Développement et caractérisation de formulations de protecteurs solaire à base d'hydroxyapatite

Development and characterization of hydroxyapatite-based sunscreen formulations

• Auteur / Autrice : Estelle Ren
• Direction : Éric Champion, Betty Laverdet-pouch
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Matériaux céramiques et traitements de surface
• Date : Inscription en doctorat le 15/10/2024
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences et Ingénierie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche sur les Céramiques
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : IRCER AXE 4 CERAMIQUES SOUS CONTRAINTES ENVIRONNEMENTALES

Mots clés

Mots clés libres

Innovation

Protecteur solaire

Hydroxyapatite

Environnement

Rayonnements UV

Environment

Innovation

Sun protect

Hydroxyapatite

UV radiation

Résumé

Les protecteurs solaires sont massivement utilisés sur le territoire national avec près de 15 millions de flacons vendus par an. Ces produits protecteurs solaires actuellement sur le marché utilisent, pour la majorité d'entre eux, des filtres chimiques néfastes pour l'environnement et pour certains allergisants (voire soupçonnés d'être perturbateurs endocriniens ou cancérigènes). Régulièrement l'Agence nationale de sécurité du médicament (ANSM) alerte sur les dangers de ces filtres. Le dernier exemple en date concerne l'octocrylène, filtre chimique utilisé dans de nombreuses formules de protecteurs solaires. Il parait donc pertinent de trouver rapidement des alternatives à ces filtres controversés en développant des formules de protecteurs solaires sans effet néfaste pour l'environnement. Le projet de thèse vise à développer et à caractériser une nouvelle formule de dispositif médical pour protection solaire en utilisant l'hydroxyapatite comme filtre minéral opacifiant. Pour assurer l'absorption des rayonnements Ultra-Violet (UV), l'introduction d'un photoprotecteur chimique d'origine végétale est également envisagée en complément de l'hydroxyapatite. Afin de répondre à cette problématique, l'hydroxyapatite sera synthétisée à l'IRCER et elle pourra être substituée (HA-Fe, HA-Zn) afin d'améliorer les capacités de protection vis-à-vis des UV. Après synthèse, les poudres obtenues seront mises en forme par spray drying afin d'obtenir des sphères comprises entre 1 et 10 µm de diamètre. A la suite de cela, différentes formulations de protecteurs solaires seront développées selon un plan d'expérience et caractérisées. Parmi les formulations développées, différentes combinaisons seront étudiées afin de comparer l'effet de l'hydroxyapatite seule ou substituée à une association hydroxyapatite – filtre chimique végétal sur la protection solaire. L'ensemble des formulations développées au cours de ce projet seront comparées à des formules contenant des filtres minéraux tels que le dioxyde de titane ou l'oxyde de zinc, deux agents régulièrement utilisés comme protecteurs solaires mais pouvant avoir un impact sur la santé de l'utilisateur. Ces formulations seront caractérisées, en plus des évaluations de la morphologie de la poudre, afin d'étudier la rhéologie ainsi que la composition chimique et son homogénéité via le CARS. Ces études seront permises grâce à la collaboration avec le laboratoire XLIM et permettront de déterminer le SPF (sun protection factor), la protection contre les rayonnements UV-A et UV-B et la résistance à l'eau des différentes formulations selon les normes ISO en vigueur. Ce projet de thèse a donc pour objectif de trouver une alternative aux protecteurs solaires actuellement utilisés dans une démarche de développement durable et de protection de l'environnement tout en étant efficace vis-à-vis des rayonnements UV.

Sun protection products are widely used in France, with nearly 15 million bottles sold every year. These sun protectors products currently available use chemical filters that are harmful to the environment and, in some cases, allergenic (or even suspected of being endocrine disruptors or carcinogens). On a regular basis, the French Agence nationale de sécurité du médicament (ANSM) warns of the dangers of these filters. The latest example concerns octocrylene, a chemical filter used in many sunscreen formulas. It therefore seems to quickly find alternatives to these controversial filters by developing sunscreen formulas that have no harmful effects on the the environment. The aim of this thesis project is to develop and characterize a new formula for medical sunscreen devices using hydroxyapatite as an opacifying mineral filter. To ensure absorption Ultra-Violet (UV) radiation, the introduction of a chemical photoprotector of plant origin is also envisaged as a complement to hydroxyapatite. To address this issue, hydroxyapatite will be synthesized at IRCER and can be substituted (HA-Fe, HA-Zn) to improve UV protection. After synthesis, the powders obtained will be spray-dried to obtain spheres between 1 and 10 µm in diameter. This will be followed by the development and characterization of various sunscreen formulations, according to an experimental plan. Among the formulations developed, different combinations will be studied in order to compare the effect of hydroxyapatite alone or substituted with a hydroxyapatite-plant chemical filter combination on sun protection. All the formulations developed during this project will be compared with formulas containing mineral filters such as titanium dioxide or zinc oxide, two agents regularly used as sunscreens but which may have an impact on the user's health. In addition to assessing powder morphology, these formulations will be characterized to study rheology, chemical composition and homogeneity using CARS. These studies will be made possible thanks to collaboration with the XLIM laboratory, and will enable the SPF (sun protection factor), protection against UV-A and UV-B radiation and water resistance of the various formulations to be determined in accordance with current ISO standards. The aim of this thesis project is therefore to find an alternative to the sunscreens currently used, with a view to sustainable development and environmental protection, while at the same time being effective against UV radiation.