Солнечное излучение — это непрерывное электромагнитное излучение, достигающее поверхности Земли, которое состоит из инфракрасных, видимых и ультрафиолетовых лучей. Среди них синий свет представляет собой самую короткую длину волны и самый высокий энергетический диапазон в видимом спектре. Исследования показывают, что синий свет обладает большей проникающей способностью, чем ультрафиолетовые лучи, нанося коже ущерб, аналогичный воздействию УФ-излучения.
Светодиоды излучают свет во всем видимом спектре. Широкое использование компьютерных мониторов, мобильных телефонов и ЖК-телевизоров увеличило воздействие синего света на людей. Мобильные телефоны и ноутбуки излучают синий свет в диапазоне длин волн от 400 до 460 нм, причем синий свет с длиной волны от 400 до 440 нм проявляет цитотоксичность по отношению к фибробластам. Следовательно, не следует недооценивать вред, наносимый коже синим светом.
Синий свет наносит коже многообразный вред
Фотоповреждение в первую очередь воздействует на кожу посредством фотофизических, фототермических и фотохимических эффектов. Опасности синего света включают появление веснушек и пигментных пятен, ускорение старения кожи и повышение ее чувствительности.
Синий свет вызывает апоптоз Когда синий свет воздействует на митохондрии, он вызывает апоптоз. Митохондрии служат основным местом окислительного стресса и производства активных форм кислорода (ROS) в клетках, тем самым регулируя апоптоз. Митохондрии поглощают синий свет (410 нм–440 нм) через цепь переноса электронов, вызывая окислительные реакции, которые индуцируют образование ROS.АФК снижают потенциал митохондриальной мембраны, вызывая открытие митохондриальных пор переходной проницаемости (MPTP). Это приводит к высвобождению митохондриального цитохрома C (CytC), который связывается с белком-активатором апоптоза-1 (Apaf-1), образуя апоптотический комплекс Apaf-1-CytC.В цитоплазматической матрице апоптотический комплекс рекрутирует семейство каспаз. Каспаза-9 подвергается саморасщеплению и активации, впоследствии активируя каспазу-3 и каспазу-7, инициируя каскад реакций, которые индуцируют апоптоз.
Одновременно с этим синий свет, опосредованный флуоресцентной группой липофусцина A2E, вызывает повреждение клеток.Внутриклеточный метаболит липофусцин служит маркером стареющих клеток. Его основная флуоресцентная группа, N-ацетилэритритол-N-ретинолэтаноламин (A2E), обладает высокой чувствительностью к синему свету. Под воздействием синего света A2E ускоряет выработку активных форм кислорода (ROS) и активирует путь апоптоза.Исследования показывают, что A2E преимущественно локализуется в лизосомах, с незначительным распределением на мембранах митохондрий, и отсутствует в других органеллах. Повреждение клеток синим светом, опосредованное A2E, проявляется двумя различными путями. Во-первых, воздействие синего света нарушает трансмембранный электронный градиент лизосом, что приводит к высвобождению лизосомальных ферментов и ROS в цитоплазму, тем самым индуцируя апоптоз.Во-вторых, A2E на митохондриальной мембране вызывает аномалии митохондриальной мембраны, стимулируя высвобождение факторов, способствующих гибели клеток, Apaf и фактора, индуцирующего апоптоз (AIF), тем самым инициируя митохондриальный процесс апоптоза.Исследования фотостарения кожи, вызванного воздействием синего света, показывают, что, как и ультрафиолетовое излучение, синий свет генерирует активные формы кислорода, которые активируют сигнальный путь митоген-активированной протеинкиназы (MAPK). Затем этот путь активирует нижестоящие факторы транскрипции, такие как c-Jun N-концевая киназа (JNK) ивнеклеточной сигнально-регулируемой киназы (ERK) и p38, тем самым активируя транскрипционный фактор AP-1 и индуцируя экспрессию матриксных металлопротеиназ (MMP).Среди этих аномально экспрессируемых MMP, MMP-1 разлагает наиболее важные волокна коллагена I и III типа в коже человека, а MMP-3 разлагает волокна коллагена IV типа в базальной мембране, вызывая тем самым фотостарение кожи.
Как синий свет, так и ультрафиолетовое излучение являются основными причинами старения кожи. В то время как существуют обширные исследования по влиянию UVA- и UVB-излучения на кожу, исследования, посвященные воздействию синего света, требуют дальнейшего развития.По сравнению с ультрафиолетовым излучением, синий свет имеет более длинную волну, что позволяет ему глубже проникать через эпидермис и дерму. Это позволяет ему наносить значительный ущерб митохондриям в эпителиальных клетках. Синий свет излучает интенсивность, сопоставимую с полуденным ультрафиолетовым излучением, легко вызывая покраснение, воспаление, сухость, шелушение и стянутость кожи.Исследования подтверждают, что синий свет изменяет структуру клеток эпидермиса и снижает выработку коллагена и эластина, что приводит к фотостарению кожи. Таким образом, повреждение кожи синим светом в первую очередь связано с накоплением активных форм кислорода, которые вызывают повреждение клеток, апоптоз и такие проблемы, как фотостарение.
Синий свет вызывает пигментацию кожи через опсин3, член суперсемейства рецепторов, связанных с G-белком, присутствующий в кератиноцитах и меланоцитах эпидермиса. Синий свет активирует опсин3, вызывая внутриклеточную экспрессию тирозиназы и допа-дегидрогеназы изомеразы, что способствует образованию меланина и приводит к пигментации кожи.
Исследования показывают, что при использовании солнцезащитных средств широкого спектра действия, блокирующих УФБ и часть УФА, большая часть повреждений клеток может быть вызвана синим светом солнечного света и остаточным УФА; солнцезащитные средства, блокирующие только УФА, могут лишь частично уменьшить образование свободных радикалов в коже человека. Таким образом, синий свет также в значительной степени способствует накоплению свободных радикалов в организме.
Ограниченная защита от синего света солнцезащитными кремами
В издании «Технические спецификации безопасности косметических средств» 2015 года солнцезащитные кремы определены как вещества, добавляемые в косметические средства для защиты кожи от определенных повреждений ультрафиолетовым излучением или для защиты самого продукта с помощью поглощения, отражения или рассеивания света. В этой спецификации перечислены 27 разрешенных косметических солнцезащитных кремов, в основном классифицированных как неорганические или органические.
Неорганические солнцезащитные средства в основном защищают от ультрафиолетового излучения путем поглощения и рассеивания света. Диоксид титана и оксид цинка, оба с наноразмерными частицами, в настоящее время являются наиболее распространенными неорганическими солнцезащитными средствами в косметике для защиты от солнца, которые действуют путем поглощения ультрафиолетовых лучей.Как диоксид титана, так и оксид цинка являются полупроводниковыми материалами. Их запрещенная зона (разница энергий между самым низким энергетическим уровнем зоны проводимости и самым высоким энергетическим уровнем валентной зоны) составляет 3,06 эВ (рутиловый тип, тип R) и 3,23 эВ соответственно, что соответствует длинам волн поглощения 405 нм и 385 нм. Следовательно, они могут эффективно поглощать ультрафиолетовый свет только в диапазоне длин волн от 100 нм до 400 нм.
Более крупные частицы в солнцезащитных кремах усиливают рассеяние, но снижают поглощение; более мелкие частицы ослабляют рассеяние, но усиливают поглощение. Когда размер частиц достаточно мал, рассеяние света становится незначительным, что обеспечивает высокую пропускаемость. Таким образом, наноразмерные неорганические солнцезащитные кремы эффективно блокируют ультрафиолетовое излучение, но не могут защитить от синего света.
Органические солнцезащитные средства содержат ароматические или хромофорные структуры в своих молекулах. Они поглощают фотоны через замкнутые конъюгированные системы, выделяя энергию через резонансные квантовые эффекты или флуоресценцию/фосфоресценцию. Одновременно процесс энолизации заставляет молекулу потреблять энергию, создавая энергетический цикл, в котором высокоэнергетические состояния переходят в низкоэнергетические, обеспечивая тем самым защиту от ультрафиолета.Исследования показывают, что широко используемые УФ-поглотители поглощают исключительно волны в ультрафиолетовом спектре и не поглощают видимый свет. Следовательно, органические солнцезащитные средства не обеспечивают защиту от синего света.
Солнцезащитные средства, предназначенные исключительно для защиты от ультрафиолета, недостаточны для защиты организма от фотохимического повреждения, вызванного синим светом. В последние годы на международном рынке появились косметические средства, которые, как утверждается, защищают кожу от вредного воздействия синего света. Большинство этих продуктов основаны на антиоксидантных принципах. Хотя они могут в определенной степени смягчить некоторые повреждения кожи, вызванные синим светом, существующие эксперименты показывают, что одни антиоксиданты не могут обеспечить идеальную защиту от синего света.
Исследование механизмов, по которым синий свет повреждает кожу, имеет важное значение. Эти исследования не только обеспечивают теоретическую основу для разработки косметических средств, защищающих от синего света, но и определяют цели для точного ухода за кожей. Область косметических средств, защищающих от синего света, имеет значительный потенциал для будущего развития.