(Nie)widzialne, (nie)szkodliwe promieniowanie i składniki ochronne stosowane w kosmetykach ochronnych.docx

(Nie)widzialne, (nie)szkodliwe promieniowanie i składniki ochronne stosowane w kosmetykach ochronnych

Okres letni wymaga mocniejszej ochrony przed promieniowaniem szkodliwym dla naszej skóry. Wybierając produkty kosmetyczne warto wiedzieć kiedy i jakie promieniowanie jest już szkodliwe, jak działają filtry, co oznaczają poszczególne symbole,
skróty czy składy stosowanych mieszanin substancji promieniochronnych i jaki mają wpływ na to, które produkty będą lepiej nadawały się na basen, a które nad morze.

Podstawową kwestią jest nie samo promieniowanie, ale zachodzące procesy i ich wpływ na skórę
Światło, będące efektem promieniowania słonecznego, szczególnie intensywne w trakcie gorących letnich dni, to nic innego, jak promieniowanie optyczne – część promieniowania elektromagnetycznego, obejmująca fale o długości od 10 nm do 1 mm: promieniowanie nadfioletowe UV (UVA, UVB, UVC), widzialne VIS i podczerwone IR. Schemat i zakresy długości fal wchodzących w skład promieniowania optycznego przedstawiono na rysunku 1.

Każde z nich może oddziaływać w różny sposób na komórki, w zależności od typu promieniowania. Promieniowanie optyczne jako całość jest ważnym czynnikiem środowiska o dużej aktywności biologicznej, niezbędnym do prawidłowego rozwoju i działalności człowieka.

Bez słońca nie byłoby życia na Ziemi. Promienie UV w małych dawkach mogą mieć korzystne działanie: poprawa nastroju, dodanie sił witalnych, optymizm. Słońce, jako źródło promieniowania, przeciwdziała zimowej depresji, powoduje wydzielanie hormonu szczęścia endorfiny. Eksponując ciało na promieniowanie UVB, powodujemy wzrost odporności skóry i jej zdolności do przyjmowania kolejnych dawek UV już po 15 minutach dziennie.

Skóra, poddawana działaniu promieni słonecznych, wytwarza witaminę D, która odgrywa bardzo ważną rolę dla organizmu człowieka. Wpływa korzystnie na prawidłowe ukształtowanie i utrzymywanie w dobrej kondycji zębów i kości. W literaturze znaleźć można dowody na to, że wystarczy przebywać 10 minut dziennie na słońcu, aby została wytworzona odpowiednia ilość witaminy D. Nie istnieje ryzyko przedawkowania podczas dłuższego przebywania na słońcu, co jest możliwe jedynie podczas kuracji tabletkami. Promienie UV w małych dawkach poprawiają stan skóry w przypadku niektórych dermatoz, głównie przy łuszczycy. Jednak czas naświetleń powinien zawsze ustalić lekarz dermatolog. Organizm powinien mieć kontakt z promieniowaniem słonecznym, co nie oznacza spędzania wielu godzin dziennie na słońcu. Działanie biologiczne promieniowania słonecznego o różnych zakresach widma przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1 Niektóre działania biologiczne różnych składowych promieniowania optycznego

Źródło: Opracowanie własne, zestawienie zbiorcze na podstawie publikacji

Promieniowanie podczerwone (IR)

Promieniowanie podczerwone jest termicznym promieniowaniem elektromagnetycznym o długości fali z zakresu od 1 mm do 800 μm. Emitowane jest przez wzbudzone atomy przy przejściach między bliskimi poziomami elektronowymi. Podczerwień dzieli się na trzy podzakresy, tj.: podczerwień bliską λ = 0,74-2,5 μm, podczerwień średnią λ = 2,5-50 μm i podczerwień daleką λ = 50-2000 μm (λ – długość fali). Promieniowanie podczerwone zachowuje się jak promieniowanie widzialne (VIS). Atmosfera ziemska przepuszcza podczerwień w zakresie 400-700 μm. Promienie podczerwone są silnie pochłaniane przez niektóre składniki atmosfery (para wodna i dwutlenek węgla). W dostępnej literaturze prezentowane są badania na temat wpływu promieniowania podczerwonego na poprawę efektywności działania organizmu ludzkiego. Ciało człowieka wytwarza pole biologiczne i stale utrzymuje wymianę energii z otoczeniem. Ludzkie ciało promieniuje stale energię w postaci fali. Badania pokazują, że widmo promieniowania ciała człowieka wynosi 2-16 μm. Wpływa ono na spektrum, przepływ energii w człowieku, stymuluje zabezpieczenie organizmu. Spectrum działania bio fal podczerwonych dociera w granicach 0,1- 4 mm pod skórą. Działa bezpośrednio na zakończenia nerwowe w skórze np.: receptorów ciepła (których mamy 300 tys.) i chłodu (250 tys.), przekazujących informacje o stanie termicznym organizmu do ośrodka termoregulacji usytuowanego w mózgu, dzięki czemu może on wysyłać odpowiednie sygnały do peryferycznych naczyń krwionośnych i gruczołów potowych, by utrzymać stałą i odpowiednią dla organizmu temperaturę.

Promieniowanie widzialne (VIS)

Światło białe ma wiele zastosowań. Jako światłoterapia jest uznane za bezpieczne dla naszego organizmu. Poza tym wykorzystywane składowe światła białego, nazywane często koloroterapią, ma szereg zastosowań i wspiera tradycyjną medycynę czy kosmetologię estetyczną. Ten typ promieniowania oddziałuje na organizm poprzez oczy. W tabeli 2 przedstawiono poszczególne zakresy długości fal dla każdej barwy światła białego.

Tabela 2 Poszczególne zakresy długości fal dla każdej barwy światła białego

Źródło: Opracowanie własne

Promieniowanie nadfioletowe
W przypadku promieniowania nadfioletowego (UV), uznanego za tę część promieniowania, która może być szkodliwa przy nadmiernej ekspozycji, wyróżnia się trzy typy: UVA, UVB i UVC.

Nadmiar promieniowania może powodować szereg niekorzystnych skutków biologicznych. Biologiczne działanie wywołuje promieniowanie pochłonięte. Promieniowanie pochłonięte przez tkanki inicjuje reakcję fotochemiczną lub termiczną, w wyniku których może dochodzić do określonego skutku biologicznego, takiego jak np. zaczerwienienie skóry, oparzenia słoneczne, ryzyko wystąpienia nowotworów skóry, reakcje fototoksyczne i fotoalergiczne, pigmentacja skóry, fotostarzenie,uszkodzenie rogówki czy siatkówki oka. Skutki zależą od parametrów fizycznych promieniowania, wielkości pochłoniętej dawki oraz właściwości optycznych i biologicznych eksponowanej tkanki. Mechanizmy fotochemiczne uszkodzeń tkanki dominują w obszarze nadfioletu, zwłaszcza poniżej 320 nm. Ze wzrostem długości fali prawdopodobieństwo, że energia fotonu promieniowania będzie wystarczająca do wzbudzenia reakcji fotochemicznej, maleje, osiągając praktycznie zero dla fal powyżej 800 nm (Rys. 2).

Promieniowanie UVA (320-400 nm; długie UVA I – 340 nm-400 nm i fale krótkie UVA II – 320 nm-340 nm) to promieniowanie długofalowe, stanowi 95% promienowania ultrafioletowego, które dociera do powierzchni Ziemi. Przenika bardzo głęboko, aż do skóry właściwej. Tam niszczy włókna kolagenu i elastyny – które odpowiedzialne są za jędrność, elastyczność i gładkość – powodując szybsze starzenie się skóry. Sprzyja powstawaniu wolnych rodników, wywołuje odczyny fototoksyczne i fotoalergiczne. Uszkadza strukturę DNA, m.in w kodzie genetycznym, co w konsekwencji może doprowadzać do powstawania nowotworów. Promieniowanie UVA osłabia mechanizmy odpornościowe skóry. Jest bardziej szkodliwe i niebezpieczne od UVB. Działa przez cały rok, niezależnie od pogody. W zimie jest równie intensywne, jak w okresie letnim. Przenika przez szyby, ubrania. Pod wpływem promieniowania UVA nie pojawia się rumień. Efekty jego działania nie są od razu widoczne gołym okiem, zauważamy je dopiero z biegiem czasu, po paru latach, gdyż jego dawki kumulują się. Promieniowanie UVA jest główną przyczyną fotostarzenia się skóry i bezpośredniego uszkodzenia DNA komórkowego, plam starczych, głębokich zmarszczek i przebarwień.

Promieniowanie UVB (280-320 nm), promieniowanie średniofalowe, stanowi 5% całego promieniowania ultrafioletowego, które dociera do powierzchni Ziemi. Pochłaniane jest przez naskórek w całości, nie wnika w głąb skóry, odpowiada za opaleniznę (wzmaga syntezę melaniny – barwnika skóry), fotostarzenie, pośrednie uszkodzenia DNA, reakcje fotoalergiczne, ale także wpływa na procesy immunologiczne. Powoduje pojawienie się rumienia, a po długim przebywaniu na słońcu – poparzenia. Filtrowane jest przez chmury, szyby, więc na przykład w pochmurny dzień jego działanie nie jest tak intensywne. Szczyt promieniowania przypada na godziny południowe. Częste i długie naświetlanie jest podłożem stanów przedrakowych – dochodzi do uszkodzenia komórek, DNA, RNA, jest również przyczyną fotodermatoz. Pozytywnym oddziaływaniem jest m.in. aktywacja w ustroju witaminy D3.

Promieniowanie UVC (200-280 nm), promieniowanie krótkofalowe, o największej energii, prawie całkowicie pochłaniane przez warstwę ozonową atmosfery, nie dociera do powierzchni Ziemi. Jest silnie rumieniotwórcze, uszkadza rogówkę. Wykorzystuje się do sterylizacji, odkażania, wyjaławiania.

Jak się chronić?

Efekty uboczne promieniowania ultrafioletowego (UV) zależą od wielu czynników: długości fali, dawki promieniowania, czasu narażenia, rodzaju narażonej tkanki. Generalnie stosunkowo bezpieczny czas ekspozycji na promieniowanie UV, poza godzinami 10.00-13.00 oraz w zależności od m.in.: szerokości geograficznej, pory roku to ok. 20 minut (a dla osób z jasną karnacją nawet 5-10 minut). Szkodliwe oddziaływanie nadfioletu wykazane jest w stosunku do skóry i oczu. Aby wydłużyć ten czas dla skóry, stosuje się produkty ochronne, zawierające substancje promieniochronne, oznaczane na opakowaniach symbolem SPF (Sun Protection Factor) – współczynnik ochrony przeciwsłonecznej, określający efektywność danego filtru: przed promieniowaniem UVB:

Współczynnik ochrony przeciwsłonecznej SPF (Sun Protection Factor) oznacza stosunek minimalnej dawki promieniowania, powodującej rumień na skórze chronionej, do minimalnej dawki promieniowania, powodującej rumień na skórze niechronionej MED (Minimal Erythema Dosis).

SPF = MEDmin / MEDmax

Gdzie: MED oznacza minimalną dawkę rumieniową – wywołującą zaczerwienienie skóry, MEDmin – tę samą minimalną dawkę dla skóry chronionej preparatem z filtrami, a MEDmax – dla skóry pozbawionej ochrony.

Wartość SPF rośnie wraz ze wzrostem stężenia filtru w kosmetyku.

Inne oznaczenia, które mogą się pojawić na kosmetykach, to: SF (w Niemczech), IP (we Francji, Hiszpanii), FP, SF, BF lub po prostu UVB lub UVA.

W celu określenia odpowiedniej w danej sytuacji mocy ochrony, należy znać czas trwania kąpieli słonecznej (np.: 2 godziny podane w minutach), pomnożyć przez 1,5 i podzielić przez czas ochrony własnej skóry (czas, w jakim skóra sama się broni, np. 10 min). Przy takich założeniach wystarczy do planowanej dwugodzinnej kapieli słonecznej produkt z filtrem o SPF 18.

Nie udało się dotychczas opracować jednolitej metody oznaczania działania filtrów UVA, z uwagi na fakt, że dawka tego promieniowania, wywołująca rumień Med., jest znacznie wyższa niż dawka powodująca pigmentację skóry, co utrudnia odczyty. Stosowane różne metody in vivo pozwoliły przyjąć, że wskaźnik IPD (immediate pigment darkening) informuje, w jakim stopniu preparat chroni przed UVA (maksymalnie osiągane jest IPD 90, dające 90% ochrony). Natomiast wskaźnik PPD (persistent pigment darkening) oznacza, ile razy zmniejszyła się dawka promieniowania UVA absorbowana przez skórę. Sposób rozchodzenia się docierającego do skóry promieniowania przedstawiono na rys. 3. Część promieniowania ulega odbiciu, część po wniknięciu w skórę rozproszeniu i absorbcji. Poziom pochłaniania energii promieniowania jest zależny od typu promieniowania, długości ekspozycji i innych wymienionych wcześniej składowych.

Dodatkowo, na opakowaniu kosmetyku ochronnego podane są symbole cyfrowe, wskazujące na poziom ochrony danego produktu.

Precyzyjne określenie jest dość umowne i najpowszechniejsza interpretacja jest następująca:

·         dla SPF 2 – blokuje 25-30% promieniowania,

·         dla SPF 4 – blokuje ok. 50% promieniowania.

·         dla SPF 10 – blokuje ok. 85% promieniowania,

·         dla SPF 15 – według różnych źródeł, blokuje 93-96% promieniowania,

·         dla SPF 25 – blokuje ok 96% promieniowania,

·         dla SPF 30-50 – blokuje ok 98% promieniowania,

·         dla SPF 50+ – według różnych źródeł, blokuje 98,5-99,5 % promieniowania.

Liczby stanowią swoiste mnożniki, umożliwiające określenie, na jak długo ochrona zostanie zwiększona dzięki zastosowaniu danego produktu na określony czas. Przyjmując, że stosunkowo bezpieczny czas przebywania pod wpływem promieniowania UV to 10 minut bez dodatkowej ochrony, to po zastosowaniu produktu z filtrem SPF 25 osoba taka może stosunkowo bezpiecznie przebywać na słońcu 250 minut. Z tego względu, że czas ochrony jest ograniczony, aplikacje należy powtarzać jeszcze przed jego upływem. Przy zachmurzeniach lub w przypadku ciemnej karnacji uszkadzające działanie jest nieco słabsze, niemniej jednak nie są to elementy, które zwalniają z obowiązku stosowania produktów ochronnych.

Zbyt intensywna ekspozycja na promieniowanie UV może skutkować: od delikatnego rumienia, poprzez różnego stopnia poparzenia słoneczne, aż do efektów uszkodzenia DNA i w dłuższej perspektywie nowotworzenia komórek skóry. Oparzenie słoneczne, objawiające się zaczerwienieniem, obrzękiem i bólem, jest ostrą reakcją toksyczną, wywołaną przez promieniowanie UV. Energia tego promieniowania może uszkadzać DNA, czego jedną z konsekwencji jest synteza różnych białek i enzymów, których działanie powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych i powstawanie procesów zapalnych (głównie cytokiny i prostaglandyny), a zniszczenie komórek skóry objawia się ostatecznie jako jej złuszczanie.

Substancje promieniochronne a idealny filtr ochronny

Skóra ma naturalne mechanizmy obronne wobec promieni UV, należą do nich:

·         warstwa rogowa – głównie jako fizyczna bariera;

·         melanina. Podstawowym mechanizmem obronnym naszego organizmu przed promieniowaniem UV jest wytwarzanie melaniny – barwnika skóry. Odpowiedzią skóry na promieniowanie UV jest najpierw rumień, a potem opalenizna oraz pogrubienie skóry. Melanocyty odgrywają tu rolę strażników, a opalenizna to nic innego, jak reakcja obronna organizmu. Melanina skutecznie pochłania promienie UVB i UVA, mogłaby być uznana za idealny filtr, gdyby nie fakt, że dla uzyskania skutecznej ochrony należałoby zastosować 10-proc. roztwór, podczas gdy w skórze występuje ona w stężeniu 1%. Uważana jest za obiecujący składnik przyszłych produktów ochronnych. I choć biotechnologicznie jest jako barwnik wytwarzana od dawna, to nastręcza sporych kłopotów w zastosowaniu kosmetycznym z uwagi na jej barwę oraz słabą rozpuszczalność, co utrudniałoby przede wszystkim aplikację na skórę. Niemniej jednak już pojawia się w niektórych produktach ochronnych podczas plażowania opracowana specjalna formuła melaniny;

·         pot, sebum – pochłaniają pewną część promieniowania. Mechanizmy te, nie chronią nas jednak na tyle, abyśmy mogli tylko na tym poprzestać. Konieczna jest dodatkowa ochrona skóry;

·         składniki roślinne. W kosmetykach ochronnych często można spotkać składniki roślinne, wykazujące zdolności promieniochronne. Substancje naturalne dzięki, często bardzo nietypowemu, zakresowi pochłaniania mogą stanowić doskonałe uzupełnienie filtrów syntetycznych. Nie należy też zapominać o niekwestionowanej wartości substancji naturalnych, w tym ekstraktów roślinnych, w zakresie niwelowania późnych skutków nadmiernego napromieniowania, to jest ochrony przed kancerogenezą, nieprawidłowej melanogenezy czy obniżenia odporności skóry na infekcje, w szczególności wirusowe. Do takich substancji należą m.in.: masło shea z orzechów afrykańskiego drzewa masłosza, olej makadamiowy, argonowy, sezamowy z awokado oraz masło kakaowe. Prawie o połowę słabsze działanie promieniochronne wykazują oleje wytłaczane ze słodkich migdałów, pestek moreli i wiśni oraz z nasion pomidorów lub bawełny. Tłuszcze mają stosunkowo słabe zdolności absorpcyjne (promieniochronne), wielokrotnie niższe od substancji syntetycznych, pochłaniają jednak promieniowanie ultrafioletowe w bardzo szerokim zakresie, obejmującym na ogół zarówno UVA, jak i UVB. Poza tym stosuje się je w wysokich stężeniach, wykorzystując jako oleje bazowe kosmetyków emulsyjnych. Oleje charakteryzują się również doskonałym kosmetycznym działaniem na skórę. Inne składniki roślinne, wykazujące fotoprotekcyjne działanie, to m.in.: ekstrakt z kocanki włoskiej lub kocanki piaskowej oraz rumianku lekarskiego. Rośliny te zawierają substancje promieniochronne o maksimum absorpcji w zakresie UVB i krótkofalowej, wysokoenergetycznej części UVA. Dobrze chronią skórę, umożliwiając jednocześnie łagodne opalanie, przez co są szczególnie przydatne dla osób o jasnej karnacji. Z kolei wyciąg z kory kruszyny europejskiej pochłania promieniowanie UVB, przy czym maksimum skuteczności przypada na niebezpieczną, krótkofalową część zakresu widma; ekstrakt z liści aloesów pochłania przede wszystkim promieniowanie UVA.

W roślinach leczniczych i ich ekstraktach znajdują się liczne związki flawonoidowe o różnej strukturze chemicznej i różnym stopniu aktywności przeciwpromieniowej, antyoksydacyjnej i przeciwwolnorodnikowej. Na ogół aktywność ta nie jest na tyle silna, aby mogły stanowić samodzielne filtry przeciwsłoneczne i konkurować z syntetykami, jednak są wśród nich również takie, które odznaczają się wysoką zdolnością absorbowania promieni UV w zakresie 270-290 nm i 350-390 nm, ponadto wykazują dużą aktywność antyoksydacyjną i przeciwwolnorodnikową, a także mają właściwości przeciwzapalne, antymutagenne i przeciwnowotworowe, co doskonale uzupełnia ochronę przeciwpromieniową i zapobiega późniejszym skutkom nadmiernego promieniowania. Zaliczają się do nich flawony otrzymywane z korzeni tarczycy bajkalskiej, bajkalina i bajkaleina, które są nie tylko aktywne przeciwpromieniowo, antyoksydacyjnie, przeciwwolnorodnikowo...