crème solaire

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Contexte

L'image d'une personne en bonne santé aujourd'hui n'inclut pas nécessairement un bronzage foncé et profond. La recherche a lié l'exposition aux rayons ultraviolets du soleil au cancer de la peau, aux rides prématurées et à d'autres problèmes de peau. Alors que les vêtements de protection tels que les chapeaux, les pantalons et les chemises à manches longues sont les blocs les plus efficaces contre ces rayons nocifs, les lotions solaires offrent également une protection remarquable pour la peau.

La lumière émise par le soleil se compose de trois bandes de fréquences de rayonnement :infrarouge, visible et ultraviolet. Des trois, seul l'ultraviolet est nocif pour la plupart des humains. Le rayonnement ultraviolet (UV) est divisé en trois catégories :UVA, UVB et UVC. Les rayons UVA pénètrent dans la peau sans brûler les couches superficielles. Ces rayons peuvent pénétrer jusqu'à une profondeur de 0,04 pouce (1,0 mm) et endommager les membranes cellulaires et le système immunitaire. Les rayons UVA ont été liés aux cancers de la peau et au vieillissement prématuré et aux rides de la peau. Les rayons UVB sont responsables des brûlures rouges douloureuses que les personnes subissent après une exposition prolongée au soleil. Les rayons UVB causent également le cancer de la peau et peuvent endommager la cornée et le cristallin de l'œil. La troisième catégorie, le rayonnement UVC, est généralement absorbé par l'atmosphère terrestre et n'est pas considéré comme nocif. Les lotions solaires qui offrent une protection contre les rayons UVA et UVB sont connues pour avoir un large spectre de protection.

Il existe deux types de base de lotions solaires sur le marché :les produits qui pénètrent dans la couche la plus externe de la peau pour absorber les rayons ultraviolets, et les produits qui recouvrent la surface de la peau pour agir comme barrières physiques aux rayons ultraviolets. Ces deux types sont évalués avec un facteur de protection solaire (FPS), qui permet au consommateur de savoir à quel point le produit offre une protection contre les rayons UVB. Le FPS d'un produit est le rapport entre le temps nécessaire pour que la peau protégée d'une personne rougisse après avoir été exposée à la lumière du soleil par rapport au temps nécessaire pour que la peau non protégée de la même personne rougisse. Par exemple, un produit avec SPF15 signifie qu'une personne dont la peau non protégée rougirait en dix minutes peut appliquer le produit et rester au soleil 15 fois plus longtemps, soit 150 minutes, avant d'avoir un coup de soleil.

Les chercheurs ont longtemps cru que les rayons UVB, les rayons qui provoquent en fait un coup de soleil, étaient les seuls responsables de toutes les formes de cancer de la peau. Cependant, des études récentes prouvent que les rayons UVA sont également responsables. Bien que de nombreux écrans solaires contiennent désormais des protecteurs UVA, il n'existe actuellement aucune norme établie par la Food and Drug Administration (FDA) pour la protection contre les rayons UVA. L'indice SPF d'un produit s'applique uniquement à la protection contre les rayons UVB. La FDA exige des réglementations et des tests stricts avant la fabrication de toute nouvelle lotion solaire. Les producteurs de crème solaire passent par un processus long et coûteux pour obtenir l'approbation de la FDA. Cette approbation autorise le fabricant à produire la formulation exacte demandée et est limitée à un seul indice SPF et à un usage spécifique.

Développement et test

Le marché cible actuel des écrans solaires est hautement spécialisé. Les produits de protection solaire sont continuellement réaménagés pour répondre aux besoins changeants de consommateurs spécifiques. Par exemple, les formulations pour athlètes peuvent contenir des ingrédients plus imperméables et résistants à la transpiration pour offrir une protection jusqu'à huit heures. Les athlètes peuvent également souhaiter une lotion qui se sente sèche afin de ne pas affecter leur adhérence. La peau des enfants est plus sensible que celle des adultes car la couche la plus externe est plus fine. Cela confirme l'observation que la plupart des dommages causés par le soleil à la peau se produisent pendant l'enfance et les premières années de l'adolescence. Les écrans solaires développés pour le marché des enfants ont tendance à contenir des ingrédients naturels tels que l'aloe vera et la vitamine E.

Dans la phase de développement d'un nouvel écran solaire, une équipe de chimistes et de techniciens de laboratoire développe la formulation de l'écran solaire à partir d'ingrédients synthétiques et naturels. Les formulations initiales sont fabriquées en quantités de 10 gallons (38 1) et sont stockées dans des cuves en acier inoxydable. Ces formulations initiales sont testées et finalisées avant qu'une demande d'approbation auprès de la FDA ne soit faite. L'approbation de la FDA nécessite des tests supplémentaires qui peuvent être effectués en interne ou par un laboratoire externe. Des exemples du type de tests requis pour l'approbation de la FDA incluent des tests pour mesurer le facteur de protection solaire efficace selon les directives de la FDA, des tests pour déterminer le degré de sécurité du produit à utiliser sur la peau et des tests pour mesurer la tolérance à l'eau d'une lotion.

Matières premières

De nombreuses combinaisons d'ingrédients synthétiques et naturels peuvent entrer dans la formulation d'un seul écran solaire. Une formulation est généralement adaptée à un indice de protection solaire spécifique ou aux besoins d'un groupe de consommateurs spécifique. Le matériau synthétique le plus connu utilisé pour la protection contre les rayons UVA est peut-être l'avobenzone, ou Parsol 1789, qui est utilisé dans les produits du monde entier. Une protection à large spectre est fournie par d'autres ingrédients synthétiques tels que la benzophénone et l'oxybenzone, qui protègent en absorbant la lumière UV. Le PABA (acide paraaminobenzoïque) était autrefois un ingrédient populaire de protection solaire absorbant les UV, mais il peut provoquer une irritation de la peau chez certaines personnes et est maintenant remplacé par le Padimate-O, un dérivé du PABA. D'autres ingrédients synthétiques à large spectre sont le méthoxycinnamate d'octyle et l'anthranilate de menthyle.

Le dioxyde de titane est un minéral naturel et un ingrédient populaire pour une protection à large spectre. Le dioxyde de titane agit en diffusant la lumière UV au lieu de l'absorber. Bien qu'il ne soit pas aussi opaque que l'oxyde de zinc, il a un effet blanchissant similaire dans les indices SPF les plus élevés. Les antioxydants sont souvent associés au dioxyde de titane pour ralentir l'oxydation des huiles et retarder ainsi la détérioration de la lotion. Quelques exemples d'antioxydants naturels sont les vitamines E et C, l'huile de son de riz et l'huile de graines de sésame. Un autre antioxydant populaire dans la catégorie naturelle est le thé vert. De nombreux produits de protection solaire plus récents contiennent également des additifs apaisants et hydratants pour la peau tels que l'aloès et la camomille.

Le processus de fabrication

Les produits de protection solaire peuvent être fabriqués, mis en bouteille et expédiés à partir d'une seule installation, ou des parties de ce travail peuvent être traitées en dehors de l'entreprise. Le processus de fabrication entièrement automatisé décrit ici utilise certaines des deux approches.

Formulation de la lotion

• 1 L'eau est purifiée à l'aide d'une méthode appelée osmose inverse. L'osmose inverse extrait l'eau pure et fraîche en forçant l'eau sous pression à travers une membrane semi-perméable qui sépare les molécules d'eau pure des sels et autres impuretés.

• 2 Les ingrédients sont achetés à l'extérieur et mélangés à l'eau purifiée selon la recette de la formulation finale. La recette est enregistrée sur une feuille de cuve qui liste les mesures exactes pour chaque ingrédient. Les mesures sont converties de la recette initiale de 10 gallons (38 1) utilisée au stade du développement en de plus grandes quantités pour un usage commercial.

Fabrication des conteneurs

• 3 Une installation de moulage par soufflage fabrique les contenants en plastique pour la crème solaire. Dans certains cas, cela se fait en dehors de l'entreprise. Le moulage par soufflage est une méthode dans laquelle les thermoplastiques, des plastiques qui se ramollissent lorsqu'ils sont chauffés et durcissent lorsqu'ils sont refroidis, sont extrudés dans un tube, appelé paraison, et placés dans un moule ouvert. Le moule est fermé autour de la paraison chauffée, et la paraison est pincée au fond pour former un joint. De l'air comprimé est soufflé par le haut de la paraison, ce qui force le plastique ramolli à se dilater vers les parois intérieures du moule, créant la forme du récipient.
•  4 Les conteneurs sont déplacés vers une installation d'impression où les logos et les informations sur les produits sont imprimés et, dans certains cas, estampés sur les conteneurs. L'estampage estampe une fine feuille de métal sur la surface du récipient dans la forme souhaitée, généralement un logo. Les conteneurs imprimés ou estampés sont ensuite stockés pour une utilisation en cas de besoin.

Remplissage des conteneurs

• 5 réservoirs en acier inoxydable d'une capacité allant jusqu'à 1 000 gallons (3784 1) sont utilisés dans le processus de remplissage. Le remplissage s'effectue dans une pièce stérile séparée avec un système de convoyage de nombreuses pistes entrantes. Les opérateurs de machines surveillent le processus automatisé. Les conteneurs et les bouchons entrent dans la salle de remplissage sur les rails du convoyeur. La lotion solaire s'écoule des cuves à travers des tuyaux en acier inoxydable jusqu'à une machine de remplissage sous pression qui insère une buse rétractable dans chaque récipient et le remplit d'une quantité mesurée de lotion solaire.

Bouchage des conteneurs

• 6 La plupart des conteneurs sont bouchés automatiquement le long de la ligne de production. Certains contenants comprennent des bouchons avec des pompes pour permettre une distribution facile de la crème solaire. Ces bouchons de pompe nécessitent un assemblage manuel par les opérateurs lorsque les conteneurs quittent la phase de remplissage.

Livraison

• 7 Les conteneurs remplis et bouchés sont conditionnés par 12 pour être pastillés et fixés sur un skid par film rétractable pour le transport vers les distributeurs.

Sous-produits/Déchets

Les déchets plastiques désinfectés issus du processus de moulage des conteneurs sont rebroyés et réutilisés dans le moulage. Les conteneurs qui ont ont subi le processus d'impression et les défauts sont transmis à d'autres entreprises et transformés en produits tels que des meubles de patio.

Le futur

Les chercheurs se tournent vers la nature à la recherche de la prochaine vague de développement d'écrans solaires. Certaines plantes ont des défenses naturelles contre les rayons nocifs du soleil. Par exemple l'algue unicellulaire appelée Dunaliella Bardawil qui prospère dans la mer Morte et le désert du Sinaï fabrique sa propre crème solaire. Des scientifiques de l'Institut des sciences Weizmann de Rehovot, en Israël, ont isolé la protéine que cette plante produit lorsque la lumière du soleil devient trop intense. La protéine agit comme un déflecteur solaire en canalisant la lumière jusqu'à l'endroit où la photosynthèse a lieu. L'excès de lumière qui pourrait interférer avec la photosynthèse est boudé par un pigment jaune-orangé produit par les algues.

Le corps humain possède également une défense naturelle appelée mélanine. La mélanine est le pigment noir brunâtre présent dans la peau et les cheveux. Il réfléchit et absorbe les rayons ultraviolets pour offrir un large spectre de protection. Les personnes à la peau foncée ont une concentration plus élevée de mélanine et, par conséquent, ont une incidence plus faible de cancer de la peau ainsi que moins de signes physiques et médicaux de vieillissement cutané. La mélanine était autrefois minutieusement collectée par extraction à partir de sources exotiques telles que la seiche et coûtait environ 3 000 $ l'once (101 $ le ml). Cependant, il peut maintenant être fabriqué selon une procédure peu coûteuse en utilisant des pots de fermentation. Une technologie utilisée comme méthode d'incorporation de la mélanine dans les lotions solaires consiste à l'encapsuler dans des microéponges qui retiennent la mélanine à la surface de la peau où elle est la plus efficace. Les microéponges sont invisibles à l'œil nu et ne peuvent être vues qu'au microscope. Les chercheurs continuent d'obtenir l'approbation des nombreuses utilisations de la mélanine naturelle et synthétique en tant qu'ingrédient dans les formulations de crème solaire.