防晒剂的分类、作用机理与评价

防晒剂的分类、作用机理与评价摘要随着科学的发展和人们健康意识的提高，紫外线对皮肤的危害已引起人们的广泛关注。炎热的夏季，越来越多的人开始使用各种防晒剂来保护自己，这促使其大量上市，前景广阔。但是，如何寻求安全、有效的防晒剂也是消费者和研究者的关注焦点。本文简要阐述了防晒剂的分类、作用机理与评价方法，并对防晒剂的进一步发展作了展望。关键词防晒剂分类作用机理评价方法近年来，随着臭氧层被破坏，紫外线对人体皮肤的伤害已引起人们的关注。按照波长范围的不同，紫外线可以分为长波紫外线(UVA)、中波紫外线(UVB)、短波紫外线(UVC)。其中，UVC波长最短，能量最高，但几乎都被大气层滤掉。UVB能穿透角质层和表皮而被真皮吸收。大多数皮肤伤害均由UVB引起。UVA最易到达地球表面并能穿透真皮层，其对皮肤的伤害是累积、不可逆的。高剂量的UVA可逐渐导致皮肤老化、褶皱。因此合理选择防晒剂保护皮肤，开发安全、有效的防晒剂已经成为消费者和研究者关注的焦点。1防晒剂的分类1．1天然防晒剂［1，2］天然防晒剂是从天然植物中提取的。天然防晒剂能有效吸收紫外线、清除氧自由基。我国目前已将芦荟、黄瓜等提取液应用到防晒产品中。另外，一些中草药如槐米、黄连、红花等不仅有较强的防晒作用，还能起到护肤、美白、治疗皮炎等作用，因此具有较高的应用价值。天然防晒剂防晒区间大、致敏率低、安全有效，有广阔的应用前景。1．2紫外线屏蔽剂在防晒制品中添加一些无机粒子，如二氧化钛、氧化锌等制成物理防晒剂。这些细小的粒子能在皮肤表面形成阻挡层，通过反射、散射紫外线对皮肤起到保护作用。优点是稳定性高、安全性好，并且用量不受国家的任何限制。缺点是透明感差、易在皮肤表面沉积成白色层而脱落。使用过多会堵塞毛孔、影响汗腺分泌，甚至造成皮肤病等。1．3紫外线吸收剂［3］这类防晒剂是在防晒制品中加入一定量的紫外线吸收物质而起到防晒作用的。这些吸收剂的分子能吸收紫外线的能量，再以热能或可见光等形式释放出来，从而减少对皮肤的伤害。优点是制成的产品透明度高，吸收效果好。缺点是对皮肤有一定的刺激性，可能引起炎症、过敏等副作用，并且种类和添加量都受到国家卫生部门的严格限制。化学防晒剂价格低、易配方，在市场上销售量较大,主要包括对氨基苯甲酸衍生物、邻氨基苯甲酸酯衍生物、肉桂酸酯类、水杨酸酯类、二苯酮类化合物、樟脑衍生物、甲烷衍生物等。其中，前4类化合物防晒效果不高，但可与其他防晒剂配合使用，又称为先驱型紫外吸收剂。ParsolMCX(甲氧基肉桂酸辛酯)吸收率高、安全性好、亲油性强，是目前使用最广泛的一种化学防晒剂。防UVA效果较好的是20世纪80年代由瑞士奇化顿公司开发的二苯甲酰基甲烷的衍生物Parsol1789，(结构式如下图所示)。它在紫外线320~400nm处有强烈的吸收，有效地减弱了UVA对皮肤的伤害。1．4新型防晒剂1．4.1物理防晒剂随着高科技的发展，人们将二氧化钛和氧化锌制成纳米级的超细粉体，添加到防晒化妆品中。这类制品透明度好、化学惰性并对紫外线有惊人的散射作用。但这些无机粒子如何达到对皮肤有较好的亲和性，并能在更宽范围内屏蔽紫外线的照射已经成为人们研究的方向。1．4.2仿生防晒剂［5］利用生物技术模仿皮肤的防晒机理，合成出与人体自身结构相仿、具有高亲和力的物质。这类防晒剂的生物学效果好，能有效减轻由过量紫外线照射引起的红斑、角质化、烧灼等症状。仿生防晒剂取自天然，对皮肤的相容性好，无刺激、过敏等副作用。例如皮肤自变黑类(selftanned)产品的问世。黑色或棕色人种皮肤中的黑色素是人体抵御射线产生的天然紫外线吸收剂。它能有效吸收紫外线能量，是很好的光子能量分散剂。利用生物技术合成防晒品有其自身独有的优势，必将成为人们研究的重要方向。2作用机理2．1紫外线屏蔽剂［6］紫外线屏蔽机理主要从以下2个方面来解释：(1)反射或散射的屏蔽作用,当紫外线照射到无机粒子时，其表面能分散紫外线，起到阻挡作用。特别是纳米级的粒子，粒径小于紫外线的波长，可以向各个方向发射电磁波而散射紫外光。(2)固体能带理论,这些无机粒子一般都属于宽禁带半导体。当受到高能量的紫外线照射时，价带上的电子受激发跃迁到导带上，同时产生空穴-电子对。电子受激发时吸收了能量，从而减少了紫外线的直接照射。2．2紫外线吸收剂［3］化学吸收剂通常含有苯环和给电子基团如氨基或甲氧基等。防晒剂分子吸收紫外线的能量，被激发跃迁至较高能级，再将多余的能量以弱的、长波的形式发射出去。吸收剂的分子结构中共轭体系愈大，吸收紫外线的能力越强。下面介绍二苯酮类化合物的防晒机理(如下图)。二苯甲酮类结构中苯环上的羟基氢和相邻的羰基氧之间，可以形成分子内氢键而构成螯合环。当吸收紫外光后，分子发生热振动，氢键被破坏、螯合环打开，此时化合物处于不稳定的高能状态，在恢复到原来的低能稳定状态过程中，释放出多余的能量。这样，高能、有害的紫外光变成了低能、无害的热能。同时，羰基被激发，发生互变异构现象，生成烯醇式结构也能消耗一部分能量。3防晒评价目前，化妆品的防晒效果一般用防日晒系数SPF和PFA2种形式表示。3．1UVB防护的评价SPF(sunprotectionfactor)是针对UVB(290～320nm)防护的评价。定义是使用防晒化妆品后的最小红斑剂量MED(MinimalErythemaDose)与未用防晒化妆品的MED的比值，即：防日晒系数(SPF)=涂抹化妆品皮肤MED未涂抹化妆品皮肤MEDSPF值越大，防晒效果越好。但SPF指数过高，会增加皮肤负担、引发过敏等问题。美国FDA规定，SPF值最高不能超过30。3．2UVA防护的评价PA是根据紫外线的防护系数(PFA)进行分级的。PA+表示防护性能一般，PA++防护性能不错，PA+++防护性能最好。但是，对UVA防晒系数的研究仍有不确定性因素。例如一般的荧光灯都含有一定量的UVB，不适合UVA的研究等。我国国内防晒品的质量良莠不齐，防晒效果评价到目前到为止尚无统一的标准。SPF与PA全面考虑，才是更为合理的评定标准。4展望随着对紫外线危害认识的不断加深，开发高效、安全的防晒剂已受到人们的关注。研发方向将更加关注载体的展开性、亲和性和吸收剂的广谱性等。如在配制物理防晒剂时，选用折射率较小的基质；配制化学吸收剂时将其高分子化或在母体上联上某些高分子聚合物以改善水溶性。另外，由于成分单一的防晒剂只在某一区域有较强吸收，复合配方已得到一些厂家和消费者的青睐。为制备高效能、宽光谱的防晒剂，人们正倾向于将UVB和UVA防晒剂复合使用，吸收剂与散射剂复合使用。另外，对防晒剂的评价体系正不断完善。我国目前在防晒剂的研发、评价等方面与发达国家相比还有一段距离。但是，随着技术的进步，开发新型的、全波段高吸收的、安全的防晒剂必将成为全球性的话题。参考文献［1］程艳,祁彦,王超等.日用化学品科学,2006,29(8):31-33［2］陈淑映,罗德祥,黄健等.广东药学,2005,15(2):7-9［3］尹彦秋,刘云.日用化学工业,2003,33(3):174-178［4］王建国,刘海峰等.香料香精化妆品,2002,(1):17-19［5］王哲,吴巧玲.日用化学品科学,2004,27(10):26-28［6］于淑娟,郑玉斌等.日用化学工业,2005,35(4):248-251［7］史春玉.香料香精化妆品,2002,(4):38-39本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文