Päikesekiirgus on Maa pinnale jõudev pidev elektromagnetiline kiirgus, mis koosneb infrapunakiirgusest, nähtavast valgusest ja ultraviolettkiirgusest. Neist sinine valgus on nähtava spektri lühima lainepikkusega ja kõrgeima energiaga. Uuringud näitavad, et sinine valgus tungib nahka sügavamale kui ultraviolettkiirgus, tekitades nahale sarnast kahju nagu UV-kiirgus.
LED-id kiirgavad valgust kogu nähtava spektri ulatuses. Arvutimonitoride, mobiiltelefonide ja LCD-televiisorite laialdane kasutamine on suurendanud inimeste kokkupuudet sinise valguse kanssa. Mobiiltelefonid ja sülearvutid kiirgavad sinist valgust lainepikkuste vahemikus 400 nm kuni 460 nm, kusjuures lainepikkused vahemikus 400 nm kuni 440 nm avaldavad fibroblastidele tsütotoksilist mõju. Seetõttu ei tohi sinise valguse nahale tekitatavat kahju alahinnata.
Sinine valgus tekitab nahale mitmesuguseid kahjustusi
Fotokahjustused mõjutavad nahka peamiselt fotofüüsikaliste, fototermiliste ja fotokeemiliste mõjude kaudu. Sinise valguse ohtlikkus seisneb selles, et see tekitab freckles'e ja vanuseplekke, kiirendab naha vananemist ja suurendab naha tundlikkust.
Sinine valgus indutseerib apoptoosi Kui sinine valgus mõjutab mitokondreid, indutseerib see apoptoosi. Mitokondrid on rakkudes oksüdatiivse stressi ja reaktiivsete hapnikuühendite (ROS) tootmise peamine koht, reguleerides seeläbi apoptoosi. Mitokondrid neelavad sinist valgust (410 nm–440 nm) elektronide transpordiahela kaudu, käivitades oksüdatiivsed reaktsioonid, mis indutseerivad ROS-i moodustumist.ROS vähendab mitokondrite membraani potentsiaali, põhjustades mitokondrite läbilaskvuse ülemineku pooride (MPTP) avanemist. See vabastab mitokondrite tsütokroom C (CytC), mis seondub apoptoosiga seotud valgu aktivaatoriga 1 (Apaf-1), moodustades apoptootilise kompleksi Apaf-1-CytC.Tsütoplasma maatriksis värbab apoptoosikompleks kaspaasi perekonna. Kaspaas-9 läbib isekülgmise lõhustumise ja aktiveerumise, aktiveerides seejärel kaspaasi-3 ja kaspaasi-7, algatades apoptoosi indutseerivate reaktsioonide kaskaadi.
Samal ajal põhjustab lipofussiini A2E fluorestsentsrühmaga vahendatud sinine valgus rakkude kahjustusi.Rakusisene metaboliit lipofuskiin on vananevate rakkude marker. Selle peamine fluorestsentsrühm, N-atsetüülerütritool-N-retinooletanoolamiin (A2E), on sinise valguse suhtes väga tundlik. Sinise valguse stimuleerimisel kiirendab A2E reaktiivsete hapnikuühendite (ROS) tootmist ja aktiveerib apoptoosi rada.Uuringud näitavad, et A2E paikneb peamiselt lüsosomides, vähemal määral mitokondriaalsetel membraanidel ja puudub teistes organellides. A2E poolt vahendatud sinise valguse kahjustus rakkudele avaldub kahel erineval viisil. Esiteks häirib sinise valguse kokkupuude lüsosomaalse transmembraanse elektronide gradiendi, mis viib lüsosomaalsete ensüümide ja ROS vabanemiseni tsütoplasmasse, indutseerides seeläbi apoptoosi.Teiseks indutseerib mitokondriaalse membraani A2E mitokondriaalse membraani anomaaliaid, põhjustades surma soodustavate faktorite, Apaf ja apoptoosi indutseeriva faktori (AIF) vabanemise, algatades seeläbi mitokondriaalselt vahendatud apoptootilise protsessi.Sinise valguse poolt indutseeritud naha foto vananemise uuringud viitavad sellele, et sarnaselt ultraviolettkiirgusega tekitab sinine valgus reaktiivseid hapniku liike, mis aktiveerivad mitogeeni poolt aktiveeritud proteiinkinaasi (MAPK) signaalitee. See signaalitee aktiveerib seejärel allavoolu transkriptsioonifaktoreid, nagu c-Jun N-terminaalne kinaas (JNK) jarakuvälise signaaliga reguleeritud kinaasi (ERK) ja p38, aktiveerides seeläbi transkriptsioonifaktori AP-1 ja indutseerides maatriksi metalloproteinaasi (MMP) ekspressiooni.Nende ebanormaalselt ekspresseeritud MMP-de hulgas lagundab MMP-1 inimese nahas kõige olulisemad I ja III tüüpi kollageenikiud, samas kui MMP-3 lagundab IV tüüpi kollageenikiud alusmembraanis, põhjustades seeläbi naha foto-vananemist.
Nii sinine valgus kui ka ultraviolettkiirgus on peamised naha vananemise põhjustajad. Kuigi UVA- ja UVB-kiirguse mõju nahale on põhjalikult uuritud, vajavad sinise valguse mõju uurivad uuringud edasist arendamist.Võrreldes ultraviolettkiirgusega on sinisel valgusel pikem lainepikkus, mis võimaldab sellel tungida sügavamale epidermisesse ja dermisesse. See võimaldab tal tekitada olulist kahju epiteelirakkude mitokondritele. Sinine valgus kiirgab intensiivsust, mis on võrreldav keskpäevase ultraviolettkiirgusega, põhjustades kergesti naha punetust, põletikku, kuivust, ketendust ja pinget.Uuringud kinnitavad, et sinine valgus muudab epidermise rakkude struktuuri ja vähendab kollageeni ja elastiini tootmist, põhjustades naha fotovananemist. Seega tuleneb sinise valguse nahale tekitatav kahju peamiselt reaktiivsete hapnikuühendite kogunemisest, mis põhjustab rakkude kahjustusi, apoptoosi ja selliseid probleeme nagu fotovananemine.
Sinine valgus põhjustab naha pigmentatsiooni Opsin3 kaudu, mis kuulub G-valgu-seotud retseptorite superperekonda ja esineb epidermise keratinotsüütides ja melanootsüütides. Sinine valgus aktiveerib Opsin3, käivitades türosinaasi ja dopa-dehüdrogenaasi isomeeraasi rakusisese ekspressiooni, mis soodustab melaniini moodustumist ja põhjustab naha pigmentatsiooni.
Uuringud näitavad, et kui kasutatakse laia spektriga päikesekaitsekreeme, mis blokeerivad UVB- ja osaliselt UVA-kiirgust, võib enamik rakkude kahjustustest tuleneda päikesevalguse sinisest valgusest ja jääk-UVA-kiirgusest; ainult UVA-kiirgust blokeerivad päikesekaitsekreemid suudavad ainult osaliselt vähendada vabade radikaalide teket inimese nahas. Seega on sinine valgus ka oluline vabade radikaalide kogunemise tekitaja organismis.
Päikesekaitsekreemide piiratud kaitse sinise valguse eest
2015. aasta väljaanne „Cosmetic Safety Technical Specifications” (Kosmeetikatoodete ohutuse tehnilised spetsifikatsioonid) määratleb päikesekaitsekreemid kui kosmeetikatoodetesse lisatud ained, mis kaitsevad nahka spetsiifilise ultraviolettkiirguse kahjustuste eest või kaitsevad toodet ennast, kasutades valguse neeldumist, peegeldumist või hajumist. Selles spetsifikatsioonis on loetletud 27 lubatud kosmeetikatoodete päikesekaitsekreemi, mis on peamiselt liigitatud anorgaanilisteks või orgaanilisteks.
Anorgaanilised päikesekaitseained kaitsevad peamiselt UV-kiirguse eest valguse neeldumise ja hajumise kaudu. Titaandioksiid ja tsinkoksiid, mõlemad nanomõõtmetega osakestena, on praegu kõige levinumad anorgaanilised päikesekaitseained päikesekaitse kosmeetikatoodetes, mis toimivad UV-kiirte neeldumise kaudu.Nii titaandioksiid kui ka tsinkoksiid on pooljuhtmaterjalid. Nende bandgapid (energiaerinevus juhtivusvöö madalaima energiataseme ja valentsvöö kõrgeima energiataseme vahel) on vastavalt 3,06 eV (rutiil-tüüp, R-tüüp) ja 3,23 eV, mis vastab neeldumislainepikkustele 405 nm ja 385 nm. Seega suudavad nad efektiivselt neelata ultraviolettkiirgust ainult lainepikkuste vahemikus 100 nm kuni 400 nm.
Suuremad osakesed päikesekaitsekreemides suurendavad hajumist, kuid vähendavad neeldumist; väiksemad osakesed nõrgendavad hajumist, kuid tugevdavad neeldumist. Kui osakeste suurus on piisavalt väike, muutub valguse hajumine tähtsusetuks, mis tagab kõrge läbilaskvuse. Seega blokeerivad nanomõõtmelised anorgaanilised päikesekaitsekreemid efektiivselt ultraviolettkiirgust, kuid ei suuda kaitsta sinise valguse eest.
Orgaanilised päikesekaitseained sisaldavad oma molekulides aromaatset või kromoforstruktuuri. Nad neelavad fotoneid suletud konjugeeritud süsteemide kaudu, vabastades energiat resonantsete kvantüleminekute või fluorestsentsi/fosforestsentsi kaudu. Samal ajal põhjustab enolisatsiooniprotsess molekuli energia tarbimise, luues energiatsükli, kus kõrge energiaga olekud lähevad üle madalama energiaga olekutesse, pakkudes seeläbi UV-kaitset.Uuringud näitavad, et tavaliselt kasutatavad UV-neeldajad neelavad ainult ultraviolettspektri lainepikkusi ega neela nähtavat valgust. Seega ei paku orgaanilised päikesekaitseained kaitset sinise valguse eest.
Ainult UV-kaitseks mõeldud päikesekaitsekreemid ei ole piisavad, et kaitsta keha sinise valguse põhjustatud fotokeemiliste kahjustuste eest. Viimastel aastatel on rahvusvahelisel turul ilmunud kosmeetikatooted, mis väidavad, et kaitsevad nahka sinise valguse kahjuliku mõju eest. Enamik neist toodetest põhineb antioksüdantidel. Kuigi need võivad teataval määral leevendada sinise valguse kahjulikku mõju nahale, näitavad olemasolevad eksperimendid, et antioksüdandid üksi ei suuda tagada ideaalset sinise valguse kaitset.
On oluline uurida mehhanisme, mille kaudu sinine valgus nahka kahjustab. See uurimistöö ei paku mitte ainult teoreetilist tuge sinise valguse eest kaitsvate kosmeetikatoodete arendamiseks, vaid aitab ka kindlaks määrata täpse nahahoolduse sihtmärgid. Sinise valguse eest kaitsvate kosmeetikatoodete valdkonnal on tulevikus suur arengupotentsiaal.