7 July

Как ультрафиолет запускает фотолиз прямо в вашей коже

Гельтек-Медика corporate blogBiotechnologiesHealth
image

На картинке — водитель-дальнобойщик, который 28 лет водил фуры по просторам США. Стекло было закрыто, кондиционер работал. Вот только ультрафиолет UVA-спектра прекрасно проникает сквозь него и вызывает повреждения кожи и фотостарение. Научную публикацию по его случаю можно посмотреть тут. Ультрафиолет запускает кучу неприятных реакций в организме и рвёт на куски ДНК. Это явление называется фотолизом.

Загар — штука симпатичная, но он всегда патология и способ защититься от повреждения. Вот раньше была отличная, на мой взгляд, мода на бледность и зонтики от солнца. Сейчас же все старательно загорают на пляже и в солярии. Поэтому, если вы не хотите выглядеть в 30 лет как пожилой крестьянин с рисовых полей, — надо обязательно защищать кожу специальными SPF-составами. Sun Protection Factor на этикетке показывает, насколько долго вы можете пробыть на солнце с этим средством. Например, если SPF 50+, а вы выгораете до состояния томата через десять минут, то с ним вы сможете продержаться 10 * 50 минут, то есть почти восемь часов.

Несмотря на то, что наша лаборатория давно занимается разработками средств по уходу за кожей, нам было интересно поработать с отражающими наночастицами при создании SPF-средства. Сейчас расскажу про них подробнее. А ещё про лысых мышей, на которых всё это испытывают.

Ура, карантин снимают


Вроде как официальные рейтинги начали выглядеть совсем красиво, а карантин временные ограничения повсеместно снимают. Все радостные, синевато-белые, срочно бегут на море. Мои друзья из Краснодара рассказывали про пробки посреди ночи, когда разрешили покидать территорию города.

Но если жители Краснодарского края, Симферополя и других жарких регионов за много лет выучили правила выживания в южном климате, то гости из северных регионов традиционно страдают. Классическая картина — пунцово-малиновые тела равномерной прожарки, лежащие в полдень на пляже. Отпуск короткий, загореть надо по максимуму. Заканчивается всё потом попытками намазаться странными субстанциями вроде сметаны, кефира или ещё какого-то кумыса. А ещё линькой в стиле сетчатого питона спустя несколько дней.

Особенности ультрафиолета


В чём же коварство ультрафиолетового излучения? Давайте возьмём двух людей и начнём аккуратно прожаривать их излучением на разной длине волны.

На первого человека направим мощный инфракрасный прожектор. Сначала ему станет тепло, а потом он начнёт ругаться и пытаться уйти, потому что жжётся. Инфракрасное излучение регистрируется нашими рецепторами сразу же и имеет быстро проявляющиеся эффекты. Видели людей, которые просидели долгое время в сухой сауне? Вот примерно такая же эритема (покраснение) будет при воздействии инфракрасных лучей. Быстро возникает и быстро проходит в течение 30–60 минут. Если жарить долго и регулярно, что характерно, например, для дачников, то на коже будет появляться некрасивая бурая пигментация пятнистого вида.

На второго человека направим ультрафиолетовый источник. Если его мощность будет не слишком велика, то в лучшем случае он ощутит лёгкое покалывание и раздражение. Это часто бывает в маломощных соляриях. Эритемы нет, видимых изменений нет. Вроде всё хорошо. Самое неприятное начинается спустя 6–12 часов, когда кожа в ответ на скрытое повреждение начинает выбрасывать медиатор воспаления гистамин. Появляется довольно болезненная ультрафиолетовая эритема. Кожа при этом красная, отёчная и болезненная в течение трёх-пяти дней. Затем она бледнеет и либо просто темнеет за счёт синтеза меланина меланоцитами, либо начинает шелушиться и отслаиваться в результате значительного повреждения.

Чуть-чуть физики и фотохимии


Фотоны с длиной волны в районе ультрафиолета уже несут достаточное количество энергии, чтобы инициировать химические реакции. Собственно, именно поэтому они относятся к ионизирующему излучению. Чем короче длина волны, тем больше энергии несёт фотон, в полном соответствии с формулой «E = hv».

Механизм травмы связан с образованием свободных радикалов и активацией фотонами химических реакций. Такой фотон, прилетая в биологическую жидкость, поглощается и генерирует молекулу перекиси водорода или свободные радикалы.

image
Ультрафиолетовый мутагенез

А ещё фотон может прицельно попасть в ценную белковую молекулу или нить ДНК, вызвав их повреждение. Если очень не повезёт, можно получить одну из разновидностей рака кожи, например, меланому.

В принципе, для нашего организма внезапное образование перекиси водорода и свободных радикалов — привычная проблема. Для этого у нас существует куча защитных механизмов вроде фермента со сложным названием супероксиддисмутаза. А ещё витамины-антиоксиданты вроде токоферола и аскорбиновой кислоты, которые принимают на себя удар и защищают мембраны. Сложности начинаются тогда, когда мощность излучения превышает защитные возможности организма.

Дозы, не вызывающие видимого повреждения, называют субэритемными, то есть не провоцирующими покраснения. В идеальном варианте вы не должны покраснеть после посещения пляжа. Тогда можно говорить о полезных эффектах ультрафиолета вроде синтеза витамина D и иммуностимулирующем эффекте.

Есть несколько вариантов классификации участков спектра в ультрафиолетовой зоне. Если не брать в расчёт экстремальный ультрафиолет (EUV), то актуальными для нас являются три диапазона:

  1. UVA. Длина волны 400–315 нм. Самая мягкая часть ультрафиолета. Энергия минимальная, проходит атмосферу без проблем.
  2. UVB. Длина волны 315–280 нм. По большей части поглощается озоновым слоем атмосферы и до поверхности почти не долетает.
  3. UVC. Длина волны 280–100 нм. Жёсткий ультрафиолет, полностью поглощается атмосферой. Встречается только в искусственных источниках вроде кварцевых ламп.

UVC, очень жёсткий, на улице не встречается. Используется для убивания микробиологической живности в лабораториях, больницах и других помещениях. Ожоги вызывает сильные, но поверхностные, так как почти полностью поглощается эпидермисом и не проникает вглубь. У коллеги в практике был случай, когда пациент в больнице ночью пошёл в туалет и нашёл замечательный синий ночник. Решил, что это довольно удобно, и оставил его включенным. Утром всех быстро отправили в ожоговое отделение. Всё что торчало из-под одеяла было ярко-красного цвета. Всё обошлось, но с тех пор кнопку включения закрыли дополнительной крышкой от особо любознательных.

С точки зрения повседневного повреждения кожи нас больше интересует диапазон UVA и UVB. UVB сразу просто и понятно сделает вас пунцовым томатом. До росткового слоя — базальноклеточного — доходит примерно 15 % излучения. UVA мягкий, эритему почти не вызывает. Но он коварен тем, что неплохо проходит сквозь оконное стекло и проникает вглубь кожи. До 68 % излучения проходит ростковый слой и поглощается дермой.

Именно поэтому UVB нас интересует с точки зрения острых повреждений кожи, а UVA — хронических, ведущих к повреждению фибробластов и ростковой зоны кожи. Результат такого воздействия — преждевременное фотостарение. Это очень хорошо заметно при взгляде на кожу людей, работающих большую часть времени на открытом воздухе.

Защищаем кожу




Thomas Leveritt, английский художник, смог наглядно продемонстрировать, что происходит с нами из-за ультрафиолетовых лучей. Он использовал крайне дорогие объективы, прозрачные для ультрафиолета, и специальную камеру. На видео очень хорошо видна разница в структуре кожи детей и взрослых, чья кожа несёт следы многочисленных микроповреждений от солнечного излучения.

image
Лысая мыша породы Skh:HR-1. Тоже надо мазать кремом от загара

У нас есть несколько стратегий защиты. Мы можем отразить ультрафиолет, можем поглотить его и дополнительно защитить кожу антиоксидантами. Голая мышь — классический модельный механизм для тестирования подобных систем защиты. Скажем, одно из исследований показало, что альфа-токоферол и аскорбиновая кислота снижали риски патологических изменений кожи и образования опухолей у мышей.

Мы провели кучу исследований, после которых наша команда опытных химиков смогла подготовить оптимальную защитную формулу. В результате получился препарат «Mультипротектор SPF50+ oil free». Сейчас расскажу, что мы туда добавили и зачем там столько компонентов одновременно.

Первый компонент — наночастицы диоксида титана. Они белые. Нет, даже не так, они очень белые. Собственно, если будете покупать краску для потолка, не берите с оксидом цинка — она сероватая. Самые белые краски с диоксидом титана. Ультрафиолет он тоже отлично отражает и рассеивает. Заодно с ним не так жарко, так как видимое и инфракрасное излучение он тоже отражает. К сожалению, мало кто захочет выглядеть как мим с белоснежным лицом. Поэтому его количество в составе строго лимитировано.

image
Пример поглощения ультрафиолета защитным кремом

Дальше идут компоненты, которые поглощают ультрафиолет, не позволяя ему достигнуть кожи. Здесь уже мы подобрали сложную композицию, которую редко используют в дешёвых защитных кремах:

  1. Этилгексил метоксициннамат: органический UVB-фильтр с высоким профилем безопасности, не вызывающий образование комедонов.
  2. Гомосалат: безопасный УФ-фильтр, поглощающий UVB-лучи.
  3. Диэтиламино гидроксибензоил гексил бензоат: фотостабильный фильтр, поглощающий UVA-лучи и обеспечивающий эффективную защиту от свободных радикалов и фотостарения.
  4. Tinosorb M: фотостабильный УФ-фильтр в виде органических мелкодисперсных частиц, обеспечивающий эффективную защиту от широкого спектра ультрафиолетовых лучей. Данный фильтр охватывает значительную часть диапазона излучения — от длинноволнового ультрафиолета UVA и средневолнового UVB, которые вызывают пигментацию и солнечные ожоги, до видимого света (HEV).
  5. Этилгексил триазон: фотостабильный UVB-фильтр.

Зачем столько компонентов? Проблема в том, что вы не можете просто взять и плеснуть побольше какого-то вещества. Может возникнуть побочный эффект в виде раздражения или образования комедонов. При правильно подобранной формуле вы получите одновременно широкое перекрытие всего спектра и отсутствие негативного эффекта компонентов.

А ещё мы добавили в состав фукогель. Это интересная биосахаридная смола. Мы используем её, чтобы кормить добрых бактерий и для глубокого увлажнения кожи. В итоге получаем нормальную здоровую микрофлору и восстановление защитных барьеров кожи.

Пора на море


Море — это отлично. Просто помните, что загар в принципе попытка организма защититься. Он красивый, но с точки зрения здоровья быть белым полезнее. Тем более, что тот же витамин D можно спокойно получать в виде капсул, а не жуткого рыбьего жира в бутылке.

Если уж планируете загорать, то всегда ограничивайте время на пляже. Старайтесь не появляться на солнце с 10 до 16, чтобы не подвергать кожу лишней опасности. Субэритемные дозы, когда кожа не покраснела, — лучший вариант. Такой загар может быть менее интенсивным, но продержится дольше. Как придёте домой — вымойтесь в душе, чтобы не оставлять защитный крем. После этого нанесите что-нибудь из увлажняющих составов. Можно наш «Гель увлажняющий +». Он относительно недорогой и тоже с фукогелем для микрофлоры.

Если чувствуете, что конец ваш близок, а кожа имеет нежный багровый оттенок, то я бы не советовала мазать сметану или тем более подсолнечное масло. При ожогах любые жиры противопоказаны. Лучше холодные компрессы и гидрофильные гели с лёгкими текстурами. Если найдёте что-то вроде нашего «Интенсив-регенерация» (вот пост на Хабре про разработку), будет совсем идеально. Но бюджетным его уже не назовёшь — производство сложное и требует дорогих и особо чистых компонентов.

Минутка беззастенчивой рекламы. Мы сделали читателям Хабра скидку 10 % на Озоне на всю нашу косметику — промокод HABR10SPF. И да, я прямо мечтала сказать что-то такое пару лет назад, когда проблемой было найти что-то нашей лаборатории кроме Блефарогеля иначе как на производстве. Ну и заглядывайте к нам в телеграм-канал (@geltek_cosmetics). Там про хроники нашей уютной лаборатории.
Tags:ультрафиолетspfфотолизхимиякожаУФ
Hubs: Гельтек-Медика corporate blog Biotechnologies Health
+66
28.8k 108
Comments 129
Information
Location

Россия

Employees

Unknown

Registered

17 August 2017