La química de los bloqueadores solares

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El bloqueador solar, también conocido como crema solar, protector solar o bronceador, es una loción, spray, gel, espuma (como una loción de espuma expandida o una loción batida), barra u otro producto tópico que absorbe o refleja parte de la radiación ultravioleta (UV) del sol y, por tanto, ayuda a proteger contra las quemaduras solares y, lo que es más importante, a prevenir el cáncer de piel. El uso diligente de la protección solar también puede ayudar a retrasar o prevenir temporalmente la aparición de arrugas, manchas oscuras y flacidez de la piel. 

Según su modo de acción, los protectores solares pueden clasificarse en protectores solares físicos (es decir, óxido de zinc y dióxido de titanio, que permanecen en la superficie de la piel y desvían principalmente la luz UV) o protectores solares químicos (es decir, filtros orgánicos UV, que absorben la luz UV).


La importancia del bloqueador solar 

No hace mucho tiempo, gente como mayor consideraba las quemaduras solares como un mal necesario en el camino hacia un «buen bronceado base». Solían untarse el aceite de bebé mientras utilizaban un gran reflector para broncearse. El mantra común en esa época cuando aparecían las inevitables quemaduras y peladuras: La belleza tiene su precio. 

En el mercado existen una gran variedad de marcas de bloqueadores solares o protectores solares.
En el mercado existen una gran variedad de marcas de bloqueadores solares o protectores solares.

Razones no faltaban en cuanto a ese precio, pero era mucho más alto de lo que cualquiera de nosotros reconocía entonces. Lo que los adictos al sol no sabían entonces era que estábamos preparando nuestra piel para dañar sus proteínas estructurales y su ADN. Hola, arrugas, manchas del hígado y cánceres. Independientemente del lugar que ocupe su complexión en la escala del tipo de piel de Fitzpatrick, la radiación ultravioleta (UV) del sol o de las camas de bronceado dañará su piel. 

Hoy en día, el reconocimiento de los riesgos que suponen los rayos UV ha motivado a los científicos a estudiar lo que ocurre en nuestras células cuando están expuestas al sol, y a idear formas modernas de evitar ese daño. 


Qué ocurre cuando el sol incide en la piel 

La luz solar está compuesta por paquetes de energía llamados fotones. Los colores visibles que podemos ver a simple vista son relativamente inofensivos para nuestra piel; son los fotones de luz ultravioleta (UV) del sol los que pueden causar daños en la piel. La luz UV puede dividirse en dos categorías: UVA (en el rango de longitud de onda de 320-400 nanómetros) y UVB (en el rango de longitud de onda de 280-320 nm). 

Nuestra piel contiene moléculas que están perfectamente estructuradas para absorber la energía de los fotones UVA y UVB. Esto pone a la molécula en un estado energéticamente excitado. Para liberar la energía adquirida, estas moléculas sufren reacciones químicas, y en la piel eso significa que hay consecuencias biológicas. 

Curiosamente, algunos de estos efectos solían considerarse adaptaciones útiles, aunque ahora los reconocemos como formas de daño. El bronceado se debe a la producción de pigmento de melanina adicional inducida por los rayos UVA. La exposición al sol también activa la red antioxidante natural de la piel, que desactiva las especies reactivas de oxígeno (ERO) y los radicales libres altamente destructivos; si no se controlan, pueden causar daños celulares y estrés oxidativo en la piel. 

También sabemos que la luz UVA penetra más profundamente en la piel que la UVB, destruyendo una proteína estructural llamada colágeno. A medida que el colágeno se degrada, nuestra piel pierde su elasticidad y suavidad, dando lugar a las arrugas. Los rayos UVA son responsables de muchos de los signos visibles del envejecimiento, mientras que la luz UVB se considera la principal fuente de quemaduras solares. 

Esquema de daño producido por diferentes intensidades de radiación UV
Esquema de daño producido por diferentes intensidades de radiación UV

El propio ADN puede absorber tanto los rayos UVA como los UVB, provocando mutaciones que, si no se reparan, pueden dar lugar a cánceres de piel no melanoma (carcinoma de células basales, carcinoma de células escamosas) o melanoma. Otras moléculas de la piel pasan la energía UV absorbida a esos ROS y radicales libres altamente reactivos. El estrés oxidativo resultante puede sobrecargar la red antioxidante incorporada a la piel y causar daños celulares. Las ROS pueden reaccionar con el ADN, formando mutaciones, y con el colágeno, provocando arrugas. También pueden interrumpir las vías de señalización celular y la expresión genética. 


El resultado final de todas estas fotorreacciones es el daño por radiación solar que se acumula a lo largo de la vida por la exposición repetida. Y -no se puede enfatizar lo suficiente- esto se aplica a todos los tipos de piel, desde el tipo I (como Nicole Kidman) hasta el tipo VI (como Jennifer Hudson). Independientemente de la cantidad de melanina que tengamos en la piel, podemos desarrollar cánceres de piel inducidos por los rayos UV y todos acabaremos viendo en el espejo los signos del envejecimiento fotoinducido. 

Filtrar los fotones antes de que se produzca el daño 

La buena noticia, por supuesto, es que el riesgo de cáncer de piel y los signos visibles del envejecimiento pueden minimizarse evitando la sobreexposición a la radiación UV. Cuando no puedes evitar el sol por completo, los protectores solares actuales te cubren las espaldas (y al resto de tu piel también). 

Los protectores solares emplean filtros UV: moléculas específicamente diseñadas para ayudar a reducir la cantidad de rayos UV que llegan a la superficie de la piel. Una película de estas moléculas forma una barrera protectora que absorbe (filtros químicos) o refleja (bloqueadores físicos) los fotones UV antes de que puedan ser absorbidos por nuestro ADN y otras moléculas reactivas más profundas de la piel. 

En Estados Unidos, la Food and Drug Administration regula los protectores solares como si fueran medicamentos. Como históricamente lo que más nos preocupa es la protección contra las quemaduras solares, se ha aprobado el uso de 14 moléculas que bloquean los rayos UVB que provocan quemaduras. El hecho de que en Estados Unidos sólo haya dos moléculas que bloquean los rayos UVA -la avobenzona, un filtro químico, y el óxido de zinc, un bloqueador físico- es un testimonio de nuestra comprensión más reciente de que los UVA causan problemas, no sólo el bronceado. 


La FDA también ha promulgado requisitos estrictos de etiquetado, sobre todo en lo que respecta al FPS (factor de protección solar). En las etiquetas desde 1971, el FPS representa el tiempo relativo que tarda una persona en quemarse con la radiación UVB. Por ejemplo, si se tarda 10 minutos en quemarse, entonces, si se utiliza correctamente, un protector solar con FPS 30 debería proporcionar 30 veces más: 300 minutos de protección antes de la quemadura solar. 

La cantidad y calidad adecuada de bloqueador 

«Utilizado correctamente» es la frase clave. Las investigaciones demuestran que se necesita aproximadamente una onza, o sea, una cantidad de protector solar del tamaño de un vaso pequeño, para cubrir las zonas expuestas del cuerpo de un adulto medio, y una cantidad del tamaño de una moneda de cinco centavos para la cara y el cuello (más o menos, según el tamaño de su cuerpo). La mayoría de las personas se aplican entre una cuarta parte y la mitad de las cantidades recomendadas, con lo que su piel corre el riesgo de sufrir quemaduras solares y daño por radiacion. 

Además, la eficacia de la protección solar disminuye en el agua o con el sudor. Para ayudar a los consumidores, la FDA exige ahora que los protectores solares etiquetados como «resistentes al agua» o «muy resistentes al agua» duren hasta 40 u 80 minutos, respectivamente, en el agua, y la Academia Americana de Dermatología y otros grupos de profesionales médicos recomiendan volver a aplicarlos inmediatamente después de cualquier deporte acuático. La regla general es reaplicar cada dos horas aproximadamente y, desde luego, después de practicar deportes acuáticos o sudar. 

Para obtener valores de FPS elevados, se combinan múltiples filtros UVB en una formulación basada en las normas de seguridad establecidas por la FDA. Sin embargo, el FPS no tiene en cuenta la protección UVA. Para que un protector solar pueda afirmar que tiene protección contra los rayos UVA y UVB y ser etiquetado como de «amplio espectro», debe pasar la prueba de amplio espectro de la FDA, en la que el protector solar recibe una gran cantidad de luz UVB y UVA antes de comprobar su eficacia. 

Este paso previo a la irradiación se estableció en las normas de etiquetado de protectores solares de la FDA de 2012 y reconoce algo importante sobre los filtros UV: algunos pueden ser fotolábiles, lo que significa que pueden degradarse bajo la irradiación UV. El ejemplo más famoso puede ser el PABA. Esta molécula que absorbe los rayos UVB apenas se utiliza hoy en día en los protectores solares porque forma fotoproductos que provocan una reacción alérgica en algunas personas. 


Pero la prueba de amplio espectro sólo entró en vigor cuando la molécula que absorbe los rayos UVA, la avobenzona, llegó al mercado. La avobenzona puede interactuar con el octinoxato, un absorbente de los rayos UVB fuerte y ampliamente utilizado, de forma que la avobenzona es menos eficaz contra los fotones UVA. Por otro lado, el filtro UVB octocrileno ayuda a estabilizar la avobenzona para que dure más tiempo en su forma de absorción de UVA. Además, en las etiquetas de algunos protectores solares puede observarse la molécula etilhexil metoxicrileno. Esta molécula ayuda a estabilizar la avobenzona incluso en presencia del octinoxato, y nos proporciona una protección más duradera contra los rayos UVA. 

Antioxidantes 

El siguiente paso en la innovación de los protectores solares es la ampliación de su misión. Dado que incluso los protectores solares con mayor FPS no bloquean el 100% de los rayos UV, la adición de antioxidantes puede proporcionar una segunda línea de protección cuando las defensas antioxidantes naturales de la piel están sobrecargadas. Algunos ingredientes antioxidantes con los que se han trabajado son el acetato de tocoferal (vitamina E), el fosfato de ascorbilo sódico (vitamina C) y el DESM. Y los investigadores de protectores solares están empezando a investigar si la absorción de otros colores de luz, como los infrarrojos, por parte de las moléculas de la piel tiene un papel en el fotodaño. 

A medida que avanza la investigación, una cosa que sabemos con certeza es que proteger nuestro ADN de los daños causados por los rayos UV, para las personas de cualquier color, es sinónimo de prevenir los cánceres de piel. La Fundación del Cáncer de Piel, la Sociedad Americana del Cáncer y la Academia Americana de Dermatología subrayan que las investigaciones demuestran que el uso regular de un protector solar con FPS 15 o superior evita las quemaduras solares y reduce el riesgo de cánceres no melanoma en un 40% y de melanoma en un 50%. 

Historia de los bloqueadores 

Las primeras civilizaciones utilizaban diversos productos vegetales para ayudar a proteger la piel del daño solar. Por ejemplo, los antiguos griegos utilizaban el aceite de oliva para este fin, y los antiguos egipcios empleaban extractos de plantas de arroz, jazmín y altramuz, cuyos productos se siguen utilizando hoy en día para el cuidado de la piel. 

La pasta de óxido de zinc también ha sido popular para la protección de la piel durante miles de años. Entre los nómadas Sama-Bajau de Filipinas, Malasia e Indonesia, un tipo común de protección solar era una pasta llamada borak o burak, que se elaboraba con hierbas acuáticas, arroz y especias. Lo utilizaban sobre todo las mujeres para proteger la cara y las zonas de la piel expuestas al duro sol tropical en el mar. En Myanmar, la thanaka, una pasta cosmética de color blanco amarillento hecha de corteza molida, se utiliza tradicionalmente para protegerse del sol. 


 Los primeros bloqueadores solares sintéticos se utilizaron por primera vez en 1928. El primer producto comercial importante salió al mercado en 1936, introducido por el fundador de L’Oreal, el químico francés Eugène Schueller.  

Entre los protectores solares modernos más utilizados, uno de los primeros fue fabricado en 1944 para el ejército estadounidense por Benjamin Green, aviador y más tarde farmacéutico, cuando los peligros de la sobreexposición al sol se hicieron evidentes para los soldados en los trópicos del Pacífico en plena Segunda Guerra Mundial. El producto, denominado Red Vet Pet (por petrolato veterinario rojo), tenía una eficacia limitada, ya que funcionaba como bloqueador físico de la radiación ultravioleta. Era una sustancia roja desagradable y pegajosa, similar a la vaselina. Las ventas se dispararon cuando Coppertone mejoró y comercializó la sustancia bajo la marca Coppertone girl y Bain de Soleil a principios de la década de 1950. 

En 1946, el químico austriaco Franz Greiter introdujo lo que puede haber sido el primer protector solar moderno eficaz. El producto, llamado Gletscher Crème (Crema de Glaciar), se convirtió posteriormente en la base de la empresa Piz Buin, que aún hoy comercializa productos de protección solar, llamada así en honor a la montaña donde Greiter supuestamente recibió la quemadura solar que inspiró su brebaje. En 1974, Greiter adaptó los cálculos anteriores de Friedrich Ellinger y Rudolf Schulze e introdujo el «factor de protección solar» (FPS), que se ha convertido en un estándar mundial para medir la eficacia de los protectores solares. Se calcula que la crema Gletscher tenía un FPS de 2. 

Los protectores solares resistentes al agua se introdujeron en 1977, y los recientes esfuerzos de desarrollo se han centrado en superar las preocupaciones posteriores haciendo que la protección solar sea más duradera y de mayor espectro, así como más atractiva de usar. 

Química de los bloqueadores solares 

Además de los humectantes y otros ingredientes inactivos, los bloqueadores solares contienen uno o más de los siguientes ingredientes activos, que son de naturaleza orgánica o mineral: 


  • Compuestos químicos orgánicos que absorben la luz ultravioleta. 
  • Partículas inorgánicas que reflejan, dispersan y absorben la luz ultravioleta (como el dióxido de titanio, el óxido de zinc o una combinación de ambos). 
  • Partículas orgánicas que absorben principalmente la luz UV como los compuestos químicos orgánicos, pero que contienen múltiples cromóforos que reflejan y dispersan una fracción de la luz como las partículas inorgánicas. Un ejemplo es el Tinosorb M. El modo de acción es aproximadamente un 90% por absorción y un 10% por dispersión. 

Los principales ingredientes activos de los protectores solares suelen ser moléculas aromáticas conjugadas con grupos carbonilos. Esta estructura general permite a la molécula absorber los rayos ultravioleta de alta energía y liberar la energía en forma de rayos de menor energía, evitando así que los rayos ultravioleta dañinos para la piel lleguen a ella. Así, al exponerse a la luz ultravioleta, la mayoría de los ingredientes (con la notable excepción de la avobenzona) no experimentan un cambio químico significativo, lo que permite que estos ingredientes conserven la potencia de absorción de los rayos UV sin una fotodegradación significativa 

En algunos bloqueadores solares que contienen avobenzona se incluye un estabilizador químico para ralentizar su descomposición; algunos ejemplos son las formulaciones que contienen. La estabilidad de la avobenzona también puede mejorarse con bemotrizinol, octocrileno y otros fotoestabilizadores. La mayoría de los compuestos orgánicos de los protectores solares se degradan lentamente y pierden eficacia en el transcurso de varios años, incluso si se almacenan adecuadamente, lo que da lugar a las fechas de caducidad calculadas para el producto.  

Los agentes de protección solar se utilizan en algunos productos para el cuidado del cabello, como champús, acondicionadores y agentes de peinado, para protegerlos contra la degradación de las proteínas y la pérdida de color. Actualmente, la benzofenona-4 y el etilhexil metoxicinamato son los dos protectores solares más utilizados en los productos capilares. Los protectores solares habituales que se utilizan en la piel rara vez se emplean en los productos capilares debido a sus efectos de textura y peso. 

Se están desarrollando nuevos bloqueadores solares, como los protectores solares basados en nanopartículas bioadhesivas. Éstas funcionan encapsulando filtros UV de uso comercial, siendo no sólo adherentes a la piel, sino también no penetrantes. Esta estrategia inhibe el daño primario inducido por los rayos UV, así como los radicales libres secundarios. 

También se están estudiando filtros UV basados en ésteres de sinapato. 


Para más información The science of sunscreen 

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