1.引言
強烈日曬對皮膚的有害影響已得到充分證實，其表現(xiàn)形式多樣，不僅包括暴露后數(shù)分鐘至數(shù)小時內出現(xiàn)的紅斑、色素沉著等即時反應，更涉及深層的細胞與分子損傷，甚至破壞DNA結構。從長遠來看，這些累積的損傷可能演變?yōu)槊廊輪栴}（如光老化、色素沉著、黃褐斑），甚至引發(fā)危及生命的病變，包括光化性角化病及惡性黑色素瘤[1]。因此，防曬霜是防曬策略中不可或缺的一環(huán)，無論是為了降低有意日曬的風險，還是防護不可避免的日曬暴露。即便是SPF值較低的防曬霜，也能提供顯著的防護功效[2]。
鑒于防曬的重要性，防曬霜及其性能評估方法，特別是防曬系數(shù)（SPF），一直受到嚴格審視。防曬霜是目前唯一擁有專門針對其性能測量的ISO標準的化妝品類別。各國的相關標準，大多參考或借鑒了ISO 24444 SPF測試方法[3]。該標準于2010年首次發(fā)布，標志著在經歷了各地標準不一的時期后，防曬功效的評估實現(xiàn)了全球標準的統(tǒng)一與突破。
盡管太陽光譜呈連續(xù)分布，防曬產品的性能評價仍需采用分段分析策略。SPF值與UVA防護系數(shù)（UVA-PF）是分別量化UVB和UVA防護效能的核心指標。近年來，防護范圍正從紫外波段向可見光（VL）乃至紅外輻射（IR）拓展。鑒于UVC已被大氣層完全吸收，故未納入常規(guī)評價體系。此外，耐水性（Water Resistance）是衡量產品涉水后UVB防護穩(wěn)定性的關鍵指標[4]，而針對摩擦、沙粒及汗液等環(huán)境因素的專項測試，則為產品性能宣稱提供了更為全面的補充驗證。
歷史上，SPF值的測定依賴于體內測試方法：即受保護皮膚上的最小紅斑劑量（MEDp）與未受保護皮膚上的最小紅斑劑量（MEDu）之比。該比值即為消費者所熟知的SPF值，但其確切含義常常被誤解[5]。
長期以來，體內方法一直飽受爭議，主要涉及：倫理爭議、檢測精度不足、監(jiān)管標準不統(tǒng)一、與實際應用存在差異，以及過度依賴紅斑這一單一終點而忽略了其他潛在的生物學效應[6]。近年來，更多批判聲浪涌現(xiàn)，指出該方法在科學與技術創(chuàng)新、成本控制、時間效率及包容性等方面的局限性[7]，促使學界強烈呼吁采用體外替代方法[8]。這一趨勢也引發(fā)了對方法學驗證的深層思考：替代方法的驗證不應僅滿足于與體內方法建立簡單的相關性，而應被賦予更高的標準——即它究竟是僅僅追求與現(xiàn)有“金標準”的等效性，還是能夠提供實質性的科學改進與更優(yōu)的預測能力？
當前，多種替代方法被提出，涵蓋了從混合體內外實驗、完全基于計算機模擬的模型，以及分析技術與體外技術結合[9]。在體外檢測方法中，多借鑒ISO 24443[10]中關于UVA-PF體外測定的計算方法，并在此基礎上，針對不同基質、輻照光譜、涂布條件及計算方法進行探索與優(yōu)化。因此，“體外SPF”這一術語實際上涵蓋了多種方法，各研究團隊通常都有自己的變量。盡管已知所選參數(shù)對結果具有影響，但這些多樣化方法仍常被歸于此統(tǒng)稱之下，導致評估與比較存在復雜性。目前，這些方法主要用于研發(fā)階段的初步篩選，也可用于市場監(jiān)督。
近年，兩種替代方法已完成標準化流程并獲得ISO標準認證：HDRS法（一種體內外結合的混合方法，ISO 23698:2024）以及完全體外的雙板法（Double Plate Method, ISO 23675:2024[11]）。這一背景為結合最新文獻深入分析SPF測量所面臨的挑戰(zhàn)提供了良好契機。本綜述聚焦雙板法，因其最符合歐洲法規(guī)[12]的要求。此外，目前文獻中關于雙板法與其他“臨時”體外SPF測定方法之間的具體差異尚缺乏明確說明。因此，本文旨在為研究人員、行業(yè)從業(yè)者及監(jiān)管機構提供一份關于雙板法（DPM）全面而清晰的概述，剖析其核心特征、獨特優(yōu)勢與局限性，并有效推動該領域的研究與發(fā)展。
由于篇幅有限，將不做詳盡的文獻回顧，而是重點探討SPF測試方法面臨的挑戰(zhàn)和最新進展的關鍵內容。
2.關于人體SPF測定相關挑戰(zhàn)的批判性綜述
2.1.人體SPF方法總結
人體SPF法基于受保護與未受保護皮膚最小紅斑劑量（MED）的比值進行測定。流程涵蓋志愿者篩選、涂樣、梯度紫外照射、紅斑視覺評估及SPFi計算（MEDip/MEDiu），最終對約10名志愿者數(shù)據取平均值。圖1展示了通用流程及主要挑戰(zhàn)。
圖1.人體SPF測定的通用步驟，包括時間框架估算及主要挑戰(zhàn)
2.2.倫理考量
人體SPF測定最具爭議的一點在于：該方法要求志愿者暴露于已知具有潛在危害的紫外線輻射下，以誘發(fā)紅斑反應。為盡可能降低風險，現(xiàn)行方法已納入多項緩解措施，例如：將志愿者人數(shù)限制在10至20人；限制參與頻率不得超過每8周一次；依據個體類型角（ITA°）計算未保護皮膚的最小紅斑劑量（MEDu）；在測試中采用紫外線劑量遞增的方式；并根據產品宣稱的SPF目標值來確定保護皮膚的預期最小紅斑劑量（MEDp）。盡管這些措施旨在最大限度地減少潛在傷害，但故意使人體暴露于紫外線輻射之下的做法，其固有的倫理問題依然無法回避。
2.3.再現(xiàn)性問題
人體SPF測定結果經常存在差異，尤其在不同實驗室間差異明顯。研究顯示，此類實驗室間差異的變異系數(shù)通常超過20%[13-15]。盡管ISO 24444:2019已針對志愿者篩選（基于ITA°）、產品涂抹規(guī)范及設備監(jiān)測流程等關鍵參數(shù)進行了標準化修訂，但最新證據表明，結果差異性仍是當前面臨的主要挑戰(zhàn)[16]。這一現(xiàn)狀不僅影響了SPF宣稱值的可靠性，也對生產商、檢測機構、監(jiān)管部門及消費者的信心造成了負面影響。
2.4.真實世界相關性
評論者質疑人體SPF法的真實世界相關性，指出其存在以下局限性：測試中采用的標準化涂抹量為2 mg/cm²，顯著高于消費者日常實際使用量（0.5-1 mg/cm²）；嚴格的標準化涂抹技術難以反映真實使用習慣；測試僅采用有限的紫外線光譜段，與完整的日光光譜存在差異；且測試模擬的是短期急性暴露場景，無法代表日常生活中的慢性累積暴露情況[17-18]。
盡管上述觀點有其合理性，但也有學者——歐萊雅亦持相同看法——認為SPF本質上是一個標準化的性能指標，其核心作用在于評估產品對UVB的防護效能并進行橫向排序。該指標并不能預測真實世界中的個性化防護效果，因為實際防護水平最終取決于個人的使用習慣及所處的暴露環(huán)境[19]。
2.5.包容性
體內方法在包容性方面面臨雙重挑戰(zhàn)。首先，該方法依賴“白皙皮膚”模型（ITA° ≥ 28°）來確立最佳實驗條件，這引發(fā)了部分學者對SPF值在深色皮膚人群中適用性的擔憂[20]。其次，受限于志愿者招募的實際條件——即需要組建ITA°均值介于41°至55°且所有成員ITA° ≥ 28°的測試小組，這在很大程度上制約了該方法的全球適用性。
雖然SPF作為一個相對指標在概念上具有跨膚色的普適性，但人體測試的實際開展卻受限于地域因素（圖2）。
圖2.人體膚色地理分布圖（全球實施人體SPF測試的技術限制）
2.6.資源密集度
體內試驗具有資源密集性，除志愿者招募與報酬外，還需配備專用設備、訓練有素的人員及適宜的實驗設施。整個流程耗時冗長，通常需數(shù)周（涵蓋初步測試及數(shù)據質控），這不僅影響測試的頻率與規(guī)模，更可能限制產品創(chuàng)新與全面的監(jiān)管監(jiān)督。盡管在同一名志愿者身上測試多種配方可優(yōu)化資源配置，但這往往又加劇了倫理爭議。
3.雙板法（The Double Plate Method）：標準化體外測試方法
3.1.現(xiàn)有體外方法及其局限性
目前，多種體外SPF法均基于對涂布于紫外透明基材上的防曬薄膜進行分光光度測量。盡管這些方法在概念上與ISO 24443 UVA-PF體外測定法相似，但歷史上在準確預測人體SPF值方面一直面臨挑戰(zhàn)[21]。核心問題在于，基于產品吸收光譜、紅斑反應光譜及太陽輻照光譜計算得出的體外SPF值，往往與人體實測值存在偏差。
為縮小這一差異，學界已探索了多種優(yōu)化策略，包括采用不同基質[22]、優(yōu)化涂布條件[23-25]以及改進校準流程[26]。這些探索催生了多種檢測方法，每種方法均有其特定的參數(shù)設置與局限性。然而，直到最近，業(yè)界似乎尚未意識到，雙板法自2018年以來便已被ISO專家組選定為重點研究對象[27]。
3.2.雙板法的顯著特征
雙板法（簡稱DPM），現(xiàn)已標準化為 ISO 23675:2024，代表了體外SPF測定領域的重大突破。該方法的理論基礎、數(shù)學模型及實踐應用由Miksa等人于2015年率先提出[28,29]。DPM與其他體外方法的主要區(qū)別包括：
· 雙PMMA板法：采用兩種聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）板——一種表面經模壓成型，另一種表面經噴砂處理——可克服部分產品對單一板型存在特異性親和力的問題[22]。板材具備標準化的粗糙表面，并通過六個受控的粗糙度參數(shù)為特征，已被證實對于實現(xiàn)產品吸光度的可重復測量及SPF值的準確估算至關重要[30]。
· 自動化機械涂抹系統(tǒng)：確保防曬霜的高標準化施用，最大限度地減少人工涂抹相關的差異[24]。
· 標準化輻照：DPM采用與人體法一致的標準化輻照光譜（ISO 24444:2019）。輻照劑量及相關條件都是標準化的，因這些參數(shù)已被證實是確保測試結果可重復性及實現(xiàn)體外/體內相關性的關鍵要素[28,31]。
· 受控的實驗條件：在整個測試過程中，對板表面溫度實施精確控制（27±2°C），最大限度地減少由溫度波動引發(fā)的變差異，從而確保測量結果的一致性與可重復性[32]。
· 特定計算方法：DPM采用一種獨特的計算方法，對兩個PMMA板的吸光度值進行加權平均。校正因子依據產品類型而異（例如乳劑、酒精單相配方、油類等）。最終應用的校準函數(shù)進一步提升了準確度，并增強了與體內實驗結果的相關性[33]。
圖3.雙板法 vs. 通用的體外SPF測定法的關鍵步驟和特點
*ADouble Plate(λ)是根據每對平板計算的吸光度值，即產品鋪展在模壓板Amolded(λ)和噴砂板Asandblasted(λ)上吸光度值的加權平均值，校正因子Cmolded和Csandblasted由產品類型定義。
3.3.1.相關性與可重復性
雙板法的核心優(yōu)勢在于其與人體法金標準（ISO 24444:2019）的高度相關性，同時顯著提升了可重復性。多項同行評審研究為這一雙重優(yōu)勢提供了有力佐證。最初，歐洲化妝品協(xié)會（Cosmetics Europe）開展的一項環(huán)形試驗顯示，在三個人體實驗室和三個體外實驗室對24種乳液型配方進行測試，結果表明其在定義的可接受“漏斗”范圍內呈現(xiàn)出很好的相關性，這也印證了人體方法固有的變異性[34]。隨后，該研究進一步擴展至其余76種配方（涵蓋油包水型乳劑及礦物防曬劑TiO2和ZnO），進一步鞏固了上述相關性結論[35]。
統(tǒng)計分析（包括Bland-Altman評估），為DPM與人體實驗結果之間的一致性提供了有力的定量支持。進一步的驗證源于ALT-SPF聯(lián)盟開展的兩項環(huán)形試驗[33,36]。首次試驗的關鍵成果是開發(fā)并驗證了一種校準函數(shù)，該函數(shù)在第二次試驗中顯著降低了偏差，從而提升了DPM的準確性及其與體內金標準的吻合度。這些基于專門設計的統(tǒng)計學標準進行的測試，不僅證實了相關性，還揭示了DPM具有更優(yōu)的可重復性。
這一結果符合預期，因為標準化方案（包括受控粗糙度、自動化鋪展、溫度控制及精確輻照條件）能夠最大限度地降低由操作者技術或環(huán)境因素引發(fā)的差異。這與人體方法形成鮮明對比，后者因受試者固有的生物學差異、人工操作及主觀性紅斑評估，導致實驗室間差異較高。因此，DPM在不同實驗室間提供了更為一致且可靠的SPF測量值，從而增強了結果的可信度，并使不同研究及防曬產品間的比較更具可靠性。這種數(shù)據驅動的方法確保了DPM成為傳統(tǒng)人體測試的一種穩(wěn)健且可靠的替代方案。
3.3.2.應對人體試驗的關鍵挑戰(zhàn)：全面解決方案
雙板法為傳統(tǒng)人體SPF測試法固有的若干局限性提供了全面解決方案。
· 倫理考量
通過消除讓人類志愿者暴露于潛在有害紫外線輻射的需求，DPM有效解決了與體內試驗相關的倫理問題。這是防曬產品檢測領域的一項重大進展，與日益增強的倫理意識和監(jiān)管壓力相吻合。
· 包容性與全球適用性
DPM的體外特性消除了與招募特定志愿者小組相關的地理限制。這增強了方法的包容性，并實現(xiàn)了全球市場范圍內標準化的SPF測試。世界各地的實驗室均可采用該方法，從而促進國際間SPF測量結果的一致性和可靠性。
· 資源效率
DPM技術降低了SPF測試所需的資源投入。盡管初期投資可能與建立人體法設施相當，但DPM憑借更低的運行成本、更短的測試周期以及對專業(yè)測試人員依賴的減少，能夠實現(xiàn)可觀的長期成本節(jié)約。這種效率提升釋放了研發(fā)資源，從而加速創(chuàng)新周期，并可能加強對市場產品的監(jiān)控，進而有利于消費者保護。
· 真實世界相關性考量
盡管DPM與人體法一樣，均采用標準化程序且無法完全復現(xiàn)真實世界中防曬霜的使用條件，但它代表了朝著解決真實世界相關性挑戰(zhàn)邁出的重要一步。通過控制薄膜厚度和均勻性等關鍵參數(shù)，DPM為比較不同防曬產品的相對性能提供了更一致且客觀的依據。這種防曬性能的相對排序，雖然不能完全預測真實世界中的防護效果，但相比受更高變異性和倫理限制的體內實驗，它為消費者和研究人員提供了更有價值的信息。此外，DPM的體外特性便于研究不同成分或工藝的影響、防曬層的形成以及其他與實際使用相關的因素，為未來研究更好地彌合標準化測試與消費者行為之間的差距奠定了基礎。
4.局限性和未來展望
4.1.對不同制劑的適用性
目前，DPM主要適用于乳狀液和酒精單相配方，這主要歸因于目前已獲得了這些特定配方的系數(shù)[11]?，F(xiàn)有標準化方法范圍的這一局限性，反映的是當前可用數(shù)據的狀況，而非技術本身固有的限制[29]。因此，將系數(shù)數(shù)據庫擴展至更廣泛的配方類型（包括油劑和棒狀產品）是未來研究的重點方向。這一擴展將顯著提升DPM的通用性，使其能夠應用于更多種類的防曬產品中。盡管有觀點對DPM在含有高濃度ZnO配方中的準確性提出了質疑[37]，但需指出，這些質疑源于基于ISO 24443制定的臨時體外方法所觀察到的現(xiàn)象，隨后被不適當?shù)赝馔浦岭p板法。如前所述，DPM與早期的臨時性方法存在本質區(qū)別，其在基質選擇、涂抹技術和數(shù)據處理方面均有關鍵性改進。因此，斷言DPM不適用于高濃度ZnO配方的結論是缺乏充分依據的。
4.2.防水測量
盡管DPM能有效測定SPF值，但目前尚缺乏評估防水性的標準化體外方法。當前，學界正積極探索多種替代方案，涵蓋平板法、溶液法以及計算機模擬建模[38-41]。因此，建立并標準化一套穩(wěn)健可靠的體外防水性能測試方法，對于實現(xiàn)體內測試的全面替代、以及全方位評估防曬產品性能而言，至關重要。
4.3.未來研究方向
除解決當前局限性外，研究還應深入探索DPM作為全面防曬產品評估工具的全部潛力。包括探究不同成分及其組合（涵蓋紫外線過濾劑、聚合物及其他輔料）對體外防曬系數(shù)（SPF）的影響。后續(xù)研究應進一步評估生產工藝、不同防曬產品疊加使用以及其他與實際使用相關因素的影響。這些研究將為揭示影響防曬產品性能的復雜因素及其相互作用提供寶貴見解，從而推動更高效且用戶友好的防曬產品開發(fā)。
5.總結
ISO 23675:2024雙板法代表了SPF測試領域的一項重大進展。通過摒棄對體內試驗的依賴，該方法不僅解決了關鍵的倫理問題，還顯著提升了測試的可重復性，降低了資源需求，并拓展了全球實施的可能性。這一轉變與行業(yè)強調倫理和可持續(xù)實踐的整體趨勢高度契合，既支持了全球范圍內日益興起的非動物實驗運動，又推動了產品開發(fā)中更具環(huán)境責任意識的實踐模式。盡管該方法目前仍存在局限性，特別是針對配方類型的適用性以及標準化體外防水性能測試標準的缺失，但持續(xù)的研發(fā)工作有望進一步拓展其應用范圍，并鞏固其作為SPF測定金標準的地位。最終，雙板法為構建更高效、更符合倫理且具有包容性的防曬產品測試體系奠定了堅實基礎，通過實現(xiàn)對防曬產品性能更可靠、更易獲取的評估，有力推動了行業(yè)創(chuàng)新并提升了消費者安全性。
說明：
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