防晒产品抗汗性能试验

防晒产品抗汗性能试验：原理、方法与挑战

前言 炎炎夏日，防晒产品的重要性不言而喻。然而，汗水冲刷是导致防晒效能快速衰减的关键因素。抗汗性能不仅直接影响产品防护的持久性，更关系到消费者是否能获得持续有效的紫外线防护。科学、客观地评估防晒产品的抗汗能力，对于产品研发与消费者安全都至关重要。

一、 汗水对防晒效能的影响机制

• 物理冲刷作用： 流淌的汗水直接带走皮肤表面的防晒剂薄膜，导致防护层变薄或不完整。
• 溶解与乳化作用： 汗水中的水分、盐分（如钠、钾、氯离子）以及少量尿素、乳酸等有机物，可能影响防晒剂（尤其是有机防晒剂）的稳定性，甚至促使其溶解或发生乳化，降低其在皮肤表面的附着力和均匀分布。
• 改变皮肤表面特性： 汗液会改变皮肤表面的湿润度、pH值和油脂分布，可能影响防晒霜成膜的完整性与附着力。

二、 抗汗性能试验的核心目标

• 定量评估： 在模拟出汗或实测出汗条件下，测定防晒产品SPF值（防晒指数）或临界波长（防护广度）的衰减程度。
• 比较优劣： 为不同配方、不同宣称（如“抗汗”、“运动型”）的防晒产品提供客观的性能对比依据。
• 配方优化指导： 反馈测试结果，驱动配方师改进成膜剂、乳化体系、防晒剂组合及添加防水抗汗助剂。
• 宣称支撑： 为产品标注“抗汗”或“非常抗汗”等特性提供符合相关法规或行业共识的实验数据支持。

三、 主流试验方法详解

1. 体外(In Vitro)实验室测试法（人工汗液法）

• 原理： 在覆盖有防晒产品的特殊基板（如离体皮肤、粗糙化人造膜）上，定量喷洒或滴加人工模拟汗液，模拟汗水作用，随后使用紫外分光光度计测量透过率变化。
• 人工汗液配方： 典型配方包含氯化钠、乳酸、尿素等成分，按比例溶于水，pH值调节至4.5-6.5（接近人体汗液），可调整盐分浓度模拟不同出汗强度。
• 操作流程：
  1. 在基板上均匀涂抹定量防晒产品，干燥成膜。
  2. 将基板固定于特定角度（模拟汗水流淌）。
  3. 按规定程序和时间间隔，定量施加人工汗液。
  4. 实验结束后，干燥基板（必要时）。
  5. 使用紫外分光光度计扫描测定防晒膜在290-400nm波段的吸光度（或透射率）。
  6. 计算处理前后SPF值或UVA-PF值的衰减百分比。
• 优点： 成本较低、操作相对便捷、实验条件高度可控、结果重复性好、可进行高通量筛选。
• 局限性： 无法完全模拟汗液在真实皮肤上的浸润、渗透、与皮脂相互作用以及体温影响。

2. 体内(In Vivo)人体测试法（抗水抗汗型SPF测试法）

• 原理： 基于标准人体SPF测试（ISO 24444 / FDA 2011 Final Rule），但在防晒产品涂抹并等待成膜（通常15-30分钟）后，增加特定的“水暴露”环节——模拟高强度出汗的活动（如站立于温热水浴中剧烈运动一段时间）。
• 关键操作（以典型流程为例）：
  1. 在受试者背部划分多个测试区域。
  2. 按标准方法涂抹及等待防晒产品成膜。
  3. 水暴露/出汗模拟： 受试者进入水温控制在一定范围（如38-40°C）的浴缸或淋浴间，进行规定时长（通常40或80分钟）的间歇性中等强度运动（如踩水、划臂），确保测试区域被水浸没并大量出汗。
  4. 出水后，需在无擦拭状态下进行规定时长（如15-30分钟）的空气干燥。
  5. 干燥后，立即在测试区域进行紫外线照射（模拟日光）和最小红斑剂量（MED）测定。
  6. 计算经水暴露/出汗处理后的SPF值。
• 抗汗性能判定：
  • 通常将水暴露/出汗后测得的SPF值，与初始宣称的SPF值（或未经水暴露的对照组SPF值）进行比较。
  • 抗汗： 水暴露后SPF值不低于初始SPF值的50%（普遍认可的标准，如FDA）。
  • 非常抗汗： 某些标准可能要求更高的维持率（如80分钟水暴露后SPF维持率>50%）。
• 优点： 最接近真实使用场景，结果最能反映产品在人体皮肤上的实际抗汗表现及最终防护效果。
• 局限性： 成本高昂、耗时长、受试者招募难、受个体差异（出汗量、皮肤类型）影响大、结果变异性相对较高、伦理审查严格。

3. 其他辅助方法

• 体外泳池搅拌法： 将涂有防晒产品的基板浸入恒温水浴中搅拌一定时间，模拟游泳或出汗浸泡，再进行光谱测定。更侧重“防水”，常用于游泳防晒产品。
• 流变学测试： 测量防晒产品在不同剪切力（模拟涂抹、汗水流淌冲刷）下的粘度、粘弹性变化，预测其抗冲刷能力。
• 皮肤粘附性测试： 使用胶带剥离、荧光成像等技术评估防晒膜在皮肤上的附着强度和均匀性。

四、 试验的关键挑战与考量因素

• 汗水模拟的真实性： 人工汗液配方的标准化与生物相关性仍有提升空间（如皮脂共存模拟）。
• 实验条件的标准化： 水暴露的时间、温度、运动强度、干燥条件等细节需严格统一，否则影响结果可比性。不同实验室/标准间存在差异。
• “防水/抗水”与“抗汗”的混淆： 法规通常将抗汗包含在“抗水性”测试中（如FDA），但汗水与泳池水成分和作用机制存在差异。部分标准（如ISO）正尝试区分。
• 结果解读的复杂性： SPF衰减程度受多种因素影响（基础SPF值、防晒剂组合、配方体系、测试条件），单一衰减百分比不能完全反映所有情境下的性能。
• 消费者实际使用场景的多样性： 测试条件能否覆盖从静坐微汗到剧烈运动大汗淋漓的不同情况？

五、 结论与展望

抗汗性能是衡量防晒产品防护持久性的核心指标之一。体外人工汗液法以其高效可控的特点，在配方研发和初步筛选中扮演关键角色；而体内人体测试法则是验证产品实际抗汗效能和支持功效宣称的金标准。两种方法各有侧重，互为补充。

随着消费者对防晒产品性能要求的不断提高以及相关法规的持续完善，抗汗性能测试领域也面临新的挑战和发展机遇：

• 方法标准化与精细化： 推动全球更统一、更精确的测试协议（尤其区分防水与抗汗），减少实验室间差异。
• 个性化测试模型： 探索模拟不同肤质、不同出汗量场景的模型。
• 高通量体外-体内相关性研究： 建立更可靠的体外测试数据预测体内表现的方法，加速研发。
• 关注UVA防护持久性： 在评估抗汗性时，加强对UVA防护力衰减的测量。
• 动态监测技术应用： 利用先进的传感器技术实时监测皮肤表面防晒膜在出汗状态下的变化。

科学、严谨的抗汗性能测试，是确保防晒产品在真实使用环境中为消费者提供持久、有效防护的基石，将持续推动防晒科技的进步与行业的健康发展。

主要参考文献依据（示例）：

• ISO 24444:2019 - Cosmetics - Sun protection test methods - In vivo determination of the sun protection factor (SPF).
• ISO 24443:2021 - Determination of sunscreen UVA photoprotection in vitro.
• U.S. Food and Drug Administration (FDA). (2011). Labeling and Effectiveness Testing: Sunscreen Drug Products for Over-the-Counter Human Use — Final Rule. Federal Register, 76(117), 35620–35665.
• COLIPA (now Cosmetics Europe) / ISO Method for UVA Protection In Vitro.
• Herzog, B., et al. (2005). Influence of sweating on the UV protection provided by sunscreen. Journal of Cosmetic Science, 56(3), 157–172. (实际应用需查阅最新标准与文献)