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四川大學(xué)李乙文/顧志鵬團(tuán)隊(duì)與華西醫(yī)院蔣獻(xiàn)團(tuán)隊(duì):用多酚來提升山椒素的穩(wěn)定性 - 從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)品轉(zhuǎn)化
2024-02-28  來源:高分子科技

  花椒原產(chǎn)于中國,是一種重要的植物來源的生物質(zhì)資源,其富含的多種活性分子(包括酰胺類、萜類等),是四川部分地區(qū)的重要農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。羥基-α-山椒素是花椒中最具活性的功能分子,其具有特征性的長共軛結(jié)構(gòu),能夠有效地抵御紫外線的侵襲并能清除過量的活性氧自由基,此外其還具有抗微生物、炎癥調(diào)節(jié)、神經(jīng)保護(hù)等功能。前期研究表明山椒素可以有效地降低細(xì)胞中活性氧的表達(dá),促進(jìn)損傷組織的自噬通量,從而降低紫外光誘導(dǎo)的皮膚損傷;此外局部使用低濃度的山椒素制劑可以有效地改善皮膚微環(huán)境,從而改善光損傷引起的面部皺紋。然而山椒素因?yàn)榛钚愿,在光、熱等多種條件下易失活,穩(wěn)定性較差,給存儲(chǔ)和應(yīng)用帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此在目前的應(yīng)用場(chǎng)景中,山椒素幾乎全都是以花椒果提取物的形式存在,不同種類的花椒品種與不同榨取技術(shù)讓不同批次的花椒果提取物成分差異較大。在化妝品領(lǐng)域,花椒果提取物的來源大部分依賴于奇華頓香精香料公司的進(jìn)口。因此,改善山椒素的穩(wěn)定性,使其從花椒果提取物中進(jìn)一步解放出來獲得純凈的原料,具有十分重要的商業(yè)意義。


圖1 花椒來源的天然羥基-α-山椒素



  基于以上研究背景,四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院的李乙文/顧志鵬團(tuán)隊(duì)與華西醫(yī)院皮膚性病科蔣獻(xiàn)主任合作,提出了一種利用多酚/聚多酚材料改善山椒素穩(wěn)定性的策略。通過合理的化學(xué)修飾與設(shè)計(jì),山椒素可以與一系列天然多酚分子通過超分子相互作用形成納米功能材料,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定性的大幅提升,從而在紫外防護(hù)與氧化防護(hù)功能的傳遞得到了巨大的改善。對(duì)比于單純的山椒素分子,所構(gòu)筑的功能材料在皮膚光損傷細(xì)胞模型和動(dòng)物模型中展現(xiàn)了顯著提升的保護(hù)效果。相關(guān)研究工作以Polyphenolic platform ameliorated sanshool for skin photoprotection為題在Advanced Science雜志上發(fā)表。 


圖2 利用天然多酚來提升山椒素的光穩(wěn)定性



  繼而,研究團(tuán)隊(duì)從植物多酚來源拓展了到了合成多酚上,利用黑色素材料(合成聚多酚的一種)來改善山椒素的穩(wěn)定性。他們制備了尺寸均勻的黑色素-山椒素納米粒子,其具有更為良好的紫外線吸收和抗氧化能力并提升了山椒素的穩(wěn)定性。此外,研究團(tuán)隊(duì)還通過皮膚光損傷細(xì)胞模型和動(dòng)物模型研究了黑色素-山椒素復(fù)合材料的皮膚滲透性、光保護(hù)活性及其潛在機(jī)制,這種策略將為改善天然存在的功能分子的關(guān)鍵特性提供良好的平臺(tái)。相關(guān)研究工作以Melanin-like Nanoparticles Boosted Photoprotective Efficiency and Stability of Sanshool為題在Chemistry of Materials期刊上發(fā)表。兩篇文章的共同第一作者為四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院的博士生王天佑和華西醫(yī)學(xué)皮膚科博士后郭玲宏,共同通訊作者為顧志鵬副研究員和蔣獻(xiàn)教授。


  此外,團(tuán)隊(duì)還利用開發(fā)的獨(dú)特催化劑,發(fā)展了原創(chuàng)獨(dú)立的山椒素提取純化技術(shù),能夠通過非色譜法的策略大規(guī)模從花椒果提取物中精準(zhǔn)分離純凈的山椒素分子,首次實(shí)現(xiàn)了山椒素的批量化提取;谏鲜龉ぷ,團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在山椒素的提取與功能材料的構(gòu)筑評(píng)價(jià)方面申請(qǐng)并成功授權(quán)專利7項(xiàng),其中部分專利已實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓,目前第一期到校的專利轉(zhuǎn)讓費(fèi)用約為200萬元。 


圖3 山椒素提取與功能材料設(shè)計(jì)的相關(guān)專利。


  相關(guān)報(bào)告表明,山椒素分子在FDA、中國國家藥品監(jiān)督管理局的目錄庫中并沒有以純凈的化合物形式出現(xiàn),而是以花椒果提取物的混合物形式存在,其根本原因是山椒素提取之后穩(wěn)定差,難以適應(yīng)在皮膚疾病治療等過程中的重復(fù)性功效需求。而團(tuán)隊(duì)之前的研究剛好解決了這一瓶頸問題,讓純凈的山椒素分子申報(bào)新原料成為可能。在團(tuán)隊(duì)及相關(guān)合作公司的努力下,山椒素在2023年成功通過國家藥品監(jiān)督管理局新原料備案(國妝原備字20230043),成為了自21年國家藥監(jiān)局新規(guī)實(shí)施后,四川省注冊(cè)備案人首個(gè)成功備案的本土新原料,填補(bǔ)了四川本土原料應(yīng)用于化妝品領(lǐng)域的空白(圖4)。山椒素也與貝泰妮的水龍?zhí)崛∥,美膚寶的人參皂苷等一起成功入選2023年度新妝大賞創(chuàng)新原料。山椒素目前已經(jīng)作為核心功能原料用于市面上多款保濕防光修護(hù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì),受到了消費(fèi)者的廣泛認(rèn)可,累積產(chǎn)值已超億元。 


圖4 山椒素化妝品新原料備案 


圖5 基于山椒素的皮膚修護(hù)系列產(chǎn)品


  原文鏈接:

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202310012

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.3c00758

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