【文献解读】Biomacromolecules：防水、抗渗的生物粘附木质素聚多巴胺防晒微胶囊

长时间紫外（UV）辐照下会导致皮肤晒伤、老化甚至引发皮肤癌，防晒护肤刻不容缓。一方面，传统防晒护肤品耐水性差，需要反复补充涂抹；另一方面，掺量10~40wt%的化学、物理防晒剂容易穿透角质层，通过毛囊进入表皮、真皮细胞，引起包括内分泌紊乱、染色体变异在内的系统性疾病，进而影响生殖健康。赋予防晒剂一定的生物粘附性能，不但可以提升防晒护肤的使用效率，而且能够阻止防晒剂渗入皮肤，提升使用安全性。

受贻贝生物粘附、黑色素和木质素天然抗紫外启发，华南理工大学邱学青课题组钱勇教授和阿尔伯塔大学曾洪波教授利用多巴胺自由基加成改性木质素制备聚多巴胺接枝木质素（AL-PDA）材料，并通过超声空化包埋化学防晒剂制备得到防水、抗渗的生物粘附木质素聚多巴胺防晒微胶囊，应用于长效、安全的天然防晒护肤领域。

图文解读

如上图所示，作者通过自由基加成反应将多巴胺接枝于木质素分子上，成功制备系列聚多巴胺改性木质素（AL-PDA-n）。

随后作者通过超声空化自组装将UVB型防晒剂甲氧基肉桂酸乙酯（OMC）和UVA型防晒剂阿伏苯宗（BMDM）包裹在AL-PDA中制备得到木质素聚多巴胺防晒微胶囊，并对微胶囊进行了形貌、粒径以及防晒剂负载量表征。随着多巴胺接枝量的升高，超声自组装制备的微胶囊粒径越小，分布越窄，防晒剂负载量越低。微胶囊粒径最小180 nm，防晒剂负载量在50~60%。

随后作者利用石英晶体微天平考察了木质素聚多巴胺防晒微胶囊的抗冲洗能力。作者先在微天平中的二氧化硅传感器上修饰了3-氨丙基三乙氧基硅烷以模拟人体皮肤上的氨基残基，在微胶囊吸附后通入水进行冲洗测得保留率。其中，保留率最高达到了87%。并且利用了激光共聚焦显微镜观察经过水冲洗后猪皮组织表面的微胶囊分布状况。粘附能力差的木质素微胶囊经水冲洗后，皮肤表面荧光变弱甚至消失；经过改性后，木质素聚多巴胺防晒微胶囊粘附能力提高，抗水冲刷能力变强，并能够均匀分布在皮肤表面。

随后作者对木质素聚多巴胺防晒微胶囊的皮肤渗透性能进行测试。利用Franz扩散池对微胶囊中防晒剂的渗透量进行测试，并且利用激光共聚焦显微镜观察微胶囊渗透行为。实验结果发现，商业防晒霜中防晒小分子极容易渗透皮肤。将防晒剂包裹入木质素微胶囊中能够大幅度减少甚至消除防晒剂渗透，但是粘附力小的木质素微胶囊仍能够渗入皮肤中。改性后，一定多巴胺枝量的木质素聚多巴胺防晒微胶囊粘附能力提高，能够有效防止防晒剂渗入皮肤，伤害人体。

作者利用原子力显微镜定量地测试了不同木质素聚多巴胺防晒微胶囊与猪皮肤间的粘附作用力，发现木质素分子中多巴胺平均接枝数量为4时，微胶囊可与皮肤之间保持有效粘附，临界粘附力为0.32 mN/m。微胶囊中的邻苯二酚和醌结构与皮肤组织上的氨基形成氢键或共价键，提供粘附力。

随后作者以木质素聚多巴胺防晒微胶囊为活性组分配制防晒霜，测试防晒霜的抗紫外及光稳定性。发现随着多巴胺接枝量的增加，含10 wt%木质素-聚多巴胺防晒微胶囊的防晒霜紫外防护指数（SPF值）最高可达195。同时，在高强紫外辐照下，防晒霜的防晒性能不减反增，SPF值可以保持8 h不下降，能够持久提供紫外防护。

同时，木质素、聚多巴胺均具备良好的抗氧化性能，能够大幅度防止防晒剂使用过程中产生的反应性氧化物（ROS）如自由基等对人体的伤害。作者测试了原材料及微胶囊的抗氧化性能，发现经过改性后，材料的抗氧化性能进一步提高。

最后，作者利用检测了木质素聚多巴胺防晒微胶囊的生物相容性。如图所示，木质素微胶囊具有一定细胞毒性，随着浓度上升，人体角质层细胞的活性不断降低。经过改性后，木质素聚多巴胺防晒微胶囊均表现出良好的生物相容性。这意味着可以在防晒霜配方中加入更多木质素聚多巴胺防晒微胶囊。

结论

为了提高防晒护肤的有效性和安全性，作者合成了一系列聚多巴胺改性木质素，引入了具有生物粘附能力的邻苯二酚结构，并将其用于防晒活性物质的包埋，制备得到防水、抗渗的长效安全木质素聚多巴胺防晒微胶囊，在日化领域具有良好的应用前景。

原文链接

Zhou, Yijie, et al. “Bioinspired Lignin-Polydopamine Nanocapsules WithStrong Bioadhesion for Long-Acting and High-Performance Natural Sunscreens.” Biomacromolecules, 2020.

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.biomac.0c00696

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