Determinación simultánea de cuatro filtros ultravioleta en lociones para protección solar

ARTÍCULO ORIGINAL

 

Determinación simultánea de cuatro filtros ultravioleta en lociones para protección solar

 

Simultaneous determination of four UV filters in sunscreen lotions

 

 

Jorge Enrique Morgan Machado, John Alexander Muñoz Muñoz, Mary Trujillo González

Grupo Aseguramiento de Calidad, Departamento de Farmacia. Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá, D. C., Colombia.

 

 


RESUMEN

Introducción: Los compuestos octilhexilmetoxicinamato (OMC), etilhexiltriazona (ET), bisetilhexiloxifenolmetoxifeniltriazina (EMT) y metilenbisbenzotriazoliltetrametilbutilfenol (MBP), son cuatro filtros ultravioleta autorizados para la elaboración de productos de protección solar. Su concentración en el producto terminado está relacionada con la capacidad fotoprotectora, pero no debe sobrepasar los límites permitidos por la legislación vigente.
Objetivo: Desarrollar y validar un método analítico por cromatografía líquida de alta resolución para la cuantificación simultánea de OMC, ET, EMT y MBP en lociones para la protección solar.
Métodos: La determinación cuantitativa de los cuatro filtros ultravioletas, se realizó empleando una columna cromatográfica SiliaChrom C8 (150 x 4,6 mm, 5 µm), con detección ultravioleta con arreglo de diodos ajustado a 313 nm. La elución se realizó en modo gradiente con una fase móvil constituida de etanol, acetonitrilo y agua, con velocidad de flujo total de 1mL / min y una temperatura de 30 °C. La cuantificación de cada uno de los absorbentes ultravioletas se realizó con el método de estándar externo.
Resultados: Los resultados de los parámetros evaluados en la validación del método analítico cumplen con los requerimientos establecidos en la Farmacopea de los Estados Unidos.
Conclusiones: El método analítico desarrollado y validado por cromatografía líquida de alta resolución es específico, lineal, exacto, preciso y adecuado para el control de calidad de productos de protección solar que se comercializan en forma de loción, que incorporan octilhexilmetoxicinamato, etilhexiltriazona, metilenbisbenzotriazoliltetrametilbutilfenol y bisetilhexiloxifenolmetoxifeniltriazina como filtros absorbentes de la radiación ultravioleta.

Palabras claves: filtros ultravioletas; método analítico, cromatografía líquida de alta eficiencia.


ABSTRACT

Introduction: Octhylhexylmethoxycinnamate (OMC), ethylhexyltriazone (ET), bisethylhexyloxyphenolmethoxyphenyltriazine (EMT) and methylenebisbenzotriazolyltetramethylbutylphenol (MBP) compounds are four ultraviolet filters internationally approved for the development of sunscreen products. Its concentration in the final product is related with the photoprotective ability, but it should not overpass the limits allowed by the current laws.
Objective: To develop and validate an analytical method by high performance liquid chromatography for the simultaneous quantification of OMC, ET, EMT and MBP in sunscreen lotions.
Methods: The quantitative determination of the four UV filters was performed using a SiliaChrom C8 chromatographic column (150x4.6 mm, 5 um), with a diode array UV detection set at 313 nm. Elution was performed in gradient mode with a mobile phase consisting of ethanol, acetonitrile and water, with total flow rate speed of 1ml/min and a temperature of 30 °C. Quantification of each of the UV absorbents was performed with the external standard method.
Results: The results of the parameters evaluated in the validation of the analytical method meet the performance characteristics established in the Pharmacopoeia of the United States.
Conclusions: The analytical method developed and validated by high performance liquid chromatography is specific, linear, accurate, precise and proper for quality control of sunscreen products sold in lotion form, incorporating the OMC, ET, EMT and MBP as absorbent UV filters.

Keywords: ultraviolet filters; analytical method; High Performance Liquid Cromatography


 

 

INTRODUCCIÓN

Los ingredientes activos de los productos de protección solar responsables de disminuir el impacto de la radiación ultravioleta (UV) en la piel se denominan filtros UV y su función es dispersar o absorber los fotones cuya longitud de onda se encuentra entre los 280 y 400nm. Cuatro filtros UV aprobados internacionalmente son octilhexilMetoxicinamato (OMC), etilhexilTriazona (ET), bisetilhexiloxifenolmetoxifeniltriazina (EMT) y metilenbisbenzotriazoliltetrametilbutilfenol (MBP); ellos presentan buena estabilidad y amplio espectro de fotoprotección por lo cual la industria cosmética los emplea frecuentemente en la elaboración de protectores solares y cosméticos.1

El control analítico de OMC, ET, EMT y MBP en los productos de protección solar es necesario debido a que su concentración en el producto terminado está relacionada con la eficacia o capacidad fotoprotectora (SPF). También es necesario verificar que los niveles de concentración de estos activos no sobrepasen los límites permitidos por la legislación vigente, debido a que se han descrito diversos problemas dermatológicos en usuarios.2-4

En la presente investigación se desarrolló y validó una metodología analítica empleando cromatografía líquida de alta resolución (CLAR) para la identificación y cuantificación simultánea de OMC, ET, EMT y MBP en lociones para la protección solar. Esta metodología será de utilidad para las autoridades sanitarias y la industria cosmética, como herramienta eficaz para el control de calidad del producto terminado, ya que se podrá verificar que las concentraciones de estos ingredientes correspondan a las utilizadas en la fase de desarrollo del producto con las que fue determinada su capacidad fotoprotectora y además, que estas no sobrepasen los límites establecidos por las entidades regulatorias.

 

MÉTODOS

EQUIPOS Y REACTIVOS

Para la separación cromatográfica se empleó un cromatógrafo líquido Agilent Technologies 1200 serie con detector UV/VIS con arreglo de diodos, ajustado a 313 nm, equipado con una columna cromatográfica SiliaChrom C8 de 150 × 4,6 mm y un tamaño de partícula de 5 μm, adaptado a un guarda columna C8 de 4,6 x 10 mm y 5 μm. Los estándares de OMC y MBP fueron calidad USP y los de ET y EMT fueron suministrados por BASF. Los reactivos usados fueron etanol absoluto, acetonitrilo, 1,4 dioxano y ácido fosfórico del 85 % (Honeywell).

ESTANDARIZACIÓN DEL SISTEMA CROMATOGRÁFICO

Debido a la falta de un sistema oficial para la cuantificación de los filtros UV, propuestos en este estudio, OMC, EMT, MBP y ET, el desarrollo del sistema cromatográfico se basó en datos colectados de la literatura, en los cuales se describen sistemas constituidos por una fase orgánica (etanol y acetonitrilo o mezcla de ambos) y una fase acuosa.5-7 Se realizaron modificaciones en el porcentaje de fase orgánica, y se propuso una elución en gradiente, para mejorar parámetros de pureza de pico, simetría, resolución y tiempo de retención. El sistema cromatográfico ideal para la elución de los cuatro filtros UV se muestra en la tabla 1.

PREPARACIÓN DE LOS ESTÁNDARES

Se pesaron con exactitud 20 mg de OMC, 20 mg de EMT, 20 mg de MBP y 10 mg de ET, se transfirieron cuantitativamente a un balón de 100 ml con 1,4 dioxanos, se sometieron a un proceso de sonicación por 30 min a 35 °C y luego se llevaron a afore con el mismo solvente. A partir de esta solución se tomaron alícuotas para preparar soluciones cuyo rango de concentración varía desde 0,05 a 0,15 mg / mL para OMC, EMT y MBP y de 0,025 a 0,075mg / mL para ET.

PREPARACIÓN DE MUESTRAS

La extracción de los analitos de las lociones de protección solar se realizó sometiendo a ultrasonido 0,01g de producto a 35 °C por 30 min. Después de enfriar a temperatura ambiente se trasvasó el contenido a un balón aforado de 10 mL y se llevó a volumen con 1,4 dioxanos. Una alícuota de la solución resultante se filtró, a través de una membrana de 0,45 µm de tamaño de poro, para su posterior análisis.

VALIDACIÓN DEL MÉTODO ANALÍTICO

La validación del método analítico se realizó siguiendo los requerimientos de las normas ICH, contempladas en la Farmacopea vigente en los Estados Unidos.8

La especificidad se evaluó frente a los excipientes y a los productos generados por la degradación forzada en medio ácido y básico; por la oxidación con peróxido de hidrógeno al 3 % y por exposición a radiación UV a una longitud de onda de 366 nm. Para la determinación de la especificidad se empleó el criterio de pureza de pico haciendo uso de un detector de arreglo de diodos.

Para evaluar la linealidad, se prepararon tres réplicas de concentración 50, 75, 100, 125 y 150 % de cada uno de los filtros UV a cuantificar. Se determinaron las ecuaciones de las rectas y la proporcionalidad de los factores de respuesta. También se realizó el test de Cochran y la prueba t de Student para la pendiente y el intercepto.

La evaluación de la exactitud se determinó con el porcentaje de recuperación para los niveles de concentración del 50 %, 100 % y 150 %, con la desviación estándar y el coeficiente de variación para cada uno de los filtros UV. Además, se realizó la prueba Cochram para demostrar la existencia de homogeneidad entre las varianzas y la prueba t de Student, para indicar que no existe diferencia estadísticamente significativa entre la recuperación media y el 100 %.

La repetitividad se evaluó para el sistema y para el método realizando seis determinaciones de la solución del 100 % de concentración. Con estos resultados se calculó la desviación media y el coeficiente de variación.

La precisión intermedia se evaluó para dos analistas en dos días diferentes, por triplicado a un nivel de concentración. Se determinó el coeficiente de variación, se aplicó la prueba de Fischer (además de la t de Student) para determinar la existencia o no de diferencias significativas entre los datos de los analistas y los días.

 

RESULTADOS

Los cromatogramas obtenidos en el estudio de especificidad de la sección anterior, se muestran en la figura; en estos se puede observar que el factor de pureza de cada una de las señales es del 99,9 %, lo cual indica que los excipientes y los productos de degradación forzada no interfieren en la determinación de OMC, EMT, MBP y ET.

En la tabla 2 se muestran los resultados del estudio estadístico de la linealidad del sistema para cada filtro UV. Los valores del coeficiente de regresión lineal (r2) estuvieron entre 0,9987 y 0,9996. Los coeficientes de variación de los factores de respuesta fueron inferiores al 2 %. Un comportamiento similar fue observado para el estudio de la linealidad del método (datos no mostrados).

Los resultados obtenidos en el estudio de la precisión intermedia se observan en la tabla 3, donde se indica que los coeficientes de variación fueron inferiores al 2 %, excepto para el correspondiente al análisis de EMT en el día 2. Los valores del texp y Fexp en las prueba t de Student y Fischer, fueron menores que los valores críticos.

Los resultados del estudio de la exactitud (tabla 4) muestran que los porcentajes de recuperación media para el OMC, ET, EMT y EMT fueron superiores al 90 % e inferiores al 107 %, mientras los coeficientes de variación son inferiores al 2 %. Los valores de texp y Gexp fueron menores que los valores de las tablas.

 

DISCUSIÓN

Los resultados del estudio de la especificidad del método muestran que no existen interferencias de excipientes y de productos de degradación con los picos cromatográficos de interés, lo que indica que la metodología propuesta es específica para la determinación simultánea o individual de OMC, ET, EMT y EMT en productos de protección solar formulados como loción.

En el estudio de la linealidad del sistema y del método para el OMC, ET, EMT y EMT los coeficientes de variación de los factores de respuesta y los valores de la prueba t a un nivel de con­fianza del 95% y n-2 grados de libertad, indican que existe proporcionalidad entre la concentración y la respuesta analítica. También muestran que la pendiente es estadísticamente diferente a cero y el intercepto no es estadísticamente diferente de dicho valor. Lo anterior indica que los errores sistemáticos no afectan los modelos lineales propuestos.

Los resultados obtenidos en el estudio estadístico de la precisión intermedia para el OMC, ET, EMT y EMT mostraron coeficientes de variación inferiores al 2 %, lo que indica que tanto el sistema como el método son precisos desde el punto de vista de la repetitividad. El valor de coeficiente de variación de los datos del análisis de EMT el día 2, se encuentra en el límite de aceptación (2 %). Sin embargo, este resultado no se considera relevante dado que los valores obtenidos en la prueba t de Student y en la prueba de Fischer indican que no existen diferencias estadísticamente significativas entre analistas y días para una probabilidad del 0,05 %.

En el estudio de la exactitud para el OMC, ET, EMT y EMT los valores del texp fueron menores que el tcrit, indicando que no existe diferencia significativa entre la recuperación media y el 100 %. En la prueba G de Cochran los valores del G exp fueron menores que el Gcrit, mostrando que existe homogeneidad entre las varianzas para los diferentes niveles de concentración. Esto indica que los niveles de concentración no afectan la variación de los resultados.

El desarrollo y la validación de métodos analíticos para multicomponentes (capaces de reunir las características analíticas adecuadas) todavía es un campo en desarrollo.1 Publicaciones recientes relacionadas con el control de calidad de filtros UV en cosméticos, muestran que el enfoque analítico más común es la cromatografía líquida con detección UV; aunque se han propuesto otros tipos de cromatografía y técnicas no cromatográficas.9-11

Para el análisis rutinario de un producto, se espera que las nuevas metodologías analíticas utilicen métodos modernos y eficientes, así como también procedimientos simples de preparación de muestras y adicionalmente, que eviten o reduzcan el uso de reactivos tóxicos. La metodología analítica propuesta reúne estos requisitos, además se demuestra que es selectiva, exacta y precisa para la cuantificación de OMC, ET, EMT y EMT, bien sea de forma individual o en simultánea, en lociones de protección solar. Por lo tanto, ésta metodología es una herramienta útil tanto para fabricantes como para las autoridades sanitarias responsables del control de calidad de productos de protección solar.


Conflicto de intereses

Los autores declaran que no presentan conflicto de intereses.

 

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1. Lores M, Llompart M, Alvarez-Rivera G, Guerra G, Vila M, Celeiro M, Lamas JP, Garcia-Jares C. Positive lists of cosmetic ingredients: Analytical methodology for regulatory and safety controls - A review. Anal. Chim. Acta. 2016;915:1-26.

2. Gilaberte Y, Coscojuela C, Sáenz de Santamaría MC, González S. Fotoprotección. Actas Dermosifiliogr. 2003;94:71-93.

3. Salvador A, Chisvert A. Sunscreen analysis: A critical survey on UV filters determination. Anal. Chim. Acta. 2005;537:1-14.

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8. The United States Pharmacopeial Convention. USP 39. United States Pharmacopeia. 39 ed. Rovkville: Marck Printing; 2017.

9. Vila M, Lamas JP, Garcia-Jares C, Dagnacb T, Llompart M. Optimization of an analytical methodology for the simultaneous determination of different classes of ultraviolet filters in cosmetics by pressurized liquid extraction-gas chromatography tandem massspectrometry. J. Chromatogr. A. 2015;1405:12-22.

10. Leselliera E, Mitha D, Dubrulleba I. Method developments approaches in supercritical fluidchromatography applied to the analysis of cosmetics. J. Chromatogr. A. 2015;1425:158-68.

11. Hea K, Timmb A, Blaneya L. Simultaneous determination of UV-filters and estrogens in aquatic invertebrates by modified quick, easy, cheap, effective, rugged, andsafe extraction and liquid chromatography tandem mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 2017;1509:91-101.

 

 

Recibido: 26 de octubre 2017.
Aprobado: 25 de diciembre de 2017.

 

 

Mary Trujillo González . Grupo Aseguramiento de Calidad, Departamento de Farmacia. Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá, D. C., Colombia.

Correo electrónico: mtrujillog@unal.edu.co

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