《Journal of Photochemistry and Photobiology》：Exploring upcycled cosmetic raw materials to support sunscreen formulations
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升级再造植物提取物在简单溶液中表现出明显的紫外线（UV）吸收特性和抗氧化活性。与经美国食品药品监督管理局（FDA）批准的紫外线（UV）滤光剂相比，升级再造提取物在凝胶和乳霜配方中对防晒系数（SPF）的提升效果较为温和。研究结果明确了升级再造提取物作为防晒添加剂
升级再造植物提取物在简单溶液中表现出明显的紫外线（UV）吸收特性和抗氧化活性。与经美国食品药品监督管理局（FDA）批准的紫外线（UV）滤光剂相比，升级再造提取物在凝胶和乳霜配方中对防晒系数（SPF）的提升效果较为温和。研究结果明确了升级再造提取物作为防晒添加剂的辅助角色，而非防晒剂的替代品。
论文解读文章
一、研究背景与问题
阳光中的紫外线辐射（UVR）涵盖100至400 nm波段，其中仅UVA（315–400 nm）和UVB（280–315 nm）能够到达地球表面。UVB虽然仅占穿透大气层太阳紫外线的不到5%，但其能量极高，可直接被核酸吸收，导致环丁烷嘧啶二聚体及其他DNA光损伤的形成，进而引发突变和红斑。UVA约占地表紫外线辐射的95%，可更深地穿透至真皮层，主要通过产生活性氧（ROS）的间接机制发挥作用，促进脂质过氧化、蛋白质氧化和细胞外基质降解，加速光老化并促进肿瘤发生。
防晒霜在美国被归类为非处方药物，含有无机和/或有机紫外线滤光剂，通过吸收、反射和/或散射紫外线辐射来防止皮肤损伤。然而，美国仅有约三分之一的民众每天使用防晒霜，原因包括教育不足、经济限制、对若干紫外线滤光剂安全性的疑虑以及使用时的舒适度问题。配方师面临的一个重大限制是FDA批准的紫外线滤光剂种类狭窄，目前仅有阿伏苯宗、胡莫柳酯、奥克立林、奥克西诺酯、水杨酸辛酯、氧苯酮、二氧化钛和氧化锌等少数几种。理想的紫外线滤光剂应能同时吸收、反射和/或散射UVA和UVB，无刺激性，易于分散或溶解于配方中，稳定化所需努力最小，且不显著改变消费者外观。然而，氧化锌是唯一能单独吸收UVA和UVB的滤光剂，但其不溶性导致高用量时在皮肤上产生白色膜，尤其在深肤色人群中出现“幽灵般”外观；有机紫外线滤光剂则需要高浓度油脂溶解，导致油腻、不舒适的质地，且许多消费者会经历眼部刺激。
近年来，有机和无机紫外线滤光剂对环境和人体安全性的担忧日益加剧，推动了对替代性、环保型光保护成分的需求。同时，消费者对可持续性、天然和“清洁美容”趋势的认知不断增强，推动了对化妆品中天然成分的需求。在此背景下，升级再造原料——即由另一工艺的废物流制成的成分——在化妆品行业受到广泛关注，尤其在采购阶段，许多升级再造成分源自食品和农业产业。然而，尽管化妆品行业越来越多地将升级再造材料应用于护肤和护发产品，其作为光保护剂的潜力在很大程度上尚未被探索。
二、研究内容与意义
研究人员选取了五种升级再造植物提取物开展系统研究：黑云杉（Picea mariana）提取物（E1）、红枫（Acer rubrum）树皮提取物（E2）、可可（Theobroma cacao）提取物（E3）、百香果（Passiflora edulis）提取物（E4）和玛卡（Lepidium meyenii）根提取物（E5）。这些提取物的选择基于其生物活性物质含量，文献支持其中存在生物碱、多酚、脂肪酸和有机硫化合物。这些材料均源自工业副产品：E1和E2来自加拿大林业产业的树皮加工废料，E3来自巧克力制造过程中产生的豆壳，E4来自水果加工后剩余的种子饼，E5利用玛卡根收获后剩余的叶片。该研究的意义在于探索升级再造植物材料在减少废弃物、促进资源循环利用以及作为可持续化妆品成分来源方面的潜力，同时明确其在防晒配方中的实际定位。
三、主要关键技术方法
研究人员采用的主要方法包括：利用紫外-可见分光光度计（PerkinElmer）在290–400 nm范围内测定各提取物（标准化至0.01% w/v水溶液）的紫外吸收光谱，以阿伏苯宗（AVO，0.1 mM乙醇溶液）和奥克西诺酯（OMC，0.04 mM乙醇溶液）分别作为UVA和UVB吸收的阳性对照；基于Mansur方程计算体外SPF值，其中校正因子（CF）根据筛选浓度从10调整为20；采用Boots星级评定方法计算UVA/UVB比值以评估UVA防护效果，数值积分使用辛普森法则以5 nm间隔进行；通过DPPH自由基清除实验评估抗氧化活性；通过紫外线照射前后的吸收光谱变化评估光稳定性；并将提取物分别添加至凝胶和乳霜配方中，测定其SPF增强效果。
四、研究结果
紫外吸收光谱与体外SPF测定：五种升级再造提取物在简单溶液中均表现出明显的紫外吸收特性，且各提取物的吸收峰位置和强度存在差异，表明其含有能够吸收紫外线的发色团结构。然而，与FDA批准的紫外线滤光剂相比，这些提取物在0.01% w/v浓度下的SPF值较低，仅为2至6之间，远低于阿伏苯宗和奥克西诺酯的对照值。
UVA防护效果评估：通过Boots星级评定方法计算UVA/UVB比值，各提取物的UVA防护评级存在差异，但总体而言，其在UVA区域的吸收能力有限，未能达到高星级UVA防护标准。
抗氧化活性测定：DPPH自由基清除实验表明，五种提取物均表现出浓度依赖性的抗氧化活性，其中部分提取物的自由基清除能力接近或优于抗坏血酸对照。这一结果支持了天然抗氧化剂作为补充策略以减轻ROS介导损伤的合理性。
光稳定性评估：经紫外线照射后，各提取物的吸收光谱发生不同程度的变化，部分提取物表现出良好的光稳定性，而另一些则出现吸收强度下降，提示其可能存在光降解现象。
配方中的SPF增强效果：将五种提取物分别添加至凝胶和乳霜配方后，配方的SPF值有所提升，但提升幅度温和，与FDA批准的紫外线滤光剂相比效果有限。这一结果表明，升级再造提取物在防晒配方中的角色是辅助性的，而非紫外线滤光剂的替代品。
五、讨论与结论
研究结果明确了升级再造植物提取物在防晒配方中的定位：它们可以作为防晒添加剂提供额外的抗氧化保护和一定程度的光保护辅助作用，但不能替代FDA批准的紫外线滤光剂。研究人员指出，SPF通过分光光度法测定时高度依赖于实验条件，如浓度和溶剂体系，因此计算所得的SPF值仅作为所测条件下的体外比较基准，并非体内光保护功效的直接预测指标。该研究的结论是：升级再造提取物具有作为防晒配方中多功能添加剂的潜力，能够贡献抗氧化活性和有限的紫外吸收能力，但其在防晒产品中的角色应被明确定位为辅助成分，而非紫外线滤光剂的替代品。这一发现为化妆品行业在可持续原料应用中提供了科学依据，同时强调了在宣称天然成分的光保护功效时需保持审慎态度。
