Visualizando a Perda da Proteção Solar

Vincent Hubiche, Malorie Duvent, Viviane Bardin e Paula Lennon
Gattefossé, St. Priest, França

 

Montagem do Equipamento

Análise de Imagem

Teste da Duração de uma Película Fotoprotetora

Resultados e Discussão

Conclusão

Referências

 

artigo publicado na revista Cosmetics & Toiletries Brasil, Nov/Dez de 2019, Vol. 31 Nº 6 (pág 42 a 48)

     Apesar da abundante oferta de filtros solares, mesmo sem querer, os consumidores continuam expondo sua pele mal protegida à danosa radiação UV. Embora possam conhecer o valor de FPS e UVA que constam nas embalagens dos filtros solares, há um desconhecimento de como esses valores são calculados, o que pode causar o mau uso desses produtos. Essas medições são obtidas por métodos validados e padronizados e, são controlados por técnicos treinados e sob rígidas condições de laboratório.

     Contudo, esses dados não levam em consideração as reais condições de uso.1,2

     Na verdade, estudos mostram que o consumidor aplica quantidades significantemente menores do que as que são usadas nos métodos de testes. Os rótulos dizem aos consumidores para “aplicar generosamente”, mas a definição de generosamente varia de uma pessoa para outra. As marcas de protetores solares alertam que se quantidades sufi cientes do produto forem usadas, e insistem bastante sobre a reaplicação a cada duas horas, especialmente após o consumidor ter entrado na piscina ou no mar.  E ainda, se essa recomendação é raramente seguida pelo consumidor na praia, ela é menos ainda seguida no uso diário de filtros solares faciais.3

     Além da quantidade, a qualidade da aplicação também é um problema. Algumas áreas do corpo são mais difíceis de alcançar do que outras, e são negligenciadas, o que pode levar a uma severa queimadura solar nas regiões desprotegidas.4-6 Além disso, uma aplicação ‘rapidinha’ quase sempre gera uma má aplicação, com formação de uma película protetora heterogênea.

     Para ajudar dermatologistas a analisar e a visualizar a pigmentação da pele e lesões solares – e para reforçar para o púbico a importância dos protetores solares – este trabalho usou câmeras com iluminação UVA.7-9 Com base nessa abordagem, este trabalho examina a utilidade dessas câmeras em uma nova aplicação: quantificar o desempenho de protetores UV.10,11

     Neste caso, uma câmera UV foi adaptada para avaliar a qualidade e a uniformidade de um produto protetor solar aplicados em panelistas de teste, além de avaliar a evolução das películas fotoprotetoras no decorrer de seis horas. Esses resultados deram as provas visuais que suportam a recomendação de reaplicação dos filtros solares.

     Além disso, os autores demonstraram como os formuladores podem aplicar essa técnica no aperfeiçoamento do desempenho das películas protetoras, usando ingredientes selecionados. Um derivado de cera natural foi usado em nosso exemplo.

 

Montagem do Equipamento

     Pelo fato de não existir no mercado equipamento adequado para os testes planejados, foi desenvolvido um sistema de aquisição de UV (Newtone Technologies, França) especialmente para este trabalho (Figura 1).12 Depois de um profunda análise do espectro de absorção de diferentes protetores solares foi escolhida a banda de comprimento de onda da UVA (Figura 2), como sendo a mais adequada para destacar a presença do produto sobre a pele. O filtro da câmera (Canon DSLR) para o corte inicial do infravermelho (IR) baseou-se em um sensor de alta resolução com dimensões de 14,9 x 22,3 mm e resolução plena de 24,23 megapixels (Mp) 6.024 x 4.022 pixels foi retirado e substituído por um filtro transparente específico que tornava o sensor muito sensível à UV (Figura 3). 

     Para obter imagens apenas dentro da banda de absorbância UV, foi integrado na frente do sensor um filtro específico de passagem de UV na faixa de comprimento onda 335-400 nm e pico de transmissão de 85% em 365 nm. Deve-se destacar que esse módulo de aquisição foi otimizado para obtenção de comprimentos de onda abaixo de 400 nm, e não pode ser usado para captar imagens em cores RGB.

 

     Para assegurar a padronização da aquisição de imagens, foi instalado um módulo de iluminação composto por quatro lâmpadas UVA (Philips 36W UVA) (Figura 2). Essa fonte de luz emite comprimentos de onda entre 350 e 400 nm. O módulo de iluminação foi dividido em duas partes posicionadas uma de cada lado do sistema de aquisição para assegurar a homogeneidade da iluminação em toda a superfície da face. Foi necessário tempo de aquecimento de, pelo menos, 10 minutos para se ter uma boa estabilidade da iluminação. As especificações das lâmpadas usadas possibilitaram ampla compatibilidade com a relevância clínica.

     Para assegurar o reposicionamento correto dos voluntários nos diversos momentos de aquisição, projetou-se um suporte específico para que as faces dos voluntários fossem mantidas sempre na mesma posição. Esse suporte também possibilitou a captação de imagens em três diferentes posições: -45o, 0O e +45o, com base em um inovador sistema de rotação.

     Além disso, com base em seu projeto diferenciado, o suporte possibilitou a aquisição de imagem facial completa, sem nenhum suporte no queixo e na testa. Dentro de uma série de imagens, um modo de vídeo ao vivo com sobreposições fantasmas da primeira aquisição juntamente com uma tela de linha vertical e horizontal, permitiu o realinhamento fácil e consistente da inclinação da face dos panelistas.

     O sistema de aquisição foi conectado a um laptop por meio de dispositivo USB. Um software dedicado deu suporte aos ajustes finos e à aquisição dos parâmetros de aquisição para que fosse conseguida a melhor dinâmica e a menor relação sinal/ruído. Finalmente, o software usado gerenciou aquisições em um estudo clínico de vários voluntários em multiplas visitas.

 

Análise de Imagem

     As imagens geradas em escalas de cinza foram analisadas para determinar a absorção de UV dos produtos protetores solares aplicados. As regiões mais escuras correspondiam à maior absorção de UV, ao passo que as regiões mais claras indicavam menor absorção. O nível de proteção UVA estava diretamente ligado à intensidade do nível de cinza.

     Ao definir uma região de interesse, específica na imagem, era possível obter resultados quantitativos de absorção de UVA pelo filtro solar.

     Para quantificar o tempo de proteção de uma fórmula, foi determinado um parâmetro R para cada uma das áreas analisadas. Esse valor de R representava o nível médio da tonalidade cinza de uma área, em uma escala de pequenos valores de R para as áreas escuras até grandes valores para as áreas claras.

     Antes da aplicação do filtro solar, a pele caucasiana parecia clara, gerando altos valores de R. Após a aplicação do filtro solar, em determinada área da pele, essa área aparecia mais escura, dando menores valores para R.

     Na medida em que a película de filtro solar vai-se desvanecendo, no decorrer do estudo, essa área vai se tornando mais clara, e o valor de R vai crescendo. A quantidade remanescente de filtro solar foi avaliada pela alteração do R, ao longo do tempo, com a maior quantidade remanescente correspondendo a uma menor elevação do valor de R. Foi realizada uma análise estatística para determinar a significância da evolução do parâmetro R. O resultado de cada ponto do tempo foi comparado com o resultado do T0.

     A Figura 4 mostra a duração, ao longo do tempo, de um protetor solar com FPS 30 e FP-UVA 15 (in silico). O clareamento da pele em 3 horas (T3h) e em 6 horas (T6h) pós-aplicação sugere que a película fotoprotetora perde eficácia, demonstrando a importância de seguir a recomendação de reaplicação.

Vantagens

     A principal vantagem da preparação descrita da câmera UV é sua capacidade de facilitar a visualização tanto da localização, quanto da uniformidade da aplicação do filtro solar. A Figura 5 confirma essa conclusão, comparando a face limpa à esquerda, com a face devidamente revestida – com um filtro solar comercial com FPS 50 e FP-UVA > 16 – no centro – e à direita uma face mal revestida com outro filtro solar comercial FPS 50 e um FP-UVA 8-16.

     Como vimos, a quantidade de UVA absorvida pelos filtros UV é capturada pela câmera conforme a intensidade de cinza aumenta com o grau de absorção. A Figura 6 mostra a diferença dos níveis de cinza em três filtros solares com diferentes níveis de FP-UVA, porém como mesmo FPS 30.

Limitações

     Uma perceptível limitação do dispositivo adaptado é que ele não consegue visualizar alguns filtros solares físicos. Isso ocorre porque seu mecanismo de proteção UV usa a difusão, e não a absorção, da luz UV.

 

Teste da Duração de uma Película Fotoprotetora

     Em seguida, essa abordagem foi usada para comparar a durabilidade das películas de protetor solar em duas fórmulas de produto (Fórmulas 1A e 1B).

     Uma das fórmulas era um filtro solar fotoestável (90% medido in vitro), o/a, com FPS 30 e FP-UVA 10 in silico. A outra era idêntica, exceto pela adição de um derivado de cera natural [Ativo MB (INCI: Jojoba Esters (and) Acacia Decurrens Flower Wax (and) Helmanthus Annuus Seed Wax (and) Polyglycerin-3), da Gattfossé], cujos conhecidos benefícios de manter a hidratação supostamente deveriam melhorar a duração da película. A durabilidade da camada fotoprotetora nas duas formulações foi avaliada para um período de seis horas.

Protocolo do teste

     Onze voluntários foram instruídos a não aplicar nenhum produto de tratamento da pele na face na manhã de cada estudo. Era permitida apenas maquilagem nos olhos. Antes da aquisição da primeira imagem foi observado um período de aclimatação de 15 minutos. Em seguida foi aplicada uma quantidade padrão de 0,2 g de produto em cada metade da face; essa taxa de aplicação corresponde a cerca de 0,8 mg/cm2 dada a superfície média da área de cada metade da face dos panelistas. Notar que a quantidade usual de filtro solar aplicado na face toda, em condições normais, é de cerca de 0,1 a 0,4 g, equivalente a 0,2 mg/cm2 a 8 mg/cm2, para uma área média de 500 cm2.

     Cada fórmula foi aplicada randomicamente a cada metade da face, possibilitando facilitar a comparação entre as fórmulas. As imagens foram adquiridas em vários pontos no tempo, conforme os objetivos do estudo, com a seguinte distribuição: Blank = face limpa, antes da aplicação;

     T0 = imediatamente após a aplicação;

     T3h = três horas após a aplicação; e

     T6h = seis horas após a aplicação.

     Para analisar a durabilidade nos diferentes momentos de aquisição foi definida uma área de análise com boa homogeneidade e brilho mínimo no T0 para cada panelista. As áreas definidas no T0 foram reposicionadas sobre as imagens do Blank, T3h e T6h. A região de interesse tinha tamanho diferente em cada panelista, dependendo de sua morfologia facial. A Figura 7 traz o exemplo de uma das áreas selecionadas.

     O parâmetro foi calculado para cada área definida, em cada meia face, de cada voluntário, em cada momento do tempo. A Tabela 1 mostra os valores médios observados durante o estudo. Os valores médios da área definida na pele limpa (Blank) dos panelistas foram subtraídos do conjunto de valores obtidos no tempo da pré aplicação, visando analisar apenas a diferença a ser atribuída para as fórmulas.

 

Resultados e Discussão

     A Tabela 1 mostra as quantificações médias obtidas entre T0 e T6h para os onze participantes do painel. Os resultados mostraram a queda de R num período de 6 horas. Essa queda pode ser atribuída à redução da película fotoprotetora da superfície da pele, causada por diversos fatores, como tocar ou esfregar, ou pela degradação dos filtros de UV ao longo desse período.

     Deve-se destacar uma diferença estatisticamente significante nos valores de R entre as duas formulações após 6 horas. A Fórmula 1A contendo o derivado de cera mostrou durabilidade 60% mais longa do que a fórmula placebo, ou seja, uma redução de 13,25% ocorreu na Fórmula 1A, e redução de 36,6% na Fórmula 1B. A Figura 8 mostra imagens de um voluntário e destaca a área da análise.

     Para facilitar a visualização da área da película fotoprotetora proporcionada por cada fórmula, foram feitas imagens de falsa coloração nas quais a absorção de UVA aparece em azul. Neste caso, a imagem da pele limpa/Blank foi subtraída das imagens após a aplicação da formulação (Figura 9). A Figura 10 destaca a zona alvo da análise e mostra claramente a perda de fotoproteção ao longo do dia, além do significante impacto dos ésteres da cera. Novamente, para esse panelista, a pele tratada com a Fórmula 1ª perdeu apenas 13,26 da proteção na área selecionada após 6 horas, ao passo que a pele tratada com a Fórmula 1B perdeu 36,60% da proteção, na área selecionada.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    O melhor desempenho com a presença do derivado de cera pode ser explicado por seus ésteres de cadeia longa, ou seja, comprimentos das cadeias de carbono de C38 a C64. Esses ésteres podem agir como agentes formadores de película que ajudam a manter os filtros UV sobre a pele.

 

Conclusão

     Como ficou demonstrado nesse estudo, uma câmera UVA especialmente projetada pode fornecer informações qualitativas e quantitativas sobre o comportamento dos filtros solares na pele. Como complemento dos métodos de avaliação normatizados, como FPS, a câmera também pode fornecer uma representação visual para melhor entendermos o desempenho da película de um protetor solar.

     Neste caso, a visibilidade mostrou a perda de eficácia de um filtro solar ao cabo de 6 horas, e confirmou a importância da reaplicação do filtro solar. Por isso, os autores usaram essa técnica para testar a adição de um derivado de cera natural que melhorou a durabilidade da película fotoprotetora. Portanto, essa técnica pode ser utilizada para desenvolver produtos para fotoproteção UV mais efetiva e mais durável.

 

Referências

1. Diffey B et al. Labelled sunscreen SPFs may overestimate protection in natural sunlight. Photochem Photobiol Sci 16(10), 2017. DOI: 10.1039/C7PP00260B

2. Pissavini M et al. Predicting the effi cacy of sunscreens in vivo veritas. Intl J Cos Sci 34:44-48, 2012

3. De Villa D et al. Reapplication improves the amount of sunscreen, not its regularity, under real life conditions. Photochem and Photobio 87:457-60, 2010

4. Jovanovic Z et al. Conventional sunscreen application does not lead to sufficient body coverage. Int J Cosmet Sci 39:550-555, 2017

5. Lott D et al. Uniformity of sunscreen product application: A problem in testing, a problem for consumers. Photodermatol, Photoimmunol and Photomed 19:17-20, 2003

6. Ou-Yang H et al. Sunburn protection by sunscreen sprays at beach. Cosmetics 4:10, 2017. DOI 10.3390/cosmetics4010010

7. Mahler H et al. Long-term effects of appearance-based interventions on sun protection behaviors. Health Psych 26(3):350-360, 2007

8. Pratt H et al. UV imaging reveals facial areas that are prone to skin cancer are disproportionately missed during sunscreen application. PloS One 12(10), 2017. DOI 10.1371/journal.pone.0185297

9. Fulton J. Utilizing the ultraviolet (UV Detect) camera to enhance the appearance of photodamage and other skin conditions. Dermatologic Surgery 23:163-9, 1997

10. Crowther JM. Understanding sunscreen SPF performance using cross-polarized UVA reflectance photography. Int J Cosmet Sci 40:127-133, 2018

11. Gálvez M et al. Time required for a standard sunscreen to become effective following application: A UV photography study. J Eur Acad Dermatol Venereol 32:e123-e124, 2018

12. Zucco M et al. A hyperspectral camera in the UVA band. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 64(6):1425-1430, 2015.
Publicado originalmente em inglês, Cosmetics & Toiletries 134(4):22-32, 2019

 

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