Jest już lato i mamy wakacje. Z tego względu doświadczamy wysokich temperatur i związanych z tym upałów. Niestety, ale bardzo często wiąże się to z oparzeniami skóry, którym dałoby się zaradzić gdybyśmy stosowali odpowiednią ochronę… Tylko jaką? Z pomocą przychodzą nam kremy z filtrem, na których się dzisiaj skupimy.

Rodzaje promieniowania ultrafioletowego

Kremy z filtrem przeciwsłonecznym to substancje, które mają na celu utrudnianie promieniom UV penetracji naszej skóry. Wyróżniamy trzy rodzaje promieniowania: UVA, UVB oraz UVC. 

UVA jest to rodzaj promieniowania ultrafioletowego o długości fali 315-400nm, które jest emitowane przez słońce w takim samym natężeniu przez cały rok, niezależnie od pogody czy pory roku. Istnieją dwa zakresy tego promieniowania:

• UVA-1 – długie, zakres długości fali to 340-400nm,

• UVA-2 – krótkie, zakres długości fali to 315-340nm.

Głównie odpowiada za fotostarzenie skóry i jest kancerogenne. Może uintensywniać rumień spowodowany nadmiernym opalaniem się. Odpowiada za odpowiednią pigmentację skóry, niestety przenika przez naskórek, dociera do skóry właściwej i wywiera negatywny wpływ na fibroblasty, macierz międzykomórkową oraz śródbłonki naczyń. Niszczy DNA i jest inicjatorem tworzenia się reaktywnych form tlenu w organizmie.

Kolejnym promieniowaniem jest UVB o długości fali 260-315nm. Jego emisja nie jest stała i największe promieniowanie będzie występować w sezonie letnim oraz między godziną 10, a 14. Ma wysoką energię. Odpowiedzialne jest za opaleniznę oraz poparzenia skóry, syntezę witaminy D oraz kancerogenezę. Ten rodzaj promieniowania może uszkadzać skórę, na szczęście nie dociera do skóry właściwej. 

Promieniowanie UVC cechuje długość fali 100-280nm. Jest to najsilniejszy rodzaj promieniowania, jednak w większości zostaje zatrzymane przez warstwę ozonową. 

Rodzaje filtrów przeciwsłonecznych

Ze względu na niekorzystny charakter powyższych rodzajów promieniowania ultrafioletowego powinno się stosować filtry przeciwsłoneczne. Wśród nich wyróżniamy filtry fizyczne, filtry chemiczne i filtry mieszane.

Te pierwsze nazywa się również filtrami mineralnymi lub nieorganicznymi. Ich działanie polega na odbijaniu promieniowania UV, a w szczególności promieniowania UVB. Wykazano niedawno, że również wykazują zdolność do absorbcji promieniowania. W składzie filtru będą to: Titanium dioxide – tlenek tytanu(IV),  zinc oxide – tlenek cynku, tlenki żelaza lub mika, czyli substancja chemiczna zaliczana do glinokrzemianów. Ten rodzaj filtrów jest szczególnie polecany dla małych dzieci.

Kolejnymi są filtry chemiczne, które absorbują szkodliwe promieniowanie, dzięki czemu chronią naszą skórę. W swojej budowie zawierają grupy karboksylowe, które pod wpływem kwantu promieniowania ulegają izomeryzacji. Dzięki temu tylko bardzo mała część promieniowania jest pochłaniane przez zewnętrzne warstwy naskórka. Filtry chemiczne możemy podzielić na filtry o:

• wąskim spektrum działania- chronią przed promieniowaniem UVB,
• średnio szerokim spektrum działania- chronią przed promieniowaniem UVA i UVB,
• szerokim spektrum działania- chronią przed promieniowaniem UVA.  

Przykładowe substancje stosowane jako filtry chemiczne to: pochodne kwasu p-aminobenzoesowego i kwasu salicylowego, kwas fenylobenzoimidazolosulfonowy, oktokrylen, estry kwasu cynamonowego – oktylowy i  izoamylowy, tetrametylobutylofenol, pochodne dibenzoilometanu.

Istnieją również filtry tzw. mieszane, które posiadają zarówno filtry mineralne jak i filtry chemiczne. Dzięki nim zostaje uzyskana największa ochrona, gdyż jednocześnie absorbują oraz odbijają promieniowanie.

Wskaźniki stosowane w opisach kremów przeciwsłonecznych

Istotną kwestią są również oznaczenia występujące na opakowaniach kosmetyków, mianowicie SPF,PPD, IPD oraz PA.

SPF (ang. Sun Protection Factor) to współczynnik ochrony przeciwsłonecznej i jest to ogólnoświatowy współczynnik określający czas ekspozycji na słońce, który nie spowoduje negatywnych efektów takich jak rumień, czy wysuszenie skóry. Jest to stosunek ilości promieniowania nadfioletowego powodującego oparzenie podczas opalania się przy użyciu filtra do ilości promieniowania powodującego takie samo oparzenie przy braku filtra. Obrazując, czas ekspozycji na słońcu przy użyciu filtru 50 bez wystąpienia rumienia jest 50 – krotnie większy niż czas takiej ekspozycji bez użycia filtru 50. Dodatkowo dana wartość mówi o ilości 10 minutowych ekspozycji na słońce. Przykładowo dla SPF 50 będzie to 50-10 minutowych wyjść lub 50x10minut=500 minut ekspozycji na słońce.

Nie mniej, istotną kwestią są predyspozycje indywidualne. Niejednokrotnie udowodniono, iż pomimo użycia filtra o danym wskaźniku SPF, oparzenie słoneczne wystąpiło wcześniej. Przy decydowaniu o długości wystawienia się na słońce powinno brać się pod uwagę kolor i kondycję skóry oraz wiek. Szczególnie narażone na negatywne skutki opalania są osoby o bardzo jasnej skórze, dzieci i osoby starsze.

Współczynnik PPD (ang. Peristent Pigment Darkening) określa ile razy zmniejszy się absorbcja promieniowania UVA przy zastosowaniu danego kosmetyku na skórę. Nie jest to jednolita skala, dlatego nie należy kierować się tylko tym kryterium.

Współczynnik IPD (ang. Immediate Pigment Darkening) określa efekty działania promieni UVA na skórę po 60 sekundach. Jest to wskaźnik mniej dokładny, a przez to rzadziej stosowany.

Innym współczynnikiem określającym ochronę przed promieniowaniem UVA jest PA. Obok symbolu umieszczone są „+”, które reprezentują stopień ochrony UVA danego produktu. Ten wskaźnik został opracowany w Japonii. Przykładowo:

• PA + to niska ochrona przed promieniowaniem UVA,
• PA ++ to umiarkowana ochrona przed promieniowaniem UVA,
• PA +++ to wysoka ochrona przed promieniowaniem UVA,
• PA ++++ to bardzo wysoka ochrona przed promieniowaniem UVA.

Istnieje też wskaźnik UPF (ang. Ultraviolet Protection Factor) i jest to wskaźnik określający ochronę przeciwsłoneczną dla ubrań. Jest to wskaźnik opisujący fotoprotekcję danego ubrania przed promieniowaniem UVA oraz UVB. Wyższy współczynnik UPF oznacza wyższą protekcję. Dodatkowo, mokre ubrania wykazują mniejszą ochronę, niż ubrania suche.

Mity dotyczące naturalnych filtrów przeciwsłonecznych

Ze względu na wzrastającą popularność tematu fotoprotekcji, coraz więcej osób stara się znaleźć naturalne źródła filtrów UV. Niestety pomimo głosów o wspaniałym działaniu  naturalnych olejów takich jak: olej kokosowy lub olej z pestek malin, nie zaleca się stosowania ich jako filtry UV. Są to substancje, które nie są fotostabilne i ich ochrona przed promieniowaniem UV nie jest wyższa niż SPF 10. Dla wspomnianego oleju kokosowego wskaźnik SPF=1,2, a dla oleju z pestek malin SPF wynosi 2,4. W badaniach naukowych podających wyższe wartości SPF brakuje wyników badań oraz sposobu przeprowadzania badania. Również te wartości potrafią być przedstawione w przedziałach liczbowych, co może świadczyć o uzyskaniu przypadkowych wyników zależnych od warunków pomiaru. Istnieją również badania potwierdzające zależność fotoprotekcji od regionu, w którym był pozyskiwany surowiec. Budzi to poważne wątpliwości co do faktycznej ochrony przeciwsłonecznej takich produktów. Tak samo połykanie suplementów diety zawierającej dane oleje roślinne nie daje fotoprotekcji na znaczącym poziomie.

Kolejnym częstym mitem jest twierdzenie, iż wysoki SPF sprawi, iż nie będziemy się opalać. Nie jest to całkowicie prawda. Nie istnieje krem przeciwsłoneczny, który chroniłby skórę przed promieniowaniem w 100%. Stosując filtry UV uzyskuje się stopniowo opaleniznę, bez wystąpienia lub ze znacznie zmniejszonymi negatywnymi efektami, takimi, jak poparzenie słoneczne. Dlatego zdecydowanie należy stosować ochronę przeciwsłoneczną, aby bronić się przed tymi negatywnymi efektami. Należy zaznaczyć, że nie istnieje coś takiego jak w pełni bezpieczne opalanie. Podczas tego procesu dochodzi do reakcji melanocytów znajdujących się w skórze. Wytwarzają one melaninę, która odpowiada za złocisty odcień skóry. Nadmierna ekspozycja na słońce skutkuje fotostarzeniem skóry – powstawaniem plam, przebarwień, zmarszczek oraz utratą jędrności skóry.

O czym należy pamiętać w fotoprotekcji?

• Jednokrotne nałożenie kremu nie daje ochrony na cały dzień.
• Krem z filtrem należy reaplikować po każdym przetarciu ręcznikiem lub pobycie w wodzie lub po czasie podanym przez producenta na opakowaniu.
• Długie przebywanie na słońcu, pomimo stosowania kremu SPF może powodować oparzenia słoneczne – wszystko zależy od predyspozycji danej osoby.
• Przed słońcem znacznie nie chronią nas oleje roślinne lub suplementy diety, które je zawierają.
• Krem SPF aplikujemy 20 minut przed wystawieniem się na promieniowanie UV (chyba, że producent zaleca inaczej).
• Nie żałujemy kremu! Na 1 cm² skóry powinno znaleźć się 2 mg produktu, aby uzyskać ochronę zapewnioną przez producenta kosmetyku.

Bibliografia

1. Ochrona skóry przed negatywnymi skutkami promieniowania UV Beata Stanisz Katedra i Zakład Chemii Farmaceutycznej Uniwersytetu Medycznego im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu
2. https://pl.wikipedia.org/wiki/Wska%C5%BAnik_ochrony_przeciws%C5%82onecznej
3. Sun protection factor: meaning and controversies^* Sergio Schalka^I; Vitor Manoel Silva dos Reis^I
4. https://www.kosmopedia.org/fakty-i-mity/filtry-uv/wysoki-spf-to-brak-opalenizny/
5. Aktualne zasady stosowania fotoprotekcji Emilia Fijak, Adriana Polańska
6. Recent Trends of Sunscreen Cosmetic: An Update Review by Le Thi Nhu Ngoc, Vinh Van Tran, Ju-Young Moon, Minhe Chae, Duckshin Park, Young-Chul Lee
7. Surowce i substancje pochodzenia naturalnego stosowane w fotoprotekcji Raw materials and substances of natural origin used in photoprotection Agata Kryczyk 1/, Joanna Piotrowska 1/, Włodzimierz Opoka 1/, Bożena Muszyńska 2/
8. UV-blocking potential of oils and juices S. Gause, A. Chauhan
9. https://pl.wikipedia.org/wiki/Tlenek_cynku
10. https://www.rzeklam.pl/olej-z-pestek-malin-spf-naturalny-krem-spf/

Zadanie autorskie

Informacja do zadań 1.1-1.4.

Tlenek cynku jest bezwonną, niepalną i białą substancją stałą. Ma szerokie spektrum zastosowań od budownictwa po branżę medyczną oraz kosmetologię. Roztwarza się w kwasach oraz zasadach i nie rozpuszcza się w wodzie. W reakcjach z zasadami tworzy związki kompleksowe z liczbą koordynacyjną 4 lub 6. Natomiast w reakcjach z kwasami tworzy sól, w których cynk jest na +2 stopniu utlenienia.

---

Zadanie 1.1.

Określ charakter chemiczny opisanego tlenku cynku.

………………………………………………………………………………………………

---

Zadanie 1.2.

Zaprojektuj doświadczenie chemiczne udowadniające charakter chemiczny tlenku cynku. Narysuj schemat przeprowadzonego doświadczenia, napisz obserwacje oraz wnioski.

Schemat:

Obserwacje:

………………………………………………………………………………………………

Wnioski:

………………………………………………………………………………………………

---

Zadanie 1.3.

Napisz reakcje chemiczne, który udowadniają charakter chemiczny tlenku cynku.

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

Zadanie 1.4

---

 Zad. 1.4

Do próbki tlenku cynku o masie 12g, zawierającego 20% zanieczyszczeń dodano 200 ml kwasu solnego o stężeniu 2 mol/dm³. Oblicz:

1.  masę głównego produktu, jeżeli wydajność reakcji wynosiła 85%,
2.  masę nieprzereagowanego kwasu solnego,
3. ile należałoby dodać zanieczyszczonego tlenku cynku, aby początkowo dodany kwas solny przereagował całkowicie?

Wynik zaokrąglić do 2 miejsc po przecinku. M_ZnCl2 = 136,28 g/mol, M_ZnO=81,41 g/mol, M_HCl=36,45g/mol.

Zobacz odpowiedź

Zadanie 1.1.

Charakter amfoteryczny.

Zadanie 1.2.

Obserwacje: W probówce 1 oraz 3 obserwujemy roztwarzanie się tlenku cynku. W probówce 2 nie obserwujemy zmian.

Wnioski: Tlenek cynku ma charakter amfoteryczny.

Zadanie 1.3.

2HCl + ZnO -> ZnCl₂ + H₂O

2NaOH + ZnO + H₂O -> Na₂[Zn(OH)₄]

LUB

4NaOH + ZnO+ H₂O -> Na₄[Zn(OH)₆]

Zadanie 1.4.

2HCl + ZnO -> ZnCl₂ + H₂O

Masa czystego ZnO:

12 g – 100%

X₁ g – 80%

X₁ = 9,6 g tlenku cynku

Z równania reakcji:

1 mol ZnO – 1 mol ZnCl₂

Czyli

81,41 g ZnO – 136,28 g ZnCl₂

9,6 g ZnO – X₃ g ZnCl₂

X₃ = 16,07 g przy 100% wydajności

Wydajność wynosiła 85%, więc:

16,07 g – 100%

X₄ – 85%

X₄= 13,66 g -> tyle produktu powstanie

Masa kwasu solnego:

2*36,45 g HCl – 136,28 g ZnCl₂

X₅ g HCl – 13,66g ZnCl₂

X₅=7,31 g -> tyle HCl przereagowało

Na początku reakcji dodaliśmy 200cm³ 2-molowego kwasu solnego, więc:

2mol-1000cm³

X₆ g – 200cm³

X₆= 0,4 mol => m=M*n => m= 0,4 mol * 36,45 g/mol = 14,58g

14,58 g- 7,31g= 7,27 g -> tyle HCl nie przereagowało.

Aby kwas przereagował całkowicie:

2 mole HCl – 1 mol ZnO czyli:

2*36,45 g HCl- 81,41g ZnO

14,58 g HCl – x₇ ZnO

X₇=16,28 g ZnO

16,28 g ZnO – 85% wydajności

x₈ g ZnO – 100% wydajności

x₈=19,15 g czystego ZnO, skoro ZnO jest zanieczyszczone to:

19,15g -80%

x₉ g – 100%

x₉= 23,94 g -> tyle zanieczyszczonego ZnO potrzebujemy dodać, aby HCl przereagował całkowicie