防晒剂透皮吸收测试中紫外线照射对皮肤透皮性能的影响研究

防晒剂通过在皮肤表面形成防护层抵御紫外线，但透皮吸收可能带来安全性风险，因此透皮吸收测试是防晒产品研发的关键环节。然而，实际使用中防晒剂常伴随紫外线照射，这种环境是否会改变其透皮性能？这一问题直接关系到防晒产品的有效性与安全性评估，但现有研究仍存在认知缺口。本文聚焦防晒剂透皮吸收测试中，紫外线照射对皮肤透皮性能的影响，从皮肤屏障变化、防晒剂分子行为、测试方法干扰等维度展开分析。

紫外线照射对皮肤角质层屏障的破坏机制

皮肤角质层是防晒剂透皮吸收的首要屏障，其功能依赖于角质细胞“砖”与细胞间脂质“灰浆”的有序结构——脂质双分子层由神经酰胺、胆固醇、游离脂肪酸按1:1:1比例组成，形成致密的屏障网络。紫外线照射（尤其是UVB与UVA）会从多个维度破坏这一结构：UVB波长较短（280-320nm），主要作用于角质层表层，通过诱导角质细胞DNA损伤（如形成环丁烷嘧啶二聚体），激活基质金属蛋白酶（MMPs），导致角质细胞凋亡与脱落速度加快，破坏“砖”结构的完整性；同时，UVB会引发脂质过氧化反应，生成丙二醛等脂质降解产物，打乱脂质双分子层的有序排列，增加脂质间隙的通透性。

UVA（320-400nm）则能穿透至角质层深层甚至真皮层，其作用更侧重干扰细胞间脂质的合成：研究发现，UVA照射会抑制角质形成细胞中神经酰胺合成酶1（CERS1）的表达，导致神经酰胺含量下降25%-40%——神经酰胺是维持脂质双分子层稳定性的核心成分，其减少直接导致角质层脂质排列松散，屏障通透性上升。

体外皮肤模型实验进一步验证了这一机制：在UVB照射（剂量为1MED）后的人重组角质层模型中，脂质双分子层的有序度（通过傅里叶变换红外光谱检测）从85%降至58%，而角质层的水通透性（通过经皮水分流失率TEWL衡量）增加了60%。这种屏障破坏直接降低了防晒剂透皮的“阻力”，是紫外线影响透皮性能的核心路径之一。

紫外线诱导的防晒剂分子结构改变与透皮性关联

有机防晒剂是透皮吸收的主要关注对象，其分子结构对透皮性起决定性作用，而紫外线照射会显著改变其分子结构。以常用有机防晒剂甲氧基肉桂酸乙基己酯（OMC）为例，其光稳定性较差，UVB照射下会发生光解反应，生成乙基肉桂酸与甲醇等代谢产物——这些代谢物的分子量（如乙基肉桂酸为176Da）远小于OMC（290Da），且脂溶性（logP值从3.5降至2.8）降低，理论上更易通过角质层的水性通道；一项体外透皮实验显示，OMC经UVB照射1小时后，其代谢物的透皮率较未照射组高45%，直接导致总透皮量增加。

另一种有机防晒剂阿伏苯宗（Avobenzone）则易发生光异构化：紫外线照射下，其分子会从稳定的反式结构转变为顺式结构，顺式结构的极性（ dipole moment从2.1D升至3.2D）显著增加，更易与角质层中的极性脂质结合，从而提高透皮效率。研究发现，阿伏苯宗经UVA照射30分钟后，顺式异构体比例达60%，对应的透皮率较反式纯品高2.3倍。

无机防晒剂虽被认为光稳定性强，但紫外线照射下的间接作用仍不可忽视：二氧化钛纳米粒子在紫外线激发下会产生羟基自由基（·OH）与超氧阴离子（O2·-）等活性氧（ROS），这些ROS会氧化角质层中的不饱和脂肪酸，破坏脂质双分子层结构——即使无机防晒剂本身透皮率极低（＜0.1%），但其诱导的皮肤屏障损伤仍会导致其他共存成分（如防腐剂、香精）的透皮率上升，间接影响防晒产品的整体安全性。

体外皮肤模型经紫外线照射后的透皮测试数据偏差来源

体外皮肤模型是防晒剂透皮吸收测试的核心工具，但紫外线照射会改变模型的生理状态，导致测试数据偏差。猪皮模型因结构与人类皮肤相似而被广泛使用，一项研究对比了UVB照射（1MED）前后猪皮的透皮性能：未照射组中，二苯酮-3（BP-3）的24小时透皮率为1.5%，照射组则升至3.2%，偏差达113%——这一偏差源于UVB对猪皮角质层的破坏：照射后，猪皮角质层厚度减少15%，脂质含量降低20%，屏障通透性显著上升。

人重组皮肤模型（如EpiDerm™）的代谢活性更接近真实皮肤，但紫外线照射会抑制其代谢酶活性：研究发现，UVA照射2小时后，模型中的羧酸酯酶（负责分解OMC等酯类防晒剂）活性降低40%，导致OMC在皮肤中的代谢速率减慢，更多未代谢的OMC分子穿透至真皮层，使透皮曲线的峰浓度延迟2小时，峰浓度值升高35%。

此外，模型的湿度平衡也会受紫外线影响：照射会加速模型表面水分蒸发，导致角质层干燥收缩，形成微小裂缝——这些裂缝会成为防晒剂透皮的“捷径”，使透皮率虚高。例如，某研究用EpiDerm™模型测试氧化锌纳米粒子的透皮率，未照射组无透皮（＜0.01%），照射组（UVA 2MED）透皮率达0.05%，正是裂缝导致的结果。

常见透皮测试技术在紫外线照射条件下的局限性

Franz扩散池法是透皮吸收测试的“金标准”，但紫外线照射会对其测试过程产生多重干扰。首先，扩散池的接收液（通常为磷酸盐缓冲液）会吸收紫外线，导致防晒剂在接收液中发生光降解：比如BP-3在接收液中经UVB照射1小时后，降解率达25%，直接导致检测到的透皮量低于实际值。其次，原位照射时，皮肤表面的防晒剂膜会因紫外线照射而失效——防晒剂的光防护作用随时间衰减，更多紫外线穿透至皮肤，加剧屏障损伤，形成“透皮量增加→屏障更破坏→透皮量进一步增加”的恶性循环，使测试结果无法反映真实使用场景。

拉曼光谱与共聚焦显微镜等原位检测技术虽能实时监测防晒剂在皮肤中的分布，但紫外线照射会干扰检测信号：拉曼光谱的激光光源与紫外线叠加，可能导致防晒剂分子过度激发，产生荧光背景，掩盖特征峰；共聚焦显微镜的荧光标记物（如FITC）在紫外线照射下会发生光漂白，降低图像对比度，无法准确量化防晒剂的深层渗透量。

高效液相色谱（HPLC）与液相色谱-质谱联用（LC-MS）等分析方法也会受紫外线影响：防晒剂的光降解产物可能与目标物具有相似的色谱保留时间，导致峰重叠——比如OMC的光解产物乙基肉桂酸与OMC的保留时间仅差0.2分钟，若未进行分离优化，会导致OMC的定量结果偏高15%-20%。

防晒剂透皮吸收测试中紫外线照射的标准化控制策略

为减少紫外线照射对测试结果的干扰，首先需明确紫外线剂量的标准化：以人体最小红斑量（MED）为基准，根据测试目的选择合适的剂量（如1MED模拟日常暴露，2-3MED模拟强暴露），并使用紫外线辐照计校准光源强度，确保剂量误差控制在±5%以内。例如，某实验室采用UVB光源（波长311nm），辐照强度为10mW/cm²，照射时间12分钟，得到1MED剂量（约7.2J/cm²），保证了不同批次测试的一致性。

其次，优化皮肤模型的预处理流程：体外模型在紫外线照射后，需在恒温恒湿环境（25℃，50% RH）中平衡24小时，让角质层的屏障损伤稳定——研究显示，平衡后模型的TEWL值波动从±15%降至±5%，透皮率偏差减少40%。对于代谢活性敏感的模型（如人重组皮肤），可在平衡液中添加抗氧化剂（如维生素C，浓度0.1mM），抑制ROS对代谢酶的损伤，维持酶活性稳定。

接收液的改进也至关重要：选择含光稳定剂的接收液，如添加二丁基羟基甲苯（BHT，0.01%）或维生素E（0.05%），可有效抑制防晒剂在接收液中的光降解——实验显示，含BHT的接收液中，OMC的光降解率从25%降至5%。此外，采用动态 Franz扩散池（如流通式接收液系统），可及时移除接收液中的防晒剂，减少其在接收液中的停留时间，进一步降低光降解风险。

最后，同步照射与透皮测试的装置设计是模拟真实场景的关键：将紫外线光源与Franz扩散池集成，使防晒剂在涂抹后立即接受照射，同时实时监测透皮量——这种装置能捕捉到紫外线照射下，防晒剂透皮率随时间的动态变化（如照射0-2小时透皮率快速上升，2-6小时趋于稳定），更准确反映实际使用中的透皮行为。例如，某品牌采用该装置测试其防晒喷雾的透皮率，结果显示，照射组的透皮率峰值出现在4小时，较未照射组提前2小时，更符合人体实际使用数据。