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Dermatologie 17. August 2005

So wirken topische Lichtschutzmittel

Man unterscheidet chemische und physikalische UV-Filter, die topischen Lichtschutzmitteln ihre Wirksamkeit verleihen. UV-Filter absorbieren die UV-Strahlung des Sonnenlichtes und geben nach chemischen oder physikalischen Wechselwirkungen im Molekül energieärmere Strahlung, meist in Form von Wärme, ab. Je nach Absorptionsspektrum des Filters werden UVA-, UVB- und über beide Bereiche absorbierende Breitbandfilter unterschieden.

Chemische UV-Filter

Chemische Lichtschutzfilter sind in den meisten Lichtschutzprodukten in stärkerem Maße als physikalische Filter vertreten. Ihre Wirksamkeit beruht auf der Absorption von bestimmten Wellenlängenbereichen der UV-Strahlung im Bereich konjugationsfähiger Doppelbindungen. Durch UV-Strahlen wird der UV-Filter vom Grundzustand in den angeregten Zustand überführt. Die dabei aufgenommene Energie wird bei Rückumwandlung in den Grundzustand in Form von Wärme und Fluoreszenzstrahlung abgegeben. Da photochemische Reaktionen nach UV-Exposition zu molekularen Veränderungen und Verlust der Wirksamkeit des Filters führen können, ist die Photostabilität eines Filters besonders wichtig. Neue Filter wie Mexoryl SX, Mexoryl XL und Tinosorb verfügen über eine ausgezeichnete Photostabilität. Man unterscheidet verschiedene UV-Filter-Stoffgruppen: Paraaminobenzoesäureester, Zimtsäureester, Kampferderivate, Salizylate, Benzophenone, Benzimidazole, Dibenzoylmethane sowie einige andere Stoffe.
In Europa werden bevorzugt folgende Substanzen als UVA-Filter verwendet: Oxybenzon, Butylmethoxydibenzoylmethan (Parsol 1789), Mexoryl SX und seit Anfang 1999 Mexoryl XL. Oxybenzon absorbiert schlecht im langwelligen UVA-Bereich (>350 nm) und ist darüber hinaus ein häufiges Photokontaktallergen, deshalb werden Mexoryl SX und Parsol 1789, die gut im UVA-Bereich absorbieren, bevorzugt als UVA-Filter in Breitspektrumlichtschutzmitteln verwendet. Da durch einen einzelnen chemischen Lichtschutzfilter kein vollständiger Schutz über das gesamte UV-Spektrum zu erreichen ist, werden derzeit in Lichtschutzprodukten immer verschiedene Filter – auch physikalische und chemische – miteinander kombiniert. Moderne Breitspektrumlichtschutzmittel enthalten UVA- und UVB-Filter sowie zusätzlich mineralische Mikropigmente, um eine optimale Photoprotektion zu gewährleisten.

Physikalische UV-Filter

Mineralische Pigmente, die Licht durch Absorption, Reflexion und Streuung abschwächen, dienen als physikalische UV-Filter. Man unterscheidet Makropigmente mit einer Partikelgröße über 100 nm und Mikropigmente mit einer Partikelgröße unter 100 nm. Titandioxid, Zinkoxid, Eisenoxide, Kalziumkarbonat, Kaolin und Talkum werden als Suspension eines Pigmentpulvers in Lichtschutzmitteln verwendet. Das Deckungsvermögen ist abhängig vom Verhältnis der Brechzahlen des Pigments und des umgebenden Mediums, dem Ausmaß der Lichtabsorption sowie der Wellenlänge des einfallenden Lichtes und der Partikelgröße. Obwohl mit hohen Konzentrationen von Pigmenten ein totaler Schutz im Bereich des UV-Lichtes sowie des sichtbaren Lichtes erzielbar ist, ist die Weißfärbung der Haut nachteilig und wird häufig als kosmetisch störend empfunden.
Mittels moderner Technologien können Titan- und Zinkoxide auf kleinste Partikelgrößen zwischen 1 bis 100 nm verkleinert werden, wobei die durchschnittliche Partikelgröße in Lichtschutzprodukten bei 20 nm liegt. Hierdurch wird die Weißfärbung der Haut vermieden. Die Schutzwirkung der Mikropigmente nimmt im UV-Bereich zu und im Bereich des sichtbaren Lichtes deutlich ab. Ultrafeines Titandioxid und Zinkoxid sind derzeit die wichtigsten im kosmetischen Lichtschutzbereich verwendeten mineralischen Lichtschutzstoffe. Titandioxid schützt vor allem im UVB-Bereich, wohingegen ultrafeines Zinkoxid nur schwachen Schutz im UVA-Bereich bietet. Eine fünfprozentige Suspension von Titandioxidmikropartikeln kann einen LSF von 15 erreichen. Die Kosmetikordnung soll zukünftig neben bekannten UV-Filtern auch die feinteiligen Pigmenttypen mikrofeines Titandioxid und mikrofeines Zinkoxid als UV-Filter in die Gesetzgebung einbeziehen.

Bestimmung des Lichtschutzfaktors

Die Qualität eines Lichtschutzmittels wird durch den Lichtschutzfaktor (LSF) und den UVA-Schutzfaktor bestimmt. Der Lichtschutzfaktor ist definiert als der Quotient zwischen minimaler Erythemdosis (MED) mit Lichtschutzmittel und MED ohne Lichtschutzmittel. Deshalb erlaubt der LSF lediglich eine zuverlässige Aussage über den Schutz vor Sonnenbrand. Inzwischen weiß man, dass jeder UV-induzierte Effekt ein eigenes Aktionsspektrum hat, das in vielen Fällen noch nicht genauer definiert ist. Deshalb ist es zurzeit nicht möglich, durch den LSF neben dem Schutz vor Sonnenbrand exakte Aussagen über den Schutz vor anderen UV-induzierten Schäden zu machen.
Die LSF-Bestimmung ist standardisiert, wird aber in verschiedenen Ländern nach unterschiedlichen Normen durchgeführt. Die wichtigsten Normen sind die amerikanische FDA-Norm, der australische und Neuseeländische Standard, die DIN 67501 und die COLIPA-Methode. 1978 wurde die FDA-Methode in den USA etabliert, lange bevor in Europa eigene Normen (DIN 67501, 1986) zur Bestimmung des LSF entwickelt wurden. Mit der FDA-Methode konnten im Vergleich zur DIN 67501 wesentlich höhere LSF erreicht werden, da sich beide Methoden hinsichtlich der verwendeten Lichtquelle und der aufgetragenen Menge Sonnenschutz unterschieden. 1994 wurde von der Europäischen Kosmetikindustrie die COLIPA-Methode entwickelt, die von allen Sonnenkosmetik-Herstellern verwendet wird.

Der UVA-Schutzfaktor

Der UVA-Schutzfaktor (SF) ist nicht standardisiert, da das durch die UVA-Strahlung induzierte Erythem nicht zur Bestimmung des SF geeignet ist. Zur Erzeugung eines UVA-Erythems ist eine hohe UVA-Dosis notwendig, die mit den derzeitigen Bestrahlungsgeräten nur nach sehr langer Bestrahlungszeit erreicht werden. Deshalb gibt es verschiedene In-vivo- und In-vitro-Methoden, die zur Bestimmung des UVA-SF geeignet sind.

• IPD- und PPD-Methode

Bei den In-vivo-Methoden werden häufig die IPD-Methode oder die PPD-Methode verwendet. Bei der IPD (Immediate Pigment Darkening)-Methode wird die UVA-induzierte Pigmentierung innerhalb der ersten 15 Minuten bestimmt. Ein wesentlicher Nachteil dieser Methode ist die Tatsache, dass das IPD instabil und flüchtig ist. Bei der PPD (Persistent Pigment Darkening)-Methode wird die Pigmentierung bestimmt, die nach zwei Stunden stabil bleibt. Die Bestrahlung erfolgt mit höheren, an die mitteleuropäische Realität angepassten UVA-Dosen. Bei Anwendung einer In-vivo-Methode ergibt sich der UVA-SF aus dem Quotienten zwischen minimaler, die Sofortpigmentierung auslösender UVA-Dosis mit Lichtschutzmittel und minimaler, die Sofortpigmentierung auslösender UVA-Dosis ohne Lichtschutzmittel.

• Australischer-Standard

Als In-vitro-Methode wird häufig der Australische Standard bestimmt, bei dem die Durchlässigkeit der UVA-Strahlung durch ein mit Sonnenschutzmittel beschichtetes Quarzplättchen bestimmt wird. Zur Erfüllung des Australischen Standards müssen mindestens 90 Prozent der UVA-Strahlen zurückgehalten werden. Im Gegensatz zur Bestimmung des LSF konnte bisher keine Standardisierung der Methode für den UVA-SF erreicht werden, so dass die Präparate untereinander zum Teil schlecht vergleichbar sind. ¯

Prof. Dr. Herbert Hönigsmann, Abteilung für Spezielle und Umweltdermatologie, Medizinische Universität Wien, http://www.akh-wien.ac.at/special-dermatology

Literatur beim Verfasser

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