Представьте раскалённый кирпич, который летит прямо вам в лицо. Вы его ловите, вас отбрасывает, мышцы гасят инерцию, энергия удара уходит в движение тела и тепло. Кирпич не полетел дальше. Примерно так и работает хороший солнцезащитный крем, только в его случае кирпич — это фотон ультрафиолета, а ловит его молекула фильтра.
Мы в Гельтеке с 90-х делаем гели для УЗИ и ЭКГ. Не самый очевидный путь к солнцезащитным кремам, согласны. Но последние лет десять мы разрабатываем уходовую косметику и за это время успели хорошо разобраться в том, что происходит с кожей на молекулярном уровне.
Чем вообще опасен ультрафиолет
Фотон ультрафиолета несёт с собой энергию около 3–4 электронвольт. Этого достаточно, чтобы запустить цепные химические реакции в коже. Самый частый сценарий — образование свободных радикалов. Они ведут себя достаточно агрессивно: начинают крушить липиды, белки и даже ДНК. Или же энергия может передаться молекулярному кислороду, превратив его в синглетный, который уже сам по себе способен окислять, например, гуанин в ДНК.
И делает он это с удовольствием!
В лучшем случае всё это заканчивается морщинами. В очень маловероятном худшем — записью к онкологу.
Как крем ловит кирпич
Солнцезащитные фильтры бывают двух типов: физические и химические.
Физические — это минеральные частицы оксида цинка или диоксида титана. Они блокируют ультрафиолет во всём диапазоне сразу тремя способами: поглощают, рассеивают и отражают фотоны на подлёте, до того, как те вообще доберутся до живых клеток. Причём поглощают до 95% энергии и делают это не отдельными молекулами, а всей своей кристаллической решёткой и со всей пролетарской ненавистью.
Химические фильтры работают на молекулярном уровне и устроены хитрее. Молекула фильтра сидит в основном состоянии S0 и никого не трогает. Когда прилетает фотон, она его поглощает, электрон перепрыгивает в возбуждённое состояние S1, и системе нужно срочно сбросить лишнюю энергию.
Первый путь — выплюнуть (флуоресценция). Молекула излучает энергию обратно в виде нового фотона. Эффектно, но для защиты кожи — не то.
Второй путь — переварить (внутренняя конверсия). Это то, на чём держатся современные фильтры. Молекула не излучает ничего наружу, а ловит кирпич. То есть берёт всю энергию на себя, конвертирует её в тепло, возвращается в исходное состояние и готова ловить следующий кирпич. И следующий за ним тоже.
Это называется фотостабильность.
Почему старые фильтры могут делать хуже
В 2022 году учёные из Йоркского университета решили проверить, как ведут себя два популярных фильтра: гомосалат и октилсалицилат, — когда по ним прилетает кирпич ультрафиолет. Их часто используют в кремах в концентрациях 5–15%.
В нормальном состоянии оба считаются вполне приличными и фотостабильными, работают скучно и предсказуемо: поймали УФ, перевели в тепло, готовы к следующему удару.
Но есть нюанс.
На коже молекула фильтра существует не в стерильных условиях, а в коктейле из пота, воды и солей. Там она может изменить форму, и тогда механизм ломается. Вместо того чтобы тихо переварить энергию, молекула сбрасывает электрон. В присутствии кислорода это запускает цепную реакцию — образуются активные формы кислорода, которые атакуют липиды кожного барьера, повреждают белки и усиливают воспаление.
То есть потенциально получается обидная история: вроде намазались, расслабились и получаете удовольствие от солнца, а по факту — в некоторых условиях может стать хуже, чем вообще без крема.
В исследовании этот механизм (склонность к отрыву электрона в депротонированной форме) показан в газовой фазе, не на коже. В реальном креме всё, разумеется, зависит и от формулы, и от среды. Но такой сценарий (когда молекула сбрасывает электрон вместо того, чтобы греться) — это риск, от которого при разработке стараются уйти.
Натурпродукт
Учёные взяли синапаты — вещества, которыми сами растения защищаются от солнца. Звучит идеально, но есть проблема. Многие природные молекулы не перекрывают диапазон UVA полностью, а именно UVA лезет глубоко в кожу и отвечает за фотостарение. Чтобы улучшить молекулу, химики удлинили её электронный хвост — так она теоретически начнёт поглощать свет на более длинных волнах и лучше зайдёт в зону UVA.
Получившуюся молекулу — DHDES — поставили под искусственный свет на два часа, имитируя солнечное облучение.
И вот что случилось: молекула начала танцевать, но, как человек в слишком длинных джинсах, запуталась сама в себе. Вместо того чтобы отработать удар и вернуться в исходное состояние, она свернулась в неудачную конфигурацию и зафиксировалась. Обратно не распрямляется, кирпичи больше не ловит.
Мораль тут такая: ультрафиолету максимально пофиг, натуральная молекула или нет, он просто кидает кирпич. А она его либо ловит, либо нет.
Командная игра
Современные фильтры, например Tinosorb S/M, Uvinul A Plus, Mexoryl SX/XL умеют быстро переводить возбуждение в безопасные каналы и спокойно приходить в себя после каждого фотона. Они закрывают широкий диапазон UVA+UVB и при этом фотостабильны.
Но даже с хитрыми молекулами есть один классический кейс — авобензон. Это эффективный UVA-фильтр, который, однако, сам по себе нестабилен и начинает разрушаться под солнцем. Учёные проверили, что происходит, когда его смешивают с другими фильтрами, и выяснили, что в правильной компании он держится значительно лучше. А вот в неправильной — деградация у соседа только ускоряется.
Tinosorb S и Octocrylene оказались наиболее практичными стабилизаторами: помогают авобензону и сами при этом не разваливаются.
Это и есть командная тактика: рядом со старичком ставят стабильного напарника. Ненадёжный фильтр ловит фотон и начинает истерить, а устойчивый сосед помогает правильно сбросить энергию. В итоге никто не взрывается, защита держится, кожа не получает пачку радикалов.
Во флюиде SPF 50 мы тоже не бросили авобензон одного под солнцем и упаковали его в липидную капсулу, чтобы снизить случайные столкновения с другими молекулами и убрать лишние поводы для фотохимии. Рядом стоят Mexoryl XL и Tinosorb S, они подстраховывают общую стабильность средства.
Как мазаться, чтобы потом не было мучительно больно
Но технически крепкая формула в тюбике бессмысленна, если её неправильно использовать.
Фильтрам нужно время, чтобы усесться на коже, так что оптимально нанести средство за полчаса до выхода на солнце. Обновлять нужно каждые 2 часа, это официальная рекомендация FDA. Но если искупались или сильно вспотели, таймер обнуляется: наносите новый слой и отсчитывайте уже от него. С количеством тоже есть правило: на лицо «два пальца» крема, на всё тело — около 30 мл, примерно стандартный шот крепкого.
И про уши с губами не забывайте.
По ним тоже прилетают кирпичи.
А если вам интересно, как мы разрабатываем новые средства, или вы хотите с нами пообщаться, то заглядывайте в телеграм-канал с хрониками нашей уютной лаборатории.
Реклама. ООО «Гельтек-Медика», ИНН 7729523682 Erid 2RanynnSW82
