波长越长光强越小吗,900nm-1000nm波长

  

  来源:中国医学报   

  

  太阳辐射是指到达地球表面的持续电磁辐射,可分为红外光、可见光和紫外光。其中,蓝光是可见光谱中波长最短、能量最高的波段。研究表明,蓝光的穿透力比紫外线强,会造成类似紫外线的皮肤损伤。   

  

  LED的发光范围覆盖整个可见光波段。随着电脑、手机、液晶屏的广泛应用,人们接触蓝光的时间增加。手机、笔记本电脑可发出400nm~460nm波长的蓝光,而400nm~440nm波长的蓝光可对成纤维细胞造成细胞毒性。所以蓝光对皮肤的伤害不容忽视。   

  

  蓝光对皮肤造成多种损伤   

  

  辐射主要通过光物理效应、光热效应和光化学效应影响皮肤。蓝光对皮肤的危害包括斑疹雀斑,皮肤老化,皮肤敏感。   

  

  蓝光导致细胞凋亡。蓝光作用于线粒体,诱导细胞凋亡。线粒体是细胞内发生氧化应激和产生活性氧的主要场所,活性氧可以调节细胞凋亡。线粒体通过电子呼吸链吸收蓝光(410nm~440nm),发生氧化反应,诱导ROS形成。ROS降低线粒体膜电位,打开线粒体通透性转换孔(MPTP),释放线粒体细胞色素C(CytC),与凋亡蛋白激活因子-1(Apaf-1)结合形成凋亡复合物APAF-1-CytC;细胞质中的凋亡复合物募集Caspase家族,Caspase-9自我剪切并激活,激活Caspase-3和Caspase-7,启动一系列级联反应,诱导细胞凋亡。   

  

  同时,脂褐素的荧光基团A2E介导的蓝光会对细胞造成损伤。细胞内代谢物脂褐素是衰老细胞的标志,其主要荧光基团N-视黄基-N-视黄乙醇胺(A2E)对蓝光非常敏感。在蓝光的刺激下,可以加速ROS的产生,激活凋亡通路。研究表明,A2E主要存在于溶酶体中,少量分布于线粒体膜上,而不存在于其他细胞器中。A2E介导蓝光,蓝光以两种方式损害细胞。一方面,A2E受蓝光影响,导致溶酶体跨膜电子梯度被破坏,溶酶体酶和ROS释放到细胞质中,导致细胞凋亡。另一方面,线粒体膜上的A2E导致线粒体膜异常,促使线粒体释放促死亡因子、Apaf、凋亡诱导因子(AIF)等。并启动线粒体介导的细胞凋亡。   

  

  蓝光引起皮肤光老化的研究表明,蓝光和紫外光一样,激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路,磷酸化下游转录因子c-Jun N端激酶(JNK)、细胞外信号调节激酶(ERK)和p38,激活转录激活因子(AP-1),从而诱导基质金属蛋白酶(MMPs)的表达。在MMPs的异常表达中,MMP-1可降解人体皮肤中最重要的型和型胶原纤维,MMP-3可降解基底膜中的型胶原纤维,导致皮肤光老化。   

  

  蓝光和紫外线是皮肤老化的主要原因。目前已经有很多关于UVA和UVB对皮肤影响的研究,但是蓝光对皮肤影响的研究还有待推进。与紫外线相比,蓝光的波长更长,更容易穿透皮肤的表皮层和真皮层,对上皮细胞内的线粒体造成严重损伤。蓝光的强度接近中午紫外线的强度,容易造成皮肤红、肿、干、脱屑、紧绷。研究证实,蓝光会改变表皮细胞的结构,并会减少胶原蛋白和弹性蛋白的产生,引起皮肤光老化。   

  

  所以蓝光对皮肤的伤害主要是活性氧的积累,导致细胞损伤,细胞凋亡,皮肤光老化。   

  

  由蓝光引起皮肤色素沉着的Optin 3(Opsin3)是G蛋白偶联受体超家族成员,存在于表皮角质形成细胞和黑素细胞中。蓝光可以作用于视蛋白3,引起细胞内酪氨酸酶和多巴互变异构的表达,导致黑色素的形成和皮肤色素沉着。   

  

  研究发现,如果使用能阻挡UVB和部分UVA的广谱防晒剂,大部分细胞损伤可能是由阳光中的蓝光和剩余的UVA造成的。如果使用只能阻挡UVA的防晒霜,只能部分减少人体皮肤产生的自由基。所以蓝光也是体内自由基堆积的重要原因。   

  

  防晒霜防蓝光效果有限   

  

  2015版《化妆品安全技术规范》对防晒霜的定义是:利用光的吸收、反射或散射作用,保护皮肤免受特定紫外线的伤害或保护产品本身而添加到化妆品中的物质。该规范包含27种化妆品允许使用的防晒剂,主要分为无机防晒剂和有机防晒剂。   

  

  无机防晒霜主要是利用光的吸收和散射来屏蔽紫外线。目前防晒化妆品中常用的无机防晒剂是二氧化钛和氧化锌,其粒径为纳米,可以通过吸收来屏蔽紫外线。二氧化钛和氧化锌为半导体材料,带隙宽度(导带最低能级与价带最高能级的能量差)分别为3.06eV(金红石型、R型)和3.23eV,对应的吸收波长分别为405nm和385nm,只能有效吸收紫外光(100nm~400nm)。   

  

  防晒霜的粒径越大,散射作用越强,吸收作用越弱。粒径越小,散射效应越弱,吸收效应越强。当防晒霜的粒径足够小时,对光的散射作用基本可以忽略,即透过率良好。所以纳米无机防晒霜能有效屏蔽紫外线,但屏蔽不了蓝光。   

  

  有机防晒剂的分子中含有芳香结构或发色团结构。它们通过封闭的共轭体系吸收光子,通过产生共振量子或荧光和磷光释放能量。同时烯醇化过程会使分子消耗能量,产生一个从高能态到低能态的能量循环过程,从而对紫外线起到防护作用。研究表明,常用紫外线吸收剂的吸收波长范围在紫外波段,对可见光没有吸收作用。所以有机防晒霜不是防蓝的。   

光作用。

  

单纯使用防紫外线的防晒霜不足以保护机体免受蓝光引起的光化学损伤。近年来,国际市场上出现了一些宣称可以保护皮肤免受蓝光伤害的化妆品,这些产品大多基于抗氧化原理,虽然在一定程度上能够抵御蓝光对皮肤的部分侵害,但是根据现有实验,仅通过抗氧化不能达到理想的防蓝光效果。

  

探究蓝光对皮肤的损伤机制十分必要,这不仅可为开发防蓝光化妆品提供理论支撑,也可为精准护肤提供靶点。未来,防蓝光化妆品领域大有可为。

  

(作者单位:北京工商大学)

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