ES2363678A1 - Composición fotoprotectora de radiaciones uv/vis/ir con microesferas de silicio como compuesto activo. - Google Patents
Composición fotoprotectora de radiaciones uv/vis/ir con microesferas de silicio como compuesto activo. Download PDFInfo
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Abstract
Composición fotoprotectora de radiaciones UV/VIS/IR con microesferas de silicio como compuesto activo.Uso de unas microesferas de silicio con diámetros entre 0,2 y 50 {mi}m como filtro y/o termorregulador de radiación electromagnética de longitud de onda de entre 280nm y 180 {mi}m, más particularmente de radiaciones UVA, UVB por absorción e IR por reflexión. La invención también se refiere también a unas composiciones, que pueden ser farmacéuticas o cosméticas, que comprenden dichas microesferas de silicio ya sus procedimientos de obtención.
Description
Composición fotoprotectora de radiaciones
UV/VIS/IR con microesferas de silicio como compuesto activo.
La presente invención se refiere al uso de unas
microesferas de silicio como filtro solar de radiaciones UVA, UVB
por absorción e IR por reflexión. La invención se refiere también a
unas composiciones farmacéuticas y cosméticas que comprenden dichas
microesferas de silicio y a sus procedimientos de obtención.
Hoy en día es bien conocido que la piel es
sensible a la luz solar, la cual puede causar distintas alteraciones
en función de la radiación que recibe.
El espectro electromagnético de la radiación
solar se descompone en 3 tipos de luz: el ultravioleta (UV), el
visible (VIS) y el Infrarrojo (IR).
Por convención, la radiación solar UV se divide
en 3 zonas denominadas:
- -
- UVC, correspondiente a rayos con longitudes de onda inferiores a 290 nm, los cuales son absorbidos por el ozono de la capa atmosférica sin llegar a la corteza terrestre.
- -
- UVB, correspondiente a longitudes de onda entre 290 y 320 nm, que ocasionan eritemas, y quemaduras de distintos grados en la piel.
- -
- UVA, correspondiente a longitudes de onda entre 320 y 400 nm, que son responsables de procesos de envejecimiento prematuro de la piel, y de propiciar cánceres y numerosas reacciones fototóxicas y fotoalérgicas.
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Desde que aparecieron las primeras cremas
solares al final de los años 60, el campo de la protección solar ha
ido evolucionando hacia productos capaces no solo de apantallar los
rayos UVB sino también los UVA. Típicamente los agentes de
protección solar suelen ser compuestos orgánicos cromóforos (filtros
químicos) que absorben muy bien los UVB y en menor medida los UVA, o
compuestos inorgánicos particulados (filtros físicos) los cuales son
muy eficaces para el bloqueo de los UVA por reflexión y dispersión
de la luz. Con lo cual, una formulación híbrida del protector solar
con filtros químicos y físicos puede ser idónea para el
apantallamiento de una zona amplia de la radiación del espectro
solar.
Los filtros físicos suelen ser óxidos metálicos
y comparados con las moléculas orgánicas de los filtros provocan
pocas irritaciones y son fisiológicamente inertes, con lo cual están
presentes en la mayoría de las formulaciones de cremas solares. Los
más comunes son partículas de TiO_{2} (dióxido de titanio) o ZnO
(óxido de cinc) de cuyo tamaño depende las radiaciones que bloquean,
interactuando fuertemente con longitudes de onda de valor
aproximadamente el doble del diámetro de la partícula. El gran
inconveniente, desde el punto de vista estético, es el efecto
blanquecino que producen sobre la piel las preparaciones a base de
partículas de tamaño grande (las más efectivas contra la luz
visible) debido a que el TiO_{2}, y en menor medida el ZnO, tienen
un fuerte efecto difusor de la luz visible. Ese inconveniente se ha
ido solucionando con el uso cada vez mas generalizado de partículas
nanométricas que confieren al producto transparencia
(10-100 nm para TiO_{2} y 30-200
nm para ZnO) y desplaza su actividad a la zona del UV. Sin embargo,
debido al tamaño de estas partículas, algunos informes alertan de su
posible penetración en el organismo. Otros estudios, por el
contrario, minimizan este efecto sobre todo cuando se compara con la
toxicidad de algunos compuestos orgánicos presentes en protectores
solares (A. Nel et al. Critical reviews in toxicology,
37, 521-277, 2007; X. Deng et al.
Nanotechnology, 20, 115101, 2009).
Además, en ciertos estudios se ha comprobado que
las nanopartículas de óxidos metálicos producen reacciones alérgicas
en ciertos individuos y su naturaleza fotocatalítica es bien
conocida por los químicos, en particular las de TiO_{2} que
podrían generar radicales libres mediante la luz UV. Para minimizar
este problema, varios estudios se han centrado en recubrir la capa
externa de las partículas con otro material como por ejemplo
polímeros o dióxido de manganeso (MnO_{2}) (Eusolex
T-PRO®, Merck Chemicals) activo con secuestrante de
radicales libres. Otras partículas de TiO_{2} han sido revestidas
con capas de SiO_{2} o Al_{2}O_{3}, los cuales forman óxidos
hidratados que pueden capturar radicales de hidroxilo, y reducir por
lo tanto las reacciones en la superficie. Sin embargo algunas
preparaciones de TiO_{2}/Al_{2}O_{3} y TiO_{2}/Si_{2} han
mostrado un aumento de actividad fotocatalítica.
En ese sentido, recientes investigaciones de
A.O. Rybaltovskii et al, Optics and Spectroscopy,
101,590-596, 2006; y en US2007/0102282, proponen el
empleo de nanoclústeres de partículas de silicio como protector UV,
subrayando su respeto por el medioambiente debido a su capacidad de
obstaculizar la formación de compuesto biológicos nocivos durante la
degradación inducida por la radiación UV de componentes de cremas
solares.
Aunque las investigaciones en el campo de los
protectores solares se hayan centrado principalmente en el
desarrollo de productos de protección contra las radiaciones UVB y
UVA, hay que tener en cuenta que los rayos con longitudes de onda
situadas en la zona entre 400 y 800 nm (zona VIS) y por encima (IR)
también pueden penetrar la piel y una exposición crónica puede
causar daños y contribuir a los procesos de envejecimiento de la
piel o propiciar melanomas (H.M. Bassel et al.
Photochemistry and Photobiology, 84, 450-462,
2008; P. Schroederet al. en Skin Aging, Eds B. Gilchrest, J.
Krutmann. Springer, Berlin, 45-53, 2006).
En el rango de la radiación visible (VIS),
aparte de las partículas de óxidos metálicos de tamaño adecuado para
la reflexión de ese tipo de luz, como ZnO y TiO_{2} (Hombitec®,
Sachotec®,...), se han propuesto desde colorantes que absorben luz
de diferente longitud de onda (azules, rojos, amarillos...) y que
utilizados solos o en mezcla confieren a la piel un color natural,
hasta flavonoides.
Los efectos biológicos de la radiación IR (que
también se divide por convención entre IR-A
(760-1400 nm), IR-B
(1400-3000 nm) e IR-C (3000
nm-1 mm) en realidad son aún poco conocidos y los
resultados de las investigaciones al respecto están llenas de
controversias. La radiación IR potenciaría los efectos nocivos de
los UV actuando en sinergia. Sin embargo, otros estudios apuntan
hacia un efecto protector de la radiación IR contra los daños de la
radiación UV. No obstante, cabe señalar que la luz con longitud de
onda en la zona del infrarrojo es la radiación térmica, la cual
provoca el enrojecimiento y calentamiento de la piel que
caracterizan el eritema térmico: penetran la epidermis, alcanzan la
red vascular activando la microcirculación y producen una inmediata
vasodilatación. Por esas razones, existe gran interés en investigar
los efectos de la radiación IR sobre la piel y desarrollar productos
capaces de apantallarla y actuar como termorreguladores.
Algunos filtros reivindican una protección
contra la radiación infrarroja. Por ejemplo, se han empleado
partículas reflectantes de infrarrojo como los llamados pigmentos de
brillo perlado en las patentes ES2089356 y US6187298. Se trata de
partículas con estructura de capas u hojuelas hechas generalmente de
mica como material soporte recubierto de TiO_{2} o de SnO_{2} de
distintos espesores y que pueden ser dopados con hierro o cerio.
El TiO_{2} en su estructura tipo rutilo tiene
un alto poder protector de la radiación IR dada su propiedad
reflectante para esas longitudes de ondas (esta propiedad está
ausente cuando su estructura cristalina es anatasa). Esto confiere a
los protectores solares que lo contienen, propiedades
anti-eritema mayores (L. Violin, et al,
International Journal of Cosmetic Science, 16,
113-120, 1994). No obstante, son todavía pocos los
desarrollos de filtros de la radiación IR.
De todo lo descrito anteriormente, se destaca la
ausencia de un compuesto único capaz de abarcar un amplio rango de
protección desde la radiación UV hasta la radiación térmica (IR) y
que sea totalmente inocuo.
La presente invención proporciona un nuevo uso
de unas microesferas de silicio (cuya descripción y procedimiento de
síntesis se detalla en la solicitud de patente ES2331824 y en la
publicación: Fenollosa R., et al., Adv. Mater., 20,
95-98,2008), como composiciones protectoras de la
luz solar, eficaces contra la radiación de amplio espectro
(UVA+UVB), así como de la radiación IR. Estas composiciones tienen
como componente o principio activo microesferas de silicio de un
tamaño comprendido entre 0,2 \mum y 50 \mum, capaces de absorber
la radiación UV y reflejar la radiación térmica IR confiriendo un
efecto termorregulador.
De esta forma, la invención proporciona el uso
de microesferas de silicio como filtro solar de radiaciones UVA, UVB
por absorción e IR por reflexión, proporcionando a su vez unas
composiciones farmacéuticas y cosméticas que comprenden dichas
microesferas de silicio y sus procedimientos de obtención. Estas
composiciones pueden actuar como protectores solares en un amplio
rango de la radiación electromagnética y como termorreguladores. Es
decir, que ofrecen una protección contra los efectos nocivos del
sol, tanto en la zona UV como en la zona de mayores longitudes de
onda (VIS e IR) del espectro solar y a su vez permiten, por
reflexión de la radicación infrarroja, mantener una temperatura
constante en la piel u otras superficies donde se apliquen las
preparaciones de la presente invención.
Por tanto, un primer aspecto de la presente
invención se refiere al uso de microesferas de silicio con diámetro
de entre 0,2 y 50 \mum como filtro solar y/o como termorregulador,
con capacidad para filtrar radiación electromagnética de longitud de
onda comprendida entre 280 nm y 180 \mum. Preferiblemente estas
radiaciones pertenecen al rango de longitudes de onda del UVA, UVB,
VIS e IR, y más preferiblemente UVA, UVB e IR.
Por "filtro solar" en la presente invención
se entiende una sustancia que refleja o absorbe la radiación solar
impidiendo que ésta penetre en la superficie a proteger y/o actúa
reflejando o absorbiendo la radiación solar y transformándola en
otro tipo de energía que no resulte nociva para dicha
superficie.
Por "termorregulador" se entiende
sustancias que permiten mantener la temperatura constante en una
superficie donde se aplique, mediante la reflexión de la radicación
infrarroja.
Las microesferas de silicio utilizadas en la
presente invención son micropartículas de forma esférica con una
superficie muy regular y lisa. Estas microesferas pueden haber sido
sometidas a tratamientos de modificación de la superficie, por
ejemplo un aumento del carácter hidrofílico.
Una realización preferida de la presente
invención, comprende las microesferas de silicio para su uso como
una composición farmacéutica. Más preferiblemente, las microesferas
de silicio se utilizan como una composición farmacéutica para la
prevención de quemaduras o daños solares. Aún más preferiblemente
cuando las quemaduras o daños solares se producen sobre piel y/o
cabello.
Por "daños solares" se refiere a patologías
provocadas por la exposición al sol, por ejemplo se pueden
seleccionar entre queratosis actínica o cáncer de piel. Pueden
producirse diferentes tipos de cáncer de piel, por ejemplo carcinoma
basocelular (también llamado Epitelioma basocelular), carcinoma
espinocelular (también llamado Epitelioma espinocelular) o
melanoma.
En una realización preferida, esta composición
farmacéutica se encuentra en la forma adecuada para su
administración tópica.
Tales composiciones y/o sus formulaciones pueden
administrarse a un animal, incluyendo un mamífero y, por tanto, al
hombre, mediante soluciones, soluciones hidroalcohólicas,
emulsiones, lociones, pomadas, geles, cremas que pueden ser
lipofílicas o hidrofílicas, pastas o cualquier otra forma adecuada
conocida por cualquier experto en la materia. Preferiblemente es una
loción o una crema, que puede ser lipofílica o hidrofílica.
Se entiende por "loción" en la presente
invención a un preparado elaborado con un vehículo acuoso o de bajo
contenido en alcohol que contiene sustancias disueltas o en forma de
suspensión.
Por "crema" se entiende en la presente
invención a una preparación multifase constituida por una fase
lipofílica y una fase acuosa. Las cremas se clasifican a su vez
en:
- -
- Cremas lipofílicas: la fase continua es la lipofílica, estas emulsiones son conocidas por W/O (agua en aceite)
- -
- Cremas hidrofílicas: la fase continua es acuosa, estas emulsiones son conocidas O/W (aceite en agua)
La dosificación para obtener una cantidad
terapéuticamente efectiva depende de una variedad de factores, como
por ejemplo, la edad, tipo de piel, tolerancia, etc. En el sentido
utilizado en esta descripción, la expresión "cantidad
terapéuticamente efectiva" se refiere a la cantidad de la
composición de la invención que produzca el efecto deseado y, en
general, vendrá determinada, entre otras cosas, por las
características propias de dicha composición y el efecto terapéutico
a conseguir. Se contempla que las composiciones de la presente
invención puedan ser composiciones farmacéuticas, que comprenden una
cantidad terapéuticamente efectiva de las microesferas de silicio,
junto con, una cantidad terapéuticamente efectiva de un vehículo
farmacéutico.
Por "composición farmacéutica" se entiende
en la presente invención por un compuesto que contenga al menos una
sustancia química de alta pureza utilizada en la prevención de una
enfermedad, o para evitar la aparición de un proceso fisiológico no
deseado.
En otra realización preferida, las microesferas
de silicio se emplean para la elaboración de una composición
cosmética. En una realización más preferida la composición cosmética
se usa para la prevención de manchas y envejecimiento prematuro de
la piel/o cabello y otros efectos adversos, sobre la piel y/o el
cabello, de las radiaciones solares. Al igual que la composición
farmacéutica, la composición cosmética se encuentra en la forma
adecuada para su administración tópica.
Por "composición cosmética" se entiende en
la presente invención un producto utilizado para la higiene corporal
o con la finalidad de mejorar la belleza, especialmente del rostro,
cuerpo, labios, etc.
Otro uso preferido de las microesferas de
silicio es para la fabricación de una composición protectora de todo
tipo de materiales. Siendo dichos materiales a proteger
seleccionados entre naturales, sintéticos o cualquiera de sus
combinaciones. Los materiales pueden ser maderas, plásticos, metales
o aleaciones, etc., sus combinaciones, o cualquier otro tipo de
material conocido por cualquier experto en la materia. Estas
composiciones actúan como barrera de protección contra el
envejecimiento y el deterioro, de estos materiales, debido a las
radiaciones electromagnéticas que pudieran estar incidiendo sobre
ellos.
En los usos mencionados anteriormente el empleo
de estas microesferas es como componente activo, ya que actúa como
filtro solar y de otras radicaciones electromagnéticas, absorbiendo,
sobre todo, las radiaciones UVA, UVB y reflejando las radiaciones
IR.
En la presente invención, al ser las
microesferas un filtro físico, presentan la ventaja de no provocar
irritaciones y de ser fisiológicamente inertes. Y al ser partículas
pequeñas de tamaño micrométrico además van a tener la ventaja
adicional de evitar que la composición quede con aspecto blanquecino
al aplicarse. A su vez, al ser micrométricas no llegan a provocar
alergias como es el caso de las partículas nanométricas de TiO_{2}
o ZnO.
Un segundo aspecto de la presente invención se
refiere a una composición farmacéutica que comprende microesferas de
silicio con diámetros entre 0,2 y 50 \mum, además de un vehículo
farmacéuticamente efectivo.
En una realización más preferida las
microesferas de silicio tienen diámetros entre 0,2 y 5 \mum.
El porcentaje en peso de las microesferas de
silicio preferiblemente es de entre el 0,5 y el 5%, más
preferiblemente de entre el 0,8 y el 2% con respecto al peso de la
composición final.
La dosificación para obtener una cantidad
terapéuticamente efectiva depende de una variedad de factores, como
por ejemplo, la edad, tipo de piel, tolerancia, etc. En el sentido
utilizado en esta descripción, la expresión "cantidad
terapéuticamente efectiva" se refiere a la cantidad de la
composición de la invención que produzca el efecto deseado y, en
general, vendrá determinada, entre otras cosas, por las
características propias de dicha composición y el efecto terapéutico
a conseguir. Se contempla que las composiciones de la presente
invención puedan ser composiciones farmacéuticas, que comprenden una
cantidad terapéuticamente efectiva de las microesferas de silicio,
junto con, una cantidad terapéuticamente efectiva de un vehículo
farmacéutico.
La composición farmacéutica en una realización
preferida está caracterizada por comprender además al menos otro
componente seleccionado de entre espesante, emulsificante,
hidratante, colorante o cualquiera de sus combinaciones.
Esta composición farmacéutica en una realización
preferida está en forma adecuada para su administración tópica, como
se ha descrito anteriormente. Siendo en otra realización más
preferida caracterizado por ser una loción, o una crema lipofílica o
hidrofílica.
Un tercer aspecto de la presente invención hace
referencia a una composición cosmética que comprende microesferas de
silicio con diámetros entre 0,2 y 50 \mum.
En una realización preferida las microesferas de
silicio tienen diámetros entre 0,5 y 5 \mum.
El porcentaje en peso de las microesferas de
silicio es preferiblemente de entre el 0,5 y el 5%. Y más
preferiblemente de entre el 0,8 y el 2% con respecto a la
composición cosmética final.
La composición cosmética de la presente
invención puede comprender además al menos un aditivo que se
selecciona entre espesantes, emulsificantes, hidratantes, colorantes
o cualquiera de sus combinaciones.
La composición cosmética preferiblemente se
encuentra en forma adecuada para su administración tópica, como se
ha definido anteriormente. Más preferiblemente dicha forma adecuada
para su administración tópica es una loción, o una crema lipofílica
o hidrofílica.
Estas composiciones tanto farmacéuticas como
cosméticas pueden contener como componente activo frente a la
radiación solar únicamente microesferas de silicio o además contener
otros ingredientes protectores como filtros UV químicos y/o filtros
físicos conocidos. Se entiende por filtros químicos, compuestos
cromóforos que absorben la luz de una longitud de onda determinada,
y por filtros físicos, compuestos inorgánicos que reflejan y
dispersan la luz. Estas composiciones cosméticas, al igual que las
farmacéuticas, se pueden también usar como cremas
termorreguladoras.
Las microesferas de silicio utilizadas para la
elaboración de las distintas composiciones farmacéuticas o
cosméticas se las puede someter a tratamientos de modificación de la
superficie, como por ejemplo un aumento del carácter hidrílico.
Así, pues, un cuarto aspecto de la presente
invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una
composición farmacéutica o cosmética según se ha descrito
anteriormente, donde a las microesferas de silicio se les realiza un
pretratamiento de molienda.
En una realización preferida del procedimiento
de la presente invención, las microesferas de silicio se adicionan
sobre una solución acuosa. En este caso se conseguiría elaborar una
loción, o una crema hidrofílica, a la que posteriormente se le
adicionará un aceite.
En una realización preferida las microesferas de
silicio se añaden a la fase acuosa a una concentración entre 0,5 y
5% en peso.
También las microesferas de silicio se pueden
adicionar preferiblemente sobre una solución acuosa para formar
posteriormente una emulsión con aceite, consiguiéndose de esta forma
una crema lipofílica.
A lo largo de la descripción y las
reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no
pretenden excluir otras características técnicas, aditivos,
componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos,
ventajas y características de la invención se desprenderán en parte
de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los
siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración,
y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
Figura 1: Distribución de diámetro de los
coloides de silicio utilizados en el desarrollo de las cremas de
protección solar. La distribución está centrada alrededor de 1,8
micras y tiene una anchura (\sigma) de 0,5 micras.
Figura 2: Sección eficaz de scattering Mie
promediada de acuerdo a la distribución de diámetros de coloides de
la figura 1.
Figura 3: Espectros ópticos de transmisión
obtenidos, en el rango IR, de las muestras preparadas en forma de
emulsión O/W, con microesferas de Silicio (0,8% en peso y con la
distribución de tamaños de la figura 1) objeto de la presente
invención (línea continua), y de las muestras preparadas según el
mismo procedimiento con 0,8% en peso de partículas de TiO_{2}
(P-25 Degussa) (línea discontinua), con diferentes
cantidades sobre los substratos de vidrio (11 mg/cm^{2}) y de
PMMA-HD6® (2 mg/cm^{2}).
Figura 4: Espectros ópticos de transmisión
obtenidos, en el rango UV, de las muestras preparadas en forma de
emulsiones O/W, con microesferas de Silicio (0,8% en peso y con la
distribución de tamaños de la figura 1) objeto de la presente
invención, y con las muestras preparadas según el mismo
procedimiento con partículas de TiO_{2} (P-25
Degussa), con los substratos PMMA-HD6® (línea
continua) y PMMA-HD2® (línea discontinua). Con
cantidades sobre los substratos de 2 mg/cm^{2}.
Figura 5: Distribución de diámetros (\Phi) de
coloides de silicio utilizados para el cálculo de la sección eficaz
promedio de la figura 6. La distribución está centrada alrededor de
2,5 micras y tiene una anchura (\sigma) de 0,75 micras.
Figura 6: Poder emisivo del cuerpo humano (curva
de abajo) en función de la longitud de onda calculado a partir de la
ley de Planck, considerando que es un cuerpo negro que está a una
temperatura de 37ºC. La curva de arriba corresponde a un cálculo de
la sección eficaz de scattering Mie promediada de acuerdo a la
distribución de diámetros de coloides de la figura 5. En ambas
curvas el máximo está centrado alrededor de 9,3 micras.
A continuación se ilustrará la invención
mediante unos ensayos realizados por los inventores, que pone de
manifiesto la especificidad y efectividad de las microesferas de
silicio como filtro solar, y las medidas ópticas correspondientes. A
modo comparativo, también se presentan los resultados obtenidos con
el mismo tipo de preparación pero substituyendo las micropartículas
de Silicio por TiO_{2} (P25 Degussa).
A través de los siguientes ejemplos se presentan
las propiedades ópticas de varias preparaciones protectoras solares
objeto de la presente invención, Se han realizado medidas de
transmitancia óptica tanto en el Infrarrojo, mediante espectroscopia
Infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), como en el rango
ultravioleta (UV).
Las medidas ópticas presentadas en este
documento se han realizado sobre capas finas de las distintas
preparaciones de protección solar, de idéntico espesor sobre
substratos de vidrio y substratos de PMMA (Helioplate® HD6
(rugosidad de 6 micras), Helioplate HD2 (rugosidad 2 micras)-
Helioscreen), los cuales simulan la piel. Las cantidades de
preparación aplicadas sobre los substratos varían entre 2
mg/cm^{2} (sobre PMMA) y 11 mg/cm^{2} (sobre vidrio).
Las microesferas de silicio, con distribución de
tamaños según la curva de la figura 1 fueron sintetizadas según el
procedimiento detallado en la solicitud de patente ES2331824 y en la
publicación: "Fenollosa R., et al., Adv. Mater., 20,
95-98,2008", y se sometieron a una molienda con
el fin de obtener micropartículas lo mas sueltas posible y sin la
presencia de agregados. Estas microesferas dan lugar a una sección
de scattering Mie promedio en el infrarrojo cercano que se ilustra
en la figura 2. Este scattering es el responsable de apantallar la
radiación infrarroja solar.
En este ejemplo se describe la preparación de
una emulsión de aceite en agua (O/W) con micropartículas de Silicio
como compuesto activo y las propiedades ópticas de esta misma en el
rango del Infrarrojo entre 850 nm y 2,2 micras y del UV de 280nm a
450 nm. Se muestran los resultados de las transmisiones ópticas de
las preparaciones en placas de vidrio y en placas de PMMA de
rugosidad de 6 y 2 micras.
Se disuelve 0,3% en peso de metilcelulosa en
agua a 70ºC, bajo agitación. Una vez obtenida una disolución
homogénea, se añade 4% de monoestearato de glicérido
autoemulsionable manteniendo la agitación.
Antes de su uso, las micropartículas de silicio
sintetizadas según el método descrito en la solicitud de patente
ES2331824 y en la publicación: "Fenollosa R., et al.,
Adv. Mater., 20, 95-98,2008", con
distribución de tamaños según la curva de la figura 1, se sometieron
a una molienda para obtener microesferas individuales y evitar
agregados de varias partículas.
Las micropartículas de silicio se añaden a la
disolución acuosa (entre 0,8 y 1% en peso respecto al peso total de
la emulsión) bajo fuerte agitación mecánica (3000 rpm).
Al cabo de 10-15 minutos se
añade poco a poco aceite mineral (entre 20-30% en
peso respecto al peso total) mientras se sigue agitando
enérgicamente durante 10-15 minutos más.
La preparación obtenida tiene un tacto cremoso y
suave debido a la geometría regular de las microesferas de
Silicio.
Se extiende uniformemente 11 mg/cm^{2} y 2
mg/cm^{2} de preparación sobre respectivamente un
porta-objetos de vidrio y placas de PMMA
(Helioplate®. HD) comercializadas por la empresa Helioscreen. Las
placas de PMMA son internacionalmente aceptadas como substrato de
medida de las preparaciones solares. Se utilizaron placas de PMMA de
6 \mum de rugosidad (HD6) y de 2 \mum de rugosidad (HD2).
Se analizaron ópticamente las muestras
preparadas en forma de emulsión (O/W), conteniendo microesferas de
silicio de la presente invención, por espectroscopia de Infrarrojos
en el rango comprendido entre 0,85 \mum y 2,2 \mum considerando
los substratos (vidrio o PMMA-HD) como referencia, y
variando los cantidades de emulsión repartidas por área (11
mg/cm^{2} y 2 mg/cm^{2} respectivamente).
Con la muestra conteniendo 0,8% en peso de
microesferas de silicio y preparada con cantidades de emulsión de 11
mg/cm^{2} (sobre vidrio) se obtiene valores de transmisión óptica
entre 5% (1 \mum) y 10% (2,2 \mum).
Con la muestra conteniendo 0,8% en peso de
microesferas de silicio y preparada con cantidades de emulsión de 2
mg/cm^{2} (sobre HD6) se obtiene valores de transmisión óptica
entre 48% (1 \mum) y 65% (2,2 \mum).
Se analizaron ópticamente las muestras
preparadas en forma de emulsión (O/W), conteniendo microesferas de
silicio y objeto de la presente invención, por espectroscopia UV,
con esfera integradora, en el rango comprendido entre 280 nm y 450
nm considerando el aire como referencia, y sobre 2 substratos de
PMMA-HD de diferente rugosidad (6 \mum (HD6) y 2
\mum (HD2)). Se emplearon cantidades de emulsión de 2
mg/cm^{2}.
Con la muestra conteniendo 1% en peso de
microesferas de silicio y preparada sobre un substrato de
PMMA-HD® (HD6) de rugosidad 6 \mum se obtienen
valores de transmisión óptica entre 41% (280 nm) y 65% (450 nm) Con
la muestra conteniendo 1% en peso de microesferas de silicio y
preparada sobre un substrato de PMMA-HD® (HD2) de
rugosidad 2 \mum se obtienen valores de transmisión óptica entre
40% (280 nm) y 64% (450 nm).
A título comparativo se preparó una muestra
según el mismo procedimiento de preparación y de caracterización que
el detallado en el ejemplo 1, pero substituyendo las microesferas de
Silicio por micropartículas de Titania
(P25-Degussa), es decir con el mismo porcentaje en
peso que el de las microsesferas de silicio. En las figuras 3 y 4 se
muestran los resultados experimentales de transmisión óptica
obtenidos.
En la Figura 3 se comparan los resultados de
transmisión óptica en el rango IR con emulsiones de la presente
invención preparadas con las micropartículas de silicio (ejemplo 1)
y con emulsiones preparadas con partículas de TiO_{2} (P25
Degussa) con el mismo porcentaje en peso que el de las microesferas
de silicio, sobre substratos de vidrio y PMMA-HD6®
variando los cantidades de emulsión repartidas por área (11
mg/cm^{2} y 2 mg/cm^{2} respectivamente). Se observa como las
emulsiones con microesferas de silicio producen una mayor atenuación
de la radiación infrarroja que las emulsiones con micropartículas de
Titania.
En la Figura 4 se comparan los resultados de
transmisión óptica en el rango UV, con esfera integradora, obtenidos
con 2 mg/cm^{2} de las preparaciones conteniendo las
micropartículas de silicio de la presente invención y de las
preparaciones conteniendo las partículas de TiO_{2} (P25 Degussa)
con el mismo porcentaje en peso que el de las micropartículas de
silicio, sobre substratos PMMA-HD6® (6 \mum de
rugosidad) (línea continua) y PMMA-HD2 (2 \mum de
rugosidad) (línea discontinua). Se observan valores de transmisión
parecidos para ambos tipos de emulsión, la de titania y la de
silicio, sin embargo en el rango de longitudes de onda de 350 nm a
440 nm la emulsión con micropartículas de silicio produce un 10% de
apantallamiento más que la emulsión con micropartículas de
titania.
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En este ejemplo se describe la preparación de
una crema base acuosa con micropartículas de Silicio como compuesto
activo, y las propiedades ópticas de esta misma en el rango del
Infrarrojo entre 850 nm y 2,2 micras y del UV de 280 nm a 450 nm. Se
muestran los resultados de las transmisiones ópticas con diferentes
cantidades (11 mg/cm^{2} y 2 mg/cm^{2}) repartidas sobre placas
de vidrio y de PMMA-HD® respectivamente
Se disuelve 0,3% en peso de metilcelulosa en
agua a 70ºC, bajo agitación (2000 rpm). Una vez obtenido una
disolución homogénea, se añade 4% de monoestearato de glicérido
auto-emulsionable manteniendo la agitación.
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Antes de su uso, las micropartículas de silicio
sintetizadas según el método descrito en la solicitud de patente
ES2331824 y en la publicación: "Fenollosa R., et al.,
Adv. Mater., 20, 95-98,2008", con
distribución de tamaños según la curva de la figura 1, se sometieron
a una molienda para obtener microesferas individuales y evitar
agregados de varias partículas.
Las micropartículas de silicio se añaden a la
disolución acuosa (entre 0,8 y 1% en peso respecto al peso total)
bajo fuerte agitación mecánica (3000 rpm).
Se extiende uniformemente 11 mg/cm^{2} y 2
mg/cm^{2} de preparación sobre respectivamente un
porta-objetos de vidrio y placas de PMMA
(Helioplate®.HD comercializadas por la empresa Helioscreen).
Se analizaron ópticamente las muestras
preparadas en forma de crema acuosa, conteniendo microesferas de
silicio y objeto de la presente invención, por espectroscopia de
Infrarrojos en el rango comprendido entre 0,85 \mum y 2,2 \mum
considerando los substratos (vidrio o PMMA-HD) como
referencia, y variando los cantidades de crema repartidas por área
(11 mg/cm^{2} y 2 mg/cm^{2} respectivamente).
Con la muestra conteniendo 0,8% en peso de
microesferas de silicio y con cantidades de crema de 11 mg/cm^{2}
(sobre vidrio) se obtienen valores de transmisión óptica entre 33%
(1 \mum) y 27% (2,2 \mum).
Con la muestra conteniendo 0,8% en peso de
microesferas de silicio y con cantidades de crema de 2 mg/cm^{2}
(sobre PMMA-HD® (HD6) de rugosidad 6 \mum) se
obtiene valores de transmisión óptica entre 79% (1 \mum) y 84%
(2,2 \mum)
Se analizaron ópticamente las muestras
preparadas objeto de la presente invención por espectroscopia UV,
con esfera integradora, en el rango comprendido entre 280 nm y 450
nm considerando el aire como referencia. Se emplearon cantidades de
preparación de 2 mg/cm^{2}.
Con la muestra conteniendo 1% en peso de
microesferas de silicio y preparada sobre un substrato de
PMMA-HD6® (HD6) de rugosidad 6 \mum se obtienen
valores de transmisión óptica entre 41% (280 nm) y 67% (450 nm).
Con la muestra conteniendo 1% en peso de
microesferas de silicio y preparada sobre un substrato de
PMMA-HD® (HD2) de rugosidad 2 \mum se obtienen
valores de transmisión óptica entre 46% (280 nm) y 79% (450 nm).
A título comparativo se preparó una muestra
según el mismo procedimiento de preparación y de caracterización que
en el detallado en el ejemplo 2 (crema base acuosa), pero
substituyendo las microesferas de de Silicio por micropartículas de
Titania (P25-Degussa), es decir con el mismo
porcentaje en peso que el de las microsesferas de silicio.
En la tabla 1 se resumen y comparan los
resultados de transmisión óptica en el rango IR obtenidos con las
cremas preparadas con micropartículas de silicio de la presente
invención y las partículas de TiO_{2} (P25 Degussa), sobre
substratos de vidrio y PMMA-HD6® variando los
cantidades de emulsión repartidas por área (11 mg/cm^{2} y 2
mg/cm^{2} respectivamente).
\vskip1.000000\baselineskip
En la tabla 2 se resumen y comparan los
resultados de transmisión óptica en el rango UV, con esfera
integradora, obtenidos con 2 mg/cm^{2} de las preparaciones
conteniendo las micropartículas de silicio de la presente invención
y 2 mg/cm^{2} de las preparaciones conteniendo las partículas de
TiO_{2} (P25 Degussa) sobre substratos PMMA-HD6®
(6 \mum de rugosidad) y PMMA-HD2 (2 \mum de
rugosidad).
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
En este ejemplo se describe la preparación de un
aceite con micropartículas de Silicio como compuesto activo y las
propiedades ópticas de esta misma preparación en el rango del
Infrarrojo entre 850 nm y 2,2 micras y del UV de 280nm a 450 nm. Se
muestran los resultados de las transmisiones ópticas de las
preparaciones con diferentes cantidades por área sobre placas de
vidrio y de PMMA de rugosidad de 6 micras.
Antes de su uso, las micropartículas de silicio
sintetizadas según el método descrito en la solicitud de patente
ES2331824 y en la publicación: "Fenollosa R., et al.,
Adv. Mater., 20, 95-98,2008", con
distribución de tamaños según la curva de la figura 1, se sometieron
a una molienda para obtener microesferas individuales y evitar
agregados de varias partículas.
Las micropartículas de silicio se añaden a un
aceite mineral (entre 0,8% y 1% en peso respecto al peso total) bajo
fuerte agitación mecánica (3000 rpm).
Se extiende uniformemente 11 mg/cm^{2} y 2
mg/cm^{2} de preparación sobre respectivamente un
porta-objetos de vidrio y placas de PMMA
(Helioplate®. HD6).
Se analizaron ópticamente las muestras de aceite
preparadas con microesferas de silicio y objeto de la presente
invención por espectroscopia de infrarrojos en el rango comprendido
entre 0,85 \mum y 2,2 \mum considerando el substrato (vidrio o
PMMA-HD) como referencia.
Con la muestra de aceite conteniendo 0,8% en
peso de microesferas de silicio y preparada con 11 mg/cm^{2} sobre
vidrio se obtiene valores de transmisión óptica de
78-79%.
Con la muestra de aceite conteniendo 0,8% en
peso de microesferas de silicio y preparada con 2 mg/cm^{2} sobre
HD6 se obtiene valores de transmisión óptica de
47-50%.
Se analizaron ópticamente las muestras de aceite
preparadas con microesferas de silicio y objeto de la presente
invención por espectroscopia UV, con esfera integradora, en el rango
comprendido entre 280 nm y 450 nm considerando el aire como
referencia. Se utilizaron dos tipos de substratos con rugosidad de 6
(HD6) y 2 micras (HD2), y cantidades de preparación de 2
mg/cm^{2}.
Con la muestra de aceite conteniendo 1% en peso
de microesferas de silicio y preparada sobre un substrato de
PMMA-HD® (HD6) de rugosidad 6 \mum se obtienen
valores de transmisión óptica entre 43% (280 nm) y 76% (450 nm)
Con la muestra de aceite conteniendo 1% en peso
de microesferas de silicio y preparada sobre un substrato de
PMMA-HD® (HD2) de rugosidad 2 \mum se obtienen
valores de transmisión óptica entre 48% (280 nm) y 76% (450 nm).
\vskip1.000000\baselineskip
Los ejemplos de la cremas protectoras solares
realizadas anteriormente se basan en una distribución de diámetros
de los coloides centrada alrededor de 1.8 micras y con una
dispersión de tamaños del 30% (ver figura 1). Esta distribución de
tamaños apantalla la luz infrarroja proveniente de la radiación
solar con longitudes de onda en el infrarrojo cercano. Si se elige
una distribución de tamaños diferente, por ejemplo una distribución
como la de la figura 5, con un tamaño medio de alrededor de 2,5
micras y con un 30% de dispersión, una crema desarrollada a partir
de estos coloides apantanaría radiación infrarroja con longitud de
onda de 9,5 micras, que es justamente la radiación que emite el
cuerpo humano. Por tanto esta crema puede ser utilizada para
mantener el calor corporal. La figura 6 ilustra estos razonamientos:
la curva de abajo muestra la radiación del cuerpo humano (a 37ºC)
calculada a partir de la ley de Planck suponiendo que es un cuerpo
negro y la curva de arriba muestra la sección eficaz de scattering
Mie promedio a la que da lugar la distribución de tamaños de la
figura 5. Se observa que los máximos en radiación y scattering
respectivamente coinciden y están situados alrededor de 9,5
micras.
Claims (29)
1. Uso de microesferas de silicio con diámetros
entre 0,2 y 50 \mum como filtro y/o termorregulador de radiación
electromagnética de longitud de onda comprendida entre 280 nm y 180
\mum.
2. Uso según la reivindicación 1, donde las
radiaciones son UVA, UVB e IR.
3. Uso de las microesferas según cualquiera de
las reivindicaciones 1 o 2, para la elaboración de una composición
farmacéutica.
4. Uso según la reivindicación 3, para la
prevención de quemaduras o daños solares.
5. Uso según la reivindicación 4, donde las
quemaduras o daños solares se producen sobre piel y/o cabello.
6. Uso según cualquiera de las reivindicaciones
3 ó 4, donde la composición farmacéutica se encuentra en la forma
adecuada para su administración tópica.
7. Uso según las reivindicaciones 4 a 6 donde
los daños solares se pueden seleccionar de entre queratosis actínica
o cáncer de piel.
8. Uso de las microesferas según cualquiera de
las reivindicaciones 1 o 2, para la elaboración de una composición
cosmética.
9. Uso según la reivindicación 8, para la
prevención de manchas y envejecimiento prematuro de la piel/o
cabello.
10. Uso según cualquiera de las reivindicaciones
8 o 9, donde la composición cosmética se encuentra en la forma
adecuada para su administración tópica.
11. Uso según cualquiera de las reivindicaciones
1 o 2, para la fabricación de una composición protectora de
materiales.
12. Uso según la reivindicación 11, donde los
materiales a proteger se seleccionan de entre naturales, sintéticos
o cualquiera de sus combinaciones.
13. Composición farmacéutica que comprende
microesferas de silicio con diámetros entre 0,2 y 50 \mum y un
vehículo farmacéuticamente aceptable.
14. Composición farmacéutica según la
reivindicación 13, donde las microesferas de silicio tienen
diámetros entre 0,2 y 5 \mum.
15. Composición farmacéutica según cualquiera de
las reivindicaciones 13 o 14, donde el porcentaje en peso de las
microesferas de silicio es de entre el 0,5 y el 5% con respecto a la
composición final.
16. Composición farmacéutica según cualquiera de
las reivindicación 13 a 15, donde el porcentaje en peso de las
microesferas de silicio es de entre el 0,8 y el 2% con respecto a la
composición final.
17. Composición farmacéutica según cualquiera de
las reivindicaciones 13 a 16, que además comprende al menos un
componente que se selecciona de la lista que comprende espesante,
emulsificante, hidratante, colorante o cualquiera de sus
combinaciones.
18. Composición farmacéutica según cualquiera de
las reivindicaciones 13 a 17, en forma adecuada para su
administración tópica.
19. Composición farmacéutica según cualquiera de
las reivindicaciones 13 a 18, caracterizado por ser una
loción, una crema lipofílica o hidrofílica.
20. Composición cosmética que comprende
microesferas de silicio con diámetros entre 0,2 y 50 \mum.
21. Composición cosmética según la
reivindicación 20, donde las microesferas de silicio tienen
diámetros entre 0,5 y 5 \mum.
22. Composición cosmética según cualquiera de
las reivindicaciones 20 o 21, donde el porcentaje en peso de las
microesferas de silicio es de entre el 0,5 y el 5%.
23. Composición cosmética según cualquiera de
las reivindicación 20 a 22, donde el porcentaje en peso de las
microesferas de silicio es de entre el 0,8 y el 2%.
24. Composición cosmética según cualquiera de
las reivindicaciones 20 a 23, que además comprende al menos un
aditivo que se selecciona de entre espesantes, emulsificantes,
hidratantes, colorantes o cualquiera de sus combinaciones.
25. Composición cosmética según cualquiera de
las reivindicaciones 20 a 24, en forma adecuada para su
administración tópica.
26. Composición cosmética según la
reivindicación 25, donde la forma adecuada para su administración
tópica es una loción, una crema lipofílica o hidrofílica.
27. Procedimiento para la fabricación de una
composición farmacéutica según cualquiera de las reivindicaciones 13
a 19 o una composición cosmética según cualquiera de las
reivindicaciones 20 a 26, donde a las microesferas de silicio se les
realiza un pretratamiento de molienda.
28. Procedimiento según la reivindicación 27,
donde las microesferas de silicio se adicionan sobre una solución
acuosa.
29. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 27 o 28, donde las microesferas de silicio se
adicionan sobre una solución acuosa para formar posteriormente una
emulsión con aceite.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| ES201030129A ES2363678B1 (es) | 2010-02-01 | 2010-02-01 | Composición fotoprotectora de radiaciones uv/vis/ir con microesferas de silicio como compuesto activo. |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201030129A ES2363678B1 (es) | 2010-02-01 | 2010-02-01 | Composición fotoprotectora de radiaciones uv/vis/ir con microesferas de silicio como compuesto activo. |
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2011
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| GB2416524A (en) * | 2004-07-24 | 2006-02-01 | Dow Corning | Microcapsules with siloxane walls formed in situ |
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