ابتكار واقي شمس بتقنية جديدة لتبريد الجلد

عندما يتعلق الأمر بحماية بشرتنا من التأثيرات القاسية لأشعة الشمس، فإن استخدام واقي الشمس أمر لا يحتاج إلى التفكير. ولكن ماذا لو كان واقي شمس الخاص بك يبرد الجلد ويحميه أيضًا؟ وبفضل الاكتشاف المذهل الذي حققه فريق من العلماء أصبح هذا الواقي الثوري حقيقة واقعة الآن.

لقد ثبت أن هذه التركيبة الجديدة، التي تستخدم تقنية التبريد الإشعاعي، تحافظ على برودة جلد الإنسان بدرجة تصل إلى 6 درجات مئوية مقارنة بالبشرة العارية، أو حوالي 3 درجات مئوية أكثر برودة من واقيات الشمس الموجودة. ولكن كيف حققوا هذا الإنجاز الرائع، وماذا يعني لحمايتنا المستقبلية من الشمس؟

تهديد الأشعة فوق البنفسجية

إن الأشعة فوق البنفسجية، التي تشكل جزءًا كبيرًا من طاقة الشمس، تؤثر على خلايا بشرتنا في كل مرة نخرج فيها. حيث يمكن أن يتسبب هذا الاعتداء المستمر في تلف الحمض النووي للجلد، مما يؤدي إلى حدوث طفرات يمكن أن تؤدي إلى سرطان الجلد.

وتؤثر الأشعة فوق البنفسجية أيضًا على الدفاعات الطبيعية للبشرة، حيث تعمل على تكسير ألياف الكولاجين والإيلاستين المسؤولة عن مرونة الجلد وثباته. وهذا يمكن أن يؤدي إلى الشيخوخة المبكرة، والتجاعيد، والبقع. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للأشعة فوق البنفسجية أن تؤدي إلى إنتاج مركبات الأكسجين التفاعلية (ROS)، والتي يمكن أن تزيد من تفاقم تلف الجلد.

يتمتع جسم الإنسان بآلية دفاع طبيعية ضد الأشعة فوق البنفسجية، تعرف باسم الميلانين، والتي تعمل عن طريق امتصاص الطاقة فوق البنفسجية وبعثرتها. ومع ذلك، فإن هذا الدرع الطبيعي له حدوده، والتعرض لفترات طويلة للأشعة فوق البنفسجية يمكن أن يسبب ضررًا كبيرًا. ولهذا السبب أصبح واقي الشمس أداة أساسية لحمايتنا ضد آثار الشمس الضارة.

التبريد الإشعاعي

لا تزال مستحضرات الوقاية من الشمس التقليدية تواجه قيودًا كبيرة، فهي لا تعالج الحرارة المنبعثة من الشمس. وهنا يأتي دور التبريد الإشعاعي. ويتضمن التبريد الإشعاعي إما عكس الحرارة أو إشعاعها بعيدًا عن شيء ما، مما يؤدي إلى تبريد أي شيء تحته. ويستخدم بالفعل في صنع الأقمشة والطلاءات المبردة التي يمكنها تبريد وتدفئة المنازل، من بين تطبيقات أخرى.

تعتمد بعض تقنيات التبريد الإشعاعي السلبي على مكون يسمى ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2). حيث تُستخدم جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم أيضًا في واقيات الشمس المعدنية لعكس الأشعة فوق البنفسجية، لكن الجزيئات ليست بالحجم المناسب لإنتاج تأثير تبريد. لذلك، أراد الفريق ضبط حجم جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية لإنشاء واقي شمسي يحمي من الأشعة فوق البنفسجية ويبرد الجلد في نفس الوقت.

• ما أعراض سرطان الثدي؟ وما طرق الوقاية منه؟
• السر وراء موجات الحر العالمية
• ملخص رواية “ألف شمس ساطعة” للكاتب خالد حسيني
• كيف تحمي بشرتك من الاسمرار
• أضرار أحمر الشفاه وكيفية صناعته منزليًا من مواد طبيعية

واقي شمس يبرد الجلد

لقد ابتكر الفريق واقي الشمس الخاص بهم من خلال الجمع بين ستة مكونات: جزيئات نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم، والماء، والإيثانول، وكريم مرطب، والأصباغ، وبوليمر سيليكون شائع الاستخدام في مستحضرات التجميل يسمى بولي دايميثيل السيلوكسان. ومن خلال ضبط أحجام جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية بعناية، تمكنوا من إنتاج مادة تعكس كل من الأشعة فوق البنفسجية والحرارة الشمسية، مما يمنحها القدرة على التبريد.

لقد أثبتت التركيبة الجديدة أن عامل الحماية من الشمس يصل إلى حوالي 50، ومقاوم للماء، وفعالية مستمرة بعد 12 ساعة من التعرض لأشعة الشمس باستخدام مصباح زينون. بالإضافة إلى ذلك، عند تطبيقه على جلد الحيوان والبشر، لم يسبب المنتج تهيجًا.

إن التركيبة غير مكلفة، حيث لا تتجاوز تكلفتها 0.92 دولار أمريكي لكل 10 جرام من الخليط، وهو ما يعادل تكلفة واقيات الشمس المتوفرة بالفعل في السوق. ويقول الباحثون إن النموذج الأولي لمنتجهم الواقي من الشمس يُظهِر إمكانات تجارية واعدة، خاصة مع استمرار ارتفاع درجات الحرارة في الصيف.

المصادر

Prototype sunscreen uses TiO₂ nanoparticles to cool skin while blocking UV rays | phys.org

High-Performance Radiative Cooling Sunscreen | nano letters