Compostos lamelares intercalados com surfactantes e adsolubilizados com moléculas orgânicas neutras possuindo função de protetor solar

Orientador : Prof. Dr. Fernando WypychTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 10/10/2014Inclui referênciasÁrea de concentração: Química inorgânicaResumo: Neste trabalho foram estudadas as interações entre matrizes inorgânicas lamelares - sendo estas os hidroxissais lamelares (HSL) e hidróxidos duplos lamelares (HDL) intercalados com surfactantes, dodecilsulfato (DDS) e dodecilbenzenosulfonato (DBS) - adsolubilizadas com moléculas orgânicas neutras absorvedoras de radiações ultravioleta, usadas em filtros solares. Esses compostos orgânicos têm uma capacidade de penetração muito alta no extrato córneo, consequentemente o objetivo deste trabalho foi desenvolver um componente para proteção solar que reduzisse significativamente a absorção desses compostos pela pele, evitando assim alergias e outras patologias. Devido à característica de algumas moléculas (potenciais filtros solares) não possuírem carga formal, utilizou-se nesse trabalho o princípio da adsolubilização. O processo consiste em intercalar em uma matriz lamelar aniônica, um surfactante e utilizar o ambiente hidrofóbico entre as lamelas, para reter as moléculas orgânicas neutras. Os compostos lamelares foram sintetizados pelo método de co-precipitação. Para a adsolubilização dos compostos orgânicos (benzofenona, 2-hidroxi-4-metoxibenzofenona, salicilato de 2-etil-hexila, 4-metoxicinamato de 2-etil-hexila e cinamato de etila), três procedimentos foram empregados a saber: reator de teflon e aquecimento em uma mufla, forno de microondas convencional e forno de microondas com tratamento hidrotermal. Os compostos de adsolubilização foram caracterizados por técnicas analíticas instrumentais de XRD, FTIR, TGA/DTA, HPLC, DRUV-Vis, luminescência e SEM. Os resultados mostraram que os compostos possuem uma boa absorção na região do ultravioleta compreendendo, em sua maior parte, desde a região do UVC ao UVA. Nos estudos de fotodegradação observou-se que os produtos de adsolubilização intercalados com DDS são mais estáveis do que os produtos intercalados com DBS. Além disso, o composto adsolubilizado com 2-hidroxi-4-metoxibenzofenona apresentou a menor perda de atividade óptica (14,5% em duas horas e 24,7% ao fim de 4 horas de exposição à radiação), sendo, portanto o composto com maior potencial para ser usado na formulação de filtros solares. Os testes de toxicidade dérmica em coelhos não revelaram irritação, sinais clínicos de toxicidade ou perda de peso corporal, de modo que os produtos adsolubilização não foram considerados irritantes para a pele. Em suma, os novos materiais apresentaram resultados promissores para futuras aplicações em filtros solares. Uma segunda parte do trabalho consistiu na intercalação de ânions em hidróxidos lamelares de terras-raras (HSLTR) a fim de se obter melhores propriedades luminescentes. Utilizou-se o processo de co-precipitação para a obtenção de matrizes lamelares com Zn, Y, Eu e Tb, as quais foram intercaladas com o ânion 2-aminobenzoato. Foi possível observar que os materiais apresentaram uma melhora nas propriedades luminescentes e deslocamentos dos máximos de absorção/emissão, quando utilizados distintos cátions de terras-raras. Palavras-chave: Compostos lamelares. Intercalação. Surfactantes. Adsolubilização. Moléculas orgânicas absorvedoras de radiações ultravioleta. Filtro solar. Terras-raras. Materiais luminescentes.Abstract: In the present work, the interactions between inorganic layered hosts (matrix) of the Layered Hydroxide Salts (LHS) and Layered Double Hydroxide (LDH) intercalated with surfactants, dodecylbenzenesulfonate (DBS) and dodecylsulfate (DDS), adsolubilizated with UV absorber organic molecules were studied. These organic compounds have a high penetration capacity in the stratum corneum. Therefore, the purpose of this study was to develop a component for sunscreens that reconciles the physical and chemical protection and significantly reduces the absorption of these compounds through the skin, avoiding contact dermatitis and allergic reactions. Since many ultraviolet ray absorber molecules are neutral and cannot be directly intercalated between the layered compounds, it was used the principle of adsolubilization. This method consisting in intercalating surfactants in a layered matrix, so that can retain these molecules. The layered compounds were synthesized by co-precipitation under alkaline conditions. After characterization, these compounds were reacted with neutral organic UV absorber molecules (benzophenone, 2- hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-ethylhexyl salicylate, ethyl cinnamate and 2- ethylhexyl 4-methoxycinnamate), using different procedures (conventional oven heating, microwave oven with controlled temperature and hydrothermal treatment or conventional microwave oven). The adsolubilization products were investigated by XRPD, FTIR, HPLC, DRUV-Vis, fluorescence spectroscopy and SEM. In general, the content of adsolubilized UV-organic absorber molecules was small and depended on the synthetic procedure. The methodologies used in the synthesis (conventional oven heating, microwave oven with controlled temperature and hydrothermal treatment or conventional microwave oven) have no influence in the stability of the adsolubilization products. The photodegradation study showed that the products intercalated with dodecylsulfate (DDS) are more stable than the products intercalated with dodecylbenzenesulfonate (DBS) and the compound intercalated with DDS adsolubilized with 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone showed the smallest loss of activity (14.5% in two hours and 24.7% after 4 hours of exposure to radiation), having therefore the greatest potential to be used in the formulation of sunscreens. They have good adsorption in the whole ultraviolet region and did not cause skin irritation in tests conducted on rabbits, which makes them good candidates for the development of a new generation of sunscreens. A second part of the work consisted of the intercalation of anions in layered rare-earth hydroxides (HSLTR) in order to obtain better luminescent properties. The co-precipitation was used to obtained layer compound with Zn2+, Eu3+, Tb3+ and Y3+ cations. Then was intercalated the 2-aminobenzoate anion. It was observed that the materials showed an improvement in the luminescent properties, showing significant shifts in maximum absorption/emission, when the use of different rare-earth cations. Keywords: Layered Hydroxide Salts. Layered Double Hydroxide. Intercalation. Surfactants. Adsolubilization. Ultraviolet Ray Absorver Molecules. Sunscreen. Layered rare-earth hydroxide salts. Luminescent properties