Güneş Kremleri ve Kozmetik Ürünler İçin Güvenli ve Şeffaf Mineral Tabanlı Bir UV-Filtresi: MicN o®-ZnO

Şubat 22, 2018, 9:46 am
16 dakika

 

 

Prof. Dr. Ender Suvacı
Ar-Ge Yöneticisi 
Entekno Endüstriyel Teknolojik ve Nano Malzemeler
San.ve Tic. A.Ş. 

 

 

 


Yüksek Lisans\ M.Sc. Gürol Ö. Demirel

Ar-Ge Mühendisi 
Entekno Endüstriyel Teknolojik ve Nano Malzemeler
San.ve Tic. A.Ş. 

 

 

 


Yüksek Lisans\ M.Sc. Oktay Uysal

Yönetici Ortak
Entekno Endüstriyel Teknolojik ve Nano Malzemeler
San.ve Tic. A.Ş. 

 

 

 

Dünyamızı zararlı mor ötesi (UV) ışınlardan koruyan doğal filtre olan ozon tabakası giderek incelmektedir. Bunun sonucunda da
daha çok zararlı güneş ışını yeryüzüne ulaşmaktadır. Yeryüzüne ulaşan UVA ve UVB ışınları cildin yapısını oluşturan DNA’ya zarar
verebilmekte bu da yaşlanmaya ve en önemlisi de cilt kanserine yol açabilmektedir. Dünya Sağlık Örgütü (WHO) verilerine göre
Avrupa Birliği ülkelerinde cilt kanserinin görünme oranı 100.000 kişi de 13.2 olarak rapor edilmektedir ki cilt kanseri en yaygın
görülen 10 kanser türünden birisidir [1]. Bu sorunun üstesinden gelmek için en yaygın kabul edilen çözüm güneş kremleri ve/veya
UV-filtreleyici özelliği olan kozmetik ürünlerin düzenli ve etkin şekilde kullanılmasıdır. Bu nedenle günümüzde olumsuz doğa
şartları nedeniyle güneş koruyucu kullanımı zorunluluk haline gelmiş ve güneş koruyucu pazarı yaklaşık 6 milyar ADB Dolarına
ulaşmıştır. Güneş kremleri yaygın olarak kullanılmalarına rağmen mevcut güneş koruyucular, müşterilerin yüksek şeffaflık, etkin
UV filtreleme, deri tahriş etmeme ve alerjik olmama, kolay uygulanabilme, zararlı kimyasallar içermeme ve doğal (tercihen mineral-
tabanlı filtrelerden) formülasyon içerikleri gibi beklentilerini tümüyle karşılayamamaktadırlar. Güneş kremleri ve UV-filtreleme
özelliği olan kozmetiklerdeki en önemli bileşen UV-filtreleridir. Buna rağmen UV-filtreleme amaçlı kullanılan pek çok UV-filtre
malzemesinin insanları zararlı güneş ışınlarından tamamıyla koruma konusunda önemli sakıncaları ve yetersizlikleri mevcuttur.

Günümüzde güneş koruyuculardan beklentiler artarak yeni yasal düzenlemeler etkili olmaya başladı. Örneğin, geçmişte bir güneş
koruyucuya “iyi” ürün demek için sadece UVB ışınlarına karşı korumayı gösteren güneş koruyuculuk faktörü (SPF) değerinin
yüksek olması yeterliyken bugün geniş spektrumlu güneş koruyucular standart haline geldi.

Geniş spektrum en az 370 nm dalga boyuna sahip ışına kadar korumayı ve UVA/UVB koruma oranının da 0.3’ün üzerinde olması
anlamına gelmektedir. Bu geniş spektrumda koruyuculuğa ulaşmak için güneş kremi ve kozmetik ürün formülasyonlarında
kimyasal ve fiziksel UV-filtreleri kullanılmaktadır. Kimyasal filtrelerin bazıları güneş ışınları altında parçalanmakta ve/veya serbest
radikaller oluşturmaktadır ki bunlarda cilde zarar ve rahatsızlık vermektedir. Buna ek olarak kimyasal UV filtreleri arasında tek
başına geniş UV spektrum koruyuculuk sağlayacak olan filtre mevcut değildir [2,3]. Güneş koruyucu ve kozmetik ürünlerde
kullanılmak üzere Amerika Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) ve Avrupa Birliği (AB) tarafından onaylanan iki fiziksel (mineral-tabanlı) filtre
vardır; Çinko Oksit (ZnO) ve Titanyum Oksit (TiO2). Bu iki sistem arasında Çinko Oksit, FDA verilerine göre hem UVA hem de UVB
de koruma sağlayan tek güneş kremi bileşeni UV-filtredir.

ZnO geniş spektrumlu UV-koruması sağlayabilmesine rağmen kozmetik ürün üreticilerinin ZnO’yu güneş kremi ve kozmetik ürün
formülasyonlarında kullanımı konusunda bazı sorunları olduğu üreticiler tarafından dile getirilmektedir. Mikron boyutlu ZnO
partiküller kullanıldığı cilt üzerinde beyazlık oluşturmakta ve rahatsız edebilecek pütürlülük hissi vermektedir. Beyazlık etkisini
ortadan kaldırmak üzere nano partiküller kullanılmaktadır. Diğer yanda nano partiküller kullanıldığında kontrolsüz topaklanma
gözlenmekte ve bu da UV filtrenin birim kütle başına yüzey örtücülüğünü azaltarak filtreleme davranışını olumsuz etkilemektedir.
Bunun yanında nano partiküllerin kullanımı, nano partikülllerin deriden penetre edip etmeyeceği konusundaki endişeleri de
artırmaktadır [4]. Nano malzemelerin olası zararları üzerine nano karşıtı gruplar oluşmuş ve ürünlerin güvenli kullanımı için sıkı
önlemler alınmıştır. 1223/2009 nolu AB regülasyonu kozmetik ürünlerde nano malzemelerin kullanımındaki sınırlamaları
düzenlemektedir.

Bu regülasyonda ayrıca teknolojinin gelişimiyle birlikte nano malzemelerin kullanıldığı kozmetik ürünlerin kullanımının artacağı ve
nano malzemelerin kullanımının bu regülasyona göre yapılması gerektiğine de işaret edilmektedir. Nano malzemelerin deriden
penetre edip etmedikleri ve cilt kanserine sebep olup olmadıkları konusundaki tartışmalar halen devam etmektedir. Bunun da
ötesinde nano partiküllerin bitki köklerine kadar ulaşıp orada birikebildikleri ve yer altı sularını kirletebildikleri vb. etkilerden dolayı
bu partiküllerin çevreye zarar verip vermeyeceği konusunda da önemli endişeler bulunmaktadır. Mikron ve nano boyutlu ZnO
hakkında yukarıda bahsedilen problemlerin üstesinden gelebilmek ve ZnO’in etkin bir UV-filtre olarak kullanılması için ZnO-tabanlı
yeni sıra dışı partikül teknolojilerinin geliştirilmesine ihtiyaç vardır.

Şirketimiz Entekno Materials, MicNo® partikül teknolojisi adını verdiği patentlenmiş sıra dışı bir teknoloji geliştirdi. MicNo®
partiküller mikron ve nano boyutlu partiküllerin olumlu yanlarını koruyup olumsuz taraflarını ortadan kaldırmak üzere tasarlanmış
nano primer partiküllerin birbirlerine güçlü kimyasal bağlarla bağlanarak oluşturdukları mikron boyutlu altıgen plaka şekilli tozlardır.
Şekil 1 MicNo®-ZnO partiküllerin elektron mikroskobu görüntüsü ve tane boyut dağılımını göstermektedir. MicNo® tozlar hem
mikron hem de nano tozların özelliklerini sergilemektedir yani deri üstünde güvenli mikron partikül gibi davranırken ışık latında
şeffaf nano toz gibi görüntü vermektedir. Bu nedenledir ki bu partiküller mikron (Micron) ve nano boyutun birleşimi anlamına gelen
MicNo® partiküller olarak isimlendirilmektedir.

Şekil 2, Ticari nano ZnO UV-filtresi ile MicNo®-ZnO partiküllerin UV-Vis trasmisyon (geçirim) spektrumlarını göstermektedir.
MicNo®-ZnO partiküller ticari nano ZnO’e oranla UV bölgesinde daha yüksek filtreleme (daha düşük geçirim), görünür ışık
bölgesinde (>400 nm) ise daha yüksek geçirim yani şeffaflık sergilemektedir. Bu sonuçlar ideal bir UV-filtresinden beklenen yüksek
UV koruma ve şeffalığın MicNo® partiküller tarafından sergilendiğini göstermektedir.

Güneş Kremleri

Şekil 1. MicNo®-ZnO partiküllerin elektron mikroskop görüntüsü ve tane boyut
dağılımı.

 

“MicNo®-ZnO partiküller bağımsız laboratuvarlar tarafından güneş kremi formülasyonlarının ana bileşeni olarak da test edilmiş
ve formülasyona sadece geniş spektrum ve yüksek SPF değil bunun yanında yüksek şeffaflık, pürüzsüz sürüm hissi ve birim kütle
başına yüksek örtücülük özelliği de kazandırarak güneş kremi ve kozmetik ürünler için çok önemli bir UV-filtre olabileceğini
göstermiştir.

Yukarıda da değinildiği gibi ZnO partikül boyutu nano boyuta indiğinde güneş kremlerinde görülen beyazlık etkisi ortadan
kalkmakta ancak bu durumda güvenlik endişeleri ortaya çıkmaktadır [4]. MicNo®-ZnO partiküllerin ticari olarak satılan nano ZnO
partiküllere göre sitotoksik, genotoksik ve phototoksik olarak avantajlarını ortaya koyabilmek amacıyla insan deri keratinosit
hücreleri üzerinde in-vitro testler gerçekleştirildi. Geniş ve ayrıntılı test sonuçları, MicNo®-ZnO partiküllerin ZnO nanopartiküllere
göre çok daha az sitotoksik, genotoksik ve de fotogenotoksik (UVA altında) özellik sergilediğini göstermiştir [5]. Bu sonuçlar
MicNo®-ZnO partiküllerin ZnO nano partiküllere oranla biyouyumluluğunun çok daha yüksek olduğu anlamını taşımaktadır. Buna
ek olarak MicNo®, mikron ve nano ZnO ile UV-filtre olarak karşılaştırıldığında insanlar ve çevre için güvenlik riski oluşturmadan
şeffaflık ve de birim kütle başına daha yüksek örtücülük sağlamaktadır. MicNo’nun orijinal plaka şekli cildin nano partiküllere göre
çok daha iyi örtülmesini sağlamaktadır (Şekil 3). Bu da aynı seviyede güneşten koruma için MicNo®’nun alternatiflerine göre daha
az kullanılabileceğini ve bu yolla da maliyet avantajı sağlayacağını göstermektedir.

Güneş Kremleri

Şekil 2. Ticari nano ZnO ve MicNo®-ZnO partiküllerin UV-Vis spektrumları


Şekil 3. (a) Kontrolsüz şekilde topaklanmış nano partiküllerin ve (b) kontrollü şekilde
bir 
araya getirilmiş nanopartiküllerden oluşturulmuş MicNo® partikülün şematik
gösterimi
.

 

Nano partikülller hakkındaki bir diğer konuda bu partiküllerin çevre üzerindeki olası olumsuz etkileri. Bu konuyu değerlendirmek
üzere MicNo ® ve ticari nano ZnO partiküllerin toksisite davranışları yeşil fasulye örnekleri üzerinde test edilerek karşılaştırıldı. Bu
test sonucunda nano ZnO partiküllerin suyla taşınıp bitki köklerinde oldukça fazla biriktikleri halde MicNo® partiküllerin bu
davranışı sergilemediği tespit edilmiştir. Bu sonuçlar, MicNo® teknolojisinin nano malzemelerin kullanımıyla gündeme gelen çevre
konularını da ortadan kaldırabilecek potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.

Tablo1’de mikron, nano ve MicNo®-ZnO partiküllerin UV-filtresi olarak karşılaştırmasını göstermektedir. Bütün kategorilerde
MicNo®-ZnO partiküller hem mikron hem de nano ZnO’e oranla daha yüksek performans sergilemektedir. Yukarıda belirtildiği gibi
güneş kremi ve UV-filtreli kozmetik ürünlerin pazarı, bu ürünlerin artık “olması iyi olan” ürün sınıfından “ihtiyaç olan” ürünler sınıfına
geçmesi nedeniyle hızla artmakta ve pazar beklentileri de daha rekabetçi ve talepkar olmaktadır. Pazarın bu beklentilerine cevap
verebilecek yeni ürünler pazarda üstünlük sağlayacaklardır. MicNo®-toz teknolojisini kullanan kozmetik ürünler bu teknolojinin
sağladığı avantajlarla daha da büyüme potansiyeline sahip olacaklardır. MicNo® teknolojisi sinerjistik olarak diğer mineral-tabanlı
malzemelere de yaygınlaştırılabilir ve de güneş kremi hammaddelerinden beklenen hava kirliliğine, güçlü görünür (mavi) ışığa karşı
koruma ve de koruyucusuz formülasyonların [6] geliştirilmesi gibi gelecek beklentilerine de cevap verebilecek şekilde tasarlanabilir
ki bu durumda etkinliği daha da artırılabilir.

Özet Olarak, MicNo®-ZnO, Güneş Kremi ve Kozmetik Ürün Üreticilerine;
• Doğal, mineral tabanlı geniş spektrum güneşten koruma performansı,
• Aynı UV korumayı elde edecek şekilde %40’a kadar daha az malzeme kullanım avantajı,
•Nanopartiküllerle gelen sağlık/güvenlik ve çevre endişelerini ortan kaldırarak üstün nano özelliklere erişebilme imkanına ulaşabilme
şansını,
• Kalıntısız ve beyazlık etkisi oluşturmaksızın şeffaf ve pürüzsüz ürünler,
•Formülasyonlarda sıfır veya çok az dağıtıcı ajan kullanımıyla maliyet avantajı,
• Diğer üreticilerden farklı/üstün ürünler geliştirebilme ve farklı olma fırsatı sunmaktadır.

Güneş Kremleri

Tablo 1. Mikron, nano ve MicNo®-ZnO partiküllerin karşılaştırılması.

Referans
1. WHO Skin Cancers-UV Radiation (http://www.who.int/uv/faq/skincancer/en/index1.html)
2. Skin Cancer Foundation-Challenges in Making an Effective Sunscreen (https:// www.skincancer.org/publications/the-
melanoma-letter/summer-2012-vol-30- no-2/effective-sunscreen)
3. Ingredients in Sunscreen: Physical vs. Chemical Sunscreen (https://www.tatcha. com/tatcha-institute/ingredients-in-sunscreen-
chemical-vs-physical-sunscreen/)
4. Burnett, E.M., Wang, S.Q., 2011. Current sunscreen controversies: A critical review. Photodermatol. Photoimmunol. Photomed.
27 (58-67)
5. Genc, H., Barutca, B., Koparal, A.T., Özöğüt, U., Şahin, Y., Suvacı, E., 2018. Biocompatibility of designed MicNo-ZnO particles:
Cytotoxicity, genotoxicity and phototoxicity in human skin keratinocyte cells. Toxicology in Vitro. 47 (238-248).
6. Demirel, R., Suvacı, E., Şahin, İ., Dağ, S., Kılıç, V., 2018. Antimicrobial activity of designed undoped and doped MicNo-ZnO
particles. Nanomedicine: Nanotechnology, biology and medicine. (in review).

 

 

  • (gizli tutulacaktır)