Mineralische Sonnencreme mit reduzierter Weißfärbung entwickelt

Eine neue Form von Zinkoxid reduziert die Weißfärbung mineralischer Sonnenschutzmittel und könnte so die kosmetische Akzeptanz, insbesondere bei Menschen mit dunkleren Hauttönen, verbessern.

Die neue Zinkoxidform wurde von Forschenden der University of California – Los Angeles Health Sciences (UCLA) entwickelt. Die Partikel liegen in mikroskopischer Größe als vierarmige Strukturen („Tetrapoden“) vor. Sie schützen effektiv vor schädlicher UV-Strahlung und führen zu weniger Weißfärbung als konventionelle Zinkoxidformulierungen.

Die Ergebnisse, publiziert in der Fachzeitschrift „ACS Materials Letters“, könnten wichtige Implikationen für die Prävention von Hautkrebs haben, insbesondere indem eine konsequentere Anwendung von Sonnenschutz über ein breiteres Spektrum von Hauttönen hinweg gefördert wird. „Es geht hier nicht nur um kosmetische Aspekte“, sagt der Seniorautor der Studie, Prof. Paul S. Weiss von der University of California – Los Angeles Health Sciences (UCLA). „Wenn eine Verbesserung des Erscheinungsbildes von Sonnenschutzmitteln zu einer regelmäßigen Anwendung führt, kann dies reale Auswirkungen auf die Prävention von Hautkrebs haben“.

Menschen mit dunkleren Hauttönen als Zielgruppe

Diese Implikationen könnten insbesondere für Menschen mit dunkleren Hauttönen von Bedeutung sein, die seltener regelmäßig Sonnenschutz verwenden und häufiger erst in späteren Stadien mit Hautkrebs diagnostiziert werden. Während das maligne Melanom bei Personen mit dunkleren Hauttönen insgesamt seltener auftritt, zeigen Studien, dass sie signifikant häufiger an der Erkrankung versterben – unter anderem, weil die Diagnose häufig erst in einem fortgeschrittenen Stadium gestellt wird, in dem die Behandlung schwieriger ist.

Für Erstautorin AJ Addae, Doktorandin im Fach Chemical Biology an der UCLA, ist dieses Thema ausgesprochen persönlich. „Ich habe begonnen, darüber nachzudenken, weil mich das Aussehen mineralischer Sonnenschutzmittel auf meiner eigenen Haut frustriert hat“, sagte Addae. „Ein Großteil meiner Motivation stammt aus meinen eigenen Erfahrungen mit mineralischem Sonnenschutz, der damit verbundenen Weißfärbung und anderen ästhetisch unbefriedigenden Aspekten. Das führte dazu, dass ich Sonnenschutz insgesamt gemieden habe. Aus dieser Frustration ist letztlich dieses Projekt entstanden“.

Breite Anwendung von mineralischen Sonnenschutzmitteln

Zinkoxid ist einer der am weitesten verbreiteten UV-Filter in mineralischen Sonnenschutzmitteln, da es sowohl UV-A-Strahlung, die mit lichtbedingter Hautalterung assoziiert ist, als auch UV-B-Strahlung blockt, die Sonnenbrand verursacht und das Risiko für Hautkrebs erhöht. Es ist von der U.S. Food and Drug Administration als sicher und wirksam eingestuft. Mineralische Sonnenschutzmittel werden häufig für Menschen mit sensibler Haut, akneiformen Dermatosen, Rosazea oder für Personen empfohlen, die anorganische bzw. nicht chemische UV-Filter bevorzugen.

Konventionelle Zinkoxidpartikel neigen dazu, zu aggregieren, was die Stabilität der Formulierung beeinträchtigt und die Streuung sichtbaren Lichts verstärkt. Dadurch entsteht auf der Haut ein weißer oder grauer Rückstand, der bei dunkleren Hauttönen besonders auffällt. Um dieses Problem zu adressieren, untersuchte das Team, ob eine Modifikation der physikalischen Struktur – konkret der Partikelmorphologie – einen Unterschied bewirken kann.

Größere Zinkoxid-Partikel bilden poröse Netzwerke

Der überwiegende Teil des in Sonnenschutzmitteln eingesetzten Zinkoxids wird über chemische Herstellungsprozesse gewonnen, die sehr kleine, annähernd sphärische Nanopartikel erzeugen. In der neuen Studie testete das Team Zinkoxid, das mittels eines patentierten Hochtemperatur-Flammenprozesses synthetisiert wurde und deutlich größere Partikel in Form winziger Tetrapoden liefert.

„Aufgrund ihrer Struktur besitzen diese tetrapodenförmigen Partikel Abstandhalter-Funktionen und bilden poröse Netzwerke, anstatt zu Klumpen zu kollabieren“, so Addae. Diese Partikel wurden anschließend mit konventionellen Zinkoxid-Nanopartikeln verglichen, wie sie üblicherweise in Sonnenschutzmitteln verwendet werden. Das Team stellte fest, dass Sonnenschutzformulierungen mit tetrapodenförmigem Zinkoxid mehrere praxisrelevante Vorteile aufwiesen.

Veränderte Reflexion des Lichts bietet kosmetischen Vorteil

In Testformulierungen, die genauso viel Zinkoxid enthielten wie herkömmliche Sonnenschutzprodukte, erzielte der auf Tetrapoden basierende Sonnenschutz einen Lichtschutzfaktor von etwa 30 und entsprach damit der Schutzwirkung gängiger mineralischer Präparate. Die Lotionen zeigten außerdem eine höhere Formulierungsstabilität über die Zeit mit weniger Anzeichen von Phasentrennung oder Eindickung.

Am auffälligsten war jedoch die veränderte Reflexion des sichtbaren Lichts durch die Tetrapoden-Formulierung. Anstelle eines stark weißen oder gräulichen Films wirkten sie in Labortests und kontrollierten Hautapplikationen deutlich wärmer und näher an natürlichen Hauttönen, ohne dass spezielle Oberflächenbeschichtungen oder zusätzliche Pigmente erforderlich waren, um die Weißfärbung zu kaschieren.

Obwohl zusätzliche Untersuchungen erforderlich sind, bevor diese Technologie in kommerzielle Produkte überführt werden kann, sehen die Forschenden in dieser Arbeit eine vielversprechende Entwicklungsrichtung, die Materialwissenschaft mit Hautkrebsprävention verbindet.

Das Team arbeitet nun mit der Abteilung für Dermatologie von UCLA Health zusammen, um zu untersuchen, wie diese Partikel mit dem Hautmikrobiom interagieren und um die Technologie näher an die Anwendung im klinischen Alltag zu bringen. (ins)