趙小敏　陳志華　李亞男　綜述，瞿　欣　審校［（亞什蘭（中國(guó)）投資有限公司特種添加劑部門上海技術(shù)中心上海200233］

防曬劑的配伍性及其影響因素分析

趙小敏陳志華李亞男綜述，瞿欣審校
［（亞什蘭（中國(guó)）投資有限公司特種添加劑部門上海技術(shù)中心上海200233］

本文圍繞近五年來(lái)使用頻率最高的前10位防曬劑，包括丁基甲氧基二苯甲?；淄椋˙MDM）、二氧化鈦（TiO2）、奧克立林（OCR）和甲氧基肉桂酸乙基己酯（EHMC）等，針對(duì)防曬劑的穩(wěn)定性，及如何達(dá)到最佳的防曬效能，論述了防曬劑的配伍性，包括有機(jī)防曬劑和無(wú)機(jī)防曬劑的配伍性。同時(shí)也論述了不同極性溶劑對(duì)防曬劑功效的影響，以及如何通過(guò)在配方中添加聚合物和活性物等提高防曬功效的解決方案。

防曬劑；光穩(wěn)定性；配伍性；增效劑；丁基甲氧基二苯甲酰甲烷；甲氧基肉桂酸乙基己酯

近年來(lái)，隨著人們對(duì)皮膚護(hù)理認(rèn)識(shí)的提高，市場(chǎng)上涌現(xiàn)出種類繁多的護(hù)膚品，但防曬產(chǎn)品一直占據(jù)著獨(dú)特的不可或缺的位置，并且呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)。根據(jù)消費(fèi)者的需求，防曬產(chǎn)品的劑型也是多種多樣，不但有常規(guī)的膏霜、乳液、凝膠還有純油制劑、粉底霜（如BB霜）、粉餅、氣霧、棒狀防曬品等。消費(fèi)者不但對(duì)防曬產(chǎn)品劑型和防曬指數(shù)有要求，而且希望膚感清爽透氣、不油膩等。防曬劑的種類有限，并且有些國(guó)家的法規(guī)對(duì)防曬劑的復(fù)配也有限制，所以既要滿足消費(fèi)者的要求又要符合相應(yīng)法規(guī)，這對(duì)配方師提出了很大的挑戰(zhàn)。本文圍繞近5年來(lái)使用頻率最高的前10位防曬劑，以及配伍頻率最高的一些防曬劑組合，論述了防曬劑的配伍性、溶劑對(duì)防曬劑的影響，以及如何在防曬配方中使用一些防曬增效劑和活性物對(duì)防曬配方功效的影響等。

1　防曬劑配伍

根據(jù)防護(hù)作用機(jī)理的不同，防曬劑可分為無(wú)機(jī)防曬劑和有機(jī)防曬劑。無(wú)機(jī)防曬劑主要有氧化鋅（ZnO）和二氧化鈦（TiO2）。有機(jī)防曬劑分為UVA段（320～400nm）和UVB段（290～320nm）吸收劑，UVA吸收劑包括有二苯（甲）酮類、鄰氨基苯甲酸酯和二苯甲酰甲烷類等，UVB吸收劑包括有對(duì)氨基苯甲酸酯及其衍生物、水楊酸酯及其衍生物、肉桂酸酯類、樟腦類衍生物等［1］。無(wú)機(jī)防曬劑通過(guò)物理阻擋方式，使無(wú)機(jī)顆粒反射或者散射陽(yáng)光中的紫外線，起到保護(hù)皮膚的作用。有機(jī)防曬劑是通過(guò)電子能級(jí)躍遷，處于基態(tài)的電子吸收光子后躍遷到激發(fā)態(tài)，然后通過(guò)發(fā)出熒光、釋放熱能或發(fā)出磷光等不同的方式來(lái)釋放能量［2］，最終回歸到基態(tài)，通過(guò)這樣的循環(huán)方式達(dá)到抵御紫外線的功能。不同防曬劑防護(hù)的紫外線區(qū)段不同，通過(guò)合理的搭配可以達(dá)到對(duì)全波段的防護(hù)。

單一的防曬劑一般很難達(dá)到很好的防曬效果，且每種防曬劑均有法規(guī)限制的使用上限，因此將防曬劑進(jìn)行合理的復(fù)配。在復(fù)配時(shí)不僅需要考慮到廣譜高效，同時(shí)也要考慮到各防曬劑的相容性和穩(wěn)定性。出于安全考慮，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)法規(guī)對(duì)防曬劑的種類和使用量都有嚴(yán)格的限制，且根據(jù)防曬劑的特性使用頻率也有所不同。Mintel GNPD統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（見圖1）顯示近五年，北美、歐洲、亞太區(qū)的防曬產(chǎn)品中前10位紫外吸收劑的使用頻率。

如圖1所示，丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷（BMDM，商品名：Escalol 517）作為UVA防曬劑仍然是近五年使用頻率最高的紫外吸收劑，二氧化鈦（TiO2）、甲氧基肉桂酸乙基己酯（EHMC，商品名：Escalol 557）、奧克立林（OCR，商品名：Escalol 597）和水楊酸乙基己酯（EHS，商品名：Escalol 587）也作為使用非常廣泛的防曬劑出現(xiàn)在前五位。雙-乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪（BEMT，商品名：Escalol S）緊隨其后，排在第六位，它是一支非常有潛力的防曬劑，穩(wěn)中有增，其中2013年到2014年呈現(xiàn)跳躍式的增幅，增長(zhǎng)達(dá)45.0%。ZnO和BP3等排在第7～10位。雖然BMDM作為UVA段防曬劑排在第一位，但其光穩(wěn)定性差，會(huì)在吸收紫外光子后發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，異構(gòu)化的分子喪失了吸收UVA段紫外線的能力，所以減弱了其在應(yīng)用中的長(zhǎng)期有效性。EHMC作為最廣泛使用的UVB防曬劑之一，自身的兩個(gè)分子會(huì)在紫外光照條件下發(fā)生加成反應(yīng)［2］，與BMDM復(fù)配時(shí)，兩者也會(huì)發(fā)生不可逆的環(huán)化加成反應(yīng)，導(dǎo)致兩者防護(hù)UV的能力大打折扣［3］，但如圖2所示，兩者的復(fù)配雖有所下降，但仍然占到20%左右。20世紀(jì)90年代中期，歐萊雅和寶潔公司先后發(fā)表專利，分別使用奧克立林（OCR）和4-甲基芐亞基樟腦（4-MBC）增加BMDM的光穩(wěn)定性［4］。

BEMT是一種光穩(wěn)定性很強(qiáng)且可以協(xié)同增效SPF和UVA防護(hù)的紫外吸收劑。其光穩(wěn)定性表現(xiàn)在吸收光子后以振動(dòng)弛豫的方式將這部分能量轉(zhuǎn)化為熱能并迅速回到基態(tài)，重新恢復(fù)防曬功能［6］。BEMT同時(shí)可以提高BMDM的光穩(wěn)定性，由于BMDM從一重激發(fā)態(tài)釋放光子后會(huì)發(fā)出熒光，從而可以通過(guò)研究熒光淬滅效果來(lái)研究對(duì)BMDM的光防護(hù)效果［3］。亞什蘭（中國(guó)）投資有限公司研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)熒光的方法，對(duì)比光斑亮度來(lái)比較OCR與BEMT對(duì)BMDM和EHMC的淬滅效果，OCR或者BEMT分別以1%，3%和5%的濃度和5%的BMDM溶解在乙酸乙酯中，然后用移液器移取10ul加在薄層色譜板上，風(fēng)干后用Visia-CR的紫外燈拍照（見圖3～4）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示BEMT和OCR對(duì)BMDM均有較強(qiáng)的淬滅作用，且BEMT對(duì)BMDM和EHMC的淬滅強(qiáng)度要明顯強(qiáng)于OCR。通過(guò)對(duì)比光照后油溶液中防曬劑的剩余量來(lái)驗(yàn)證BEMT對(duì)BMDM和EHMC的混合物也同樣有很好的光穩(wěn)定作用。圖2顯示BEMT與EHMC及BMDM復(fù)配的使用一直呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì)，且三者混合使用的頻率在近五年內(nèi)也有所增長(zhǎng)?？梢姡珺EMT這種具有很強(qiáng)光穩(wěn)定性的紫外吸收劑對(duì)BMDM和EHMC的光保護(hù)特性已經(jīng)逐漸被認(rèn)識(shí)并應(yīng)用在防曬產(chǎn)品中。

圖1所示使用頻率排名前十位的紫外吸收劑Benzonphenone-3（BP3，商品名：Escalol 567）是輔助UVB段，且具UVA吸收的防曬劑，提供增補(bǔ)的UV防護(hù)，應(yīng)用在高SPF防曬產(chǎn)品中。BP3同樣也有對(duì)BMDM的淬滅作用。據(jù)Craig bonda研究發(fā)現(xiàn)［3］，如果發(fā)射熒光的是供體，能接受并淬滅的是受體，且兩者的紫外吸收曲線有重疊的部分，則能量就會(huì)從供體轉(zhuǎn)移到受體，供體的一級(jí)激發(fā)態(tài)的熒光就不會(huì)發(fā)生。BP3保護(hù)BMDM的光不穩(wěn)定就是因?yàn)樗麄兪鞘荏w與供體的關(guān)系。在配方中，不添加BP3的BMDM經(jīng)過(guò)25MED的紫外光輻照，其光穩(wěn)定比和BP3復(fù)配的低很多。

圖1　近五年使用頻率前十位的防曬劑（數(shù)據(jù)來(lái)源Mintel）

圖2　近五年來(lái)主要防曬劑配伍情況（數(shù)據(jù)來(lái)源：Mintel）

如圖1所示，近五年TiO2的使用一直保持前三甲的位置，ZnO的使用量也在不斷增加。圖2顯示BMDM與TiO2復(fù)配使用一直保持相對(duì)平穩(wěn)的趨勢(shì)。但是，BMDM與物理防曬劑復(fù)配使用也存在一些爭(zhēng)議，比如FDA法規(guī)對(duì)BMDM和ZnO復(fù)配仍然在評(píng)估中。值得一提的是，經(jīng)過(guò)表面處理的TiO2和ZnO與BMDM復(fù)配時(shí)其穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于不經(jīng)表面處理的粉體，且BMDM的穩(wěn)定性隨粉體類型、粒徑以及表面包裹物的不同和包裹程度的不同而不同［5］。相關(guān)研究報(bào)道［6］，BMDM和未經(jīng)表面處理的TiO2和ZnO混合，其輻照后剩余量小于1%。所以，BMDM和TiO2或ZnO復(fù)配會(huì)大大降低BMDM的光穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)比較了幾種不同表面處理的TiO2和ZnO分別與BMDM復(fù)配的情況，結(jié)果證明，表面用硅烷處理的anatase TiO2和聚甲基硅氧烷處理的rutile TiO2分別與BMDM復(fù)配，紫外輻照后BMDM剩余量相對(duì)較多，分別為19%和38%；而用二氧化硅表面處理的rutile TiO2和ZnO分別與BMDM復(fù)配，能夠大大提高BMDM的光穩(wěn)定性，紫外輻照后BMDM剩余量達(dá)到76%和49%。

圖3　BEMT和OCR對(duì)BMDM光保護(hù)作用對(duì)比

圖4　BEMT和OCR對(duì)BMDM光保護(hù)作用

BMDM還會(huì)經(jīng)常用在BB霜和彩妝中，但是與一些有色彩的金屬氧化物復(fù)配時(shí)，其紫外防護(hù)性仍然會(huì)受到不同程度的影響。此實(shí)驗(yàn)還研究了最常見的用硅烷處理的鐵紅、鐵黃和鐵黑對(duì)BMDM的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)鐵紅對(duì)BMDM基本沒(méi)影響，而鐵黃和鐵黑則基本完全抵消掉了BMDM的紫外吸收功效，所以在彩妝中使用防曬劑需要非常謹(jǐn)慎。

2　防曬劑的影響因素

2.1溶劑對(duì)防曬劑的影響

要達(dá)到防曬劑的協(xié)同增效作用，不但考慮紫外吸收劑之間的配伍性，合適的溶劑也是非常重要的影響因素。在防曬配方中溶劑能夠充分地分散溶解防曬劑，使防曬劑發(fā)揮最佳的紫外防護(hù)作用。苯乙基苯甲酸酯（商品名：X-tend226）對(duì)固體有機(jī)防曬劑，如BMDM、BP3和BEMT等具有高溶解性能，且其對(duì)BMDM有很好的光穩(wěn)定作用，如圖5所示，不同濃度的BMDM在不同溶劑中，經(jīng)過(guò)1h輻照后（輻照強(qiáng)度41W/m2），在苯乙基苯甲酸酯中的輻照損失量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于另外兩種常用的溶劑。此外，苯乙基苯甲酸酯能提高防曬配方尤其是長(zhǎng)期存放產(chǎn)品的臨界波長(zhǎng)和UVA/UVB比例，且能幫助BEMT更好地分散溶解在防曬配方中，使得BEMT能夠最大限度地保護(hù)BMDM的光不穩(wěn)定性，并對(duì)提高SPF值起到協(xié)同增效作用。同時(shí)也會(huì)減少其他溶劑的添加量，使防曬產(chǎn)品不會(huì)過(guò)于油膩，進(jìn)而提高防曬產(chǎn)品清爽不油膩的膚感。

圖5　溶劑對(duì)BMDM穩(wěn)定性的影響

另外，紫外吸收劑的光穩(wěn)定性也會(huì)受到溶劑極性的影響。極性溶劑對(duì)極性較大的紫外吸收劑有穩(wěn)定性作用，因而，極性溶劑降低了紫外吸收劑分子基態(tài)的能級(jí)，引起吸收峰藍(lán)移（短波方向移動(dòng)）。另一方面，紫外吸收劑的基態(tài)極性低，而其光化學(xué)激發(fā)態(tài)極性較高，在極性溶劑中，λmax會(huì)發(fā)生紅移（長(zhǎng)波方向移動(dòng)）［1］。溶劑的極性還會(huì)影響紫外吸收劑的最大消光系數(shù)ε。紫外吸收劑的最大吸收峰λmax的遷移和最大消光系數(shù)ε的變化不但會(huì)影響防曬產(chǎn)品的SPF值的高低，也會(huì)影響UVA防護(hù)功效中臨界波長(zhǎng)（CW）的位置，甚至?xí)挂恍┓罆駝┑淖贤馕辗逡瞥鲎贤夤鈪^(qū)域。Louise深入地研究了溶劑對(duì)紫外吸收劑的影響［7］，實(shí)驗(yàn)根據(jù)Vaughan在關(guān)于化妝品配方中的溶解系數(shù)［8］，選取12種不同級(jí)別極性的溶劑，以70%酒精水溶液為極性最大，然后依次為丙二醇，90%酒精溶液等，極性最低的為礦物油，然后分別溶解5種UVA和8種UVB紫外吸收劑，通過(guò)紫外分光光度計(jì)掃描紫外波段得到最大吸收波長(zhǎng)λmax和最大消光系數(shù)ε。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明極性溶劑會(huì)使部分極性的防曬劑最大吸收峰λmax藍(lán)移（短波長(zhǎng)方向），使低極性的防曬劑紅移（長(zhǎng)波長(zhǎng)方向）。從極性到非極性溶液中，PABA最大吸收峰λmax紅移最大，從70%酒精溶液的266nm到乙氧基乙醇的293nm紅移了27nm。從極性到非極性溶液中，甲氧基肉桂酸辛酯藍(lán)移最大，從70%酒精溶液的312nm到礦物油溶劑的289nm移動(dòng)了23nm。而有些防曬劑，例如：水楊酸酯類和鄰氨基苯甲酸酯類則移動(dòng)很小或者沒(méi)有移動(dòng)。除了PABA外，大部分防曬劑在極性和非極性溶劑中增加紫外吸收，在半極性溶劑中（己二醇和C12-C15烷基苯甲酸酯）則會(huì)降低紫外吸收。

2.2防曬增效劑的選用

通過(guò)在防曬配方中添加合適的聚合物來(lái)增效防曬功能。Prettypaul［9］的研究中指出，在防曬配方中添加乙烯基乙酸酯/單正丁基順式丁烯二酸/丙烯酸異冰片酯三元共聚物（商品名：Advantage plus）后，除了賦予配方很好的抗水性，同時(shí)可以通過(guò)增加光程來(lái)提升SPF值。歐萊雅也在其專利中指出，使用硼硅酸鋁鈣或者硼硅酸鋁鈉可以提升防曬配方的功效［10］。此外，通過(guò)一些包裹技術(shù)包裹BMDM或者EHMC等來(lái)提升其光穩(wěn)定性，從而達(dá)到增效SPF和UVAPF等功能，Valentina Trotta等［11］研究表明，通過(guò)脂質(zhì)微囊包裹BMDM和EHMC，可以增強(qiáng)其光穩(wěn)定性并提供良好的防水性能。Pey-Shiuan等［12］研究指出，通過(guò)用聚甲基丙烯酸甲酯包裹BMDM、EHMC、BP3等一系列防曬劑，一方面可以減少防曬劑涂抹后的經(jīng)皮滲透，從而大大提升防曬產(chǎn)品使用的安全性，同時(shí)可以提高光穩(wěn)定性來(lái)提升防曬功效。

2.3活性物的添加對(duì)防曬劑的影響

此處活性物是指包含植物提取物在內(nèi)的具備各種生物活性的原料。一種解決方案是通過(guò)添加增強(qiáng)皮膚屏障的活性物，來(lái)增加皮膚抵御紫外線的能力；其二是通過(guò)添加抗炎癥、抗刺激等活性物來(lái)降低紫外輻照后紅斑的發(fā)生率或者紅斑的嚴(yán)重程度，從而間接地提升防曬產(chǎn)品的功效。Bauza等［13］在其研究中指出，一種新的二聚肽-4（商品名：Quintescine IS）可以抵御紫外壓力，防止蛋白損傷、羰基化及油脂過(guò)氧化等，從而增強(qiáng)皮膚本身抵御紫外線的能力。Bergeron等［14］在其文章指出，一種新的生物活性物六肽-42（商品名：Caspaline 14），可以提升皮膚Caspase-14的表達(dá)。用六肽-42分別預(yù)先處理人體角質(zhì)形成細(xì)胞和人體組織切片，用UVB輻照后，六肽-42預(yù)處理的樣本紫外損傷明顯少于未處理的對(duì)照組。此外人體試驗(yàn)表明，在紫外壓力下，涂抹含六肽-42產(chǎn)品的活性物組皮膚屏障的損傷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于安慰劑組。以上來(lái)自亞什蘭的兩款肽類活性物，其生物功效等同且符合中國(guó)法規(guī)的植物版本也已在售（商品名分別為：Phytocaspaline 14和Phytoquintescine）。來(lái)自水生浮游生物的提取物四磷酸二鳥苷（商品名：GP4G SP）可以抵御紫外線在內(nèi)的各種環(huán)境壓力，從而緩解這些壓力帶來(lái)的皮膚老化問(wèn)題。如果配伍美白淡斑類活性物，可以減少因紫外輻照帶來(lái)的皮膚色素沉著［15］。

3　結(jié)論

綜上所述，紫外吸收劑的配伍性和溶劑的選擇對(duì)提高防曬產(chǎn)品的UVB和UVA防護(hù)是非常重要的兩大因素。由于最廣泛使用的防曬劑BMDM和EHMC的光穩(wěn)定性問(wèn)題，需要復(fù)配其他防曬劑或溶劑來(lái)進(jìn)行光防護(hù)。此外，BMDM和無(wú)機(jī)防曬劑復(fù)配時(shí)也要特別謹(jǐn)慎。對(duì)于防曬劑溶劑的選擇，首先要選擇能夠提高防曬劑特別是固體防曬劑的分散和溶解性的溶劑；其次，一定要考慮到防曬劑的結(jié)構(gòu)與極性來(lái)選擇合適極性的溶劑。

此外，合理的選擇聚合物添加在防曬配方中或者對(duì)不穩(wěn)定的防曬劑，如BMDM，EHMC等進(jìn)行包裹處理可以增效防曬配方的功效。在防曬配方中合理的配伍活性物，通過(guò)減少紫外線的氧化壓力，減少紫外輻照后皮膚紅斑炎癥的產(chǎn)生和色素沉著，以及增加對(duì)紫外線造成的DNA和蛋白損傷的修復(fù)等，從而從多方面提升防曬產(chǎn)品的防曬功效。

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編輯/李陽(yáng)利

The compatibility of UV filters and their influence factors analysis

ZHAO Xiao-min，CHEN Zhi-hua，Li Ya-nan，QU Xin
［Ashland（China）Inc，Ashland Specialty Ingredients，Shanghai Technical Center，Shanghai，200233］

Based on the top 10 UV filters in the past 5 years，including avobenzone（BMDM），titanium dioxide（TiO2），octocrylene（OCR）andoctylmethoxycinnamate（EHMC）andsoon，compatibilityof different UV filters，including compatibility between inorganic UV filters and organic ones，is reviewed considering photostability of UV filters and sun protection effectiveness.In addition，solvents influence，as well as the boosting effect of polymers and photo-protective ability of different biofunctional ingredients is discussed.

UV filters；photostability；compatibility；UV booster；Avobenzone；Octyl methoxycinnamate

TQ658.2

A

1008-6455（2015）20-0078-05

2015-08-19

2015-10-12