Los fotoprotectores solares brindan protección frente al eritema inducido por rayos ultravioleta (UV) y han demostrado ser eficaces ante la despigmentación y el daño que provoca al ADN. Asimismo, son utilizados para prevenir el fotoenvejecimiento y la fotocarcinogénesis.

En la actualidad, los filtros solares que contienen los fotoprotectores son de amplio espectro y protegen de la radiación UVB y UVA de corta longitud que son los principales causantes de los efectos nocivos de estos. Sin embargo, recientemente se ha sugerido que tanto la luz visible como la infrarroja también influyen en el fotoenvejecimiento y, por tanto, se considera necesario que los filtros solares introducidos en la formulación de protectores solares deben abarcar este trozo del espectro.

Radiación electromagnética

La radiación UV solar está dividida en función de la longitud de onda: UVA (320-400nm), los UVB (280-320nm) y los UVC (100-280 nm). Estos últimos, tienen una longitud de onda más corta en comparación con los UVA y UVB, por lo que los UVC resultan más dañinos. Afortunadamente, el ozono los absorbe, evitando que llegue a la superficie terrestre.

Por otro lado, aunque los UVB solamente representan un 6% del total de rayos UV que alcanzan la superficie de la Tierra, resultan más citotóxicos en comparación con los UVA. ¿A qué se debe? Principalmente a que la piel absorbe en mayor proporción los rayos UVB en comparación con los UVA. Al contrario de lo que ocurre con los UVC, los UVA que alcanzan la superficie terrestre, son menos enérgicos que los UVB, pero tienen una penetración dérmica más profunda.

El eritema está relacionado principalmente con los UVB con una menor contribución por parte de los UVA, mientras que el fotoenvejecimiento tiene una mayor asociación con los rayos UVA.

En la actualidad, son muchos los estudios que señalan que la luz infrarroja es dañina y afecta al envejecimiento de la piel.

Fotoprotectores y filtros solares

A finales de los años veinte del siglo pasado comenzaron a comercializarse los fotoprotectores solares como productos cosméticos bajo la legislación europea. En la actualidad, continuamos con el uso de estos cosméticos debido a que los filtros solares incluidos en las formulaciones son eficientes al reflejar, dispersar o absorber las radiaciones UV cuando se utilizan diariamente y siguiendo las recomendaciones del fabricante. A diferencia de los primeros cosméticos que se comercializaron, se han innovado con ciertas modificaciones en sus formulaciones.

Respecto a los filtros inorgánicos o también llamados minerales, son compuestos capaces de reflejar, dispersar y en cierta medida, absorber rayos UV y radiación visible. Entre los diferentes existentes, el óxido de zinc (ZnO) y el óxido de titanio (TiO₂) son los más utilizados ya que son los únicos registrados y aprobados en Europa.

Desafíos y limitaciones de los filtros inorgánicos

Los protectores solares con filtros inorgánicos presentan ciertas ventajas respecto a otros que incluyen filtros solares de tipo orgánico. Precisamente, debido a su elevada estabilidad y seguridad, son de primera elección para niños y personas con pieles sensibles. Además, suponen un riesgo extremadamente bajo para el medio marino, que ha sido corroborado por diversos estudios del medio ambiente.

Por contra, presentan un inconveniente estético; Los protectores solares con filtros inorgánicos desarrollan una capa blanquecina en la piel lo que les proporciona que puedan ejercer un efecto pantalla frente a las radiaciones UV. Esto es, sin duda, un efecto impopular entre los usuarios.

La industria cosmética está en continua renovación para asegurar a los consumidores la accesibilidad, aceptabilidad, seguridad y eficacia de los fotoprotectores, lo que deja hueco a la investigación y la innovación. De hecho, hasta la fecha, el enmascaramiento de la apariencia blanca supone un desafío para la formulación.

Entre las estrategias para mejorar los fotoprotectores inorgánicos se ha barajado el uso de nanopartículas, pero ¿cómo mejoran las nanopartículas el fotoprotector? Las partículas del ZnO y el TiO₂ tienen el tamaño de 200-400nm y 150-300nm, respectivamente confiriendo al fotoprotector una textura y apariencia blanquecina y calcárea. Por lo que, al reducir el tamaño de las partículas a nanopartículas (<100nm), el fotoprotector pasa a ser transparente y mejora su aplicabilidad siendo más suave y consecuentemente, mejorando también la opinión del consumidor.

Sin embargo, aunque se llevan estudiando desde 2002, existen ciertas limitaciones con el uso de las nanopartículas. En primer lugar, aunque las partículas están en un tamaño nano, cuando se incorpora mucha concentración de filtro inorgánico, disminuye la apariencia transparente tornándose blanquecina cuando se trata de ZnO o azul/blanquecina cuando aumenta el TiO₂.

En segundo lugar, los productos comercializados cuyas partículas permanecen en suspensión, por lo general tienden a la formación de agregados de hasta un tamaño de 150nm. Estos aglomerados, además de ser de un tamaño superior a 100nm, pueden verse potenciados durante la formulación de los fotoprotectores solares por efectos físicos como el calor y la deshidratación propios durante los procesos de preparación, comprometiendo la apariencia transparente del producto final.

Adicionalmente, la protección que confieren tanto el ZnO como el TiO₂, dependen del tamaño de la partícula. A medida que se reduce el tamaño de las partículas, también lo hace la protección frente a UVA e incrementa frente a UVB, alcanzando un FPS mayor. En el caso de la TiO2, a medida que se reduce el tamaño de la partícula, cambia su espectro con una predominancia de UVB. Por otro lado, el ZnO se mantiene estable protegiendo frente a UVA y UVB. Por ello, al combinar el ZnO y el TiO₂ se obtiene una protección de banda ancha requerida.

A pesar de las múltiples ventajas que las nanopartículas pueden proporcionar al producto final, puede aparentemente conllevar ciertas desventajas para la salud. En primer lugar, los filtros al tener un tamaño más reducido que es proporcionalmente inverso a la superficie de estas, dando lugar a la generación de especies reactivas de oxígeno y toxicidad. Afortunadamente estas nanopartículas no pasan más allá del estrato córneo impidiendo que se absorba e introduzca en el torrente sanguíneo. Por el momento se desconoce cualquier riesgo por parte de los humanos debido a la falta de absorción de estos a través de la epidermis. El único riesgo que se ha detectado ha sido a través de la vía inhalatoria en el que podría provocar una potencial carcinogénesis por inhalación, que resulta especialmente tóxico para las personas que trabajan con estos filtros solares durante la fabricación.

Nuevos compuestos

Los formulistas han investigado sustitutos para mejorar las propiedades de los filtros utilizados en los fotoprotectores. Entre los diferentes materiales que se han planteado son el uso de:

1. La hidroxiapatita. Este compuesto se utiliza como sustancia de relleno o para formar prótesis e implantes. Resulta un material ideal al ser biocompatible y no tóxico. Aunque presenta una ligera desventaja: no absorbe en la longitud de onda UV. Para poder revertirlo, la hidroxiapatita es tratada con una solución de hierro (Fe²⁺) alcanzando el objetivo de mejorar la absorción de los rayos UVA y UVB.
2. El dióxido de cerio (CeO₂). Entre sus propiedades destaca que es relativamente transparente y absorbe las radiaciones UV, lo que proporciona una apariencia natural una vez aplicado en la piel sin dejar rastros blanquecinos. Al ofrecer una mejora de la apariencia en comparación con tanto el ZnO como el TiO₂, hace de este un compuesto adecuado para incluir en las formulaciones. Sin embargo, tiene una actividad catalítica elevada, por lo que, para poder revertir este efecto, se probó con el recubrimiento de las nanopartículas con calcio, lo que demostró mejorar sus propiedades con muy baja irritación, citotoxicidad y mutagénico, con una reducción de las radiaciones alcanzadas a la piel.
3. La hidrotalcita. Su introducción en las formulaciones con filtros UV resuelve los problemas de fotoestabilidad que pueden surgir, además, impide el contacto directo de los componentes con la piel lo que se traduce en una reducción de posibles alergias en la piel de determinados filtros orgánicos.

Los nuevos filtros UV han demostrado una evidente mejora respecto a los que se utilizan actualmente. Los utilizados presentan limitaciones a nivel del espectro, de seguridad y eficacia de los productos.

A pesar de los espectaculares resultados de los materiales alternativos planteados, se considera que debe haber una continua investigación tanto in vivo como in vitro para poder concluir que los materiales alternativos son óptimos para su aplicación en filtros solares.

Bibliografía:

1. Schneider SL, Lim HW. A review of inorganic UV filters zinc oxide and titanium dioxide. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 2019 Nov;35(6):442-446. doi: 10.1111/phpp.12439. Epub 2018 Dec 10. PMID: 30444533. Disponible en: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30444533/
2. Nery ÉM, Martinez RM, Velasco MVR, Baby AR. A short review of alternative ingredients and technologies of inorganic UV filters. J Cosmet Dermatol. 2021 Apr;20(4):1061-1065. doi: 10.1111/jocd.13694. Epub 2020 Sep 16. PMID: 32858778. Disponible en: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32858778/
3. L Guan L.; W Lim H.; F. Mohammad T. Protectores solares y fotoenvejecimiento: una revisión de la literatura actual. Revista americana de dermatología clínica. 22 (819-828) 2021. Disponible en: https://link.springer.com/article/10.1007/s40257-021-00632-5