Nanoparticules de dioxyde de titane et d'oxyde de zinc dans les écrans solaires

Introduction

Etant donné que l'oxyde de zinc et le dioxyde de titane sont très efficaces pour bloquer les rayons UV, ceux-ci sont largement utilisés dans les écrans solaires mais le fait que leurs formes communes (c'est-à-dire des particules d’une taille de l’ordre du micron) ont une couleur blanche opaque les rend moins attrayants pour les applications sur la peau. Cependant, lorsqu'ils sont sous forme de nanoparticules (NP), ils deviennent transparents et, par conséquent, les écrans solaires ont été l'une des applications où les nanotechnologies ont été développées.

Ce rapport a examiné la littérature scientifique sur la sécurité de l'oxyde de zinc (ZnO) et du dioxyde de titane (TiO₂) sous forme de nanoparticules ainsi que les préoccupations entourant leur utilisation dans les écrans solaires. Les deux questions principales considérées dans cet examen étaient d’une part la capacité de ces nanoparticules à pénétrer dans la peau et à atteindre des cellules viables et d’autre part leur toxicité potentielle.

C'est la deuxième mise à jour du rapport publié par la Therapeutic Goods Administration (TGA) d’Australie en 2006 et déjà mis à jour en mai 2013.

Pourquoi le dioxyde de titane et l'oxyde de zinc sont-ils utilisés dans les écrans solaires ?

Les poudres inorganiques d'oxyde de zinc (ZnO) et de dioxyde de titane (TiO₂) ont été utilisées comme ingrédients dans la majorité des écrans solaires physiques en raison de leurs capacités d'absorption des radiations ultraviolettes (UV-A et UV-B). Lorsque ces particules sont de taille de l’ordre du micromètre (micron), elles conservent leur couleur et leurs propriétés d'absorption UV lorsqu'elles sont exposées aux UV pendant de longues périodes, ce qui améliore la stabilité des écrans solaires et leur capacité à protéger la peau contre les rayons ultraviolets.

Pourquoi le dioxyde de titane et l'oxyde de zinc sont-ils utilisés dans les écrans solaires sous forme de nanoparticules ?

Un inconvénient des particules de ZnO et TiO₂ est que, lorsque leur taille est de l’ordre du micromètre, elles sont visibles sur la peau sous la forme d'une couche blanche opaque et cela a entraîné une réticence des consommateurs à utiliser des produits de protection solaire qui les contiennent. Cependant, lorsqu'ils sont utilisés sous forme de nanoparticules (NP), ces oxydes sont transparents et ne sont plus visibles sur la peau, mais ils conservent ou même augmentent leurs propriétés de protection UV.

Quels sont les principaux effets indésirables potentiels du ZnO et du TiO₂ identifiés ?

L'examen de la littérature actuelle a montré qu'il y avait des preuves que :

• en présence de lumière UV, les nanoparticules ZnO et TiO₂ peuvent produire des espèces réactives d'oxygène (un type d'oxygène qui peut endommager l'ADN) et être cancérogène si elles pénètrent au sein de l’organisme ; 
• cette toxicité et cette génotoxicité des nanoparticules de ZnO et TiO₂ ont été démontrées dans une large gamme de types de cellules ; 
• divers autres effets négatifs potentiels sur la santé chez les animaux de laboratoire et consécutifs à l'administration de nanoparticules de ZnO et de TiO₂. 

Cependant, la majorité des études expérimentales ont montré que les nanoparticules ZnO et TiO₂ ne pénètrent pas ou ne pénètrent que très peu au travers des couches externes de la peau et cela suggère que l'absorption des nanoparticules dans le corps et la toxicité qui l'accompagnerait sont très improbables.

En outre, on a constaté que ni les nanoparticules de TiO₂ ni de ZnO utilisées dans des écrans solaires chez l'homme, en l'absence ou non de rayonnement UV ne possédaient pas de pouvoir d’irritation notable de la peau (dommages réversibles de la peau), de corrosion (dommages nécrosants irréversibles s'étendant dans le derme), ou de propriétés de sensibilisation.

Comment les effets toxiques potentiels des nanoparticules de dioxyde de titane et d'oxyde de zinc peuvent-ils être réduits dans les produits de protection solaire ?

Afin de réduire, même après exposition aux UV, leur potentiel de génération d’espèces réactives d'oxygène qui déterminent largement leur toxicité cellulaire et leur génotoxicité, la surface des nanoparticules peut être modifiée par un enduit d’hydroxyde d'aluminium, de polymères ou d’oxydes inertes de silice.

Des substances antioxydantes (telles que les vitamines A, E ou C) peuvent également être ajoutées à la formulation de protection solaire. La dispersion des particules de ZnO dans certains types de triglycérides a également été montrée expérimentalement comme réduisant la formation des espèces réactives d’oxygène.

Cependant, il a été démontré que l'intégrité de la couche de revêtement peut être perturbée et que le revêtement NP peut disparaître dans certaines circonstances, principalement par des ions calcium et hypochlorite présents, par exemple, dans l'eau de piscine.

Quelles sont les principales conclusions de cette revue de littérature mise à jour sur la sécurité de ZnO et TiO₂ ?

Sur base des données disponibles actuellement, le rapport conclut que, de la façon dont elles sont utilisées comme ingrédients enduits dans la fabrication des écrans solaires, ni les nanoparticules de dioxyde de titane, ni d’oxyde de zinc risquent de provoquer des effets nuisibles pour la santé.

Au contraire, le rapport souligne que l'état actuel des connaissances indique clairement que les risques mineurs potentiellement associés aux nanoparticules présentes dans les écrans solaires sont largement compensés par les avantages que les écrans solaires les contenant offrent contre les dommages cutanés et, surtout, le cancer de la peau.

Le rapport a également mentionné que, en 2012, le Comité scientifique de la sécurité des consommateurs (SCCS) de la Commission européenne a conclu que dans les écrans solaires, les nanoparticules d’oxyde de zinc peuvent être considérées comme ne présentent aucun risque pour la santé chez les humains après application sur des eaux en bonne santé, intactes ou brûlées par le soleil. Une opinion similaire a été exprimée dans leur opinion sur les nanoparticules d’oxyde de titane.

¹ © Commonwealth of Australia 2017.
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