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Comparison of sun protection factors determined by an in vivo and different in vitro methodologies: a study with 58 different commercially available sunscreen products

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Synopsis An extensive study on the sun protection factors (SPF) of sun care products was carried out using the COLIPA (The European Cosmetic Toiletry and Perfumery Association) method, which relates to experiments. Furthermore, methods were tested with sunscreen formulations that were prepared as films on surface-roughened plates of polymethyl methacrylate (PMMA). One of the methods, i.e. using the sunscreen tester, has been recently developed, whereas the second has been defined by a pure spectroscopic approach, which is based on spectral transmission measurements of sunscreen films. Altogether 58 different sunscreen formulations, with manufacturer declared SPF values ranging from 4 to 60 and currently available on the European market, were investigated. The quality of correlations with results from the individual products based on the different methods versus the COLIPA values that were considered as generally accepted standard values was assessed. In this context, also variations because of sample preparation and spectral measurement were discussed. For sunscreen products with SPF values larger 25, the spectral transmittance within the UVA/UVB range is rapidly decreasing, which is experienced even for products with reduced amounts reaching 0.5 mg cm and still leading to unsatisfactory correlation of the spectroscopically derived SPF values versus the results from the alternative assays. Opposite to these small amounts, a sunscreen product spread of 2 mg cm is standard for the COLIPA method, whereas an area-normalized amount of 1 mg cm is currently routinely used for the sunscreen tester method. Furthermore, an overview of the individual product characteristics, such as their specific critical wavelengths and their UVA/UVB ratios is provided; both parameters can also be calculated from the spectral absorbances of the standardized sunscreen films.


Une large étude du facteur de protection solaire (SPF) de produits solaires a été effectuée en utilisant différentes méthodologies. La première est définie par la méthode COLIPA, basée sur des expériences in vivo. La seconde repose quant à elle sur une méthode in vitro récemment développée (Sunscreen Tester) et la troisième, elle aussi in vitro, sur une mesure spectroscopique par transmission du produit étalé sur un support irrégulier (plaques de PMMA). 58 produits différents du marché européen, ayant un SPF revendiqué entre 4 et 60 d'après leur fabricant, ont étéétudiés. Les résultats des différentes méthodes ont été corrélés entre elles et les variations dues à la préparation de l'échantillon et à la mesure spectrale ont été discutées. Les limitations des valeurs spectroscopiques, dérivées du SPF in vitro, sont évidentes pour les SPF supérieurs à 25 dues fait de la faible transmission spectrale mesurée. Même si de tels produits ont été analysés avec une quantité de crème appliquée de 0.5 mg cm−2 alors qu'elle est de 2 mg cm−2 dans la méthode in vivo du COLIPA. La quantité standard utilisée avec le Sunscreen Tester est de 1 mg cm−2. En outre, une vue d'ensemble des caractéristiques individuelles des produits, comme la longueur d'onde spécifique et le ratio UVA/UVB est fournie; ces deux paramètres peuvent aussi être calculés à partir des spectres d'absorbances des crèmes solaires étalées selon un protocole standard.
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Keywords: UVA/UVB ratio; broad spectrum rating; critical wavelength; in vitro and in vivo test methods; sun protection; sunscreen products

Document Type: Research Article

Affiliations: 1: *Institut für Experimentelle Dermatologie, Universität Witten/Herdecke, Witten 2: UV-Technik Dr Kockott, Hanau, and 3: Institut für Spektrochemie und Angewandte Spektroskopie an der Universität Dortmund, Dortmund, Germany

Publication date: April 1, 2004

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