Gibt es Gefahren im Zusammenhang mit der kosmetischen Anwendung von Siliziumdioxid?

Siliciumdioxid, auch als Kieselsäure (Silica) bezeichnet, ist ein mineralischer Inhaltsstoff, der häufig in kosmetischen Produkten verwendet wird. Er wirkt hauptsächlich als absorbierendes, mattierendes, texturierendes oder Peelingmittel. Obwohl es in Hautpflege- und Make-up-Produkten weit verbreitet ist, bestehen weiterhin Fragen zu seiner Sicherheit, insbesondere in Abhängigkeit von seiner physikochemischen Form, Partikelgröße und Expositionsweg.

Die Kieselsäure kommt in zwei Hauptformen vor: amorph und kristallin. Die amorphe Kieselsäure, die in der Kosmetik verwendet wird, natürlich oder synthetisch sein kann. Sie zeichnet sich durch eine geringe Wasserlöslichkeit, chemische Inertheit und das Fehlen einer geordneten Kristallstruktur aus. Toxikologische Bewertungen, insbesondere durch das Cosmetic Ingredient Review (CIR) und das Scientific Committee on Consumer Safety (SCCS), kommen bei Einhaltung der üblichen Anwendungsbedingungen zur Schlussfolgerung, dass sie bei kutaner Anwendung unbedenklich ist.

Im Gegensatz dazu ist das kristalline Siliziumdioxid, eingestuft als Karzinogen der Gruppe 1 durch die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC), ist es bei chronischer Inhalation, insbesondere am Arbeitsplatz.

Diese Form wird aufgrund dieses nachgewiesenen Risikos in kosmetischen Produkten weder verwendet noch zugelassen.

Die Einführung von Siliziumdioxid-Nanopartikeln in bestimmten kosmetischen Formulierungen (Partikel <100 nm) hat die Aufmerksamkeit der Aufsichtsbehörden verstärkt. Der SCCS empfiehlt eine Einzelfallbewertung der Struktur, Oberfläche, Löslichkeit und Bioverfügbarkeit. Die verfügbaren Daten lassen vermuten, dass die kutane Penetration nanometergroßer Siliziumdioxidpartikel sehr gering bis nicht vorhanden ist auf intakter Haut. Bei einer geschädigten Hautbarriere könnte die Permeabilität theoretisch jedoch zunehmen. Die europäische Verordnung schreibt vor, dass Siliziumdioxid-Nanopartikel oberflächenmodifiziert, nicht löslich und nicht in für Inhalation vorgesehenen Produkten enthalten, wie Sprays oder Aerosole. Bis heute wurde unter normalen kosmetischen Anwendungsbedingungen keine systemische Toxizität in vivo nachgewiesen.

Das Hauptrisiko im Zusammenhang mit kosmetischem Siliciumdioxid besteht in der Inhalation von Partikeln, insbesondere bei losen Pudern (Foundation-Puder, Finishing-Puder) oder Sprühprodukten. Selbst in amorpher Form kann suspendiertes Siliciumdioxid bei längerer oder wiederholter Exposition Reizungen der oberen Atemwege verursachen. Dieses Risiko wird verstärkt, wenn die Partikelgröße kleiner als 10 µm, wodurch sie die Lungenalveolen erreichen können.

Die Inhalation feiner Partikel aus Siliziumdioxid, das in einigen kosmetischen Produkten in Form amorphen oder kristallinen, kann pulmonale Entzündungsreaktionen und Gesundheitsrisiken verursachen. Studien zeigen, dass die Toxizität von Siliziumdioxid hängt von der Oberflächenstruktur der Partikel ab. Unter diesen Oberflächenmerkmalen spielen die "quasi freien" Silanolgruppen eine wichtige Rolle. Diese kleinen chemischen Gruppen (≡Si–OH) sind ausreichend zugänglich, um stark mit den Membranen menschlicher Zellen zu interagieren, wie etwa denen der Lunge. Diese Wechselwirkungen können Zellen schädigen und eine entzündliche Reaktion des Immunsystems auslösen. Wenn diese Entzündung durch wiederholte oder langanhaltende Exposition (z.B. bei Arbeitern, die kristalliner Silicastaub ausgesetzt sind) bestehen bleibt, kann dies zu chronischen Erkrankungen wie Silikose sowie Autoimmunerkrankungen führen.

Die Hautverträglichkeit von amorphem Siliciumdioxid ist im Allgemeinen gut. In vitro- und In vivo-Studien bestätigen das Fehlen von Irritationen, Sensibilisierungen oder Hauttoxizität. Ihr Wirkmechanismus beruht ausschließlich auf physikalischen Eigenschaften, wie der Aufnahme von Talg, der Veränderung der Textur der Formulierungen und der optischen Lichtstreuung. Empfindungen von Trockenheit oder vorübergehendem Unbehagen können jedoch bei trockener oder empfindlicher Haut auftreten, aufgrund ihrer absorbierenden Eigenschaften. Wenn sie in granulärer Form (nicht sphärisch) verwendet wird, kann Siliciumdioxid auch als mechanisches Peelingmittel. In diesem Fall ist die Wahl der Korngröße entscheidend, um eine übermäßige Abrasion zu vermeiden.

Umweltbezogen weist Siliciumdioxid ein vorteilhaftes Profil auf. Im Gegensatz zu den früher als Peelingstoffe eingesetzten Mikroplastiken (Polyethylen, Nylon) ist Siliciumdioxid mineralisch, in aquatischen Medien nicht persistent, und nicht bioakkumulierend. Sie stellt damit eine nachhaltige Alternative in abspülbaren Produkten und ökologisch verantwortungsvollen Formulierungen.

Aus ökologischer Sicht ist die Siliziumdioxid eine umweltschonendere Option. Im Gegensatz zu Mikroplastik wie Polyethylen oder Nylon, das früher in Peelings eingesetzt wurde, ist Siliziumdioxid mineralischen Ursprungs, was bedeutet, dass es hauptsächlich aus Sand oder Quarz gewonnen wird. Es verbleibt nicht lange im Wasser, verschmutzt Flüsse oder Ozeane nicht dauerhaft und reichert sich nicht in lebenden Organismen an. Deshalb gilt es als umweltfreundlichere Alternative, insbesondere in abspülbaren Produkten oder in Pflegemitteln, die darauf ausgelegt sind, ihre Umweltbelastung zu reduzieren.

• SANDERSON W. T. & al. Occupational silica exposure and risk of various diseases: an analysis using death certificates from 27 states of the United States. Occupational and Environmental medicine (2003).

• AVIRAM M. & al. Silicon dioxide nanoparticles increase macrophage atherogenicity: Stimulation of cellular cytotoxicity, oxidative stress, and triglycerides accumulation. Environmental Toxicology (2016).

• POLLARD K.M. & al. Silica, Silicosis, and Autoimmunity. Frontiers in Immunology (2016).

• FUBINI B. & al. Nearly free surface silanols are the critical molecular moieties that initiate the toxicity of silica particles. Proceedings of the National Academy of Sciences (2020).

• HEE LEE J. & al. Skin Sensitization Potential and Cellular ROS-Induced Cytotoxicity of Silica Nanoparticles. Nanomaterials (2021).

• MOKRA D. & al. New Insights into Pathomechanisms and Treatment Possibilities for Lung Silicosis. International Journal of Molecular Sciences (2021).

• ANDUJAR P. & al. Pulmonary Toxicity of Silica Linked to Its Micro- or Nanometric Particle Size and Crystal Structure: A Review. Nanomaterials (2022).

• NOLDE J. & al. Investigation on the skin penetration of synthetic amorphous silica (SAS) used in cosmetic products. Toxicology Letters (2024).