Bollettino della Comunità Scientifica in Australasia
Ambasciata d’Italia
Dicembre 2008
CANBERRA
NUOVI SISTEMI DI VEICOLAZIONE DI FILTRI SOLARI
Santo Scalia –Dipartimento di Scienze Farmaceutiche – Università di Ferrara – Ferrara – Italia
L’attività scientifica del gruppo di ricerca da me diretto si è focalizzata negli ultimi anni sullo sviluppo di sistemi
innovativi per migliorare le caratteristiche dei filtri solari. L’importanza di questo filone di ricerca è suffragata
dalle conoscenze sempre più ampie che sono state acquisite sugli effetti negativi causati dalla luce solare.
Infatti, l’esposizione alle radiazioni UV (290-400 nm) dello spettro solare riveste un ruolo fondamentale
nell’eziologia di diverse patologie a carico della cute umana quali processi infiammatori, alterazione del sistema
immunologico e lo sviluppo di neoplasie cutanee (Ziegler et al., Nature, 1994). In particolare, i tumori di tipo
non-melanoma rappresentano le neoplasie umane più diffuse e la loro incidenza insieme a quella del melanoma
sta aumentando in maniera più rapida rispetto alle altre forme di cancro (Lens e Dawes, British J. Dermatol.,
1999). Sebbene la riduzione del tempo d’esposizione e l’utilizzo di un abbigliamento appropriato vengano
considerati sistemi efficaci per ridurre gli effetti negativi delle radiazioni solari, l’applicazione sulla pelle di
preparazioni contenenti filtri solari rappresenta una delle strategie più diffuse per proteggere la cute dai danni
causati dalle radiazioni solari (EC Commission, Off. J. Eur. Union, 2006). Nonostante l’efficacia di queste
sostanze sia stata dimostrata (Gasparro et al., Photochem. Photobiol., 1998), evidenze sempre maggiori
indicano che il grado di fotoprotezione prodotto dai filtri solari sia spesso inferiore rispetto a quello atteso
(Diffey et al., Eur. J. Dermatol., 1997). Inoltre, il numero di segnalazioni di effetti collaterali dovuti all’utilizzo
di queste sostanze è in aumento. Per questi motivi i filtri solari sono oggetto di continue innovazioni
tecnologiche e di un elevato livello di attenzione da parte degli organismi internazionali di controllo in relazione
alla loro sicurezza d’uso. I filtri solari sono sostanze in grado di riflettere o assorbire l’energia dei raggi UV
della luce solare, proteggendo la pelle dagli effetti nocivi causati da queste radiazioni. Proprio a causa della loro
capacità di assorbire radiazioni, i filtri solari sono molecole potenzialmente instabili. I processi di dissipazione
dell’energia assorbita possono infatti portare, in alcuni casi, a degradazione del filtro solare stesso con
conseguente riduzione dell’effetto protettivo e formazione di specie tossiche (Scalia et al., Eur. J. Pharm. Sci.,
2004). Risulta quindi evidente come un’elevata fotostabilità costituisca una delle caratteristiche più importanti
per assicurare l’efficacia e la sicurezza di queste sostanze. Questa proprietà deve costituire un requisito
fondamentale per lo sviluppo di nuovi prodotti solari, come indicato anche nella recente raccomandazione della
Commissione Europea sull’efficacia dei prodotti solari (EC Commission, Off. J. Eur. Union, 2006). La strategia
che è stata perseguita nel mio gruppo di ricerca per migliorare il comportamento fotochimico dei filtri solari è
basata sulla loro incapsulazione in microparticelle (particelle di dimensioni comprese tra 0.001-0.005 mm a 0.20.3 mm) che esplicano il loro effetto protettivo mediante riflessione e diffusione della radiazione incidente. In
particolare sono state studiate particelle lipidiche, sistemi costituiti da lipidi naturali solidi a temperatura
ambiente, con elevata affinità per i costituenti della pelle e quindi particolarmente biocompatibili e
caratterizzate da elevata tollerabilità cutanea. I sistemi particellari sono stati prodotti con la tecnica di fusione,
ritenuta più idonea di altre metodiche in quanto permette di evitare l’impiego di solventi organici. La
caratterizzazione dei sistemi microparticellari ottenuti viene effettuata mediante microscopia ottica, microscopia
a scansione elettronica (un’immagine rappresentativa ottenuta al microscopio elettronico é riportata nella Fig.
1), analisi termica e diffrattometria dei raggi X. I vettori microparticellari sono stati poi esaminati in relazione al
possibile effetto stabilizzante sui filtri solari incapsulati mediante esperimenti di fotolisi condotti sottoponendo i
campioni ad irraggiamento prodotto da un simulatore solare (SunTest CPS+). Per riprodurre le reali condizioni
di utilizzo dei prodotti solari, le microparticelle sono state inserite in idonee formulazioni (creme). Sono stati
studiati (Scalia et al., Int. J. Pharm., 2006; Tursilli et al., Eur. J. Pharm. Biopharm., 2007; Scalia et al., J. Pharm.
Pharmacol., 2007) alcuni tra i filtri solari più diffusi (butil metossidibenzoilmetano, octil dimetil
aminobenzoato, metilbenziliden canfora). In particolare, il butil metossidibenzoilmetano, il filtro UV-A (320400 nm) più efficiente e più utilizzato, è caratterizzato da un’elevata fotoinstabilità che ne riduce il potere
fotoprotettivo durante l’utilizzo. Microparticelle lipidiche contenenti butil metossidibenzoilmetano sono state
preparate utilizzando tristearina e fosfatidilcolina e sottoposte ad esperimenti di fotodegradazione. I risultati
ottenuti hanno evidenziato che la microincapsulazione del filtro solare produce una riduzione significativa
(47.2%) della degradazione indotta dalla luce del butil metossidibenzoilmetano (Fig. 2). Inoltre, l’ effetto
fotoprotettivo delle microparticelle lipidiche risulta essere stabile nel tempo (Fig. 2).
Un altro requisito estremamente importante per assicurare l’efficacia dei filtri solari è quello relativo
all’assorbimento percutaneo. Infatti, poiché queste sostanze esplicano la loro azione sulla superficie della pelle,
è necessario che in seguito ad applicazione topica il filtro solare venga trattenuto negli strati più esterni del
corneo e che il suo assorbimento transdermico sia limitato. Diversi studi sia in vitro che in vivo hanno
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dimostrato che alcuni filtri solari vengono assorbiti in seguito ad applicazione topica in volontari sani e
risultano rintracciabili nelle urine (Hayden et al., Lancet, 1997). In relazione a questo aspetto, ed in
collaborazione con il gruppo della Prof. H. Benson (Curtin University, Perth) abbiamo studiato l’utilizzo delle
ciclodestrine come sistemi per ridurre la permeazione attraverso pelle umana dei filtri solari più comunemente
utilizzati. Le ciclodestrine sono oligosaccaridi ciclici costituiti da un numero variabile di unità di glucosio, la cui
struttura tridimensionale è approssimativamente quella di un tronco di cono. Questa particolare configurazione
delle ciclodestrine conferisce loro la capacità di includere all’interno della loro cavità sostanze di dimensioni
compatibili (peso molecolare compreso tra 100 e 400). Questo processo può ridurre la penetrazione cutanea
della sostanza inclusa e quindi favorirne la localizzazione negli strati più superficiali della pelle. I sistemi
ciclodestrina-filtri solari sono stati preparati con diverse metodologie (tecniche in soluzione, in sospensione,
kneading) e caratterizzati mediante studi di solubilità, analisi termica, risonanza magnetica nucleare e
diffrattometria dei raggi X. Preparazioni contenenti i filtri solari in forma libera o associati con ciclodestrine
sono stati applicati su campioni di pelle umana provenienti da interventi di chirurgia estetica e, dopo opportuni
intervalli di tempo, è stata determinata la concentrazione di filtro solare permeata nei diversi strati della cute
(strato corneo, epidermide, derma). Nel caso dell’ oxybenzone, uno dei filtri solari più comunemente utilizzati,
è stato osservato che quando esso viene incluso nella solfobutiletere-b-ciclodestrina si ottiene una riduzione
notevole (>82.3 %) della quantità di filtro solare presente nell’epidermide e nel derma (Fig. 3). Quindi
mediante l’utilizzo di questa ciclodestrina si produce un’elevata localizzazione dell’ oxybenzone sulla superficie
della pelle, aumentandone così l’azione fotoprotettiva (Simeoni et al., J. Incl. Phenom. Macro. Chem., 2006).
Pertanto, i risultati ottenuti indicano come sia le microparticelle lipidiche che le ciclodestrine rappresentino
idonei sistemi per la formulazione di prodotti solari innovativi ad alto valore fotoprotettivo e ad elevata
sicurezza.
0.010 mm
Figura 1. Immagine al
metossidibenzoilmetano.
microscopio elettronico di microparticelle lipidiche
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contenenti butil
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Figura 2. Fotodegradazione del BMDBM in emulsioni O/A contenenti il filtro solare libero o
microincapsulato e conservate per 3 mesi a temperatura ambiente ed al riparo dalla luce.
Figura 3. Assorbimento percutaneo dell’oxybenzone come tale o associato con ciclodestrine attraverso pelle
umana.
Santo Scalia, PhD
Professore Associato
Dipartimento di Scienze Farmaceutiche
via Fossato di Mortara, 17
44100 Ferrara (Italy)
Phone:+39-0532-455919
E-mail:[email protected]
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