Nanotecnologia, microbioma e inteligência artificial: tecnologias inovadoras na cosmetologia

Nanotecnologia, microbioma e inteligência artificial: tecnologias inovadoras na cosmetologia

A inovação tecnológica é essencial para o crescimento e avanço da indústria cosmética. É responsável por facilitar a rotina do formulador cosmético e oferecer produtos cada vez mais eficazes e sofisticados para os consumidores. Neste artigo, falaremos sobre três tecnologias inovadoras na cosmetologia: nanotecnologia, microbioma e inteligência artificial.

nanotecnologia

A nanotecnologia consiste no desenvolvimento, manipulação, caracterização, produção e aplicação de partículas e sistemas na escala nanométrica, de 1 a 100 nm. Desde 1959, a nanotecnologia tem sido usada em diferentes segmentos industriais, como engenharia, química, física e biologia. Foi introduzida na indústria cosmética há 40 anos.

A implantação da nanotecnologia na indústria cosmética apresenta vários benefícios, como liberação controlada de ingredientes ativos, aumento de eficácia e estabilidade, oclusão e melhora na proteção UV. Pode ser aplicado em diferentes tipos de produtos cosméticos, como formulações de skin care para hidratação, prevenção de rugas e clareamento cutâneo, assim como em formulações de hair care, como shampoos e condicionadores. Portanto, as nanopartículas podem apresentar novas propriedades quando comparadas com partículas maiores, apresentando melhora em fatores como cor, transparência, solubilidade e reatividade química, o que torna esses materiais atrativos para a indústria de cuidados pessoais.

A L’Oreal S.A. é uma das empresas cosméticas que mais investe em nanotecnologia. Utiliza quatro nanomateriais em algumas de suas formulações: óxido de zinco, dióxido de titânio, silica e negro de fumo. A japonesa Shiseido utiliza nano dióxido de titânio e nano óxido de zinco em formulações tópicas, como emulsões. Entretanto, não utiliza em formulações de aerossóis por conta do risco de inalação. No geral, as grandes empresas de cosméticos estão introduzindo nanomateriais pouco a pouco em seus produtos.

Nanopartícula inorgânicas

Uma das nanopartículas inorgânicas mais utilizadas é o nano dióxido de titânio (TiO2), que apresenta melhor proteção solar e acabamento quando comparado com o pigmento dióxido de titânio. O nano óxido de zinco também é uma nanopartícula muito utilizada em produtos cosméticos, sobretudo fotoprotetores. Ambos apresentam melhor dispersão, resultando em um acabamento cosmético mais agradável.

A nano silica (SiO2) pode ser utilizada para melhorar a eficácia, textura e efetividade de formulações cosméticas. Auxilia na melhora do acabamento e dispersão de pigmentos. Pode ser utilizada em produtos para a pele, cabelos, lábios e unhas.

Por fim, o nano negro de fumo (CI 77266) é utilizado como corante, principalmente em formulações de maquaigens. A sua forma nano é autorizada pela União Européia em concentração de até 10%. É considerado seguro para uso em cosméticos pela União Européia quando não há chance de inalação.

Nanopartículas orgânicas

O Tris-Biphenyl Triazine é um filtro solar fotoestável, sendo uma ótima opção para a formulação de fotoprotetores. A sua forma nano é comercializada pela BASF sob o nome comercial TINOSORB® A2B (INCI Name: Tris-Biphenyl Triazine (and) Aqua (and) Decyl Glucoside (and) Butylene Glycol (and) Disodium Phosphate (and) Xanthan Gum). Atua como um filtro UV de amplo espectro e com boa fotoestabilidade, sendo autorizado na Europa

Em formulações cosméticas podem ser utilizados nanocarreadores para a entrega de ingredientes ativos, como:

  • Lipossomas;
  • Niossomas;
  • Nanopartículas lipídicas sólidas;
  • Nanoemulsão;
  • Entre outros.
Principais nanomateriais
Principais nanomateriais utilizados em cosméticos. Fonte: RAJ, Silpa et al. Nanotechnology in cosmetics: Opportunities and challenges. Journal of pharmacy & bioallied sciences, v. 4, n. 3, p. 186, 2012.

Lipossomas

São estruturas vesiculares que possuem um núcleo aquoso e são envoltos por uma bicamada lipídica hidrofóbica. O principal componente dessa bicamada lipídica normalmente são os fosfolipídeos. Para proteger o ingrediente ativo da degradação metabólica, a lipossoma o encapsula e então realiza sua liberação de maneira controlada. Antioxidantes como carotenóides, coenzima Q10, licopeno e vitaminas como a vitamina E são exemplos de componentes que podem ser incorporados em lipossomas, aumentando a estabilidade química e física quando são dispersos em água. Benefícios gerais das lipossomas:

  • Aumento da estabilidade;
  • Biocompatibilidade;
  • Aumento da eficácia;
  • Redução da toxicidade;
  • Facilidade de penetrar na camada dérmica.

Exemplos de produtos que incorporam essa tecnologia incluem o C-Vit Liposomal Serum e o Fillderma Lips Lip Volumizer, ambos da Sederma; o Advanced Night Repair Protective Recovery Complex, da Esteé Lauder e o Lumessence Eye Cream da Aubrey Organics.

Niossomas

São vesículas que possuem uma bicamada. São preparadas a partir de surfactantes não iônicos. São adequadas para a incorporação de ativos hidrofóbicos e hidrofílicos. As niossomas são usadas em formulações cosméticas, principalmente, por conta do aumento da penetração dos ingredientes, uma vez que causam uma redução na resistência do estrato córneo, permitindo que o ativo atinja seu alvo. Há um aumento na estabilidade do ingrediente que está encapsulado e melhora na sua biodisponibilidade.

A L’Oréal foi a primeira empresa cosmética a desenvolver niossomas, em 1970, a partir do desenvolvimento de lipossomas sintéticas. A empresa patenteou as niossomas em 1987, desenvolvendo-as sob o nome comercial de Lancôme. Isso mostra o impacto que o envolvimento em pesquisas e desenvolvimento de novas tecnologias possui em uma empresa cosmética.

As niossomas podem ser incorporadas em produtos de skin care, como formulações hidratantes, de prevenção de rugas e clareadoras, e também em formulações de hair care, como shampoos reparadores e condicionadores.

Nanopartículas lipídicas sólidas

São estruturas semelhantes a conchas, que possuem um núcleo de natureza oleosa ou lipoidal. Esses sistemas são organizados a partir de lipídios sólidos. Ativos hidrofílicos, lipofílicos e pouco solúveis em água podem ser incorporados nas nanopartículas lipídicas sólidas. Essas estruturas são compostas por lipídios que apresentam baixa toxicidade. Além disso, o tamanho pequeno aumenta a penetração dos ativos através da pele. Podem ser combinadas com filtros solares para aumentar a fotoproteção. Possuem propriedades oclusivas, o que pode aumentar a hidratação cutânea. Formulações de perfumes também podem conter nanopartículas lipídicas sólidas, já que liberam o perfume de maneira mais demorada. Alguns produtos da Linha Allure, da Chanel, por exemplo, incorporam essa tecnologia, como o Allure Parfum Bottle.

Carreadores lipídicos nanoestruturados

Essa estrutura é considerada a segunda geração de nanopartículas lipídicas. Foram desenvolvidos para melhorar as desvantagens apresentadas nas nanopartículas lipídicas sólidas. Os primeiros produtos incorporando essa tecnologia foram lançados em 2005, com os nomes de NanoRepair Q10® cream and NanoRepair Q10® serum, desenvolvidos pela empresa alemã Dr. Rimpler. Atualmente existem mais de 30 produtos cosméticos sendo comercializados que incorporam essa tecnologia.

Nanoemulsões

Consistem na dispersão termodinamicamente ou cineticamente estável de um líquido em outro, estabilizada por um tensoativo. Problemas de estabilidade, como separação de fases, são menos comuns nestes sistemas, diferente de macroemulsões. Em formulações cosméticas, as nanoemulsões apresentam rápida penetração e transporte ativo de ingredientes ativos, assim como hidratação cutânea. O emulsionante NanocreamⓇ (INCI Name: Potassium Lauroyl Wheat Amino Acids (and) Palm Glycerides (and) Capryloyl Glycine) da fabricante Sinerga é um exemplo de emulsionante que pode ser utilizado para a produção de nanoemulsões. Marcas como Chanel e Bayer Healthcare já incorporam essa tecnologia em alguns de seus produtos.

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Nanopartículas de ouro

Possuem tamanho de partícula de 5 a 400 nm. Essas partículas têm sido estudadas por conta de suas propriedades antifúngicas e antibacterianas. Podem ser utilizadas em emulsões no geral e desodorantes, por exemplo.

Suas propriedades em produtos cosméticos incluem aceleração da circulação sanguínea, ação anti-inflamatória, ação anti séptica, melhora da elasticidade e firmeza cutânea e prevenção do envelhecimento da pele.

Nanoesferas

Partículas esféricas que podem possuir tamanho de partícula de 10 a 200 nm de diâmetro. Nessas estruturas, o ingrediente ativo fica protegido na matriz do polímero, evitando degradação química e enzimática. Nos cosméticos, as nanoesferas são utilizadas para fazer com que os ingredientes ativos atinjam camadas profundas da pele, aumentando a precisão e eficácia. Podem ser utilizados em produtos para prevenção do envelhecimento, hidratação e prevenção da acne.

Dendrímeros

São nanoestruturas altamente ramificadas e de tamanho muito pequeno, que podem variar de 2 a 20 nm. São opções de carreadores que apresentam precisão e seletividade. Podem ser utilizados em diferentes tipos de formulações cosméticas, como produtos anti-acne, géis capilares estilizadores e fotoprotetores. Empresas como L’Oreal, The Dow Company, Wella e Unilever possuem patentes para a aplicação de dendrímeros em produtos cosméticos.

Demais nanoestruturas

Ainda existem outras nanoestruturas que podem possuir aplicação em formulações cosméticas, como nanotubos de carbono, polimerssomos e cubossomos. Essas estruturas ainda estão sendo estudadas para uso em cosméticos. Os nanotubos de carbono, por exemplo, podem ser utilizados em produtos de coloração capilar, de acordo com duas patentes encontradas (WO2006052276A2 e WO2005117537A3). Já os polimerssomos podem ser utilizados para melhorar a elasticidade cutânea e aumentar a energia de ativação de células da pele

Perspectivas para o futuro

Os próximos passos envolvendo nanotecnologia cosmética envolve o desenvolvimento de nanomateriais seguros, para aplicação em diferentes produtos, com o menor custo possível.

Enzimas conjugadas com nanocarreadores de proteína têm ganhado atenção, por conta de suas propriedades higroscópicas no estrato córneo. Pigmentos metálicos nanoparticulados, além do dióxido de titânio e óxido de zinco, também devem continuar sendo estudados para aplicação em cosméticos. Além disso, nanopartículas com formatos específicos apresentam potencial para uso como preenchedores de superfícies irregulares, o que pode melhorar a aparência de diversas partes do corpo.

Entretanto, apesar dos diversos benefícios, é importante estar atento aos perigos que alguns nanomateriais podem causar. Atualmente há incentivos para a avaliação de nanotoxicidade, assim como pesquisas em andamento sobre a segurança desses materiais. Portanto, em um futuro próximo será possível observar uma gama ainda maior de produtos cosméticos incorporando a nanotecnologia. Isso inclui fotoprotetores com nanopartículas de diamante que atenuam os efeitos da radiação UV enquanto removem os radicais livres formados pela radiação UV; tinturas capilares de longa duração contendo nanotubos para a suavização da aparência capilar, controle do volume e redução de danos e produtos para prevenção do envelhecimento contendo ingredientes ativos incorporados em nanopartículas de polímero sintético, que atua como um intensificador de permeabilidade.

microbioma cutaneo

A pele é o maior órgão do corpo humano. Ela é colonizada por diferentes microrganismos, incluindo bactérias, fungos, vírus e parasitas. O microbioma cutâneo têm-se mostrado um fator essencial para a saúde cutânea, e pode estar envolvido na função protetora da pele, envelhecimento e acne. Ultimamente, o conceito de microbioma cutâneo tem sido explorado no desenvolvimento de formulações cosméticas.

A composição do microbioma cutâneo depende da parte do corpo e condições do meio. A homeostase (equilíbrio) é essencial para a saúde da pele. Portanto, atualmente há uma busca por maneiras de modular o microbioma cutâneo pelo uso de cosméticos. A engenharia genética também se mostra muito importante para a compreensão do papel dos microrganismos na indústria cosmética.

Os produtos cosméticos podem agir na pele sem atrapalhar as bactérias comensais. Uma mistura de xilitol e farnesol, por exemplo, é capaz de inibir a formação de Staphylococcus aureus (um microrganismo patogênico) e não atrapalhar a Staphylococcus epidermis. Isso resulta na diminuição da colonização de S. aureus, normalização da comunidade microbiana da pele e aumento na hidratação cutânea de pacientes com dermatite atópica. Além disso, probióticos podem diminuir a irritação cutânea.

As bactérias podem produzir diferentes tipos de enzimas. Um exemplo é o acetato de tocoferol que é hidrolisado em tocoferol no intestino. Em formulações cosméticas, o acetato de tocoferol costuma ser mais utilizado, apesar do tocoferol ser um antioxidante mais potente. Isso gera um questionamento: as enzimas produzidas pelas bactérias comensais podem transformar o acetato de tocoferol em tocoferol? A Propionibacterium acnes, por exemplo, secreta lipases que hidrolisam os triglicerídeos sebáceos em glicerol e ácidos graxos. A compreensão desse tópico pode ser muito interessante para o desenvolvimento de ingredientes cosméticos. A identificação de genes que codificam enzimas funcionais pode resultar no desenvolvimento de ingredientes que aumentam a expressão desses genes. Moléculas sensíveis à luz e ao calor podem ser modificadas para uma forma “protegida”, que podem ser acionadas pelas enzimas bacterianas. A Givaudan possui um ingrediente ativo, Brightenyl (INCI Name: Glycerin (and) Aqua (and) Diglucosyl Gallic Acid). Esse ingrediente é ativado pelos microrganismos cutâneos, e é responsável por iluminar e uniformizar a pele.

Bactérias geneticamente modificadas também apresentam possibilidades de inovação em cosméticos. A partir da engenharia genética é possível modificar a composição genética das bactérias, melhorando as bactérias ou produzindo novos microrganismos. A ferramenta CRISPR-Cas9 possibilita a edição do DNA bacteriano, possibilitando a projeção de bactérias geneticamente modificadas para cumprir funções específicas, como a produção de ingredientes. A empresa Evolva, que produz diversos ingredientes através de leveduras, utiliza a Saccharomyces cerevisiae modificada para produzir resveratrol.

A Bayer, multinacional farmacêutica, anunciou em 2020 uma parceria com a Azitra, uma empresa de biotecnologia. O objetivo é desenvolver produtos de skincare a partir de cepas da bactéria Staphylococcus epidermis. Os produtos devem ser direcionados, inicialmente, para condições cutâneas específicas, como eczema e dermatite atópica. A Azitra pensa em três modos de comercializar a Staphylococcus epidermidis: (1) a adição de cepas na pele para restaurar o equilíbrio; (2) bactérias geneticamente modificadas para entrega de ingredientes ativos ou proteínas através do estrato córneo e (3) compostos bioativos isolados ou derivados da bactéria para o tratamento de condições cutâneas.

Um estudo publicado em 2013 mostrou que um extrato de Vitreoscilla filliformis (uma bactéria gram-negativa) cultivado em um meio com água termal apresenta benefícios na pele, como ativação dos antioxidantes endógenos da pele, assim como a defesa antimicrobiana.

A adição de Lactobacillus em formulações cosméticas representa uma tendência. Eles são uns dos primeiros microrganismos a fazerem parte do microbioma cutâneo, mas adultos raramente possuem cepas desse microrganismo na sua microbiota. Exemplos de ingredientes disponíveis no mercado que possuem Lactobacillus: Yogurtene(INCI Name: Maltodextrin (and) Lactobacillus/Streptococcus Thermophilus/Soybean Extract Ferment), da Givaudan e Skinolance (INCI Name: Lactobacillus Extract Filtrate (and) Propylene Glycol (and) Water), da Evonik.

inteligencia artifical

Inteligência artificial é quando um computador, software ou robô consegue “pensar” de maneira inteligente. Na cosmetologia, isso envolve a criação de algoritmos para classificar, analisar e fazer previsões a partir de dados sobre a pele do usuário.

Mas como uma máquina consegue “pensar”? Para realizar funções complexas são utilizadas algumas tecnologias também complexas, como redes neurais artificiais, aprendizado de máquina e aprendizado profundo.  Redes neurais artificiais são estruturas que imitam as sinalizações que ocorrem no cérebro humano. Essas estruturas são compostas por nós que imitam os neurônios biológicos. Elas recebem dados que são convertidos em operações. O aprendizado de máquina e o aprendizado profundo são tecnologias utilizadas para treinar essas máquinas. O aprendizado de máquina é um método supervisionado. Já o aprendizado profundo é realizado sem a supervisão de humanos.

Customização e inteligência artificial

Na cosmetologia, a inteligência artificial é muito aplicada na customização. Isso possibilita que os consumidores escolham um produtos de acordo com seu tipo de pele/cabelo. Normalmente as marcas criam um questionário que inclui perguntas sobre o tipo de pele e cabelo, informações demográficas e preferências, direcionando o produto mais adequado para as necessidades do consumidor. O algoritmo utilizado no questionário pode usar informações de bancos de dados de skin care.

A realidade aumentada também é outra tecnologia que possibilita a customização. Algumas empresas de cosméticos já possuem ferramentas de realidade virtual.Uma delas é a The Vichy Skin Consultant AI. É um website capaz de detectar, quantificar e prever mudanças na pele. Foi desenvolvido com objetivo de avaliar fatores como hidratação, linhas finas e discromia. Após fazer o upload de uma foto, o consumidor recebe informações sobre a qualidade da sua pele, aspectos que podem ser melhorados e sugestões de produtos. A segunda ferramenta é a L’Oréal Virtual Try On, que permite que o consumidor teste produtos capilares e de maquiagem.

A Neutrogena possui um aplicativo gratuito chamado Neutrogena Skin360. Ele utiliza a câmera do smartphone para avaliar as seguintes condições cutâneas: pigmentação, olheiras, rugas, textura e linhas finas. A partir da avaliação, o aplicativo recomenda produtos de skin care com base nos cinco parâmetros avaliados. O usuário também consegue avaliar a melhora na pele realizando avaliações periódicas no aplicativo. Além disso, o aplicativo lista outros fatores que podem afetar a pele do consumidor, como exercícios físicos, sono e estresse.

A Procter & Gamble (P&G) possui um dispositivo, o Opté Precision Skincare System, destinado para uso domiciliar individual. Esse dispositivo consegue realizar uma análise física da pele, e não apenas por foto. Possui uma luz LED, uma câmera digital que captura 150 imagens por segundo e um aplicador de produtos. Quando o dispositivo passa sobre a pele, ele consegue detectar hiperpigmentação e então aplica uma formulação de sérum nas áreas específicas.

Outro dispositivo semelhante em desenvolvimento é o L’Oréal Perso. Assim como o dispositivo da P&G, ele formula e dispensa um sérum específico para as necessidades da pele. O produto utiliza a tecnologia ModiFace, que também é da L’Oreal. Realiza uma análise da pele através de uma foto tirada pelo aplicativo da Perso e então são avaliadas características como rugas profundas, linhas finas, pigmentação e poros visíveis. O equipamento também utiliza dados da localização para avaliar condições do meio que podem impactar a pele, como clima, temperatura, índice UV e umidade. A incorporação desses dados resulta na criação de produtos personalizados que atendem às necessidades específicas do consumidor, de acordo com as características cutâneas e condições do meio.

Impacto do COVID-19

A pandemia do novo coronavírus ocasionou diversas mudanças de hábitos, incluindo o consumo de produtos cosméticos. De acordo com a Mckinsey & Company, a digitalização é um dos impactos a longo prazo que o COVID-19 possui na indústria de beleza. Isso inclui o crescimento do e-commerce, plataformas digitais para compra e a importância do website da marca. Portanto, a indústria de beleza precisa encontrar meios de priorizar canais digitais, a fim de capturar e converter a atenção do consumidor em vendas. Além disso, o uso de inteligência artificial para testes e customização aumenta, uma vez que agora há maior preocupação com a segurança e higiene durante os testes de produtos em lojas físicas, como maquiagens, por exemplo.

Conclusão

Portanto, essas são algumas das tecnologias que estão gerando inovações na indústria cosmética. A nanotecnologia possibilita o desenvolvimento de produtos com ativos cada vez mais estáveis, eficazes e seletivos. Entretanto, estudos sobre a segurança e toxicidade de nanomateriais em cosméticos ainda estão sendo realizados para garantir que esses materiais não sejam prejudiciais para a saúde humana e meio ambiente.

Já os estudos sobre o microbioma cutâneo possibilitam o desenvolvimento de produtos que apresentam benefícios como hidratação, fortalecimento da barreira cutânea e melhora em quadros de condições como eczema e dermatite atópica, através do equilíbrio do microbioma da pele.

Por fim, a inteligência artificial é utilizada para oferecer a experiência de customização para o consumidor, resultando em produtos cada vez mais adequados para as necessidades específicas do usuário.

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