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本研究通过对亚洲人皮肤和蓝光及近红外辐射导致的皮肤特征进行分析，设计了专门针对亚洲人皮肤的防晒产品。通过对配方的抗氧化能力进行测试，中国民族品牌百雀羚首次提出针对亚洲皮肤的RPF自由基保护因子概念，并通过EPR光谱法在体外实验中测定RPF以衡量配方的抗氧化抗自由基的能力。
众所周知，太阳光中的紫外线不仅会造成皮肤晒伤，还会带来细胞损坏、DNA损伤、炎症等导致皮肤光老化的问题。但紫外线并不是太阳光中对皮肤的唯一伤害源，太阳辐射在人体皮肤中产生的50%的自由基是由可见光（VIS）和近红外（NIR）形成的，自由基对于皮肤的伤害也不容忽视。
一般而言，现有的防晒产品是按照Fitzpatrick量表并针对Ⅰ～Ⅲ型白种人群开发的。与Ⅰ～Ⅲ型皮肤相比，黄种人Ⅳ、Ⅴ皮肤类型在NIR近红外波段下产生的自由基更多，且随着辐照剂量的增加，不同皮肤类型在NIR近红外波段产生的自由基具有显著性差异（图1、图2）。而迄今为止，还没有专门针对亚洲人尤其是Ⅳ、Ⅴ型皮肤的有效的防晒产品。
本研究通过对亚洲人皮肤和蓝光及近红外辐射导致的皮肤特征进行分析，设计了专门针对亚洲皮肤的防晒产品。通过对配方的抗氧化能力和光散射性进行测试，作为中国民族品牌首次提出针对亚洲人皮肤的RPF（自由基保护因子）概念，通过EPR光谱法在体外实验中测定RPF以衡量配方的抗氧化抗自由基的能力。本研究同时利用专利CN112641429A方法，采用共振拉曼光谱（RRS）法测定了近红外光照射前后皮肤中类胡萝卜素含量研究配方在近红外区域的光保护作用。
受试品
为了最优化表征各个防晒配方，我们进行了体外、离体和体内研究。由Charite-Universitatsmedizin Berlin（EA1/237/17）起草并批准了体内研究。
防晒霜
该防晒霜是油包水（W/O）乳液，其中采用了二氧化钛（MT-100TU，TAYCA提供）和氧化锌（SAMT-Z1，MIYOSHI KASEI提供和LX MICRO ZNO AS，LUXON提供）作为物理防晒剂，选用甲氧基肉桂酸乙基己酯（Uvinul MC80，BASF提供）、二乙氨羟苯甲酰基苯甲酸己酯（Uvinul A Plus，BASF提供）、双-乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪（Tinosorb S，BASF提供）、奥克立林（PARSOL 340，DSM提供）和苯基苯并咪唑磺酸（Neo Heliopan Hydro，SYMRISE提供）的组合作为有机防晒剂，并添加了具有高自由基保护活性的植物抗氧化剂组合物，植物提取物分别是绿茶提取物、黄芩提取物、雪莲提取物、夏雪片莲鳞茎提取物、黄芪根提取物、防风提取物、金盏花提取物、合欢花提取物和天麻根提取物，并使用酒精和薄荷醇作为清凉剂。
02.RPF测定
RPF技术的原理是在体外实验中确定合有抗氧化剂的产品或配方的清除自由基的活性。该测试通过EPR光谱（X-BandEPR：MS5000，FreibergInstrumentsGmbH，Freiberg，德国）测定自由基1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）的减少。以1mg产品计，自由基减少的数量对应产品的自由基清除活性。RPF用正数N表示，测量单位为1014自由基/mg，则RPF=N·[1014自由基/mg]。
03.辐射后自由基的形成
采用适合作为人体皮肤模型的猪耳皮，通过EPR技术分析该防晒产品在VIS/NIR光谱范围内的自由基防护效果。通过使用自旋标记物PCA[3-（羧基）-2，2，5，5-四甲基吡咯烷-1-氧基]测量了外源性压力因素，如辐射诱导的皮肤内自由基。如前所述，使用X-BandMS5000（FreibergInstrumentsGmbH，Freiberg，德国）涂布产品30 min后进行EPR检测，并通过软件“ESR Studio”进行计算。每次试验在6个猪耳上重复两次进行。
体内NIR保护
采用共振拉曼光谱（RRS）测定了6名女性志愿者（根据Fitzpatrick皮肤分型，皮肤类型为Ⅳ-Ⅴ）前臂内侧未处理、处理下的皮肤类胡萝卜素浓度，研究了防晒霜的NIR保护效果。分别在近红外照射前30 min和照射后60 min测定类胡萝卜素水平，辐照量为60 mw/cm2。
体内冷却效果
对10名女性志愿者（根据Fitzpatrick皮肤分型，皮肤类型为Ⅳ、Ⅴ）进行防晒霜中薄荷醇的降温效果的测试。研究用非接触式红外温度计（62mini红外测温仪，Fluke）分别对未经防晒霜处理和涂抹防晒霜后在NIR辐照前30min（间隔5～10min）以及辐照（60 mW/cm2）30min后（间隔5～15min）再次测定温度。
04.统计分析
采用SPSS for Windows（SPSS Inc.，Chicago，IL，USA）进行统计分析。对非相关样本采用Mann-Whitney U检验，对相关数据采用Wilcoxon检验，p≤0.05代表具有显著性。
05.结果
采用离体EPR光谱法研究了使用该防晒霜和未使用防晒霜在VIS/NIR辐照下的自由基保护作用。该防晒霜采用EPR光谱法测得RPF值为33。
在VIS/NIR光谱范围内辐照10min，使用防晒霜的区域与未使用防晒霜的区域累积自由基形成的结果如图3所示。与未使用防晒霜相比，使用该防晒霜产生的自由基显著减少（ρ≤0.001）（图4）。与未使用防晒霜的皮肤相比，使用该防晒霜减少了53%的自由基生成（图4）。VIS/NIR辐照剂量了71mW/cm2，相对于未经处理的自由基形成计算，Mean±SEM，***ρ≤0.001，n=6（重复实验2次计算）。
近红外光谱范围自由基形成的主要原因是温度的升高。温度的降低可以减少自由基的生成，因此添加清凉剂不仅可以降低皮肤温度，并且有利于自由基的防護。同时，清凉剂带来的凉爽感也可以给消费者带来愉悦的使用体验。
使用含有薄荷醇的防晒霜进行人体实验，在前臂内侧进行测试，实验显示在NIR辐照60mW/cm2）下使用该防晒霜，从实验开始阶段就发挥出对皮肤的清凉降温作用，并持续30min仍然有效（图5）。使用该防晒霜能使皮肤温度平均降低0.44℃，但与不使用防晒霜相比，并不存在显著差异。
人体共振拉曼光谱（RRS）前臂内侧近红外照射前30min和照射后60min后胡萝卜素水平显示如图6所示，经该防晒霜处理的皮肤，NIR辐照后类胡萝卜素水平不仅高于未经防晒霜处理的皮肤，且有一定程度的增加，表明该防晒霜在NIR光谱范围内能提供非常好的自由基防护，有效降低近红外波段自由基的生成。辐照量为60mW/cm2，n=6。
06.结论
为了抵御日光辐射，可以使用不同的防护基质：通过添加化学防晒剂吸收UV光子，或用物理防晒剂达到光子的反射和散射效应，也可以通过添加抗氧化剂来中和自由基。
本研究的宗旨是开发适用于Ⅳ、Ⅴ型皮肤，特别是针对亚洲黄种人皮肤的最佳防晒配方。本研究所制备的防晒霜富含抗氧化剂和无机防晒剂的防晒产品可防止VIS+NIR光谱范围内的自由基的形成和抗氧化剂的降解。由于含有抗氧化剂和无机防晒剂，本研究所得防晒霜在可见光和近红外光谱区域能提供更好的防护，并结合清凉剂，除了给消费者带来愉悦的使用体验，还能降低可见光和近红外波段对皮肤造成的热损伤，提供全光谱范围的防晒。
众所周知，太阳光中的紫外线不仅会造成皮肤晒伤，还会带来细胞损坏、DNA损伤、炎症等导致皮肤光老化的问题。但紫外线并不是太阳光中对皮肤的唯一伤害源，太阳辐射在人体皮肤中产生的50%的自由基是由可见光（VIS）和近红外（NIR）形成的，自由基对于皮肤的伤害也不容忽视。
一般而言，现有的防晒产品是按照Fitzpatrick量表并针对Ⅰ～Ⅲ型白种人群开发的。与Ⅰ～Ⅲ型皮肤相比，黄种人Ⅳ、Ⅴ皮肤类型在NIR近红外波段下产生的自由基更多，且随着辐照剂量的增加，不同皮肤类型在NIR近红外波段产生的自由基具有显著性差异（图1、图2）。而迄今为止，还没有专门针对亚洲人尤其是Ⅳ、Ⅴ型皮肤的有效的防晒产品。
本研究通过对亚洲人皮肤和蓝光及近红外辐射导致的皮肤特征进行分析，设计了专门针对亚洲皮肤的防晒产品。通过对配方的抗氧化能力和光散射性进行测试，作为中国民族品牌首次提出针对亚洲人皮肤的RPF（自由基保护因子）概念，通过EPR光谱法在体外实验中测定RPF以衡量配方的抗氧化抗自由基的能力。本研究同时利用专利CN112641429A方法，采用共振拉曼光谱（RRS）法测定了近红外光照射前后皮肤中类胡萝卜素含量研究配方在近红外区域的光保护作用。
受试品
为了最优化表征各个防晒配方，我们进行了体外、离体和体内研究。由Charite-Universitatsmedizin Berlin（EA1/237/17）起草并批准了体内研究。
防晒霜
该防晒霜是油包水（W/O）乳液，其中采用了二氧化钛（MT-100TU，TAYCA提供）和氧化锌（SAMT-Z1，MIYOSHI KASEI提供和LX MICRO ZNO AS，LUXON提供）作为物理防晒剂，选用甲氧基肉桂酸乙基己酯（Uvinul MC80，BASF提供）、二乙氨羟苯甲酰基苯甲酸己酯（Uvinul A Plus，BASF提供）、双-乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪（Tinosorb S，BASF提供）、奥克立林（PARSOL 340，DSM提供）和苯基苯并咪唑磺酸（Neo Heliopan Hydro，SYMRISE提供）的组合作为有机防晒剂，并添加了具有高自由基保护活性的植物抗氧化剂组合物，植物提取物分别是绿茶提取物、黄芩提取物、雪莲提取物、夏雪片莲鳞茎提取物、黄芪根提取物、防风提取物、金盏花提取物、合欢花提取物和天麻根提取物，并使用酒精和薄荷醇作为清凉剂。
02.RPF测定
RPF技术的原理是在体外实验中确定合有抗氧化剂的产品或配方的清除自由基的活性。该测试通过EPR光谱（X-BandEPR：MS5000，FreibergInstrumentsGmbH，Freiberg，德国）测定自由基1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）的减少。以1mg产品计，自由基减少的数量对应产品的自由基清除活性。RPF用正数N表示，测量单位为1014自由基/mg，则RPF=N·[1014自由基/mg]。
03.辐射后自由基的形成
采用适合作为人体皮肤模型的猪耳皮，通过EPR技术分析该防晒产品在VIS/NIR光谱范围内的自由基防护效果。通过使用自旋标记物PCA[3-（羧基）-2，2，5，5-四甲基吡咯烷-1-氧基]测量了外源性压力因素，如辐射诱导的皮肤内自由基。如前所述，使用X-BandMS5000（FreibergInstrumentsGmbH，Freiberg，德国）涂布产品30 min后进行EPR检测，并通过软件“ESR Studio”进行计算。每次试验在6个猪耳上重复两次进行。
体内NIR保护
采用共振拉曼光谱（RRS）测定了6名女性志愿者（根据Fitzpatrick皮肤分型，皮肤类型为Ⅳ-Ⅴ）前臂内侧未处理、处理下的皮肤类胡萝卜素浓度，研究了防晒霜的NIR保护效果。分别在近红外照射前30 min和照射后60 min测定类胡萝卜素水平，辐照量为60 mw/cm2。
体内冷却效果
对10名女性志愿者（根据Fitzpatrick皮肤分型，皮肤类型为Ⅳ、Ⅴ）进行防晒霜中薄荷醇的降温效果的测试。研究用非接触式红外温度计（62mini红外测温仪，Fluke）分别对未经防晒霜处理和涂抹防晒霜后在NIR辐照前30min（间隔5～10min）以及辐照（60 mW/cm2）30min后（间隔5～15min）再次测定温度。
04.统计分析
采用SPSS for Windows（SPSS Inc.，Chicago，IL，USA）进行统计分析。对非相关样本采用Mann-Whitney U检验，对相关数据采用Wilcoxon检验，p≤0.05代表具有显著性。
05.结果
采用离体EPR光谱法研究了使用该防晒霜和未使用防晒霜在VIS/NIR辐照下的自由基保护作用。该防晒霜采用EPR光谱法测得RPF值为33。
在VIS/NIR光谱范围内辐照10min，使用防晒霜的区域与未使用防晒霜的区域累积自由基形成的结果如图3所示。与未使用防晒霜相比，使用该防晒霜产生的自由基显著减少（ρ≤0.001）（图4）。与未使用防晒霜的皮肤相比，使用该防晒霜减少了53%的自由基生成（图4）。VIS/NIR辐照剂量了71mW/cm2，相对于未经处理的自由基形成计算，Mean±SEM，***ρ≤0.001，n=6（重复实验2次计算）。
近红外光谱范围自由基形成的主要原因是温度的升高。温度的降低可以减少自由基的生成，因此添加清凉剂不仅可以降低皮肤温度，并且有利于自由基的防護。同时，清凉剂带来的凉爽感也可以给消费者带来愉悦的使用体验。
使用含有薄荷醇的防晒霜进行人体实验，在前臂内侧进行测试，实验显示在NIR辐照60mW/cm2）下使用该防晒霜，从实验开始阶段就发挥出对皮肤的清凉降温作用，并持续30min仍然有效（图5）。使用该防晒霜能使皮肤温度平均降低0.44℃，但与不使用防晒霜相比，并不存在显著差异。
人体共振拉曼光谱（RRS）前臂内侧近红外照射前30min和照射后60min后胡萝卜素水平显示如图6所示，经该防晒霜处理的皮肤，NIR辐照后类胡萝卜素水平不仅高于未经防晒霜处理的皮肤，且有一定程度的增加，表明该防晒霜在NIR光谱范围内能提供非常好的自由基防护，有效降低近红外波段自由基的生成。辐照量为60mW/cm2，n=6。
06.结论
为了抵御日光辐射，可以使用不同的防护基质：通过添加化学防晒剂吸收UV光子，或用物理防晒剂达到光子的反射和散射效应，也可以通过添加抗氧化剂来中和自由基。
本研究的宗旨是开发适用于Ⅳ、Ⅴ型皮肤，特别是针对亚洲黄种人皮肤的最佳防晒配方。本研究所制备的防晒霜富含抗氧化剂和无机防晒剂的防晒产品可防止VIS+NIR光谱范围内的自由基的形成和抗氧化剂的降解。由于含有抗氧化剂和无机防晒剂，本研究所得防晒霜在可见光和近红外光谱区域能提供更好的防护，并结合清凉剂，除了给消费者带来愉悦的使用体验，还能降低可见光和近红外波段对皮肤造成的热损伤，提供全光谱范围的防晒。