The skin / La peau

How Broadspectrum Sunscreens work
Sunscreens and Your Skin – Part 1


Comment les crèmes solaires fonctionnent
Les Protections solaires et la peau – 1ère Partie


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Sunscreens are a must if you want to prevent photoaging and skin cancers.

As soon as sunny days come back, you might consider using a sunscreen again. But do you know how they actually work? This series entitled Sunscreens and Your Skin answers the question. It follows the Ultraviolet Rays and the Skin series.

In this first part, we’ll dig into what broadspectrum sunscreens means and what kind of UV filters industrials use.

In the other articles from the series, I have discussed:

  • in Part 2, about the differences between organic (or chemical) and inorganic (or physical) sunscreens as well as about micronisation (reduction of inorganic filters into nanoparticles), especially to avoid white cast.
  • in Part 3, about the meaning of SPF, PPD, PA+… labeled on the packaging of a sunscreen.

In the Ultraviolet Rays and the Skin series, I have discussed:

  • in Part 1, about the sunlight and introduced the UVA, UVB and UVC rays,
  • in Part 2, about the effects of the sunlight on the skin in a timeline showing that UV exposure has beneficial and deleterious effects and leads, in the worst case to skin cancer.
  • in Part 3, about how to enhance your natural skin protection against UV rays.

–– Why does a banana wear sunscreen? Because it peels. ––

Pinterest - Sunscreens and your skin Part 1 - how they work - Protections solaires et la peau - Comment ca marche

The skin is one of our largest organs. Hence, protecting it from ultraviolet radiation (UVR) is crucial to prevent short and long-term skin disorders. When choosing a new sunscreen, selecting one with broadspectrum proprieties is a must.

🇬🇧 What makes a broadspectrum sunscreen?

1. You said broadspectrum?

Since UVA and UVB radiations that hit Earth’s surface range from 290 to 400nm (nanometer), sunscreens available in the commerce must have a a wide-range coverage to ensure protection against them (1). Sunscreens protecting from both harmful UV rays are called broadspectrum. Otherwise, they can lead to wrinkles, sunburns, skin cancers and immunosuppression disorders (2).

This protection is done by the filters contained in the product. There are two types with different properties which are used to ensure broadspectrum protection: chemical (organic) and physical (inorganic) filters. Commercial preparations available in the market include a combination of these agents to cover a wide range of UV rays.

Sunscreens and Your Skin - Les Protections Solaires et la Peau - how they work broadspectrum
Sea, sun and… sunburn, err no, I’d rather not!
— La mer, le soleil et… les coups de soleil, euh, non merci !

2. Composition and mechanisms of action

  • chemical UV filters are organic molecules (usually containing a carbon atom linked to a hydrogen one) absorbing UV radiation within a specific range of wavelengths depending on their chemical structure and releasing the energy as lower-energy rays or by vibrating, thus preventing the UV radiation from reaching the skin. They can be referred to as chemical absorbers.
  • Inorganic filters reflect, scatter and absorb UV rays: they contain inert minerals such as titanium dioxide or zinc oxide (3). They can be referred to as physical blockers.

Sunscreens and Your Skin - Les Protections Solaires et la Peau - how they work broadspectrum
Organic vs inorganic UV filters

3. Filter proprieties in UVA and UVB

Organic filter effectiveness is measured by the absorption range of each molecule in nanometer (nm).

Sunscreens and Your Skin - Les Protections Solaires et la Peau - how they work broadspectrum - Global proprieties of mostly used organic and inorganic filter molecules
Image 3 – UV absorption range of mostly used organic and inorganic filter molecules
Source
Mexoryl SX, Mexoryl XL, Tinosorb S and Tinosorb M are not available in the USA (not FDA approved) but are available in Europe and Asia

As you can see in image 3, some organic filters absorb only in the UVB radiation, others only in the UVA spectrum and some are broadspectrum like Oxybenzone (widely used in the USA), Mexoryl XL and Tinosrob M (used in Europe and Asia). Titanium and zinc dioxides are also broadspectrum.

As mentioned earlier, in real life, to ensure maximal photoprotection (protection of the skin from deleterious radiations), organic filters can be combined with those inorganic or sunscreens with only organic agents (respectively inorganic) can be formulated (4).

Are filters which absorb in the same range equal? That is actually not the case as seen below.

Sunscreens and Your Skin - Les Protections Solaires et la Peau - how they work broadspectrum - UVA and UVB absorbance by Titanium and Zinc oxides
Image 4 – UVA and UVB absorbance by Titanium and Zinc oxides
Source

Despite having the same range of absorbance, Titanium (TiO2) and zinc (ZnO) dioxides don’t have the same efficacy: TiO2 absorbance is strong in the UVB range and then depletes around 360nm whereas ZnO absorbance peaks in the longer range of the UVA, thus, prompting sunscreen companies to use both as complements.

4. What to remember

  • Choose a broadspectrum sunscreen protecting against UVA and UVB radiations; it is usually mentionned on those with controlled labels:

    • UVB protection is indicated with an SPF (the higher, the better photoprotection it gives against those rays)
    • and depending on your country, UVA protection can be pointed out with a PA factor (number of +) in Asia, a PPD factor (number) in Europe or simply with UVA in Europe or broadspectrum terms in the US. If you have a PPD or a PA factor, the higher the number or the number of +, the better protection you get.
  • Those products usually contain a combination of organic and inorganic filters. They also can have full organic or full inorganic filters. For consumers, combined or full-type filters come with benefits and drawbacks.

In the next part, I will compare those sunscreens. I am also writing an article about the labels on the sunscreens so that you will be able to choose them easily wherever you are :).

Do you know if your sunscreens are broadspectrum? Leave a comment

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Français
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français Utiliser des produits solaires est primordial quand il s’agit de prévenir le photo-vieillissement.

Dès que les beaux jours reviennent, vous envisagez peut-être d’utiliser à nouveau une crème solaire. Mais savez-vous comment elle fonctionne ? Cette série intitulée Les Protections Solaires et la Peau y répond. Elle fait suite à celle concernant Les Rayons Ultraviolets et la Peau.

Dans cette première partie, nous allons voir ensemble ce que signifie une protection solaire à large spectre et ce que sont les filtres solaires organiques et inorganiques.

Dans les articles suivants de la série, je discute :

  • des différences (avantages et inconvénients) entre les filtres organiques et inorganiques + une mise au point sur les nanoparticules –> 2ème Partie.
  • de ce que signifie les informations affichés sur les crèmes (SFP, PPD, PA+…) –> 3ème Partie.

Dans la série Les Rayons Ultraviolets et la Peau :

  • la 1ère partie porte sur ce que sont les rayons du soleil et les rayons UVA, UVB et UVC,
  • la 2ème partie aborde les effets des UV sur la peau dans une frise chronologique montrant que cette exposition a des effets bénéfiques ainsi que délétères et conduit, dans le pire des cas, au cancer de la peau.
  • la 3ème partie se concentre sur la façon d’améliorer la protection naturelle de la peau contre les rayons UV.

Pinterest - Sunscreens and your skin Part 1 - how they work - Protections solaires et la peau - Comment ca marche

La peau est l’un de nos plus grands organes ; la protection contre les rayons ultraviolets (UV) est donc très importante pour prévenir des effets néfastes à court et long terme la touchant. Ainsi, lors de l’achat d’une crème solaire, en sélectionner une contenant des filtres à large spectre est primordial.

🇫🇷 Les ingredients d’une crème solaire à large spectre

1. “A large spectre”, kezako ?

Etant donné que les rayonnements UVA et UVB atteignant la surface de la Terre ont une portée de 290 à 400 nm (nanomètre), les produits solaires disponibles dans le commerce doivent intégrer une protection assez large contre ces UV (1). Ainsi, ces produits solaires sont dits à large spectre contre les méfaits des UV (rides, coups de soleil, cancers de la peau et immunodépression) (2).

Cette protection est fournie par les filtres solaires dits actifs contenus dans le produit. Il en existe deux types, ayant chacun différentes propriétés : les filtres chimiques (organiques) et physiques (inorganiques). Les produits disponibles sur le marché comportent, en général, une combinaison de ces filtres pour atteindre une protection à large spectre contre les UV.

Sunscreens and Your Skin - Les Protections Solaires et la Peau - how they work broadspectrum
Image 1 — La mer, le soleil et… les coups de soleil, euh, non merci !

2. Composition et mécanismes d’action

  • Les filtres UV chimiques sont constitués de molécules organiques (contenant le plus souvent un atome de carbone lié à un atome d’hydrogène) absorbant les rayons UV dans une gamme spécifique de longueur d’onde en fonction de leur structure chimique. Ils dissipent ensuite l’énergie par des vibrations ou en réémettant une radiation moins dangereuse pour la peau, ce qui empêche les UV d’atteindre la surface de la peau.
  • Les filtres inorganiques reflètent, dispersent et absorbent les rayons UV : ils contiennent des minéraux inertes tels que le dioxyde de titane ou l’oxyde de zinc (3).

Sunscreens and Your Skin - Les Protections Solaires et la Peau - how they work broadspectrum
Image 2 — Filtres UV organiques vs inorganiques

3. Les propriétés des filtres à UVA et UVB

L’efficacité du filtre organique est mesurée par la plage d’absorption de chaque molécule en nanomètre (nm).

Sunscreens and Your Skin - Les Protections Solaires et la Peau - how they work broadspectrum - Propriétés des filtres organiques et inorganiques les plus utilisés
Image 3 – Plgage d’absorption des filtres organiques et inorganiques les plus utilisés
Source
Mexoryl SX, Mexoryl XL, Tinosorb S et Tinosorb M ne sont pas disponibles sur le marché américain mais le sont en Europe et Asie

L’image 3 permet d’observer le fait que certains filtres organiques absorbent uniquement le rayonnement UVB, d’autres exclusivement dans le spectre des UVA et certains dans les deux spectres (filtres à large spectre) comme l’oxybenzone (largement utilisé aux Etats-Unis), Mexoryl XS et XL (utilisés en Europe et Asie). Les dioxydes de titane et de zinc sont également à large spectre.

Comme mentionné précédemment, les fabricants combinent des filtres organiques et inorganiques afin d’assurer une photoprotection maximale (protection de la peau contre les rayons néfastes). Ils peuvent aussi utiliser une combinaison exclusive de filtres organiques (respectivement inorganiques) (4).

On peut se demander si les filtres qui absorbent dans les mêmes gammes ont la même efficacité ? Vous allez voir ci-dessous que ce n’est pas le cas.

Sunscreens and Your Skin - Les Protections Solaires et la Peau - how they work broadspectrum - Absorbance des UVA et UVB par le dioxyde de titane et de zinc
Image 4 – Absorbance des UVA et UVB par le dioxyde de titane et de zinc
Source

Même s’ils absorbent les UV sur les mêmes longueurs d’onde, les dioxydes de titane (TiO2) et de zinc (ZnO) ne le font pas avec la même intensité : l’absorbance de TiO2 est forte dans le spectre des UVB puis diminue vers 360nm (spectre des UVA) où l’absorbance du ZnO est meilleure. Ces deux filtres sont donc généralement utilisés en complément dans les produits solaires.

4. Que retenir

  • Choisissez un produit solaire à large spectre qui va protéger contre les UVA et UVB. C’est toujours mentionné sur le produit via des labels contrôlés :

    • la protection UVB est donnée par le FPS (ou SPF en anglais). Plus ce nombre est grand, plus la protection est élevée,
    • l’information liée à la protection contre les UVA dépend du pays ; elle peut être indiquée par un facteur PA (composé de +) en Asie, un facteur PPD (nombre) en Europe ou simplement par la mention UVA (entourée) en Europe ou broadspectrum (à large spectre) aux USA. Dans le cas des facteurs PPD et PA, plus le nombre est grand ou plus il y a de + et plus la protection est forte.
  • Ces produits contiennent généralement une combinaison de filtres organiques et inorganiques. Ils peuvent également n’intégrer que des filtres organiques ou inorganiques. Pour les consommateurs, ces différents types de combinaison présentent des avantages et des inconvénients.

Dans l’article suivant, je vais effectuer une comparaison de ces combinaisons. Je suis aussi en cours de rédaction d’un article pour comprendre les informations affichées sur les produits solaires afin que vous puissiez les choisir facilement où que vous soyez :).

Etes-vous sûr(e)s que vos produits solaires sont à large spectre ? Laissez un commentaire

5. References

(1) Moyal DD, 2008, broadspectrum sunscreens provide better protection from solar ultraviolet-simulated radiation and natural sunlight-induced immunosuppression in human beings, Review in J Am Acad Dermatol, 58(5 Suppl 2):S149-54

(2) Fourtanier A, 2008, Sunscreens containing the broadspectrum UVA absorber, Mexoryl SX, prevent the cutaneous detrimental effects of UV exposure: a review of clinical study results, Review in Photodermatol Photoimmunol Photomed, ;24(4):164-74.

(3) M.S. Latha, 2013, Sunscreening Agents, Review in J Clin Aesthet Dermatol, 6(1): 16–26.

(4) Lademann J, 2005, Synergy effects between organic and inorganic UV filters in sunscreens, Review in J Biomed Opt, 10(1):14008.

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