Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН выполнили оценку функциональных свойств ряда церийсодержащих неорганических соединений и предложили наиболее эффективные и нетоксичные УФ-фильтры для применения в солнцезащитной косметике. Результаты работы опубликованы в международном журнале Molecules.
Длительное нахождение под солнечными лучами может негативно сказываться на здоровье человека – ультрафиолетовая компонента солнечного света очень опасна для клеток кожи. Для защиты кожи от солнца обычно используют солнцезащитную косметику, в составе которой есть специальные активные компоненты, поглощающие ультрафиолетовое излучение, – так называемые УФ-фильтры. Весь богатый ассортимент доступных солнцезащитных кремов и лосьонов можно разделить на два класса – содержащие органические или неорганические УФ-фильтры (однако встречаются и комбинированные варианты).
Вопрос безопасности использования солнцезащитных средств является отнюдь не праздным, и ему посвящена обширная научная и научно-популярная литература. В целом, неорганические УФ-фильтры считаются более безопасными, поскольку они более химически устойчивы при воздействии света. Кроме того, они поглощают излучение в очень широком спектральном диапазоне. Практически повсеместно в качестве таких фильтров используют оксиды титана или цинка, которые эффективно поглощают ультрафиолет, однако при этом могут химически взаимодействовать с другими компонентами косметической композиции (например, с органическими соединениями) и выделять токсичные для клеток кожи активные формы кислорода. Этот негативный эффект начали учитывать лишь сравнительно недавно. В настоящее время ведется активный поиск альтернативных, безвредных УФ-фильтров, при этом в качестве перспективных кандидатов рассматривают соединения редкоземельного элемента церия – оксид или фосфат. Фосфаты церия являются более предпочтительными, поскольку, в отличие от оксида, не вступают во взаимодействие с органическими фосфатами, например, с фосфолипидами – материалом, из которого состоят все клеточные мембраны.
Сравнительное изучение УФ-протекторных свойств неорганических УФ-фильтров на основе соединений церия было впервые выполнено в рамках исследований, поддержанных Российским научным фондом. Их результаты прокомментировала руководитель молодежного проекта РНФ, к.х.н. Таисия Козлова: «В нашей работе мы впервые сравнили значения солнцезащитного фактора и фактора защиты от УФ-А излучения, фотокаталитическую активность фосфата церия(III), фосфата церия(IV), композитов фосфата церия (III) и оксида церия, а также оценили токсичность полученных материалов по отношению к клеткам млекопитающих. Мы показали, что солнцезащитный фактор фосфата церия (IV) практически втрое превышает аналогичный показатель для фосфата церия (III) и не уступает характеристикам известного биосовместимого УФ-фильтра – оксида церия. Композиты, содержащие фосфат и оксид церия, продемонстрировали умеренные значения солнцезащитного фактора, причем их фотокаталитическая активность оказалась существенно выше, чем для индивидуальных компонентов. С точки зрения безопасности, высоких защитных характеристик, отсутствия токсичности к живым клеткам наиболее перспективным материалом для дальнейшего использования в составе солнцезащитных средств, оказался фосфат четырехвалентного церия. Несмотря на его сложную химическую формулу, он достаточно легко может быть синтезирован из водных растворов солей церия. Интересно, что это соединение имеет слоистую структуру, а именно слоистые соединения предпочтительны в косметике, поскольку они хорошо распределяются по поверхности кожи – вспомним, например, всем известный тальк».
Дальнейшие исследования и натурные испытания покажут, сумеет ли фосфат церия (IV) заменить ставшие привычными компоненты солнцезащитной косметики.
Работа поддержана Российским научным фондом (грант № 23-73-10088).
Kozlova T.O., Vasilyeva D.N., Kozlov D.A., Kolesnik I.V., Teplonogova M.A., Tronev I.V., Sheichenko E.D., Protsenko M.R., Kolmanovich D.D., Ivanova O.S., et al. A Comparative Study of Cerium(III) and Cerium(IV) Phosphates for Sunscreens. Molecules, 2024, 29, 2157. https://doi.org/10.3390/molecules29092157