Slnečné žiarenie je súvislé elektromagnetické žiarenie, ktoré dosahuje povrch Zeme a pozostáva z infračerveného, viditeľného a ultrafialového žiarenia. Z nich má modré svetlo najkratšiu vlnovú dĺžku a najvyššiu energetickú hladinu v rámci viditeľného spektra. Výskumy ukazujú, že modré svetlo má väčšiu penetráciu ako ultrafialové žiarenie a spôsobuje poškodenie pokožky podobné ako UV žiarenie.
LED diódy vyžarujú svetlo v celom viditeľnom spektre. Rozšírené používanie počítačových monitorov, mobilných telefónov a LCD televízorov zvýšilo vystavenie ľudí modrému svetlu. Mobilné telefóny a notebooky vyžarujú modré svetlo v rozsahu vlnových dĺžok od 400 nm do 460 nm, pričom vlnové dĺžky medzi 400 nm a 440 nm vykazujú cytotoxicitu voči fibroblastom. Preto by sa nemalo prehliadať poškodenie, ktoré modré svetlo spôsobuje pokožke.
Modré svetlo spôsobuje viacero foriem poškodenia pokožky
Fotopoškodenie ovplyvňuje pokožku predovšetkým prostredníctvom fotofyzikálnych, fototermálnych a fotochemických účinkov. Medzi nebezpečenstvá modrého svetla patrí vyvolávanie peh a stareckých škvŕn, urýchľovanie starnutia pokožky a zvyšovanie citlivosti pokožky.
Modré svetlo indukuje apoptózu Keď modré svetlo pôsobí na mitochondrie, indukuje apoptózu. Mitochondrie slúžia ako primárne miesto oxidačného stresu a produkcie reaktívnych foriem kyslíka (ROS) v bunkách, čím regulujú apoptózu. Mitochondrie absorbujú modré svetlo (410 nm – 440 nm) prostredníctvom reťazca transportu elektrónov, čím spúšťajú oxidačné reakcie, ktoré indukujú tvorbu ROS.ROS znižuje potenciál mitochondriálnej membrány, čo spôsobuje otvorenie mitochondriálneho priepustného prechodového póru (MPTP). Tým sa uvoľňuje mitochondriálny cytochróm C (CytC), ktorý sa viaže na proteínový aktivátor 1 súvisiaci s apoptózou (Apaf-1) a vytvára apoptotický komplex Apaf-1-CytC.V cytoplazmatickej matrici tento komplex aktivuje kaspázovú rodinu. Kaspáza-9 prechádza samonakrájavaním a aktiváciou, následne aktivuje kaspázu-3 a kaspázu-7. Tým sa spustí kaskáda reakcií vedúcich k programovanej bunkovej smrti.
Súčasne modré svetlo sprostredkované fluorescenčnou skupinou lipofuscinu A2E spôsobuje poškodenie buniek.Intracelulárny metabolit lipofuscin slúži ako marker senescentných buniek. Jeho primárna fluorescenčná časť, N-acetylerytritol-N-retinol etanolamín (A2E), vykazuje vysokú citlivosť na modré svetlo. Po stimulácii modrým svetlom A2E urýchľuje produkciu reaktívnych foriem kyslíka (ROS) a aktivuje apoptotickú dráhu.Výskumy naznačujú, že A2E sa nachádza prevažne v lyzozómoch, s menším výskytom na mitochondriálnych membránach, a nie je prítomný v iných organelách. Poškodenie buniek modrým svetlom sprostredkované A2E sa prejavuje dvoma odlišnými spôsobmi. Po prvé, vystavenie modrému svetlu narúša transmembránový elektronový gradient lyzozómov, čo vedie k uvoľneniu lyzozómových enzýmov a ROS do cytoplazmy, čím sa indukuje apoptóza.Po druhé, A2E na mitochondriálnej membráne indukuje abnormality mitochondriálnej membrány, čo vedie k uvoľneniu faktorov podporujúcich smrť, Apaf a faktoru indukujúceho apoptózu (AIF), čím sa iniciuje mitochondriálny apoptotický proces.Výskum fotoagingu kože vyvolaného modrým svetlom naznačuje, že podobne ako ultrafialové žiarenie, aj modré svetlo generuje reaktívne formy kyslíka, ktoré aktivujú signálnu dráhu mitogénom aktivovanej proteínkinázy (MAPK). Táto dráha potom aktivuje downstream transkripčné faktory, ako je c-Jun N-terminálna kináza (JNK) aextracelulárnej signálom regulovanej kinázy (ERK) a p38, čím aktivuje transkripčný faktor AP-1 a indukuje expresiu matrixovej metaloproteinázy (MMP).Medzi týmito abnormálne exprimovanými MMP MMP-1 degraduje najdôležitejšie kolagénové vlákna typu I a typu III v ľudskej koži, zatiaľ čo MMP-3 degraduje kolagénové vlákna typu IV v bazálnej membráne, čím indukuje fotoagingové účinky na kožu. Modré svetlo aj ultrafialové žiarenie sú primárnymi príčinami starnutia kože. Kým existuje rozsiahly výskum účinkov UVA a UVB žiarenia na kožu, štúdie skúmajúce vplyv modrého svetla si vyžadujú ďalší pokrok.V porovnaní s ultrafialovým žiarením má modré svetlo dlhšiu vlnovú dĺžku, čo mu umožňuje väčšiu penetráciu cez epidermis a dermis. To mu umožňuje spôsobiť značné poškodenie mitochondrií v epitelových bunkách. Modré svetlo vyžaruje intenzitu porovnateľnú s poludňajším ultrafialovým žiarením, čo ľahko vyvoláva začervenanie, zápal, suchosť, šupinatenie a napätie pokožky.Výskum potvrdzuje, že modré svetlo mení štruktúru epidermálnych buniek a znižuje produkciu kolagénu a elastínu, čo vedie k fotoagingu pokožky. Poškodenie, ktoré modré svetlo spôsobuje pokožke, vyplýva predovšetkým z akumulácie reaktívnych foriem kyslíka, ktoré spôsobujú poškodenie buniek, apoptózu a problémy, ako je fotoaging.
Modré svetlo vyvoláva pigmentáciu kože prostredníctvom Opsin3, člena superrodiny receptorov spojených s G proteínom, prítomného v keratinocytoch a melanocytoch epidermis. Modré svetlo aktivuje Opsin3, čím spúšťa intracelulárnu expresiu tyrozinázy a dopa-dehydrogenázy izomerázy, čo podporuje tvorbu melanínu a vedie k pigmentácii kože.
Výskumy ukazujú, že pri použití širokospektrálnych opaľovacích krémov blokujúcich UVB a čiastočne UVA môže väčšina poškodenia buniek pochádzať z modrého svetla slnečného žiarenia a zvyškového UVA; opaľovacie krémy blokujúce iba UVA môžu iba čiastočne znížiť tvorbu voľných radikálov v ľudskej koži. Modré svetlo taktiež významne prispieva k hromadeniu voľných radikálov v tele.
Obmedzená ochrana pred modrým svetlom zo slnečných krémov
Vydanie Cosmetic Safety Technical Specifications z roku 2015 definuje slnečné krémy ako látky pridávané do kozmetických výrobkov na ochranu pokožky pred špecifickým poškodením ultrafialovým žiarením alebo na ochranu samotného výrobku prostredníctvom absorpcie, odrazu alebo rozptylu svetla. Táto špecifikácia uvádza 27 povolených kozmetických slnečných krémov, ktoré sú primárne kategorizované ako anorganické alebo organické.
Anorganické opaľovacie krémy chránia pred UV žiarením predovšetkým prostredníctvom absorpcie a rozptylu svetla. Oxid titaničitý a oxid zinočnatý, oba s veľkosťou častíc v nanoměřítku, sú v súčasnosti najbežnejšími anorganickými opaľovacími krémami v kozmetických výrobkoch na ochranu pred slnkom, ktoré fungujú na princípe absorpcie UV žiarenia.Oxid titaničitý aj oxid zinočnatý sú polovodičové materiály. Ich pásmové medzery (energetický rozdiel medzi najnižšou energetickou hladinou vodivého pásma a najvyššou energetickou hladinou valenčného pásma) sú 3,06 eV (typ rutil, typ R) a 3,23 eV, čo zodpovedá absorpčným vlnovým dĺžkam 405 nm a 385 nm. V dôsledku toho môžu účinne absorbovať ultrafialové žiarenie iba v rozsahu vlnových dĺžok od 100 nm do 400 nm.
Väčšie častice v opaľovacích krémoch zvyšujú rozptyl, ale znižujú absorpciu; menšie častice oslabujú rozptyl a zároveň posilňujú absorpciu. Keď je veľkosť častíc dostatočne malá, rozptyl svetla je zanedbateľný, čo vedie k vysokej priepustnosti. Nanoškálové anorganické opaľovacie krémy teda účinne blokujú ultrafialové žiarenie, ale nedokážu chrániť pred modrým svetlom.
Organické opaľovacie krémy obsahujú vo svojich molekulách aromatické alebo chromoforové štruktúry. Absorbujú fotóny prostredníctvom uzavretých konjugovaných systémov a uvoľňujú energiu prostredníctvom rezonančných kvantových prechodov alebo fluorescencie/fosforescencie. Súčasne proces enolizácie spôsobuje, že molekula spotrebúva energiu, čím vytvára energetický cyklus, v ktorom prechádzajú stavy s vysokou energiou do stavov s nižšou energiou, čím poskytuje ochranu pred UV žiarením.Výskumy ukazujú, že bežne používané UV absorbéry absorbujú výlučne vlnové dĺžky v ultrafialovom spektre a neabsorbujú viditeľné svetlo. Organické opaľovacie krémy preto neposkytujú žiadnu ochranu proti modrému svetlu.
Opaľovacie krémy určené výlučne na ochranu pred UV žiarením nie sú dostatočné na ochranu tela pred fotochemickým poškodením spôsobeným modrým svetlom. V posledných rokoch sa na medzinárodnom trhu objavili kozmetické výrobky, ktoré tvrdia, že chránia pokožku pred škodlivými účinkami modrého svetla. Väčšina z týchto výrobkov je založená na antioxidačných princípoch. Hoci môžu do určitej miery zmierniť niektoré poškodenia pokožky spôsobené modrým svetlom, existujúce experimenty naznačujú, že samotné antioxidanty nemôžu dosiahnuť ideálnu ochranu pred modrým svetlom.
Je nevyhnutné skúmať mechanizmy, ktorými modré svetlo poškodzuje pokožku. Tento výskum nielenže poskytuje teoretickú podporu pre vývoj kozmetických výrobkov chrániacich pred modrým svetlom, ale aj identifikuje ciele pre presnú starostlivosť o pokožku. Oblasť kozmetických výrobkov chrániacich pred modrým svetlom má významný potenciál pre budúci rozvoj.