Farklı boyut ve şekillerdeki zno tozlarının emülsiyon içerisindeki davranışları ve güneş koruma performanslarının değerlendirilmesi
Evaluation of behaviours of various size and shape zno powders in emulsions and their sun protection performance
Yazar: BURCU CEREN DABAK
Danışman: PROF. DR. ENDER SUVACI
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
ZnO cildi zararlı UV ışınlarından geniş spektrumda özellikle de UVA bölgesinde koruyabilen aktif bir güneş kremi içeriğidir. Ancak mikron boyutlu ZnO görünür ışığı yansıtması ve saçması sebebi ile güneşten koruyucunun cilt üzerinde beyaz bir etki bırakmasına sebep olmaktadır. Araştırmacılara göre partikül boyutunun nanometre skalasına düşürülmesi ile görünür ışığın yansıtılması azaltılıp transparan bir görünüm elde edilebilmektedir. Ancak, nano partiküller deri altına penetre olabilirler ve aglomere olmaya eğilimlidirler bu sebeple kullanımında endişe ve çekinceler olmaktadır. Bu çalışmanın bilimsel amacı, ZnO nano partiküllerinin UV filtre özelliklerini korurken negatif etkilerini elimine etmek amacı ile tasarlanmış nano birincil tanelere sahip mikron boyutlu plaka şekilli MicNo olarak adlandırılan ZnO tozlarının üretimleri esnasında başlangıç kaynağı, sıcaklık gibi parametrelerin etkilerinin tespit edilmesidir. MicNo tozlarının üretimi T1-T15 sıcaklıkları arasında 1-8 saat süreyle kesikli deney grupları şeklinde iki farklı çinko kaynağı kullanılarak yapılmıştır. Bu deneyler sonucunda MicNo tozlarının oluşum mekanizmasına parametrelerin etkileri tespit edilmiştir. Bu çalışmanın teknolojik amacı ise bu tasarlanmış şekle sahip tozlar için önformülasyon çalışmaları yapılması ve uygun kıvamlaştırıcının tespit edilip MicNo tozları için özel bir formülasyon hazırlanmasıdır. Bu amaca paralel olarak son ürün haline getirilen MicNo tozlarının güneşten koruyucu bir formülasyon içerisinde ticari ZnO tozları ile performans karşılaştırılması yapılmıştır. MicNo tozlarının xanthan gum kıvamlaştırıcı ile reolojik olarak uyum sağladığı ve uzun süre çökmediği belirlenmiş ve böyle bir formülasyon hazırlanmıştır. %0-20 ZnO içerecek şekilde hazırlanan güneş kremi formülasyonlarına performans testleri bağımsız bir laboratuvarda uygulanmıştır. Özellikle ZnO oranının %20 olduğu formülasyonlarda MicNo tozlarının ticari tozlara göre 2,5 kata kadar daha iyi güneşten koruma sağlarken transparanlık anlamında da ticari ürünlerden üstün olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
ZnO is an active ingredient of commercial sunscreens and it protects skin from harmful UV radiation particularly in UVA. However, micron sized ZnO reflects and scatters the visible light, making the sunscreen appear white on the skin. According to previous studies, decreasing particle size to nanometer scale results in less scattering of visible light, leading to increase in transparency. However, nanoparticles can penetrate into the skin and also have a tendency to agglomerate in an unctrolled mmanner. The scientific objective of this study was to determine the effects of synthesis conditions on the production process of designed micron-size platelet-shaped zinc oxide with primary nanoparticles (MicNo) to ensure the UV filtration properties of ZnO nanoparticles while eliminating the nanoparticles' negative effects. Interrupted experiments were done at T1-T15 temperatures for 1-8 hours with 2 different zinc-sources such that the formation mechanism of MicNo could have been revealed. The tecnological objective of the study was to determine base formulation with thickeners for this designed MicNo particles to formulate a sunscreen. Furthermore, we compared the sun protection performances of designed MicNo particles with commercial ZnO powders in formulated sunscreens. It has been observed that MicNo particles dispersed in an aqueous xanthan gum thickener containing gel-like suspension and they are not settled down even after several months. Therefore xanthan gum was chosen as thickener for further formulation studies. Formulations with %0-%20 ZnO were prepared and sun protection tests were performed by an independent laboratory. Especially in the formulations with %20 ZnO, MicNo particles exhibited up to 2,5 times better sun protection factor while maintaining he higher transparency values with respect to commercially avaliable nano ZnO particles that are marketed as transparent UV filters.