DE102015203509A1 - Method of testing sunscreen on the skin - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Untersuchung der UV-Schutzeigenschaften einzelner oder mehrerer UV-Lichtschutzfilter in einer auf die Haut aufgetragenen kosmetischen Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, dass i) das die kosmetische Zubereitung auf die Haut aufgetragen wird, ii) die mit der kosmetischen Zubereitung behandelte Haut mit Licht bestrahlt wird, dessen Spektrum die Absorptionsbande des zu untersuchenden UV Filters beinhaltet iii) während dieser Bestrahlung das Bild der Haut mit einer Kamera aufgenommen wird, wobei die Kamera mit einem UV-Bandpassfilter des Wellenlängenbereichs ausgerüstet ist, der ebenfalls der Absorptionsbande des zu untersuchenden UV-Filters entspricht.A method for examining the UV protection properties of one or more UV photoprotective filters in a cosmetic preparation applied to the skin, characterized in that i) the cosmetic preparation is applied to the skin, ii) the skin treated with the cosmetic preparation is exposed to light iii) during this irradiation the image of the skin is taken with a camera, wherein the camera is equipped with a UV bandpass filter of the wavelength range, which also corresponds to the absorption band of the UV filter to be examined equivalent.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung der UV-Schutzeigenschaften einzelner oder mehrerer UV-Lichtschutzfilter in einer auf die Haut aufgetragenen kosmetischen Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, dass das die kosmetische Zubereitung auf die Haut aufgetragen wird, die mit der kosmetischen Zubereitung behandelte Haut mit Licht bestrahlt wird, dessen Spektrum die Absorptionsbande des zu untersuchenden UV Filters beinhaltet und während dieser Bestrahlung das Bild der Haut mit einer Kamera aufgenommen wird, wobei die Kamera mit einem UV-Bandpassfilter des Wellenlängenbereichs ausgerüstet ist, der ebenfalls der Absorptionsbande des zu untersuchenden UV-Filters entspricht, sowie die Verwendung des Verfahrens. The present invention relates to a method for investigating the UV protection properties of one or more UV photoprotective filters in a cosmetic preparation applied to the skin, characterized in that the cosmetic preparation is applied to the skin, the skin treated with the cosmetic preparation with light irradiated whose spectrum includes the absorption band of the UV filter to be examined and during this irradiation, the image of the skin is recorded with a camera, the camera is equipped with a UV bandpass filter of the wavelength range, which is also the absorption band of the UV filter to be examined and the use of the method.
Der Trend weg von der vornehmen Blässe hin zur „gesunden, sportlich braunen Haut“ ist seit Jahren ungebrochen. Um diese zu erzielen setzen die Menschen ihre Haut der Sonnenstrahlung aus, da diese eine Pigmentbildung im Sinne einer Melaninbildung hervorruft. Die ultraviolette Strahlung des Sonnenlichtes hat jedoch auch eine schädigende Wirkung auf die Haut. Neben der akuten Schädigung (Sonnenbrand) treten Langzeitschäden wie ein erhöhtes Risiko an Hautkrebs zu erkranken bei übermäßiger Bestrahlung mit Licht aus dem UVB-Bereich (Wellenlänge: 280–320 nm) auf. Die übermäßige Einwirkung der UVB- und UVA-Strahlung (Wellenlänge: 320–400 nm) führt darüber hinaus zu einer Schwächung der elastischen und kollagenen Fasern des Bindegewebes. Dies führt zu zahlreichen phototoxischen und photoallergischen Reaktionen und hat eine vorzeitige Hautalterung zur Folge. The trend away from the noble paleness towards the "healthy, sporty brown skin" has been unbroken for years. To achieve this, people expose their skin to solar radiation, as it causes pigmentation in the sense of melanin formation. However, the ultraviolet radiation of sunlight also has a damaging effect on the skin. In addition to the acute injury (sunburn), long-term damage such as an increased risk of developing skin cancer occurs due to excessive exposure to light from the UVB range (wavelength: 280-320 nm). The excessive action of the UVB and UVA radiation (wavelength: 320-400 nm) also leads to a weakening of the elastic and collagen fibers of the connective tissue. This leads to numerous phototoxic and photoallergic reactions and leads to premature skin aging.
Zum Schutz der Haut wurden daher eine Reihe von Lichtschutzfiltersubstanzen entwickelt, die in kosmetischen Zubereitungen eingesetzt werden können. Diese UVA- und UVB-Filter sind in den meisten Industrieländern in Form von Positivlisten wie dem Anlage 7 der Kosmetikverordnung zusammengefasst. To protect the skin, therefore, a number of sunscreen filter substances have been developed which can be used in cosmetic preparations. These UVA and UVB filters are summarized in most industrialized countries in the form of positive lists such as Appendix 7 of the Cosmetics Regulation.
Die Vielzahl an kommerziell erhältlichen Sonnenschutzmitteln darf jedoch nicht darüber hinwegtäuschen, dass diese Zubereitungen des Standes der Technik eine Reihe von Nachteilen aufweisen. However, the variety of commercially available sunscreens must not obscure the fact that these prior art formulations have a number of disadvantages.
Insbesondere erweist es sich als schwierig, die Wirksamkeit einzelner UV-Lichtschutzfilter (UV-Filter) nach dem Auftragen auf die Haut, ihre Verteilung auf derselben, ihre Haltbarkeit und ihre Aufenthaltsdauer nach physikalischer und/oder chemischer Belastung (insbesondere ihre Wasserfestigkeit, Schweißfestigkeit (= Schweißresistenz), Abriebfestigkeit (beispielsweise beim Trocknen nasser, mit Sonnenschutzmittel behandelter Haut durch ein Handtuch nach einem Bad), ihre thermische Stabilität und/oder UV-Stabilität zu bestimmen. Denn diese Eigenschaften werden nicht allein durch die UV-Filtersubstanz selbst, sondern darüber hinaus durch die Grundlage, in welche sie eingearbeitet werden, beeinflusst. In particular, it proves to be difficult to evaluate the effectiveness of individual UV photoprotective filters (UV filters) after application to the skin, its distribution on the skin, its durability and duration of residence after physical and / or chemical stress (especially its water resistance, sweat resistance (= Sweat resistance), abrasion resistance (for example when drying wet, sunscreen-treated skin through a towel after a bath), to determine its thermal stability and / or UV stability, because these properties are not only due to the UV filter substance itself, but beyond influenced by the foundation in which they are incorporated.
Darüber hinaus werden zur Bestimmung dieser Eigenschaften nach dem Stand der Technik in-vivo-Verfahren angewandt, die darauf basieren, die Haut einer Testperson bis zur Erzeugung eines Erythems mit UV-Licht zu reizen. Da die Haut der Probanden bei jedem Test eine leichte Schädigung erfährt, ist es aus ethischen Gründen gewünscht und geboten, alternative und weniger belastende Testmethoden zu entwickeln. In addition, to determine these prior art properties, in vivo methods based on irritating a subject's skin to UV light to produce erythema are employed. Since the subjects' skin undergoes slight damage in each test, it is desirable and advisable for ethical reasons to develop alternative and less stressful test methods.
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die Wirksamkeit einzelner UV-Lichtschutzfilter (UV-Filter) nach dem Auftragen auf die Haut, ihre Verteilung auf derselben, ihre Haltbarkeit und ihre Aufenthaltsdauer nach physikalischer und/oder chemischer Belastung (insbesondere ihre Wasserfestigkeit, Schweißfestigkeit (= Schweißresistenz), ihre Abriebfestigkeit (beispielsweise beim Trocknen nasser, mit Sonnenschutzmittel behandelter Haut durch ein Handtuch nach einem Bad), ihre thermische Stabilität und/oder UV-Stabilität zu bestimmen, ohne die Haut der Testpersonen bis zur Entstehung eines Erythems reizen zu müssen. It was therefore the object of the present invention to develop a method by which the effectiveness of individual UV-protection filters (UV filters) after application to the skin, their distribution on the same, their durability and their residence time after physical and / or chemical Stress (in particular its water resistance, sweat resistance (= sweat resistance), its abrasion resistance (for example when drying wet, sunscreen-treated skin through a towel after a bath) to determine its thermal stability and / or UV stability, without the skin of the subjects until to irritate the development of erythema.
Überraschend gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Untersuchung der UV-Schutzeigenschaften einzelner oder mehrerer UV-Lichtschutzfilter in einer auf die Haut aufgetragenen kosmetischen Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, dass
- i) die kosmetische Zubereitung auf die Haut aufgetragen wird,
- ii) die mit der kosmetischen Zubereitung behandelte Haut mit Licht bestrahlt wird, dessen Spektrum die Absorptionsbande des zu untersuchenden UV-Filters beinhaltet,
- iii) während dieser Bestrahlung das Bild der Haut mit einer Kamera aufgenommen wird, wobei die Kamera mit einem UV-Bandpassfilter des Wellenlängenbereichs ausgerüstet ist, der ebenfalls der Absorptionsbande des zu untersuchenden UV-Filters entspricht.
- i) the cosmetic preparation is applied to the skin,
- ii) the skin treated with the cosmetic preparation is irradiated with light whose spectrum includes the absorption band of the UV filter to be examined,
- iii) during this irradiation, the image of the skin is taken with a camera, wherein the camera is equipped with a UV band pass filter of the wavelength range, which also corresponds to the absorption band of the UV filter to be examined.
Dabei ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn die Helligkeit der mit der Kamera aufgenommenen Bilder (oder Bildausschnitte) in Relation gesetzt wird mit der Helligkeit von Bildern (oder Bildausschnitten) unbehandelter Haut die nach Verfahrensschritt ii) und iii) gewonnen wurden und/oder mit Bildern (oder Bildausschnitten), bei denen das UV-Licht vollständig absorbiert wurde, sowie die Bildung der Differenzen beider Bildreihen zur Bestimmung der Absorption in Prozent im Vergleich zum Standard (unbehandelte Haut bzw. Totalabsorption). In this case, it is advantageous according to the invention if the brightness of the images (or image excerpts) taken with the camera is related to the brightness of images (or image excerpts) of untreated skin obtained after process steps ii) and iii) and / or with images (or image sections) where the UV light was completely absorbed, as well as the differences of both image series to determine the percent absorption compared to the standard (untreated skin or total absorption).
Es ist vorteilhaft im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn nach Aufnahme der ersten Differenzmessung die Haut einer physikalischen und/oder chemischen, reproduzierbaren Belastung ausgesetzt wird. It is advantageous in the sense of the method according to the invention if, after the first difference measurement has been taken, the skin is exposed to a physical and / or chemical, reproducible load.
Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung ein Abspül- oder Badeprozess, ein Abriebprozess, Bestrahlung mit UV-Licht, Wärme oder Kälte oder der Produktion von Körperschweiß dient. The method according to the invention is advantageously characterized in that the load is a Abspül- or bathing process, an abrasion process, irradiation with UV light, heat or cold or the production of body sweat.
Hierzu können auch die bereits bekannten Belastungstests zur Bestimmung der Wasserfestigkeit, Schweißfestigkeit etc. herangezogen werden (siehe z.B.
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Belastungsprozess der Messvorgang entsprechend Verfahrensschritt ii) und iii) wiederholt wird und die Differenz beider Messungen, vor und nach der physikalisch und/oder chemischen, reproduzierbaren Belastung gebildet wird, um den Verlust des oder der UV-Lichtschutzfilter auf der Haut durch den Belastungsprozess zu bestimmen. Advantageously in accordance with the invention, the method according to the invention is characterized in that after the loading process the measuring procedure is repeated according to method steps ii) and iii) and the difference between the two measurements, before and after the physical and / or chemical, reproducible load, is formed in order to compensate for the loss of or to determine the UV sunscreen on the skin through the stress process.
Dies bedeutet, dass die mit der kosmetischen Zubereitung behandelte Haut nach der Belastung erneut mit Licht bestrahlt wird, dessen Spektrum die Absorptionsbande des zu untersuchenden UV Filters beinhaltet und während dieser Bestrahlung das Bild der Haut mit einer Kamera aufgenommen wird, wobei die Kamera mit einem UV-Bandpassfilter des Wellenlängenbereichs ausgerüstet ist, der ebenfalls der Absorptionsbande des zu untersuchenden UV-Filters entspricht. This means that the skin treated with the cosmetic preparation is again irradiated with light after exposure, the spectrum of which contains the absorption band of the UV filter to be examined and during this irradiation the image of the skin is taken with a camera, the camera being equipped with a UV Bandpass filter of the wavelength range is equipped, which also corresponds to the absorption band of the UV filter to be examined.
Erfindungsgemäß vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass der UV-Bandpassfilter im Wellenlängenbereich von 300nm bis 400nm UV-Strahlung passieren lässt. Embodiments of the method according to the invention which are advantageous according to the invention are characterized in that the UV band-pass filter can transmit UV radiation in the wavelength range from 300 nm to 400 nm.
Beispielsweise kann der UV-Bandpassfilter Baader U der Firma Baader Planetarium GmbH (HWB 60nm, Zentralwellenlänge 350nm), in Kombination mit der Kamera EOS1200D der Firma Canon für die Messungen eingesetzt werden. Zur Ermöglichung einer Detektion von UV Strahlung muss bei dieser Kamera der Antialiasing Filter vor dem Kamerasensor entfernt werden. Zusätzlich ist die Kamera ist im Bildmodus Monochrome eingestellt. For example, the UV bandpass filter Baader U Baader Planetarium GmbH (HWB 60nm, central wavelength 350nm), in combination with the camera EOS1200D from Canon can be used for the measurements. To enable detection of UV radiation, this camera requires the antialiasing filter in front of the camera sensor to be removed. In addition, the camera is set in picture mode Monochrome.
Die Bestimmung der Graustufentöne der Aufnahmen (d.h. der Helligkeit der Bilder oder Bildausschnitte) und ihrer Differenzen kann erfindungsgemäß vorteilhaft durch Bildanalyse mit Hilfe des Programms ImageJ (plattformunabhängiges Bildbearbeitungs- und Bildverarbeitungsprogramm, Programm und Quelltext sind gemeinfrei) durchgeführt werden. The determination of the gray scale tones of the images (i.e., the brightness of the images or image sections) and their differences can advantageously be carried out according to the invention by image analysis using the program ImageJ (platform-independent image editing and image processing program, program and source code are public domain).
Erfindungsgemäß vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsstärke des Lichtes auf der Haut von 0,25 Wm–2 bis 40 Wm–2 beträgt. Embodiments of the method according to the invention which are advantageous according to the invention are characterized in that the illuminance of the light on the skin is from 0.25 Wm -2 to 40 Wm -2 .
Es ist erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn die Menge des aufgetragenen Sonnenschutzmittels vor der physikalischen und/oder chemischen Belastung von 0,8 bis 2,0 mg/cm2 beträgt. It is inventively advantageous if the amount of the applied sunscreen before the physical and / or chemical load of 0.8 to 2.0 mg / cm 2 .
Erfindungsgemäß ist nicht zuletzt die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des UV-A-Schutzes, des UV-B-Schutzes, der Wasserfestigkeit, der Abriebfestigkeit, Schweißresistenz, der thermischen Stabilität und/oder UV-Stabilität kosmetischer Sonnenschutzmittel auf der Haut. Not least according to the invention is the use of the method according to the invention for determining the UV-A protection, UV-B protection, water resistance, abrasion resistance, perspiration resistance, thermal stability and / or UV stability of cosmetic sunscreen agents on the skin.
Ausführungsbeispiel embodiment
Das folgende Ausführungsbeispiel soll das erfindungsgemäße Verfahren erläutern ohne es einzuschränken:
Ein Versuchsaufbau zur Bestimmung von unterschiedlichen Lichtschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln besteht aus:
- – einer speziellen DSLR-Kamera, bei der der Antialiasing Filter entfernt wurde (z.B. Canon 1200D)
- – einem Objektiv (z.B. Canon Macro Lens EF 100mm)
- – einem UV-Bandpassfilter (z.B. Baader U-Filter 320–380 nm)
- – zwei UV-Beleuchtungsquellen (z.B. EUROLITE LED IP FL-30 COB UV)
- – einem Reprostativ (z.B. Kaiser Reproständer RSX mit Reproarm RTX 5512)
A test set-up for the determination of different sun protection factors of sunscreens consists of:
- - a special DSLR camera with antialiasing filter removed (eg Canon 1200D)
- - a lens (eg Canon Macro Lens EF 100mm)
- - a UV bandpass filter (eg Baader U-Filter 320-380 nm)
- - two UV light sources (eg EUROLITE LED IP FL-30 COB UV)
- - a Repro tripod (eg Kaiser Reproständer RSX with Reproarm RTX 5512)
Der Aufbau sieht vor, dass die Beleuchtungseinheiten links und rechts am Stativ mit einer Ausrichtung auf die Mitte der Stativplatte angebracht sind. Der Abstand der Leuchten zum Testareal beträgt jeweils ca. 35 cm. Die Kamera mit Objektiv und UV-Bandpassfilter ist am Reproarm angebracht und ist ca. 55 cm vom Testareal entfernt. The structure provides that the lighting units are mounted on the left and right of the tripod with an orientation on the center of the tripod plate. The distance of the lights to the test area is approx. 35 cm. The camera with lens and UV bandpass filter is attached to the repro arm and is about 55 cm away from the test area.
In diesem Versuchsaufbau werden folgende Produkte getestet:
- – NIVEA SUN Protect & Bronze Lotion SPF 10
- – NIVEA SUN Protect & Bronze Lotion SPF 50
- - NIVEA SUN Protect & Bronze Lotion SPF 10
- - NIVEA SUN Protect & Bronze Lotion SPF 50
Als Testareal wird pro Produkt ein 5 × 5 cm2 Feld auf der Unterarminnenseite eingezeichnet. Auf jedem Testareal wird eine Menge von 2 mg/cm2 des jeweiligen Produktes appliziert und gleichmäßig mit je einem Fingerling geschützten Finger verteilt. Danach wirken die Produkte jeweils 30 Sekunden ein. As a test area, a 5 × 5 cm 2 field is drawn on the inside of the forearm per product. On each test area, a quantity of 2 mg / cm 2 of the respective product is applied and distributed evenly with one finger finger each protected finger. Thereafter, the products each take 30 seconds.
Die Aufnahmen der jeweiligen Testareale werden mit 1/60 Belichtungszeit, f4.0 und
Ein Maß für den Lichtschutzfaktor des jeweiligen Produktes stellt der mittlere Grauwert des fotografierten Areals dar. Zur Quantifizierung der Grauwerte in einem Bild wird ein Bildbearbeitungsprogramm (z.B. ImageJ) verwendet. Hierfür wird eine definierte Fläche ausgewertet, die einer realen Fläche von ca. 4 × 4 cm2 entspricht. Es werden jeweils Aufnahmen vor der Applikation (Zeitpunkt t0), nach der Applikation (Zeitpunkt t1) und nach einem Handtuchabrieb (Zeitpunkt t2) angefertigt. Der Handtuchabrieb wurde mit einem Standard-Handtuch durchgeführt, wobei auf jedem Areal 12 Abriebe (3 in jede Richtung) auf der trockenen Haut ausgeführt wurden. Die Ergebnisse dieses Versuchsaufbaus sind in Tabelle 1 dargestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Schrader, K., Schrader, A., Die Sonnenschutzfaktorbestimmung: Prüfung der Wasserresistenz, Akt. Dermatol. (20), 130 (1994) [0012] Schrader, K., Schrader, A., The sun protection factor determination: examination of the water resistance, Akt. Dermatol. (20), 130 (1994) [0012]
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