فوتوبیولوژی، انواع فیلترها، اهمیت شرایط اقلیمی و فنوتایپ در فرمولاسیون

مقدمه‌ای بر ضد آفتاب/ 

دکتر مرتضی جلالی‌فخر: خورشید، این منبع حیات‌بخش که سرشار از ویتامین D و آورنده حس شادابی است، در عین حال می‌تواند به‌عنوان یکی از مخرب‌ترین عوامل خارجی برای پوست انسان عمل کند. در سال‌های اخیر و با ارتقای سطح آگاهی عمومی نسبت به آسیب‌های ناشی از تابش‌های اشعه ماوراءبنفش  (UV)، محافظت در برابر نور خورشید به رکن اساسی مراقبت‌های پوستی بدل گشته است.

نور خورشید شامل امواج یونیزه‌کننده و غیر یونیزه‌کننده است. اشکال یونیزه‌کننده طیف الکترومغناطیسی، مانند اشعه ایکس یا اشعه گاما، انرژی نوری کافی برای جابه‌جایی کامل الکترون در اتم یا مولکول را دارند و می‌توانند باعث یونیزاسیون ‌شوند. در مقابل، امواج غیر یونیزه‌کننده یا نوری، شامل امواج فرابنفش (UVR)، مرئی (VL) و مادون قرمز (IRR)، می‌توانند الکترون را به حالت انرژی بالاتری ارتقا دهند.

حدود ۴۴٪ از انرژی خورشیدی که به سطح زمین می‌رسد شامل نور مرئی است، ۴۵٪ امواج مادون قرمز و ۵٪  آن امواج فرابنفش است، درک اثرات این امواج بر پوست بسیار مهم است.

نور پس از ورود به پوست، توسط اجزای سلولی و فیبری تضعیف می‌شود و مکانیسم‌های پراکندگی و جذب را تجربه می‌کند. طول موج‌های بلندتر، نسبت به طول موج‌های کوتاه‌تر، عمق نفوذ بیشتری در پوست دارند.

نور پس از برخورد با سطح پوست امکان دارد منعکس یا پراکنده شود. دو اصل مختلف پراکندگی سطحی که موجب انعکاس یا شکست نور می‌شود و پراکندگی ذرات که با حضور عوامل اندوژن پراکنده‌کننده نور مانند کراتین، ملانین، الیاف کلاژن و سایر عناصر کوچک‌تر مرتبط است، روی پراکنده شدن و یا منعکس شدن نور اثرگذارند.

درمورد نور مرئی تخمین زده می‌شود که تقریباً 4 تا 7 درصد آن از سطح پوست، صرف نظر از رنگ پوست یا طول موج نور، به محیط منعکس می‌شود، در حالی که نور باقی‌مانده پس از ورود به پوست دچار شکست می‌شود. جذب پوستی نور در طیف مرئی در درجه اول تحت تأثیر هموگلوبین و ملانین است.

اثرات تابش نور خورشید بر پوست

قرار گرفتن پوست در معرض اشعه ماوراء بنفش می‌تواند منجر به اثرات التهابی حاد و مزمن شود. اثرات حاد شامل آفتاب سوختگی و ملانوژنز (رنگدانه‌سازی پوست) است و اثرات مزمن شامل پیری زودرس و سرطان‌زایی ناشی از نور خورشید می‌شود. با توجه به طیف الکترومغناطیسی، هر چه طول موج بیشتر باشد، نفوذ آن به پوست عمیق‌تر و انرژی آن کمتر است. بنابراین، UVB عمدتاً بر اپیدرم عمل می‌کند. با این حال، 10 تا 15 درصد آن به سلول‌های اندوتلیال و ریز عروق درم می‌رسد.

اثرات تابش UVB بر پوست: اثرات حاد UVB بر پوست به صورت اریتم همراه با التهاب مشاهده می‌شود که عمدتاً درماتیت نوتروفیلیک است و طی 24 ساعت به اوج خود می‌رسد. UVB به دلیل طول موج کوتاه‌تر و در نتیجه انرژی بالاتر، ۱۰۰۰ برابر بیشتر از UVA باعث ایجاد قرمزی پوست می‌شود. UVB همچنین مسئول برنزه شدن تدریجی رنگدانه‌هایی است که خاصیت محافظت در برابر نور دارند. این امر به دلیل آسیب DNA مرتبط با کراتینوسیت‌هاست و نیز p53 را افزایش می‌دهد که نقشی عمده‌ در سرطان‌زایی دارد.

اثرات تابش UVA بر پوست: UVA، باعث برنزه شدن فوری رنگدانه‌ها هنگام قرار گرفتن در معرض نور می‌شود. این امر بسته به میزان (دوز) قرار گرفتن در معرض UVA به دو مرحله بر اساس افزایش توزیع ملانین و اکسیداسیون ملانین تقسیم می‌شود. UVA از طریق آسیب مستقیم به اپیدرم و همچنین مکانیسم حساسیت به نور، از جمله تولید مولکول‌های فعال اکسیژن (ROS) (نوع 1) و تولید اکسیژن منفرد (نوع 2)، نقشی عمده‌ در پیری زودرس ایفا می‌کند. افزایش استرس اکسیداتیو به دلیل عدم تعادل بین اکسیدان‌ها و آنتی‌اکسیدان‌ها، شایع‌ترین دلیل پاتوژنز پیری محسوب می‌شود. اکسیدان‌هایی مختلف در طول فرآیند اکسیداسیون، متابولیسم و ​​التهاب در بدن تولید می‌شوند. علاوه بر این، عوامل خارجی مانند نور خورشید، اشعه مضر و دود سیگار نیز وجود دارند که منجر به آزاد شدن اکسیدان‌ها می‌شوند.

فیلترهای فرابنفش

فیلترهای UV مجموعه‌ای متنوع از مواد شیمیایی با خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت هستند که بر حضور، رفتار و سمیت آن‌ها در محیط اثر می‌گذارند. آنچه که همه فیلترهای UV در آن مشترک هستند، توانایی جذب، انعکاس و یا پراکنده کردن اشعه UV است.

کرم‌های ضد آفتاب ترکیبی پیچیده از مواد فعال و غیرفعال هستند و می‌توانند به اشکال مختلف (مانند لوسیون، اسپری، رول) یافت شوند. اثربخشی کرم ضد آفتاب با ترکیب فیلترهای UV و مواد غیرفعال تعیین می‌شود. ملاحظات مهم برای فرمولاسیون‌ ضد آفتاب‌ها مانند SPF (فاکتور محافظت در برابر آفتاب)، پوشش طیفی گسترده‌ از امواج، پایداری در برابر نور، سبکی و ایجاد حس خوب است. این ملاحظات، الزاماتی را که باید توسط ترکیب فیلترهای UV مورد استفاده در محصولات ضد آفتاب موجود در بازار برآورده شوند، تعیین می‌کنند.

از مهم ترین انواع فیلترهای UV، یکی ذرات معدنی مانند دی‌اکسید تیتانیوم (TiO2) و اکسید روی(ZnO) و دیگری مواد شیمیایی آلی هستند. نکته قابل توجه این است که فیلترهای UV معدنی را می‌توان در اشکال و اندازه‌هایی متنوع تولید کرد که منجر به تنوع بیشتر آن‌ها نسبت به فیلترهای UV آلی می‌شود.

ریزذرات TiO2 و ZnO  بیش از 35 سال است که در کرم‌های ضد آفتاب استفاده می‌شوند. با این حال، در دهه گذشته استفاده از اشکال نانوذرات (با اندازه کمتر از 100 نانومتر) به دلیل ظاهر مات‌تر آن‌ها در پوست نسبت به همتایان بزرگترشان، به‌طوری فزاینده‌ در محصولات ضد آفتاب استفاده شده است.

فیلترهای UV پوست را از عواقب منفی قرار گرفتن در معرض UVA و UVB از جمله آفتاب‌سوختگی، پیری زودرس ناشی از نور خورشید و سرطان پوست محافظت می‌کنند. فیلترهای مختلف در محدوده‌‌های خاصی از طول موج، اثر محافظتی خود را اعمال می‌کنند. میزان توانایی فیلتر در محافظت از پوست در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید و همچنین قرار گرفتن پوست در معرض سمیت فیلترهای UV به ساختار شیمیایی آن‌ها مربوط می‌شود. معمولاً یک فیلتر به تنهایی در برابر کل محدوده طول موج فرابنفش محافظت ایجاد نمی‌کند. هر فیلتر فرابنفش دارای یک محدوده طول موج است که در آن بیشترین محافظت را دارد و همین امر باعث می‌شود که به عنوان فیلتر UVA (که خود به UVA1 یا UVA2 تقسیم می‌شود) و/یا فیلتر UVB شناخته شود. اکثر کرم‌های ضد آفتاب موجود حاوی مخلوطی از فیلترها هستند تا طیفی گسترده‌ از امواج مضر را پوشش دهند.

پایداری کرم‌های ضد آفتاب پس از قرار گرفتن در معرض دماهای مختلف

کرم‌های ضد آفتاب شیمیایی، برخلاف کرم‌های ضد آفتاب فیزیکی، معمولاً از مخلوطی از ترکیبات آلی لیپوفیلیک هستند تا طیف وسیع UVR را جذب کنند. این روغن‌های ضد آفتاب در فاز لیپوفیلیک، امولسیون‌های روغن در آب یا آب در روغن گنجانده می‌شوند تا محصولی مؤثر و از نظر زیبایی‌شناختی قابل قبول به‌دست آید. کرم‌های ضد آفتاب در کشور ما اغلب در معرض دمای بسیار بالا قرار می‌گیرند، چه هنگام استفاده بر روی پوست، در مواجهه با اقلیم گرم و آفتابی اکثر نقاط ایران و چه هنگام نگهداری نزد مصرف‌کننده، در زمان حمل و حتی در داروخانه‌ها. به‌عنوان مثال، بسته به دمای محیط، دمای داخلی یک خودرو می‌تواند از زیر صفر درجه تا 89 درجه سانتیگراد متغیر باشد. قرار گرفتن در معرض دمای بالا می‌تواند اثری عمیق بر پایداری شیمیایی کرم‌های ضد‌آفتاب بگذارد و از طریق تغییر در واکنش‌های قطره- قطره و انتقال فاز، بی‌ثباتی برگشت‌ناپذیر امولسیون را ایجاد کند. این تغییرات فیزیکی و شیمیایی می‌توانند توانایی کرم‌های ضد‌آفتاب را در محافظت از پوست برای فیلتر کردن و/یا جذب UVR کاهش دهند.

به‌دلیل این که کشورهای اروپایی و امریکای شمالی میانگین دمایی بسیار پایین‌تری نسبت به ایران دارند، فرمولاسیون کرم‌های ضد آفتاب ساخته شده در این مناطق غالبا پاسخگوی پایداری مورد نیاز در برابر دمای بالا و نور خورشید مستقیم اقلیم ایران نیستند. همان‌گونه که قوطی‌های قرص و مکمل در این کشورها اغلب از PET ساخته شده که رنگی تیره‌ دارند و غالبا برای مصرف‌کننده داخلی تداعی‌کننده کیفیت بالای محصول هستند در حالی‌که فارغ از فرمولاسیون و محتویات داخل آن، قوطی PET در برابر گرما آسیب‌پذیر است و بسیار دیده می‌شود که این قوطی‌ها در مناطق جنوبی و گرم کشور بر اثر قرار گرفتن در برابر دما چنان آسیب می‌بینند که تغییر شکل می دهند.

لزوم آشنایی با انواع پوست و SPF برای انتخاب و تجویز کرم ضد‌آفتاب مناسب

با افزایش آگاهی در مورد مضرات قرار گرفتن زیر نور مستقیم آفتاب و ضرورت پرهیز از اشعه ماورابنفش، متخصصان کم کم به این نتیجه رسیدند که فرمولاسیون کرم‌های ضد آفتاب در ایجاد اثر محافظتی بسیار موثر است. همان‌گونه که پیشتر ذکر شد، بخشی از این امر باید با توجه به شرایط آب و هوایی محیط مورد استفاده ضد‌آفتاب تامین شود تا فیلترهای اشعه فرابنفش پایداری لازم را؛ در مقابل شرایط محیطی از جمله دما و رطوبت؛ داشته باشند. بخشی دیگر که در فرمولاسیون کرم‌های ضد آفتاب باید مورد توجه قرارگیرد، رعایت الزامات مرتبط با فنوتایپ پوستی است. واضح است که رنگ و نوع پوست فردی از نژاد اسکاندیناوی با رنگ و نوع پوست شخصی دیگر از قاره آفریقا متفاوت است. به همین ترتیب در ایران نیز با وجود تنوع قومی، نزدیکی‌های نژادی و به‌تبع آن اشتراکات انکار‌ناپذیر فنوتایپ پوستی وجود دارد که نمی‌توان آن را در مقایسه با کرم ضد‌آفتابی که به‌عنوان مثال برای فنوتایپ غالب پوستی ساکنان اروپای شمالی فرموله شده نادیده گرفت.

از این رو اکیدا توصیه می‌شود قبل از انتخاب کرم ضد‌آفتاب، به شرایط آب و هوایی محل کار و سکونت از قبیل دما، میزان رطوبت، تعداد روزهای آفتابی، میزان آلودگی هوا، شدت تابش نور خورشید دقت شود. همچنین نوع پوست باید مطابق با معیار فیتز پاتریک مشخص شود.

در آخر، دقت به این نکته که کرم ضد‌آفتاب قرار است برای صورت مورد استفاده قرار بگیرد یا سایر نقاط بدن نیز ضروری است.

استفاده روزانه از کرم ضد‌آفتاب صورت با طیف گسترده، حتی در روزهای ابری و زمستان، راهی موثر برای مقابله با اشعه ماوراء‌بنفش است، به این ترتیب از پوست در برابر اشعه‌های UVA (پیری) و UVB (سوزش) محافظت می‌شود.

استفاده  از ضد آفتاب به‌طور روزانه برای صورت، یک فیلتر محافظ است که نفوذ اشعه ماوراء بنفش به پوست را محدود می‌کند و تولید ویتامین دی را بدون آسیب به پوست امکان‌پذیر می‌سازد.

درصورتی که کرم ضد آفتاب به‌درستی انتخاب شود و حاوی فیلترهای فرابنفش پایدار باشد می‌تواند باعث مزایایی چون:

زیباسازی بافت پوست، جلوگیری از پیری پوست در اثر تابش مستقیم نور خورشید، پیشگیری از چین و چروک صورت، جلوگیری از سرطان پوست و موجب جذب ایمن ویتامین D توسط پوست شود. کرم‌های ضد‌آفتاب می‌توانند بسته به فرمول، علاوه بر اثر محافظتی کارکردهایی دیگر هم پیدا کنند؛ از قبیل آبرسان، ضد چروک یا ضد آلودگی هوا.

منابع:

1. Tierney E, Mahmood BH, et al. Treatment of surgical scars with nonablative fractional laser versus pulsed dye laser: a randomized controlled trial. Dermatol Surg 2009;35:1172-80.
2. Niwa ABM, Mello APF, et al. Fractional photothermolysis for the treatment of hypertrophic scars: clinical experience of eight cases. Dermatol Surg 2009;35:773-7.
3. Babilas P, Schremi S, et al. Experience with non-ablative fractional photothermolysis with a dual-mode laser device (1,440/1,320 nm): no considerable clinical effect on hypertrophic/acne scars and facial wrinkles. Lasers Med Surg 2011;26:473-9.
4. Choe JH, Park YL, et al. Prevention of thyroidectomy scar using a new 1,550-nm fractional erbium-glass laser. Dermatol Surg 2009;35:1199-205.
5. Avram MM, Tope WD, Yu T, et al. Hypertrophic scarring of the neck following ablative fractional carbon dioxide laser resurfacing. Lasers Surg Med 2009;41:185-8.
6. Lee SJ, Kim JH, Lee SE, et al. Hypertrophic scarring after burn treatment with a 10,600-nm carbon dioxide fractional laser. Dermatol Surg 2011;38:1168-72.
7. Christos Tziotzios, Christos Profyris, et al. Stability of sunscreens and sunblocks following exposure to extreme temperatures. J AM ACAD DERMATOL 2012 VOLUME 66, NUMBER 6.

/انتهای پیام/