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  Ausgabe 1 (2005)

Autorenbeitrag

Wie viel UVA-Schutz kann man von Sonnenschutzmitteln mit hohem oder sehr hohem Lichtschutzfaktor erwarten?

A. Posselt, R. Daniels

Einleitung
Übermäßige Sonneneinstrahlung schädigt die Haut. Der hierfür relevante Teil des Sonnenlichtes liegt im ultravioletten Bereich (UV) (Abb. 1). Wenn man intensive Sonnenbestrahlung nicht vermeiden kann oder will, kommen häufig Sonnenschutzmittel zum Einsatz. Dabei ist nicht nur Fachleuten, sondern auch den meisten Laien klar, dass UVB-Strahlung zumindest einen Sonnenbrand verursachen kann. Für die meisten Menschen ist es daher inzwischen selbstverständlich, der Entstehung eines Sonnenerythems durch die Anwendung von Produkten mit ausreichendem Lichtschutzfaktor (LSF, LF oder SPF; sun protection factor) vorzubeugen. Das steigende Gesundheitsbewusstsein spiegelt sich im Verhalten der Verbraucher wider, die sich immer häufiger für Produkte mit hohem (SPF 15, 20, 25) und sehr hohem (SPF 30 und höher) Lichtschutzfaktor entscheiden.


Abbildung 1: Spektrale Aufteilung der verschiedenen Wellenlängenbereiche des Lichtes in Ultraviolett-, Sichtbare und Infrarot-Strahlung.
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Die Produktdeklaration hinsichtlich des UVB-Schutzes erfolgt einheitlich mit dem Lichtschutzfaktor (LSF, LF oder SPF), der nach einer von der COLIPA normierten in vivo-Methode bestimmt wird (1). Der Verbraucher ist mit dieser Deklaration vertraut und beachtet sie bei der Produktauswahl.

Weit weniger stringent ist die Situation bezüglich der UVA-Strahlung und des UVA-Schutzes, obwohl die intensiven Forschungsaktivitäten der letzten Jahre ebenfalls eindeutig einen schädigenden Effekt dieser langwelligen UV-Strahlen belegen konnten. Primär steht hier die extrinsische Hautalterung im Fokus (2). Die Lichtalterung der Haut (Photo-aging) hinterlässt – auch für den Verbraucher leicht erkennbar – sichtbare Spuren. Darüber hinaus ist UVA-Strahlung als auslösender Faktor für Lichtdermatosen bekannt. Ebenso konnten Schädigungen der Zellkerne von Hautzellen nachgewiesen werden (3).

Dennoch spielt die Höhe des UVA-Schutzes bisher bei der Produktauswahl eine untergeordnete Rolle. Die Orientierung des Verbrauchers wird zusätzlich dadurch erschwert, dass die Ermittlung der Höhe des UVA-Schutzes und der zugehörigen Deklaration nicht einheitlich geregelt ist. Die meisten Hersteller folgen bei der Bestimmung des UVA-Schutzes den Vorgaben der Australischen Norm (4). Deren Anforderungen sind erfüllt, sobald ein Sonnenschutzmittel die Transmission im Bereich von 320 – 360 nm um mindestens 90 % reduziert. Die Australische Norm sieht oberhalb dieses Schwellenwertes keine weitere Differenzierung vor. Dies führt dazu, dass bei Einhaltung dieses Standards bei Produkten mit niedrigem SPF noch ein adäquater UVA-Schutz sichergestellt ist, mit steigendem SPF allerdings der UVA-Schutz auf gleich bleibendem Niveau stagnieren kann, ohne die Norm zu verletzen; der UVA-Schutz wächst also nicht zwangsläufig mit dem UVB-Schutz. Dies führt dazu, dass bis zum erreichen der Erythemschwelle mit steigendem SPF der verwendeten Sonnenschutzprodukte eine zunehmend höhere UVA-Dosis auf die Haut einwirkt (Abb.2).


Abbildung 2:
Links: Schematische Darstellung von UVA- und UVB-Schutz bei steigendem SPF wenn der UVA-Schutz genau der Australischen Norm entspricht.
Rechts: Schematische Darstellung der bis zum Erreichen der Erythemschwelle (MED) auf die Haut auftreffenden UVA- und UVB-Dosis wenn der UVA-Schutz genau der Australischen Norm entspricht.
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Diese unbefriedigende Situation führte in der Vergangenheit dazu, dass in nationalen und internationalen dermatologischen Arbeitsgruppen parallel zur Entwicklung von Produktkonzepten, die einen höheren UVA-Schutz ermöglichen, auch Werkzeuge entwickelt wurden, die eine differenzierte Messung und Kennzeichnung des UVA-Schutzes ermöglichen. Als erster deutlicher Schritt in Richtung einer international harmonisierten Vorgehensweise existiert hierzu seit Februar 2005 eine neue Deutsche Industrienorm (DIN 67502) (5). Das besondere an der dort beschriebenen Methode ist, dass der UV-Schutz zunächst in vitro bestimmt wird und der erhaltene Messwert anschließend zum in vivo-Lichtschutzfaktor des Testproduktes in Beziehung gesetzt wird.

Nach dem Prinzip der DIN 67502 wurde bereits in den vergangenen beiden Jahren die UVA-Schutzleistungen von Produkten mit SPF 10-12 ermittelt (6,7). Dabei wurde festgestellt, dass Produkte mit den höchsten UVA-Schutzleistungen von Herstellern angeboten werden, die sich seit Jahren intensiv in Forschung und Entwicklung mit dem Thema Sonnenschutz befassen. Dagegen wiesen Discounterprodukte einen im Mittel relevant niedrigeren UVA-Schutz auf.

Zielsetzung

Die vorliegende Untersuchung verfolgt erneut das Ziel, die UVA-Schutzleistung von aktuell im Handel erhältlichen Sonnenschutzmitteln zu bewerten. Die Studie schließt dieses Mal im Wesentlichen Sonnenschutzprodukte mit Lichtschutzfaktoren (SPF) zwischen 20 und 30 sowie Sonnenschutzprodukte für Kinder mit einem SPF zwischen 25 und 30 ein. Unter Anwendung der DIN 67502 soll überprüft werden, ob der erhöhte UVB-Schutz auch von einem angemessen hohen UVA-Schutz begleitet wird.

Besonderes Augenmerk liegt dabei auf Sonnenschutzmitteln für Kinder, da bei diesen in den letzten Jahren eine deutliche Leitungssteigerung hinsichtlich der Lichtschutzfaktoren zu beobachten war. Dies deckt sich mit der Empfehlung, für Kinder Sonnenschutzprodukte mit höheren Lichtschutzfaktoren zu verwenden, da sich viele der natürlichen Schutzmechanismen der Haut erst zwischen dem zweiten Lebensjahr und der Pubertät entwickeln. Uneingeschränkt empfehlenswerte Produkte sollten die empfindliche Kinderhaut durch besonders hohe Lichtschutzfaktoren vor Sonnenbrand und durch eine angepasste UVA-Schutzleistung gleichermaßen vor langfristigen lichtbedingten Schäden bewahren.

Untersuchte Proben
Für die Untersuchung wurden insgesamt 31 Sonnenschutzprodukte in Drogeriemärkten, im Lebensmittelhandel und in Apotheken eingekauft. Getestet wurden Körperlotionen, Gesichtscremes und Sprays mit unterschiedlichen UV-Filtersystemen und SPF-Werten zwischen 15 und 40; darunter 19 Standard- und 12 Kindersonnenschutzprodukte. Auf den meisten Produkten wurde UVA-/UVB-Breitbandschutz nach dem Australischen Standard AS 2604 ausgelobt. In nur wenigen Fällen wurde – ohne Hinweis auf den Australischen Standard – ein besonders gut balanciertes oder ausgewogenes Verhältnis von UVA- und UVB-Schutz ausgelobt.

Detailinformationen zum SPF, der Produktkategorie sowie den Filtereigenschaften finden sich in Tab. 1 und Tab. 2.


Tabelle 1: Übersicht über die in die Untersuchung einbezogenen Standardsonnenschutzprodukte
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Abkürzungen:

BEMT= Bis-Ethylhexyloxyphenol Methoxyphenol Methoxyphenyl Triazine
BMDBM= Butyl Methoxydibenzoylmethane
DBT = Dietyhlhexyl Butamido Triazone
DTS = Drometrizole Trisiloxane
EHMC = Ethylhexyl Methoxycinnamate
EHT = Ethylhexyl Triazone
HD = Hydrodispersion
IMC = Isoamyl p-Methoxycinnamate
MBC = Methylbenzylidene Camphor
OC = Octocrylene
SPBS = Sodium Phenylbenzimidazole Sulfonate
TiO2 = Titanium Dioxide
TDSA = Terephthalidene Dicamphor Sulfonic Acid
ZnO = Zinc Oxide


Tabelle 2: Übersicht über die in die Untersuchung einbezogenen Kindersonnenschutzprodukte
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Abkürzungen:

BEMT= Bis-Ethylhexyloxyphenol Methoxyphenol Methoxyphenyl Triazine
BMDBM= Butyl Methoxydibenzoylmethane
DBT = Dietyhlhexyl Butamido Triazone
DTS = Drometrizole Trisiloxane
EHMC = Ethylhexyl Methoxycinnamate
EHT = Ethylhexyl Triazone
HD = Hydrodispersion
IMC = Isoamyl p-Methoxycinnamate
MBC = Methylbenzylidene Camphor
OC = Octocrylene
SPBS = Sodium Phenylbenzimidazole Sulfonate
TiO2 = Titanium Dioxide
TDSA = Terephthalidene Dicamphor Sulfonic Acid
ZnO = Zinc Oxide


Bestimmung der UVA-Bilanz
Die UVA-Schutzleistung wurde, wie in der DIN 67502 beschrieben, als UVA-Bilanz berechnet.

Die Bestimmung der UVA-Bilanz beruht auf der Bestimmung des spektralen Transmissionsgrads τ(λ) einer Probe im Wellenlängenbereich 290 nm ≤ ? ≤ 400 nm.
Hierzu wird ein Sonnenschutzmittel in einer Menge von 0.75 mg/cm2 gleichmäßig auf eine einseitig angeraute Plexiglas (PMMA)-Platte aufgetragen und mit einem geeigneten Spektralphotometer (LOT-ORIEL-INSTASPECII Komponentengerät) vermessen, das es durch die probennahe Anordnung einer räumlichen Integrationseinheit (z. B. Ulbrichtkugel, Diffusor) erlaubt, auch den diffusen Anteil der transmittierten Strahlung zu erfassen. Für jedes Produkt werden 3 Platten vorbereitet, auf denen 4 einzelne Messungen durchgeführt werden. Sofern die Absorption den Wert von 2 überschreitet, wird der Vorgang mit entsprechend verringertem Auftragsvolumen wiederholt (8).

Mit dem spektralen Transmissionsgrad einer Probe im UV-Bereich (290 nm bis 400 nm) wird zunächst der in vitro Sonnenschutzfaktor SFin vitro, er errechnet (nach DIN 5031-10). Bei Ungleichheit zu dem auf der Packung angegebenen in vivo Sonnenschutzfaktor SFin vivo, er wird die Extinktionskurve über eine Konstante angepasst. Der resultierende Korrekturfaktor wird für die weiterführende Berechnung des in vitro PPD-Schutzfaktors SFin vitro, PPD, d. h. einem UVA-relevanten biologischen Endpunkt, herangezogen.

Dabei wird das PPD (persistent pigment darkening)-Wirkungsspektrum (9) und die spektrale Bestrahlungsstärke Eλ(λ) einer Referenz-UVA-Strahlungsquelle benutzt (siehe Anhang A). Diese entspricht den Anforderungen für Strahlenquellen zur Bestimmung des in vivo PPD-Schutzfaktors SFin vivo, PPD nach dem japanischen Prüfverfahren (10).

Auf Basis des in vivo Sonnenschutzfaktors SFin vivo, er und des SFin vitro, PPD wird die UVA-Bilanz berechnet, die das Verhältnis von UVA-Schutz zum ausgewiesenen Sonnenschutzfaktor SFin vivo, er kennzeichnet.
Die UVA-Bilanz ist definiert durch:



Ergebnis und Diskussion

Auch bei der Untersuchung von Produkten mit höherem LIchtschutzfaktor lässt sich die neue DIN-Methode zur Bestimmung der UVA-Schutzleistungen uneingeschränkt und problemlos anwenden. Die Einzelergebnisse finden sich in Tab. 1 und Tab. 2 wieder.

Die ermittelten UVA-Bilanzwerte variieren in einem Bereich von 6,1 bis 51,7. D.h., die Unterschiede sind bei Produkten mit höherem SPF noch stärker ausgeprägt, als bei den Produkten mit SPF 10 bis 12, die in den Vorjahren getestet wurden (6,7). Diese große Streubreite war allerdings vorherzusehen: Bei höherschützenden Produkten muss sich nahezu zwangsläufig eine ausgeprägter Unterschied ergeben, je nachdem, ob ein Produkt gerade eben den Australischen Standard erreicht oder ob es einen optimal ausgeglichenen UVA- und UVB-Schutz aufweist.

Aufgrund der Erfahrung der Vorjahre wurden die ermittelten UVA-Bilanzwerte differenziert nach der Herkunft der Produkte, d.h. ob von forschenden Herstellern oder Discountern, betrachtet. In der Gruppe der Standardprodukte schnitten Sonnencremes, Lotions und Sprays von forschenden Herstellern im Mittel um 54 Prozent besser ab, als Discounterprodukte (Abb. 3). Den bestmöglichen UVA-Bilanzwert von 51,7 erreichte ein Markenprodukt. Dagegen kam das beste Sonnenschutzmittel in der Gruppe der Discounterware über einen UVA-Bilanzwert von 35,6 nicht hinaus.


Abbildung 3: UVA-Bilanz der untersuchten Standardsonnenschutz-produkte untergliedert nach Marken- und Discounterprodukten sowie die für die jeweiligen Gruppen errechneten Mittelwerte.
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Bei den getesteten Sonnenschutzprodukten für Kinder fielen die Qualitätsunterschiede hinsichtlich der UVA-Schutzleistung noch ausgeprägter aus (Abb. 4). In dieser Gruppe zeichnen sich alle Produkte von forschungsaktiven Herstellern durch höhere UVA-Bilanzwerte im Vergleich zu den Discounterprodukten aus. Mit einem UVA-Bilanzwert von 51,7 schützt das beste Markenprodukt mehr als achtmal besser vor UVA-Strahlen als das am schlechtesten schützende Dicounterprodukt mit einem UVA-Bilanzwert von lediglich 6,1. Im Mittel schützen Kindersonnenschutzprodukte von Markenherstellern mehr als doppelt so gut wie solche von Discountern: Kinderprodukte von Markenartikelherstellern erreichten beim UVA-Schutz einen Mittelwert von 41,3. Dagegen lag der Mittelwert der Kinderprodukte, die bei Discountern erhältlich sind, bei 19,7.


Abbildung 4: UVA-Bilanz der untersuchten Kindersonnenschutz-produkte untergliedert nach Marken- und Discounterprodukten sowie die für die jeweiligen Gruppen errechneten Mittelwerte.
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Fazit
Auf der Basis der sich verdichtenden Erkenntnisse über die Folgen der UV-Strahlung fordern Experten unisono Sonnenschutzprodukte, die umfassend sowohl im UVB- als auch im UVA-Bereich schützen (11,12). Die im Markt befindlichen Produkte werden dieser Forderung nur zum Teil gerecht. Die Untersuchungsergebnisse zeigen eine starke Differenzierung in der UVA-Schutzleistung der untersuchten Produkte. Ausschließlich Produkte forschungsaktiver Anbieter werden der Forderung nach einem gleichmäßigen UVB- und UVA-Schutz gerecht, der bei Produkten mit hohem SPF im UVA-Bereich deutlich über die Mindestvorgaben des Australischen Standards hinaus gehen sollte. Discounterprodukte weisen dagegen in diesem Schutzaspekt klare Defizite auf, obwohl dies aus der zurzeit üblichen Deklaration nicht hervorgeht. Insbesondere bei den Kinderprodukten weisen Discounterprodukte defizitäre UVA-Bilanzwerte auf. Letzteres erscheint in Anbetracht der Tatsache, dass Eltern ihre Kinder optimal schützen wollen, besonders fatal.

Es muss daher dringend der Wunsch geäußert werden, dass die mit der DIN 67502 gegebene neue Option zur Bewertung des UVA-Schutzes möglichst rasch Eingang in die Deklaration und die Testkriterien von Verbraucherorganisationen findet. Nur so ist davon auszugehen, dass sich die Situation im Sinne des Verbrauchers rasch ändern wird.


Literatur
(1) COLIPA Sun Protection Factor (SPF) Test Method, 1994.

(2) Krutmann, J., Vorzeitige Hautalterung durch ultraviolette Strahlung und andere Umweltnoxen. Hautarzt (2003) 54, 809-817.

(4) Australian Standard AS 2604 (1993).

(5) Deutsche Industrienorm 67502. Charakterisierung der UVA-Schutzwirkung von dermalen Sonnenschutzmitteln durch Transmissionsmessungen unter Berücksichtigung des Lichtschutzfaktors. (2005).

(6) Träger M., Daniels R., Differenzierung der UVA Schutzleistung von Sonnenschutzprodukten. Dermotopics (2003) http://www.dermotopics.de/german/ausgabe_1_03_d
/sonnenschutzprodukte2003.htm


(7) Posselt A., Daniels R., UVA Schutzleistung von Sonnenschutzprodukten: Hat sich der Markt verändert? Dermotopics (2004) http://www.dermotopics.de/german/ausgabe1_04_d
/UVAsonnenschutz.htm


(8) Klette, E., Wendel, V., Wittern, K.P., Gers-Barlag; H., A quick, practical test procedure to evaluate the performance of instruments used for in vitro UV protection measurements. Int. J. Cos. Sci. 24 (2002) 323-329.

(9) Japan Cosmetic Industry Association (JCIA). Measurement standard for UVA protection efficacy. Jan. 1, 1996.

(10) Chardon, A., Moyal, D., Hourseau, C., Persistant pigment darkening response as a method for evaluation of ultraviolet A protection assay. In: Sunscreens Development and Regulatory Aspects. 2nd ed. (Lowe, N.J., Shaath, N.A., Pathak, M.A. eds) Marcel Dekker New York (1997) pp 559 – 582

(11) Mitteilung des Bundesinstituts für Risikobewertung Stellungnahme des BfR vom 6. August 2003: UV-Filtersubstanzen in Sonnenschutzmitteln. (2003).

(12) GD Gesellschaft für Dermopharmazie, Leitlinie dermokosmetischer Sonnenschutz. 2003; www.gd-online.de

Anschrift des Verfassers
Prof. Dr. Rolf Daniels, Lehrstuhl für Pharmazeutische Technologie,
Pharmazeutisches Institut der Eberhard Karls Universität Tübingen,
Auf der Morgenstelle 8,
72076 Tübingen
e-mail: rolf.daniels@uni-tuebingen.de

Der Autor
Prof. Dr. Rolf Daniels hat im Fach Pharmazeutische Technologie promoviert. Vor seiner Rückkehr an die Hochschule arbeitete er 2 Jahre in der pharmazeutischen Entwicklungsabteilung eines großen Pharmaunternehmens. 1995 bekam er eine Professur für pharmazeutische Technologie am Institut für Pharmazeutische Technologie der Technischen Universität Braunschweig. Seit April 2005 leitet er den Lehrstuhl für Pharmazeutische Technologie der Universität Tübingen. Seine Hauptforschungsgebiete umfassen tensidfreie Emulsionssysteme, Stabilitätsbeurteilung von halbfesten Systemen und die Formulierung von biotechnologisch gewonnen Wirkstoffen. Seit 1997 ist er Leiter der Fachgruppe Dermokosmetik der Gesellschaft für Dermopharmazie (GD).

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