Departamento de Química

DESENVOLVIMENTO DE MÉTODO PARA ANÁLISE

MULTIELEMENTAR EM TINTAS PARA CABELO POR ICP-MS

Aluno: Alessandra Cordero Coutinho Marques Orientador: Tatiana Dillenburg Saint'Pierre

Introdução O cabelo é um órgão que possui importantes finalidades para o bom funcionamento do

corpo. Possui funções protetoras, como servir de isolante térmico, protegendo a cabeça contra a radiação solar, e também servir de indicativo de doenças que se manifestam pela pele ou pelo organismo. Outro papel importante que os cabelos exercem é o embelezamento, por ter relação direta com formas de um indivíduo se expressar, melhorar sua aparência, conferir autoconfiança e ser, inclusive, um atrativo sexual. [1]

O uso de tratamentos estéticos para os cabelos está entre os vários hábitos da população humana para mudar sua fisionomia. Um dos processos químicos mais difundidos é a mudança de cor através de tinturas permanentes. [2] Além delas, as colorações temporárias e semipermanentes possuem aplicabilidades muito parecidas, mas com resultados diferentes. As colorações temporárias são aquelas que, uma vez fixadas na superfície capilar, saem na primeira lavagem. E as semipermanentes, popularmente conhecidas como tonalizantes, realçam a cor e o brilho dos fios, além de possuir um baixo poder oxidativo, propriedade que é muito considerada por pessoas que não se adaptam a colorações permanentes. Essas, por fim, são muito utilizadas em situações de mudança radical de cor e para cobrir os fios brancos. [3]

Estudos feitos nas últimas décadas comprovaram que produtos aplicados topicamente podem ser absorvidos pelo organismo, como é o caso das tinturas. No entanto, pouco se sabe sobre a sua toxicidade quando usadas a longo prazo, bem como os danos ao meio ambiente. [4,5] Além disso, o uso de tintas, assim como outros tratamentos, provocam alterações na composição natural dos elementos químicos no cabelo, afetando os resultados do mineralograma, que é a análise da composição mineral do cabelo. O mineralograma capilar,   um método não invasivo de diagnóstico, é um exame clínico complementar realizado no Labspectro, [6] que pode fornecer informações sobre deficiências ou excesso de minerais no organismo, seja por problemas de saúde, dieta, ingestão de medicamentos e/ou suplementos, e até mesmo por exposição a poluentes.

Com o objetivo de reduzir os riscos à saúde dos fios, levando em conta a obtenção da cor desejada, é preciso ter conhecimento da composição das tintas e de seu parecer em relação a diferentes tons de cor, fabricantes e marcas. Para determinar a composição elementar em níveis de concentração baixos, como no caso de amostras de tinturas e tonalizantes, é necessária uma técnica com alta seletividade e sensibilidade. A espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) é uma técnica analítica multielementar que possui sensibilidade, rapidez e exatidão, ideal para esse tipo de análise. [6]

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Este projeto teve o objetivo de desenvolver um método de análise para determinação de elementos químicos em amostras de tintura e tonalizantes capilares e comparar a composição elementar de amostras de diferentes marcas e cores, a fim de se avaliar a segurança do uso desses produtos em relação à presença de elementos tóxicos, ou mesmo permitindo identificar possíveis fontes de contaminação.

● Cabelo

Os fios de cabelo nascem dos folículos que são cavidades subcutâneas da pele. São ricos em queratina, proteína composta por cistina, um aminoácido que contém dois átomos de enxofre. As 4 estruturas que formam as fibras capilares são: o córtex, as cutículas, a medula e o complexo da membrana celular. O córtex representa 70% das fibras e é importante por ser constituído de queratina e pequenos grânulos de melanina. As cutículas situam-se na parte mais externa da fibra e, por isso, sofrem os efeitos de agentes externos antes dos outros componentes. Ao contrário delas, a medula está na parte mais interna da fibra, podendo ser presente ou não, e sua função ainda é desconhecida.

A melanina é o componente que define a tonalidade de cor do cabelo, dependendo de seu tipo, formato e quantidade. Existe na forma de eumelanina, responsável pela cor em cabelos castanhos e pretos, e feomelanina, responsável pela cor em cabelos loiros e avermelhados. A proporção dos 2 tipos determina a cor natural do cabelo e quando há uma quantidade muito baixa de melanina sendo produzida, os cabelos se tornam brancos. [2]

● Colorimetria

A técnica empregada para desenvolver novas colorações e utilizá-las para alcançar a cor de interesse é a colorimetria capilar. Ela permite que os tons naturais de um cabelo sejam identificados de acordo com medidas de cores e quais tons e nuances podem ser combinados adequadamente. As cores do cabelo, tanto naturais, quanto artificiais, podem ser classificadas em 10 níveis, do mais escuro ao mais claro, definidos como “cores base”. As tintas de cabelo têm uma numeração de acordo com essa classificação. As numerações das tintas são do tipo 7.0, 7.6, 7.66, ou seja, um número antes do ponto que representa a altura do tom, ou “cor base”, e o(s) número(s) seguinte(s), que refere-se às nuances (reflexos) que escurecem ou clareiam o tom. Nesses exemplos, o 7.0 é um loiro médio, 7.6 é a base de loiro médio com reflexo de vermelho, e 7.66 é a base de loiro médio com duplo reflexo de vermelho. Existem ainda 2 tons de loiro extremamente claros, não muito comuns que podem aparecer na classificação. As medidas de cores podem ser observadas nas Figuras 1 e 2. [2]

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Figura 1: Classificação de alturas do tom.

Figura 2: Classificação de nuances. Materiais e reagentes

● Tubos Falcon de 15,00 mL e 50,00 mL ● Espátula de metal ● Papel laminado ● Pipetas volumétricas de volumes fixos e de volumes variáveis ● Ponteiras ● Dispensador de água ultra-pura (1,00 mL a 5,00 mL) ● HNO3 bidestilado ● H2O2 concentrado ● Solução padrão Merck IV (Millipore, EUA) em concentração de 100 𝛍g/g de Ag, Al, B,

Ba, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, In, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr, Tl, Zn Certipur® Equipamentos

● ICP-MS (NexION 300x, Perkin Elmer, EUA)

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● Bloco Digestor (Pressure digestion DAB 3, Berghof, Alemanha) ● Chapa de aquecimento

Metodologia

Foram analisadas amostras de tintas e tonalizantes de diferentes cores adquiridas no comércio local ou coletadas em salões de beleza do Rio de Janeiro. Alíquotas foram transferidas para tubos de plástico de 50 mL, homogeneizadas e os frascos cobertos externamente com papel alumínio para evitar oxidação pela luz. Todos os procedimentos descritos a seguir foram realizados em triplicata.

Foi realizada uma comparação entre os diferentes procedimentos de preparo de amostra propostos: solubilização em butanol (0,5 g para 9 g) ou decomposição ácida em chapa de aquecimento. Para a decomposição ácida, 0,25 g de amostra foram adicionados com 2,5 mL de ácido nítrico bidestilado e aquecidos por 4 horas a 100 °C. Aplicando o teste t de Student para os resultados encontrados nos dois procedimentos, foram observadas diferenças significativas (p<0,05) para a maioria dos elementos. As amostras não apresentaram uma solubilização em butanol e a decomposição ácida não gerou soluções límpidas. Dessa forma, ambos os procedimentos não foram ideais para a técnica, já que a presença de material particulado pode gerar entupimento dos capilares, flutuações na medida do equipamento, entre outros fatores. Depois, foram avaliadas as diferenças entre os resultados obtidos após decomposição ácida no bloco digestor e na chapa de aquecimento. Na chapa, 0,25 g de amostra foram adicionados com 2,5 mL de ácido nítrico bidestilado e, após a decomposição por 4 h a 100 °C, as soluções foram diluídas com água ultra-pura e avolumadas até 10,0 mL. Já no bloco, foram utilizados 0,6 g de amostra com 2,5 mL de ácido nítrico bidestilado e 0,5 mL de H2O2, decomposição por 6 h a 210 °C, e amostras avolumadas até 25 mL. Foi realizado o teste t de Student para comparar os resultados entre os dois procedimentos com ácido e houve uma diferença significativa (p<0,05) apenas para V, Co, Ge, Sn e I, indicando uma similaridade dos resultados. No entanto, a decomposição no bloco apresentou o melhor aspecto final em termos de particulados e limpidez, então, ele foi utilizado para o preparo das amostras.

Como não existe material certificado com matriz semelhante à tinta de cabelo, foi empregado o teste de adição e recuperação para a avaliação da exatidão do método, e foram obtidas recuperações entre 80 % e 120 % para a maioria dos elementos, como mostrado na Figura 1. Os seguintes elementos apresentaram recuperação acima de 120 %, indicando possíveis interferências: Sn, Be, B, Al e Fe; ou abaixo de 80 %, indicando a possibilidade de perdas ou sinal alto do branco: Mg, S, K, Ca, Ni, Sr, Ag, Sb, I, Au e Pb.

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Figura 1: Recuperações obtidas entre 80 % e 120 %. Foi realizado o teste ANOVA para comparar resultados encontrados via decomposição

ácida em bloco digestor das tintas de cores loiro claro, loiro acinzentado, loiro médio, castanho claro e tonalizante rosa. Foram encontradas diferenças significativas (p<0,05) para As, Al, Cd, Na, Mg, K, Li, B, P, S, V, Co, Zn, Br, Sr, Mo, Pd, Sn, Sb, I, Th e U, demonstrando que a composição elementar de fato varia com a cor. Como pode ser visto nos gráficos em Anexo, a composição de um tonalizante difere muitas vezes das tintas e ele é, inclusive, o produto com maior quantidade de elementos tóxicos, como pode ser visto na Tabela 1. Nas 4 tinturas, a concentração de Al foi acima de 15 mg kg-1, o que é bastante alta, indicando uma exposição a este elemento por parte dos usuários desses produtos. Os elementos Na e K apresentaram resultados muito elevados, principalmente Na, que aparece em termos de 1x109 ppm, o que gera a possibilidade de interferência na análise.

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Tabela 1: Concentração de elementos tóxicos em amostras de tinturas de diferentes cores.

Foram comparados resultados encontrados entre 8 diferentes fabricantes, dos quais 6 são

europeus e 2 são brasileiros. Foram encontradas diferenças significativas (p<0,05) para Li, B, Mg, Al, P, S, K, V, Fe, Co, Zn, Ge, As, Br, Sr, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, I, Ba, Au, Hg, Tl, Pb, U. Nos gráficos em Anexo, os fabricantes europeus estão representados pelas letras A, B, C, D, E e F, e os brasileiros por G e H, no qual G é uma amostra de tintura e H de tonalizante. O fabricante D, que é europeu, apresentou a maior quantidade de elementos tóxicos, como pode ser visto na Tabela 2.

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Tabela 2: Concentração de elementos tóxicos em amostras de diferentes fabricantes.

Foi aplicado o teste t de Student para os resultados encontrados entre 2 marcas de um

mesmo fabricante, em que as amostras tinham a mesma altura de tom. Foram observadas diferenças significativas (p<0,05) para a maioria dos elementos.

Por fim, foi realizado um teste para verificar a estabilidade de uma amostra em um período de 5 meses e os resultados demonstraram estabilidade para todos os elementos, exceto S e Br. Conclusão

Apesar da decomposição ácida no bloco e em chapa de aquecimento não apresentarem diferenças significativas quanto aos resultados, optou-se por utilizar a decomposição no bloco pois resultou em soluções mais límpidas. Foi empregado o teste de adição e recuperação para a avaliação da exatidão do método, e foram obtidas recuperações entre 80 % e 120 % para a maioria dos elementos. Foram comparadas amostras de tintura nas cores loiro claro, loiro acinzentado, loiro médio, castanho claro e de tonalizante rosa, que apresentaram bastante diferença em relação à composição elementar. Da mesma forma, ocorre com a comparação de amostras de diferentes fabricantes. O tonalizante apresentou a maior quantidade de elementos tóxicos na comparação entre cores, o que implica uma maior segurança às tinturas permanentes. Quanto à origem dos produtos, a amostra de um fabricante europeu demonstrou maior quantidade de elementos tóxicos em relação às amostras de fabricantes brasileiros. Estudos devem ser continuados, de modo a aperfeiçoar o procedimento de preparo com a utilização de frascos novos e minimizar a contaminação de alguns elementos. Os resultados encontrados

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apresentaram estabilidade por um período de cinco meses, o que nos mostra uma boa confiabilidade quanto a estabilidade das tintas comercializadas.

Referências [1] ROBBINS, Clarence R. Chemical and physical behavior of human hair. . 4ª Edição. Nova York: Springer Verlag. 2002. [2] CASTRO, J.M. de; SANTIS, S.A.C. de; A importância do estudo de colorimetria para a realização de procedimentos de coloração permanente de cabelos. Tuiuti, Monografia (Tecnologia em Estética e Cosmética) - Universidade Tuiuti do Paraná. [3] BAILER, A. C.; DOGNINI, L.; MOSER, K. D.; Coloração Sintética Capilar: Uma abordagem sobre os conceitos, classificação e suas funções. Balneário Camboriú, Monografia (Curso de Cosmetologia e Estética) - Universidade do Vale do Itajaí. [4] Oliveira, R. A. G.; Zanoni, T. B,; Bessegato, G. G.; Oliveira, D. P.; Umbuzeiro, G. A,; Zanoni, M. V. B,; Quim. Nova, Vol. 37, No. 6, 1037-1046, 2014. [5] Morel, O. J. X.; Christie, R. M.; Chem. Rev. 2011, 111, 2537. [6] Miekeley, N.; Fortes, L. M. C.; Porto da Silveira C. L.; Lima M. B.; J. Trace Elem. Med. Biol. 2001, 15, 46.

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Anexo

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