De uitdaging

Onze huid is de zachte buitenste laag van ons lichaam, het grootste orgaan van het integumentaire systeem - met andere woorden, het is het grootste orgaan van de groep organen die bedoeld zijn om ons lichaam te beschermen tegen diverse vormen van schade. Het dient als stootkussen, als beschermer van de dieper gelegen weefsels, het verlies van water (uitdroging), het regelt de temperatuur en scheidt afvalstoffen uit. Net als het dak van een huis, is het de beschutting van ons lichaam. Dus terwijl de huid ons beschermt aan de binnenkant, wat beschermt ons dan aan de buitenkant? Een van de meest passieve, maar levensbedreigende effecten die we dagelijks ondervinden, is de blootstelling aan ioniserende straling van de zon, zoals ultraviolette (UV) stralen. Als onze huid beschadigd is, verliest ze haar vermogen om haar functies doeltreffend uit te voeren en wordt ze vatbaar voor infecties en ziekten zoals kanker. 

De uitdaging ligt in het bereiken van een goede bescherming van de huid in cosmetica- en huidverzorgingsproducten, op een effectieve en redelijk veilige manier voor de mens, zonder een bedreiging te vormen voor het evenwicht van het leven in zee en het milieu in het algemeen. 

NANOARC Biomimetics biedt oplossingen om dit aan te pakken.

Wat heeft onze verbetering geïnspireerd?

In de natuur zijn sommige organismen beter bestand tegen ruwe omgevingen dan andere. Sommige overleven zelfs in de hitte van vulkanen of de harde straling van de ruimte. Bij bestudering van hun lichaamsstructuur wordt duidelijk dat hun weerstand tegen ruwe omgevingen niet noodzakelijkerwijs te wijten is aan een verschil in chemische samenstelling, maar veeleer voortkomt uit een wijziging in de atomaire rangschikking (d.w.z. atomaire architectuur) binnen hun beschermende huid. Hetzelfde is te zien in de manier waarop de natuur de atomaire rangschikking van koolstofatomen wijzigt, om diamant of grafiet te produceren. Zelfs de huid van het menselijk lichaam heeft verschillende niveaus van weerstand tegen chemicaliën; de hoofdhuid verschilt sterk van het gezicht, hoewel beide op het hoofd liggen.  Schaaldieren en andere zeedieren overleven het ruwe en corrosieve milieu van de oceaan met niet meer dan een ultradunne beschermende buitenlaag. In wezen gaat bescherming niet om kwantiteit, maar om de kwaliteit van het materiaal dat de onderliggende organen en huid beschermt tegen schade of beschadiging.

Onze oplossing

Wij bieden materialen met een atomaire structuur, zodat fabrikanten kunnen profiteren van de hoge prestaties in kwantumgeconsolideerde materiaalsystemen bij lage doses, waar een dergelijke functionaliteit anders niet haalbaar zou zijn in gewone materialen.

In wezen hebben wij de kristalstructuur van bekende biocompatibele materialen gewijzigd, zodat hun eigenschappen veel verhevener zijn dan de standaard of algemeen bekende materialen.  Zodoende is het met onze atomair-gearchitectureerde materialen mogelijk om veel minder dan de klassieke dosering van 20 - 25% te gebruiken in aanverwante producten. 

Waarom zo weinig? 

De UV-absorptiecapaciteit en andere functies van (nano)materialen met een ultrahoog specifiek oppervlak nemen aanzienlijk toe naarmate de afmetingen van de (nano)deeltjes kleiner worden. Dit maakt het mogelijk om prestatiedoelen te bereiken met minder (nano)materiaal per oppervlakte/volume-eenheid.

HET MEEST NODIGE

Nu het klimaat in veel delen van de wereld gemiddeld heter wordt, neemt ook het risico op huidkanker toe en worden materialen minder bestand tegen UV-straling.

Zinkoxide (ZnO) is uniek onder de zonnebrandingrediënten omdat het een breedspectrum UV-blokker is. Het biedt bescherming tegen UVA, UVB en zelfs UVC. Titaandioxide (TiO2) is een ander mineraal actief ingrediënt dat in zonnebrandcrèmes wordt gebruikt. Hoewel het beschermt tegen UVB-stralen, is het niet zo effectief in het afschermen van UVA als ZnO.

Een duidelijk nadeel van macrodeeltjes (bulk) ZnO en TiO2 is dat ze in zonnebrandcrèmes zichtbaar zijn op de huid als een ondoorzichtige laag, waardoor consumenten dergelijke producten niet graag gebruiken.

Het gebruik van nanotechnologie in zonnebrandformules verhoogt de efficiëntie van de UV-blokkering, waardoor het mogelijk wordt de concentratie UV-filters in de formule te verlagen. Om precies te zijn, het gebruik van kwantummaterialen (< 20 nm in ten minste één dimensie) met een ultrahoog specifiek oppervlak (nano)deeltjes heeft een aanzienlijk positief effect op de effectiviteit van UV-afscherming.

De reden hiervoor is dat de UV-sorptiecapaciteit en andere nuttige functies van (nano)materialen (bijv. antimicrobieel, schimmelwerend, wondhelend, etc.) aanzienlijk toenemen naarmate de afmetingen van de (nano)deeltjes kleiner worden. ) nemen aanzienlijk toe naarmate de afmetingen van de (nano)deeltjes kleiner worden. Dit maakt het mogelijk om met minder (nano)materiaal per oppervlakte/volume-eenheid prestatiedoelen te bereiken in cosmetische zonnebrandproducten, terwijl ze ook langdurige bescherming bieden.

Bij zulke zeer effectieve lage doses is een minerale zonnebrandcrème met (nano)deeltjes met een ultrahoog specifiek oppervlak ook gemakkelijker te verspreiden, waardoor het “witmakende” effect wordt verminderd. Omdat de (nano)deeltjes met ultrahoog oppervlak van ZnO het licht niet verstrooien zoals conventionele microdeeltjes, verdwijnt de witte kleur en blokkeert de resulterende zonnebrandcrème nog steeds UV, maar ziet er transparant uit wanneer deze op de huid wordt aangebracht.

Terwijl TiO2 in zijn macrodeeltjesvorm nuttig is, is het in zijn nanovorm kankerverwekkend. ZnO daarentegen is veilig. De uitdaging blijft de vrees van sommige consumenten voor het gebruik van producten die verrijkt zijn met nanodeeltjes, waardoor het gebruik van zonnefilters met betere prestaties traag verloopt.

De expertise van NANOARC in het ontwerpen van kwantummaterialen is hier geïnvesteerd om dit probleem aan te pakken. We bieden twee vormen van ZnO aan, met een ultrahoog specifiek oppervlak:

I. Zinkenoxide (2-dimensionaal ZnO) Atomisch dunne vlokken (niet-nano) - 635.200 cm²/g

II. Zinkoxide (0-dimensionaal) nanodeeltjes (nano) - 415.300 cm²/g

Om een idee te geven van onze rangorde, de gemiddelde specifieke oppervlakte van conventioneel ZnO is 45.000 cm²/g en voor het huidige commerciële nano-ZnO is dit gemiddeld ongeveer 100.000 cm²/g.

Met deze waarden geven de natuurwetten aan dat de verbeterde specifieke oppervlakte van de geavanceerde materiaalsystemen van NANOARC ZnO fabrikanten van zonnebrandcrèmes en huidverzorgingsproducten de mogelijkheid bieden om beter presterende producten te ontwikkelen met lage doses, een betere dispersie en een beter cosmetisch resultaat.

Overigens is het ons niet-nano ZnO-materiaal (Zincene Oxide) dat een hoog specifiek oppervlak en dus hoge prestaties biedt. Dat is het mooie van materiaalontwerp en het voordeel voor fabrikanten is dat ze nu kunnen inspelen op nanogevoelige klanten, met superieure producten.