Solstråling refererer til den kontinuerlige elektromagnetiske stråling, der når Jordens overflade, og som består af infrarød stråling, synligt lys og ultraviolet stråling. Blandt disse har blåt lys den korteste bølgelængde og det højeste energibånd inden for det synlige spektrum. Forskning viser, at blåt lys har større gennemtrængningsevne end ultraviolet stråling og forårsager hudskader, der kan sammenlignes med UV-eksponering.
LED'er udsender lys over hele det synlige spektrum. Den udbredte brug af computerskærme, mobiltelefoner og LCD-fjernsyn har øget folks eksponering for blåt lys. Mobiltelefoner og bærbare computere udsender blåt lys inden for bølgelængdeområdet 400 nm til 460 nm, og blåt lys mellem 400 nm og 440 nm kan være cytotoksisk for fibroblaster. Derfor bør den skade, som blåt lys påfører huden, ikke overses.
Blåt lys forårsager flere former for hudskader
Fotoskader påvirker primært huden gennem fotofysiske, fototermiske og fotokemiske effekter. Farerne ved blåt lys omfatter fremkaldelse af fregner og alderspletter, fremskyndelse af hudens aldring og øget hudfølsomhed.
Blåt lys inducerer apoptose Når blåt lys virker på mitokondrier, inducerer det apoptose. Mitokondrier fungerer som det primære sted for oxidativt stress og produktionen af reaktive oxygenarter (ROS) i cellerne og regulerer dermed apoptose. Mitokondrier absorberer blåt lys (410 nm–440 nm) gennem elektrontransportkæden, hvilket udløser oxidative reaktioner, der inducerer dannelsen af ROS.ROS reducerer mitokondriernes membranpotentiale, hvilket forårsager åbning af mitokondriernes permeabilitetsovergangspore (MPTP). Dette frigiver mitokondriernes cytochrom C (CytC), som binder sig til apoptose-relateret proteinaktivator-1 (Apaf-1) og danner det apoptotiske kompleks Apaf-1-CytC.Inden for den cytoplasmatiske matrix rekrutterer det apoptotiske kompleks Caspase-familien. Caspase-9 gennemgår selvspaltning og aktivering, hvorefter Caspase-3 og Caspase-7 aktiveres, hvilket indleder en kaskade af reaktioner, der inducerer apoptose.
Samtidig forårsager blåt lys medieret af lipofuscin-fluorescerende gruppe A2E cellulær skade.Det intracellulære metabolit lipofuscin fungerer som en markør for senescente celler. Dets primære fluorescerende gruppe, N-acetylerythritol-N-retinol ethanolamin (A2E), udviser høj følsomhed over for blåt lys. Ved stimulering med blåt lys accelererer A2E produktionen af reaktive oxygenarter (ROS) og aktiverer apoptosevejen.Forskning indikerer, at A2E hovedsageligt er lokaliseret i lysosomer, med mindre fordeling på mitokondrielle membraner, og er fraværende i andre organeller. A2E-medieret blå lysskade på celler manifesterer sig i to forskellige veje. For det første forstyrrer eksponering for blåt lys den lysosomale transmembrane elektron gradient, hvilket fører til frigivelse af lysosomale enzymer og ROS i cytoplasmaet og derved inducerer apoptose.For det andet inducerer A2E på mitokondriemembranen mitokondriemembranabnormiteter, hvilket fremkalder frigivelse af dødsfremmende faktorer, Apaf og apoptoseinducerende faktor (AIF), hvorved den mitokondriemedierede apoptotiske proces initieres.Forskning i blålysinduceret fotoaldring af huden tyder på, at blålys, ligesom ultraviolet stråling, genererer reaktive iltarter, der aktiverer mitogen-aktiveret proteinkinase (MAPK) signalvejen. Denne vej aktiverer derefter nedstrøms transkriptionsfaktorer såsom c-Jun N-terminal kinase (JNK) ogekstracellulær signalreguleret kinase (ERK) og p38, hvilket aktiverer transkriptionsfaktoren AP-1 og inducerer matrixmetalloproteinase (MMP)-ekspression.Blandt disse unormalt ekspresserede MMP'er nedbryder MMP-1 de mest afgørende type I- og type III-kollagenfibre i menneskets hud, mens MMP-3 nedbryder type IV-kollagenfibre i basalmembranen og derved inducerer fotoaldringseffekter på huden. Både blåt lys og ultraviolet stråling er primære årsager til hudens aldring. Mens der findes omfattende forskning om virkningerne af UVA- og UVB-stråling på huden, kræver undersøgelser af blåt lys' indvirkning yderligere udvikling.Sammenlignet med ultraviolet stråling har blåt lys en længere bølgelængde, hvilket giver større gennemtrængning gennem epidermis og dermis. Dette gør det muligt at påføre betydelig skade på mitokondrier i epitelceller. Intensiteten af det udsendte blå lys nærmer sig intensiteten af ultraviolet stråling ved middagstid, hvilket let forårsager hudrødme, betændelse, tørhed, afskalning og stramhed.Forskning bekræfter, at blåt lys ændrer strukturen i epidermis-cellerne og reducerer produktionen af kollagen og elastin, hvilket fører til fotoaldring af huden. Derfor stammer den skade, som blåt lys påfører huden, primært fra akkumuleringen af reaktive iltarter, som forårsager cellulær skade, apoptose og problemer såsom fotoaldring.
Blåt lys inducerer hudpigmentering gennem Opsin3, et medlem af G-proteinkoblet receptorsuperfamilien, der findes i epidermale keratinocytter og melanocytter. Blåt lys aktiverer Opsin3, hvilket udløser intracellulær ekspression af tyrosinase og dopa-dehydrogenase-isomerase, som fremmer melanindannelse og resulterer i hudpigmentering.
Forskning viser, at når der anvendes bredspektrede solcremer, der blokerer UVB og delvist UVA, kan det meste af cellebeskadigelsen stamme fra sollysets blå lys og resterende UVA; solcremer, der kun blokerer UVA, kan kun delvist reducere dannelsen af frie radikaler i menneskets hud. Blåt lys er således også en væsentlig medvirkende årsag til ophobning af frie radikaler i kroppen.
Begrænset beskyttelse mod blåt lys fra solcremer
I 2015-udgaven af Cosmetic Safety Technical Specifications defineres solcremer som stoffer, der tilsættes kosmetik for at beskytte huden mod specifik skade fra ultraviolet stråling eller for at beskytte selve produktet ved hjælp af lysabsorption, refleksion eller spredning. Denne specifikation indeholder en liste over 27 tilladte kosmetiske solcremer, der primært er kategoriseret som uorganiske eller organiske.
Uorganiske solcremer beskytter primært mod UV-stråling gennem lysabsorption og -spredning. Titandioxid og zinkoxid, begge med partikler i nanostørrelse, er i øjeblikket de mest almindelige uorganiske solcremer i solbeskyttende kosmetik, der fungerer ved at absorbere UV-stråler.Både titandioxid og zinkoxid er halvledermaterialer. Deres båndgab (energiforskellen mellem det laveste energiniveau i ledningsbåndet og det højeste energiniveau i valensbåndet) er henholdsvis 3,06 eV (rutiltype, R-type) og 3,23 eV, hvilket svarer til absorptionsbølgelængder på 405 nm og 385 nm. Derfor kan de kun absorbere ultraviolet lys effektivt inden for bølgelængdeområdet 100 nm til 400 nm.
Større partikler i solcremer øger spredningen, men reducerer absorptionen; mindre partikler svækker spredningen, mens de styrker absorptionen. Når partikelstørrelsen er tilstrækkelig lille, bliver lysspredningen ubetydelig, hvilket giver høj transmission. Nanostørrelse uorganiske solcremer blokerer således effektivt ultraviolet stråling, men kan ikke afskærme mod blåt lys.
Organiske solcremer indeholder aromatiske eller kromoforstrukturer i deres molekyler. De absorberer fotoner via lukkede konjugerede systemer og frigiver energi gennem resonante kvanteovergange eller fluorescens/fosforescens. Samtidig forbruger enolisationsprocessen energi, hvilket skaber en cyklus, hvor molekylerne overgår fra højenergi- til lavenergitilstande og derved giver UV-beskyttelse.Forskning viser, at almindeligt anvendte UV-absorberende stoffer udelukkende absorberer bølgelængder inden for det ultraviolette spektrum og ikke absorberer synligt lys. Derfor giver organiske solcremer ingen beskyttelse mod blåt lys.
Solcremer, der udelukkende er designet til UV-beskyttelse, er ikke tilstrækkelige til at beskytte kroppen mod fotokemiske skader forårsaget af blåt lys. I de senere år er der kommet kosmetikprodukter på det internationale marked, der hævder at beskytte huden mod skader fra blåt lys. De fleste af disse produkter er baseret på antioxidanter. Selvom de til en vis grad kan mindske nogle af skaderne fra blåt lys på huden, viser eksisterende eksperimenter, at antioxidanter alene ikke kan opnå ideel beskyttelse mod blåt lys.
Det er vigtigt at undersøge de mekanismer, hvorved blåt lys beskadiger huden. Denne forskning giver ikke kun teoretisk støtte til udvikling af kosmetik, der beskytter mod blåt lys, men identificerer også mål for præcisionshudpleje. Området for kosmetik, der beskytter mod blåt lys, har et betydeligt potentiale for fremtidig udvikling.