高新技术在美容化妆品中的应用

高新技术在美容化妆品中的应用

自上世纪90年代以来，随科学技术与社会人文科学的进步，特别是融合了许多现代高新技术内函的化妆品，逐渐发生了质的变化，化妆品业开始踏入高科技发展时期，现选择介绍部分高新技术在化妆品中应用的情况。

§1 新型载体

化妆品中载体的意义包含两个方面内容，其一是将有效成分载入携带到化妆品中，其二是可将有效成分传递至皮肤内的物质，都可是化妆品的载体，化妆品中最传统和主要载体有水和各种动植物油脂，（溶入有效物质，并可渗入皮肤），近年来，在化妆品中己应用了一些新型载体，现予以简要介绍。

一、脂质体

1、脂质体的结构与组成

脂质体是由类脂的双层两亲分子所组成的空心球载体（图4）。双分子的极性基团（亲水头部）定向至载体的内部和其外层表面，双分子的亲油尾部取向双层的中间排列（图5），脂质体的这种结构使得在球的内部可负载亲水成分，而在双层膜中间可负载亲油和两亲性成分。简单通俗的说，脂质体就是一个空心球，而实际的脂质体，并不是这么规整的球体，它的直径范围一般为25-5000nm（纳米），脂质体可形成单层和多层。

2、脂质体的特性

一位研究脂质体的专家说过：“脂质体可能在地球上第一个细胞膜形成中就起过作用。”这就意味着脂质体与细胞膜（或称生物膜）有着密切的关系。现在还是先了解一下细胞的结构。

细胞是人体的基本结构，具有多种形态和功能，细胞都是由细胞膜、细胞质

和细胞核组成。细胞膜、细胞质内膜性小器官和细胞核膜其基础结构相似，称其为生物膜，生物膜结构的双分子层模型现为普遍所接受。生物膜的双分子层结构要点是：生物膜是由磷脂排列成双分子层，构成膜的基质，双分子层的外表面是亲水性，其内部是亲油的烷基活动区域；膜蛋白包括球蛋白、糖蛋白、糖原磷脂和胆甾醇等包埋于基质之中（如图6）而且这种双分子层结构具有动态特性，各种不同的蛋白、糖类等参与生物膜（细胞膜）形成，使其具有多种多样的功能性差异。

3、脂质体的功能

（1）渗透性由于脂质体与生物细胞膜的结构相似，构成脂质体的主要成分磷脂等类脂也是细胞生物膜的主要成分，因此脂质很容易穿透皮肤角质层进入表皮和真皮，能有效地促进有效成分的渗透，所以脂质体是目前理想的一种渗皮剂。

（2）缓释性脂质体携带有效成分进入皮肤后，在皮肤细胞里面和外面，由于脂质体膜所具有的包封结构，使其有效成分缓慢的释放出来，延长了有效成分的作用时间。

（3）稳定性（或保护性）许多活性组分如酶、生长因子、维生素和药物等很不稳定，易受到外界及体内等的破坏，将它们经脂质体包裹后，隔离了破坏因素，提高了它们的活性和稳定性。

（4）导入性脂质体进入人体内具有一定的靶向性。

4、脂质体对皮肤的作用机理

脂质体作为一种载体，它具有可同时携载水溶性和脂溶性的活性成分与营养物质的特性，而它与一般载体更为不同的是，脂质体的双分子结构和膜材料（磷脂等）本身就有着特殊作用。脂质体的双分子层结构与生物膜的结构相似，可以形象的

说，脂质体就象似是人造细胞，因此，脂质体与细胞间有极佳的亲和性，这给脂质体化妆品有无比发展空间。

（1）脂质体（空心）对皮肤的作用当磷脂类脂质体与皮肤表面接触后，磷脂轻度地键合到角质层的角蛋白上，使皮肤有一种舒畅的自然感觉。磷脂所形成的一层膜使皮肤表面具有亲油性，该膜不能用水除去，只能慢慢用洗涤剂洗净。由于这种膜具有轻微的封闭作用，降低了透过皮肤的水分损失，提高了皮肤作为阻挡层的功能。依据同类物质相互融合的浸透原理，脂质体的磷脂与角蛋白的亲合力较强，易引起一些脂质体的破损。这种较强的相互作用同样也可在皮肤角质层与其间的磷脂类脂质体间发生，由角蛋白、脂质体形成一些双层结构混合物而作为“细胞间脂质”，这些细胞间脂质起着重要的阻档作用，并对透过皮肤的水分损失有不均衡的影响，象具有呼吸活性一样，可调节皮肤的水分损失。

脂质体中未键接的磷脂可能进入更深的皮肤层，在那里，细胞膜的磷脂起源物又重新粘接起来，细胞膜很快会把它们吸收，而使细胞膜流态化。已确证含亚油酸和α-亚油酸的多元不饱和植物磷脂能增加膜的流动性和渗透性，而大大增加了细胞的代谢作用。

（2）脂质体（实心）对皮肤的作用脂质体（实心）即脂质体已包裹了活性有效成分，包裹了油溶性和水溶性的各种活性成分和营养成分。脂质体经穿过皮肤而渗透至皮肤深处，被包裹的有效成分在表皮、真皮内沉积而形成“贮存库”，在细胞内外直接、持久地发挥各种作用。

脂质体对皮肤的作用其示意图为图7。

5、脂质体在化妆品中的应用

被誉为人工细胞的新型载体—脂质体，由于它的双分子层结构与组成均与细胞膜相似，故对皮肤有很好的渗透性，脂质体的组成成分（磷脂、卵磷脂、神

经鞘氨醇等）以及携带的活性物质（如各种天然物的凝胶等）与细胞组织（膜和细胞间脂质）相互融合，更新和增加了细胞间质成分，从而改善了细胞的组织与功能，使皮肤在细胞水平上得到了护理和改善，这正是护肤化妆品所追求的。如今这种新型深层护肤化妆品已推向市场，日本的一种不含油的，由脂质体和各种天然植物精华形成的凝胶型护肤化妆品在市场上受到了欢迎。

脂质体化妆品在配制过程中，应注意脂质体与其它原料的配伍性，表面活性剂对脂质体的稳定性影响最大，如像PEG（1500）硬脂酸脂等这样常用的一些表面活性剂在0.5%的浓度下就会破坏脂质体，防腐剂也会影响脂质体的稳定性，某些香料对脂质体的稳定性影响也较大。配制含脂质体的化妆品时，不宜高温和高速搅拌，因此凝胶剂型是脂质体化妆品最适宜的剂型。

6、脂质体化妆品的安全性

脂质体的安全性包括脂质体原料脂质的安全性和包裹有效物的安全性两方面。脂质体的主要脂质材料磷脂的安全性已为实践所证实，磷脂多来自天然产物，天然磷脂广泛用于食品、医疗中，卵磷脂已获美国FDA批准获得GRAS（一般认为是安全的）资格，并被登记可用于医药、化妆品和食品工业。

脂质体中包裹的活性物质和有效成分的安全性，应按化妆品原料的安全性的国际和我国卫生标准规定执行。但由于脂质体其有良好的渗透性，可将包裹物料载入渗透皮肤深处，故对有效成分的使用剂量应重新评估，并进行安全性试验。§2 液晶技术

液晶化妆品是近年来出现的新型乳体化妆品之一。

液晶是介于晶体（固态）与液体之间的一种呈稳定状态的物质。它既有晶体的性质（如双折射）又有液体的某些性质（如流动性），所以命名为液晶。它是固、液、气三态之外的一类所谓第四态的新物质。这类物质的分子一般都是呈有序排

列的晶格结构，如有网状晶格结构和层状晶格结构。如图8为网状液晶结构。

液晶按形成条件可分为两类：热致液晶和液致液晶（或离液液晶），热致液晶是物质随温度变化而形成的介晶状态；液致液晶是指具有一定结构要求的化合物与溶剂组成的液晶体系，如两亲分子在水中所形成的液晶。

液晶具有许多优良的特性，如具有对温度敏感的显色特性，对光具有偏振二向色性，即对光具有选择性反射，这样液晶就可呈现不同的颜色。目前，液晶主要应用于电子工业和计算机中作为显示器（如液晶电视屏）。

配制液晶化妆品时，常是在水相中形成了独特的液晶结构，而油相则可分散在该液晶结构中而被稳定，如图中所示，液晶这种结构具有防止凝聚作用，故可增加乳化体系的稳定性，液晶结构在化妆品中可作为载体，可以储存携带活性有效成分，并具有良好的缓释作用，同时还有延长水合作用，故有良好的保湿特性；胆甾相液晶对人体安全、无毒，不刺激皮肤；液晶与皮肤有相似的结构，因而与皮肤有良好的亲和力和渗透性；液晶还可替代色素，作为化妆品的着色剂。由于液晶化妆品具有新奇的视觉效果和优异的肤感，而成为一种时尚的化妆品。§3 纳米技术

纳米（nanometer, 缩写nm）是一个长度单位，1nm=10-3μm=10-9m，通常界定1nm—100nm的体系为纳米体系，由于这微度量空间约等于或大于分子尺寸的上限，正好体现了分子间的强相互作用，目前纳米技术已发展成为包含纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学等学科的高新科技，并已成为21世纪三大高新技术（生物技术、信息技术和纳米技术）之一，纳米技术必将融入化妆品学科并在化妆品中得到广泛的应用，目前较多的是将纳米材料应用于化妆品中。

一、超微细（纳米级）钛白粉（锌白粉）

它们为白色极细微粒粉末，其粒径为10-50nm，具有极高的比表面积：

30-100m2/g，因它为纳米级颗粒极易产生粉粒之间凝结，故一般都对其进行亲水性或亲油性的表面处理，防止微粒凝结，增加分散性，其分散液为中性，安全性高，光稳定性好，具有良好的亲水性或疏水性，对光具有极高的穿透性，而对紫外线具有极佳的屏蔽作用，为目前化妆品中最优的一种物理防晒剂，纳米级钛白粉在防晒化妆品中的应用，将大大提高产品的安全性和防晒能力，也使产品的外观和质感得到改善。

二、纳米微球（nano spheres）

它是一类多孔的微粒，直径极小，均在纳米级，简称为纳球，纳球的结构呈多孔状（见图9），因而增加了球体的表面积，使纳球具有极强的吸附能力，作为载体能运载更多的有效成分物质。纳球球体多由聚合物构成。纳球具有两个重要特性：缓释放效应和定向释放效应。纳球是一种渗入式的载体，是把有效成分渗入到如海绵似的纳球体内，通过扩散机制慢慢地释放如图10，可使皮肤在一个较长时间内均可获得活性物质的作用，避免皮肤瞬时负荷过量，引起不可耐受反应和平衡失调，以提高活性物的有效性；再可通过对纳球表面涂覆一层低聚合物（其厚度仅几个分子），赋予以特殊的化学功能，使得纳球只对所选定的目标释放活性物，即使纳球对活性具有定向释放特性。纳球的上述两个特性，作为一种新型载体，使纳球在化妆品中有着广泛应用的可能性。

三、纳米凝胶（nanogels）

纳米凝胶是一种新型载体，其大小在50-90nm之间，它是一种交联聚合物颗粒，可由聚丙烯酰胺和天然物凝胶组成。纳米凝胶在高交联度时，为刚性球体状；在交联度降低时，它倾向于呈柔韧的随意弯曲网络状结构。它可较高浓度的溶于水中，具有表面积大，有充足的吸收容量。经过适度修饰的纳米凝胶，可改变其疏水性和静电特性，从而可提高与活性物的结合力，纳米凝胶具有可控制

活性物释放的应用潜能。它将是一种在化妆品中有着广泛应用的潜在新型载体。

纳米技术已为美容化妆品行业带来革命性的变化，如化妆品界热衷使用SOD来抗衰老，可是SOD本身有难以让皮肤吸收的问题，用纳米技术已经使这个问题得到圆满解决；用纳米技术加工中草药能使某些中草药中的有效成分产生意想不到的治疗效果，有报导用纳米技术使中药花粉破壁后，不仅皮肤吸收好，而且其保健功效大大增加。

§4 生物工程技术

以基因工程为核心的，还包含了细胞工程、酶工程、微生物发酵工程、生化及蛋白质工程等多种技术的现代生物工程，己成为21世纪最为重要的高新技术之一。生物工程技术己经逐步融入到化妆品学科领域，它们的许多研究成果和多种生物工程产品如细胞生长因子rhEGF、bFGF、酶制剂SOD、辅酶Q10，透明质酸、胶原蛋白和生物肽等都己应用于美容化妆品中，给化妆品的展带来了质的飞跃，开创了现代化妆品的新时代。

一、透明质酸（HA）

透明质酸是一类酸性粘多糖物质，它的分子空间伸展特别大，其疏松的、膨胀的分子形状使它在溶液中占据较大的空间，能够结合较大量的水，即使在低浓度下还可具有高粘度，具有高粘弹性和渗透压，使它有很强的保水和润滑作用，可调节皮肤屏障作用和抑制皮肤水分损失而具有高保湿功效。现今利用生物工程的发酵法已成功制得透明质酸。此外，运用发酵工程技术还可获得化妆品的生化原料有：氨基酸、微生物多糖、壳聚糖、粘蛋白等。

二、表皮生长因子（EGF）

它可通过生物基因工程获得一种称为“重组人表皮生长因子”（rhEGF）。EGF是一种活性多肽物质。它能在细胞和分子水平上调节着生命的基本活动，

实质上是一种多功能的强有力的细胞促进因子，具有广泛的生物学效应。EGF 是由53个氨基酸残基组成的小肽，分子量为6000-7000道尔顿，是生物活性蛋白中分子量较小的一种，因此易被皮肤吸收；另EGF分子中存在三对二硫键，使整个分子形成一个紧密的似球状结构，故具有较好的热稳定性。EGF可赋予化妆品许多优良的生理特性：

1、能促进表皮组织上皮细胞、角质细胞、咸纤细胞等多种细胞的生长、分裂、加快新陈代谢，可赋予衰老细胞以新的活力，使皮肤光泽、滋润、柔软，有防止和去除皱纹的效果；

2、可通过促进新生细胞的生成来替代原来细胞以降低皮肤中黑色素和有色细胞的含量，有去色斑和美白作用；

3、可减少有害紫外线对皮肤细胞的伤害而有防晒作用；

4、可促进皮肤和粘膜创面愈合并减少疤痕收缩和皮肤的畸形增生，对皮肤有修复作用。

在化妆品中EGF的使用浓度仅为PPm级，故具有极佳的性能价格比。由生物基因工程生产获得的重组人表皮生长因子（rhEGF），是通过选择生产菌株，进行工程菌发酵，然后纯化、冻干后制得。可应用于化妆品中的生长因子还有白介素、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）等。

三、核酸技术

核酸是人体细胞核中的一种物质，由于这种物质呈酸性，故称为核酸。细胞主要是由核酸、蛋白质、脂类复合物和糖类复合物组成。核酸分核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两类，核酸是大型聚合高分子，由一系列核苷酸组成。

核酸支配着细胞的新陈代谢，控制着机体的代谢平衡，故日本科学家将核酸称为“生命源”。（DNA的功能是贮存遗传信息，指示蛋白质的合成，RNA是

实际进行蛋白质的合成。）

核酸在表皮细胞中随着皮肤老化而含量剧减，完全角质化后含量为零，由此可见，核酸与皮肤老化和代谢等有着极其紧密的关系。核酸的主要生理活性为：

1、具有活化细胞作用，可促进细胞的新陈代谢，对皮肤具有除皱抗衰老的功效，故核酸有“皮肤细胞赋活剂”的美称；

2、核酸具有保湿和防晒作用；

3、核酸对皮肤具有修复作用；

4、核酸对毛发有防脱、再生作用。

核酸（DNA、RNA）由于其分子量非常大，很难被皮肤吸收，而作为其组成的核苷、核苷酸的分子量较低（约为核酸分子量的1/100），易通过细胞膜被皮肤吸收，而常应用于化妆品中。通过对外源性核酸对皮肤功效的进一步认识，将更加完善和实现外源性核酸与化妆品结合。