Sunscreens are increasingly used nowadays, the purpose of these products is to protect our skin from ultraviolet radiation emitted by the sun, these are divided into UVA, UVB and UVC. Only UVA and UVB radiation reach our skin and can cause various problems, including skin cancer. Within the protections, the active ingredient is made up of solar filters, compounds that shield us from sunlight through absorption, refraction and dispersion. Sunscreens are divided into inorganic, or physical, and organic, or chemical. The latter act mainly by absorption. The chemical filters present in the formulations, although widely used, present various problems. In fact, upon irradiation, they can undergo photo-induced changes that generate degradation products toxic to humans, potentially leading to allergic reactions. Furthermore, organic sunscreens can also be harmful to marine biota and for this reason various solutions are sought to limit their dispersion in the sea. A strategy that is currently being tested is to encapsulate the UV organic filters in inorganic structures, so that the filters are better protected from photodegradation and are less dispersed into the environment. For this research project, two organic sunscreens, widely employed in commercial formulations, octinoxate and avobenzone, were used, and they were encapsulated within zeolites, inorganic materials with pores and properties varying depending on the composition. Both filters are aromatic molecules with significant absorption in the UV region of the light spectrum: specifically, octinoxate absorbs mainly in the UVB region, while avobenzone absorbs in the UVA region. The filters were encapsulated in two zeolites, linde type L (LTL) and faujasite (FAU), with two different loading techniques: optimized by washing and with filter in excess. The synthesized inorganic-organic hybrids were analyzed by IR and UV-Vis-NIR spectroscopies, after outgassing and thermal activations, to study the interaction between zeolite and encapsulated molecules and the thermo-stability of the innovative filter. In addition, the samples were investigated to determine the filter release in simulated seawater. The tests showed a partial release of the encapsulated filter molecules depending on the topology of the zeolitic lattice and its hydrophilicity.
Le protezioni solari sono sempre più utilizzate ai giorni nostri allo scopo di proteggere la nostra pelle dalle radiazioni ultraviolette emesse dal sole nelle loro componenti UVA, UVB e UVC. Solamente le radiazioni UVA e UVB raggiungono la nostra pelle e possono causare diverse problematiche, tra cui anche il tumore alla pelle. All’interno delle protezioni il principio attivo è costituito dai filtri solari, composti che ci schermano dalla luce solare attraverso assorbimento, rifrazione e dispersione. I filtri solari si dividono inorganici, o fisici, e in organici, o chimici. Questi ultimi agiscono principalmente attraverso assorbimento. I filtri solari chimici presenti nelle formulazioni, benché ampiamente utilizzati, presentano diverse problematiche. Infatti, in seguito a irraggiamento, possono subire cambiamenti fotoindotti che generano prodotti di degradazione tossici per l’essere umano in grado di provocare reazioni allergiche. Inoltre, i filtri solari organici possono essere dannosi anche per il biota marino e per questo si ricercano diverse soluzioni per limitarne la dispersione in mare. Una strategia che è attualmente testata è incapsulare i filtri solari in strutture inorganiche, in modo che i filtri risultino maggiormente protetti dalla fotodegradazione e vengano dispersi nell’ambiente con maggiori difficoltà. Per questo progetto di ricerca sono stati utilizzati due filtri solari organici molto diffusi nelle formulazioni in commercio, octinoxato e avobenzone, e sono stati incapsulati all’interno di zeoliti, materiali inorganici con pori e proprietà variabili a seconda della composizione. Entrambi i filtri sono molecole aromatiche con assorbimenti significativi nella regione UV dello spettro luminoso: nello specifico l’octinoxato assorbe principalmente nella regione UVB, mentre l’avobenzone assorbe nella regione UVA. I filtri sono stati incapsulati in due zeoliti, linde type L (LTL) e faujasite (FAU), con due diverse tecniche di caricamento: ottimizzato tramite lavaggio e in eccesso di filtro. Gli ibridi inorganici-organici che si sono formati sono stati analizzati tramite spettroscopia IR e UV-Vis-NIR, in seguito a degassamenti e attivazioni termiche, per studiare le modalità di interazione tra zeolite e molecole incapsulate e la termo-stabilità del filtro innovativo. Inoltre, i campioni prodotti sono stati utilizzati per valutare il rilascio di filtro in acqua marina simulata. I test hanno evidenziato un rilascio parziale delle molecole di filtro incapsulate dipendente dalla topologia del reticolo zeolitico e della sua idrofilia.
Materiali ibridi inorganici-organici per protezioni solari innovative: valutazione della stabilità in ambiente marino
DELUCCHI, FRANCESCO
2021/2022
Abstract
Le protezioni solari sono sempre più utilizzate ai giorni nostri allo scopo di proteggere la nostra pelle dalle radiazioni ultraviolette emesse dal sole nelle loro componenti UVA, UVB e UVC. Solamente le radiazioni UVA e UVB raggiungono la nostra pelle e possono causare diverse problematiche, tra cui anche il tumore alla pelle. All’interno delle protezioni il principio attivo è costituito dai filtri solari, composti che ci schermano dalla luce solare attraverso assorbimento, rifrazione e dispersione. I filtri solari si dividono inorganici, o fisici, e in organici, o chimici. Questi ultimi agiscono principalmente attraverso assorbimento. I filtri solari chimici presenti nelle formulazioni, benché ampiamente utilizzati, presentano diverse problematiche. Infatti, in seguito a irraggiamento, possono subire cambiamenti fotoindotti che generano prodotti di degradazione tossici per l’essere umano in grado di provocare reazioni allergiche. Inoltre, i filtri solari organici possono essere dannosi anche per il biota marino e per questo si ricercano diverse soluzioni per limitarne la dispersione in mare. Una strategia che è attualmente testata è incapsulare i filtri solari in strutture inorganiche, in modo che i filtri risultino maggiormente protetti dalla fotodegradazione e vengano dispersi nell’ambiente con maggiori difficoltà. Per questo progetto di ricerca sono stati utilizzati due filtri solari organici molto diffusi nelle formulazioni in commercio, octinoxato e avobenzone, e sono stati incapsulati all’interno di zeoliti, materiali inorganici con pori e proprietà variabili a seconda della composizione. Entrambi i filtri sono molecole aromatiche con assorbimenti significativi nella regione UV dello spettro luminoso: nello specifico l’octinoxato assorbe principalmente nella regione UVB, mentre l’avobenzone assorbe nella regione UVA. I filtri sono stati incapsulati in due zeoliti, linde type L (LTL) e faujasite (FAU), con due diverse tecniche di caricamento: ottimizzato tramite lavaggio e in eccesso di filtro. Gli ibridi inorganici-organici che si sono formati sono stati analizzati tramite spettroscopia IR e UV-Vis-NIR, in seguito a degassamenti e attivazioni termiche, per studiare le modalità di interazione tra zeolite e molecole incapsulate e la termo-stabilità del filtro innovativo. Inoltre, i campioni prodotti sono stati utilizzati per valutare il rilascio di filtro in acqua marina simulata. I test hanno evidenziato un rilascio parziale delle molecole di filtro incapsulate dipendente dalla topologia del reticolo zeolitico e della sua idrofilia. | File | Dimensione | Formato | |
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