เมื่อพูดถึงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์กันแดด เรามักนึกถึง SPF และ UVA Protection เป็นอันดับแรก แต่ยังมีอีกหนึ่งคำถามสำคัญสำหรับนักพัฒนาสูตรนั่นคือ
หลังจากผลิตภัณฑ์ได้รับรังสี UV แล้ว ความสามารถในการป้องกัน UV ยังคงอยู่หรือไม่?
ซึ่งคำถามนี้คือที่มาของการศึกษา Sunscreen Photostability
Photostability คืออะไร?
Photostability หมายถึงความสามารถของผลิตภัณฑ์หรือระบบ UV filters ในการ คงคุณสมบัติด้านการป้องกัน UV หลังได้รับแสงหรือรังสี UV โดยUV filters ทำหน้าที่ดูดกลืน สะท้อน หรือกระเจิงรังสี UV ตามคุณสมบัติของสาร แต่เมื่อผลิตภัณฑ์ได้รับ UV เป็นระยะเวลาหนึ่ง UV filters และองค์ประกอบต่าง ๆ ในสูตรอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงทาง photochemical หรือ physical interaction ส่งผลให้ UV absorption spectrum ของผลิตภัณฑ์เปลี่ยนไป
งานวิจัยใน commercial sunscreens หลายฉบับพบว่าสูตรบางชนิดเกิดการลดลงของ UV absorbance หลังได้รับทั้ง natural และ simulated UV โดยเฉพาะในช่วง UVA ขณะที่บางสูตรสามารถรักษา protection profile ได้ดี ดังนั้น ค่า SPF หรือ UVA-PF เริ่มต้นเพียงอย่างเดียวจึงไม่ได้บอกว่า protection profile จะคงเดิมหลังได้รับ UV challenge
ทำไม Finished Formula จึงสำคัญกว่า UV Filter เพียงตัวเดียว?
Photostability ไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของ UV filter ตัวใดตัวหนึ่งเท่านั้น เพราะประสิทธิภาพจริงขึ้นอยู่กับ UV filter combination, concentration, solvent system, antioxidants, photostabilizers, emulsion system และ interaction ระหว่าง ingredients ภายใน finished formulation
หนึ่งในตัวอย่างที่มีการศึกษามากคือ Avobenzone ซึ่งเป็น UVA filter ที่สามารถเกิด photodegradation ได้ และมีการศึกษาการใช้ UV filters อื่น รวมถึง antioxidants และ formulation strategies เพื่อช่วยเพิ่มความเสถียรต่อแสง ดังนั้น การทดสอบ Finished Product จึงให้ข้อมูลที่มีความหมายต่อ R&D มากกว่าการพิจารณาคุณสมบัติของ UV filter แยกเพียงอย่างเดียว
Sunscreen Photostability ทดสอบอย่างไร?
หนึ่งในแนวทางที่นิยมใช้ในงานวิจัยคือ UV Spectral Analysis Before & After Irradiation ซึ่งหลักการสำคัญสามารถสรุปได้ง่ายๆ คือ
→ Apply Sunscreen Film
→ Measure Initial UV Spectrum
→ Controlled UV Challenge
→ Measure UV Spectrum Again
→ Compare Before vs After
งานวิจัยของ Gonzalez et al. ใช้ Area Under the Curve (AUC) ของ UV absorption spectrum ก่อนและหลัง irradiation เพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลงของ sunscreen protection ซึ่งแนวทาง spectral analysis นี้ ก็เป็นแนวทางที่ IIC ใช้ทดสอบอยู่ในปัจจุบันโดยอาศัยหลักการทาผลิตภัณฑ์เป็น standardized film แล้วเปรียบเทียบ UV spectrum ก่อนและหลัง Xenon Arc irradiation ด้วยเครื่อง Q-Sun Xe3-HC ซึ่งเป็นเครื่องจำลองสภาวะภูมิอากาศและแสงแดดธรรมชาติ
AUCI: เมื่อ UV Spectrum ถูกเปลี่ยนให้เป็นตัวเลขที่เปรียบเทียบได้
หนึ่งในวิธีประเมินคือ Area Under the Curve Index (AUCI) โดยที่
AUCI = AUC หลัง UV exposure ÷ AUC ก่อน UV exposure
หาก AUCI มีค่าใกล้ 1.0 แสดงว่า UV absorbance ใน spectral region นั้นถูกคงไว้ได้ดีหลัง irradiation ซึ่ง Published research ส่วนใหญ่มักใช้แนวทางของค่า AUCI >0.80 เป็นเกณฑ์ operational criterion สำหรับจัดว่า sunscreen มี photostability ใน wavelength region ที่ประเมินหรือไม่ อย่างไรก็ตาม เกณฑ์ดังกล่าวยังคงจัดว่าเป็น published assessment approach ไม่ใช่ universal regulatory pass/fail criterion สำหรับ sunscreen ทุกตลาดในปัจจุบัน เนื่องจากการทดสอบ Sunscreen photostability นั้นยังไม่มีวิธีทดสอบมาตรฐานที่ออกโดยองค์กรมาตรฐานสากลหรือ ISO
อย่าดูเพียง SPF — UVA Stability ก็สำคัญ
UV protection ไม่ได้มีเพียงช่วงเดียว เพราะการเปลี่ยนแปลงของ spectrum หลัง irradiation อาจเกิดขึ้นไม่เท่ากันระหว่าง UVB และ UVA ดังนั้น IIC จึงทำการประเมิน spectral stability แยกเป็นสองส่วนคือ
290–320 nm — SPF/UVB-related region
320–400 nm — UVA-related region
เพื่อช่วยให้นักพัฒนาสูตรเห็นว่า protection profile ในแต่ละช่วง wavelength ถูกคงไว้หลัง UV challenge มากน้อยเพียงใด ซึ่งสิ่งนี่มีประโยชน์อย่างมาก โดยเฉพาะเมื่อเปรียบเทียบ Prototype หลายสูตร เพราะสูตรที่มี initial protection ใกล้เคียงกัน อาจมีพฤติกรรมหลัง UV exposure แตกต่างกันมากก็เป็นได้
Photostability ต่างจาก SPF และ UVA-PF อย่างไร?
ทั้งสามการทดสอบตอบคนละคำถามโดยที่
SPF → ผลิตภัณฑ์ให้การป้องกัน erythema-related UV exposure ได้มากเพียงใด?
UVA-PF / UVA Protection → ผลิตภัณฑ์ให้การป้องกันในช่วง UVA ได้มากเพียงใด?
Photostability → หลังจากได้รับ UV challenge แล้ว UV protection spectrum ถูกคงไว้ได้ดีเพียงใด?
ดังนั้น Photostability จึงไม่ควรถูกใช้แทน SPF หรือ UVA-PF แต่เป็นข้อมูลอีกมิติหนึ่งที่ช่วยให้เข้าใจ performance ของ sunscreen formulation ได้ลึกขึ้น
Photostability มีประโยชน์อย่างไรใน Sunscreen R&D?
การทดสอบสามารถนำมาใช้เพื่อ
- เปรียบเทียบ Prototype Formulations ดูว่าสูตรใดรักษา UV absorption profile หลัง irradiation ได้ดีกว่า
- Optimize UV Filter System ศึกษาผลของ filter combination และ photostabilization strategy
- Evaluate Reformulation ตรวจสอบว่าการเปลี่ยน raw material หรือ formulation ส่งผลต่อ light stability หรือไม่
- Support Formula Selection ใช้เป็นข้อมูลประกอบการคัดเลือกสูตรก่อนเข้าสู่การทดสอบ efficacy ขั้นต่อไป
- Investigate Unexpected Performance ช่วยอธิบายกรณีที่ protection profile เปลี่ยนหลัง irradiation
In Vitro Photostability Testing at IIC
ที่ IIC เราประเมิน Sunscreen Photostability ด้วยแนวทาง In Vitro UV Spectral Analysis โดยใช้ PMMA substrate และวิเคราะห์ UV spectrum ด้วย Labsphere UV-2000S Ultraviolet Transmittance Analyzerก่อนและหลัง controlled UV exposure จาก Xenon Test Chamber โดยที่การวิเคราะห์สามารถพิจารณาการเปลี่ยนแปลงของ UV absorbance ในทั้ง
SPF/UVB-related region: 290–320 nm
และ
UVA region: 320–400 nm
พร้อมคำนวณ Area Under the Curve Index (AUCI) เพื่อเปรียบเทียบความสามารถของสูตรในการรักษา UV protection profile หลัง UV challenge ซึ่งสำหรับฝ่าย R&D การทดสอบนี้จึงไม่ได้ตอบเพียงว่า
“How high is the protection?”
แต่ช่วยตอบอีกคำถามสำคัญว่า
“How well does the protection remain after UV exposure?”
High Protection Is Important. Maintaining Protection Matters Too.
International Innovation Center (IIC)
Science • Innovation • Solution
โดย กฤษณพล หัตถิยา, ผู้จัดการฝ่ายวิจัยและพัฒนา ส่วนงานสนับสนุนด้านเทคนิค, บริษัท อินเตอร์เนชั่นแนล อินโนเวชั่น เซ็นเตอร์ จำกัด, ประเทศไทย
