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科學告訴你 入秋之后,為啥還是建議每天防曬?

2019-08-16 09:42:57  來源:科學大院

立秋之后,“馬路煎蛋”的曝曬日子,變成了陰雨連綿的悶熱日子,雖然可見的陽光減少了,但防曬仍然是必不可少的日常。糙漢子/糙妹子們不要以為這只是精致女孩該擔心的事哦,防曬不止是為了不被曬黑,更是為了皮膚健康!

為什么天涼了還要防曬?防曬到底是在防什么?防曬霜需要怎么挑?防曬還有啥有趣的新姿勢?以上這些問題,一篇講清楚!

熱=曬?你想得太簡單!

首先要明確的是,防曬防的是陽光中的紫外線(ultraviolet,UV),“熱”和“曬”并不會一直成正比,入秋之后,天氣逐漸轉涼,盡管溫度降低、陰雨天氣增多,紫外線強度卻不一定會減弱。這正是多云、陰天或冬季同樣也要防曬的理由。

太陽輻射中,99.9%的能量集中在可見光、紫外線和紅外線中,拋開其他因素講,紫外線越強意味著太陽輻射越強,氣溫也就越高。但事情不會總是如此簡單:例如有冷空氣入侵時,降溫會抵消掉一部分太陽輻射的升溫效果,卻抵消不掉“曬死人”的紫外線。除此之外,產生熱效應的紅外線(infrared,IR)也是使我們感到酷熱難耐的原因之一。我們頭頂的大氣和云層對紫外線和紅外線的阻擋程度不盡相同,加上不同天氣的影響,“熱”和“曬”并不會一直成正比。

 涂防曬和不涂防曬時,在可見光下和紫外光下的樣子(圖片來源:Wikipedia)

涂防曬和不涂防曬時,在可見光下和紫外光下的樣子(圖片來源:Wikipedia)

夏季和冬季、清晨和午后的紫外線強度差異也與太陽高度角相關,太陽高度角越大,紫外線輻射水平也就越高,即使是陰天,紫外線輻射也不會完全被阻擋在外,仍有很大一部分紫外線會抵達我們的皮膚。早在2003年,中國科學院大氣物理研究所的研究員白建輝、王庚辰和胡非就建立了一個簡單的經驗公式(Jianhui, B。et al。,2003),用于計算陰天紫外線輻射水平。他們發現,1990年的北京,陰天時云層阻擋的紫外線強度還不到總體紫外線的一半。

到了寒冷的冬天,紫外線強度雖然有所降低,但長期曝露在陽光下,皮膚總歸會受到影響,特別是下雪的日子里,白得反光的雪也會反射大量紫外線到人的皮膚表面。

所以,在多云或陰雨天,包括冬天,我們仍然需要防曬。

防曬到底在防啥

紫外線會導致皮膚變黑、變老,甚至引發多種可怕的皮膚癌,防曬就是在防這些。

按照波長的不同,紫外線可分為三種:長波紫外線UVA(波長315~400nm)、中波紫外線UVB(波長280~315nm)以及短波紫外線UVC(波長100~280nm)。

 紫外線成分示意圖(圖片來源:作者制作)

紫外線成分示意圖(圖片來源:作者制作)

波長越短,能量越強,破壞性也就越強,如果受到UVC的長期照射,機體的生理功能便會發生改變,以致最終死亡。好在我們的地球有臭氧層這把巨型“遮陽傘”,加上高層大氣的雙重保護,100%的致命UVC都被吸收阻攔,無法抵達地面。

波長越長,穿透皮膚組織的能力就越強。穿越層層大氣和臭氧的紫外線中,超過95%為長波紫外線UVA,剩下的則為中波紫外線UVB。

UVA能穿透皮膚的表皮層(epidermis)到達真皮層(dermis),甚至是皮下組織層,激活表皮中的黑色素細胞產生黑色素,這一過程也就是我們常說的“曬黑”。黑色素能吸收紫外線輻射,防止它對染色體造成損傷,但它的防護能力不是無窮無盡的:UVA能誘導許多化學物質產生高活性的化學中間體,例如羥基和氧自由基,因此長時間的UVA照射會使DNA的單鏈斷裂,進而引發惡性黑色素瘤(malignant melanom,最致命的皮膚癌)、鱗狀細胞癌(squamous cell carcinoma)等。

惡性黑色素瘤的高發人群包括缺乏黑色素卻喜歡美黑的白種人、在高空環境中作業的人、從北歐移民至澳大利亞的定居者(白色人種缺乏黑色素,而澳大利亞的紫外線輻射強度非常高,so……)等。

除了皮膚癌這種嚴重的后果,UVA更為普遍的殺傷性就是加速皮膚老化了。如果長期暴露在陽光下,則很容易長出皺紋和老年斑,比同齡人更顯老。

 司機常年受到單側陽光照射,左右臉老化程度相差巨大。(圖片來源:Gordon and Brieva, 2012)

司機常年受到單側陽光照射,左右臉老化程度相差巨大。(圖片來源:Gordon and Brieva, 2012)

UVB的輻射量雖然沒有UVA那么高,穿透皮膚的能力也沒有那么強,殺傷力卻也不可小覷,它是皮膚曬紅曬傷的罪魁禍首。UVB和UVA常常團體作戰:UVA破壞DNA的單鏈,UVB則能直接損傷DNA雙鏈,還能在相鄰的嘧啶堿基之間形成二聚體,誘導程序性細胞死亡或是DNA復制出錯。

 長時間UVA和UVB照射下,會造成DNA損傷(圖片來源:Wikimedia)

長時間UVA和UVB照射下,會造成DNA損傷(圖片來源:Wikimedia)

如何將防曬進行到底

臭氧層為我們抵御了可怕的UVC,那么我們面對的最大敵人便是UVA和UVB了,由此我們便可以針對性的選擇一些防曬手段。

最有效的,當然還是把自己包成一個不漏風的粽子!硬防曬永遠比防曬霜更能還你膚白貌美,在經得住熱、悶、流汗、暈妝的情況下,請選擇遮陽傘、遮陽帽、墨鏡、口罩、手套、長袖、長裙或長褲(全套使用回頭率更高哦)。

“我聽見了UVA和UVB的呼喚”(圖片來源:http://www.xici.net/d233303816.html)

“我聽見了UVA和UVB的呼喚”(圖片來源:http://www.xici.net/d233303816.html)

經受不住密不透風的裝備的裹挾,就老老實實選款有效的防曬霜吧。

說到防曬霜,大家最先關注到的應該就是防曬指數SPF(sun protection factor)了。該指數與UVB有關,簡單來說,SPF值越高,防曬能力越強;具體一點,“SPF X”表示的是按照推薦劑量使用該防曬霜后,UVB到達你的皮膚時會被削弱為原來的1/X。一般來說SPF 15就能滿足大部分人通勤所需的日常防曬需求了(SPF值高于50的很可能是夸大宣傳,還沒有足夠的證據表明有防曬霜的效果能高于SPF 50)。

人們對于UVA的防護意識比UVB要弱得多,目前國際上還沒有評估UVA防護效果的統一標準:亞洲的防曬霜采用的是PA分級系統(Protection Grade of UVA),“+”越多,防護等級越高;美國采用的是“廣譜” (Broad Spectrum)標注;英國和愛爾蘭使用的則是星級評估系統(星星越多,防護等級越高)。

防曬霜防曬手段又常常被分為物理防曬和化學防曬。

物理防曬的原理在于“反彈”:反射或散射UV。主要的有效成分一般是無機化合物,性質比較穩定,可維持較長時間,包括氧化鋅(ZnO,zinc oxide,阻隔波長290~700nm)、二氧化鈦(TiO2,titanium dioxide,阻隔波長290~700nm)。這兩種物質粒徑較大,所以涂在臉上會白白的,容易顯得油膩。

化學防曬的原理在于“包容”:吸收UV。利用有機物吸收UV緩慢分解的性質,保護我們的皮膚細胞免受紫外線損害,有效成分包括二苯甲酮(benzophenone,吸收波長250~350nm)、對甲氧基肉桂酸辛酯(octyl methoxycinnamate,吸收波長290~320nm)、阿伏苯宗(avobenzone,吸收波長320~400nm)。

防曬霜中有效成分的中英文都列出來啦,大家可以保存在手機上(也可以默默背下來),下次選防曬的時候可以反過來忽悠導購員了!(你這個防曬霜里有對甲氧基肉桂酸辛酯么?有氧化鋅二氧化鈦二苯甲酮阿伏苯宗么?)

腦洞嚴謹的防曬新姿勢

今年5月的一項研究(Matta, M。et al。,, 2019)曾引起多方關注,該研究發現防曬霜中的光防護成分(多為化學防曬成分)可能被人體吸收,進入血液循環。但這項研究的被試對象較少(只有 24 名)、防曬霜涂抹量過大(每天 4 次連續 4 天涂抹在 75% 的身體表面,這可不是一般人能做到的),這個結論其實對普通人參考意義不大。

另外還有研究顯示TiO2納米微粒可能會引起小鼠的呼吸道癌,但對人類致癌的證據并不充分;在許多水域中,研究者也已經檢測到了防曬霜中的成分,有些甚至還出現在了魚類中(涂防曬時還是盡量不要下海了,可以選擇嚴實一點的泳衣嘛~)。

防曬霜的成分似乎出現了某些健康隱患,雖說除了大量食用會導致安全問題(使用噴霧時注意緊閉雙眼和嘴巴),正常使用時我們基本不會受到影響,但科學家還是在兢兢業業地研發更安全的新型防曬產品。

來自植物的超強防曬

植物往往比動物接受的陽光更多,好在大自然選擇了有效的篩選劑來保護植物。在擬南芥(Arabidopsis)植物中,葉片表皮中的芥子酰蘋果酸酯(sinapoyl malate,SM)能通過超快速光致異構化(ultra-fast photoisomerization)將紫外線輻射散射到環境中,反應產生的順式去質子化SM對紫外線的吸收能力仍非常強大,因此可以通過光質反應消耗掉輻射能量,阻止紫外線傷害植物細胞。

 植物防曬劑的光保護機制(圖片來源:Luo et al。, 2017)

植物防曬劑的光保護機制(圖片來源:Luoet al。, 2017)

這種奇特的雙重紫外線保護機制,由中國科學院大連化學物理研究所的韓克利研究員團隊發現,相關研究成果(Luo, J。et al。,2017)發表在《物理化學快報》(Journal of Physical Chemistry Letters)上。來自植物的“天然防曬分子(夏天來了,如何科學地防曬?)”具有多種優點:生物相容性良好、可生物降解,再也不用擔心污染海洋啦~

反其道而行:修復DNA

既然UVA和UVB會損傷我們的DNA,那有沒有一種可能,讓我們一方面能阻礙進一步損傷,一方面又能修復已有的DNA損傷呢?這樣的新產品還真存在。

雖說DNA修復酶是真實存在的,例如紫外核酸內切酶(UV endonuclease)、T4核酸內切酶、V(T4N5)光解酶(photolyase),但將其加入防曬霜里,在皮膚上抹一抹、揉一揉,它們就能進入細胞嗎?其實,光解酶的激活必須由光照完成,也就是暴露在陽光下時,光解酶才能修復曬太陽造成的DNA損傷。

2000年的一項研究中(Stege, H。et al。,2000),受試者臀部在接受UVB照射后,用光解酶處理DNA損傷,修復效果顯著;2001年的一項III期臨床試驗中(Yarosh, D。et al。,2001),使用T4N5脂質體潤膚乳的受試者患皮膚癌的幾率明顯降低。

唯一難以推廣的原因,大概就是太貴了!100mL大概得350~420人民幣,對于需要大量使用的消耗品來說,真讓人望而卻步。

紫外檢測隨身貼

為了避免某些人涂了也白涂、費時費力費錢還沒效果的情況,研究人員貼心地研發了一種紫外線檢測貼紙(Hacker, E。et al。,2019),提醒大家及時補涂防曬霜。

在貼紙的檢測下,涂抹防曬和未涂抹防曬的差別(c),以及幾小時后有效成分降解后的情況(d)

在貼紙的檢測下,涂抹防曬和未涂抹防曬的差別(c),以及幾小時后有效成分降解后的情況(d)

畢竟很多人都會低估防曬霜的有效用量:推薦劑量為2毫克每平方厘米,也就是一張平均大小的臉需要涂抹體積為一塊錢硬幣那么多的防曬霜,若長期暴露在陽光下,每隔兩個小時左右防曬霜的有效分子還會流失或分解,所以還得定時補涂(想要又白又嫩可真不容易)……

希望研究者們能早點研發出類似防曬臉膜的產品,隔倆小時貼一張,造福廣大精致男孩女孩。

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