全球防晒护理品的发展.docx

纳迪 a 莎斯( 美国 alpha 研究与开发有限公司, 美国 纽约)摘要: 尽管有很多法规限制, 但越来越多的新成分、新产品、新技术还是广泛应用于防晒护理品中。回顾了当今流行的紫外线滤除剂以及新型的和改进的多种紫外线滤除剂的发展和管理状况。 关键词: 化妆品; 防晒剂; 防晒因子; 光稳定性; 紫外线吸收剂中图分类号:tq658.2文献标识码:d文章编号:1006- 7264( 2006) 10- 0014- 06过度暴露于有害的紫外线中会引起皮肤过早老化、光过敏症、恶性黑素瘤和皮肤癌等多种疾病。现 今的研究和迅速上升的皮肤癌患者也已表明, 紫外线 a 与皮肤癌的高发率有着直接的关系。于是, 新型的 紫外线滤除剂和改进的紫外线过滤产品在化妆品市场 上崭露头角, 而不断上升的皮肤癌患者统计数字使防 护型紫外线过滤产品比以往在市场上更受青睐。本文 将回顾当今认可的紫外线过滤产品和新型滤除剂的发 展状况。古埃及人曾使用陶土、方解石粉末作为防晒护理 成分来反射具有损伤特性的紫外线, 其中, 使用不透 明介质隔离阳光是一种最为普遍的防晒方法。直到20 世纪早些时候, 法国的 coco chanel 在旅行后带着 健康的棕色肤色回到高度社会化的城市后, 萌生了鼓 励户外运动爱好者通过沐浴阳光将皮肤晒成棕色的想 法。这种想法后来被公认为现代紫外线过滤产品产业 形成的灵感, 起先只是为了保护长时间沐浴阳光者皮 肤的健康, 防止个人皮肤过度照射损伤。由此, 众所 周知的水杨酸酯、肉桂酸酯和对氨基苯甲酸类衍生物 从 1930 年起就得到应用。直接作用, 形成光化学产物。因此, 保护皮肤免受紫外辐射非常重要。防晒可采取佩戴太阳镜、帽子和防 晒衣物隔绝日光来隔绝紫外线辐射, 同时使用有效的 防晒产品和皮肤病预防产品, 可以达到较好的防晒效 果。在美国, 近期有消费者起诉防晒产品制造商使用 不恰当言辞误导消费者, 使消费者相信其产品的有效 性。而防晒产品制造商则迅速做出回应, 称其产品符 合美国食品与药品管理局相关规定, 并称使用他们的 产品安全有效。防晒护理品2防晒护理产品可以分为三大类: 保养型、皮肤晒黑型和日用 / 长期防护型。1) 保养型。包括加入紫外线滤除剂的多种化妆 品, 主要适用于日光浴和阳光爱好者。这些产品通过 加入紫外线过滤剂和精制香料、防水成分和聚合物, 使 产 品 本 身 具 有 很 高 的 spf 系 数 , 通 常 都 超 过 了100,可用于婴儿、儿童、青少年以及滑雪爱好者、高尔夫爱好者和阳光爱好者。2) 皮肤晒黑型。产品含有二羟基丙酮 ( dha) , 并成功加入糖类化合物, 可以在阳光照射 / 非照射条 件下给皮肤增色。此类产品包括晒黑仿效剂和人工晒 黑产品。3) 日用 / 长期防护型。紫外线滤除剂、功能型 生物材料、抗氧化剂和天然成分都可作为皮肤护理产 品中的全效组分, 可简化每日上妆美容程序, 保持肌 肤免受日光灼伤。在唇类产品和美容护发产品中也能 找到防晒产品的踪迹。皮肤癌1每年, 美国由于恶性黑素瘤引起的死亡率增长接近 4% 。美国癌症协会报告指出, 全国每年将诊断出超 过 150 万的新型皮肤癌患者, 这意味着将有超过 1 万 名的皮肤癌患者非正常死亡。据目前观察, 主要有两 种类型的紫外线辐射紫外线 a 和紫外线 b 与皮 肤癌患者的增长有直接关系, 而紫外线 c 辐射在通 过平流层时被臭氧层吸收过滤得以消除。紫外线会损伤 dna, 通过光化学反应和人体免 疫系统的抑制功能直接作用, 形成光化学产物 dna 二聚体, 或者通过自由基和活性氧光化学中间体的非3相关法规管理至少有 10 个大型组织在全球范围内限定了防晒收稿日期: 2006- 08- 2914行 业 经 纬第 10 期纳迪 a 莎斯: 全球防晒护理品的发展成分, 主要有: 美国、欧盟、日本、澳大利亚、新西兰、中国、加拿大、东盟( 文莱、柬埔寨、印度尼西亚、老挝、马 来西亚、菲律宾、新加坡、泰国、越南) 、南非、韩国和南 方共同市场( 阿根廷、巴西、巴拉圭和乌拉圭) 。由于国家地域的不同, 这些国家和组织所认可的 紫外线滤除剂存在着较大的差异, 所以在实际中根本 无法形成全球统一的紫外线防护剂规范标准。南非的 允许值为 49, 日本为 34, 南方共同市场为 32, 澳大 利亚和新西兰为 31, 欧盟为 39, 东盟 29, 中国 29, 加拿大 22, 韩国 21, 而美国只允许 16。事实上, 除 了南非认可所有被其他组织认可的防晒成分以外, 日 本认可的所有 34 种成分中有 13 种在世界其他国家和 地区都不被认可。在美国, 防晒产品被认为是药品并受美国食品与 药品管理局监督管理; 在欧洲, 欧盟 ( eec) 各国的 防晒产品被认为是化妆品; 其他国家认为防晒产品为 药品、化妆品和准药品。美国采用了一种叫做“时间和应用程度”的检测3.3光反应性光反应性主要用于描述无机粒子, 因为金属和氧 化物的特性使其具有催化反应的能力。与光化学反应 相关的氧化锌和二氧化钛等产品也相继问世。一般来 说, 二氧化钛比氧化锌更具有光反应活性, 但是, 经 特殊硅类、有机物和铝盐包膜处理可以有效地改进这 类产品, 甚至可以消除光反应活性。3.4光稳定性 二苯甲酰甲烷衍生物分子与其他商业许可的紫外线防护成分相比, 具有较低的光稳定性。由此产生了 一系列新型有效的稳定光活性分子的光稳定剂三-三猝灭剂。此后, 又出现了大量的光稳定产品专利并引起了广泛的争议和挑战。值得注意的是具有光化学反应的任何分子都可产生异构现象 ( 顺-反异构或酮- 烯醇异构) , 这就使得分子具有某种程度的光不稳定性。经过长时间的日光照射, 大多数此类衍生 物会逐渐丧失它们原来具有的功效, 即使是市场流行 的甲氧基肉桂酸乙基己酯 ( 甲氧基肉桂酸辛酯) 和二 甲基对氨基苯甲酸乙基己酯 ( 二甲氨苯甲酸戊酯) 也 不例外。而二苯甲酮、氰双苯丙烯酸辛酯, 以及一些 欧洲新采用的防晒成分、水杨酸盐和无机粒子一般来 说都是光稳定性分子。3.5 uva 检测方法(tea) , 认可了 5 种欧盟使用的防晒剂成分: 乙基己基三嗪酮 辛基三嗪酮( basf) ; 4- 甲基亚苄基樟脑( 4 - mbc) 恩 扎 樟 稀( emd/merck) ; 对- 异 戊 基 肉桂酸甲酯 阿米沙酯( symrise) ; 顺- 乙基己基羟苯 甲氧基苯三嗪 bemotrizinol (ciba); 亚甲基二苯并三唑基甲苯辛酚三唑( ciba) 。在美国,uva 检测是推迟最终条例出台的最大自从 1978 年美国 建议性条例高级公告 颁布后, 美国只采用了两种新型成分, 分别是 1996 年通 过的丁基甲氧基二苯甲酰甲烷 ( 阿伏苯宗) 和 1998 年通过的氧化锌。美国相关产业迫切等待最终条款的阻力和争论的焦点。一般来说, 只有澳大利亚、日本和德国具有明确的 uva 标准和试验法。在日本, 使 用长期色素沉淀 ( ppd) 体内测验法; 在德国, 使用 一种叫做 uva 平衡法的体外测验方法, 与其相对应颁布,这样就可以使用以上 5 种原料和欧洲其他的紫的是 spf 体内测验法;澳大利亚使用的是一种绝对外线防护成分。3.1防晒因子 ( spf)目前美国食品和药品管理局条例中规定市场产品 允许的最高 spf 值为 30+ , 同时各协会正开会讨论的体外测验法 ( as/nzs 247) 标准。由此可知, uva检测法及其标准并没有得到一致的国际认可。4uva 防晒滤除剂任 何 一 种 防 晒 产 品 的 核 心 组 分 都 是 uv 防 护 成 分, 而其他的成分则有可能会影响产品的外观和功 效 。根据 uv 防护成分表现出的防护 特 性 可 将 其 分是否可以采用更高的 spf 值;澳大利亚和新西兰允许的最高 spf 值也是 30+ ; 欧洲和日本规定允许的spf 值最高可达到 50+; 其他的国家和组织一般遵循 以上两种 spf 标准中的一种。近些年来, 尽管各国为:无机粒子、有机吸收分子或新型有机粒子。1) 无机粒子应当尽量避免使用“物理阻塞剂”这样的词汇,致力于建立世界范围内的一致标准,国却不尽相同。3.2耐水性能但检测方法在各最好将其替换为无机粒子之类的名词。这类化学物质可以反射或发散紫外辐射, 例如二氧化钛和氧化锌。 它们通常作为有机紫外辐射的吸收成分的增效剂, 可 以使防晒产品达到较高的 spf 值。将此类金属氧化 物微粒化可以加强产品防晒性能而不会出现以前化妆 品中存在的问题不透明性。这些金属氧化物在市15美国 建议性最终条例 中有关防水特性的描述已经取消, 取而代之的是抗水特性和较强的耐水性等 文字描述。而防晒产品中成分的变化以及微溶的或不 溶的聚合物等紫外线过滤防护剂则可以用来解释这个 问题。行 业 经 纬日用化学品科学第 29 卷场上以多种粒径、包膜、散射量和悬浮量产品出售,并广泛应用于各种化妆品成分中。2) 有机紫外线吸收剂 这些有机滤除剂可以吸收有害的紫外线辐射。化学吸收剂可以分为紫外线 a ( uva) 吸收剂和紫外线b( uvb) 吸收剂, 主要取决于其所吸收的紫外线类型。uva 吸 收 剂 是 一 种 吸 收 紫 外 光 谱 波 长 在 320 nm400 nm 范围的紫外线的有机分子 ( 苯甲酮、阿伏苯 宗和 bemotrizinol) ; uvb 吸收剂则是一种吸收紫外光 谱波长在 290 nm320 nm 范围的紫外线微粒 ( 水杨酸 盐、肉硅酸盐、樟脑和三嗪酮衍生物) 。果而言, 这些并不是美国规定的第一类防晒剂, 而且对其 spf 值也没有任何要求。6维生素 d 和防晒剂紫外线辐射可以使皮肤合成对人体有益的维生素 但过量的照射则会损伤 dna 分子, 引起病变和d,癌症。有少量证据显示, 隔离日光或使用各种防晒产品可以有效预防皮肤癌的发生, 但会在一定程度上引 起同时期人体内维生素 d 的缺失。目前各种有利证 据都表明了紫外线辐射具有致癌作用, 因此, 人们应 当避免长时间暴露于阳光中, 尽可能地保护皮肤免受 紫外线的灼伤。同时, 在饮食中补充维生素 d 也是 一种安全有效的辅助方法。schlumpf et al 提出了另一个负面问题, 即甲氧基 肉桂酸辛酯和 4- mbc 是否会引起人体内分泌紊乱 。 欧洲化妆品、漱沐品和香料协会 ( colipa)通过关于 化妆品和非食用品的科学会议 ( sccnfp)起草了一 系列评估建议, 认为紫外线滤除剂具有较低的类雌激 素效用, 并且对人体健康也没有扫描危害, 因此 sc-3)有机粒子欧洲科学家设计了新的 uv 吸收分子,它是通过技术手段将多种发色团移植到一种聚合物骨架中形成的, 可以有效吸收有害紫外线。这种聚合物的分子量 通常都超过了 500 道尔顿 ( d) , 可以将其视为微型有 机 粒 子( 50% 水 溶 性 分 散 度) 或 类 似 构 成 的 新 型 有 机 粒 子 。汽 巴 精 化 公 司 生 产 的 亚 甲 基 二 苯 并 三 唑 四 甲基丁基苯酚( tinosorb m) 就是这样的一个典型例子。2002 年 美 国 市 场 引 进 了 emd/merck!s 公 司 的 一 项有趣的产品, 通过溶胶- 凝胶法包膜可形成有机防 晒产品, 可以达到 36% 甲氧基肉桂酸辛酯 / 空心球体二氧化硅包覆体的效果。经过包膜处理的紫外线滤除剂仍然是护肤、护发和 spf 增效剂的主要添加成分, 而包膜过程则可以有效防止紫外线过滤 / 防护成分的 粘结。cnfp 推荐使用紫外线滤除剂,从而保护人体免受过度的紫外辐射, 预防各种疾病。法规和专利自由7目前, 所有新型的紫外线防晒成分在应用于防晒品市场之前几乎都已经申请了专利。basf 公司拥有 的专利包括防晒护体成分中氧化锌的使用, 并且公司 将诸如氰双苯丙烯辛酯、4- mbc 和阿伏苯宗等紫外 线 滤 除 剂 的 混 合 使 用 也 申 请 了 相 关 专 利 ; dsm( roche) 公司将氰双苯丙烯辛酯和阿伏苯宗混合使用 摩尔比低于 0.8 所有条款申请了专利; 其他的相关专 利则严格限定了乙基己基三嗪酮和水杨酸酯、胡芙柳 酯和羟苯甲酮的混合使用条件。专利自由已经成为全球紫外线防护品制造商们生 产新产品时所要面临的主要问题。因为这不仅仅是对 简单的化学物质注册专利及产品的应用, 还涉及到各 大制造商们注册各自独特的技术和各种不同成分的属 性, 而这些方面对开发推广新产品、保持市场竞争力 具有举足轻重的作用。使用市场流行的过滤防护成分的另一项考虑是, 法规对当今流行的紫外线防护成分及其混合物市场应 用的严格限定。例如: 美国食品及药品管理局对二氧 化钛、氧化锌和苯甲酰胺苯基磺酸酯 ( 恩索利唑) 和 阿伏苯宗的使用进行了严格的规定。一般说来, 将新 型紫外线过滤防护成分三- 三猝灭剂与特定产品混合 使用前, 应该清楚地了解其产品供应商, 因为许多此护发类紫外线滤除剂5过去, 护法产品公司使用了诸如甲氧基肉桂酸辛酯、乙基己基水杨酯 ( 辛基水杨酯) 、二甲氨基苯甲 酸辛酯和二苯甲酮- 3 ( 羟基苯甲酮) 用作洗发露和 护发素中的标准紫外线滤除剂。但这种方法并不是保 养秀发过程中的最有效形式, 因为紫外线滤除剂与头 发囊泡的亲和力很低, 很难使产品表现出明显的防护 紫外线辐射的特效而使秀发免于损伤, 特别是对染色 处理过的秀发的褪色现象, 更难以表现出产品的防晒 效果。现在科学家们已经可以设计出性能良好的护发类 分子, 它们一般含有一个独立的远离秀发的四元结构附着于紫外线滤除剂骨架上, 其中有:15-有机硅聚合物亚苄基丙二酸盐聚硅醚 ( dsm) ; 烷基酰胺丙基三甲 基 氯 化 铵 incroquat uv283 croda; 二 甲 基 对 氨 基苯甲酸丙基十二烷基苯磺酸甲酯和 1,2- 丙二酸单硬 脂 酸 酯 ( escalol hp- 610 isp)和 2 - 聚 酰 胺( solomer cr8 nalco) 。应当注意的是,16就产品使用效图 1bisoctrizole 的结构fig.1structure of bisoctrizole行 业 经 纬第 10 期纳迪 a 莎斯: 全球防晒护理品的发展类混合物使用早已申请了专利。spheres) 公司和 emd/merck 公司( 玻璃珠 覆 膜) 的最新进展。这种成分使活性分子可以得到有效保护, 使其免于与皮肤表面形成的各种光活性成分发生作 用。通过这种物理的隔离, 产品之间很少会发生相互 作用, 从而使产品保持了更稳定的结构。根据紫外线过滤防护成分所提供的防护效果, 紫 外线防护成分可以是无机粒子、有机吸收成分和新型 有机分子 ( 聚合物) 。1) spf 增效剂 化妆品产业的许多知名供应商们正致力于研发具有改进和加强 spf 防晒特性的具有多重功效的天然 原料、合成材料和皮肤舒缓成分。2) 新型紫外线滤除剂bisoctrizole ( tinosorb m) 是汽巴精化生产的一种 新型有机分子紫外线滤除剂, 并且它还是“有机分 子”的新型紫外线吸收成分的第一个样例。具体的 bisoctrizole 分子结构见图 1。它可以产生相当于无色 有机粒子 ( 粒径小于 200 nm) 的 50% 水溶性分散溶 液的性能, 并可通过表面活性剂稳定结构。紫外线吸 收剂在光谱谱图上 305 nm 和 360 nm 处有两处明显的 吸收峰, 特定的消光系数分别为 400 和 495, 且其分 散溶液表现出额外的光稳定特性。紫外线滤除剂的最新研究进展8传统的紫外线防晒滤除剂可以追溯到 1960 年或者更早一些, 而那时也没有保护皮肤免受有害紫外线 辐射的要求。总的来说, 传统的紫外线滤除剂分子量 较小, 例如肉桂酸酯和对氨基苯甲酸类衍生物, 但是 却具有很强的皮肤穿透特性, 因此其安全性能广受人 们的关注。而其他类的分子大都具有光不稳定性, 并 且这些物质组成特殊, 人们使用时需要注意, 还要加 入特殊的猝灭分子来稳定整体产品性能。更为明显的 是, 活性组分分子使用时在皮肤上分散度越小则此类 产品效果越好。而这一结论也使得人们对开发更有效 的紫外线过滤防护成分进行新的研究。1)微粉形式的无机粒子以纳米级的氧化锌微粒和二氧化钛微粒为主要成分的产品已经在市场出现,并广泛应用于 uva 类和uvb 类紫外线防护产品中。尽管市场上仍存在一些对其不利的负面评论, 但是这类产品还是表现出了卓 越的光稳定特性, 并且占据了紫外线过滤防护产品市 场上至少 20% 的份额。这类产品可以单独作用或与 有机吸收成分一起作用, 而且逐渐被市场和消费者所 接受。2) uv 滤除剂的光稳定方法 光活性分子可以通过以下方法达到稳定化态:使用三- 三猝灭剂 受体分子可以淬灭光活性成分激发态的能量, 常见的有氰双苯丙稀酸辛酯、4- mbc 和 hallstar 公司 开发的两种新成分: 水杨酸辛基丁酯、萘酸 2, 6- 二乙基酯。这类分子一般具有等同或小于光活性分子三线态的能量。溶剂极性 通过选择恰当的增效剂、溶剂和产品组分, 可以有效稳定光活性分子。大多数的紫外线过滤防护成分 的光稳定剂和溶剂对紫外线过滤防护成分的稳定性前面已经说明, 这里不再赘述。单线态氧猝灭剂 具有抗氧化特性和单线态氧猝灭剂特性的成分大都可以抑制由于皮肤表面形成单线态氧而产生各种可这种分子已经得到了世界范围的认可, 目前正在美国进行 tea 检验。3)500- 道尔顿 ( d) 分子最近,新型 500- d 紫外线吸收分子已经在 制 药工业成功应用, 并逐步登陆欧洲。因其分子量接近500- d, 所 以 这 类 分 子 对 皮 肤 的 穿 透 性 能 被 大 大 减 弱, 由此在一定程度上增强了此类产品的安全性和有 效性。这种分子的形成过程主要涉及两个步骤:紫外线滤除剂聚合物骨架的移植 这种产品的一些知名专利样品已经在欧洲市场化运作。三唑甲酚三聚硅醚 ( mexoryl xl) 全波长 紫外线隔离系统是欧莱雅公司生产的一种广谱紫外线17能的副产物,典型的有 emd/merck 公司研发的亚丁香丙二酸二乙基己酯 ( oxynex st) 。据报道, 这种分子具有与阿伏苯宗相似的化学特性,活性分子。光活性成分的物理分离可以有效猝灭光光活性成分的物理分离是 rohm and haas ( sun-图 2mexoryl xl 的结构fig.2structure of mexoryl xl图 4uvinul t150 的结构fig.4structure of uvinul t150图 5uvasorb heb 的结构fig.5structure of uvasorb heb图 6neo- heliopan ap 的结构fig.6structure of neo- heliopan ap图 3parsol slx 的结构fig.3structure of parsol slx行 业 经 纬日用化学品科学第 29 卷吸收剂,最大吸收峰分别为 303 nm 和 341 nm,特定的消光系数分别为 309 和 317, 分子量为 501- d。其分子结构见图 2。dsm 公司生产的亚苄基丙二酸盐聚硅醚 ( parsolslx) 已经获得全球认可, 在美国作为了一种专业护 发类紫外线滤除剂, 最大吸收峰为 212 nm, 特定消 光系数接近 190。由于其特殊的聚合物骨架, 其分子 量超过了 600- d, 且具有较大的分子半径, 进一步增 强了此类分子的安全性能。这种分子穿透皮肤进入人 体基本上是不可能的。其具体分子结构见图 3。二 乙 基 己 基 丁 唑 酰 胺 三 嗪 酮 (uvasorb heb) 是3v- sigma 公司生产的油溶性紫外线 b 吸收剂,也已经得到了欧洲的认可。其最大吸收峰为 312 nm, 特定消光系数 1 460, 分子量 766- d, 设计时将其生色 团增加了 3 倍。具体分子结构见图 5。苯基双苄硫酮四磺酸二钠 ( neo- heliopan ap) 是水溶性的紫外线 a 吸收剂, 是由印度 symrise 公司生 产的系列产品, 已得到了欧洲认可。其最大吸收峰为334 nm, 特定消光系数 775, 分子量 675 d, 设计这种分 子时将其生色团增加了 3 倍。具体分子结构见图 6。新型紫外线 a/b ( 吸收) 分子通过对紫外线吸收成分生色团的扩展和增殖,欧洲科学家近期制造了许多有趣的分子。乙基己基三嗪酮 ( uvinul t150) 是 basf 公司生产的油溶性紫外线b 吸收剂,在欧洲已被广泛认可, 目前正等待美国tea 检测的通过。其最大吸收峰为 314 nm, 特定消光系数 1 450, 分子量 823- d,设计时将其生色团增symrise 公 司 生 产 的 neoheliopan ap 与 汽 巴 精 化加了 3 倍。具体见分子结构图 4。18图 7mexoryl sx 的结构fig.7structure of mexoryl sx图 8uvinul a plus 的结构fig.8structure of uvinul a plus图 9tinosorb s 的结构fig.9structure of tinosorb s行 业 经 纬第 10 期纳迪 a 莎斯: 全球防晒护理品的发展生产的 tinosorb s ( 双- 乙基己基苯酚甲氨基苯三嗪)受欧莱雅公司和拜尔斯道夫公司两项欧洲专利保护。 对苯二甲叉二樟脑磷酸 ( mexoryl sx)是水溶性的紫外线 a 吸收剂, 由欧莱雅公司研发, 已经通过了欧洲和日本的认可, 其最大吸收峰为 345 nm, 特 定消光系数 775, 分子量 607- d, 设计时增加了其骨 架生色团。具体分子结构见图 7。过程比较慢,特别是对那些新型紫外线 a 吸收成分二乙氨基羟苄基己基苯 甲 酸 酯 ( uvinul a plus)是由 basf 公司生产的油溶性紫外线 a 吸收剂已经得 到了欧洲的认可, 其最大吸收峰为 354 nm, 特定消 光系数 900, 分子量 398- d, 设计时增加了其骨架生 色团。具体分子结构见图 8。的认可, 因为草率的决定将会引起难以预料的法律纠纷。最近的一起位于洛杉矶市的消费者法律诉讼争论 的焦点就是是否需要使用新型的和改进的紫外线滤除 剂。但欧盟已经认可了可用于防晒产品的相当数量的 紫外线滤除剂, 世界其他国家和地区则遵循欧盟的先 例, 认可了这些新型的具有广谱防护性能的紫外线滤 除剂。于是, 美国推出了 tea 测试法检测这些新型 防晒成分, 使其在未来有希望应用于美国产品。全球标准的一致化问题需要这个领域的所有行医 者务必关注, 因为