藍光(blue light,BL)指波長在380-500nm范圍的光,該波段的光線是可見光譜中波長最短、能量最高的波段。藍光大量存在于電腦顯示器、熒光燈、手機、數碼產品、顯示屏、LED等光線中。
藍光分為有益藍光和有害藍光。有益藍光波長在450nm至500nm之間,有益藍光可以幫助調整生物節律,有助于睡眠、情緒、記憶力等;有害藍光波長在380nm至450nm之間,長時間處于有害藍光輻照下,會損傷眼結構、導致視力疲勞、皮膚老化、導致治病等。
1931年,國際照明委員會規定了藍色的代表波長。1966年,內爾(Nell)等研究發現藍光的照射可以引起視網膜細胞的損傷,導致視力下降甚至喪失。2010年,在國際光協會年會中,光學專家一致指出:短波藍光具有極高能量,能夠穿透晶狀體直達視網膜。
歷史沿革
1666年艾薩克·牛頓通過三棱鏡實驗證實了光的色散。通過對太陽光的色散可以獲得按波長依次連續排列的彩色光帶,這條光帶稱為光譜。
1931年,國際照明委員會規定了三原色的代表波長是:紅光(R)700.0nm,綠光(G)546.1nm,藍光(B)435.8nm。
1966年,Nell等研究發現藍光的照射可以引起視網膜細胞的損傷,導致視力下降甚至喪失。其中,波長400-450納米之間的短波藍光對視網膜的危害程度最大。
2010年,在國際光協會年會中,光學專家一致指出:短波藍光具有極高能量,能夠穿透晶狀體直達視網膜。藍光照射視網膜會產生自由基,而這些自由基會導致視網膜色素上皮細胞衰亡,上皮細胞的衰亡會導致光敏感細胞缺少養分從而引起視力損傷,而且這些損傷是不可逆的。
分類
有益藍光
有益藍光是長波藍光,波長在450nm至500nm之間,這部分藍光波長較長,能量也較低。這部分藍光對人體有益,可以幫助調整生物節律,有助于睡眠、情緒、記憶力等。這部分藍光還用于治療特定疾病,比如季節性情感障礙(Seasonal affective disorder,SAD)。
有害藍光
有害藍光是短波藍光,泛指高能短波藍光HEV光線,也就是波長380nm至450nm之間。根據阿爾伯特·愛因斯坦的光子理論E=hγ=hc/λ,光子能量和波長成反比,光子的波長越長,能量越小。這部分藍光在全部藍光中具有較高的能量,因此也被稱為高能短波藍光。經過大量研究,可以確認的是,長期暴露在高能短波藍光中對人眼有一定的傷害。
主要來源
太陽光
藍光是太陽光的重要組成部分,屬于波長介于400納米至500納米之間的短波長光。
電子產品
藍光大量存在于電腦顯示器、熒光燈、手機、數碼產品、顯示屏、LED。接觸到的有害藍光主要來源為 LED液晶屏幕。如今液晶顯示屏采用的都是 LED 背光。由于背光需要白光的效果,所以業界使用藍色 LED 混合黃色熒光粉來形成白光。
應用
有益藍光指的是波長在480nm~500nm之間的藍光。這部分藍光波長較長,能量也較低。這部分藍光對人體有益,可以幫助調整生物節律,有助于睡眠、情緒、記憶力等。這部分藍光還用于治療特定疾病,比如季節性情感障礙(Seasonal affective disorder,SAD)。
弗吉尼亞大學等機構在荷蘭雜志《情感紊亂》上發表研究報告,據實驗顯示,眼睛里一種負責編碼感光蛋白質的光色素基因發生變異可能導致冬季抑郁。光色素的基因變異導致人們對光線的敏感程度大大下降,需要更強的光照來維持正常生理功能,而冬季又光照不足。因此,冬季時外界無法滿足人們對更強光照水平的要求,進而導致季節性感情障礙。
另一種說法是足夠明亮的外界環境使人們的身體便釋放出血清素(它是其中一種“快樂荷爾蒙”)以及皮質醇(一種壓力荷爾蒙)。這兩種荷爾蒙能讓人們保持清醒,富有活力。而冬季較暗的環境會阻止這兩種荷爾蒙的分泌。治療這種疾病的方法有很多,比如藥物治療、心理治療和光療。
光療正是利用了這部分長波低能的藍光。此部分藍光能保持人們身體分泌的荷爾蒙的平衡,荷爾蒙調節一個人的自身感覺以及睡眠—覺醒周期。因此,暴露在此部分藍光中有助于穩定患者情緒,調節生理時鐘,改善睡眠質量。
藍光的應用還包括照明及液晶顯示屏等。LED燈發出白光的原理是先發藍光,然后激發熒光粉,發出黃光,混合成白光。液晶顯示屏普遍采用的都是 LED背光,由于背光需要白光的效果,所以業界使用藍色LED混合黃色熒光粉來形成白光。
對人體的危害
對眼睛的危害
眼睛無法有效地阻礙藍光
人眼前部對不同波長的光有不同的阻礙能力。比如即使不戴太陽鏡,也只有少于百分之一的紫外線會到達視網膜,但幾乎所有來自太陽的藍光都能到達視網膜。
損傷眼結構
高能短波藍光會刺激視網膜,從而使視網膜釋放使視網膜色素上皮細胞衰亡的自由基,色素上皮細胞的衰亡會進而導致光敏細胞缺失養分。光敏細胞位于視網膜上,是人眼中的光感受器。所有其他細胞通過光敏細胞的直接或間接的突觸聯系受到光的影響。因此,缺少養分的光敏細胞會引起視力的損傷。
引起視疲勞
2013~2014年,中國標準化研究院視覺健康實驗室進行了LED藍光對人眼視覺疲勞影響的研究,近600人次的人眼視覺生理實驗結果顯示,在不導致人眼出現色覺偏差的基礎上,采用屏蔽15%的藍光照明燈具和顯示產品的被試者的視覺疲勞度較不屏蔽藍光的被試者的視覺疲勞度降低近21%,由此可見,藍光含量過高有可能會引起視覺疲勞增加。
由于高能短波藍光的波長較短,當其透過晶狀體后形成的焦點會處于視網膜前。為了使視網膜上形成清晰的成像,眼球需要調節光線,使焦點向后移到視網膜上。眼球長期緊張會引起視疲勞,導致人們近視加深,閱讀串行,注意力分散難以集中,大大降低人們的學習和工作效率。
導致疾病
黃斑病變:該波長內的藍光會使眼睛內的黃斑區毒素量增高,嚴重威脅人們的視網膜健康,誘發黃斑變性的可能性會增高,同時還會導致白內障,引起眩光。有報道藍光可能會影響眼部生理發育。
藍光危害波及人數眾多,世界衛生組織(WHO)愛眼協會公布: 每年因藍光及輻射導致全球超過30000人失明。據中華醫學會眼科學分會數據顯示,在中國4. 2億網民中,63. 5%的網民因藍光、輻射有視力下降、白內障、失明等不同程度的眼疾。
對皮膚的危害
藍光主要是通過光化學效應損害細胞。長時間暴露在藍光下會使皮膚出現色素沉著、老化、敏感和干燥等現象。目前,藍光引起皮膚損傷主要體現在引起皮膚色素沉著和皮膚光老化。
導致皮膚色素沉著
視蛋白3(Opsin3),是一種非視覺蛋白,隸屬G 蛋白偶聯受體超家族成員,高表達于表皮角質形成細胞和黑素細胞中 [10-11]。Wang 等 認為Opsin3 是調節黑色素細胞存活的關鍵蛋白質分子。Opsin3 與輔因子11-順式視黃醛共價連接構成視色素,視色素感知藍光后,11-順式視黃醛發生異構化變為全反式視黃醛,導致受體的激活。隨后引起Ca2+發生內流,造成細胞質基質Ca2+濃度增高,Ca2+相關信號通路被激活,引起酪氨酸(TYR)和多巴色素互變異構酶(DCT)的表達,從而導致黑色素顆粒的釋放,引起皮膚色素沉著 。
導致皮膚光老化
藍光照射會顯著提高細胞內ROS 水平。ROS 的增多激活細胞內絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein 激酶,MAPK)信號通路 [15],使下游轉錄因子c-Jun N 端激酶(JNK)、細胞外信號調節激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)和p38 磷酸化,激活轉錄活化因子(activator protein 1,AP-1),抑制新的膠原蛋白的合成和促進基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)的表達,降解皮膚中的膠原纖維,從而導致皮膚光老化。
穿透力強
藍光(blue light,BL)是可見光譜中波長最短、能量最高的波段。藍光在陽光下的豐度是UVR 中UVA 的兩倍多,其穿透能力較紫外線更強。
防控藍光
保護眼睛
防藍光鏡片
防藍光眼鏡的原理主要為控制不同波長光的透過情況,達到鏡片減少藍光通過的能力。藍光透過率,即Tsb指標,指的是全部藍光(380nm~500nm)的透過率。單單減小這個指標很容易,只需將鏡片做成太陽鏡即可,但考慮到不是全部藍光都是有害的,也包含部分有益藍光的情況,這也為防藍光鏡片的制作造成了一定的困難,另外,對這個指標也應當有一些規定。
LED燈的峰值波長約為435nm,而一副好的防藍光鏡片不但要考慮次波長光的透過程度,另一方面,還要考慮佩戴者看到的顏色失真程度。因此,據實驗,對于日常非特殊的鏡片來說應該對此波長的藍光進行約30%的干涉能力,這樣既能對有害藍光一定效果的阻礙,又能保證顏色不至于過分失真。糖尿病人、嬰幼兒和青少年以及夜間駕駛較多者、有眼部手術病史者、電子產品重度使用者需要警惕藍光危害。
電子屏幕貼膜
藍光手機膜采用藍光阻斷技術來對藍光進行吸收與轉化,實現對藍光的有效阻斷,大大減輕藍光對眼睛的刺激,控制近視加深;除了可以防近視外,藍光保護膜還通過對紫外線的吸收并轉化,防止紫外線反射引起的皮膚干燥導致皮膚色斑、黃褐斑等問題的產生。
電子屏幕護眼模式
電腦、手機的護眼模式是屬于軟件防藍光,打開護眼模式后,系統就會控制發光屏RGB三色中藍光的量。這樣有害藍光能在一定程度上得到減少,但波長480nm以后的光線的相對強度卻會大大增加,使屏幕變為偏黃暖色,導致對比度減低等。所以一般電腦、手機等打開護眼模式后,就失去了真實的顏色。
保護皮膚
有機防曬劑
藍光是造成皮膚光老化的主要原因之一。已有研究表明 ,UV通過氧化應激、DNA損傷、細胞凋亡(主要機制包括死亡受體通路、線粒體通路和內質網同路)、MMPs 作用、炎癥反應和免疫抑制及晚期糖基化終末產物(advanced glycation end products,AGEs)作用引起皮膚光老化;與UV 相比,目前發現藍光通過氧化應激、細胞凋亡(線粒體通路和溶酶體通路)、MMPs 作用引起皮膚光老化;二者既有相同的作用通路,又有各自的作用通路,而且藍光的研究正處于初級階段,其對皮膚的損傷是否與UV 一致,仍需要深入研究。
相對UV 而言,藍光具有更長的波長,更容易穿透肌膚的表皮和真皮,對上皮細胞中的線粒體造成嚴重傷害;藍光發出的光強接近中午太陽紫外線強度,易造成皮膚泛紅、紅腫、干燥脫屑、緊繃等過敏現象;藍光也會改變表皮細胞的結構,并且會減少膠原蛋白和彈性蛋白的產生。Coats等 [8]研究表明,使用廣譜防曬霜時,大多數皮膚損傷可能是由陽光中的藍光和剩余UVA 造成的,而涂抹防UVA 的防曬霜僅能部分減少人體皮膚產生自由基。受現在生活特點的影響,人們常常與能產生藍光的電子設備為伴,藍光對機體的損傷不容忽視。
對于UV 的防護,人們采用減少皮膚暴露、使用防曬產品、使用抗氧化劑、抗炎劑、中藥治療、激光技術等方法。而對于藍光的防護手段尚不成熟,因為其引起皮膚損傷的確切機制仍不明確,僅僅使用目前市場上防UV 的防曬霜不足以保護機體免受藍光化學損傷的危害。因此,考慮藍光的累積效應對皮膚的損傷也是至關重要的。
參考資料 >
藍光是什么?你了解藍光嗎?.今日頭條-渭南市科學技術協會.2024-03-05
美國研究人員指出 常在LED藍光下會影響大腦導致短命.今日頭條.2024-03-05
很火的防藍光眼鏡 能保護孩子視力嗎.今日頭條-光明網.2024-03-05
防藍光眼鏡,這樣挑選.今日頭條-中國科學技術館.2024-03-05
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