第八章防晒化妆品

第八章防晒化妆品青岛大学第八章防晒化妆品第一节防晒化妆品概述第二节紫外线辐射的基本特征及影响第三节防晒剂第四节防晒产品配方示例及制备工艺SPF是防晒系数（SUNprotectionFactor）的英文缩写，表明防晒用品所能发挥的防晒效能的高低。它是根据皮肤的最低红斑剂量来确定的。皮肤在日晒后发红，医学上称为“红斑症”，这是皮肤对日晒作出的最轻微的反应。最低红斑剂量，是皮肤出现红斑的最短日晒时间。使用防晒用品后，皮肤的最低红斑剂量会增长，那么该防晒用品的防晒系数SPF则为：SPF＝最低红斑剂量（用防晒用品后）/最低红斑剂量（用防晒用品前）假设某人皮肤的最低红斑剂量有15分钟，那么使用SPF为4的防晒霜后，理论上可在阳光下逗留4倍时间（60分钟），皮肤才会呈现微红；若选用SPF为8的防晒霜，则可在太阳下逗留8倍时间（即120分钟），依此类推。SPF是目前国际上较广泛采用的表征防晒用品防晒功效的指数，国外一般采用人体皮肤试验或其它方法确定。目前我国还未建立测定SPF值的标准。第一节防晒化妆品概述日光对人体的作用程度取决于光的波长和频率，光的强度和个人对光的敏感程度。皮肤的保养中需要解决的问题：过多的色素沉着、不规则的色素沉着以及皮肤颜色不均匀等。目前对具有防止色素沉着功能的化妆品活性成分的需求不断增加，有效干预由于阳光导致的色素沉着也成为对化妆品配方师挑战现在认为阳光照射对人体的作用弊大于利，特别是由于工业污染物使臭氧层减少。据美国皮肤癌症基金会估计，1个人18岁以前受到的UV辐射占其一生中受到UV辐射的80%。在童年时代仅仅一次严重的起泡性晒伤就可能使以后患癌症的危险率增加1倍。防止皮肤色素沉着的方法主要有两种：一、避免紫外线辐射，防止额外的黑色素沉着；二、使用化妆品活性物抑制色素沉着。此两种方法同时使用，以更有效的控制黑色素的形成，保护肤色。指具有屏蔽或吸收紫外线作用，减轻因日晒引起皮肤损伤，黑色素沉着及皮肤老化的化妆品。需求增大，产品类型和产量都大幅度增长。形态：防晒膏、防晒霜、防晒油、防晒乳液等。在防晒品市场上，既能遮蔽UVB又能防护UVA的全波段防晒产品将更加受到消费者的欢迎。第二节紫外线辐射的基本特征及影响一、紫外线辐射的基本特征太阳光线在红外线波段主要产生热效应，在可见光波段表现为各种颜色，而在紫外线波段则以光生物反应为特征。太阳光谱中主要是可见光和近红外线，辐射能量绝大部分集中在波长0.29--3.0微米之间，而这些光波穿透玻璃的能力很强，几乎全部可以穿透玻璃，但是当这种光线被箱内吸收材料吸收后转变为热时，这些吸收材料也能向外辐射能量，但由于它温度较低，主要是远红外辐射，波长大于3.0微米，恰好玻璃能阻止这些波长的辐射通过。由于阳光进得来，而热辐射出不去，慢慢箱内的温度积累得越来越高，这种现象叫“温室效应”，太阳能集热器就是利用了这种原理，把光能转化成内能。波长越短，辐射能越大；波长越长，辐射越少。短波的UVB更容易引起光化学反应，而长波的UVA能够穿透到皮肤的更深层。由UVA引起的生物效应会随着波长的变化而不同。波长范围为100-400纳米的紫外线光谱可分为三部分：UVC,UVB和UVA.UVC：波长在100-290nm之间，完全被臭氧层吸收，所以对人体一般不会构成伤害。UVC不会引起晒黑作用，但会引起红斑。UVB：波长在290-320nm之间，通常占紫外线的80%可穿透臭氧层进入到地球表面，对皮肤引起光生物效应的主要波段。主要作用于表皮层，引起红斑（晒斑）。经常性的暴露在强烈的UVB下会损害DNA，也会改变皮肤的免疫反应。同时UVB还会增加各种致命性突变的几率，最终导致皮肤癌，并降低机体识别和消除发生恶性变异的细胞的可能性。UVA：波长320-400nm之间，通常占紫外线的20%.穿透力很强，可穿过玻璃窗并穿透皮肤直达真皮层，产生很多光生物学效应，使皮肤变黑，色素沉着以及皮肤老化，甚至引起皮肤癌，如黑素瘤等。UVA还可以引起自由基和活性氧化物，间接对皮肤发生作用。科学研究表明：UVB会引起即时和严重的皮肤损害，UVA则会引起长期，慢性的损伤，后者的渗透能力较前者强。它们都表现出对皮肤的致癌作用，而UVB的作用较强。二、皮肤日晒红斑皮肤日晒红斑即日晒伤，又称皮肤日光灼伤，紫外线红斑等。皮肤日晒红斑是紫外线照射后在局部引起的一种急性光毒性反应。临床上表现为：肉眼可见，边界清晰的斑疹，颜色淡红色，鲜红色或深红色，可有程度不一的水肿，重者出现水疱。依照辐射面积大小不同，病人可有不同症状，如灼热，刺痛或出现乏力，不适等轻度全身症状。红斑数日内逐渐消退，可出现脱屑以及继发性色素沉着。三、皮肤日晒黑化日晒黑，指日光或紫外线照射后引起的皮肤黑化作用。通常限于光照部位，边界清晰，临床表现为弥漫性灰黑色色素沉着，无自觉症状。经紫外线照射皮肤或黏膜直接出现黑化或色素沉着，是人类皮肤对紫外辐射的另一种人眼可见的反应，其反应类型可分为以下三类：①即时性黑化②持续性黑化③延迟性黑化四、皮肤光老化皮肤光老化：由于长期的日光照射导致皮肤衰老或加速衰老的现象。机体衰老在皮肤上表现得最清楚，最直观，而皮肤的特征性变化也常被估计一个人年龄的重要标志。自然老化：由于遗传及不可抗拒的因素引起的皮肤内在性衰老。外源性老化：由于环境因素如紫外辐射、吸烟、风吹及接触有害化学物质引起的皮肤衰老。皮肤光老化是一个日积月累的缓慢发展过程，其影响因素必然广泛而复杂。不同光线波长、辐照剂量，生理因素如年龄、肤色及饮食起居、病理因素、职业和环境因素等均可影响皮肤光老化的发生。（一）辐照光谱及剂量UVB和UVA参与光老化的致病过程。实验表明：用UVB照射，每次剂量相当于6个最小红斑量，每周3次，30周后可在实验动物产生严重的弹力纤维变性，伴有成熟的Ⅰ胶原受损，Ⅲ型胶原增多。用SPF值为15的防晒品保护后再用同样条件的紫外线照射，30周后只出现轻微弹力纤维增生，防止了严重的弹力纤维变性，并保护胶原不受损伤。UVA的光生物学及光化学效应不如UVB明显，但日光中的UVA剂量比UVB高许多倍，并且穿透力强，深达皮肤深层，因此UVA的剂量累积效应也能导致光老化损伤。Lavker等应用亚红斑量的UVA照射皮肤，发现其皮肤损伤的累计效应大于日光模拟照射（UVA+UVB），且这种损伤不能被高SPF防晒品阻断，因此认为UVA是引起皮肤光老化的主要致病光谱。（二）生理因素第三节防晒剂防晒剂通过物理屏障或化学吸收作用而起到防晒的效果，但配方中的油脂性质也会影响防晒剂防晒作用的发挥。润肤剂同有机防晒剂间存在氢键作用，其作用结果与两者的极性有关。极性防晒剂，极性润肤剂有助于防晒剂基态稳定，当防晒剂吸收紫外线能量，电子从基态向激发态跃迁时需要克服较大能垒，使最大紫外吸收峰位置向短波方向迁移；非极性润肤剂则相反，促使其最大紫外吸收峰位置向长波方向迁移。非极性防晒剂同理防晒剂面世至今已有60余年之久，起初用来防止晒伤的，即仅对UVB具有防护作用，而对UVA导致的晒黑无能为力。传统的防晒指数（SPF）也只关系到UV引起的红斑。全新的防晒理念：一种有效的防晒剂不仅仅能防止晒伤，而且要把各种引起致命性皮肤变化的有害辐射减小到最低。防晒剂种类很多，大体分为：物理性的紫外线屏蔽剂和化学性的紫外吸收剂一、物理性紫外线屏蔽剂也称无机防晒剂，这类物质不吸收紫外线，但能反射，散射紫外线，用于皮肤上可起到物理屏蔽作用，如二氧化钛，氧化锌，高岭土，滑石粉，氧化铁等。美国FDA列为批准使用的防晒剂清单之中，认可其物理屏蔽作用并广泛用于防晒产品中，最高配方中用量为25%纳米材料粒子：直径应在数十纳米以下，这种规格的二氧化钛或氧化锌对UVB有良好的屏蔽功能，对UVA也有一定的阻隔作用，超细氧化锌可滤除波长370nm以下的紫外线。但单独使用无机防晒剂对UVA的防护效果较差，且影响产品的外观。与化学性紫外线吸收剂相比，物理性屏蔽剂具有安全性高，稳定性好等优点，不易发生毒性反应或光变态反应。物理性防晒剂也可以发生光催化活性而刺激皮肤。用各种材料如聚硅氧烷，氧化铝，硬脂酸及表面活性剂等对超细无机粉体进行表面处理，一方面可降低无机粉体的光催化活性另一方面可防止无机不溶性粒子的析出或沉淀，改善产品的理化性质和使用时的肤感。防晒机理：当日光照射到这类物质时，它使紫外线散射，从而阻止了紫外线的射入。这类防晒剂只要用量足够就可反射紫外、可见和红外辐射。一些新型的金属氧化物也开始应用于化妆品，专利文献已报道，使用微米级和纳米级的二氧化钛粉制造防晒化妆品，这类制品透明度好，不会产生粉体不透明而发白的外观，对UVB和UVA防护作用都很好，具化学惰性、使用安全.这类金属氧化物包括二氧化钛，氧化锌，氧化铬，氧化钴和氧化锡等。物理性紫外屏蔽剂折射率越高，紫外线散射效果越大。这类物理性子外屏蔽剂及其折射率如表所示：物质名称折射率物质名称折射率物质名称折射率硫酸钙1.51-1.54氧化铁2.70-2.90橄榄油1.46滑石1.55-1.58二氧化钛2.50-2.90亚麻油1.48氧化锌2.0-2.02水1.33氧化锌，氧化铁，二氧化钛等对UVA,UVB的紫外线透射抑制效果高，可将他们配入大多数防晒制品中（一）超细钛白粉防晒化妆品的发展趋势：一是无机防晒剂代替有机防晒剂；价格适中二是仿生防晒；成本较大，难以推广超细钛白粉是指具有高比表面积、粒径在10-15nm的粉粒。现使用的进行表面处理，使其具有亲水性，疏水性，透明性和光稳定性等不同特性，形成的分散液为中性，安全性高，其重要的特性是对可见光具有极高的穿透性，而对紫外线具有极佳的阻挡作用。二氧化钛的强抗紫外线能力是由于其高折光性和高活性。其抗紫外线能力及机理与其粒径有关：粒径较大时：对紫外线阻隔是以反射、散射为主，且对中波区和长波区紫外线均有效。防晒机理遮盖，防晒能力较弱；粒径较小时：光线能透过二氧化钛的粒子面，对长波区紫外线的反射、散射性不明显，而对中波区紫外线的吸收性明显增强。防晒机理：吸收紫外线，主要吸收中波区紫外线。纳米二氧化钛由于粒子小，活性大，既能反射，散射紫外线，又能吸收紫外线，从而对紫外线有更强的的阻隔能力。纳米二氧化钛对紫外线的吸收机理可能是：纳米二氧化钛的电子结构价电子带空轨道当其受紫外线照射时，比其禁带宽度能量大的光线被吸收，使价带电子激发致导带结果使价电子带缺少电子而发生空穴，形成容易移动且活性极强的电子-空穴队。这种电子-空穴对一方面可以在发生各种氧化还原反应时相互之间又重新结合，以热量或产生荧光的形式释放能量，另一方面可离解成在晶格中自由迁移到晶格表面或其他反应场所的自由空穴和自由电子，并立即被表面基团捕获。通常情况下二氧化钛会表面活化产生表面羟基捕获自由空穴，形成羟基自由基，而游离的自由电子很快会与吸收态氧气结合产生超氧自由基，因而还会将周围的细菌与病毒杀死。二氧化钛光活性的3个基本条件：紫外线照射，表面水活化程度及吸氧率由于纳米二氧化钛吸收紫外线后会产生自由基，从而会加速皮肤的老化，对皮肤造成危害。因此，在使用纳米二氧化钛作为防晒剂的时候，要从减弱或消除3个基本条件入手，以减弱或根本消除其光活性，从而降低其危害性。纳米二氧化钛微粒的大小与其抗紫外能力密切相关。当其粒径等于或小于光波波长的一半时，对光的反射，散射量最大，屏蔽效果最好。紫外线波长190-400nm之间，因此纳米二氧化钛的粒径不能大于200nm，最好不大于100nm。但也不是颗粒越小越好，粒度太小容易团聚，不利于分散，还易于堵塞皮肤的毛孔，不利于透气和汗液的排除。一般粒径在30-100nm之间，对紫外线的屏蔽效果最好，同时能透过可见光，使皮肤的白度显得更富自然美。纳米二氧化钛的优点：无机成分，优异的化学稳定性，热稳定性及非迁移性和较强的消色力，遮盖力，较低的腐蚀性，良好的易分散性，无毒，无味，无刺激性，使用安全，还兼有杀菌除