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防曬霜防藍光?不靠譜

2021-01-26 11:42:21 來源: 互聯網

太陽輻射指到達地球表面的連續的電磁輻射,可分為紅外光、可見光和紫外光。其中,藍光是可見光譜中波長最短、能量最高的波段。研究表明,藍光的穿透能力較紫外線更強,對人的皮膚能產生類似紫外線的損傷。

LED的發光范圍覆蓋可見光全波段,電腦、手機、液晶電視顯示屏的廣泛應用,使人們暴露在藍光下的時長增多。手機、筆記本電腦能發出400nm~460nm波長的藍光,而400nm~440nm波長的藍光能對成纖維細胞產生細胞毒性。因此,藍光對皮膚的損傷不容忽視。

藍光對皮膚造成多種損傷

光輻射主要通過光物理效應、光熱效應和光化學效應對皮膚產生影響。藍光對皮膚的危害包括造成黃斑和雀斑、引起肌膚老化、造成肌膚敏感等。

藍光引起細胞凋亡 藍光作用于線粒體,會誘導細胞凋亡。線粒體是發生氧化應激的主要場所,也是細胞內產生活性氧簇(ROS)的主要場所,可調控細胞凋亡。線粒體通過電子呼吸鏈吸收藍光(410nm~440nm),發生氧化反應,誘導ROS形成。ROS使線粒體膜電位降低,線粒體通透性轉換孔(MPTP)打開,釋放線粒體細胞色素C(CytC),與凋亡蛋白活化因子-1(Apaf-1)結合,形成凋亡復合體Apaf-1-CytC;細胞質基質內的凋亡復合體募集Caspase家族,Caspase-9自我剪切活化,激活Caspase-3、Caspase-7,啟動一系列級聯反應,誘導細胞凋亡。

同時,脂褐素的熒光基團A2E介導的藍光,會對細胞造成損傷。細胞內代謝物脂褐素是衰老細胞的標志物,其主要熒光基團N-亞視黃基-N-視黃乙醇胺(A2E)對藍光非常敏感,在藍光的刺激下,可加速ROS的產生,激活細胞凋亡通路。研究表明,A2E主要存在于溶酶體內,少量分布在線粒體膜上,在其他細胞器中不存在。A2E介導藍光,對細胞的損傷有兩個方面。一方面,A2E受藍光影響,導致溶酶體跨膜電子梯度被破壞,使溶酶體酶和ROS釋放到細胞質中,引起細胞凋亡;另一方面,線粒體膜上的A2E引起線粒體膜異常,促使線粒體釋放死亡促進因子、Apaf、凋亡誘導因子(AIF)等,啟動線粒體介導的細胞凋亡過程。

藍光引起皮膚光老化 研究認為,藍光和紫外線一樣,都是通過活性氧的產生,激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路,使下游轉錄因子c-Jun N端激酶(JNK)、細胞外信號調節激酶(ERK)和p38磷酸化,激活轉錄活化因子(AP-1),從而誘導基質金屬蛋白酶(MMPs)的表達。MMPs異常表達中,MMP-1可降解人類皮膚中最重要的Ⅰ型和Ⅲ型膠原纖維,MMP-3可降解基底膜中的Ⅳ型膠原纖維,對皮膚產生光老化作用。

藍光和紫外線都是造成皮膚老化的主要原因。目前,已有很多關于UVA、UVB對皮膚影響的研究,但是關于藍光對皮膚影響的研究仍需推進。與紫外線相比,藍光的波長更長,更易穿透肌膚表皮和真皮,對上皮細胞中的線粒體造成嚴重傷害;藍光發出的光強接近正午的紫外線強度,易造成皮膚泛紅、紅腫、干燥脫屑、緊繃等現象。研究證實,藍光會改變表皮細胞的結構,并且會減少膠原蛋白和彈性蛋白的產生,引起皮膚光老化。

因此,藍光對皮膚的損傷,主要因其造成活性氧簇的累積而導致細胞損傷、凋亡,引起皮膚光老化等問題。

藍光引起皮膚色素沉著 視蛋白3(Opsin3)是G蛋白偶聯受體超家族成員,存在于表皮角質形成細胞和黑素細胞中。藍光可以作用于Opsin3,引起細胞內酪氨酸酶和多巴色素互變異構酶的表達,導致黑色素的形成,引起皮膚色素沉著。

研究發現,如果使用了可阻擋UVB和部分UVA的廣譜防曬霜,大多數的細胞損傷可能是由陽光中的藍光和剩余UVA造成的;如果使用僅可阻擋UVA的防曬霜,只能部分減少人體皮膚產生自由基。因此,藍光也是造成體內自由基積累的重要原因。

防曬霜防藍光效果有限

2015年版《化妝品安全技術規范》將防曬劑定義為:利用光的吸收、反射或散射作用,以保護皮膚免受特定紫外線所帶來的傷害或保護產品本身而在化妝品中加入的物質。該規范收錄了27種化妝品準用防曬劑,主要分為無機防曬劑和有機防曬劑。

無機防曬劑主要利用光的吸收和散射作用屏蔽紫外線。目前,常用于防曬化妝品中的無機防曬劑為二氧化鈦和氧化鋅,其粒徑為納米級,通過吸收作用屏蔽紫外線。二氧化鈦和氧化鋅均為半導體材料,禁帶寬度(導帶的最低能級和價帶的最高能級之間的能量差)分別為3.06eV(金紅石型,R型)和3.23eV,對應的吸收波長分別為405nm和385nm,只能有效吸收紫外光波段(100nm~400nm)。

防曬劑的粒徑越大,散射作用越強,吸收作用越弱;粒徑越小,散射作用越弱,吸收作用越強。當防曬劑粒徑足夠小時,對光的散射作用就基本可以忽略不計,即透過性較好。因此,納米級無機防曬劑可有效屏蔽紫外線,但無法屏蔽藍光。

有機防曬劑的化合物分子內包含芳香族結構或色團結構,利用閉合共軛體系吸收光子,通過產生共振量子或熒光、磷光釋放能量。同時,烯醇化過程會使分子消耗能量,產生高能狀態向低能狀態轉變的能量循環過程,從而起防護紫外線作用。研究顯示,目前常用的紫外線吸收劑的吸收波長范圍均在紫外線波段,對可見光沒有吸收作用。因此,有機防曬劑也沒有防藍光作用。

單純使用防紫外線的防曬霜不足以保護機體免受藍光引起的光化學損傷。近年來,國際市場上出現了一些宣稱可以保護皮膚免受藍光傷害的化妝品,這些產品大多基于抗氧化原理,雖然在一定程度上能夠抵御藍光對皮膚的部分侵害,但是根據現有實驗,僅通過抗氧化不能達到理想的防藍光效果。

探究藍光對皮膚的損傷機制十分必要,這不僅可為開發防藍光化妝品提供理論支撐,也可為精準護膚提供靶點。未來,防藍光化妝品領域大有可為。

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