下文轉載自公眾號「把科學帶回家」（ID：steamforkids）
在馬路可煎蛋的天氣裡，恨不得天天宅在空調房裡足不出戶，但口糧不能不掙，暑假不能不浪，還是免不了直面熾熱的陽光。
這時候，你就需要一款給力的防曬霜為你打響美白保衛戰。糙漢子們可別以為這都是精緻妹子的事，其實防曬霜的作用並不僅限於對外表的保護，一款合格的防曬霜還應該為你的皮膚健康提供保障。
然而，一些研究卻報導了某些防曬成分對人體和環境的潛在影響。那麼，到底該不該用防曬霜？又該如何科學地防曬？相信看完這篇，你就心裡有數了。（聲明：本文純科普，絕非廣告，請放心食用。）
在了解防曬霜之前，我們需要先摸清「敵情「。這個「敵人」並不是所有陽光，而是其中的紫外線（UV）。紫外線按照波長主要分為三類：長波紫外線UVA（315-400 nm）、中波紫外線UVB（280-315 nm）和短波紫外線UVC（100-280 nm）。（註：非標準劃分中也有將UVA劃分為320-400 nm的情況）
波長越長的紫外線穿透力越強，而波長最長的UVA能夠穿透表皮層到達真皮層，激活黑色素細胞使其合成黑色素以抵禦紫外線，但過量的照射就可能損傷DNA引發惡性黑色素瘤、鱗狀細胞癌等皮膚癌。這也是缺乏黑色素卻喜歡美黑的白種人皮膚癌高發的原因之一。
UVA除了會使你的皮膚曬黑，還會加快皮膚老化、鬆弛，形成皺紋和老年斑，可以說是皮膚的死敵了。
UVA能夠穿透玻璃窗造成司機的單側臉老化
圖片來源 新英格蘭醫學雜誌
UVB雖然一般停留在表皮層，殺傷力卻也不小。導致皮膚曬紅甚至曬傷的罪魁禍首就是它。
而最後一種波長最短的UVC，雖然能量也最高，但在經過大氣這層防護罩時已經被大大削弱，即使有少量能夠到達人體，也多被皮膚的角質層吸收。
現在我們已經明確了「敵方的主力軍」（UVA和UVB），那麼接下來就該見招拆招選擇「防禦裝備」。就先從防曬霜包裝上最常見的參數說起，即防曬指數SPF（sun protection factor）。我們都知道這個指數越大，防曬能力越強。但這些數字的具體含義又是什麼呢？
舉個例子你就能明白：「SPF 15」表示的是按照推薦劑量使用該防曬霜後，造成曬傷的紫外線（UVB）到達你的皮膚時會被削弱為原來的1/15（即阻擋約93%的UVB）。也就是說原本可能10分鐘就會造成的曬傷，使用推薦劑量的防曬霜會為你延長保護至150分鐘。一般SPF 15就能滿足日常通勤的防曬需求。
值得注意的是，高SPF值的防曬霜並不會比低SPF值的防曬霜在你的皮膚上維持得更久，都需要大約兩小時補充一次。而且，高於50的SPF值很可能是誇大宣傳，因為還沒有足夠證據證明現有的防曬霜能達到比「SPF 50」更好的防曬效果。美國食品和藥物管理局（FDA）已禁止商家標註高於60的SPF值，所以沒必要為追求不切實際的SPF值花冤枉錢。
補防曬霜別偷懶哦
根據SPF的定義你會發現，這僅僅是評估UVB防護效果的指標，因為早期防曬霜的使用就是為了防止曬傷。隨著人們意識到UVA的危害，能同時阻擋UVA和UVB的廣譜（Broad Spectrum）防曬霜開始被推廣開來。就在今年，FDA剛提出SPF大於15的防曬霜必須為廣譜的新規。
目前還並沒有評估UVA防護效果的統一標準。除了美國使用的「廣譜」（Broad Spectrum）標註，還有亞洲例如日本防曬霜的PA分級系統（Protection Grade of UVA）【「+」越多（1-4個），防護越強】，以及英國和愛爾蘭使用的星級評估系統【⭐越多（3-5顆），防護越強】。
各國使用的UVA防護效果評估系統
只知道防曬指數當然還不夠，市面上五花八門的防曬霜還是會令人眼花繚亂。你可能在商場熱情的導購員那裡聽過防曬霜主要分為兩種：物理防曬和化學防曬。它們倆又有什麼不同呢？
物理防曬：反射或散射UV，一般為無機成分，如氧化鋅（ZnO）、二氧化鈦（TiO2）。這類成分較為穩定，不易被光降解，因此可維持較長時間。
化學防曬：吸收UV，一般為有機成分，如二苯甲酮-3（oxybenzone）、阿伏苯宗（avobenzone）。吸收UV後會開始降解，因此這類防曬霜中一般會添加化學穩定劑來放慢其降解速度。
目前看來物理防曬比化學防曬更穩定，那麼吸收UV的效果又如何呢？
下面這張表格列出了常見防曬物質對UV的阻擋情況，可以看到氧化鋅在常用防曬成分中防護能力最強，但還是沒有襯衫強。（不怕熱的，考慮一下穿長袖襯衫出門？）
不同防曬物質的UV防護情況
圖表來源：美國環境工作組（EWG）
安全隱患？
提到化學成分，大家最關心的一定是它們會不會對健康造成影響。這也是研究者們關心的問題。下面我們就來列舉一下目前的防曬成分可能存在的問題。注意這裡的可能僅僅是基於現有的研究，希望大家能夠辯證地看待。
今年有一項關於防曬霜進入人體的研究結果備受關注，引起了大家對防曬霜的質疑。研究中使用的防曬成分主要為有機化合物，包括阿伏苯宗（avobenzone）、二苯甲酮-3（axybenzone）、奧克立林（octocrylene）和依茨舒（ecamsule）。24名受試者每天四次將防曬霜塗抹於75%皮膚，並堅持了4天，結果在停止使用三天後，血液中依然檢測出了高水平的防曬成分。（進一步了解相關內容，可點擊閱讀原文，收聽天方燁談基因電臺《防曬產品擦一天，血檢結果嚇一跳！》節目）
另外，美國環境工作組（Environmental Working Group ，EWG）也曾在尿液中檢測出二苯甲酮-3。目前還不清楚這些成分滲入血液會對人體造成怎樣的影響。不過也有人指出，實驗中使用的大劑量平常一般不會用到。
【呼吸道癌？】
2009年的一項研究顯示二氧化鈦納米微粒可能引起小鼠的呼吸道癌。而國際癌症研究機構（International Agency for Research on Cancer，IARC）也的確將其歸為2B類致癌物質，即可能致癌，但對人類致癌的證據並不充分。
並且可能致癌的前提是將顆粒物吸入，並非皮膚接觸。使用防曬噴霧時就要注意避免吸入。但對此更需要引起重視的是長期與二氧化鈦納米微粒打交道的工業生產者，因為在許多需要亮白的生活用品中，二氧化鈦都被作為常用的添加劑。
【威脅海洋生態？】
防曬霜和海洋聽起來可能有些遙遠，但是想想夏日的海灘你就能理解為什麼二者會發生聯繫了。沒錯，正是海灘遊客身上大面積的防曬霜會進入海水。
研究者已經在許多水域中檢測到了防曬霜中的成分，有些甚至還出現在了魚類中。某些防曬成分，尤其是二苯甲酮-3會在水中反應產生過氧化氫等物質，濃度過高時就會對浮遊生物包括珊瑚蟲的幼體（浮浪幼蟲）產生毒性。也有研究報導稱二氧化鈦納米微粒會減少珊瑚的內共生藻從而導致珊瑚白化走向死亡。
失去共生藻的白化珊瑚
不過這些實驗中所採用的防曬成分濃度是否與海水中的實際濃度一致仍舊存疑。實際上，今年剛發表的一項研究發現海水中二苯甲酮-3的濃度比之前報導的要少，且低於毒害環境的閾值。美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）也指出相比防曬霜的危害，珊瑚的白化更多的是受氣候變化、過度捕撈、廢水汙染等的影響。
但這並不代表著我們就可以無所顧忌地在海邊使用過量的防曬霜，畢竟某些成分也可能通過食物鏈積累，最終危害我們自身。目前，夏威夷已經立法禁止銷售含有二苯甲酮-3和桂皮酸鹽的防曬霜。
看了上面這些，你可別對防曬霜產生陰影，與不確定的危害相比，還是UV確定能引起的皮膚癌更可怕。除了利用遮蔽物（防曬衣、遮陽傘等），你還可以在防曬霜成分上下點功夫，留意下令人頭疼的成分表。目前還尚未發現防曬霜中的氧化鋅對人體或環境有負面影響。
新型防曬產品
未來，科學家們也許會研發出新型防曬產品為我們免除上述隱患。
【防止滲入細胞】
上文我們提到許多防曬成分都有進入細胞的風險，為了解決這一問題，研究者用牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）等成分製成了一種生物粘性納米微粒（bioadhesive nanoparticles，BNPs），它能夠作為載體包裹防曬成分使其無法進入細胞，同時還能增強防曬效果。
包裹BNPs後，防曬霜被阻擋在細胞外（右）
圖片來源 Deng, Y. et al . (2015)
以防曬成分padimate-O為例，使用這種納米微粒將其包裹後，只需要添加原先5%的量就能達到相同的防曬效果。
這聽起來就像是某種偽科學的廣告宣傳，但實驗證明DNA修復酶的確可以做到這一點。它們就是紫外核酸內切酶和光解酶。前者主要來源於藤黃微球菌（Micrococcus luteus），而後者來源於浮遊生物和某些藻類。其中光解酶需要光激活後才能修復由UVB造成的DNA損傷。目前該產品研發成本較高，還並未推廣開來。如果大家在市場上看到類似產品時還是多留個心眼，哦，不，先問候下自己的錢包。
【紫外線檢測貼紙】
塗個防曬霜就夠麻煩的了，你還要我用貼紙檢測紫外線（(╯‵□′)╯︵┻━┻）？聽起來是有些雞肋，但其實很多人都沒意識到自己並沒有充分利用好防曬霜。有調查顯示大多數人都只用了推薦劑量的1/4到1/2。說推薦劑量是2毫克每平方釐米你可能沒什麼概念，具體說就是：一張平均大小的臉大約需要1/4到1/3茶匙（或一個硬幣大小）的防曬霜。
就算你用夠了推薦劑量，沒有及時補充（大約兩小時一次），防曬霜的效力還是會被削弱。所以發明紫外線檢測貼紙的目的就是提醒你及時補充防曬霜。
紫外線檢測貼紙日曬前後顏色變化
圖片來源 Hacker, E. et al. (2019)
這種原本透明的貼紙中含有光致變色分子，在接收的紫外線強度增加時會變為紫色。
【使用生物材料】
很久以前科學家就好奇為什麼淺海的珊瑚不怕曬？
後來他們發現原來珊瑚擁有一種天然活體「防曬霜」——與它們共生的藻類。這些藻類能夠釋放一種物質傳遞給珊瑚蟲，令其進一步加工為具有防曬效果的物質，並且魚類在吃下這些珊瑚蟲後也能夠更好地抵禦陽光。
研究者從這些藻類和魚類的粘液中提取出了菌胞素和類菌胞素胺基酸（MAAs），將它們與殼聚糖（Chitosan）結合製成了一種高效且廣譜的防曬成分（在310-360 nm的波段吸收最強）。
殼聚糖就來源於蝦、蟹和昆蟲等動物的外殼。而菌胞素和類菌胞素胺基酸則廣泛存在於藻類和浮遊生物中，尤其在紅藻門中含量最高，我們平常吃的紫菜就屬於紅藻門。
這種由純生物材料製成的防曬霜具有良好的生物相容性、可生物降解，甚至還有抗菌作用。未來還可能通過基因工程改造細菌來進行大量生產。
其實古時候的人類就已經懂得利用天然材料來防曬。例如，古埃及人會用大米提取物、茉莉和羽扇豆來製作「防曬霜」，某些配方仍沿用至今。生活於東南亞的海上遊牧民族——巴瑤族（Bajau）會以水草、大米和香料為原料製成一種叫作「burak」的傳統「防曬霜」。
巴瑤族「防曬霜」：「burak」 | 圖片來源：Wikipedia
而在緬甸，用黃香楝樹幹研磨的粉漿被廣泛地用於日常防曬。
黃香楝樹幹磨粉 | 圖片來源：Wikipedia
或許新型的防曬成分也可以從這些傳統的原料中獲得靈感。
「把科學帶回家」由世界科普聖經《科學美國人》中文版《環球科學》主辦，致力於為孩子帶來最好的科學教育。
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