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这个夏天你防晒了吗?——纳米材料的防晒原理和应用 | MDPI Nanomaterials

已有 3339 次阅读 2023-9-5 14:42 |个人分类:编辑荐读|系统分类:论文交流

盛夏时节, 人们不免会暴露在强烈的紫外线照射中。紫外线分为长波 (UVA)、中波 (UVB)、短波 (UVC) 三个波段。UVA 和 UVB 可以直接穿透大气层,抵达人体皮肤真皮层和表皮基底层。紫外线强烈作用于皮肤时, 可发生光照性皮炎,皮肤上会出现红斑、痒、水疱、水肿等;严重的还可引起皮肤癌。

随着人类科学技术的发展,纳米技术越来越多的应用于化妆品的开发和应用。在防晒化妆品中,具有纳米级粒径的纳米粉体/液体,如氧化锌、二氧化钛纳米颗粒等,可添加在防晒霜中增强其物理性屏蔽紫外线的效果。然而,纳米防晒剂在增加了防晒效果的同时也带来了一些问题,如纳米防晒剂是否对人体细胞存在毒性,纳米化妆品是否对环境造成污染等。

为了帮助大家更加了解纳米材料防晒剂、化妆品和其他产品的相关特性及应用,本期编辑荐读精选了5篇相关论文,主题包括脂质纳米颗粒系统中加入光防护产品、具有促进皮肤抗衰老和保湿功效的纳米复合物、紫外/近红外屏蔽膜的制备、物理防晒成分氧化锌和二氧化钛纳米颗粒毒性研究等。欢迎大家阅读。

1. Lipid Nanomaterials for Targeted Delivery of Dermocosmetic Ingredients: Advances in Photoprotection and Skin Anti-Aging

靶向递送皮肤化妆品成分的脂质纳米材料:光防护和皮肤抗衰老研究进展

Eliana B. Souto et al. 

https://www.mdpi.com/1464426

尽管阳光对健康有益,但如果没有适当的预防措施,过度暴露在太阳辐射下会对暴露的皮肤造成不可逆转的损伤。在寻找暴露于太阳辐射对人类健康的风险和益处之间的平衡时,发现了一种技术替代方案,即在脂质纳米颗粒系统中加入光防护产品用于局部应用。与单独使用化学和/或物理防晒霜相比,这些纳米系统在用作光防护辅助剂时已显示出若干优势。防晒系数 (Sun Protection Factor, SPF)、光稳定性和紫外线作用光谱的增加是这些系统的应用所带来的好处,以提高含有有机和/或无机防晒霜的光防护配方的有效性和安全性。

原文出自 Nanomaterials 期刊

Souto, E.B.; Jäger, E.; Jäger, A.; Štěpánek, P.; Cano, A.; Viseras, C.; de Melo Barbosa, R.; Chorilli, M.; Zielińska, A.; Severino, P.; et al. Lipid Nanomaterials for Targeted Delivery of Dermocosmetic Ingredients: Advances in Photoprotection and Skin Anti-Aging. Nanomaterials 202212, 377.

2. Antagonistic Skin Toxicity of Co-Exposure to Physical Sunscreen Ingredients Zinc Oxide and Titanium Dioxide Nanoparticles 

共同暴露于物理防晒成分氧化锌和二氧化钛纳米颗粒的拮抗皮肤毒性

Yan Liang et al.

https://www.mdpi.com/1773826

氧化锌纳米粒子 (ZnO NPs) 和二氧化钛纳米粒子 (TiO2 NPs) 作为物理防晒产品的主要成分,经常在不同品牌的防晒产品中以不同的比例一起使用。随着含纳米颗粒化妆品的广泛使用,对其关节皮肤毒性的关注也越来越突出。本研究将这两种 NPs 分别暴露于人源性角化细胞 (HaCaT) 和体外重建人表皮 (RHE) 模型 EpiSkin 中,验证其联合皮肤作用。结果表明,ZnO NPs 能显著抑制 HaCaT 细胞的增殖,并以剂量依赖的方式对 HaCaT 细胞造成 DNA 损伤,共暴露于 TiO2 NPs 可以挽救 HaCaT 细胞。进一步的机制研究表明,TiO2 NPs 限制了聚集的 ZnO NPs 和非聚集的 ZnO NPs 的细胞摄取,同时减少了 ZnO NPs 与 Zn2+ 的解离。细胞内还原的 Zn2+ 最终使 TiO2 NPs 对 ZnO NPs 引起的细胞毒性产生拮抗作用。此外,研究在表皮模型 EpiSkin 上验证了 NP 混合物诱导的关节皮肤效应。综上所述,本研究结果为理解不同 NPs 共同暴露所产生的皮肤毒性提供了新的见解,并为开发 ZnO NPs 和 TiO2 NPs 在防晒产品中的安全应用配方提供了有价值的参考。

原文出自 Nanomaterials 期刊

Liang, Y.; Simaiti, A.; Xu, M.; Lv, S.; Jiang, H.; He, X.; Fan, Y.; Zhu, S.; Du, B.; Yang, W.; et al. Antagonistic Skin Toxicity of Co-Exposure to Physical Sunscreen Ingredients Zinc Oxide and Titanium Dioxide Nanoparticles. Nanomaterials 202212, 2769.

3. Environmental Fate and Toxicity of Sunscreen-Derived Inorganic Ultraviolet Filters in Aquatic Environments: A Review

用于防晒的无机紫外线过滤片在水生环境中的命运和毒性研究进展

Shengwu Yuan et al.

https://www.mdpi.com/1507424

越来越多的无机紫外线过滤器 (UVFs),如纳米级氧化锌 (nZnO) 和二氧化钛 (nTiO2),被用于防晒霜中,因为它们具有广泛的紫外线光谱防晒作用,而且它们限制了皮肤损伤。然而,来自防晒霜的无机紫外线被认为是新出现的污染物;特别是 nZnO 和 nTiO2 UVFs 的吸收和生物积累,释放金属离子,产生活性氧,对水生生物造成负面影响。本文综述了无机紫外线在水生环境中的环境来源、发生、行为和影响等方面的研究现状。我们发现,相关的初级纳米粒子特性和涂层材料显著影响无机紫外线的环境行为和命运。在个体和营养转移水平上讨论了相应的生态毒理学风险和潜在机制。由于无机紫外线的持久性和生物蓄积性,我们应该更多地关注和努力研究无机紫外线在生态系统中的来源、命运和营养转移。

原文出自 Nanomaterials 期刊

Yuan, S.; Huang, J.; Jiang, X.; Huang, Y.; Zhu, X.; Cai, Z. Environmental Fate and Toxicity of Sunscreen-Derived Inorganic Ultraviolet Filters in Aquatic Environments: A Review. Nanomaterials 202212, 699.

4. Preparation of High-Performance Metal-Free UV/Near Infrared-Shielding Films for Human Skin Protection

用于人体皮肤保护的高性能无金属紫外/近红外屏蔽膜的制备

Chih-Hao Liang and Ying-Jung Chen

https://www.mdpi.com/1208426

采用屏蔽阴极电弧等离子体蒸发 (CAPE) 和衬底偏置射频磁控溅射工艺成功制备了一系列无金属的紫外/近红外 (NIR) 屏蔽涂层。由 TiO2/SiO2 多层膜组成的四分之一波叠加层和厚度在200~600 nm的高电导率溅射沉积 ITO 膜分别可以阻挡 IRA 和 IRB 辐射。紫外/近红外屏蔽膜的总厚度在375~1513.8 nm之间。在~100 ℃下,用屏蔽式 CAPE 沉积了吸收边缘位于~375 nm的锐钛矿相 TiO2 薄膜。此外,发现结晶良好的 ITO 薄膜具有较高的自由电子浓度 (1.12×1021 cm−3),由于等离子体共振吸收,导致IRB的强吸收。研究了最佳的光学设计和 ITO 膜厚度,发现 TiO2(SiO2/TiO2)3 多层膜与 ITO 膜厚度为400 nm相结合,NIR 屏蔽率为94.8%,UVB 对 UVA 屏蔽率为92.7%,平均可见光透过率为68.1%。此外,与未受保护的细胞相比,受 UV/ NIR 屏蔽涂层保护的人类皮肤细胞显示出明显减少活性氧的产生和炎症细胞因子的表达。结果表明,多功能涂料的开发具有开发透明隔热窗和保护人体皮肤免受紫外线/红外辐射的潜力。

原文出自 Nanomaterials 期刊

Liang, C.-H.; Chen, Y.-J. Preparation of High-Performance Metal-Free UV/Near Infrared-Shielding Films for Human Skin Protection. Nanomaterials 202111, 1954. 

5. Salicin and Hederacoside C-Based Extracts and UV-Absorbers Co-Loaded into Bioactive Lipid Nanocarriers with Promoted Skin Antiaging and Hydrating Efficacy

基于水杨苷和黄花草苷 c 的提取物和紫外线吸收剂共同负载于生物活性脂质纳米载体中,促进皮肤抗衰老和补水功效

Ioana Lacatusu et al.

https://www.mdpi.com/1719426

传统的和草药的活性成分可以以一种有益方式结合起来。本文研究了柳树皮提取物 (Wbe) 或常春藤叶提取物 (Ile) 如何影响生物活性脂质纳米载体 (BLN) 的光防护、皮肤渗透和水合性能,对 BLN-Wbe/Ile-UV 滤光片的粒径、zeta 电位、热行为、包封效率和载药量进行了表征。研究人员对配制的 BLN 水凝胶 (HG) 进行了体外释放和渗透实验,还考虑了含有 BLN-Ile/Wbe-UV 滤光剂的水凝胶的防晒因子的体外测定、比较体外光稳定性试验、流变学行为和体内水化状态。结果表明,BLN-HG 对 UVA 射线的光保护较 UVB 更明显。体外辐照研究证实了 BLN-HG 在紫外线照射下的光稳定性。此外,本研究通过体内皮肤试验,发现了显著的美容功效 (石榴油制备的 BLN-Wbe-UV 滤光剂的水化效果达到97%)。本文首次将活性草药提取物 (Wbe 和 Ile) 与两种合成过滤器结合在同一纳米结构给药系统中,为化妆品行业设计具有更高质量和健康益处的新型上市配方提供了科学支持。

原文出自 Nanomaterials 期刊

Lacatusu, I.; Balanuca, B.; Serafim, A.; Ott, C.; Prodana, M.; Badea, N. Salicin and Hederacoside C-Based Extracts and UV-Absorbers Co-Loaded into Bioactive Lipid Nanocarriers with Promoted Skin Antiaging and Hydrating Efficacy. Nanomaterials 202212, 2362.

Nanomaterials 期刊介绍

主编:Shirley Chiang, University of California Davis, USA

期刊主题涵盖纳米材料 (纳米粒子、薄膜、涂层、有机/无机纳米复合材料、量子点、石墨烯、碳纳米管等)、纳米技术 (合成、表征、模拟等) 以及纳米材料在各个领域的应用 (生物医药、能源、环境、电子信息等) 等。

2022 Impact Factor:5.3

2022 CiteScore:7.4

Time to First Decision:12.7 Days

Time to Publication:33 Days

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