, ou seja, a mais propensa a induzir reações fotoquímicas. Outra consideração importante diz respeito à capacidade desta radiação permear a estrutura da pele, visto que a radiação UV de menor energia (320 a 400 nm) penetra mais profundamente na pele e, ao atingir a derme, é responsável pelo fotoenvelhecimento, podendo causar o câncer de pele. Esta radiação, conhecida por UVA, tem intensidade constante e varia pouco ao longo do dia e ao longo do ano (Gawkrodger, 2002; Schulz et al, 2002).

A radiação UVB penetra superficialmente na pele, visto que possui alta energia, e ocasiona com freqüência queimaduras solar. Também, induz o bronzeamento da pele, sendo responsável pela transformação do ergosterol epidérmico em vitamina D, e causa o envelhecimento precoce das células. A exposição freqüente e intensa a esta radiação pode causar lesões no DNA, além de suprimir a resposta imunológica da pele. Desta forma, além de aumentar o risco de mutações fatais, manifestado sob a forma de câncer de pele, sua atividade reduz a chance de uma célula maligna ser reconhecida e destruída pelo organismo (Angeli, 2007; Gawkrodger, 2002; Schulz et al, 2002).

O mecanismo endógeno de proteção contra a radiação UV pode ser associado com a presença da melanina (pigmento produzido pelos melanócitos, células basais da epiderme), a qual dentre outras funções confere cor à pele. A exposição moderada à luz solar resulta em aumento da produção de melanina e conseqüente bronzeamento. Este pigmento age absorvendo a radiação UV e dissipando a energia na forma de calor, evitando danos cutâneos aos tecidos da pele. A radiação UVA leva à oxidação da melanina e liberação dos pigmentos anteriormente produzidos, contidos nos melanócitos, enquanto a UVB induz o bronzeamento momentâneo e estimula a produção de mais melanina. As propriedades químicas da melanina tornam-na um excelente fotoprotetor, mais eficiente que os filtros solares convencionalmente utilizados. A penetração destes compostos nas camadas mais profundas da pele pode aumentar a quantidade de radicais livres e de espécies reativas de oxigênio (EROs) (Angeli, 2007).

Neste contexto, os filtros solares têm sido amplamente utilizados, visando à redução dos danos causados pela radiação solar. Além de absorver a radiação ultravioleta incidente, um produto para proteção solar deve ser estável na pele humana e ao calor, e ser fotoestável sob a luz do sol para permitir proteção durante várias horas, evitando contato com produtos de degradação. Paralelamente, os filtros solares ainda não devem ser irritantes, sensibilizantes ou fototóxicos. Eles devem recobrir e proteger a superfície da pele, mas não devem penetrá-la, para que não se tenha uma exposição sistêmica a essas substâncias. Os filtros solares não devem ser tóxicos, já que são absorvidos traços deles através da pele ou ingeridos após a aplicação nos lábios. Outra característica importante dos filtros solares é a sua compatibilidade com formulações cosméticas (Flori J et al, 2007).

Existem duas classes de filtros solares: orgânicos e inorgânicos, classificados rotineira e respectivamente como filtros de efeito químico (filtros químicos) e filtros de efeito físico (filtros físicos). Geralmente, os compostos orgânicos protegem a pele pela absorção da radiação e os inorgânicos pela reflexão da radiação. Existem no mercado, atualmente, filtros orgânicos que além da absorção também refletem a radiação UV. Ressalte-se que os fenômenos reflexão e espalhamento dependem entre outros fatores do tamanho de partículas do filtro inorgânico, e não do fato de ser composto químico orgânico ou inorgânico (Flori J et al, 2007).

Os filtros solares inorgânicos são utilizados na prevenção dos danos causados pela radiação UV, atuando principalmente pelo mecanismo de reflexão e espalhamento de luz. São considerados como uma forma mais segura e eficaz de proteção da pele, pois apresentam baixo potencial de irritação, sendo inclusive os filtros solares recomendados no preparo de fotoprotetores para uso infantil e pessoas com peles sensíveis. Vale ressaltar que os filtros inorgânicos são constituídos de partículas, de preferência com tamanhos da ordem da radiação que se quer espalhar. Por se tratar de partículas, os filtros inorgânicos com tamanhos adequados, além de absorção, apresentam também espalhamento da luz UV (Flori J et al, 2007).

Óxido de zinco e dióxido de titânio são os principais compostos utilizados como filtros inorgânicos, e quando incorporados às formulações ficam suspensos, sendo o tamanho das partículas de suma importância não apenas na eficácia do protetor solar como também na aparência física (cosmética) do produto. Um ponto negativo na utilização deste tipo de filtro solar é a tendência em deixar uma película branca sobre a pele, que pode ser esteticamente desagradável (Angeli, 2007).

O espalhamento máximo da luz ocorre na presença de partículas com diâmetro aproximadamente igual ao comprimento de onda da luz incidente. Para não ocorrer a formação da película branca sobre a pele, o tamanho de partículas não pode ser da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda da faixa da radiação visível, assim as partículas devem ser menores que 400 nm (Angeli, 2007).

Podem ocorrer algumas interações não muito favoráveis associadas ao uso dos filtros solares inorgânicos. Os pigmentos microfinos precisam estar adequadamente dispersos no veículo, normalmente uma emulsão, para que se tenha eficácia, sendo que a má dispersão irá reduzir o desempenho do produto. Pigmentos microfinos também precisam ser mantidos em suspensão, de modo que não ocorra aglomeração das partículas, pois o desempenho final do produto diminuirá se ocorrer floculação/aglomeração (coalescência) e formação de agregados maiores durante o armazenamento (Flori J et al, 2007).

Em paralelo, os filtros orgânicos são formados por moléculas orgânicas capazes de absorver a radiação UV (alta energia) e transformá-la em radiações com energias menores e inofensivas ao organismo. Estas moléculas são, essencialmente, compostos aromáticos com grupos carboxílicos. De forma geral, apresentam um grupo doador de elétrons, que ao absorver a radiação UV são excitados para orbital vazio de mais baixa energia e, ao retornarem para o estado fundamental, o excesso de energia é liberado em forma de calor. Observa- se que a eficácia destes compostos é dependente da sua capacidade de absorção da energia radiante, que é proporcional à sua concentração, intervalo de absorção e, principalmente, comprimento de onda em que ocorre a absorção máxima. Sendo assim, alguns compostos têm maior eficácia na região do UVA, enquanto outros têm pico de absorção máxima e atuam de forma mais eficiente na região do UVB (Flori J et al, 2007).

Como os filtros solares absorvem apenas parte da região do ultravioleta (UVA ou UVB), para se ter uma proteção completa são utilizadas combinações entre estes filtros. Por outro lado, a combinação de diferentes tipos de filtros pode causar alto grau de irritabilidade quando aplicada à pele.

Algumas invenções já foram patenteadas utilizando nanopartículas de filtros solares, sendo que a maioria delas se refere ao desenvolvimento e aplicação de filtros físicos na forma de nanopartículas, entretanto nenhuma delas demonstra a possibilidade de conjugação de dois mecanismos de proteção solar (física e química) numa mesma nanopartícula, o que pode conferir à formulação do protetor solar maior versatilidade, economia, facilidade de formulação e menos problemas com estabilidade química e/ou física, sendo basicamente esta a novidade e a atividade inventiva do "AGENTE DE PROTEÇÃO SOLAR NANOESTRUTURADO E PROCESSO", objeto desta patente.

A patente W0/2003/072077 "A Substantially Visibly Transparent Topical Physical Sunsereen Formulation", descreve um sistema contendo nanopartículas de filtro físico (ZnO), de ampla proteção (UVA e UVB), recobertas com um hidróxido ou óxido metálico, dispersas com tensoativo.

Outra composição, em US 2009117384-A1 "Metal oxide nanoparticle containing eomposition for UV-blocking composition used in sunscreen composition, has regular polyhedral nanocavities which are isolated from surface of nanoparticle", descreve apenas uma forma física de proteção a raios UV utilizando T1O2 nanoparticulado contendo cavidades poliédricas na superfície. Este sistema pode ser empregado na composição de fórmulas bloqueadoras de UV, na aplicação cosmética (filtro solar); revestimento industrial, e também em sistemas de conversão de energia solar e baterias de lítio. As nanopartículas com cavidades têm maior absorção UV (em comprimento de onda menor que 360nm) quando comparadas àquelas sem cavidade. Através do tratamento do óxido em pó com uma solução alcalina (em autoclave a 150 - 190°C), lavagem com solução ácida e aquecimento a 550 - 750°C em atmosfera de oxigênio e amônia formam-se as nanopartículas com cavidades poliédricas.

No documento US 2005/0208087 (Modified Oxidic Nano-particle with Hydrophobic Inclusions, Method for the Production and Use of said Particle) também é descrita a produção de nanopartículas de um filtro físico, modificadas com inclusões hidrofóbicas constituídas de moléculas halogenadas. As principais utilizações são relacionadas a toner, filtros solares cosméticos, inseticidas ou biomoléculas marcadoras.

A invenção US 5955091 (Photobluing / whitening-resistant cosmetic / dermatological compositions comprising Ti02 pigments and deformable hollow particuiates) trata de uma composição cosmética, ou filtro solar, ou dermatológico, de uso tópico, indicada para melhorar a fotoproteção da pele humana e/ou dos cabelos, compreendendo ao menos um nanopigmento (Ti02) e quantidade efetiva partículas ocas deformáveis (microesferas) de faixa de tamanho entre 1 e 250 micrômetros, constituída por copolímero de cloreto de vinilideno, acrilonitrila e metacrilato.

Em US7344591 (Stabilized titanium dioxide nanoparticle suspension, e.g. for personal care application such as sunscreen, comprises dispersing agent containing organic molecules that have functional group, e.g. hydroxyl and/or carboxyl) descreve-se uma suspensão de T1O2, nanoparticulado livre de solvente, estabilizada em um tipo de álcool.

O trabalho que apresenta alguns aspectos semelhantes com a presente invenção é GB 2453195 (Aqueous nano-particulate dispersion comprising a UV absorber/polymer mixture for pharmaceutical/cosmetic appiications) que se caracteriza pela presença de um polímero carreador (preparado por polimerização radicalar em meio disperso) com unidades etilênicas insaturadas e filtro solar UV lipofílico em concentrações de aproximadamente 2:1 em razão mássica polímero:filtro. Este sistema carreador (descrito como dispersão polimérica aquosa) é incorporado em uma composição cosmética exibindo efeitos de proteção solar e sensação agradável para a pele.

Um aspecto dessa suspensão é que o tamanho de partícula está abaixo de 1000 nm e outro é que se utiliza tensoativo catiônico ou não-iônico no seu processo de obtenção. De maneira análoga, a presente invenção "AGENTE DE PROTEÇÃO SOLAR NANOESTRUTURADO E PROCESSO" apresenta um sistema polimérico carreador contendo filtro solar, entretanto, ressalte-se que a constituição e estrutura, processo de obtenção e benefício obtido na aplicação são novidades com diferenças substanciais em relação àquele trabalho.

O agente nanoestruturado citado em "AGENTE DE PROTEÇÃO SOLAR NANOESTRUTURADO E PROCESSO" é constituído por nanopartículas do tipo casca-núcleo, onde a casca é constituída por nanopartículas de óxido e o núcleo por polímeros e um agente químico de proteção à radiação solar, o qual confere proteção solar em larga faixa espectral, variando desde UVA até UVB. No caso da patente GB 2453195, os inventores não se utilizaram de partículas de óxidos para estabilização das dispersões coloidais e que também conferem proteção a radiação solar, usando apenas emulsificantes convencionais, os quais podem trazer limitações em relação à administração tópica e efeitos de irritabilidade dérmica. Devido a sua composição química, que contêm agentes de proteção física, nanopartículas de óxidos e agentes de proteção química nanoencapsulado na matriz polimérica, como também a sua escala de tamanho, composição e morfologia, as nanopartículas aqui preparadas podem ser aplicadas em formulações cosméticas para preparação de protetores solares, ou em qualquer outra formulação que tenha como objetivo principal a proteção contra a radiação solar.

A apresentação de um agente de proteção solar nanoestruturado que confira fator de proteção solar do tipo UVA e UVB integrados em um mesmo sistema nanoparticulado contendo protetores químico e físico trata-se de novidade e atividade inventiva no conceito de filtro solar no que condiz com o mecanismo de ação destes componentes.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Figura 1A apresenta as curvas de turbidimetria obtida com a dispersão polimérica sintetizada nas condições experimentais do Exemplo 1. Figura 1B apresenta o espectro de transmitância X comprimento de onda (nm) de uma amostra do agente de proteção solar, numa concentração 0,005% em massa, obtido de acordo com as condições experimentais do Exemplo 1.

A Figura 2A apresenta as curvas de turbidimetria obtida com a dispersão polimérica sintetizada nas condições experimentais do Exemplo 2.

A Figura 2B apresenta o espectro de transmitância X comprimento de onda (nm) de uma amostra do agente de proteção solar, numa concentração 0,005% em massa, obtido de acordo com as condições experimentais do Exemplo 2.

As Figuras 2C e 2D apresentam as imagens de microscopia do produto preparado de acordo com o Exemplo 2.

A Figura 3A apresenta as curvas de turbidimetria obtida com a dispersão polimérica sintetizada nas condições experimentais ao Exemplo 3, mostrando pequena separação de fase, indicada pela redução da intensidade do "backscattering" ao final dos 3 dias de análise.

A Figura 3B apresenta o espectro de transmitância X comprimento de onda (nm) de uma amostra do agente de proteção solar, numa concentração 0,005 % em massa, obtido de acordo com as condições experimentais do Exemplo 3.

A Figura 4A apresenta as curvas de turbidimetria obtida com a dispersão polimérica sintetizada nas condições experimentais do Exemplo 4, mostrando pequena separação de fase, indicada pela redução da intensidade do "backscattering" ao final dos 3 dias de análise.

A Figura 4B apresenta o espectro de transmitância X comprimento de onda (nm) de uma amostra do agente de proteção solar, numa concentração 0,005% em massa, obtido de acordo com as condições experimentais do Exemplo 4. A Figura 5A apresenta as curvas de turbidimetria obtida com a dispersão polimérica sintetizada nas condições experimentais do Exemplo 5, mostrando pequena separação de fase, indicada pela redução da intensidade do "backscattering" ao final dos 3 dias de análise.

A Figura 5B apresenta o espectro de transmitância X comprimento de onda (nm) de uma amostra do agente de proteção solar, numa concentração 0,005% em massa, obtido de acordo com as condições experimentais do Exemplo 5.

A Figura 6 apresenta um gráfico de sobreposição das curvas de transmitância X comprimento de onda (nm) em espectroscopia no UV do agente de proteção solar nanoestruturado, numa concentração de 0,005% em massa, sendo a curva tracejada correspondente a nanopartícula sem 3-benzofenona; a curva pontilhada correspondente ao Exemplol; a curva pontilhada e tracejada correspondente ao Exemplo 2; e a curva em linha cheia correspondente ao Exemplo 3.

DETALHAMENTO DA INVENÇÃO

O "AGENTE DE PROTEÇÃO SOLAR NANOESTRUTURADO E PROCESSO" aqui apresentado é um produto com conjugação de dois mecanismos de proteção solar (física e química) numa mesma nanopartícula que tem morfologia do tipo casca-núcleo, onde a casca é formada por nanopartículas de óxidos, tais como sílica, óxido de titânio, óxido de zinco, o núcleo é formado por polímero, que pode ser dos tipos acrilatos, metacrilatos, vinílicos, estirênicos, acrilamidas, metacrilamidas, preferencialmente acrilatos e metacrilatos, e um agente químico de proteção à radiação solar qualquer pertencente ao estado da técnica.

A síntese deste agente de proteção solar é feita por meio da técnica usual de polimerização, a qual pode ser conduzida em um reator convencional de polimerização equipado com agitador mecânico, condensador de refluxo e camisa de circulação de água. A dispersão coloidal do óxido (em proporção mássica de 30 0,01 a 10%, preferencialmente 1%, em relação ao produto final, com granulometria apropriada em relação a granulometria do produto) é preparada diretamente no reator e aquecida na temperatura de reação. Em seguida, é adicionada a carga de monômeros, constituída de uma mistura do monômero hidrofóbico (em proporção mássica de 1 a 70%, preferencialmente 20%, em relação ao produto final) que produzirá o polímero de interesse juntamente com o agente químico de proteção solar (em proporção mássica de 0,0005 a 30%, preferencialmente 4%, em relação ao produto final), este previamente solubilizado nos monômeros,. Após a adição dos monômeros e uma leve homogeneização do meio reacional (de 10 a 1000 rpm, preferencialmente 200 rpm), é adicionada a carga de iniciador que será responsável pelo começo da reação de polimerização. A reação de polimerização é conduzida por diferentes tempos, que podem variar de 1 até 24 horas de reação e em temperaturas que variam de 50 a 100 °C, em função dos materiais utilizados. Ao final da reação, a dispersão polimérica pode ser utilizada tal qual, sem nenhuma etapa de pós processamento, ou recuperada na forma de pó por métodos clássicos de secagem de partículas, como liofilização ou secagem por aspersão (spray drying).

Para confirmação da formação do agente proteção solar, as dispersões nanométricas obtidas em meio aquoso podem ser caracterizadas por diferentes técnicas, como: difração de laser, zeta-potencial, turbidimetria, gravimetria, potenciometria, tensiometria e microscopia eletrônica, cromatografia líquida de alta eficiência e espectroscopia de UItra-Violeta.

EXEMPLOS

EXEMPLO 1: Obtenção de agente de proteção solar contendo 3-benzofenona (3-BZ) nanoencapsulada por poli(metacrilato de metila)

Em um reator de vidro encamisado e saída de fundo com volume igual a 200 mL foram adicionados 80 g de uma suspensão de sílica coloidal numa concentração mássica de 1%. Após ajuste de temperatura para 70°C foram adicionados 20 g de metacrilado de metila e 1 g de 3-benzofenona, sob agitação numa velocidade de 150 rpm e a reação foi iniciada com a adição de 0,2 g de persulfato de potássio dissolvido em 10 g de água deionizada. A reação foi conduzida nesta temperatura por 4 horas e após este tempo a dispersão polimérica obtida foi caracterizada.

Os resultados obtidos para este exemplo encontram-se na Tabela 1. A Figura 1A apresenta as curvas de turbidimetria obtida com a dispersão polimérica sintetizada nas condições experimentais deste exemplo. Este resultado demonstra que para esta amostra de dispersão coloidal ocorreu uma pequena separação de fase indicada pela redução da intensidade do "backscattering" ao final de 3 dias de análise. No entanto, esta separação é reversível, pois uma agitação branda no frasco de amostra é suficiente para ressuspender as partículas. Na Figura 1B é apresentada a curva de transmitância de uma amostra diluída em concentração de 0,005% em massa. O que se pode perceber com este resultado é a capacidade das nanopartículas absorverem a luz, principalmente nos comprimentos de onda inferiores a 400 nm.

Tabela 1: Resultados obtidos com o produto produzido de acordo com as condições experimentais do Exemplo 1.

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EXEMPLO 2: Obtenção de agente de proteção solar contendo 3-benzofenona nanoencapsulada por poli(metacrilato de metila)

Em um reator de vidro encamisado e saída de fundo com volume igual a 200 mL foram adicionados 80g de uma suspensão de sílica coloidal numa concentração mássica de 1%. Após ajuste de temperatura para 70 °C foram adicionados 20 g de metacrilado de metila e 2 g de 3-benzofenona, sob agitação em velocidade de 150 rpm e a reação foi iniciada com a adição de 0,2 g de persulfato de potássio dissolvido em 10 g de água deionizada. A reação foi conduzida nesta temperatura por 4 horas e após este tempo a dispersão polimérica obtida foi caracterizada. Os resultados obtidos para este exemplo encontram-se na Tabela 2.

A Figura 2A apresenta as curvas de turbidimetria obtida com a dispersão polimérica sintetizada nas condições experimentais deste exemplo. A Figura 2B mostra a curva de transmitância da diluição de uma amostra de nanopartículas até a concentração de 0,005% em massa, sendo possível observar a retenção da passagem da luz nos comprimentos de onda inferiores a 400 nm. As Figuras 2C e 2D ilustram imagens de microscopia eletrônica de varredura do tipo emissão de campo (MEV-FEG) do produto obtido no Exemplo 2.

Tabela 2: Resultados obtidos com o produto produzido de acordo com as condições experimentais do Exemplo 2.

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EXEMPLO 3: Obtenção de agente de proteção solar contendo 3-benzofenona nanoencapsulada por poli(metacrilato de metila)

Em um reator de vidro encamisado e saída de fundo com volume igual a 200 mL foram adicionados 80 g de uma suspensão de sílica coloidal numa concentração mássica de 1%. Após ajuste de temperatura para 70°C foram adicionados 20 g de metacrilado de metila e 4 g de 3-benzofenona, sob agitação em velocidade de 150 rpm e a reação foi iniciada com a adição de 0,2 g de persulfato de potássio dissolvido em 10 g de água deionizada. A reação foi conduzida nesta temperatura por 4 horas e após este tempo a dispersão polimérica obtida foi caracterizada. Os resultados obtidos para este exemplo seguem na Tabela 3.

A Figura 3A apresenta as curvas de turbidimetria obtida com a dispersão polimérica sintetizada nas condições experimentais deste exemplo. Este resultado também mostrou pequena separação de fase, indicada pela redução da intensidade do "backscattering" ao final dos 3 dias de análise. Com Figura 3B também foi possível comprovar a retenção de luz com esta amostra preparada.

Tabela 3: Resultados obtidos com o produto produzido de acordo com as condições experimentais do Exemplo 3.

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EXEMPLO 4: Obtenção de agente de proteção solar contendo octilmetoxicinamato (OMC) nanoencapsulado por poli(metacrilato de metila)

Em um reator de vidro encamisado e saída de fundo com volume igual a 200 mL foram adicionados 80g de uma suspensão de sílica coloidal numa concentração mássica de 1 %. Após ajuste de temperatura para 70 °C foram adicionados 20g de metacrilado de metila e 2 g de OMC1 sob agitação em velocidade de 150 rpm e a reação foi iniciada com a adição de 0,2 g de persulfato de potássio dissolvido em 10 g de água deionizada. A reação foi conduzida nesta temperatura por 4 horas e após este tempo a dispersão polimérica obtida foi caracterizada. Os resultados obtidos para este exemplo seguem na Tabela 4.

A Figura 4A apresenta as curvas de turbidimetria obtida com a dispersão polimérica sintetizada nas condições experimentais deste exemplo. Este resultado demonstra que para esta amostra de dispersão coloidal ocorreu uma pequena separação de fase indicada pela redução da intensidade do "backscattering" ao final dos 3 dias de análise. No entanto, esta separação é reversível, pois uma agitação branda no frasco de amostra é suficiente para ressuspender as partículas. Na Figura 4B é apresentada a curva de transmitância de uma amostra diluída em concentração de 0,005 % em massa. O resultado permite perceber a capacidade das nanopartículas absorverem a luz principalmente nos comprimentos de onda inferiores a 400 nm.

Tabela 4: Resultados obtidos com o produto produzido de acordo com as condições experimentais do Exemplo 4.

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EXEMPLO 5: Obtenção de agente de proteção solar contendo octilmetoxicinamato (OMC) nanoencapsulada por poli(metacrilato de metila)

Em um reator de vidro encamisado e saída de fundo com volume igual a 200 mL foram adicionados 80 g de uma suspensão de sílica coloidal numa concentração mássica de 1 %. Após ajuste de temperatura para 70 ºC foram adicionados 20 g de metacrilado de metila e 4 g de OMC, sob agitação em velocidade de 150 rpm e a reação foi iniciada com a adição de 0,2 g de persulfato de potássio dissolvido em 10 g de água deionizada. A reação foi conduzida nesta temperatura por 4 horas e após este tempo a dispersão polimérica obtida foi caracterizada. Os resultados obtidos para este exemplo encontram-se na Tabela 5.

A Figura 5A apresenta as curvas de turbidimetria obtida com a dispersão polimérica sintetizada nas condições experimentais deste exemplo. Este resultado demonstra que para esta amostra de dispersão coloidal ocorreu uma pequena separação de fase indicada pela redução da intensidade do "backscattering" ao final dos 3 dias de análise. No entanto, esta separação é reversível, pois uma agitação branda no frasco de amostra é suficiente para ressuspender as partículas. Na Figura 5B é apresentada a curva de transmitância de uma amostra diluída até uma concentração de 0,005% em massa. O que se pode perceber com este resultado é capacidade das nanopartículas absorverem a luz, principalmente nos comprimentos de onda inferiores a 400 nm.

Tabela 5: Resultados obtidos com o produto produzido de acordo com as condições experimentais do Exemplo 5.

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EXEMPLO 6: Curvas de transmitância em espectroscopia no UV do agente de proteção solar nanoestruturado contendo 3-benzofenona.

A sobreposição das curvas de transmitância vs comprimento de onda das amostras de agente de proteção sintetizados nos exemplos desta invenção demonstram a influência da concentração do agente químico na redução da passagem de luz pela amostra diluída, indicando que quanto maior a concentração do agente químico nanoencapsulado maior será a eficiência na retenção da luz.

REFERÊNCIAS

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Porto Alegre, Brasil, 2007.

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Claims (11)

1. "AGENTE DE PROTEÇÃO SOLAR NANOESTRUTURADO", caracterizado por ser um produto com conjugação de dois mecanismos de proteção solar (física e química) numa mesma nanopartícula que tem morfologia do tipo casca-núcleo, onde a casca é formada por nanopartículas de óxidos e o núcleo ser formado por polímero, e um agente químico de proteção à radiação solar, sendo os óxidos sílica, óxido de titânio e óxido de zinco, o polímero do núcleo ser originado de monômeros hidrofóbicos, como os tipos acrilatos, metacrilatos, vinílicos, estirênicos, acrilamidas e metacrilamidas e o agente químico de proteção à radiação ser qualquer pertencente ao estado da técnica.

2. "AGENTE DE PROTEÇÃO SOLAR NANOESTRUTURADO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o polímero do núcleo ser de acrilatos e metacrilatos.

3. "AGENTE DE PROTEÇÃO SOLAR NANOESTRUTURADO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as partículas do produto serem menores que 1000 nm e a granulometria dos óxidos serem compatíveis com a granulometria desejada do produto final.

4. "AGENTE DE PROTEÇÃO SOLAR NANOESTRUTURADO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a relação mássica de óxidos ser de 0,01 % a 10 %, a de monômeros de 1 % a 70% e a de agentes de proteção 0,0005 % a 30%.

5. "AGENTE DE PROTEÇÃO SOLAR NANOESTRUTURADO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a relação mássica de óxidos ser de 1 %, a de monômeros de 20 % e a de agentes de proteção 4 %.

6. "PROCESSO" de produção de agente de proteção solar nanoestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por consistir a síntese ser conduzida em um reator convencional de polimerização sendo a dispersão coloidal do óxido preparada diretamente no reator e aquecida na temperatura de reação; Em seguida, adiciona-se a carga de monômeros, juntamente com o agente químico de proteção solar previamente solubilizado nos monômeros, procedendo-se uma leve homogeneização do meio reacional e adição da carga de iniciador para começo da reação de polimerização, sendo que ao final da reação a dispersão polimérica pode ser utilizada tal qual, sem nenhuma etapa de pós processamento.

7. "PROCESSO" de produção de agente de proteção solar nanoestruturado, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a dispersão polimérica ser recuperada na forma de pó por métodos clássicos de secagem de partículas.

8. "PROCESSO" de produção de agente de proteção solar nanoestruturado, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a dispersão coloidal do óxido ser aquecida na temperatura de reação, que varia em função do monômero hidrofóbico utilizado para a formação do polímero.

9. "PROCESSO" de produção de agente de proteção solar nanoestruturado, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a agitação para homogeneização do meio reacional após a adição dos monômeros ser de 10 a 1000 rpm

10. "PROCESSO" de produção de agente de proteção solar nanoestruturado, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a agitação para homogeneização do meio reacional após a adição dos monômeros ser de -200 rpm.

11."PROCESSO" de produção de agente de proteção solar nanoestruturado, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por reação de polimerização ser conduzida por diferentes tempos, que podem variar de 1 até 24 horas de reação, e em temperaturas que variam de 50 a 100 °C, em função dos materiais utilizados.