RADIACIÓN SOLAR

EL RESPONSABLE.

El Sol: estrella de tamaño pequeño.

Se ubica a poco menos de 150 millones de km de la Tierra.

Su luz tarda 8 minutos y 19 segundos en llegar a nuestro planeta.

Temperatura media: 6000 K.

RADIACIÓN EMITIDA POR EL SOL.

El Sol emite fundamentalmente radiación ultravioleta (UV), luz visible y rayos infrarrojos (IR).

INTERVALOS DE LAS DIFERENTES RADIACIONES.

Infrarrojo (750 – 100 000 nm) Visible (400 – 750 nm) Ultravioleta A1 (340 – 400 nm) Ultravioleta A2 (320 – 340 nm) Ultravioleta B (280 – 320 nm) Ultravioleta C (100 – 280 nm)

¿POR QUÉ LA RADIACIÓN UV ES DAÑINA? Cálculo relacionado con la ruptura del enlace C-H. Energía del

enlace C-C (de tablas) = 414 kJ/mol Energía de un solo enlace C-H = 414000 J/mol)/(6.022x1023 mol-1) = 6.87 x 10-19 J Energía del fotón que se requiere para destruir un enlace C-H = 6.87 x 10-19 J Longitud de onda de ese fotón = l = hc/E = (6.62 x 10-34 J.s)(3x108 m/s)/(6.87x10-19 J) = 2.89x10-7 m = 289 nm

RADIACIÓN UV MORTAL.

La radiación UV proveniente del Sol entre los 120 y 220 nm es absorbida por el O2 que se encuentra por arriba de y en la estratósfera (10 – 50 km snm). Otros componentes como el N2 igualmente absorben este tipo de radiación esterilizante.

RADIACIÓN UV MORTAL.

Gracias a estos filtros naturales, no hay luz de etas longitudes de onda que alcancen la superficie de la Tierra. Lo anterior evita la esterilización de nuestro planeta.

ESPECTRO DE ABSORCIÓN DEL OZONO. La luz solar entre los 220 y 320 nm es filtrada principalmente

por moléculas de ozono (como puede inferirse de su espectro de absorción, que aquí se muestra), las cuales se encuentran diseminadas por toda la estratósfera media y baja.

EL OZONO NO PUEDE CON TODO.

Debe apuntarse sin embargo que, desafortunadamente, el O3 entre los 290-320 sólo absorbe una parte de la radiación, por lo que una parte significativa de la dañina radiación UVB sí alcanza la superficie de la Tierra. Ello origina, dependiendo de la exposición, bronceados, quemaduras y cánceres de piel.

EL OZONO NO PUEDE CON TODO.

Debido a que ningún otro componente de la atmósfera absorbe significativamente entre los 320 y los 400 nm, toda esta radiación, casi toda UVA (la menos dañina en términos fisiológicos) penetra hasta la superficie de la tierra.

EL ÍNDICE UV.

Es una cuantificación de la intensidad de las radiaciones UV que ocasionan quemaduras en una cierta localidad y en un cierto tiempo.

Fue estandarizada por la OMS de la ONU. Para interpretarla, considérese que si una persona de piel clara

sin fotoprotector produce quemaduras en 30 minutos con un índice UV de 6, el mismo individuo padecerá el mismo daño pero en sólo 15 minutos al pasar a un índice de UV de 12.

El índice UV, así como los índices de contaminación, se pueden consultar en http://www.aire.df.gob.mx/ultima-hora-reporte.php.

EL ÍNDICE UV: ESCALA.Índice UV Color Leyenda Protección recomendada

0-2.9 BajoUse lentes de protección solar en días brillantes y bloqueador si hay nueve o si tiene piel clara.

3-5.9 Moderado

Cúbrase si sale. Permanezca a la sombra si hay sol intenso al mediodía

6-7.9 AltoUse FPS30+, sombrero, ropa y lentes protectores; reduzca el tiempo de exposición al Sol a no más de tres horas al mediodía.

9-10.9 Muy altoAplíquese FPS30+. Use lentes de protección solar, camisa de manga larga y sombrero de ala ancha. No permanezca en el sol mucho tiempo.

11 Y MÁS Extremo

Use FPS+30, camisa de manga larga, pantalones, lentes de protección solar y sombrero de ala ancha. No se exponga al Sol en las tres horas más próximas al mediodía.

DEFENSA NATURAL: LOS MELANOCITOS. Los melanocitos son células dendríticas situadas en la capa basal

de la epidermis. Los melanocitos poseen organelos específicos llamados

melanosomas, los cuales producen melaninas. Los melanocitos son capaces de transmitir sus melanosomas a

sus queratinocitos vecinos, migrando hacia la superficie de la piel.

DEFENSA NATURAL: LOS MELANOCITOS. Los melanocitos se encuentran distribuidos por todo el cuerpo,

menos en las mucosas, en las palmas de las manos y en las plantas de los pies. Además, su número queda definido en el nacimiento.

DEFENSA NATURAL: LOS MELANOCITOS. El número de melanocitos no está relacionado con el color de la

piel: lo que difiere es su funcionamiento en particular y, sobretodo, el contenido y la forma de los melanosomas.

DEFENSA NATURAL: LOS MELANOCITOS. En función de su piel, al Homo sapiens se le puede clasificar

como céltico, con pocos melanosomas debido a que se destruyen en su camino hacia la superficie perdiendo melanina. No se broncean. Son los rubios y pelirrojos.

DEFENSA NATURAL: LOS MELANOCITOS.

También se definen a los caucásicos, cuya piel puede ser clara o mate. A medida que se exponen a la luz solar los melanosomas, numerosos y cargados de melanina, tienen mayores posibilidades de llegar a la superficie de la pie, donde liberan melanina y generan el bronceado.

DEFENSA NATURAL: LOS MELANOCITOS.

Finalmente se encuentran los negroides, con un abundante número de melanosomas, los cuales llegan intactos a la superficie de la piel. Al llegar a ella se despliegan y colorean la piel de manera muy intensa

MELANINAS: EL PIGMENTO.

Las melaninas son polímeros que pigmentan la piel, el pelo, el vello y el iris de los ojos.

Se derivan a partir de la tirosina. Se dividen en eumelanina

(pigmento de color rojo (pigmento de color café) y feomelanina (pigmento no protector y potencialmente carcinógeno).

MELANINAS: EL PIGMENTO.

Célticos

Negroides

Caucásicos

FOTOPROTECTORES.

Existen tres categorías de productos para protegernos de la radiación solar: las pantallas, que actúan reflejando la radiación solar; los filtros, que actúan por absroción de una parte de lqas radiaciones; y finalmente los atrapadores de radicales libres, que atacan a especies reactivas que lleguen a formarse sobre la piel.

FOTOPROTECTORES.

Los fotoprotectores permiten minimizar el daño ocasionado por las radiaciones UVA, que provoca efectos a largo plazo como envejecimiento, fotosensibilación y melanoma, y las radiaciones UVB, responsables del eritema inmediato, la fotoinmunosupresión, la pigmentación de la piel y el cáncer cutáneo no melanoma.

PANTALLAS.

Hay polvos, los cuales son de origen inorgánico (TiO2 y ZnO por ejemplo) con un tamaño de partícula de 200 – 300 mm. Pueden dejar un marca blanca indeseable lo que, en contraste, se aprovecha en la elaboración de maquillajes.

TiO2

PANTALLAS.

También hay polvos ultrafinos, de TiO2 y de ZnO, de 20 a 80 nm. Pueden dejar pasar las radiaciones de 400 nm o más (UV) y reflejar o absorber las de menor l. El problema con este tipo de polvos es que tienden a aglomerarse, lo que impide una dispersión homogénea en la piel.

ZnO

FILTROS DE RADIACIÓN UVB.

También llamados filtros de espectro reducido. Son sustancias orgánicas que ofrecen fotoprotección UVB. Ejemplos son el PADIMATO O® 1 (derivado del PABA, ácido p-aminobenzoico), el 4-METOXICINAMATO DE ISOAMILO 2 (absorbe de manera intensa la nociva radiación de 308 nm) y el 4-METILBENCILIDENCANFOR 3 (EUSOLEX 6300®), con buena estabiulidad a la luz e inducen pocas reacciones alérgicas.

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¿POR QUÉ ÉSTERES AROMÁTICOS?

Los ésteres aromáticos absorben intensa y ampliamente en las regiones de las radiaciones UV perniciosas. El uso de ésteres reduce en principio la irritabilidad asociada a la función ácida.

¿POR QUÉ ÉSTERES AROMÁTICOS?

El uso de un ácido o de su éster, los cuales se encuentran estructuralmente relacionados, no afecta la absortividad de la radiación de manera ostensible.

FILTROS DE RADIACIÓN UVB + UVA.

También llamados filtros de amplio espectro. Ejemplos son la BENZOFENONA 3 4 (liposoluble; hay benzofenonas hidrosolubles), el TINOSORB M® 5 (pigmento dispersable en agua) y el TINOSORB S® 6 (pigmento dispersable en aceite).

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FILTROS DE RADIACIÓN UVA.

También llamados de espectro moderado-amplio. Un ejemplo es el MEXORYL SX® 7 (producto muy estable y particularmente eficaz).

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FILTROS DE ORIGEN NATURAL.

NO SIRVEN. Su aplicación puede dar lugar a cierta reflexión, pero a lo que se limitan es a dar cierto alivia al eritema ya formado. Ejemplo: b-CAROTENO 8.

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FORMAS GALÉNICAS DE LOS PROTECTORES SOLARES.

Sticks. Aceites. Emulsiones (que incluye geles-crema

y emulsiones para spray). Geles (producto acuoso). Aerosoles (producto acuoso).

FACTOR DE PROTECCIÓN SOLAR (FPS).

También se le llama índice de protección (IP). Es un valor que nos permite saber que tiempo dura la acción

protectora de un producto solar y corresponde al número de veces que dicho fotoprotector aumenta la capacidad de defensa natural de la piel frente al eritema o enrojecimiento previo a la quemadura.

Esta definición sólo indica la capacidad de protección frente al eritema y no frente a los otros efectos producidos por la radiación UVA.

FACTOR DE PROTECCIÓN SOLAR (FPS).

El experimento con el cual se determina el FPS consiste en colocar sobre la espalda de un voluntario sano una placa con horadaciones de 1 cm2 para irradiarlo con una lámpara de arco de xenón.

Las horadaciones se van tapando a tiempo regulares, de manera que se contará con muestras de piel viva expuestas a diferentes intervalos.

Se determina así la dosis mínima eritematógena (DME) sin protección y, paralelamente, con protección.

FPS = IP = DMEcon protección/DMEsin protección.

La DME se expresa en J/cm2, pero en realidad corresponde al tiempo necesario para obtener el eritema.

El FPS será, por tanto, el factor multiplicador del tiempo de autoprotección natural de la piel.

El tiempo de autoprotector natural se estima en 20 minutos para un estándar de piel: un producto con un FPS de 6 permitirá una exposición de 120 minutos en las mismas condiciones antes de que aparezca un eritema. Algunos autores indican que este valor está sobreestimado.

La aplicación del producto fotoprotector debe alcanzar los 2 mg/cm2 de piel.

FACTOR DE PROTECCIÓN SOLAR (FPS).

Cataratas. Depresión del sistema inmune. Menor producción de hojas, semillas y frutos en plantas. Abatiminto del fitoplancton.

OTROS EFECTOS DE LA RADIACIÓN UV

La estratósfera es la capa de la atmósfera ubicada entre los 15 y los 50 km de altitud.

Por arriba de ella, el O2 (que tiene una capacidad para absorber la luz ultravioleta entre 70 y 250 nm) absorbe la radiación UVC proveniente del Sol entre 120 y 220 nm. Gracias a ello, no existe radiación UV con l < 220 nm que alcance la superficie terrestre. Ello permite la existencia de vida.

FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS

Por arriba de los 220 nm, el O2 continúa absorbiendo fotones, pero desafortunadamente con mucha dificultad. Teóricamente, el O2 seguirá absorbiendo luz UV hasta los 240 nm, que es la longitud de onda mínima que se requiere para disociarlo (reación de debajo de estas líneas). A mayores valores de l, donde la radiación UVC aún existe, el O2 no puede filtrar luz ya que esta radiación no cuenta ya con la suficiente energía para descomponerla (recuerda que entre mayor sea l, su energía disminuye).

FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS

l < 240 nm 2

Cuando el O2 absorbe un fotón de l < 240 nm se transforma en una molécula excitada electrónicamente (esto es, la distribución de los electrones normal prevista a partir de la Teoría de Orbitales Moleculares) se altera; a dicha molécula se le representa como O2*.

El O2* puede seguir dos caminos: retransformarse en una molécula de O2 normal, o bien disociarse (lo que analizamos en la lámina anterior). Ambos procesos se acompañan de la emisión de calor.

FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS

Los átomos de O formados por arriba de la estratósfera pueden así volver a colisionar entre ellos y regenerar O2.

Al alcanzar la estratósfera, los pocos rayos UVC que han podido llegar hasta ella continúan disociando moléculas de O2; sin embargo, como la población total de O2 es ahora mayor (la estratósfera es una capa más densa que la que se encuentra por arriba de ella), lo más probable en términos estadísticos no será que los átomos de O generados colisionen entre ellos, sino con una molécula de O2: este es el origen del O3 estratosférico (y de más calor).

FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS

+

El O3 así generado en la estratósfera se encarga de absorber la radiación con l entre los 220 y, teóricamente, los 320 nm, evitando que cualquier traza de rayos UVC alcancen la Tierra. Desafortunadamente, como se dijo antes, entre los 290 y los 320 el O3 es muy ineficiente para absorber, con lo que esta fracción de radiación, que aún es luz UVB, sí atraviesa la capa de ozono y llega hasta nosotros. Lo ideal sería que, en el diagrama de abajo, el bloque azul rebasase la zona de la UVB hacia la derecha.

FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS

El O3 no se forma por debajo de la estratósfera debido a que no hay luz UVC que forme átomos de O, materia prima fundamental para su generación.

Por otro lado, cualquier especie que sea capaz de consumir átomos de O con una cinética apreciable representará una amenaza para la formación del O3 estratosférico.

El O generado a partir de la fotodisociación natural del O3 se encuentra en un estado electrónico excitado también, y se le suele representar como O*.

FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS

El O3 no se forma por debajo de la estratósfera debido a que no hay luz UVC que forme átomos de O, materia prima fundamental para su generación.

El O generado a partir de la fotodisociación natural del O3 se encuentra en un estado electrónico excitado también, y se le suele representar como O*.

Por otro lado, cualquier especie que sea capaz de consumir átomos de O con una cinética apreciable representará una amenaza para la formación del O3 estratosférico. También el consumo del propio O3 puede poner en riesgo la vida en el planeta.

FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS

Algunas especies, como el óxido nitroso o gas de la risa, N2O, genera óxido nítrico, NO, capaz de consumir átomos de O, con lo que la regeneración de O3 se ve interrumpida. Al proceso mediante el cual esto tiene lugar se le conoce como mecanismo I de destrucción de ozono. se destruye O y O3.

N2O + O* === 2 NO

NO + O3 === NO2 + O2

NO2 + O === NO + O2

Como puede apreciarse, el NO es un catalizador, por lo que una sola de estas moléculas

FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS

El metano, CH4, genera por su parte radical hidroxilo HO, el cual al igual que el NO, cuenta con un electrón desapareado y también puede actuar como un catalizador destructivo del O3.

CH4 + O* === HO + CH3

HO + O3 === HO2 + O2

HO2 + O === HO + O2

FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS

El O3 puede descomponerse catalíticamente mediante otro proceso: el mecanismo II de destrucción de ozono. Por ejemplo, los gases clorados (freones por ejemplo) pueden descomponerse en la estratósfera y generar átomos de Cl que pueden remover O3 catalíticamente como sigue:

2 CF3Cl + 2 fotones === 2 Cl + 2 CF3

2 Cl +2 O3 === 2 ClO + 2 O2

2 ClO === ClOOCl ClOOCl === 2 Cl + O2

Se estima que un átomo de Clpuede destruir hasta 50,000 moléculas de ozono mediante este proceso.

FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS