Introduzione

Parte della luce solare che raggiunge la terra coinvolge lo spettro ultravioletto composto da tre sezioni di UVC (200-290nm), UVB (290-320nm) e UVA (320-400nm). Gli UVC sono completamente assorbiti dall’atmosfera terrestre. La quantità di UVA che raggiunge la terra è più di 20 volte quella degli UVB.1 Gli UVA giocano un ruolo importante nell’invecchiamento prematuro e nella fotocarcinogenesi. Gli UVA aumentano il rilascio di fattori infiammatori, tra cui IL10 dalle cellule dei cheratinociti. Inoltre, aumenta l’espressione di proteine infiammatorie come TNFα, IL1α, IL6 e IL8.2,3 Gli UVA giocano un ruolo considerevole nella creazione di mutazioni nel DNA mitocondriale nella pelle umana con l’aiuto dei ROS (spezie reattive dell’ossigeno). Causa anche l’invecchiamento precoce della pelle creando una mutazione nelle cellule dei fibroblasti nella pelle umana.4 Il ruolo dell’aumento dell’espressione della proteina p53 nel causare l’apoptosi indotta dagli UVA è innegabile.5 L’8-idrossi-2′-deossiguanina (8-oxoG) è un prezioso indicatore per tracciare il danno ossidativo al DNA causato dagli UVA, e può portare a trasversioni G → T.6

Pertanto, la protezione contro gli UVA insieme agli UVB è molto importante.

Il fattore di protezione UVA (UVA-PF) è usato per valutare l’efficacia dei prodotti di protezione solare contro i raggi UVA.

Materiali e metodi

In questo studio, gli standard globali nel campo della determinazione UVA-PF sono stati rivisti e confrontati. Quattro norme, vale a dire ISO 24443 (fornita dall’Unione europea, a maggio 2013), CEN2006 (fornita da Unione europea, Sudafrica, Giappone a Bruxelles, il 12 luglio 2006), FDA 2007 (fornita dagli Stati Uniti, il 27 agosto 2007) e FDA 2011 (fornita dagli Stati Uniti, il 17 giugno 2011) hanno stabilito diversi protocolli nel campo del fattore di protezione UVA. Alcuni sono trattati con metodi in vivo mentre altri con metodi in vitro.7-11

Risultati

A causa del ruolo degli UVA nel verificarsi dei danni alla pelle, è importante utilizzare creme solari che proteggano la pelle sia dagli UVA che dagli UVB. I metodi in vitro di misurazione degli UVA-PF non sono affidabili e riproducibili a causa delle differenze nelle condizioni di test, come la distinzione dei substrati, la variante della quantità di prodotto applicato e la dose di irradiazione UV.12 Tra le norme FDA 2007 e CEN che introducono l’approccio PPD in vivo, entrambe hanno vantaggi e svantaggi, in modo che l’utilizzo di un approccio migliore in ogni caso può dare risultati migliori.

Discussione

Valutazione del test di determinazione UVA-PF in vivo

Prima, passeremo attraverso i metodi di determinazione UVA-PF in vivo condotti utilizzando l’oscuramento immediato del pigmento (IPD), l’oscuramento persistente del pigmento (PPD) e il fattore di protezione A (PFA). Tuttavia, nelle norme CEN e FDA 2007, il metodo PPD è accettato solo nel metodo di determinazione UVA-PF in vivo (tabella 1).

Tabella 1 Confronto del protocollo di determinazione UVA-PF in vivo

Nel metodo PPD, come nel metodo di misurazione SPF (Sun Protection Factor), le persone che soddisfano i criteri del test sono selezionate con un numero specificato per la partecipazione. Nel test SPF, l’endpoint è una risposta eritemica contro il test PPD in cui l’endpoint è la persistenza dell’oscuramento dei pigmenti dei sottositi del test. I siti e i sottositi del test sono disegnati in dimensioni specifiche alla cieca sui corpi dei partecipanti. I prodotti di protezione solare di prova e di riferimento sono pesati nella quantità definita e sono applicati sulla pelle del partecipante. Poi, con un metodo specifico, il prodotto viene steso sulla pelle seguito da un periodo di attesa per l’asciugatura del prodotto. Gli individui, in base a un modo predeterminato, sono esposti alle radiazioni UVA mentre sono seduti o sdraiati sull’addome. Dopo un certo periodo di tempo dall’ultima esposizione ai raggi UV, il livello di oscurità permanente del pigmento viene valutato come punto finale del test, e l’UVA-PF viene calcolato da una serie di formule (che verranno discusse nella sezione “Statistiche e calcoli”).

Criteri di selezione dei partecipanti

Nonostante i criteri menzionati nella tabella 1 (FDA 2007 e criteri comuni CEN), le norme CEN aggiungono ulteriori precauzioni per partecipare al test.

I criteri per un uomo e una donna sani da considerare sono:

• Pelle di tipo II, III e IV13
• Non aver partecipato a nessun test solare negli ultimi due mesi (nessun segno residuo sulla schiena).
• Non essersi esposto al sole sulla zona della schiena per almeno 2 mesi prima dello studio.
• Assenza di cicatrici, o lesioni dermiche attive sulle aree del backtested.
• L’area del test deve essere di colore uniforme, senza nevi, macchie o lentigo solare senza peli eccessivi.

Il CEN ha anche fissato una serie di criteri di esclusione del test;

• I soggetti che non soddisfano i criteri di inclusione precedenti.
• Donne in gravidanza o in allattamento,
• Passato di allergia, fotoallergico, fototossico, o altre risposte anomale alla luce del sole o sensibilità ai prodotti cosmetici, articoli da toeletta, creme solari, lattice e/o farmaci topici.
• Soggetti con problemi dermatologici sulla zona del test.
• Soggetti che hanno usato prodotti autoabbronzanti sulla schiena nel mese precedente.

Di conseguenza, il CEN sembra più adatto per gli individui che selezionano il criterio grazie alla maggiore coerenza.

Numero di partecipanti

L’FDA 2007 e il CEN usano rispettivamente da 20 a 25 persone e da 10 a 20 persone. Come altri studi clinici, il maggior numero di partecipanti, porta una maggiore accuratezza del test. D’altra parte, le grandi dimensioni del campione portano ad alcuni problemi come la gestione del protocollo, la fornitura di campioni sufficienti e l’abbandono dei volontari.

Formulazioni di riferimento per la protezione solare

Si raccomanda di utilizzare un campione standard per verificare i risultati di ogni campione di prova.

Il test è valido se la media UVA-PF ottenuta per il prodotto di protezione solare di riferimento è all’interno dell’intervallo specificato. Secondo la tabella 1, entrambi i filtri solari di riferimento sono buone scelte, poiché i loro risultati UVA-PF sono vicini l’uno all’altro e i loro ingredienti attivi sono approvati.

Dimensione dei siti e sotto-siti del test

Quello che è importante nella scelta della dimensione dei siti e sotto-siti è la possibilità di utilizzare il simulatore solare multi-sorgente. Ciò significa che la scelta di dimensioni più piccole per i siti e i sotto-siti può comportare che più sotto-siti siano esposti ai raggi UV allo stesso tempo. Pertanto, le caratteristiche standard CEN (per la dimensione del sito di 30 cm2 e per i cerchi di sottositi di 8 mm di diametro) sono più appropriate in questo campo.

Per le distanze tra i due sottositi, FDA 2007 suggerisce un intervallo di 1 cm. Il CEN non specifica alcun intervallo tra i sottositi, rendendo la caratteristica FDA 2007 considerevole per le distanze dei sottositi.

Misura della dose di carico

La quantità di carico del prodotto di prova e di riferimento è determinata quasi nella stessa quantità. Il CEN suggerisce l’intervallo 2mg/cm2±2,5%, e la FDA 2007 propone 2mg/cm2, che dovrebbe essere caricato uniformemente e distribuito da un lettino con le dita. Il prodotto dovrebbe essere posto in piccole gocce in tutta l’area di prova e diffuso con movimenti speciali.

Il tempo di diffusione dovrebbe durare da 20 a 50 s. Le aree di carico del prodotto dovrebbero essere selezionate in modo casuale.

Periodo di attesa tra l’applicazione della protezione solare e l’esposizione ai raggi UV

Il tempo di attesa suggerito tra il caricamento del prodotto e l’esposizione ai raggi UV è di almeno 15 minuti e da 15 a 30 minuti sia dalla FDA 2007 che dal CEN, rispettivamente.

Il dispositivo di radiazione e l’ispezione periodica della sua lampada

La tabella 1 presenta la lista delle specifiche del dispositivo di radiazione per ciascuna delle due norme. Per quanto riguarda l’ispezione periodica del dispositivo, la FDA 2007 e la norma CEN suggeriscono che l’ispezione sia condotta ogni 6 e 12 mesi, rispettivamente.

Secondo la FDA 2011, i dati di calibrazione dei simulatori solari e le loro lampade UV sono stabili per periodi superiori a 1 anno; Pertanto, la valutazione periodica del dispositivo è meglio considerare una volta all’anno.

Tendenza dell’esposizione

Come mostrato per la tendenza dell’esposizione nella tabella 1, il concetto di entrambi i metodi è lo stesso.

Tempo e condizione della valutazione MPD

MPD è la più piccola quantità di radiazione UVA che produce una pigmentazione visibile tangibile con bordi visibili. Quando l’oscurità del pigmento è fissa, la MPD viene valutata visivamente. Per la valutazione della MPD, CEN e FDA 2007 suggeriscono rispettivamente da 2 a 4 e da 3 a 24 ore dopo l’ultima esposizione del sito. La valutazione visiva dovrebbe essere effettuata alla cieca da un osservatore esperto in condizioni di luce adeguate e uniformi. La FDA nota che sembra che l’imbrunimento del pigmento sia più stabile circa 3 ore o più dopo l’irradiazione, e propone quindi che questa osservazione avvenga da 3 a 24 ore dopo l’irradiazione. Questo intervallo di tempo fornisce una maggiore flessibilità nel metodo di prova senza sacrificare la precisione. Pertanto, i criteri FDA 2007 sembrano essere superiori.

Valutazione del test in vitro per la determinazione degli UVA-PF

Tutti i metodi in vitro si basano sulla valutazione degli UV che passano attraverso un sottile strato di protezione solare che si stende su una piastra ruvida in modo che il livello di UV sia calcolato prima e dopo l’esposizione alla dose controllata dalla fonte di radiazione. Tuttavia, nella fase di calcolo del livello di protezione UVA, ogni norma stabilisce un parametro di riferimento diverso (tabella 2).

Tabella 2 Protocollo di determinazione in vitro dei livelli di protezione UVA-PF Comparazione del protocollo di determinazione

Lo standard FDA 2007 usa la frazione modificata di Diffey dove l’area sotto la curva di assorbimento UVA1 (da 340nm a 400nm) è divisa nella regione di assorbimento totale di UVA e UVB (da 290nm a 400nm).14,15 Tuttavia, la FDA 2011 ha abolito la frazione di Diffey modificata per i seguenti motivi:

1. Questa frazione fornisce una notevole attenzione alla regione UVA1, mentre questa zona non gioca un ruolo importante nella produzione di effetti cutanei dannosi.
2. Se uno o più ingredienti del prodotto producono, un alto assorbimento nella regione UVA2 a lunghezza d’onda corta e un basso o nessun assorbimento nella regione UVA1 si ottiene un grande rapporto, mentre questo prodotto non produce una vasta gamma di assorbimento.
3. Questo rapporto proposto non mostra un grado affidabile di protezione contro UVA e non si applica in nessun’altra parte del mondo.
4. Un modo per aumentare questa frazione è quello di ridurre i composti ad alto assorbimento nelle regioni UVA2 e UVB, ma questo ridurrà il livello di protezione in queste aree dello spettro (in altre parole, per aumentare la frazione Diffey, SPF dovrebbe diminuire).

Lo standard ISO 24443 calcola il fattore di protezione UVA in linea con i risultati del test PPD. I due standard CEN e FDA 2011 considerano appropriato il metodo della lunghezza d’onda critica.

A (λ) è l’assorbimento medio ad ogni lunghezza d’onda, e d (λ) è l’intervallo di lunghezza d’onda tra ogni calcolo.

La lunghezza d’onda critica è la lunghezza d’onda in cui la regione sotto la curva di assorbimento comprende il 90% della superficie totale sotto la curva di assorbimento UV.

La FDA ha concluso che il test della lunghezza d’onda critica di accompagnamento (per misurare l’estensione della protezione UVB e UVA) e il test SPF (per misurare l’entità della protezione UVB e UVA) hanno fornito una misura completa della capacità di ampio spettro. Affinché un prodotto sia etichettato con una dichiarazione di ampio spettro, dovrebbe generare una lunghezza d’onda critica pari o superiore a 370 nm.

Piastre di prova

Le piastre, come luogo di carico, svolgono un ruolo chiave nel test. Tra le piastre di quarzo, tra cui PMMA (polimetilmetacrilato), collagene idratato, pelle epidermica e nastro transpore, le piastre PMMA sono scelte per la sua novità. I seguenti motivi sono determinanti per la preferenza agli altri tipi di lastre:

1. È più economico del quarzo.
2. È pronto all’uso e non ha bisogno di essere pulito o irruvidito.
3. Si usa per più di un decennio.

Per quanto riguarda le dimensioni delle piastre, quando piastre con dimensioni di 16 cm2 danno risultati accettabili, non è necessario usare piastre con dimensioni maggiori (10,2cm). Per quanto riguarda il grado di rugosità di queste piastre, la norma FDA 2011 propone pagine con una rugosità da 2 a 7 µg, e la ISO 24443 offre una rugosità di 6 micron. La scelta di una rugosità costante di 6 µm che è identica a tutti questi test sembra ragionevole.

Formulazione di riferimento della protezione solare

Secondo la tabella 2, solo la ISO 24443 ha un prodotto di riferimento della protezione solare. La protezione solare di riferimento S2 porta un UVA-PF di 12,7.

Sorgente di radiazione

Prima di misurare il passaggio di radiazione attraverso le piastre coperte dal prodotto, viene eseguita una fase irradiata per questi prodotti per considerare la stabilità ottica. FDA 2011 ritiene che la radiazione del simulatore solare (dispositivo proposto da FDA 2007) sia filtrata in modo tale che la sua energia a lunghezze d’onda inferiori a 300 nm sia inferiore alla sensibilità dello spettrofotometro anche quando non viene caricata alcuna protezione solare sulla piastra (cioè il tasso di passaggio è del 100%).

Pertanto, FDA 2011 propone una fonte di radiazione che produce una distribuzione spettrale continua della radiazione UV da 290 a 400 nanometri. La norma CEN propone il simulatore solare dotato di filtri.

Intervalli di lunghezza d’onda tra le operazioni di misurazione

Per misurare il passaggio degli UV irradiati ad ogni lunghezza d’onda, gli intervalli di radiazione devono essere intermittenti. Questi intervalli sono fissati negli intervalli 1nm e 5nm secondo la tabella 2. È stato menzionato in FDA 2011: La presentazione ha dichiarato che specificare un intervallo più piccolo produrrebbe risultati più accurati e ha notato che gli attuali spettrometri sono in grado di effettuare misurazioni a intervalli di 1 nm.

La gamma dinamica dello spettrometro

La gamma dinamica è uno degli indicatori per calibrare lo spettrofotometro UV. La gamma dinamica dello spettrometro deve essere sufficiente per misurare accuratamente il passaggio dei filtri solari ad alto assorbimento a tutte le lunghezze d’onda UV (da 290nm a 400nm).

La quantità di caricamento del prodotto

La quantità e il processo di caricamento del prodotto sulla sezione grezza della piastra sono specificati in ogni standard. Per assicurare la precisione della quantità di caricamento del prodotto, possiamo usare il metodo di misurazione del peso della pipetta prima e dopo il caricamento o con l’aiuto del fattore di densità. Il prodotto viene caricato in gocce di uguale volume. FDA 2007, CEN e ISO 24443 usano un valore di 2 e 2 mg/cm2 e 1,3 mg/cm2 rispettivamente. La FDA ritiene che il passaggio dei raggi UV da uno strato spesso di 2 mg/cm2 sia inferiore e porti a risposte incoerenti. Pertanto, la FDA ha fissato la quantità di carico a 0,75 mg/cm2 per garantire che il livello di passaggio degli UV sia all’interno della gamma dinamica dei rilevatori UV.

Modalità di distribuzione del prodotto

La diffusione uniforme del prodotto di protezione solare sulla piastra influisce notevolmente sulla precisione del test. Come mostra la tabella 2, il processo di diffusione può essere monofase o bifase con l’uso o il non uso di una culla per le dita. La FDA 2011 considera la spalmatura bifase un modo più efficace per ottenere uno strato solido e spesso. Questo contribuisce a una migliore distribuzione per una vasta gamma di forme di farmaci rispetto alla tecnica di distribuzione morbida a 10 fasi, ed è anche simile all’uso reale dei consumatori. Pertanto, il parere FDA 2011 e ISO 24443 in un modo di distribuzione del prodotto sembra le migliori opzioni.

Dose pre-irradiazione

Questa operazione viene eseguita per controllare la riduzione della stabilità ottica. La protezione solare viene caricata sulla piastra e poi esposta a una fonte di radiazione. Secondo FDA 2011, poiché in un momento e in un luogo sulla superficie terrestre, la radiazione del sole è uguale per i prodotti con alto o basso SPF e UVA-PF, allora la dose di pre-irradiazione sotto forma di una frazione SPF o UVA-PF non è logica. Così, la FDA 2011 suggerisce che la dose pre-irradiazione è un valore costante. La FDA ha ricevuto informazioni, che hanno dimostrato che i prodotti contenenti Avobenzone, sono stati completamente distrutti di fronte all’esposizione a una dose equivalente a 2-3 MED (Minimal Erythemal Dose).

Questo è lo scenario peggiore per la degradazione ottica, poiché l’Avobenzone è la protezione solare più instabile contro la luce nelle monografie dei filtri solari. 1MED nella pelle di tipo 2 è equivalente a 250 J/m2. Così, in FDA 2011, il dosaggio di pre-irradiazione è fissato 4MED che è equivalente a 800J/m2.

Misura del passaggio delle radiazioni

Dopo l’esposizione dei prodotti alla dose di pre-radiazione, le piastre coperte dal prodotto sono messe nello spettrofotometro per misurare il passaggio. Secondo il parere della FDA 2011 (5 volte la misurazione da 3 pagine), quando si ottiene un risultato soddisfacente con meno calcoli, allora non sono necessari più tempo e costi.

Statistiche e calcoli

Secondo il CEN, la lunghezza d’onda critica si ottiene dalla seguente formula:

dove λC è la lunghezza d’onda critica, e MPF è il fattore di protezione monocromatico, che è l’inverso della trasmittanza ad una data lunghezza d’onda.

Secondo ISO 24443, inizialmente, il fattore di protezione individuale UVA (UVA-PFI) su ogni base (almeno 4 basi) è calcolato secondo la seguente formula:

dove P(λ) è lo spettro di azione PPD.

I(λ) è l’irraggiamento spettrale ricevuto dalla fonte UVA.

Ae(λ) è l’assorbanza monocromatica media dello strato di prodotto di prova dopo l’esposizione UV.

d(λ) è il passo della lunghezza d’onda (1 nm).

C è il coefficiente di regolazione. I valori iniziali della curva di assorbanza sono moltiplicati per un valore scalare “C” fino a quando i valori di SPF calcolati in vitro sono uguali all’SPF misurato in vivo. Questo viene realizzato in un processo di calcolo iterativo. I valori di assorbanza iniziali moltiplicati per questo valore “C” diventano la curva di assorbanza regolata della protezione solare che viene utilizzata per determinare il valore UVA-PF0 iniziale e la dose di esposizione. Il valore “C” è tipicamente compreso tra 0,8 e 1,6 per un’interpretazione valida. Se è al di fuori di questo intervallo, si dovrebbero preparare nuovi campioni per convalidare le osservazioni originali.

Quindi, secondo la formula seguente, si calcola la media UVA-PF:

Se questa condizione Intervallo di fiducia (CI) n è soddisfatta, il test è valido; altrimenti, il numero di basi dovrebbe essere aumentato finché la condizione è soddisfatta.

Se la condizione menzionata non è soddisfatta dopo aver usato 10 basi, il test è dichiarato non valido.

Secondo gli standard FDA 2011 e FDA 2007, il livello di passaggio degli UV è calcolato dalla seguente formula:

Misurazioni dell’irradianza spettrale trasmessa per ogni lunghezza d’onda attraverso le piastre PMMA di controllo rivestite con 15 µl di glicerina.

Misurazioni dell’irradianza spettrale trasmessa per ogni lunghezza d’onda λ attraverso la piastra PMMA rivestita con il prodotto di protezione solare. L’assorbimento medio in ogni lunghezza d’onda ( è calcolato dal logaritmo negativo dell’UV medio che passa come segue:

Secondo la FDA 2011, la lunghezza d’onda critica è calcolata da questa formula;

Secondo la FDA 2007, il rapporto di frazione Diffey è calcolato come segue:

L’area UVA I per unità λ è data come:

L’area UV per unità λ è data come:

Conclusione

A causa del ruolo degli UVA nella comparsa di danni alla pelle, l’uso di prodotti solari che proteggono la pelle dagli UVA e UVB, sembra indispensabile. Per valutare l’UVA-PF, il metodo in vivo è preferito per la sua precisione e ripetibilità, oltre che per la simulazione delle condizioni reali di utilizzo da parte dell’uomo. Tra le norme FDA 2007 e CEN che introducono l’approccio PPD in vivo, entrambe presentano vantaggi e svantaggi, così che l’utilizzo di un approccio migliore in ogni caso può dare risultati migliori.