Determination of sun protection factor in creams using visible near-infrared spectroscopy

Význam tématu

Sluneční ochranné krémy jsou klíčové pro prevenci kožních onemocnění způsobených UV zářením. Rychlé a spolehlivé stanovení ochranného faktoru (SPF) je nezbytné pro zajištění kvality a bezpečnosti produktů v kosmetickém průmyslu. Metoda založená na vizuálně-nir spektroskopii (Vis-NIRS) nabízí efektivní alternativu k tradičním technikám, které vyžadují náročnou přípravu vzorku a generují chemický odpad.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem studie bylo ověřit schopnost Vis-NIRS technologie určit SPF v krémech během méně než jedné minuty bez jakékoli přípravy vzorku. Studie zahrnovala analýzu 14 vzorků krémů s SPF v rozmezí 10 až 50 a využití spektrometru Metrohm NIRS DS2500.

Použitá metodika a instrumentace

Pro měření byla použita následující sestava:

• Metrohm NIRS DS2500 Analyzer
• DS2500 Slurry Cup pro vzorky v pastovité formě
• Zlaté difuzní reflektory s optickou dráhou 1 mm
• Software Vision Air 2.0 Complete pro akvizici a modelování dat

Vzorky krému (přibližně 1 g) byly naneseny do Slurry Cup, přikryty zlatým reflektorem a analyzovány v transflekčním módu v rozsahu 400–2500 nm. Spektra byla předzpracována druhou derivací a standard normal variate (SNV). Kvantifikace proběhla pomocí regresní metody Partial Least Squares (PLS).

Hlavní výsledky a diskuse

Model PLS byl kalibrován se čtyřmi faktory na plném spektrálním rozsahu a vykázal:

• Rozsah SPF: 10–50
• Standardní chyba kalibrace (SEC): 1,30
• Standardní chyba křížové validace (SECV): 2,20
• Koeficient determinace (R2): 0,9932

Silná korelace mezi referenčními a predikovanými hodnotami SPF potvrzuje přesnost a spolehlivost metody. Měření trvá méně než 30 s na vzorek a nevyžaduje žádné ředění ani filtraci.

Přínosy a praktické využití metody

Vis-NIRS přináší několik výhod:

• Rychlá analýza bez přípravy vzorku
• Bezhmotnostní a bezodpadová metoda
• Jednoduché čištění a opětovné použití příslušenství
• Možnost rozšíření na další parametry jako obsah vlhkosti či přísad

Budoucí trendy a možnosti využití

Metoda se nabízí pro implementaci do linkových systémů kontinuální výroby a pro online kontrolu kvality. V budoucnu lze očekávat:

• Integraci s automatizovanými výrobními linkami
• Vývoj přenosných přístrojů pro terénní měření
• Využití pokročilých algoritmů strojového učení pro multikomponentní analýzu

Závěr

Vis-NIRS spektroskopie představuje rychlou, neinvazivní a ekologickou alternativu ke stanovení SPF v kosmetických krémech. Metoda dosahuje vysoké přesnosti a nabízí provozní efektivitu vhodnou pro rutinní kontrolu kvality.

Reference

Metrohm Application Note NIR-062, July 2018