Chương 1: TỔNG QUAN 1. Cấu tạo cơ bản của da Da là một trong những cơ quan lớn, chiếm tới khoảng 16% trọng lượng cơ thể. Da bao bọc toàn bộ diện tích mặt ngoài cơ thể, gồm 2 lớp chính: Lớp biểu bì, lớp hạ bì. Da cũng có thể tiếp nối với niêm mạc môi, mũi, mi mắt, âm hộ, bao quy đầu, hậu môn.
Ở da còn có các thành phần phụ thuộc da: lông, các tuyến, móng [3]. Cấu tạo cơ bản của da 1. Lớp biểu bì Lớp biểu bì là lớp ngoài cùng của da có chức năng như một lớp bảo vệ chống lại các ảnh hưởng bên ngoài. Gồm hai tế bào khác nhau tạo thành: dòng tế bào sừng hóa và dòng tế bào không sừng hóa.
Phần lớn tế bào biểu mô sừng hóa, hình thành những lớp trên mặt của da. Biểu bì có độ dày thay đổi tùy từng vùng cơ thể từ (0,07 đến 2,5 mm). Sự khác nhau về độ dày của biểu bì được giải thích bởi tính chất và sức mạnh của môi trường xung quanh tác động vào da lớp ngoài vùng đó không giống nhau. Lòng bàn tay và lòng bàn chân là những vùng có biểu bì dày nhất chiều dài của nó đạt tới 1,5 - 2 mm.
Biểu bì có thể gồm hàng chục lớp tế bào tạo thành từ trong ra ngoài biểu bì được phân thành 5 lớp: lớp đáy, lớp sợi, lớp hạt, lớp bóng, lớp sừng. Trong đó: Lớp đáy: là lớp trong cùng của biểu bì, nơi mà các tế bào keratinocyte được sản sinh và di chuyển đến bề mặt da. Ngoài ra, trong lớp đáy còn có loại tế bào thứ hai là hắc tố bào. Những hắc tố bào là những tế bào có khả năng tổng hợp chất hắc tố melanin – giúp bảo vệ da chống lại tia UV.
Lớp đáy còn có hai loại tế bào khác không thuộc tế 3 bào sừng hóa: tế bào Langerhans – có vai trò quan trọng trong hệ thống miễn dịch của cơ thể và tế bào Merkel – thường tập trung ở vùng có nhiều mạch máu và dây thần kinh. Lớp sợi: có 5 - 20 tế bào lớn, hình đa diện, nhân hình cầu nằm giữa tế bào giữa các tế bào. Giữa các tế bào thuộc lớp này, có thể nhìn thấy rõ những cầu nối tương bào. Trong bào tương của những tế bào thuộc lớp sợi và lớp đáy có thể thấy các hạt sắc tố đen mà chúng thu nhận từ hắc tố bào tiết ra.
Các tế bào thuộc lớp đáy và lớp sợi có khả năng phân chia cao nên biểu bì được đổi mới rất nhanh (20 - 30 ngày). Lớp hạt: Gồm 3-5 hàng tế bào đa diện dẹt, bào tương chứa nhiều hạt keratohyalin, các hạt này liên quan tới hiện tượng thoái hóa sừng của tế bào biểu bì. Lớp bóng: Các tế bào dẹt và dài hơn, trở nên bằng phẳng và không thể phân biệt được. Lớp sừng: Tế bào đã biến thành những lá sừng mỏng, không nhân, trong bào tương có nhiều chất keratin.
Bề dày của lớp sừng phụ thuộc vào từng vùng của cơ thể. Lớp sừng ngăn cản sự thấm nước và bốc hơi nước qua da [3]. Lớp hạ bì Lớp hạ bì được tạo thành bởi mô liên kết thưa nối chân bì với các cơ quan bên dưới giúp cho da trượt được trên cấu trúc nằm dưới tùy từng vùng cơ thể tùy tình trạng nuôi dưỡng ở lớp hạ bì có thể có những thủy mỡ tạo thành một lớp mỡ dày hay mỏng. Lớp hạ bì chủ yếu được tạo thành từ các sợi collagen và elastin.
Nó cũng chứa các mạch máu, dây thần kinh, cơ quan cảm giác, tuyến bã nhờn, tuyến mồ hôi và nang lông [3]. Tổng quan tia tử ngoại (UV) 1. Tia UV Tia UV (tia cực tím) là sóng điện từ nằm trong phổ điện từ giữa ánh sáng nhìn thấy và tia X. Tia UV có bước sóng nằm trong dải từ (10 nm÷400 nm) tương ứng với dãy tần số 8E14 Hz÷3E16 Hz.
Mặt trời là một nguồn tỏa ra tia cực tím lớn nhất. Một số nguồn khác có thể tạo ra tia UV là đèn tiệt trùng, đèn hơi thủy ngân, đèn halogen, đèn huỳnh quang, công cụ làm da rám nắng… Tác động sinh học của các tia UV rất khác nhau tùy thuộc vào bước sóng và vì vậy nó được chia thành 3 loại là UVA, UVB và UVC. Theo tiêu chuẩn ISO (ISO 21348) bức xạ UV được chia thành ba loại như sau: • Tia UVA (315nm – 400nm) hay còn gọi là tia UV gần • Tia UVB (280nm – 315nm) hay còn gọi là tia UV trung bình • Tia UVC (100nm – 280nm) hay còn gọi là tia UV xa 4 Hình 1. Bước sóng UV Khi ánh sáng mặt trời xuyên qua bầu khí quyển, tất cả tia UVC và khoảng 90% bức xạ UVB được hấp thụ bởi tầng ozon, hơi nước, oxy và carbon dioxid.
Bức xạ UVA ít bị ảnh hưởng bởi khí quyển. Do đó, bức xạ UV tới bề mặt Trái đất phần lớn bao gồm UVA với phần UVB nhỏ, thành phần tia UV nằm trong quang phổ mặt trời chiếu xuống trái đất nằm trong khoảng 290- 400nm [11],[13],[16],[35]. Ảnh hưởng của tia UV Tia UV được biết đến với một số lợi ích cho sức khỏe như: trung gian tổng hợp tự nhiên vitamin D và endorphin trong da, chống còi xương, tác động đến sức khỏe tim mạch và trao đổi chất, kích thích mọi quá trình hoạt động chính trong cơ thể, chữa một số bệnh ngoài da như vảy nến, hữu ích trong lĩnh vực khử trùng…[20],[24],[30],[31]. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích kể trên, tia UV cũng gây ra các tác hại khác nhau: - UVB: Với bước sóng ngắn và năng lượng cao, tia UVB có thể chạm đến các tế bào sâu nhất của lớp biểu bì, kích thích sự sản sinh sắc tố mới gây ra tình trạng rám nắng kéo dài và là nguyên nhân chính làm tổn thương da cấp tính như bỏng nắng, đỏ da, rát da.
UVB làm tổn thương trực tiếp DNA, gây ung thư da (ung thư da lành tính). - UVA: Với bước sóng dài và năng lượng thấp, tia UVA xâm nhập vào sâu các lớp da phía dưới (hạ bì) đồng thời kích hoạt sắc tố đã có sẵn ở các tế bào da phía trên, làm tổn hại cho da. UVA gây ra chứng lão hóa da sớm do ảnh hưởng gián tiếp đến DNA thông qua sự hình thành các gốc tự do, ức chế miễn dịch và gây ung thư. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng UVA oxy hóa melanin có sẵn, gây sạm màu ngay.
UVB gây viêm, giải phóng melanin mới dẫn đến sạm da kéo dài hơn nhiều so với sạm da do tác động UVA [36]. Khả năng bức xạ tia cực tím gây tổn thương da tăng theo cấp số nhân với bước sóng giảm. Ánh sáng tia cực tím ở bước sóng 280 nm có hại gấp 1000 5 lần so với ánh sáng ở bước sóng 340 nm, do đó, ngăn chặn tia UVB là yếu tố quan trọng hơn cần xem xét khi áp dụng các biện pháp để ngăn chặn các tác động làm tổn hại da của ánh nắng mặt trời [16],[17]. Không chỉ gây ảnh hưởng đến da, tia UV còn gây nhiều ảnh hưởng đến mắt, là nguyên nhân gây đục thủy tinh thể, tổn thương mắt hay trầm trọng hơn là suy hoại võng mạc và cườm mắt – làm lòa hay mù mắt… Hình 1.3 Khả năng xâm nhập qua da của tia UV 1.
Các chất chống tia UV (chất chống nắng) 1. Định nghĩa Các chất chống tia UV là các chất có thể bảo vệ da khỏi tác hại của tia UV thông qua cơ chế hấp thụ, phản xạ hay tán xạ một phần hoặc toàn bộ chúng. Mục tiêu sử dụng các chất này là hạn chế tối đa các ảnh hưởng xấu gây ra bởi ánh nắng mặt trời đồng thời tạo được cảm giác dễ chịu và an toàn cho da [21]. Phân loại chất chống nắng Dựa trên cơ chế tác dụng có thể chia các chất chống nắng thành các nhóm: • Chất chống UV vô cơ (hay còn gọi là chất chống nắng vật lý): Chất chống nắng vô cơ thường là các oxyd kim loại, trong đó titan dioxyd và kẽm oxyd là các oxyd kim loại được sử dụng rộng rãi nhất để chống tia UV.
Ngoài ra, các silicat và talc cũng được sử dụng [12]. Các chất này bảo vệ da theo cả cơ chế phản xạ, tán xạ và hấp thụ tia UV. Ở bước sóng trên 400 nm, hiệu ứng phản xạ và tán xạ chiếm ưu thế, ở bước sóng dưới 400nm, các chất chống UV vô cơ cũng có đặc tính hấp thụ tia cực tím [26]. Nhóm này khá ổn định về mặt hóa học, ít bị phá hủy khi tiếp xúc với ánh nắng vì thế duy trì được khả năng bảo vệ trong thời gian dài.
Nhược điểm chính là chúng phản 6 xạ và tán xạ bức xạ vùng khả kiến (trên 400 nm), tạo vệt màu trắng trên da sau khi sử dụng. Điều này có thể làm cho sản phẩm chống UV kém hấp dẫn và làm giảm sự thích thú của người dùng [10]. Mặt khác, việc bào chế sản phẩm chứa các chất chống nắng này thường khó hơn do chúng có thể làm vỡ nhũ tương [12]. • Chất chống UV hữu cơ (hay còn gọi là chất chống nắng hóa học): Cấu trúc của chất chống UV hữu cơ có sự liên hợp với các nối đôi hoặc nhóm carbonyl, có khả năng hấp thụ tốt bức xạ ánh sáng có bước sóng ở vùng UV [12].
Các chất chống nắng hóa học này hoạt động theo cơ chế hấp thụ tia UV và biến nó thành năng lượng nhiệt sau đó giải phóng khỏi da [12]. Các thành phần hữu cơ được sử dụng trong các công thức chống UV có ưu điểm là khá phong phú, đa dạng và tính thẩm mỹ cao so với các thành phần vô cơ. Điều này mang lại cho nhà sản xuất sự linh hoạt với các đặc tính của công thức như hệ số chống nắng (SPF), khả năng chống nước và tạo cảm giác dễ chịu trên da. Chúng có thể được phân loại thành các nhóm khác nhau theo cấu trúc hóa học như dẫn xuất benzophenon, acid p-aminobenzoic và dẫn chất, salicylat, cinnamat, dẫn chất camphor, dẫn chất triazin, dẫn chất benzotriazon, dẫn chất benzimidazol,.
Cơ chế chống nắng chất chống nắng vô cơ và hữu cơ. • Các dược liệu Một số nguyên liệu có nguồn gốc thực vật đã được chứng minh có khả năng bảo vệ da khỏi tia UV như chè đen, lô hội, dịch chiết nho, trà xanh hay lignin- một polyme sinh học phổ biến trong cây… [37]. Ưu điểm của nhóm này là ít gây kích ứng da nhưng do đa thành phần nên khó kiểm soát sự ổn định.