[Basic Cosmetic Science] แสงแดด และผลิตภัณฑ์ป้องกันแสงแดด

[Basic Cosmetic Science] แสงแดด และผลิตภัณฑ์ป้องกันแสงแดด

วันนี้เอาบทความวิชาการเกี่ยวกับแสงแดด และผลิตภัณฑ์ป้องกันแสงแดดมาฝากค่ะ

สงสัยไหมว่า ทำไมเราต้องทากันแดด จริงๆไม่ใช่แค่กลัวดำอย่างเดียวนะคะ แต่แสงแดดแฝงไว้ด้วยอันตรายอื่นๆอีกมากมายเลยค่ะ ในแสงแดดประกอบด้วยรังสีต่างๆหลายๆรังสี แต่ที่น่าจะมีอันตรายที่สุดน่าจะเป็นรังสี UV ค่ะ

รังสี UV ประกอบด้วยสาม Range ตามความยาวคลื่น คือรังสี UVA UVB และ UVC ค่ะ

UV ray

ทางสถาบัน CIE ได้แบ่งรังสี UV ออกเป็น 3 ย่าน คือ UVA UVB และ UVC เรียงตามความยาวคลื่นจากยาวไปหาสั้น ซึ่งสำหรับรังสี UV ตัวที่มีความยาวคลื่นยาว (ตัวเลขมาก) จะมีความสามารถในการแทรกซึมลงไปลึกกว่าตัวที่มีความยาวคลื่นสั้น (ตัวเลขน้อย) แต่ ตัวที่มีความยาวคลื่นสั้นจะมีพลังงานสูง มีอำนาจทำลายสูง

ดังนั้นถ้ามองตามค่าความยาวคลื่นของรังสียูวี ทั้ง 3 ชนิด
UVA (400-320 nm)
UVB (320-290 nm)
UVC (<290 nm)

รังสี UVC ก็จะมีพลังงานสูงที่สุด ทำลายผิวหนังได้มากที่สุด แต่รังสี UVC โดนกรองไปโดยชั้นโอโซน ไม่มาถึงพื้นโลก แต่เนื่องจากปัจจุบันนี้ชั้นโอโซนเองก็ถูกทำลายไปค่อนข้างเยอะ จึงควรจะพิจารณาเรื่อง UVC ได้ แต่องค์การต่างๆและผู้ผลิตสารเคมียังให้ความสนใจกับ UVA และ UVB มากกว่า

เขาบอกว่าปริมาณรังสี UV ที่ลงมาในโลก เป็นรังสี UVA มากกว่ารังสี UVB 10-30 เท่า แต่เรากลับมองที่ความสำคัญของ UVB มากกว่า เพราะกลัวดำ

ผลกระทบของรังสี UV ต่อผิวหนัง
* UVB ทำให้เกิด Sunburn และ ดำ (เพราะมีผลแค่ผิวหนังชั้นนอก) แต่ยังมีฤทธิ์แฝงไปกดภูมิคุ้มกันที่ผิวหนัง และก่อให้เซลล์ต่างๆมีความผิดปกติไป จนอาจเกิดเป็นมะเร็งได้

*UVA ทำให้เกิด Sunburn ก็ได้ แต่น้อยมาก (แค่ 15% ถ้าเทียบกับ UVB) ฤทธิ์หลักๆ ของ UVA ก็คือ ทะลุลงไปที่ชั้นหนังแท้ ไปก่อให้เกิดปฏิกิริยาที่มีชื่อสวยๆว่า “Photobiological reaction” แปลเป็นภาษาไทยว่า ปฏิกิริยาชีวภาพแสง ทำให้เกิดอนุมูลอิสระต่างๆในชั้นผิว ทำลาย Collagen และ Elastin ต่างๆในผิว เกิดเป็นริ้วรอยก่อนวัย และยังก่อให้เกิดมะเร็งโดยไปเสริมฤทธิ์กับ UVB นอกจากนี้ยังมีอีกรายงานที่บอกว่า UVA ไปกระตุ้นให้มีการสังเคราะห์ Melanin ซึ่งเป็นเม็ดสีผิวเพิ่มขึ้น

ดังนั้นการทาผลิตภัณฑ์ป้องกันแสงแดดจึงควรจะมีวัตถุประสงค์ในการใช้เพื่อเป็นการป้องกัน Photobiological reaction มากกว่าการป้องกันไม่ให้ดำเพราะแดด จึงจะถูกต้องค่ะ

สำหรับผลิตภัณฑ์กันแดด เราก็แบ่งตัวป้องกันแสงแดด หรือ Sunscreen ออกเป็น 2 ประเภท ตามกลไกในการออกฤทธิ์ ได้แก่ Physical กับ Chemical sunscreen ค่ะ

1. Physical sunscreen เป็นสารกันแดดที่ออกฤทธิ์โดยไปสะท้อน หรือกระเจิง รังสี UV ที่มาตกกระทบผิว ในสมัยก่อนเขามองว่า เฉพาะพวกแร่ธาตุ Inorganic pigment ต่างๆเท่านั้นที่เป็น Physical sunscreen แต่เดี๋ยวนี้มีเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้น สามารถบีบอัดโมเลกุลสารเคมีต่างๆ ให้กลายเป็น Physical sunscreen ได้ เช่นกัน จึงไม่สามารถใช้นิยามว่า Physical sunscreen คือ สารที่ไม่ใช่สารอินทรีย์ ต่อไป

สารประเภทนี้จะสะท้อนรังสี UV ได้ทุกความยาวคลื่น แบบไม่จำเพาะเจาะจง และมีความเฉื่อย จึงมีบริษัทหลายๆบริษัทเอาตรงนี้มาเป็นจุดขาย ว่าของเขาใช้แต่ Physical sunscreen

2. Chemical sunscreen เป็นสารกันแดดที่ออกฤทธิ์ผ่านการดูดซับรังสี UV แล้วเกิดการเปลี่ยนแปลงของอิเกลตรอนในโมเลกุล เหมือนกับชื่อ คือ มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

สารประเภทนี้มักจะเป็นสารอินทรีย์ที่มี Aromatic ring และ Carbonyl group อยู่ในโครงสร้าง (จุดนี้คนเคยผ่านวิชาเคมีมาน่าจะจำได้บ้าง ไม่รู้จะแปลอย่างไรดี)

สารประเภทนี้จะจำเพาะกับรังสี UV แค่บางความยาวคลื่นเท่านั้นขึ้นกับชนิดของสารเคมีนั้นๆเราจึงมักเห็นว่าในผลิตภัณฑ์กันแดดแบบนี้จะมีสารกันแดดหลายๆตัว (อย่างน้อย 2 ตัว) เพื่อให้ครอบคลุมรังสี UV ทุกความยาวคลื่น หรืออาจจะเสริมกับ Physical sunscreen เพื่อให้ได้ความสมบูรณ์ในการปกป้องรังสี UV

จริงๆทางวิทยาศาสตร์เครื่องสำอางก็ยังมีพวก Auxillary sunscreen อีก คือเป็นสารเสริมประสิทธิภาพของ Sunscreen แต่ยังไม่ขอกล่าวถึงค่ะ

ลองดูรายละเอียดของสารแต่ละกลุ่มดีกว่าค่ะ

Physical sunscreen

physi

Physical sunscreen เป็นสารอะไรก็ตาม (ซึ่งส่วนใหญ่เป็น Inorganic pigment) ที่ทำหน้าที่สะท้อน-กระเจิงรังสี UV ทุกความยาวคลื่นออกไปไม่ให้โดนผิวค่ะ จริงๆแล้วเดี๋ยวนี้เขามีเทคโนโลยีใหม่ๆ ทำให้สารอินทรีย์ออกฤทธิ์แบบนี้ได้ด้วย แต่ขอไม่ลงรายละเอียดนะคะ

ถ้ามองถึง Physical sunscreen แล้ว ชนิดที่นิยมใช้กันมากในท้องตลาดก็จะเป็น Titanium dioxide กับ Zinc oxide ซึ่งพวกนี้เวลาเราทาๆ จะมองเห็นเป็นคราบขาว หรือที่เรียกกันติดปากว่า ขาววอก

เพราะพวกนี้ออกฤทธิ์สะท้อน-กระเจิงแสง ความสามารถในการออกฤทธิ์ของมันก็จะขึ้นกับความสามารถในการแผ่กระจายและปกคลุมบนผิวของมัน ซึ่งก็จะขึ้นกับขนาดอนุภาคของมันอีกทีค่ะ  ถ้าอนุภาคมีขนาดใหญ่ๆ เช่น Titanium dioxide หรือ Zinc oxide ทั่วๆไป เวลาทาก็จะเห็นเป็นปื้นสีขาว อาจจะรู้สึกหยาบๆแห้งๆตอนทาได้ แต่ถ้ามีขนาดเล็กลง เช่น Micronized Titanium หรือ Zinc เวลาทาก็จะค่อนข้างเนียนขึ้น พวกนี้ก็จะสามารถปกคลุมผิวหนังได้มากกว่าแบบใหญ่ๆ

สำหรับแบบที่ดีที่สุด เช่นตัววัตถุดิบจากทางญี่ปุ่นและเกาหลี เขาจะใช้อนุภาค สองขนาดแบบเล็กมากๆ (หลักหน่วยนาโนเมตร) กับอนุภาคที่ใหญ่กว่า (ประมาณ 200 นาโนเมตร) ก็จะสามารถเคลือบคลุมผิวได้สมบูรณ์ และเกิดปื้นขาวไม่มากเท่าไหร่

particle size-e1
แต่อย่างไรก็ดี พวกนี้มีขนาดเล็กๆ สามารถดูดซึมเข้าไปในรูขุมขนได้ แต่สารจำพวกนี้ส่วนมาก มักจะไม่อุดตันรูขุมขนนะคะ แต่การใช้แบบพร่ำเพรื่อ โดยไม่จำเป็นก็อาจจะไม่ค่อยปลอดภัยเท่าไหร่ในระยะยาว แม้ว่าข้อมูลจะยังไม่เพียงพอว่าจะเกิดอะไรได้บ้่าง แต่ก็ควรจะป้องกันไว้ก่อนค่ะ ดังนั้นถ้าเป็นโลชั่นก่อนนอน ควรมองหาตัวที่ไม่ได้ใส่พวกนี้ค่ะ

(ขนาดอนุภาคที่เล็กกว่า 1000 นาโนเมตร สามารถถูกดูดซึมเข้ารูขุมขนได้ และขนาดอนุภาคที่น้อยกว่า 100 นาโนเมตร สามารถหลุดจากรากขน เข้าไปในกระแสเลือดได้)

แม้ว่าพวกนี้จะสามารถป้องกันยูวีได้ครอบคลุมทุก Spectrum แต่ว่าก็มีนักวิจัยบางท่านทดสอบแล้วพบว่า Titanium dioxide จะเด่นที่ UVB และ Zinc oxide เด่นที่ UVA ค่ะ แต่ก็เป็นที่น่าแปลกว่า ใน EU ไม่ได้อนุญาตให้ใช้ Zinc oxide เป็น Sunscreen ทั้งๆที่ทางฝั่งเอเชีย กับอเมริกา เริ่มหันมาใช้แบบผสมผสาน หรือเน้นไปทาง Zinc oxide มากขึ้นค่ะ เพราะเขาตระหนักถึงอันตรายของ UVA ที่เป็นผลระยะยาวมากกว่า

พวกนี้จริงๆแล้วมีความปลอดภัยสูง เพราะเฉื่อยต่อปฏิกิริยา ไม่ทำให้เกิดการแพ้และการระคายเคืองค่ะ แต่ก็มีงานวิจัยอยู่ชื้นหนึ่งที่เขาลองทำในระดับหลอดทดลอง (In vitro) พบว่า อนุภาคพวกนี้เวลาโดนรังสีไปนานๆ แทนที่มันจะสะท้อน มันกลับดูดซับรังสีเอาไว้ แล้วปล่อยอนุมูลอิสระต่างๆออกมา ซึ่งพวกนี้เป็นพิษกับเซลล์ค่ะ แต่ว่าโชคดีที่ผลนี้ไม่พบในระดับสิ่งมีชีวิต (In vivo)

Titanium dioxide

 

Chemical sunscreen

Chemical sunscreen เป็นสารอินทรีย์ที่มี Aromatic ring และ Carbonyl group ที่มีความสามารถในการดูดซับรังสียูวีที่ความยาวคลื่นหนึ่งๆที่จำเพาะกับโครงสร้าง แล้วเกิดการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในโมเลกุล ก่อนจะถ่ายเทพลังงานทิ้ง เพื่อให้ดูดซับรังสีได้ใหม่ ด้วยเหตุผลเรื่องการเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงานในโมเลกุล ทำให้สารพวกนี้เมื่อถึงเวลาหนึ่งจะเริ่มเสื่อมสภาพ ทำให้ต้องทาบ่อยๆ (เช่น ทุก 2 ช.ม.)

chemic
และเนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงเมื่อโดนแสง จึงอาจจะทำให้เกิดการแพ้และการระคายเคืองได้

Chemical sunscreen ที่พบบ่อยในผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง เช่น Camphor derivatives (ตัวอย่างสารในกลุ่มที่นิยมคือ Mexoryl SX), Octyl methoxycinnamate (Parsol MCX), Benzophenone ฯลฯ

สารกันแดดกลุ่มนี้ในท้องตลาดมีใช้กันไม่กี่ชนิด เพราะส่วนมากออกสู่ตลาดแล้วก็ถูกถอนออกไป เพราะทำให้เกิดการแพ้ หรือการกลายพันธุ์ได้ และการศึกษาและวิจัยเกี่ยวกับสารพวกนี้มีน้อยมาก ด้วยเหตุผลด้านกฎหมาย และความปลอดภัยในการใช้งาน

ซึ่ง ชนิดที่ใช้ได้ ความเข้มข้นต่ำสุด-สูงสุดที่ให้ใช้ แตกต่างกันไปตามแต่ละประเทศ เช่น บางอย่าง EU ใช้ได้ แต่ USA ไม่ให้ใช้

เคยมีงานวิจัยหนึ่งของทางต่างประเทศเขาตรวจปัสสาวะของหญิงที่ทาครีมกันแดดที่มีส่วนผสมของ Benzophenone บ่อยๆ พบว่ามีสารนี้ออกมาในปัสสาวะด้วย จุดนี้บอกอะไรเรา??

นั่นก็คือสารกันแดดกลุ่มนี้บางชนิดสามารถถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดได้ แล้วอาจจะเกิด Metabolism ในร่างกายได้เป็นสารอะไรก็ไม่ทราบ ซึ่งอาจจะปลอดภัย หรือไม่ปลอดภัยก็ได้ จุดนี้ยังไม่มีข้อมูลอะไรมายืนยัน ทาง FDA ก็เลยยังอนุญาตให้ใช้กันต่อ

สารกันแดดบางตัวก็มีปัญหาเรื่องความคงตัว อย่าง Avobenzone ที่ต้องอาศัย Octocrylene หรือสารอื่นๆ เพื่อเข้ามาช่วยเพิ่มความคงตัวให้แก่เค้า

จากสาเหตุพวกนี้ก็เลยทำให้ผู้ประกอบการบางรายหันมา Claim เรื่องกันแดดว่าใช้แต่ Physical sunscreen ค่ะ ทั้งๆที่ Chemical sunscreen ถ้าใช้กันถูกวิธี มันก็ไม่ได้อันตรายหรือน่ากลัวอะไร

ดังนั้นส่วนตัวมี่เองเลยเชียร์ Physical sunscreen มากกว่าค่ะ จะได้ปกป้องยาวนาน ไม่ต้องเติมบ่อยๆ และเสี่ยงเรื่องอันตรายจากการแพ้ได้น้อยกว่าค่ะ

ประสิทธิภาพของ Sunscreen

เรามักจะเห็นข้อความที่ข้างๆขวดเครื่องสำอางหลายๆแบรนด์มีคำว่า SPF ตามด้วยตัวเลข กับ PA ตามด้วยเครื่องหมาย + ค่าพวกนี้คืออะไร เปรียบเทียบกันได้อย่างไร วันนี้จะนำเอารายละเอียดพวกนี้มาเล่าสู่กันฟังค่ะ

ค่าดัชนีพวกนี้เป็นค่าที่อุตสาหกรรมเครื่องสำอางใช้เป็นตัวบ่งชี้ความสามารถในการป้องกันแสงแดดของผลิตภัณฑ์ค่ะ ซึ่งถ้าเราแบ่งตามความสามารถในการป้องกันรังสี UV ชนิดที่ผ่านเข้ามายังโลก เราจะแบ่งกลุ่มค่า Parameter เหล่านี้ได้เป็น 2 กลุ่มค่ะ

กลุ่มแรก เป็นตัวเลขที่ใช้บอกประสิทธิภาพในการป้องกันรังสี UVB ค่ะ เรียกว่า SPF ซึ่งย่อมาจาก Sun protection factor

ค่านี้ได้จากการทำการทดลองหา ประสิทธิภาพในการป้องกัน UVB ว่าทาแล้วเกิด Erythema (รอยแดง หรือ Sunburn) ช้ากว่าไม่ได้ทากี่เท่า (ทำในคน) ซึ่งวัดเป็นปริมาณความเข้มข้นของแสงที่รับเข้าไป แต่เรามักจะเข้าใจผิดว่า มันนับเป็นเวลา เช่นทาแล้วอยู่ได้นานกว่ากี่ชั่วโมง

เช่น คนๆหนึ่งสามารถถูก UVB จำนวน 100 รังสี ได้โดยไม่ไหม้ พอทาผลิตภัณฑ์หนึ่งลงไปแล้วสามารทนแดดได้เพิ่มขึ้นเป็น 800 รังสี ผลิตภัณฑ์นี้ก็มีค่า SPF เท่ากับ 8 คือ ช่วยเพิ่มความเข้มแสงที่ทนได้ 8 เท่า (เหมือนช่วยกรองไปบางส่วน)

ถึงแม้ว่าปริมาณรังสีที่ได้รับ ก็จะมีเรื่องของเวลารับแสงมาเกี่ยวข้อง แต่ว่า ในทางปฏิบัติจริงๆไม่สามารถเทียบปริมาณรังสีกลับมาเป็นเวลาได้ เพราะว่า แดดที่ช่วงเวลาต่างๆกันจะมีปริมาณรังสีไม่เท่ากัน โดยแดดตอนเที่ยงจะมีรังสีเข้มข้นกว่า

เพราะการวัดค่า SPF เป็นเพียงการวัดการป้องกันรังสี UVB จึงไม่สมบูรณ์เพราะยังไม่ได้วัดการป้องกันรังสี UVA

สำหรับ Parameter ที่ใช้วัดประสิทธิภาพในการป้องกันรังสี UVA มี 2 ค่า คือ UVAPF กับ PPD

ขอดูที่ค่า PPD ก่อนนะคะ ค่า PPD ก็เป็นการวัดแบบคล้ายๆกับ SPF แต่ต่างกันตรงที่ว่า PPD วัดความดำที่เกิดขึ้นจากรังสี UVA แทนการวัด Sunburn หรือรอยแดงที่เกิดจากรังสี UVB แบบใน SPF

ค่า PPD บ้านเราไม่ค่อยเห็นใช้กันมากเหมือนค่า PA ค่ะ

ค่า PA ย่อมาจาก Protection Grade of UVA เป็นการแบ่งเกรดตามค่าความสามารถในการป้องกัน UVA ค่ะ ซึ่งให้เกรดเป็นเครื่องหมาย + ++ และ +++
โดย PA+ มี UVAPF อยู่ที่ 2-4
PA++ มี UVAPF อยู่ที่ 4-8
และ PA+++ มี UVAPF มากกว่า 8

References:

Bernard G. (2009) in  Handbook of  Cosmetic Science and Technology, 3rd ed.

Levy S.B. (2009) in  Handbook of  Cosmetic Science and Technology, 3rd ed.

One thought on “[Basic Cosmetic Science] แสงแดด และผลิตภัณฑ์ป้องกันแสงแดด

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s