Characterizing titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles in sunscreen spray

• Published in: International journal of cosmetic science Vol. 37; no. 6; pp. 620 - 626
• Main Authors: Lu, P. J., Cheng, W. L., Huang, S. C., Chen, Y. P., Chou, H. K., Cheng, H. F.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: England Blackwell Publishing Ltd 01.12.2015; Wiley Subscription Services, Inc
• Subjects: chemical analysis; claim substantiation; Crystallography, X-Ray; formulation; Metal Nanoparticles - chemistry; Microscopy, Electron, Transmission; Nanoparticles; Sunscreen; sunscreen spray; Sunscreening Agents - chemistry; Titanium - chemistry; titanium dioxide; zinc oxide; Zinc Oxide - chemistry; Zinc oxides; sunscreen spray; formulation; claim substantiation; titanium dioxide; chemical analysis; zinc oxide
• ISSN: 0142-5463; 1468-2494
• DOI: 10.1111/ics.12239

Synopsis Objective Numerous commercial products contain titanium dioxide (TiO2) and zinc oxide (ZnO) nanoparticles (NPs); however, many of these are not labelled as containing NPs. This study sought to develop an effective means of characterizing TiO2 and ZnO NPs in sunscreen sprays, including the size, shape and composition of the particles as well as their aggregation/agglomeration characteristics. Methods Transmission electron microscopy (TEM) coupled with a window‐type microchip K‐kit/copper grid and X‐ray diffraction (XRD) was used to characterize the oxide NPs. Results TME pre‐treatment was performed using two approaches: using a conventional copper grid (requiring dilution) and using a K‐kit (not requiring dilution). The use of K‐kit in conjunction with XRD makes it possible to obtain direct measurements from samples that have not undergone pre‐treatment, which could otherwise alter the nature of the samples, such as the degree of agglomeration. XRD was used to obtain information related to particle size and crystal structure. A strong correlation was observed between XRD and TEM measurements. Conclusion The proposed measurement methods were shown to be highly effective in the characterization of oxide NPs in sunscreen sprays, providing consistent information related to NPs and their interactions in the formulations. Résumé Objectif De nombreux produits commerciaux contiennent des nanoparticules (NP) du dioxyde de titane (TiO2) et de l'oxyde de zinc (ZnO). Toutefois, beaucoup de ces produits ne sont pas étiquetés comme contenant des NP. Cette étude a cherché à développer un moyen efficace de caractériser les NP de TiO2 et ZnO dans les aérosols de protection solaire, y compris la taille, la forme et la composition des particules ainsi que leurs caractéristiques d'agrégation/agglomération. Méthodes La microscopie électronique à transmission (MET) couplée avec une grille cuivre de type à fenêtre micropuce K‐kit et la diffraction des rayons X (XRD) ont été utilisées pour caractériser les NP d'oxyde. Resultats Le pré‐traitement TME a été effectuée en utilisant deux approches: l'utilisation d'une grille de cuivre conventionnel (nécessitant une dilution) et en utilisant une K‐kit (ne nécessitant pas de dilution). L'utilisation de K‐kit conjointement avec diffraction des rayons X permet d'obtenir des mesures directes à partir d’échantillons qui n'ont pas subi un prétraitement qui, sinon, pourrait modifier la nature des échantillons, tels que le degré d'agglomération. DRX a été utilisé pour obtenir des informations relatives à la taille des particules et la structure cristalline. Une forte corrélation a été observée entre les mesures XRD et TEM. Conclusion Les méthodes de mesure proposées ont été présentées pour être très efficace dans la caractérisation des NP d'oxyde dans les sprays de protection solaire, et de fournir des informations cohérentes liées aux NP et leurs interactions dans les formulations.