超声辅助H₂O₂/Vc处理赋能虎乳灵芝多糖：护肤功效与自愈特性的创新突破

在护肤品与伤口护理领域，天然多糖因兼具生物活性与安全性，已成为研发热点。其中，虎乳灵芝（Lignosus rhinocerotis）多糖（LRP）虽被证实具有免疫调节、抗肿瘤等潜力，但其在护肤领域的应用（如抗氧化、美白、抗炎）及凝胶自愈特性尚未被系统探索。同时，多糖的生物活性与其结构密切相关，如何通过绿色改性技术优化LRP结构以提升功能，成为关键科学问题。华中农业大学黄琪琳团队发表于International Journal of Biological Macromolecules（中科院1区，IF 8.5）的研究“Potential skincare benefits and self-healing properties of Lignosus rhinocerotis polysaccharides as affected by ultrasound-assisted H2O2/Vc treatment”，以超声辅助H₂O₂/Vc（U-H/V）为改性手段，系统探究了不同超声强度对LRP降解产物（DLRP-1、DLRP-2、DLRP-3）结构、护肤功效及凝胶自愈性的影响，为LRP在化妆品与伤口敷料中的应用提供了重要理论支撑。

结构重塑：U-H/V如何改变LRP的“分子骨架”？

LRP的功能优化始于结构的精准调控，U-H/V处理通过自由基断裂糖苷键，对LRP的晶体结构、热稳定性与微观形貌产生了显著影响。从X射线衍射（XRD）图谱（图1A）可见，原始LRP在20°左右呈现宽而弱的衍射峰，为典型无定形结构；DLRP-1与DLRP-2的衍射峰强度进一步减弱，表明低/中超声强度破坏了晶体有序性；而高超声强度下的DLRP-3反而在20°处峰强增强，并在14°出现微弱新峰，暗示分子片段通过氢键重组形成微晶体结构——这一现象与Gracilaria lemaneiformis（龙须菜）多糖降解后的结晶度变化规律一致，为其后续性能提升提供了结构依据。

差示扫描量热法（DSC）曲线（图1B）则揭示了热稳定性的变化：LRP的水蒸发吸热峰为151.3℃，而DLRP-1、DLRP-2、DLRP-3的该峰值依次降至133.79℃、123.07℃、104.79℃，说明降解后分子链变短，持水性下降；但所有样品的结构降解峰均集中在281-301℃，表明U-H/V处理未削弱LRP的热稳定性，完全满足化妆品加工中高温灭菌的需求。

图1 (A) LRP和DLRPs的X射线衍射表征；(B) LRP和DLRPs的差示扫描量热曲线

微观形貌的改变进一步印证了结构重塑效果（图2）：原始LRP表面光滑且呈层状聚集，反映分子链间强相互作用；经U-H/V处理后，DLRP-1出现少量棒状结构，DLRP-2表面形成多孔形态，DLRP-3则呈现明显纤维状结构——这种“从致密到疏松”的形貌转变，不仅提升了多糖的溶解度（更多亲水位点暴露），更为后续吸湿、抗氧化等功能提供了充足的作用界面。

图2 (A) LRP、(B) DLRP-1、(C) DLRP-2和(D) DLRP-3的扫描电子显微镜图像

护肤功效升级：从基础保湿到精准美白抗炎

结构的改变直接转化为护肤功能的优化，研究从“保湿-抗氧化-美白-抗炎”四大核心护肤需求出发，证实了U-H/V处理对LRP功效的显著提升。

在吸湿保湿性能方面，研究以甘油为对照，通过湿度箱与硅胶干燥法测定吸湿保湿能力，发现DLRP的吸湿能力随超声强度升高而增强：在43%相对湿度（RH）下，DLRP-3的48h吸湿率显著高于LRP（图3A）；在81% RH下，这一差距进一步扩大（图3B），原因在于降解后的小分子多糖单位重量下新增更多吸湿位点。但保湿性呈现相反趋势：72h后LRP的保湿率高于DLRP-3（图3C），这是因为短分子链难以形成致密网络结构，无法有效锁住水分，这一发现为护肤品配方设计提供了重要启示：可通过LRP与DLRP的复配，兼顾吸湿与保湿需求。

图3 样品在相对湿度 43% 条件下的吸湿性能（A）、相对湿度 81% 条件下的吸湿性能（B），以及样品在盛有干燥硅胶的干燥器中的保水性能（C）。图中不同小写字母表示存在显著性差异。

抗氧化活性是抵御皮肤光老化的关键，研究通过DPPH与ABTS实验（图4A、B）发现，DLRP的自由基清除能力显著优于LRP，且随超声强度升高而增强：在2.5 mg/mL浓度下，DLRP-3的DPPH清除率较LRP提升21%，ABTS清除率同步提升——这得益于小分子多糖暴露更多羟基（可作为氢供体中和自由基），且更高的溶解度使其能更充分地与自由基接触。

美白功效方面，酪氨酸酶是黑色素合成的限速酶，DLRP对该酶的抑制活性呈现“超声强度依赖性”（图4C）：4 mg/mL时，DLRP-3的抑制率是LRP的2.3倍。动力学分析（图4D）进一步表明，DLRP-3为“混合竞争-非竞争抑制剂”——既可结合游离酪氨酸酶（抑制常数Ki=2.97 mg/mL），也可结合酶-底物复合物，这种双重作用模式使其美白效果更持久，与羊栖菜多糖的抑制机制相似。

图4 所有样品对DPPH自由基（A）和ABTS自由基（B）的清除能力；(C) LRP和DLRs对酪氨酸酶的抑制率；(D) 以L-DOPA为底物时，不同浓度DLRP-3存在下蘑菇酪氨酸酶的Lineweaver-Burk曲线；(E) 通过斜率与DLRP-3浓度关系图确定抑制常数Ki；(F) 通过截距与DLRP-3浓度关系图确定抑制常数Kis。图中不同小写字母表示显著性差异。

抗炎活性评估中（图5），LRP与DLRP均能浓度依赖性地抑制LPS诱导的RAW 264.7细胞炎症反应：DLRP-3在400 μg/mL时，NO、TNF-α、IL-6的分泌量较LPS组分别降低42%、38%、35%，且细胞存活率均高于90%（无毒性）。这一效果源于小分子多糖更易穿透细胞膜，调控炎症信号通路，与葡聚糖经UV/H₂O₂降解后抗炎活性提升的研究结论相互印证。

图5 LRP及DLRs对RAW 264.7巨噬细胞活力的影响（A）、NO生成量（B）、TNF-α分泌量（C）和IL-6分泌量（D）。图中不同小写字母表示显著性差异（p<0.05）。

凝胶自愈特性：伤口敷料应用的核心优势

除护肤功效外，LRP凝胶的自愈性与注射性是其作为伤口敷料的关键指标。流变学实验（图6）显示，LRP与DLRP在30 mg/mL浓度下均呈现“弱凝胶”特性（G'＞G''），且U-H/V处理显著增强粘弹性：DLRP-1的G'值较LRP提升18%，这是因为适度降解使分子链更易形成三维网络；而DLRP-3的G'略有下降，源于过高超声强度导致分子链过短。

图6 LRP及DLRs的稳态剪切流变曲线变化（A）、滞后环（B）、应变扫描曲线（C）和频率扫描曲线（D）。LRP（E）、DLRP-1（F）、DLRP-2（G）和DLRP-3（H）的循环应变-时间曲线。（图B中：实心符号表示剪切速率从0.1 s⁻¹升至1000 s⁻¹，空心符号表示剪切速率从1000 s⁻¹降至0.1 s⁻¹）

时间扫描实验进一步证实自愈性：当应变从1%（凝胶态）骤升至300%（网络破坏，G''＞G'），再恢复至1%时，所有样品的G'与G''均能快速恢复至初始值，且循环多次后性能无衰减——这一特性源于LRP的超支化分子链可通过氢键重新缠结。可视化实验（图7）更直观地展现了自愈能力：DLRP-3凝胶被切开后，经40分钟室温放置，染色与未染色部分完全融合，且可完整提起；同时，该凝胶能通过22号针头挤出并书写“HZA”，证明其良好注射性——这意味着它可填充不规则伤口，并在受损后自主修复，延长敷料使用寿命。

图7 DLRP-3凝胶的自愈性能（A）和注射性能（B）的图示

LRP在护肤与伤口护理中的应用前景

该研究通过U-H/V这一绿色改性技术，首次系统揭示了LRP结构与护肤功效、自愈特性的关联：U-H/V处理通过降低LRP分子量、改变晶体结构与微观形貌，显著提升其吸湿、抗氧化、抗酪氨酸酶及抗炎活性，同时增强凝胶粘弹性且不破坏自愈性。这些发现不仅填补了LRP护肤研究的空白，更为天然多糖的功能改性提供了新范式。

未来研究可从三方面推进：一是开展体内实验，验证LRP/DLRP在动物皮肤损伤模型中的修复效果；二是通过化学修饰（如磺化）或复合其他材料（如纳米粒子），进一步增强凝胶机械强度；三是探索LRP凝胶在药物缓释、3D打印敷料中的应用，推动其从基础研究走向产业化。相信随着技术的不断完善，虎乳灵芝多糖将成为护肤品与伤口护理领域的“明星成分”。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.136543