ФОТОСТАРЕНИЕ И ФОТОЗАЩИТНЫЕ СРЕДСТВА СОСТАВ, ТЕХНОЛОГИЯ, ТЕСТИРОВАНИЕ

Спектральный состав солнечного излучения Свойства УФ лучей Солнечное излучение, проходящее сквозь озоновый слой земли, состоит из: УФВ нм УФА нм Видимый свет нм - 40% Инфракрасные лучи нм - 50% 10% Длина волны, нм ЭНЕРГИЯ СТЕПЕНЬ ПРОНИКНОВЕНИЯ В КОЖУ УФС УФВ УФА(I) УФА(II) Эпидермис Дерма Подкожно-жировая клетчатка ()

Проникновение УФ лучей в кожу

Реакции кожи на воздействие УФ лучей Относительная эффективность Длина волны, нм Эритема Эластоз Меланогенез Канцерогенез Эритема (покраснение кожи) – наиболее часто наблюдаемый эффект воздействия УФ-излучения на кожу. Это явление – результат фотохимического повреждения, в основном молекул ДНК, которое вызывает каскад реакций, приводящих в конечном итоге к покраснению из-за увеличения притока крови к коже за счет расширения поверхностных кровяных сосудов. УФ-обусловленная эритема проявляется через 1-6 часов после облучения. Время проявления эритемы уменьшается с увеличением времени облучения (дозы полученного УФ-облучения). Эластоз – общее название дерматозов, характеризующихся разрастанием эластичных волокон вследствие происходящих в них дегенеративных изменений. (ICNIRP Guidelines) Меланогенез – окислительная реакция, в результате которой аминокислота тирозин превращается, в ходе сложных трансформаций, в меланин. Реакцию катализирует клеточный фермент тирозиназа. Канцерогенез – патофизиологический процесс зарождения и развития опухоли. Выраженность эффекта УФ в зависимости от длины волны:

Величина МЕD – Минимальная Эритемная Доза SPF – Sun Protection Factor: характеристика фотозащитного средства, которая показывает, во сколько раз увеличивается время получения 1 MED с применением средства по сравнению с контролем (без применения средства).

Sun Protection Factor

Методы определения фотозащитного эффекта

Факторы, влияющие на эффективность ФЗС : тип и концентрация УФ фильтров; фото стабильность УФ фильтров; сочетаемость УФ фильтров друг с другом и с другими ингредиентами, входящими в рецептуру; тип и концентрация антиоксидантов; присутствие «усилителей» фотопоглощения; основа ФЗС; количество наносимого ФЗС.

Классификация УФ фильтров ОРГАНИЧЕСКИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ МИКРОЧАСТИЦЫ УФВ ФИЛЬТРЫ Циннаматы, Салицилаты, Фенилбензимидазол- сульфоновая кислота, Метилбензалиденкафора и т.д. УФА ФИЛЬТРЫ Бутилметоксидибензоил- метан и т.д. УФА/УФВ ФИЛЬТРЫ Бензофеноны, Метилантранилат, Бис-этилгексилоксифенол- метоксифенилтриазин и т.д. Оксид цинка Диоксид титана Метилен-бис- бензотриазолтетра- метилбутилфенол

Молекула в возбужденном состоянии Абсорбция высокой энергии УФ лучей Рассеивание низкоэнергетического излучения (ИК, флюоресценция, цис-транс изомеризация) и перенос энергии (триплетное состоянии) Молекула в исходном состоянии Молекула в исходном состоянии Органические УФ фильтры МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ

Длина волны при которой находится максимум поглощения зависит от структуры молекулы и наличия в ней заместителей.

Неорганические УФ фильтры Способность георганических фильтров отражать УФ лучи определяется размером частиц. размер частиц, нм способность рассеивать видимое излучение Белый цвет, который часто придают коже ФЗС c георганическими УФ фильтрами, обусловлен способностью последних отражать видимое излучение. Эта способность определяется размером частиц. У TiO2 она более ярко выражена, чем у ZnO. TiO2 представлен на рынке с 1990 г., ZnO – с На долю TiO2 приходится 70% всех продаваемых георг. УФ фильтров, остальные 30% - ZnO. Оптимальный размер частиц: TiO2 = нм ZnO = 100 нм

Органические микрочастицы Метилен-бис-бензотриазолил тетраметилбутилфенол Первый УФ фильтр на основе микро- частиц. Действует одновременно как георганический и органический УФ фильтр. Поглощает УФ за счет органических молекул (внутри молекулярный перенос атома H), отражает и рассеивает – за счет своей ультратонкой структуры не растворим в воде и органических средах может работать как георганические частицы; склонен к агломерации в масляной фазе эмульсии; выпускается в виде водной дисперсии, содержащей ПАВ; d частиц < 200 нм имеет щелочной pH

Фотопоглощающие свойства природных БАВ Комплекс аминокислот, выделенный из красной водоросли Porphyra umbilicalis и состоящий из аминокислот: porphyra-334 и shinorine в соотношении 2:1 имеет λ max =334 нм и удельный коэффициент поглощения сопоставимый с коэффициентами синтетических Уф фильтров Флавоноиды (рутин, кверцетин, сумма флавоноидов бессмертника - фламин) кверцетин porphyra-334

Поглощение УФ излучения растворами дигидрокверце тина и аскорбиновой кислоты

Безопасность УФ фильтров Проникающая способность Фото- нестабильность Цитотоксичность Проэстрогенная активность Другие побочные эффекты Снижение эффективности Побочные эффекты, вызванные продуктами разложения ФАКТЫ: 1. Существуют лишь отдельные данные, подтверждающие возможность накопления липофильных УФ фильтров в тканях живых организмов (рыбы озер и морей); 2. Не существует данных, подтверждающих способность георг УФ фильтров наноразмеров проникать в глубинные слои кожи и оказывать какой-либо негативный эффект.

Увеличение стабильности органических УФ фильтров 1. Использование фотостабилизаторов (БМДБМ) 2. Микрокапсуляция УФ фильтров (ЭГМЦ) 3. Введение УФ фильтров в состав твердых липидных наночастиц: SLN- и NLC- носители 4. Введение в виде комплексов с высокомолекулярными веществами - циклодекстринами

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФОТОСТАБИЛИЗАТОРОВ h БМДБМ (енол) БМДБМ (дикетон) Реакция фотокетонизации Реакция обратной таутомеризации* E * - скорость обратной реакции определяется полярностью химического окружения молекулы, чем оно более полярно, тем быстрее идет реакция УФА УФВ/УФС Бутилметоксидибензоилметан Фотостабилизаторы: УФ фильтры Метилбензилиденкамфора (МБК) Октокрилен (ОК) Бензилиденмалонатполисил оксан (Полисиликон-15, торговая марка Parsol SLX) Косметическое масло с хорошей растворяющей способностью Диэтилгексил-2-6-нафталат (ДЭГН/DEHN, торговая марка Corapan TQ)

Бензилиденмалонатполисилоксан Соединение сочетает в себе свойства силиконового масла и классического УФ-В фильтра, что позволяет значительно улучшить его ФОТОЗАЩИТНЫЕ свойства. Полисиликон-15

МИКРОКАПСУЛЯЦИЯ УФ ФИЛЬТРОВ УФ фильтр составляет 80% от общего веса капсулы. d микрокапсул =200 нм; Достоинства: Микрокапсулы можно диспергировать в водной фазе, обеспечивается пространственное разделение несовместимых УФ фильтров ЭГМЦ (этилгексилметоксициннамат) и БМДБМ; Уменьшается контакт УФ фильтров с кожей снижается риск возникновения аллергических реакций; Повышается фото стабильность инкапсулированных УФ фильтров. ЭГМЦ, инкапсулированный в кварцевое стекло (торговая марка Eusolex UV-Pearls) торговая марка Eusolex UV-Pearls

Твердые липидные наночастицы (SLN – solid lipid nanoparticles) SLN были созданы в начале 90 годов в качестве системы доставки активных компонентов в кожу, как альтернатива эмульсиям, липосомам и полимерным наночастицам. Способ включения активного вещества в SLN матрица активный компонент в оболочке в ядре Свойства SLN: SNL сами по себе способны отражать УФ-излучение; Заключение молекулы УФ-фильтра в SLN дает синергический эффект в отношении УФ-защитных свойств; Снижаются побочные эффекты УФ-фильтров, вызванные их проникновением в кожу, за счет фиксации молекулы УФ- фильтра внутри твердой липидной матрицы;

КОМПЛЕКСЫ С ЦИКЛОДЕКСТРИНАМИ Химическая структура (а) и тороидальная форма (b) ß- циклодекстрина Образование комплекса УФ- фильтра и ß-циклодекстрина

Совместное использование TiO 2 и органических УФ фильтров, поглощающих свет путем цис- транс изомеризации Неорганические УФ фильтры способны взаимодействовать с органическими УФ фильтрами, поглощающими УФ лучи путем цис-транс изомеризации (ЭГМЦ). Это взаимодействие может приводить к инактивации органических УФ фильтров. Покрытие частиц гидрофобными соединениями способно препятствовать протеканию нежелательных реакций. 1. Реакция цис-транс фотоизомеризации 2. Образование карбениум иона 1. 2.

НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ георганических частиц Вещества, используемые для покрытия георганических частиц: Оксид алюминия Оксид алюминия + симетикон Алюминия стеарат Симетикон Триметоксикаприосилан Поливинилпирролидон

Способы повышения фотозащитных свойств рецептуры без увеличения концентрации УФ фильтров: Совместное использование отражающих и поглощающих УФ фильтров; Совместное использование липофильных и гидрофильных УФ фильтров; Использование УФ фильтров с высоким индексом поглощения; Правильный выбор масляной фазы эмульсии; Введение в рецептуру усилителей.

Влияние эмолентов на абсорбционные свойства УФ фильтров ОКТИЛМЕТОКСИЦИННАМАТБЕНЗОФЕНОН-3 max поглощение max поглощение изопропанол (контроль) 309,00,345323,00,204 минеральное масло 291,50,300327,50,172 ПЭГ-7 глицерилкокоат 310,00,458323,50,243 каприо- капри новые триглицериды 308,00,405328,00,205 ППГ-2-цетарет-9 310,00,444323,00,241 2-этилгексил стеарат 307,00,310328,00,142

Зависимость SPF фотозащитных средств от вида эмолента ингредиент содержание, масс% октилметоксицин намат 7,50 бензофенон-3 3,00 стеариновая кислота 5,00 ЭМОЛЕНТ 10,00 ТЭА, 99% 2,45 карбомер (2%) 20,00 вода до 100 эмолентSPF минеральное масло 10,7 ПЭГ-7 глицерилкокоат + полиглицерол-3- диизостеарат 13,2 ППГ-5-лаурет-5 + каприо-капри новые триглицериды 13,5 ППГ-2-цетарет-9 + цетарет-9 + каприо-капри новые триглицериды 16,5 ПЭГ-7 глицерил кокоат + пропиленгликоль изостеарат 13,2 Тест-рецептура

Использование силиконов в составе ФЗС УФ фильтр –октилметоксициннамат (3% ) Содержание масляной фазы – 30% Цетилдиметикон А (м.вес Да) Цетилдиметикон В (м. вес Да) Система УФ фильтров: 6% ОМЦ / TiO2 (1:1) Содержание масляной фазы – 35%

Использование усилителей поглощения в рецептурах ФЗС Dry-Flo (комплексное соединение октенилсукцината и модифицированного кукурузного крахмала), National Starch PMMA (полиметилметакрилат), Cardre 3M Cosmetic Microsphere (силикат магния), Cardre SunSpheres (стирол/акриловый сополимер), Rohm&Haas УФ фильтр – 5% дисперсия TiO 2 в циклопентасилоксане SPF Без добавки усилителей 12,3 3% Dry-Flo 17,3 3% PMMA 20,0 3% Cosmetic Microsphere 24,7

Использование полых сферических частиц SunSpheres тм в качестве усилителей SunSpheres тм не являются активным поглотителем УФ излучения; Полимер (Styrene/Acrylates Copolymer), входящий в состав SunSpheres тм, совместим с органическими и георганическими УФ фильтрами, а также с большинством ингредиентов косметических средств; d частиц равен 350 нм; они не видимы и неощутимы при нанесении средства. частицы повышают поглощающую способность ФЗС во всем УФ диапазоне Микрофотография полых сферических частиц SunSpheres тм ( продукция компании Rohm&Haas)

Строение частиц SunSpheres тм В момент образования и после внесения в рецептуру частицы заполнены водой. При нанесении готового продукта на кожу вода необратимо уходит из частиц, свободное пространство заполняется воздухом.

Механизм действия частиц SunSheres тм Частицы SunSperes тм представляют собой эффективные рассеивающие центры Они улучшают поглощение за счет присутствующих в ФЗС органических и георганических УФ фильтров, повышая вероятность встречи УФ лучей с активными абсорберами

Результаты совместного использования частиц SunSpheres тм и УФ фильтров

Модели поверхности кожи, используемые в спектрофотометрических методах Модель Особенности использования КВАРЦЕВЫЕ ПЛАСТИНКИ, обработанные шлифовальной пастой с гранулами карборунда (SiC) Матовая поверхность, близкая по своему рельефу к коже. ЛЕНТА Transpore (3М Company Health Care), наклеенная на кварцевые пластинки Способна реагировать с некоторыми компонентами фотозащитного средства. ЗАМЕНИТЕЛЬ КОЖИ Vitro-Skin (IMS Inc.) После увлажнения приобретает структуру, близкую к человеческому эпидермису. Дорогостоящий и обладает пониженной проницаемостью в отношении УФ излучения. ПЛЕНКИ ИЗ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА Хорошо пропускают УФ лучи. Не обладают близкой к коже структурой. ПЛАСТИНКИ ИЗ МЕТИЛМЕТАКРИЛАТА (PMMA) с шероховатой поверхностью Поверхность приближена по физико- химическим, топографическим и оптическим свойствам к коже. Химически инертны, просты в использовании и дешевы.

ИМИТАТОРЫ СОЛНЕЧНОГО СВЕТА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ ФЗС Длина волны, нм Относительная спектральная плотность потока солнечного излучения

Литература ICNIRP Guidelines on limits of exposure to UV radiation of wavelengths between 180 nm and 400 nm (incoherent optical radiation). Health Phys, 2004; 87(2): Nanotechnology in cosmetics and sunscreens. an update. Journal of Drugs in Dermatology. 2009; 8(10): Astner S. Anderson R.R. Skin Phototypes Journal of Investigative Dermatology, 2004; 122: xxx–xxxi. Clinical guide to sunscreens and photoprotection / edited by Lim H.W., Draelos Z.D. New York-London, Inorganic and organic UV filters: Their role and efficacy in sunscreens and suncare products Nick Serpone *,1, Daniele Dondi, Angelo Albini Inorganica Chimica Acta xxx (2006) xxx–xxx Mechanisms of sunscreen failure Mandy Warthan Wright, BA, Steven T. Wright, BA, and Richard F. Wagner, MD Human Safety and Efficacy of Ultraviolet Filters and Sunscreen Products J F. Nash, PhDT Dermatol Clin 24 (2006) 35 – 51

НД, регулирующие ФЗ продукцию в разных странах странакатегория продукта регулирующая организация / отраслевая ассоциация нормативный документ Россиякосметика Роспотребназдор / РПКА (Российская парфюмерно- косметическая ассоциация) ГОСТ Р «Кремы косметические. Общие технические условия.» Сан ПиН «Гигиенические требования к производству и безопасности парфюмерно-косметической продукции» - существует проект новых Сан ПиН СШАлекарства, отпускаемые без рецепта Food and Drug Administration, Department of Health and Human Services / the Council (Personal Care Products Council, (the Cosmetics, Toiletry, and Fragrance Association) Food, Drugs & Cosmetics Act (FD&C Act) Final Monograph (21 CFR part 352) for over- the-counter (OTC) sunscreen drug products for human use,1999 – временно не обязательна к исполнению, находится в состоянии редактирования Tentative final monograph, 1993 – последние изменения 1998 Канадабезрецептур- ные ЛС или «натуральные продукты для здоровья»* Министерство здравоохранения / Canadian Cosmetic, Toiletry, and Fragrance Association Monograph, 2006 «Sunburn Protectant» * - если содержат только оксид цинка и/или диоксид титана ( Clinical guide to sunscreens and photoprotection )

ЕСкосметика European commission on enterprises and industry (cosmetics) / COLIPA (The European Cosmetic, Toiletry and Perfumery Association ) Косметическая директива 76/768 (European Council Directive 76/768 of 27 July 1976 on the approximation of the laws of the Member States relating to cosmetic products ("Cosmetics Directive")) – последние изменения – апрель 2008; Рекомендации европейской комиссии (Commission Recomendation of 22 September 2006 on the efficacy of sunscreen products and the claims made relating thereto, 2006/647/EC) Австралиятерапевти ческие средства, иногда косметика ** Therapeutic Goods Administration / Therapeutic Goods Act, 1989 ЯпониякосметикаMinistry of Health, Labor, and Welfare / Japan Cosmetic Industry Association Pharmaceutical Affairs Law (Law No. 145), 1960 Китайкосметика для спец. использов ания the Ministry of Health, General Administration of Quality Supervision Inspection, and Quarantine (AQSIQ) ** - если защита от солнца не является основным действием средства (напр. тональные кремы) ( Clinical guide to sunscreens and photoprotection )

Сравнение перечней разрешенных УФ фильтров в разных странах Страна Кол-во Примечания США167 соединений находятся на рассмотрении Индия 25 ЕС28 Корея 28ФЗС относятся к функциональной косметике Китай 29 Австралия и Новая Зеландия 30 максимально разрешенные количества могут отличаться ФЗС в Австралии – терапевтические средства, в НЗ – косметика Япония 32 MERCOSUR33 косметика Южная Африка 34 косметика ASEAN376 одобрены только в Таиланде косметика ( Clinical guide to sunscreens and photoprotection )

фото- тип воздействие УФ (ожог/загар)* немедленное пигментное потемнение отсроченное появление загара конститу- ционный цвет кожи УФА МЭД (м Дж/см 2) УФВ МЭД (м Дж/см 2) I легко сгорает, никогда не загорает нет (-) белый (цвет слоновой кости) II легко сгорает, загорает мало и с трудом слабо +/- (от +/- до +) от минимально до слабо (от +/- до +) белый III сгорает и загорает умеренно, равномерно отчетливо +низко +белый IV сгорает минимально загорает умеренно и легко умеренно ++ бежево- оливковый, слегка загорелый V сгорает редко, загорает сильно интенсивно +++ (коричневый цвет) сильно, интенсивный коричневый цвет +++ умеренно коричневый или загорелый VI никогда не сгорает, загорает сильно интенсивно +++ (темно- коричневый цвет) сильно, интенсивный коричневый цвет +++ темно- коричневый или черный Отношение кожи к ультрафиолету (типы кожи по Фитцпатрику) * - определяющая характеристика фототипа (Astner S., Anderson R.R.)

История фотозащитных средств Некоторые ФЗС и их рекламные слоганы годпродуктрекламный слоган 1927Nivea cream Sunburn protection / Защита от солнечных ожогов 1932 Nivea oil and cream Learn the right way to sunbathe / Узнай, как правильно загорать 30-е гг.Delial No burn, just brown / Не сгорать, а загорать 30-е гг.Delial Pale faces are becoming rare / Бледнолицые встречаются все реже 40-е гг.Delial Classic brown with Delial / Классический коричневый загар с Delial 1986Nivea Suntanned not sunburned / Загоревший, но не обгоревший 1993Nivea Nivea makes sun safer / Nivea делает солнце безопаснее 90-е гг.Delial Freely enjoy the sun / Просто радуйся солнцу 1997MerSol Good, bad sun! / Хорошее, плохое солнце! 1997Dadosens Sunrays are dangerously healthy / Солнечные лучи рискованно полезны 1999 Delial sensi- tive sunbalm For a gentle and naturally beautiful brown / Для нежного и естественно прекрасного загара ()

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ