NANOCOSMÉTICOS QP 434 Prof. Nelson Duran

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1 NANOCOSMÉTICOS QP 434 Prof. Nelson Duran
rever estrutura do desenvolvimento de 5 em 5 Alessandra Prando, Juliana M.S. Alves e Alvim Jorge

2 Agenda Introdução Pasta de Dente Anti envelhecimento Xampu e tintura
Histórico Mercado Pasta de Dente Anti envelhecimento Xampu e tintura Protetor Solar Riscos Conclusões

3 Introdução Surgiu entre e a.C. no Egito com o uso do Kohl e henna. Judeus – velho testamento Cruzados e o oriente – séc I Industria Moderna: França – séc XIX São preparações constituídas por substâncias naturais ou sintéticas, de uso externo nas diversas partes do corpo humano, pele, sistema capilar, unhas, lábios, órgãos genitais externos, dentes e membranas mucosas da cavidade oral, com objetivo exclusivo ou principal de limpa-los, perfuma-los, alterar sua aparência e/ou corrigir odores e/ou protege-los ou mantê-los em bom estado. Talvez o cosmético mais conhecido de nós em cenas egípcias seja o kohl (fala-se “corrol”) ― aquela pintura em negro que envolve os olhos. Tal pintura representava o olho de Hórus e tornava os olhos maiores e belos. Além disso, protegia-os da luminosidade intensa e era utilizado no combate de certas enfermidades. O kohl nem sempre foi negro. Entre a.C. e a.C. ele era preparado a partir de malaquita (óxido de cobre), que lhe dava um tom azulado-esverdeado. Com o desenvolvimento dos “produtos” e da “moda” o kohl passou a ser produzido a partir da galena (sulfeto de chumbo) durante o Reino Novo (1 550 a.C. – 1070 a.C.) e foi utilizado até os primeiros séculos da era cristã.Bem, não tenho certeza se os egípcios foram os primeiros a desenvolver e a usar os cosméticos. Entretanto, as primeiras referências são bem antigas, datando do período badariano, ou seja, por volta de a.C. ― há quem diga a.C.! Foto: Varetas, recipientes e potes para aplicação de kohl, o produto de beleza mais famoso dos egípcios (Museu Britânico) De um modo geral, os cosméticos no Egito Antigo eram produzidos na forma de cremes e pós e eram usados por homens e mulheres. Naquele tempo, perfumes e cremes à base de flores, sementes e frutas eram preparados a partir de óleos e gorduras. Um dos métodos descritos nas tumbas se refere a maceração de flores e sementes em óleo aquecido e em seguida o produto era transformado em cones e bolas (seriam os sachês de hoje?). Estes cones são bem característicos nas cenas egípcias e eram colocados sobre a cabeça... Fico imaginando nas festas egípcias, naquele calor intenso, um grande números de pessoas e aquele cone derretendo, escorrendo a partir da cabeça deixando todos melados. Mas pelo menos perfumados. Os cremes e ungüentos também possuíam aplicações voltadas para a higiene e a saúde, sendo usados para hidratar a pele, mantendo-a macia e saudável e a protegendo da secura, da areia e do sol. Assim, evitava algumas possíveis doenças de pele. Fonte: Julio Gralha é professor de História Antiga, Medieval e de Rio de Janeiro. Formado pela UERJ, mestre pela UFF e doutorando pela Unicamp, é também professor colaborador do NEA-UERJ. 3

4 Introdução 2000- Nanoestruturas Passivas 2005- Nanoestruturas Ativas
2010- Sistemas de Nanosistemas 2015- Nanosistemas Nanomoleculares 2025- Singularidade Passive Nanostructures ( ) During the first period products will take advantage of the passive properties of nanomaterials, including nanotubes and nanolayers. For example, titanium dioxide is often used in sunscreens because it absorbs and reflects ultraviolet light. When broken down into nanoparticles it becomes transparent to visible light, eliminating the white cream appearance associated with traditional sunscreens. Carbon nanotubes are much stronger than steel but only a fraction of the weight. Tennis rackets containing them promise to deliver greater stiffness without additional weight. As a third example, yarn that is coated with a nanolayer of material can be woven into stain-resistant clothing. Each of these products takes advantage of the unique property of a material when it is manufactured at a nanoscale. However, in each case the nanomaterial itself remains static once it is encapsulated into the product. Active Nanostructures ( ) Active nanostructures change their state during use, responding in predicable ways to the environment around them. Nanoparticles might seek out cancer cells and then release an attached drug. A nanoelectromechancial device embedded into construction material could sense when the material is under strain and release an epoxy that repairs any rupture. Or a layer of nanomaterial might respond to the presence of sunlight by emitting an electrical charge to power an appliance. Products in this phase require a greater understanding of how the structure of a nanomaterial determines its properties and a corresponding ability to design unique materials. They also raise more advanced manufacturing and deployment challenges. Systems of Nanosystems ( ) In this stage assemblies of nanotools work together to achieve a final goal. A key challenge is to get the main components to work together within a network, possibly exchanging information in the process. Proteins or viruses might assemble small batteries. Nanostructures could self-assemble into a lattice on which bone or other tissues could grow. Smart dust strewn over an area could sense the presence of human beings and communicate their location. Small nanoelectromechancial devices could search out cancer cells and turn off their reproductive capacity. At this stage significant advancements in robotics, biotechnology, and new generation information technology will begin to appear in products. Molecular Nanosystems ( ) This stage involves the intelligent design of molecular and atomic devices, leading to “unprecedented understanding and control over the basic building blocks of all natural and man-made things.”11 Although the line between this stage and the last blurs, what seems to distinguish products introduced here is that matter is crafted at the molecular and even atomic level to take advantage of the specific nanoscale properties of different elements. Research will occur on the interaction between light and matter, the machine-human interface, and atomic manipulation to design molecules. Among the examples that Dr. Roco foresees are “multifunctional molecules, catalysts for synthesis and controlling of engineered nanostructures, subcellular interventions, and biomimetics for complex system dynamics and control.”12 Since the path from initial discovery to product application takes years,13 the initial scientific foundations for these technologies are already starting to emerge from laboratories. At this stage a single product will integrate a wide variety of capacities including independent power generation, information processing and communication, and mechanical operation. Its manufacture implies the ability to rearrange the basic building blocks of matter and life to accomplish specific purposes. Nanoproducts regularly applied to a field might search out and transform hazardous materials and mix a specified amount of oxygen into the soil. Nanodevices could roam the body, fixing the DNA of damaged cells, monitoring vital conditions and displaying data in a readable form on skin cells in a form similar to a tattoo. Computers might operate by reading the brain waves of the operator. The Singularity (2020 and beyond) Every exponential curve eventually reaches a point where the growth rate becomes almost infinite. This point is often called the Singularity. If technology continues to advance at exponential rates, what happens after 2020? Technology is likely to continue, but at this stage some observers forecast a period at which scientific advances aggressively assume their own momentum and accelerate at unprecedented levels, enabling products that today seem like science fiction. Beyond the Singularity, human society is incomparably different from what it is today. Several assumptions seem to drive predictions of a Singularity14. The first is that continued material demands and competitive pressures will continue to drive technology forward. Second, at some point artificial intelligence advances to a point where computers enhance and accelerate scientific discovery and technological change. In other words, intelligent machines start to produce discoveries that are too complex for humans. Finally, there is an assumption that solutions to most of today’s problems including material scarcity, human health, and environmental degradation can be solved by technology, if not by us, then by the computers we eventually develop. 4

5 Introdução Desodorante Sabão Pasta de dente Shampoo Condicionador
Protetor solar Creme anti-rugas Maquiagem: Base, Batom, Blush, sombra Esmalte Perfume Loção pós-barba Revlon L’Oréal, Estée Lauder, Proctor and Gamble Shiseido Chanel Beyond Skin Science LLC Dr Brandt SkinCeuticals Dermazone Solutions Natura Boticário Passive Nanostructures ( ) During the first period products will take advantage of the passive properties of nanomaterials, including nanotubes and nanolayers. For example, titanium dioxide is often used in sunscreens because it absorbs and reflects ultraviolet light. When broken down into nanoparticles it becomes transparent to visible light, eliminating the white cream appearance associated with traditional sunscreens. Carbon nanotubes are much stronger than steel but only a fraction of the weight. Tennis rackets containing them promise to deliver greater stiffness without additional weight. As a third example, yarn that is coated with a nanolayer of material can be woven into stain-resistant clothing. Each of these products takes advantage of the unique property of a material when it is manufactured at a nanoscale. However, in each case the nanomaterial itself remains static once it is encapsulated into the product. Active Nanostructures ( ) Active nanostructures change their state during use, responding in predicable ways to the environment around them. Nanoparticles might seek out cancer cells and then release an attached drug. A nanoelectromechancial device embedded into construction material could sense when the material is under strain and release an epoxy that repairs any rupture. Or a layer of nanomaterial might respond to the presence of sunlight by emitting an electrical charge to power an appliance. Products in this phase require a greater understanding of how the structure of a nanomaterial determines its properties and a corresponding ability to design unique materials. They also raise more advanced manufacturing and deployment challenges. Systems of Nanosystems ( ) In this stage assemblies of nanotools work together to achieve a final goal. A key challenge is to get the main components to work together within a network, possibly exchanging information in the process. Proteins or viruses might assemble small batteries. Nanostructures could self-assemble into a lattice on which bone or other tissues could grow. Smart dust strewn over an area could sense the presence of human beings and communicate their location. Small nanoelectromechancial devices could search out cancer cells and turn off their reproductive capacity. At this stage significant advancements in robotics, biotechnology, and new generation information technology will begin to appear in products. Molecular Nanosystems ( ) This stage involves the intelligent design of molecular and atomic devices, leading to “unprecedented understanding and control over the basic building blocks of all natural and man-made things.”11 Although the line between this stage and the last blurs, what seems to distinguish products introduced here is that matter is crafted at the molecular and even atomic level to take advantage of the specific nanoscale properties of different elements. Research will occur on the interaction between light and matter, the machine-human interface, and atomic manipulation to design molecules. Among the examples that Dr. Roco foresees are “multifunctional molecules, catalysts for synthesis and controlling of engineered nanostructures, subcellular interventions, and biomimetics for complex system dynamics and control.”12 Since the path from initial discovery to product application takes years,13 the initial scientific foundations for these technologies are already starting to emerge from laboratories. At this stage a single product will integrate a wide variety of capacities including independent power generation, information processing and communication, and mechanical operation. Its manufacture implies the ability to rearrange the basic building blocks of matter and life to accomplish specific purposes. Nanoproducts regularly applied to a field might search out and transform hazardous materials and mix a specified amount of oxygen into the soil. Nanodevices could roam the body, fixing the DNA of damaged cells, monitoring vital conditions and displaying data in a readable form on skin cells in a form similar to a tattoo. Computers might operate by reading the brain waves of the operator. The Singularity (2020 and beyond) Every exponential curve eventually reaches a point where the growth rate becomes almost infinite. This point is often called the Singularity. If technology continues to advance at exponential rates, what happens after 2020? Technology is likely to continue, but at this stage some observers forecast a period at which scientific advances aggressively assume their own momentum and accelerate at unprecedented levels, enabling products that today seem like science fiction. Beyond the Singularity, human society is incomparably different from what it is today. Several assumptions seem to drive predictions of a Singularity14. The first is that continued material demands and competitive pressures will continue to drive technology forward. Second, at some point artificial intelligence advances to a point where computers enhance and accelerate scientific discovery and technological change. In other words, intelligent machines start to produce discoveries that are too complex for humans. Finally, there is an assumption that solutions to most of today’s problems including material scarcity, human health, and environmental degradation can be solved by technology, if not by us, then by the computers we eventually develop. 5

6 Introdução Mercado mundial
Existem hoje no Brasil empresas atuando no mercado de produtos de higiene pessoal, perfumaria e cosméticos. Apenas 15 delas (1,09%) são de grande porte, com faturamento líquido acima de R$ 100 milhões, e responsáveis por cerca de 72% do faturamento global do setor. Em 2006, o setor de cosmético e cuidado pessoal foi responsável por 8% do faturamento líquido da indústria química brasileira, estimado em US$ 69,5 bilhões. 6

7 Pasta de Dente Sangi desenvolveu NanoHAP
HidroxiApatita na forma nanométrica (10 a 100 nm) Reparo do esmalte do dente Formação de filme e restauração das áreas danificadas Auxilio na remoção de placa, sem ação abrasiva Fim do medo do dentista Fonte: e patente: JP A C01B SANGI HYDROXYAPATITE HAVING NARROW PARTICLE SIZE DISTRIBUTION WIDTH AND METHOD FOR SYNTHESIZING THE SAME 7

8 Pasta de Dente estrutura semelhante a uma cilindro
Imagem enamel (verde) estrutura semelhante a uma cilindro Fonte: e patente: JP A C01B SANGI KKHYDROXYAPATITE HAVING NARROW PARTICLE SIZE DISTRIBUTION WIDTH AND METHOD FOR SYNTHESIZING THE SAME 8

9 Anti envelhecimento Principio ativo é idebenone potente anti-oxidante Parceria entre Elizabeth Arden e Allergan Botox (rugas dinâmicas) x Prevage (rugas já existentes) 50mL – 550 R$ O principal objetivo é garantir maior penetração na pele, isto é , a escala nanométrica as partículas são capazes de atingir camadas inferiores. 9

10 Anti envelhecimento Razões para nano:
Aumento da profundidade de penetração do ativo Ingredientes instáveis, como retinol e vitamina E podem ter uso tópico devido ao encapsulamento O principal objetivo é garantir maior penetração na pele, isto é , a escala nanométrica as partículas são capazes de atingir camadas inferiores. 10

11 Nanogotículas em xampus
Xampus com nanogotículas de óleo - Aspecto mais saudável Aspecto de maciez Facilidade para pentear o cabelo Ajudam na permeação Melhoramento das propriedades visco-elásticas dos cabelos

12 Tintura de Cabelo Tinturas comuns - abertura das cutículas do cabelo → cabelos mais danificados Tinturas com tecnologia nano - permeação da tintura sem abrir as cutículas → cabelos menos degradados 12

13 Pigmentos Inorgânicos
Pesquisadora Valéria Longo (UFSCar) – nova linha de pesquisa - nanopigmentos Pigmentos inorgânicos: têm menor possibilidade de interação com o organismo Desvantagem: cores menos bonitas

14 Protetor Solar Os gregos antigos usavam óleo de oliva como um tipo de filtro solar. Filtro solar efetivo: 1938 Filtro solar mais amplamente utilizado: 1944. Nanopartículas em protetor solar: deixá-los mais transparentes menos oleoso mais perfumado melhor absorvido pela pele. Os gregos antigos usavam óleo de oliva como um tipo de filtro solar. Entretanto, o óleo não era muito efetivo. Ao longo do início do século XX, H.A. Milton Blake, um químico australiano, assim como muitos outros inventores, tentaram criar um filtro solar efetivo, mas não conseguiram. Foi assim até 1944, quando o primeiro protetor solar foi inventado. Naquela época, a Segunda Guerra Mundial movimentava os campos de batalha e muitos soldados sofriam de sérias queimaduras solares. Um farmacêutico chamado Benjamin Greene decidiu criar algo que pudesse proteger os soldados dos maléficos raios solares. No forno de sua esposa, ele criou uma substância vermelha e viscosa, a qual chamou de "red vet pet" (red veterinary petrolatum - petrolato veterinário vermelho), que funcionava principalmente através do bloqueio físico dos raios solares por meio de um espesso produto originado do petróleo, similar à Vaselina. Greene então testou-o em sua própria cabeça careca. Não funcionou tão bem como os modernos protetores, mas foi um começo. O filtro solar passou por um longo caminho desde sua criação. Os produtos modernos apresentam muito maior proteção e também podem ser resistentes contra água e suor. Entretanto, também há efeitos negativos. Alguns acreditam muito nesses produtos, mas não entendem as limitações dos fatores de proteção contra o sol (FPS); eles pensam que comprando qualquer coisa acima de FPS 30, estarão automaticamente prevenidos contra queimaduras não importando o tempo de exposição ao sol. Excesso de banho de sol é um dos principais fatores que causam câncer de pele no mundo. Um filtro solar efetivo foi desenvolvido em 1938 pelo estudante de química suíço Franz Greiter, depois de se queimar severamente durante a escalada do pico Piz Buin na fronteira entre Suíça e Áustria. Ele chamou seu produto de 'Creme Gletscher' ou, em inglês, 'Creme Glacier', que foi desenvolvido em um pequeno laboratório na casa de seus pais. Exemplos que ainda existem do 'Creme Glacier' mostraram ter um FPS de 2 e, portanto, podem ser classificados como sendo filtros protetores efetivos. 14

15 Protetor Solar Incentivo ao seu uso
Partículas de ZnO ou TiO2 recobertas com materiais inertes como Al2O3 ou SiO2 ou silicone 15

16 Riscos O material disposto lado a lado parece mais natural.
A tela larga enfatiza os gráficos e as imagens. Science - Toxic Potential of Materials at the Nanolevel Andre Nel,1,2* Tian Xia,1 Lutz Ma¨dler,3 Ning Li1

17 Riscos Características que precisam ser avaliadas quando se fala em nanocosméticos: Forma Tamanho Composição quimica Lipofilicidade x lipofobicidade Agregação Atividade catalítica Science - Toxic Potential of Materials at the Nanolevel Andre Nel,1,2* Tian Xia,1 Lutz Ma¨dler,3 Ning Li1 These parameters can modify cellular uptake, protein binding, translocation from portal of entry to the target site, and the possibility of causing tissue injury 17

18 Riscos Nanocosméticos Uso diário Contato direto com pele
Penetração profunda Ingestão e inalação Problemas já detectados por ONGs: Alumínio nanoparticulado Fulerenos de carbono Dióxido de titânio Óxido de zinco

19 Conclusões Avaliações sobre riscos e toxicidade devem ser realizadas
Desenvolvimento de Nanocosméticos é o próximo passo para aprimorar os cuidados pessoais Avaliações sobre riscos e toxicidade devem ser realizadas 19

20 Bibliografia www.newstandardnews. Net
Euromonitor: Mercado Cosmético 2007 Net BNDES Setorial, Rio de Janeiro, n. 25, p , mar. 2007 Treye Thomas, Karluss Thomas, Nakissa Sadrieh, Nora Savage, Patricia Adair, Robert Bronaugh, TOXICOLOGICAL SCIENCES, 91(1), 14–19 (2006) Vol 369 April 7, 2007 Claudia H. Deutsch, “Cosmetics break the skin barrier”, The New York Times, January 8, 2005. Nano, Nano, On The Wall... L’Oréal and others are betting big on products with microparticles”, Business Week, December 12, 2005.

21 Bibliografia Press Release issued by Friends of the Earth Australia and Friends of the Earth U.S., Nanomaterials, sunscreens and cosmetics: small materials, big risks, May 2006. Nanotechnology: The Future is Coming Sooner Than You Think, Joint Economic Committee United States Congress, March 2007 G. J. NOHYNEK ET AL.; Critical Reviews in Toxicology, 37:251–277, 2007 Scientific Committee on Consumer Products (SCCP) PRELIMINARY OPINION ON SAFETY OF NANOMATERIALS IN COSMETIC PRODUCTS 2007 Nel, A.; Xia, T.; Madler, L.; Li, N.; Science, 331; 2006 V.E. Kagan et al. / Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 1 (2005) 313–316