Titandioxid | Stark deckendes Weißpigment für Kosmetik

INCI: Titanium Dioxide (C.I. 77891)

Titandioxid (TiO²), ein Metalloxid, ist ein weißes, unlösliches, stark deckendes mineralisches Pigment, das in der Erdkruste in 3 kristallinen Modifikationen vorkommt: Brookit, Anatas und Rutil. Es wird seit über 60 Jahren industriell als Farbpigment eingesetzt. Kosmetisch genutztes Titandioxid ist seit 2002 im Anhang 7 der Verordnung über kosmetische Mittel als mineralischer UV-A und UV-B-Filter gelistet; hier kommen vor allem beschichtete (»gecoatete«) mikronisierte Pigmente der kristallinen Rutil-Modifikation in einem Größenbereich von 10–60 nm zur Anwendung, da sie eine höhere Photostabilität aufweisen und über ein sehr hohes UV-Absorptionsvermögen verfügen.

Kurzportrait von Titandioxid

Herkunft: mineralisch

Pulver

Dosierung: 1–25 %

CAS-Nr. 13463-67-7
C.I. 77891 (Pigment White 6)
Funktion und kosmetischer Einsatz: Deckendes Weißpigment (»Opacifier«) in dekorativer Kosmetik, Emulsionen, UV-Schutz-Pigment in Sonnenkosmetik
Verarbeitung: Bitte beachten Sie die detaillierten Hinweise im Portrait

Löslichkeit: In Öl und Wasser unlöslich, jedoch dispergierbar

Deckkraft: Sehr hoch
Glanz: Kein Glanz, Mattpigment

Haltbarkeit: keine Begrenzung
(trocken, dunkel, gut verschlossen)

Titandioxide werden u. a. im Hinblick auf ihr relatives Streuvermögen (engl. »relative scattering power«) kategorisiert. Dieser Wert (im Vergleich zu einem gesetzten Referenzwert 100) kennzeichnet ihr Aufhell- und Deckvermögen: Je höher die Zahl, desto stärker deckt das Pigment. Ich habe viele Jahre in meinem 2024 geschlossenen Onlineshop zwei Titandioxid-Typen angeboten, die heute von Dragonspice weitergeführt werden: Titandioxid O ist ein unbeschichtetes, pures Anatas-Pigment und hat ein relatives Streuvermögen von ca. 120. Seine Deckkraft ist demnach hoch ausgeprägt. Titandioxid W ist ein unbeschichtetes, pures Anatas-Pigment und hat ein relatives Streuvermögen von ca. 72. Seine Deckkraft ist demnach etwas geringer. Dies gibt ihm jedoch (auch aufgrund der feinen Partikelgröße) eine sehr natürlich wirkende Optik, die z. B. in Mineral Foundation geschätzt wird.

Die Beschichtung sogenannter gecoateter Titandioxid-Typen erhöht die Dispergierbarkeit in Emulsionen und ist vor allem für die Photostabilität unabdingbar, da unbeschichtetes Titandioxid unter UV-Bestrahlung als Photohalbleiter zur Oxidation und in Folge zu Radikalbildung neigt (das so genannte »Vergrauen«). Das Coating erfolgt üblicherweise mit anorganischen Molekülen (z. B. Aluminiumoxid) oder organischen Verbindungen wie Fettsäuren, Silikonen oder Polyalkylaten. Mikrofeine Nano-Titandioxide werden u. a. als TiO² UF, »ultrafein«, angeboten. In Sonnenschutzmitteln erfolgt der Einsatz von Titandioxid primär in Form von stabilen Agglomeraten, d. h. Verbindungen mehrerer Nano-Partikeln zu größeren räumlichen Verbänden, die größer als 100 nm sind und dadurch nicht tief in die Haut penetrieren.

Ferner dient Titandioxid der Herstellung von Interferenz- und Perlglanzpigmenten; hier dominiert die kristalline Anatas-Modifikation. Als Pigment wird es gemäß dem Colour Index (C.I.) unter der CI-Nummer 77891 geführt. Interessant zu wissen ist, dass die INCI gemäß Vorgaben der Kosmetikverordnung den Größenbereich verraten: Als Farbpigment wird Titandioxid in den INCI eines Pflegekosmetikums unter der CI-Nummer gelistet, in Nanogröße als Titanium Dioxide¹.
Ab 2013 muss mikronisiertes Titandioxid in der INCI-Liste als Nanomaterial deklariert werden: »Alle Bestandteile in der Form von Nanomaterialien müssen eindeutig in der Liste der Bestandteile aufgeführt werden. Den Namen dieser Bestandteile muss das Wort Nano in Klammern folgen« (siehe: Verordnung (EG) Nr. 1223/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 30. November 2009 über kosmetische Mittel (EU-Kosmetikverordnung), Artikel 19, Absatz 1g).

Wirkung und kosmetischer Einsatz

Titandioxid weist als Farbpigment eine extrem hohe Deckkraft auf. Mikronisiert, d. h. als Nanopigment, reflektiert es sichtbares Licht und absorbiert UV-Strahlung, insbesondere UV-B- (290–320 nm) und UV-A-Strahlung (320–340 nm). Im Schutz vor Strahlung > 340 nm ist es weniger effektiv als Zinkoxid, daher wird es gerne mit diesem kombiniert eingesetzt.

Neben seinem Einsatz als mineralisches, physikalisch wirkendes Lichtschutz-Pigment wird Titandioxid bevorzugt als die Deckkraft erhöhendes Ingredienz für Puder und, mit Farbpigmenten kombiniert, für dekorative Kosmetikprodukte wie Lidschatten, Rouge usw. verwendet. Daneben ist es der Hauptbestandteil von Mineral Foundation (MF), einer auf Pigmenten basierenden, wasserfreien Make-Up-Grundlage.

Verarbeitung von Titandioxid

Puder, Mineral/Powder Foundation, Eyeshadow, Blush: Titandioxid muss sorgfältig verrieben werden, da es leicht Agglomerate bildet. Mischen Sie daher erst alle Weißpigmente (Titandioxid, Zinkoxid, Magnesiumstearat usw.) sowie – je nach Formulierung – Eisen- und andere Oxide, Ultramarine und Manganviolett sorgfältig in einer elektrischen Kaffeemühle, bis alle Pigmente homogen und klümpchenfrei vorliegen.

Fügen Sie anschließend auf Wunsch Mica, Perlglanzpigmente, Pigmente der Mica-Matte-Reihe und funktionelle Filler hinzu. Optimal ist, sie durch einfaches Rühren unterzumischen, um die feine Beschichtung eines Teils dieser Pigmente nicht zu zerstören. Alternativ ist es auch möglich, sie in einer elektrischen Kaffeemühle in wenigen kurzen Intervallen von ca. 5–10 Sekunden einzuarbeiten.

Emulsionen, Seife: Dispergieren Sie Titandioxid W in ein wenig Wasser oder Öl, bis es homogen verteilt ist. Verarbeiten Sie es anschließend weiter.

Titandioxid ist Bestandteil von SoFi Tix Breitband HT, einem mineralischen Sonnenschutzfilter aus der Produktpalette der Hobbythek. Hier handelt es sich um (in der Regel mit Silikon) gecoatete Mikropartikel von Titandioxid und Zinkoxid, wobei Titanoxid stärker im UV-B-Bereich wirkt. Leider wird das Coating in Online-Shops nur selten korrekt ausgewiesen. Laut Datenblatt eines Lieferanten enthält SoFi Tix Breitband HT ca. 58,4–61,7 % mikrofeines Titandioxid als Nano-Pigment. Für einen Einsatz in Emulsionen wird es bevorzugt in der Fettphase dispergiert; es ist nicht löslich, wird dort jedoch von den Lipiden benetzt. Bewährt hat sich hier auch das niedrigviskose und oxidationsstabile Squalan oder Neutralöl. Ganz hervorragend zur Benetzung und Dispergierung geeignet ist das hochspreitende und oxidationsstabile Esteröl Dermofeel® sensolv. Hersteller dieser Nanopigmente geben als Orientierung einen Lichtschutzfaktor von LSF 2 pro Prozent Pigmentmischung im Gesamtprodukt an, mit 10 % SoFiTix Breitband HT erreichen Sie mit LSF 20 bereits eine 95%ige Absorption der UV-B-Strahlung.

Einsatzkonzentration

Mineral Foundation	bis 25 %
Powder Foundation	5–20 %
Make-Up (Emulsion)	3–10 %
Gesichtspuder	1–8 %
Eyeshadow, Blush	1–3 %
Emulsionen	3–7 %
Seife	½ – 1 TL pro 500 g Seifenleim

Diskussionen um Titandioxid in den Medien

Seit Mitte 2008 wurde der Einsatz von Titandioxid als UV-Filter kritisch diskutiert, da sich Hinweise auf eine mögliche Penetration ultrafeiner Nano-Partikel ins Stratum corneum (der Hornschicht) ergaben. Offensichtlich können geringe Mengen extrem kleiner Titandioxid-Pigmente über Haarfollikelkanäle in das Stratum corneum gelangen; einer anderen Untersuchung zufolge bleiben sie jedoch im oberen Bereich der Epidermis und haben selbst in den Follikelkanälen keinen Kontakt zu lebenden Hautzellen². Kritische Artikel über die Gefährlichkeit von Titandioxid in Nanogröße basierten derzeit ausnahmslos auf Versuchsreihen z. B. an Mäusen, denen das Produkt in sehr hohen Dosen gespritzt wurde oder in-vitro-Versuchen mit Zellgewebe.

Der Abschlussbericht des Projekts NANODERM stellte bereits 2007 fest:

»Hence, we conclude that the TiO2 nanoparticles are penetrated into the topmost 3–5 corneocyte layers by mechanical action and no diffusive transport takes place. […] There is deep penetration into hair follicles, but not into vital tissue.«

Es werde jedoch empfohlen, einen Kontakt mit offenen Wunden zu vermeiden.

2010 lagen Ergebnisse vor, die mineralische Sonnenschutzfilter rehabilitierten: Prof. Dr. Ing. Jürgen Lademann von der Abteilung für Hautphysiologie (Klinik für Dermatologie) der Charité in Berlin konnte darlegen, dass Nanopartikel mit einem Durchmesser von 100 Nanometer nicht in intakte Haut penetrieren, sondern in der Hornschicht (dem Stratum corneum) lokalisiert bleiben.

Die Gesellschaft für Dermopharmazie schloss sich 2014 der Einschätzung an, »dass Nanopartikel die gesunde Hautbarriere nicht durchdringen«.

Titandioxid – insbesondere nanoskaliges Titandioxid und seine innerliche Einnahme sowie eine Verwendung in Anwendungsformen, die eine Inhalation begünstigen (Aerosole und Puder) – wurde auch in aktueller Zeit sehr kritisch diskutiert. Die Untersuchungen, auf die sich das Scientific Committee on Consumer Safety gestützt hatte, wurden jedoch selbst teilweise infrage gestellt, da die Datenlage u. a. nur auf einer bestimmte Form von Titandioxid basierte (ein gecoatetes Anatas-Pigment) und keine realen Anwendungssituationen untersucht wurden.

2023 hat der Gerichtshof der Europäischen Union die Kennzeichnung von Titandioxid als krebserregenden Stoff durch Einatmen in bestimmten Pulverformen daher für nichtig erklärt. Grund ist ein Fehler bei der Bewertung der Studie, auf dem diese Einstufung beruhte, und der Verstoß gegen das Kriterium, dass der Stoff die intrinsische Eigenschaft haben muss, um Krebs zu verursachen. Das Gericht interpretierte den Begriff der inhärenten Eigenschaften im wörtlichen Sinne so, dass er sich auf die Eigenschaften bezieht, die ein Stoff an sich hat, und kam zu dem Schluss, dass durch die Einhaltung der Stellungnahme des RAC die Wirkungsweise der Karzinogenität, auf die sich der Ausschuss stützte, nicht als intrinsische Toxizität angesehen werden kann. Nach Ansicht des Gerichts ist die Karzinogenitätsgefahr von Titandioxid ausschließlich mit bestimmten atembaren Titandioxidpartikeln verbunden, wenn sie in einer bestimmten Form, einem bestimmten physikalischen Zustand, einer bestimmten Größe und einer bestimmten Menge vorhanden sind, und die Gefahr tritt nur unter Lungenüberlastungsbedingungen auf und entspricht der Partikeltoxizität.

Die in Perlglanzpigmenten als Coating eingesetzten Mengen an Titandioxid wurden übrigens nie als kritisch betrachtet, »because of the composite nature of such materials, of which TiO2 is only a minor constituent«.

Quellen

Industrieverband Körperpflege- und Waschmittel e. V. (IKW): Stakeholder-Dialog Kosmetik. Nanopartikel in kosmetischen Mitteln. Frankfurt a. M, 2007 (Information vom IKW telefonisch bestätigt.)
Christiane Rickmeyer: Penetrationseigenschaften von beschichtetem mikrofeinem Titandioxid. Dissertation, Berlin 2002
Wolfgang Raab, Ursula Kindl: Pflegekosmetik. Ein Leitfaden. Stuttgart: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft. 4. Auflage, 2004
M. Gloor, K. Thoma, J. Fluhr: Dermatologische Externatherapie. Berlin: Springer-Verlag, 2000
Sabine Stiller: Pickering-Emulsionen auf Basis anorganischer UV-Filter. Dissertation, Braunschweig 2003
NANODERM Final Report: Quality of Skin as a Barrier to ultra-fine Particles. Universität Leipzig, 2007
Leslie Baumann: Cosmetical Dermatology. Principles & Practise. MCGraw-Hill, 2002
Verordnung (EG) Nr. 1223/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 30.11. 2009 über kosmetische Mittel (EU-Kosmetikverordnung)
GD Gesellschaft für Dermopharmazie e. V.: Nanopartikel in dermalen Produkten. 2014