LAMBDA紫外/可见分光光度计执行COLIPA 2011/FDA 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。紫外光中有 9.5 %的 UVA 与 0.5 %的 UVB。

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 测试一一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 in vitro)”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 U VAPF 体外测试方法的折中。 

UVA-UVB 比例法(2010)该方法需要测试 1.3 mg/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-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入 c 定义为辐照处 理后样品的吸收光谱面积(从 290 nm 到入 c)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 和欧盟的最新指导原则，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,  COLIPA 2011 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 LAMBDA  850+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 Communique 建 立的报告模板可以订制测试结果的最终打印报告格式。