UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

CARRERA DE QUÍMICA Y FARMACIA

SEMESTRAL

TEMA:

DISEÑO DE UN NUEVO PROTECTOR SOLAR A BASE DE CRISTALES

LÍQUIDOS UTILIZADOS COMO SISTEMAS DE LIBERACIÓN

PROLONGADA

TRABAJO DE TITULACIÓN PRESENTADO COMO REQUISITO PREVIO

PARA OPTAR POR EL GRADO DE QUÍMICA Y FARMACÉUTICA

AUTORA

ANDREA IVETTE MAQUILÓN SANTILLÁN

TUTOR

FERNANDA KOLENYAK DOS SANTOS PhD.

GUAYAQUIL – ECUADOR

2018 - 2019

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

Dedicatoria:

Dedico mi tesis a mi madre y a mi hermana que me han enseñado que en

esta vida nada es imposible, que los obstáculos son capaces de sobrellevar

y que solo son para hacernos más fuertes cada dia, lección de vida que

nunca olvidaré.

XII

AGRADECIMIENTOS

En primer lugar agradezco a Dios por todo lo que me proporciona y

todas las oportunidades, por guiarme en el transcurso de mi vida y

poder culminar una etapa de mi vida con éxito.

A mis queridos padres por darme la motivación, el amor de seguir

adelante y el apoyo para alcanzar mis metas.

A La Dra. Fernanda Kolenyak por ser mi tutora, docente y amiga de

todo corazón gracias por todo.

A mis amigos BCN por incentivarme y auxiliarme cuando más lo

necesite.

A la “Universidad Estadual Paulista (UNESP- Araraquara, Brasil)

donde se realizaron diferentes análisis la cual sin ellos no

hubiésemos avanzado nuestro proyecto.

XIII

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN .......................................................................................1

CAPITULO I ..............................................................................................3

I.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................3

I.2 Problema: ..........................................................................................3

I.3 Hipótesis:...........................................................................................3

I.4 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA .....................................................4

I.5 OBJETIVOS .........................................................................................5

I.5.1 Objetivos generales .........................................................................5

I.5.2 Objetivos específicos ......................................................................5

CAPITULO II .............................................................................................6

MARCO TEÓRICO ....................................................................................6

II.1 El sol: ...............................................................................................6

II.1.1 La radiación solar: ......................................................................6

II.1.2 Rayos UV: ..................................................................................7

II.1.3 Índice de la radiación solar. ........................................................9

II.1.4 Riesgos de exposición prolongada ...........................................11

II.2. Piel ................................................................................................13

II.2.1 Capas de la piel ........................................................................13

II.2.2 Fototipos: .................................................................................16

II.3 Fotoprotectores ..............................................................................18

II.3.1 Medidas de protección solar: ....................................................19

II.3.2Factor de protección solar (SPF): ..............................................20

XIV

II.3.3 Mecanismo de acción de los protectores solares. ....................21

II.4 Cristal líquido: .................................................................................23

II.4.1Fase lamelar .............................................................................23

II.4.2 Fase hexagonal: .......................................................................24

II.4.3 Fase cúbica: .............................................................................25

II.4.4 Ventajas ...................................................................................25

CAPITULO III ..........................................................................................26

METODOLOGÍA......................................................................................26

III.1 Preparación de los cristales líquidos ..............................................26

III.2 Microscopía de luz polarizada .......................................................26

III.3 Calorimetría diferencial de barrido (DSC) ......................................26

III.4Determinación in vitro del Factor de Protección Solar (FPS) ..........27

III.5 Diseño de la crema protectora solar ..............................................27

III.6 Estudios de Permeabilidad y retención cutánea in vitro. ................27

CAPITULO IV ..........................................................................................28

RESULTADOS ........................................................................................28

IV.1 Preparación de los cristales líquidos .............................................28

IV.2 Microscopía de luz polarizada (PLM) ............................................28

IV.3 Calorimetría diferencial de barrido (DSC .......................................30

IV.4 Determinación in vitro del Factor de Protección Solar (FPS) .........31

IV.5 Microscopia de luz polarizada de la crema protectora solar ..........33

IV.6 Estudios de Permeabilidad y retención cutánea in vitro.................33

CAPITULO 5 ...........................................................................................36

V.1 Conclusiones .................................................................................36

V.2 Recomendaciones .........................................................................37

XV

ÍNDICE DE FÍGURAS

Figura 1 Espectro electromagnético de importancia dermatológica. ..........7

Figura 2: descripción de los rayos UVA Y UVB en interacción con la piel ..8

Figura 3 Esquema de las capas de la epidermis ......................................14

Figura 4: Diferentes tipos de melanocitos y gránulos de melanina según el

color de piel .............................................................................................15

Figura 5 Vasculatura de la piel.................................................................16

Figura 6 : variedad de tonalidades de los Fototipos cutáneos ..................18

Figura 7 Fase lamelar, estructura de cristal liotrópico ..............................24

Figura 8 fase hexagonal, estructura de cristales liotrópico .......................24

Figura 9: fase cubica fuente: ....................................................................25

Figura 10 Formación de Cristales líquidos ...............................................28

Figura 11 Microscopia de luz polarizada de los cristales líquidos. A cristal

líquido sin dióxido de titanio y B cristal líquido con dióxido de titanio. ......29

Figura 12 calorimetría diferencial de barrido (DSC) .................................30

Figura 13 DSC del cristal líquido y del cristal líquido + el dióxido de titanio.

................................................................................................................31

Figura 14 Microscopia de luz polarizada de la crema protectora solar .....33

Figura 15 Cristales líquidos al microscopio con luz polarizada ................34

Figura 16 Protector solar retenido en la piel.............................................35

XVI

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 longitudes de onda de la Irradiación solar .....................................7

Tabla 2 Efectos de las diferentes radiaciones sobre piel ...........................9

Tabla 3 Representación del índice de radiación ultravioleta, ...................10

Tabla 4 Clasificación de los Fototipos cutáneos sobre la base de la

susceptibilidad a la quemadura solar, capacidad de bronceado y el riesgo

de cáncer de piel. ....................................................................................17

Tabla 6 Nivel de protección basado en el factor de protección solar ........21

Tabla 7 Factor de protección in vitro de los cristales líquidos ..................32

Tabla 8 Protección contra la radiación .....................................................32

XVII

ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo 1 crema fotoprotectora con cristales líquidos ...............................44

Anexo 2 fotoportector comercial ..............................................................45

Anexo 3 muestras recogidas en la determinación in vitro ........................46

Anexo 4 espectrofotografo .......................................................................47

Anexo 5: Análisis de permeación y retención cutánea. ............................48

Anexo 6 muestra del análisis determinación del factor solar ....................49

Anexo 7 tejido cutáneo de la oreja del cerdo ...........................................50

XVIII

INDICE DE ABREVITURAS

CL : Cristal liquido

UVL: Luz ultra violeta

RUV: Radiación ultra violeta

ADN: Ácido Desoxirribonucleico

FDA: Food and Drug Administration

FPS O SPF: Factor de protección solar

L.O: Longitud de onda

Q.A: La queratosis actínica

UVA: Radiación ultravioleta alfa de onda larga

UVB: Radiación ultravioleta beta de onda mediana

UVC: Radiación ultravioleta de onda corta

PABA: Para-aminobenzoico

OMS: Organización Mundial de la Salud

CEC: Carcinoma escamocelular

CBC: Carcinoma basocelular

ARN: Ácido ribonucleico

CPP: Parámetro de empaquetamiento critico

XIX

GLOSARIO DE TERMINOS

Birrefrigencia: Característica óptica que consiste en la separación de un

rayo luminoso en dos, dependiendo del ángulo de incidencia, compartida

por estructuras cristalinas anisotropas no cúbicas y estructuras biológicas

semejantes. Ambos rayos separados se propagan con velocidad y

longitudes de onda diferentes.

Carcinógeno: es un agente físico, químico o biológico potencialmente

capaz de producir cáncer al exponerse a tejidos vivos.

Eritema: Enrojecimiento de la piel debido al aumento de la sangre

contenida en los capilares.

Fotodaño: es un tipo de envejecimiento prematuro causado por la

exposición prolongada a los rayos del sol. La radiación UV afecta las fibras

de colágeno en la piel y, como resultado, se forman manchas oscuras,

arrugas, signos de envejecimiento y se pierde elasticidad en la piel

Fotoenvejecimiento: el daño que provoca años de exposición de tu piel al

sol. El fotoenvejecimiento está causado por los rayos del sol que, a raíz de

estar expuesta al sol de manera repetida o prolongada, modifica las

estructuras normales.

Fotoestabilidad: Cualidad de los protectores solares de no degradarse a

causa del calor y del sol.

Fotosíntesis: Proceso químico que tiene lugar en las plantas con clorofila

y que permite, gracias a la energía de la luz, transformar un sustrato

inorgánico en materia orgánica rica en energía.

Hipopigmentaciones: Las manchas blancas en la piel, La

hipopigmentación se refiere a cualquier forma de disminución de la

pigmentación, disminución o ausencia de melanina epidérmica. Puede

ocurrir de forma localizada, como en el vitíligo, o generalizada, como en el

albinismo.

Hiperpigmentación, atrofia o adelgazamiento de la piel y dilataciones de

los vasos superficiales

XX

Hiperqueratósicas: engrosamiento de la piel debido a la irritación por el

sol, productos químicos, la fricción frecuente o la presión. El engrosamiento

de la piel se produce en la capa externa de la piel, la que contiene una

proteína resistente protectora llamada queratina.

Inmunosupresión: Disminución o anulación de la respuesta inmunológica

del organismo mediante tratamiento médico.

Lentigos: son máculas pigmentadas benignas que aparecen como

consecuencia de un aumento en la actividad de los melanocitos

epidérmicos.

Melanocitos: El conjunto de estos son las células responsables de la

producción de melanina, la sustancia que da color a la piel

Melasma: El melasma es una forma de hiperpigmentación que aparece en

la cara, especialmente en las mejillas, el dorso de la nariz, la frente y el

labio superior, y en ocasiones en otras partes del cuerpo expuestas al sol,

como los antebrazos.

Neoplasia cutánea: es también conocida a nivel científico como tumor o

blastoma. Esta se desarrolla como una masa anormal de tejido, neoplasma,

que va creciendo de forma descontrolada.

Pigmentación: Coloración de una parte o zona del cuerpo producida por el

depósito de un pigmento.

Poliquilodermia de Civatte: es un signo de

fotoenvejecimiento caracterizado por una dermatosis que presenta

Queratosis solar: consiste en un precáncer de piel muy común, es un

parche grueso y escamoso en la piel, que se desarrolla después de muchos

años de exposición al sol.

Queratinocitos: son células predominantes (80%-90%) de la epidermis, la

capa más superficial de la piel

Telangiectacias: son dilataciones de pequeños vasos sanguíneos en la

superficie de la piel.

XXI

Sensibilización: Proceso por el cual un organismo se vuelve sensible y

reacciona de forma visible a una determinada agresión física, química o

biológica

XXII

FACULTAD: CIENCIAS QUÍMICAS

CARRERA: QUÍMICA Y FARMACIA

UNIDAD DE TITULACIÓN

“DISEÑO DE UNA NUEVA CREMA PROTECTOR SOLAR CON

CRISTALES LÍQUIDOS PARA LA LIBERACIÓN PROLONGADA DE UN

PROTECTOR SOLAR”

Autor: Andrea Ivette Maquilón Santillán

Tutor: Fernanda Kolenyak dos Santos

RESUMEN

Los protectores solares son de gran importancia para la salud de la

población que se exponen al sol, sin embargo son costosos lo que dificulta

el acceso. Los cristales líquidos son sistemas que presentan como ventaja

aumentar el tiempo de permanencia de sustancias activas. El presente

trabajo posee como finalidad de diseñar un protector solar con cristales

líquidos que actúen como sistemas de liberación prolongada que proteja de

manera eficaz contra los rayos UVB-UVA. Se utilizó métodos de

microscopia de luz polarizada, calorimetría diferencial de barrido para la

caracterización físico química, los cuales mostraron la presencia de cruces

de malta. La determinación in vitro de factor de protección mostro que el

dióxido de titanio incorporado a los cristales líquidos fueron más efectivo

que el principio activo libre. Los resultados mostraron que los cristales

líquidos favorecen la fotoprotección cutánea y pueden ser utilizados como

sistemas para la aplicación de protectores solares.

Palabras claves: fotoprotección, cristales líquidos, radiación ultravioleta,

sistemas de liberación prolongada, dióxido de titanio.

XXIII

FACULTY: CHEMICAL SCIENCES

CAREER: CHEMISTRY AND PHARMACY

TITULATION UNIT

“DESIGN OF A NEW SOLAR PROTECTIVE CREAM WITH LIQUID

CRYSTALS FOR THE PROLONGED RELEASE OF A SOLAR PROTECTOR”

Author: Andrea Ivette Maquilón Santillán

Tutor: Fernanda Kolenyak dos Santos

ABSTRACT

Sunscreens are of great importance for the health of the population that are

exposed to the sun, however they are expensive which hinders access.

Liquid crystals are systems that have the advantage of increasing the

residence time of active substances. The purpose of this work is to design

a sunscreen with liquid crystals that act as prolonged release systems that

effectively protect against UVB-UVA rays. We used polarized light

microscopy methods, differential scanning calorimetry for the physical and

chemical characterization, which showed the presence of malt crosses. The

in vitro determination of protection factor showed that titanium dioxide

incorporated into liquid crystals was more effective than the free active

ingredient. The results showed that liquid crystals favor skin photoprotection

and can be used as systems for the application of sunscreens.

Keywords: Photoprotection, liquid crystals, ultraviolet radiation, prolonged

release systems, titanium dioxide.

1

INTRODUCCIÓN

La luz solar es un elemento natural e importante para que se desarrolle la

vida en la tierra, ya que ejerce una influencia significativa al medio

ambiente. Por lo tanto la tierra depende de la radiación solar,

principalmente la ultravioleta (UV), sin embargo las altas cantidades de

radiación son perjudiciales para el ser humano (Raveedran,S;

Raveedran,M; Umair, M, 2017).

Los rayos UVB-UVA son capaces de pasar en un 5% por la capa de ozono

y llegar a piel donde forman radicales libres que provocan daños al tejido

cutáneo. La falta de protección solar genera efectos secundarios como

sensibilidad, eritemas de primer grado (que afectan las primeras capa de la

piel), dermatoheliosis comúnmente conocida como el fotoenvejecimiento

derivando a arrugas profundas, melasmas y queratosis solar incluso

melanomas (Mendoza at al., 2017).

Los Fotoprotectores son productos destinados a la prevención de

afecciones cutáneas causadas por el sol, protegiendo la piel. La Food and

Drug Administration (FDA), indica la importancia del uso de los

fotoprotectores como medida de prevención de trastornos cutáneos solares

(Rodrigues et al., 2018).

Actualmente existe gran interés mundial por medidas de evitar las

enfermedades cutáneas provocadas por la radiación UV, en este sentido,

existe un aumento significativo de protectores solares en venta en el

mercado. Sin embargo, son productos de elevado costo.

La problemática se basa en que cada vez es mayor el número de personas

que presentan afecciones de la piel debido a la falta de uso de protectores

solares.

Los sistemas de liberación prolongada, son aceptados debido a la

capacidad que presentan de modificar el comportamiento farmacocinético

de moléculas activas. Dentro de estos se encuentran los cristales líquidos

2

(CL) que son sistemas transparentes que presentan una estabilidad

termodinámica.

Son sistemas que poseen características de un material sólido cristalino y

líquido que con su parte líquida pueden fluir pero a la vez poseen un orden

orientacional del corto alcance como los sólidos cristalinos, es considerado

como sistema de liberación prolongada debido a la capacidad de mantener

las sustancias activas por mayor periodo de tiempo comparado con los

productos convencionales.

La finalidad del presente proyecto es proponer una formulación que posea

una protección durante largos períodos de tiempo sin que cause, o que

disminuya los efectos secundarios al organismo. Para ello, se preparó

cristales líquidos, a partir de un punto del diagrama de fases desarrollado

por Reyes y Baque (2018), la caracterización físico-químico fue realizada

mediante la microscopía de luz polarizada y microscopía por diferencia de

barrido (DSC) y por la actividad fotoprotectora.

El estudio de permeación cutánea fue realizado por 12 horas utilizando piel

de oreja de chancho. Los resultados mostraron cruces de malta para los

sistemas con y sin dióxido de titanio (TiO2), lo que indica la formación de

cristales líquidos de fase lamelar. Los análisis de DSC mostraron la

formación de un nuevo material cristalino cuando fue incorporado el TiO2 lo

que sugiere una interacción del principio activo con la matriz del sistema.

El TiO2 mostro una mejor actividad fotoprotectora comparada con el activo

libre. Además los estudios de permeación y retención cutánea, mostraron

que el activo se mantuvo retenido en la piel lo que indica que no se

absorbió. Los resultados mostraron que los cristales líquidos favorecen la

fotoprotección cutánea y pueden ser utilizados como sistemas

prometedores para la aplicación de protectores solares para la industria

cosmética-farmacéutica.

3

CAPITULO I

I.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La luz solar es un elemento natural e importante para que se desarrolle la

vida en la tierra, ya que ejerce una influencia significativa al medio

ambiente. Por lo tanto la tierra depende de la radiación solar,

principalmente la ultravioleta, la capa de ozono también conocida como

ozonosfera presenta una función importante en la filtración de los rayos

solares, para que estos no lleguen con tanta intensidad en la tierra, evitando

que los rayos solares no sean tan agresivos hacia los seres humanos. El

constante deterioro del planeta sumado a cambio climático y todas las

consecuencias que vienen con ello, tienen como una respuesta final a la

modificación de los factores ambientales y climáticos. Estos factores

pueden promover ciertos problemas cutáneos a la población, tales como,

eritema, manchas, foto envejecimiento, hasta las más graves como el

cáncer de piel. Para evitar estos problemas el uso de protectores solares

son de gran importancia, sin embargo, estos productos a pesar de

presentar un fácil acceso, son muy costosos y además se debe aplicar

varias veces al día para proteger la piel de los daños provocados por los

rayos solares, lo que dificulta su uso, ya que la rutina de las personas no

les permite acordarse de la aplicación de la crema. Debido a esto, sería

importante desarrollar una nueva alternativa tecnológica que conserve el

protector solar actuando por más tiempo.

I.2 Problema:

¿Podrá la nueva forma farmacéutica tener un efecto prolongado de

protección solar?

I.3 Hipótesis:

La forma farmacéutica presentará un efecto protector prolongado contra

los rayos UV

4

I.4 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA

Los protectores solares son de gran importancia para mantener la salud de la piel

de la población expuesta al sol, sin embargo, para mantener la protección contra los

rayos solares es importante aplicar la crema cada dos horas, ya que no existe un

protector que se pueda aplicar solo una vez al día. Debido a la escasez de

protectores solares de sistemas de liberación prolongada, se propone diseñar una

nueva alternativa de protectores solares que facilite su uso, debido a que los

sistemas son caracterizados por presentar un efecto prolongado. Estas

características pueden favorecer la aceptabilidad de uso de los protectores solares

por la población y de esta manera evitar los riesgos de enfermedades cutáneas.

5

I.5 OBJETIVOS

I.5.1 Objetivos generales

Diseñar un nuevo protector solar a base de cristales líquidos utilizados como

sistemas de liberación prolongada.

I.5.2 Objetivos específicos

Realizar la caracterización fisicoquímica de los cristales líquidos.

Determinar el tiempo de acción protectora del nuevo protector solar.

Proponer los beneficios de usar cristales líquidos en una forma farmacéutica

de acción prolongada.

6

CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

II.1 El sol:

La luz solar es de vital importancia para la vida de los seres humanos y demás

organismos vivos que habitan en el planeta tierra, ya que está demostrado que ésta

presenta ventajas para la salud como por ejemplo, la síntesis de vitamina D por los

riñones, además de promover la fotosíntesis para las plantas. Por otra parte, el

calor procedente del sol que llega a la atmósfera, favorece la temperatura estable

y óptima para el desarrollo de diferentes formas de vida que viven en el planeta, la

luz solar ha demostrado poseer muchas ventajas para la salud tales como vitamina

D, la fototerapia se ha utilizado desde la antigüedad para el tratamiento de muchas

enfermedades aunque sus efectos a exposición prolongada aceleran el proceso de

envejecimiento (Raveedran et al , 2017).

Es muy importante saber que los daños que provoca el sol son de carácter

acumulativo y que cerca de un 80 % del daño que provoca en la piel lo cometen

antes de cumplir 18 años de edad por lo tanto es fundamental que las personas

conozcan los beneficios de recibir los rayos solares así como también las

desventajas y crear métodos para cuidar la piel a la exposición (Mora, M; Olivares,

A; González, T; Castro, I, 2010).

II.1.1 La radiación solar:

El primer interés científico surgió cuando Isaac Newton descubrió el espectro de luz

visible en colores del arcoíris en 1669, mientras que el espectro infrarrojo la

descubrió los científicos Herschel en 1800 y Ritter descubrió la luz ultravioleta en

1801, el científico estadounidense propuso dividir la luz ultravioleta (UV) en tres

categorías; ultravioleta C (UVC) 100-280nm, ultravioleta B (UVB) 280-315nm,

ultravioleta A (UVA) 315 a 400nm (Figura 1) (Mendoza et al, 2014; Salazar, 2017).

7

Figura 1 Espectro electromagnético de importancia dermatológica.

Fuente: Wharton et al 1998

II.1.2 Rayos UV:

La radiación ultravioleta UV no es perceptible para el ojo humano por lo general la

mayoría de los rayos son absorbidos por la capa de ozono, sin embargo solo la UVB

y UVA pueden llegar a la piel. (Barbosa et al, 2018).

Radiación UVA: Es la más abundante en la superficie terrestre (aproximadamente

95 %). Es capaz de cruzar las capas de la epidermis, sin embargo, un 20 a un 30%

alcanza la dermis. Puede causar mayor daño a la piel que la UVB, como eritemas,

manchas, fotoenvejecimiento, etc. (Gegotek,A; Bielawsaka, k; Biernaki,M;

Skrzydlewska , E, 2017).

La radiación UVB: Los rayos UVB en el 70% son retenidos por la capa cornea, pero

un 20% alcanza la capa espinosa y el 10 % llega a la capa dérmica. Puede ser

directamente absorbido por el ADN (ácido desoxirribonucleico) y producir foto

lesiones debido a la intensidad de los rayos solares pueden ocasionar eritemas,

inflamación, además de aumentar la actividad de los melanocitos, provocando

hiperpigmentación en la piel (manchas) (Mendoza et al, 2014; Rodriguez et al.,

2018).

Tabla 1 longitudes de onda de la Irradiación solar

ESPECTRO DE IRRADIANCIA SOLAR

Radiaciones UVA-I 400-340 nm

Radiaciones UVA-II 340-320 nm

Radiaciones UVB: 320-280 nm

8

Radiaciones UVC: 280-100 nm

Fuente: Adaptado Barbosa et al (2018)

La radiación ultravioleta A y B son capaces de penetrar la piel (Figura 2), en

aproximadamente un 5% y formar radicales libres que dañan los componente

celulares deteriorando el tejido cutáneo, entre ellos están las proteínas, lípidos y el

ADN (Banerjee, S; Hoch, E; Kaplan, P; Dumont E l., 2017).

Figura 2: descripción de los rayos UVA Y UVB en interacción con la piel Fuente: Holick (2016)

Además los rayos UV pueden causar el fotoenvejecimiento debido a la destrucción

de las fibras de colágeno y elastina. La piel posee sus propios mecanismos de

defensa natural (producción de melanina), esta pigmentación no es suficiente para

disminuir totalmente el daño nocivo, la Tabla 2 muestra el efecto de la radiación

solar sobre la piel (Al-Jamal, M; Griffith, J; Lim, H., 2014).

9

Tabla 2 Efectos de las diferentes radiaciones sobre piel Artega et al (2013)

Tipo Capacidad de Penetración

efectos

UVC

Epidermis

Carcinógeno

UVB

Epidermis

Eritema inmediato

Inmunosupresión

Bronceado

Cáncer no melanoma

UVA

Niveles profundos de la

dermis

Fotoenvejecimiento

Sensibilización

Melanoma

VISIBLES

Hipodermis

Fototoxicidad

fotoalergia

INFRARROJOS

hipodermis

Vasodilatación

Aumento de la

temperatura

eritema inmediato

deshidratación

II.1.3 Índice de la radiación solar.

Es un indicador de la radiación ultravioleta (RUV) que llega a la superficie terrestre

desde el sol, es expresado en niveles que varían desde el más leve hasta el más

intenso, estos valores son expresados de manera de poder cuantificar el efecto

10

nocivo de la radiación en la piel. La Tabla 3 muestra los detalles de los niveles y sus

respectivos efectos (Manrique J, Ordoñez M., 2016).

Tabla 3 Representación del índice de radiación ultravioleta,

Fuente: Organización Meteorológica Mundial, OMS.

Índice UV Nivel de riesgo Acciones de protección

1 – 2 mínimo ninguna

3-5 Bajo Aplicar factor de

protección solar

6-8 moderado

Aplicar factor de

protección solar

Uso de sombrero

9-11 alto

Aplicar factor de

protección de sombrero,

uso de sombreros y

gafas con filtro UV-A Y B

12-14 Muy alto

Aplicar factor de

protección de sombrero,

uso de sombreros y

gafas con filtro UV-A Y B

14 Extremadamente alto

Aplicar factor de

protección de sombrero,

uso de sombreros y

gafas con filtro UV-A Y B.

tiempo de exposición

limitado

11

II.1.4 Riesgos de exposición prolongada

II.1.4.1 Quemaduras solares

La exposición al sol sin protección puede generar algunos efectos perjudiciales

como las quemaduras solares. Estas, cuando son leves provocan enrojecimiento a

la piel además de sensibilidad pero la exposición y las quemaduras solares son las

causas principales para provocar cáncer de piel. Este tipo de quemaduras afectan

las primeras capas de la piel y son clasificadas como de primer grado. La exposición

más intensa puede producir un daño en la dermis siendo clasificada como de

segundo grado, normalmente son acompañadas de dolor, ampollas, edemas, por lo

que se recomienda visitar al médico (Pettigrew et al., 2016).

II.1.4.2 Envejecimiento de la piel

La parte del cuerpo más expuesta a la radiación solar son: la cara, el dorso de las

manos y los antebrazos. Estas zonas sufren diferentes secuelas sumadas con los

años, tales como: dermatoheliosis (también conocido como fotoenvejecimiento; esto

se debe a pérdida de agua produciendo deshidratación cutánea que provoca un

efecto llamado desequilibrio dérmico), arrugas profundas, telangiectasias,

hipercromías, en las cuales se incluye: melasma, lentigos solares o seniles. En la

zona del tórax es común que se note la poliquilodermia de civatte, además de

tumores benignos, queratosis solar epiteliomas espinocelulares o basocelulares y

melanomas (Nievas, 2017; Galván,2018).

II.1.4.3. Cáncer de piel

La causa más común de cáncer de piel ocurre por la exposición a la luz UV,

específicamente la UVB. Los periodos cortos pero intensos de exposición en la

juventud son más perjudiciales que las dosis acumuladas de por vida, por tal razón

la exposición al sol debe evitarse entre las 10: 00 am y las 15: 00 pm o por lo menos

12

estar protegido por alguna barrera fotoprotectora (Rodriguez; 2015; Losquadro,

2017).

Tipos de cáncer de piel:

Carcinoma basocelular: Es denominado así porque se origina en las células

de estrato germinativo basal, localizada en la última capa de la epidermis, este tipo

de cáncer es el de mayor índice en las afecciones cutáneas. Se manifiesta con la

presencia de nódulos pequeños, que lentamente aumentan de tamaño (Alcalà et

al., 2018).

Queratinosis actínica (QA): Es un tipo de afección precancerosas de la piel

que se caracteriza por el crecimiento de máculas eritematosas hiperqueratósicas en

el área expuesta al sol pueden ser rostro, cuello, hombros, manos y los antebrazos,

por lo general se producen por la exposición a largo plazo. En aproximadamente

5% de las QA se evoluciona al carcinoma escamocelular (, 2017; Telich et al., 2017).

Carcinoma escamocelular (CEC): considerado como la segunda neoplasia

maligna más común de la piel. A diferencia de carcinoma basocelular, este tipo de

cáncer se forma en el epitelio escamoso y más letal. Se produce una superficie

áspera, escamosa y ulcerosa de color rojizo o rosa (Telich et al., 2017).

Melanoma maligno: Es un tumor que puede surgir en la piel y mucosas, se

forma en los melanocitos, produce metástasis linfáticas y hematógenas que pueden

provocar la muerte. El diagnóstico tardío no muestra respuesta eficaz al tratamiento

sistematico, aunque en la actualidad estas cifras han disminuido debido a la

prevención y cuidados tomados por la población, además de la mejoría de las

modalidades terapéuticas una vez detectado (Telich et al., 2017).

La cantidad de exposición solar que tenga una persona es lo que determina la

predisposición un tipo específico de cáncer. Por ejemplo, una persona que está

expuesta a radiación solar de forma recreativa y por lapsos de tiempo aumenta la

probabilidad de riesgo comparado a una persona que mantiene una exposición

frecuente (Hay et al., 2017).

13

II.2. Piel

La piel es la parte más extensa que cubre el cuerpo humano, forma parte del sistema

tegumentario, el cual se incluye, el pelo, las uñas y glándulas subcutáneas. Está

formada por variedades de tejidos en los que se llevan a cabo actividades

específicas, la piel además de tener la función de cubrir nuestro organismo tiene

también como objetivo varias funciones esenciales (Eisman, A; Blanca, J;

Martinez,F, 2018).

II.2.1 Capas de la piel

Epidermis:

La epidermis es considerada la capa más externa de la piel y más extensa,

compuesta por 5 subcapas (Figura 3), posee alrededor de 95% de células

queratinocitas que surgen desde la capa basal hasta la superficie cutánea, además

multiplicarse constantemente y presentan un tamaño de 120 -200 micras

(Losquadro, 2017).

El estrato córneo: Es una capa relativamente transparente y la principal

barrera protectora del cuerpo contra el agua (Losquadro, 2017).

Estrato Lucido: Es una capa delgada que está formado por células muertas

o apoptósicas, presenta filamentos de queratina (Reis, 2014).

Estrato Granuloso: Es la capa de la piel en que se desarrolla la producción

de queratina. Formado por 3 a 5 hileras de células aplanadas sujetando gránulos

de querato-hialina y gránulos lamelares (Reis, 2014).

Estrato Espinoso: Este estrato está formado por 8 a diez capas de células

irregulares, las células de esta capa epidérmica son ricas en ácido ribonucleico

(ARN), por lo tanto, estas células están bien provistas para iniciar la síntesis proteica

necesaria para la producción de queratina (Losquadro, 2017).

14

Estrato Germinativo: También llamado capa basal o estrato basal, es la capa que

se encuentra más profunda de la epidermis, por lo tanto, se ubica por encima de la

dermis y da a comienzo a las demás capas (Losquadro, 2017).

Figura 3 Esquema de las capas de la epidermis

Fuente Eisman (2018)

Los melanocitos, escudos frente al sol:

Los melanocitos son las células que producen de melanina; el cual es un pigmento

que protege la piel de los rayos UV y son responsables por las variaciones en el

color de piel de cada persona. Son células de origen nervioso que se sitúan en la

base de la epidermis y poseen un papel fundamental como protector solar, ya que

absorben más de 90% de la radiación ultravioleta que atraviesa la capa cornea. La

fotoprotección puede variar entre los individuos (Figura 4), como por ejemplo, Las

personas de piel más blanca carecen de melanina y por esta razón son más

susceptibles de quemarse bajo el sol (Gómez, 2017; Losquadro 2017)

15

Figura 4: Diferentes tipos de melanocitos y gránulos de melanina según el color de piel

Fuente: Bastonini 2016

Dermis:

Responsable por la resistencia mecánica, la dermis es una capa que sostiene la

epidermis, además de proporcionar nutrientes y vitaminas, en esta región se

encuentran vasos sanguíneos y linfáticos como también nervios. Estos vasos y

nervios se ramifican en todo su tejido principalmente en la superficie. En su

arquitectura se pueden encontrar principalmente la elastina, el colágeno y

fibroblastos y se diferencia de la epidermis porque esta capa es mucho más gruesa

(Eisman et al, 2018).

Hipodermis:

La hipodermis acumula células de reserva de grasa, por lo tanto también se la

conoce como tejido subcutáneo o panículo adiposo, estos se disponen en una red

de fibras. Su función en acumular energía y constituir una barrera de protección, la

acumulación de adipocitos es variable depende de la zona de piel de las

características de cada individuo (Losquadro, 2017). En la Figura 5 se muestra la

estructura de la piel.

16

Figura 5 Vasculatura de la piel

Fuente: Losquadro et al 2017

II.2.2 Fototipos:

El fototipo cutáneo es la capacidad de adaptación al sol que posee cada individuo

desde que nace, es decir, el conjunto de características que determinan si una piel

se broncea o no. Cuanto más bajo sea el fototipo, menos se contrarrestarán los

efectos de los rayos UV en la piel. Hay diferentes formas de clasificar los fototipos

cutáneos, pero la más utilizada es la del Dr. T. Fitzpatrick (1975) el cual se clasifica

en función de los eritemas en la piel. (Cazorla, 2013).

17

Tabla 4 Clasificación de los Fototipos cutáneos sobre la base de la susceptibilidad a la quemadura solar, capacidad de bronceado y el riesgo de cáncer de piel.

Fuente: Autora

Fototipo

R. Cáncer

Susceptibil

idad a la

quemadura

solar

Capacidad

de

bronceado

Acción del sol

sobre la piel

(no protegida)

Características

pigmentarias

I

Alto

Alta Ninguna Presenta

intensas

quemaduras

solares, casi

no se

pigmenta

piel muy clara

ojos azules

pelirrojos y

con pecas

II

Alto

Alta Escasa Se quema fácil

e intensamente

y descama de

forma notoria.

piel clara

pelo rubio

ojos azules y

pecas

III

Bajo

moderada Buena Se quema

moderadament

e y se

pigmenta

correctamente.

Razas de piel

blanca, personas de

pelo castaño claro,

ojos marrones de

piel clara que se

broncea en la

mayoría suelen

ponerse morenos

tras sus

exposiciones

solares.

IV

Bajo

Baja Muy buena Se quema

moderadament

piel morena

pelo castaño

oscuro

18

e o

mínimamente.

los ojos

marrones.

V

Muy bajo

Muy baja Excelente Raramente se

quema,

pigmenta con

facilidad e

intensidad

piel oscura, al

igual que los

ojos y el pelo

VI

Muy bajo

Muy baja excelente No se quema y

pigmenta

intensamente

Raza negra

En la Figura 6 se muestra la variedad de tonalidades de los fototipos cutáneos

Figura 6 : variedad de tonalidades de los Fototipos cutáneos

II.3 Fotoprotectores

Según la Comisión Europea, los fotoprotectores son definidos como un producto de

protección solar que se puede presentar en forma de crema, aceite, aerosol o gel y

son destinados a la aplicación sobre la piel humana (estrato corneo) con el objetivo

de protegerla de la radiación UV, bloqueando, dispersándola o disminuyendo la

penetración de los rayos para prevenir los efectos crónicos de los mismos

(Rodriguez et al, 2018).

Los protectores solares son regulados por la Food and Drug Administration (FDA).

El uso de estos productos, no siempre es muy aceptado por la población y esto

puede ser por algunos factores, como, la falta de orientación sobre la importancia,

el aspecto económico, la rutina diaria que no permite, etc. (FDA, 2017).

19

Es fundamental la protección solar sobretodo en niños y adolescentes antes de los

21 años dado que la exposición a esta edad juega un papel esencial en el desarrollo

de afecciones ya mencionadas anteriormente, ya que la población más joven son

tres veces más vulnerables a los rayos, recibiendo entre el 50 y 80 % de la radiación

total (Magliano, 2016).

Los mismos deben presentar varias características para ser considerados ideales,

deben tener amplio espectro, fotoestabilidad a si su composición no se altera y no

provoque lesiones en la piel, aceptables desde el punto de vista estético, aplicación

fácil, no irritantes y que tampoco manchen (Valdivielso et al, 2009). Un filtro solar es

una sustancia química incorporada en una formulación y utilizada para reflejar o

absorber en forma selectiva radiaciones solares y así reducir daño de la radiación

sobre la piel (Cozzi , A; Perugini , P; Gourion , S, 2017).

II.3.1 Medidas de protección solar:

Protección solar física:

Son considerados protectores físicos, los que forman barreras que impidan o

disminuyan la penetración de la radiación ultravioleta en la piel. Una manera de

producir la protección física consiste en usar ropas adecuadas (blancas y/o claras)

que cubran el cuerpo. También se puede utilizar las cremas o filtros inorgánicos

(dióxido de titanio y el óxido de zinc) que por lo general son utilizados en

combinación con filtros orgánicos. En la actualidad existen telas con tratamientos

especiales que añaden SPF solar 50+. Es recomendable no exponerse al sol en la

estación de mayor intensidad de radiación solar, y realizar actividades a

determinadas horas del día (Nievas, 2017). Las características de los filtros físicos

son que un elevado margen de fotoestabilidad por lo tanto no existirá alteraciones

en su composición incluso después de un largo tiempo de exposición solar, otra

característica es que mantienen baja permeación cutánea (Sáenz et al ,2015).

20

Protección solar química:

Son filtros químicos que poseen moléculas que son capaces de absorber la

radiación del sol obteniendo como resultado una alteración de la estructura

molecular, estas presentan un espectro de absorción eficaz que le permite estar en

el rango de UVB o UVA. Los filtros químicos son los más comercializados en la

industria ya que estéticamente son los más aceptados por la población (Mota, 2003),

los mismos pueden penetrar la piel en cantidades bajas en comparación los filtros

físicos o inorgánicos que no proceden de esta manera, inclusive con el uso de nano

partículas solo son capaces de acceder hasta el estrato corneo, la desventaja de

los filtros orgánicos son que algunos han provocado ciertas reacciones adversas

(Sáenz ,2015).

En la población a menor a 6 meses no es necesario la aplicación de protectores

solares para evitar toxicidad, por tal razón este grupo de personas no se debe

exponer directamente al sol sin una barrera de protección como la ropa, la razón

es que ellos tiene menos producción de melanina y de sudoración. También se

recomienda exposición al mínimo en menores de 3 años. (Sáenz ,2015)

II.3.2Factor de protección solar (SPF):

El Factor de Protección Solar (SPF por su sigla en inglés) es el tiempo suficiente

de radiación UV para producir eritema de sol en la piel con la crema protectora

usada, en relación con la cantidad de tiempo de exposición de radiación UV sin la

fotoprotección, es necesario aclarar que el SPF es un promedio de la cantidad de

rayos UVB, necesaria para causar la misma quemadura sin el protector solar

(Nievas ,2017).

El concepto de factor de protector solar fue propuesto por el científico austriaco

Franz Greiter después fue utilizado por diversas autoridades reguladoras de la

industria cosmética y farmacéutica. El SPF se define como muestra la Ecuación 1:

21

Minimal erythema dose in sunscreen – protected skin

SPF = --------------------------------------------------------------------------------

Minimal erythema dose in nonsunscreen – protected skin

Ecuación 1

El resultado que se obtiene de la ecuación 1 indicará el factor de protección sobre

la piel, por ejemplo, un SPF 50, la piel no se quemará hasta que haya sido expuesta

a 50 veces la cantidad de la energía solar que normalmente haría que sufriera una

quemadura. El factor de protección solar retrasa la acción de los rayos de la piel. Si

una persona expuesta al sol sin ningún tipo de protección, tarda 5 minutos en

ponerse roja, aplicando una crema filtro solar 10 tardara 50 minutos en alcanzar el

mismo color (Nievas, 2017).

Tabla 5 Nivel de protección basado en el factor de protección solar

Fuente Schalka, 2011; Calderón 2017

Intensidad Nivel de protección Valor de SPF

Muy alta

Máximo

>50

alta Alto 30-50

media Medio 15-30

Baja Bajo 2-15

En la Tabla 5, se observan las escalas de fotoprotectores según SPF explicando

así que en la escala baja están las pieles negras y mates que por su cantidad de

melanina no necesitan un SPF alto y en la clasificación 50+ para pieles blancas o

muy blancas.

II.3.3 Mecanismo de acción de los protectores solares.

Dispersión:

22

Ocurre debido a la formación de una película producida por el protector solar que

es capaz de desviar la trayectoria de los rayos ultravioletas, lo que permite que ser

disipe en su entorno (Sarkany, 2017).

Absorción:

Los rayos ultravioletas son absorbidos por las moléculas presentes en el protector

solar, lo que indica que existe la incorporación de energía en la composición del

protector solar, se absorben los fotones hasta alcanzar la piel y ser trasformados en

forma de calor (Sarkany, 2017).

23

II.4 Cristal líquido:

Los cristales líquidos (CL) son sistemas que poseen características de un material

sólido cristalino y líquido que con su parte líquida pueden fluir pero a la vez poseen

orientaciones del corto alcance como los sólidos cristalinos (Kumar et al, 2016; Loja

et al ; ,2018 ).

Son moléculas o iones que se forman de una manera ordenada, son clasificados en

dos grandes grupos: los termotrópicos que son formados al calentar ciertos solidos

a una determinada temperatura característica para la sustancia y los liotrópicos que

se forman en cambio a cierto intervalo de temperatura cuando las sustancias se

dispersan en un líquido, son más comunes los sistemas liotrópicos que están

constituidos por dispersiones de tensoactivos en agua. En los líquidos normales, las

moléculas están desordenas por el contrario en los cristales líquidos ocurre que las

moléculas están ordenadas en tres dimensiones (Berbel, E; Paiva, M; Galdorfini,

B;Lallo,B;Oshiro,J;Aparecida,L, 2017).

En los cristales líquidos las moléculas se forman de manera ordenada, lo cual

origina un estado mesomórfico que conservan su ordenación por un largo alcance

en términos de dirección molecular. En la posición de las moléculas, estos

presentan un desorden parcial. (Chávez, 2013). Son sistemas que pueden

presentar diferentes fases, tales como: cúbicas, hexagonales y lamelares, esto

dependerá de la disposición de la molécula de surfactantes, ya que este es un

parámetro de empaquetamiento crítico (CPP) determina la fase formada, es que

una relación de la cadena hidrofóbica y del hidrocarburo, factores como el pH, la

temperatura, aditivos y la presión pueden determinar el CPP (Berbel et al, 2017).

II.4.1Fase lamelar

La estructura lamelar posee una textura característica que indica la presencia de

cristales líquidos liotrópicos, la organización estructural, como se muestra en la

Figura 7 es el resultado de reordenamiento concéntrico de capas planas y son un

tipo de textura dominante (Berbel, 2017). La fase lamelar de los cristales líquidos,

24

son semejantes a las estructuras de las diferentes capas de la piel (estrato corneo

y epidermis), de esta manera, debido a su composición pueden actuar como

transportadores de principios activos y además de ayudar en la hidratación de la

piel (Teresceno, D; Picard,C; Clememceau,F; Grisel, M; Savary,G, 2018).

Figura 7 Fase lamelar, estructura de cristal liotrópico

Fuente: Pascuali, Bregni y Serra (2006)

II.4.2 Fase hexagonal:

La fase hexagonal consiste en cilindros largos, con micelas en forma de varilla

rodeadas por una región de agua continua. Por lo tanto, las moléculas hidrófilas

pueden integrarse dentro de los dominios acuosos, y las moléculas hidrófobas

pueden integrarse mediante interacción directa dentro de los compartimentos

hidrófobos (Loja et al., 2018).

Figura 8 fase hexagonal, estructura de cristales liotrópico

Fuente: Pascuali, et al (2006)

25

II.4.3 Fase cúbica:

Las fases cubicas tienden a poseer una viscosidad elevado y no poseen

birrefrigencia, se clasifican en dos categorías micelares basadas en

acomodamientos complejos y bicontínuas que son superficies mínimas periódicas.

Al revisar la estructura cubica por un microscopio de luz polarizada, es común

encontrar campo oscuro, en práctica, se diferencia de las microemulsiones por la

viscosidad (Pascuali et al, 2005).

Figura 9: fase cubica fuente:

Quirino et al (2017)

II.4.4 Ventajas

Ofrecen diferentes beneficios tales como, la preparación simple, la capacidad que

poseen de incorporar de componentes hidrofílicos/hidrofóbicos gracias al carácter

anfifílico de las moléculas surfactantes, los costos son bajos, el notable interés del

mundo científico se debe a que pueden mejorar la biodisponibilidad de fármacos

que tienen baja solubilidad en agua y también pueden controlar la liberación de

principios activos (Berbel et al, 2017).

26

CAPITULO III

METODOLOGÍA

III.1 Preparación de los cristales líquidos

Los Cristales Líquidos (LC) fueron preparados, según el punto del diagrama de

fases desarrollado por Reyes y Murillo (2018). Para ello, se utilizó Tween 80 como

tensoactivo, ácido oleico (aceite) y agua. Las muestras fueron caracterizadas con

y sin dióxido de titanio.

III.2 Microscopía de luz polarizada

Se observó las estructuras de los cristales líquidos por medio de un fotomicroscopio

(Microscopio Leica DMLP) el cual está equipado con una cámara: primero, bajo el

campo brillante y, en segundo lugar, bajo luz polarizada (usando polarizadores

cruzados) para así investigar la presencia de la fase cristalina líquida en cada

muestra. Se utilizó el software Leica IM 1000 para analizar las micrografías

obtenidas.

III.3 Calorimetría diferencial de barrido (DSC)

El análisis DSC se realizó en la “Universidade Estadual Paulista (UNESP-

Araraquara, Brasil)”, por medio del equipo Mettler DSC1 (Mettler Toledo, Gieben,

Suiza), con ayuda del software STARe se calculó la entalpia, la temperatura inicial

y de fusión. El análisis se realizó bajo una purga de nitrógeno (40ml.min-1), se utilizó

una bandeja estándar de aluminio vacía (40 μL) como referencia. Se tomaron

aproximadamente 4,0 mg de muestra para el análisis. Los barridos del DSC se

registrarán a una velocidad de calentamiento y enfriamiento de 10°C.min-1. Las

muestras se congelarán de 25°C a -80°C y luego se calentarán desde -80°C hasta

120°C.

27

III.4Determinación in vitro del Factor de Protección Solar (FPS)

La determinación in vitro del factor protección solar fue realizado en el laboratorio

de cosmetología de la “Universidade Estadual Paulista (UNESP-Araraquara,

Brasil)”, según descrito por Reis (2014). Para ello, se utilizó una cinta TransporeTM

se colocó a un soporte metálico y 0,11g de cada formulación (incluida la formulación

base) dispersada en la superficie. En seguida, cada una de las placas fueron

sometida a mediciones en espectrofotómetro con detección vía esfera de

integración (Optometrics). Las lecturas se efectuaron en el intervalo de 290 nm a

400 nm, en triplicada, siendo los datos acumulados a intervalos de 5 nm.

III.5 Diseño de la crema protectora solar

Se diseñó una crema para la incorporación del protector solar. Debido al derecho

de protección sobre la tesis, la fórmula no será divulgada.

III.6 Estudios de Permeabilidad y retención cutánea in vitro.

Los ensayos de permeación y retención cutánea in vitro del protector solar fueron

realizados utilizando piel de oreja de cerdo. Las pieles fueron preparadas según la

metodología adaptada Silva (2011). Para ello, las orejas fueron lavadas, los pelos

en exceso fueron removidos con la ayuda de una tijera. A continuación, se

disecaron las orejas, separando la piel del cartílago con la ayuda de una lámina y

luego separada del tejido adiposo. Antes del ensayo, las pieles fueron hidratadas,

y recortadas en tamaños adecuados para los ensayos de permeabilidad cutánea.

En seguida, que se colocarán en la célula de difusión, con el lado de la dermis hacia

abajo, se pone en contacto con la solución receptora. En la parte superior, región

del el estrato córneo, será añadida la formulación.

28

CAPITULO IV

RESULTADOS

IV.1 Preparación de los cristales líquidos

Los cristales líquidos son sistemas caracterizados por su transparencia

macroscópica, la Figura 10: muestra los cristales líquidos.

Figura 10 Formación de Cristales líquidos

Es posible observar un sistema transparente, homogéneo y viscoso, lo que

caracteriza un cristal líquido. Wan et al (2018) evaluaron cristales líquidos

liotrópicos para la liberación transdérmica de phytantriol. En este trabajo, los

autores comentan que los cristales líquidos son sistemas viscosos y

transparentes. Li et al (2018) indican que un cristal líquido puede ser formado

debido al aumento de la viscosidad.

IV.2 Microscopía de luz polarizada (PLM)

En un estudio de sistemas de administración de fármacos basados para el

melanoma terapia antitumoral (Balasin et al, 2015) La microscopia se utiliza

en este método para investigar e identificar muestras es decir los materiales

29

cristalinos. En su estudio demostraron que bajo la luz polarizada, se formaron

fases hexagonales y lamerales.

En un estudio de diseño y caracterización de sistemas basados en silicona y

surfactantes para la administración de fármacos tópicos. (Oyafuso, 2015)

identificaron en un fondo oscuro estructuras fibrosas o estrías, es decir fases

hexagonales demostrando así que el método de PLM es eficaz para la

identificación de cristal líquido.

La Figura 11, muestra los resultados de microscopia de luz polarizada de los

cristales líquidos sin y con dióxido de titanio.

A B

Figura 11 Microscopia de luz polarizada de los cristales líquidos. A cristal líquido sin dióxido

de titanio y B cristal líquido con dióxido de titanio.

Es posible observar la presencia de cruces de malta lo que caracteriza, la

formación de cristales líquidos de fase lamelar para el sistema sin dióxido de

titanio (Figura 11 A). La fase lamelar para los cristales liquidos también fue

observada por Baque y Murrillo (2018). Los autores desarrollaron cristales

liquidos para la incorporación del gemfibrozilo. Los resultados mostraron

cruces de malta en la microscopia de luz polarizada, con lo presentado, ellos

sugieren la formación de fase lamelar.

La adición de dióxido no cambio la estructura del sistema (Figura 11 B), debido

a la presencia de cruces de malta en la microscopia de luz polarizada. En un

artículo de revisión publicado por Balasin et al (2015), los autores discuten el

30

uso de la nanotecnología como una alternativa para el tratamiento de

melanoma. En esta revisión ellos muestran la formación de cruces de malta

en cristales líquidos, de esta manera mencionan que éstos son sistemas de

fase lamelar.

IV.3 Calorimetría diferencial de barrido (DSC)

Existen diferentes técnicas que sirven para la caracterización del

comportamiento térmico de diferentes materiales y de esta manera conocer

las propiedades fisicoquímicas de los mismos. Dentro de estas, se encuentra

la Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC), que permite evaluar la capacidad

calórica, asimismo conocer la entalpia de una muestra (Venegas 2017;

Zambrano 2015). La Figura 12 muestra los resultados de los componentes

utilizados en la preparación de los cristales líquidos.

Figura 12 calorimetría diferencial de barrido (DSC)

Es posible observar que el ácido oleico presentó un pico de fusión exotérmico

(b) alrededor de -5°C, lo que indica que el material es cristalino, lo que se

sugiere que sea por la presencia de los ácidos grasos saturados. Santos

(2011) observó un pico de fusión en -5° para el ácido oleico.

31

Para el Tween 80 se observa un pico ancho endotérmico en la temperatura

de -8.43 °C. Lo que sugiere que el material es cristalino. En el dióxido de titanio

no se observa pico endotérmico debido a que es un compuesto |presenta un

punto de fusión muy elevado (1860 OC). La Figura 13 exhibe las curvas

térmicas de los cristales líquidos con y sin dióxido de titanio.

A B

Figura 13 DSC del cristal líquido y del cristal líquido + el dióxido de titanio.

Como se puede observar que los CL31 presentaron un pico de fusión en 48.42

°C. Con lo demostrado se puede sugerir la formación de un nuevo material

que también es cristalino. Los cristales líquidos son sistemas que poseen

ciertas características, con su parte líquida pueden fluir, pero a la vez poseen

un ordenamiento de corto alcance como los sólidos cristalinos (Ramos et al

,2003).

Cuando se añadió el dióxido de titanio, se observa una alteración en la

temperatura de fusión del sistema (47,60 °C). Este comportamiento puede ser

debido a la interacción del TiO2 con la matriz del sistema, ya que los cristales

presentaron menor temperatura cuando se agregó el principio activo.

IV.4 Determinación in vitro del Factor de Protección Solar (FPS)

Según Catanedo et al, (2017) en la utilidad de los filtros solares comerciales

en medicina, deben de ser capaces de proveer de amplia protección contra

los rayos ultravioletas, para ello, los protectores necesitan poseer moléculas

que absorben, reflejan o dispersan la radiación. Para determinar in vitro el

32

Factor de Protección Solar (FPS), existen algunos factores que intervienen,

tales como, la solubilidad de la muestra, la concentración, el solvente usado

para disolver el protector solar (Trujillo et al, 2014).

En el presente trabajo, para la realización de la actividad fotoprotectora in vitro,

se empleó el método de transmitancia difusa, utilizando esfera integradora

(Optometrics). Con esta técnica es posible conocer la transmitancia espectral

(que puede ser evaluada en dos longitudes de onda, siendo 290 y 400nm).

En la Tabla 7 se muestra los resultados para el factor de protección in vitro de

los cristales líquidos.

Tabla 6 Factor de protección in vitro de los cristales líquidos

MUESTRA SPF Razón

UVA/UVB UVA/PF λc

TiO2

1,01

0

1,1

392,4

CL-31+TiO2 1,06 2,54 1,14 390,7

La razón es un parámetro que determina la protección frente a radiación UVA

Tabla 7 Protección contra la radiación

PROTECION CONTRA RADIACION UVA

RAZON UVA/UVB

REPRESENTACION

DESCRIPCION

0,0 ≤ r 0,2 - baja

0,2 ≤ r 0,4 * moderada

0,4≤ r 0,6 ** buena

0,6≤ r 0,8 *** superior

0,8≤ r 0,9 **** máxima

r≥ 0,9 ***** ultra

Al analizar el dióxido de titanio por si solo se determinó que 0,0 ≤ r 0,2 siendo

el factor de protección más bajo, pero al analizarla el cristal líquido más el

33

dióxido de titanio obtuvimos una razón de 2,54 es decir r≥ 0,9 determinando

que el factor de protección solar es ultra.

Según Sánchez et al (2002) el dióxido de titanio es un filtro eficaz contra UVA-

UVB cuando se usa en cremas o productos similares, se asocia el dióxido de

titanio o el óxido de zinc para lograr potencializar la acción Foto protectora.

Nuestros resultados indican que la razón (r) del dióxido de titanio incorporado

a los cristales líquidos aumento en comparación a el dióxido de titanio por lo

que indica que este aumento de la eficacia contra los rayos UVA y los UVB.

IV.5 Microscopia de luz polarizada de la crema protectora solar

Para evaluar si la crema protectora solar cambió la estructura de los cristales

líquidos, se procedió a realizar la microscopia de luz polarizada como muestra

la Figura 14

Figura 14 Microscopia de luz polarizada de la crema protectora solar

Es posible observar la formación de cruces de malta para la crema protectora

solar, lo que indica que la misma no cambio la estructura cristalina del cristal

líquido.

IV.6 Estudios de Permeabilidad y retención cutánea in vitro

Los estudios de permeación y retención cutánea permiten evaluar la

interacción entre el fármaco con las diferentes capas de la piel y

adicionalmente predecir el paso de un fármaco hacia el torrente sanguíneo.

34

En la Figura 15 se muestra los resultados de la permeación cutánea del

dióxido de titanio y de los cristales líquidos.

Figura 15 Cristales líquidos al microscopio con luz polarizada

Es posible observar que los cristales líquidos disminuyeron la permeación del

principio activo hacia la sangre. El resultado presentado permite sugerir

algunas hipótesis. Como primer punto, es posible que la interacción entre la

matriz del CL y TiO2 dificulta la salida del activo y de esta manera disminuye

la cantidad permeada. Segundo los CL actúan como una barrera de

protección impidiendo la permeación del mismo. Tercero los CLs pueden

presentar una mayor afinidad por el estracto corneo y de esta manera

mantiene el activo en esta región. Bofill (2015) en un estudio del perfil de

seguridad en fotoprotectores discute que algunos filtros solares pueden

permear a través de la piel, alcanzar el torrente sanguíneo. Desde el punto de

vista toxicológico existe una preocupación por la absorción de estas

sustancias en la sangre, ya que pueden ser eliminadas por la orina y la leche

materna (Ortiz de Fruto, 2018).

En este sentido, el resultado presentado puede ser considerado novedoso, ya

que estos sistemas fueron capaces de reducir el transporte del principio activo

y como mostrado en la Figura 16, los CLs mantuvieron el TiO2 presente en el

estracto corneo, de esta manera se sugiere que el sistema es más eficaz que

TiO2 libre.

0

5

10

15

20

25

0 2 4 6 8 10 12 14

% d

e Ti

O2

abso

rvid

o

Tiempo (h)

Muestra

TiO2

35

Figura 16 Protector solar retenido en la piel

Se observa que los CL mantuvieron el dióxido de titanio en el estracto corneo,

este resultado va de acuerdo con los resultados de permeación in vitro. En un

estudio de cristales líquidos liotrópicos Quirino, (2017) indican que el sistema

nano estructurado de cristales líquidos más el principio activo genera una

retención y liberación prolongada de la muestra en la epidermis

específicamente en el estrato corneo, dando como resultado una liberación

del 86% en 24 horas, en el ensayo in vitro realizado en la orejas de cerdo más

del 97 % del principio activo quedo retenido en la piel a diferencia de otras

presentaciones tópicas.

En un artículo de consideración de la formulación y estudio de retención

cutánea demostraron Patel et el, (2015) que los valores resultantes probaron

una retención cutánea más elevada, por lo tanto los sistemas

nanoestructurados actuaban como una especie de transportador que

favorecía.

78

80

82

84

86

88

90

92

0 2 4 6 8 10 12 14

% d

e Ti

O2

rete

nid

o

Tiempo (h)

Muestra

TiO2

36

CAPITULO 5

V.1 Conclusiones.

Fue posible diseñar un nuevo protector solar a base de cristales líquidos que

actúan como sistemas de liberación prolongada.

Se caracterizó los cristales líquidos por microscopia de luz polarizada y DSC,

los cuales mostraron la formación de cruces de malta y una interacción del

dióxido de titanio con la matriz del sistema.

Se observó que la nueva crema presenta una acción prolongada, la cual actúo

durante 12 horas, lo que indica que el protector solar presenta un amplio

margen de protección.

La crema protectora solar presenta beneficios a la población debido al menor

número de aplicaciones durante el día, además de ser un producto menos

costoso comparado a la crema convencional.

37

V.2 Recomendaciones

Se recomienda realizar estudios posteriores para determinar el factor de

protección solar.

Evaluar la toxicidad dérmica o algún tipo de alergias a determinado grupo de

la población.

38

BIBLIOGRAFIA

1. Alcalá, D; Carmona, F; González, J (2018) Carcinoma basocelular

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Anexos:

Anexo 1 crema fotoprotectora con cristales líquidos

45

Anexo 2 fotoportector comercial

46

Anexo 3 muestras recogidas en la determinación in vitro

47

Anexo 4 espectrofotografo

48

Anexo 5: Análisis de permeación y retención cutánea.

49

Anexo 6 muestra del análisis determinación del factor solar

50

Anexo 7 tejido cutáneo de la oreja del cerdo