防曬霜可能是生活當中愛美人士必備的護膚品，它可以有效的過濾紫外線對皮膚的傷害。然而目前常見的防曬霜中的小分子有機紫外線吸收劑會破壞環境，并且由于其分子量小，可能通過透皮作用對使用者造成健康風險，起到反作用。

清華大學陶磊副教授

為了解決這些問題，清華大學陶磊副教授團隊開發了一種結合Biginelli反應和自由基聚合，開發出安全、環境友好的聚合物UV吸收劑。該聚合物具有優異的紫外線吸收能力，可有效保護小鼠免受紫外線輻射引起的皮膚灼傷，比眾所周知的紫外線吸收劑（例如，氧苯酮和阿伏苯酮）和市售防曬霜要好得多。這種聚合物由于其高分子量而不透皮，對藻類、珊瑚和小鼠幾乎無害。

該論文以“Coral-friendly and non-transdermal polymeric UV filter via the Biginelli reaction for in vivo UV protection”為題發表在Cell Reports Physical Science期刊上。論文一經發表，就被Nature以“Engineered sunscreen protects skin — and leaves coral unscathed”為題，作為研究亮點報道。

防曬霜的設計和合成

創作這個工作的靈感來自陶磊于 2010 年前往大堡礁的一次旅行，在那里他被美麗的珊瑚所折服，隨后了解到防曬霜是造成珊瑚白化的原因之一。他對研制一種對珊瑚無害的防曬霜產生了興趣，因此他的團隊開始著手實現這一目標，方法是生成與阿伏苯宗（一種現有的紫外線吸收劑）具有相似結構的不同環狀分子。然后利用另一種化學反應通過自由基聚合將這些環狀分子以不同的組合連接在一起（圖1）。

圖1 聚合物的合成步驟

優異的紫外線過濾性能

研究人員最終制備的聚合物紫外線過濾劑被證明明顯優于氧苯酮、阿伏苯宗和兩種商業防曬霜（圖2）。用它治療的小鼠既不會通過皮膚吸收水溶性聚合物，也不會出現任何炎癥。此外，與目前可用的化學防曬劑不同，它似乎對珊瑚和藻類是安全的。他們的原型不影響小球藻或兩種常見的珊瑚，即Acropora和Palythoa，而如果暴露于氧苯酮，則這兩種珊瑚會在 6 天和 20 天內漂白和死亡（圖3）。

圖2 對UVR引起的皮膚燒傷的體內保護

圖3 不同樣品對藻類和珊瑚的影響

優異的生物安全性

作者進一步研究表明聚合物UV過濾器可以避免小分子UV過濾器固有的透皮問題。聚合物紫外線過濾器應對皮膚無刺激性，對使用者安全。作者發現使用P（3）處理的小鼠皮膚的組織在經歷過UV照射后，與健康小鼠相似，表皮、真皮和毛囊沒有炎癥或損傷。這些結果表明P（3）不會刺激皮膚。并且P（3）處理的小鼠的血清ALT和AST水平接近健康小鼠， 證明了合成的聚合物具有優異的生物保護性。

圖 4 P（3）的透皮能力和生物安全性

“這是對設計生物友好型和珊瑚友好型聚合物紫外線過濾器新策略的初步探索，”該研究的作者清華大學陶磊說到。他表示希望這項研究能夠幫助催生新一代的防曬霜。

然而，作者承認，可以對紫外線進行過濾的化學主鏈結構意味著它不可生物降解。但陶磊表示，他們可以將他們開發的這種化合物與其他化合物結合起來，創造出一種環保且可生物降解的材料進行紫外線的過濾。與此同時，研究人員計劃與公司合作測試他們的紫外線吸收劑，看看它是否可以用于防曬霜。