引言到達地面的太陽光中含有50%紅外光、40%可見光與10%紫外光。紫外光中中有9.5%的UVA與0.5%的UVB。應 用 文 章研究表明,陽光暴曬可能對皮膚造成急性和慢性的影響。紫外輻射中的95%是UVA輻射(320-400 nm),此類輻射可以穿透皮膚的表皮層,產生活性氧化物(ROS)而直接造成DNA的損傷,也會導致DNA和DNA-蛋白質交聯結構的單鏈斷裂、真皮層損傷以及膠原蛋白的降解。雖然絕大部分的UVB輻射(290-320 nm)能夠被表皮層所吸收,但是此類輻射的細胞毒性和誘變能力更強,直接導致DNA的損傷。UVA輻射的光老化作用是非常顯著的。由于其穿透能力較強,UVA輻射是導致表皮和真皮損傷的主要原因。
防曬指數(SPF)讓消費者可以直觀比較防曬產品所能提供的保護水平。防曬產品可以大致分為4種防護等級。
防曬指數低于6的產品已經不再被看做是防曬產品,因為這些產品的保護效果太弱,無法實現防曬的主要目的。之前的“遮光(sun-block)”一詞也基本不再使用,以免對消費者造成誤導。單純使用SPF值評價防曬效果是不完善的。SPF值描述的主要是對UVB輻射的保護效果,不能充分表明產品對于UVA輻射的防護能力。UVA輻射對皮膚的損害已經得到證明,因此亟需建立一些可以評價產品對UVA防護水平(UVA防護指數,UVA-PF)的測試方法。對于UVA輻射影響的關注日益增長,因此需要建立可以正確評價防曬產品保護水平的標準方法。歐洲、澳大利亞、德國、英國和美國等已經建立了一些體內和體外測試方法(ISO、AS/NZS、DIN、UK、FDA),用不同方式評價防曬產品對UVA輻射的防護水平。但是,不同國家建立的方法相互之間難以同步,尚不能用統一標準注明產品對UVA輻射的防護效果。目前主要的體外測試規定方法如右側所列。
COLIPA 2011/ FDA最終條例2011本文所要討論的測試方法是COLIPA 2011與FDA最終條例2011。為了測定防曬產品的UVA防護指數,COLIPA(歐洲化妝品、盥洗用品及香水協會)在2011年發布了對于體外測試方法的指導原則。FDA最終條例2011規定的測試方法參數與COLIPA 2011基本一致,因此通過一次測試即可同時得到符合兩種規定的結果。根據FDA和歐盟的指導原則,防曬產品不僅要提供UVB防護能力,還要能夠抵抗UVA輻射。根據PPD方法(持久性色素沉淀法)得到的體內測試結果或者其他等效的防護能力評價方法得到的體外測試結果,UVA防護指數(UVA-PF)不應低于SPF值的1/3。此外,為了滿足UVB/UVA廣譜防護能力與相關標識的要求,體外測試結果的臨界波長應該高于370 nm。
SPF測試——目前的體外測試規定方法AS/NZS 2604廣譜測試法(2012) 該方法的新版本以ISO 24443 “防曬產品UVA防護水平體外測定(Determination of Sunscreen UVA Protection invitro)”為基礎。為了獲得防護光譜的寬度性質,需要計算UVAPF比例值與臨界波長。ISO-24443 (2012) “防曬產品UVA防護水平體外測定”。與AS/NZS 2604規定的方法一致,該方法也需要測定UVAPF比例值與防護光譜寬度。ISO-24442 (2011)該方法是澳大利亞、歐洲、東盟等地區使用的UVAPF體外測試方法的折中。UVA-UVB比例法(2010)該方法需要測試1.3mg/cm2的樣品薄膜在290 nm到400 nm之間的吸收光譜,然后計算290-320 nm之間的吸收光譜面積(UVB區域)與320-400nm之間的吸收光譜面積(UVA區域)的比例。待測樣品需要進行預輻照處理。UVA防護水平計算方法為:總防曬指數(TPF) UVA/UVB。可以使用不同的基底材料進行測試。Boots星級評定法(2011) 該方法為英國的Boots公司所使用(非強制方法)。該方法需要測試1 mg/cm2的樣品薄膜在290 nm到400 nm之間的吸收光譜。待測樣品需要進行預輻照處理。產品對UVA防護能力的等級范圍為3星級到5星級。星級越高,對UVA的相對防護能力越強。FDA最終條例2011 該方法是目前在美國使用的測試方法。該方法需要測試0.75 mg/cm2的樣品薄膜在290 nm到400 nm之間的吸收光譜。從光譜曲線的UVB一端開始計算,吸收光譜面積達到總光譜面積的90%時對應的波長為臨界波長。待測樣品需要進行預輻照處理。DIN 67502 (UVA平衡法) 該方法的基礎如德國標準DIN 67502所規定。該方法使用CIE提供的數值計算SPF值,對體外測試結果進行校正。通過標準的PPD作用光譜得到待測防曬產品的PPD值。COLIPA (UVAPF) (2011) 該方法需要計算UVAPF與SPF的比例值以及臨界波長。該方法也說明了符合歐盟規定的一致性要求
COLIPA名詞定義體外UVA防護指數(UVAPF):防曬產品所提供的UVA絕對防護能力,根據輻照處理后樣品的體外透過率、PPD作用光譜的權重、具有UVA濾光片的陽光模擬器的標準輸出光譜等參數計算得到。紫外輻照前的體外UVA防護指數(UVAPF(0)):沒有經過紫外輻照處理的防曬產品體外UVA防護指數。根據沒有經過輻照處理的樣品的體外透射光譜、PPD作用光譜的權重、具有UVA濾光片的太陽模擬器的標準輸出光譜等參數計算得到,根據標明的SPF值進行調整。體外防曬指數(體外SPF值):防曬產品對于能夠引發皮膚紅斑的紫外輻射的絕對防護性能,根據樣品的體外透過率、紅斑作用光譜的權重、用于SPF測試的紫外陽光模擬器的標準輸出光譜等參數計算得到。臨界波長(λc):待測防曬產品的臨界波長λc定義為輻照處理后樣品的吸收光譜面積(從290nm到λc)達到總吸收光譜面積(從290 nm到400 nm)的90%時對應的光譜波長。樣品吸收光譜的測試方法如前所述
根據FDA最終條例2011的規定,防曬產品的SPF值不低于15而且臨界波長達到370 nm時,才可以稱之為具有“廣譜防護”的能力。需要注意的是,FDA的規定方法已經與COLIPA 2009的UVA測試方法同步,但是前者還沒有參照COLIPA2011的測試方法進行升級。根據FDA最終條例2011的規定,沒有通過廣譜測試的要求(臨界波長低于370 nm)、或者具有廣譜防護能力但是SPF值僅在2到14之間時,防曬產品只能宣稱有助于避免曬傷,在標簽上必需具有“皮膚癌/皮膚老化”之類的警示語。本文以COLIPA 2011規定的測試程序作為實例。COLIPA已經對其測試程序中出現的一些名詞做了規定,包括UVAPF、UVAPF(0)、體外SPF、臨界波長等,具體規定如下文所述。
基底材料的選擇SPF體外測試的理想基底材料需要對紫外光有相當的透明度,而且可以模擬人類皮膚的孔隙和紋理。在以往,推薦使用的基底材料包括3M TransporeTM膠帶、Vitro-SkinTM和聚氯乙烯薄膜(莎綸保鮮膜)。雖然這些基底材料都能夠給出可用的結果,但是難以保證制樣過程的一致性是這些材料的共同缺點。根據FDA和歐盟新的指導原則,鑄造的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄板是現在推薦使用的基底材料。這種薄板由HelioScreen Laboratories生產(http://helioscreen.fr/en/substrats/Helioplate_HD)。推薦使用的粗糙度約為6微米的HELIOPLATE HD 6 (50 mmx50 mm)符合ISO-24443、COLIPA2011與FDA最終條例2011的要求。圖2所示為放置在一小支市售防曬霜前的PMMA薄板,可以看到該薄板粗糙表面的漫反射性質
COLIPA 2011對于光譜儀器的要求COLIPA 2011操作規程明確提出了對防曬產品測試中所用光譜儀器的要求:分光光度計的測量波長范圍必需覆蓋感興趣的主要波段,也就是290 nm到400 nm,數據點間隔可以達到1 nm。分光光度計的波長準確度必需優于1 nm。分光光度計的光學系統設計必需能夠在各個方向上收集穿過粗糙的PMMA基底的透射光線,無論基底上是否覆蓋了防曬產品涂層。推薦使用積分球進行測量,而且積分球的窗口面積占球壁總面積的比例越小,測量準確度越高。線性范圍要求為2.2吸光度單位。測得的最高吸光度不能超過儀器所用線性范圍的90%。因此,紫外/可見分光光度計的設計必需能夠有效拒絕雜散光(例如,使用兩個單色器)。
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結論:明確標注防曬效果的市售防曬產品都需要按照*的程序進行檢測。本文選擇COLIPA 2011(歐洲)與略有不同的FDA最終條例2011(美國)作為測試程序的指導原則。防曬產品測試使用的紫外/可見分光光度計需要配備符合相關規定要求的積分球附件,而且系統的光度線性度需要符合COLIPA規定的范圍。PerkinElmer提供的配備了150 mm積分球附件的LAMBDA650分光光度計是防曬產品測試的推薦儀器之一。該雙單色器儀器的光度線性度遠優于相關規定的要求,而且較小的積分球窗口面積比也符合COLIPA的推薦要求。UVWinLabv6軟件可以將COLIPA規定的SPF-UVAPF計算過程設定為測試方法文件的一部分。使用Communiqué建立的報告模板可以訂制測試結果的最終打印報告格式
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