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研究背景用于皮肤光防护的防晒剂主要有无机防晒剂和有机防晒剂两大类。无机防晒剂主要通过对紫外线的反射和散射降低紫外线对皮肤的损伤。无机防晒剂的突出特点是不溶性的无机材料,一般不会透皮吸收进入人体循环系统;有机防晒剂主要通过对紫外线的吸收来降低紫外线对皮肤的损伤。有机防晒剂以分子状态吸收紫外线,具有防护效率高的特点。OMC（octyl p-methoxycinnameta,OMC,甲氧基肉桂酸异辛酯）是有机防晒剂之一,它广泛应用于防晒霜、唇膏及其他皮肤护理品。但是许多研究表明,OMC可以透皮吸收。皮肤外用含OMC的防晒品后在人体循环系统如尿液、血浆以及母乳中都检测到被人体吸收的OMC。另一方面,渗透入表皮的OMC在吸收了紫外线以后可以降解产生活性氧簇（reactive oxygen species,ROS）及其它有害光产物,可能引起皮肤和皮下组织细胞的氧化损伤。同时,皮肤表面涂抹含有机防晒剂的护理品,皮肤直接与有机防晒剂接触,可引起皮肤过敏及刺激性皮炎。为了解决这些有机防晒剂引起的问题,已经开展了许多研究工作,例如通过纤维素、生物胶黏剂、聚合物等将有机防晒剂包埋等。这些天然高分子和合成高分子包埋有机防晒剂,产物颗粒不均匀且较大,不仅使用过程中使皮肤有颗粒感,关键还降低了防晒剂的光防护性能,同时所包埋的有机防晒剂容易泄露,进一步引起皮肤过敏及接触性皮炎等问题。沸石咪唑酯骨架结构材料（zeolitic imidazole frameworks,ZIF）是一类由金属离子和咪唑酯通过自组装合成的金属有机骨架材料（Metal Organic Framework,MOF）,具有结构多样性、高比表面积、孔径可调、可功能化以及生物相容性好等特点。ZIF系列材料适合于药物释放纳米载体等生物学应用。可生物降解的蛋白质材料如白蛋白、酪蛋白、明胶等作为全天然封装材料,用于食品、药品等封装领域。然而这些可溶性的蛋白与疏水性化合物之间只能通过较弱的疏水相互作用耦合在一起,导致活性物质封装率较低。相比之下,玉米醇溶蛋白（Zein）是天然存在的一种疏水性蛋白质材料,其氨基酸组成中有超过50%的氨基酸为疏水性氨基酸,适用于疏水性药物的封装,提高药剂的稳定性。纳米限域效应是目前纳米科学、材料科学和生物医学等交叉学科的研究前沿。当物质分子处于纳米限域空间时,许多物理化学性质会发生显著的变化。近年来,基于纳米限域效应的新型材料广泛用于诸多方面,其突出的性能用于药物缓释、靶向药物等领域,在新型功能化材料的应用方面提供新的视角和依据,具有重要的科学意义。本课题旨在用沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-8和玉米醇溶蛋白Zein封包经典的紫外吸收剂OMC,分别通过原位自组装与反溶剂沉淀法制备成纳米封装的新型防晒剂OMC/ZIF-8和OMC/Zein。在与传统防晒剂相比,观察探讨纳米防晒剂是否具有提高光防护性能、提高光稳定性以及是否减少有机防晒剂OMC与皮肤的接触,从而避免光吸收剂引起的光损伤等问题。方法一、OMC/ZIF-8纳米防晒剂的合成、性能测定及防光功效评价1、OMC/ZIF-8纳米防晒剂的合成:沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8封装OMC纳米防晒剂的合成采用原位封装方法进行,在Michael Wiebcke等人报道的基础上进行改良。首先将有机防晒剂OMC与2-甲基咪唑共同溶解在无水甲醇中,同时将硝酸锌溶解在另一份无水甲醇中,在磁力搅拌调节下,将硝酸锌甲醇溶液快速倒入OMC与2-甲基咪唑的甲醇溶液中,室温搅拌6h,即获得沸石咪唑酯骨架材料封装OMC的纳米防晒剂（OMC/ZIF-8）。2、OMC/ZIF-8纳米防晒剂的性能测定:通过扫描电子显微镜观察OMC/ZIF-8的形态、X-射线衍射研究晶体结构、傅立叶变换红外光谱研究分子结构、低温N2吸附法研究孔结构。3、OMC/ZIF-8纳米防晒剂的光防护功效研究:模拟太阳光照射研究OMC/ZIF-8的光稳定性,光防护性通过紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）方法进行研究,ROS隔离性能用二氢罗丹明作为荧光探针,荧光光谱进行定量分析,通过人工汗液模拟溶液研究OMC/ZIF-8纳米防晒剂的抗溶出性能,最后通过Franz扩散池研究OMC/ZIF-8的透皮吸收性。二、OMC/Zein纳米防晒剂的合成、性能测定及防光功效评价1、OMC/Zein纳米防晒剂的合成:玉米醇溶蛋白Zein封装OMC的纳米防晒剂合成采用反溶剂沉淀方法进行。首先将有机防晒剂OMC与玉米醇溶蛋白溶解在85%（85:15,wt%）的乙醇水溶液中,室温搅拌1h保证充分混合溶解,强烈搅拌下将OMC与玉米醇溶蛋白的乙醇溶液滴加到蒸馏水中,通过反溶剂沉淀过程获得封装OMC的玉米蛋白纳米颗粒（OMC/Zein）。2、OMC/Zein纳米防晒剂的性能测定:通过扫描电子显微镜观察形态、动态光散射研究粒径结构、尼罗红标记方法研究OMC与玉米蛋白结合机理。3、OMC/Zein纳米防晒剂的的光防护功效研究:模拟太阳光照射研究OMC/Zein纳米防晒剂的光稳定性、通过紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）研究其光防护性能、荧光光谱法研究ROS隔离性能、人工汗液模拟体系研究其抗溶出性能以及Franz扩散池研究OMC/Zein纳米防晒剂的皮肤渗透性。结果一、OMC/ZIF-8纳米防晒剂的合成、性能测定及防光功效评价结果1、OMC/ZIF-8纳米防晒剂的合成:红外光谱和紫外可见吸收光谱结果证明OMC被成功封装在ZIF-8的孔结构中。2、OMC/ZIF-8纳米防晒剂性能测定结果:（1）扫描电微镜发现OMC/ZIF-8呈纳米颗粒形态,晶粒尺寸大约为50-60nm。（2）X射线衍射技术显示合成的纳米防晒剂具有典型的ZIF-8的晶体结构。（3）傅里叶变换红外光谱方法显示新出现的吸收峰与OMC分子结构中特定的酯键相一致,说明通过原位封装技术,有机防晒剂OMC分子已经成功被封装在ZIF-8的孔道结构中。（4）低温N2吸附方法研究结果显示OMC/ZIF-8纳米材料为典型的微孔材料,孔径分布集中在10-20nm,朗格缪尔表面积为1290 m~2/g,比表面积为934.5 m~2/g,孔体积为0.44 cm~3/g,说明ZIF材料是一类高空隙、高比表面积的微孔材料,这些足够大的孔体积和内表面积能够封装各类不同的分子。3、OMC/ZIF-8纳米防晒剂光防护功效研究结果:（1）光稳定性:4h模拟光照条件下,游离有机防晒剂OMC的光防护性能保持41%,而纳米防晒剂OMC/ZIF-8的光防护性能保持76%以上。（2）光防护性:与溶解在乙醇中的OMC相比,OMC/ZIF-8纳米防晒剂光防护性能提高了3倍。（3）抑制ROS释放:荧光光谱测量显示游离OMC产生的ROS荧光强度高达2300,而OMC/ZIF-8纳米防晒剂产生的ROS荧光强度仅为300左右。（4）抗汗液溶出性:OMC/ZIF-8纳米防晒剂32 oC下模拟人工汗液24小时溶出率仅为2.5%。（5）皮肤渗透性:人体离体皮肤组织透皮实验显示纳米防晒剂OMC/ZIF-8在8h内无显著OMC渗透。二、OMC/Zein纳米防晒剂的合成、性能测定及防光功效评价结果1、OMC/Zein纳米防晒剂的合成:有机防晒剂OMC与玉米醇溶蛋白结合方式是通过疏水相互作用,OMC被封装于玉米醇溶蛋白的疏水区域。2、OMC/Zein纳米防晒剂性能测定结果:（1）扫描电镜观察到OMC/Zein纳米防晒剂形貌为规则的球形纳米颗粒,其尺寸大约为50-200nm。（2）动态光散射测定OMC/Zein纳米防晒剂粒径集中分布在20-30nm之间,另一个肩峰位于80-100nm并不显著。（3）尼罗红标记的纳米防晒剂OMC/Zein颗粒更小,更均匀,其尺寸大约为50-200 nm,荧光显微镜观察到荧光探针分子尼罗红存在于OMC/Zein纳米颗粒的疏水微环境中。3、OMC/Zein纳米防晒剂光防护功效研究结果:（1）光稳定性:4h模拟光照条件下,游离有机防晒剂OMC的光防护性能降低了60%,而纳米防晒剂OMC/Zein的光防护性能仅降低36%。（2）光防护性:与溶解在乙醇中的OMC相比,OMC/Zein的紫外吸光度提高了2.5倍。另外,玉米醇溶蛋白可以在UVC区域产生强吸收,所形成的OMC/Zein蛋白封装纳米防晒剂具有更宽范围的紫外防护性能。（3）抑制ROS释放:游离OMC在光照后产生的ROS荧光强度达到了2500,OMC/Zein在光照后ROS荧光强度为250,远低于游离OMC样品,说明OMC/Zein可以将OMC光降解所产生的ROS限域在玉米醇溶蛋白内。（4）抗汗液溶出性:32℃条件下,OMC/Zein在24h的累积溶出量仅为2.8%。（5）皮肤渗透性:OMC/Zein样品的8h累计透皮量为2.5 ug/cm~2,是游离OMC透皮量的十分之一。结论本课题首次用沸石咪唑酯骨架材料和玉米醇溶蛋白为壁材,以典型的紫外吸收剂甲氧基肉桂酸异辛酯为芯材,分别通过原位自组装与反溶剂沉淀法成功制备成纳米封装的新型防晒剂OMC/ZIF-8和OMC/Zein。新型纳米防晒剂的光稳定性及光防护性能显著提高;抗汗液溶出性能提高;由于纳米限域效应,OMC分子及光降解产物ROS被封装在纳米孔道中,避免了与皮肤组织的直接接触,显著降低了OMC及光降解产物的透皮吸收,消除了有机防晒剂透皮吸收引起的安全隐患。和传统的防晒剂相比,OMC/ZIF-8和OMC/Zein是生物安全、高效、新型的纳米防晒剂。