Косметика для ценителей настоящего качества
Всего товаров: 0
Сумма: 0.00 руб.
Скидка: 0.00 руб.
Итого: 0.00 руб.
Главная > О преимуществах натуральной косметики > Фотоомоложение и «дозы» солнечного света. Разбираемся подробно.

Фотоомоложение и «дозы» солнечного света. Разбираемся подробно.

© Лисицин Д.В., к.т.н. (оптические и осветительные системы) 

    Мы насытили нашу кожу фотоактивными веществами (про подготовку кожи к сеансам естественного фотоомоложения упоминается здесь), теперь самое время активировать их светом, чтобы запустить полезные фотохимические реакции, направленные на её омоложение. Идти в салон красоты с профессиональными лампами или лазерными источниками, покупать светодиодный прибор для домашнего использования? Но начать можно и с самого простого. Самым щедрым и доступным источником света, как все мы знаем, является наше Солнце, но возникает естественный вопрос – сколько требуется солнечного света и, самое главное – а будет ли его достаточно в наших широтах? Иными словами, какое время нужно находиться на солнце, чтобы эти фотохимические процессы в нашей коже шли максимально эффективно и давали заметный результат?

     Прежде всего следует выяснить, какой физический параметр и какое его значение (т.е. конкретная цифра, так называемая «доза света», по аналогии с лекарствами – ведь свет в правильно подобранных «дозах» тоже, как мы знаем, лекарство!) является мерой фотовоздействия на биологические ткани и, в частности, на кожу.

     Таким параметром, который вызывает пропорциональный ему видимый на нашей коже (или на других живых тканях) эффект, является вся световая энергия, которая проходит через каждый квадратный сантиметр кожи (или другой ткани) за всё время сеанса облучения, т.е. поток световой мощности через единицу площади кожи, умноженный на длительность всего сеанса облучения, и измеряется она в Джоулях / квадратный сантиметр (т.к. Джоули есть Ватты умноженные на секунды). Тогда, сохраняя одинаковое значение этой полной световой энергии на единицу площади кожи в разных условиях (например, один раз – в кабинете дерматокосметолога, направляющего на Вас искусственный источник света, другой раз – гуляя на улице в солнечную погоду, третий раз – лежа на пляже, и т.д.), можно надеяться и на одинаковый косметический результат.

    Так какая же должна быть величина этой световой энергии, чтобы вызвать эффект? Врачи-дерматокосметологи, чтобы достичь привычных для них видимых результатов, на основе своей врачебной практики и накопленного опыта с искусственными источниками красного света в косметических салонах (лазеры, светодиоды или так называемые IPL-лампы импульсного света) для одного фотокосметического сеанса на лице обычно используют световую энергию примерно 15-20 Джоулей на квадратный сантиметр кожи (мы для определенности возьмем 20).

  Теперь, чтобы пересчитать эту световую энергию на естественный солнечный свет, попавший в «красную» полосу поглощения находящихся в коже фотоактивных соединений (фотохромов), и чтобы затем посчитать требующееся время «процедуры» облучения на солнце, для начала нужно узнать поток световой мощности, который приходит от Солнца на верхнюю границу нашей земной атмосферы (ведь в конечном итоге время = энергия : мощность, а с требующейся полной энергией мы, кажется, теперь определились!).

   Из строгих физических законов и геометрических соотношений, зная температуру солнечной поверхности, диаметр нашего светила и расстояние от него до Земли, можно определить, что на каждый квадратный сантиметр «умозрительной поверхности» в верхних слоях атмосферы падает примерно 0,16 Ватт, что очень близко к величине, измеренной точными физическими приборами на спутниках – в среднем 0,14 Ватт на квадратный сантиметр (т.е. по сравнению с теоретическим расчетом, в реальности теряется немного больше солнечной энергии, которая доходит до Земли). Поэтому для определенности и большей точности используем именно измеренную величину, т.е. 0,14 (она называется «солнечной постоянной»).

    Дальше можно рассчитать поток световой мощности, который падает на лицо стоящего на поверхности человека. Атмосфера Земли поглощает проходящие сквозь нее солнечные лучи – принято считать, что в ясную безоблачную погоду, когда Солнце находится в зените (т.е. на экваторе), в атмосфере теряется примерно 20% световой мощности. Но на нашей широте эти потери возрастают, т.к. лучи проходят наклонно и стоящая на их пути толща атмосферы увеличивается. Из физического закона ослабления света П.Бугера можно определить, что летом в околополуденные часы на широте Москвы, когда угловая высота Солнца над горизонтом в среднем составляет примерно 50 градусов, лучи потеряют уже более 25% своей мощности, т.е. на поверхность Земли «упадет» около 75% от того, что пришло на верхнюю границу атмосферы. Кроме того, падающий на лицо поток солнечного света еще будет проекционно сокращаться из-за наклонного падения лучей на поверхность лица.

    Тогда получаем, что на наше лицо будет приходить поток световой мощности 0,14х0,75хCos(50)=0,067 Ватт на квадратный сантиметр, что вполне сопоставимо с той плотностью световой мощности, которую обычно создают на коже мощные светодиодные светильники или даже лечебные лазеры.

   Но главная проблема состоит в том, что у лазера или светодиода практически почти вся излучаемая световая мощность сконцентрирована в «нужной» очень узкой спектральной полосе, подобранной так, чтобы она совпадала с полосой поглощения света тем или иным фотохромом, поэтому излучаемый ими свет практически целиком идет на создание «нужного» эффекта, а Солнышко «раздает» свою световую мощность лишь понемногу (но зато бесплатно!) во всем широком спектре от ультрафиолетового до инфракрасного.

    Так вот, в «красную» полосу поглощения химических соединений порфиринового семейства, а также производных природного хлорофилла, находящуюся около 660 нм, попадает и поглощается в ней на самом деле лишь немногим более 2% от полной световой мощности во всем солнечном спектре, что можно определить из строгого физического закона М.Планка для спектрального распределения мощности излучения от нагретого тела при известной температуре. Т.е. получается, что в летнее время световая мощность Солнца, эффективно расходуемая на активацию порфиринов в живых тканях, составляет всего лишь 0,067х0,02=0,00134 Ватт на каждый квадратный сантиметр кожи.     

     Поэтому, чтобы при такой эффективно поглощаемой световой мощности «накопить» 20 Джоулей на квадратный сантиметр, потребуется время Т=20:0,00134=14925 секунд = 249 минут, т.е. 4 с небольшим часа (а если горизонтально лежать на пляже, то получается, что это можно сделать примерно за 3,5 часа – за счет лучшего угла падения солнечных лучей на лицо).

Ну а если, находясь на улице и оберегая глаза, все время стараться лицо держать направленным прямо на Солнце, то общее время «процедуры» можно сократить до минимума, примерно до 2,5 часов летом в наших широтах.

Так что, находясь на улице в погожий летний день, можно «набрать» нужную «дозу» света для достижения эффекта, и вовсе не обязательно, и даже нежелательно это делать непрерывно в один прием – лучше частями, чтобы не заработать эритему или ожог (лучше даже использовать косметические УФ-абсорберы**, т.к. летом, особенно в околополуденные часы, когда путь лучей через атмосферу Земли самый короткий, в ясную погоду солнечное излучение в своем спектре содержит еще и заметную долю коротковолновой УФ-составляющей, не слишком полезной для организма при долгой экспозиции), но вполне реально в течении 1 светового дня, например при однократном использовании фотоактивного косметического продукта.

    Зимой в безоблачную погоду у нас в максимуме (в среднем примерно 15 градусов над горизонтом) Солнце, с учетом проекционного сокращения падающего потока мощности и ослабления лучей в атмосфере, дает на лице стоящего на ногах человека плотность световой мощности примерно 0,058 Ватт на квадратный сантиметр кожи (хоть «геометрия» падения солнечных лучей на лицо и улучшается по сравнению с летом, но потери света возрастают при прохождении лучами возросшей – за счет их большего, чем летом, наклона – толщи атмосферы на их пути, и на нашей широте превосходят 50%), так что, исходя из таких же расчетов, получаем общее время нахождения на солнце уже около 5 часов. Если же стараться все время направлять лицо прямо навстречу солнечным лучам, то можно лишь немного, примерно на 10-15 минут, сократить длительность «процедуры» зимой.

Но зимой световой день короткий и такие идеальные условия освещения сохраняются совсем ненадолго (да и безоблачная погода по статистике бывает реже, и долго находиться на улице не так комфортно), так что «накопить» нужную «световую дозу» за 1 световой день намного сложнее чем летом, и скорее всего «процедуру» придется разбивать на несколько дней с повторным применением косметики.

Но отчаиваться не стоит, т.к. в принципе и зимой все достижимо!

В отдельных таблицах представим рекомендуемое суммарное время нахождения на солнце в разных условиях для 2-х видов фотоактивных компонентов косметики, чтобы обеспечить на коже эффективно поглощенную ей «световую дозу» 20 Джоулей на квадратный сантиметр (подчеркнем, что непрерывное долгое пребывание на солнце нежелательно, поэтому рекомендуем разбивать время пребывания на части):

 

 

Широта Москвы

Порфирины и хлорофилл

("СОЛ")

Фикобилипротеины, в совокупности

("ПоЛа")

Лето

Прогулка в солнечную погоду

>4 часов

~50 минут

На пляже, лицом вверх

~3,5 часа

~40 минут

Лицом прямо на Солнце

~2,5 часа

~30 минут

 

Зима

Прогулка в солнечную погоду

около 5 часов

~1 час

Лицом прямо на Солнце

>4,5 часов

~55 минут

На других широтах время будет отличаться
(чем дальше от Москвы на юг или север, тем больше отличие)

 

 

 

Сочи и Южный берег Крыма

Порфирины и хлорофилл

("СОЛ")

Фикобилипротеины, в совокупности

("ПоЛа")

Лето

Прогулка в солнечную погоду

>5 часов

~1 час

На пляже, лицом вверх

около 3 часов

~30 минут

Лицом прямо на Солнце

около 2,5 часов

~25 минут

 

Зима

Прогулка в солнечную погоду

>3,5 часов

~45 минут

Лицом прямо на Солнце

около 3,5 часов

~40 минут

Для накопления другой «световой дозы» ( > или < 20 Дж/кв.см), в каждом из рассмотренных случаев
время пребывания на солнце может быть пересчитано пропорционально «дозе»

    Отдельно стоит сказать о возможности естественной солнечной активации фикобилипротеинов (фикоцианинов), содержащихся, например, в микроводоросли Aphanizomenon flos-aquae var.flos aquae (входящей в состав крема ПоЛа).

    В совокупности, данные соединения поглощают свет в достаточно широкой спектральной области от «зеленой» до «красной», и из того же закона Планка для спектрального распределения света от нагретых тел можно посчитать, что на общую область поглощения фикобилипротеинов приходится уже примерно 10% от всей приходящей световой мощности от Солнца (т.е., например, при равной рекомендуемой «световой дозе» требовалось бы уже в 5 раз меньшее время «процедуры», чем для хлорофилл-содержащих продуктов, т.к. там доля поглощенного ими света примерно 2% – см. выше).

Заодно стоит сказать, что врачи в косметологических салонах также часто используют источники с так называемыми IPL-лампами импульсного света (т.е. «intense pulsed light»), представляющими собой газоразрядные лампы со светофильтрами, которые излучают свет одновременно в широком спектре от желто-зеленого до инфракрасного.

Они как раз очень хорошо подходят для активации фикобилипротеинов – как эндогенных, уже содержащихся в коже, так и экзогенных, поступающих в кожу с косметическими средствами (как в нашем случае). Так вот, в спектральной области поглощения света фикобилипротеинами эти лампы за время одного импульса (одной вспышки) обычно дают на поверхности кожи плотность световой энергии в среднем примерно те же 20-30 Джоулей на квадратный сантиметр, поэтому при использовании IPL врачи тоже как правило ориентируются именно на такую же величину или кратную ей (при нескольких вспышках) за один фотокосметический сеанс.

Поэтому в таблицах выше мы приводим в разных условиях время солнечной «процедуры», рассчитанное тем же методом для продуктов, содержащих совокупность фикобилипротеинов (в частности, фикоцианинов), которое требуется для накопления поверхностью кожи той же самой «стандартной» поглощенной «световой дозы» 20 Дж/кв.см.

   В конце сделаем одно замечание. Знатоки могут возразить – почему же мы ничего не говорим об известной и более широкой «фиолетовой» полосе поглощения света порфиринами и хлорофиллом (освобожденным из хлоропластов) на длинах световых волн около 400 нм, т.е. о полосе Соре? Ведь «фиолетовый» пик поглощения еще и более чем в 3 раза выше «красного» (т.е. «световая доза», достаточная для достижения нужного эффекта, должна была бы быть в 3 с лишним раза меньше, чем при красном свете, т.к. фиолетовый свет поглощается именно во столько раз эффективнее, чем красный!), а еще из закона Планка следует, что в эту широкую полосу «ловится» около 5% всей световой мощности от Солнца. Но здесь есть свои серьезные проблемы. Во-первых, фиолетовые лучи на порядок хуже проникают в ткани и в кожу, чем красные, хотя даже красный свет ослабевает примерно в 1,5 раза, когда он проходит кожу толщиной, например, 1 мм (если рассматривать кроме эпидермиса еще и дерму, в которой находятся все важные кожные структуры).

А во-вторых, в отличие от красного, фиолетовый свет еще очень сильно поглощается в верхних слоях кожи гемоглобином (в капиллярах) и коричневым пигментом – меланином (в эпидермисе), что можем видеть из представленных ниже графиков спектрального поглощения света этими компонентами, так что в итоге на нужную глубину фиолетовый свет практически совсем не доходит, а «добегают» лишь совсем немногочисленные «заходящие с флангов» рассеянные фотоны, которые не оказывают заметного влияния на длительность солнечного сеанса (в этом и состоит природная защита нашего организма от коротковолновой части солнечного спектра). «Охватывает» же всю толщину кожи и работает практически лишь красный свет, а фиолетовый можно «заставить» проникать глубже и работать лишь при использовании мощных искусственных медицинских источников и больших длительностей фотопроцедур, или при многократно повторяющихся сеансах облучения.

 

    Последнее, что следует отметить – как видим из полученных длительностей естественных солнечных «процедур», Солнце по обеспечиваемой им на коже эффективно поглощаемой световой мощности оказывается сопоставимым даже с некоторыми профессиональными источниками света в косметических салонах (например, в виде светодиодных матриц, охватывающих большие поверхности кожи и обеспечивающих требуемую плотность световой мощности практически на всей облучаемой поверхности), и значительно выигрывает у многих портативных светодиодных приборов для домашнего применения.

    Как показывают расчеты светораспределения при разных конфигурациях облучения лица светодиодами, при длительностях фотокосметических сеансов, обычно приемлемых для домашних процедур (если этому уделять, например, не более 1-2 часов в день), и при «комфортных» расстояниях облучения сразу достаточно больших кожных поверхностей лица, шеи или области декольте (например, 7-10 см), для накопления той же стандартной «световой дозы» 20 Дж/кв.см требуется суммарная световая мощность светодиодов в одном приборе не менее 1,3 Вт. Это накладывает определенные конструктивные ограничения на портативные источники домашнего применения и достижимо лишь при комбинировании в одном приборе сразу нескольких современных сверхъярких светодиодов.

А имеющиеся в продаже портативные источники с множеством обыкновенных LED, не смотря на громкие слова тех, кто их предлагает, зачастую не обеспечивают «световой дозы», достаточной для достижения заметного результата за приемлемое время процедур. Причина – кроме недостаточной суммарной мощности используемых в них светодиодов, такие диоды как правило еще имеют достаточно широкий, до 40 нм, спектр излучения, поэтому заметная часть от их заявленной излучаемой световой мощности теряется, т.к. ширина эффективной «красной» линии поглощения фотоактивных соединений как правило не превышает 20 нм (т.е. часть световой мощности диодов, как и у Солнца, тоже «проходит мимо» этого полезного но узкого «окна»).

    Еще одним преимуществом Солнца является одновременное облучение сразу всей желаемой поверхности нашей кожи (т.е. сразу всех зон), тогда как портативные источники при требуемой поверхностной плотности световой мощности на коже как правило дают локальное облучение последовательных участков ее поверхности, что делает процедуру еще более долгой.

Кроме того, Солнце одновременно активирует сразу все фотоактивные компоненты, поглощающие свет в разных спектральных областях – уже имеющиеся в коже или попавшие в нее с косметическими средствами, тогда как создание «многоспектральных» искусственных источников света представляет отдельную сложность (а в источниках «белого» света еще более существенны его неэффективные потери, что им, в отличие от Солнца, «не простительно»).

    Единственным недостатком солнечного облучения, как мы уже упоминали, является то, что солнечный спектр включает также ультрафиолет (в т.ч. и коротковолновый УФ-В), который при долгой экспозиции может вызвать негативные последствия, поэтому при непрерывном пребывании на прямом солнечном свету летом рекомендуется наряду с фотоактивными продуктами также применять косметические УФ-абсорберы на основе химических соединений, выборочно поглощающих именно ультрафиолет.

 

**  Косметические УФ-фильтры не должны содержать какие-либо «физические» отражающие компоненты на основе оксида цинка или диоксида титана (во избежание экранирования в т.ч. и красного света!), а могут включать лишь т.наз. «химические» УФ-абсорберы на основе, например, таких соединений, как октокрилен, производные фенилбензимидазола (поглощают УФ-В излучение) и производные дибензоилметана (поглощают УФ-А). «Мягкая» часть составляющей УФ-А излучения около 400 нм также активно поглощается и самими порфириновыми соединениями, являющимися действующими компонентами фотоактивной косметики.