Badania SPF: ewolucja, oczekiwania i wymogi

Wskaźniki zachorowalności na raka skóry wciąż rosną na całym świecie i nic nie wskazuje na to, aby ten trend miał się zmniejszać. Wartość SPF mierzona na skórze to liczba nierozerwalnie związana z ochroną przed uszkodzeniem DNA, a tym samym z właściwościami ochronnymi filtrów przeciwsłonecznych przed rakiem skóry. Wraz z rozwojem produktów ochrony przeciwsłonecznej niezbędne stało się opracowanie metod pozwalających określać ich skuteczność. Pierwsze próby oznaczania Współczynnika Ochrony Przeciwsłonecznej (SPF) rozpoczęto ponad 50 lat temu, a testy te miały charakter „zewnętrzny” – odbywały się na świeżym powietrzu. Wskutek działania promieniowania UV powstawała „reakcja zapalna”, która powodowała widoczne zaczerwienienie na skórze pojawiające się po ekspozycji na światło słoneczne. Zmierzone wartości SPF były wówczas bardzo niskie, poniżej SPF 10.

Obecnie określanie SPF in vivo jest bardziej złożone, protokoły badań wymagają użycia znormalizowanych źródeł światła i charakteryzują się znacznie wyższymi wartościami SPF. Do najpopularniejszych należą SPF 30, 50 i 50+, ale spotkać można również SPF 70 i 100. Metoda ISO 24444 i bardzo do niej podobna metoda FDA 2011 są uważane za złote standardy w ocenie ochrony przeciwsłonecznej. W zależności od rejonu świata są różne wymagania odnośnie do obowiązujących metod testowania, przeprowadzanych rodzajów badań (tabela 1) oraz sposobu etykietowania produktów ochrony przeciwsłonecznej [7-15]. W Europie prym wiedzie ISO, a w Stanach Zjednoczonych FDA.

Stosowane metody badania SPF / UVAPF (ang. UVA Protection Factor, współczynnik ochrony przed promieniowaniem UVA) powinny zapewniać możliwie najbardziej równoważne i dokładne wyniki, wykazywać poprawę precyzji, być łatwe do stosowania przez Jakość i bezpieczeństwo i opłacalne do wykonania. Na świecie obowiązują następujące metody testowania produktów ochrony przeciwsłonecznej (rysunek 1):

Gold standard

Metoda oznaczania SPF według normy ISO 24444, tzw. złoty standard, jest badaniem przy użyciu kosztownego sprzętu, który wymaga częstej kalibracji oraz wykwalifikowanego personelu do jego obsługi [20]. Tak samo ma się sytuacja w przypadku metod ISO 24442 czy FDA 2011 [20-22]. Personel wykonujący badanie wymaga odpowiedniego, długotrwałego szkolenia, dużego skupienia podczas przeprowadzania badania oraz dużej precyzji wykonania. Ochotnik po zapoznaniu się z przedmiotem badania i pisemnym wyrażeniu świadomej zgody musi jeszcze spełniać określone normą warunki włączenia i wykluczenia. Następnie dla ochotnika określana jest minimalna dawka niezbędna do wyliczenia bezpiecznego czasu ekspozycji UV. Określana jest zgodnie z wybraną metodą.

Dla każdego badanego produktu wyznaczana jest niewielka strefa na plecach ochotnika, a produkt aplikowany jest przez wyszkolonego technika zgodnie z procedurą opisaną w normie, w czasie określonym normą, w ściśle określonej ilości (tj. 2,00 ± 0,05 mg/cm2), przy zastosowaniu ściśle określonej sekwencji ruchów. Następnie strefę pozostawia się do wyschnięcia (15- 30 min) i po tym czasie poddaje naświetlaniu (specjalistyczną lampą spełniającą wytyczne dyktowane normą). Oprócz stref z produktami badanymi wyznaczane są też strefy dodatkowe: dla produktu referencyjnego (produkt o znanej i potwierdzonej wartości SPF) oraz strefę nietraktowaną. Wymienione strefy również poddawane są ekspozycji. Następnie na podstawie zaobserwowanego na danej strefi e zaczerwienienia / pigmentacji (odczyty dla badan SPF wykonywane są po upływie 16-24 godzin, a dla badań UVAPF po upływie 2-24 godzin) oblicza się wartość SPF / UVAPF. Odczyty prowadzone są w pomieszczeniu o ścianach o matowym, neutralnym kolorze, przy oświetleniu min. 450 lx i barwie 6500 K [20-21].

W trosce o bezpieczeństwo ochotnika stosowane są zawsze najniższe możliwe dawki naświetlania i przestrzegane przerwy pomiędzy badaniami narzucone normą – min. 8 tygodni. Dodatkowo każdy ochotnik po zakończeniu badania instruowany jest przez wykwalifikowany personel o dalszym postępowaniu prewencyjnym, które ma na celu zabezpieczenie skóry. Wszystkie te działania mają maksymalnie ograniczyć promieniowanie UV, jakiemu poddawany jest ochotnik [20].

Złożoność procedury i pewne nieodłączne jej zmienności, tj. personel, sposób aplikacji produktów i odczyty wykonywane wyszkolonym ludzkim okiem, stwarzają przy walidacji nie lada wyzwanie, nie tylko w obrębie jednego laboratorium, ale w szczególności w porównaniach pomiędzy różnymi Jakość i bezpieczeństwomi, które wykonują te testy. Uczestnictwo w takich porównaniach (i oczywiście uzyskanie w nich satysfakcjonujących wyników) jest jednak niezwykle ważne z punktu widzenia największych konsorcjów kosmetycznych na świecie, które najczęściej na tej podstawie wybierają Jakość i bezpieczeństwo do współpracy. Należy tu nadmienić, iż uczestnictwo w najbardziej prestiżowych i jednocześnie najbardziej poważanych przez klientów porównaniach (BIPEA) wymaga płatnego uczestnictwa.

BIPEA to europejska organizacja non-profi t z siedzibą we Francji. Gromadząc blisko 2,5 tys. laboratoriów na świecie (w 120 krajach), oferuje ponad 150 regularnych programów badań biegłości (ang. Profi ciency Test, PT). Kiedy została utworzona, liczyła 60 laboratoriów i zapewniała 8 programów badań biegłości w dziedzinie zbóż i młynarstwa. Na początku lat 90. BIPEA zdecydowała się uruchomić programy badań biegłości w dziedzinie rolno-spożywczej i zanieczyszczeń.

Programy PT w dziedzinie środowiska powstały pod koniec lat 90. W 2009 r. BIPEA wprowadziła innowacje, tworząc programy PT w dziedzinie kosmetyków, zwłaszcza produktów ochrony przeciwsłonecznej. Porównania te w dziedzinie badań produktów ochrony przeciwsłonecznej odbywają się kilka razy w ciągu roku. W badaniach in vivo przeprowadzane są 3 tury badań: SPF, SPF+WR (ang. water resistance) oraz UVA, w badaniach in vitro 2 tury: UVA. W badaniach SPF bierze udział 26 ośrodków z 12 krajów, w UVA in vivo 13 ośrodków z 8 krajów, natomiast w UVA in vitro 20 ośrodków z 10 krajów [19].

Nowa edycja ISO 24444: 2019

Nowa edycja ISO 24444 ukazała się pod koniec 2019 r. Przygotowywana była przez Komitet Techniczny ISO / TC 217 przez 3-4 lata poprzedzające jej wydanie. W przedsięwzięciu tym wzięli udział przedstawiciele blisko 30 krajów. Celem wprowadzanych zmian było przede wszystkim zminimalizowanie różnic pomiędzy uzyskiwanymi wynikami zarówno wewnątrz poszczególnych ośrodków, jak i pomiędzy różnymi ośrodkami. Nawet w najlepiej wyszkolonym i stale sprawdzającym swoje kompetencje ośrodku na uzyskiwane wyniki może mieć wpływ faktor ludzki, stąd nieustające wysiłki do ciągłego doskonalenia i ujednolicania swoich umiejętności.

Poniżej przedstawiono trzy kluczowe zmiany z dziewięciu wprowadzonych [20]:

• Zatwierdzono i dodano trzy nowe produkty referencyjne ochrony przeciwsłonecznej. W pierwszej edycji obowiązywały dwa produkty referencyjne: P2 i P3, obecnie dodano P5, P6 i P8. Wzorce dobierane są na podstawie oczekiwanego SPF:

• P5: 23,7-37,4 (średnia: 30,6) – dla produktów o oczekiwanym SPF ≥ 25, ale mniejszym niż 50; P6: 31,0-54,9 (średnia: 43,0) – dla produktów o oczekiwanym SPF ≥ 25, ale mniejszym niż 50;

• P8: 43,9-82,3 (średnia: 63,1) – dla produktów o oczekiwanym SPF ≥ 50.

• Bardziej szczegółowo opisano procedury aplikacji kremów i innych produktów zawierających filtry ochrony przeciwsłonecznej.

• Zmodyfikowano tabele raportowania i wymagania odnośnie do ich prezentacji, aby zapewnić pełniejsze informacje o wynikach testów.

W nowej edycji położono jeszcze większy nacisk na kontrolowanie sprzętu (lamp solaryjnych) oraz utrzymanie najwyższej jakości jego działania. Mowa tutaj o wprowadzeniu obowiązku sprawdzania jednolitości wiązek (beam’s uniformity) co 6 miesięcy w przypadku multiportów i co miesiąc w przypadku monoportów, zapisano żarówkę jako część optyczną lampy, co skutkuje koniecznością ponownej kalibracji lampy po wymianie żarówki [20]. Wszystkie te zmiany wprowadzone w szczytnym celu skutkują jednak dodatkowym obciążeniem finansowym firm trudniących się testowaniem produktów ochrony przeciwsłonecznej.

Wytyczne dotyczące etykietowania produktów ochrony przeciwsłonecznej w Unii Europejskiej

Wartość SPF umieszczona na etykiecie odnosi się do ochrony, jaką dany produkt zapewnia przed pojawieniem się rumienia po jednorazowej ekspozycji na promieniowanie UV i daje ograniczone informacje na temat ochrony przed promieniowaniem UVA. SPF (Sun Protection Factor) to współczynnik ochrony przed promieniowaniem UVB (o długości fali 290-320 nm). Im jest wyższy, tym dłużej możemy przebywać na słońcu bez ryzyka oparzenia. UVA tylko w niewielkim stopniu przyczynia się do oparzeń słonecznych, ale w większym stopniu do powstawania zmian pigmentacyjnych i wolnych rodników tlenowych, które mogą wpływać na DNA i mieć długotrwałe skutki dla funkcji skóry, takie jak przedwczesne starzenie się i nowotwory [1,6].

Unia Europejska nałożyła dla produktów ochrony przeciwsłonecznej obowiązek osiągnięcia minimalnego poziomu ochrony UVA, w której stosunek współczynnika ochrony mierzony jest jako PPD (Peristent Pigment Darkening) – faktor ochronny przed promieniowaniem UVA (o długości fali 320-400 nm). Ten faktor mówi nam, ile razy zmniejszy się dawka promieniowania UVA absorbowana przez skórę po jego użyciu. Zgodnie z obowiązującymi wytycznymi musi on wynosić co najmniej 1/3 oznaczonego SPF, tj. zwiększa się ochrona przed promieniowaniem UVA wraz ze wzrostem faktora SPF (tabela 2) [1,6]. Oprócz PPD formulacja musi również zapewniać odpowiednią wartość krytycznej długości fali (co najmniej 370 nm), tj. długość fali, przy której całka krzywej absorpcji rozpoczynającej się od 290 nm stanowi 90% całki od 290 do 400 nm, w celu zapewnienia szerokiego widma ochrony. Jeśli SPF zostanie zwiększony przez dodanie filtra UVB, to musi istnieć odpowiedni wzrost absorbancji UVA w celu zachowania kształtu krzywej i uzyskania tej samej krytycznej długość fali. Ponadto aby nie mylić konsumentów różnym rodzajem wartości UVA, wszystkie produkty posiadające filtry przeciwsłoneczne muszą mieć proste logo wskazujące, że spełnione są kryteria regulacyjne (tabela 2) [1,6].

Badanie wodoodporności

Do niedawna wodoodporność produktów ochrony przeciwsłonecznej określana była głównie za pomocą dwóch metod: FDA 2011 i COLIPA 2005 (tabela 1). Obie metody mają zbliżone warunki prowadzenia badania, różnią się jednak znacznie w kwestii potwierdzenia wodoodporności produktu. W przypadku COLIPA 2005 produkt po kąpieli musi uzyskać przynajmniej 50% wartości SPF przed kąpielą, w przypadku FDA 2011 wartość wymagana wynosi min. 100% [22-23]. W maju 2020 r. wydana została kontynuacja normy ISO 24444: 2019 (normy te należy czytać razem), czyli ISO 16217 – procedura zanurzania w wodzie w celu określenia wodoodporności, a we wrześniu 2020 r. ISO 18861 – procedura określająca % wodoodporności [20,24-25]. Innowacją ISO w stosunku do wcześniej obowiązujących metod badania wodoodporności jest kontrola parametrów wody,w której prowadzone jest badanie, a ma to na celu zapewnienie lepszego przylegania testowanego produktu do skóry [24-25].

Parametry kontrolowane:

• szybkość przepływu wody,

• przewodność,

• pH,

• temperatura (ten parametr był już wymagany metodą FDA i COLIPA).

W efekcie Jakość i bezpieczeństwo testujące produkty SPF wzbogaciły swój stan posiadania o przepływomierz, konduktometr i pH-metr.

Metody alternatywne (in vitro i inne)

O ile wspomniane metody badań należy stosować jako metody referencyjne, w teorii pierwszeństwo powinny mieć metody badań in vitro (metody laboratoryjne bez udziału ochotników), przy założeniu, że dostarczają równorzędne i powtarzalne wyniki. Takie podejście powodowane jest głównie faktem, iż metody in vivo mogą wzbudzać pewne obawy natury etycznej. Dlatego jak najbardziej zasadne jest zwiększenie starań w celu opracowania metod badań in vitro w zakresie ochrony zarówno przed promieniowaniem UVB, jak i UVA [16-18]. Opracowywanie alternatywnych metod SPF trwa od kilkudziesięciu lat. Fakt, że żadna z nich nie zastąpiła dotychczas złotego standardu, pokazuje, że nie jest to łatwe zadanie. Wyniki prowadzonych porównań wskazują, że niektóre produkty ochrony przeciwsłonecznej, zwłaszcza te zawierające znaczną ilość pigmentów, stanowią duże wyzwanie w tym temacie [16-18].

Na rysunku 2 przedstawiono przegląd metod oznaczania SPF i UVA, sklasyfikowanych według typu metody oraz obciążenia promieniowaniem UV, na które narażona jest skóra [16-18]. Idealna metoda oceny produktów ochrony przeciwsłonecznej byłaby dokładna i zgodna z wynikami in vivo, wykazywałaby również wyższą odtwarzalność. Ponadto powinna być łatwiejsza do wykonania i bardziej opłacalna. Poniżej znajduje się krótkie podsumowanie alternatywnych metod SPF oraz UVA. Większość z nich jest obecnie w fazie opracowywania, ale niektóre są już dostępne na rynku usług. Podzielone zostały na trzy kategorie: metody transmisji in vitro, metody in silico i hybrydowa spektroskopia odbicia rozproszonego [16-18].

Transmisja in vitro

Produkt ochrony przeciwsłonecznej nakłada się na przezroczyste płytki UV, np. chropowate płytki PMMA, które imitują strukturę ludzkiej skóry. Przed i po naświetleniu płytek odpowiednim promieniowaniem wykonywane są pomiary widma transmisji przy użyciu spektrofotometru [16-18]. Znaną i stosowaną metodą tego typu jest metoda ISO 24443 2012 – określania ochrony przeciwsłonecznej UVA in vitro [26]. Nowa edycja tej metody jest w trakcie opracowywania. W zaawansowanej fazie przygotowań jest również metoda badania ochrony SPF in vitro: ISO 23675. Ta metoda oparta jest na spektroskopowym pomiarze transmisji promieniowania UV na odpowiednim podłożu (płytki PMMA i SB) i użycia otrzymanych wyników w modelu statystycznym. W ten sposób możliwe jest przewidywanie wartości SPF. Dotychczasowe doniesienia wskazują na obiecującą korelację pomiędzy wynikami uzyskiwanymi metodą SPF in vitro a wartościami SPF in vivo. W metodzie tej do aplikacji produktów wykorzystywany będzie specjalny robot, mający na celu zestandaryzowanie aplikacji poprzez wyeliminowanie czynnika ludzkiego.

In silico

Metoda ta jest bardzo podobna do metody transmisji in vitro z wyjątkiem tego, że pomiar transmisji przez chropowatą płytkę z PMMA został zastąpiony obliczeniami z modelem z niejednolitą powłoką produktu ochrony przeciwsłonecznej na skórze. Następnie obliczenia są takie same jak w przypadku metody in vitro [16-18]. Metody oznaczania SPF in silico stają się coraz bardziej popularne. W niektórych krajach, jak Niemcy czy Stany Zjednoczone, są wykorzystywane przez władze do monitorowania produktów ochrony przeciwsłonecznej dostępnych na rynku [16-18].

Spektroskopia hybrydowego odbicia rozproszonego (HDRS)

Metoda ISO/CD 23698, bazująca na pomiarze skuteczności ochrony przeciwsłonecznej metodą rozproszonej spektroskopii refleksyjnej, jest jeszcze w fazie opracowywania. HDRS opiera się na nieinwazyjnej spektroskopii odbicia rozproszonego (DRS) z udziałem ludzi, jednak obciążenie promieniowaniem UV jest znikome. Ochronę UVA ocenia się bezpośrednio na podstawie widma odbicia in vivo. Ponieważ powracający sygnał nie jest wystarczający w zakresie promieniowania UVB, SPF jest obliczane poprzez ekstrapolację krzywej UVA przy użyciu pomiaru in vitro, co czyni ją metodą hybrydową [16-18].

Przyszłość

W chwili obecnej przyszłość badań produktów ochrony przeciwsłonecznej wygląda bardzo optymistycznie. Konsumenci są coraz bardziej świadomi i poszukają skutecznych produktów ochrony przeciwsłonecznej o właściwościach potwierdzonych wiarygodnymi badaniami. Obowiązujące metody podlegają ciągłemu doskonaleniu, a nowe już są widoczne na horyzoncie. Wraz z wytwarzaniem coraz nowszych i bardziej ukierunkowanych produktów powstaje potrzeba opracowywania nowych protokołów badań, które dostarczą precyzyjnych informacji o ochronie przeciwsłonecznej zapewnianej przez dostępne na rynku produkty.

 

Bibliografia:

1. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/ PDF/?uri=CELEX:32006H0647&from=PL/

2. Bojarowicz H., Bartnikowska N., Probl Hig Epidemiol 2014, 95(3): 596-601.

3. https://cnb.drirenaeris.com/wp-content/uploads/2020/06/ 543d93f512746fe022b22cbc0233f7ab.pdf/

4. https://www.greelane.com/pl/humanistyka/historia-i-kultura/ suncreen-history-1992440

5. https://wyborcza.pl/alehistoria/7,121681,21929958,opalanie- krotka-historia-potyczek-ze-sloncem.html/

6. [M. Lodéna, H. Beitnerb, H. Gonzalezc, D.W. Edströmb, U. Åkerströmd, J. Austade, I.

7. Buraczewska-Norind, M. Matssond, H.C.Wulff , Sunscreen use: Controversies, challenges and regulatory aspects. Br J Dermatol.2011 Aug;165(2):255-62. doi: 10.1111/j. 1365-2133.2011.10298.x. Epub 2011 Jul 11.

8. https://www.tga.gov.au/book/export/html/5307/

9. https://www.suncert.fr/doc/suncert-news/EN_Suncert_News_8.pdf/

10. https://www.suncert.fr/doc/regulatory/CHINA-SUNSCREEN-REGULATIONS-SUNCERT-EN.pdf/

11. https://www.suncert.fr/doc/regulatory/EUROPE-SUNSCREEN-REGULATIONS-SUNCERT-EN.pdf/

12. http://www.jcss.jp/en/journal/pdf/contents_guideline3.pdf/

13. https://www.suncert.fr/doc/suncert-news/EN_Suncert_News_6.pdf/

14. https://www.suncert.fr/doc/suncert-news/EN_Suncert_News_7.pdf/

15. https://www.suncert.fr/doc/regulatory/SOUTHAFRICA–SUNSCREEN-REGULATIONS-SUNCERT-EN.pdf/

16. https://www.intertek.com/sparkles/labeling-requirements-sunscreen-products-us/

17. https://www.cosmeticsandtoiletries.com/testing/toxicityanalysis/ Standardizing-Safety-ISO-Validation-and-Sun-Protection- Tests-569228741.html/

18. https://www.cosmeticsandtoiletries.com/testing/invitro/ Good-As-Gold-Validating-Alternative-SPF-Test-Methods- 569228041.html/

19.https://cosmeticsandtoiletries.texterity.com/cosmeticsandtoiletries/april_2020/MobilePagedArticle. action?articleId=1574002#articleId1574002/

20. https://www.bipea.org/

21. ISO 24444:2019 Cosmetics – Sun protection test methods – In vivo determination of the sun protection factor (SPF).

22. ISO 24442:2011 Cosmetics – Sun protection test methods – In vivo determination of sunscreen UVA Protection.

23. https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/labeling-and-eff ectiveness-testing-sunscreen-drug-products-over-counter-human-use-small-entity/

24. https://www.cosmeticseurope.eu/fi les/7914/6407/7400/ Guidelines_for_Evaluating_Sun_Product_Water_Resistance_-_ 2005.pdf/

25. ISO 16217:2020 Cosmetics – Sun protection test methods – Water immersion procedure for determining water resistance.

26. ISO 18861:2020 Cosmetics – Sun protection test methods – Percentage of water resistance.

27. ISO 24443:2012 Determination of sunscreen UVA photoprotection in vitro.

 

Artykuł został opublikowany w kwartalniku "Świat Przemysłu Kosmetycznego" 2/2021