Sensishield® Fitoativo Protetor da Cor e da Haste de Cabelos Coloridos contra Danos da Radiação Solar

Materiais e Métodos

Resultados e Discussão

Conclusão

A maioria dos consumidores tem a consciência de que a exposição aos raios UVB e UVA pode danificar a pele e o cabelo UV.¹ De fato, a radiação ultravioleta (UV) é considerada a mais agressiva dos fatores externos. Os raios UV podem afetar a cor e o brilho do cabelo. Os danos induzidos por UV envolvem alterações profundas na estrutura da queratina, causadas por foto- oxidação dos aminoácidos, esteróis e ácidos graxos, e resultando na quebra da ponte sulfídica, na decomposição dos lipídios, no decréscimo do conteúdo de melanina, bem como no surgimento de numerosas lesões micromoleculares.²

Uma estratégia eficiente para minimizar o dano ao cabelo é a utilização de filtros UV e de antioxidantes que são capazes de reduzir a quantidade de radicais livres. O uso de ingredientes botânicos ricos em substâncias com atividade antioxidante pode ser uma boa escolha para a proteção de ambos, pele e cabelos, contra o dano UV.³ Os metabólitos presentes no Sensishield® (Camellia Sinensis Leaf Extract - Green Tea or GT) serão responsáveis pelo benefício de proteção UV, como as (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG), que é um potente antioxidante e tem demonstrado efeitos preventivos notáveis contra o fotodano³ , e outra galato catequina, a (-)-epicatechin-3-gallate (ECG), que também tem a capacidade de proteger os queratinócitos humanos contra os danos induzidos por radiação ultravioleta A (UVA).⁴ Já foi abordado que quanto maior a concentração de catequinas presentes, maior será a capacidade de proteção contra os danos UV⁵ e, portanto, a obtenção do extrato por um método que garanta a alta concentração desses metabólitos é essencial para a eficácia do ingrediente ativo. A extração por água subcrítica, além de produzir um extrato com alta concentração de metabólitos, garante uma padronização na quantidade mínima presente lote a lote, permitindo a eficácia com reprodutibilidade de resultados.

O Sensishield® foi extraído por água subcrítica, a qual altera a polaridade da água para ser mimética a solventes polares, como etanol e acetona, permitindo a extração seletiva de uma variedade de metabólitos biologicamente ativos. A grande quantidade de polifenóis, incluindo as catequinas e cafeína, pode promover uma atividade antioxidante superior para combater o ataque dos radicais livres ao cabelo; e a presença de algumas dessas catequinas específicas atua na proteção UV.

O dano oxidativo é a principal razão de serem alteradas as condições do cabelo e a maior contribuição é dada pela oxidação por radiação UV. Existem muitas razões pelas quais os cabelos podem se deteriorar; uma delas é o dano químico (exemplo: permanentes, alisantes, descolorantes, etc.), mas a exposição solar e a coloração oxidativa são os fatores que mais contribuem para o desbotamento da cor,⁷ e é importante notar que as alterações de cor não são medidas quantitativamente pelos consumidores, mas são percebidas visualmente.

O uso do espectrofotômetro fornece valores numéricos para comparar variações da cor do cabelo de acordo com a percepção do olho humano.

A queratina forma uma estrutura cristalina no córtex e é responsável pelas propriedades mecânicas do cabelo, como força e elasticidade; mas, uma vez que a queratina é desnaturada, o dano feito no cabelo é irreversível.⁶ Por causa do dano estrutural causado pela coloração oxidativa e pela exposição à UV, a técnica de calorimetria de varredura diferencial (DSC) é uma análise térmica útil para avaliar a estrutura da queratina e da região da α-helicoidal dos filamentos intermediários do cabelo. Portanto, será muito maior a energia requerida para romper a estrutura cristalina da queratina do cabelo não tratado do que a para romper a estrutura do cabelo quimicamente danificado e exposto à radiação UV. O uso regular de procedimentos como descoloração, coloração ou alisamento pode causar alterações súbitas na haste capilar e que podem ser detectadas previamente por imagem com o microscópio eletrônico de varredura (MEV).⁸

O objetivo deste estudo é demonstrar, por meio de algumas técnicas, como avaliação espectrofotométrica, calorimetria exploratória diferencial (DSC) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), a eficácia do Sensishield® – extrato padronizado de chá verde – como um potente fitoativo protetor de cor e da estrutura dos cabelos coloridos contra os danos causados pela radiação solar.

Materiais e Métodos

Químicos
- Coloração oxidativa 6.66 adquirida no ponto de venda, com marca de representatividade global.
- Mechas de cabelos padronizadas, caucasiano natural, castanho-escuro (2 cm de largura e 20 cm comprimento).
- Solução 12% de Sodium lauryl ether sulfate (SLES).
- Referência de mercado/benchmark (bench): composto quaternário sintético com função de proteção da cor contra raios UV.
- Sensishield® – extrato de chá verde padronizado obtido por água subcrítica.
 

- Tratamento das mechas: as mechas foram previamente lavadas, tingidas de acordo com orientações do fabricante e preparadas em triplicatas utilizando 2 g de solução com aplicação sem enxágue, de acordo com os tratamentos descritos a seguir:

- Mechas coloridas não expostas à UV/controle negativo – CTRL
- Mechas coloridas tratadas com água/controle positivo e irradiadas por 96 horas ou 48 horas – CTRL96
- Mechas coloridas tratadas com chá verde 0,1% em solução aquosa irradiada por 96 horas ou 48 horas – GT01
- Mechas coloridas tratadas com chá verde 0,25% em solução aquosa irradiada por 96 horas ou 48 horas – GT025
- Mechas coloridas tratadas com chá verde 0,5% em solução aquosa irradiada por 96 horas ou 48 horas – GT05
- Mechas coloridas tratadas com chá verde 0,75% em solução aquosa irradiada por 96 horas ou 48 horas – GT075
- Mechas coloridas tratadas com bench 1,5% e irradiadas por 96 horas ou 48 horas – BENCH

- Exposição à UV: as mechas de cabelos humanos foram irradiadas utilizando dois diferentes equipamentos de simulação da UV/ luz solar: o primeiro foi 48 horas a 500 W/m² equivalente a 3,0 J/ min cm² a 300-800 nm, o SunTest™ Atlas XLS+, USA, e o segundo foi a 1.800 W refrigerado por ar e lâmpada de xenônio com filtro de luz do dia equivalente a 0,35 W/m² de irradiância a 340 nm, o Q-Sun Xenon Test Chambers, modelo Xe-1-BC. 48 horas de irradiação a 500 W/m2 são equivalentes a cerca de 10 dias na América do Sul (3.000 MJ/m² /ano). Além disso, a intensidade da radiação UV foi modificada para diferentes tempos de exposição, de acordo como o teste aplicado: 500 W/m² por 48 horas ou 96 horas.

Medições colorimétricas
O estudo das alterações na cor dos cabelos foi feito em triplicata, após irradiação das mechas por 48 horas: CTRL, CTRL96, BENCH, GT01, GT025, GT05, medidas utilizando espectrofotômetro (dados não apresentados). A medida de cor foi obtida utilizando o modelo CIE L*a*b*, desenvolvido pela Comissão Internacional da Luz (CIE). A luminosidade ou intensidade de luz é medida no eixo ‘L’ com escala de 0 (preto) a 100 (branco). A cor é medida tanto no eixo ‘a’, onde variam de valores negativos verdes (green) para valores positivos vermelhos (red), quanto no eixo ‘b’, onde os valores variam de negativos para azul (blue) e positivos para amarelo (yellow). Essa disposição permite a comparação matemática de cor e também a correção em diferentes condições. O total de cor perdida é calculado e dado pela variação percebida pelo olho humano (ΔE), onde são consideradas as alterações nos L*, a*, b* obtidos pelas leituras das mechas no espectrofotômetro e tratados em um software, de acordo com a Equação 1:⁸

ΔE = [(ΔL)² + (Δa)² + (Δb)² ]^1/2 (Equação 1)

O cabelo humano não é homogêneo e apresenta irregularidades de cor inerentes à sua conformação. Por essa razão, é importante quantificar a variação para cada tipo de cabelo antes de medir a variação de cor, de acordo com cada tratamento cosmético.⁹ Uma análise estatística da variação de cor no comprimento de onda espectral visível foi realizada usando o software Excel e o modelo Anova, com intervalos de confiança de 95% (CI).

Calorimetria exploratória diferencial (CED/DSC)
A técnica DSC foi utilizada para avaliar o potencial de proteção da queratina das mechas CTRL, CTRL96, BENCH, GT05 expostas à radiação UV. A análise foi executada em cadinho fechado com uma rampa de aquecimento de 10°C/min. As análises foram feitas no intervalo de 20°C a 200°C. As análises estátisticas de ΔHD foram feitas utilizando o software XLStat e o modelo Anova, com intervalo de confiança de 95% (CI).

Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
Neste estudo foi utilizado um microscópio eletrônico de campo de emissão para avaliar o potencial de proteção nas mechas não irradiadas e CTRL96, BENCH e GT05 contra os possíveis danos na morfologia da cutícula capilar tratada com os diferentes tratamentos. Seis fios de cada mecha foram coletados aleatoriamente para posterior análise microscópica. Em cada um deles, foi selecionado um segmento de 5 mm de comprimento da região central do cabelo coletado. As imagens SEM-FEG foram obtidas em ambiente climatizado a 25°C, com aumentos de 2.000 vezes e 10.000, a 5 kV. Uma análise estatística da porcentagem de dano foi realizada usando o software XLStat e o modelo Anova, com intervalos de confiança de 95% (IC).

Resultados e Discussão

Coloração oxidativa permanente é a primeira escolha de muitas mulheres globalmente, contudo causa maior dano aos cabelos, gerando maior sensibilidade nos fios.¹⁰ A exposição dos cabelos aos raios UV causa uma sobreposição de danos, que vai degradar a cor e a estrutura do cabelo de forma irreversível. Extratos de Camellia sinensis (Sensishield®) podem ser usados como tratamentos protetores eficazes para a proteção do cabelo contra os danos UV. Mas essa eficácia está ligada às concentrações de metabólitos (catequinas) presentes nesses extratos,⁵ portanto o uso do extrato obtido por água subcrítica foi essencial para alcançar os resultados desejados e esse extrato foi eficaz como ingrediente protetor da cor e da haste capilar contra os danos UV, como será demonstrado a seguir.

Medições colorimétricas
A percepção da cor é muito subjetiva, portanto, é importante o uso de métodos analíticos que permitam realizar medições precisas mesmo com discretas variações. Um dos modelos existentes de medida de cor foi desenvolvido e proposto em 1976 pela Comissão Internacional da Luz (Commision Internationale de l’Eclairage – CIE) e é conhecido como CIELAB ou CIE L*a*b*. Esse modelo mede a cor em três principais eixos, alinhados à percepção do olho humano.¹¹

Um espectrofotômetro para a medição de Delta E (ΔE*) foi utilizado para as leituras de determinação de cor e para corroborar as análises visuais, detectando mudanças sutis na cor por meio de um perfil tridimensional de matiz, valor e croma. Essas características são passadas para uma coordenada de cor (a*, b* e L*), onde o espaço é considerado correlato às alterações de cor percebidas pelo olho humano.¹² A mínima diferença notável (Just Noticeable Difference – JND) é a mínima alteração entre duas ou três cores que podem ser detectadas por um observador – a alteração de cor perceptível ao limiar do olho humano. Em teoria, se o ΔE* for menor que 1,0, a diferença não será notada pelo olho humano. O resultado do desbotamento de cor foi comparado à variação de cor no cabelo, tendo sido realizadas leituras na condição inicial e depois de 48 horas com exposição do cabelo à UV, como mostrado na Tabela 1.

Para alteração de cor, um delta E (ΔE*) próximo de 2 é um bom resultado e significa uma diferença muito pequena,¹² considerando que o cabelo não é um substrato homogêneo. Após a avaliação colorimétrica, inferimos que o Sensishield® fornece uma boa proteção ao cabelo contra o desbotamento causado pela exposição aos raios UV. Isso porque os resultados das mechas tratadas a 0,5% e a 0,25% apresentaram valores que variaram entre 2,18 e 1,32, respectivamente, valores com uma variação muito pequena ou imperceptível ao olho humano.

Os resultados do Sensishield®, quando foi testado a 0,1%, apresentaram valores similares aos do BENCH.

Calorimetria exploratória diferencial (CED/DSC)
A técnica de DSC é uma ferramenta importante para caracterizar e para avaliar amostras de cabelo. A calorimetria exploratória diferencial (DSC) e a termogravimetria (TG) são as análises térmicas que têm sido utilizadas para explorar vários materiais biológicos, como o cabelo.⁶ O valor de entalpia de desnaturação da α-queratina foi coletado para cada uma das mechas e a Figura 1 apresenta os valores obtidos para as amostras CTRL, CTRL96, GT05 e BENCH.

A Figura 1 mostra que o consumo de energia (ΔHD) pela desnaturação da queratina das amostras tratadas com GT05 e BENCH teve valores de 2.124 e 1.793 g/J, respectivamente, e que estes foram maiores que o da amostra não tratada CTRL96. Demonstrou-se, assim, que os ativos ajudam a preservar a estrutura interna da fibra quando esta é exposta à radiação solar.

A técnica de DSC é efetiva na avaliação do perfil térmico da degradação α-queratina. Usando essa medida da entalpida de desnaturação (ΔHD), é possível fazer uma medição semiquantitativa da concentração de α-queratina na fibra, o que permite a avaliação da integridade durante o tratamento.

Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
A microscopia eletrônica de varredura é uma técnica de alta resolução usada para avaliar a reparação e o potencial de proteção dos cabelos submetidos a produtos cosméticos. Essa técnica obtém imagens de elétrons secundários e retroespalhados, formados durante a varredura da superfície da amostra, com um feixe de elétrons de alta intensidade. As imagens SEM-FEG representam a morfologia das amostras CTRL96, GT05 e BENCH a 2.000x e a 10.000x de magnitudes conforme as ilustradas na Figura 2.

Na Figura 2, a CTRL apresenta uma degradação da superfície da fibra capilar exposta à radiação solar, demonstrada pelas bordas quebradas e desgastadas. Os fragmentos cuticulares foram observa[1]dos na superfície da fibra. Na figura GT05 demostra uma proteção por parte do ativo comparado ao CTRL, pois as cutículas estão mais homogêneas com a imagem mais difusa que pode sugerir a formação de um filme na superfície do cabelo, e não foi observada superfície desgastada. A imagem da amostra BENCH mostra que o ativo protegeu a superfície do cabelo contra o dano da radiação solar em comparação ao que ocorreu com a CTRL96. Contudo pequenas aberturas e desgastes foram observados em algumas regiões cuticulares. A imagem mais nítida indica menos interferência da imagem e, consequentemente, uma menor formação de filme de proteção das cutículas.

Conclusão

O extrato de chá verde (Sensishield®) com alto teor de moléculas bioativas e padronizadas é uma opção com excelente custo/benefício, que fornece proteção UV aos cabelos tingidos. Esse ingrediente é obtido das folhas secas de Camellia sinensis com um processo patenteado que é realizado por água subcrítica (Phytoclean™), que garante altas concentrações de polifenóis e outros biomarcadores naturais importantes para garantir a eficácia do ingrediente lote a lote, mesmo em baixas dosagens na aplicação final.

Esse ingrediente forneceu uma redução no desbotamento da cor de cabelos tingidos, após a exposição de 96 ou 48 horas, em cabine de iluminação que simula a irradiação ultravioleta, e essa redução foi muito superior quando comparada com o desbotamento do cabelo não tratado e com a que ocorreu no cabelo tratado com ingrediente sintético de origem de quaternário de amônio.

Para confirmar os resultados, foram medidas as variações de cor, nas quais um baixo valor de delta E (ΔE) foi encontrado e a diferença de cor observada foi óbvia somente para observadores treinados, contudo, como o cabelo é considerado um substrato não homogêneo, o valor encontrado é praticamente invisível ao olho humano.

A técnica de DSC demonstrou a integridade do cabelo após o dano controlado, e o Sensishield® mais uma vez demonstrou uma alta porcentagem de proteção do cabelo tingido contra a exposição solar, indicando menos dano à estrutura cabelo em geral (ao córtex e à cutícula).

As imagens por MEV mostraram o potencial de proteção que o Sensishield® tem na região da cutícula apresentada por imagens de alta resolução, enquanto o cabelo não tratado mostrou fragmentos cuticulares e bordas quebradiças, e a BENCH mostrou imagens muito nítidas, indicando a falta de formação de filme protetivo. Para as mechas tratadas com Sensishield®, foram observadas cutículas homogêneas e imagens mais difusas, sugerindo a formação de um filme de proteção.

Os dados coletados indicam que o benefício do Sensishield® é efetivo para a proteção da cor e da estrutura dos cabelos coloridos quando submetidos à exposição à UV.

Agradecimentos
Sensient Beauty forneceu o ingrediente Sensishield® (INCI: Camellia sinensis Leaf Extract), extrato de chá verde obtido pelo processo patenteado que é realizado por água subcrítica Phytoclean™.

Simone A F Stefoni é Química, Mestre em Ciências Farmcêuticas pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas (USP); e Innovation Manager na Sensient, São Paulo SP, Brasil.
Raíssa B Mastello é Farmacêutica e atua como Application Technologist III; Thais Mancini é Farmacêutica e atua como Innovation Associate Sr.; Raimundo Gonçalves Jr é Farmacêutico e atua como Innovation Associate; Renato Muchiuti é Químico Industrial e General Manager da Sensient Cosmetic Technologies e Corantes Importação e Exportação do Brasil Ltda., São Paulo, Brasil.
André Rolim Baby e Maria Valéria Robles Velascos são Farmacêuticos e Professores-Associados da Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Universidade São Paulo (USP), São Paulo SP, Brasil.

Este artigo foi publicado na revista Cosmetics & Toiletries (Brasil) 34(4): 2D-5D, 2022
Conteúdo patrocinado por Sensient