使用LAMBDA紫外/可见分光光度计执行条例2011规定的防晒产品测试

引言到达地面的太阳光中含有50%红外光、40%可见光与10%紫外光。紫外光中中有9.5%的UVA与0.5%的UVB。应 用 文 章研究表明，阳光暴晒可能对皮肤造成急性和慢性的影响。紫外辐射中的95%是UVA辐射（320-400 nm），此类辐射可以穿透皮肤的表皮层，产生活性氧化物（ROS）而直接造成DNA的损伤，也会导致DNA和DNA-蛋白质交联结构的单链断裂、真皮层损伤以及胶原蛋白的降解。虽然绝大部分的UVB辐射（290-320 nm）能够被表皮层所吸收，但是此类辐射的细胞毒性和诱变能力更强，直接导致DNA的损伤。UVA辐射的光老化作用是非常显著的。由于其穿透能力较强，UVA辐射是导致表皮和真皮损伤的主要原因。

防晒指数（SPF）让消费者可以直观比较防晒产品所能提供的保护水平。防晒产品可以大致分为4种防护等级。

防晒指数低于6的产品已经不再被看做是防晒产品，因为这些产品的保护效果太弱，无法实现防晒的主要目的。之前的“遮光（sun-block）”一词也基本不再使用，以免对消费者造成误导。单纯使用SPF值评价防晒效果是不完善的。SPF值描述的主要是对UVB辐射的保护效果，不能充分表明产品对于UVA辐射的防护能力。UVA辐射对皮肤的损害已经得到证明，因此亟需建立一些可以评价产品对UVA防护水平（UVA防护指数，UVA-PF）的测试方法。对于UVA辐射影响的关注日益增长，因此需要建立可以正确评价防晒产品保护水平的标准方法。欧洲、澳大利亚、德国、英国和美国等已经建立了一些体内和体外测试方法（ISO、AS/NZS、DIN、UK、FDA），用不同方式评价防晒产品对UVA辐射的防护水平。但是，不同国家建立的方法相互之间难以同步，尚不能用统一标准注明产品对UVA辐射的防护效果。目前主要的体外测试规定方法如右侧所列。

COLIPA 2011/ FDA最终条例2011本文所要讨论的测试方法是COLIPA 2011与FDA最终条例2011。为了测定防晒产品的UVA防护指数，COLIPA（欧洲化妆品、盥洗用品及香水协会）在2011年发布了对于体外测试方法的指导原则。FDA最终条例2011规定的测试方法参数与COLIPA 2011基本一致，因此通过一次测试即可同时得到符合两种规定的结果。根据FDA和欧盟的指导原则，防晒产品不仅要提供UVB防护能力，还要能够抵抗UVA辐射。根据PPD方法（持久性色素沉淀法）得到的体内测试结果或者其他等效的防护能力评价方法得到的体外测试结果，UVA防护指数（UVA-PF）不应低于SPF值的1/3。此外，为了满足UVB/UVA广谱防护能力与相关标识的要求，体外测试结果的临界波长应该高于370 nm。

SPF测试——目前的体外测试规定方法AS/NZS 2604广谱测试法(2012) 该方法的新版本以ISO 24443 “防晒产品UVA防护水平体外测定（Determination of Sunscreen UVA Protection invitro）”为基础。为了获得防护光谱的宽度性质，需要计算UVAPF比例值与临界波长。ISO-24443 (2012) “防晒产品UVA防护水平体外测定”。与AS/NZS 2604规定的方法一致，该方法也需要测定UVAPF比例值与防护光谱宽度。ISO-24442 (2011)该方法是澳大利亚、欧洲、东盟等地区使用的UVAPF体外测试方法的折中。UVA-UVB比例法(2010)该方法需要测试1.3mg/cm2的样品薄膜在290 nm到400 nm之间的吸收光谱，然后计算290-320 nm之间的吸收光谱面积（UVB区域）与320-400nm之间的吸收光谱面积（UVA区域）的比例。待测样品需要进行预辐照处理。UVA防护水平计算方法为：总防晒指数(TPF) UVA/UVB。可以使用不同的基底材料进行测试。Boots星级评定法(2011) 该方法为英国的Boots公司所使用（非强制方法）。该方法需要测试1 mg/cm2的样品薄膜在290 nm到400 nm之间的吸收光谱。待测样品需要进行预辐照处理。产品对UVA防护能力的等级范围为3星级到5星级。星级越高，对UVA的相对防护能力越强。FDA最终条例2011 该方法是目前在美国使用的测试方法。该方法需要测试0.75 mg/cm2的样品薄膜在290 nm到400 nm之间的吸收光谱。从光谱曲线的UVB一端开始计算，吸收光谱面积达到总光谱面积的90%时对应的波长为临界波长。待测样品需要进行预辐照处理。DIN 67502 (UVA平衡法) 该方法的基础如德国标准DIN 67502所规定。该方法使用CIE提供的数值计算SPF值，对体外测试结果进行校正。通过标准的PPD作用光谱得到待测防晒产品的PPD值。COLIPA (UVAPF) (2011) 该方法需要计算UVAPF与SPF的比例值以及临界波长。该方法也说明了符合欧盟规定的一致性要求

COLIPA名词定义体外UVA防护指数（UVAPF）：防晒产品所提供的UVA绝对防护能力，根据辐照处理后样品的体外透过率、PPD作用光谱的权重、具有UVA滤光片的阳光模拟器的标准输出光谱等参数计算得到。紫外辐照前的体外UVA防护指数（UVAPF(0)）：没有经过紫外辐照处理的防晒产品体外UVA防护指数。根据没有经过辐照处理的样品的体外透射光谱、PPD作用光谱的权重、具有UVA滤光片的太阳模拟器的标准输出光谱等参数计算得到，根据标明的SPF值进行调整。体外防晒指数（体外SPF值）：防晒产品对于能够引发皮肤红斑的紫外辐射的绝对防护性能，根据样品的体外透过率、红斑作用光谱的权重、用于SPF测试的紫外阳光模拟器的标准输出光谱等参数计算得到。临界波长（λc）：待测防晒产品的临界波长λc定义为辐照处理后样品的吸收光谱面积（从290nm到λc）达到总吸收光谱面积（从290 nm到400 nm）的90%时对应的光谱波长。样品吸收光谱的测试方法如前所述

根据FDA最终条例2011的规定，防晒产品的SPF值不低于15而且临界波长达到370 nm时，才可以称之为具有“广谱防护”的能力。需要注意的是，FDA的规定方法已经与COLIPA 2009的UVA测试方法同步，但是前者还没有参照COLIPA2011的测试方法进行升级。根据FDA最终条例2011的规定，没有通过广谱测试的要求（临界波长低于370 nm）、或者具有广谱防护能力但是SPF值仅在2到14之间时，防晒产品只能宣称有助于避免晒伤，在标签上必需具有“皮肤癌/皮肤老化”之类的警示语。本文以COLIPA 2011规定的测试程序作为实例。COLIPA已经对其测试程序中出现的一些名词做了规定，包括UVAPF、UVAPF(0)、体外SPF、临界波长等，具体规定如下文所述。

基底材料的选择SPF体外测试的理想基底材料需要对紫外光有相当的透明度，而且可以模拟人类皮肤的孔隙和纹理。在以往，推荐使用的基底材料包括3M TransporeTM胶带、Vitro-SkinTM和聚氯乙烯薄膜（莎纶保鲜膜）。虽然这些基底材料都能够给出可用的结果，但是难以保证制样过程的一致性是这些材料的共同缺点。根据FDA和欧盟新的指导原则，铸造的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）薄板是现在推荐使用的基底材料。这种薄板由HelioScreen Laboratories生产（http://helioscreen.fr/en/substrats/Helioplate_HD）。推荐使用的粗糙度约为6微米的HELIOPLATE HD 6 (50 mmx50 mm)符合ISO-24443、COLIPA2011与FDA最终条例2011的要求。图2所示为放置在一小支市售防晒霜前的PMMA薄板，可以看到该薄板粗糙表面的漫反射性质

COLIPA 2011对于光谱仪器的要求COLIPA 2011操作规程明确提出了对防晒产品测试中所用光谱仪器的要求：分光光度计的测量波长范围必需覆盖感兴趣的主要波段，也就是290 nm到400 nm，数据点间隔可以达到1 nm。分光光度计的波长准确度必需优于1 nm。分光光度计的光学系统设计必需能够在各个方向上收集穿过粗糙的PMMA基底的透射光线，无论基底上是否覆盖了防晒产品涂层。推荐使用积分球进行测量，而且积分球的窗口面积占球壁总面积的比例越小，测量准确度越高。线性范围要求为2.2吸光度单位。测得的最高吸光度不能超过仪器所用线性范围的90%。因此，紫外/可见分光光度计的设计必需能够有效拒绝杂散光（例如，使用两个单色器）。

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结论：明确标注防晒效果的市售防晒产品都需要按照*的程序进行检测。本文选择COLIPA 2011（欧洲）与略有不同的FDA最终条例2011（美国）作为测试程序的指导原则。防晒产品测试使用的紫外/可见分光光度计需要配备符合相关规定要求的积分球附件，而且系统的光度线性度需要符合COLIPA规定的范围。PerkinElmer提供的配备了150 mm积分球附件的LAMBDA650分光光度计是防晒产品测试的推荐仪器之一。该双单色器仪器的光度线性度远优于相关规定的要求，而且较小的积分球窗口面积比也符合COLIPA的推荐要求。UVWinLabv6软件可以将COLIPA规定的SPF-UVAPF计算过程设定为测试方法文件的一部分。使用Communiqué建立的报告模板可以订制测试结果的最终打印报告格式