ŚWIATŁO NIEBIESKIE - CO JEST GROŹNIEJSZE - SMARTFON CZY SPACER?
Co powinienieś wiedzieć o działaniu światła niebieskiego na skórę.
2/3/202010 min read
Najbardziej znanym "świetlnym" zagrożeniem dla skóry jest promieniowanie UV. Jednak wraz z coraz większą dostępnością sprzętu elektronicznego i wydłużeniem czasu ekspozycji na kontakt z ekranami smartfonów, tabletów i komputerów, głośniej zaczęto mówić o negatywnym wpływie światła niebieskiego.
Czym jest światło niebieskie?
Światło to promieniowanie elektromagnetyczne, które można podzielić na widzialne i niewidzialne. Do światła niewidzialnego zaliczamy z jednej strony wysokoenergetyczne promieniowanie UV oraz X, ale także promieniowanie o dłuższych falach, które nie niosą ze sobą tyle energii, m.in. podczerwień (IR), mikrofale i fale radiowe. Natomiast światło widzialne możemy zaobserwować własnym wzrokiem.
Około 25% światła słonecznego ze spektrum widzialnego to światło niebieskie. Dlaczego niebieskie? Każdej barwie odpowiada pewien zakres długości fal, który dla światła niebieskiego leży blisko zakresu niewidzialnego. Te krótsze fale łatwiej rozpraszają się na cząstkach obecnych w atmosferze - dlatego niebo jest niebieskie. Światło niebieskie określa się jako promieniowanie wysokoenergetyczne (HEV - ang. high energy visible), właśnie z tego powodu, że fale są krótkie, a im krótsza fala, tym większą energię posiada. Przyjmuje się, że światło niebieskie to fale o długości 380-500 nm. Niektórzy dokonują jeszcze podziału na szkodliwe (400-455 nm) i "zdrowe" (455-495 nm) światło niebieskie. W tym pierwszym zakresie może powodować stres oksydacyjny i uszkodzenia komórek, w drugim - zaburzenia cyklu snu.
Źródła światła niebieskiego
Głównym źródłem światła niebieskiego jest promieniowanie słoneczne. Ilość światła niebieskiego, które dociera na powierzchnię Ziemi, zależy m.in. od pory dnia i roku, pogody, położenia geograficznego. Światło widzialne emitowane jest również przez sztuczne źródła, np. oświetlenie pomieszczeń czy ekrany elektroniczne. Obecnie prawie wszystkie ekrany produkowane są w technologii LED lub OLED, które jeśli popatrzeć na porównanie spektrum, generują więcej światła niebieskiego, niż światła innych barw.
Negatywny wpływ światła niebieskiego na skórę
Światło niebieskie może penetrować skórę głębiej, niż promieniowanie UV (głębokość penetracji dla światła niebieskiego to od 90 do 750 µm, dla UV - 1,5-90 µm). Powoduje ono tworzenie się reaktywnych form tlenu (ROS, potocznie wolnych rodników) oraz indukuje stres oksydacyjny (podobnie do promieniowanie UV).
Efektywność "produkowania" ROS przez światło niebieskie odpowiada ok. 25% promieniowania UVA (w mitochondriach keratynocytów). Wolne rodniki usuwane są unieszkodliwiane przez przeciwutleniacze - witaminy C i E oraz karotenoidy. Najwięcej karotienoidów znajduje się w zewnętrznej warstwie rogowej naskórka, gdzie absorbują światło z zakresu widzialnego. Udowodniono, że degradują się pod wpływem światła niebieskiego. Podobnie wygląda z flawinami, barwnikami obecnymi w skórze, które są głównymi fotouczulaczami na światło niebieskie, powodującymi stres oksydacyjny. Produkują one anion nadtlenkowy (O2-), który w znaczącym stopniu może przyczyniać się do starzenia skóry i kancerogenezy. Nadmierna ekspozycja komórek skóry na ROS prowadzi do uszkodzenia bariery skórnej, a dalej do fotostarzenia i hiperpigmentacji. O ile powierzchniowe (na skórę) stosowanie przeciwutleniaczy przyczynia się do zmniejszana ilości ROS generowanych przez promieniowanie UV, o tyle efektu takiego nie potwierdzono jeszcze w przypadku oddziaływania światła niebieskiego. Możliwe, że szkodliwość światła niebieskiego nie wynika z niemożliwości działania przeciwutleniaczy, ale ciągłe wytwarzanie niewielkich ilości wolnych rodników może umykać naturalnym mechanizmom obronnym i powodować trwałe uszkodzenia DNA. Na rysunku poniżej pokazano ile ROS zostaje wygenerowanych podczas naświetlania promieniowaniem o różnej długości fali (hodowla fibroblastów in vitro).
Światło niebieskie może stymulować melanocyty i prowadzić do zaburzeń pigmentacyjnych. Nie jest dotąd znany jasny mechanizm takiego działania światła niebieskiego, ale najprawdopodobniej jest on inny, niż w przypadku promieniowania UV, które także może podobne zmiany wywoływać. Działanie światła niebieskiego angażuje opsyny - światłoczułe receptory białkowe występujące w naskórku. Pobudzenie tego szlaku sygnałowego zwiększa produkcję kompleksów białkowych zaangażowanych w pigmentację. U osób posiadających fototyp skóry III i większy wg skali Fitzpatricka zaobserwowano takie wysokocząsteczkowe kompleksy białkowe po ekspozycji na światło niebieskie, natomiast nie pojawiają się one przy fototypie I i II. Podobnie dla trwałej ciemnej pigmentacji po naświetlaniu dzienną dawką światła widzialnego.
Światło niebieskie negatywnie wpływa na ilość kolagenu i elastyny w skórze. Indukuje ono enzymy (metaloproteinazy macierzy zewnątrzkomórkowej), które nie tylko degradują te białka, ale także blokują tworzenie nowych białek. Powoduje to starzenie skóry.
Ale istnieje także działanie lecznicze
Niewielkie dawki światła niebieskiego stosuje się w terapii wielu schorzeń dermatologicznych: rogowacenia, łuszczycy, egzemy, trądziku pospolitego. Podczas terapii źródło promieniowania światła niebieskiego stosuje się przez kilkanaście (15-25) minut na sesję, a całe leczenie trwa kilka tygodni.
Większość krótkoterminowych badań pokazuje, że jeśli już skutki uboczne takiej terapii występują, to są one nietrwałe i ustępują po kilku tygodniach lub miesiącach. Większe ryzyko niesie ze sobą stosowanie światła niebieskiego w terapii fotodynamicznej (m.in. leczenie zmian rakotwórczych), która zwykle nie jest opcją pierwszego wyboru.
Jak to jest z tymi ekranami?
Obecnie większość z nas spędza przed ekranami urządzeń elektronicznych sporo czasu. A jak już wcześniej wspomniałam, ekrany LED emitują światło niebieskie. Pojawiła się więc obawa, że taka wydłużona ekspozycja może szkodzić naszej skórze. W 2019 roku przeprowadzono randomizowane studium porównawcze na małej grupie osób (12) z przebarwieniami, aby sprawdzić, czy krótkoterminowa ekspozycja na światło niebieskie z ekranów elektronicznych może oddziaływać na przebarwienia. Po pierwsze zmierzono intensywność światła w zakresie 420-490 nm (a więc zakresie światła niebieskiego) emitowanego przez różne urządzenia w odległości 20 cm (10 cm dla smartfonów). Porównując otrzymane wartości do wartości uzyskanych dla światła słonecznego, okazało się, że emisja z ekranów jest 100-100 razy mniejsza!
W dalszym etapie, połowę twarzy pacjenta naświetlano specjalną lampą emitującą światło niebieskie w dawce, która odpowiadała 8-godzinnej ekspozycji na najmocniej emitujący ekran; drugą część twarzy osłonięto i chroniono. Czynność tę powtarzano przez 5 kolejnych dni. Następnie porównano obie połowy twarzy po 1, 5 i 15 dniach. Nie odnotowano różnic pomiędzy jasnością, zaczerwienieniem, zażółceniem, uszkodzeniami i tzw. indeksem przebarwień między obiema połowami twarzy.
W publikacji z tego roku określono czas, jaki jest potrzebny do osiągnięcia najniższej dawki promieniowania wywołującej efekt biologiczny. Pigmentację w ludzkiej skórze według badań wywołuje średnio dawka 65 J/cm2. I tak, by uzyskać taką dawkę, w zależności od odległości od ekranu musiało upłynąć:
- dla smartfonów od 696-225 tys. godzin (odległość od ekranu od 0,5 do 20 cm),
- dla laptopów od 2795 do 6500 godzin (odległość od ekranu 40 cm).
Dla porównania - przy przebywaniu w zamkniętym pomieszczeniu oświetlonym światłem ledowym musiało upłynąć nawet ponad 1000 godzin, a na zewnątrz, w zależności od warunków pogodowych i pory roku (pomiar w Oslo) - od 32 do 715 godzin.
Podobne wnioski udostępnili badacze z firmy Beiersdorf. Ich badania wskazują, że nawet nieprzerwany kontakt z ekranem trwający cały tydzień (odległość od ekranu 30 cm) odpowiada tylko 1 minucie spędzonej na zewnątrz (w Hamburgu) w słoneczny dzień (więcej szczegółów niestety nie opublikowano, możliwe że znalazły się one na posterze konferencyjnym Europejskiej Akademii Dermatologii z 2018 roku, ale nie został on nigdzie udostępniony).
A więc bardzo mało prawdopodobne jest, aby korzystanie z urządzeń z ekranami elektronicznymi było w stanie wywołać szkodliwe efekty w skórze. Realnym zagrożeniem ze strony światła niebieskiego pochodzi z zewnętrznego światła słonecznego. Na rysunku pokazano jak zmienia się wartość naświetlania światłem niebieskim w zależności od pory roku i dnia w Oslo.
Jak można chronić skórę przed światłem niebieskim?
W deklaracjach producentów kosmetyków odnośnie ochrony przed światłem niebieskim najczęściej pojawiają się ekstrakty (np. z ryżu czy nasion marchwi), algi, witaminy i filtry UV.
Surowce z alg zapobiegają hiperpigmentacji i zaczerwienieniu wynikającym z działania światła niebieskiego. Takie deklaracje udowodniono dla surowców zawierających Scenedesmus Rubescens Extract i Zonaria Tournefortii Extract.
Konwencjonalne kosmetyki ochrony przeciwsłonecznej nie chronią przed światłem niebieskim. Zarówno filtry chemiczne, jak i mineralne (w formie nano nie nadają się, bo mają zwiększoną transparentność), absorbują światło z zakresu UV, a nie widzialnego. Aby substancja chroniła przed światłem z zakresu widzialnego, sama musi być widzialna na skórze (kolor, który widzimy wynika z tego, że dana długość fali jest odbijana, np. gdy coś jest żółte, oznacza to, że odbija światło z zakresu fal odpowiadających barwie żółtej). Rozwiązaniem mogą więc być tzw. filtry barwione (ang. tinted sunscreens), które łączą ze sobą filtr UV i barwny pigment. Pigmentami są najczęściej dwutlenek tytanu oraz tlenki żelaza (CI77491, CI 77492, CI 77499), które w zależności od postaci chemicznej mogą występować w różnych barwach - żółtej, czerwonej lub czarnej. Biały TiO2 odbija światło z zakresu widzialnego, a czarne barwniki - absorbują ten zakres promieniowania. Zmieszanie tlenków żelaza i dwutlenku tytanu w różnych proporcjach umożliwia otrzymanie produktów o różnym zabarwieniu. Na zdjęciu poniżej pokazano, jak będą wyglądały dwie formulacje o różnym zabarwieniu na skórze o różnym fototypie.
Badania in vitro i in vivo wykazały, że dodatek tlenków żelaza do formulacji zwiększa absorpcję światła widzialnego i daje lepsze efekty, niż stosowanie samych filtrów mineralnych nie-nano. Skuteczność ta zależy od stężenia tlenków żelaza oraz wielkości cząstek filtrów. W badaniach sprawdzano też kremy BB i podkłady posiadające SPF. One również wykazywały pewien stopień ochrony przed światłem niebieskim. Z kolei badania DSM (producent surowców kosmetycznych) mówią, że użycie kombinacji dwutlenku tytanu i methylene bis-benzotriazolyl tetramethylbutylphenol (MBBT) chroni przed 50% światła niebieskiego docierającego do skóry. BASF (producent surowców) oprócz tych dwóch filtrów poleca w tym celu jeszcze dodatek innego filtra - tris-biphenyl triazine. Zaleca się także łączenie filtrów UV z niacynamidem i tokoferolami (jako przeciwutleniaczami).
Inną opcją jest dodatek kosmetyku przeciwutleniaczy. Przykładem surowca z taką deklaracją jest Blumilight™ Biofunctional (Ashland), wg INCI Aqua, Butylene Glycol, Theobroma Cacao (Cocoa) Seed Extract, zawierający peptydy, sacharydy i polifenole. W badaniach in vitro producenta pokazano, że użycie 0,1% tego ekstraktu hamuje powstawanie ROS w wyniku działania światła niebieskiego (rysunek poniżej).
Ekstrakty bogate w polifenole i inne przeciwutleniacze (np. karotenoidy), również wpisują się w ten trend, np. ekstrakt z żurawiny, żeń-szenia, ryżu, imbiru, rumianku. Przykładem surowca-ekstraktu jest Sakadikium (SEPPIC), wg INCI Glycerin, Aqua, Hedychium Coronarium Root Extract (ekstrakt z korzenia wianecznika koronowego). Surowiec ten reguluje aktywność autofagiczną fibroblastów (in vitro), która jest efektem działania światła niebieskiego (rysunek poniżej).
Opcję przeciwutleniaczy sprawdził też Beiersdorf, gdzie w publikacji opisano wyniki z ekstraktem z lukrecji (zawierającym 21% likochalkonu, czyli naturalnego związku fenolowego). Hodowlę fibroblastów naświetlano promieniowaniem widzialnym w dawce odpowiadającej spędzeniu 1 godziny w słoneczny dzień w Hamburgu (Niemcy), przy czym była ona przykryta 1. tylko płytką PMMA, 2. płytką PMMA pokrytą SPF 50+ 3. płytką PMMA pokrytą SPF 50+, a do hodowli dodano likochalkonu (stymulacja przenikania przeciwutleniacza przez skórę, stężenie 2 µm/L). Okazało się, że w ostatnim przypadku następuje znaczące zmniejszenie ilości generowanych ROS oraz nie zmienia się poziom karotenoidów w skórze (po naświetlaniu vs przed naświetlaniem, z badań in vivo). Rysunek poniżej.
Oczywiście w kontekście światła niebieskiego nie mogło też zabraknąć fermentów, np. Pseudoalteromonas Ferment Extract z surowca Arctalis (LipoTrue). Obniża on zawartość enzymu MMP1, czyli enzymu rozkładającego macierz zewnątrzkomórkową, odpowiedzialną m.in. za elastyczność skóry. 2% zawartość tego surowca zmniejsza o ponad połowę ilość tego enzymu (rysunek poniżej).
Podsumowanie
Światło niebieskie może być istotnym czynnikiem stresogennym dla naszej skóry, co może objawiać się przede wszystkim przebarwieniami i utratą elastyczności. Badania pokazały jednak, że to nie ekrany elektroniczne, a zwykła ekspozycja na światło słoneczne jest głównym zagrożeniem tym czynnikiem. Ponieważ mechanizmy powstawania uszkodzeń nie są do końca poznane, obecnie walka ze światłem niebieskim polega na stosowaniu przeciwutleniaczy (ograniczenie generowania ROS) oraz substancji odbijających światło niebieskie.
Źródła:
Beiersdorf: Digital blue light skin health concerns are ‘unfounded’
Cell phone screens do not damage skin: Beiersdorf study clears up misconceptions about blue light
Lyons et al., Photoprotection beyond ultraviolet radiation: A review of tinted sunscreens, 2021, Journal of the American Academy of Dermatology, 84, 1393-1397
Blue light protection ingredients and claim substantiation to soar: Review