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Las nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) han atraído mucho la atención recientemente Dispersor ultravioleta (UV) por ella Potencial para proteger la piel humana de la radiación UV. Sin embargo, la resistencia a los ácidos de las nanopartículas de ZnO es relativamente baja, lo que conduce a su descomposición en la piel humana y diversas enfermedades de la piel.
Estudio: Múltiples nanopartículas con núcleo de ZnO incrustadas en nanopartículas de TiO2 como agentes para la resistencia a los ácidos y la protección UV. Crédito: Africa Studio/Shutterstock.com
Un estudio reciente publicado en la revista ACS Applied Nano Materials aborda este problema al producir un nuevo óxido de zinc/dióxido de titanio (ZnO/TiO).2) Nanopartículas de cubierta multinúcleo con notable resistencia a los ácidos y propiedades de protección UV.
Nanopartículas de ZnO como dispersores UV: descripción general y desafíos
El aumento del agotamiento del ozono ha aumentado la exposición a los rayos UV, que es perjudicial para casi todos los organismos vivos. En este sentido, se están desarrollando activamente sustancias anti-UV para proteger la piel humana de la radiación ultravioleta.
Los absorbentes de UV hechos de sustancias orgánicas y los dispersores de UV hechos de nanopartículas de óxido inorgánico son los dos tipos de protectores de UV. Los dispersores UV, como las nanopartículas de óxido de zinc (ZnO), se utilizan en productos cosméticos que se aplican directamente sobre la piel humana.
Aunque las propiedades de dispersión UV de las nanopartículas de ZnO son excelentes, su resistencia a los ácidos es pobre, lo que resulta en una rápida degradación en la piel humana ligeramente ácida.
Esta peligrosa degradación de las nanopartículas de ZnO debido a la escasa resistencia a los ácidos genera numerosas preocupaciones, ya que tiene el potencial de causar un daño significativo a la salud humana. Cuando el ZnO se degrada en productos cosméticos como los protectores solares, genera muchos problemas, como: B. integridad reducida de la emulsión y variaciones de viscosidad debido a interacciones con el agente espesante de ácido carboxílico.
Aumento de la resistencia a los ácidos de las nanopartículas de ZnO
Recientemente, la preparación de compuestos de ZnO con otros óxidos se ha estudiado como una técnica viable para mejorar su resistencia a los ácidos. Aunque el dióxido de silicio (SiO2) es un excelente candidato para la capa de revestimiento, investigaciones anteriores han demostrado que SiO2Los compuestos de ZnO recubiertos disuelven rápidamente el ZnO cuando se graban con ácido clorhídrico, lo que da como resultado un SiO hueco.2 nanopartículas.
Como resultado, es dudoso que el SiO2 una cubierta aumentaría la resistencia a los ácidos de las nanopartículas de ZnO. Para hacer frente a las dificultades relacionadas con la escasa resistencia a los ácidos del ZnO, una modificación fundamental del método de síntesis utilizando otros materiales en lugar del SiO utilizado tradicionalmente2 es muy deseable
En este sentido, varios estudios sobre el óxido de titanio (TiO2) Nanopartículas como sustancias absorbentes de UV eficientes. Estas nanopartículas se utilizan a menudo en filtros solares como protección UV. TiO2 a nanoescala2 Debido a su pequeño tamaño, las partículas pueden absorber fácilmente la radiación UV y formar una barrera transparente que protege la piel de los rayos nocivos del sol.
A esto se suma la resistencia a los ácidos del TiO2 Las nanopartículas son impresionantes. Por lo tanto ZnO/TiO2 Los compuestos de núcleo y cubierta pueden proporcionar una excelente resistencia a los ácidos y protección UV.
Proceso de fabricación de nanopartículas de cubierta multinúcleo de ZnO/TiO2
A pesar de su excelente resistencia a los ácidos, ZnO/TiO2 Las nanopartículas core-shell son muy difíciles de producir con una mezcla homogénea en estado líquido.
El enfoque de aerosol de llama es el enfoque más prometedor para producir ZnO/TiO2 Composites en comparación con los procesos de fabricación estándar, como el proceso sol-gel.
Esta técnica se puede utilizar para producir ZnO/TiO2 Partículas núcleo-corteza con alta resistencia a los ácidos por rotación del núcleo (ZnO) y la corteza (TiO2) materiales en gotas. El TiO2 Luego, las partículas se recubren en la interfaz de partículas de ZnO durante la fase de evaporación del solvente.
Aunque el enfoque de aerosol de llama se ha utilizado para construir una estructura de núcleo y cubierta única, no existe una técnica de síntesis eficaz de nanopartículas con múltiples núcleos de ZnO encapsulados en TiO.2 Hasta ahora se han informado nanopartículas para mejorar la resistencia a los ácidos.
Aspectos destacados y desarrollos clave del estudio actual
En este estudio, se utilizó una técnica de aerosol asistida por llama para producir ZnO/TiO2 Nanopartículas de capa multinúcleo de manera efectiva y la eficiencia de TiO2 Se muestran nanopartículas en la mejora de la resistencia a los ácidos de las nanopartículas de óxido de zinc.
Los precursores de titanio se incorporaron a la mezcla de dispersión de nanopartículas de ZnO y se inyectaron en los reactores de llama, creando nanocompuestos con moléculas de titanio y zinc uniformemente dispersas.
La resistencia al ácido de ZnO/TiO2 Las partículas se evaluaron con gotas de ácido sulfúrico. La descomposición de los iones de zinc fue mínima, lo que demuestra que la resistencia a los ácidos de las nanopartículas de ZnO mejoró con la incorporación de TiO2 nanocáscara. Propiedades de resistencia a los ácidos mejoradas al aumentar la concentración de TiO2 nanopartículas.
Estos resultados proporcionan una estrategia para la nanoingeniería de ZnO/TiO2 Partículas de cubierta multinúcleo que mejoran la resistencia a los ácidos y se pueden usar como protectores UV en productos cosméticos.
Relación
Hiran, T. y otros. (2022). Múltiples nanopartículas con núcleo de ZnO incrustadas en TiO2 Nanopartículas como agentes de resistencia a los ácidos y protección UV. Nanomateriales aplicados ACS. Disponible en: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.2c03489
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