針對亞洲人皮膚特異性全光譜防曬產品的研究與開發(fā)

李建彤　魯楠　蘭俐

本研究通過對亞洲人皮膚和藍光及近紅外輻射導致的皮膚特征進行分析，設計了專門針對亞洲人皮膚的防曬產品。通過對配方的抗氧化能力進行測試，中國民族品牌百雀羚首次提出針對亞洲皮膚的RPF自由基保護因子概念，并通過EPR光譜法在體外實驗中測定RPF以衡量配方的抗氧化抗自由基的能力。

眾所周知，太陽光中的紫外線不僅會造成皮膚曬傷，還會帶來細胞損壞、DNA損傷、炎癥等導致皮膚光老化的問題。但紫外線并不是太陽光中對皮膚的唯一傷害源，太陽輻射在人體皮膚中產生的50%的自由基是由可見光（VIS）和近紅外（NIR）形成的，自由基對于皮膚的傷害也不容忽視。

一般而言，現有的防曬產品是按照Fitzpatrick量表并針對Ⅰ～Ⅲ型白種人群開發(fā)的。與Ⅰ～Ⅲ型皮膚相比，黃種人Ⅳ、Ⅴ皮膚類型在NIR近紅外波段下產生的自由基更多，且隨著輻照劑量的增加，不同皮膚類型在NIR近紅外波段產生的自由基具有顯著性差異（圖1、圖2）。而迄今為止，還沒有專門針對亞洲人尤其是Ⅳ、Ⅴ型皮膚的有效的防曬產品。

本研究通過對亞洲人皮膚和藍光及近紅外輻射導致的皮膚特征進行分析，設計了專門針對亞洲皮膚的防曬產品。通過對配方的抗氧化能力和光散射性進行測試，作為中國民族品牌首次提出針對亞洲人皮膚的RPF（自由基保護因子）概念，通過EPR光譜法在體外實驗中測定RPF以衡量配方的抗氧化抗自由基的能力。本研究同時利用專利CN112641429A方法，采用共振拉曼光譜（RRS）法測定了近紅外光照射前后皮膚中類胡蘿卜素含量研究配方在近紅外區(qū)域的光保護作用。

受試品

為了最優(yōu)化表征各個防曬配方，我們進行了體外、離體和體內研究。由Charite-Universitatsmedizin Berlin（EA1/237/17）起草并批準了體內研究。

防曬霜

該防曬霜是油包水（W/O）乳液，其中采用了二氧化鈦（MT-100TU，TAYCA提供）和氧化鋅（SAMT-Z1，MIYOSHI KASEI提供和LX MICRO ZNO AS，LUXON提供）作為物理防曬劑，選用甲氧基肉桂酸乙基己酯（Uvinul MC80，BASF提供）、二乙氨羥苯甲酰基苯甲酸己酯（Uvinul A Plus，BASF提供）、雙-乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪（Tinosorb S，BASF提供）、奧克立林（PARSOL 340，DSM提供）和苯基苯并咪唑磺酸（Neo Heliopan Hydro，SYMRISE提供）的組合作為有機防曬劑，并添加了具有高自由基保護活性的植物抗氧化劑組合物，植物提取物分別是綠茶提取物、黃芩提取物、雪蓮提取物、夏雪片蓮鱗莖提取物、黃芪根提取物、防風提取物、金盞花提取物、合歡花提取物和天麻根提取物，并使用酒精和薄荷醇作為清涼劑。

02.RPF測定

RPF技術的原理是在體外實驗中確定合有抗氧化劑的產品或配方的清除自由基的活性。該測試通過EPR光譜（X-BandEPR：MS5000，FreibergInstrumentsGmbH，Freiberg，德國）測定自由基1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）的減少。以1mg產品計，自由基減少的數量對應產品的自由基清除活性。RPF用正數N表示，測量單位為10¹⁴自由基/mg，則RPF=N·[10¹⁴自由基/mg]。

03.輻射后自由基的形成

采用適合作為人體皮膚模型的豬耳皮，通過EPR技術分析該防曬產品在VIS/NIR光譜范圍內的自由基防護效果。通過使用自旋標記物PCA[3-（羧基）-2，2，5，5-四甲基吡咯烷-1-氧基]測量了外源性壓力因素，如輻射誘導的皮膚內自由基。如前所述，使用X-BandMS5000（FreibergInstrumentsGmbH，Freiberg，德國）涂布產品30 min后進行EPR檢測，并通過軟件“ESR Studio”進行計算。每次試驗在6個豬耳上重復兩次進行。

體內NIR保護

采用共振拉曼光譜（RRS）測定了6名女性志愿者（根據Fitzpatrick皮膚分型，皮膚類型為Ⅳ-Ⅴ）前臂內側未處理、處理下的皮膚類胡蘿卜素濃度，研究了防曬霜的NIR保護效果。分別在近紅外照射前30 min和照射后60 min測定類胡蘿卜素水平，輻照量為60 mw/cm²。

體內冷卻效果

對10名女性志愿者（根據Fitzpatrick皮膚分型，皮膚類型為Ⅳ、Ⅴ）進行防曬霜中薄荷醇的降溫效果的測試。研究用非接觸式紅外溫度計（62mini紅外測溫儀，Fluke）分別對未經防曬霜處理和涂抹防曬霜后在NIR輻照前30min（間隔5～10min）以及輻照（60 mW/cm²）30min后（間隔5～15min）再次測定溫度。

04.統計分析

采用SPSS for Windows（SPSS Inc.，Chicago，IL，USA）進行統計分析。對非相關樣本采用Mann-Whitney U檢驗，對相關數據采用Wilcoxon檢驗，p≤0.05代表具有顯著性。

05.結果

采用離體EPR光譜法研究了使用該防曬霜和未使用防曬霜在VIS/NIR輻照下的自由基保護作用。該防曬霜采用EPR光譜法測得RPF值為33。

在VIS/NIR光譜范圍內輻照10min，使用防曬霜的區(qū)域與未使用防曬霜的區(qū)域累積自由基形成的結果如圖3所示。與未使用防曬霜相比，使用該防曬霜產生的自由基顯著減少（ρ≤0.001）（圖4）。與未使用防曬霜的皮膚相比，使用該防曬霜減少了53%的自由基生成（圖4）。VIS/NIR輻照劑量了71mW/cm²，相對于未經處理的自由基形成計算，Mean±SEM，***ρ≤0.001，n=6（重復實驗2次計算）。

近紅外光譜范圍自由基形成的主要原因是溫度的升高。溫度的降低可以減少自由基的生成，因此添加清涼劑不僅可以降低皮膚溫度，并且有利于自由基的防護。同時，清涼劑帶來的涼爽感也可以給消費者帶來愉悅的使用體驗。

使用含有薄荷醇的防曬霜進行人體實驗，在前臂內側進行測試，實驗顯示在NIR輻照60mW/cm²）下使用該防曬霜，從實驗開始階段就發(fā)揮出對皮膚的清涼降溫作用，并持續(xù)30min仍然有效（圖5）。使用該防曬霜能使皮膚溫度平均降低0.44℃，但與不使用防曬霜相比，并不存在顯著差異。

人體共振拉曼光譜（RRS）前臂內側近紅外照射前30min和照射后60min后胡蘿卜素水平顯示如圖6所示，經該防曬霜處理的皮膚，NIR輻照后類胡蘿卜素水平不僅高于未經防曬霜處理的皮膚，且有一定程度的增加，表明該防曬霜在NIR光譜范圍內能提供非常好的自由基防護，有效降低近紅外波段自由基的生成。輻照量為60mW/cm²，n=6。

06.結論

為了抵御日光輻射，可以使用不同的防護基質：通過添加化學防曬劑吸收UV光子，或用物理防曬劑達到光子的反射和散射效應，也可以通過添加抗氧化劑來中和自由基。

本研究的宗旨是開發(fā)適用于Ⅳ、Ⅴ型皮膚，特別是針對亞洲黃種人皮膚的最佳防曬配方。本研究所制備的防曬霜富含抗氧化劑和無機防曬劑的防曬產品可防止VIS+NIR光譜范圍內的自由基的形成和抗氧化劑的降解。由于含有抗氧化劑和無機防曬劑，本研究所得防曬霜在可見光和近紅外光譜區(qū)域能提供更好的防護，并結合清涼劑，除了給消費者帶來愉悅的使用體驗，還能降低可見光和近紅外波段對皮膚造成的熱損傷，提供全光譜范圍的防曬。