> 12 décembre 2023
Polymères ubiquitaires, utilisés aussi bien dans l’industrie du « cuir » (en réalité du similicuir à base de polyuréthane),1 que du textile2 ou de la chaussure,3 les plastiques connus sous le nom de « polyuréthanes », mis sur le marché depuis environ 70 ans, ne font pas dans la dentelle d’un point de vue environnemental, puisqu’on considère qu’ils représentent 30 % du volume total des différents déchets plastiques !4 Un polluant donc qui, toutefois, peut jouer les agents dépolluants au niveau des systèmes d’épuration ou en cas de marée noire, du fait de son caractère adsorbant de polluants divers et variés.5,6 Un polluant dépolluant qui a des applications médicales et cosmétiques, le titre est suffisamment alléchant pour avoir envie de gratter le vernis et d’en savoir un peu plus…
Histoire et date de naissance, un octogénaire parfaitement bien lifté
L’histoire des polyuréthanes et celle du nylon7 se ressemblent beaucoup. Alors que l’entreprise américaine Du Pont développe le nylon, le chimiste allemand Otto Bayer se met à la tête d’une petite équipe de chercheurs, afin de mettre au point un polymère de synthèse multi-usage, capable de damner le pion au concurrent. Dans les années 40, le « bébé » materné (ou plutôt les bébés) par cette équipe de chimistes voit le jour. L’idée de ces chercheurs est de faire réagir des amines difonctionnelles avec des isocyanates ; puis, ensuite, c’est la réaction entre diols et diisocyanates qui est suivie de près. La réaction entre un alcool et un isocyanate produisant une liaison uréthane (-NHCOO), le nom de baptême des polymères obtenus est logiquement imaginé en accolant le nom du parrain (« Poly » pour polymère) au nom de la marraine (la liaison chimique commune à tous les polymères soit « Uréthane »). La famille des « polyuréthanes » est désormais prête à entrer en compétition avec la famille des « nylons ». Et puis, on peut préciser que le petit surnom de ces enfants turbulents est « PU » !8 Facile à retenir et à utiliser dans les couloirs et salles de réunion de toutes les sociétés qui y ont recours.
Une application médicale et même des applications médicales
De la colle pour traiter les fractures osseuses, voici l’une des premières applications de la mousse de polyuréthane (polyurethane foam ou PUF).
En fonction des alcools ou des polyols et des isocyanates choisis pour entrer dans la composition du polymère visé, il est possible de faire varier les propriétés de celui-ci. On obtiendra, selon le cas, un polymère élastique et thermoplastique ou poreux. Les biomousses de PU sont des biomatériaux intéressants, dans le cas de l’utilisation comme substitut de tissus mous (exemple des implants mammaires).9,10 Toutefois, l’on souligne que ces PU sont obtenus à partir d’isocyanates aromatiques, réactifs vraisemblablement susceptibles de libérer de la 2,4-toluènediamine cancérigène !11,12 Pas forcément l’idéal, donc !
En chirurgie cardiaque, le PU peut être couplé au polyester afin de mettre en œuvre des greffons vasculaires résistants et bien tolérés.13 On précisera aussi que selon l’emploi considéré, on optera pour des PU biodégradables ou non.14
Et puis, il faut également préciser que ce type de polymères entre dans la composition de pansements,15-17 mais également de matériels orthodontiques,18 comme les élastiques ou ligatures ou d’éponges contraceptives.19 Des domaines d’application très variés donc…
Enfin, il est possible de fabriquer des nanocapsules à base de PU, capables de libérer des principes actifs au niveau de la cible choisie,20 ou bien d’imaginer de traiter les problèmes de pigmentation cutanée avec de la mélanine, vectorisée par des nanoparticules de PU.21
Des applications cosmétiques selon le Cosing
L’inventaire européen connaît bien les polyuréthanes. Chacun d’eux possède sa monographie.
Le polyuréthane-1, copolymère d’acide isophthalique, d’acide adipique, d’hexylène glycol, de néopentylène glycol, d’acide diméthylolpropanoique et de diisocyanate d’isophorone est présenté comme un agent « liant, filmogène, fixateur de la chevelure ».22
« Le polyuréthane-102 est un polymère d'uréthane fabriqué selon un processus en plusieurs étapes. Tout d’abord, le tartrate d’alkyle Di-C12-13 est transestérifié avec du bis-hydroxyéthoxypropyldiméthicone. Le mélange d'esters est ensuite mis à réagir avec un mélange de diisocyanate d'isophorone et de diisocyanate de 1,6-hexaméthylène. Le polyuréthane obtenu est recouvert d'alcool. » Il est, quant à lui considéré comme un « agent filmogène ».23
Entre les polyuréthanes-1 et 102, on trouve 83 polymères répertoriés. La plupart ne sont pas réglementés. Mais quelques-uns le sont tout de même.
C’est le cas, par exemple, du polyuréthane-17 (Annexe III - n°62) qui, du fait de son obtention à partir de 1,2 éthanediamine, tombe sous le coup de la réglementation des trialcanolamines,24 avec une limitation de ces ingrédients dans le produit fini à 2,5 % et avec l’obligation de vérifier l’absence de nitrosamines.25
C’est aussi le cas du polyuréthane-18, pour lequel une pureté exemplaire est exigée du fait du risque de présence d’hydrazine (un ingrédient présent en Annexe II - n°201) et également du risque de formation de nitrosamines.26
Pour les polyuréthanes-19, 21, 46 et 84 des critères de pureté de même ordre (nitrosamines, hydrazine) sont exigés.27-30
Des applications cosmétiques, selon la littérature scientifique
Les PU constituent des ingrédients susceptibles d’être incorporés dans des produits de maquillage comme les fonds de teint31 ou les mascaras,32 du fait de leur caractère liant (permettant d’obtenir des suspensions homogènes de pigments) et filmogène.
On peut aussi en retrouver dans des produits fixateurs de la chevelure. Une publication datant de 2016 présente même ce genre de polymères comme des molécules particulièrement adaptées à l’art de la coiffure. Les essais réalisés en laboratoire montrent que la fixation obtenue est de longue durée, qu’elle résiste à 5 cycles de lavage et de séchage.33 On peut, également, dans le domaine capillaire, rêver d’une chevelure durablement parfumée, grâce à l’utilisation à de systèmes de diffusion de parfum à base de PU.34
Les polyuréthanes, en bref
Présents dans des mascaras qui font les yeux de biche,35 dans des laques capables de maitriser les crinières de lionnes,36 dans les vernis à ongles qui se disent pourtant « verts » et bons pour les animaux de tout poil,37 les polyuréthanes ne manquent pas de qualité en matière de sensorialité ; ces polymères permettent également d’assurer la stabilité des formules. Voilà pour le côté positif. Leur côté négatif est loin d’être à négliger, puisque cette matière plastique occupe une part non négligeable du monstrueux 7e continent. S’abstenir d’en utiliser dans le domaine cosmétique serait la moindre des choses !
Bibliographie
1 Tian S. Recent Advances in Functional Polyurethane and Its Application in Leather Manufacture: A Review. Polymers (Basel). 2020 Sep 2;12(9):1996
2 Muzaffar S, Bhatti IA, Zuber M, Bhatti HN, Shahid M. Synthesis, characterization and efficiency evaluation of chitosan-polyurethane based textile finishes. Int J Biol Macromol. 2016 Dec;93(Pt A):145-155
3 Wang L, Hong Y, Li JX. Durability of running shoes with ethylene vinyl acetate or polyurethane midsoles. J Sports Sci. 2012 Dec;30(16):1787-92
4 Peng R, Xia M, Ru J, Huo Y, Yang Y. [Microbial degradation of polyurethane plastics]. Sheng Wu Gong Cheng Xue Bao. 2018 Sep 25;34(9):1398-1409
5 Selvasembian R, Gwenzi W, Chaukura N, Mthembu S. Recent advances in the polyurethane-based adsorbents for the decontamination of hazardous wastewater pollutants. J Hazard Mater. 2021 Sep 5;417:125960
6 Habibi N, Pourjavadi A. Magnetic, thermally stable, and superhydrophobic polyurethane sponge: A high efficient adsorbent for separation of the marine oil spill pollution. Chemosphere. 2022 Jan;287(Pt 3):132254
8 Wienen D, Gries T, Cooper SL, Heath DE. An overview of polyurethane biomaterials and their use in drug delivery. J Control Release. 2023 Nov;363:376-388
9 Salvatore JE, Mandarino MP. Polyurethane polymer, its use in osseous lesions: an experimental study. Ann Surg. 1959 Jan;149(1):107-9
10 Mandarino MP, Salvatore JE. A polyurethane polymer (ostamer): its use in fractured and diseased bones. Report of thirty-five cases. Arch Surg. 1960 Apr;80:623-7
11 Ozimek J, Pielichowski K. Recent Advances in Polyurethane/POSS Hybrids for Biomedical Applications. Molecules. 2021 Dec 22;27(1):40
12 Scarpa C, Borso GF, Vindigni V, Bassetto F. Polyurethane foam-covered breast implants: a justified choice? Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2015;19(9):1600-6
13 Wang W, Zhou Z, Liu N, Zhang X, Zhou H, Wang Y, Fang K, Wu T. Improving Biocompatibility of Polyester Fabrics through Polyurethane/Gelatin Complex Coating for Potential Vascular Application. Polymers (Basel). 2022 Feb 28;14(5):989
14 Madbouly SA. Waterborne Polyurethane Dispersions and Thin Films: Biodegradation and Antimicrobial Behaviors. Molecules. 2021 Feb 11;26(4):961
15 Alsaif A, Karam M, Aldubaikhi AA, Alghufaily A, Alhuwaishel K, Aldekhayel S. Polyurethane Versus Calcium Alginate Dressings for Split-Thickness Skin Graft Donor Site: A Systematic Review and Meta-Analysis. Cureus. 2021 Nov 30;13(11):e20027
16 Wasiak J, Cleland H. Burns: dressings. BMJ Clin Evid. 2015 Jul 14;2015:1903
17 Liang W, Ni N, Huang Y, Lin C. An Advanced Review: Polyurethane-Related Dressings for Skin Wound Repair. Polymers (Basel). 2023 Nov 1;15(21):4301
18 Flores MJS, Saraiva MDCP, Scheicher GV, Souza FCPP, Stuani MBS, Romano FL, Matsumoto MAN. The effect of whitening toothpastes on polyurethane and silicone orthodontic clear ligatures: A clinical study. Int J Dent Hyg. 2022 Aug;20(3):487-495
19 Skrine RL. Barrier methods of contraception. Practitioner. 1985 May;229(1403):441-6
20 Busch L, Avlasevich Y, Zwicker P, Thiede G, Landfester K, Keck CM, Meinke MC, Darvin ME, Kramer A, Müller G, Kerscher M, Lademann J, Patzelt A. Release of the model drug SR101 from polyurethane nanocapsules in porcine hair follicles triggered by LED-derived low dose UVA light. Int J Pharm. 2021 Mar 15;597:120339
21 Xie W, Yan F, Pakdel E, Sharp J, Liu D, Wang X, Zhan S, Sun L. Natural Melanin/Polyurethane Composites as Highly Efficient Near-Infrared-Photoresponsive Shape Memory Implants. ACS Biomater Sci Eng. 2020 Sep 14;6(9):5305-5314
22 https://ec.europa.eu/growth/tools-databases/cosing/details/58912
23 https://ec.europa.eu/growth/tools-databases/cosing/details/100201
24 https://ec.europa.eu/growth/tools-databases/cosing/details/58920
25 https://eur-lex.europa.eu/legal-content/FR/TXT/PDF/?uri=CELEX:02009R1223-20230816
26 https://ec.europa.eu/growth/tools-databases/cosing/details/58921
27 https://ec.europa.eu/growth/tools-databases/cosing/details/58925
28 https://ec.europa.eu/growth/tools-databases/cosing/details/96146
29 https://ec.europa.eu/growth/tools-databases/cosing/details/89070
30 https://ec.europa.eu/growth/tools-databases/cosing/details/58922
31 Tsugita T, Kimura R, Iwai T. Spectroscopic study on appearances of make-up skins using a visible RGB-LED OCT. Skin Res Technol. 2014 Aug;20(3):379-84
32 Loginova Y, Shah V, Allen G, Macchio R, Farer A. Approaches to polymer selection for mascara formulation. J Cosmet Sci. 2009 Mar-Apr;60(2):125-33
33 Liu Y, Liu YJ, Hu J, Ji FL, Lv J, Chen SJ, Zhu Y. Development of a smart, anti-water polyurethane polymer hair coating for style setting. Int J Cosmet Sci. 2016 Jun;38(3):305-11
34 Günay KA, Berthier DL, Jerri HA, Benczédi D, Klok HA, Herrmann A. Selective Peptide-Mediated Enhanced Deposition of Polymer Fragrance Delivery Systems on Human Hair. ACS Appl Mater Interfaces. 2017 Jul 19;9(28):24238-24249
36 https://www.regard-sur-les-cosmetiques.fr/nos-regards/elnett-la-star-des-laques-222/
Retour aux regards