Was ist die Rolle von Titandioxid in der Kosmetik?

Das TiO₂ ist ein Schlüsselbestandteil in vielen Produkten, wie Grundierungen, losen Pulvern und Teint-Korrigierern, aufgrund seiner einzigartigen physikalischen Eigenschaften. Als Trübungsmittel ist es in der Lage, eine dichtere und gleichmäßigere Textur zu erzeugen, was eine natürliche Abdeckung ermöglicht und gleichzeitig Unvollkommenheiten minimiert.

Dank seiner Fähigkeit, Licht zu streuen, verteilt TiO₂ das Licht gleichmäßig auf der Hautoberfläche, wodurch das Erscheinungsbild von Unregelmäßigkeiten, Poren und feinen Linien reduziert wird. Dieser Streueffekt erzeugt einen glatteren und gleichmäßigeren Teint. Neben seiner opazifizierenden Rolle wird TiO₂ in getönten Produkten verwendet, um die Hauttextur zu verbessern, während es eine dezente Abdeckung und ein makelloses Finish bietet.

TiO₂ ist eine sehr geschätzte Zutat für seine weiße Farbe und seine Fähigkeit, das Finish von kosmetischen Produkten zu verbessern. Unter der Bezeichnung CI 77891 wird es in der Industrie als weißes Pigment weit verbreitet eingesetzt, das Opazität und Glanz verleiht.

Das TiO₂ wird häufig in Produkten für fettige und Mischhaut verwendet, aufgrund seiner Fähigkeit, Sebum zu absorbieren und zu verteilen. Indem es sich an der Hautoberfläche festsetzt, fängt und verteilt es das von den Talgdrüsen produzierte Sebum dank seiner mikroporösen Textur und seiner Absorptionsfähigkeit, was den Glanz reduziert und ein mattes Finish verleiht2,3,8. Durch das Absorbieren und Verteilen von überschüssigem Sebum auf der Hautoberfläche hilft TiO₂ nicht nur dabei, einen gleichmäßigen Teint zu erhalten, sondern verlängert auch die Haltbarkeit von kosmetischen Produkten, was es zu einem Schlüsselbestandteil für Pflegeprodukte macht, die auf Haut abzielen, die zu übermäßigem Glanz neigt.

Das TiO₂ würde entzündungshemmende Eigenschaften zeigen, indem es effektiv reaktive Sauerstoffspezies (ROS) neutralisiert, was Entzündungen und Gewebeschäden reduzieren kann. Wenn ROS in Überschuss produziert werden, können sie oxidativen Stress verursachen. Eine Studie, die an verschiedenen Zelltypen, einschließlich Hautfibroblasten, durchgeführt wurde, hat die entzündungshemmende Aktivität von TiO₂-Nanopartikeln untersucht, die aus Kaffeesäure synthetisiert wurden, wobei die Hemmung der Denaturierung von Rinderserumalbumin (BSA) als Analysemethode verwendet wurde.

Die Denaturierung von Proteinen und die Membranlyse führen zur Bildung von Autoantigenen im menschlichen Körper. Diese Autoantigene sind eine Hauptursache für Entzündungen und entzündliche Erkrankungen wie Asthma, rheumatoide Arthritis, chronisches Magen-Duodenal-Geschwür, Tuberkulose, Parodontitis und Morbus Crohn. Um die Produktion von Autoantigenen zu reduzieren, ist es entscheidend, den Prozentsatz der Protein-Denaturierung und Membranlyse zu kontrollieren. Die Methode der Denaturierung von Proteinen aus Hühnerei-Albumin (BSA) ist eine kostengünstige Alternative, um die entzündungshemmende Aktivität jeder Probe zu testen. Die Ergebnisse zeigten, dass TiO₂ die Denaturierung von BSA mit Raten von 70% und 85,7% bei 31,25 und 500 µg/mL signifikant hemmen würde, was vergleichbar ist mit der Wirkung von Diclofenac-Natrium, einem Standard-Entzündungshemmer.

Eine andere Studie hat ebenfalls die entzündungshemmende Wirkung von TiO₂ bestätigt, die aus Gymnema sylvestre und Panicum sumatrense synthetisiert wurden, und zeigte eine Hemmung der Proteindenaturierung von 82,80% bis 93,52% je nach verwendeten Konzentrationen. Diese Daten legen nahe, dass TiO₂ ein vielversprechendes entzündungshemmendes Potenzial besitzen könnte, was es für biomedizinische Anwendungen geeignet macht, insbesondere bei der Bewältigung von entzündlichen Prozessen, die mit oxidativem Stress verbunden sind.

In einer Studie wurden TiO₂-Nanopartikel aus Kolanussextrakten synthetisiert und zeigten eine signifikante antioxidative Aktivität. Die Ergebnisse zeigten, dass diese Nanopartikel hauptsächlich durch Elektronentransfer wirken, was es ermöglicht, freie Radikale wie DPPH (2,2-Diphenyl-1-Picrylhydrazyl), einen häufig verwendeten Indikator zur Messung der antioxidativen Aktivität, mit einer Fangrate von 62,06% bei einer Konzentration von 80 µg/mL zu fangen. Darüber hinaus zeigten die TiO₂-Nanopartikel auch eine starke Fähigkeit zur Neutralisierung von Wasserstoffperoxid mit Fangraten zwischen 78,45% und 99,23%.

Eine andere Studie hat sich mit synthetisierten TiO₂-Nanopartikeln aus Fruchtschalen, wie Pflaume und Kiwi, beschäftigt und festgestellt, dass ihre antioxidative Aktivität proportional zur Konzentration zunimmt. Zum Beispiel erreichten Nanopartikel aus Pflaumenschalen eine DPPH-Radikalfangrate von 79%. Diese Ergebnisse legen nahe, dass TiO₂-Nanopartikel, insbesondere solche, die aus natürlichen Quellen synthetisiert werden, eine bemerkenswerte Wirksamkeit gegen oxidativen Stresshaben, was vielversprechende Perspektiven eröffnet.

Laut der PubMed-Datenbank wurden die antimikrobiellen Eigenschaften von Titandioxid-Nanopartikeln (NP-TiO₂) in über 1.000 Artikeln seit 2000 beschrieben, wobei ein bemerkenswerter Anstieg der Veröffentlichungen zu medizinischen Anwendungen und der antimikrobiellen Aktivität von TiO₂-Nanopartikeln von 4% auf 39% der Gesamtzahl der Veröffentlichungen zwischen 2005 und 2023 zu verzeichnen ist. Gleichzeitig stieg der Anteil der Veröffentlichungen, die die Schlüsselwörter "antibakteriell" oder "antimykotisch" enthalten, von 2% auf 18%.

Eine aktuelle Studie untersucht das antimikrobielle Potenzial von TiO₂-Nanopartikeln gegen multiresistente (MDR) Stämme von Pseudomonas aeruginosa, einem bedeutenden nosokomialen Pathogen, das für schwer zu behandelnde Infektionen mit herkömmlichen Antibiotika verantwortlich ist. Die Forscher verwendeten kommerzielle Degussa-P25 TiO₂-Nanopartikel, die durch eine durchschnittliche Größe von 25 nm und eine gemischte Rutil/Anatas-Phase gekennzeichnet sind, um ihre antimikrobielle Wirksamkeit in Kombination mit Antibiotika aus der Familie der Cephalosporine der dritten Generation, insbesondere Ceftazidim (CEZ) und Cefotaxim (CEF), zu bewerten.

Die Stämme von P. aeruginosa wurden aus Eiter, Auswurf, der Trachea und bronchoalveolären Spülungen isoliert, und ihre Antibiotikaresistenz wurde durch Empfindlichkeitstests bestätigt, die eine Resistenz gegen mehrere häufig verwendete Antibiotika zeigten. Die TiO₂-Nanopartikel wurden UV-Licht ausgesetzt, um ihre photokatalytischen Eigenschaften zu aktivieren, wodurch reaktive Sauerstoffspezies wie Hydroxylradikale (OH⁻) und Superoxidionen (O₂⁻) erzeugt wurden, die für ihre Fähigkeit bekannt sind, bakterielle Zellwände zu lysieren.

Die Ergebnisse zeigten, dass TiO₂-Nanopartikel, die eine Stunde lang UV-Licht ausgesetzt waren, eine signifikante antimikrobielle Aktivität bei Konzentrationen über 350 µg/mL aufwiesen, wobei die minimale hemmende Konzentration (MHK) bei 350 µg/mL festgelegt wurde. In Kombination mit Ceftazidim zeigten die TiO₂-Nanopartikel einen synergistischen Effekt und erhöhten signifikant die antimikrobielle Aktivität, während kein ähnlicher Effekt mit Cefotaxim beobachtet wurde. Diese Studie legt nahe, dass TiO₂-Nanopartikel, insbesondere wenn sie durch UV-Licht aktiviert werden, eine vielversprechende Alternative zur Bekämpfung von Infektionen durch mehrfach resistente Stämme von P. aeruginosa sein könnten und somit einen neuen Ansatz zur Überwindung der Antibiotikaresistenz bieten.

Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass NP-TiO₂ auch gegen Pilze wirken können. Zum Beispiel haben IRSHAD & Co. beobachtet, dass Titanoxid-Nanopartikel das Wachstum des Pilzes Ustilago tritici bei Konzentrationen von 25, 50 und 75 µg/mL hemmen. Diese Ergebnisse bestätigen, dass NP-TiO₂ ein bedeutendes antimikrobielles und antifungales Potenzial aufweisen, was eine mögliche Alternative zu herkömmlichen Behandlungen zur Bekämpfung von Hautinfektionen bietet.

Eine Studie von ELDEBANY & al. untersucht die Wirksamkeit von in Gelatine eingekapselten TiO₂-Nanopartikeln (GLT-TiO₂) bei der Regeneration von Hautgewebe, insbesondere bei der Behandlung von Verbrennungen zweiten Grades. Die Ergebnisse zeigen, dass Verbrennungen zweiten Grades eine schnelle Heilung begünstigen. Im Vergleich zu einer unbehandelten Kontrollgruppe und einer Gruppe, die nur mit Gelatine behandelt wurde, zeigten die GLT-TiO₂ eine signifikante Reduzierung der Wundfläche, eine beschleunigte Reepithelialisierung, eine Verringerung des Ödems und eine Verbesserung der Vaskularisation.

Darüber hinaus hat die immunhistochemische Analyse eine höhere Expression von Geweberegenerationsmarkern wie TGF-β1 und α-SMA in den mit GLT-TiO₂ behandelten Gruppen gezeigt, insbesondere in den ersten Behandlungswochen. Diese Ergebnisse legen nahe, dass TiO₂ aufgrund seiner antimikrobiellen und hydrophilen Eigenschaften eine schlüsselrolle bei der Erhaltung der Hautfeuchtigkeit und der Stimulierung des Zellwachstums spielt, was es zu einem vielversprechenden Kandidaten für die Behandlung von Verbrennungen und die Hautregeneration macht. Diese Studie ebnet den Weg für weitere Forschungen, um die zugrunde liegenden Mechanismen der Wirkung von TiO₂ in der Wundheilung besser zu verstehen.