Introduction

Een deel van het zonlicht dat de grond bereikt, omvat het ultraviolette spectrum dat bestaat uit drie delen: UVC (200-290nm), UVB (290-320nm) en UVA (320-400nm). UVC wordt volledig geabsorbeerd door de atmosfeer van de aarde. De hoeveelheid UVA die de grond bereikt is meer dan 20 keer zo groot als de hoeveelheid UVB.1 UVA speelt een belangrijke rol bij vroegtijdige veroudering en fotocarcinogenese. UVA verhoogt de afgifte van ontstekingsfactoren, waaronder IL10 uit keratinocytencellen. Bovendien verhoogt het de expressie van ontstekingseiwitten zoals TNFα, IL1α, IL6 en IL8.2,3 UVA speelt een belangrijke rol bij het ontstaan van mutaties in het mitochondriaal DNA in de menselijke huid met behulp van ROS (reactieve zuurstofspecimen). Het veroorzaakt ook vroegtijdige huidveroudering door het creëren van een mutatie in fibroblastcellen in de menselijke huid.4 De rol van verhoogde expressie van het p53-eiwit in het veroorzaken van UVA-geïnduceerde apoptose is onmiskenbaar.5 8-hydroxy-2′-deoxyguanine (8-oxoG) is een waardevolle indicator om de DNA-oxidatieve schade veroorzaakt door UVA te volgen, en het kan leiden tot G → T transversies.6

Daarom is bescherming tegen UVA samen met UVB van groot belang.

De UVA-beschermingsfactor (UVA-PF) wordt gebruikt om de effectiviteit van zonnebrandmiddelen tegen UVA-stralen te evalueren.

Materialen en methoden

In deze studie werden wereldwijde normen op het gebied van de bepaling van UVA-PF bekeken en vergeleken. Vier normen, namelijk ISO 24443 (verstrekt door de Europese Unie, op mei 2013), CEN2006 (verstrekt door de Europese Unie, Zuid-Afrika, Japan in Brussel, op 12 juli 2006), FDA 2007 (verstrekt door de Verenigde Staten, op 27 augustus 2007) en FDA 2011 (verstrekt door de Verenigde Staten, op 17 juni 2011) hebben verschillende protocollen op het gebied van de UVA-beschermingsfactor opgesteld. Sommige worden behandeld met in-vivomethoden, andere met in-vitromethoden.7-11

Resultaten

Vanwege de rol van UVA bij het ontstaan van huidbeschadigingen is het belangrijk om zonnefilters te gebruiken die de huid zowel tegen UVA als UVB beschermen. In-vitromethoden voor de meting van UVA-PF zijn niet betrouwbaar en reproduceerbaar wegens verschillen in de testomstandigheden, zoals het onderscheid tussen substraten, de variatie in de hoeveelheid aangebracht product en de UV-dosis bij bestraling.12 Onder de FDA 2007 en CEN normen die de in vivo PPD benadering introduceren, hebben beide voor- en nadelen zodat het gebruik van een betere benadering in elk geval betere resultaten kan opleveren.

Discussie

In vivo UVA-PF Bepalingstest Beoordeling

Voreerst zullen we de in vivo UVA-PF bepalingsmethoden doornemen die zijn uitgevoerd met Immediate Pigment Darkening (IPD), Persistent Pigment Darkening (PPD) en Protection Factor A (PFA). In de CEN- en FDA-normen van 2007 wordt de PPD-methode echter alleen aanvaard in de in vivo UVA-PF-bepalingsmethode (tabel 1).

Tabel 1 Vergelijking van de in vivo UVA-PF-bepalingsprotocollen

Bij de PPD-methode worden, net als bij de SPF (Sun Protection Factor)-meetmethode, mensen die aan de criteria voor de test voldoen, met een bepaald aantal voor deelname geselecteerd. Bij de SPF-test is het eindpunt een erythema-respons, terwijl bij de PPD-test het eindpunt een aanhoudende pigmentverkleuring van de test-sublocaties is. De testplaatsen en -subplaatsen worden blindelings op het lichaam van de deelnemers in specifieke afmetingen aangebracht. De test- en referentiezonnebrandmiddelen worden in de vastgestelde hoeveelheid afgewogen en op de huid van de deelnemer aangebracht. Vervolgens wordt het product volgens een specifieke methode over de huid verspreid, waarna een wachttijd volgt om het product te laten drogen. De deelnemers worden, op een vooraf bepaalde manier, zittend of liggend op de buik blootgesteld aan UVA-straling. Na een bepaalde tijd vanaf de laatste UV-blootstelling wordt het niveau van permanente donkerheid van het pigment als eindpunt van de test geëvalueerd, en wordt de UVA-PF berekend met behulp van een reeks formules (die zullen worden besproken in het gedeelte “Statistieken en berekeningen”).

Selectiecriteria voor deelnemers

Ondanks de in tabel 1 vermelde criteria (FDA 2007 en gemeenschappelijke criteria van de CEN), bevatten de CEN-normen nog meer voorzorgsmaatregelen voor deelname aan de test.

De criteria voor een gezonde man en vrouw om in aanmerking te komen zijn:

• Huidtype II, III en IV13
• Niet betrokken zijn bij een zonnetest in de laatste twee maanden (geen restvlekken op de rug).
• Geen blootstelling aan de zon op de rug gedurende ten minste 2 maanden voorafgaand aan het onderzoek.
• Afwezigheid van littekens, of actieve dermale laesies op de gebieden van de rug die worden getest.
• Testgebied moet uniform van kleur zijn, zonder nevi, vlekken of zonne lentigo zonder overmatige haren.

De CEN stelde ook een reeks uitsluiting testcriteria;

• Subjects die niet voldoen aan de vorige inclusiecriteria.
• Zwangere of zogende vrouwen,
• Eerdere voorgeschiedenis van allergie, fotoallergie, fototoxische of andere abnormale reacties op zonlicht of gevoeligheid voor cosmetische producten, toiletartikelen, zonnefilters, latex en/of topische geneesmiddelen.
• Deelnemers met dermatologische problemen op het testgebied.
• Deelnemers die in de voorafgaande maand zelfbruinende producten op de rug hebben gebruikt.

Daaruit volgt dat de CEN geschikter lijkt voor individuen die het criterium selecteren, vanwege de grotere consistentie.

Aantal deelnemers

De FDA 2007 en de CEN gebruiken respectievelijk 20 tot 25 personen en 10 tot 20 personen. Net als bij andere klinische studies geldt ook hier dat hoe groter het aantal deelnemers, hoe groter de nauwkeurigheid van de test. Anderzijds leidt de grote steekproef tot enkele problemen, zoals de behandeling van het protocol, het verstrekken van voldoende monsters en het afhaken van vrijwilligers.

Referentie zonnebrandmiddelformuleringen

Het verdient aanbeveling een standaardmonster te gebruiken om de resultaten van elk testmonster te verifiëren.

De test is geldig als de gemiddelde UVA-PF die voor het referentiezonnebrandmiddel wordt verkregen, binnen het gespecificeerde bereik ligt. Volgens tabel 1 zijn beide referentiezonnebrandmiddelen goede keuzen, aangezien hun UVA-PF-resultaten dicht bij elkaar liggen en hun werkzame bestanddelen zijn goedgekeurd.

Grootte testlocaties en -sublocaties

Wat belangrijk is bij de keuze van de grootte van de locaties en sublocaties, is de mogelijkheid om een zonnesimulator met meerdere bronnen te gebruiken. Dit betekent dat het kiezen van kleinere testlocaties en sublocaties tot gevolg kan hebben dat meerdere sublocaties tegelijkertijd aan UV worden blootgesteld. Daarom zijn de CEN-standaardkenmerken (voor een site-grootte van 30 cm2 en voor subsites cirkels met een diameter van 8 mm) op dit gebied geschikter.

Voor de afstanden tussen de twee subsites stelt de FDA 2007 een interval van 1 cm voor. CEN specificeert geen interval tussen subsites, waardoor het kenmerk van FDA 2007 aanzienlijk is voor subsite-afstanden.

Laaddosishoeveelheid

De laadhoeveelheid van het test- en referentieproduct wordt in vrijwel dezelfde hoeveelheid bepaald. CEN stelt het bereik 2mg/cm2±2.5% voor, en FDA 2007 stelt 2mg/cm2 voor, die gelijkmatig moet worden geladen en door een vingerkootje moet worden verspreid. Het product moet in kleine druppeltjes over het hele testgebied worden aangebracht en met speciale bewegingen worden verspreid.

De strooitijd moet 20 tot 50 s duren.

Wachttijd tussen het aanbrengen van het zonnebrandmiddel en de UV-blootstelling

De voorgestelde wachttijd tussen het aanbrengen van het product en de UV-blootstelling bedraagt zowel volgens FDA 2007 als volgens CEN ten minste 15 min en 15 tot 30 min.

Radiation Device and the Periodical Inspection of Its Lamp

Tabel 1 bevat een lijst van de specificaties van het stralingstoestel voor elk van beide normen. Wat de periodieke inspectie van het toestel betreft, stellen de FDA 2007 en de CEN-norm voor dat de inspectie respectievelijk om de 6 en 12 maanden wordt uitgevoerd.

Volgens de FDA 2011 zijn de kalibratiegegevens van zonnesimulatoren en hun UV-lampen stabiel gedurende perioden van meer dan een jaar; de periodieke beoordeling van het toestel kan dus beter eenmaal per jaar worden overwogen.

Blootstellingstrend

Zoals aangegeven voor de blootstellingstrend in tabel 1, is het concept van beide methoden hetzelfde.

Tijdstip en toestand van MPD-beoordeling

MPD is de kleinste hoeveelheid UVA-straling die zichtbare tastbare pigmentatie met zichtbare randen produceert. Wanneer de pigmentdonkheid is vastgesteld, wordt de MPD visueel beoordeeld. Voor de MPD-evaluatie stellen CEN en FDA 2007 respectievelijk 2 tot 4 en 3 tot 24 uur na de laatste blootstelling ter plaatse voor. De beoordeling met het oog dient blind te gebeuren door een ervaren waarnemer onder adequate en gelijkmatige lichtomstandigheden. De FDA merkt op dat de pigmentverkleuring het meest stabiel lijkt te zijn ongeveer 3 uur of meer na de bestraling, en stelt daarom voor dat deze waarneming plaatsvindt 3 tot 24 uur na de bestraling. Dit tijdsinterval biedt meer flexibiliteit in de testmethode zonder dat dit ten koste gaat van de nauwkeurigheid. Daarom lijken de criteria van FDA 2007 superieur.

In vitro UVA-PF bepalingstestbeoordeling

Alle in vitro methoden zijn gebaseerd op de evaluatie van UV die door een dunne laag zonnebrandcrème gaat die over een ruwe plaat is uitgesmeerd, zodat het UV-niveau wordt berekend vóór en na blootstelling aan de gecontroleerde dosis van de stralingsbron. In het stadium van de berekening van het UVA-beschermingsniveau geeft elke norm echter een andere maatstaf (tabel 2).

Tabel 2 In vitro UVA-PF Bepalingsprotocol Vergelijking

De norm van de FDA van 2007 maakt gebruik van de gewijzigde Diffey-fractie waarbij het gebied onder de UVA1-absorptiecurve (340nm tot 400nm) wordt verdeeld in het totale absorptiegebied van UVA en UVB (290nm tot 400nm).14,15 Toch heeft de FDA 2011 de gemodificeerde Diffey-fractie afgeschaft om de volgende redenen:

1. Deze fractie besteedt veel aandacht aan het UVA1-gebied, terwijl dit gebied geen belangrijke rol speelt bij het veroorzaken van schadelijke huideffecten.
2. Als een of meer ingrediënten van het produkt een hoge absorptie in het korte golflengtegebied UVA2 en een lage of geen adsorptie in het UVA1 gebied produceren, ontstaat een grote verhouding, terwijl dit produkt geen groot absorptiebereik produceert.
3. Deze voorgestelde verhouding geeft geen blijk van een betrouwbare mate van bescherming tegen UVA en is nergens anders ter wereld van toepassing.
4. Een manier om deze fractie te verhogen is het verminderen van verbindingen met een hoge absorptie in de UVA2- en UVB-gebieden, maar dit zal het beschermingsniveau in deze gebieden van het spectrum verminderen (met andere woorden, voor het verhogen van de Diffey-fractie zou de SPF moeten afnemen).

De ISO 24443-norm berekent de UVA-beschermingsfactor in overeenstemming met de PPD-testresultaten. De twee normen CEN en FDA 2011 achten de methode van de kritische golflengte geschikt.

A (λ) is de gemiddelde absorptie bij elke golflengte, en d (λ) is het golflengte-interval tussen elke berekening.

De kritische golflengte is de golflengte waarbij het gebied onder de absorptiecurve 90% van het totale gebied onder de UV-absorptiecurve omvat.

De FDA concludeerde dat de bijbehorende kritische-golflengtetest (om de mate van UVB- en UVA-bescherming te meten) en de SPF-test (om de grootte van de UVB- en UVA-bescherming te meten) een volledige meting van de breed spectrum-capaciteit opleverden. Om een product met een breedspectrumverklaring te kunnen etiketteren, moet het een kritische golflengte genereren die gelijk is aan of groter is dan 370 nm.

Testplaten

Plaatjes, als laadplaats, spelen een sleutelrol in de test. Onder de kwartsplaten, waaronder PMMA (polymethylmethacrylaat), gehydrateerd collageen, epidermale huid en transpore tape, worden de PMMA-platen gekozen vanwege hun nieuwheid. De volgende redenen zijn bepalend voor de voorkeur boven de andere plaattypen:

1. Het is goedkoper dan kwarts.
2. Het is gebruiksklaar en het behoeft niet te worden gereinigd of opnieuw opgeruwd.
3. Het wordt gebruikt voor meer dan een decennium.

Wat de grootte van de platen betreft, wanneer platen met afmetingen van 16 cm2 aanvaardbare resultaten opleveren, is het niet nodig platen met grotere afmetingen te gebruiken (10,2cm). Wat de ruwheidsgraad van deze platen betreft, stelt de norm FDA 2011 bladzijden voor met een ruwheid van 2 tot 7 µg, en de ISO 24443 biedt een ruwheid van 6 micron. De keuze van een constante ruwheid van 6 µm die voor al deze tests identiek is, lijkt redelijk.

Referentie zonnebrandmiddelformulering

Volgens tabel 2 heeft alleen ISO 24443 een referentiezonnebrandmiddel. Het referentiezonnebrandmiddel S2 heeft een UVA-PF van 12,7.

Stralingsbron

Voordat de stralingsdoorgang door de met het product bedekte platen wordt gemeten, wordt voor deze producten een bestralingsfase uitgevoerd om de optische stabiliteit te bepalen. FDA 2011 is van mening dat de straling van de zonnesimulator (het door de FDA in 2007 voorgestelde apparaat) zodanig wordt gefilterd dat de energie bij golflengten van minder dan 300 nm lager is dan de gevoeligheid van de spectrofotometer, zelfs wanneer er geen zonnebrandmiddel op de plaat is aangebracht (d.w.z. dat de doorlaat 100% is).

Daarom stelt de FDA 2011 een stralingsbron voor die een continue spectrale verdeling van UV-straling van 290 tot 400 nanometer produceert. Norm CEN stelt de zonnesimulator voor die met filters is uitgerust.

Golflengte-intervallen tussen meetoperaties

Om de doorgang van uitgestraald UV op elke golflengte te meten, moeten de stralingsintervallen intermitterend zijn. Deze intervallen zijn vastgesteld in de intervallen 1nm en 5nm volgens tabel 2. Dit werd vermeld in FDA 2011: In de inzendingen werd gesteld dat het specificeren van een kleiner interval nauwkeurigere resultaten zou opleveren en werd opgemerkt dat de huidige spectrometers in staat zijn om metingen te verrichten met intervallen van 1 nm.

Het dynamisch bereik van de spectrometer

Dynamisch bereik is een van de indicatoren om de UV-spectrofotometer te ijken. Het dynamisch bereik van de spectrometer moet voldoende zijn om de passage van zonnebrandmiddelen met hoge absorptie bij alle UV-golflengten (290nm tot 400nm) nauwkeurig te meten.

Hoeveelheid product

De hoeveelheid en het proces van het laden van het product op de ruwe sectie van de plaat wordt in elke norm gespecificeerd. Om de nauwkeurigheid van de hoeveelheid productlading te verzekeren, kunnen wij de methode van de pipetgewichtmeting vóór en na lading of met behulp van dichtheidsfactor gebruiken. Het product wordt geladen in druppeltjes van gelijk volume. De FDA 2007, de CEN en ISO 24443 gebruiken een waarde van respectievelijk 2 en 2 mg/cm2 en 1,3 mg/cm2. De FDA is van mening dat de UV-doorlaatbaarheid van een dikke laag van 2mg/cm2 minder is, en tot inconsistente reacties leidt. Daarom heeft de FDA de ladingshoeveelheid op 0,75 mg/cm2 gesteld om ervoor te zorgen dat het UV-passageniveau binnen het dynamische bereik van UV-detectoren ligt.

Productverspreidingswijze

Het soepel uitspreiden van het zonnebrandmiddel op de plaat beïnvloedt de nauwkeurigheid van de test aanzienlijk. Zoals tabel 2 laat zien, kan het spreidingsproces eenfasig of tweefasig zijn, met al dan niet gebruik van een vingerbedje. De FDA 2011 beschouwt het in twee fasen aanbrengen als een doeltreffender manier om een vaste en dikke laag te verkrijgen. Dit draagt bij tot een betere verdeling voor een breed scala van geneesmiddelvormen dan de 10-s zachte verdelingstechniek, en is ook vergelijkbaar met het feitelijke gebruik door consumenten. Daarom lijkt het advies van de FDA 2011 en ISO 24443 op een productverspreidende manier de beste opties.

Voorbestralingsdosis

Deze handeling wordt uitgevoerd om de vermindering van de optische stabiliteit te controleren. Het zonnebrandmiddel wordt op de plaat geladen en vervolgens aan een stralingsbron blootgesteld. Volgens FDA 2011 is de voorbestralingsdosis in de vorm van een SPF- of UVA-PF-fractie niet logisch, aangezien de straling van de zon op een bepaald tijdstip en een bepaalde plaats op het aardoppervlak gelijk is voor producten met een hoge of lage SPF en UVA-PF. Daarom stelt de FDA 2011 voor dat de voorbestralingsdosis een constante waarde is. De FDA heeft informatie ontvangen waaruit blijkt dat producten die avobenzone bevatten, volledig worden vernietigd bij blootstelling aan een dosis die overeenkomt met 2-3 MED (Minimal Erythemal Dose).

Dit is het slechtste scenario voor optische afbraak, aangezien avobenzone het meest instabiele zonnebrandmiddel tegen licht is in de monografieën van zonnefilters. 1MED bij huidtype 2 komt overeen met 250 J/m2. In FDA 2011 wordt de voorstralingsdosis dus vastgesteld op 4MED, wat overeenkomt met 800 J/m2.

Meting van het aantal stralingsdoorgangen

Na blootstelling van producten aan een voorstralingsdosis worden de met het product bedekte platen in de spectrofotometer geplaatst om de doorgang te meten. Volgens het advies van de FDA van 2011 (5 maal meting van 3 bladzijden), wanneer met minder berekeningen een bevredigend resultaat wordt verkregen, zijn geen tijd en kosten meer nodig.

Statistieken en berekeningen

Volgens CEN wordt de kritische golflengte verkregen met de volgende formule:

waarbij λC de kritische golflengte is, en MPF de monochromatische beschermingsfactor is, die het omgekeerde is van de doorlatendheid bij een bepaalde golflengte.

Volgens ISO 24443 wordt aanvankelijk de individuele UVA-beschermingsfactor (UVA-PFI) op elke base (ten minste 4 bases) berekend met de volgende formule:

waarbij P(λ) het PPD-actiespectrum is.

I(λ) de spectrale bestralingssterkte is die van de UVA-bron wordt ontvangen.

Ae(λ) de gemiddelde monochromatische extinctie is van de laag van het testproduct na blootstelling aan UV.

d(λ) de golflengtestap is (1 nm).

C de aanpassingscoëfficiënt is. De aanvankelijke waarden van de extinctiecurve worden met een scalaire waarde “C” vermenigvuldigd totdat de in vitro berekende SPF-waarden gelijk zijn aan de in vivo gemeten SPF. Dit gebeurt in een iteratief berekeningsproces. De aanvankelijke absorptiewaarden, vermenigvuldigd met deze “C”-waarde, vormen de aangepaste absorptiecurve van het zonnebrandmiddel, die wordt gebruikt om de aanvankelijke UVA-PF0-waarde en de blootstellingsdosis te bepalen. De “C”-waarde ligt gewoonlijk tussen 0,8 en 1,6 voor een geldige interpretatie. Indien zij buiten dit bereik ligt, moeten nieuwe monsters worden bereid om de oorspronkelijke waarnemingen te valideren.

Zo wordt volgens onderstaande formule de gemiddelde UVA-PF berekend:

Als aan deze voorwaarde Confident interval (CI) n is voldaan, is de test geldig; zo niet, dan moet het aantal bases worden verhoogd zolang aan de voorwaarde wordt voldaan.

Als na gebruik van 10 basen niet aan de genoemde voorwaarde wordt voldaan, wordt de test ongeldig verklaard.

Volgens de normen FDA 2011 en FDA 2007 wordt het UV-passingsniveau berekend met de volgende formule:

Metingen van de spectrale bestralingssterkte die voor elke golflengte wordt doorgelaten door PMMA-controleplaten die met 15 µl glycerine zijn bedekt.

Metingen van de spectrale bestralingssterkte die voor elke golflengte λ wordt doorgelaten door de PMMA-plaat die met het zonnebrandmiddel is bedekt. De gemiddelde absorptie bij elke golflengte ( wordt als volgt berekend uit de negatieve logaritme van de gemiddelde UV-doorlaat:

Volgens FDA 2011 wordt de kritische golflengte berekend aan de hand van deze formule;

Volgens FDA 2007 wordt de Diffey-fractieverhouding als volgt berekend:

UVA I-oppervlak per eenheid λ wordt gegeven als:

UV-oppervlak per eenheid λ wordt gegeven als:

Conclusie

Gezien de rol van UVA bij het ontstaan van huidbeschadigingen, lijkt het gebruik van zonnebrandmiddelen die de huid tegen UVA en UVB beschermen, onontbeerlijk. Voor de bepaling van de UVA-PF wordt de voorkeur gegeven aan de in vivo methode wegens de precisie en de herhaalbaarheid daarvan, alsook wegens de simulatie van de werkelijke gebruiksomstandigheden bij de mens. Tussen de FDA 2007 en de CEN-normen die de in vivo PPD-benadering introduceren, hebben beide voor- en nadelen, zodat het gebruik van een betere benadering in elk geval betere resultaten kan opleveren.