从Neoglaziovia variegata (Arruda) Mez中提取的物质与介孔TiO2结合后所具有的光保护性能

《ACS Omega》：Photoprotective Properties of Extracts Derived from Neoglaziovia variegata (Arruda) Mez Incorporated into Mesoporous TiO2

防晒剂开发：基于Neoglaziovia variegata提取物与mesoporous TiO2的协同增效研究

　　随着全球对健康和环境保护意识的不断提升，开发安全且高效的光保护剂已成为科研领域的重要课题。传统的防晒产品多采用有机或无机合成分子，这些物质虽然在一定程度上能够吸收、反射或分散紫外线，但其可能对生态系统和人体皮肤造成不良影响。因此，寻找一种既具备良好防护效果又具有较低毒性的替代材料，成为当前研究的热点。本研究提出了一种创新的防晒剂开发方法，即通过将巴西东北部特有植物Neoglaziovia variegata（俗称“caroá”）的提取物与介孔二氧化钛（TiO?）结合，从而形成一种新型的天然防晒剂。这一方法不仅能够提升防晒效果，还展现出良好的生物相容性，为开发安全、有效的天然防晒产品提供了新思路。

Neoglaziovia variegata作为一种在半干旱地区自然生长的植物，其传统用途广泛，尤其在民间医学中，常被用于治疗咳嗽、支气管炎、流感和肺炎等疾病。已有研究表明，该植物具有抗菌、抗痛、胃黏膜保护、抗氧化和光保护等多种生物活性，这与其富含的酚类化合物和黄酮类物质密切相关。这些化合物在紫外线照射下能够有效中和自由基，从而保护皮肤免受紫外线伤害。基于这一特性，研究者尝试将Neoglaziovia variegata的提取物引入到二氧化钛的介孔结构中，以增强其光保护能力。

本研究采用了多种溶剂（乙酸乙酯、乙醇、氯仿和己烷）提取Neoglaziovia variegata的活性成分，并将这些提取物与介孔二氧化钛结合，以评估其在防晒应用中的效果。通过结构表征，研究确认了这些提取物能够有效嵌入二氧化钛的介孔通道中，而不会影响其结晶度。这表明，二氧化钛的物理结构在提取物的引入过程中得到了良好的保留，从而确保了其作为光保护载体的稳定性。此外，化学分析结果显示，乙醇和乙酸乙酯提取物的总酚含量最高，分别为1.550 ± 0.041和1.346 ± 0.004 mg GAE/g，同时其抗氧化活性也表现优异，对应的IC??值分别为49.03 ± 1.24和59.34 ± 1.44 μg/mL。这些数据表明，这两种提取物在光保护方面具有显著优势。

在实际防晒应用中，研究者进一步将这些提取物与商业化妆品基底结合，制备了四种不同的防晒配方。其中，乙酸乙酯和乙醇提取物在纯态下的SPF值分别为26和10.5，而在与二氧化钛结合后，其SPF值显著提升，分别达到35和33。这一结果表明，二氧化钛的介孔结构能够与植物提取物形成协同效应，增强其光保护能力。同时，氯仿和己烷提取物的SPF值也从原本的3.9和1.1提升至35和33，这说明即使在这些提取物本身光保护能力较弱的情况下，其与二氧化钛的结合也能显著改善其性能。

除了光保护性能的提升，研究还关注了这些新型防晒剂的生物相容性。通过血液琼脂和Artemia salina（盐水蚤）的毒理测试，发现这些配方在低浓度下表现出良好的安全性。例如，纯态下的乙醇和乙酸乙酯提取物在1000 μg/mL浓度下未表现出明显的溶血效应，而氯仿和己烷提取物在加入二氧化钛后，其溶血活性显著降低。此外，盐水蚤的存活率也表明，这些配方在高浓度下仍然保持较低的毒性，这进一步验证了其生物相容性。这些结果表明，该研究开发的新型防晒剂不仅在光保护方面表现出色，同时在环境和人体安全性方面也具有优势。

为了确保这些新型防晒剂在实际应用中的可行性，研究还对其pH值进行了测定。结果显示，所有配方的pH值均在6.57至6.73之间，与市售防晒产品的pH值（约6.69）相近，且具有良好的pH稳定性。这意味着这些配方在皮肤应用时不会引起不适，同时也能保持其化学性质的稳定，从而确保其长期有效性。此外，通过测量其铺展性，研究发现所有配方在不同负载下均能实现良好的覆盖效果，这有助于确保防晒剂在皮肤上的均匀分布，从而提高其防护效果。

研究还对这些新型防晒剂的化学组成进行了深入分析，发现其主要成分包括多种酚类化合物和黄酮类物质。其中，乙酸乙酯和乙醇提取物中富含dicaffeoylglycerides和rutin等具有较强抗氧化活性的成分，而氯仿和己烷提取物则主要由脂肪酸组成，其抗氧化活性较低。这些成分的存在不仅影响了防晒剂的光保护性能，还可能对其在不同环境下的应用效果产生影响。例如，dicaffeoylglycerides和rutin等成分能够有效吸收紫外线并中和自由基，而脂肪酸则主要起到物理屏障的作用，减少紫外线对皮肤的直接伤害。

此外，研究还通过热重分析（TGA）和元素分析，确认了这些提取物在二氧化钛中的有效负载。结果显示，所有配方中提取物的负载量均在0.65%至1.92%之间，表明其能够稳定地嵌入二氧化钛的介孔结构中。同时，这些材料的热稳定性良好，能够在高温下保持结构完整，这为其在实际产品中的应用提供了保障。TGA曲线还揭示了不同提取物在不同温度下的分解行为，这有助于进一步优化其在防晒产品中的使用条件。

在红外光谱（FTIR）分析中，研究者观察到，当Neoglaziovia variegata的提取物与二氧化钛结合后，其光谱特征发生了显著变化。这些变化表明，提取物中的有机分子与二氧化钛表面的羟基（–OH）和钛氧键（–Ti–O–）之间形成了氢键，从而增强了两者的结合稳定性。这一现象不仅说明了提取物在二氧化钛中的有效结合，还进一步支持了其在光保护方面的协同作用。此外，不同提取物的光谱特征也显示出其化学组成的不同，例如乙酸乙酯和乙醇提取物中存在更多的芳香族结构，而氯仿和己烷提取物则主要由脂肪酸构成。这些差异可能影响其在防晒剂中的性能表现。

综上所述，本研究通过将Neoglaziovia variegata的提取物与介孔二氧化钛结合，成功开发出一种新型的天然防晒剂。该防晒剂不仅在光保护性能方面表现出色，同时在生物相容性和环境安全性方面也具有显著优势。通过结构表征、化学分析、毒理测试和物理性能评估，研究验证了这一方法的有效性。研究结果表明，该防晒剂能够有效吸收和中和紫外线引起的自由基，同时其较低的毒性使其成为一种更安全的替代品。这一研究不仅为防晒剂的开发提供了新的思路，也为天然成分在化妆品中的应用提供了重要的理论依据。未来，进一步的研究可以聚焦于更精确地识别这些提取物中具有光保护作用的具体化合物，并探索其在不同皮肤类型和环境条件下的应用效果。此外，还可以进一步优化其配方，以提高其稳定性和实用性，从而推动其在实际市场中的应用。