红龙果果皮衍生碳点作为UV阻断活性成分的剥离式面膜制备与性能研究

本研究针对紫外线(UV)辐射导致的皮肤光老化问题，创新性地利用红龙果果皮(Hylocereus polyrhizus)衍生的荧光碳点(CDs)开发具有UV阻断功能的剥离式面膜(POM)。通过水热法合成CDs并表征其光学特性(量子产率27.5%)，制备的F3配方(含6% CDs)展现优异防晒指数(SPF 9.09)、理想pH值(4.6-5.6)和良好流变性能(粘度14,300-22,500 cPs)，主观测试显示其用户接受度最高。该研究为开发天然来源的环保型防晒化妆品提供了新思路。

　　

随着紫外线(UV)辐射加剧引发的皮肤光老化问题日益严重，开发安全高效的防晒产品成为研究热点。传统防晒剂如二氧化钛(TiO₂)和氧化锌(ZnO)存在潜在环境风险，而化学防晒剂可能引发皮肤刺激。在此背景下，源自生物质的碳点(Carbon Dots, CDs)因其独特的光学性质、低毒性和环境友好特性崭露头角。红龙果(Hylocereus polyrhizus)作为热带特色水果，其果皮富含生物活性成分却常被废弃，为实现"变废为宝"提供了可能。

为解决上述问题，来自印度尼西亚班达亚齐当地市场采集红龙果果皮，通过水热法在200℃反应5小时合成蓝色荧光CDs。透射电镜(TEM)显示其具有80 nm左右的球形结构，X射线衍射证实0.21 nm的石墨晶格间距。傅里叶变换红外光谱(FTIR)揭示表面富含-OH、-COOH等亲水基团，紫外-可见吸收光谱在265 nm处出现典型π-π*跃迁峰，荧光发射峰位于460 nm，相对量子产率达27.5%。研究人员将CDs以2-6%浓度梯度掺入以聚乙烯醇(PVA)和羧甲基纤维素(CMC)为基质的剥离式面膜，系统评估其理化特性。

关键技术包括：1) 水热法合成DFP-CDs；2) TEM、UV-Vis和FL光谱表征CDs特性；3) 体外SPF测定；4) 面膜pH、粘度、干燥时间和铺展性测试；5) 5名受试者的主观评价。

【CDs表征】
TEM和动态光散射(DLS)显示CDs平均尺寸80 nm，大于典型CDs(1-10 nm)，可能源于聚集效应。HRTEM确认0.21 nm晶格间距对应石墨烯面。FTIR证实CDs保留前驱体的羟基和羧基，但芳香结构在碳化过程中转化。UV-Vis显示265 nm吸收峰和460 nm蓝光发射，激发波长依赖性荧光表明存在多色发光中心。

【面膜性能】
光学测试显示含6% CDs的F3配方SPF值达9.09，显著高于对照组。SEM显示CDs均匀分布在PVA基质中，高浓度时出现轻微聚集。所有配方pH(4.6-5.6)符合皮肤生理范围，粘度14,300-22,500 cP，干燥时间25-30分钟，铺展性5.4-6.3 cm。稳定性测试表明CDs配方在两周内保持物理化学性质稳定。

【主观评价】
5名受试者对6% CDs配方的颜色、质地接受度最高，但对其气味评价较低。初步皮肤测试未观察到刺激反应，显示良好生物相容性。

该研究证实红龙果果皮CDs可作为高效UV阻断剂应用于化妆品，其防晒性能与浓度呈正相关。相比传统防晒成分，生物源CDs具有环境友好、可生物降解的优势，为农业废弃物高值化利用提供新途径。F3配方在SPF值、理化性质和用户接受度间达到最佳平衡，未来可通过纯化减小CDs尺寸、添加香料改善气味。这项发表于《Results in Engineering》的工作，为开发新一代天然源防晒产品奠定了理论基础和实践依据。