Muchos cosméticos como lociones de protección solar contienen dióxido de titanio. Estas nanopartículas son polémicas. Los expertos sospechan que pueden tener efectos nocivos para las personas y el medio ambiente. Pero es difícil probar que las partículas estén en las lociones. Utilizando un método desarrollado por investigadores de Fraunhofer, ahora se pueden calcular las partículas.

Los cosméticos contienen cada vez más nanopartículas. Un tema especialmente sensible es el uso de partículas minúsculas en cosméticos, ya que el consumidor entra en contacto directo con los productos. Las lociones de protección solar, por ejemplo, tienen nanopartículas de óxido de titanio. Proporcionan protección UV:como una película hecha de infinitos espejos diminutos, se aplican sobre la piel y reflejan los rayos ultravioleta. Pero estas diminutas partículas son controvertidas. Pueden penetrar la piel si hay una herida, y desencadenar una reacción inflamatoria. Su uso en protectores solares en aerosol también es problemático. Los científicos temen que las partículas puedan tener un efecto perjudicial en los pulmones cuando se inhalan. Incluso el efecto sobre el medio ambiente aún no se ha investigado adecuadamente. Los estudios indican que el óxido de titanio que se ha filtrado en las playas públicas a través de protectores solares puede poner en peligro el equilibrio medioambiental. Por lo tanto, un requisito de etiquetado ha estado en vigor desde julio de 2013, basado en una directiva de la UE sobre cosméticos y productos para el cuidado del cuerpo. Si se utilizan ingredientes de tamaño nanométrico en un producto, el fabricante debe aclarar este hecho agregando "nano-" al nombre del ingrediente listado. Debido a los requisitos impuestos por la legislatura, la necesidad de métodos de análisis es enorme.

Determinación del tamaño de las partículas hasta la escala más pequeña

Los procesos de obtención de imágenes de microscopio electrónico de hoy, como microscopía electrónica de transmisión o microscopía electrónica de barrido, se basan en las propiedades de dispersión de la luz. Se utilizan para detectar todas las partículas presentes. No diferencian entre una celda, una nanopartícula o un trozo de pelusa. Estos métodos son ideales para el estudio de propiedades y formas de superficies.

"El proceso de difusión de luz y la microscopía no son lo suficientemente selectivos para muchos estudios, incluyendo exámenes toxicológicos, "dice Gabriele Beck-Schwadorf, científico del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Películas delgadas IGB en Stuttgart. La gerente del grupo y su equipo han avanzado y refinado un método de medición existente de una manera que les permite determinar nanopartículas de titanio dentro de medios complejos que constan de varios componentes diferentes que son altamente sensibles y delicados. Los investigadores miden partículas individuales por partícula individual, espectroscopia de masas de plasma acoplado inductivamente (o SP-ICP-MS). "Con este método, Determino la masa. El titanio tiene una masa atómica de 48 AMU (unidades de masa atómica). Si configuro el espectrómetro en eso, entonces puedo apuntar a la medición de titanio, "explica Katrin Sommer, químico de alimentos del IGB.

Con medición de partículas, se pulveriza una suspensión en el plasma que contiene partículas grandes y pequeñas en distribución no homogénea. La suspensión debe diluirse fuertemente para poder detectar y analizar una partícula de dióxido de titanio tras otra. Los iones se forman a partir de estas partículas en plasma caliente de aproximadamente 7, 000 Kelvin. Llegan al detector del espectrómetro como una nube de iones, y se cuentan dentro del tiempo de medición más breve de aproximadamente tres milisegundos. La intensidad de la señal se correlaciona con el tamaño de las partículas. "Convertimos la intensidad en nanómetros. Al mismo tiempo, contamos señales de partículas, a partir de la cual calculamos la concentración de partículas con una precisión de hasta el diez por ciento. Podemos establecer exactamente cuántas partículas son de un tamaño específico, "dice Sommers, explicando el procedimiento.

Fueron los científicos del IGB quienes desarrollaron originalmente los métodos para medir nanopartículas de óxido de titanio en aguas residuales. "Pero el proceso es generalmente adecuado para medios complejos, y también se puede aplicar a lociones de protección solar, ", indica el investigador. Una característica única de este enfoque:el equipo de IGB realiza el análisis y el procesamiento de datos sin software especializado". Hemos evaluado estadísticamente los datos sin procesar utilizando un programa informático estándar, y por lo tanto puede trabajar independientemente del productor. En comparación con los métodos existentes, SP-ICP-MS implica un proceso rápido que utiliza límites de detección que se extienden hasta la escala de cantidad de ultratrazas por debajo de ppm ". Por ejemplo, una muestra de unos pocos mililitros se puede examinar en unos seis minutos.

Fabricantes de cosméticos, negocios de nanotecnología, y los consumidores pueden beneficiarse del análisis de partículas para garantizar la calidad de los productos de protección solar y cuidado corporal, pero también utilícelos para analizar el agua, agua potable, y comida. Los investigadores también planean medir otras nanopartículas en el futuro, como el dióxido de sílice. Solo se puede determinar si un producto contiene dióxido de sílice mediante mediciones complejas. Para establecer la presencia de nanopartículas, primero hay que determinar su tamaño o distribución de tamaño. Según la definición de la UE, Los requisitos de declaración se aplican a un nanomaterial si al menos el 50 por ciento de las partículas contenidas son de un tamaño de entre 1 y 100 nanómetros (nm). Los métodos de análisis anteriores están llegando a sus límites aquí. Estos permiten establecer tamaños de partículas solo en soluciones puras. No son adecuados para el análisis de los medios complejos que se encuentran en la cosmética moderna. Además, Las nanopartículas con diversas propiedades químicas no se pueden diferenciar unas de otras de esta manera.