基本介紹
- 中文名：物理防曬劑
- 外文名：physical sunscreen agents
- 別名：無機防曬劑，物理性紫外線禁止劑
- 用途：化妝品/防曬
- 性狀：白色粉末、粉漿
- 原理：反射和散射紫外線
- 種類：二氧化鈦、氧化鋅
產品簡介,主要成分和作用原理,物理防曬劑特點,配方套用及優缺點,未來展望,
產品簡介
防曬化妝品是指能夠防止或減輕由於紫外線輻射而造成的皮膚損害的一類化妝品。
按照我國《化妝品安全技術規範》（2015版），防曬化妝品的重要成分——防曬劑是準用組分，規範中列出了允許使用的27種防曬劑，包括25種去才拔化學防曬劑和2種物理防曬劑，而宙漏剃邀且對每一種防曬劑在化妝品使用中的最高允許濃度都有明確的規定，以保證防曬化妝品的安全性。我國法規還規定，防曬化妝夜朵品作為特殊用途化妝品，在上市前均需要通過國家認定機構的理化、微生物、毒理學、人體安全性和功效性檢驗，並經過嚴格的審批程式才能上市。
物理防曬劑是一類白色無機礦物粉末，《規範》中允許使用的只有二氧化鈦和氧化鋅兩種物質。
物理防曬劑的防曬機制與其粉末粒徑大小有關。當粒徑較大（顏料級別）時，防曬機制是簡單的遮蓋作用，這類粉末在皮膚表面形成覆蓋層，把照射到皮膚表面的紫外線反射或散射出去，從而減少進入皮膚中的紫外線含量，就像一束光照在鏡子上被反射出去一樣，屬於物理性的禁止作用，所以也稱為紫外線禁止劑，防曬作用較弱。但隨著粉末粒徑的減小，此類防曬劑對紫外線的反射、散射能力降低，而對UVB的吸收性明顯增強，當粒徑小到納米級時，防曬機制是既能反射、散射UVA，又能吸收UVB，防曬作用較強。
主要成分和作用原理
物理防曬劑利用的是納米材料粒子不透光的特性，當日光照射到納米粒子時，它能使紫外線反射或者散射於人體皮膚外，從而起到一個減少紫外線進入皮膚殃櫻旬估的作用，主要包括有二氧化鈦（TiO2）和氧化鋅（ZnO）。
（1）二氧化鈦（TiO2）的強抗紫外線能力是由於其具有高折光性和高光活性。其抗紫外線能力及其機理與其粒徑有關:當粒徑較大時，對紫外線的阻隔是以反射、散射為主，且對中波區和長波區紫外線均有效。防曬機理是簡單的遮蓋，屬一般的物理防曬，防曬能力較弱；隨著粒徑的減小，光元臘戒線能透過二氧化鈦的粒子面，對長波區紫外線的反射、散射性不明顯，而對中波區紫外線的吸收性明顯增強。其防曬機理是吸收紫外線，主要吸收中波區紫外線。由此可見，二氧化鈦對不同波長紫外線的防曬機理不一樣，對長波區紫外線的阻隔以散射為主，對中波區紫外線的阻隔以吸收為主。
（2）納米二氧化鈦對紫外線的吸收機理可能是：納米二氧化鈦的電子結構是由價電子帶和空軌道形成的傳導帶構成的，當其受紫外線照射時，比其禁頻寬度（約為3.2eV）能量大的光線被吸收，使價帶的電子激發至導帶，結果使價電子帶缺少電子而發生空穴，形成容易移動且活性很強的電子空穴對。此類的電子空穴對一方面可以在發生各種氧化還原反應時相互之間又重新結合，以熱量或產生螢光的形式釋放能量，另一方面可離解成在晶格中自由遷移到晶格表面或其它反應場所的自由空穴和自由電子，並立即被表面宙尋幾基團捕獲。
正因為粒徑越小的二氧化鈦容易產生自由電子，且自由電子很快會被捕獲為自由基，所以長期使用以粒徑超小的納米二氧化鈦為防曬劑的化妝品，會加速皮膚的老化，對皮膚造成一定的危害，因此我們可以在使用這一類的化妝品同時復配用一些“抗自由基”訂懂仔的產品，來降低其危害性，但仍沒有完整的理論去證實。
（3）氧化鋅（ZnO）是一種重要而且使用廣泛的物理防曬劑，禁止紫外線的原理為吸收和散射。氧化鋅吸收紫外線的原理來自於它本身，氧化鋅屬於N型半導體，其價帶上的電子可以接受紫外線中的能量發生躍遷，而散射紫外線的原理就和材料的粒徑相關，當尺寸遠小於紫外線的波長時，粒子就可以將作用在其上的紫外線向各個方向散射，從而減小照射在皮膚上的紫外線強度。此外，如果這原料的粒徑過大，則塗在皮膚上會出現不自然的白化現象。因此納米級氧化鋅與通常尺寸相比有著明顯的優勢，市場上使用的氧化鋅幾乎都是納米級的。
（4）納米氧化鋅是穩定的化合物，可以提供廣譜的紫外保護（UVA和UVB）。在過去，由於它特別小的尺寸，使得它們有更高的化學活性，也可能被人體吸入，從而對人體和環境有著潛在的危害，因此對於納米級氧化鋅的使用還存在著很大的爭議。比如歐盟在2004年的時候說納米氧化鋅會被人體吸入，而且可能會引起DNA損傷。澳大利亞在2006年一份綜述中稱不認為納米粒子在皮膚中有吸收。而美國FDA在1999年批准氧化鋅的使用，但認為納米氧化鋅存在安全問題而不允許使用，但在2006年也批准納米氧化鋅作為一個新的有效成分。經過時間的推敲，納米氧化鋅被證實是安全有效的。
物理防曬劑特點
物理防曬劑通過簡單遮蓋阻隔紫外線的物理防曬劑（顏料級別）具有安全性高、穩定性好的優點，但由於在皮膚表面沉積成較厚的白色層，所以容易堵塞毛孔，影響皮脂腺和汗腺的正常分泌，且容易脫落，具有增白效果的防曬品中往往都含有這類防曬劑。納米級的無機防曬劑的粉粒直徑在數十納米以下，已經無遮蓋作用，而具有防曬能力強、透明性好的優勢，但也存在易凝聚、分散性差、吸收紫外線的同時易產生自由基等缺點，所以需要對其粒子表面進行改性處理以解決上述缺點，這對生產廠家的研發能力要求較高。
配方套用及優缺點
1.物理防曬劑在配方中的使用
一般在配方中的使用方法為：用液體油相與二氧化鈦和氧化鋅進行均質預分散，在高速剪下下，與水相完成乳化，即可得到防曬乳或霜。二氧化鈦和氧化鋅的預分散程度與粉體的粒徑和液體油相的極性有關，當粉體粒徑越小，所需均質時間和力度越小，得到的產品更細膩；當粉體粒徑越大，所需均質時間和力度越大，產品可能會有粗糙感，當然也與液體油相的極性存在一定的關係。
在純物理防曬產品中，二氧化鈦和氧化鋅一般都是同時復配使用。因為單一使用二氧化鈦，只能提供較好的UVB段保護（即提供SPF值），而單一使用氧化鋅，也只能提供較好的UVA保護（即提高PA值），兩者按照一定比例復配使用，才能同時達到最好的 UVA和UVB保護效果。
2.優缺點
優點：
（1）安全性高、穩定性好，只要不出汗或者擦拭，塗抹在皮膚表面，立即就產生防曬的效果，可以保持相當長的一段；
（2）在皮膚上不發生化學反應，對皮膚較溫和。
缺點：
（1）納米微粒可能會釋放出自由基，增加氧化壓力；
（2）質地稍顯厚重，塗抹在皮膚表面容易泛白。
3.使用限量
根據我國《化妝品安全技術規範》（2015版）規定，二氧化鈦和氧化鋅在化妝品中使用時最大濃度為25%。
未來展望
隨著人們對紫外線防護意識的增強，對紫外線吸收劑的要求也不斷提高。為滿足人們的需求，各國科研工作者正不懈地致力於新型防曬劑的開發與研究。物理防曬劑中二氧化鈦、氧化鋅的納米化、超細化、在粉體表面包覆具有親水、親油功能基團的表面化處理以提高粉體的適配性以及在不降低透明度的情況下提高納米二氧化鈦、氧化鋅的UVA禁止效果將是未來物理防曬劑的重要研究方向。
正因為粒徑越小的二氧化鈦容易產生自由電子，且自由電子很快會被捕獲為自由基，所以長期使用以粒徑超小的納米二氧化鈦為防曬劑的化妝品，會加速皮膚的老化，對皮膚造成一定的危害，因此我們可以在使用這一類的化妝品同時復配用一些“抗自由基”的產品，來降低其危害性，但仍沒有完整的理論去證實。
（3）氧化鋅（ZnO）是一種重要而且使用廣泛的物理防曬劑，禁止紫外線的原理為吸收和散射。氧化鋅吸收紫外線的原理來自於它本身，氧化鋅屬於N型半導體，其價帶上的電子可以接受紫外線中的能量發生躍遷，而散射紫外線的原理就和材料的粒徑相關，當尺寸遠小於紫外線的波長時，粒子就可以將作用在其上的紫外線向各個方向散射，從而減小照射在皮膚上的紫外線強度。此外，如果這原料的粒徑過大，則塗在皮膚上會出現不自然的白化現象。因此納米級氧化鋅與通常尺寸相比有著明顯的優勢，市場上使用的氧化鋅幾乎都是納米級的。
（4）納米氧化鋅是穩定的化合物，可以提供廣譜的紫外保護（UVA和UVB）。在過去，由於它特別小的尺寸，使得它們有更高的化學活性，也可能被人體吸入，從而對人體和環境有著潛在的危害，因此對於納米級氧化鋅的使用還存在著很大的爭議。比如歐盟在2004年的時候說納米氧化鋅會被人體吸入，而且可能會引起DNA損傷。澳大利亞在2006年一份綜述中稱不認為納米粒子在皮膚中有吸收。而美國FDA在1999年批准氧化鋅的使用，但認為納米氧化鋅存在安全問題而不允許使用，但在2006年也批准納米氧化鋅作為一個新的有效成分。經過時間的推敲，納米氧化鋅被證實是安全有效的。
物理防曬劑特點
物理防曬劑通過簡單遮蓋阻隔紫外線的物理防曬劑（顏料級別）具有安全性高、穩定性好的優點，但由於在皮膚表面沉積成較厚的白色層，所以容易堵塞毛孔，影響皮脂腺和汗腺的正常分泌，且容易脫落，具有增白效果的防曬品中往往都含有這類防曬劑。納米級的無機防曬劑的粉粒直徑在數十納米以下，已經無遮蓋作用，而具有防曬能力強、透明性好的優勢，但也存在易凝聚、分散性差、吸收紫外線的同時易產生自由基等缺點，所以需要對其粒子表面進行改性處理以解決上述缺點，這對生產廠家的研發能力要求較高。
配方套用及優缺點
1.物理防曬劑在配方中的使用
一般在配方中的使用方法為：用液體油相與二氧化鈦和氧化鋅進行均質預分散，在高速剪下下，與水相完成乳化，即可得到防曬乳或霜。二氧化鈦和氧化鋅的預分散程度與粉體的粒徑和液體油相的極性有關，當粉體粒徑越小，所需均質時間和力度越小，得到的產品更細膩；當粉體粒徑越大，所需均質時間和力度越大，產品可能會有粗糙感，當然也與液體油相的極性存在一定的關係。
在純物理防曬產品中，二氧化鈦和氧化鋅一般都是同時復配使用。因為單一使用二氧化鈦，只能提供較好的UVB段保護（即提供SPF值），而單一使用氧化鋅，也只能提供較好的UVA保護（即提高PA值），兩者按照一定比例復配使用，才能同時達到最好的 UVA和UVB保護效果。
2.優缺點
優點：
（1）安全性高、穩定性好，只要不出汗或者擦拭，塗抹在皮膚表面，立即就產生防曬的效果，可以保持相當長的一段；
（2）在皮膚上不發生化學反應，對皮膚較溫和。
缺點：
（1）納米微粒可能會釋放出自由基，增加氧化壓力；
（2）質地稍顯厚重，塗抹在皮膚表面容易泛白。
3.使用限量
根據我國《化妝品安全技術規範》（2015版）規定，二氧化鈦和氧化鋅在化妝品中使用時最大濃度為25%。
未來展望
隨著人們對紫外線防護意識的增強，對紫外線吸收劑的要求也不斷提高。為滿足人們的需求，各國科研工作者正不懈地致力於新型防曬劑的開發與研究。物理防曬劑中二氧化鈦、氧化鋅的納米化、超細化、在粉體表面包覆具有親水、親油功能基團的表面化處理以提高粉體的適配性以及在不降低透明度的情況下提高納米二氧化鈦、氧化鋅的UVA禁止效果將是未來物理防曬劑的重要研究方向。
