Inhaltsstoffe von Sonnenschutzmitteln
Sonnenschutzmittel werden oberflächlich in Form von Cremen, Gelen, Milch, Öl, Mousse, Lotionen, Sprays oder Sticks (für Lippen) aufgetragen. Die aktiven Inhaltstoffe für die UV-Strahlung Absorption sind dabei in Binde- oder Lösungsmittel eingebettet.
Durch Schwitzen oder Wasser wird die Schutzwirkung von hydrophilen und wasserlöslichen Sonnenschutzmitteln (werden abgewaschen) stark verringert. Für wasserfeste Mittel werden Öl- in- Wasser Emulsionen hergestellt. Dabei emulgiert man lipophile, wasserunlösliche UV- Filter in einer Öl Phase, die in die Hornschicht wandert (also nicht direkt auf Haut-OF bleibt).
Grob lassen sich die Inhaltsstoffe von Sonnencremen in chemische (=organische) und physikalische (=anorganische) UV- Filter einteilen. Früher wurde diese Einteilung aufgrund der unterschiedlichen Wirkmechanismen getroffen; chemische UV- Filter sollten danach „absorbieren“ und physikalische UV- Filter nur UV- Licht reflektieren bzw. streuen. Je nach Partikelgröße können physikalische UV- Filter aber auch UV- Licht absorbieren [3].
Chemische UV- Filter – Wirkprinzip:
Chemische UV- Filter haben meist einen organischen Ring (Benzol) und eine konjugierte Carbonylgruppe. Eine Absorption von UV- Photonen ist möglich, da in diesem konjugierten System eine Delokalisierung von Elektronen gegeben ist. Trifft ein UV- Photon auf ein solches sonnenschützendes Molekül, wird dieses angeregt und kurzfristig in einen höheren „energetischen“ Zustand versetzt. Beim Rückfall in den Grundzustand muss die absorbierte Energie abgegeben werden. Die Abgabe kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen, üblicherweise in Form von Wärme. Möglich wären aber auch photochemische oder photobiologische Prozesse, wodurch der aktive Inhaltsstoff mit der Haut reagieren kann (phototoxische Reaktion, Photoallergie,..). Beispiele für chem. Filter: Zimtsäureester, Kampferderivate (Mexoryl SX, Mexoryl XL von L’oreal), Anthranilate, Benzophenone, Tinasorb,
Physikalische UV- Filter -Wirkprinzip:
Dazu zählen Titanoxid oder Zinkoxid, die je nach Partikelgröße UV- Strahlung reflektieren, streuen oder sogar absorbieren können. Sind die Partikel (180-220nm) zu groß, können sie auch das sichtbare Licht reflektieren (weiße Schicht auf der Haut beim Eincremen). Die weiße Schicht dieser UV- Filter war aus kosmetischen Gründen nicht sehr praktisch. Aus diesem Grund arbeitet man heutzutage mit Nanopartikeln (40-100nm), da für diese Partikeln die Rayleigh Streuung gilt (kürzere Wellenlängen werden effektiv gestreut und gleichzeitig Reflexion von Partikeloberfläche gering) [4,5].
Für chemische und physikalische UV- Filter gilt:
Der UV-Schutz hängt von den Eigenschaften der chemischen und physikalischen Inhaltsstoffen ab. Die Matrix bzw. die Bindemittel, in denen die Inhaltstoffe eingebettet sind, tragen zum Schutz nicht bei. Die aktiven Inhaltsstoffe weisen verschiedene Absorptionseigenschaften im UV-A und UV-B Bereich auf. Das Absorptionsspektrum eines Inhaltstoffes zeigt somit, in welchem UV- Bereich UV- Strahlung absorbiert bzw. wieviel Strahlung abgeschwächt wird.
Aufbau von Sonnencremen- Allgemeines Prinzip
Die galenische Form muss dem angestrebten Effekt entsprechend ausgewählt werden. So werden für trockene Hautzustände oder auch für Kinderhaut eher Formulierungen auf W/O-Basis sowie einem erhöhten Anteil an pflegenden Lipiden gewählt. Der wissenschaftliche Erkenntnisstand erlaubt für den Sonnenschutz grundsätzlich unterschiedliche Zubereitungsformen wie z. B. O/W-, W/O-Emulsionen in Form von Milchen und Cremes, aber auch Hydro- und Lipogele oder Ähnliches. Am meisten verbreitet sind O/W-Sonnenschutzformulierungen. Sonnenschutzöle haben aufgrund ihrer geringen Schutzleistung nur eine untergeordnete Bedeutung.
Hautpflege im Sonnenschutzmittel
Für die Pflege der Haut während einer UV- Belastung spielen hautberuhigende Wirkstoffe eine besondere Rolle. Dexpanthenol kommt aufgrund seiner hautbefeuchtenden und epithelisierungsfördernden Wirkung zum Einsatz. Ebenso hat sich der Gebrauch von Glycerin in Sonnenschutzprodukten zum Erhalt der Feuchtigkeit in der Hornschicht bewährt [11, 12].
Wasserresistenz
Neben der Wasser- und der Lipidphase ist die Emulgatorphase konzeptionell nicht zu vernachlässigen. Die Emulgatoren sollten möglichst nicht kaltwasserlöslich sein, um die Wasserfestigkeit der Zubereitung zu erhöhen.
Da die Schutzwirkung durch Kontakt mit Wasser, aber auch durch Schwitzen reduziert werden kann, sollten möglichst wasserfeste Formulierungen angestrebt werden. Der hydrophobe Charakter der Lipide ermöglicht ein schwer abwaschbares Produkt. Das kann kann aber auch über geeignete Polymere realisiert werden. Eine Wasserresistenz vermitteln unter anderem Acrylat-Copolymere. Demgegenüber lassen sich Produkte, die beispielsweise mit dem Hinweis „wet skin“ deklariert sind, besonders gut auf nasser Haut auftragen, etwa nach dem Baden oder Schwimmen. Sie haben einen hydrophilen Charakter und dürfen nicht mit wasser- festen Präparaten verwechselt werden.
Konsistenz & Schutzwirkung
Die maximal erzielbare Schutzwirkung hängt, außer von der Art und Menge der verwendeten UV-Filter, auch vom Produkt- typ ab. Verglichen mit der Anwendung von Ölen oder alkoholischen Lösungen kann beim Auftragen einer hochviskosen Creme eine höhere Schichtdicke auf der Haut und somit ein höherer Schutz gegenüber der Son- neneinstrahlung erreicht werden.
Demgegenüber lassen sich die beim Anwender aus sensorischen Gründen beliebten Produkte vom Typ niedrig viskoser Lotionen oder Pumpsprays sehr leicht auf der Haut verteilen. Leider werden damit nicht immer 2 mg des Produkts pro cm2 Hautoberfläche aufgetragen, sodass der auf dem Produkt deklarierte Lichtschutzfaktor nicht erzielt wird [13].
Aufgrund einer kanzerogenen Wirkung von chemischen UV- Filtern, sollten diese nicht in tiefere Hautschichten eindringen. Kinder haben eine dünnere Haut, weswegen man bei ihnen auch eher physikalische UV- Filter verwendet [6].
Selbstbräuner
Als reine Färbemitteln verleihen sie der Haut keinerlei Schutz. Oftmals enthalten die Produkte aber zusätzlich UV- Filtersysteme.
Die Bräunung entsteht durch eine chemische Reaktion auf der Hornhaut. Die Wirkstoffe der Selbstbräuner reagieren mit Eiweißbausteinen der bereits abgestorbenen Zellen. Dabei entstehen braune Farbstoffe, die Melanoide. Sie verleihen der Haut innerhalb weniger Stunden einen bräunlichen Ton, der nach einigen Tagen wieder verschwindet.
- Dihydroxyaceton (DHA) ist der gebräuchlichste Bräunungswirkstoff. Die Bräunungsreaktion beginnt sofort. Das Kohlenhydrat zerfällt selbst recht schnell. Selbstbräuner sind daher nicht lange haltbar.
- Erythrulose wird (meist in Kombination mit DHA) vor allem in Produkten fürs Gesicht eingesetzt. Das Kohlenhydrat braucht länger, bis die Braunfärbung einsetzt. Das gibt mehr Zeit, das Produkt gleichmäßig zu verteilen.
- Pflanzliche Selbstbräuner: sind meist Extrakte aus Henna oder grünen Walnussschalen. Sie enthalten Naphtochinone, deren färbende Wirkung jedoch deutlich schwächer ist.
Zwischen 2- 6% Prozent DHA enthalten Selbstbräunungsprodukte heute. Mehr DHA beschleunigt das Bräunen und hat einen dunkleren Farbton zum Ergebnis. wie gleichmäßig und natürlich die Farbe jedoch im Ergebnis aussieht, liegt stark in der Art des Verteilens und Verreibens [14].
- Tosolin: Eine neuere Entwicklung im Bereich der Zusatzstoffe stellt der »Wirkstoffmix« Tosolin® Der Effekt ist deutlich abzugrenzen von den Selbstbräunern wie Dihydroxyaceton, die durch eine Maillard-Reaktion mit dem Keratin der Haut einen gelblich-braunen Farbton erzeugen.
Bestandteile von Tosolin® sind laut INCI-Bezeichnung: Aqua, Mannose, Glucose, Beta-glucan und Sodium hyaluronate, das heißt im Wesentlichen Zuckerderivate.
Als zelluläre Angriffspunkte in der Epidermis werden Melanozyten und Langerhans-Zellen beschrieben. Deren Aktivierung soll eine raschere und intensivere Pigmentierung der Haut beim Aufenthalt in der Sonne bewirken. Hierdurch erhöht sich der natürliche Sonnenschutz der Haut, messbar in einer Verlängerung der Eigenschutzzeit; allerdings nicht sofort, sondern erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung [15].
Quellen:
[3] Gasparro FP, Brown D, Diffey BL, Knowland JS, Reeve V, Chapter 247 – Sun Protective Agents: Formulations, Effects and Side Effects. In: Fitzpatrick’s Dermatology in General Medicine, 6th edition, McGraw-Hill 2003, 2344 – 2352
[4] Martincigh BS, Allen JM, Allen SK, Chapter 2 – Sunscreens: The Molecules and their Photochemistry. In: Gasparro FP, editor, Sunscreen Photobiology: Molecular, Cellular and Physilological Aspects. Berlin, Springer 1997, 11 – 45
[5] Quelle: W. Schwack, Photostabilität und Photoreaktionen von UV-Filtersubstanzen in Kosmetika, GIT Fachz. Labor, 1996, 4/96, 373-377.
[11] Persönliche Kommunikation von AUVA- Report mit Césarini JP; https://www.pharmazeutische-zeitung.de/ausgabe-222007/sonnenschutzmittel-bessere-deklaration-schuetzt-verbraucher/
[12] Hönigsmann H, So wirken topische Lichtschutzmittel, Hautnah, 3. Jahrgang Nr. 3, 2004, www.aerztewoche.at ; http://www.gd-online.de/german/veranstalt/images2007/GD_Leitlinie_Kosmetischer_Sonnenschutz_23.11.2007.pdf
[13] https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-642-79156-7_24]
https://www.der-niedergelassene-arzt.de/fileadmin/user_upload/zeitschriften/haut/Artikel-pdfs/2017/2017_6/HAUT_6-17_CME_Kutz.pdf, 1. Thoma K, Daniels R. Apothekenrezeptur und -defektur. Deutscher Apotheker Verlag 2014,
[14] https://verbraucher.org/media/file/131.5_TH211_Sonnenschutz.pdf
http://www.oekotest.de/cgi/ot/otgs.cgi?suchtext=&doc=19687&pos=1&splits= 0:1557:3550
[15] Quelle: https://www.pharmazeutische-zeitung.de/ausgabe-282014/auf-den-faktor-kommt-es-an/ Bzw. Tosolin. www.cosmeticingredients.co.uk/ingredient/tosolin.
COLIPA, JCIA, CTFA, CTFA Südafrika, International Sun Protection Factor (SPF) Test Method, 2006