Phototoxicity là phản ứng da xảy ra khi một chất nhạy cảm với ánh sáng đã có trên da, sau đó da tiếp xúc với UV (chủ yếu UVA). Phản ứng không cần hệ miễn dịch tham gia, có thể xảy ra ngay lần đầu phơi nhiễm. Triệu chứng gồm đỏ, đau, phồng rộp, và tăng sắc tố kéo dài nhiều tuần đến nhiều tháng.
Thủ phạm chính trong tinh dầu là furocoumarins (FCs). Chúng xen vào giữa các base DNA, và khi được kích hoạt bởi UVA, tạo liên kết cộng hóa trị với pyrimidine, gây hỏng DNA và viêm da nặng.
FCs là phân tử nặng và không bay hơi ở dạng tinh khiết. Chúng có mặt trong tinh dầu ép lạnh (cold-pressed) từ vỏ citrus và một số rễ Apiaceae, nhưng gần như vắng mặt trong cùng loại được sản xuất bằng distillation.
Phototoxicity is a skin reaction that occurs when a light-sensitive substance is present on the skin and is then exposed to UV (mainly UVA) radiation. The immune system is not involved, and the reaction can occur on first exposure. Symptoms include redness, pain, blistering and post-inflammatory hyperpigmentation that can persist for weeks to months.
The principal offenders in essential oils are furocoumarins (FCs). These molecules intercalate between DNA bases, and on activation by UVA they form covalent bonds with pyrimidines, causing DNA damage and severe skin inflammation.
FCs are heavy, non-volatile molecules in pure form. They are present in cold-pressed (expressed) citrus peel oils and some Apiaceae root oils, but largely absent from the same plants when processed by distillation.
Sơ đồ 5 bước: từ furocoumarin trên da, qua hoạt hoá bởi UVA, đến tổn thương DNA và berloque dermatitis. Hai con đường cuối song song — adduct DNA gây ung thư tiềm tàng, hyperpigmentation gây sạm da kéo dài.
Five-step diagram: from furocoumarins on the skin, through UVA activation, to DNA damage and berloque dermatitis. The final two pathways run in parallel — DNA adducts pose a long-term cancer risk; hyperpigmentation produces lasting skin darkening.
FCs là phân tử phẳng polycyclic. Cấu trúc cơ bản là một vòng furan gắn vào hệ vòng coumarin. Khi vòng furan gắn vào liên kết 6,7 của coumarin, ta có FC tuyến tính (psoralen). Khi gắn vào liên kết 7,8 ta có FC góc (angelicin).
Cả hai cấu trúc có thể chèn vào giữa các cặp base DNA, tạo phức không bền. Khi UVA cung cấp năng lượng kích hoạt, FC hình thành liên kết cộng hóa trị với một base pyrimidine, sau đó với base thứ hai ở mạch DNA đối diện. Đây gọi là biadduct hoặc cross-link giữa hai mạch DNA.
Psoralens tạo cả monoadduct và biadduct. Angelicins chỉ tạo monoadduct. Vì lý do này, psoralens được coi là phototoxic mạnh hơn, dù angelicins vẫn có thể phototoxic ở mức trung bình.
Hậu quả lâm sàng xuất hiện chậm, đạt đỉnh 36-72 giờ sau phơi nhiễm UV. Phản ứng cấp gồm đỏ da, sưng, phồng rộp. Sau đó là tăng sắc tố sau viêm có thể tồn tại nhiều tuần đến nhiều tháng. Tổn thương này được mô tả lần đầu năm 1916 và gọi là berloque dermatitis.
FCs are flat, polycyclic molecules. The basic structure is a furan ring fused to a coumarin ring system. When the furan ring is at the coumarin 6,7-bond, the result is a linear FC (psoralen). When at the 7,8-bond, the result is an angular FC (angelicin).
Both structures can intercalate between DNA base pairs to form an unstable complex. When UVA supplies activation energy, the FC forms a covalent bond with one pyrimidine base, then with a second base on the opposing DNA strand. This biadduct cross-links the two strands of DNA.
Psoralens form both monoadducts and biadducts. Angelicins form monoadducts only. For this reason psoralens are considered more strongly phototoxic, though angelicins can still produce moderate phototoxicity.
Clinical consequences are delayed, peaking 36-72 hours after UV exposure. The acute reaction includes erythema, swelling and blistering. Post-inflammatory hyperpigmentation follows and can persist for weeks to months. This pattern was first described in 1916 and is called berloque dermatitis.
Tên gọi đến từ tiếng Pháp "breloque" nghĩa là vòng treo, vì các vết tăng sắc tố thường có hình giọt nước trên cổ và ngực, theo đường nhỏ giọt của nước hoa.
Lịch sử lâm sàng đầu tiên ghi nhận ở những phụ nữ dùng nước hoa chứa tinh dầu Bergamot, sau đó phơi cổ ra nắng. Vài giờ đến vài ngày sau, các vết sậm màu xuất hiện đúng vị trí xịt nước hoa.
Các báo cáo nghiêm trọng gồm bỏng độ hai sau khi dùng tinh dầu Bergamot nguyên chất rồi vào phòng tắm nắng UV. Bỏng phồng rộp phát triển trong 48 giờ và yêu cầu nhập viện.
The name comes from the French "breloque" meaning trinket or pendant, because the hyperpigmented marks often appear as droplet shapes on the neck and chest, tracing where perfume was dabbed.
Early clinical reports involved women who had applied perfumes containing Bergamot oil and then exposed their necks to sunlight. Within hours to days, dark patches appeared at the application sites.
Severe cases include second-degree burns after applying undiluted Bergamot oil and entering a UV tanning bed. Blistering burns developed over 48 hours and required hospitalization.
IFRA khuyến nghị nồng độ tối đa trên da cho từng tinh dầu phototoxic. Vượt nồng độ này, da cần được tránh ánh sáng UV trong 12-18 giờ sau khi bôi. Lưu ý các giới hạn này áp dụng cho sản phẩm leave-on. Sản phẩm rửa trôi (soap, shampoo, bath) thường không bị giới hạn.
IFRA recommends maximum dermal use levels for each phototoxic oil. Above these concentrations, treated skin should not be exposed to UV light for 12-18 hours after application. These limits apply to leave-on products. Rinse-off products (soap, shampoo, bath preparations) are generally exempt.
| Tinh dầu Essential oil | Nồng độ tối đa Maximum dermal % | FC chính Key FC |
|---|---|---|
| Fig leaf absolute | Không dùng trên da | Hỗn hợp FC |
| Verbena (lemon) oil | Không dùng trên da | Hỗn hợp |
| Taget oil | 0.01 % | α-Terthienyl (thiophene) |
| Rue oil | 0.15 % | Bergapten, Methoxsalen |
| Mandarin leaf oil | 0.17 % | Dimethyl anthranilate |
| Bergamot oil | 0.4 % | Bergapten |
| Cumin oil | 0.4 % | Bergapten + FCs |
| Lime (expressed) | 0.7 % | Bergapten + Oxypeucedanin |
| Angelica root oil | 0.8 % | Bergapten + Imperatorin |
| Orange (bitter, expressed) | 1.25 % | Bergapten |
| Lemon (expressed) | 2.0 % | Bergapten + Oxypeucedanin |
| Laurel leaf absolute | 2.0 % | Hỗn hợp |
| Grapefruit (expressed) | 4.0 % | Bergapten + Bergamottin |
Khi trộn nhiều tinh dầu phototoxic, rủi ro được coi là cộng gộp theo tỉ lệ. Nếu dùng cả Bergamot và Cumin (mỗi loại giới hạn 0.4 %) trong cùng sản phẩm với tỷ lệ bằng nhau, mỗi loại phải hạ xuống 0.2 %.
When multiple phototoxic oils are combined, risk is treated as additive in proportion. If both Bergamot and Cumin (each limited to 0.4 %) are used in the same product in equal parts, each must drop to 0.2 %.
FCs nặng và không bay hơi nên không đi theo hơi nước trong distillation thông thường. Vì vậy:
Lemon expressed chứa Bergapten và phototoxic. Lemon distilled không có Bergapten và không phototoxic.
Lime expressed phototoxic. Lime distilled không phototoxic.
Bergamot ép lạnh phototoxic. Bergamot FCF (furanocoumarin-free), tạo bằng cách loại Bergapten bằng chưng cất phân đoạn, không phototoxic ở mức đáng kể.
Một số loại citrus không phototoxic kể cả khi ép lạnh: Mandarin, sweet orange, tangelo, tangerine, yuzu, satsuma, lemon leaf. Lý do là hàm lượng FC tự nhiên rất thấp.
FCs are heavy and non-volatile, so they do not carry over with steam in conventional distillation. The consequences:
Lemon expressed contains Bergapten and is phototoxic. Lemon distilled has no Bergapten and is not phototoxic.
Lime expressed is phototoxic. Lime distilled is not phototoxic.
Bergamot cold-pressed is phototoxic. Bergamot FCF (furanocoumarin-free), produced by fractional distillation to remove Bergapten, is not significantly phototoxic.
Some citrus oils are not phototoxic even when expressed: Mandarin, sweet orange, tangelo, tangerine, yuzu, satsuma, lemon leaf. The reason is naturally low FC content.
Không phải tất cả FCs đều phototoxic ngang nhau. Một số FCs hoàn toàn không phototoxic.
Not all FCs are equally phototoxic. Some FCs are not phototoxic at all.
| Constituent Constituent | Loại Type | Mức phototoxic Phototoxic potency |
|---|---|---|
| Psoralen | Linear (psoralen) | Mạnh nhất |
| Methoxsalen (5-methoxypsoralen) | Linear | Mạnh |
| Bergapten (5-methoxypsoralen) | Linear | Mạnh |
| Angelicin (isopsoralen) | Angular (angelicin) | Trung bình |
| Imperatorin | Linear | Trung bình |
| Citropten | Lactone (coumarin) | Trung bình |
| Oxypeucedanin | Linear | Trung bình |
| Bergamottin | Linear | Không đáng kể |
| Isopimpinellin | Linear | Không phototoxic |
| Bergaptol | Linear | Không phototoxic |
| 5-Methoxy-7-geranoxycoumarin | Lactone | Chưa rõ |
Độ nhạy cảm của da với FCs đạt đỉnh khoảng 1-2 giờ sau khi bôi, vì đây là thời điểm FCs đi vào lớp trung bì. Sau đó giảm dần khi FCs khuếch tán sâu hơn và bị đào thải.
Với nồng độ trong giới hạn IFRA, không có phản ứng phototoxic ngay cả khi tiếp xúc UV trong vòng vài giờ. Vượt giới hạn, da cần tránh UV trong 12-18 giờ.
Với tinh dầu nguyên chất (chưa pha loãng), phản ứng phototoxic có thể kéo dài 18 giờ hoặc lâu hơn. Ở 0.5 % Methoxsalen, phản ứng tiếp tục đến 36 giờ và hết sau 48 giờ.
Quần áo dày che được hầu hết UV. Vải mỏng có hệ số chống nắng chỉ 5-15. Kem chống nắng giảm rủi ro nhưng không loại bỏ hoàn toàn.
Skin sensitivity to FCs peaks around 1-2 hours after application, the time FCs reach the dermis. It declines thereafter as the FCs diffuse deeper and clear.
At concentrations within IFRA limits, no phototoxic reaction occurs even with UV exposure within a few hours. Above the limits, skin should avoid UV for 12-18 hours.
With undiluted essential oils, phototoxic responses can persist for 18 hours or longer. At 0.5 % Methoxsalen, reactions continue to 36 hours and resolve by 48 hours.
Heavy clothing blocks most UV. Lightweight fabrics give only SPF 5-15. Sunscreen reduces but does not eliminate the risk.
FCs cũng có trong một số thực phẩm: parsnip, celery, nước bưởi, và rễ angelica. Tiêu thụ nhiều có thể tăng tổng lượng FC trong máu.
PUVA therapy (Psoralen + UVA) dùng Methoxsalen đường uống liều cao kết hợp UVA để điều trị bệnh da như vitiligo và psoriasis. Đây là sử dụng y khoa có kiểm soát và không phù hợp với tinh dầu.
Với tinh dầu phototoxic, đường uống làm tăng đáng kể tổng FC trong tuần hoàn và do đó tăng rủi ro phản ứng da khi phơi UV. Không khuyến nghị đường uống cho citrus ép lạnh nếu sau đó có khả năng tiếp xúc nắng.
FCs are also present in several foods: parsnip, celery, grapefruit juice and angelica root. High dietary intake can raise total circulating FC load.
PUVA therapy (Psoralen + UVA) uses high oral doses of Methoxsalen with UVA to treat skin conditions such as vitiligo and psoriasis. It is controlled medical use and is not equivalent to essential oil exposure.
With phototoxic oils, oral ingestion substantially raises systemic FC and therefore the risk of cutaneous phototoxicity on subsequent UV exposure. Oral use of expressed citrus oils is not recommended where subsequent sun exposure is likely.
Nếu sản phẩm chứa tinh dầu phototoxic vượt nồng độ IFRA hoặc dùng tinh dầu nguyên chất, tránh tiếp xúc UV trong 12-18 giờ.
Khi muốn hương citrus trong sản phẩm leave-on dùng ban ngày, chọn FCF hoặc distilled variant: Bergamot FCF, Lemon distilled, Lime distilled, hoặc Mandarin, sweet orange.
Da sậm màu có khả năng chịu FC tốt hơn da sáng, nhưng không miễn nhiễm. Cần 15 % Bergamot trên da nâu sậm hoặc đen mới gây phản ứng, so với 2.4 % trên da sáng.
Sản phẩm rửa trôi như xà phòng, shampoo, bath không có rủi ro phototoxic vì tinh dầu không lưu lại trên da. Tuy nhiên sauna có hơi nước với tinh dầu trong không khí có thể gây tích tụ trên da.
If a product contains phototoxic oils above IFRA limits or undiluted oil is used, avoid UV exposure for 12-18 hours.
For citrus character in leave-on daytime products, choose FCF or distilled variants: Bergamot FCF, Lemon distilled, Lime distilled, or Mandarin and sweet orange.
Darker skin tolerates FCs better than light skin but is not immune. About 15 % Bergamot is required to elicit a reaction on dark brown or black skin, compared to 2.4 % on light skin.
Rinse-off products such as soap, shampoo and bath preparations are not a phototoxic risk because the oils do not remain on skin. However, sauna use with vaporized oils can deposit FCs on skin.