UCLA-Forscher entwickeln Sonnenschutz der nächsten Generation – ohne weißen Film

Wissenschaftler der UCLA haben eine mineralische Sonnenschutzformel entwickelt, die weitaus weniger blasse, kreidige Rückstände hinterlässt, die Menschen oft davon abhalten, täglich Sonnenschutz zu verwenden. Die Formel mit Lichtschutzfaktor 30 könnte die Anwendung von Sonnenschutzmitteln für ein breiteres Spektrum an Hauttönen einfacher und attraktiver machen.

Neugestaltung von Zinkoxid zur Verringerung des Weißschleiers

Dermatologen empfehlen seit langem die tägliche Verwendung von Sonnenschutzmitteln, um die Belastung durch ultraviolette Strahlung zu reduzieren. Zu viel ultraviolette Strahlung ist die häufigste vermeidbare Ursache für Hautkrebs, der in den Vereinigten Staaten die häufigste Krebsart darstellt. Auch in Europa zählt Hautkrebs zu den häufigsten Krebserkrankungen, wobei insbesondere der nicht-melanotische Hautkrebs eine große Zahl von Erkrankungen verursacht. Das maligne Melanom ist zwar seltener, gehört jedoch zu den gefährlichsten Formen, da es frühzeitig Metastasen bilden kann. Trotz dieser Risiken tragen viele Menschen nicht regelmäßig Sonnenschutz auf. Ein häufiger Kritikpunkt ist, dass mineralische Sonnenschutzmittel, die Zinkoxid enthalten, einen auffälligen weißen oder grauen Film auf der Haut hinterlassen können.

Eine von Forschern des UCLA Health Jonsson Comprehensive Cancer Center geleitete Studie legt nahe, dass das Problem gelöst werden könnte, ohne einen völlig neuen chemischen Wirkstoff zu entwickeln. Stattdessen veränderten die Forscher die physikalische Form der Zinkoxidpartikel, die bereits in vielen mineralischen Sonnenschutzmitteln verwendet werden. Das Team formte Zinkoxid zu mikroskopisch kleinen vierarmigen Strukturen um, die als Tetrapoden bekannt sind. Den Forschern zufolge boten diese Partikel einen starken Schutz vor schädlicher UV-Strahlung und verursachten dabei weniger Weißschleier als herkömmliche Zinkoxid-Formulierungen.

Die in ACS Materials Letters veröffentlichten Ergebnisse könnten zur Hautkrebsprävention beitragen, indem sie mineralische Sonnenschutzmittel attraktiver machen und Menschen mit einer größeren Vielfalt an Hauttönen zur regelmäßigen Anwendung ermutigen. „Hier geht es nicht nur um Kosmetik“, sagte der leitende Autor der Studie, Paul S. Weiss, der einen UC-Präsidentenlehrstuhl innehat und als angesehener Professor für Chemie und Biochemie, Bioingenieurwesen sowie Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der UCLA sowie als Forscher am UCLA Health Jonsson Comprehensive Cancer Center tätig ist. „Wenn eine Verbesserung des Aussehens von Sonnenschutzmitteln zu einer konsequenteren Anwendung führt, könnte dies echte Auswirkungen auf die Hautkrebsprävention haben.“

Warum das Aussehen von Sonnenschutzmitteln wichtig ist

Die potenziellen Vorteile könnten für Menschen mit dunkleren Hauttönen besonders bedeutend sein. Sie neigen oft weniger dazu, Sonnenschutzmittel konsequent zu verwenden, und erhalten eine Hautkrebsdiagnose eher in einem späteren Stadium. Obwohl das Melanom, die tödlichste Form von Hautkrebs, bei Menschen mit dunklerer Hautfarbe seltener auftritt, deuten Forschungsergebnisse darauf hin, dass sie ein deutlich höheres Risiko haben, an dieser Krankheit zu sterben. Ein Grund dafür ist, dass das Melanom oft erst später entdeckt wird, wenn die Behandlung schwieriger wird.

Für den Erstautor AJ Addae, Doktorand der chemischen Biologie an der UCLA und Unternehmer im Bereich Kosmetikwissenschaft, entstand die Forschung aus persönlicher Erfahrung. „Ich habe angefangen, darüber nachzudenken, weil mich der Effekt von mineralischen Sonnencremes auf meiner eigenen Haut frustriert hat“, sagte Addae. „Ein Großteil meiner Motivation kam aus meiner eigenen Erfahrung, als ich versucht habe, mineralische Sonnencreme zu verwenden und mich mit dem weißen Schimmer und anderen unschönen optischen Problemen herumzuschlagen. Das führte dazu, dass ich Sonnencreme einfach ganz gemieden habe. Diese Frustration war wirklich der Ausgangspunkt für diese Arbeit.“

Warum mineralische Sonnenschutzmittel kreidig aussehen

Zinkoxid wird häufig in mineralischen Sonnenschutzmitteln verwendet, da es sowohl UVA-Strahlen, die zur Hautalterung beitragen, als auch UVB-Strahlen, die Sonnenbrand verursachen und das Hautkrebsrisiko erhöhen, blockiert. Die US-amerikanische Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde (FDA) stuft Zinkoxid als sicher und wirksam ein. Mineralische Sonnenschutzmittel werden häufig für Menschen mit empfindlicher Haut, zu Akne neigender Haut, Rosazea oder für diejenigen empfohlen, die chemiefreie Alternativen bevorzugen. Allerdings verklumpen herkömmliche Zinkoxidpartikel oft. Dies kann die Stabilität der Sonnenschutzformulierungen beeinträchtigen und dazu führen, dass die Partikel sichtbares Licht streuen, wodurch der weiße oder graue Belag entsteht, der besonders auf dunkleren Hauttönen auffällt.

Das Team der UCLA untersuchte, ob eine Veränderung der Partikelstruktur diese Klumpbildung verhindern und das Erscheinungsbild des Sonnenschutzmittels verbessern könnte. Der Großteil des in Sonnenschutzmitteln verwendeten Zinkoxids besteht aus sehr kleinen, annähernd kugelförmigen Nanopartikeln, die durch chemische Herstellungsverfahren gewonnen werden. Für die neue Studie untersuchten die Forscher wesentlich größere Partikel, die durch ein patentiertes Hochtemperatur-Flammenverfahren hergestellt wurden. Diese Partikel haben die Form winziger Tetrapoden. „Aufgrund ihrer Struktur weisen diese tetrapodförmigen Partikel Abstände zueinander auf und bilden poröse Netzwerke, anstatt zu Klumpen zusammenzufallen“, sagte Addae. „Sie können sich nicht dicht aneinanderpacken und aggregieren, sodass sie in der Sonnencreme gleichmäßig verteilt bleiben.“

LSF 30-Schutz mit besserer Stabilität

Die Forscher verglichen das tetrapodförmige Zinkoxid mit herkömmlichen Zinkoxid-Nanopartikeln, wie sie typischerweise in mineralischen Sonnenschutzmitteln vorkommen. Die Tetrapod-Formulierungen boten mehrere praktische Vorteile. Wurden die beiden Zinkoxid-Typen in derselben Konzentration verwendet, erreichte die Sonnencreme mit Tetrapoden einen Lichtschutzfaktor (LSF) von etwa 30. Dieses Schutzniveau entspricht in etwa dem, was herkömmliche mineralische Sonnencremes bieten. Die Tetrapoden-Lotionen blieben zudem im Laufe der Zeit stabiler. Sie zeigten weniger Anzeichen einer Entmischung oder einer ungewöhnlichen Verdickung.

Die auffälligste Verbesserung betraf die Wechselwirkung der Partikel mit Licht. In Laborexperimenten und kontrollierten Anwendungen auf der Haut erzeugte die Sonnencreme mit Tetrapoden ein wärmeres Erscheinungsbild, das den natürlichen Hauttönen besser entsprach. Es entstand nicht derselbe intensive weiße oder graue Schimmer, der mit herkömmlichem Zinkoxid assoziiert wird. Die Forscher erzielten diesen Effekt, ohne zusätzliche Pigmente oder spezielle Beschichtungen zu verwenden, um die Rückstände zu kaschieren. „Als ich es auf meine eigene Haut auftrug, bekam ich nicht diesen weißen Schimmer, den ich normalerweise bei Zinkoxid sehe“, so Addae. „Das war der Moment, in dem mir klar wurde, dass das wirklich funktionieren könnte.“ „Was uns überraschte, war, wie schnell es wirkte“, fügte Weiss hinzu, der ebenfalls Mitglied des California NanoSystems Institute an der UCLA und des UCLA Goodman-Luskin Microbiome Center ist. „Schon die allerersten Formulierungen zeigten einen sichtbaren Unterschied.“

Von der Materialwissenschaft zur Hautkrebsprävention

Die Sonnenschutztechnologie muss noch weiteren Tests unterzogen werden, bevor sie auf den Markt kommen kann. Dennoch sagen die Forscher, dass die Ergebnisse zeigen, wie die Materialwissenschaft dazu beitragen könnte, ein praktisches Hindernis bei der Hautkrebsprävention zu überwinden. „Der beste Sonnenschutz ist der, den die Menschen auch tatsächlich verwenden“, sagte Addae. „Wenn es gelingt, Zinkoxid so zu gestalten, dass es auf mehr Hauttönen besser aussieht, ohne dabei den Schutz zu beeinträchtigen, könnte dies mehr Menschen helfen, sich vor den gefährlichsten Auswirkungen der Sonne zu schützen.“

Die Forscher arbeiten nun mit der Abteilung für Dermatologie von UCLA Health zusammen, darunter auch mit der „Skin of Color Clinic“ von UCLA Health. Sie planen zu untersuchen, wie die Tetrapod-Partikel mit dem Hautmikrobiom interagieren, und arbeiten weiter an praktischen Anwendungen.