Esittely

Maailmaan saapuvasta auringonvalosta osa koostuu ultraviolettispektristä, joka koostuu kolmesta osasta: UVC- (200-290 nm), UVB- (290-320 nm) ja UVA-spektristä (320-400 nm). Maan ilmakehä absorboi UVC:n kokonaan. UVA:ta pääsee maahan yli 20 kertaa enemmän kuin UVB:tä.1 UVA:lla on merkittävä rooli ennenaikaisessa ikääntymisessä ja valokarsinogeneesissä. UVA lisää tulehdustekijöiden, kuten IL10:n, vapautumista keratinosyyttisoluista. Lisäksi se lisää tulehdusproteiinien, kuten TNFα:n, IL1α:n, IL6:n ja IL8:n, ilmentymistä.2,3 UVA:lla on merkittävä rooli mitokondrioiden DNA:n mutaatioiden syntymisessä ihmisen ihossa ROS:ien (reaktiiviset happimyrkyt) avulla. Se aiheuttaa myös ennenaikaista ihon ikääntymistä luomalla mutaatioita ihmisen ihon fibroblastisoluissa.4 P53-proteiinin lisääntyneen ilmentymisen rooli UVA:n aiheuttaman apoptoosin aiheuttajana on kiistaton.5 8-hydroksi-2′-deoksiguaniini (8-oxoG) on arvokas indikaattori UVA:n aiheuttamien DNA:n hapettumisvaurioiden jäljittämiseksi, ja se voi johtaa G → T-transversioihin.6

Sentähden suojautuminen UVA:lta UVB:n ohella on erittäin tärkeää.

UVA-suojakerrointa (UVA-PF) käytetään arvioitaessa aurinkosuojatuotteiden tehokkuutta UVA-säteilyä vastaan.

Aineisto ja menetelmät

Tässä tutkimuksessa käytiin läpi ja verrattiin UVA-PF:n määrittämisen maailmanlaajuisia standardeja. Neljä standardia, nimittäin ISO 24443 (Euroopan unionin toimittama toukokuussa 2013), CEN2006 (Euroopan unionin, Etelä-Afrikan ja Japanin toimittama Brysselissä 12. heinäkuuta 2006), FDA 2007 (Yhdysvaltojen toimittama 27. elokuuta 2007) ja FDA 2011 (Yhdysvaltojen toimittama 17. kesäkuuta 2011), ovat laatineet erilaisia protokollia UVA-suojakertoimen määrittämisen alalla. Joitakin niistä on käsitelty in vivo -menetelmillä, kun taas toisia on käsitelty in vitro -menetelmillä.7-11

Tulokset

Johtuen UVA:n merkityksestä ihovaurioiden syntymisessä on tärkeää käyttää aurinkovoiteita, jotka suojaavat ihoa sekä UVA:lta että UVB:ltä. UVA-PF:n in vitro -mittausmenetelmät eivät ole luotettavia ja toistettavia, koska testiolosuhteissa on eroja, kuten substraattien erilaisuus, käytetyn tuotteen vaihteleva määrä ja säteilytyksen UV-annos12 . FDA 2007:n ja CEN:n standardeissa, joissa esitellään in vivo PPD-menetelmä, molemmilla on etuja ja haittoja, joten paremman lähestymistavan käyttäminen kussakin tapauksessa voi johtaa parempiin tuloksiin.

Keskustelu

In vivo UVA-PF:n määritystestin arviointi

Aluksi käymme läpi UVA-PF:n määritysmenetelmät, jotka on toteutettu käyttämällä välitöntä pigmenttitummennusta (Immediate Pigment Darkening, IPD), pysyvää pigmenttitummennusta (Persistent Pigment Darkening, PPD) ja suojaustekijä A:a (Protection factor A, PFA). CEN:n ja FDA:n vuoden 2007 standardeissa PPD-menetelmä hyväksytään kuitenkin vain in vivo UVA-PF:n määritysmenetelmässä (taulukko 1).

Taulukko 1 In vivo UVA-PF:n määritysprotokollan vertailu in vivo UVA-PF:n määritysprotokollaan

PD-menetelmässä, samoin kuin SPF:n (auringonsuojakertoimen) mittausmenetelmässäkin, valitaan testin kriteerit täyttäviä henkilöitä tietty määrä osallistumaan. SPF-testissä päätepisteenä on eryteemivaste, kun taas PPD-testissä päätepisteenä on testin osa-alueiden pigmentin pysyvyys tummuus. Testialueet ja osa-alueet suunnitellaan tiettyihin mittoihin sokeasti osallistujien kehoon. Testi- ja vertailuaurinkosuojatuotteet punnitaan määrämittaan ja levitetään osallistujan iholle. Sitten tuote levitetään erityisellä menetelmällä iholle, minkä jälkeen odotetaan, että tuote on kuivunut. Henkilöt altistetaan ennalta määrätyllä tavalla UVA-säteilylle istuen tai makuuasennossa vatsallaan. Kun viimeisestä UV-altistuksesta on kulunut tietty aika, pigmentin pysyvän tummuuden taso arvioidaan testin loppupisteenä, ja UVA-PF lasketaan kaavoilla (joita käsitellään kohdassa ”Tilastot ja laskelmat”).

Osallistujien valintakriteerit

Taulukossa 1 mainituista kriteereistä (FDA 2007 ja CEN:n yhteiset kriteerit) huolimatta CEN:n standardit lisäävät vielä testiin osallistumista koskevia varotoimenpiteitä.

Huomioon otettavien terveiden miesten ja naisten kriteerit ovat:

• ihotyyppi II, III ja IV13
• Eivät ole osallistuneet mihinkään aurinkotesteihin viimeisten kahden kuukauden aikana (selässä ei ole jäljellä jälkiä).
• Eivät ole altistuneet auringolle selän alueella vähintään 2 kuukauteen ennen tutkimusta.
• Ei arpia tai aktiivisia ihovaurioita selän testatuilla alueilla.
• Testattavan alueen on oltava väriltään yhtenäinen, ilman nevoja, virheitä tai aurinkolentigoa ja ilman liiallista karvoitusta.

CEN asetti myös joukon poissulkukriteerejä;

• Henkilöt, jotka eivät täytä edellisiä sisäänottokriteerejä.
• raskaana olevat tai imettävät naiset,
• Aiemmat allergiset, fotoallergiset, fototoksiset tai muut epänormaalit reaktiot auringonvalolle tai herkkyys kosmeettisille valmisteille, hygieniatuotteille, aurinkovoiteille, lateksille ja/tai paikallisesti käytettäville lääkkeille.
• Henkilöt, joilla on dermatologisia ongelmia testialueella.
• Henkilöt, jotka ovat käyttäneet itseruskettavia tuotteita selälle edellisen kuukauden aikana.

Selvästi CEN vaikuttaa sopivammalta kriteerin valitseville henkilöille suuremman johdonmukaisuuden vuoksi.

Osallistujien määrä

FDA:n 2007:ssä ja CEN:ssä käytettiin 20-25 henkilöä ja vastaavasti 10-20 henkilöä. Kuten muutkin kliiniset tutkimukset, suurempi osallistujien määrä tuo suuremman testitarkkuuden. Toisaalta suuri otoskoko johtaa joihinkin ongelmiin, kuten protokollan käsittelyyn, riittävien näytteiden toimittamiseen ja vapaaehtoisten poisjääntiin.

Vertailu-aurinkosuojavalmisteet

Suositellaan, että kunkin testinäytteen tulosten todentamiseksi käytetään standardinäytettä.

Testi on pätevä, jos vertailu-aurinkosuojavalmisteesta saatu keskimääräinen UVA-PF-arvo on määritellyn alueen sisällä. Taulukon 1 mukaan molemmat vertailuaurinkovoiteet ovat hyviä valintoja, koska niiden UVA-PF-tulokset ovat lähellä toisiaan ja niiden aktiiviset ainesosat ovat hyväksyttyjä.

Testauspaikkojen ja -alapaikkojen koko

Testauspaikkojen ja -alapaikkojen koon valinnassa tärkeää on mahdollisuus käyttää monilähteistä aurinkosimulaattoria. Se tarkoittaa, että pienempien kokojen valitseminen kohteille ja osa-alueille voi johtaa siihen, että useat osa-alueet altistuvat UV-säteilylle samanaikaisesti. Sen vuoksi CEN-standardin mukaiset ominaisuudet (30 cm2 :n kokoinen paikka ja halkaisijaltaan 8 mm:n suuruiset alipaikat) soveltuvat paremmin tälle alalle.

Kahden alipaikan väliseksi etäisyydeksi FDA 2007 ehdottaa 1 cm:n välimatkaa. CEN ei määrittele mitään välejä alituskohtien välille, joten FDA 2007:n ominaisuus on huomattava alituskohtien etäisyyksien osalta.

Latausannosmäärä

Testi- ja vertailutuotteen latausmäärä määritetään lähes samansuuruisena. CEN ehdottaa vaihteluväliä 2 mg/cm2 ± 2,5 % ja FDA 2007 ehdottaa 2 mg/cm2, joka tulisi kuormittaa tasaisesti ja levittää sormipeitteellä. Tuote tulisi sijoittaa pieninä pisaroina koko testialueelle ja levittää erityisillä liikkeillä.

Levitysajan tulisi kestää 20-50 s. Tuotteen lastausalueet tulisi valita satunnaisesti.

Aurinkovoiteen levittämisen ja UV-altistuksen välinen odotusaika

Sekä FDA 2007:n että CEN:n ehdottama odotusaika tuotteen lataamisen ja UV-altistuksen välillä on vähintään 15 min ja 15-30 min.

Säteilylaite ja sen lampun määräaikaistarkastus

Taulukossa 1 esitetään luettelo säteilylaitteen spesifikaatioista kummassakin standardissa. Laitteen määräaikaistarkastuksen osalta FDA 2007 ja CEN-standardi ehdottavat, että tarkastus tehdään 6 ja 12 kuukauden välein.

FDA 2011:n mukaan aurinkosimulaattoreiden ja niiden UV-lamppujen kalibrointitiedot pysyvät vakaina yli vuoden ajan; Näin ollen laitteen määräaikaistarkastusta on parempi harkita kerran vuodessa.

altistussuuntaus

Kuten altistussuuntauksen osalta on esitetty taulukossa 1, molempien menetelmien käsite on sama.

MPD-arvioinnin aika ja olosuhteet

MPD on pienin UVA-säteilyn määrä, joka tuottaa näkyvää tuntuvaa pigmentaatiota, jolla on näkyvät rajat. Kun pigmentin tummuus on kiinteä, MPD arvioidaan visuaalisesti. CEN ja FDA 2007 ehdottavat MPD:n arviointia varten 2-4 ja 3-24 tuntia viimeisen altistumisen jälkeen. Kokeneen havainnoitsijan olisi arvioitava silmämääräisesti riittävissä ja tasaisissa valo-olosuhteissa. FDA toteaa, että pigmentin tummuminen näyttää olevan vakaimmillaan noin 3 tuntia tai enemmän säteilytyksen jälkeen, ja ehdottaa siksi, että tämä havainto tehdään 3-24 tunnin kuluttua säteilytyksestä. Tämä aikaväli lisää testimenetelmän joustavuutta tarkkuuden kärsimättä. Näin ollen FDA:n vuoden 2007 kriteerit vaikuttavat paremmilta.

In vitro UVA-PF:n määritystestin arviointi

Kaikki in vitro -menetelmät perustuvat ultraviolettisäteilyn arviointiin, joka läpäisee ohuen aurinkosuojakerroksen, joka on levitetty karkealle levylle siten, että ultraviolettitaso saadaan laskettua ennen altistumista ja sen jälkeen, kun altistuminen säteilylähteestä saatavalle kontrolloidulle annokselle on tapahtunut. UVA-suojatason laskentavaiheessa kukin standardi asettaa kuitenkin erilaisen vertailukohdan (taulukko 2).

Taulukko 2 In vitro UVA-PF-määritysprotokollien vertailu

FDA:n vuoden 2007 standardissa käytetään modifioitua Diffey-fraktiota, jossa UVA1-absorptiokäyrän alle jäävä pinta-ala (340 nm – 400 nm) jaetaan UVA:n ja UVB:n kokonaisabsorptioalueeseen (290 nm – 400 nm).14,15 FDA 2011 kuitenkin poisti modifioidun Diffey-fraktion seuraavista syistä:

1. Tässä fraktiossa UVA1-alueeseen kiinnitetään paljon huomiota, vaikka tällä alueella ei ole suurta merkitystä haitallisten ihovaikutusten aikaansaamisessa.
2. Jos tuotteen yksi tai useampi ainesosa tuottaa, korkean absorption lyhytaaltoisella UVA2-alueella ja alhaisen tai ei lainkaan adsorptiota UVA1-alueella, tuloksena on suuri suhdeluku, kun taas tämä tuote ei tuota laajaa absorptioaluetta.
3. Tämä ehdotettu suhdeluku ei osoita luotettavaa suojaa UVA:ta vastaan eikä sitä sovelleta missään muualla maailmassa.
4. Yksi keino lisätä tätä fraktiota on vähentää UVA2- ja UVB-alueiden voimakkaasti absorboivia yhdisteitä, mutta tämä vähentää suojan tasoa näillä spektrin alueilla (toisin sanoen Diffey-fraktion lisäämiseksi SPF:n pitäisi laskea).

Normin ISO 24443 mukaan UVA-suojakerroin lasketaan PPD-testitulosten mukaisesti. Kahdessa standardissa CEN ja FDA 2011 pidetään kriittisen aallonpituuden menetelmää sopivana.

A (λ) on keskimääräinen absorptio kullakin aallonpituudella ja d (λ) on aallonpituusväli kunkin laskennan välillä.

Kriittinen aallonpituus on aallonpituus, jolla absorptiokäyrän alapuolella oleva alue käsittää 90 % UV-absorptiokäyrän alapuolella olevasta kokonaispinta-alasta.

FDA päätteli, että oheinen kriittisen aallonpituuden testi (UVB- ja UVA-suojan laajuuden mittaamiseksi) ja SPF-testi (UVB- ja UVA-suojan suuruuden mittaamiseksi) antoivat täydellisen mittaustuloksen laajakirjoisuudesta. Jotta tuote voidaan merkitä laajakirjoiseksi, sen kriittisen aallonpituuden on oltava vähintään 370 nm.

Testilevyt

Levyillä on testissä latauspaikkana keskeinen rooli. Kvartsilevyistä, mukaan lukien PMMA (polymetyylimetakrylaatti), hydratoitu kollageeni, epidermaalinen iho ja transpore-teippi, PMMA-levyt valitaan sen uutuuden vuoksi. Seuraavat syyt ovat määrääviä tekijöitä, jotka suosivat muita levytyyppejä:

1. Se on halvempi kuin kvartsi.
2. Se on käyttövalmis eikä sitä tarvitse puhdistaa tai karhentaa uudelleen.
3. Sitä käytetään yli vuosikymmenen ajan.

Levyjen koon osalta, kun 16 cm2 kokoisilla levyillä saadaan hyväksyttäviä tuloksia, ei ole tarpeen käyttää suurempia levyjä (10,2 cm). Näiden levyjen karheusasteen osalta standardissa FDA 2011 ehdotetaan sivuja, joiden karheus on 2-7 µg, ja ISO 24443 tarjoaa 6 mikronin karheutta. Vakiokarheuden 6 µm:n valinta, joka on sama kaikissa näissä testeissä, vaikuttaa järkevältä.

Viiteaurinkosuojavalmiste

Taulukon 2 mukaan vain ISO 24443:ssa on viiteaurinkosuojavalmiste. Vertailuaurinkovoide S2 tuo UVA-PF:n 12,7.

Säteilylähde

Ennen kuin mitataan säteilyn läpäisy tuotteella päällystettyjen levyjen läpi, näille tuotteille suoritetaan säteilytetty vaihe optisen vakauden tarkastelemiseksi. FDA 2011 uskoo, että aurinkosimulaattorin (FDA 2007 ehdotettu laite) säteily suodattuu siten, että sen energia alle 300 nm:n aallonpituuksilla on pienempi kuin spektrofotometrin herkkyys silloinkin, kun levylle ei ole ladattu aurinkosuojakalvoa (eli läpäisynopeus on 100 %).

Sen vuoksi FDA 2011 ehdottaa säteilylähdettä, joka tuottaa UV-säteilyn jatkuvan spektrijakauman 290-400 nanometrin välillä. Standardi CEN ehdottaa suodattimilla varustettua aurinkosimulaattoria.

Aallonpituusvälit mittauskertojen välillä

Säteilyn UV-säteilyn läpäisyn mittaamiseksi kullakin aallonpituudella säteilyvälien on oltava jaksottaisia. Nämä aikavälit asetetaan 1 nm:n ja 5 nm:n välein taulukon 2 mukaisesti. Se mainittiin FDA 2011:ssä: Esityksissä todettiin, että pienemmän säteilyvälin määrittäminen tuottaisi tarkempia tuloksia, ja todettiin, että nykyiset spektrometrit pystyvät tekemään mittauksia 1 nm:n välein.

Spektrometrin dynaaminen alue

Dynaaminen alue on yksi UV-spektrofotometrin kalibrointiin käytettävistä indikaattoreista. Spektrometrin dynaamisen alueen on oltava riittävä, jotta voidaan mitata tarkasti voimakkaasti absorboivien aurinkosuojakemikaalien läpäisy kaikilla UV-aallonpituuksilla (290 nm – 400 nm).

Tuotteen latausmäärä

Tuotteen latausmäärä ja -prosessi levyn karkeaan osaan on määritelty kussakin standardissa. Tuotteen latausmäärän tarkkuuden varmistamiseksi voidaan käyttää pipetin painonmittausmenetelmää ennen ja jälkeen latauksen tai tiheyskertoimen avulla. Tuote ladataan tilavuudeltaan samansuuruisina pisaroina. FDA 2007, CEN ja ISO 24443 käyttävät arvoja 2 ja 2 mg/cm2 ja 1,3 mg/cm2. FDA katsoo, että UV-säteilyn läpäisy paksusta kerroksesta 2 mg/cm2 on vähäisempää ja johtaa epäjohdonmukaisiin vasteisiin. Siksi FDA asetti latausmääräksi 0,75 mg/cm2 varmistaakseen, että UV-läpäisevän UV:n taso on UV-ilmaisimien dynaamisen alueen sisällä.

Tuotteen levitystapa

Aurinkosuojatuotteen tasainen levittäminen levylle vaikuttaa huomattavasti testin tarkkuuteen. Kuten taulukosta 2 käy ilmi, levitysprosessi voi olla joko yksivaiheinen tai kaksivaiheinen ja siinä voidaan käyttää tai olla käyttämättä sormipeitettä. FDA 2011 pitää kaksivaiheista levittämistä tehokkaampana tapana saada aikaan kiinteä ja paksu kerros. Tämä edistää parempaa jakautumista useille lääkemuodoille kuin 10 sekunnin pehmeälevitystekniikka, ja se vastaa myös kuluttajien todellista käyttöä. Siksi FDA 2011:n ja ISO 24443:n lausunto tuotteen levitystavasta vaikuttaa parhaalta vaihtoehdolta.

Säteilyä edeltävä annos

Tämä toimenpide suoritetaan optisen vakauden vähenemisen tarkistamiseksi. Aurinkovoidetta ladataan levylle ja altistetaan sitten säteilylähteelle. FDA 2011:n mukaan, koska auringon säteily on yhtä aikaa ja yhdessä paikassa maan pinnalla yhtä suurta tai pientä SPF- ja UVA-PF-arvoa omaaville tuotteille, esisäteilytysannos SPF- tai UVA-PF-fraktion muodossa ei ole looginen. Näin ollen FDA 2011 ehdottaa, että säteilyä edeltävä annos on vakioarvo. FDA sai tietoja, jotka osoittivat, että avobentsonia sisältävät tuotteet tuhoutuivat täysin altistuessaan 2-3 MED-annosta (Minimal Erythemal Dose) vastaavalle annokselle.

Tämä on optisen hajoamisen kannalta pahin skenaario, koska avobentsonit ovat aurinkosuojalääkemonografioiden epästabiileimpia aurinkosuojalääkkeitä valoa vastaan. 1MED ihotyypillä 2 vastaa 250 J/m2 . Näin ollen FDA 2011:ssä esisäteilyannokseksi on asetettu 4MED, joka vastaa 800 J/m2.

Säteilyä läpäisevän määrän mittaus

Kun tuotteet on altistettu esisäteilyannokselle, tuotteella peitetyt levyt asetetaan spektrofotometriin läpäisyn mittaamista varten. FDA:n vuoden 2011 lausunnon mukaan (5 kertaa mittaus 3 sivusta), kun tyydyttävä tulos saadaan vähemmillä laskutoimituksilla, ei tarvita enempää aikaa ja kustannuksia.

Tilastot ja laskelmat

Kriittinen aallonpituus saadaan CEN:n mukaan seuraavasta kaavasta:

jossa λC on kriittinen aallonpituus ja MPF on monokromaattinen suojakerroin, joka on läpäisykertoimen käänteisluku tietyllä aallonpituudella.

ISO 24443:n mukaan aluksi lasketaan yksilöllinen UVA-suojakerroin (UVA-PFI) jokaiselle emäkselle (vähintään 4 emäkselle) seuraavan kaavan mukaisesti:

jossa P(λ) on PPD:n vaikutusspektri.

I(λ) on UVA-lähteestä saatu spektrinen irradianssi.

Ae(λ) on testattavan tuotekerroksen keskimääräinen monokromaattinen absorbanssi UV-altistuksen jälkeen.

d(λ) on aallonpituusaskel (1 nm).

C on korjauskerroin. Alkuperäiset absorbanssikäyrän arvot kerrotaan skalaarisella arvolla ”C”, kunnes in vitro lasketut SPF-arvot ovat yhtä suuret kuin in vivo mitattu SPF. Tämä tapahtuu iteratiivisella laskentaprosessilla. Alkuperäiset absorbanssiarvot kerrottuna tällä C-arvolla muodostavat mukautetun aurinkosuojan absorbanssikäyrän, jota käytetään alkuperäisen UVA-PF0-arvon ja altistusannoksen määrittämiseen. C-arvo on yleensä välillä 0,8-1,6, jotta tulkinta olisi pätevä. Jos se on tämän alueen ulkopuolella, olisi valmistettava uusia näytteitä alkuperäisten havaintojen validoimiseksi.

Siten alla olevan kaavan mukaisesti lasketaan keskimääräinen UVA-PF-laskenta:

Jos tämä ehto Confident interval (CI) n täyttyy, testi on pätevä; muussa tapauksessa emästen lukumäärää olisi lisättävä niin kauan kuin ehto täyttyy.

Jos mainittu ehto ei täyty 10 emäksen käytön jälkeen, testi julistetaan virheelliseksi.

FDA 2011- ja FDA 2007 -standardien mukaan UV-päästötaso lasketaan seuraavan kaavan mukaan:

Mittaukset spektraalisesta irradianssista, joka on läpäissyt kunkin aallonpituuden osalta 15 µl:lla glyseriiniä päällystettyjen PMMA-levyjen läpi.

Mittaukset spektraalisesta irradianssista, joka on läpäissyt kunkin aallonpituuden λ osalta PMMA-levyn läpi, joka on päällystetty auringonsuojavoidesuojavalmisteella. Keskimääräinen absorptio kullakin aallonpituudella ( lasketaan keskimääräisen läpäisevän UV-säteilyn negatiivisesta logaritmista seuraavasti:

Kriittinen aallonpituus lasketaan FDA 2011:n mukaan tästä kaavasta;

Diffey-fraktiosuhde lasketaan FDA 2007:n mukaan seuraavasti:

UVA I -pinta-ala λ-yksikköä kohti saadaan:

UV-pinta-ala λ-yksikköä kohti saadaan:

Johtopäätökset

Johtuen UVA:n roolista ihovaurioiden syntymisessä, ihoa UVA:lta ja UVB:ltä suojaavien auringonsuojavoidesauvojen käyttäminen näyttäytyy välttämättömänä. UVA-PF:n arvioimiseksi suositellaan in vivo -menetelmää sen tarkkuuden ja toistettavuuden vuoksi sekä siksi, että se simuloi ihmisten todellisia käyttöolosuhteita. FDA 2007:n ja CEN:n standardeissa, joissa otetaan käyttöön in vivo PPD -menetelmä, molemmissa on etuja ja haittoja, joten käyttämällä kussakin tapauksessa parempaa menetelmää voidaan saada parempia tuloksia.