Modelagem matemática de sistemas coloidais contendo TiO2 e ZnO em protetores solares

Abstract

Protetores solares, ou fotoprotetores, têm a função de proteger a pele humana contra os efeitos nocivos da radiação ultravioleta. Eles podem ser compostos de partículas inorgânicas, sendo essas mais benéficas para a saúde humana. Essas partículas agem como uma barreira física (absorção) para a radiação, ao mesmo tempo que há um espalhamento dela. Partículas de dióxido de titânio e óxido de zinco são não-irritantes para a pele, podendo ser utilizadas em uma grande variedade de produtos. Protetores solares com partículas inorgânicas são sistemas coloidais, por isso é preciso compreender mais a estabilidade coloidal desses sistemas para que eles sejam otimizados. Para que esta estabilidade fosse estudada, neste trabalho foram obtidas teoricamente as curvas das energias potenciais de atração, repulsão e interação total dessas partículas com um solvente comum, o esqualano, e um polímero também amplamente utilizado nelas, o ácido polihidróxiesteárico. Os valores dos parâmetros do modelo matemático foram encontrados na literatura e outros arbitrados conforme ela. Para o cálculo destes potenciais de interação foi utilizado o software SCILAB, onde um modelo foi desenvolvido para cada tipo de partícula. Além disso, também foi verificada a influência dos parâmetros do modelo, onde os que se mostraram mais relevantes foram aqueles referentes ao polímero, à constante de Hamaker das partículas e ao tamanho das partículas. O modelo matemático utilizado mostrou-se adequado para a compreensão de forma quantitativa das curvas de energia potencial de interação versus a distância de separação entre as partículas.

Sunscreens, or photoprotectors, are made to protect human skin against the harmful effects of ultraviolet radiation. They can be composed of inorganic particles, these being the most beneficial to human health. These particles act as a physical barrier (absorption), and at the same time spread the harmful radiation. Particles of titanium dioxide and zinc oxide are irritating to the skin and can be used in a wide variety of products. Sunscreens with inorganic particles are colloidal systems, so it is necessary to understand more the colloidal stability of these systems so they can be optimized. To study the stability, curves of the potential energies of attraction, repulsion and total interaction of these particles were obtained theoretically in this work, in a solvent common to these formulations, squalane, and a polymer also widely used, the polyhydroxyostearic acid. The values of the parameters of the mathematical model used were obtained in the literature. To calculate these interaction potentials, SCILAB software was used, where a model was developed for each particle. Furthermore, the influence of the model's parameters was also verified, where the most relevant ones were evaluated for the polymer, the Hamaker constant of the particles and droplets of the medium and the size of the particles. The mathematical model has showed to be adequate for the quantitative understanding of the potential energy curves of interaction versus the separation distance between the particles.