Zonnebrandcrème met zinkoxide, een veelgebruikt ingrediënt, verliest veel van zijn effectiviteit en wordt giftig na twee uur blootstelling aan ultraviolette straling, volgens een samenwerking waarbij wetenschappers van de Oregon State University betrokken waren.

De toxiciteitsanalyse omvatte zebravissen, die een opmerkelijke gelijkenis vertonen met mensen op moleculaire, genetische en cellulaire niveaus, wat betekent dat veel zebravisstudies direct relevant zijn voor mensen.

De bevindingen zijn vandaag gepubliceerd in Fotochemische en fotobiologische wetenschappen.

Het onderzoeksteam, waaronder de faculteit Robyn Tanguay en Lisa Truong van het College of Agriculture Sciences en afgestudeerde collega Claudia Santillan, trachtte belangrijke maar grotendeels verwaarloosde vragen te beantwoorden met betrekking tot de enorme wereldwijde markt voor zonnebrandmiddelen, Statista voorspelde dat het tegen het einde van het decennium meer dan $ 24 miljard waard zou zijn.

De vragen:Hoe stabiel, veilig, en effectief zijn zonnebrandcrème-ingrediënten in combinatie in plaats van als afzonderlijke verbindingen - en zo komen ze in aanmerking voor goedkeuring door de Food and Drug Administration - en hoe zit het met de veiligheid van chemische producten die het gevolg zijn van reacties veroorzaakt door blootstelling aan zonlicht?

"Zonnebrandmiddelen zijn belangrijke consumentenproducten die de blootstelling aan UV-straling en dus huidkanker helpen verminderen, maar we weten niet of het gebruik van sommige zonnebrandformuleringen onbedoelde toxiciteit kan hebben vanwege interacties tussen sommige ingrediënten en UV-licht, " zei Tanguay, een OSU vooraanstaande professor en een internationale expert in toxicologie.

Wat het publiek denkt over de veiligheid van zonnebrandmiddelen heeft fabrikanten, vaak gebaseerd op beperkte gegevens, om veel van sommige ingrediënten te gebruiken en andere te beperken, ze zei. Bijvoorbeeld, oxybenzone is effectief stopgezet vanwege bezorgdheid dat het koraalriffen schaadt.

"En zonnebrandmiddelen die anorganische verbindingen bevatten zoals zinkoxide of titaniumdioxide, die UV-stralen blokkeren, worden steeds zwaarder op de markt gebracht als veilige alternatieven voor de organische verbindingen met kleine moleculen die de stralen absorberen, ' zei Tanguay.

Wetenschappers, waaronder James Hutchinson en Aurora Ginzburg van de University of Oregon en Richard Blackburn van de University of Leeds, maakten vijf mengsels met de UV-filters - de actieve ingrediënten in zonnebrandmiddelen - van verschillende producten die verkrijgbaar zijn in de Verenigde Staten en Europa. Ze maakten ook extra mengsels met dezelfde ingrediënten, plus zinkoxide aan de onderkant van de commercieel aanbevolen hoeveelheid.

De onderzoekers stelden de mengsels vervolgens gedurende twee uur bloot aan ultraviolette straling en gebruikten spectroscopie om hun fotostabiliteit te controleren, d.w.z. wat deed zonlicht met de verbindingen in de mengsels en hun UV-beschermende eigenschappen?

De wetenschappers keken ook of de UV-straling ervoor had gezorgd dat een van de mengsels giftig werd voor zebravissen, een veelgebruikt modelorganisme dat in vijf dagen van ei naar zwemmen gaat, en vond dat het UV-blootgestelde mengsel zonder zinkoxide geen significante veranderingen in de vissen veroorzaakte.

"Er zijn verschillende onderzoeken geweest die hebben aangetoond dat zonnebrandmiddelen snel kunnen reageren onder blootstelling aan UV - de specifiek bedoelde instelling voor hun gebruik - dus het is behoorlijk verrassend hoe weinig toxiciteitstests zijn uitgevoerd op de fotodegradatieproducten, " zei Truong. "Onze bevindingen suggereren dat in de handel verkrijgbare formules op basis van kleine moleculen, die de basis vormden voor de formules die we bestudeerden, kan worden gecombineerd in verschillende ingrediëntverhoudingen die fotodegradatie minimaliseren."

Maar wetenschappers zagen grote verschillen in fotostabiliteit en fototoxiciteit wanneer zinkoxidedeeltjes werden toegevoegd - ofwel nanodeeltjes ofwel de grotere microdeeltjes.

"Met elke grootte van de deeltjes, zinkoxide degradeerde het organische mengsel en veroorzaakte een verlies van meer dan 80% aan organische filterbescherming tegen ultraviolet-A-stralen, die 95% uitmaken van de UV-straling die de aarde bereikt, " zei Santillan. "Ook, de door zinkoxide geïnduceerde fotodegradatieproducten veroorzaakten een significante toename van defecten aan de zebravis die we gebruikten om de toxiciteit te testen. Dat suggereert dat zinkoxidedeeltjes leiden tot afbraakproducten waarvan de introductie in aquatische ecosystemen milieugevaarlijk is."

Tanguay zei dat ze verrast was dat alle vijf mengsels van kleine moleculen over het algemeen fotostabiel waren, maar niet verrast dat het toevoegen van zinkoxidedeeltjes leidde tot toxiciteit bij UV-straling.

"Als een team in Oregon State dat gespecialiseerd is in het bestuderen van de toxiciteit van nanodeeltjes, deze resultaten waren geen schok, " zei ze. "De bevindingen zouden veel consumenten verrassen die worden misleid door 'nano-vrije' labels op op mineralen gebaseerde zonnefilters die impliceren dat de zonnefilters veilig zijn, alleen maar omdat ze die kleinere deeltjes niet bevatten. Elke grootte van metaaloxidedeeltjes kan reactieve oppervlakteplaatsen hebben, of het minder dan 100 nanometer is of niet. Belangrijker dan grootte is de metalen identiteit, de kristalstructuur en eventuele oppervlaktecoatings."