Nome do Projeto
DESENVOLVIMENTO DE MÉTODOS PARA A DETERMINAÇÃO ELEMENTAR EM COSMÉTICOS E EM AMOSTRAS DE COMPOSIÇÃO INORGÂNICA
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/05/2021 - 01/04/2025
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Exatas e da Terra
Resumo
É possível encontrar uma ampla diversidade de elementos químicos que fazem parte da composição de materiais inorgânicos, e que muitas vezes são os componentes principais da formulação de cosméticos utilizados como maquiagens, por exemplo. Esses elementos são inseridos, em alguns casos, propositalmente nas formulações dos produtos para melhorar o aspecto ou a durabilidade destes, ou como agentes de pigmentação. Em outros casos a presença de alguns elementos nessas amostras pode ser proveniente de contaminações, impurezas ou de resíduos de subprodutos do processo de fabricação. Vale ressaltar que alguns desses elementos possuem potencial toxicidade, dependendo da concentração em que se encontram no produto e da região de aplicação deste. Nesse sentido, faz-se necessário o controle de qualidade rigoroso de produtos como os cosméticos, que podem ser produzidos a partir de diversos compostos inorgânicos, bem como outros materiais inorgânicos utilizados no cotidiano. Vale ressaltar que existe uma variedade muito extensa de cosméticos, nos quais é necessário realizar a determinação elementar, e que apresentam variações na formulação, na forma de apresentação ou estado físico (sólidos, semissólidos ou líquidos), na região de aplicação no corpo, composições majoritárias e minoritárias, dentre outros fatores. Assim, é de fundamental relevância o desenvolvimento de métodos analíticos que levem em consideração a particularidade das características químicas e físicas de amostras de composição majoritariamente, ou com um elevado teor inorgânico, bem como o comportamento de cada tipo de analito nessas matrizes. Vale ressaltar que o desenvolvimento de um método confiável passa, dentre outras etapas, pelo adequado preparo das amostras, levando em consideração além das características da matriz, os elementos a serem determinados e suas concentrações, assim como a técnica de determinação a ser utilizada. Nesse sentido, vêm sendo propostos na literatura métodos de preparo de amostras preconizando o uso de formas alternativas de energia, como a radiação micro-ondas, bem como a energia ultrassom, o que aumenta a eficiência do método e fornece soluções compatíveis com múltiplas técnicas analíticas de determinação. Isso acarreta na ampliação da gama de analitos que podem ser determinados nas mais variadas e complexas amostras, como as inorgânicas, com adequada sensibilidade e exatidão. Dessa forma, o presente projeto visa o desenvolvimento, otimização e avaliação de métodos analíticos para a determinação elementar em diversas matrizes inorgânicas, destacando-se as amostras de cosméticos utilizados para maquiagem, além da quantificação das espécies químicas em que esses elementos se encontram em cada uma das amostras.

Objetivo Geral

Desenvolver métodos analíticos adequados para a determinação da composição elementar em nível traço ou ultra traço em amostras inorgânicas, principalmente de cosméticos utilizados como maquiagem, assim como realizar a especiação dos analitos nessas amostras. Além disso, objetiva-se empregar os métodos propostos para a análise de produtos provenientes de diversas origens e marcas, visando a obtenção de dados com relação a presença de elementos e suas espécies nas amostras, fornecendo assim informações relevantes para o controle de qualidade e sobre o padrão da possível presença de agentes potencialmente tóxicos nesses produtos.

Justificativa

Na atualidade, têm sido desenvolvidos inúmeros estudos com a finalidade de aperfeiçoar as fórmulas dos produtos cosméticos. Contudo, a maioria da população utiliza esse tipo de produto com total desconhecimento da composição real destes, da pureza dos componentes presentes e dos possíveis efeitos nocivos (SAINIO et al., 2000). Com relação especificamente aos produtos cosméticos utilizados como maquiagem, cujo atrativo principal são as combinações de cores, este fator é bastante relevante, pois as cores são consequência do uso de corantes e pigmentos inorgânicos, os quais são, geralmente, óxidos de metais. Dentre estes pigmentos, estão substâncias como óxido de ferro, dióxido de titânio, pó de cobre, óxido de cromo, dentre outros. Além disso, os pigmentos empregados nas maquiagens podem arrastar como impurezas outros elementos tóxicos, como As, Ni e Pb (SAINIO et al., 2000). Deve-se ressaltar ainda que, com relação aos produtos usados nos lábios e na área dos olhos (como por exemplo batom, sombra, delineador e rímel), o risco de absorção percutânea desses elementos tóxicos é bastante elevado (BILAL & IQBAL, 2019).
Diversos órgãos governamentais e da indústria estabeleceram limites máximos para a presença de alguns elementos químicos em cosméticos. Contudo, não existe a padronização destes limites para todos os países e, em alguns casos, os limites são estabelecidos de acordo somente com as concentrações elementares mais comuns encontradas nos cosméticos comercializados em cada país. Em outros casos, os próprios fabricantes estabeleceram os limites máximos para elementos tóxicos e potencialmente tóxicos em seus produtos. Embora os órgãos de legislação, como a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) e a regulamentação americana da Food and Drugs Administration (FDA) contenham recomendações quanto a componentes usados nas formulações de cosméticos para a área dos olhos e lábios, não há legislação específica quanto a resíduos de elementos tóxicos presentes nestes produtos (ANVISA, 2000; FDA, 2015).
Deste modo, com a crescente produção e consumo de produtos de maquiagem, e a carência de informações sobre controle de qualidade do produto no que se refere a resíduos de elementos tóxicos, novos métodos para a análise destes produtos devem ser discutidos. Estes devem possibilitar a determinação simultânea de um grande número de elementos, incluindo aqueles com características de volatilidade acentuada, ou com concentrações a nível traço (µg g-1 – ng g-1) ou ultra traço (ng g-1 – pg g-1). Os métodos comumente empregados para o preparo de matrizes inorgânicas envolvem a fusão ou a dissolução das amostras com ácidos concentrados. Embora esses métodos sejam, na maioria das vezes, eficientes para a dissolução desse tipo de matriz, os mesmos apresentam algumas desvantagens. Dentre essas desvantagens é possível destacar o consumo de quantidades elevadas de reagentes, que podem ocasionar a contaminação das amostras, bem como a necessidade de diluições ou neutralizações previamente a etapa de determinação. Além disso, na fusão e nas dissoluções em sistema aberto existe a possibilidade de perdas de alguns analitos por volatilização e contaminação pelo ambiente externo (KRUG & ROCHA, 2016).
Sendo assim, diferentes métodos têm sido estudados para o controle de qualidade de produtos cosméticos e matérias-primas utilizadas para a produção dos mesmos, visando controlar a presença de diversos elementos. Grande parte desses métodos envolve o uso de procedimentos de preparo de amostras baseados em dissolução ou digestão ácida, aplicando o aquecimento convencional ou assistido por radiação micro-ondas, além da utilização de equipamentos de ultrassom. A determinação dos analitos nas soluções decorrentes da etapa de preparo de amostra, geralmente, é realizada por técnicas espectrométricas que incluem a espectrometria de absorção atômica (AAS), a espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) e a espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) (SAINIO et al., 2000; VAN KETEL & LIEM, 1981; SAINIO et al., 1996; YAMADA et al., 1997; GAMER et al., 2006; GOLTZ et al., 2007; NNOROM et al., 2005; BOCCA et al., 2007; ATZ, 2008).
Entretanto, o preparo de amostras que possuem matrizes com componentes inorgânicos possui limitações importantes em comparação ao preparo de amostras orgânicas, e que devem ser levadas em consideração no desenvolvimento do método. Isso porque as reações utilizadas como princípio para a decomposição da maioria das amostras baseiam-se na oxidação da matéria orgânica até sua completa eliminação. Porém, isso não é possível quando a matriz da amostra é majoritariamente inorgânica, sendo necessário o uso de reagentes ácidos complexantes, como por exemplo o ácido fluorídrico (MESKO et al., 2020).
É importante ressaltar que a utilização deste ácido, além da periculosidade e geração de resíduo, proporciona outros inconvenientes para o método, como a limitação dos materiais que podem ser utilizados, impossibilitando a utilização de silicatos como vidro e quartzo, e obtenção de digeridos incompatíveis com algumas técnicas de determinação (KRUG & ROCHA, 2016). Assim, ainda se verifica a necessidade do desenvolvimento de métodos adequados para determinações elementares em baixas concentrações em amostras inorgânicas, superando os inconvenientes existentes citados e também evitando os possíveis erros, como contaminações, perdas de espécies voláteis e geração de interferências, que são comuns na etapa de preparo de amostras (KRUG & ROCHA, 2016).
Nesse sentido, a combustão iniciada por micro-ondas (MIC) pode constituir uma alternativa para o preparo de amostras com elevados teores de matéria inorgânica, para a subsequente determinação de analitos que possam ser volatilizados a partir da amostra durante o processo de combustão. A MIC é um método de preparo de amostras que tem sido amplamente aplicado para a decomposição total da matéria orgânica (FLORES et al., 2004; FLORES et al., 2007), mas que também já foi proposto para promover a volatilização de não metais em amostras inorgânicas como cimento, medicamentos e cosméticos (PEREIRA et al., 2016; NOVO et al., 2018; MESKO et al., 2019; COSTA et al., 2019), e de Hg, As, Cd ou Pb em amostras de solo misturadas com celulose microcristalina (PICOLOTO et al., 2013). Esse método, quando comparado a métodos que envolvem a dissolução das amostras, apresenta como vantagem a possibilidade de separar as espécies volatilizadas do restante da matriz, minimizando assim as interferências durante a etapa de determinação. Isso porque, as soluções resultantes deste método, de forma geral, são compatíveis com múltiplas técnicas de determinação, fornecendo uma ampla gama de possibilidades para determinação elementar em amostras inorgânicas. Além disso, deve-se ressaltar outras vantagens da MIC, como a obtenção de menores limites de detecção (LOD) e de quantificação (LOQ), maior frequência analítica e redução do consumo de reagentes e geração de resíduos, quando comparada a outros métodos (FLORES et al., 2007).
Outras alternativas que podem ser mencionadas, são a digestão por via úmida assistida por micro-ondas (MW-AD) em frascos de politetrafluoretileno (PTFE) e a extração assistida por ultrassom (UAE), que permitem – em alguns casos – a utilização de menores volumes de ácidos complexantes e combinados com ácidos oxidantes, reduzindo os prejuízos à instrumentação utilizada na etapa de determinação (MESKO et al., 2017). Entretanto, é necessário ressaltar que essa combinação de reagentes e suas concentrações devem ser cautelosamente avaliadas para cada amostra e analito.
Assim, estes e outros procedimentos de preparo de amostras visando a determinação multielementar em amostras inorgânicas, principalmente cosméticos utilizados como maquiagem, podem ser empregados previamente a análises por potenciometria com eletrodo íon-seletivo (ISE); ICP-OES e ICP-MS, bem como técnicas cromatográficas, como a cromatografia de íons com detecção condutimétrica (IC-CD) e acoplada com a espectrometria de massas (IC-CD-MS), de acordo com a sensibilidade requerida e tipo de analito a ser determinado, devendo ser avaliados e comparados com os métodos existentes na literatura, com a finalidade de desenvolver novos métodos de análise adequados e viáveis para produtos de maquiagem, que ofereçam vantagens sobre aqueles empregados atualmente.

Metodologia

As primeiras ações desenvolvidas na execução deste projeto, dizem respeito à pesquisa bibliográfica e ao levantamento de dados com relação às técnicas analíticas disponíveis e adequadas para a determinação elementar, dependendo da finalidade do método proposto em cada trabalho, bem como a compatibilidade de tais técnicas com os métodos de preparo de amostras inorgânicas possíveis de serem realizados. A partir do levantamento dessas informações, será possível então realizar a revisão da fundamentação teórica desses métodos e conhecer suas principais vantagens, limitações e possíveis aplicações para amostras de composição inorgânica, como é o caso de alguns produtos cosméticos. Deverá prezar-se por métodos que empreguem fontes de energia alternativas e que apresentem adequado desempenho analítico, maior consonância com os princípios da química analítica verde, elevada frequência analítica e relativos menores custos.
Para os estudos experimentais, serão adquiridas amostras no comércio local, sendo utilizadas tanto nos procedimentos de otimização e desenvolvimento dos métodos, como para sua aplicação e obtenção de dados. Os procedimentos de decomposição/extração das amostras, ou de volatilização dos analitos, serão otimizados e terão sua eficiência avaliada através de ensaios de recuperação, bem como por comparação com outros métodos já existentes. Tendo em vista a ampla variedade de amostras a serem avaliadas e de analitos possíveis de serem determinados, diversos parâmetros serão avaliados visando atender da forma mais adequada possível às finalidades de cada método que será proposto. Outros fatores como massa/volume de amostra, utilização de auxiliares de decomposição, quantidade e concentração da solução extratora/digestora/absorvedora, e tempo, temperatura e pressão requeridos, deverão também serem avaliados para o procedimento atingir a máxima eficiência possível. Devem ser levados em consideração também, durante o desenvolvimento dos métodos, as características da matriz (como estado físico, complexidade, composição majoritária), o tipo de analitos a serem determinados (metais, metaloides ou não metais), e o tipo de análise que será realizada (determinação total ou especiação).
Com relação, à utilização de fontes alternativas de aquecimento ou fornecimento de energia para o meio reacional, será preconizado o uso de métodos que empreguem sistemas de micro-ondas e/ou ultrassom. Com relação à utilização de micro-ondas, especificamente, serão avaliados métodos como os de UAE, MW-AD e MIC, por exemplo. A execução dos experimentos será realizada em um forno de micro-ondas (Multiwave 3000®, Anton Paar, Áustria), equipado com oito frascos de quartzo, com temperatura e pressão máximas de operação de 280 °C e 80 bar, respectivamente, ou oito frascos de PTFE, com temperatura e pressão máximas de operação de 260 °C e 60 bar, respectivamente. Além desse sistema, para a MIC serão utilizados oito suportes de quartzo para acondicionar as amostras. Para fins de comparação com os métodos propostos, também serão avaliados métodos baseados em extração e dissolução com fonte de aquecimento convencional, radiação micro-ondas e ultrassom, seguindo as devidas etapas de otimização. Caso seja necessário, outros métodos de preparo de amostras podem ser avaliados ao longo da pesquisa.
Por outro lado, serão avaliadas também as técnicas de determinação disponíveis e que sejam adequadas para a finalidade de cada método, dentre as quais pode-se mencionar técnicas como ISE, ICP-OES, ICP-MS e IC-CD-MS. As condições operacionais variam conforme as técnicas, sendo selecionadas conforme orientação dos fabricantes, mas podendo ser otimizadas visando melhores resultados no que diz respeito a figuras de mérito analítico como, por exemplo, exatidão e precisão, limites de detecção e quantificação, tempo de análise por amostra, separação dos analitos, dentre outros. A escolha da técnica de determinação a ser utilizada em cada método dependerá de critérios como sensibilidade, riscos de interferências e custos de aquisição e manutenção.
A exatidão dos métodos propostos será atestada por meio de ensaios de recuperação com adição de padrão e materiais de referência certificados (CRM). Além disso, esse parâmetro também será avaliado com a comparação entre resultados obtidos utilizando diferentes métodos de preparo de amostras e técnicas de determinação. Os dados obtidos serão analisados com base em critérios empregados exclusivamente na área de química analítica, sendo possível estabelecer parâmetros de validação. Por fim, após a otimização das condições experimentais e comprovação experimental da confiabilidade dos métodos propostos, os mesmos serão aplicados a amostras de marcas e/ou origens variadas, com intuito de avaliar possíveis variações e concentração dos analitos e seus impactos para os consumidores dos produtos avaliados.

Indicadores, Metas e Resultados

Dentre as principais metas a serem alcançadas com a realização deste projeto, pode-se mencionar:
• Conhecer as limitações dos métodos analíticos empregados para a determinação de contaminantes em cosméticos, principalmente em produtos usados como maquiagem, bem como em outras amostras de composição inorgânica;
• Desenvolver e otimizar métodos analíticos adequados e que forneçam resultados confiáveis com relação à determinação elementar em amostras de composição inorgânica, que possam ser difundidos e empregados em procedimentos de rotina e para o controle de qualidade, visando trazer avanços relevantes não apenas para a pesquisa científica na área da química analítica, mas também para a sociedade;
• Difundir as vantagens decorrentes do emprego de novos procedimentos analíticos em substituição àqueles existentes na literatura e desenvolver um ou mais métodos analíticos que substituam os métodos vigentes na determinação da concentração de elementos químicos nas amostras analisadas;
• Aplicar os procedimentos validados em amostras de marcas e/ou origens variadas fornecendo informações relevantes socialmente por meio da pesquisa científica;
• Promover a formação de recursos humanos em nível de pós-graduação por meio da orientação de mestres e doutores na área de desenvolvimento de métodos analíticos para determinação elementar em amostras biológicas junto ao Programa de Pós-Graduação em Química e do Programa de Pós-Graduação em Bioquímica e Bioprospecção da UFPel;
• Promover a formação de recursos humanos em nível de graduação por meio da orientação de alunos de iniciação científica;
• Divulgar os resultados através da submissão de artigos para revistas científicas indexadas pelo sistema Qualis/CAPES e com reconhecimento internacional, bem como pela submissão de trabalhos para congressos da área a nível local, regional, nacional ou internacional.
Como resultado dos estudos realizados no âmbito desse projeto, pretende-se realizar uma pesquisa direcionada ao desenvolvimento de métodos para a determinação elementar em amostras de produtos de maquiagem, bem como em outras amostras majoritariamente inorgânicas. Do ponto de vista científico, espera-se que o desenvolvimento desta pesquisa demonstre a importância desse tipo de análise para o setor fabricante de cosméticos, sobretudo no controle de qualidade de produtos de maquiagem, bem como contribuições no que diz respeito ao preparo de amostras inorgânicas, área que ainda apresenta muitas limitações. Além disso, o desenvolvimento deste projeto deve levar à consolidação do uso das técnicas de preparo de amostras baseadas na utilização de fontes alternativas de energia como micro-ondas e ultrassom aplicadas em métodos para posterior determinação elementar em amostras inorgânicas.
Sob o aspecto tecnológico, o projeto proposto deve possibilitar que a determinação elementar em baixas concentrações em amostras de cosméticos e em amostras inorgânicas, seja realizada através do emprego de método alternativo, mas eficiente e adequado, que traga vantagens frente aos métodos usuais, sejam estas associadas ao tempo de análise, volume de reagentes consumidos, ou mesmo quantidade de resíduos gerados. Do ponto de vista do desenvolvimento social, a pesquisa deve direcionar para o conhecimento dos perigos à saúde que podem ser associados ao consumo de produtos cosméticos, contribuindo para um maior controle de qualidade destes produtos, no que se refere à presença de elementos potencialmente tóxicos.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
CATARINA FERREIRA SANTOS MORAES
DIOGO LA ROSA NOVO
FERNANDA PITT BALBINOT
FILIPE SOARES RONDAN
GABRIELA DE OLIVEIRA
MARCIA FOSTER MESKO3
MARINA SEYFFERT XAVIER
PRISCILA TESSMER SCAGLIONI
TAMIRES DA CONCEICAO RAMIRES
ÁLISSON ALINE DA SILVA

Recursos Arrecadados

FonteValorAdministrador
PROAP - CAPESR$ 3.000,00Coordenador
Taxa de bancada - CNPqR$ 20.000,00Coordenador

Plano de Aplicação de Despesas

DescriçãoValor
339030 - Material de ConsumoR$ 23.000,00

Página gerada em 30/06/2022 14:29:41 (consulta levou 0.073445s)