Metalli pesanti e cosmetici -...

Metalli pesanti e cosmetici

Beatrice Bocca e Anna Pino

Reparto Bioelementi e Salute

Dipartimento Ambiente e Connessa Prevenzione Primaria

Istituto Superiore di Sanità

20/06/2013 Giornata informativa sui prodotti cosmetici: aspetti regolatori e problematiche emergenti

Metalli Regolamento (CE) n. 1223/2009 (art. 14) vieta:


- Le sostanze di cui all’allegato II n° 40 Sb e suoi composti n° 43 As e suoi composti n° 46 Ba e suoi sali n° 54 Be e suoi composti n° 68 Cd e suoi composti n° 97 Cr, acido cromico e suoi sali n° 101 Co (benzene solfonato di) n° 221 Hg e suoi composti n° 289 Pb e suoi composti n° 297 Se e suoi composti n° 317 Tl e suoi composti n° 391 Zr e suoi composti n° 453 Co dicloruro n° 454 Co solfato n° 1093 Ni

Metalli come coloranti Regolamento (CE) n. 1223/2009 (art. 14) ammette:


- I coloranti di cui all’allegato IV ossidi di Cr(III) (esente da ioni cromato) (verde) idrossido di Cr(III) (esenti da ioni cromato) (verde) ossido di Co-Al (verde) ossido di Fe (arancione, rosso, giallo, nero) biossido di Ti (bianco) ossido di Zn (bianco) solfato di Ba (bianco) carbon black (nero) - I filtri UV di cui all’allegato VI biossido di Ti (fino a un 25% nei preparati pronti per l’uso)

Sostanze CMR Regolamento (CE) n. 1223/2009 (art. 15) vieta:


- Le sostanze classificate come cancerogene, mutagene o tossiche per la riproduzione (CMR), di categoria 1A, 1B e 2, ai sensi del regolamento (CE) n. 1272/2008 relativo alla classificazione, all'etichettatura e all'imballaggio delle sostanze e delle miscele: Ni ossidi, Ni solfuri: Carc 1A

Ni, Ni solfati : Carc 2 composti del Cr(VI) (eccetto Cr solfato): Carc 1B Cr(VI) triossido: Carc 1A, Muta 1B, Repr 2, Cd e Cd ossidi: Carc 1B, Muta 2, Repr 2 Pb cromato : Carc 2, Repr 1A Co cloruro, Co solfato: Carc 1B + Ni: Skin sens. 1 Cr: Skin sens. 1 Co: Skin sens. 1

Nanomateriali Regolamento (CE) n. 1223/2009 (art. 16) prevede:


- Identificazione e descrizione del nanomateriale - Profilo tossicologico e di sicurezza del nanomateriale - Condizione di esposizione prevedibili - Indicazione della sigla “nano” posta tra parentesi dopo il nome

INCI dell’ingrediente nell’elenco in etichetta» Raccomandazione Europea 2011/696/CE (GU L 275 del 20.10.2011) fornisce la definizione: «almeno il 50% delle particelle di dimensione compresa 1-100 nm» I più utilizzati sono TiO2, ZnO nei solari (trasparenza, alto potere di riflessione e dispersione della luce); dentifrici e prodotti per il make-up possono contenere silicio, ossidi di Fe, ossidi di Al e carbon black a livello di nanostrutture

Tracce di sostanze vietate Regolamento (CE) n. 1223/2009 (art. 17) tollera


la presenza di metalli a condizione che: - sia tecnicamente inevitabile nonostante l’osservanza di

buone pratiche di fabbricazione - siano sicuri per la salute umana se utilizzati in condizioni

d'uso normali o ragionevolmente prevedibili

La presenza di tracce di metalli è verosimilmente possibile sia: - come residuo del processo di produzione/conservazione del

cosmetico - come impurezza di altri ingredienti del cosmetico (coloranti

o ausiliari)


Non esistono:

1. metodi «normalizzati» per la determinazione del contenuto totale dei metalli in «traccia» in cosmetici

2. metodi per la determinazione delle specie chimiche (CrVI o CrIII)

3. metodi «armonizzati» per la determinazione dei nanomateriali metallici (dimensione, forma, aggregazione) al fine di rispondere alla Raccomandazione Europea

4. valori limite per le «tracce» di metalli a livello EU, è necessaria una valutazione di rischio “caso per caso” - in relazione alle vie e entità dell’esposizione (rinse-off/leave-on, spray, prodotti per occhi e labbra)

Criticità

Obiettivo 1. Sviluppo e validazione contenuto totale dei metalli in cosmetici


Attività Note Parametro

Sensibilità Prove ripetute (almeno 10) sul campione tal quale e sul campione fortificato ad un livello basso di concentrazione

LoD (3SD, mg/kg) LoQ (10SD, mg/kg)

Specificità Analisi del peso delle interferenze LR (m/ m 300) MR (m/ m 4000)

Taratura Prove ripetute (almeno 3) di taratura su almeno 5 livelli (incluso lo zero) di concentrazione

R2, plot residui

Ripetibilità Prove ripetute (almeno 10) sul campione tal quale e sul campione fortificato a 3 livelli diversi di concentrazione

Scostamento tipo relativo (CV%) Limite di ripetibilità (mg/kg)

Esattezza Prove ripetute (almeno 10) sul campione tal quale e sul campione fortificato a 3 livelli diversi di concentrazione

Recupero medio (%)

Incertezza di misura

Calcolo delle componenti di incertezza (taratura, ripetibilità, esattezza) e applicazione del fattore di copertura

Incertezza estesa (U, mg/kg)

Circuito PT Analisi di un cosmetico in polvere (LGC Standards Proficiency Testing, Cosmetics and Toiletries Proficiency Testing Scheme)

Z-score

Carte di controllo Controllo del metodo nel tempo

a) digestione acida in MW di una cipria in polvere b) analisi con HR-ICP-MS (Element2, ThermoFischer)

c) caratteristiche prestazionali e calcolo dell’incertezza (ISO, EURACHEM) e partecipazione a circuito interlaboratoriale (LGC)

Accreditamento 17025 (2012, ACCREDIA) 1) cosmetici in polvere



Estensione (2013, ACCREDIA): 2) cosmetici a matrice grassa: ROSSETTO

Bocca B, Forte G, Pino A, Alimonti A. Heavy metals in powder-based cosmetics quantified by ICP-MS: an approach for estimating measurement uncertainty. Analytical methods 2013;5(2):402-408 oppure sito del Reparto Bioelementi e Salute http://www.iss.it/bioe


Tecnica Dimensione

e distribuzione

Numero Forma Agglomerati

Composizione Concentrazione

DLS X X X

FFF-MALS X X X X

FFF-MALS-ICP-MS X X X X X X

Tecnica Pretrattamento Analisi

DLS H2O, 15 min sonicazione 25°C, detector angolo di scattering a 173°

FFF-MALS

H2O, 15 min sonicazione

Fase mobile H2O

Membrana di cellulosa 10 KDa

4 min Focus , 15 min di Eluizione in gradiente (1 ml/min-0.1 ml/min)

detector 18 angoli di scattering

FFF-MALS-ICP-MS H2O, 15 min sonicazione 63Cu, 64Zn, 52Cr, 47Ti

Cella di collisione He

Dwell time 1 ms

a) Uso di più di un metodo analitico (EFSA 2010; OECD 2010)

b) H2O per dissolvere i campioni e fase mobile per compatibilità

con ICP-MS e sonicazione per evitare la ri-aggregazione

Obiettivo 2. Sviluppo di metodologie combinate per le nanoparticelle di metallo

Misure DLS (Zetasizer Nano ZS, Malvern)


Pigmenti per tatuaggi Diametro idrodinamico medio (nm) D(50) nm Arancione 147 56.2 Nero 98 67.0 Nero 150 102 Viola 31; 137 24.2 Blue 421 255

Marrone 418 305 Rosso 211 143

Verde chiaro 277 144

Verde scuro 337 230

Raggi idrodinamici medi tra 31 e 421 nm 4 colori sono “nanomateriali”: il 50% di particelle con raggio idrodinamico < 100 nm

Le curve di autocorrelazione sono stabili, decadono rapidamente (particelle nano) e non vi sono fenomeni di aggregazione

Misure in FFF-MALS (AF4 Wyatt, DAWN Heleos)


Pigmenti per tatuaggi

Tempo di ritenzione (min)

Raggio di girazione medio

(nm)

% nanoparticelle < 100 nm

Nero 8-12 73.2 (± 0.2%) 93

Viola 8-12 91.8 (± 0.2%) 91

Verde 8-12 147.7 (± 0.1%) 21 Blu 8-12 158.0 (± 0.1 %) 6

Nero

Baseline Voidd

Raggi di girazione medi tra 73.2-158 nm 2 colori sono “nanomateriali”: più del 90% di particelle con raggio di girazione < 100 nm

- l’intero campione è ben focalizzato in cella - interazione trascurabile tra membrana - campione

Nero Viola

Blu

Verde

Misure FFF-MALS-ICP-MS (NexIon Perkin Elmer)


SF-ICP-MS FFF-MALS- ICP-MS

Ti 197000 mg/kg NP di Ti

Cr 2.5 mg/kg NP di Cr

Cu 1600 mg/kg Cu dissolto Zn 1987 mg/kg Zn dissolto

Nano-Ti

Nano-Cr

Zn Cu

Nano-Ti

Nano-Cr

Zn Cu

Verde

Raccolta di frazioni FFF e analisi off-line con HR-ICP-MS

Misure FFF-MALS su cipria


Cipria Tempo di ritenzione (min) Raggio di girazione (nm)

Picco 1 13.5 – 23.5 127 ± 40

Picco 2 23.5 – 29.5 212 ± 29

Ottimizzazione della separazione cromatografica e recupero su standard nanoparticellari e ripetibilità Per cosmetici a matrice grassa: estrazione in esano, rimozione dell’esano e sospensione in acqua

Obiettivo 3. Sviluppo di tecniche combinate per il contenuto di CrIII e CrVI modificato da ‘Chromium speciation in landfill leachates, LGC Internal Report‘


HPLC DRC-ICP-MS (Perkin Elmer, Software Chromera)

Fase mobile: 2mM TBAOH + 0.5mM K2EDTA in 5% MeOH (pH 7.5)

C8 Nucleosil 100 (12.5 cm x 4.6 mm)

Iniezione 50 µL

Nebulizzatore Meinhard Ciclonico 52Cr e NH3 (0.50 ml/min: RPq 0.65) in cella di reazione per separare 40Ar12C+

Cr3+- EDTA

Cr6+

Ottimizzazione: colonna 3 cm x 3 mm e minore concentrazione del TBAOH per ridurre i tempi di eluizione Applicazione sui cosmetici: diluizione con la fase mobile e reazione a caldo per 30 min per assicurare la formazione dei complessi con l’EDTA


Non esistono:

1. metodi «normalizzati» per la determinazione del contenuto totale dei metalli in «traccia» in cosmetici

2. metodi per la determinazione delle specie chimiche (CrVI o CrIII)

3. metodi «armonizzati» per la determinazione dei nanomateriali metallici (dimensione, forma, aggregazione) al fine di rispondere alla Raccomandazione Europea

4. valori limite per le «tracce» di metalli a livello EU; è necessaria una valutazione di rischio “caso per caso” in relazione al metallo e alle vie e entità dell’esposizione (rinse-off/leave-on, spray, prodotti per occhi e labbra)

Criticità


Obiettivo 4. Livelli di tracce di metalli

mg/Kg Germania a

Canada b

ISS c

As 5 3 1

Cd 5 3 5

Co 5

Cr III 5

Cr VI 1

Hg 1 3 1

Ni 10

Pb 20 10 20

Sb 10 5 10

a) Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), 2006 "Kosmetische Mittel: BfR empfiehlt Schwermetallgehalte über Reinheitsanforderungen der Ausgangsstoffe zu regeln", Stellungnahme Nr. 025/2006 des BfR vom 05. April 2006. Web site: http://www.bfr.bund.de/cm/343/kosmetische_mittel_bfr_empfiehlt_schwermetallgehalte_ueber.pdf b) Health Canada. Guidelines for Canadian Drinking Water Quality: Guideline Technical Document - Arsenic. May 2006; Health Canada. (2009). Draft Guidance on Heavy Metal Impurities in Cosmetics. http://www.hc-sc.gc.ca/cps-spc/legislation/consultation/_cosmet/metal-metaux-consult-eng.php c) ISS documento n° SGT 43/09 19721 FARM-CHF22 (prot. 03/07/2009-0034194) – Proposta di limiti ammissibili per alcuni elementi tossici inquinanti nei prodotti cosmetici. ISS documento n° SGT 80/09 17930 FARM-CHF 22 (prot. 16/09/2009-0045187) – Oggetto: violazione art. 7 della legge 11.10.86 n. 713. Parere tecnico su concentrazione di cromo trivalente

Limite dermatologico per Ni, Cr e Co: 1 mg/kg * * D A. Basketter, G. Angelini, A. Ingber, P. S. Kern And T. Menne´. Nickel, chromium and cobalt in consumer products: revisiting safe levels in the new millennium, Contact Dermatitis 2003: 49: 1–7

Manca una regolamentazione sulle concentrazioni considerate «tracce tollerabili»

http://www.bfr.bund.de/cm/343/kosmetische_mittel_bfr_empfiehlt_schwermetallgehalte_ueber.pdf

http://www.bfr.bund.de/cm/343/kosmetische_mittel_bfr_empfiehlt_schwermetallgehalte_ueber.pdf

Attività istituzionale

Analisi di seconda istanza su prodotti cosmetici vari sequestrati dai NAS e analizzati dalle ARPA/ASL

Pareri sulle concentrazioni di metalli nel prodotto e valutazione di sicurezza d’uso

Metalli valutati: As, Cd, Co, Cr, Hg, Ni, Pb, Sb



Categorie di prodotti esaminati (n. 58)

58% (ombretti)

5% (fondotinta e correttori)

6% (cipria)

13% (smalto)

10% (rossetto)

8% (matita occhi e eye liner)

Analisi di revisione:

15/58 (25%) esaminati, fabbricati in Europa 43/58 (75%) dei cosmetici esaminati, fabbricati in Cina

Pareri:

33 prodotti confrontati per il contenuto di metalli rispetto ai limiti esistenti in altri Paesi e eventuale valutazione del rischio



Concentrazione di metalli presenti in prodotti EU

0

5

10

15

20

25

30

g/g

As Cd Hg Co Cr Ni Pb Sb

Co (ISS) As, Cd, (Canada) 3 Hg (Germania) As , Cr (ISS) 1

Pb (Canada) Ni (ISS)

Cr 25.5 Cr 1346

Cr 15.0

Cr 11.5

1mg/kg

Concentrazioni metalli presenti in prodotti Cinesi


0

5

10

15

20

25

30

g/g) As Cd Hg Pb Sb

Co (ISS) Sb (Canada) As, Cd, Hg 3 (Canada)

Pb (Canada)

14891


Concentrazioni metalli presenti in prodotti Cinesi

0

5

10

15

20

g/g

Co Cr Ni

Ni 28 Ni 49

Cr 32

Cr 51

Ni 92 Ni 37

Cr 43 Cr 40

1 mg/kg

Analisi di revisione Prodotti considerati non conformi secondo i limiti esistenti


Prodotti europei (n. 15)

Germania Canada ISS

As 0 0 0

Cd 0 0 0

Co 0

Cr 8

Hg 0 0 0

Ni 0

Pb 0 0 0

Sb 0 0 0

Prodotti cinesi (n. 43)

Germania Canada ISS

As 0 3 13

Cd 10 13 10

Co 1

Cr 25

Hg 17 2 17

Ni 4

Pb 11 10 11

Sb 0 1 0

la maggior parte dei dati di revisione confermano i risultati delle analisi effettuate dalle ARPA

I prodotti europei sono conformi ai limiti, tranne 8 campioni per il Cr I prodotti cinesi sono non conformi per As, Cd, Cr, Hg e Pb

Pareri su sicurezza d’uso Prodotti considerati non conformi secondo i limiti esistenti


Germania Canada ISS

As 0 2 5

Cd 10 2 11

Co 0

Cr 7

Hg 0 1 0

Ni 0

Pb 10 2 10

Sb 0 0 0


Esempio di parere Cromo, valutazione di rischio

Cipria Fondotinta

Metalli Concentrazione (mg/kg) Concentrazione (mg/kg) As 1.23 0.23 Cd <0.008 <0.008

Cr 11.85 3.16 Ni 6.36 3.77 Pb 2.35 0.61


Cromo – parametri del modello di contatto dermale diretto

• Assorbimento cutaneo: 0.1% per i cosmetici in polvere (cipria) 1% per i cosmetici a base liquida (fondotinta) * (approssimazione abbastanza ragionevole e conservativa per scopi regolatori) per il Cr si assume che tutto il Cr presente nel cosmetico sia Cr (VI) (forma più fortemente associata a sensibilizzazione cutanea e ad effetti tossici) • frazione assorbita: 0.1% (cipria) e 1% (fondotinta) • frequenza di applicazione: 365 giorni • area esposta: 565 cm2

• quantità di prodotto applicata: 0.8 g • durata dell’esposizione: 960 min • peso corporeo: 61 Kg

* Herag (HEALTH RISK ASSESSMENT GUIDANCE FOR METALS). Assessment of occupational dermal exposure and dermal absorption for metals and inorganic metal compounds health risk assessment Guidance For Metals. August 2007.


Cromo - Risultati

Cipria Esposizione esterna dermale: 0.017 g/cm2

Dose interna cronica: 1.55x10-7 mg/kg bw/d

Fondotinta Esposizione esterna dermale: 0.00447 g/cm2

Dose interna cronica: 4.14x10-7 mg/kg bw/d

• E’ stato riportato un limite massimo di esposizione umana (S-Rfd) al Cr di 0.01 µg/cm2 al di sotto del quale non si manifestano reazioni cutanee in soggetti sensibilizzati *

• Non si possono trarre conclusioni circa effetto a livello sistemico, sebbene Cr, insieme ad altri metalli sia CMR per altre vie di somministrazione

* G. F. Gerberick, M. K. Robinson, C.A. Ryan, R. J. Dearman, I. Kimber, D. A. Basketter, Z. Wright, J. G. Marks. Contact allergenic potency: correlation of human and local lymph node assay data. Am J Contact Dermat 2001: 12: 156–161.

* D A. Basketter, G. Angelini, A. Ingber, P. S. Kern And T. Menne´. Nickel, chromium and cobalt in consumer products: revisiting safe levels in the new millennium, Contact Dermatitis 2003: 49: 1–7.


Concentrazioni di alcuni metalli (Cr, Ni, Pb) a livello di centinaia e

migliaia di ppm non possono essere considerate «tracce tollerabili»

Necessità di definire limiti che possano identificare in maniera cogente e univoca tali «tracce»

Considerazioni


Partecipazioni Gruppo di Lavoro «Nanomaterials» nell’ambito della Platform of European Market Surveillance Authorities on Cosmetics (PEMSAC-nanomaterials) PROSAFE Joint Action 2013-15 (the Product Safety Enforcement Forum of Europe) «Nanotechnology and cosmetics»

Pubblicazioni Heavy metals in powder-based cosmetics quantified by ICP-MS: an approach for estimating measurement uncertainty. B Bocca, G Forte, A Pino, A Alimonti. Analytical methods 2013;5(2):402-408. Toxic metals contained in cosmetics: a status report. A. Alimonti, B. Bocca, G. Forte, A. Pino., Science of Total Environment, in press 2013 Levels of nickel and other potentially allergenic metals in Ni-tested commercial body creams. B Bocca, G Forte, F Petrucci, A Cristaudo. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis 2007;44(5):1197-1202. Monitoraggio dell’esposizione a nanoparticelle: una nuova sfida analitica. F Petrucci, B Bocca e A Alimonti. Convegno “Nanomateriali e Salute”, ISS 10-11 Maggio 2012, Roma. Abstract Book. Metalli e nanoparticelle in inchiostri per tatuaggi. Esperienze e obiettivi futuri. B Bocca. “Tatuaggi e Trucco permanente”, ISS Centro Nazionale ONDICO, 4 Dicembre 2012, Roma Market survey on toxic metals contained in tattoo inks. G Forte, F Petrucci, A Cristaudo eB Bocca. Science of Total Environment 2009;407:5997-6002

Ringraziamenti Alice Brun (Alfatest, Malvern) Barbara Roda (byFlow) Riccardo Magarini (Perkin Elmer)

Grazie per l’attenzione

[email protected] [email protected]


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