Sharing Chemistry with the Community

Hóa học của kem chống nắng

Với thời tiết nắng nóng như thế này, khi chúng ta ra đường hầu như ai cũng tìm cách che chắn cơ thể khỏi ánh nắng mặt trời chói chang. Tuy nhiên đôi khi da bạn vẫn bị cháy nắng. Một cứu cánh trong trường hợp này là kem chống nắng. Đó là một sản phẩm mà nhiều người trong chúng ta có thể tìm thấy được, nhưng bạn đã có hóa học để cảm ơn vì nó ngăn cản làn da của bạn biến thành màu đỏ tôm hùm trong ánh mặt trời mùa hè.

Có một số phân tử hóa học được sử dụng trong kem chống nắng hiện có, với công thức chính xác thực sự tùy thuộc vào nơi bạn sống trên thế giới. Ngoài ra, hóa học của các phân tử này có thể giúp giải thích tại sao kem chống nắng phải được bôi lại định kỳ. Vì thế, chủ đề hóa học hôm nay của chúng ta sẽ là hóa học của kem chống nắng nhé!

Tổng quan

Để hiểu được sự bảo vệ của kem chống nắng, trước tiên chúng ta phải hiểu những gì chúng ta đang cố gắng bảo vệ chính mình. Kem chống nắng được thiết kế để bảo vệ chúng ta khỏi tia cực tím từ mặt trời; do những tia này có bước sóng ngắn hơn ánh sáng khả kiến. Hơn nữa, mặt trời phát ra rất nhiều năng lượng ở dạng UV và người ta chia ra thành 3 loại chính là UVA, UVB và UVC.

Phân loại tia UV

UVB (bước sóng ~ 290-320nm) chịu trách nhiệm cho khoảng 5% bức xạ tia cực tím đến Trái Đất, với phần lớn nó cũng bị hấp thụ bởi khí quyển. Nó làm cho làn da của bạn tạo ra nhiều melanin hơn, đó là nguyên nhân gây ra hiệu ứng rám nắng khi ngồi dưới ánh mặt trời.

Tuy nhiên, nó cũng có thể gây cháy nắng và tổn thương DNA trực tiếp, có thể làm tăng nguy cơ phát triển ung thư da. Một sản phẩm kem chống nắng đã xuất hiện khoảng năm 1928, và hầu hết các loại kem chống nắng ra đời đầu tiên này được bào chế để bảo vệ da chống lại tia UVB.

Trong khi đó, UVA (bước sóng ~ 320-400nm) chịu trách nhiệm cho tỷ lệ lớn nhất của bức xạ tia cực tím từ mặt trời đến bề mặt Trái đất – khoảng 95%. UVA có thể xâm nhập sâu vào da nhiều hơn so với UVB, xuống mô liên kết. Điều này gây ra sự nhăn nheo và lão hóa sớm của da. UVA cũng có thể tạo ra các loại phản ứng trong da, và do đó gián tiếp gây tổn thương DNA, và góp phần làm tăng nguy cơ ung thư da.

Trong một thời gian nó được xem là tương đối vô hại khi so với UVB, nhưng bây giờ thiệt hại gây ra có thể bắt đầu được hiểu. Vì thế, kem chống nắng đã sử dụng các hóa chất khác nhau để che chắn phần này của quang phổ UV.
Tuy nhiên, với UVC (bước sóng ~ 290-100nm) thì không phải là một vấn đề, vì nó bị hấp thụ bởi ozone trong bầu khí quyển trước khi nó có thể chạm tới bề mặt Trái Đất.

Vì vậy, kem chống nắng hoạt động như thế nào về mặt hóa học?

Cả hóa chất vô cơ và hóa chất hữu cơ đều có thể được sử dụng để bảo vệ. Hai hợp chất vô cơ được sử dụng là titanium dioxide và zinc oxide. Những hợp chất này thường được mô tả đơn thuần là cung cấp một rào cản vật lý, phản chiếu với ánh sáng tia cực tím, nhưng trên thực tế chúng có thể hấp thụ bức xạ tia cực tím, và tiêu tan nó một cách vô hại. Kem chống nắng đầu tiên chứa những hóa chất này sẽ để lại một lớp màu trắng có thể nhìn thấy trên da.

Trong kem chống nắng hiện nay, sử dụng kết hợp các hóa chất vô cơ với hóa chất hữu cơ. Do cấu trúc hóa học của chúng, liên kết hóa học trong một số hóa chất hữu cơ có thể hấp thụ các photon của ánh sáng tia cực tím – năng lượng này sau đó bị tiêu tan vô hại dưới dạng nhiệt.

Các biến thể trong cấu trúc có thể dẫn đến sự hấp thụ ở các bước sóng khác nhau, có nghĩa là một hỗn hợp của các hóa chất hữu cơ này thường được sử dụng để đảm bảo bảo vệ chống lại phạm vi đầy đủ của các bước sóng UVA và UVB.

Tại sao kem chống nắng lại phải được bôi hay thoa lại?

Những hóa chất hữu cơ này cũng giải thích, ở một mức độ nào đó, tại sao kem chống nắng lại phải được bôi hay thoa lại. Một số hóa chất hữu cơ được sử dụng sẽ là photostable (bền quang); nghĩa là, chúng sẽ không bị vỡ khi tiếp xúc với ánh sáng tia cực tím.

Tuy nhiên, một số chất trong số chúng sẽ từ từ phá vỡ khi chúng hấp thụ ánh sáng tia cực tím theo thời gian. Trong đó hợp chất avobenzene, là một trong những thí dụ điển hình về điều này.

Các hóa chất khác có thể được thêm vào để giúp làm chậm sự cố này, nhưng nó có thể là một trong những lý do tại sao cần thiết để bôi lại kem chống nắng thường xuyên. Những lý do rõ ràng hơn bao gồm thực tế rằng ngay cả kem chống nắng được cho là “chịu nước” sẽ vẫn bị rửa trôi, đó là lý do tại sao quy định hiện nay cho biết kem chống nắng cũng nên xác định khoảng thời gian mà chúng vẫn duy trì tính chống nước.

Một số lưu ý và một vài điều thú vị

Dù bạn có ý tưởng về những loại hóa chất có trong kem chống nắng thì bạn không nên tự mình sản xuất tại nhà nhé! Vì tất cả các sản phẩm đều trải qua quá trình thử nghiệm nghiêm ngặt, trước khi chúng được phép sử dụng trong kem chống nắng và tất cả đều có giới hạn về số lượng có thể được sử dụng, để đảm bảo chúng không ở gần mức có thể gây hại.

Một số được hấp thụ qua da nhiều hơn những loại khác, nhưng điều này được tính vào trong thử nghiệm an toàn, vì vậy không có lý do gì để lo lắng cả các bạn ạ!

Có một lưu ý thú vị cuối cùng là có rất nhiều hóa chất được phép sử dụng trong kem chống nắng ở EU (28) và Úc (34) khi so sánh với Hoa Kỳ (17). Đặc biệt, một số hóa chất ngăn chặn cả bức xạ UVA và UVB vẫn chưa được FDA chấp thuận mặc dù đã được sử dụng trong nhiều năm ở các nước khác.

Điều này có liên quan đến một thực tế rằng, ở Mỹ, kem chống nắng được xếp vào loại thuốc không bán theo toa, trong khi ở các quốc gia khác, nó được xếp vào loại mỹ phẩm. Kết quả là, quy trình phê duyệt của FDA có vẻ hơi chậm chạp – một hợp chất mới chưa được phê duyệt từ năm 1999, và có ít nhất 8 hợp chất mới đang chờ phê duyệt, một số đã chờ đợi hơn một thập kỷ.

Đến đây thì các bạn đã hiểu cơ bản phần nào về hóa học của kem chống nắng rồi đúng không nào! Hi vọng lần sau sử dụng thì các bạn có thể tự tin xài nó và không quên cảm ơn hóa học đã giúp bảo vệ da của bạn.

Tham khảo Compound Interest, WHO, Kênh 14 và doi: 10.1016/j.jaad.2010.01.005.

Trả lời