中国医学科学院刘洋洋研究员团队开发具有美白潜力的天然来源多糖与灵芝酸 A 复合水凝胶

论文摘要

天然产物与精准护肤的融合已成为化妆品研发的全新趋势。本研究以氧化银耳多糖、羧甲基壳聚糖和灵芝酸 A 为原料制备复合水凝胶，该水凝胶通过席夫碱键与氢键形成稳定的三维网络结构，具备优良的生物相容性、自修复性能和保湿能力。体外实验结果表明，该水凝胶可有效清除 ABTS 自由基、羟基自由基及中波紫外线（UVB）诱导产生的活性氧（ROS），抑制人角质形成细胞（HaCaT）中 α- 黑素细胞刺激素（α-MSH）的分泌，降低小鼠黑色素瘤细胞（B16F10）中的黑色素含量与酪氨酸酶活性，并下调小眼畸形相关转录因子（MITF）、酪氨酸酶相关蛋白 1（TRP1）、多巴色素异构酶（DCT）及酪氨酸酶（TYR）的蛋白表达水平。在实验浓度下，该水凝胶对斑马鱼酪氨酸酶活性的抑制率达 68%，对黑色素的抑制率达 37%；人体试用结果显示，连续使用 28 天后，受试者肤色得到显著改善，色素沉着明显减轻。该水凝胶为拮抗 UVB 诱导的皮肤色素沉着问题提供了一种新型天然美白策略。

研究背景

皮肤作为人体首要的保护屏障，极易受到环境污染、紫外线辐射等外界因素的侵害，其中 UVB 是诱发皮肤 “损伤 - 氧化应激 - 色素代谢异常” 恶性循环的关键因素，不仅会导致皮肤屏障功能受损、产生雀斑、晒斑、黄褐斑等色素沉着问题，还会增加皮肤癌变风险，严重影响人们的生活质量与心理健康。UVB 穿透皮肤后会诱导细胞内 ROS 大量生成，直接损伤 DNA 并激活 p53 蛋白，进而驱动阿黑皮素原基因转录，其表达产物经剪切生成 α-MSH，与黑素细胞表面受体结合后激活 cAMP-PKA-CREB 信号通路，促进 MITF 表达，最终上调 TYR、TRP1、DCT 等黑色素合成关键酶，加速酪氨酸向黑色素的转化，加剧皮肤色素沉着。因此，抵抗 UVB 损伤、调控黑色素生成是预防和改善皮肤色素沉着的重要策略。目前美妆行业亟待开发安全有效的美白制剂，多功能水凝胶以其优异的生物相容性、皮肤黏附性和活性成分缓释能力，成为皮肤局部护理的理想载体，而银耳多糖、羧甲基壳聚糖、灵芝酸 A 均为药食同源的天然产物，分别具备保湿、成胶和护肤活性，但关于三者复合制备水凝胶并应用于美白护肤的研究尚未见报道，且其拮抗 UVB 诱导皮肤氧化应激和黑色素生成的分子机制仍未阐明。基于此，本研究融合天然多糖的成胶特性与灵芝酸 A 的生物活性，构建氧化银耳多糖 - 羧甲基壳聚糖 - 灵芝酸 A 复合水凝胶，旨在为开发天然、安全、高效的精准美白护肤产品提供新的思路与实验依据。

图文赏析

Fig. 1 氧化银耳多糖（OTFP）的制备与表征。(A) 分子量与溶解条件；(B) 银耳多糖（TFP）和 OTFP-1 的傅里叶变换红外光谱图；(C) TFP 和 OTFP-1 在重水中的氢核磁共振谱图（600M）；(D) 斐林反应现象图；(E) TFP 和不同 OTFP 的醛基含量；(F) TFP 和不同 OTFP 的羧基含量；(G) 37±0.5℃、相对湿度 40±5% 条件下 TFP 和不同 OTFP 的保水率；(H) 25℃下 1.0% TFP 和不同 OTFP 的剪切黏度；(I) TFP 和不同 OTFP 的扫描电镜图（比例尺 = 100μm）

Fig. 2 OTCG 水凝胶的制备与形成机制。(A) 凝胶形成机制示意图；(B) OTCG 水凝胶的制备过程图；(C) OTCG 水凝胶的 X 射线光电子能谱图，(I) 全谱高分辨图；(II) C1s 轨道谱图；(III) N1s 轨道谱图；(IV) O1s 轨道谱图；(D) OTFP、羧甲基壳聚糖（CMCS）、灵芝酸 A（GAA）、OTC 及 OTCG 水凝胶的傅里叶变换红外光谱图；(E) 水凝胶倒置实验结果；(F) 十二烷基硫酸钠（SDS）处理后水凝胶的失水率；(G) 尿素处理后水凝胶的振幅扫描曲线

Fig. 3 OTC 和 OTCG 水凝胶的性能表征。(A) 水凝胶的代表性扫描电镜图（比例尺 = 100μm 或 10μm）；(B) 水凝胶成胶过程的模量 - 时间曲线；(C) 水凝胶的振幅扫描曲线；(D) 水凝胶的模量 - 时间曲线；(E) 水凝胶的交联度；(F) 37±0.5℃下水凝胶的平衡溶胀曲线；(G) 37±0.5℃、相对湿度 40±5% 条件下 OTFP、CMCS、OTC 及 OTCG 水凝胶的保水率；(H) GAA 溶液与 OTCG 水凝胶中 GAA 的皮肤滞留量；(I) 37±0.5℃下不同 pH 磷酸盐缓冲液中 OTCG 水凝胶的 GAA 累积释放曲线；(J) OTCG 水凝胶的储能 / 损耗模量（G'/G''）随剪切应变（1–500%）的变化曲线；(K) 37±0.5℃下水凝胶的平衡溶胀曲线

Fig. 4 OTCG 水凝胶具有优异的生物相容性。(A) GAA 的溶血率；(B、C) OTCG 水凝胶处理 24h 和 48h 后 HaCaT 细胞的活力；(D) 细胞活 / 死荧光染色结果（比例尺 = 200μm）；(E) OTCG 水凝胶对 8hpf 斑马鱼胚胎的致死率；(F) OTCG 水凝胶对 48hpf 斑马鱼胚胎的致死率（比例尺 = 0.5mm）；(G) OTCG 水凝胶对 8hpf 斑马鱼胚胎的致畸率；(H) OTCG 水凝胶对 48hpf 斑马鱼胚胎的致畸率

Fig. 5 OTCG 水凝胶的体外抗氧化效果。(A) ABTS 自由基清除效果；(B) 羟基自由基清除效果；(C) OTCG 水凝胶的总抗氧化能力；(D) OTCG 水凝胶对 UVB 照射后 HaCaT 细胞的保护作用；(E、F、G、H) 荧光强度法计算的 ROS 清除率（比例尺 = 50μm）；(I) 丙二醛（MDA）含量

Fig. 6 OTCG 水凝胶的体外抑黑效果。(A) α- 黑素细胞刺激素（α-MSH）含量；(B、C) P53 和磷酸化 P53（p-P53）的蛋白表达水平；(D) 相对黑色素含量；(E) OTCG 对酪氨酸酶（TYR）活性的动态抑制曲线；(F) α-MSH 诱导并经样品共孵育后 B16F10 细胞的相对 TYR 活性；(G) 样品共孵育后 MNT-1 细胞的相对黑色素含量；(H) 样品共孵育后 MNT-1 细胞的相对 TYR 活性；(I) 环腺苷酸（cAMP）相对含量；(J、K、L) 蛋白激酶 A（PKA）、磷酸化 PKA（p-PKA）、环腺苷酸反应元件结合蛋白（CREB）、磷酸化 CREB（p-CREB）的蛋白表达水平；(M、N、O、P、Q) 小眼畸形相关转录因子（MITF）、酪氨酸酶相关蛋白 1（TRP1）、多巴色素异构酶（DCT）、酪氨酸酶（TYR）的蛋白表达水平

Fig. 7 OTCG 水凝胶对斑马鱼的优异抗氧化与美白效果。(A) 荧光显微镜下观察的斑马鱼 ROS 清除效果（比例尺 = 0.5mm）；(B) 荧光强度法计算的 ROS 清除率；(C) 斑马鱼头部的平均信号强度（数值越高，斑马鱼肤色越浅）；(D) 黑色素含量；(E) TYR 活性；(F) 显微镜下观察的斑马鱼侧面与头部视野图（比例尺 = 0.5mm 和 0.2mm）

Fig. 8 OTCG 水凝胶对人体皮肤的作用效果。(A) 实验流程图；VISIA 成像系统在预设时间拍摄的 (B) 手部白光照片、(D) 褐色斑照片、(F) UV 斑照片（比例尺 = 20mm）；(C) 个体拓扑角（ITA）改善率的统计分析；(E) 褐色斑的统计分析；(G) UV 斑的统计分析

研究结论

本研究利用真菌多糖与小分子天然产物的固有抗氧化特性，以灵芝酸 A、氧化银耳多糖和羧甲基壳聚糖为原料，研制出一款凝胶型化妆品，旨在缓解中波紫外线（UVB）诱导的皮肤色素沉着问题。所制备的 OTCG 水凝胶具备良好的自修复性和保水性，拥有相对稳定的缓释能力，且生物相容性优异，同时展现出显著的抗氧化和抑黑活性。该水凝胶的不同组分可协同作用于角质形成细胞与黑素细胞这一 “命运共同体”，尝试阻断色素沉积的多个关键过程。其中，灵芝酸 A 与氧化银耳多糖可通过减少活性氧（ROS）生成、增强 ROS 清除能力并延缓细胞凋亡或衰老，共同缓解 UVB 诱导的氧化应激；同时，二者可下调小眼畸形相关转录因子（MITF）、酪氨酸酶相关蛋白 1（TRP1）、多巴色素异构酶（DCT）和酪氨酸酶（TYR）的蛋白表达水平，并抑制酪氨酸酶的催化功能。本研究为天然产物在精准护肤领域的应用提供了新方向，也为化妆品行业通过 “多糖与小分子协同调控皮肤氧化与色素平衡” 提供了初步参考。

通讯作者

刘洋洋：中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所研究员。长期从事南药质量标准研究与产业化发展。

Ma Guoxu：中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所.

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2026.125126