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In vitro evaluation of sun protection factors of sunscreen agents using a novel UV spectrophotometric technique

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Synopsis A method for the determination of low- and high-value sun protection factors (SPF) of sunscreens using artificial substrates and a novel pseudo double beam (PDB) mode of operation of a standard double beam UV spectrophotometer is described. The method allows transmittance to be calculated from detector responses of reference and sample beams measured at different gain levels and facilitates the accurate quantification of low levels of electromagnetic radiation transmitted through highly absorbing samples. The spectrophotometer was modified to hold quartz diffusing plates on which a substrate [Transpore™ adhesive tape or human stratum corneum obtained from a skin surface biopsy (SSB)] and the sunscreens to be tested were applied. The PDB mode of operation increased the effective linear range of the detector response of the spectrophotometer by a factor of approximately 20000-fold, enabling the SPF determination technique to be applied to both high and low SPF value sunscreens. Eight commercial sunscreens with known SPF values ranging from 4 to 77, previously determined by methods, were tested using both test substrates and correlations between the and values were determined. SPF values determined using the method correlated well with the known results (Transpore™ tape,  = 0.611; SSB,  = 0.7928). The SPF obtained for one of the tested products differed substantially from the cited SPF value. Independent and re-evaluation of the SPF of this product matched the value predicted by the present method much more closely than the originally cited value. All determined SPFs were ordered correctly in comparison to ranking and the technique appeared to correctly identify a sunscreen that had a labelled SPF value that was significantly higher than its true SPF.

French
Résumé

Une méthode destinée à déterminer in vitro les facteurs de protection solaire (SPF) d’écrans solaires de faible et haut indice est décrite. Elle met en œuvre des substrats artificiels et un nouveau mode opératoire reposant sur l’utilisation du pseudo double faisceau (PDB) d’un spectrophotomètre UV double faisceau standard. La méthode permet le calcul de la transmittence à partir des réponses du détecteur de référence et la mesure en simple faisceau à différents niveaux de gain facilitant ainsi la quantification précise des faibles niveaux de radiation électromagnétique (EMR) transmis à travers des échantillons hautement absorbants. Le spectrophotomètre a été modifié de façon à fixer des plaques diffusantes en quartz sur lesquelles un substrat (ruban adhésif Transport TM ou du stratum corneum humain obtenu à partir de biopsie de surface de peau (SSB) et les écrans solaires testés ont été appliqués. Le mode opératoire PTB augmente la gamme linéaire effective de la réponse du détecteur du spectrophotomètre d’un facteur approximatif 20.000 permettant, à cette technique de détermination des SPF in vitro, d’être appliquée à la fois sur les écrans solaires de haut et bas SPF. Huit écrans solaires commerciaux de SPF connus allant de 4 à 77, préalablement déterminés par des méthodes in vivo, ont été testés in vitro en utilisant les deux substrats, et les corrélations entre les valeurs in vivo et in vitro ont été déterminées. Les valeurs SPF déterminées en utilisant la méthode in vitro est bien corrélée avec les résultats in vivo connus (ruban transport, R 2 = 0.611; SSB, R 2 = .7928). Le SPF in vitro pour l’un des produits testés diffère fortement des valeurs SPF citées in vivo. Une réévaluation indépendante des SPF in vitro et in vivo de ce produit ajuste la valeur prédite par la présente méthode de façon beaucoup plus proche que la valeur originale citée in vivo. Tous les SPF ainsi déterminés sont ordonnés correctement en comparaison au classement in vivo et la technique semble identifier correctement un écran solaire qui possède un SPF libellé significativement plus haut que son vrai SPF.
No References
No Citations
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Keywords: in vitro; pseudo-double beam mode; skin surface biopsy; spectrophotometer; sun protection factor

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2008

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