夏天到了，面對毒辣的陽光，如果想避免紫外線對皮膚造成的傷害，除了物理防御（如傘、帽）外，防曬霜也是必不可少的。關(guān)于鑒別是不是買了一瓶假的防曬霜，之前也在相關(guān)粉體知識(shí)的文章中科普過，而今天要討論的主題是：防曬霜里的功能粉體，是不是都是納米級(jí)的才最好？

物理防曬劑的初步認(rèn)識(shí)

首先要了解一下，防曬霜的防曬方式主要可分成兩類，一是物理防曬，二是化學(xué)防曬。前者是靠利用物理學(xué)原理，依靠物理防曬劑的反射作用屏蔽紫外線；后者則是利用吸收紫外線的原理來防曬，這里主要討論的是前者。

目前投入應(yīng)用的物理防曬劑中，最重要的就是TiO₂（二氧化鈦）和ZnO（氧化鋅）。它們涂抹在臉上后不會(huì)被皮膚吸收，而是在皮膚表面形成防護(hù)墻將紫外線反射走，因此一直被認(rèn)為對皮膚幾乎無害。其中，TiO₂是UVB波段防曬劑，并不能阻止UVA對皮膚造成的傷害；而ZnO是全波段防曬劑，既防UVA又防UVB。

某品牌防曬霜成分節(jié)選（來源：CosDNA）

看上去物理防曬霜似乎很完美，實(shí)則不然。由于TiO₂和ZnO兩者都可以反射可見光，因此若涂太多，或配方中TiO₂和ZnO的添加量太大，涂上后就很容易泛白，導(dǎo)致臉與其他位置存在色差（可以腦補(bǔ)一下用白色油漆刷墻的感覺）。目前解決泛白問題的主流方法，就是減小這些物理防曬劑的顆粒粒度——只要顆粒夠小，小到可以讓可見光通過，就可以達(dá)到透明的視覺效果。

左邊就是用了防曬霜后泛白的效果

不過物理防曬劑的抗抗紫外能力往往與粒度密切相關(guān)，當(dāng)其粒徑等于或小于光波波長的一半時(shí)，對光的反射、散射量最大，屏蔽效果最好。查閱資料可知，UVA的波長較長，介于320-420nm，而UVB波長較短，介于290-320nm；TiO₂小于100nm就幾乎是透明的，而ZnO則是200nm以下。綜合考慮下，這是不是意味著對TiO₂/ZnO來說，粒徑在100 nm/200nm左右就是最好的呢？

物理防曬劑的最佳粒度

其實(shí)在體系中，金屬氧化物并不會(huì)以初級(jí)顆粒即單體或它們被生產(chǎn)出時(shí)的粒徑存在，而是以聚集體和附聚物的群簇方式存在。在不使用非常高能量的球磨技術(shù)的情況下，是無法還原為單體的。

由于單體的粒徑與其聚集體的尺寸相關(guān)，因此其單體的粒徑通常決定紫外線吸收以及皮膚增白的性能。某產(chǎn)品研究表明：

①具有最佳UVB吸收并兼具最小皮膚增白效果的TiO₂初級(jí)顆粒粒徑為10-15 nm或尺寸在110-130 nm范圍內(nèi)的聚集體；

②對UVA有最佳吸收效果的顆粒，其初級(jí)粒徑應(yīng)為35-60 nm或聚集體為150-180 nm的顆粒；

③對于ZnO，為了達(dá)到具有最大UVA吸收的效果，可使用粒徑為20-60 nm的初級(jí)顆粒或160-200 nm的聚集體。

二氧化鈦顆粒

“納米”帶來的隱患

納米級(jí)物理防曬雖然優(yōu)化了使用體驗(yàn)，但同時(shí)也產(chǎn)生了一些安全問題，那就是納米顆粒本身對皮膚的傷害。

2017年，歐盟委員會(huì)正式通過歐洲化學(xué)品管理局（ECHA）將二氧化鈦（TiO2、鈦白粉）列入懷疑通過吸入可能引起癌癥的物質(zhì)分類的建議。出于對該方面安全隱患的考慮，去年法國就有相關(guān)協(xié)會(huì)向政府提出，應(yīng)在包括牙膏、藥品等所有入口產(chǎn)品全面禁用二氧化鈦。至于用于皮膚上的風(fēng)險(xiǎn)，目前一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，雖然絕大多數(shù)TiO₂顆粒只能達(dá)到角質(zhì)層，但也有少量納米級(jí)TiO₂可以滲透進(jìn)真皮層，甚至可以到達(dá)動(dòng)物體內(nèi)其他器官。

二氧化鈦被認(rèn)為是可能引起癌癥的物質(zhì)

另外，納米級(jí)顆粒的化學(xué)反應(yīng)性也是一個(gè)大隱患，尤其是TiO₂。它在經(jīng)紫外線照射時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高反應(yīng)活性的自由基，并與配方中的成分產(chǎn)生反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)品變色以及產(chǎn)生異味，因此需要對微粉化的金屬氧化物需要進(jìn)行粉體包覆技術(shù)處理以降低其風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，包覆還提高了金屬氧化物在乳液的水相或油相中的分散性，還可以改善其抗水性（如使用疏水材料包裹）。

資料顯示，ZnO的最佳包覆材料是二氧化硅和三乙氧基辛基硅烷，對TiO₂進(jìn)行包裹的則為二氧化硅、氧化鋁，其中聚二甲基硅氧烷可用可不用。不過，目前市售的很多ZnO制劑都是未經(jīng)包裹處理的。

總結(jié)

顯然，物理防曬劑的粒度確實(shí)是很關(guān)鍵的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)，但想要更高效、安全地應(yīng)用其防曬性，還有更多的因素需要進(jìn)行考慮，如晶型、表面包覆改性工藝等。尤其是在降低其可能帶來的安全隱患方面，還需要做更多的工作。

資料來源：

《科普 | 納米級(jí)防曬霜真的安全嗎？》by柴知道

《配制優(yōu)異的物理防曬產(chǎn)品》By George Deckner

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