EP3261519A1 - Verfahren zur untersuchung von sonnenschutzmittteln auf der haut - Google Patents

Verfahren zur untersuchung von sonnenschutzmittteln auf der haut

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EP3261519A1
EP3261519A1 EP16704129.2A EP16704129A EP3261519A1 EP 3261519 A1 EP3261519 A1 EP 3261519A1 EP 16704129 A EP16704129 A EP 16704129A EP 3261519 A1 EP3261519 A1 EP 3261519A1
Authority
EP
European Patent Office
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skin
filter
light
camera
protection
Prior art date
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Ceased
Application number
EP16704129.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Hagens
Thomas Lange
Michael Lessmann
Frank Schwanke
Andreas Bleckmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beiersdorf AG
Original Assignee
Beiersdorf AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beiersdorf AG filed Critical Beiersdorf AG
Publication of EP3261519A1 publication Critical patent/EP3261519A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0077—Devices for viewing the surface of the body, e.g. camera, magnifying lens
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4848—Monitoring or testing the effects of treatment, e.g. of medication

Definitions

  • the present invention relates to a method for investigating the UV protection properties of one or more UV photoprotective filters in a cosmetic preparation applied to the skin, characterized in that the cosmetic preparation is applied to the skin, the skin treated with the cosmetic preparation with light irradiated whose spectrum includes the absorption band of the UV filter to be examined and during this irradiation, the image of the skin is recorded with a camera, the camera is equipped with a UV bandpass filter of the wavelength range, which is also the absorption band of the UV filter to be examined and the use of the method.
  • UVA and UVB filters are summarized in most industrialized countries in the form of positive lists such as Appendix 7 of the Cosmetics Regulation.
  • UV photoprotective filters UV filters
  • abrasion resistance for example when drying wet, sunscreen-treated skin through a towel after a bath
  • UV filters UV-protection filters
  • a method for investigating the UV protection properties of one or more UV light protection filters in a cosmetic preparation applied to the skin characterized in that
  • the cosmetic preparation is applied to the skin
  • the skin treated with the cosmetic preparation is irradiated with light whose spectrum includes the absorption band of the UV filter to be examined,
  • the image of the skin is taken during this irradiation, the image of the skin with a camera, wherein the camera is equipped with a UV bandpass filter of the wavelength range, which also corresponds to the absorption band of the UV filter to be examined.
  • the brightness of the images (or image sections) recorded with the camera is related to the brightness of images (or image sections) of untreated skin which were obtained after process steps ii) and iii) and / or with images (or image sections) in which the UV light has been completely absorbed, as well as the formation of the differences of both image series for the determination of the absorption in percent compared to the standard (untreated skin or total absorption).
  • the method according to the invention is advantageously characterized in that the load is a Ab Hughes- or bathing process, an abrasion process, irradiation with UV light, heat or cold or the production of body sweat.
  • the already known load tests for determining the water resistance, weld strength, etc. can be used (see, for example, Schtex, K., Schtex, A., The sun protection factor determination: testing of water resistance, Akt dermatol. (20), 130 (1994)) ,
  • the method according to the invention is characterized in that after the loading process the measuring procedure is repeated according to method steps ii) and iii) and the difference between the two measurements, before and after the physical and / or chemical, reproducible load, is formed in order to compensate for the loss of or to determine the UV sunscreen on the skin through the stress process.
  • the skin treated with the cosmetic preparation is again irradiated with light after exposure, the spectrum of which contains the absorption band of the UV filter to be examined and during this irradiation the image of the skin is taken with a camera, the camera being equipped with a UV Bandpass filter of the wavelength range is equipped, which also corresponds to the absorption band of the UV filter to be examined.
  • Embodiments of the method according to the invention that are advantageous according to the invention are characterized in that the UV band-pass filter can transmit UV radiation in the wavelength range from 300 nm to 400 nm.
  • the UV bandpass filter Baader U Baader Planetarium GmbH HWB 60nm, central wavelength 350nm
  • this camera requires the antialiasing filter in front of the camera sensor to be removed.
  • the camera is set in picture mode Monochrome.
  • the determination of the gray scale tones of the images i.e., the brightness of the images or image sections
  • image analysis using the program ImageJ platform-independent image editing and image processing program, program and source code are public domain
  • Embodiments of the method according to the invention that are advantageous according to the invention are characterized in that the illuminance of the light on the skin is from 0.25 WITT 2 to 40 Wnr 2 .
  • the amount of the applied sunscreen before the physical and / or chemical load of 0.8 to 2.0 mg / cm 2 .
  • Not least according to the invention is the use of the method according to the invention for determining the UV-A protection, UV-B protection, water resistance, abrasion resistance, perspiration resistance, thermal stability and / or UV stability of cosmetic sunscreen agents on the skin.
  • a test set-up for the determination of different sun protection factors of sunscreens consists of:
  • a lens e.g., Canon Macro Lens EF 100mm
  • a UV bandpass filter e.g., Baader U-Filter 320-380nm
  • the structure provides that the lighting units are mounted on the left and right of the tripod with an orientation on the center of the tripod plate.
  • the distance of the lights to the test area is approx. 35 cm.
  • the camera with lens and UV bandpass filter is attached to the repro arm and is about 55 cm away from the test area.
  • test area As a test area, a 5x5 cm 2 field is drawn on the inside of the forearm per product. On each test area, a quantity of 2 mg / cm 2 of the respective product is applied and distributed evenly with one finger finger each protected finger. Thereafter, the products each take 30 seconds.
  • the recordings of the respective test areas are carried out with 1/60 exposure time, f4.0 and ISO6400.
  • a measure of the sun protection factor of the respective product is the average gray value of the photographed area.
  • An image processing program eg ImageJ
  • ImageJ image processing program
  • a defined area is evaluated, which corresponds to a real area of about 4x4 cm 2 .
  • images are taken before the application (time t0), after the application (time t1) and after a towel abrasion (time t2).
  • the towel was rubbed off with a standard towel with 12 abrasions (3 in each direction) on the dry skin on each area.
  • Table 1 The results of this experimental setup are shown in Table 1.
  • Table 1 Mean gray value before (tO) and after (t1) the application of sunscreen products with an SPF of 10 or 50 and after rubbing with a towel 12 times (t2)

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Abstract

Verfahren zur Untersuchung der UV-Schutzeigenschaften einzelner oder mehrerer UV-Lichtschutzfilter in einer auf die Haut aufgetragenen kosmetischen Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, dass i) das die kosmetische Zubereitung auf die Haut aufgetragen wird, ii) die mit der kosmetischen Zubereitung behandelte Haut mit Licht bestrahlt wird, dessen Spektrum die Absorptionsbande des zu untersuchenden UV Filters beinhaltet iii) während dieser Bestrahlung das Bild der Haut mit einer Kamera aufgenommen wird, wobei die Kamera mit einem UV-Bandpassfilter des Wellenlängenbereichs ausgerüstet ist, der ebenfalls der Absorptionsbande des zu untersuchenden UV-Filters entspricht.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Untersuchung von Sonnenschutzmitteln auf der Haut
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung der UV-Schutzeigenschaften einzelner oder mehrerer UV-Lichtschutzfilter in einer auf die Haut aufgetragenen kosmetischen Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, dass das die kosmetische Zubereitung auf die Haut aufgetragen wird, die mit der kosmetischen Zubereitung behandelte Haut mit Licht bestrahlt wird, dessen Spektrum die Absorptionsbande des zu untersuchenden UV Filters beinhaltet und während dieser Bestrahlung das Bild der Haut mit einer Kamera aufgenommen wird, wobei die Kamera mit einem UV-Bandpassfilter des Wellenlängenbereichs ausgerüstet ist, der ebenfalls der Absorptionsbande des zu untersuchenden UV-Filters entspricht, sowie die Verwendung des Verfahrens.
Der Trend weg von der vornehmen Blässe hin zur„gesunden, sportlich braunen Haut" ist seit Jahren ungebrochen. Um diese zu erzielen setzen die Menschen ihre Haut der Sonnenstrahlung aus, da diese eine Pigmentbildung im Sinne einer Melaninbildung hervorruft. Die ultraviolette Strahlung des Sonnenlichtes hat jedoch auch eine schädigende Wirkung auf die Haut. Neben der akuten Schädigung (Sonnenbrand) treten Langzeitschäden wie ein erhöhtes Risiko an Hautkrebs zu erkranken bei übermäßiger Bestrahlung mit Licht aus dem UVB-Be- reich (Wellenlänge: 280-320 nm) auf. Die übermäßige Einwirkung der UVB- und UVA-Strah- lung (Wellenlänge: 320-400 nm) führt darüber hinaus zu einer Schwächung der elastischen und kollagenen Fasern des Bindegewebes. Dies führt zu zahlreichen phototoxischen und photoallergischen Reaktionen und hat eine vorzeitige Hautalterung zur Folge.
Zum Schutz der Haut wurden daher eine Reihe von Lichtschutzfiltersubstanzen entwickelt, die in kosmetischen Zubereitungen eingesetzt werden können. Diese UVA- und UVB-Filter sind in den meisten Industrieländern in Form von Positivlisten wie dem Anlage 7 der Kosmetikverordnung zusammengefasst.
Die Vielzahl an kommerziell erhältlichen Sonnenschutzmitteln darf jedoch nicht darüber hinwegtäuschen, dass diese Zubereitungen des Standes der Technik eine Reihe von Nachteilen aufweisen.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Insbesondere erweist es sich als schwierig, die Wirksamkeit einzelner UV-Lichtschutzfilter (UV-Filter) nach dem Auftragen auf die Haut, ihre Verteilung auf derselben, ihre Haltbarkeit und ihre Aufenthaltsdauer nach physikalischer und/oder chemischer Belastung (insbesondere ihre Wasserfestigkeit, Schweißfestigkeit (= Schweißresistenz), Abriebfestigkeit (beispielsweise beim Trocknen nasser, mit Sonnenschutzmittel behandelter Haut durch ein Handtuch nach einem Bad), ihre thermische Stabilität und/oder UV-Stabilität zu bestimmen. Denn diese Eigenschaften werden nicht allein durch die UV-Filtersubstanz selbst, sondern darüber hinaus durch die Grundlage, in welche sie eingearbeitet werden, beeinflusst.
Darüber hinaus werden zur Bestimmung dieser Eigenschaften nach dem Stand der Technik in-vivo-Verfahren angewandt, die darauf basieren, die Haut einer Testperson bis zur Erzeugung eines Erythems mit UV-Licht zu reizen. Da die Haut der Probanden bei jedem Test eine leichte Schädigung erfährt, ist es aus ethischen Gründen gewünscht und geboten, alternative und weniger belastende Testmethoden zu entwickeln.
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die Wirksamkeit einzelner UV-Lichtschutzfilter (UV-Filter) nach dem Auftragen auf die Haut, ihre Verteilung auf derselben, ihre Haltbarkeit und ihre Aufenthaltsdauer nach physikalischer und/oder chemischer Belastung (insbesondere ihre Wasserfestigkeit, Schweißfestigkeit (= Schweißresistenz), ihre Abriebfestigkeit (beispielsweise beim Trocknen nasser, mit Sonnenschutzmittel behandelter Haut durch ein Handtuch nach einem Bad), ihre thermische Stabilität und/oder UV-Stabilität zu bestimmen, ohne die Haut der Testpersonen bis zur Entstehung eines Erythems reizen zu müssen.
Überraschend gelöst wird die Aufgabe durch ein
Verfahren zur Untersuchung der UV-Schutzeigenschaften einzelner oder mehrerer UV-Lichtschutzfilter in einer auf die Haut aufgetragenen kosmetischen Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, dass
) die kosmetische Zubereitung auf die Haut aufgetragen wird,
) die mit der kosmetischen Zubereitung behandelte Haut mit Licht bestrahlt wird, dessen Spektrum die Absorptionsbande des zu untersuchenden UV-Filters beinhaltet,
) während dieser Bestrahlung das Bild der Haut mit einer Kamera aufgenommen wird, wobei die Kamera mit einem UV-Bandpassfilter des Wellenlängenbereichs ausgerüstet ist, der ebenfalls der Absorptionsbande des zu untersuchenden UV-Filters entspricht. Dabei ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn die Helligkeit der mit der Kamera aufgenommenen Bilder (oder Bildausschnitte) in Relation gesetzt wird mit der Helligkeit von Bildern (o- der Bildausschnitten) unbehandelter Haut die nach Verfahrensschritt ii) und iii) gewonnen wurden und/oder mit Bildern (oder Bildausschnitten), bei denen das UV-Licht vollständig absorbiert wurde, sowie die Bildung der Differenzen beider Bildreihen zur Bestimmung der Absorption in Prozent im Vergleich zum Standard (unbehandelte Haut bzw. Totalabsorption).
Es ist vorteilhaft im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn nach Aufnahme der ersten Differenzmessung die Haut etner physikalischen und/oder chemischen, reproduzierbaren Belastung ausgesetzt wird.
Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung ein Abspül- oder Badeprozess, ein Abriebprozess, Bestrahlung mit UV-Licht, Wärme oder Kälte oder der Produktion von Körperschweiß dient.
Hierzu können auch die bereits bekannten Belastungstests zur Bestimmung der Wasserfestigkeit, Schweißfestigkeit etc. herangezogen werden (siehe z.B. Schräder, K., Schräder, A., Die Sonnenschutzfaktorbestimmung: Prüfung der Wasserresistenz, Akt. Dermatol. (20), 130 (1994)).
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Belastungsprozess der Messvorgang entsprechend Verfahrensschritt ii) und iii) wiederholt wird und die Differenz beider Messungen, vor und nach der physikalisch und/oder chemischen, reproduzierbaren Belastung gebildet wird, um den Verlust des oder der UV- Lichtschutzfilter auf der Haut durch den Belastungsprozess zu bestimmen.
Dies bedeutet, dass die mit der kosmetischen Zubereitung behandelte Haut nach der Belastung erneut mit Licht bestrahlt wird, dessen Spektrum die Absorptionsbande des zu untersuchenden UV Filters beinhaltet und während dieser Bestrahlung das Bild der Haut mit einer Kamera aufgenommen wird, wobei die Kamera mit einem UV-Bandpassfilter des Wellenlängenbereichs ausgerüstet ist, der ebenfalls der Absorptionsbande des zu untersuchenden UV-Filters entspricht.
Erfindungsgemäß vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass der UV-Bandpassfilter im Wellenlängenbereich von 300nm bis 400nm UV-Strahlung passieren lässt. Beispielsweise kann der UV-Bandpassfilter Baader U der Firma Baader Planetarium GmbH (HWB 60nm, Zentralwellenlänge 350nm), in Kombination mit der Kamera EOS1200D der Firma Canon für die Messungen eingesetzt werden. Zur Ermöglichung einer Detektion von UV Strahlung muss bei dieser Kamera der Antialiasing Filter vor dem Kamerasensor entfernt werden. Zusätzlich ist die Kamera ist im Bildmodus Monochrome eingestellt.
Die Bestimmung der Graustufentöne der Aufnahmen (d.h. der Helligkeit der Bilder oder Bildausschnitte) und ihrer Differenzen kann erfindungsgemäß vorteilhaft durch Bildanalyse mit Hilfe des Programms ImageJ (plattformunabhängiges Bildbearbeitungs- und Bildverarbeitungsprogramm, Programm und Quelltext sind gemeinfrei) durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsstärke des Lichtes auf der Haut von 0,25 WITT2 bis 40 Wnr2 beträgt.
Es ist erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn die Menge des aufgetragenen Sonnenschutzmittels vor der physikalischen und/oder chemischen Belastung von 0,8 bis 2,0 mg/cm2 beträgt.
Erfindungsgemäß ist nicht zuletzt die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des UV-A-Schutzes, des UV-B-Schutzes, der Wasserfestigkeit, der Abriebfestigkeit, Schweißresistenz, der thermischen Stabilität und/oder UV-Stabilität kosmetischer Sonnenschutzmittel auf der Haut.
Ausführungsbeispiel
Das folgende Ausführungsbeispiel soll das erfindungsgemäße Verfahren erläutern ohne es einzuschränken:
Ein Versuchsaufbau zur Bestimmung von unterschiedlichen Lichtschutzfaktoren von Sonnenschutzmitteln besteht aus:
einer speziellen DSLR-Kamera, bei der der Antialiasing Filter entfernt wurde (z.B.
Canon 1200D)
einem Objektiv (z.B. Canon Macro Lens EF 100mm)
einem UV-Bandpassfilter (z.B. Baader U-Filter 320-380 nm)
zwei UV-Beleuchtungsquellen (z.B. EUROLITE LED IP FL-30 COB UV)
einem Reprostativ (z.B. Kaiser Reproständer RSX mit Reproarm RTX 5512)
Der Aufbau sieht vor, dass die Beleuchtungseinheiten links und rechts am Stativ mit einer Ausrichtung auf die Mitte der Stativplatte angebracht sind. Der Abstand der Leuchten zum Testareal beträgt jeweils ca. 35 cm. Die Kamera mit Objektiv und UV-Bandpassfilter ist am Reproarm angebracht und ist ca. 55 cm vom Testareal entfernt.
In diesem Versuchsaufbau werden folgende Produkte getestet:
NIVEA SUN Protect & Bronze Lotion SPF 10
NIVEA SUN Protect & Bronze Lotion SPF 50
Als Testareal wird pro Produkt ein 5x5 cm2 Feld auf der Unterarminnenseite eingezeichnet. Auf jedem Testareal wird eine Menge von 2 mg/cm2 des jeweiligen Produktes appliziert und gleichmäßig mit je einem Fingerling geschützten Finger verteilt. Danach wirken die Produkte jeweils 30 Sekunden ein.
Die Aufnahmen der jeweiligen Testareale werden mit 1/60 Belichtungszeit, f4.0 und ISO6400 durchgeführt.
Ein Maß für den Lichtschutzfaktor des jeweiligen Produktes stellt der mittlere Grauwert des fotografierten Areals dar. Zur Quantifizierung der Grauwerte in einem Bild wird ein Bildbearbeitungsprogramm (z.B. ImageJ) verwendet. Hierfür wird eine definierte Fläche ausgewertet, die einer realen Fläche von ca. 4x4 cm2 entspricht. Es werden jeweils Aufnahmen vor der Applikation (Zeitpunkt tO), nach der Applikation (Zeitpunkt t1 ) und nach einem Handtuchabrieb (Zeitpunkt t2) angefertigt. Der Handtuchabrieb wurde mit einem Standard-Handtuch durchgeführt, wobei auf jedem Areal 12 Abriebe (3 in jede Richtung) auf der trockenen Haut ausgeführt wurden. Die Ergebnisse dieses Versuchsaufbaus sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1 : Gemitteiter Grauwert vor (tO) und nach (t1 ) der Applikation von Sonnenschutzprodukten mit einem SPF von 10 bzw. 50 und nach 12-maligen Abreiben mit einem Handtuch (t2)

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Untersuchung der UV-Schutzeigenschaften einzelner oder mehrerer UV- Lichtschutzfilter in einer auf die Haut aufgetragenen kosmetischen Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, dass
i) das die kosmetische Zubereitung auf die Haut aufgetragen wird,
ii) die mit der kosmetischen Zubereitung behandelte Haut mit Licht bestrahlt wird, dessen Spektrum die Absorptionsbande des zu untersuchenden UV Filters beinhaltet iii) während dieser Bestrahlung das Bild der Haut mit einer Kamera aufgenommen wird, wobei die Kamera mit einem UV-Bandpassfilter des Wellenlängenbereichs ausgerüstet ist, der ebenfalls der Absorptionsbande des zu untersuchenden UV-Filters entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeit der mit der Kamera aufgenommenen Bilder (oder Bildausschnitte) in Relation gesetzt wird mit der Helligkeit von Bildern (oder Bildausschnitten) unbehandelter Haut die nach Verfahrensschritt ii) und iii) gewonnen wurden und/oder mit Bildern (oder Bildausschnitten), bei denen das UV-Licht vollständig absorbiert wurde, sowie die Bildung der Differenzen beider Bildreihen zur Bestimmung der Absorption in Prozent im Vergleich zum Standard (unbehandelte Haut bzw. Totalabsorption).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Aufnahme der ersten Differenzmessung die Haut einer physikalisch und/oder chemischen, reproduzierbaren Belastung ausgesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung ein Abspüloder Badeprozess, ein Abriebprozess, Bestrahlung mit UV-Licht, Wärme oder Kälte o- der der Produktion von Körperschweiß dient.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Belastungsprozess der essvorgang analog ii) und iii) wiederholt wird und die Differenz beider Messungen, vor und nach der physikalisch und/oder chemischen, reproduzierbaren Belastung gebildet wird, um den Verlust des oder der UV-Lichtschutzfilter auf der Haut durch den Belastungsprozess zu bestimmen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der UV-Bandpassfilter im Wellenlängenbereich von 280 nm bis 320 nm oder von 320 nm bis 400 nm UV-Strahlung passieren lässt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsstärke des Lichtes auf der Haut von 0,25 Wirr2 bis 40 Wnr2.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des aufgetragenen Sonnenschutzmittels vor der physikalischen und/oder chemischen Belastung 0,8 bis 2,0 mg/cm2 beträgt.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bestimmung des UV-A-Schutzes, des UV-B-Schutzes, der Wasserfestigkeit, der Abriebfestigkeit, Schweißresistenz, der thermischen Stabilität und/oder UV-Stabilität kosmetischer Sonnenschutzmittel auf der Haut.
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