Caratterizzazione ambientale del sistema di prova
Prima della valutazione in vivo, i parametri fisici della camera simulata di ambiente marino sono stati calibrati per garantire un'elevata fedeltà ambientale. L'unità di simulazione UV utilizzava una lampada da 6 W che emetteva uno spettro ampio compreso tra 300 e 420 nm, con una lunghezza d'onda di picco a 340 nm. Questa specifica distribuzione spettrale assicura un'emissione dominante di UVA accompagnata da una frazione biologicamente rilevante di UVB, replicando efficacemente lo spettro ultravioletto tipico della luce solare a mezzogiorno che raggiunge la superficie terrestre17. L'onda generata funzionava a una portata di 10 L/min, generando uno sforzo di taglio fluido lieve, paragonabile al moto ondoso costiero delicato. Inoltre, l'unità di flusso d'aria forniva una velocità costante di 35 CFM, corrispondente a una velocità del vento di circa 3-4 m/s sull'area di prova. Questo valore corrisponde a una brezza leggera (scala di Beaufort 3), tipica delle condizioni meteorologiche marine18. Questi parametri combinati riproducono in modo affidabile gli stress meccanici e ambientali ciclici cui si è esposti durante le normali attività in ambiente costiero.
Valutazione della ritenzione della protezione solare
Innanzitutto, è stato assemblato l'apparato simulato di ambiente marino. Come mostrato in Figura 1A, il sistema è composto principalmente da un ventilatore, un sistema di irradiazione UV, un serbatoio di acqua di mare simulata e un sistema di controllo, utilizzati rispettivamente per l'essiccazione con vento, l'irradiazione UV, l'immersione in acqua di mare e il controllo centralizzato. Dopo aver posizionato i topi nell'apparato e avviato il sistema, sono state correttamente simulate le condizioni delle fasi di immersione ed emersione sulla riva (Figura 1B). Sulla base di questa configurazione, abbiamo inizialmente studiato la ritenzione della protezione solare in tali condizioni. Inizialmente, creme solari commerciali A, B e C, etichettate con un marcatore fluorescente, sono state applicate sul dorso dei topi. Successivamente, questi animali sono stati sottoposti a un ciclo alternato nell'apparato di simulazione, costituito da 30 min di immersione (simulazione della nuotata) e 30 min di fase di emersione (simulazione dell'abbronzatura sulla spiaggia). Dopo 2 h, al termine di un ciclo completo di onde e vento, la fluorescenza residua sulla pelle è stata rilevata mediante imaging in vivo. Come mostrato in Figura 2A–B, rispetto ai valori pre-simulazione, tutti i gruppi trattati con protezione solare hanno mostrato una riduzione dell'intensità fluorescente, indicando che l'effetto di risciacquo delle onde dell'acqua di mare provoca la rimozione di una quantità significativa di prodotto. Tra questi, il quadrante trattato con la Protezione Solare C ha mantenuto una quantità relativamente elevata di fluorescenza, la Protezione Solare B ha mostrato una ritenzione moderata e la Protezione Solare A ha mostrato la minore ritenzione (Figura 2C). Ciò indica che le protezioni solari C e B possiedono capacità di ritenzione relativamente più elevate. Questi dati confermano che il nostro apparato è in grado di differenziare quantitativamente la durata di diverse formulazioni sotto stress ambientali complessi.
Efficacia fotoprotettiva
Per approfondire gli effetti protettivi nei confronti dei raggi UV di queste creme solari in un ambiente costiero simulato, sono state effettuate osservazioni macroscopiche della cute dorsale dei topi. Come mostrato in Figure 3A e 3B, il controllo non protetto ha mostrato danni indotti dai raggi UV, caratterizzati da marcata eritema, rossore e scottatura solare. Al contrario, le regioni trattate con schermi solari hanno evidenziato sintomi di scottatura solare significativamente ridotti. Inoltre, l'analisi istologica utilizzando H&La colorazione #38;E è stata eseguita e era coerente con le osservazioni macroscopiche sopra menzionate (Figura 4A–B). Quando il controllo non protetto è stato esposto al simulatore di ambiente marino, si è osservato un notevole ispessimento dell'epidermide e una marcata infiltrazione di cellule infiammatorie (Figura 4C) nel derma sono stati osservati, dimostrando che il sistema di prova simulato in ambiente marino replica efficacemente l'ustione cutanea solare in un ambiente litorale reale. L'applicazione di filtri solari ha attenuato in modo significativo questi cambiamenti patologici. In particolare, lo spessore dell'epidermide e l'infiltrazione di cellule infiammatorie nei tessuti cutanei trattati con Filtro Solare C erano notevolmente simili a quelli del controllo interno protetto dai raggi UV, sottoposto allo stesso stress ambientale. Ciò indica che il Filtro Solare C offre l'effetto protettivo ottimale nell'ambiente marino simulato, probabilmente attribuibile alla sua elevata capacità di ritenzione e alle sue proprietà fotoprotettive intrinseche.

Figura 1: Panoramica del sistema di prova simulato in ambiente marino. (A) Diagramma schematizzato dell'apparato. (B) Topi all'interno della camera di prova. La camera di prova personalizzata integra un dispositivo di irradiazione UV, una vasca idrica con generatore di onde e un ventilatore, simulando efficacemente un ambiente marino reale. Non sussistono problemi di copyright relativi a questa figura, poiché è stata ottenuta dagli autori. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 2: Analisi fluorimetrica della ritenzione della protezione solare. (A) Immagini fluorimetriche rappresentative della cute dorsale del topo prima e dopo l'esperimento della durata di 120 minuti. (B) Analisi quantitativa della ritenzione della fluorescenza. (C) Analisi dell'intensità fluorescente relativa. I dati sono espressi come media ± DS (n = 5). L'analisi statistica è stata eseguita mediante ANOVA a un fattore seguita dal test post-hoc di Tukey. *p < 0,05, **p < 0,01. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 3: Aspetto macroscopico della pelle del topo dopo esposizione ambientale. (A) Immagini macroscopiche rappresentative della pelle dorsale del topo dopo 120 minuti di esposizione a un ambiente marino simulato. (B) Ingrandimenti locali che mostrano la comparsa di eritema e desquamazione nell'area di controllo non protetta, rispetto alle aree protette con crema solare e al controllo interno schermato dai raggi UV (Normale). Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 4: Valutazione istologica dell'efficacia fotoprotettiva. (A) Esempio di H&Sezioni colorate con ematossilina ed eosina della pelle dorsale del mouse provenienti da diverse aree trattate dopo esposizione ambientale. Le linee indicatrici identificano i confini dell'epidermide misurata. Barra della scala = 250 µm. (B) Analisi quantitativa dello spessore epidermico in ciascuna area designata. (C) Valutazione quantitativa delle percentuali relative di cellule infiammatorie. Il controllo interno protetto dai raggi UV (Normale) è stato impostato come valore di riferimento (100%). I dati sono espressi come media ± SD (n = 5). L'analisi statistica è stata eseguita mediante ANOVA ad un fattore seguita dal test post-hoc di Tukey. *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.