Ультрафиолетовая защита

Ультрафиолетовая защита — это совокупность методов и средств, предназначенных для снижения вредного воздействия ультрафиолетового (УФ) излучения на живые организмы, материалы и технику. Основной целью УФ-защиты является предотвращение фотобиологических повреждений кожи и глаз, а также замедление фотохимического разрушения полимеров, красителей и других веществ. Меры защиты включают физические барьеры (одежда, солнцезащитные очки), химические фильтры (солнцезащитные кремы) и конструктивные решения (остекление, плёнки, добавки в материалы).

Природа ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение — это электромагнитные волны с длиной волны от 10 до 400 нм, занимающие спектральный диапазон между рентгеновским и видимым светом. Солнечный УФ-свет, достигающий поверхности Земли, делится на три основных типа в зависимости от биологической активности:

• УФ-А (315–400 нм) — составляет около 95 % всего УФ-излучения, достигающего Земли. Проникает глубоко в дерму, вызывает фотостарение и ослабление иммунной системы кожи, участвует в развитии меланомы.
• УФ-В (280–315 нм) — частично поглощается озоновым слоем; вызывает солнечные ожоги (эритему), повреждение ДНК и является основным фактором риска немеланомного рака кожи.
• УФ-С (100–280 нм) — полностью поглощается озоновым слоем и атмосферой; в естественных условиях на поверхности Земли отсутствует, но используется в искусственных источниках (бактерицидные лампы) и требует защиты при работе с ними.

История развития средств защиты

Первые научные наблюдения связи солнечного света с кожными заболеваниями относятся к концу XIX века. В 1894 году датский врач Нильс Финзен показал, что свет определённых длин волн может лечить туберкулёз кожи, однако он же отметил ожоговое действие. В 1922 году американский химик Уильям Кобленц разработал первый стандарт для измерения эритемной эффективности УФ-излучения.

Массовое производство солнцезащитных средств началось в 1930-х годах. Первый коммерческий крем с УФ-фильтром был выпущен в 1938 году швейцарским химиком Францем Грейтером. В 1944 году в США появился «Red Vet Pet» — прототип современных солнцезащитных лосьонов, использовавшийся военными лётчиками. В 1960-х годах были разработаны первые органические УФ-фильтры (циннаматы, салицилаты), а в 1980-х — неорганические (оксид цинка, диоксид титана) в виде микрочастиц.

В 1992 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) запустила программу INTERSUN по глобальному мониторингу УФ-излучения и пропаганде защиты. В 2000-х годах появились стандарты маркировки SPF (Sun Protection Factor) и системы оценки UVA-защиты (PA+, PPD).

Классификация средств УФ-защиты

По типу воздействия

• Физические (барьерные) средства — отражают или рассеивают УФ-лучи. К ним относятся одежда, головные уборы, солнцезащитные очки, зонты, а также неорганические фильтры в косметике (оксид цинка, диоксид титана).
• Химические (абсорбционные) средства — поглощают УФ-излучение и преобразуют его в тепловую энергию. Входят в состав кремов, лосьонов, спреев. Примеры: авобензон, оксибензон, октиноксат, мексорил.
• Биологические (антиоксидантные) средства — не блокируют УФ-лучи, но нейтрализуют свободные радикалы, образующиеся в коже под действием УФ. Содержат витамины C, E, полифенолы, каротиноиды.

По объекту защиты

• Защита кожи — солнцезащитные косметические средства (SPF-кремы, лосьоны, стики), одежда с UPF-маркировкой (Ultraviolet Protection Factor), фотозащитные перчатки и маски.
• Защита глаз — очки с УФ-фильтрами (категории 0–4 по EN 170), контактные линзы с УФ-блокерами, защитные экраны для сварки.
• Защита материалов — УФ-стабилизаторы в полимерах (бензотриазолы, затруднённые амины), светостойкие красители, УФ-абсорбирующие плёнки для окон и автомобильных стёкол.

Механизмы действия

Солнцезащитные кремы

Солнцезащитные средства оцениваются по фактору защиты от солнца (SPF), который показывает, во сколько раз увеличивается время до появления эритемы (покраснения) под защитой крема по сравнению с незащищённой кожей. SPF 15 блокирует около 93 % УФ-В, SPF 30 — 97 %, SPF 50 — 98 %. Однако SPF не отражает защиту от УФ-А, для которой используется отдельная маркировка (PA+, PA++, PA+++ или PPD — Persistent Pigment Darkening).

Химические фильтры работают за счёт поглощения фотонов УФ-диапазона. При поглощении молекула фильтра переходит в возбуждённое состояние, а затем возвращается в основное, выделяя тепло. Физические фильтры (микрочастицы оксида цинка или диоксида титана) создают на коже тонкую плёнку, отражающую и рассеивающую УФ-лучи за счёт разницы показателей преломления.

Одежда и текстиль

Уровень защиты одежды определяется УФ-фактором защиты (UPF). UPF 50 означает, что пропускается только 1/50 УФ-излучения (2 %). Защитные свойства ткани зависят от:

• типа волокна (полиэстер, нейлон и шерсть защищают лучше хлопка и вискозы);
• плотности переплетения (чем плотнее, тем выше UPF);
• цвета (тёмные и яркие цвета поглощают больше УФ, чем светлые);
• влажности (мокрая ткань обычно пропускает больше УФ);
• растяжения (растянутая ткань теряет защитные свойства).

Остекление и плёнки

Обычное оконное стекло пропускает до 90 % УФ-А, но почти не пропускает УФ-В. Специальные УФ-блокирующие плёнки на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ) с напылением оксидов металлов способны задерживать до 99 % УФ-А и УФ-В. Аналогичные свойства имеют автомобильные стёкла с ламинированием и тонировкой.

Нормативное регулирование

В России требования к солнцезащитным средствам регулируются Техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности парфюмерно-косметической продукции» (ТР ТС 009/2011). SPF-продукты относятся к категории косметики, а не лекарств, и подлежат обязательной сертификации. Для медицинских изделий (например, фотозащитных кремов для фототипов I–II) существуют отдельные стандарты.

В Европейском союзе действует рекомендация Комиссии (2006/647/EC) по эффективности и маркировке солнцезащитных средств. В США Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) относит солнцезащитные средства к категории безрецептурных лекарственных препаратов (OTC) и требует подтверждения безопасности и эффективности каждого фильтра.

Оценка эффективности и риски

Эффективность УФ-защиты зависит от правильности нанесения: большинство людей наносят крем в 2–3 раза меньше рекомендованного количества (2 мг/см²). Для достижения заявленного SPF необходимо наносить крем за 15–30 минут до выхода на солнце и обновлять каждые 2 часа, а также после купания или потоотделения.

Некоторые химические УФ-фильтры (оксибензон, октиноксат) вызывают споры из-за возможного эндокринного действия и накопления в водной среде. В 2021 году FDA признало оксибензон и октиноксат потенциально небезопасными при системном всасывании и потребовало дополнительных исследований. В ответ производители активно переходят на более безопасные фильтры (например, мексорил, тиносорб) и неорганические оксиды.

Применение в промышленности и технике

УФ-защита широко используется в производстве:

• Полимеров — добавки УФ-стабилизаторов предотвращают пожелтение, растрескивание и потерю прочности пластмасс (ПВХ, поликарбонат, полиэтилен) под действием солнечного света.
• Лакокрасочных материалов — светостойкие пигменты и УФ-абсорберы продлевают срок службы автомобильных покрытий, фасадных красок и лаков.
• Текстиля — специальные пропитки и красители придают тканям UPF-свойства для спецодежды, туристического снаряжения и детской одежды.
• Сельского хозяйства — УФ-стабилизированные плёнки для теплиц и парников защищают растения от ожогов и продлевают срок эксплуатации покрытия.
• Электроники — защитные покрытия для дисплеев и корпусов приборов, работающих на открытом воздухе.

Интересные факты

• УФ-индекс (UVI) — международный стандарт, разработанный ВОЗ и Всемирной метеорологической организацией. Шкала от 0 до 11+; при UVI 3 и выше рекомендуется защита.
• В Австралии и Новой Зеландии из-за высокой инсоляции и тонкого озонового слоя действуют обязательные стандарты UPF для школьной формы и головных уборов.
• Первый синтетический УФ-фильтр — салициловая кислота — была запатентована в 1928 году, но не использовалась в косметике из-за раздражающего действия.
• УФ-излучение используется для стерилизации воды и воздуха (бактерицидные лампы), но при этом требует строгих мер защиты для персонала.

Источники

1. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности парфюмерно-косметической продукции» (ТР ТС 009/2011).
2. Рекомендация Комиссии Европейского союза 2006/647/EC об эффективности и маркировке солнцезащитных средств.
3. Всемирная организация здравоохранения. Global Solar UV Index: A Practical Guide. — WHO, 2002.
4. Diffey B. L. Sunscreens and UVA protection: a major issue of minor importance? // Photodermatology, Photoimmunology & Photomedicine. — 2009. — Vol. 25, № 5. — P. 232–234.
5. FDA. Sunscreen Drug Products for Over-the-Counter Human Use: Proposed Rule. — Federal Register, 2019.
6. ГОСТ Р 51876-2002 (ИСО 24443:2012) «Косметика. Методы определения in vitro UVA-защиты».
7. Сборник материалов Международного симпозиума по фотозащите (International Sun Protection Symposium). — 2020.