Materiali ibridi inorganici/organici per protezioni solari innovative: incapsulamento di filtri solari in zeoliti

The growing apprehension about the adverse effects resulting from prolonged exposure to ultraviolet radiations has led to a use of sunscreen increased colossally since the end of the twentieth century. As a direct consequence of this, however, there was a significant increase in the number of reports of adverse effects in part of the population following the actual use of sunscreens. In addition to the photoinstability of the ultraviolet filters contained in sunscreens, mainly responsible for phototoxicity effects in humans, issues related to their increasingly frequent use have emerged over the years. Among them, for example, there is the uncontrolled release of solar filters into the environment, which makes them potentially dangerous for natural ecosystems and the organisms that are part of them, and the photoinduced degradation that they can undergo, which often considerably reduces their real protective efficacy. To try to overcome these limitations, we encapsulated the ultraviolet filters within porous materials and we investigated the properties of the hybrid materials obtained. For this purpose, we have studied various inorganic/organic hybrids, consisting of a zeolitic framework (LTL or FAU) within which channels a solar filter (octinoxate or avobenzone) has been trapped with three different loading modes. The specific surface area and the porosity have been determined both for pure zeolites and those loaded with solar filters. The stability of the filter molecules trapped inside the channels and their interaction mode with the zeolite framework have been investigated using IR spectroscopy. The results obtained have been integrated with thermogravimetric data to more accurately evaluate the quantity of filter molecules encapsulated in the zeolitic pores and their stability at high temperatures. Finally, the shielding power of inorganic/organic hybrids has been determined by UV-Vis spectroscopy.

La crescente apprensione per gli effetti avversi derivanti dall’esposizione prolungata alle radiazioni ultraviolette ha fatto sì che l’utilizzo di protezioni solari sia aumentato in maniera colossale a partire dalla fine del XX secolo. Come diretta conseguenza di ciò è stato, tuttavia, riscontrato un notevole incremento del numero di segnalazioni di effetti avversi in parte della popolazione in seguito all’effettivo uso di creme solari. In aggiunta alla fotolabilità dei filtri ultravioletti contenuti all’interno di queste ultime, principali responsabili degli effetti di fototossicità nell’uomo, sono emerse nel corso degli anni problematiche legate al loro utilizzo sempre più frequente. Tra di esse, ad esempio, vi è il rilascio incontrollato di filtri solari nell’ambiente, che li rende potenzialmente pericolosi per gli ecosistemi naturali e gli organismi che ne fanno parte, e la degradazione fotoindotta cui essi possono andare incontro, che spesso riduce notevolmente la loro reale efficacia protettiva. Per tentare di superare queste limitazioni, si è proposto di incapsulare i filtri ultravioletti entro materiali porosi e di indagare le proprietà dei materiali ibridi ottenuti. A questo scopo sono stati studiati diversi ibridi inorganici/organici, costituiti da un framework zeolitico (LTL o FAU) entro i cui canali è stato intrappolato un filtro solare (octinoxato o avobenzone) con tre differenti modalità di caricamento. L’area superficiale specifica e la porosità sono state determinate sia per le zeoliti pure che caricate con i filtri solari. La stabilità delle molecole di filtro intrappolate all’interno dei canali e la loro modalità di interazione con il framework zeolitico sono state indagate tramite spettroscopia IR. I risultati ottenuti sono stati integrati con dati di termogravimetria per valutare più accuratamente la quantità di molecole filtro incapsulate nei pori zeolitici e la loro stabilità alle alte temperature. Infine è stato determinato il potere schermante degli ibridi inorganici/organici tramite spettroscopia UV-Vis.