Kem chống nắng có thể là dạng lotion, dạng xịt, dạng gel hoặc kem bôi chứa các chất có thể hấp thụ hoặc phản xạ tia UV và do đó giúp bảo vệ da khỏi bị cháy nắng. Những sản phẩm làm trắng da cũng thường chứa chất chống nắng để bảo vệ da vì da trắng thì nhạy cảm với ánh nắng mặt trời hơn là da sẫm màu. Một số loại kem chống nắng còn chứa bột tan giúp tạo màu da. Tuy nhiên, bột tan này không có tác dụng bảo vệ da trước tia UV.

Tùy thuộc vào cơ chế bải vệ da, kem chống nắng có thể phân thành các nhóm chống nắng vật lý (cơ chế là phản xạ ánh sáng) hoặc chống nắng hóa học (cơ chế hấp thụ tia UV).

Các tổ chức y tế như Hiệp hội Ung thư Mỹ khuyên bạn nên sử dụng kem chống nắng vì nó hỗ trợ trong việc phòng chống các bệnh ung thư biểu mô. Nhiều loại kem chống nắng không ngăn chặn được tia UVA, chúng có thể giúp da không bị cháy nắng nhưng da bạn vẫn có nguy cơ bị ung thư. Việc sử dụng kem chống nắng phổ rộng (cả UVA và UVB) có thể giúp giải quyết vấn đề này. Sử dụng kem chống nắng thường xuyên cũng có thể làm chậm hoặc ngăn ngừa sự xuất hiện của các nếp nhăn và chảy xệ da.

Cách đo lường khả năng chống nắng

Chỉ số SPF là một yếu tố để đo lường khả năng chống nắng của kem. Ví dụ, “SPF 15” có nghĩa là chỉ 1/15 bức xạ đến được da. Người tiêu dùng có thể xác định hiệu quả của kem chống nắng bằng cách nhân chỉ số SPF với thời gian tối thiểu họ ở ngoài nắng và bị cháy nắng. Ví dụ: một người ở ngài nắng 10 phút sẽ bị cháy nắng, nếu anh ta thoa kem chống nắng SPF 15 thì anh ta phơi nắng 150 phút mới bị cháy nắng. Một điều quan trọng nữa là kem chống nắng với SPF cao không có nghĩa là sẽ hiệu quả hơn so với kem chống nắng có SPF thấp hơn, mà nó phụ thuộc vào ngưỡng cháy nắng của từng người và bạn phải bôi lại thường xuyên để duy trì hiệu quả đó.

Chỉ số SPF không phải là một thước đo hoàn hảo cho những tổn thương của da vì những tổn thương không thể nhìn thấy được và các dấu hiệu lão hóa gây ra bởi tia UVA (UVA có bước sóng 315-400 hoặc 320-400nm), những tổn thương này không gây đau hoặc đỏ. Hầu hết các kem chống nắng chặn được rất ít tia UVA liên quan đến chỉ số SPF, các sản phẩm chống nắng phổ rộng thì lại được thiết kế để ngăn chặn cả tia UVA và UVB. Theo một nghiên cứu vào năm 2004, tia UVA cũng có thể gây ra những tổn thương trên AND, tăng nguy cơ ung thư da. Titan dioxit được xem là một chất chống nắng tốt nhưng lại không ngăn chặn được tất cả các bước sóng của tia UVA, trong khi đó những nghiên cứu gần đây đề nghị Kẽm oxit hiệu quả hơn Titan dioxit tại các bước sóng 340-380nm.

Để bảo vệ người tiêu dùng trước sự nhầm lẫn qua các mức độ thật và thời gian được bảo vệ mà các sản phẩm chống nắng cung cấp, các nhãn trên sản phẩm phải được giới hạn con số SPF. Những nước EU cho phép nhãn ghi đến SPF 50. Ủy ban an toàn tiêu dùng của Úc cũng chấp thuận con số 50 vào năm 2012. Trong những dự thảo của FDA năm 2007 và 2011 đều đề nghị con số tối đa trên nhãn là SPF 50 để hạn chế những khiếu nại không thực tế. Những nước khác cũng đề xuất hạn chế những con số trên 50 do thiếu các bằng chứng về việc sử dụng các sản phẩm có SPF cao sẽ có ý nghĩa bảo vệ cao hơn.

Chỉ số SPF được đo bằng cách thoa kem chống nắng lên da tình nguyện viên và đo thời gian nó bị cháy nắng khi cho tiếp xúc với một nguồn ánh sáng mặt trời nhân tạo. Tại Mỹ, một phép thử trong phòng thí nghiệm được yêu cầu bởi FDA như sau: người ta sử dụng một máy đo quang phổ đặc biệt để đo lường sự xuyên thấu của ánh sáng mặt trời vào da qua kem chống nắng cùng với sự giảm dần tác dụng của kem chống nắng. Trong trường hợp này, khả năng cho ánh sáng xuyên thấu của kem chống nắng phải được đo ở tất cả các bước sóng của ánh nắng mặt trời cả UVB và UVA (290-400nm). Kèm theo là một bảng ghi lại khả năng gây cháy nắng của dãy bước sóng và cường độ chuẩn của ánh sáng mặt trời. Như vậy, phép đo trong phòng thí nghiệm tốt hơn phép đo trên cơ thể người.

Chỉ sống đo lường các yếu tố bảo vệ trước tia UV (UPF) cũng là một chỉ số tương tư được phát triển để đo lường mức độ chống nắng của các sợi vải. Theo những kiểm tra gần đây của các cục tiêu dùng, UPF 30 là điển hình cho các sợi vải bảo vệ trong khi UPF 6 là điển hình cho các sợi dùng trong mùa hè.

Theo toán học, SPF (hoặc UPF) được tính từ các dữ liệu sau:

Trong đó E() là cường độ ánh sáng mặt trời, A() là quang phổ gây cháy da và MPF() là các yếu tố bảo vệ, tất cả đều quy về hàm của bước sóng ()

Công thức trên cho thấy SPF không chỉ đơn giản là nghịch đảo của chỉ số truyền qua ở vùng UVB. Vì nếu điều đó đúng thì khi thoa 2 lớp SPF 5 thì hiệu quả sẽ là 25. Tuy nhiên thực tế kết hợp luôn luôn là thấp hơn so với đơn lẻ.

Các hoạt chất được sử dụng trong kem chống nắng

– Các hợp chất hóa học hữu cơ có thể hấp thu tia cực tím

– Các hạt vô cơ phản chiếu, tán xạ và hấp thu tia cực tím như Titan dioxit, Kẽm oxit, hoặc kết hợp cả hai).

– Các hạt hữu cơ chủ yếu hấp thu ánh sáng như các hợp chất hữu cơ nhưng chứa nhiều hạt có thể phản xạ, phân tán một phần ánh sáng như các hạt vô cơ và hoạt động khác với các hợp chất hữu cơ. Vì hiệu quả giảm ảnh hưởng của tia UV phụ thuộc rất nhiều của kích thước hạt nên các nguyên vật liệu đều được làm đến cỡ hạt dưới 200nm. Các chế độ hoạt động của hệ thống lọc được điều chỉnh xuống còn khoảng 90% do sự hấp thu và 10% bằng cách phân tán ánh sáng.

Các thành phần chính trong kem chống nắng thường là các phân tử thơm liên kết với nhóm Carbonyl. Cấu trúc tổng quát này cho phép các phân tử hấp thu các tia cực tím có năng lượng cao và giải phóng ra các tia có năng lượng thấp hơn, do đó ngăn ngừa được các tia cực tím gây hại cho da. Vì vậy, khi tiếp xúc với tia UV, hầu hết các thành phần (ngoại trừ Avobenzone) không chịu thay đổi hóa học đáng kể, cho phép các thành phần giữ lại khả năng hấp thu của mình. Một chất ổn đinh hóa học được thêm vào các sản phẩm chứa Avobenzone để ổn định chất này như Bemotrizinol và Octocrylen. Hầu hết các hợp chất hữu cơ trong kem chống nắng phân hủy từ từ và giảm hiệu quả trong nhiều năm nếu bảo quản đúng cách.

Các hoạt chất chống nắng cũng được sử dụng cho các sản phẩm chăm sóc tóc như dầu gội đầu, kem xả và các sản phẩm tạo kiểu để bảo vệ sự thoái hóa protein và mất màu tóc. Hiện nay, benzophenone-4 và ethylhexyl methoxycinnamate là 2 hoạt chất được sử dụng nhiều nhất trong các sản phẩm chăm sóc tóc. Các hoạt chất chống nắng dùng cho da ít khi được sử dụng cho các sản phẩm tóc do kết cấu và trọng lượng của chúng.

Các hoạt chất chống nắng được FDA chấp thuận

Hoạt chất	Tên khác	Nồng độ tối đa	Nước chấp thuận	Kết quả nghiên cứu
p-Aminobenzoic acid	PABA	15%	USA, AUS	Bảo vệ da chống lại các khối u ở chuột. Tuy nhiên, có nguy cơ gây sai lệch AND nên ít được sử dụng
PadimateO	OD-PABA, octyldimethyl-PABA, -PABA	8% (EU, USA, AUS); 10% (JP)	EU, USA, AUS, JP
Phenylbenzimidazole sulfonic acid	Ensulizole, Eusolex 232, PBSA, Parsol HS	4% (US, AUS); 8% (EU); 3% (JP)	EU, USA, AUS, JP
Cinoxate	2-Ethoxyethyl p-methocinnamate	3% (US); 6% (AUS)	USA, AUS
Dioxybenzone	Benzophenone-8	3%	USA, AUS
Oxybenzone	Benzophenone-3, Eusolex 4360, Escalol 567	6% (US); 10% (AUS, EU); 5% (JP)	EU, USA, AUS, JP
Homosalate	Homomethyl salicylate, HMS	10% (EU, JP); 15% (US, AUS)	EU, USA, AUS, JP
Menthyl anthranilate	Meradimate	5%	USA, AUS
Octocrylene	Eusolex OCR, 2-Cyano-3,3-diphenyl acrylic acid, 20ethylhexylester	10%	EU, USA, AUS, JP	Tăng ROS
Octyl methoxycinnamate	Octinoxate, EMC, OMC, Ethylhexyl methoxycinnamate, Escalol 557, 2-Ethylhexyl-paramethoxycinnamate, Parsol MCX	7.5% (US) 10% (EU, AUS) 20% (JP)	EU, USA, AUS, JP
Octyl salicylate	Octisalate, 2-Ethylhexyl salicylate, Escalol 587,	5% (EU, USA, AUS) 10% (JP)	EU, USA, AUS, JP
Sulisobenzone	2-Hydroxy-4-Methoxybenzophenone-5-sulfonic acid, 3-Benzoyl-4-hydroxy-6-methoxybenzenesulfonic acid, Benzophenone-4, Escalol 577	5% (EU) 10% (US, AUS, JP)	EU, USA, AUS, JP
Trolamine salicylate	Triethanolamine salicylate	12%	USA, AUS
Avobenzone	1-(4-methoxyphenyl)-3-(4-tert-butyl phenyl)propane-1,3-dione, Butyl methoxy dibenzoylmethane, BMDBM, Parsol 1789, Eusolex 9020	3% (US) 5% (EU, AUS)10% (JP)	EU, USA, AUS, JP
Ecamsule	Mexoryl SX, Terephthalylidene Dicamphor Sulfonic Acid	10%	EU, AUS	Bảo vệ da chống lại các khối u ở chuột.
Titanium dioxide	CI77891	25% (Không giới hạn tại Nhật)	EU, USA, AUS, JP
Kẽm oxit		25% (US) (AUS, Nhật: không giới hạn)	USA, AUS, JP	Bảo vệ da chống lại các khối u ở chuột.

Kẽm oxit không được chấp thuận tại Châu Âu vào năm 2009. Tuy nhiên, nó lại được chấp thuận và sử dụng rộng rãi như là một chất tạo màu và Hội đồng khoa học về an toàn tiêu dùng đã đưa ra ý kiến thuận lợi cho việc chấp thuận trong tương lai.

Một số thành phần khác được chấp thuận tại Châu Âu và một vài nơi trên thế giới mà không có trong danh sách của PDA:

Hoạt chất	Tên khác	Nồng độ tối đa	Quốc gia chấp thuận
4-Methylbenzylidene camphor	Enzacamene, Parsol 5000, Eusolex 6300, MBC	4%*	EU, AUS
Tinosorb M	Bisoctrizole, Methylene Bis-Benzotriazolyl Tetramethylbutylphenol, MBBT	10%*	EU, AUS, JP
Tinosorb S	Bis-ethylhexyloxyphenol methoxyphenol triazine, Bemotrizinol, BEMT, anisotriazine	10% (EU, AUS) 3% (JP)*	EU, AUS, JP
Tinosorb A2B	Tris-Biphenyl Triazine	10%	EU
Neo Heliopan AP	Bisdisulizole Disodium, Disodium phenyl dibenzimidazole tetrasulfonate, bisimidazylate, DPDT	10%	EU, AUS
Mexoryl XL	Drometrizole Trisiloxane	15%	EU, AUS
Benzophenone-9	Uvinul DS 49, CAS 3121-60-6, Sodium Dihydroxy Dimethoxy Disulfobenzophenone [68]	10%	JP
Uvinul T 150	Octyl triazone, ethylhexyl triazone, EHT	5% (EU, AUS) 3% (JP)*	EU, AUS
Uvinul A Plus	Diethylamino Hydroxybenzoyl Hexyl Benzoate	10% (EU,JP)	EU, JP
Uvasorb HEB	Iscotrizinol, Diethylhexyl butamido triazone, DBT	10% (EU) 5% (JP)*	EU, JP
Parsol SLX	Dimethico-diethylbenzalmalonate, Polysilicone-15	10%	EU, AUS, JP
Amiloxate	Isopentyl-4-methoxycinnamate, Isoamyl p-Methoxycinnamate, IMC, Neo Heliopan E1000	10%*	EU, AUS

Một nghiên cứu năm 2001 cho thấy rằng sự bảo vệ tốt nhất đạt được khi chia nửa số SPF và thoa lại nhiêu đó thời gian sau khi tiếp xúc với ánh nắng . Ví dụ, nếu SPF là 30, nên thoa lại kem chống nắng sau 15 phút tiếp xúc. Hơn nữa, việc thoa lại chỉ cần thiết sau các hoạt động như bơi, đổ mồ hôi hay lau chùi.

Một số nghiên cứu gần đây hơn tại trường Đại học Califonia đã chỉ ra rằng nên thoa lại kem chống nnagsw trong vòng 2 giờ để duy trì hiệu quả chống nắng. Nếu không thoa lại thậm chí có thể gây tốn thương tế bào nhiều hơn vì sẽ giải phóng các gốc tự do từ các hoạt chất chống nắng và chúng sẽ hấp thu vào da.