10. Фотозащитные соединения

ключевые УФ-спектр • Фотостарение • Физические и химиче-

слова ские УФ-фильтры • Антиоксиданты

Солнечное излучение представляет собой электромагнитные вол­ны с разной длиной волны у. В зависимости от длины волны свет делят на диапазоны — рентгеновское излучение (у < 200 нм), ультрафиолетовое излучение (у = 200—400 нм), видимый свет (у = 400--700 нм) и инфракрасный свет (у > 700) нм

Земной поверхности достигает излучение с длиной волны 290 нм и более. Коротковолновое излучение с у < 290 нм задерживается в стратосфере, поглощаемое озоном. На весь УФ-диапазон приходится примерно 9% суммарной энергии солнечного света.

Ультрафиолетовый свет принято делить натри области в зави­симости or их повреждающего действия на кожу. В таблице 16 по­казаны области УФ-спектра, их проникающая способность (закра­шенная область в таблице) и реакции на коже в порядке увеличе­ния интенсивности облучения.

Мощность электромагнитного излучения зависит от географи­ческой широты местности и от высоты над уровнем моря На гео­графической широте Москвы мощность излучения с длиной волны 290—320 нм в 10 раз ниже, чем на экваторе. Но ослабление УФ-излучения спектра А составляет всего 10%. При этом следует отметить, что интенсивность УФ-лучей А-спектра мало подверже­на сезонным колебаниям, эта часть спектра не задерживается стек­лом и обнаруживается не только на открытом воздухе, но и в поме­щениях. Интенсивность воздействия УФ-лучей А-спектра в Рос­сии незначительно отличается от экваториальных стран. Но ведь именно эта часть спектра ответственна за процесс образования свободных радикалов в клетках, за структурные изменения в белках кожи, за возникновение и развитие эластоза и кератоза, за высуши­вание кожи и преждевременное образование морщин, т е. за все процессы, которые косметологи обозначают сейчас термином «фо­тостарение кожи». В частности, именно лучи А-спектра виновны в том, что кожа сельских жителей, проводящих много времени под открытыми лучами солнца, стареет гораздо быстрее, чем кожа го­рожан.

При кратковременном воздействии УФ-света на кожу образу­ется эритема — покраснение кожи, вызванное расширением кро­веносных сосудов. Эритема развивается в течение 0,5—4,0 часов,

может возникнуть припухлость, но через несколько дней краснота и припухлость исчезают. При этом независимо от эритемы у мно­гих людей происходит мягкое, но быстрое появление загара (пиг­ментация). Меланоциты под действием УФ-света начинают выра­батывать вещество коричневого цвета — меланин (см. главу 2). Роль меланина, как считают ученые, заключается в защите органов дермы и подкожных тканей от ультрафиолетового излучения. Пер­вый загар на коже появляется быстро, но сохраняется недолго. Второй «ответ» кожи на кратковременное воздействие света — это утолщение рогового слоя эпидермиса, что также частично защи­щает эпидермис от ультрафиолетового света. Для защиты кожи от действия УФ-лучей в составе косметических препаратов применя­ют ряд специальных веществ, поглощающих, отражающих или нейтральзующих вредное воздействие УФ-облучения.

Т аблица 1 6

Области УФ-спектра, их проникающая способность и реакции на коже

Солнечный спектр	УФ-лучи			Види­мый свет
	УФ-С	УФ-В	УФ-А
Длина волны, нм	200-290	290-320	320—400	400—800
Достигает поверх­ности Земли	,......	:/ V
Достигает поверх­ности кожи
Проникает в эпидермис			гЪ(:\ v4i ■ ; 1 v' - *> .у *.»• .
Проникает в дерму			..
Проникает в гиподерму
Повреждающее действие	Эритема	Солнеч­ный ожог. Поврежде­ние кле­ток. По­вреждение ДНК. Рак кожи	Поврежде­ние белков. Образова­ние сво­бодных ра­дикалов. ФотосТаре- ние кожи

УФ-фильтры по своей природе подразделяются на две группы физические, химические.

Физические фильтры — частицы вещества размером несколько микрон, которые только отражают видимое и ультрафиолетовое излучение. К физическим УФ-фильтрам относятся оксид цинка, диоксид титана, применяемые в составе изделий декоративной косметики и в средствах по уходу за кожей.

Химические фильтры — группа разнообразных по своей хи­мической природе соединений, молекулы которых поглощают УФ-излучение. Сюда относятся фенилбензимидазолсульфокисло- га (PBSA), октилметоксициннамат (ОМС), метилбензилиденкам- фора (МВС), октокрилен, авобензон, лшрд-аминобензойная кис­лота (сейчас не рекомендована к применению из-за ее выражен­ных аллергических свойств).

Дополнительные возможности по защите кожи от ультрафи­олетового излучения дают антиоксиданты, которые, строго говоря, УФ-фильтрами не являются.

Антиоксиданты — соединения, не участвующие непосредст­венно в поглощении УФ-света кожей, но ослабляющие его воздей ствие за счет нейтрализации свободных ргцикалов, образующихся в коже под действием УФ-лучей. К антиоксидантам относятся хо­рошо известные витамины Е, С, которые в комбинации с другими фильтрами обеспечивают оптимальную защиту кожи от внешнего воздействия и препятствуют старению. Витамин А не является ан­тиоксидантом, но благотворно влияет на состояние поврежденной кожи.

Сила зашиты кожи от УФ-излучения измеряется с помощью солнцезащитного фактора (СЗФ), в английском варианте SPF — Sun Protection Factor. SPF показывает, во сколько раз можно увели­чить время облучения (или время пребывания на солнце) до мо­мента образования на коже покраснения, если на кожу нанесен препарат с соответствующим фильтром. Хорошую защиту обеспе­чивают препараты с SPF от 8 до 15, изделия с солнцезащитным фактором выше 20 используют в высоких широтах, либо в специ­альных средствах для детей. В странах высоких широт можно встретить изделия с SPF до 60. Такие высокие значения солнцеза­щитного фактора достигаются особыми комбинациями физиче­ских и химических УФ-фильтров, в которых реальный эффект нелинейно зависит от концентрации введенных ингредиентов, и между ними вдобавок существует определенный синергизм. На сегодняшний день существует 17 солнцезащитных ингредиентов, одобренных к применению в США и 25, одобренных в Европе.

Физические УФ-фильтры

Оксид цинка и диоксид титана, отражающие и рассеивающие лучи УФ спектра, их свойства и физико-химические характеристики были рассмотрены ранее в разделе 4.9. Оксид цинка и диоксид ти­тана могут применяться в косметических композициях как само­стоятельно, так и в сочетании с органическими химическими УФ- фильтрами. Если физические фильтры вводятся в изделие в высо­ких концентрациях, то они могут обеспечить стопроцентную защи­ту кожи от солнечных лучей. Такие изделия называются sunblock.

Химические УФ-фильтры

Химические УФ-фильтры способны поглощать лучи УФ-спектра и трансформировать их энергию в тепловую, либо тратить ее на оп­ределенные кон формационные изменения.

Леобензон С₂₀Н₂₂О₃ — 1-(4-метоксифенил)-3-(4-шреш-бутил- фенил)-пропан-1,3-дион. Другое название — бутилметоксидибен- зоилметан, сокращенно BMDM. Фильтр для A-области УФ-излу- чения. По внешнему виду порошок, растворимый в маслах В кос­метических препаратах для ежедневного ухода за кожей использу­ют концентрацию авобензона 1—2%, в солнцезащитных средствах 2—3%. Часто авобензон применяют в сочетании с октиметокси- циннаматом (ОМС).

Бензофенон-3 (ВР-3) С₁₄Н₁₂0₂ — 2-гидрокси-4-метоксибензо- фенон. Бензофенон-4 (BP-4) C₁₄H_]20₆S, — 5-бензоил-4-гидрок- си-2-метоксибензол сульфокислота.

Оба бензофенона являются одновременно УФА- и УФВ- фильтрами. По внешнему виду это белые кристаллические вещест­ва, не растворимые в воде, но растворимые в маслах и эмульсиях. В косметические рецептуры их добавляют в количестве 2—5%.

Метилбензилидснкамфора (4-МВС) — 3-(4-метибензилиден)- rf,/-камфора — кристаллическое вещество белого цвета со слабым запахом, растворимое в спиртах и маслах. В косметике использует­ся в качестве фильтра УФВ-излучения в кремах, лосьонах, губной помаде, маслах для загара. Пригодна для водостойких соста­вов. Содержание в косметических композициях может составлять от I до 6%.

Октилметоксиципиамат (ОМС) — 2-этилгексил 3-(4-меток сифенил)-2-пропеноат — высокоэффективный УФВ-фильтр, мак­симальное поглощение наблюдается при 308 нм. Жидкость без цвета и запаха, растворима в маслах, этаноле, изопропаноле, устойчива до температуры —10 °С. Хорошо совместим с другими косметическими ингредиентами. Легко вводится в эмульсии. В странах ЕС разрешена концентрация ОМС до 10% в солнцеза­щитных препаратах.

Октокрилен C^H-^N^ — 2-циано-3,3-дифенилакриловой кислоты 2-этилгексиловый эфир — жирорастворимая вязкая жел­товатая жидкость; УФА- и УФВ-фильтры. Имеет очень хорошие защитные свойства несмотря на низкий коэффициент поглоще­ния. Является хорошим растворителем, обладает фотостабильно­стью, используется вместе с другими В-фильтрами для водостой­ких препаратов с высоким SPF в средствах для загара.

Фенилбензимидазолсульфоиовая кислота

C_I3H₁₀N₂O₃S,-2^e-

нилбензимидазол-5-сульфоновая кислота — мелкокристалличес­кий порошок практически без запаха, растворим в воде после нейтрализации основаниями. Высокоэффективный УФВ-фильтр, фотостабилен, протестирован дерматологически. Подходит для использования в прозрачных гелях на водной и водно-спиртовой основе. Рекомендуемая концентрация в солнцезащитных средст­вах — 1—8%.

Современные тенденции в применении и в разработке но­вых УФ-фильтров в косметических изделиях таковы: защита от лу­чей спектра А и В одновременно, применение УФ-фильтров, не проникающих в глубокие слои кожи, создание биологически ак­тивных комплексов для защиты иммунной системы человека, ши­рокое применение водостойких рецептур, повышение SPF до 25 и выше.

Синтетические УФ-фильтры, как правило, жирорастворимы, не подвергаются разрушению под действием природных факто­ров и ферментов микроорганизмов. Поэтому они могут накап­ливаться в природе. Уже с начала 90-х гг. стали появляться данные

о накоплении различных УФ-фильтров в тканях рыб, обитающих в озерах Европы. Затем появились свидетельства биоаккумуля­ции УФ-фильтров в человеческом организме (по анализу материн­ского молока). Исследования Института фармакологии и токси­кологии в Цюрихе показали, что ОМС и 4-МВС являются по­тенциальными разрушителями эндокринной системы человека.

С

о о сн₃

Авобелзон

сн₃о

с₂н₅

Октилметоксициннамат

=С—СООСН₂—СН—(СН₂)₃—сн₃

Чч // ^{С С}2^Н5

\ / III

N

Октокрилен

Структурные формулы УФ-фильтров для косметических изделий

Токсическое воздействие УФ-фильтров В-спектра выявлено и на процессы формирования плода, и на развитие новорожденных Например, при использовании 4-МВС наблюдалось снижение массы тела и тимуса, замедление полового созревания, изменение морфологии сперматозоидов, изменение массы репродуктивных органов.

Производство синтетических УФ-фильтров значительно и со­ставляет тысячи тонн в год. В связи с этим изучение и учет токси­кологических особенностей использования УФ-фильтров является актуальным вопросом современности. Определенное беспокойст­во вызывают и работы последних лет относительно обнаруженной эстрогенной активности некоторых УФ-фильтров. '

Антиоксиданты

К антиоксидантам относятся хорошо известные витамины С и Е, которые ослабляют воздействие УФ-облучения на кожу за счет нейтрализации свободных радикалов, образующихся в клетках под действием УФ-лучей. Свойства этих витаминов рассмотрены в разделе 4.18. Особый интерес косметологов вызывают биофлава- ноиды, биофенолы, катехины и другие природные антиоксиданты, свойства которых коротко изложены в разделе 4.17.

ВЫВОДЫ

• Солнечный свет, необходимый для жизни на Земле, содержит ультрафиолетовые лучи, которые вызывают преждевременное фотостарение кожи. Для защиты кожи от УФ-света в косме­тические композиции добавляют специальные вещества — УФ-фильтры.

• УФ-фильтры бывают трех типов: физические, химические и антиоксиданты

• Физические (неорганические) УФ-фильтры (ZnO, ТЮ₂) толь­ко отражают часть УФ-света.

• Химические (органические) УФ-фильтры — органические ве­щества, молекулы которых поглощают УФ-излучение и рассе­ивают его в виде тепла.

• Антиоксиданты ликвидируют последствия УФ-излучения, по­павшего на кожу: они уничтожают свободные радикалы, вы­зывающие преждевременное фотостарение кожи.

• SPF (солнцезащитный фактор) характеризует силу зашиты ко­жи от УФ-излучения и показывает, во сколько раз он ослабля­ет мощность УФ-воздействия.

• Величина SPF в косметических средствах должна составлять 6—10 для средней полосы России.

Контрольные вопросы и задания

1 Какая часть солнечного света вызывает преждевременное старение кожи?

2. На какие области (части) подразделяют УФ-свет? Какая часть наи­более опасна для кожи?

3. Что называется УФ-фильтрами? Какие они бывают?

4. Каким образом диоксид титана и оксид цинка защищают от УФ-света?

5. Каким образом защищают от УФ-света органические УФ-фильтры?

6. Каков механизм зашиты кожи антиоксидантами?

7. Что такое солнцезащитный фактор (SPF)? Каким образом и в каких единицах он измеряется?

8. Рассмотрите структурные формулы УФ-фильтров и объясните, что у них общего в строении молекул? Почему они способны защищать от УФ-излучения?