en
VŠETKO O UV ŽIARENÍ A JEHO VPLYVE NA ŽIVÉ ORGANIZMY
VŠETKO, ČO POTREBUJETE VEDIEŤ O UV ŽIARENÍ, JEHO VPLYVE NA ŽIVÉ ORGANIZMY A O TOM, AKO SA PRED NÍM CHRÁNIŤ
- ako elektromagnetické vlnenie. UV žiarenie predstavuje neviditeľnú časť slnečného spektra s vlnovými dĺžkami 100-400 nm, ale dlhšími ako mäkké röntgenové žiarenie. Hoci predstavuje iba zlomok z celkovej energie slnečnej radiácie, pripadá na ňu asi 7% z celkovej slnečnej energie dopadajúcej na hornú hranicu atmosféry.
- ako časť elektromagnetického UV spektra, rozšírenú škálu UV žiarenia. Existujú rôzne druhy elektromagnetického žiarenia, líšiace sa vzájomnou vlnovou dĺžkou. Najväčšiu vlnovú dĺžku, a teda najmenšiu frekvenciu i energiu, majú dlhé rádiové vlny. Za rádiovými vlnami nasleduje viditeľné svetlo, po ňom röntgenové a najväčšiu frekvenciu a energiu má žiarenie gama. Táto rada rôznych typov elektromagnetického vlnenia sa nazýva elektromagnetické spektrum.
UV žiarenie bolo nezávisle objavené v roku 1801 fyzikmi nemcom J. W. Ritterom a angličanom W. H. Wollastom.
PÔSOBENIE UV ŽIARENIA NA ŽIVÉ ORGANIZMY
UV spektrum sa delí na blízke (200 – 400 nm), ďaleké alebo vákuové (FUV, 100 – 400 nm) a extrémne (EUV alebo XUV, 1 – 31 nm). Ultrafialová oblasť sa delí na UVA s vlnovou dĺžkou 315 nm až 400 nm, UVB s vlnovou dĺžkou 280 nm až 315 nm a UVC s vlnovou dĺžkou 100 nm až 280 nm.
UV žiarenie neovplyvňuje len množstvo celkového atmosférického ozónu, ale aj ďalšie astronomické (výška slnka nad horizontom, vzdialenosť Zeme od Slnka, úroveň slnečnej aktivity), meteorologické (prítomnosť oblačnosti, optické vlastnosti vzduchovej hmoty, prítomnosť snehovej pokrývky), geografické (nadmorská výška a zemepisná šírka miesta pozorovania, orografia a odrazivosť povrchu) a iné lokálne faktory (miestne znečistenie atmosféry).
PÔSOBENIE UV ŽIARENIA NA ŽIVÉ ORGANIZMY
UV žiarenie pôsobí na bunky živých organizmov mnohými mechanizmami. Ožiarenie UV lúčmi vyvoláva inaktiváciu vnútrobunkových enzýmov, spomaľuje delenie buniek a navodzuje vznik mutácií. Niektoré živočíchy sú naň citlivejšie ako iné, napríklad pre niektoré (dážďovky – Lumbricidae) má až smrteľné účinky. Najcitlivejšie reagujúce stavebné látky živých organizmov na UV žiarenie sú nenasýtené organické zlúčeniny a z nich najviac tie, ktoré majú konjugované dvojité väzby. Sú to hlavne bielkoviny (v rámci nich zvlášť aminokyseliny tyrozín a tryptofán), nukleové kyseliny (predovšetkým ich dusíkaté bázy) a niektoré pigmenty. Nukleové kyseliny absorbujú UV žiarenie podstatne vo väčšom množstve ako bielkoviny. Pretože prenikavosť UV žiarenia je pomerne malá, zasahuje len povrchové vrstvy ľudského organizmu a prejavuje sa na koži a oku.
UVB lúče majú najvýraznejšie biologické účinky. Pomáhajú telu vytvárať vitamín D, ale na druhej strane spôsobujú erytém, t.j. mierne začervenanie ľudskej kože, sčervenanie až spálenie, úpal, priamo poškodzujú DNA a podporujú vznik niektorých druhov rakoviny kože. Žiarenie môže poškodiť ochranné vrstvy oka ako je rohovka. Výsledné poškodenie šošovky a sietnice môže spôsobiť sivý zákal, snežnú slepotu alebo poruchy v ostrosti videnia. Ovplyvňuje aj náš imunitný systém, najmä biele krvinky zodpovedné za zničenie patogénov v našom tele sú týmito lúčmi poškodzované, čo vedie neskôr k zníženiu účinnosti imunitného systému a ohrozeniu zdravia prítomnosťou vírusov a iných ochorení.
UVC lúče, alebo tiež označované ako letálne žiarenie, sú pohlcované v ozónovej vrstve a zanikajú v stratosfére. Na Zem nedopadajú, avšak vplyvom freónov, výfukových plynov a iných exhalátov sa ozónová vrstva neustále zväčšuje, tým UVC lúče prechádzajú a prenikajú do ľudskej kože, čoho dôsledkom je genomutácia a vznik rakovinotvorných buniek.
POTREBA OCHRANY PRED UV ŽIARENÍM
UV žiarenie výrazne ovplyvňuje procesy v ľudskom organizme. Uvádza do chodu zložitý mechanizmus, ktorý ovplyvňuje vyplavovanie rôznych hormónov, syntézu vitamínu D. Slnečné svetlo pôsobí cez zrak na epifýzu, tá začne uvoľňovať hormón, ktorý dokáže odstrániť napríklad depresívnu náladu.
Pokožka a nervový systém sa stávajú citlivejšími, dôležité orgány látkovej výmeny pracujú efektívnejšie. Už krátky pobyt na slnku a čerstvom vzduchu zlepšuje činnosť mozgu a zvyšuje kreativitu. Slnečné žiarenie zvyšuje tvorbu vitamínu D, ktorý spevňuje kosti, a pôsobí tak ako prevencia pred obávanou osteoporózou. Okrem známych účinkov na hustotu kostí a zdravie chrupu má vitamín D aj ďalšie pozitívne účinky. Posilňuje imunitný systém, pôsobí antikarcinogénne, je účinný pri liečbe niektorých ochorení kože (psoriáza), stimuluje rast a rozvoj buniek pokožky, počas tehotenstva zabezpečuje správny vývoj kostry plodu a predchádza nízkej pôrodnej váhe. V období dojčenia zvyšuje tvorbu mlieka. Adekvátny príjem vitamínu D v detstve a puberte sa tiež podieľa na správnom vývoji organizmu. Vitamín D má aj dokázateľné pozitívne účinky na centrálny nervový systém, jeho deficit spôsobuje únavu a depresie. Pre dosiahnutie optimálnej hladiny vitamínu D v organizme stačí zdravému človeku stráviť na priamom slnku 20 minút dvakrát týždenne.
Slnečné žiarenie je naozaj najlepším lekárom, ale tak ako jeho nedostatok, škodí aj jeho prebytok. Pri pobyte na slnku stačí mať na zreteli, že nadmerné slnenie je pre kožu jedným z najväčších nepriateľov. Jedným zo spôsobov, ako ochrániť kožu pred negatívnym vplyvom UV žiarenia je používanie ochranných prípravkov pred slnečným žiarením.
Aj z tohto dôvodu je nutné starostlivosti o takúto pokožku venovať zvýšenú pozornosť a chrániť ju pred slnečným žiarením. Postihnutí jedinci majú tiež svetlo sfarbené vlasy a ďalšie ochlpenie a červené oči, čo je spôsobené presvitaním drobných krvných ciev skrz bezfarebné oko. Choroba je často sprevádzaná poruchou videnia, ktorá vzniká v dôsledku poruchy nervového prepojenia medzi okom a mozgom. Podľa rozsahu postihnutia sa rozlišuje niekoľko typov ochorenia. Tzv. okulokutánna forma je charakteristická ovplyvnením všetkých troch hlavných inštitúcií, zatiaľ čo pri okulárnej forme je ovplyvnené iba sfarbenie očí. U menšej skupiny pacientov je popisovaný tzv. čiastočný albinizmus, pri ktorom je porušená iba distribúcia melanínu. Niektoré časti tela sú potom biele, iné zase majú normálne sfarbenie. Existujú aj prípady, kedy je síce porušená tvorba melanínu, ale pretože pretrváva tvorba a distribúcia ostatných telových farbív, môžu byť pacienti sfarbení normálne, alebo má ich koža a vlasy len mierne svetlejší odtieň než u zdravých jedincov. Podobný stav albinizmu vzniká aj v prípade čiastočnej mutácie génu, kedy sú príznaky vyjadrené s nižšou intenzitou. Vlasy sú v tomto prípade farby slamy a očné vady sú miernejšieho rázu.
OCHRANNÉ PRÍPRAVKY PRED UV ŽIARENÍM
Ochranný prípravok pred slnečným žiarením (nesprávne krém na opaľovanie) sa nanáša na kožu s cieľom chrániť ju pred nebezpečným vplyvom slnečného žiarenia, ktoré môže spôsobiť jej spálenie. Je k dispozícii v rôznych formách ako mlieko, krém, spray, olej či emulzia. Ochranný prípravok by mal odfiltrovať nebezpečné UVA a UVB žiarenie, ktoré je zodpovedné za vyššie uvedené dôsledky na zdraví.
K dôležitým vlastnostiam ochranného prípravku pred UV žiarením patrí tzv. ochranný faktor, z anglického slovného spojenia Sun Protection Factor (ďalej len SPF), UVA ochrana, odolnosť voči vode, prípadne fotostabilita a termostabilita. V ochranných prípravkoch pred slnečným žiarením sa používajú dva druhy filtrov a to fyzikálny (anorganický) a chemický (organický). Chemické UV filtre prenikajú pokožkou a premieňajú UV žiarenie na infračervené žiarenie, teda na teplo. Slnečná ochrana prírodnej kozmetiky bez chemických filtrov je založená na fyzických filtroch z prírodných pigmentov.
Značenie ochrany pred UVA žiarením je nejednotné a nejestvuje prevládajúca metóda, ako je tomu pri UVB. Výrazným posunom k zjednodušeniu a sprehľadneniu by mohlo byť odporúčanie Európskej komisie zo septembra 2006. Definuje viacero podmienok, ktoré musí prípravok v UVA spektre ochrany spĺňať a po ich splnení môže mať na obale znak - "UVA" v kruhu.
Najrozšírenejším spôsobom vyjadrovania stupňa ochrany pred UVB žiarením je tzv. ochranný faktor pred slnečným žiarením, t.j. SPF. Tento údaj udáva, o aký násobok času možno po nanesení prípravku na kožu predĺžiť pobyt na slnku, bez jej začervenania. Tento čas je u každého človeka individuálny.
Potením alebo kúpaním sa zvyšuje riziko zmytia ochranného prípravku, čo môže mať za následok oslabenie jeho účinnosti. Preto sú prípravky testované na odolnosť voči vode. Aj tu jestvuje viacero metód, ktoré ale postupne smerujú k zjednoteniu. Spoločné kritériá na určovanie odolnosti voči vode (angl. water resistance) stanovila napr. organizácia COLIPA - Európska asociácia výrobcov toaletných a kozmetických potrieb). Na dosiahnutie ochrany, ktorá sa uvádza na obale, je potrebné nanášať prípravok v množstvách, ktoré sa používajú na testovanie, t. j. 2 mg/cm2, čo sa rovná asi 7 čajovým lyžičkám prípravku, približne 36 gramov na telo priemerného dospelého človeka.
.
VŠETKO O FAKTORE OCHRANY PRED UV ŽIARENÍM – SPF
Historicky prvé známe štúdie, ktoré stanovujú základ pre faktor ochrany proti UV žiareniu (SPF) alebo index ochrany (IP) sa začali v 30-tych rokoch 20. storočia a boli publikované v roku 1940 H. Blumom a spol. a v 50. rokoch R. Schulzom. Tieto štúdie a ďalšie iné práce štandardizačnými a vedeckými skupinami viedli k historickej definícii koncepcie minimálnej dávky erytému (MED) a SPF a k prvej štandardizovanej metóde určovania a označovania SPF, ktorú vydala Správa potravín a liečiv (FDA) v USA v roku 1978. Následne v roku 1984 sa vydala norma DIN67501 Experimentelle In-vivo-Bewertung des Schutzes vor Erythem von äußeren Sonnenschutzmitteln für die menschliche Haut v Nemecku, ktorá sa uplatnila najmä v Európe. Tieto dve normy sa líšili hlavne vzhľadom na použitý zdroj UV žiarenia, resp. Xenónovú oblúkovú lampu alebo prirodzené slnečné svetlo a ortuťovú lampu a objemom aplikácie ochranného výrobku na kožu 2,0 a 1,5 mg/cm2, čo vedie k určitým nezrovnalostiam v nameraných ochranných faktoroch.
Európska asociácia pre kozmetické, toaletné a parfumové výrobky (COLIPA) vo svojej testovacej metóde na stanovenie SPF z roku 1994 zaviedla nové techniky na charakterizáciu a špecifikáciu emisného spektra UV zdroja a na kolorimetricky vybrané typy pleti.
Súčasne boli navrhnuté dva štandardné produkty s vysokým obsahom SPF, ktoré zohľadňujú zvýšenie hodnôt SPF. Rakúsky Önorm v roku 1998 a nová norma DIN z roku 1999 boli zosúladené s metódou COLIPA 1994.
Neskôr, Kórea, Kolumbia a Mercosur (2002) prijali metódy odkazujúce na normy FDA alebo COLIPA. Čína zvažuje aj prijatie normy SPF.
COLIPA, JCIA a CTFA-SA začala diskusiu o harmonizácii metódy merania SPF v roku 2000. Spoločná dohoda o medzinárodnej metóde SPF Test bola dosiahnutá v októbri 2002.
V roku 2005 vyjadrila CTFA svoj záujem o spoločnú medzinárodnú metodiku stanovenia SPF s Colipa, JCIA a CTFA-SA. Táto aktualizovaná verzia je výsledkom diskusií, ktoré sa začali v júni 2005. Do usmernení, ktoré odrážajú a prekladajú skúsenosti technikov a odborníkov, boli zavedené menšie zmeny.
UV FILTRE
UV filtre sú individuálne zlúčeniny alebo zmesi, ktoré sú schopné blokovať alebo absorbovať UV žiarenie. UV filtre sa používajú na ochranu kože proti slnečnému žiareniu. UV filtre sa môžu premeniť na menej ochranné alebo toxickejšie produkty. Tieto transformačné produkty môžu mať účinky na zdravie a životné prostredie.
Aké UV filtre rozlišujeme?
Existujú dve skupiny aktívnych molekúl, ktoré môžu pôsobiť ako UV filtre a to organické a anorganické.
Anorganické UV filtre, ako je oxid zinočnatý (ZnO), oxid titaničitý (TiO2), oxid horečnatý (MgO) alebo hlinitý (Al2O3) odrážajú a/alebo absorbujú slnečné žiarenie. Mikrokryštály filtra po rozotrení vytvoria na koži súvislú vrstvu, ktorá funguje ako zrkadlo, odrazí dopadajúce lúče a zabráni preniknutiu nebezpečného UV žiarenia do kože.
Najviac rozšírené organické UV filtre sú zvyčajne aromatické zlúčeniny s karbonylovou skupinou. Pri prijímaní energie UV fotónov môžu organické UV filtre pôsobiť tromi spôsobmi:
- prekonávať konformačné molekulárne zmeny,
- emitovať žiarenie pri vyššej vlnovej dĺžke, alebo
- uvoľňovať dopadajúcu energiu ako teplo.
Pôsobenie UV filtrov
Fakt, že chemické, t.j. syntetické UV filtre prenikajú pokožkou, nezostáva bez následkov. V USA v roku 2009 volali zodpovedné úrady na poplach, viac ako 97% Američanov je zaťažených chemickým filtrom Oxybenzone. Chemikália je medzi iným zodpovedná za podvyvinuté novorodeniatka. Dr. Margret Schlumpf z Univerzity v Zürichu už roky varuje pred chemickými UV filtrami. U mnohých dokázala hormonálny vplyv a aj to, že sa nachádzajú v materskom mlieku. Chemické UV filtre a konzervačné látky okrem toho vyvolávajú alergie. Certifikovaná kozmetika (BDIH, Ecocert, Natrue) zakazuje použitie otáznych chemických UV filtrov v prostriedkoch na opaľovanie.
PÔSOBENIE ORGANICKÝCH A ANORGANICKÝCH UV FILTROV
Pred čím chránia?
Anorganické aj organické UV filtre dokážu chrániť pokožku pred UVA a UVB, avšak anorganické sú omnoho účinnejšie v tomto smere a dokážu chrániť pokožku pred širším spektrom žiarenia. Nielenže predstavujú prírodnú, ale i lacnejšiu alternatívu UV filtrov.
Transformácia UV filtrov
Fotolýza je hlavnou optickou cestou transformácie UV filtrov a disociuje organické filtre na voľné radikály. Môže byť priama alebo nepriama. Priama cesta nastáva, keď chromofór organických filtrov absorbuje slnečné svetlo pri určitých vlnových dĺžkach. Nepriama dráha sa vyskytuje v prítomnosti fotosenzitizátora. Rozpustený organický materiál (DOM) v povrchových vodách pôsobí ako fotosenzitizéry a produkuje reaktívne fotooxidanty ako hydroxylové radikály, peroxylové radikály a singletový kyslík. Fotolýza ochranných prípravkov pred UV žiarením je komplikovanejšia ako správanie jednotlivých UV filtrov, ako je uvedené v tomto príklade.
V prítomnosti iných UV filtrov, benzotriazolu a humínových kyselín sa pozorovala degradácia benzofenónu 3 stratou hydroxylových a benzoylových funkčných skupín, čo malo za následok tvorbu 2,4-dimetylanizolu.
Literatúra:
Eloisa Berbel Manaia, Renata Cristina Kiatkoski Kaminski, Marcos A. Corrêa, Leila A. Chiavacci: Inorganic UV filters, Article in Brazilian Journal of Pharmaceutical Science, June 2013
Gregory S. Engel, Tessa R. Calhoun, Elizabeth L. Read, Tae-Kyu Ahn, Tomáš Mančal, Yuan-Chung Cheng, Robert E. Blankenship and Graham R. Fleming, "Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in photosynthetic systems"
