Un filtre ultraviolet est une substance capable de filtrer certaines radiations pour protéger la peau contre les effets nocifs de ces radiations. Les filtres ultraviolets sont les ingrédients actifs des crèmes solaires. Il existe deux types de filtres ultraviolets : les filtres chimiques et les filtres minéraux.
Ce sont des composés chimiques organiques qui absorbent la lumière ultraviolette. Il existe un grand nombre de filtres chimiques. Chaque filtre chimique protège dans une gamme donnée de longueurs d'onde. Pour une protection contre tous les ultraviolets, il faut associer plusieurs filtres différents.
Ce sont des composés aromatiques souvent associés à d'autres groupements carbonyls ou des doubles liaisons carbone-carbone. La délocalisation des électrons des cycles aromatiques et des doubles liaisons demande une énergie qui est similaire aux rayons UV. Lorsque la molécule de filtre solaire reçoit une radiation ultraviolette, elle passe dans un état excité. Elle retourne dans son état stable par une relaxation en dissipant l'énergie reçue par des vibrations ou/et en réémettant une radiation moins dangereuse pour la peau (infrarouge par exemple). Une fois dans son état stable, la molécule est de nouveau prête à recevoir de la lumière ultraviolette et à continuer le cycle de protection. Les filtres chimiques agissent de la même façon que la mélanine, qui est un filtre naturel de la peau. Ce sont des composés à tendance lipophile avec des coefficients de partage octanol/eau entre 3 et 7 (log K) et ils ont une forte association avec les particules (coefficients de distribution carbone organique de l'ordre de 3, log K).
Les filtres chimiques sont absorbés par l'épiderme. Certains filtres chimiques peuvent provoquer des allergies, des irritations ou des réactions photoallergiques (allergie en présence de Soleil due au produit appliqué sur la peau).
Selon des études récentes, certains filtres chimiques seraient capables de se comporter comme des hormones femelles.
Pour être performant, un filtre UV ne doit pas être dégradé sous l'effet de la lumière : il doit être photostable. Un produit non photostable voit son efficacité diminuer à partir d'un certain temps d'exposition au Soleil.
Une molécule de filtre qui reçoit de la lumière UV passe dans un état excité, puis elle retourne dans son état stable et ainsi de suite. Mais il peut arriver que la molécule excitée ne revienne pas dans son état stable et soit transformée en un autre produit, inactif celui-là. Certains filtres solaires sont ainsi dégradés par les UV et ne peuvent plus remplir leur rôle. L'avobenzone par exemple est un filtre UV-A non photostable. Une heure d'exposition au soleil suffit à le rendre totalement inefficace.
On peut parfois stabiliser un filtre non photostable en ajoutant certains ingrédients. Ainsi l'avobenzone est rendu photostable lorsqu'il est en présence d'un ou plusieurs des filtres photostables suivants : octocrylene, methylbenzylidene camphor ou terephthalylidene dicamphor sulfonic acid.
Les UVs sont aussi responsables de la photodégradation des plastiques et des polymères. Pour assurer la photostabilité de ces derniers, on utilise des poudres qui absorbent les UVs. Ces filtres UVs sont ajoutées au plastique lors de sa synthèse : on utilise principalement le noir de carbone (pigment noir) et la poudre de dioxyde de silicium (pigment blanc).
On parle aussi parfois d'écrans ou de filtres physiques. Les filtres minéraux sont des poudres inertes et opaques qui reflètent la lumière. Ce sont l'oxyde de zinc (ZnO) et le dioxyde de titane (TiO2) qui sont utilisés dans les crèmes solaires. Ces pigments blancs reflètent et diffusent les radiations UV (UV-A et UV-B), mais aussi une partie de la lumière visible, en agissant comme un miroir.
Pendant longtemps, l'inconvénient des filtres minéraux a été les traces blanches formées sur la peau, dues à la réflexion de la lumière blanche. Ce problème a été résolu en réduisant les filtres minéraux en micropigments, particules de plus petite taille qui réfléchissent les UV mais pas la lumière visible. Cela inclut l'utilisation de nanoparticules.
Les filtres minéraux ne provoquent pas d'allergies. On les retrouve donc dans les produits solaires destinés aux peaux sensibles et aux enfants.
Les écrans minéraux ne pénètrent pas dans la peau mais restent à la surface. Par rapport aux filtres chimiques, ils sont plus difficiles à étaler.
Les effets de l'utilisation des nanoparticules sur le corps humain sont inconnus.