Когда фотон ультрафиолета врезается в кожу, он несёт энергию порядка 3–4 электронвольт. Этого достаточно, чтобы порвать химические связи в ДНК, устроить мутацию и запустить процесс, который в лучшем случае закончится морщинами, а в очень маловероятном худшем — записью к онкологу.

Солнцезащитные фильтры есть двух типов: физические и химические. Физические работают как комплексный барьер. Минеральные частицы оксида цинка или диоксида титана блокируют ультрафиолет во всём диапазоне сразу тремя способами — поглощают, рассеивают и отражают фотоны ещё до того, как те доберутся до живых клеток. Причём поглощают они до 95% энергии, но делают это не отдельными молекулами, а всей своей кристаллической решёткой.

Химические — поглощают энергию фотона на молекулярном уровне. Молекулы-фильтры её захватывают, переходят в возбуждённое состояние и сбрасывают в виде тепла, не давая дойти до ДНК.

Большинство современных кремов комбинируют оба механизма.

Как именно устроены химические (они же органические) фильтры — сейчас расскажу.

Выплюнуть vs переварить

Сидят электроны в молекуле фильтра, никого не трогают, в картишки перекидываются (основное состояние S⁰). Прилетает фотон. Бам! Молекула поглощает его энергию. Электрон перескакивает на высокий уровень (S¹). Молекула переходит в возбуждённое состояние. Теперь у молекулы проблема: она накачана энергией, и ей совсем не кайфово. Нужно срочно сбросить лишнее, чтобы вернуться в расслабленное состояние S⁰ к своим картам.

Тут есть два главных пути:

Путь А: «Выплюнуть» aka Флуоресценция. Молекула может просто излучить энергию обратно в виде нового фотона (другого цвета). Эффектно, но для защиты кожи — не самый популярный вариант.

Путь Б: «Переварить» aka Внутренняя конверсия. Это путь хорошего современного фильтра. Молекула не стреляет фотоном наружу. Вместо этого она принимает всё на свой счёт и начинает, скажем так, загоняться.

Вот вы ловите кирпич. Раскалённый кирпич от солнца, который летит вам прямо в лицо. Удар мощный, вас отбрасывает назад, мышцы напрягаются, гася инерцию, вы делаете шаг, чтобы устоять. Энергия удара никуда не исчезла — она перешла в механическое движение тела и тепло от усилия. Если вы круто поймали подачу, кирпич не полетел дальше (в вашу ДНК).

То же самое делает молекула фильтра, которая идёт путём Б. Поглотила фотон — поймала кирпич — стало адски горячо. Она начинает скидывать энергию. Это похоже на танец: молекула извивается, чтобы превратить удар ультрафиолета в безобидное тепло и отдать его наружу. Остыла, положила кирпич, снова готова к работе. Вот это и есть фотостабильность: фильтр не умирает от первого же попадания, а живёт и продолжает защищать.

Как справляются разные фильтры

Старички

Шёл 2022 год. Учёные из Йоркского университета решили посмотреть, как ведут себя популярные фильтры, когда их молекула поглотила УФ. То есть проверили, умеет ли она правильно «переварить кирпич».

Взяли популярные фильтры Homosalate (HS) — гомосалат и Octyl salicylate (OS) — октилсалицилат. Их часто вводят в состав кремов в концентрациях примерно 5–15%. В своей обычной нейтральной форме они в целом считаются фотостабильными: поглощают УФ и быстро гасят энергию внутри молекулы. То есть ловят кирпич и переводят удар в тепло, не стреляя наружу.

Но есть нюанс: на коже в коктейле из пота, воды и солей молекула может изменить форму. И тогда механизм ломается. Вместо того чтобы тихо поглотить энергию, молекула сбрасывает электрон. В присутствии кислорода это запускает цепную реакцию — образуются радикалы (ROS), которые атакуют липиды кожного барьера, повреждают белки и усиливают воспаление.

Результат: вы красные, чувствительные и злые. Тут нужна оговорка: статья показывает этот механизм в газовой фазе и говорит, что у молекулы есть склонность к отрыву электрона в депротонированной форме. Насколько это реализуется именно в креме на коже, зависит от формулы и среды, но как потенциальный нежелательный путь — это именно тот риск, которого стараются избегать.

Короче, с фильтрами-старичками получается обидная ситуация. Кажется: «я намазался, я молодец», а по факту может стать ещё хуже, чем вообще без крема.

Натурпродукт

Ещё одна история была интересная — специально для сторонников «натуралочки». Всё звучит красиво, пока не встречается с реальностью ультрафиолета.

Немного контекста: есть ультрафиолет UVB и UVA. UVB — это больше про ожоги, а UVA лезет глубже в кожу и связан с фотостарением. И вот проблема: многие природные молекулы не закрывают UVA целиком. А учёные хотели фильтр, который перекрывает как можно больше UVA-диапазона.

Взяли синапаты — это вещества, которыми растения защищаются от солнца. Только молекулу удлинили по электронному хвосту (увеличили сопряжение). В теории так она начнёт поглощать свет на более длинных волнах. То есть лучше зайдёт в UVA.

Сделали новую молекулу: DHDES.

DHDES начал «танцевать», но как человек, который вышел на танцпол в длинных джинсах: запутался сам в себе. Вместо того чтобы отработать удар и вернуться в исходное состояние, молекула свернулась в неудачную форму, условно «завязалась в узел» и зафиксировалась. Всё — обратно она не распрямляется, кирпичи больше ловить не может.

Мораль: не всё натуральное выдерживает жёсткий ультрафиолет, потому что там важны не происхождение и экстракт, а способность молекулы правильно сбрасывать энергию и не ломаться.

Современные формулы

Есть современные крутые фильтры — например Tinosorb S/M, Uvinul A Plus, Mexoryl SX/XL. Они могут поглощать высокоэнергетические УФ-фотоны, быстро переводить возбуждение в безопасные каналы и спокойно приходить в себя.

Tinosorb S и Uvinul T 150 мы используем в нашем антиоксидантном геле-праймере SPF 30. Они оба покрывают широкий спектр УФ-излучения (UVA + UVB).

Ещё сейчас придумали вторую тактику — командную игру. Это когда рядом с фильтром-старичком ставят более стабильного напарника. Старый ловит «кирпич» фотона и начинает истерить, а дальше подключается устойчивый сосед: помогает правильно потрястись, сбросить лишнюю энергию и не развалиться. В итоге никто не взрывается, защита держится, а кожа не получает пачку реактивных форм кислорода и радикалов.

Вот, например, учёные взяли классический UVA-фильтр авобензон. Он эффективен против UVA, но фотонестабилен и может разрушаться. И проверили, что происходит, когда авобензон смешивают с другими коммерческими фильтрами. Разложили проблему на этапы — где именно авобензон начинает ломаться и кто из соседей может это остановить.

Получилось, что комбинации решают: фильтры Tinosorb S и Octocrylene в этой работе выглядят как наиболее практичные стабилизаторы авобензона. Они помогают ему и при этом сами относительно стойкие в сценарии передачи энергии.

Наш флюид SPF 50 — пример командной работы с капризным авобензоном. Мы его не бросили одного на солнцепёке, а спрятали в капсулу, то есть положили не «голый» фильтр, а упакованный в липидную оболочку. Так меньше случайных столкновений, меньше поводов для лишней фотохимии — и больше шансов, что он отработает спокойно. Рядом стоят тяжеловесы: Mexoryl XL и Tinosorb S. Они подстраховывают общую фотостабильность: когда в команде есть такие «старшие», авобензону проще не рассыпаться раньше времени.

Как мазаться, чтобы всё работало

Любым фильтрам надо время, чтобы «усесться» на коже и начать работать. Оптимально наносить средство за 30 минут до выхода на солнце.

Главное правило — обновлять крем/спрей каждые 2 часа. Это муторно, но так рекомендуют нам официальные протоколы FDA. Если искупались или сильно вспотели, то лучше не ждать 2 часа и сразу нанести слой повторно.

Солнцезащитные средства — тот случай, когда количество имеет значение. На лицо работает правило «двух пальцев» — столько крема надо, чтобы он действительно защищал. Если мазать всё тело, то нужно около 30 мл, это примерно как стопка.

Ну и не забывайте про уши и губы. В них тоже летят кирпичи, от которых надо защищаться.