Masarykova univerzita přírodovědecká fakulta

UV filtry a jejich vlastnosti

Škodlivé působení UV záření je nezpochybnitelným faktem. Hlavním rizikovým faktorem je karcinogenní působení. Malé množství záření je sice potřebné pro některé fyziologické procesy, ale v každém případě je potřeba omezit vystavování se UV záření. Pokud není možné se vyhnout expozici slunečnímu záření, nabízí se možnost použití ochranných přípravků přímo na kůži. Trh nabízí řadu typů chemických organických sloučenin a organických i anorganických pigmentů, které se používají jako UV filtry/blokátory UV záření (Miletín 2011).

1. Sun Protection Factor

SPF (sun protection factor) je míra ochrany před slunečním UVB zářením a udává, kolikrát déle můžeme být exponováni slunečnímu záření, aniž by došlo ke spálení či zarudnutí pokožky. Pokud je SPF = 10, můžeme strávit na slunci 100 minut po použití tohoto krému (bez něj pouze 10 minut). Číslo je ale pouze orientační. Je nutné brát v úvahu také typ pokožky uživatele, aplikované množství a opakovanou aplikaci krému, činnost, kterou uživatel během expozice slunci provozoval, množství krému, které je absorbováno pokožkou.

SPF nevypovídá nic o ochraně proti UVA, jelikož primárně nezpůsobuje erytrém kůže. Pro ochranu proti UVA na základě mnoha testů byla stanovena číselná hodnota PPD (persistent pigment darkening) (Moyal et al., 2006). Odvození hodnoty PPD na základě testů není jednoduché a jednoznačné, proto některé opalovací přípravky tuto informaci na obalu stále ještě neudávají (HWN 2011).

2. UV filtry a jejich rozdělení

UV filtry jsou látky, které chrání naši pokožku před UV zářením. V zásadě jsou tři typy mechanismů působení: absorpce, rozptyl a odraz. Nejznámější typy UV filtrů a jejich nejdůležitější parametry jsou uvedeny v tabulce 1.
Tabulka 1: Fyzikálněchemické vlastnosti filtrů ultrafialového záření, regulovaných a registrovaných v EU (FDA 1999). Převzato a upraveno z (Santos et al. 2012).

1. Chemické (organické) filtry

Většina používaných látek patří do této skupiny. Naši pokožku chrání před sluncem chemickou reakcí – přeměnou na teplo. Řadíme sem paraaminobenzoáty, antraniláty, benzofenony, deriváty kafru, cinamáty, dibenzoylmethany, salicyláty, triaziny a benzimidazoly.

Tyto látky jsou na trhu již dlouhou dobu a u některých byly zjištěny nežádoucí účinky na životní prostředí i na člověka. Bylo zjištěno, že některé chemické UV filtry mohou produkovat volné radikály (Damiani et al. 2007; Damiani et al. 2000), které by mohly reagovat s dalšími molekulami a poškozovat tak lipidy, bílkoviny a DNA buňky a tím iniciovat vznik rakoviny. Tato hypotéza však nebyla dosud potvrzena.

Některé látky patřící do skupiny benzofenonů, salicylátů, některých derivátů kafru, cinamátů, paraaminobenzoátů a avobenzonů mají potenciální estrogenní aktivitu (AAD 2003).

Jejich nedostatkem je také nestabilita, snadná degradace na slunci a tedy s tím spojený pokles účinnosti UV filtru (Huong et al. 2007; Rodil et al. 2009).

Jako nejvíce znepokojující UV filtry pro jejich možná humánní rizika a toxicitu byly označeny látky 4MBC (4methylbenzylidene camphor), BP3 (benzophenone3), 3BC (3benzylidene camphor), EHMC (2ethylhexyl4methoxycinnamate) a EHDPABA (ethylhexyl dimethyl PABA) (EWG 2012a). Novější chemické filtry, jako jsou například Mexoryl SX, LX, Tinosorb S a Tinosorb M mají mnohem lepší vlastnosti. Jejich penetrace je mnohonásobně nižší (Benech-Kieffer et al. 2003; Mavon et al. 2007) a nebyl u nich prokázán žádný vliv na hormonální rovnováhu (Ashby et al. 2001; FDA 2006).

U organických chemických filtrů je důležité, že nástup jejich ochranného efektu se dostaví až po 20 minutách po nanesení opalovacího krému. Musí se nejdříve vstřebat do pokožky, proto by se měl krém aplikovat již půl hodiny před začátkem expozice slunečním paprskům. Chemické UV filtry se nevstřebávají jen do pokožky, ale také přes kůži do krevního oběhu. Hladiny těchto látek byly detekovány v mateřském mléce (Schlumpf et al. 2008b), krevní plazmě (Janjua et al. 2008) i moči (Hayden et al. 1997; Janjua et al. 2008; Wolff et al. 2007).

2. Organické nerozpustné pigmenty

Z této skupiny se používá zatím pouze Tinosorb M (Bisoctrizole), který má vlastnosti chemických i fyzikálních UV filtrů. Působí jako mikropigment i jako organický UV absorbér a poskytuje širokou ochranu v UVA i UVB oblasti. Má také stabilizační efekt vůči jiným UV filtrům. Jeho nevýhodou je, že na kůži může ve vyšších koncentracích tvořit bílý film (Miletín 2011).

3. Minerální (anorganické) UV filtry

Mezi tyto filtry patří oxidy kovů, nejúčinnější z nich jsou oxid titaničitý a oxid zinečnatý. Jejich schopnost propouštět a zároveň blokovat UV záření je známa již od roku 1981 (Kobayashi and Kalriess 1997).

Nové metody dnes umožňují připravovat tyto minerální UV filtry o velikosti částic v řádu několika nanometrů, díky tomu ztrácí tyto nanopigmenty schopnost odrážet viditelné světlo (s delší vlnovou délkou) a fungují na kůži jako „UV zrcadlo“. Výhodou těchto UV filtrů je jejich nealergenní potenciál.

ZnO a TiO₂ chrání před UV zářením tak, že dopadající světlo rozptýlí či odrazí a ve velmi malém množství dokážou UV záření také absorbovat. TiO₂ absorbuje především v UVB oblasti (Lademann et al. 1999) ve velmi malé míře pak v UVA oblasti. ZnO je schopno absorbovat v celé šíři UV záření, a proto je považován za univerzální širokospektrý UV filtr. Schopnost těchto UV filtrů absorbovat UV záření roste se snižující se velikostí částic, a tedy se zvyšujícím se povrchem na jednotku hmotnosti (Schulz et al. 2002). Velmi často se ZnO a TiO₂ používají v kombinaci s chemickými UV filtry, čímž se zvyšuje účinnost samotného ochranného přípravku. Další výhodou těchto látek je jejich odolnost vůči fotodegradaci.

Těmto filtrům je vytýkána jejich fotokatalytická aktivita, průnik nanočástic do svrchních částí pokožky a tvorba bílého filmu na povrchu kůže. Proti fotokatalytické aktivitě se dělají taková opatření, že jsou malé částice oxidu titaničitého pokrývány vrstvou silikonu či sloučenin hliníku (Jafry et al. 2011). U ZnO je fotokatalytický potenciál zanedbatelný.

Co se týče obav z průniku přes kůži, je vzhledem k velikosti částic možný (20  50 nm), ale reálně k tomu nedochází. Nanočástice TiO₂ a ZnO se vyskytují pouze ve svrchní rohovinové části pokožky a nebyly v nižších vrstvách stratum corneum, epidermis ani dermis objeveny (Kimura et al. 2012; Sadrieh et al. 2010). Nanočástice TiO₂ a ZnO se málokdy vyskytují jednotlivě, společně mají tendenci tvořit sekundární aglomeráty, což zabraňuje jejich prostupu do spodnějších částí pokožky.

Bílý film závisí na velikosti nanočástic. Kvalitní přípravky obsahující částice ZnO a TiO₂ do velikosti částic 50 nm bílý film téměř netvoří, lépe řečeno, bílý film na pokožce není viditelný. K určitému zviditelnění dochází na mokré pokožce, což je ale jev přechodný a po uschnutí pokožky opět zmizí. Dochází zde k odrazu i části viditelného spektra na rozhraní kapiček vody a UV filtru na kůži, proto se v tomto případě objevuje na pokožce bílý až našedlý film nebo kapičky. Na účinnost UV filtrů to ale nemá žádný vliv (pokud nedojde k příliš dlouhému pobývání ve vodě v řádu několika hodin, tedy ke smytí ochranné vrstvy). I přes tuto kosmetickou vadu jsou tyto nanopigmenty vhodné zejména pro citlivou pokožku a pro použití v ochranných prostředcích pro děti. Jejich výhodou je, že při správném zpracování jsou inertní a netoxické ve vztahu k organismu, nemají alergenní potenciál, jsou fotostabilní, termostabilní a blokují UV záření v širokém spektru.

2.