铁皮石斛外泌体样囊泡的突破性提取技术及其在皮肤抗衰老中的机制研究与应用

本研究针对传统植物外泌体(EVs)提取方法效率低下的问题，开发了基于顺序过滤的Dendrobium officinale EVs(DO-EVs)新型提取技术。通过NTA、TEM和LC-MS/MS表征发现，DO-EVs较超速离心法(UC-EVs)具有更丰富的代谢组特征，在3T3细胞和3D皮肤模型中显著提升胶原蛋白(COL1A2)表达、修复细胞骨架并降低衰老标志物SA-β-gal活性。人体试验证实其两周内即可改善皮肤结构，为天然抗衰老化妆品开发提供了创新解决方案。

　　

在皮肤抗衰老领域，紫外线(UV)辐射导致的胶原降解、弹性纤维紊乱和基底膜损伤是形成皱纹和皮肤松弛的关键因素。传统化学抗衰成分存在致敏风险，而植物多糖等天然成分又面临透皮吸收差、生物利用度低的困境。铁皮石斛(Dendrobium officinale)作为中国传统药用植物，虽已知其多糖具有抗氧化活性，但大分子结构限制其功效发挥。近年研究发现植物源性外泌体样囊泡(Exosome-like nanovesicles, EVs)可作为天然活性成分的高效递送载体，但现有超速离心(Ultracentrifugation, UC)提取法存在耗时长、得率低等产业化瓶颈。

针对这一系列挑战，MelJen Biotechnology（Shanghai）Ltd.技术制造部的Ye Zhang、Bo Zhao等研究人员创新开发了顺序过滤法提取铁皮石斛EVs(DO-EVs)的技术，系统比较了其与超速离心法(UC-EVs)的物理特性和代谢组差异，并通过细胞实验、3D皮肤模型和人体试验验证了其抗衰老功效。相关成果发表在《Extracellular Vesicle》期刊。

研究采用纳米颗粒追踪分析(NTA)和透射电镜(TEM)表征EVs形态，通过LC-MS/MS非靶向代谢组学解析成分差异；使用UV照射的3T3细胞和人类皮肤成纤维细胞(HSFs)评估胶原合成和SA-β-gal活性；建立UV损伤的3D全层皮肤模型(FulKutis?)进行组织学分析；最后通过双光子显微镜监测志愿者皮肤结构变化。

在"Isolation and characterization of D. officinale derived exosome-like vesicles"部分，顺序过滤法提取的DO-EVs平均粒径163.1±7.8 nm，与UC-EVs(166.8±22.92 nm)相当，但处理时间缩短三分之二，产量提高40倍以上。TEM显示两者均具有典型杯状双膜结构。

"Metabolomic analysis of EVs"揭示DO-EVs含1662种代谢物，较UC-EVs(1493种)多出268种独特成分。KEGG分析显示其显著富集于亚油酸代谢、TCA循环等通路，其中苹果酸、柠檬酸等17种已知护肤成分含量显著提升。

"Anti-senescence effects"实验证明，1×10⁸ particles/mL DO-EVs处理使3T3细胞胶原蛋白(pro-COL1A2)表达量超越阳性对照TGF-β，较UC-EVs提高1.8倍。在5 J/cm² UVA照射的HSFs中，DO-EVs使异常膨大细胞比例降至对照组的1.31倍，显著优于UC-EVs(2.23倍)和乙醇提取多糖(EE-PS)(2.66倍)。

"Role in mitigating photodamage"显示，DO-EVs使UV处理的3D皮肤模型表皮厚度恢复至138%，透明质酸(HA)表达量达对照组的2.1倍，DNA损伤标志物CPDs减少50%。弹性测试参数R2提升27%，表明显著改善皮肤弹性。

"Enhancing collagen synthesis"部分通过Masson染色和免疫荧光证实，DO-EVs处理的3D模型中胶原I(COL I)和IV(COL IV)表达量分别达UV组的2.3倍和1.8倍，超过阳性对照VC+Trolox。

最后"Anti-aging effects in human"的双盲对照试验显示，含5% DO-EVs的护肤品使用两周后，志愿者皮肤真表皮连接(DEJ)面积增加39%，双光子显微镜SHG/TPEF通道显示胶原和弹性纤维分布更致密均匀。

该研究创新性地建立了植物EVs的高效提取技术，从代谢组学角度阐释了DO-EVs较传统提取物的成分优势，通过多维度实验证实其可通过同时调控胶原合成、基底膜蛋白(整合素α6β4、网蛋白等)表达和细胞衰老途径发挥协同抗衰作用。特别值得注意的是，DO-EVs展现出的优异透皮性能使其无需额外载体即可递送活性成分，为开发"多靶点、低刺激"的天然抗衰产品提供了新思路。这项成果不仅为铁皮石斛的高值化利用开辟了新途径，也为植物源性外泌体的产业化应用建立了技术标杆。