《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》：Formulation and clinical evaluation of novel UV-responsive nanostructured lipid carriers for sunscreens
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UV响应型脂质纳米载体通过光转化滤光剂MPTB触发肽PTHD-12释放，协同实现防晒与修复功能，临床验证其显著优于传统防晒剂。
金永宇|哈智勋|韩尚坤|元基勋
韩国东国大学化学与生物化学工程系，首尔中区Pildong-ro 1-gil 30号，邮编04620
摘要
长期暴露在紫外线（UV）下会导致皮肤疾病和光老化，因此需要使用防晒霜。近年来，多功能防晒霜受到了广泛关注。在本研究中，我们首次开发了一种对紫外线响应的纳米结构脂质载体（NLCs），这种载体能够封装活性成分，并根据太阳UVB的剂量按比例释放这些成分。这些NLCs同时装载了促进皮肤再生的肽（五钠四羧甲基己酰二肽-12，PTHD-12）和预UV滤光剂（甲氧基苯乙烯基对丁基苯甲酸酯，MPTB）。当受到UVB照射时，MPTB会光转化为UV滤光剂（阿伏苯宗）；这种结构变化会破坏脂质基质，从而触发肽的按需释放。优化后的配方（NLC3-P-M3）平均粒径约为400纳米，具有高封装效率和优异的长期稳定性。体外和离体实验表明，UV激活的NLC3-P-M3显著降低了由UVB诱导的炎症介质（肿瘤坏死因子-α）和成纤维细胞胶原酶（基质金属蛋白酶-1）的表达，同时增强了皮肤屏障/保湿蛋白（丝聚蛋白）的表达。在一项随机临床研究中，含有NLC3-P-M3的防晒霜比对照防晒霜表现出更强的防护和修复效果。经过累积紫外线照射后，测试配方有效防止了对照组90%的皮肤弹性下降。此外，测试组中由紫外线引起的经皮水分流失和红斑分别仅增加了对照组31%和46%。这一智能的、剂量响应型平台成功地将光保护和活性皮肤修复功能整合到了单一的先进防晒霜配方中。
引言
皮肤老化分为由遗传因素决定的内在老化和由大气因素（如阳光照射和空气污染）以及生活方式选择（如饮食和吸烟）引起的外在老化[1]。据报道，面部约80%的皮肤老化可归因于太阳的紫外线（UV）辐射[2]。在紫外线照射下，皮肤会发生DNA损伤、活性氧（ROS）的产生、基质金属蛋白酶（MMPs）和弹性蛋白酶的激活，从而长期促进弹性纤维的分解和皱纹的形成。为了防止这种光老化，使用防晒霜至关重要[2]。目前，商业防晒霜主要含有有机UV滤光剂（例如阿伏苯宗和辛酸酯）和/或无机滤光剂（例如二氧化钛和氧化锌）来阻挡UVA和UVB射线[3]、[4]、[5]、[6]。此外，它们还包含抗氧化剂等添加剂以增强光保护作用并帮助防止光老化[2]。
在皮肤老化和修复的研究中，脂联素最近受到了广泛关注。脂联素主要来自脂肪组织，在代谢控制（如胰岛素敏感性）中起重要作用；然而，它还通过促进伤口愈合、胶原蛋白合成和抗炎作用来维持皮肤稳态[7]、[8]、[9]、[10]。紫外线照射会降低脂联素的表达，从而加速成纤维细胞中MMP-1的上调和胶原蛋白的降解，进而降低皮肤弹性。因此，激活脂联素通路以减轻紫外线辐射造成的皮肤损伤可能是一种有效的抗衰老策略[11]、[12]。最近，研究表明，促进皮肤再生的肽五钠四羧甲基己酰二肽-12（PTHD-12）对紫外线损伤的皮肤具有临床疗效。本研究表明，PTHD-12作为一种新的抗衰老添加剂，可以应用于防晒霜中[12]。
在许多情况下，为了提高防晒霜的性能，其活性成分会被封装在脂质纳米载体中，如固态脂质纳米颗粒（SLNs）和纳米结构脂质载体（NLCs）[13]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]、[19]。SLNs具有室温下为固态的内部脂质核心和外部脂质层，粒径在40至1000纳米之间，呈球形。用于SLNs的脂质包括蜡、神经酰胺、类固醇、脂肪酸和甘油酯，这些成分与皮肤中的脂质相似。NLCs与SLNs类似，但其核心是固态和液态脂质的混合物，而SLNs仅含有固态脂质。这一主要区别使得NLCs的晶体结构比SLNs更加不规则和非晶态[14]。
可以将可控释放系统应用于防晒霜；由于人体皮肤是一个暴露的表面，外部刺激（如紫外线）可以控制活性成分在皮肤上的释放，以实现光保护。这一理念使得储存在载体中的UV滤光剂或药物能够在最需要的时候通过太阳紫外线辐射释放出来[20]。例如，黄等人将苯甲酮-3（一种UV滤光剂）封装在ZnO纳米颗粒中，这些颗粒在光照和黑暗条件下可以分别在亲水状态和疏水状态之间转换。在2小时紫外线照射后，UV滤光剂完全释放；而在黑暗中培养2小时后，大部分又重新被封装[21]。在后续研究中，他们成功实现了药物的紫外线控制释放，以保护皮肤角质形成细胞免受紫外线损伤[22]。
在本研究中，我们开发了一种新型防晒霜配方，其中包含了对紫外线响应的脂质纳米容器（SLNs和NLCs），这些容器中封装了甲氧基苯乙烯基对丁基苯甲酸酯（MPTB）和PTHD-12。该新系统旨在以紫外线可控的方式同时实现UV阻挡和UV损伤皮肤的治疗功能。当受到太阳UVB照射时，MPTB通过光诱导的重排反应转化为最常用的UVA滤光剂之一——阿伏苯宗[23]。同时，MPTB的重排会破坏纳米载体的结构，从而促使内部肽的释放。结果，储存在脂质颗粒中的PTHD-12仅在暴露于紫外线时才会释放到皮肤中，从而实现对UV损伤皮肤的精确治疗。更重要的是，生成的阿伏苯宗和释放的PTHD-12的量与紫外线刺激强度成正比。换句话说，随着紫外线辐射剂量的增加，皮肤的保护能力也随之增强。这种含有MPTB和PTHD-12的新型紫外线激活脂质纳米颗粒的配方通过动态光散射（DLS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和差示扫描量热法（DSC）进行了优化和表征。此外，其皮肤保护效果还通过皮肤细胞、组织实验和人体试验进行了全面评估。
材料
SLNs和NLCs的成分包括神经酰胺-NP、辛酸/癸酸甘油三酯和氢化卵磷脂，所有这些材料均为化妆品级。作为固态脂质使用了神经酰胺NP和胆固醇（Cholesterol JP，日本Nippon Fine Chemical公司），作为液态脂质使用了中链甘油三酯（辛酸/癸酸甘油三酯或微米化椰子油）。测试了两种表面活性剂：聚甘油-2-硬脂酸酯和聚甘油-3-硬脂酸酯（Toyobo，日本）。PTHD-12由
根据组成分析脂质纳米载体的特性
SLNs和NLCs（NLC1–4）根据表S1中的配方制备，测量了它们的粒径和多分散性（PDI）（图1）。SLNs不含液态脂质，表现出多分散的不稳定形态，粒径为332.2纳米，PDI相对较高（0.41）。相比之下，所有NLCs的组成都显示出非常稳定的单分散形态。随着液态脂质辛酸/癸酸甘油三酯含量的增加（从30%增加到100%（NLC1至NLC4），粒径从352.2纳米增加到450.8纳米
结论
在本研究中，我们开发并评估了一种新型防晒霜配方，该配方基于对紫外线响应的脂质纳米载体，这些载体同时装载了促进皮肤再生的肽（PTHD-12）和可光转化的预UV滤光剂（MPTB）。优化后的配方（NLC3-P-M3）粒径约为400纳米，具有高封装效率。它能够根据UVB辐射的剂量按比例释放肽。通过体外细胞实验和离体皮肤组织模型
CRediT作者贡献声明
金永宇：撰写——初稿、可视化、方法论。哈智勋：撰写——初稿、方法论、形式分析。韩尚坤：监督、项目管理。元基勋：撰写——审稿与编辑、可视化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了Kolmar Korea公司的资助。
