O fator de proteção dos protetores solares

Enquanto esticar-se numa toalha de praia ao sol pode ser maravilhosamente relaxante, esta atividade leva a sua pele ao alerta vermelho – literalmente. A queimadura solar já não é considerada um apenas uma chatice; seus perigos já são bem conhecidos, desde a aceleração do envelhecimento da pele ao cancro de pele. Felizmente, os protetores solares podem proteger a sua pele dos perigos dos raios ultravioleta do sol, conforme indicado pelo fator de proteção solar (FPS) na embalagem. Mas o que significa realmente este número e como é medido? Os protetores solares oferecem realmente toda a proteção que prometem? Nesta nota de aplicação iremos responder a estas perguntas importantes usando espectroscopia.

O olho humano é sensível à luz da extremidade vermelha do espectro à volta de 780 nm através de um arco-íris de cores para o violeta, a cerca de 380nm. A luz solar com comprimentos de onda mais curtos é, portanto, considerada estar além do violeta e chamadade “ultravioleta” (UV). a luz ultravioleta é separada na banda UVA até cerca de 320 nm, a luz UVB mais energética e perigosa (entre 320 nm e 280 nm), e a banda UVC de alta energia em comprimentos de onda ainda mais curtos. A radiação UVC é completamente absorvida na camada de ozono, mas quantidades significativas de luz UVB ainda atingem a superfície da Terra, como mostrado na Figura 1.

A tolerância de uma pessoa à exposição solar varia significativamente e depende do tipo de pele. Pode ser tão curto como apenas cinco minutos para uma pessoa com pele clara, cabelos ruivos e olhos azuis, ou muito mais para alguém com pele e cabelos escuros. Aplicar protetor solar estende este tempo máximo de exposição dependendo do fator de proteção solar. Um FPS de 20, por exemplo, deve aumentar o tempo de diversão na praia para uma pessoa de pele clara por um fator de 20 minutos até cerca de 100 minutos. Independentemente do tipo de pele e FPS usados, os dermatologistas recomendam reaplicar protetor solar a cada duas horas.

No passado, o fator de proteção solar era medido exatamente desta forma: pequenas manchas de pele nas costas de voluntários eram expostas a quantidades de luz UV, algumas áreas protegidas com o protetor solar em teste e algumas zonas deixadas desprotegidas como controlo. A razão do tempo exposição que levou ao primeiro sinal de vermelhidão com e sem protetor solar resultou então no fator de proteção solar. Não só este método parece doloroso e não particularmente preciso, mas também é mais difícil encontrar voluntários agora que os perigos da radiação UV são de comum conhecimento.

Mais uma vez, a espectroscopia oferece uma solução para o problema. O protetor solar funciona absorvendo ou refletindo a luz UV antes de esta atingir a pele. Pigmentos brancos, como dióxido de titânio, são usados em bloqueadores solares de alto FPS e trabalham em modo de reflexão. A maioria dos outros ingredientes, como benzofenonas, absorvem uma parte da radiação UV. Do interesse para medição do fator de proteção solar é a percentagem da luz UV que é transmitida e ainda atinge a pele.

São possíveis três abordagens diferentes para a preparação de amostra ao medir o FPS  espectroscopicamente. No método de solução, o ingrediente ativo do protetor solar é dissolvidos num solvente adequado, a solução é decantada dos sólidos, e a transmissão é medida com uma cuvete numa configuração de absorvância padrão. No entanto, os pigmentos sólidos usados são ​​muitas vezes ignorados com este método. Alternativamente, uma fina película do protetor solar pode ser aplicado uniformemente sobre suporte transparente com uma depressão rasa, permitindo a transmissão do filme a ser medido com todos os ingredientes presentes. Na prática, porém, descobrimos que é difícil garantir a consistência do filme com esta configuração.

Um terceiro método possível é aplicar o protetor solar à fita cirúrgica (como 3M Transpore) afixada a uma lâmina de microscópio. Isto pode soar como uma abordagem inicial incomum, mas a distribuição muito regular dos poros da fita cirúrgica permite um acabamento e aplicação reprodutíveis do protetor solar no porta-amostras. Como um bónus adicional, um típico protetor solar espalhado nesta fita cirúrgica tem uma cobertura de cerca de 1-2 mg por cm2, semelhante ao que dermatologistas recomendam para proteger a pele.

Foi aplicada uma camada fina de protetor solar nos suportes de amostra, raspados para criar uma camada fina e uniforme com uma lâmina de microscópio limpa, então a lâmina de amostra foi pesada novamente e deixada a secar durante 60 minutos. Durante este período de secagem, a transmissão através do slide de referência de dispersão foi definido novamente como o 100% de referência para levar em conta quaisquer alterações na saída da lâmpada ao longo do tempo. Por fim, a transmissão através das amostras reais com protetor solar aplicado foi medida. Incluindo as medidas escuras, um total de oito espectros foram registados para uma única amostra de forma a levar em conta as mudanças e diferenças do espectrómetro, porta-amostras e fonte de UV. A Figura 3 mostra a média resultante dos espectros de transmissão na região UV de interesse.

O espectro de transmissão (Figura 3) indica que percentagem da radiação UV recebida atinge a pele. No entanto, nem todos os comprimentos de onda UV são iguais; alguns são mais perigosos do que outros, dependendo da quantidade de entrada luz solar e a suscetibilidade da pele a queimaduras solares em função do comprimento de onda, como mostrado com a curva vermelha na Figura 1. Por exemplo, radiação entre 300 nm e 320 nm é a mais perigosa dos raios que atingem a superfície da Terra, o que explica por que os protetores solares geralmente absorvem a luz UV nesta região.

O fator de proteção solar é agora a relação entre o perigo de queimadura solar total sem protetor solar (conforme medido pelo integral da curva vermelha na Figura 1) em comparação com o perigo reduzido de queimaduras solares devido à transmissão diminuída pelo filtro solar (medido pelo integral do produto das curvas de transmissão do filtro solar na Figura 3 pela curva vermelha na Figura 1). Os resultados de esses cálculos estão resumidos na Tabela I.

No geral, descobrimos que os protetores solares testados nesta experiência mantiveram as suas promessas de boa proteção solar. Curiosamente, o FPS determinado para os protetores solares normais da marca A superaram a reivindicação por um fator de 3 a 4, enquanto o protetor solar “Baby” da mesma marca não. Não surpreendentemente, como mostrado pela amostra 6, a capacidade de espalhar uniformemente o filtro solar tem um efeito significativo na sua proteção.

Esta mesma configuração experimental também pode ser usada para medir fatores SPF de tecidos e outros materiais de uma forma que seja reproduzível e robusta, mais uma vez demonstrando a capacidade de sistemas de espectroscopia modulares para medir uma ampla gama de amostras para problemas relevantes para saúde e segurança.