胶原蛋白论文

胶原蛋白在美容中的应用与发展

摘要：胶原蛋白具有良好的物理性能和生物学特性，在化工、食品、医学、生物材料以及农业等领域有着广泛的应用，本丈综述了胶原蛋白结构和功能特点及其在

化妆品方面的应用与研究进展。

关键词：胶原蛋白;化妆品;美白;保释;防皱;修复表皮

1.胶原蛋白

1.1 胶原蛋白简介

胶原蛋白，英文名collagen，由希腊文演化而来，意为“生成胶的产物”。是一种生物性高分子物质，在动物细胞中扮演结合组织的角色胶原又称胶原蛋白，是动物体内含量最丰富的蛋白质。所有多细胞生物都含有胶原，哺乳动物身上所有蛋白质中约30％是胶原蛋白。胶原是皮肤、骨、腱、软骨、血管和牙齿的主要纤维成分，而细胞骨架的重要成分也是胶原。因此，胶原不同程度地存在于一切器官中。胶原的独特性质是能够形成高强度的不溶性纤维。除了在成熟的组织中起结构作用外，胶原对发育中的组织有定向作用。另外，胶原的分子结构可被修饰以适应特定组织的功能要求[1-2]。

胶原蛋白广泛分布于人体各组织器官中，以结缔组织中含量最高。由于它是机体内多种组织的主要组成成分，并行使十分重要的功能。胶原蛋白是机体内蛋白质体系中的一个大家族。经过数十年的研究和发展，已发现并确认了25种类型的胶原蛋白[3-5]。胶原蛋白具有良好的物理性能和生物学特性，在化工、食品、医学、生物材料以及农业等领域有着广泛的应用。

1.2 胶原蛋白的结构及其功能特点

胶原蛋白的类型多、结构复杂，一般可分为纤维胶原、基膜胶原、微纤维胶原、锚定胶原、六边网状胶原、非纤维胶原、跨膜胶原、基膜胶原及其他具有特殊作用的胶原蛋白，多达15种，可分为I型、Ⅱ型、Ⅲ型等[6]。胶原蛋白是细胞外基质的结构蛋白质，其分子细胞外基质中聚集为超分子结构，主要含有α-氨基酸、脯氨酸、羟氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸等。尽管各种胶原蛋白的结构差异很大，但它们具有共同的特征：都是由3条α肽链以右手螺旋方式形成蛋白质，这样的三股螺旋区域被称为胶原区域。每一个α肽链在分子结构上都是由重复出现的Gly-X-Y肽段构成左手螺旋，3条链在氨基酸残基的相互作用下，以同一轴为中心，以右手螺旋方式形成稳定的三股螺旋结构[7-9]。

这些结构特征决定了胶原蛋白具有独特的纤维状结构及良好的生物相容性、可降解性和低抗原性等生物活性，将其改性处理后，可用于制作美容化妆品、

生物医学材料、保健品、食品涂层包装材料等。因蛋白质材料所具有的填充性、遮盖性、成膜性等性能，经改生还可用作皮革复鞣填充剂、涂饰剂、造纸助剂等[10]。

1.3 胶原蛋白从何而来

皮肤中的胶原蛋白，存在于真皮层里，与弹力纤维合力架够一个网状的支撑体，就像是钢架一般，提供真皮层安定而有力的支撑。此外，它还能将水分保留在真皮层中，维持结缔组织的湿度与弹性，使肌肤光滑、柔软，看起来晶莹剔透、有光泽，更加具有青春活力。

1.4 为什么需要补充胶原蛋白

一般来说，从出生到20岁，胶原蛋白的含量会逐年增加；25岁一过，人体胶原蛋白流失的速度会比生成还快；到了50岁后，胶原蛋白的含量含量明显减少；到了70岁的时候，人体胶原蛋白就会保持在最小的含量值。当人体胶原蛋白含量随着年龄的逐渐流失时，网状支撑体也会逐渐失去保湿度与弹性，使得真皮层变薄，皮肤便会出现各种衰老的现象—纹路明显、暗淡无光泽、失去弹性等等。虽然皮肤老化石不可逆转的必然趋势，

不管采用什么措施，都无法改变这一趋势。然而由于生存环境不同，采取的保护措施有异，皮肤老化的速度快一点或者慢一点。胶原蛋白是皮肤护理的最佳活性成分。能够控制或调节皮肤老化进程，保护受损皮肤，延缓皮肤老化。对保持正常皮肤的结构和功能、维持机体的正常生理活动和代谢具有重要意义，所以补充胶原蛋白能使肌肤保持年轻的道理就在这里。

可见对皮肤预防保养尤为重要。使用化妆品要以营养型为主。符合皮肤生理代谢需要，从外部补充胶原可介导或加强细胞与胶原的作用。引起细胞形态及生理和生化发生显著改变。达到美容效果。

2.胶原蛋白如何对抗皮肤衰老

2.1食用的胶原蛋白补品

食用这些补品必然经过胃肠道进入消化系统。有一部分会被吸收。这些被吸

收的胶原蛋白首先满足生命和维持生理需要，供应给骨骼、牙齿、血液、肌肉。最后才是皮肤。所以，能够真正被皮肤利用的其实很少，“让你年轻10岁”、“120天让你焕然一新”是夸大之辞。当然，长期服用会有保养效果，但不能“焕然一新”。日本营养界专家建议如果想服用的话，安全使用量是每天2-5克，并建议和其主要生成原料维生素C一起服用。效果可能会更好一点。有的人崇尚自然疗法。即食用含有胶原蛋白较多的食品。比如猪手、皮冻、牛蹄筋、鱼皮、鸡皮、软骨等等。这样吃有时和食用这种补品有异曲同工的效果。长期食用比不吃或少吃会有所补益。但是，这类食品含有的脂肪也比较高，容易造成高血脂症。因此要注意食用量多少、适当与否。至于说胶原蛋白保养护肤品可以补充皮肤流失的胶原蛋白，专家认为是夸大了作用和效果，误导消费者。因为胶原蛋白是大分子蛋白质，连皮肤的表皮层都很难通过。更不用说进一步达到真皮层补充流失的胶原蛋白了。

2.2 医学美容方法

把萃取白小牛的胶原蛋白经过特殊工艺处理注射到人体的真皮层。以直接补充胶原蛋白。这可舒展面部出现的皱纹以及修复由于痤疮和青春痘留下的面部疤痕。但这种做法也有它的局限性。一是时间比较短暂，注射一次维持半年至一年的时间，然后就散失或被吸收，修复处又恢复了原貌，而且价格十分昂贵，动辄上万元甚至几万元。另一个是少数人会出现过敏，后果比较严重。就是想射，也要先做过敏试验。目前更新一点的做法不用胶原蛋白，而是注射一种强效保湿成分玻尿酸，可以避免过敏问题，但是价格也高得惊人。还有的医学美容方法，用酸及镭射刺激胶原蛋白增生。美容界主要用高浓度果酸、左旋维生素C、镭射、脉冲光等低能量光疗法，促进皮肤中的胶原蛋白增生，使皮肤更加紧实。最近几年，随着生物工程技术的突进。有人开始取用胶原蛋白的特定分解产物(小分子物质。作为护肤保养品。这种物质进入人体表皮后，会模仿人体内的生命信息，刺激纤维母细胞开始工作，制造胶原蛋白。但是，这类产品已经不是一般意义的胶原蛋白，而是以纤维细胞生长因子的名义在市面销售。以微小颗粒形式或通过特殊传递系统(脂质体、包裹脂质体、微球)，将胶原蛋白添加到洗面奶、凝胶、精华素或乳液中，对衰老皮肤发挥重要的分子生物学功能。胶原蛋白的作用是：(1)在表皮水平上：影响角化细胞的活性和生长因素，刺激角化细胞迁移和上皮化，刺激表皮细胞分化和矫正，强烈促进表皮修复和愈合；(2)在真皮水平上：刺激成纤维细胞活性，增强细胞外基质收缩和构造，提供皮肤养分。促进皮肤伤口愈合和功能再生；(3)在皮肤整体水平上：增强对环境侵袭、紫外线、污染物、刺激物、敏化剂、炎性细胞的抵抗力。巩固增强皮肤张肌。增强皮肤弹性刺激疤痕组织褪色，减少瘢痕形成，延缓皮肤衰老。其主要机制是：(1)促进表皮和真皮层细胞(特别是成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞)增殖、分裂、分化。新生细胞增多，使皮肤增厚，逐渐恢复皮肤正常结构和生理功能。(2)促进胶原纤

维、网纤维弹性纤维的形成。调节胶原蛋白和粘多糖的分泌，维持皮肤组织中水分含量和电解质代谢，改善萎缩皮肤的缺水状态，滋润皮肤组织(3)通过对血管内皮细胞的作用。促进皮肤组织不断形成新的毛细血管。

3.胶原蛋白在美容中的应用研究

胶原蛋白的化学组成、结构赋予了它是美容的基础。它具有美白、保湿、防皱修复、营养、减肥等美容美体作用[11]。胶原蛋白是一种脊椎动物结缔组织中的非水溶性纤维状含糖蛋白质，约占人体内蛋白质25％-35％，是皮肤的主要结构性蛋白质，占50％以上，它在人体皮肤中具有非常重要的作用，它有良好的支撑力，就像撑起皮肤组织的钢筋架构一样，能让皮肤看起来非常丰润。胶原蛋白与人体皮肤胶原的结构相似，分子中富含大量氨基酸和亲水基，具有一定的表面活性和很好的相容性，将其作为活性物质用于化妆品中时，后者可以扩散到皮肤的深层，补充人体皮肤所需的氨基酸，使皮肤中的胶原蛋白活性增强，保持角质层水分以及纤维结构的完整性，促进皮肤组织的新陈代谢，对皮肤产生良好的滋润保湿、消皱美容作用[12]。

市场上的胶原蛋白产品主要是以外用、口服和针剂的形式出现的。外用保养的胶原蛋白产品是利用胶原蛋白作为美容保养品中的保湿剂，使得产品具有保持水分的功效，并添加可促进胶原蛋白增生的成分，让皮肤回复强的水合能力与张力，促进皮肤创伤愈合及表皮自然成长，使皮肤恢复年轻活力，得到一张粉嫩美白的面孔。胶原蛋白也可用来口服，因为胶原蛋白是人体的必需成分。在胃肠道会被水解吸收，作为人体生物合成胶原蛋白的原料；水解胶原蛋白能使分解和代谢脂肪的过程增加延长，帮助分解更多的脂肪达到减肥目的；局部注射胶原蛋白，能够改善脸部老化皱纹问题。增加制造胶原蛋白的原料供给，自然可促进胶原蛋白的合成。个人肠道功能及体质决定了能有多少内服的胶原蛋白被吸收利用。但胃肠吸收能力不好的人，在服用胶原蛋白时，最好能够同时并服抗氧化剂，以减少自由基对胶原蛋白的破坏。胶原蛋白用来注射简便起效快，多用于整形外科的美容重建手术。其用途包括：减少皱纹的深度并修复疤痕、凹洞的填补，鼻型改造、下巴重建、美化嘴唇、加大耳垂、丰润脸颊等。一般而言，注射胶原蛋白对减少前额和两颊的皱纹特别有效，功效可维持至少半年左右。由于胶原蛋白会被人体吸收，因此在完成胶原蛋白的注射后必须与医师保持密切联系，使医师能有效地掌握状况。

早在20世纪70年代初，美国就率先推出注射用牛胶原，用于祛斑除皱纹及修复瘢痕，取得了令人满意的效果。国际市场销售的化妆品用的蛋白质类原料近50种，我国只有N 一酰化胶原水解蛋白缩合物、肌氨酸、粗丝氨酸和透明质酸等少数几种产品出售。为使胶原蛋白更有效地应用于化妆品中，现在四川大学生物研究所、四川铭让生物科技有限公司、法国BIMSIFRAM集团公司、成都宏泰化妆品有限公司，联合开发了新一代生物美容材料19AC生物酶解胶原肽[13]。

3.1 美白

人类皮肤的颜色是由黑色素的含量与分布决定的。黑色素主要是醌型聚合物。

胶原蛋白中含有酪氨酸残基。由于化学结构的相似性，化妆品中添加的胶原蛋白的酪氨酸残基与皮肤中的酪氨酸竞争并与酪氨酸酶的活性中心结合，从而抑制酪氨酸酶催化酪氨酸转化为多巴醌，阻止皮肤中黑色素的形成，达到美白作用。

3.2 皮肤保湿

胶原蛋白和构成皮肤角质层的物质结构相近，能很快渗透进皮肤表皮层。与角质层的水结合，形成一种网状结构，锁住水分被皮肤的吸收。起到天然保湿因子的作用，使皮肤丰满。人体皮肤衰老时，胶原蛋白含量明显减少。而且胶原蛋白不断老化，老化的胶原纤维如同蔬菜中的植物纤维变得干粗僵硬，丧失功能。因此随着年龄的增长，皮肤角质层中水分出现不足．皮肤不断老化、干燥，从而失去柔软、弹性、润滑感．皱纹增

多。天然保湿因子是保持皮肤水分的重要物质。其主要成分是甘氨酸、羟丁氨酸、丙氨酸、天门冬氨酸、丝氧酸等游离的氨基酸。而胶原蛋白、胶原多肽产品中甘氨酸、丙氨酸、天门冬酸、丝氨酸的含量都比较丰富．根据皮肤的自我保护结构原理，在化妆品中添加水分子胶原蛋白(低聚肽)和氨基酸，由于它们与皮肤的亲和力好，能渗透入皮肤表皮层，起到类似天然保湿因子的作用，从而达到保湿和调理的效果。胶原蛋白含有大量的亲水基团(氨基、羟基、羧基等)。处于分子立体结构的表面，能吸收大量的水分，在皮肤表面形成皮膜，对皮肤具有良好的保湿性。而且其保湿作用不受环境(温度、湿度等)变化的影响。

3.3 改善皮肤弹性和防皱

真皮层胶原蛋白含量的减少是皱纹出现的主要原因，胶原蛋白与皮肤角质层结构的相似性决定了它与皮肤良好的相容性，具有良好的亲和力和渗透性，能渗透入皮肤表皮层，被皮肤充分吸收，起到天然保湿因子的作用，填充在皮肤基质之间，并在皮肤表面形成一层极薄的膜层，增加皮肤张力，使皮肤丰满、皱纹舒展，具有肌肤弹性。胶原蛋白对皮肤的渗透性强，可透过角质层与皮肤上皮细胞结合，参与和改善皮肤细胞的代谢，增强皮肤中的胶原蛋白活性，保持角质层水分及纤维结构的完整性，改善皮肤细胞生存环境和促进皮肤组织的新陈代谢，增强血液循环，达到滋润皮肤的目的[14-16]。

3.4 修复表皮

胶原蛋白具有良好的生物学特性，可为表皮细胞的迁移、增殖铺垫支架，并提供良好的营养，同时促进皮肤及神经增长，有利于上皮细胞的增生修复，从而促进创面的愈合[17]，可用于小型皮肤缺损修复及组织缺损修复(人体皮肤中的弹性蛋白与胶原蛋白的比例是4:7，修复型的护肤品大致以此为比例)。同时也可用于消除皮肤疤痕，使疤痕软化，并能逐渐被组织吸收而消退，减轻或消除皮肤皱纹。皮肤对胶原蛋白又有很好的吸收作用，当通过外源补充胶原蛋白几周后，体内成纤细胞、脂肪细胞及毛细血管将向补充的胶原蛋白内移动，组合成自身的胶原蛋白，从而形成正常的结缔组织，使受损老化的皮肤得到填充和修复，达到延缓皮肤衰老的目的。胶原蛋白能直接渗入肌肤底层，且与周围组织的亲和性好。可协助细胞制造胶原蛋白的成胶原细胞，促使皮肤细胞正常成长。同时，胶原蛋白本身还具有消炎和更新肌肤的作用。

3.5 保持肌肤弹性，促进皮肤的新陈代谢

营养胶原蛋白、胶原多肽可给予含有胶原蛋白的皮肤层必需的养分，使皮肤中的胶原蛋白活性加强，保持角质层水分以及纤维结构的完整性，改善皮肤细胞生存环境和促进皮肤组织的新陈代谢，增加微循环，达到滋润皮肤、延缓衰老、美容、消皱的目的[18]。

4. 胶原蛋白的发展前景

随着我国科学技术的进步、经济的发展和生活质量的普遍提高，人们崇尚绿色、回归自然的意识的加强，以胶原蛋白为原料和添加剂的化妆品以及生物医用材料将会受到人们的欢迎，这是因为胶原蛋白具有特殊的化学组成及结构，天然蛋白具有合成高分子材料不可比拟的生物相容性和生物降解性。随着对胶原的进一步研究，人们的生活中将会越来越多地接触到含有胶原蛋白的产品，胶原蛋白产品将会越来越广泛地被应用于医药、工业、生物材料等方面。

胶原虽以其优良的性质得到重视，但不可避免的弱点也限制了它的应用。例如经过制备后的胶原蛋白产品，拉伸强度较弱；纯胶原蛋白在体内降解较快，以及存在潜在的抗原性等。此外，由于胶原蛋白粉的来源、加工工艺和原料配比的差异，产品的营养成分及饲用价值也不相同，且皮料在加工过程中不仅要触许多化学物质，且易受到细菌的感染。因此，大家都在探索解决这些问题的方案。我们认为可从以下2个方面考虑：其一，用化学或物理的方法对胶原蛋白进行交联或修饰，不仅能增强纯化后天然胶原的性

能，并且能提高和改善其它性能。其二，将胶原蛋白与其它生物材料复合，如其它蛋白质、多糖类以及无机盐或有机高分子生物材料等，不仅能改善胶原蛋白的各项性能，而且能拓宽胶原蛋白基生物材料的临床应用。制备胶原高分子复合材料，使其同时具有两种材料的共同优点，取长补短，从而向实现发展“理想”的生物材料的目标迈进了一步，并将为医用生物材料的变革性发展提供广阔的前景。

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