研究背景：

针对上述问题，上海瑞金医院潘萌团队开发一种基于磷酸钨钙（PWC）纳米线的角鲨烯油凝胶（Sql/PWC），用于保护和修复紫外线照射引起的皮肤光老化。角鲨烯（Sql）是一种具有类异戊二烯结构的天然脂质，存在于某些鱼油（如鲨鱼肝油）和各种植物（如橄榄、苋菜、米糠、棕榈油）中，是人类皮肤表面多不饱和脂质的关键成分。角鲨烯对皮肤护理有显著益处，包括润肤、保湿和抗氧化特性。然而，作为一种不溶于水的油性液体，角鲨烯在附着于皮肤或与水凝胶敷料混合方面存在一些挑战。而PWC纳米线可以均匀地分散在各种油性有机溶剂（如十八碳烯、环己烷、油酸）中，形成稳定的有机凝胶。这种油凝胶由与皮肤天然脂质紧密相似的油基结构组成，可以大大增强皮肤渗透性，并确保活性成分在皮肤内更好地保留。研究发现，将Sql/PWC油凝胶应用于UVB照射的皮肤上，成功地减少了表皮厚度，增加了真皮厚度，并促进了弹性蛋白、胶原蛋白和皮肤屏障标记物的表达。RNA测序（RNA-seq）分析表明，Sql/PWC油凝胶通过减轻ROS介导的氧化应激和炎症，有效地治疗了UVB诱导的皮肤光老化。与广泛使用的水凝胶敷料不同，所设计的油凝胶与水凝胶相比表现出卓越的稳定性，尤其是在UVB照射下。这项研究不仅会为皮肤光老化的治疗带来新的视角，还将促进油凝胶在化妆品行业的更广泛应用。该文章于2025年2月25日以《Nanowire-based squalene oleogel repairs skin photoaging》为题发表于《Journal of Nanobiotechnology》（DOI：10.1186/s12951-025-03233-0）。

图1. Sql/PWC油凝胶治疗皮肤光老化示意图

（1）SQL/PWC 油凝胶的表征

通过将角鲨烯与PWC纳米线混合，获得了Sql/PWC油凝胶。透射电子显微镜（TEM）成像（图2A）揭示了PWC纳米线的亚纳米线性结构。X射线衍射（XRD）图谱（图2B）显示，PWC纳米线中的晶体结构较少，这与磷钨酸盐（PW）的图谱形成对比。小角X射线衍射（图2C）显示，PWC纳米线在2.41°、4.65°和7.33°处有三个峰，其比例近似为1:2:3。小角X射线衍射中的这三个峰表明PWC纳米线呈有序排列，根据布拉格方程计算出两根PWC纳米线之间的距离为3.6nm，这与之前的研究结果一致。X射线光电子能谱（XPS）分析表明，PWC纳米线包含P、W和Ca元素，而PW仅包含P和W元素（图2D）。傅里叶变换红外光谱（FTIR）（图2E）证实了PWC纳米线中存在C-H键，这归因于油胺。最后，对Sql/PWC油凝胶的流变特性进行了评估（图2F）。该油凝胶的储能模量高于损耗模量，这表明该油凝胶的弹性比粘性更显著，这可能是由于PWC纳米线的缠结，这与先前的发现一致。

图2. Sql/PWC油凝胶的表征。（A）PWC纳米线的透射电镜图像。（B）PWC纳米线和PW的X射线衍射图谱。（C）PWC纳米线的小角X射线衍射图谱。（D）PW和PWC纳米线的X射线光电子能谱，（E）傅里叶变换红外光谱。（F）在1%应变下频率扫描模式下Sql/PWC油凝胶的储能模量和损耗模量

（2）角鲨烯在人成纤维细胞中展现出抗光老化的治疗潜力

为检测角鲨烯潜在细胞毒性，用不同浓度角鲨烯处理人成纤维细胞（HFb）。图3A显示，与对照组相比，100 μM角鲨烯可促进HFb细胞增殖。建立UVB损伤模型评估角鲨烯对细胞增殖影响，图3B显示UVB照射显著抑制细胞增殖，而100 μM角鲨烯处理能显著挽救细胞增殖，50 μM时增殖率与UVB组相似，1000 μM时增殖率显著低于UVB组。由于ROS过量产生在皮肤光老化中起关键作用，进一步评估其水平确认细胞增殖情况，图3C和图3E显示，与对照组相比，UVB照射显著增强细胞内ROS生成，角鲨烯处理则明显降低ROS表达水平。进行SA-β-Gal染色确定角鲨烯对UVB诱导细胞光老化影响，图3D显示UVB照射组阳性细胞比例显著增加，角鲨烯处理组则明显降低。图3F统计分析表明，UVB组阳性细胞百分比（45.68±2.23%）显著高于对照组（13.78±4.99%），角鲨烯处理组（17.99±3.46%）与对照组接近。细胞迁移能力是评估光损伤治疗效果的指标，图3G-3H显示UVB照射处理的HFb细胞愈合率（22.02±1.81%）显著低于对照组（59.72±5.44%），经角鲨烯处理的细胞迁移率可达50.89±10.04%，表明角鲨烯能恢复UVB照射后细胞的迁移能力。在皮肤衰老过程中，胶原蛋白生成减少。图3I-3J显示UVB照射后Col 1A1基因表达和蛋白水平均显著下降，而角鲨烯处理能上调其基因表达，使蛋白水平从UVB组的380.64±120.05 pg/mL升至1490±155.4 pg/mL，接近对照组的1729±105.5 pg/mL，表明角鲨烯能恢复胶原蛋白生成。UVB照射会引发炎症反应和MMPs表达，加速皮肤光老化。研究发现UVB照射促进炎症相关基因表达，如IL-6基因在UVB组中上调，而角鲨烯处理能抑制其表达，使IL-6表达恢复至正常水平。同时，UVB照射使MMP-1基因表达增加，角鲨烯处理显著抑制其表达，使MMP-1蛋白含量从UVB组的889.6±96.57 pg/mL降至221.3±30.61 pg/mL，接近对照组的80.35±16.45 pg/mL，表明角鲨烯能抑制UVB诱导的基质降解。

图3. 角鲨烯挽救UVB诱导的光老化。（A）处理48小时后，不同浓度角鲨烯对细胞增殖的影响。（B）不同浓度角鲨烯在第1、3、5和7天对细胞增殖的影响。（C）100 μM角鲨烯处理后，UVB照射的HFb细胞内ROS的产生情况。（D）100 μM 角鲨烯处理后，UVB照射的HFb细胞中衰老相关SA-β-Gal阳性细胞的显微照片。（E）ROS阳性细胞的定量分析。（F）SA-β-Gal阳性HFb细胞（衰老细胞）的定量分析。（G）划痕实验检测细胞迁移能力的定量分析。（H）100 μM角鲨烯处理后，UVB照射的HFb细胞的划痕实验。（I）酶联免疫吸附测定（ELISA）检测角鲨烯逆转UVB改变的Col 1A1、IL-6和MMP-1的表达。（J）角鲨烯逆转UVB改变的Col 1A1、IL-6和MMP-1的基因表达

（3）Sql/PWC 油凝胶减轻了体内小鼠模型中 UVB 诱导的皮肤光老化

为了评估Sql/PWC油凝胶对UVB诱导的皮肤光老化的疗效，建立了一个为期8周的UVB照射小鼠模型，对UVB对小鼠背部皮肤的影响进行了评估（图4A）。皮肤屏障功能对于维持皮肤的结构和功能完整性至关重要，UVB照射会破坏表皮结构，增加经表皮水分流失（TEWL），导致皮肤屏障功能障碍。如图4B所示，皮肤分析显示，UVB照射后，皮肤弹性、皮脂含量和角质层（SC）水合作用显著下降，同时黑色素指数、红斑指数和TEWL逐渐增加，证实了UVB照射小鼠模型构建成功。在9天的治疗期内评估了Sql/PWC油凝胶的治疗效果。如图4C所示，对照组小鼠皮肤光滑，而UVB照射组皮肤表面干燥、变硬，有红斑、皱纹和黑色素沉着。相比之下，UVB+Sql/PWC组的皮肤质地和湿度有明显改善，表明Sql/PWC油凝胶对皮肤外观有有益影响。图4D中的进一步皮肤分析显示，UVB照射显著降低了小鼠的皮肤弹性、皮脂含量和角质层水合作用，同时增加了黑色素指数、红斑指数和TEWL。Sql/PWC油凝胶治疗显著将这些参数恢复到接近对照组的水平，表明其在减轻UVB诱导的皮肤损伤方面的潜力。

图4. Sql/PWC油凝胶抗光老化的体内验证。（A）小鼠在照射过程中的照片。（B）使用MPA580和CK探测器等皮肤检测仪对不同组小鼠的皮肤参数进行分析评估，参数包括黑色素指数、红斑指数、皮脂、经表皮水分流失（TEWL）、皮肤弹性和角质层水合度。（C）不同组裸鼠在第1、3、6和9天的照片，包括对照组（未处理）、UVB照射组（UVB）和经Sql/PWC油凝胶处理9天的UVB照射组（UVB+Sql/PWC）。（D）不同组小鼠的黑色素指数、红斑指数、皮脂、TEWL、皮肤弹性和角质层水合度

H&E染色结果（图5A-B）表明，UVB导致组织结构紊乱、炎症细胞浸润和表皮增厚，而Sql/PWC油凝胶可显著减轻这些影响。Masson染色显示，与未照射的小鼠（52.29±5.32%）相比，UVB照射小鼠的真皮胶原蛋白百分比显著降低（24.05±3.03%）（图5B）。UVB+Sql/PWC组的皮肤样本含有胶原蛋白纤维（43.59±3.44%），其水平与正常对照小鼠相近。UVB+Sql/PWC组的真皮厚度为477.1±11.06 μm，与UVB组的406.5±16.86 μm有显著差异，但与对照组的502.4±20.36 μm无显著差异。天狼星红染色显示，UVB组的I型胶原稀疏杂乱，含量明显减少，而UVB+Sql/PWC组的I型/III型胶原比例与对照组相似，表明Sql/PWC油凝胶可以减少UVB照射造成的结构损伤，并维持胶原纤维含量。这些结果表明Sql/PWC油凝胶有效地抑制了表皮增生、胶原降解和皮肤光老化。在活表皮中，水通道蛋白3（AQP3）参与了多种角质形成细胞功能的机制，包括增殖、水合、保水和屏障功能。AQP3基因敲除的小鼠表现出皮肤干燥、皮肤弹性降低和屏障功能恢复延迟。AQP3主要位于表皮基底层和成纤维细胞中，在衰老组织中通常会减少。丝聚蛋白（Flg）主要在表皮颗粒层细胞中表达，表明表皮的屏障功能，Flg缺乏会破坏皮肤屏障功能，并使皮肤对UVB诱导的细胞凋亡敏感。图5C和D中的免疫荧光检测结果显示，与对照组相比，UVB组小鼠皮肤中的AQP3和Flg水平显著降低。相比之下，UVB+Sql/PWC组的AQP3和Flg水平显著增加至正常水平。通过二氢乙啶（DHE）染色发现，Sql/PWC油凝胶还能降低细胞内ROS水平。此外，免疫组织化学染色（图5C和D）显示，UVB组中Col 1A1和弹性蛋白的表达降低，而在UVB+Sql/PWC组中显著增加。上述结果表明，Sql/PWC油凝胶可以抵抗UVB诱导的衰老现象。

图5. Sql/PWC油凝胶抗光老化的组织学证据。（A）对不同组的皮肤样本进行H&E染色、Masson三色染色、天狼星红染色以及弹性蛋白和Col 1A1的免疫组织化学染色。（B-F）对9天Sql/PWC油凝胶处理后的裸鼠皮肤进行定量分析，评估不同组的表皮厚度、真皮厚度、真皮胶原蛋白百分比、弹性蛋白含量以及Col 1A1含量。（G）利用免疫荧光染色评估不同组中AQP3、Flg和DHE的表达水平。（H-J）对AQP3、Flg和DHE的荧光强度进行定量分析

（4）经Sql/PWC油凝胶处理的光老化小鼠的RNA测序分析

进行RNA测序（RNA-seq）以揭示Sql/PWC油凝胶的治疗机制。如图6A所示，与对照组相比，UVB+Sql/PWC组诱导了1655个基因上调和2141个基因下调。与对照组相比，UVB诱导了2155个基因上调，而与UVB组相比，Sql/PWC油凝胶下调了187个基因（图6B和C）。UVB主要上调了炎症相关通路（图6D）。如图6E和F所示，UVB+Sql/PWC组促进了表皮细胞分化和角质形成细胞分化，这表明UVB+Sql/PWC组中细胞增殖活跃，有利于皮肤光老化区域的修复。对UVB+Sql/PWC组和UVB组之间的“急性炎症反应”通路进行基因集富集分析，如图6G所示，与UVB组相比，UVB+Sql/PWC组的急性炎症反应通路下调，这表明与UVB相比，Sql/PWC油凝胶在炎症相关通路上诱导的基因变化较少。

图6. 经Sql/PWC油凝胶处理的光老化小鼠的RNA测序结果。（A）UVB+Sql/PWC组与对照组对比的火山图，（B）UVB组与对照组对比的火山图，（C）UVB+Sql/PWC组与UVB组对比的火山图。（D）UVB组与对照组对比的山脊图，（E）UVB+Sql/PWC组与UVB组对比的山脊图，（F）UVB+Sql/PWC组与对照组对比的山脊图。（G）Sql/PWC组与UVB组“急性炎症反应”通路的基因集富集分析

免疫荧光检测显示，UVB照射后炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）上调，而Sql/PWC油凝胶使其下调。与对照组相比，UVB组中MMP-1的表达显著升高，导致胶原蛋白水平下降（图7）。Sql/PWC油凝胶处理导致MMP-1的表达显著下降，最终提高了胶原蛋白水平。这些结果证明，Sql/PWC油凝胶通过减少炎症、促进皮肤发育和增加胶原蛋白水平来修复UVB诱导的皮肤光老化。

图7. IL-1β、IL-6、TNF-α和MMP-1的免疫荧光图像（A）以及这些炎症指标的统计分析（B、C、D、E）