Слънчевата радиация се отнася до непрекъснатото електромагнитно излъчване, достигащо повърхността на Земята, което включва инфрачервени, видими и ултравиолетови лъчи. Сред тях синята светлина представлява най-късата дължина на вълната и най-високата енергийна лента в видимото спектър. Изследванията показват, че синята светлина притежава по-голяма проникваща способност от ултравиолетовите лъчи, причинявайки увреждания на кожата, сравними с тези от ултравиолетовото излъчване.
LED диодите излъчват светлина в целия видим спектър. Широкото използване на компютърни монитори, мобилни телефони и LCD телевизори е увеличило експозицията на човека на синя светлина. Мобилните телефони и лаптопите излъчват синя светлина в диапазона от 400 nm до 460 nm, като дължините на вълните между 400 nm и 440 nm проявяват цитотоксичност към фибробластите. Следователно, увреждането, което синята светлина нанася на кожата, не трябва да се пренебрегва.
Синята светлина причинява различни видове увреждания на кожата
Фотоувреждането засяга кожата предимно чрез фотофизични, фототермични и фотохимични ефекти. Опасностите от синята светлина включват появата на лунички и старчески петна, ускоряване на стареенето на кожата и повишаване на чувствителността на кожата.
Синята светлина предизвиква апоптоза Когато синята светлина въздейства върху митохондриите, тя предизвиква апоптоза. Митохондриите служат като основно място за оксидативен стрес и производството на реактивни кислородни видове (ROS) в клетките, като по този начин регулират апоптозата. Митохондриите абсорбират синята светлина (410 nm–440 nm) чрез веригата за пренос на електрони, като предизвикват оксидативни реакции, които индуцират образуването на ROS.ROS намалява потенциала на митохондриалната мембрана, което води до отваряне на митохондриалния порест преход (MPTP). Това освобождава митохондриалния цитохром C (CytC), който се свързва с протеиновия активатор-1, свързан с апоптозата (Apaf-1), образувайки апоптотичния комплекс Apaf-1-CytC.В цитоплазмената матрица апоптотичният комплекс набира семейството на каспазите. Каспаза-9 претърпява саморазграждане и активиране, след което активира каспаза-3 и каспаза-7, като започва каскада от реакции, които предизвикват апоптоза.
Едновременно с това синята светлина, медиирана от флуоресцентната група A2E на липофусцина, причинява клетъчни увреждания.Вътреклетъчният метаболит липофусцин служи като маркер за стареещите клетки. Неговата основна флуоресцентна група, N-ацетил еритритол-N-ретинол етаноламин (A2E), проявява висока чувствителност към синята светлина. При стимулация със синя светлина, A2E ускорява производството на реактивни кислородни видове (ROS) и активира апоптотичния път.Изследванията показват, че A2E се локализира предимно в лизозомите, с незначително разпространение върху митохондриалните мембрани, и отсъства от другите органели. Увреждането на клетките от синята светлина, медиирано от A2E, се проявява по два различни пътя. Първо, излагането на синя светлина нарушава трансмембранния електронен градиент на лизозомите, което води до освобождаване на лизозомни ензими и ROS в цитоплазмата, като по този начин предизвиква апоптоза.Второ, A2E върху митохондриалната мембрана предизвиква аномалии в митохондриалната мембрана, което води до освобождаване на фактори, предизвикващи смърт, Apaf и фактор, предизвикващ апоптоза (AIF), като по този начин започва митохондриално-медиираният апоптотичен процес.Изследванията върху фотостареенето на кожата, предизвикано от синята светлина, показват, че подобно на ултравиолетовото лъчение, синята светлина генерира реактивни кислородни видове, които активират сигналния път на митоген-активираната протеин киназа (MAPK). Този път след това активира надолу по веригата транскрипционни фактори като c-Jun N-terminal kinase (JNK) иекстрацелуларната сигнално-регулирана киназа (ERK) и p38, като по този начин активира транскрипционния фактор AP-1 и предизвиква експресия на матрична металопротеиназа (MMP).Сред тези анормално експресирани MMP, MMP-1 разгражда най-важните колагенови влакна тип I и тип III в човешката кожа, докато MMP-3 разгражда колагеновите влакна тип IV в базалната мембрана, като по този начин предизвиква фотостареене на кожата.
Както синята светлина, така и ултравиолетовото лъчение са основни причини за стареенето на кожата. Въпреки че съществуват обширни изследвания за ефектите на UVA и UVB лъчението върху кожата, проучванията, изследващи въздействието на синята светлина, се нуждаят от по-нататъшно развитие.В сравнение с ултравиолетовото лъчение, синята светлина има по-дълга дължина на вълната, което й позволява по-голямо проникване през епидермиса и дермата. Това й позволява да нанесе значителни щети на митохондриите в епителните клетки. Интензивността на излъчваната синя светлина се доближава до тази на ултравиолетовото лъчение по обяд, което лесно причинява зачервяване, възпаление, сухота, лющене и стягане на кожата.Изследванията потвърждават, че синята светлина променя структурата на епидермалните клетки и намалява производството на колаген и еластин, което води до фотостареене на кожата. Следователно, увреждането, което синята светлина нанася на кожата, произтича главно от натрупването на реактивни кислородни видове, което причинява клетъчно увреждане, апоптоза и проблеми като фотостареене.
Синята светлина предизвиква пигментация на кожата чрез Opsin3, член на суперсемейството на G-протеин-свързаните рецептори, присъстващи в епидермалните кератиноцити и меланоцити. Синята светлина активира Opsin3, предизвиквайки интрацелуларна експресия на тирозиназа и допа-дехидрогеназа изомераза, което стимулира образуването на меланин и води до пигментация на кожата.
Изследванията показват, че когато се използват слънцезащитни продукти с широк спектър, блокиращи UVB и частично UVA, по-голямата част от клетъчните увреждания могат да произтичат от синята светлина на слънчевата светлина и остатъчното UVA; слънцезащитните продукти, блокиращи само UVA, могат само частично да намалят образуването на свободни радикали в човешката кожа. По този начин синята светлина също допринася значително за натрупването на свободни радикали в организма.
Ограничена защита от синята светлина от слънцезащитните продукти
В изданието от 2015 г. на Техническите спецификации за безопасност на козметичните продукти слънцезащитните продукти се дефинират като вещества, включени в козметичните продукти, за да предпазват кожата от специфични увреждания от ултравиолетова радиация или да предпазват самия продукт, като използват абсорбция, отражение или разсейване на светлината. В тази спецификация са изброени 27 разрешени козметични слънцезащитни продукти, категоризирани основно като неорганични или органични.
Неорганичните слънцезащитни средства предпазват от ултравиолетова радиация главно чрез абсорбиране и разсейване на светлината. Титанов диоксид и цинков оксид, и двата с наноразмерни частици, са най-често срещаните неорганични слънцезащитни средства в козметиката за слънцезащита, като действат чрез абсорбиране на ултравиолетовите лъчи.И титановият диоксид, и цинковият оксид са полупроводникови материали. Тяхната енергийна лента (разликата в енергията между най-ниското енергийно ниво на проводимата лента и най-високото енергийно ниво на валентната лента) е съответно 3,06 eV (рутилов тип, R-тип) и 3,23 eV, което съответства на дължини на вълната на абсорбция от 405 nm и 385 nm. Следователно те могат ефективно да абсорбират ултравиолетовата светлина само в диапазона на дължини на вълната от 100 nm до 400 nm.
По-големите размери на частиците в слънцезащитните продукти подобряват разсейването, но намаляват абсорбцията; по-малките частици отслабват разсейването, като същевременно усилват абсорбцията. Когато размерът на частиците е достатъчно малък, разсейването на светлината става незначително, което води до висока пропускливост. По този начин наноразмерните неорганични слънцезащитни продукти ефективно блокират ултравиолетовото лъчение, но не могат да предпазят от синята светлина.
Органичните слънцезащитни средства съдържат ароматни или хромофорни структури в молекулите си. Те абсорбират фотони чрез затворени конюгирани системи, освобождавайки енергия чрез резонансни квантови преходи или флуоресценция/фосфоресценция. Едновременно с това процесът на енолизация кара молекулата да консумира енергия, създавайки енергиен цикъл, при който състояния с висока енергия преминават в състояния с по-ниска енергия, като по този начин осигуряват UV защита.Изследванията показват, че често използваните UV абсорбатори абсорбират дължини на вълните изключително в ултравиолетовия спектър и не абсорбират видимата светлина. Следователно органичните слънцезащитни продукти не предлагат защита срещу синята светлина.
Слънцезащитните продукти, предназначени единствено за UV защита, са недостатъчни, за да предпазят тялото от фотохимични увреждания, предизвикани от синята светлина. През последните години на международния пазар се появиха козметични продукти, които претендират, че предпазват кожата от вредното въздействие на синята светлина. Повечето от тези продукти се базират на антиоксидантни принципи. Макар че до известна степен те могат да намалят някои увреждания на кожата от синята светлина, съществуващите експерименти показват, че антиоксидантите сами по себе си не могат да осигурят идеална защита от синята светлина.
Изследването на механизмите, чрез които синята светлина уврежда кожата, е от съществено значение. Това изследване не само предоставя теоретична подкрепа за разработването на козметични продукти, предпазващи от синята светлина, но и идентифицира цели за прецизна грижа за кожата. Областта на козметичните продукти, предпазващи от синята светлина, има значителен потенциал за бъдещо развитие.