组成图示
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传感器类型
其他（DNA剂量计/凝胶电泳生物传感器）
检测对象
防晒霜（sunscreens / sunscreen formulations，样品基质为乳霜、流体、酒精凝胶等防晒制剂涂布层）、UV诱导DNA损伤（CPDs、oxidised DNA bases，样品基质为质粒DNA pCMUT）
检测原理
该DNA剂量计以质粒DNA pCMUT为生物传感元件，置于高紫外透明弹性体Syslgard 184中。模拟太阳光照射时，UVB直接激发DNA形成环丁烷嘧啶二聚体（CPD），UVA经光敏剂产生活性氧并诱导氧化DNA碱基；防晒霜涂布后吸收或散射UV，使到达DNA的有效剂量降低，损伤位点减少。随后加入T4-endo V和Fpg，分别特异性识别CPD和氧化嘌呤损伤并切割，使超螺旋FI转为开环FII。琼脂糖凝胶电泳分离两种构象，溴化乙锭荧光/密度定量FI与FII，按Poisson公式计算每kbp酶敏感位点。DNA-SPF为无防晒霜损伤总量与有防晒霜损伤总量之比，损伤越少、DNA-SPF越高，从而反映防晒霜对遗传毒性DNA损伤的保护程度。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
三次独立实验、每样三重复，以95%置信区间报告变异。5种SPF30商品DNA-SPF为16.8–20.9，DNA光保护率94.0%–95.2%，CPD保护率95.7%–97.4%，氧化碱基保护率76.6%–91.1%，组间无显著差异（p<0.05）。17种制剂DNA-SPF为1.5–160.1，DNA光保护率35.0%–99.4%，CPD保护率38.4%–99.6%，氧化碱基保护率47.8%–96.6%；高SPF总体更强，部分DNA-SPF高于标签SPF。ANOVA/Tukey分为A–J组，组间显著（p<0.05）。作者认为其简单、低成本、可多产品同时检测，与SPF、PPD、UVA-PF互补，但无法模拟皮肤三维结构。
传感器的构成
- 基底/载体：高紫外透明弹性体Syslgard 184（Dow Corning）制成的DNA剂量计框架，承载质粒DNA并允许UV透过。
- 识别/传感元件：质粒DNA pCMUT（1762 bp），作为UV损伤靶标，经UV照射产生CPD和氧化碱基。
- 识别酶元件：T4噬菌体末端内切酶V（T4-endo V），特异性识别CPD并切割DNA。
- 识别酶元件：大肠杆菌甲酰胺嘧啶-DNA糖基化酶（Fpg），识别氧化嘌呤损伤并切割DNA。
- 被测物涂布层：防晒霜（sunscreens / sunscreen formulations），按2 mg/cm2涂布于剂量计表面，用于评估UV屏蔽。
- 信号标记物：溴化乙锭（EB），结合DNA用于凝胶电泳荧光/密度检测。
- 保存缓冲液：TE buffer（10 mM Tris-HCl pH 8.0、1 mM EDTA），用于保存质粒DNA。
中文摘要
随着太阳紫外线辐射增强，防晒霜被广泛用于皮肤保护，但现有防晒系数评价主要基于红斑反应，难以反映紫外线诱导的DNA损伤等致癌风险。本文提出基于DNA剂量计的方法，评估防晒霜对模拟太阳光所致DNA损伤的光保护能力。该方法以高紫外透明弹性体Syslgard 184制备DNA剂量计，将质粒DNA暴露于模拟太阳光，并涂布不同防晒霜。利用DNA修复酶T4内切酶V和Fpg分别特异性识别环丁烷嘧啶二聚体（CPD）和氧化DNA碱基，经琼脂糖凝胶电泳区分超螺旋与开环DNA，定量损伤位点。据此计算DNA防晒系数（DNA-SPF），定义为相对于未保护对照抑制CPD和氧化DNA碱基生成的能力。研究先评价5种SPF30商品，再扩展至17种不同配方和SPF产品。结果显示，SPF30产品均能提供充分抗模拟太阳光遗传毒性保护；DNA-SPF与标签SPF总体相关，该DNA生物传感器可快速筛选防晒霜的生物光保护性能，可作为SPF、PPD和UVA-PF的互补方法。
英文摘要
BACKGROUND: Due to the increase of solar ultraviolet radiation (UV) incidence over the last few decades, the use of sunscreen has been widely adopted for skin protection. However, considering the high efficiency of sunlight-induced DNA lesions, it is critical to improve upon the current approaches that are used to evaluate protection factors. An alternative approach to evaluate the photoprotection provided by sunscreens against daily UV radiation-induced DNA damage is provided by the systematic use of a DNA dosimeter.
METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: The Sun Protection Factor for DNA (DNA-SPF) is calculated by using specific DNA repair enzymes, and it is defined as the capacity for inhibiting the generation of cyclobutane pyrimidine dimers (CPD) and oxidised DNA bases compared with unprotected control samples. Five different commercial brands of sunscreen were initially evaluated, and further studies extended the analysis to include 17 other products representing various formulations and Sun Protection Factors (SPF). Overall, all of the commercial brands of SPF 30 sunscreens provided sufficient protection against simulated sunlight genotoxicity. In addition, this DNA biosensor was useful for rapidly screening the biological protection properties of the various sunscreen formulations.
CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: The application of the DNA dosimeter is demonstrated as an alternative, complementary, and reliable method for the quantification of sunscreen photoprotection at the level of DNA damage.