Laut einer Zusammenarbeit, an der Wissenschaftler der Oregon State University beteiligt waren, verliert Sonnenschutzmittel, das Zinkoxid, einen häufigen Inhaltsstoff, enthält, viel von seiner Wirksamkeit und wird nach zweistündiger Einwirkung von ultravioletter Strahlung giftig.
Die Toxizitätsanalyse umfasste Zebrafische, die auf molekularer, genetischer und zellulärer Ebene eine bemerkenswerte Ähnlichkeit mit Menschen aufweisen, was bedeutet, dass viele Zebrafischstudien für Menschen unmittelbar relevant sind.
Die Ergebnisse wurden heute (13. Oktober 2021) in veröffentlicht Photochemische und photobiologische Wissenschaften.
Das Forschungsteam, dem die Fakultät für Agrarwissenschaften Robyn Tanguay und Lisa Truong sowie die Graduate Fellow Claudia Santillan angehörten, versuchte, wichtige, aber weitgehend vernachlässigte Fragen zum massiven globalen Markt für Sonnenschutzmittel zu beantworten, der laut Marktdatenfirma Statista mehr als wert sein soll 24 Milliarden Dollar bis zum Ende des Jahrzehnts.
Die Fragen: Wie stabil, sicher und wirksam sind Inhaltsstoffe von Sonnenschutzmitteln in Kombination und nicht als einzelne Verbindungen – so werden sie für die Zulassung durch die Food and Drug Administration in Betracht gezogen – und wie steht es mit der Sicherheit chemischer Produkte, die aus durch Exposition verursachten Reaktionen resultieren? zum Sonnenlicht?
„Sonnenschutzmittel sind wichtige Verbraucherprodukte, die dazu beitragen, die UV-Exposition und damit Hautkrebs zu reduzieren, aber wir wissen nicht, ob die Verwendung einiger Sonnenschutzformulierungen aufgrund von Wechselwirkungen zwischen einigen Inhaltsstoffen und UV-Licht eine unbeabsichtigte Toxizität haben kann“, sagte Tanguay, ein ausgezeichneter OSU Professor und internationaler Experte für Toxikologie.
Was die Öffentlichkeit über die Sicherheit von Sonnenschutzmitteln denkt, hat die Hersteller dazu veranlasst, viele Inhaltsstoffe zu verwenden, während sie andere einschränken, sagte sie. Beispielsweise wurde Oxybenzon aufgrund von Bedenken, dass es Korallenriffe schädigt, effektiv eingestellt.
„Und Sonnenschutzmittel, die anorganische Verbindungen wie Zinkoxid oder Titandioxid enthalten, die UV-Strahlen blockieren, werden immer stärker als sichere Alternativen zu den organischen niedermolekularen Verbindungen vermarktet, die die Strahlen absorbieren“, sagte Tanguay.
Wissenschaftler, darunter James Hutchinson und Aurora Ginzburg von der University of Oregon und Richard Blackburn von der University of Leeds, stellten fünf Mischungen her, die die UV-Filter – die Wirkstoffe in Sonnenschutzmitteln – aus verschiedenen in den USA erhältlichen Produkten enthalten Europa. Sie stellten auch zusätzliche Mischungen mit den gleichen Zutaten her, plus Zinkoxid am unteren Ende der kommerziell empfohlenen Menge.
Anschließend setzten die Forscher die Mischungen zwei Stunden lang ultravioletter Strahlung aus und überprüften mithilfe der Spektroskopie ihre Photostabilität – dh was hat das Sonnenlicht mit den Verbindungen in den Mischungen und ihren UV-Schutzfähigkeiten gemacht?
Die Wissenschaftler untersuchten auch, ob die UV-Strahlung dazu geführt hatte, dass eine der Mischungen für Zebrafische, einen weit verbreiteten Modellorganismus, der in fünf Tagen vom Ei zum Schwimmen übergeht, toxisch wurde, und stellten fest, dass die UV-exponierte Mischung ohne Zinkoxid keine Ursache hatte alle signifikanten Veränderungen in den Fischen.
„Es gab mehrere Studien, die zeigten, dass Sonnenschutzmittel schnell unter UV-Einwirkung reagieren können – der speziell beabsichtigten Umgebung für ihre Verwendung – daher ist es ziemlich überraschend, wie wenig Toxizitätstests an den durch Licht abbaubaren Produkten durchgeführt wurden“, sagte Truong. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass im Handel erhältliche Formeln auf Basis kleiner Moleküle, die die Grundlage für die von uns untersuchten Formeln bildeten, in unterschiedlichen Inhaltsstoffverhältnissen kombiniert werden können, um den Abbau durch Licht zu minimieren.“
Wissenschaftler sahen jedoch große Unterschiede in der Photostabilität und Phototoxizität, wenn Zinkoxidpartikel hinzugefügt wurden – entweder Nanopartikel oder die größeren Mikropartikel.
„Bei beiden Partikelgrößen zersetzte Zinkoxid die organische Mischung und verursachte einen Verlust von mehr als 80 % des organischen Filterschutzes gegen UV-A-Strahlen, die 95 % der UV-Strahlung ausmachen, die die Erde erreicht“, sagte Santillan. „Außerdem verursachten die durch Zinkoxid induzierten Photoabbauprodukte eine signifikante Zunahme von Defekten an den Zebrafischen, die wir zum Testen der Toxizität verwendet haben. Das deutet darauf hin, dass Zinkoxidpartikel zu Abbauprodukten führen, deren Eintrag in aquatische Ökosysteme umweltgefährdend ist.“
Tanguay sagte, sie sei überrascht, dass alle fünf Mischungen kleiner Moleküle im Allgemeinen photostabil seien, aber nicht überrascht, dass die Zugabe von Zinkoxidpartikeln bei UV-Bestrahlung zu Toxizität führte.
„Als Team am Oregon State, das sich auf die Untersuchung der Toxizität von Nanopartikeln spezialisiert hat, waren diese Ergebnisse kein Schock“, sagte sie. „Die Ergebnisse würden viele Verbraucher überraschen, die durch „nanofrei“-Etiketten auf mineralischen Sonnenschutzmitteln in die Irre geführt werden, die implizieren, dass die Sonnenschutzmittel sicher sind, nur weil sie diese kleineren Partikel nicht enthalten. Jede Größe von Metalloxidpartikeln kann reaktive Oberflächenstellen aufweisen, unabhängig davon, ob sie kleiner als 100 Nanometer ist oder nicht. Wichtiger als die Größe ist die Identität des Metalls, seine Kristallstruktur und etwaige Oberflächenbeschichtungen.“
Referenz: „Zinkoxid‐induzierte Änderungen der Wirksamkeit und Toxizität von Sonnenschutzmitteln unter UV-Bestrahlung“, 13. Oktober 2021, Photochemische und photobiologische Wissenschaften.
Die National Science Foundation und die National Institutes of Health unterstützten diese Forschung.
