防晒霜

背景

今天健康人的形象不一定包括深沉的棕褐色。研究已将暴露于太阳紫外线下与皮肤癌、过早出现皱纹和其他皮肤问题联系起来。虽然帽子、裤子和长袖衬衫等防护服是抵御这些有害射线的最有效方法，但防晒乳液也可为皮肤提供卓越的保护。

太阳发出的光由三个辐射频带组成：红外线、可见光和紫外线。在这三者中，只有紫外线对大多数人有害。紫外线 (UV) 辐射进一步分为三类：UVA、UVB 和 UVC。 UVA 辐射可穿透皮肤而不会灼伤表层。这些射线可以穿透 0.04 英寸（1.0 毫米）的深度，并对细胞膜和免疫系统造成损害。 UVA 辐射与皮肤癌以及皮肤过早老化和皱纹有关。 UVB 辐射是导致人们长时间暴露在阳光下后出现疼痛、红色灼伤的原因。 UVB 射线还会导致皮肤癌，并会损害角膜和眼睛的晶状体。第三类，UVC 辐射，通常被地球大气吸收，不被认为是有害的。防晒乳液可同时提供对 UVA 和 UVB 辐射的保护，被称为具有广谱的保护作用。

市场上的防晒乳液有两种基本类型：穿透皮肤最外层吸收紫外线的产品，以及涂在皮肤表面作为紫外线物理屏障的产品。这两种类型都标有防晒系数 (SPF)，让消费者知道产品对 UVB 射线的防护程度。产品的 SPF 是指一个人的受保护皮肤在暴露在阳光下后变红所需的时间与同一人未受保护的皮肤变红所需的时间之比。例如，SPF15 的产品意味着未受保护的皮肤会在 10 分钟内变红的人可以使用该产品并在晒伤前多晒 15 倍或 150 分钟。

长期以来，研究人员认为 UVB 射线——实际上导致晒伤的射线——是所有形式的皮肤癌的唯一原因。然而，最近的研究证明，UVA 射线也是罪魁祸首。尽管现在许多防晒霜都含有 UVA 保护剂，但目前美国食品和药物管理局 (FDA) 还没有制定针对 UVA 射线的防护标准。产品的 SPF 等级仅适用于对 UVB 射线的防护。在制造任何新的防晒乳液之前，FDA 要求进行严格的规定和测试。防晒霜生产商要经过昂贵而漫长的过程才能获得 FDA 的批准。该批准授权制造商生产所申请的确切配方，并且仅限于一种 SPF 等级和一种特定用途。

开发和测试

今天防晒霜的目标市场是高度专业化的。防晒产品不断被重新开发，以满足特定消费者不断变化的需求。例如，运动员的配方可能包含更防水和防汗的成分，以提供长达八小时的保护。运动员可能还需要一种感觉干燥的乳液，以免影响他们的抓地力。儿童的皮肤比成人更敏感，因为最外层更薄。这支持了以下观察：大多数阳光对皮肤的伤害发生在童年和青少年时期。针对儿童市场开发的防晒霜往往含有芦荟和维生素E等天然成分。

在新防晒霜的开发阶段，由化学家和实验室技术人员组成的团队使用合成和天然成分开发防晒配方。初始配方的数量为 10 加仑 (38 1)，并储存在不锈钢桶中。在向 FDA 申请批准之前，这些初始配方经过测试和最终确定。 FDA 的批准需要进一步的测试，这些测试可以在内部或由外部实验室完成。 FDA 批准所需的测试类型包括根据 FDA 指南测量有效防晒系数的测试、确定产品在皮肤上使用的安全性的测试以及测量乳液防水性的测试。

原材料

合成和天然成分的许多组合可能会用于单一防晒霜的配方中。配方通常针对特定的 SPF 等级或特定消费者群体的需求。也许最著名的用于防护 UVA 射线的合成材料是阿伏苯宗或 Parsol 1789，它在全球产品中使用。其他合成成分提供广谱保护，例如二苯甲酮和氧苯酮，它们通过吸收紫外线进行保护。 PABA（对氨基苯甲酸）曾经是一种流行的吸收紫外线的防晒成分，但它会对某些人造成皮肤刺激，现在被 PABA 的衍生物 Padimate-O 取代。其他广谱合成成分是甲氧基肉桂酸辛酯和邻氨基苯甲酸薄荷酯。

二氧化钛是一种天然矿物质，也是广谱保护的流行成分。二氧化钛的工作原理是散射紫外线而不是吸收紫外线。虽然不像氧化锌那样不透明，但它在较高的 SPF 等级中具有类似的增白效果。抗氧化剂通常与二氧化钛结合使用，以减缓油的氧化，从而延缓乳液的变质。天然抗氧化剂的一些例子是维生素 E 和 C、米糠油和芝麻油。另一种流行的天然抗氧化剂是绿茶。许多较新的防晒产品还含有皮肤舒缓和保湿添加剂，如芦荟和洋甘菊。

制造
过程

防晒产品可以从一个工厂制造、装瓶和运输，或者部分工作可以在公司外部处理。这里描述的全自动制造过程使用了这两种方法中的一些。

配制乳液

• 1 使用称为反渗透的方法净化水。反渗透通过迫使水在压力下通过半透膜来提取纯净的淡水，半透膜将纯水分子与盐和其他杂质分开。

• 2 成分从外部采购，并根据最终配方的配方与纯净水混合。配方被记录在一个大桶表上，上面列出了每种成分的精确测量值。测量值从开发阶段使用的初始 10 加仑 (38 1) 配方转换为更大数量的用于商业用途。

制作容器

• 3 一家吹塑厂生产防晒霜的塑料容器。在某些情况下，这是在公司外部完成的。吹塑是一种方法，其中热塑性塑料，即加热时软化和冷却时硬化的塑料，被挤出成管，称为型坯，然后放入开口模具中。模具在加热的型坯周围闭合，型坯在底部被夹住以形成密封。压缩空气吹过型坯的顶部，迫使软化的塑料膨胀到模具的内壁，从而形成容器的形状。
• 4 容器被转移到印刷设施，在那里印刷徽标和产品信息，在某些情况下，还会在容器上盖章。冲压将薄金属箔压印在容器表面上，使其具有所需的形状，通常是徽标。然后将印刷或盖章的容器储存起来以备不时之需。

填充容器

• 5 个容量高达 1,000 加仑 (3784 1) 的不锈钢罐用于灌装过程。灌装在一个单独的、无菌的房间里进行，房间里有一个由许多进料轨道组成的传送系统。机器操作员监控自动化过程。容器和瓶盖通过传送带进入灌装室。防晒乳液从大桶通过不锈钢管道流到压力灌装机，该灌装机将一个可伸缩的喷嘴插入每个容器，并在其中填充一定量的防晒乳液。

给容器加盖

• 6 大多数容器沿生产线自动加盖。一些容器包括带泵的盖子，以便于分配防晒霜。当容器离开填充阶段时，这些泵盖需要操作员手动组装。

运输

• 7 装满并加盖的容器以 12 个装箱，然后通过收缩包装造粒并固定在滑板上，以便运输到分销商。

副产品/废物

容器成型过程中经过消毒的塑料废料被重新研磨并再次用于成型。具有 已通过印刷过程，有缺陷被传递给其他公司并制成户外家具等产品。

未来

研究人员着眼于大自然，寻找防晒霜开发的下一波浪潮。一些植物对太阳的有害射线具有天然防御能力。例如，名为 Dunaliella Bardawil 的单细胞藻类 在死海和西奈沙漠中茁壮成长的防晒霜可以自己制作。以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的科学家分离出这种植物在阳光太强时产生的蛋白质。这种蛋白质通过将光聚集到进行光合作用的地方来充当太阳能偏转器。藻类产生的橙黄色色素会阻止可能干扰光合作用的多余光线。

人体还有一种天然的防御机制，叫做黑色素。黑色素是在皮肤和头发中发现的棕黑色色素。它反射和吸收紫外线以提供广泛的保护。深色皮肤的人黑色素浓度较高，因此皮肤癌的发病率较低，皮肤老化的身体和医学迹象也较少。黑色素曾经是通过从墨鱼等外来来源中提取而精心收集的，成本约为每盎司 3,000 美元（每毫升 101 美元）。然而，它现在可以使用发酵罐以廉价的方式制造。一种将黑色素加入防晒乳液的技术是将黑色素封装在微海绵中，将黑色素固定在皮肤表面最有效的位置。微海绵是肉眼看不见的，只能在显微镜下看到。研究人员继续批准将天然和合成黑色素用作防晒配方成分的多种用途。