【生活化學】防曬乳科學:是保護還是另一種傷害?

■防曬乳固然可以保護我們免於受到紫外線的照射,但本身的毒性要怎麼避免呢?

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撰文|方程毅

不管是為了美白還是健康,很多人到了戶外就一定會塗上厚厚的防曬乳,防止紫外線傷害皮膚。擦了防曬乳當然可有效降低皮膚受到紫外線的傷害,但你有沒有想過,防曬乳這個物質本身就會對人體造成影響呢?

一般來說,防曬乳是靠一些會吸收紫外光的有機分子散佈在油脂或水的乳狀物裡,紫外線在碰到皮膚前就會被這些分子吸收,保護皮膚免於受到傷害。這些有機分子舉例來說有:vobenzone、octinoxate、padimate O,雖然英文看起來深澀難懂,但重點是這些都是含有苯環的有機物,有點基本化學常識的人都知道這絕對不是什麼好東西,因此這些有機物雖然能成功保護皮膚免於受到紫外光曝曬,但本身的毒性我們卻無法避免。根據研究顯示,防曬乳的有機成分可以穿過角質層,進到表皮甚至真皮層,更在人類的血液、尿液以及母乳中被發現,也就是說這些物質會進入到我們的循環系統,難以代謝。不僅這些物質本身會殘留,當它們吸收紫外線後產生的副產物活性氧化物(Reactive oxygen species ,也就是自由基),會對細胞造成巨大傷害,因此防曬乳雖然防曬,但後續造成的危害卻不得不防。

美國耶魯大學生物醫學工程系Mark Saltzman教授的實驗室最近研發出一種新方法解決這個問題。他們把這些可以吸收紫外光的有機物「包」在一個粒子裡面,這種粒子不會穿過角質層進到皮膚或循環系統裡面,同時又能讓這些有機物保有吸收紫外光的能力,更可以把吸收紫外光後產生的活性氧化物關在裡面,讓細胞免於受到攻擊。這項研究被刊登在2015年《自然‧材料》期刊(Nature Materials),並獲得《Phys.Org》網站報導。

既然要把有機物包在一個粒子裡,就要確保這個粒子能夠留在皮膚上,具有生物黏附性(bioadhesive),否則一下就脫落便完全沒有防曬效果,同時也要保證它們不會進入到身體裡。耶魯大學研究團隊使用的粒子為PLA-HPG (polylactic acid-hyperbranched polyglycerol),這在醫學上是一種可以把藥物包住並送到腫瘤的奈米粒子,既然都可以送藥物,包覆吸收紫外光的有機物當然沒有問題,但是PLA-HPG卻不具有生物黏附性,無法長時間停留在皮膚表面,因此必須對表面做修飾,讓粒子表面帶有容易跟蛋白質連接的醛基。這個帶有醛基的粒子既可以把吸收紫外光的有機物包在裡面,又可以長時間附著在皮膚表面,所以也不需要一直補塗。根據實驗顯示,被粒子包覆的防曬物塗抹在老鼠皮膚表面五天之後,都沒有入侵到表皮及真皮層。更重要的是只要用濕布在皮膚上擦拭,這些粒子就可以被擦掉,不因為具有生物依附性就難以清理,就算不特別去清理也會隨著角質層的新陳代謝而脫落。

生物吸附性奈米粒子示意圖。(a)陽光照射前 (b)陽光照射時 (c)陽光照射後。 UV filter:吸收紫外光的分子、ROS from UV filter:分子吸收紫外光後產生的活性氧化物、Nanoparticle:生物吸附性奈米粒子、Anti-UV protection:能有效吸收紫外光的區域、Stratum corneum:角質層、Epidermis and dermis:表皮層及真皮層、Sunscreen:一般防曬乳、BNPs/UV filters:生物吸附性奈米粒子/吸收紫外光的分子。
生物吸附性奈米粒子示意圖。(a)陽光照射前 (b)陽光照射時 (c)陽光照射後。
UV filter:吸收紫外光的分子、ROS from UV filter:分子吸收紫外光後產生的活性氧化物、Nanoparticle:生物吸附性奈米粒子、Anti-UV protection:能有效吸收紫外光的區域、Stratum corneum:角質層、Epidermis and dermis:表皮層及真皮層、Sunscreen:一般防曬乳、BNPs/UV filters:生物吸附性奈米粒子/吸收紫外光的分子。

除此之外,把吸收紫外光的物質關在粒子裡還有一個好處:一般防曬乳塗抹在皮膚上之後,這些物質就會慢慢進入表皮跟真皮層,也就是說吸收紫外光的有機物已經不在皮膚表面保護我們了,但因為這項研究所使用具生物吸附性的粒子只會停留在角質層,也就是皮膚的最外層,因此保護效果更好。根據實驗顯示,這種結構跟一般防曬乳相比,只需要含有一般防曬乳濃度5%的紫外線吸收分子就可以達到相同效果。

這篇研究的作者之一,來自耶魯大學醫學院皮膚科的Michael Girardi教授表示:「一般市售的防曬乳都是保護皮膚免於受到紫外光造成的直接傷害,但卻無法防範間接傷害。」「只有少數的研究針對有機物吸收紫外光後產生活性氧化物造成的危害。但很明顯,這是非常需要注意的。」精通皮膚癌的Michael Girardi教授還說:「事實上在我們使用防曬乳時,這些間接傷害還更加嚴重。」

原始論文:Deng, Yang, Asiri Ediriwickrema, Fan Yang, Julia Lewis, Michael Girardi, and W. Mark Saltzman. "A sunblock based on bioadhesive nanoparticles." Nature materials (2015).

參考資料:

  1. A new sunblock that doesn't penetrate the skin
  2. 活性氧物種
  3. 自由基與活性氧化物 ─ 上
  4. 自由基與活性氧化物 ─ 下

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作者:方程毅 科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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One thought on “【生活化學】防曬乳科學:是保護還是另一種傷害?

  • 2018 年 05 月 23 日 at 14:36:52
    Permalink

    想請問這項技術,已實際應用在哪些產品上?

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