Sonnenschutzmittel

Übersicht

Medizin

Definition

  • Sonnenschutzmittel sind kosmetische Zubereitungen, die durch in ihnen enthaltene Lichtschutzsubstanzen potentiell schädigende Frequenzbereiche des Sonnenlichts von ihrem Eindringen in den Körper abhalten sollen.

Bemerkungen

Allgemeines

  • Lichtschutzsubstanzen sorgen allgemein für eine Verminderung der Anzahl der pro Zeiteinheit auf die Haut einwirkenden Photonen. In Sonnenschutzmitteln eingesetzt ermöglichen sie so einfach gesagt einen längeren Aufenthalt in der Sonne.
  • Das Prinzip der kosmetisch und pharmazeutisch verwendeten Lichtschutzsubstanzen beruht nun auf der Absorption oder Streuung von UV-Strahlen im erythemwirksamen Bereich von 218 - 315 nm sowie im UVA-Bereich mit Wellenlängen bis ca. 380 nm.
    • Erythemwirksam sind sind demnach nur UVC- (100 - 280 nm) und UVB-Strahlung (280 - 315 nm). Die niederfrequentere UVA-Strahlung (315 - 380 nm) löst keine Erytheme aus, zeigt jedoch andere Schadwirkungen.
  • Je nach Wellenlängenbereich dringen die verschiedenen Strahlungsanteile des Lichts unterschiedlich tief in die Haut ein:
    • UVC-Strahlung
      • UVC-Strahlung wird normalerweise bereits im Stratum corneum vollständig absorbiert. Da hier keine lebenden Zellen sind, ist die Schadwirkung gering.
    • UVB-Strahlung
      • UVB-Strahlung dringt bereits tiefer in die Haut ein. Etwa 20 % der eingestrahlten UVB-Strahlung erreicht noch die Epidermis, etwa 10 % die Basalzellschicht.
      • UVB-Strahlung wird als wichtigste Ursache von Hautkrebs angesehen.
    • UVA-Strahlung
      • UVA-Strahlung dringt bis ins Corium vor, 40 % der Strahlungsmenge erreichen die Basalzellschicht.
      • UVA-Strahlung verursacht zwar keine Erytheme, führt aber zu Veränderungen in der Dermis, zu aktinischen Elastosen und erreicht die Blutgefäße. Auch eine Beteiligung an der Entstehung von Hautkrebs wird angenommen.

    • Die langwellige Infrarot-Strahlung dringt noch deutlich tiefer ins Gewebe ein, ungefähr bis in den Bereich der Subcutis. Dadurch lassen sich mit IR-Strahlung auch tiefliegende Krankheitsprozesse beeinflussen. IR-Strahlung ist aufgrund der hohen Wellenlängen relativ energiearm und führt - außer durch evtl. zu hohe lokale Wärmebelastungen - zu keinen Schädigungen an der Zelle.

  • Die hautkrebsauslösende Wirkung der UVA- und UVB-Strahlung wird durch eine Modulation des Immunsystems in der Haut zurückgeführt, wobei dessen Funktion insbesondere gegenüber neoplastisch veränderten Zellen beeinträchtigt wird.
    • Entgegen weit verbreiteter Ansichten, wird der langfristige Bräunungseffekt durch Sonnenschutzmittel  kaum beeinflusst, da bereits geringe Mengen an UVB-Strahlung zu einer langsam einsetzenden aber lange anhaltenden Bräunung führen. Somit ist "braun werden wollen" keine Ausrede für mangelnden Sonnenschutz! Richtig ist jedoch, dass der rasch einsetzende, aber nur kurz anhaltende Bräunungseffekt der UVA-Strahlung durch gute Sonnenschutzmittel herabgesetzt wird.
  • Für einen sicheren Schutz vor lichtbedingten Hautschäden ist somit bei Sonnenschutzpräparaten immer auf einen ausreichenden UVA- und UVB-Schutz zu achten.
    • Ein reiner UVB-Schutz schützt zwar vor Sonnenbrand, dem ersten akuten Schaden der Haut bei übermäßiger Strahlenexposition, verhindert aber nicht die bei längerer Strahlenexposition auftretenden Spätfolgen der UVA-Strahlung. Durch den Wegfall der Warnfunktion des Sonnenbrandes sind Sonnenschutzmittel mit reiner UVB-Filterwirkung evtl. sogar als gefährlicher anzusehen, als gar kein Sonnenschutz...

Lichtschutzfaktor (UVB-Schutz)

  • Der Lichtschutzfaktor (LSF) dient international einheitlich als Maß für den Schutz vor UVB-Strahlung.
    • Er wird nach der "International Sun Protection Factor Test Method" ermittelt, sodass die angegebenen Werte weltweit vergleichbar sein sollten.
      • Es handelt sich um eine In-vivo-Methode bei der ein bestimmtes Hautareal bei 10 - 20 Testpersonen der Phototypen I, II und III nach Fitzpatrick dem gefiltertem Licht einer Xenon-Lampe (290 - 400 nm) ausgesetzt wird. Auf das Hautareale wird entweder eine Produktmenge von 2 mg/cm2 aufgetragen oder die gleiche Menge einer filterlosen Vergleichsrezeptur aufgetragen. 16 - 24 h nach der Exposition wird das bestrahlte Hautareal auf Zeichen einer Rötung ("Sonnenbrand") untersucht. Die Berechnung des Lichtschutzfaktors ergibt sich schließlich als arithmetisches Mittel der Zeiten bis zum Auftreten eines Erythems mit dem Sonnenschutzmittel geteilt durch die Zeiten bis zum Auftreten einer Rötung ohne Sonnenschutzmittel.
  • Grob gesagt, gibt der Lichtschutzfaktor an, wieviel mal länger man sich mit dem Sonnenschutzmittel der UVB-Strahlung aussetzen kann, bevor es zu einem (gleich starken) Sonnenbrand kommt, wie ohne Sonnenschutz.
    • Ein Sonnenschutzmittel mit LSF 2 fängt somit 50 % der eintreffenden UVB-Strahlung ab, eines mit LSF 3 66 %, LSF 5 80 %, LSF 10 90 %, LSF 20 95  %, LSF 50 98 % etc.
  • Mit höheren Lichtschutzfaktoren treten individuelle Unterschiede der Anwender in den Vordergrund, so dass dort aus den theoretischen Lichtschutzwerten kaum noch praktisch messbare Unterschiede entstehen.
    • Die EU-weite Skala für den Lichtschutzfaktor benutzt daher bei extrem hohen Lichtschutzfaktoren nur noch einheitlich die Bezeichnung "LSF 50+". Da selbst ein LSF von 100 keinen vollständigen Schutz vor UVB-Strahlung bieten würde, ist zudem die Bezeichnung "Sun-Blocker" gestrichen worden. Unterbleiben sollen auch sämtliche Hinweise auf der Verpackung, die zu exzessivem Aufenthalt in der Sonne anregen könnten oder die Notwendigkeit des Auffrischens des Sonnenschutzes verschleiern können ("Schutz für den ganzen Tag", "absolut wasserfest" etc.)
  • Es ist zu beachten, dass die ermittelten Lichtschutzfaktoren nur bei einer Auftragemenge von 2 mg/cm2 gelten, wie sie in der Praxis nur sehr selten benutzt werden!
    • Ein normaler Erwachsener (170 cm, 70 kg) müsste für eine Ganzkörperbehandlung etwa drei große Esslöffel Sonnenschutzmittel pro Anwendung verwenden.
    • Da der Sonnenschutz auch noch regelmäßig wieder aufgefrischt werden sollte, müsste ein Erwachsener somit eine 250 ml Packung in gut 3 - 4 Tagen aufgebraucht haben.
      • Die ansonsten recht praktischen Zerstäuberpumpen sind nahezu ungeeignet, um eine primär ausreichende Menge Sonnenschutzmittel zu applizieren. Durchschnittlich geben sie 0,2 g Produkt pro Sprühstoß ab. Die besprühte Fläche pro Sprühstoß darf somit 100 cm2, also 10 cm mal 10  cm, nicht übersteigen. Für einen Durchschnittserwachsenen wären somit 150 Sprühstöße notwendig...
      • Aufgrund ihrer sehr bequemen Anwendung können die Sprays jedoch dazu beitragen, dass der Sonnenschutz regelmäßiger aufgefrischt wird.
  • Bei geringeren Auftragemengen kommt es zu einer weitgehend linearen Abnahme der Schutzwirkung. Werden also nur 50 % der geforderten Menge aufgetragen, so ist auch der erzielte Lichtschutzfaktor nur etwa 50 % des auf dem Präparat angegebenen.
    • Die tatsächliche Auftragemenge der meisten Anwender liegt laut Anwendungsbeobachtungen im Bereich von 0,5 mg/cm2, so dass hier davon ausgegangen werden kann, dass der tatsächliche Lichtschutzfaktor etwa 25 % des verwendeten entspricht - aus LSF 20 wird LSF 5, aus LSF 50 wird LSF 12 und Lichtschutzfaktoren unterhalb von 10 zeigen praktisch keine klinisch relevanten Effekte mehr.
Lichtschutzfaktoren gemäß EU-Empfehlung
Kategorie Angegebener LSF Gemessener LSF
Niedriges Schutzniveau 5 5 - 9,9
  10  10 - 14,9
Mittleres Schutzniveau 15 15 - 19,9
  20  20 - 24,9
  25  25 - 29,9
Hohes Schutzniveau 30  30 - 49,9
  50  50 - 59,9
Sehr hohes Schutzniveau 50+ > 60

UVA-Schutz

  • Anders als bei UVB-, ist der UVA-Schutz bislang nicht international einheitlich geregelt.
    • Bisher galt der sogenannte "australische Standard" als führend, der eine Abschirmung von 90 % der UVA-Strahlung forderte.
    • Für die EU gibt es neue Richtlinien, die eine Messung des UVA-Schutzes nach der PPD-Methode (Persistent Pigment Darkening) vorsehen und einen "UVA-Lichtschutzfaktor" für alle Produkte fordern, der mindestens einem Drittel des für UVB angegebenen Wertes entspricht.
    • Neben der in vivo zu testenden PPD-Methode sieht die EU auch eine In-vitro-Methode vor. Hier wird die Extinktionskurve der Zubereitung im Bereich von 290 bis 400 nm bestimmt. Aus dieser berechnet man nun die kritische Wellenlänge, definiert als die Wellenlänge, bei der, ausgehend von 290 nm, die Fläche unter der Kurve (AUC) 90 % der Gesamtfläche unter der Extinktionskurve im Bereich von 290 - 400 nm erreicht. Für das UVA-Logo der EU muss diese kritische Wellenlänge mindestens 370 nm betragen, zusätzlich muss das erstgenannte Kriterium (UVA-Schutz mindestens ein Drittel des UVB-Schutzes) erfüllt sein.

Optionale Eigenschaften von Sonnenschutzmitteln

  • Auch wenn der Mensch eigene, allerdings nur bei Dunkelheit ablaufende, Reparaturmechanismen für UV-bedingte DNA-Schäden (z.B. Cyclobutan-Pyrimidin-Derivate durch Vernetzung benachbarter Thyminbasen) hat, kann eine zusätzliche Unterstützung durch lokal applizierte Enzyme sinnvoll sein. So ist eine positive Wirkung für das Enzym Photolyase nachgewiesen. 
    • Dieses vermag die genannten DNA-Schäden auch bei Licht reparieren, muss dafür allerdings zunächst zu den betroffenen Hautzellen gelangen. Dafür sind spezielle, meist auf Liposomen beruhende, Galeniken nötig.
  • Zusätzlich zum Schutz vor UVA- und UVB-Strahlung ist eine protektive Wirkung hinsichtlich IRA-Strahlung als positiv anzusehen. 
    • Neuere Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass dieser Frequenzbereich des Lichts die Hautalterung beschleunigt und evtl. auch kanzerogene Erkrankungen der Haut fördert. 
    • IRA-Strahlung aktiviert einen Signalweg, der über eine vermehrte Bildung reaktiver Sauerstoffspezies in den Mitochondrien zu oxidativem Stress und einer erhöhten Expression der Matrixmetalloproteinase-1 (MMP-1) führt. MMP-1 ist für den unter anderem am Abbau von Kollagen und Elastin in der Matrix der Haut beteiligt.

Anwendung

Anwendungs- und Warnhinweise

  • Vor Sonnenexposition auftragen!
  • Wiederholt auftragen, insbesondere nach Aufenthalt im Wasser, um den Lichtschutz aufrechtzuerhalten!
  • Großzügig auftragen! (Angegebener Lichtschutzfaktor gilt für 2 mg/cm2, geringere Mengen reduzieren den Lichtschutz weitgehend linear)
  • Längere, direkte Sonnenexposition meiden!
  • Aufenthalt im Feien um die Mittagszeit meiden!
  • Babys und Kleinkinder vor direkter Sonneneinstrahlung schützen!
  • Babys und Kleinkinder mit Kleidung und hohen Schutzfaktoren schützen!

Bemerkungen

  • Auch hohe Lichtschutzfaktoren schützen nicht absolut vor UV-Strahlung, daher ist die Bezeichnung "Sun-Blocker" nicht mehr zulässig.

Technologie

Definition

  • Zubereitungen, die dazu bestimmt sind, äußerlich mit der menschlichen Haut in Berührung zu kommen und ausschließlich oder überwiegend dem Schutz vor UV-Strahlung zu dienen, indem diese absorbiert, gestreut oder reflektiert wird.

Lichtschutzsubstanzen

Physikalische Filter

  • Der physikalische Lichtschutz beruht auf Streuung, Reflexion und Refraktion der eingestrahlten Lichtenergie durch Decksubstanzen und Pigmente.
  • Die eingesetzten Pigmente müssen inert und galenisch gut verarbeitbar sein. Außerdem ist zu fordern, dass sie keine toxischen Effekte zeigen.
  • Eingesetzt werden Pigmente mit Durchmessern im Nanometerbereich (kleiner als die Wellenlänge der zu absorbierenden Strahlung):
    • Titandioxid (Partikelgröße: 10 - 30 nm)
    • Zinkoxid (Partikelgröße: 20 - 100 nm)
      • Die Zulassung für Zinkoxid als UV-Filter ist derzeit (2007) nur vorläufig erteilt.
    • Magnesiumoxid (Partikelgröße: 100 - 150 nm).

Chemische Filter

  • Als chemische Filter dienen Substanzen, die aufgrund ihrer Molekülstruktur durch aromatische Ringe und Substituenten mit konjugierten Doppelbindungen Strahlungsenergie aufnehmen und absorbieren können.
    • UVA-Filter (320 - 400 nm)
      • Dibenzoylmethanderivate
    • UVB-Filter (280 - 320 nm)
      • p-Aminobenzoesäurederivate
      • Kampher- und Benzimidazolderivate
      • aromatische p-Methoxyzimtsäureester
    • "Breitbandfilter" (270 - 350 nm)
      • Benzophenonderivate
  • Eine genauere Übersicht verwendeter chemischer Lichtschutzsubstanzen findet sich im Anschluss.
Lichtschutzfiltersubstanzen gemäß INCI
INCI  IUPAC  Handelsname  Wirkspektrum  Photostabilität
Avobenzone / BMDM (Butyl Methoxy-dibenzoylmethane) 1-(4-tert-Butylphenyl)-3-(4-methoxyphenyl)propan-1,3-dion Escalol 517, Eusolex 9020, Parsol 1789 UVA (λmax 357 nm) nein
Benzophenone-3 2-Hydroxy-4-methoxy-benzophenon Escalol 567, Eusolex 4360, Neo Heliopan BB, Ucinul M40, UVAsorb MET/C UVA, UVB keine Daten
Benzophenone-4 2-Hydroxy-4-methoxy-benzophenon-5-sulfonsäure UVAsorb S5, Escalol 577, Uvinul MS40 UVA, UVB keine Angaben
3-Benzylidene Camphor 3-Benzyliden-campher Mexoryl SD-20, Unisol-S-22 ?  
Benzylidene Camphor Sulfonic Acid 3-(4'-Sulfo)-benzyliden-bornan-2-on Mexoryl SL UVB  keine Daten
Bis-Ethylhexyloxyphenol Methoxyphenyltriazin (BEMT) 2,4-Bis[4-(2-ethylhexyloxy)-2-hydroxyphenyl]-6-(4-methoxyphenyl)-1,3,5-triazen Tinosorb S UVA, UVB (vereint physikalische und chemische Filtereigenschaften) ja
Camphor Benzalkonium Methosulfate 3-(4'-Trimethylammonium)-benzyliden-bornan-2-on-methylsulfat Mexoryl SK UVB  keine Daten
Dioctyl Butamido Triazone (DEBT) 4,4'-[(6-(4-((1,1-Dimethylethyl)-aminocarbonyl)phenylamino]-1,3,5-triazin-2,4,-yl)diimino]bis-(benzoesäure-2-ethylhexylester) UVAsorb HEB UVA  ja
Disodium Phenyl Dibenzimidazole Tetrasulfonate (DPDT) 2,2'-(1,4-Phenylen)bis((1H)-benzimidiazol-4,5-disulfonsäure, Mononatriumsalz Neo Heliopan AP UVA, UVB ja
Drometrizole Trisiloxane (DTS) 2-[(2H)-Benzotriazol-2-yl]-4-methyl-6-{2-methyl-3-[1,3,3,3-tetramethyl-1-(trimethylsilyloxy)-disiloxanyl]propyl}-phenol Mexoryl XL UVA, UVB ja
Homosalate  3,3,5-Trimethylcyclohexylsalicylat Eusolex, HMS Neo Heliopan UVB  keine Daten
Isoamyl-Methoxycinnamate (IMC) 4-Methoxyzimtsäureisoamylester Neo Heliopan E 1000 UVB  nein
4-Methylbenzylidene Camphor (MCB) 3-(4'-Methylbenzyliden)-dl-campher Eusolex 6300, Neo Heliopan MBC, Parsol 500 UVB  nein
Methylene bis-Benzotriazolyl Tetramethylbutylphenol (MBBT) 2,2'-Methylen-bis(6-((2H)-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-phenol) Tinosorb M UVA, UVB ja
Octocrylene (OC) 2-Cyan-3,3-diphenyl-acrylsäure-(2-ethylhexylester) Escalol 597, Eusolex OCR, Neo Heliopan 303, Parsol 340, Uvinul N-539 T ? ja
Octyl Methoxycinnamate (EHMC) 4-Methoxyzimtsäure-2-ethylhexylester Escalol 557, Eusolex 2292, Neo Heliopan AV, Parsol MCX UVB  nein
Octyl Dimethyl PABA 4-Dimethylaminobenzoesäure-2-ethylhexylester Escalol 507, Esolex 6007  UVB  keine Angaben
Octylsalicylat (EHS) Salicylsäure-2-ethylhexylester Escalol 587, Neo Heliopan OS UVB  keine Angaben
Octyl Triazone 2,4,6-Tris[p-(ethylhexyloxycarbonyl)anilino]-1,3,5-triazin Uvinul T150 UVB  keine Angaben
PABA  4-Aminobenzoesäure PABA  UVB  keine Daten
PBSA (Phenylbenzimidazol Sulfonic Acid) 2-Phenylbenzimidazol-5-sulfonsäure Eusolex 232, Neo Heliopan Hydro, Parsol HS UVB  ja
PEG-25-PABA Ethoxyliertes Ethyl-4-aminobenzoat Uvinul P25, Unipabol U17 UVB  keine Angaben
Polyacryl-amidomethyl Benzylidene Camphor Polymer aus 2-(Oxobom-3-ylidenmethyl)benzyl]-acrylamid und 4-(Oxobom-3-ylidenmethyl)benzyl]-acrylamid Mexoryl SW UVB  keine Daten
TDSA (Terephthalidene Dicamphor Sulfonic Acid) 3,3'-(1,4-Phenyldiaethin)-bis-(7,7-dimethyl-2-oxobicyclo-[2.2.1]-heptan-1-methansulfonsäure) Mexoryl SX UVA  ja
 

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