Sonnencreme

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Hintergrund

Das Bild eines gesunden Menschen beinhaltet heute nicht unbedingt eine tiefe, dunkle Bräune. Die Forschung hat die Exposition gegenüber ultravioletten Strahlen der Sonne mit Hautkrebs, vorzeitigen Falten und anderen Hautproblemen in Verbindung gebracht. Während Schutzkleidung wie Hüte, Hosen und langärmelige Hemden die wirksamsten Schutzmittel gegen diese schädlichen Strahlen sind, bieten Sonnenschutzlotionen auch einen bemerkenswerten Schutz für die Haut.

Das von der Sonne emittierte Licht besteht aus drei Strahlungsfrequenzbändern:Infrarot, sichtbar und ultraviolett. Von den dreien ist nur das Ultraviolett für die meisten Menschen schädlich. Ultraviolette (UV) Strahlung wird weiter in drei Kategorien unterteilt:UVA, UVB und UVC. UVA-Strahlung dringt in die Haut ein, ohne die Oberflächenschichten zu verbrennen. Diese Strahlen können bis zu einer Tiefe von 0,04 Zoll (1,0 mm) eindringen und Zellmembranen und das Immunsystem schädigen. UVA-Strahlung wird mit Hautkrebs und vorzeitiger Hautalterung und Faltenbildung in Verbindung gebracht. UVB-Strahlung ist für die schmerzhaften, roten Verbrennungen verantwortlich, die Menschen nach längerer Sonneneinstrahlung bekommen. UVB-Strahlen verursachen auch Hautkrebs und können die Hornhaut und die Linse des Auges schädigen. Die dritte Kategorie, UVC-Strahlung, wird im Allgemeinen von der Erdatmosphäre absorbiert und gilt als nicht schädlich. Sonnenschutzlotionen, die sowohl vor UVA- als auch UVB-Strahlung schützen, sind bekannt dafür, dass sie ein breites Schutzspektrum haben.

Es gibt zwei grundlegende Arten von Sonnenschutzlotionen auf dem Markt:Produkte, die die äußerste Hautschicht durchdringen, um ultraviolette Strahlen zu absorbieren, und Produkte, die die Hautoberfläche beschichten, um als physikalische Barriere gegen ultraviolette Strahlen zu wirken. Beide Typen sind mit einem Lichtschutzfaktor (LSF) bewertet, der dem Verbraucher anzeigt, wie viel Schutz das Produkt vor UVB-Strahlen bietet. Der Lichtschutzfaktor eines Produkts ist das Verhältnis der Zeit, die benötigt wird, um die geschützte Haut einer Person nach Sonneneinstrahlung zu röten, im Vergleich zu der Zeit, die die ungeschützte Haut derselben Person benötigt, um sich zu röten. Ein Produkt mit Lichtschutzfaktor 15 bedeutet beispielsweise, dass eine Person, deren ungeschützte Haut in zehn Minuten gerötet würde, das Produkt auftragen und 15-mal länger oder 150 Minuten in der Sonne bleiben kann, bevor sie einen Sonnenbrand bekommt.

Forscher glaubten lange Zeit, dass UVB-Strahlen – die Strahlen, die tatsächlich einen Sonnenbrand verursachen – allein für alle Formen von Hautkrebs verantwortlich sind. Neuere Studien belegen jedoch, dass auch UVA-Strahlen dafür verantwortlich sind. Obwohl viele Sonnenschutzmittel inzwischen UVA-Schutzmittel enthalten, gibt es derzeit keine von der Food and Drug Administration (FDA) festgelegten Standards zum Schutz vor UVA-Strahlen. Der SPF-Wert eines Produkts gilt nur für den Schutz vor UVB-Strahlen. Die FDA verlangt strenge Vorschriften und Tests vor der Herstellung einer neuen Sonnenschutzlotion. Hersteller von Sonnenschutzmitteln durchlaufen einen teuren und langwierigen Prozess, um die FDA-Zulassung zu erhalten. Diese Zulassung berechtigt den Hersteller zur exakten Herstellung der beantragten Rezeptur und ist auf nur eine SPF-Einstufung und eine spezifische Anwendung beschränkt.

Entwicklung und Test

Der heutige Zielmarkt für Sonnenschutzmittel ist hochspezialisiert. Sonnenschutzprodukte werden ständig neu entwickelt, um den sich ändernden Bedürfnissen bestimmter Verbraucher gerecht zu werden. Zum Beispiel können Formulierungen für Sportler wasser- und schweißbeständigere Inhaltsstoffe enthalten, um bis zu acht Stunden Schutz zu bieten. Sportler können auch eine Lotion wünschen, die sich trocken anfühlt, um ihren Griff nicht zu beeinträchtigen. Die Haut von Kindern ist empfindlicher als die von Erwachsenen, da die äußerste Schicht dünner ist. Dies unterstützt die Beobachtung, dass die meisten Sonnenschäden an der Haut in der Kindheit und in den frühen Teenagerjahren auftreten. Sonnenschutzmittel, die für den Kindermarkt entwickelt wurden, enthalten in der Regel natürliche Inhaltsstoffe wie Aloe Vera und Vitamin E.

In der Entwicklungsphase für einen neuen Sonnenschutz entwickelt ein Team aus Chemikern und Labortechnikern die Sonnenschutzformulierung aus synthetischen und natürlichen Inhaltsstoffen. Die anfänglichen Formulierungen werden in Mengen von 10 Gallonen (38 1) hergestellt und in Edelstahltanks gelagert. Diese ersten Formulierungen werden getestet und finalisiert, bevor ein Zulassungsantrag bei der FDA gestellt wird. Die FDA-Zulassung erfordert weitere Tests, die intern oder von einem externen Labor durchgeführt werden können. Beispiele für die für die FDA-Zulassung erforderlichen Tests sind Tests zur Messung des effektiven Sonnenschutzfaktors gemäß FDA-Richtlinien, Tests zur Bestimmung der Unbedenklichkeit des Produkts für die Anwendung auf der Haut und Tests zur Messung der Wasserfestigkeit einer Lotion.

Rohstoffe

Viele Kombinationen von synthetischen und natürlichen Inhaltsstoffen können in die Formulierung eines einzelnen Sonnenschutzmittels einfließen. Eine Formulierung orientiert sich im Allgemeinen an einem bestimmten Lichtschutzfaktor oder den Bedürfnissen einer bestimmten Verbrauchergruppe. Das vielleicht bekannteste synthetische Material zum Schutz vor UVA-Strahlen ist Avobenzon oder Parsol 1789, das weltweit in Produkten verwendet wird. Ein breiter Schutz wird durch andere synthetische Inhaltsstoffe wie Benzophenon und Oxybenzon geboten, die durch Absorption von UV-Licht schützen. PABA (Paraaminobenzoesäure) war früher ein beliebter UV-absorbierender Sonnenschutzmittel, kann jedoch bei manchen Menschen Hautreizungen verursachen und wird jetzt durch Padimate-O, ein Derivat von PABA, ersetzt. Andere synthetische Breitbandinhaltsstoffe sind Octylmethoxycinnamat und Menthylanthranilat.

Titandioxid ist ein natürliches Mineral und ein beliebter Inhaltsstoff für den Breitbandschutz. Titandioxid funktioniert, indem es UV-Licht streut, anstatt es zu absorbieren. Obwohl es nicht so opak wie Zinkoxid ist, hat es in den höheren SPF-Werten einen ähnlichen Aufhellungseffekt. Antioxidantien werden oft mit Titandioxid kombiniert, um die Oxidation von Ölen zu verlangsamen und dadurch den Verfall der Lotion zu verzögern. Einige Beispiele für natürliche Antioxidantien sind die Vitamine E und C, Reiskleieöl und Sesamöl. Ein weiteres beliebtes Antioxidans in der natürlichen Kategorie ist grüner Tee. Viele neuere Sonnenschutzprodukte enthalten auch hautberuhigende und feuchtigkeitsspendende Zusatzstoffe wie Aloe und Kamille.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Sonnenschutzprodukte können von einem einzigen Standort aus hergestellt, abgefüllt und versandt werden, oder Teile dieser Arbeit können außerhalb des Unternehmens abgewickelt werden. Der hier beschriebene vollautomatisierte Fertigungsprozess verwendet einige der beiden Ansätze.

Formulierung der Lotion

• 1 Wasser wird mit einer Methode namens Umkehrosmose gereinigt. Umkehrosmose extrahiert reines, frisches Wasser, indem Wasser unter Druck durch eine semipermeable Membran gedrückt wird, die reine Wassermoleküle von Salzen und anderen Verunreinigungen trennt.

• 2 Zutaten werden von externen Quellen bezogen und mit dem gereinigten Wasser gemäß der Rezeptur der endgültigen Formulierung vermischt. Das Rezept wird auf einem Mehrwertsteuerblatt festgehalten, auf dem die genauen Maße für jede Zutat aufgeführt sind. Die Messungen werden von der anfänglichen 10-Gallonen-Rezeptur (38 1), die in der Entwicklungsphase verwendet wurde, auf größere Mengen für den kommerziellen Gebrauch umgerechnet.

Herstellen der Behälter

• 3 Eine Blasformanlage fertigt die Kunststoffbehälter für die Sonnencreme. In einigen Fällen geschieht dies außerhalb des Unternehmens. Blasformen ist ein Verfahren, bei dem Thermoplaste, Kunststoffe, die beim Erhitzen erweichen und beim Abkühlen aushärten, zu einem Schlauch, einem sogenannten Vorformling, extrudiert und in eine offene Form gelegt werden. Die Form wird um den erhitzten Vorformling geschlossen und der Vorformling wird am Boden gequetscht, um eine Dichtung zu bilden. Durch die Oberseite des Vorformlings wird Druckluft geblasen, die den erweichten Kunststoff zwingt, sich an den Innenwänden der Form auszudehnen, wodurch die Form des Behälters entsteht.
• 4 Behälter werden in eine Druckerei gebracht, wo Logos und Produktinformationen gedruckt und in einigen Fällen auf die Behälter gestempelt werden. Beim Prägen wird eine dünne Metallfolie in die gewünschte Form, meist ein Logo, auf die Oberfläche des Behälters geprägt. Die bedruckten oder gestanzten Behälter werden dann zur Verwendung bei Bedarf gelagert.

Befüllen der Behälter

• 5 Edelstahltanks mit einem Fassungsvermögen von bis zu 1.000 Gallonen (3784 1) werden bei der Befüllung verwendet. Die Befüllung erfolgt in einem separaten, sterilen Raum mit einem Fördersystem aus vielen ankommenden Bahnen. Maschinenbediener überwachen den automatisierten Prozess. Auf Förderbahnen gelangen Behälter und Verschlüsse in den Füllraum. Die Sonnenschutzlotion fließt von den Bottichen durch Edelstahlrohre zu einer Druckfüllmaschine, die in jeden Behälter eine versenkbare Düse einführt und diese mit einer abgemessenen Menge Sonnenschutzlotion füllt.

Verschließen der Behälter

• 6 Die meisten Behälter werden entlang der Produktionslinie automatisch verschlossen. Einige Behälter enthalten Kappen mit Pumpen, um eine einfache Abgabe des Sonnenschutzmittels zu ermöglichen. Diese Pumpenkappen erfordern eine manuelle Montage durch den Bediener, wenn die Behälter die Füllphase verlassen.

Versand

• 7 Die gefüllten und verschlossenen Behälter werden in Kartons zu je 12 Stück verpackt, zu Pellets verarbeitet und für den Transport zu den Händlern durch Schrumpffolie auf einem Skid befestigt.

Nebenprodukte/Abfälle

Desinfizierte Kunststoffabfälle aus dem Behälterformprozess werden wieder gemahlen und wieder beim Formen verwendet. Behälter mit haben den Druckprozess durchlaufen und weisen Mängel auf, die an andere Unternehmen weitergegeben und zu Produkten wie Terrassenmöbeln verarbeitet werden.

Die Zukunft

Forscher blicken auf die Natur auf der Suche nach der nächsten Welle in der Entwicklung von Sonnenschutzmitteln. Einige Pflanzen haben natürliche Abwehrkräfte gegen die schädlichen Sonnenstrahlen. Zum Beispiel die einzellige Alge namens Dunaliella Bardawil die im Toten Meer gedeiht und die Sinai-Wüste ihren eigenen Sonnenschutz herstellt. Wissenschaftler des Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel, isolierten das Protein, das diese Pflanze produziert, wenn das Sonnenlicht zu intensiv wird. Das Protein wirkt als Sonnendeflektor, indem es Licht dorthin leitet, wo die Photosynthese stattfindet. Überschüssiges Licht, das die Photosynthese stören könnte, wird von einem gelb-orangefarbenen Pigment gemieden, das von den Algen produziert wird.

Der menschliche Körper hat auch eine natürliche Abwehr namens Melanin. Melanin ist das bräunlich-schwarze Pigment, das in Haut und Haaren vorkommt. Es reflektiert und absorbiert ultraviolette Strahlen, um ein breites Schutzspektrum zu bieten. Dunkelhäutige Menschen haben eine höhere Melaninkonzentration und dadurch eine geringere Inzidenz von Hautkrebs sowie weniger körperliche und medizinische Zeichen der Hautalterung. Melanin wurde einst mühsam durch Extraktion aus exotischen Quellen wie Tintenfischen gewonnen und kostete etwa 3.000 US-Dollar pro Unze (101 US-Dollar pro ml). Es kann jedoch jetzt in einem kostengünstigen Verfahren mit Fermentationsgläsern hergestellt werden. Eine Technologie, die als Methode zur Aufnahme von Melanin in Sonnenschutzlotionen verwendet wird, besteht darin, es in Mikroschwämme einzukapseln, die das Melanin auf der Hautoberfläche halten, wo es am wirksamsten ist. Die Mikroschwämme sind für das Auge unsichtbar und nur unter einem Mikroskop zu sehen. Forscher erhalten weiterhin Zustimmung für die vielen Verwendungen von natürlichem und synthetischem Melanin als Inhaltsstoff in Sonnenschutzformulierungen.