Sluneční záření označuje nepřetržité elektromagnetické záření dopadající na povrch Země, které zahrnuje infračervené, viditelné a ultrafialové paprsky. Z nich má modré světlo nejkratší vlnovou délku a nejvyšší energetické pásmo v rámci viditelného spektra. Výzkumy ukazují, že modré světlo má větší penetraci než ultrafialové paprsky a způsobuje poškození pokožky srovnatelné s expozicí UV záření.
LED diody vyzařují světlo v celém viditelném spektru. Rozšířené používání počítačových monitorů, mobilních telefonů a LCD televizorů zvýšilo vystavení lidí modrému světlu. Mobilní telefony a notebooky vyzařují modré světlo v rozsahu vlnových délek 400 nm až 460 nm, přičemž modré světlo mezi 400 nm a 440 nm vykazuje cytotoxicitu vůči fibroblastům. Proto by nemělo být opomíjeno poškození, které modré světlo způsobuje pokožce.
Modré světlo způsobuje různé formy poškození kůže
Fotopoškození ovlivňuje kůži především fotofyzikálními, fototermálními a fotochemickými účinky. Mezi nebezpečí modrého světla patří vyvolávání pih a stařeckých skvrn, urychlování stárnutí kůže a zvyšování citlivosti kůže.
Modré světlo indukuje apoptózu Když modré světlo působí na mitochondrie, indukuje apoptózu. Mitochondrie slouží jako primární místo pro oxidační stres a produkci reaktivních forem kyslíku (ROS) v buňkách, čímž regulují apoptózu. Mitochondrie absorbují modré světlo (410 nm–440 nm) prostřednictvím elektronového transportního řetězce, což spouští oxidační reakce, které indukují tvorbu ROS.ROS snižuje mitochondriální membránový potenciál, což způsobuje otevření mitochondriálního permeabilního přechodového póru (MPTP). Tím se uvolňuje mitochondriální cytochrom C (CytC), který se váže na proteinový aktivátor 1 související s apoptózou (Apaf-1) a tvoří apoptotický komplex Apaf-1-CytC.V cytoplazmatické matrici apoptotický komplex rekrutuje rodinu kaspáz. Kaspáza-9 prochází sebekleštěním a aktivací, následně aktivuje kaspázu-3 a kaspázu-7, čímž spouští kaskádu reakcí, které indukují apoptózu.
Současně modré světlo zprostředkované fluorescenční skupinou lipofuscinu A2E způsobuje poškození buněk.Intracelulární metabolit lipofuscin slouží jako marker senescentních buněk. Jeho primární fluorescenční skupina, N-acetylerythritol-N-retinol ethanolamin (A2E), vykazuje vysokou citlivost na modré světlo. Po stimulaci modrým světlem A2E urychluje produkci reaktivních forem kyslíku (ROS) a aktivuje apoptotickou dráhu.Výzkum ukazuje, že A2E se nachází převážně v lysozomech, s malým zastoupením na mitochondriálních membránách, a není přítomen v jiných organelách. Poškození buněk modrým světlem zprostředkované A2E se projevuje dvěma odlišnými způsoby. Za prvé, vystavení modrému světlu narušuje transmembránový elektronový gradient lysozomů, což vede k uvolnění lysozomálních enzymů a ROS do cytoplazmy, čímž indukuje apoptózu.Za druhé, A2E na mitochondriální membráně indukuje abnormality mitochondriální membrány, což vede k uvolnění faktorů podporujících smrt, Apaf a faktoru indukujícího apoptózu (AIF), čímž se spouští mitochondriálně zprostředkovaný apoptotický proces.Výzkum fotoagingu kůže vyvolaného modrým světlem naznačuje, že stejně jako ultrafialové záření generuje modré světlo reaktivní formy kyslíku, které aktivují signální dráhu mitogenem aktivované protein kinázy (MAPK). Tato dráha pak aktivuje downstreamové transkripční faktory, jako je c-Jun N-terminální kináza (JNK) aextracelulární signálem regulovanou kinázu (ERK) a p38, čímž aktivuje transkripční faktor AP-1 a indukuje expresi matrixové metaloproteinázy (MMP).Mezi těmito abnormálně exprimovanými MMP degraduje MMP-1 nejdůležitější kolagenová vlákna typu I a typu III v lidské kůži, zatímco MMP-3 degraduje kolagenová vlákna typu IV v bazální membráně, čímž indukuje fotoagingové účinky na kůži. Modré světlo i ultrafialové záření jsou primárními příčinami stárnutí kůže. Zatímco o účincích UVA a UVB záření na kůži existuje rozsáhlý výzkum, studie zkoumající dopad modrého světla vyžadují další pokrok.Ve srovnání s ultrafialovým zářením má modré světlo delší vlnovou délku, což mu umožňuje větší pronikání epidermis a dermis. To mu umožňuje způsobit značné poškození mitochondrií v epiteliálních buňkách. Intenzita vyzařovaného modrého světla se blíží intenzitě poledního ultrafialového záření, což snadno způsobuje zarudnutí, zánět, suchost, olupování a napětí kůže.Výzkum potvrzuje, že modré světlo mění strukturu epidermálních buněk a snižuje produkci kolagenu a elastinu, což vede k fotoagingu pokožky. Poškození, které modré světlo způsobuje pokožce, tedy primárně vyplývá z akumulace reaktivních forem kyslíku, které způsobují poškození buněk, apoptózu a problémy, jako je fotoaging.
Modré světlo vyvolává pigmentaci kůže prostřednictvím Opsin3, člena superrodiny receptorů spojených s G proteiny, který se vyskytuje v epidermálních keratinocytech a melanocytech. Modré světlo aktivuje Opsin3, což spouští intracelulární expresi tyrosinázy a dopa-dehydrogenázy izomerázy, která podporuje tvorbu melaninu a vede k pigmentaci kůže.
Výzkumy ukazují, že při použití širokospektrálních opalovacích krémů blokujících UVB a částečně UVA může většina poškození buněk pocházet z modrého světla slunečního záření a zbytkového UVA; opalovací krémy blokující pouze UVA mohou pouze částečně snížit tvorbu volných radikálů v lidské kůži. Modré světlo tedy také významně přispívá k hromadění volných radikálů v těle.
Omezená ochrana před modrým světlem ze slunečních krémů
Vydání Cosmetic Safety Technical Specifications z roku 2015 definuje sluneční krémy jako látky přidávané do kosmetických přípravků za účelem ochrany pokožky před specifickým poškozením ultrafialovým zářením nebo za účelem ochrany samotného produktu pomocí absorpce, odrazu nebo rozptylu světla. Tato specifikace uvádí 27 povolených kosmetických slunečních krémů, které jsou primárně rozděleny do kategorií anorganické a organické.
Anorganické opalovací krémy chrání před UV zářením především prostřednictvím absorpce a rozptylu světla. Oxid titaničitý a oxid zinečnatý, oba s velikostí částic v nanoměřítku, jsou v současné době nejběžnějšími anorganickými opalovacími krémy v kosmetických přípravcích na ochranu před sluncem a fungují na principu absorpce UV paprsků.Oxid titaničitý i oxid zinečnatý jsou polovodičové materiály. Jejich pásová mezera (energetický rozdíl mezi nejnižší energetickou hladinou vodivého pásma a nejvyšší energetickou hladinou valenčního pásma) je 3,06 eV (typ rutil, typ R) a 3,23 eV, což odpovídá absorpčním vlnovým délkám 405 nm a 385 nm. V důsledku toho mohou účinně absorbovat pouze ultrafialové záření v rozsahu vlnových délek 100 nm až 400 nm.
Větší velikost částic v opalovacích krémech zvyšuje rozptyl, ale snižuje absorpci; menší částice oslabují rozptyl a posilují absorpci. Pokud je velikost částic dostatečně malá, rozptyl světla je zanedbatelný, což vede k vysoké propustnosti. Nanočásticové anorganické opalovací krémy tedy účinně blokují ultrafialové záření, ale nedokážou chránit před modrým světlem.
Organické opalovací krémy obsahují ve svých molekulách aromatické nebo chromoforové struktury. Absorbují fotony prostřednictvím uzavřených konjugovaných systémů a uvolňují energii prostřednictvím rezonančních kvantových efektů nebo fluorescence/fosforescence. Současně proces enolizace způsobuje, že molekula spotřebovává energii, čímž vytváří energetický cyklus, ve kterém dochází k přechodu z vysokých energetických stavů do stavů s nižší energií, a tím poskytuje ochranu před UV zářením.Výzkumy ukazují, že běžně používané UV absorbéry absorbují výhradně vlnové délky v ultrafialovém spektru a neabsorbují viditelné světlo. Organické opalovací krémy proto neposkytují žádnou ochranu před modrým světlem.
Opalovací krémy určené výhradně k ochraně před UV zářením nejsou dostatečné k ochraně těla před fotochemickým poškozením způsobeným modrým světlem. V posledních letech se na mezinárodním trhu objevily kosmetické přípravky, které tvrdí, že chrání pokožku před škodlivými účinky modrého světla. Většina těchto produktů je založena na antioxidačních principech. I když mohou do určité míry zmírnit některé škody způsobené modrým světlem na pokožce, existující experimenty ukazují, že samotné antioxidanty nemohou dosáhnout ideální ochrany před modrým světlem.
Je nezbytné zkoumat mechanismy, kterými modré světlo poškozuje pokožku. Tento výzkum nejen poskytuje teoretickou podporu pro vývoj kosmetických přípravků chránících před modrým světlem, ale také identifikuje cíle pro přesnou péči o pokožku. Oblast kosmetických přípravků chránících před modrým světlem má významný potenciál pro budoucí rozvoj.