紫外線（UV）是引發(fā)皮膚光老化和癌變的主要環(huán)境因素，防曬霜的實際防護效能因使用方式與實驗室條件差異常被高估。研究表明，日常使用中普遍存在涂抹量不足（僅為標(biāo)準(zhǔn)用傳量20%-50%）、分布不均等問題，疊加環(huán)境因素（汗液、摩擦）及補涂行為差異，顯著削弱防護效果^[1-4]?，F(xiàn)行ISO 24444標(biāo)準(zhǔn)采用的2mg/cm²實驗室測試法難以反映真實防護水平，研究^[5]證實防曬霜與含UV濾劑的化妝品疊加使用可提升防護均勻性，而研究^[6]提出的“合規(guī)性因子”概念強調(diào)需結(jié)合用戶行為特征重新評估防曬效能。本文系統(tǒng)綜述真實場景下的防曬效果測量方法，探討通過多維評估體系（體內(nèi)/體外測試+行為建模）優(yōu)化產(chǎn)品實際防護效能的路徑，為彌合實驗室數(shù)據(jù)與現(xiàn)實應(yīng)用差距提供解決思路。  

 

實驗室測試與真實世界使用的差異
. 實驗室測試標(biāo)準(zhǔn)
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定了嚴(yán)格的防曬測試標(biāo)準(zhǔn)，例如：  
- ISO 24444規(guī)定了SPF的體內(nèi)測定方法，要求以2 mg/cm²的標(biāo)準(zhǔn)量均勻涂抹于皮膚表面，并通過紫外線照射后的紅斑反應(yīng)計算保護效果^[7]。  
- ISO 24442:2022進一步規(guī)范了UVA防護因子的體內(nèi)測定流程，強調(diào)在實驗室條件下需控制環(huán)境變量（如溫濕度）以確保結(jié)果可重復(fù)性^[8]。

 

圖1. 受試者使用防曬霜數(shù)量的應(yīng)用厚度分布圖，垂直折線表示1.18 mg/cm²的總中位厚度

. 真實世界使用情況
消費者實際涂抹行為與實驗室標(biāo)準(zhǔn)存在顯著偏離：  
- 涂抹量不足：研究顯示，用戶平均涂抹量僅為0.5–1.5 mg/cm²，遠低于實驗室要求的2 mg/cm²^[6]。例如，Pissavini等（2013）^[6]的圖1應(yīng)用厚度分布圖顯示，10種SPF30的防曬霜中，用戶實際涂抹量中位數(shù)僅為1.18 mg/cm²。

 

圖2.防曬霜通常涂得不夠，含熒光染料的防曬霜可以有效說明這一問題

- 涂抹不均勻：通過熒光成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)，防曬霜在皮膚上常呈“斑塊狀”分布，導(dǎo)致局部UV防護不足。Lademann等（2004）的熒光分布圖（圖2）^[4]直觀展示了這一現(xiàn)象。    

. 影響因素分析
真實使用中的防曬效果受多重因素干擾：  
- 環(huán)境因素：汗水、水浸或摩擦?xí)铀俜罆袼魇?。例如，Beyer等（2010）的實驗顯示，水中浸泡30分鐘后，防曬霜的SPF值會下降30%以上。

圖 3. SPF 方差與粗糙度關(guān)系圖

- 產(chǎn)品配方與用戶行為：高SPF防曬霜常因質(zhì)地粘稠而導(dǎo)致用戶減少用量。Pissavini等（2012）的圖3（SPF方差與粗糙度關(guān)系圖）表明^[10]，粗糙質(zhì)地（如凝膠類產(chǎn)品）顯著降低涂抹均勻性，進而削弱保護效果。

在Pissavini等（2013）的文章里也量化了不同防曬霜的實際保護效果，顯示在幾款SPF30的產(chǎn)品中，僅1款達到高防護級別，其余因用戶行為限制導(dǎo)致防護效果降至中等或低防護^[6]。

 

表1.  計算每種標(biāo)記SPF 30的防曬產(chǎn)品的功效（以SPFin體內(nèi)效果表示）

. 實驗室與真實使用的防曬差異總結(jié)

總結(jié)：實驗室測試與真實使用的差異主要源于涂抹行為和環(huán)境干擾，未來需通過改進測試標(biāo)準(zhǔn)（如納入用戶行為模擬）和產(chǎn)品設(shè)計（如優(yōu)化質(zhì)地）縮小這一鴻溝。

 

真實世界防曬效果的測量方法  

. 體內(nèi)測量方法
1. 最小紅斑劑量（MED）測試：  
- 原理：通過測定紫外線照射后皮膚產(chǎn)生紅斑的閾值劑量，計算防曬霜的保護效果（SPF = 保護皮膚MED / 未保護皮膚MED）。  

 

表2.  SPF在分層和每次應(yīng)用的實際應(yīng)用條件下的結(jié)果（n =14 )

表3.  使用標(biāo)有防曬因子（SPF）的測試產(chǎn)品及其活性成

- 應(yīng)用：Kim等（2021）采用MED測試評估疊加防曬霜與彩妝的SPF提升效果，表2 顯示了所有參與者在實際使用減少防曬霜和化妝品用量后疊加所達到的SPF值[9]。根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，參與者編號3、4、7和14的數(shù)據(jù)被排除在外。如表2所示，疊加防曬霜和化妝品后的SPF值高于各成分部分SPF值的總和。當(dāng)1mg/cm2的防曬霜和0.7mg/cm²的氣墊粉底疊加時，SPF值為40.2，比SPF 19.0和SPF 10.7的總和顯著高出35.8％。在另一種實際使用條件下，1 mg/cm²的防曬霜、0.7 mg/cm²的粉底液和 0.5 mg/cm²的粉餅的疊加可達到 SPF 37.9，比 SPF 19.0、SPF 7.7 和 SPF 5.3 的總和高出 18.8%。綜合起來的結(jié)果表明，疊加防曬霜和化妝品可達到的 SPF 超過單個產(chǎn)品 SPF 值的總和。

- 局限性：依賴人工視覺評估紅斑，可能引入主觀誤差。

 
. 體外測量方法
1. 透射光譜法：  
- 原理：將防曬霜均勻涂抹于粗糙度模擬皮膚的PMMA板上，測定紫外線透射率以計算SPF。  
- 應(yīng)用：Pissavini等（2012）的SPF方差與粗糙度關(guān)系圖表明，高粗糙度基材（Ra > 3 μm）導(dǎo)致SPF變異系數(shù)（CV）增加至25%以上，提示涂抹均勻性對保護效果的影響^[10]。（如圖3所示）
- 優(yōu)勢：可標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境變量，快速篩選配方性能。  

 

圖 3. SPF 方差與粗糙度關(guān)系圖

2. 表面粗糙度與均勻性分析：  
- 共焦光學(xué)技術(shù)：通過非接觸式表面形貌儀（如Altisurf 500M）量化防曬霜涂抹后的表面粗糙度參數(shù)（如Ra、Rz）。Pissavini等（2012）的表II（粗糙度參數(shù)與SPF方差）顯示，Ra值每增加1 μm，SPF方差上升約30%^[10]。  

 

表4. 四種名義SPF值為30的防曬產(chǎn)品的Ra和SPF方差呈正相關(guān)

 

- 應(yīng)用場景：用于評估不同配方（如乳液 vs. 凝膠）的涂抹性能差異。

. 計算機模擬與預(yù)測模型
1. 線性劑量-響應(yīng)模型：  
- 公式：SPF_{invivoveritas}=1+CF×(SPF_labelled-1)  其中r為實際涂抹厚度（mg/cm²）^[6]。  
- 應(yīng)用：Pissavini等（2013）通過該模型預(yù)測標(biāo)稱SPF30產(chǎn)品的實際保護效果僅為15.5–24.1^[6]。 

 

圖4. 在一系列標(biāo)記的 SPF 中，SPF 體內(nèi)驗證值與涂抹難易程度之間的關(guān)系，以 %CV 表示

 

2. 多因素回歸分析：  
- 模型：log(SPF方差) = c0 + c1Ra + c2Rp + ... + c10Vw，涵蓋10項表面粗糙度參數(shù)^[7]。  
- 驗證：圖6（預(yù)測和實測的SPF方差散點圖）顯示模型預(yù)測值與實測值高度相關(guān)（R² > 0.9），證實其可靠性^[7]。

 

圖5. 根據(jù)公式 1 和回歸線比較觀察到的和預(yù)測的 SPF 方差。

 

. 新興技術(shù)應(yīng)用
1. 智能傳感器與可穿戴設(shè)備：  
- 原理：集成紫外線傳感器與汗液檢測模塊，實時監(jiān)測防曬霜流失率。  
- 潛力：可結(jié)合用戶行為數(shù)據(jù)（如補涂頻率）優(yōu)化防曬建議，但目前尚未大規(guī)模驗證。  

2. 人工智能圖像分析：  
- 案例：Heerfordt等（2018）通過AI算法分析防曬霜涂抹后的黑光成像照片，量化覆蓋率與均勻性（圖6：覆蓋率熱力圖）^[11]。  

 

圖6. 受試者腿部后側(cè)涂抹前（a）、涂抹一次后（b）和涂抹兩次后（c）的黑光照片。受試者下背部 6 個方格的黑光照片，防曬霜的用量依次增加：0 mg/cm²；0.25 mg/cm²；0.5 mg/cm²；1.0 mg/cm²；1.5 mg/cm²；和 2.0 mg/cm²。涂抹量寫在圖片上（d）。涂有防曬霜的皮膚看起來比未涂防曬霜的皮膚更暗

防曬霜的合規(guī)性與使用行為

防曬霜的實際保護效果不僅取決于其配方性能，更與用戶的涂抹行為（即“合規(guī)性”）密切相關(guān)。

. 合規(guī)性因子（Compliance Factor, CF）的量化
- 定義：CF反映用戶實際涂抹厚度（r）與實驗室標(biāo)準(zhǔn)（2 mg/cm²）的比值，計算公式為 CF = t/2 ^[6]。  
- 應(yīng)用：Pissavini等（2013）的表（合規(guī)性系數(shù)與真實SPF對比）顯示，標(biāo)稱SPF30的產(chǎn)品中，CF范圍從0.50（產(chǎn)品B）到1.05（產(chǎn)品A），導(dǎo)致實際SPF差異顯著（15.5 vs. 31.4）^[6]。 （如表1所示）

. 用戶行為模式分析
1. 涂抹頻率與補涂意愿：  
- 數(shù)據(jù)：Diffey等（2009）的調(diào)查顯示，僅23%的海灘游客會每2小時補涂防曬霜，而78%因“使用不便”減少補涂^[9]。    
2. 產(chǎn)品劑型與用戶偏好：  
- 研究：Solky等（2007）對比乳液、噴霧和凝膠配方的用戶接受度，發(fā)現(xiàn)酒精基噴霧因“清爽質(zhì)地”獲得最高滿意度^[13]。  
- 影響：高接受度劑型（如噴霧）的平均涂抹量比凝膠高30% ^[13]。  

本期文章主要圍繞真實世界中防曬效果的測量問題展開討論，系統(tǒng)梳理了實驗室測試與實際使用之間的顯著差異，詳細分析了影響防曬效果的關(guān)鍵因素，包括用戶涂抹行為和環(huán)境因素，并介紹了多種測量方法及其優(yōu)缺點，探討了“合規(guī)性因子”的量化方法及其在評估實際防曬效果中的應(yīng)用。在下篇文章中，我們將重點關(guān)注如何提升真實世界中的防曬效果，包括產(chǎn)品設(shè)計的改進策略、用戶教育與宣傳方法、以及標(biāo)簽與標(biāo)識的優(yōu)化方案，探討未來防曬的個性化建議及新技術(shù)應(yīng)用的前景，為行業(yè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，敬請期待。

 

參考文獻
[1]    Faurschou, H.C. Wulf, The relation between sun protection factor and amount of suncreen applied in vivo, British Journal of Dermatology, Volume 156, Issue 4, 1 April 2007, Pages 716–719,
[2]    Petersen B, Wulf H C. Application of sunscreen− theory and reality[J]. Photodermatology, photoimmunology & photomedicine, 2014, 30(2-3): 96-101.
[3]    P. Autier, M. Boniol, G. Severi, J‐F. Doré, For The European Organization For Research And Treatment Of Cancer Melanoma Co‐Operative Group, Quantity of sunscreen used by European students, British Journal of Dermatology, Volume 144, Issue 2, 1 February 2001, Pages 288–291,
[4]    Lademann J, Schanzer S, Richter H, et al. Sunscreen application at the beach[J]. Journal of cosmetic dermatology, 2004, 3(2): 62-68.
[5]    Kim D, Ko M, Kim K. Skin tactile surface restoration using deep learning from a mobile image: an application for virtual skincare[J]. Skin Research and Technology, 2021, 27(5): 739-750.
[6]    Pissavini M, Doucet O, Diffey B. A novel proposal for labelling sunscreens based on compliance and performance[J]. International Journal of Cosmetic Science, 2013, 35(5): 510-514.
[7]    ISO 24444:2019. Cosmetics — Sun protection test methods — In vivo determination of the sun protection factor (SPF).
[8]    ISO 24442:2022. Cosmetics — Sun protection test methods — In vivo determination of the UVA protection factor.
[9]    Kim, M. A., et al. (2021). Layering sunscreen with facial makeup enhances its sun protection factor under real-use conditions. Skin Research and Technology, 27(5), 751-757.
[10]    Pissavini, M., et al. (2012). Predicting the efficacy of sunscreens in vivo veritas. International Journal of Cosmetic Science, 34(1), 44-48.
[11]    Heerfordt I M, Torsnes L R, Philipsen P A, et al. Sunscreen use optimized by two consecutive applications[J]. PLoS One, 2018, 13(3): e0193916.
[12]    B.L. Diffey, Z. Norridge, Reported sun exposure, attitudes to sun protection and perceptions of skin cancer risk: a survey of visitors to Cancer Research UK’s SunSmart campaign website, British Journal of Dermatology, Volume 160, Issue 6, 1 June 2009, Pages 1292–1298
[13]    Solky B A, Phillips P K, Christenson L J, et al. Patient preferences for facial sunscreens: a split-face, randomized, blinded trial[J]. Journal of the American Academy of Dermatology, 2007, 57(1): 67-72.
[14]    Brown, S., & Diffey, B. L. (1986). The effect of applied thickness on sunscreen protection: in vivo and in vitro studies. Photochemistry and Photobiology, 44(5), 509-513.

 

來源：榮格-《 國際個人護理品生產(chǎn)商情》

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