Previsão do fator de proteção solar de formulações cosméticas através da técnica de espectroscopia ultravioleta associada a quimiometria

Abstract

Resumo: Apesar dos conhecidos efeitos positivos da radiação solar ao ser humano, há possíveis prejuízos à saúde, como o câncer de pele, e neste sentido, para manutenção da saúde e prevenção deste tipo de doença, é recomendado o uso de protetores solares durante a exposição solar. A medida do fator de proteção solar (FPS), assim como as demais avaliações da eficácia de protetores solares, são de vital importância para a indústria cosmética. Os protetores solares são compostos por substâncias químicas (orgânicas e/ou inorgânicas) que são capazes de absorver, refletir ou dissipar a radiação UV incidente, de modo a prevenir que ela entre em contato com a pele. Existem regras específicas para o seu desenvolvimento, fabricação e comercialização no mercado. A avaliação da eficácia, ou seja, seu FPS e o fator de proteção UVA do produto (FPUVA), envolvem uma resposta biológica, a vermelhidão e pigmentação da pele, respectivamente, portanto, são avaliados através de metodologias in vivo, que exigem a exposição de participantes humanos à radiação UV. Atualmente existe um método in vitro alternativo ao teste in vivo para a determinação do FPUVA, utilizando espectrometria ultravioleta. Devido a necessidade de desenvolvimento de uma metodologia in vitro também para a determinação do FPS, o presente trabalho propõe um método de predição, empregando espectroscopia ultravioleta associada a ferramentas quimiométricas. Para isso, trinta amostras de protetores solares comerciais rotulados como FPS 15, 30 e 50, foram submetidas à análise por espectroscopia ultravioleta, seguindo uma adaptação do método ISO 24443:2012. Os espectros foram submetidos ao método de análise por componentes principais (PCA), que trouxe indícios de agrupamentos do FPS nominal pelo perfil espectral dos produtos. A partir destes dados um modelo de classificação PLS-DA foi gerado com o objetivo de predizer o FPS do produto, 15, 30 ou 50. O modelo proposto foi considerado satisfatório para o objetivo descrito, apresentando um RMSEC de aproximadamente 0,5 com 3 LV e assertividade na predição das classes, de cerca de 75% dos produtos que compõem os conjuntos de calibração e validação externa. O método proposto mostra-se promissor durante o desenvolvimento de produtos em indústria cosmética e farmacêutica, como uma alternativa ou complementação ao uso de humanos em testes prévios preditivo, além de representar simplicidade de execução, redução de tempo e custo. Palavras-chave: Espectroscopia ultravioleta, proteção solar, FPS, quimiometria, PLS-DA, PCA.

Abstract: Despite the positive effects of the solar radiation to humans, there are some health risks, such as skin cancer, and in this regard, to reduce the risk of this type of disease, it is recommended to use sunscreens during the sun exposure. The main benefit of sunscreens is the sun protection factor (SPF), and the evaluation of this type of product is of vital importance to the cosmetic industry. Sunscreens contains chemicals that can absorb, reflect or dissipate UV radiation to prevent contact with the skin, and there are specific rules for their development, manufacture and marketing in the market. One important topic about this kind of products, is the efficacy assessment of the SPF and the FPUVA (factor protection against UVA) and as both involves a biological response: redness and pigmentation of the skin, respectively, to evaluate this two endpoints, it's necessary to submit human participants to UV radiation. However, there is currently an alternative in vitro method to in vivo testing for the determination of FPUVA, using ultraviolet spectrometry but there isn't a substitute for the SPF protocol. For this reason, the propose of the present work is to propose a prediction method to estimate the SPF in vivo, using ultraviolet spectroscopy associated with chemometric tools. For this evaluation, samples with SPF of 15, 30 and 50 were analyzed by ultraviolet spectroscopy, following an adaptation of the ISO 24443: 2012 method and their spectra were subjected to the principal component analysis (PCA) method, which indicated some groupings according with de SPF of the products. Then, the data was submitted to a classification method (PLS-DA), and the PLS-DA model was generated with the following SPF products: 15, 30 or 50. The result of this research was satisfactory until the present, presenting RMSECV of approximately 0.5 with 3 LV and assertiveness of class prediction of 75% of the products. The method seems to be promising during the development of products in the cosmetic and pharmaceutical industry, as an alternative or complement to the use of humans in previous tests, especially because of your simplicity of execution and reduction of time and cost. Keywords: Ultraviolet spectroscopy, sun protection, SPF, chemometrics, PLS-DA, PCA