人体皮肤的最上层，被称为角质层(SC)，是人体与环境之间最重要的物理屏障，在全层皮肤的机械功能中起着惊人的急性作用(图1)。

图1所示。角质层结构示意图。

紫外线照射对SC的细胞内聚性和机械完整性有显著影响，当紫外线照射时，SC的固有机械应力增加，同时抗开裂和撕裂的损伤能力下降。虽然目前FDA对防晒霜的批准主要依赖于它们预防红斑的能力，但目前尚不清楚防晒霜是否能保持皮肤的机械屏障特性，这是一项经常被忽视但对生命至关重要的功能。屏障功能受损会导致无处不在的皮肤损伤，如皲裂和开裂，以及与感染、慢性伤口和皮肤病变相关的更严重甚至危及生命的疾病。我们发现在体外薄膜力学技术能够填补这一知识空白，通过表征常用的商业防晒霜保护SC免受紫外线损伤的生物力学屏障特性的能力。

对于没有紫外线照射的SC对照样品，内部干燥应力在几小时内达到~6 MPa的峰值。在100jcm之后²UVA暴露后，干燥应力剖面发生显著变化。应力开始增加得更快，上升到比对照样品高44%的平台值。而在SC用ZnO/TiO处理的情况下₂基于防晒剂的防晒霜，暴露在紫外线下和未暴露在紫外线下的曲线更接近，表明紫外线对皮肤的伤害大大减少(图2a)。

组织抗裂性的直接测量是由SC的分层能量或分离细胞间边界所需的能量给出的。在没有防晒霜的情况下，UVB照射下的标本显示出明显较低的分层能量，这表明紫外线辐射降低了角膜桥粒和细胞间脂质的凝聚力。然而，对于ZnO/TiO₂使用基于商用防晒霜，暴露于UVB和未暴露的组织的分层能量没有显着差异(图2b)，即使高达500 J cm的大剂量²UVB，相当于~38天的太阳照射。

图2所示。(a)完全水化的SC置于干燥环境中的干燥应力。(b)暴露于中波紫外线和未暴露于中波紫外线的组织的分层能。

我们的在体外适用于生物组织的薄膜力学技术表明，所测试的防晒霜可以有效地保护SC的机械性能，即其固有的机械应力分布和细胞凝聚力，免受紫外线损伤。我们打算将这里研究的生物力学特性(以及用于研究它们的技术)添加到其他常用但定量较少的防晒指标中，以便对防晒霜的紫外线防护形成更全面的了解。

克里斯托弗·伯基，克里斯塔·比尼克，莱因霍尔德·H·道斯卡德
美国斯坦福大学材料科学与工程系，美国加州斯坦福

出版

屏蔽防晒霜:保护皮肤的生物力学屏障功能免受太阳紫外线辐射的伤害。
Berkey C, Biniek K, Dauskardt RH
国际美容杂志，2017年6月

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