Saulės spinduliuotė – tai nuolatinė elektromagnetinė spinduliuotė, pasiekianti Žemės paviršių, kurią sudaro infraraudonieji, matomieji ir ultravioletiniai spinduliai. Tarp jų mėlyna šviesa yra trumpiausio bangos ilgio ir didžiausios energijos matomame spektre. Tyrimai rodo, kad mėlyna šviesa turi didesnį skvarbumą nei ultravioletiniai spinduliai ir odai daro žalą, palyginamą su UV spindulių poveikiu.
LED diodai skleidžia šviesą visame matomame spektre. Dėl plačiai paplitusių kompiuterių monitorių, mobiliųjų telefonų ir LCD televizorių žmonės vis dažniau yra veikiami mėlynos šviesos. Mobilieji telefonai ir nešiojamieji kompiuteriai skleidžia mėlyną šviesą, kurios bangos ilgis yra nuo 400 nm iki 460 nm, o bangos ilgis nuo 400 nm iki 440 nm yra toksiškas fibroblastams. Todėl negalima ignoruoti mėlynos šviesos daromos žalos odai.
Mėlyna šviesa odai daro įvairios formos žalą
Fotopoveikis odai pirmiausia pasireiškia fotofiziniu, fototerminiu ir fotocheminiu poveikiu. Mėlynos šviesos keliamas pavojus apima strazdanų ir senatvės dėmių atsiradimą, odos senėjimo pagreitinimą ir odos jautrumo padidėjimą.
Mėlyna šviesa sukelia apoptozę Kai mėlyna šviesa veikia mitochondrijas, ji sukelia apoptozę. Mitochondrijos yra pagrindinė oksidacinio streso ir reaktyviųjų deguonies rūšių (ROS) gamybos vieta ląstelėse, taip reguliuojant apoptozę. Mitochondrijos absorbuoja mėlyną šviesą (410 nm–440 nm) per elektronų transportavimo grandinę, sukeldamos oksidacines reakcijas, kurios sukelia ROS susidarymą.ROS sumažina mitochondrijų membranos potencialą, sukeldamas mitochondrijų pralaidumo pereinamojo porų (MPTP) atidarymą. Tai išlaisvina mitochondrijų citochromą C (CytC), kuris jungiasi prie apoptozę sukeliančio baltymo aktyvatoriaus-1 (Apaf-1), formuodamas apoptozinį kompleksą Apaf-1-CytC.Citoplazminėje matricoje apoptozės kompleksas įtraukia kaspazės šeimą. Kaspazė-9 patiria savaiminio skilimo aktyvaciją, po to aktyvuoja kaspazę-3 ir kaspazę-7, inicijuodama reakcijų kaskadą, kuri sukelia apoptozę.
Tuo pačiu metu mėlyna šviesa, kurią perduoda lipofuscino fluorescencinė grupė A2E, sukelia ląstelių pažeidimus.Intracelulinis metabolitas lipofuscinas veikia kaip senstančių ląstelių žymeklis. Jo pagrindinė fluorescuojanti dalis, N-acetileritritolis-N-retinolis etanolaminas (A2E), pasižymi dideliu jautrumu mėlynai šviesai. Mėlynos šviesos stimuliacijos metu A2E pagreitina reaktyviųjų deguonies rūšių (ROS) gamybą ir aktyvuoja apoptozės kelią.Tyrimai rodo, kad A2E yra daugiausia lokalizuotas lizosomose, mažai pasiskirstęs mitochondrijų membranose ir nėra kitose organelėse. A2E mediatorių mėlynos šviesos sukelti ląstelių pažeidimai pasireiškia dviem skirtingais būdais. Pirma, mėlynos šviesos poveikis sutrikdo lizosomų transmembraninį elektronų gradientą, dėl to lizosomų fermentai ir ROS išsiskiria į citoplazmą, taip sukeldami apoptozę.Antra, A2E mitochondrijų membranoje sukelia mitochondrijų membranos anomalijas, skatindamas mirtį skatinančių veiksnių, Apaf ir apoptozę sukeliančio veiksnio (AIF), išsiskyrimą, taip inicijuodamas mitochondrijų mediuojamą apoptozės procesą.Moksliniai tyrimai apie mėlynosios šviesos sukeltą odos fotosenėjimą rodo, kad, kaip ir ultravioletinė spinduliuotė, mėlynoji šviesa generuoja reaktyviąsias deguonies rūšis, kurios aktyvuoja mitogeno aktyvuotos proteinkinazės (MAPK) signalizacijos kelią. Šis kelias tada aktyvuoja pasroviui esančius transkripcijos faktorius, tokius kaip c-Jun N-terminalinė kinazė (JNK) irląstelių išorės signalų reguliuojamą kinazę (ERK) ir p38, taip aktyvuodamas transkripcijos faktorių AP-1 ir indukuodamas matricos metaloproteinazės (MMP) ekspresiją.Tarp šių nenormaliai ekspresuojamų MMP, MMP-1 skaido svarbiausias I ir III tipo kolageno skaidulas žmogaus odoje, o MMP-3 skaido IV tipo kolageno skaidulas bazinėje membranoje, taip sukeldamas odos fotosenėjimo efektus.
Tiek mėlyna šviesa, tiek ultravioletinė spinduliuotė yra pagrindinės odos senėjimo priežastys. Nors yra atlikta daug tyrimų apie UVA ir UVB spinduliuotės poveikį odai, tyrimai, nagrinėjantys mėlynos šviesos poveikį, reikalauja tolesnio tobulinimo.Palyginti su ultravioletine spinduliuote, mėlynoji šviesa turi ilgesnį bangos ilgį, todėl geriau prasiskverbia per epidermį ir dermą. Dėl to ji gali padaryti didelę žalą epitelio ląstelių mitochondrijoms. Mėlynoji šviesa skleidžia intensyvumą, palyginamą su vidurdienio ultravioletine spinduliuote, todėl lengvai sukelia odos paraudimą, uždegimą, sausumą, pleiskanojimą ir tempimą.Tyrimai patvirtina, kad mėlynoji šviesa keičia epidermio ląstelių struktūrą ir mažina kolageno bei elastino gamybą, o tai veda prie odos fotosenėjimo. Taigi, mėlynosios šviesos daroma žala odai pirmiausia kyla dėl reaktyviųjų deguonies rūšių kaupimosi, kuris sukelia ląstelių pažeidimus, apoptozę ir tokias problemas kaip fotosenėjimas.
Mėlyna šviesa sukelia odos pigmentaciją per Opsin3, G baltymų receptorių superšeimos narį, esantį epidermio keratinocituose ir melanocituose. Mėlyna šviesa aktyvuoja Opsin3, sukelia tirozino ir dopa-dehidrogenazės izomerazės ekspresiją ląstelėse, o tai skatina melanino susidarymą ir sukelia odos pigmentaciją.
Tyrimai rodo, kad naudojant plačio spektro saulės kremus, blokuojančius UVB ir dalį UVA spindulių, didžioji dalis ląstelių pažeidimų gali atsirasti dėl saulės mėlynosios šviesos ir likusių UVA spindulių; saulės kremai, blokuojantys tik UVA spindulius, gali tik iš dalies sumažinti laisvųjų radikalų susidarymą žmogaus odoje. Taigi, mėlynoji šviesa taip pat yra svarbus veiksnys, prisidedantis prie laisvųjų radikalų kaupimosi organizme.
Ribota mėlynosios šviesos apsauga nuo saulės kremų
2015 m. leidime „Kosmetikos saugos techninės specifikacijos“ saulės kremai apibrėžiami kaip medžiagos, dedamos į kosmetikos gaminius, siekiant apsaugoti odą nuo tam tikros ultravioletinės spinduliuotės žalos arba apsaugoti patį gaminį, naudojant šviesos absorbciją, atspindį arba sklaidą. Šioje specifikacijoje išvardyti 27 leidžiami kosmetiniai saulės kremai, kurie pirmiausia skirstomi į neorganinius ir organinius.
Neorganiniai saulės kremai pirmiausia apsaugo nuo UV spindulių, sugerdami ir sklaidydami šviesą. Titano dioksidas ir cinko oksidas, kurių dalelės yra nanoskalės dydžio, šiuo metu yra labiausiai paplitę neorganiniai saulės kremai, naudojami saulės apsaugos kosmetikoje, kurie veikia sugerdami UV spindulius.Titanas dioksidas ir cinko oksidas yra puslaidininkių medžiagos. Jų juostos tarpai (energijos skirtumas tarp žemiausio laidumo juostos energijos lygio ir aukščiausio valentinės juostos energijos lygio) yra atitinkamai 3,06 eV (rutilio tipo, R tipo) ir 3,23 eV, atitinkantys 405 nm ir 385 nm sugėrimo bangų ilgius. Todėl jie gali veiksmingai sugerti tik ultravioletinę šviesą, kurios bangos ilgis yra nuo 100 nm iki 400 nm.
Didesnio dydžio dalelės saulės kremuose padidina sklaidą, bet sumažina absorbciją; mažesnės dalelės silpnina sklaidą, bet stiprina absorbciją. Kai dalelių dydis yra pakankamai mažas, šviesos sklaida tampa nereikšminga, todėl gaunamas didelis pralaidumas. Taigi, nanoskalės neorganiniai saulės kremai veiksmingai blokuoja ultravioletinę spinduliuotę, bet negali apsaugoti nuo mėlynos šviesos.
Organiniai saulės kremai savo molekulėse turi aromatinių arba chromoforinių struktūrų. Jie absorbuoja fotonus per uždaras konjuguotas sistemas, išskirdami energiją per rezonansinius kvantinius efektus arba fluorescenciją/fosforescenciją. Tuo pačiu metu enolizacijos procesas verčia molekulę sunaudoti energiją, sukuriant energijos ciklą, kuriame aukštos energijos būsenos pereina į žemesnės energijos būsenas, taip užtikrinant apsaugą nuo UV spindulių.Tyrimai rodo, kad dažniausiai naudojami UV absorbentai sugeria tik ultravioletinio spektro bangų ilgius ir nesugeria matomos šviesos. Todėl organiniai saulės kremai neteikia apsaugos nuo mėlynosios šviesos.
Saulės kremai, skirti tik UV apsaugai, yra nepakankami, kad apsaugotų kūną nuo fotocheminių pažeidimų, kuriuos sukelia mėlynoji šviesa. Pastaraisiais metais tarptautinėje rinkoje pasirodė kosmetikos priemonės, kurios, kaip teigiama, apsaugo odą nuo mėlynosios šviesos daromos žalos. Dauguma šių produktų yra pagrįsti antioksidantų principais. Nors jie tam tikru mastu gali sumažinti mėlynosios šviesos daromą žalą odai, esami eksperimentai rodo, kad vien antioksidantai negali užtikrinti idealios apsaugos nuo mėlynosios šviesos.
Būtina ištirti mechanizmus, kuriais mėlynoji šviesa pažeidžia odą. Šie tyrimai ne tik suteikia teorinį pagrindą mėlynosios šviesos apsauginių kosmetikos priemonių kūrimui, bet ir nustato tikslius odos priežiūros tikslus. Mėlynosios šviesos apsauginių kosmetikos priemonių sritis turi didelį potencialą ateities plėtrai.