Сонячна радіація — це безперервне електромагнітне випромінювання, що досягає поверхні Землі і складається з інфрачервоних, видимих і ультрафіолетових променів. Серед них синє світло має найкоротшу довжину хвилі і найвищу енергетичну смугу в видимому спектрі. Дослідження показують, що синє світло має більшу проникність, ніж ультрафіолетові промені, і завдає шкірі шкоди, порівнянної з впливом УФ-випромінювання.
Світлодіоди випромінюють світло у всьому видимому спектрі. Широке використання комп'ютерних моніторів, мобільних телефонів та РК-телевізорів збільшило вплив синього світла на людину. Мобільні телефони та ноутбуки випромінюють синє світло в діапазоні довжин хвиль від 400 до 460 нм, причому довжини хвиль від 400 до 440 нм виявляють цитотоксичність щодо фібробластів. Отже, не слід недооцінювати шкоду, яку синє світло завдає шкірі.
Синє світло завдає шкірі багаторазової шкоди
Фотопошкодження в першу чергу впливає на шкіру через фотофізичні, фототермічні та фотохімічні ефекти. Небезпека синього світла полягає у виникненні веснянок і пігментних плям, прискоренні старіння шкіри та підвищенні її чутливості.
Синє світло індукує апоптоз Коли синє світло впливає на мітохондрії, воно індукує апоптоз. Мітохондрії слугують основним місцем окисного стресу та утворення активних форм кисню (АФК) у клітинах, тим самим регулюючи апоптоз. Мітохондрії поглинають синє світло (410–440 нм) через ланцюг перенесення електронів, викликаючи окислювальні реакції, що індукують утворення АФК.АФК знижує потенціал мітохондріальної мембрани, викликаючи відкриття мітохондріальних пор перехідної проникності (MPTP). Це призводить до вивільнення мітохондріального цитохрому С (CytC), який зв'язується з активатором білка, пов'язаним з апоптозом-1 (Apaf-1), утворюючи апоптотичний комплекс Apaf-1-CytC.У цитоплазматичній матриці апоптотичний комплекс залучає сімейство каспаз. Каспаза-9 піддається саморозщепленню та активації, після чого активує каспазу-3 та каспазу-7, ініціюючи каскад реакцій, що індукують апоптоз.
Одночасно синє світло, опосередковане флуоресцентною групою A2E ліпофусцину, викликає пошкодження клітин.Внутрішньоклітинний метаболіт ліпофусцин служить маркером старіючих клітин. Його основна флуоресцентна частина, N-ацетилєритритол-N-ретинол етаноламін (A2E), виявляє високу чутливість до синього світла. Під впливом синього світла A2E прискорює вироблення активних форм кисню (ROS) і активує шлях апоптозу.Дослідження показують, що A2E переважно локалізується в лізосомах, з незначним розподілом на мітохондріальних мембранах, і відсутній в інших органелах. Пошкодження клітин синім світлом, опосередковане A2E, відбувається двома різними шляхами. По-перше, вплив синього світла порушує лізосомальний трансмембранний електронний градієнт, що призводить до вивільнення лізосомальних ферментів і АФК в цитоплазму, тим самим індукуючи апоптоз.По-друге, A2E на мітохондріальній мембрані викликає аномалії мітохондріальної мембрани, що призводить до вивільнення факторів, що сприяють загибелі клітин, Apaf та апоптоз-індукуючого фактора (AIF), тим самим ініціюючи мітохондріально-опосередкований апоптотичний процес.Дослідження фотостаріння шкіри, спричиненого синім світлом, показують, що, подібно до ультрафіолетового випромінювання, синє світло генерує активні форми кисню, які активують сигнальний шлях мітоген-активованої протеїнкінази (MAPK). Цей шлях потім активує низові транскрипційні фактори, такі як c-Jun N-кінцева кіназа (JNK) тапозаклітинну сигнально-регульовану кіназу (ERK) та p38, тим самим активуючи транскрипційний фактор AP-1 та індукуючи експресію матричної металопротеїнази (MMP).Серед цих аномально експресованих MMP, MMP-1 руйнує найважливіші волокна колагену типу I і типу III в шкірі людини, а MMP-3 руйнує волокна колагену типу IV в базальній мембрані, тим самим індукуючи ефекти фотостаріння шкіри.
Як синє світло, так і ультрафіолетове випромінювання є основними причинами старіння шкіри. Хоча існують широкі дослідження впливу випромінювання UVA і UVB на шкіру, дослідження впливу синього світла потребують подальшого розвитку.У порівнянні з ультрафіолетовим випромінюванням, синє світло має довшу довжину хвилі, що дозволяє йому глибше проникати через епідерміс і дерму. Це дозволяє йому завдавати значної шкоди мітохондріям в епітеліальних клітинах. Синє світло випромінює інтенсивність, порівнянну з полуденним ультрафіолетовим випромінюванням, легко викликаючи почервоніння, запалення, сухість, лущення та стягнутість шкіри.Дослідження підтверджують, що синє світло змінює структуру клітин епідермісу і зменшує вироблення колагену та еластину, що призводить до фотостаріння шкіри. Отже, шкода, яку синє світло завдає шкірі, в першу чергу пов'язана з накопиченням активних форм кисню, що викликає пошкодження клітин, апоптоз і такі проблеми, як фотостаріння.
Синє світло викликає пігментацію шкіри через опсин3, член суперродини рецепторів, пов'язаних з G-білком, присутній в кератиноцитах та меланоцитах епідермісу. Синє світло активує опсин3, викликаючи внутрішньоклітинну експресію тирозинази та допа-дегідрогенази ізомерази, що сприяє утворенню меланіну та призводить до пігментації шкіри.
Дослідження показують, що при використанні сонцезахисних засобів широкого спектра дії, що блокують УФБ і частину УФА, більшість пошкоджень клітин може бути спричинена синім світлом сонячного світла і залишковим УФА; сонцезахисні засоби, що блокують тільки УФА, можуть лише частково зменшити утворення вільних радикалів в шкірі людини. Таким чином, синє світло також є значним фактором, що сприяє накопиченню вільних радикалів в організмі.
Обмежений захист від синього світла сонцезахисними кремами
У виданні 2015 року «Технічні специфікації безпеки косметичних засобів» сонцезахисні креми визначаються як речовини, що додаються до косметичних засобів для захисту шкіри від конкретних ультрафіолетових променів або для захисту самого продукту за допомогою поглинання, відбиття або розсіювання світла. У цій специфікації перелічено 27 дозволених косметичних сонцезахисних кремів, які в основному класифікуються як неорганічні або органічні.
Неорганічні сонцезахисні засоби в першу чергу захищають від ультрафіолетового випромінювання шляхом поглинання та розсіювання світла. Діоксид титану та оксид цинку, обидва з нанорозмірними частинками, є на сьогодні найпоширенішими неорганічними сонцезахисними засобами в косметиці для захисту від сонця, які діють шляхом поглинання ультрафіолетових променів.Як діоксид титану, так і оксид цинку є напівпровідниковими матеріалами. Їхня ширина забороненої зони (різниця енергій між найнижчим рівнем енергії зони провідності та найвищим рівнем енергії валентної зони) становить відповідно 3,06 еВ (рутильний тип, тип R) та 3,23 еВ, що відповідає довжинам хвиль поглинання 405 нм та 385 нм. Отже, вони можуть ефективно поглинати ультрафіолетове світло лише в діапазоні довжин хвиль від 100 нм до 400 нм.
Більший розмір частинок у сонцезахисних кремах посилює розсіювання, але зменшує поглинання; менші частинки послаблюють розсіювання, але посилюють поглинання. Коли розмір частинок є достатньо малим, розсіювання світла стає незначним, що забезпечує високу проникність. Таким чином, нанорозмірні неорганічні сонцезахисні креми ефективно блокують ультрафіолетове випромінювання, але не можуть захистити від синього світла.
Органічні сонцезахисні засоби містять ароматичні або хромофорні структури в своїх молекулах. Вони поглинають фотони через закриті кон'юговані системи, вивільняючи енергію через резонансні квантові ефекти або флуоресценцію/фосфоресценцію. Одночасно процес енолізації змушує молекулу споживати енергію, створюючи енергетичний цикл, в якому високоенергетичні стани переходять у стани з нижчою енергією, забезпечуючи тим самим захист від УФ-випромінювання.Дослідження показують, що загальновживані поглиначі УФ-випромінювання поглинають хвилі виключно в ультрафіолетовому спектрі і не поглинають видиме світло. Отже, органічні сонцезахисні засоби не забезпечують захисту від синього світла.
Сонцезахисні засоби, призначені виключно для захисту від УФ-випромінювання, недостатні для захисту тіла від фотохімічного пошкодження, спричиненого синім світлом. В останні роки на міжнародному ринку з'явилися косметичні засоби, які, як стверджується, захищають шкіру від шкідливого впливу синього світла. Більшість цих продуктів базуються на антиоксидантних принципах. Хоча вони можуть певною мірою пом'якшити деякі пошкодження шкіри від синього світла, існуючі експерименти показують, що антиоксиданти самі по собі не можуть забезпечити ідеальний захист від синього світла.
Дослідження механізмів, за допомогою яких синє світло пошкоджує шкіру, є надзвичайно важливим. Це дослідження не тільки надає теоретичну підтримку для розробки косметичних засобів, що захищають від синього світла, але й визначає цілі для точного догляду за шкірою. Галузь косметичних засобів, що захищають від синього світла, має значний потенціал для майбутнього розвитку.