电子顺磁共振-研究切除的猪皮肤污染的方法

与空气污染物数量相关的健康问题在世界范围内正在增加。污染不仅会损害肺部;它还对皮肤健康产生影响，并共同负责皮肤病的发展。抗污染产品在化妆品市场上呈上升趋势，但到目前为止，还没有既定的方法来直接评估污染对皮肤的影响并测试抗污染产品的功效。由于香烟烟雾会导致空气污染，因此是一种很好的实验代表，并且与柴油机尾气相似的 PM 2.5 浓度。香烟烟雾是一种气溶胶，多环芳烃、亚硝胺和其他有机有害物质是主要成分，可分为颗粒相和气相。气相含有处于稳态的自由基和氧化剂。随着时间的推移，自由基的浓度增加。颗粒相主要负责ROS的产生，从而促进人类致癌和致突变作用的发展。在颗粒阶段，香烟中的焦油尺寸小于2.5μm，容易渗透到更深的气道中，直至肺泡，促进细胞成分的损伤。然而，香烟烟雾颗粒对皮肤的影响尚未得到进一步表征。

电子顺磁共振 （EPR） 光谱能够通过使用自旋探针或自旋阱直接测量顺磁性物质，即自由基。使用自旋探针PCA能够检测由于外部应力源（例如辐照）引起的自由基。氮氧化物TEMPO是用于研究抗氧化状态的典型自旋探针。其两亲性特性允许摄取到细胞中，使自旋探针能够直接与代谢产生的自由基和抗氧化剂相互作用。Bielfeldt 等人^[1]通过 EPR 光谱法调查香烟烟雾对新陈代谢和皮肤的影响，证明通过香烟烟雾与皮肤上的额外照射相结合形成自由基。Phuong Thao Tran等人^[2]的研究，开发了两个暴露室，有针对性地将皮肤暴露于现实的污染浓度。实施了尼古丁测量以确定烟雾中特定物质的浓度。香烟烟雾暴露量由香烟数量和目标烟雾释放控制，由实验装置调节。使用自旋探针PCA和TEMPO应用EPR波谱。研究了粒子相本身的自由基诱导作用，以及与外源因子紫外线照射对皮肤的结合。图1a显示了暴露于香烟烟雾和未暴露的切除猪皮肤的绝对累积自由基产生。在暴露于烟雾的猪耳朵中，产生的自由基明显多于未暴露于烟熏的猪耳朵（p ≤ 0.001）。与未暴露皮肤的代谢活性相比，暴露于烟雾的皮肤的绝对自由基产生几乎是其两倍。图1b显示了使用TEMPO暴露于香烟烟雾和未暴露的切除猪皮肤的相对累积自由基产生。给出了这两组之间的显著性（p ≤ 0.05）。为了增强香烟烟雾对皮肤的影响，还额外应用了辐照作为外部应力因素。通过EPR检查了香烟烟雾，紫外线照射和两种应激因素的组合，以检查切除的皮肤上自由基的形成（图2）。单独使用香烟烟雾和UVA辐照，也会导致两种外源性应激因素的显著自由基的产生（图2a）。使用 MS 300，不仅可以通过辐照测量自由基的产生，还可以结合香烟烟雾来测量自由基的产生。由于香烟烟雾引起的紫外线诱导的自由基在猪皮肤中增加了40%，具有很高的显著性（p ≤ 0.001）（图2b）。这种测量方法在评估抗污染产品方面很有前途，并且可以使污染物、对皮肤的影响和护肤品的保护功能之间存在直接的因果关系。

图1. 使用PCA和TEMPO暴露于香烟烟雾和未暴露的切除猪皮肤的相对累积自由基产生 ^[2]

图2. 单独和组合由辐照和烟雾诱导的相对累积自由基形成^[2]

[1] Bielfeldt S , Jung K , Laing S ,et al.Anti﹑ollution effects of two antioxidants and a chelator—Ex vivo electron spin resonance and in vivo cigarette smoke model assessments in human skin[J].Skin Research and Technology, 2021(2).

[2] Phuong Thao Tran, Batoul Beidoun, Silke B. Lohan, et al. Establishment of a method to expose and measure pollution in excised porcine skin with electron paramagnetic resonance spectroscopy[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2022, 247: 114258.

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