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四川大學李乙文/顧志鵬團隊與華西醫(yī)院蔣獻團隊：用多酚來提升山椒素的穩(wěn)定性 - 從基礎研究到產品轉化
2024-02-28  來源：高分子科技

  花椒原產于中國，是一種重要的植物來源的生物質資源，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)的重要農業(yè)產業(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構，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、炎癥調節(jié)、神經保護等功能。前期研究表明山椒素可以有效地降低細胞中活性氧的表達，促進損傷組織的自噬通量，從而降低紫外光誘導的皮膚損傷；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。然而山椒素因為活性高，在光、熱等多種條件下易失活，穩(wěn)定性較差，給存儲和應用帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此在目前的應用場景中，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讓不同批次的花椒果提取物成分差異較大。在化妝品領域，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口。因此，改善山椒素的穩(wěn)定性，使其從花椒果提取物中進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，四川大學高分子科學與工程學院的李乙文/顧志鵬團隊與華西醫(yī)院皮膚性病科蔣獻主任合作，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。通過合理的化學修飾與設計，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，實現(xiàn)了穩(wěn)定性的大幅提升，從而在紫外防護與氧化防護功能的傳遞得到了巨大的改善。對比于單純的山椒素分子，所構筑的功能材料在皮膚光損傷細胞模型和動物模型中展現(xiàn)了顯著提升的保護效果。相關研究工作以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，研究團隊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，研究團隊還通過皮膚光損傷細胞模型和動物模型研究了黑色素-山椒素復合材料的皮膚滲透性、光保護活性及其潛在機制，這種策略將為改善天然存在的功能分子的關鍵特性提供良好的平臺。相關研究工作以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高分子科學與工程學院的博士生王天佑和華西醫(yī)學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教授。


  此外，團隊還利用開發(fā)的獨特催化劑，發(fā)展了原創(chuàng)獨立的山椒素提取純化技術，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分離純凈的山椒素分子，首次實現(xiàn)了山椒素的批量化提取。基于上述工作，團隊已經在山椒素的提取與功能材料的構筑評價方面申請并成功授權專利7項，其中部分專利已實現(xiàn)技術轉讓，目前第一期到校的專利轉讓費用約為200萬元。 


圖3 山椒素提取與功能材料設計的相關專利。


  相關報告表明，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，難以適應在皮膚疾病治療等過程中的重復性功效需求。而團隊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新原料成為可能。在團隊及相關合作公司的努力下，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)實施后，四川省注冊備案人首個成功備案的本土新原料，填補了四川本土原料應用于化妝品領域的空白（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。山椒素目前已經作為核心功能原料用于市面上多款保濕防光修護產品的設計，受到了消費者的廣泛認可，累積產值已超億元。 


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系列產品


  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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（責任編輯：xu）
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