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BULLETIN : 防曬霜的防曬指數-轉載自海洋光學
Posted by admin on 07/03/2017 (290 reads)

資料來源:海洋光學

陽光,沙灘,海邊,當你享受美景、放鬆身心的同時,您的皮膚也有可能同時受到太陽與海水的雙重炙烤而被曬傷。曬傷不再僅僅是一件令人煩惱的事,它的危害已經被大家公認並熟知,比如加速皮膚老化再到皮膚癌等危害。而幸運的是,防曬霜的發明可以通過其防曬因子指數的不同來幫助皮膚不同程度地減輕太陽紫外線輻射危害。但是,其防曬因子到底代表什麼含義?這些指標是如何測量的?而防曬霜能真正意義上地起到防曬用途嗎?在這篇文章中,我們會幫助大家來回答這些問題。

紫外輻射
人眼對380nm-780nm波段的光(大概就是彩虹顏色)非常敏感,太陽光中短波長段(低於380nm)的稱之為紫外光。紫外光中小於320nm為UVA帶,高能量的、高危險的UVB光從280nm-320nm,更高能級的UVC帶處於更低波段。UVC基本都被大氣臭氧層吸收,但是UVB還是能到達地球表面,如下圖圖1.
到達地球表面的太陽光譜,皮膚曬傷敏感度等信息
圖1. 到達地球表面的太陽光譜,皮膚曬傷敏感度等信息。(來自維基百科)
 
防曬指數(SPF)
每個人對太陽的曝曬抵抗能力各有差異,也跟每個人的皮膚抵抗能力有關。對於淺色皮膚、紅頭髮、藍眼睛的人來說,在太陽下暴晒5分鐘就有可能曬傷,但是對於黑皮膚、黑頭髮的人來說,就不會是這樣。使用防曬霜,通過它的防曬功能,可以讓人們可以更長時間地在強日曬條件下工作或生活。SPF20的防曬霜,可以幫助北歐人增加20-100分鐘的海邊暴晒時間。根據您的皮膚類型選擇使用SPF防曬霜,皮膚專家推薦每兩個小時塗抹一次防曬霜,以達到持續防曬效果。
 
在過去,防曬指數的測量主要通過以下方法進行:志願者將小部分皮膚暴露在持續能量增加的UV燈下,部分使用防曬霜保護,部分不適用。通過計算有無防曬霜條件下的暴晒時間比值,來判定防曬霜的防曬指數。這種方法不僅會給志願者帶來疼痛,而且大家現在也都清楚皮膚暴露在UV輻射下的傷害。
儀器測量防曬指數。再一次證明了光譜技術是在這一領域應用的最佳解決方案。防曬霜通過吸收或者反射UV光達到防曬的效果。防曬霜的白色成分,比如說TiO2用在高防曬指數的防曬霜中,主要是通過反射的方式進行防曬。另外其他成分,比如苯甲酮,能吸收一定的UV輻射來達到防曬的效果。防曬指數的測量,就是判定透過防曬霜還有多少比例的UV光到達皮膚。
 
在使用光譜的方法測量SPF之前,我們通過三種不同的方法對樣品進行前處理。溶液法處理中,防曬霜中的有效成分會溶解在相應的溶劑中,然後通過標準的吸收測量裝置進行透過率測試。然而,很多固體成分容易被該測量方法忽視掉。另外,防曬霜的薄膜可以通過見答案的沉積固定到透明支架上,從而可以測量防曬霜整體的透過吸收性能。
事實上,我們現實中發現很難對防曬霜進行薄膜前處理和測試。
 
第三個方法是將防曬霜塗抹在外科膠帶上(比如3M Transpore),然後固定到顯微鏡平台上。這種方法雖然不常用,但是這是最有效的方法將防曬霜固定到樣品支架上。防曬霜在膠帶上的塗抹厚度大概為1-2mg/cm2,與推薦皮膚使用的防曬霜量基本一致。
 
搭建方案
 
圖2:將塗有防曬霜的樣品支架固定到顯微鏡平台中央,進行測試UV透過率。UV燈使用氘燈(DH-2000BAL),支架使用ACH-CUV-VAR棱鏡支架,固定樣品支架和積分球。背景採集是應用空白的膠帶樣品,光譜儀使用Flame光譜儀。
 
塗抹有薄層防曬霜的外科膠帶對UV光有散射,因此准直透鏡必須要使用。另外使用積分球,同時收集透射光和散射光是最佳的選擇。
 
同樣的測試條件和測試環境(空樣品支架)對整個測量系統進行參考測量,測量的結果作為測試中的reference。
 
薄層防曬霜樣品固定到樣品支架上,整個樣品支架烘乾60mins,並稱重。烘乾後的樣品進行透射測試,獲得的透射光譜作為100%的參考光譜,未烘乾的防曬霜樣品作為測量目標進行實際測量。圖3為不同樣品的UV透射光譜。
 
不同防曬指數的防曬霜UV透射光譜
圖3,不同防曬指數的防曬霜UV透射光譜
 
計算防曬指數
透射光譜(圖3)顯示了到達皮膚的UV輻射比例。然而,不是所有的UV波段危害是不一樣的,有些波段比其他波段危害性更大,這與到達皮膚表面的光強和比例,如圖1中的紅線部分。比如說,300-320nm波段的UV光是危害比較大的,所以這就是說基本所有的防曬霜都基本吸收這個波段的UV光。
防曬指數是指在沒有使用防曬霜條件下整個曬傷危害(圖1中對紅線部分進行積分測量)與使用了防曬霜之後減少的曬傷危害(對圖3中透過率曲線的積分值乘以圖1中紅線值),計算結果如下圖表1.
 
表1.6中防曬霜營養品的SPF值
結論
通過測量,防曬霜對防曬還是非常有效的,也基本都在品牌承諾的範圍內。有趣的是,品牌A的防曬指數都是承諾指數的3-4倍,但是“Baby”防曬霜的防曬指數沒有那麼高。
防曬霜營養品的SPF值
表1.6 該裝置還可以用來測試纖維或者其他材料的防曬指數。



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