每到夏天，陽光的暴曬總會成為困擾我們的一大問題。人類不像動物一樣擁有厚實的體毛，可以阻擋紫外線的照射。我們的肌膚是直接暴露在烈日之下的，很容易曬黑甚至曬傷。愛美的人們會祭出各種防曬利器：遮陽傘、遮陽帽、防曬衣、防曬霜等等。而遮陽傘、遮陽帽和防曬衣這種穿戴類裝備在炎炎夏日還是不方便，而且保護得不夠徹底，關鍵時刻還得用防曬霜。

和遮陽傘這類物理防曬不同，防曬霜靠的是化學防曬，通過防曬霜中的有效成分去吸收各個波段的紫外線，來達到防曬的效果。很多精致的靚仔美女就會嘀咕了，化完妝后，臉上刮得全是膩子，還要抹防曬霜，臉都快被這些化學制劑腌入味了！其他化妝品先不談，單說防曬霜，這里面的化學防曬劑在長時間光照下會產生損傷細胞的活性物質，比如自由基。盡管大品牌防曬產品中的成分、濃度均符合FDA安全標準，但有研究顯示志愿者使用防曬產品一天后，血液中化學防曬劑濃度即超過0.5ng/mL，且隨著使用而持續累積。并且，部分防曬產品為追求高強度和長效防護，產品中還含有高濃度的化學添加劑，這不僅對人體存在安全隱患，還對全球海洋生態系統和水資源造成負面影響。

那有沒有一種可能，有一款天然的、對人體沒有安全隱患的防曬產品呢？江南大學化學與材料工程學院的施冬健教授就利用天然的紫蟲膠開發了一種新型防曬劑。

紫蟲膠具有優異的生物降解性和生物相容性。作為一種低分子量樹脂，紫蟲膠主要由含氧酸聚酯構成，包括紫蟲膠桐酸和環狀萜烯酸等成分。這些組分賦予其疏水與親水雙重特性。不單如此，紫蟲膠含有環狀萜烯等紫外線吸收基團，在防曬領域展現出巨大潛力。但是，由于缺乏共軛結構，其UVA和UVB波段的紫外線吸收能力較弱，導致針對紫蟲膠防曬性能的研究仍較為局限。目前利用紫蟲膠研發防曬霜的研究方向是利用其自身的功能基團構建共軛結構從而提升其防曬性能，并將功能化合物或聚合物引入紫蟲膠分子結構中進行改性，進而提升材料穩定性，且賦予其溫敏性、防腐性或pH響應性等特性。

該研究通過親水性與疏水性接枝改性策略來提升紫蟲膠的穩定性及紫外線防護性能。首先采用葡聚糖（DEX）對紫蟲膠進行親水改性，通過增強防曬基體間的氫鍵相互作用使防曬體系結構更加致密，從而提升整體防曬效能。同時，通過接枝7-氨基-4-甲基香豆素（CM）和(E)-3-氨基肉桂酸（CA）等植物源防曬劑實現疏水改性。這些改性使得CA/CM分子中的氨基、苯環和羰基等基團與紫蟲膠的環狀萜烯成分形成共軛結構，顯著拓寬紫蟲膠的紫外線吸收范圍。最后，進一步將另一植物源防曬劑芥子酸（SA）封裝于改性紫蟲膠納米顆粒中，可協同提升材料的紫外線吸收能力。

紫蟲膠納米顆粒的粒徑和Zeta電位決定了這款防曬霜的分散性和膠體穩定性。該研究采用Brookhaven公司的NanoBrook 90Plus PALS測定了不同條件下樣品的顆粒粒徑和Zeta電位。圖1.A是不同濃度下原始紫蟲膠納米顆粒的粒徑和多分散指數（PDI），其粒徑約100–180 nm，隨濃度升高而增大并在50 ℃高溫條件下仍保持良好熱穩定性（圖1.C），且具有至少150天的儲存穩定性（圖1.D）。這是因為SNPs的Zeta電位達到了約?27 mV（圖1.B），高靜電排斥作用抑制了顆粒的聚集。

圖1

隨后，在原始的紫蟲膠納米顆粒上分別接枝上葡聚糖（DEX）、7-氨基-4-甲基香豆素（CM）和(E)-3-氨基肉桂酸（CA）。圖2.A是接枝上不同基團的膠體顏色變化，圖2.B可以看出SD NPs、SCM NPs及SCA NPs的粒徑均大于SNPs，且多分散指數（PDI）較小。對于SD NPs，親水性長鏈（DEX）的接枝增加了親水部分，可溶解更多紫蟲膠鏈段，導致粒徑增大；而SCM NPs和SCA NPs因接枝疏水性單體（CM和CA）增強了疏水性，需更多紫蟲膠鏈段維持穩定，故粒徑更大。圖2.C顯示，SD NPs呈正電性，表明DEX通過氨基成功修飾；而SCM NPs與SCA NPs則仍保留紫蟲膠的負電性。所有納米顆粒的Zeta電位絕對值均超過20 mV，表明其在分散體系中的穩定性較高。

圖2

最后，為了進一步提高防曬性能，將芥子酸（SA）封裝于此前改性的紫蟲膠納米顆粒中，通過調節改性納米顆粒與芥子酸的質量比，探究該比例對改性紫蟲膠納米顆粒性能的影響。在圖3.A中我們可以看到，隨著芥子酸質量比的增加，S@SA NPs的粒徑逐漸增大。然而，當S與SA質量比達到1:1和1:2時，納米顆粒難以穩定形成，這主要歸因于其Zeta電位絕對值較低（<6.5 mV）（圖3.B），導致靜電排斥力不足。這種不穩定性可能源于SA的持續添加使納米顆粒分散液酸性增強，從而引發顆粒聚集。對于SA低質量比的納米顆粒（如S10@SA1、S7@SA1、S5@SA1、S3@SA1、S2@SA1 NPs），其Zeta電位絕對值約為22 mV，表現出良好的穩定性。此外，隨著芥子酸濃度增加，多分散指數（PDI）呈下降趨勢，可能是由于高濃度芥子酸促使S@SA NPs在短時間內形成更致密、更均勻的疏水核心所致。當使用葡聚糖修飾的紫蟲膠封裝芥子酸時，SD@SA NPs的粒徑較SD NPs有所減小（圖3.A），這可能歸因于氫鍵與疏水相互作用共同形成的更致密疏水核心。

圖3

圖4

展示了封裝芥子酸后的改性紫蟲膠納米顆粒展現了出良好的熱穩定性（圖4.A，50℃條件下測量）與儲存穩定性（圖4.B，4℃條件下儲存150天）。

最后，這款產品不單有著良好的防曬性能（防曬系數達到50以上），還有著優異的生物相容性、對環境友好等特點，將是一款前景廣闊的皮膚防曬類產品！