透明质酸在化妆品中的应用_李敬

透明质酸在化妆品中的应用李　敬,赵会玲,张金良＊(河北经贸大学生物科学与工程学院,河北石家庄050061)摘　要:透明质酸是具有特殊功能的一种线性大分子粘多糖,具有独特的保湿性能。

它是构成皮肤细胞间质和细胞外基质的主要成分,具保水作用及高效的自由基“清道夫”的作用等。

透明质酸作为一种理想的天然保湿因子,广泛应用于化妆品中。

关键词:透明质酸;生理功能;化妆品中图分类号:Q538 文献标识码:A 文章编号:1673-2065(2005)01-0029-03 透明质酸(H y a l u r o n i c A c i d,以下称H A)广泛分布于动物和人体结缔组织细胞外基质中,它跟细胞外液中的水份调节、创伤愈合作用、防止病毒感染、关节的润滑作用、眼的透明度的维持等关系密切,是具有特殊功能的一种独特的线性大分子粘多糖。

1934年M e y e r和P a l m e r[1](P630)从牛眼中最先分离出此种物质,发现它是一种性能优良的生化物质,具有独特的保湿性能,其衍生物透明质酸钠作为保湿剂其保湿效果要比毗咯烷酮梭酸、山梨醇及甘油优异,作为膜形成剂其膜强度和弹性比角蛋白、P V A 优异,对表皮的平滑化作用比角蛋白、硫酸软骨素等优异,已广泛应用于高级化妆品生产,被誉为当代新潮化妆品的原料。

目前化妆品用H A的来源主要有2种:化学提取法和微生物发酵法。

近年来H A的市场需求与日俱增,表现出良好的市场潜力和广阔的应用前景,研究透明质酸有重要的理论意义和经济价值。

1　透明质酸的理化性质透明质酸是具有特殊功能的一种独特的线性大分子粘多糖,是由葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖的双糖单位反复交替连接而成,分子式为(C14H21N O11)n。

与其它天然粘多糖不同,H A分子内不含硫酸基团,也不与蛋白质共价结合,能以自由链形式在体内游离存在。

透明质酸为白色无定形或纤维状物质,无臭,有强吸湿性,易溶于水,溶于醇、酮、乙醚等有机溶剂。

水溶液呈酸性,带负电,电泳时移向正极。

在高浓度(1%)时,分子间以网状形式存在,有很高的粘弹性和渗透压,与阿利新蓝、亚甲基蓝反应呈蓝色。

2　H A的生理功能2.1　皮肤中H A的分布H A是构成细胞间质和细胞外基质的主要成分。

细胞间质填充在细胞内间隙,维持细胞及组织的结构完整,为细胞提供内环境,对细胞生理功能产生影响。

皮肤H A存在于细胞间的胞外基质中,是细胞间的填充物。

真皮和表皮中均含有H A。

真皮层较厚,细胞间的胞外空间大、基质多,含H A的量较多。

真皮层中的纤维母细胞分泌H A和硫酸化粘多糖,如硫酸软骨素和硫酸皮肤素等。

在真皮层发现H A的存在已有50多年的历史,但表皮中H A的发现较晚。

这可能是因为表皮层较薄,细胞的排列较紧密,细胞间的空间很小,含H A的量比真皮少的原因。

但H A在细胞外基质中的相对含量或浓度并不低,约为2.5m g/m l。

T a m m i等利用H A特异探针技术,在表皮组织的细胞间的基质中,观察到强烈的H A染色信号,包括最外层凋亡的角质细胞间,均存在H A。

2.2　H A的保水作用H A分子中的羧基和其他极性基团可与水形成氢键而结合大量水分,在皮肤组织中的保水作用是其最重要的生理功能之一,其理论保水值高达500m l/g以上,在结缔组织中的实际保水值约为80m l/g。

H A在第7卷　第1期2005年3月 衡水学院学报J o u r n a l o f H e n g s h u i U n i v e r s i t yV o l.7,N o.1M a r.2005＊收稿日期:2004-11-21作者简介:李敬(1979-),女,河北安国县人,河北经贸大学生物科学与工程学院教师.较高浓度时,其长的分子链相互交织成网状,加之与水的氢键结合,从而起到很强的保水作用。

H A在细胞间质中的主要作用是保持水分。

其保水性能与其浓度和相对分子质量(M r)呈正相关,而对水的通透性则与其浓度和M r呈负相关。

H A与硫酸化粘多糖和胶原蛋白、弹性蛋白等纤维状蛋白质共同组成含大量水分的胞外胶状基质,成为细胞代谢的物质交换介质。

这种含水的胶状基质使皮肤柔韧,富有弹性,充足的水分使肌肤光滑细嫩。

当皮肤的湿润感消失,出现皱纹时,有人认为就是由于H A的减少而引起的。

随着年龄的增长,皮肤中H A的含量降低,皮肤组织细胞和细胞间的水分含量减少,细胞间以H A为主组成的胶状基质所填充的空间减小,导致细胞排列紧密,胶原蛋白失水硬化,使皮肤粗糙,失去弹性。

因此水分对于皮肤健康是至关重要的。

保水保湿一直是护肤化妆品的主要研究课题之一。

2.3　维持细胞外的空间H A与硫酸软骨素、硫酸皮肤素等基质成分及其所包括的大量水分,共同形成胞外空间,有利于营养物质的供应和代谢废物的排放、表皮细胞的迁移以及免疫细胞(朗格罕斯细胞和淋巴细胞)在表皮中的出入。

2.4　大离子功能H A分子链上每一个双糖单位带有一个负电荷,使它具有类似离子交换剂的作用,可调节细胞周围阳离子的流动和浓度。

2.5　参与角蛋白细胞的变化过程H A在表皮层中密切参与角蛋白细胞的增殖、向外层迁移和分化等,调节整个变化过程,而其本身的代谢则受激素、生长因子和细胞活素等信号分子的调控。

视黄酸和表皮生长因子(E G F)可刺激H A 的生物合成,增加皮肤中H A的含量。

2.6　受体结合作用H A与表皮细胞表面的C D44受体结合,可促进表皮细胞的正常分化。

C D44受体是表皮正常生长和分化的标志。

皮肤发生鳞状细胞癌时,角蛋白细胞的分化停止,与C D44受体的减少和H A从细胞表面的脱落有关。

H A是细胞存活的信号物质,它与角蛋白细胞表面受体的结合,产生刺激作用,可减缓向最终凋亡的角质细胞分化。

2.7　清除自由基作用H A在表皮中可清除阳光中的紫外线照射所产生的活性氧自由基,保护皮肤免受其害,被称为高效的自由基“清道夫”。

氧自由基可导致脂质过氧化,破坏细胞膜,杀伤细胞,并与皮肤的色素沉着有关。

H A与氧自由基发生反应,自由基被清除,H A被降解。

因此H A还具有防晒作用。

3　H A在化妆品中的作用由于H A具有良好的保湿作用,又是皮肤和其它组织中广泛存在的天然物分子,早在20世纪80年代初,透明质酸优异的保湿功能就受到了国际化妆品界的广泛关注。

富含透明质酸的化妆品可以从真皮中汲取大量水分;同时,由于表皮脂质层的屏障作用,可以防止水分蒸发与散失,达到维持皮肤水环境的恒定作用。

无论在低湿度还是在高湿度条件下,它都具有相同的高吸湿性。

因此,它被当作一种理想的天然保湿因子,广泛应用于化妆品中,制成适合不同肤质、气候、环境下使用的产品。

目前国际上添加H A的化妆品种类已从最初的膏霜、乳液、化妆水、精华素胶囊、膜贴扩展到浴液、粉饼、口红、洗发护发剂、摩丝等,应用也日趋广泛。

3.1　保湿作用保湿作用是H A在化妆品中最重要的作用,与其它保湿剂相比,周围环境的相对湿度对其保湿性的影响效小。

化妆品常用的保湿剂有甘油、丙二醇、山梨醇、聚乙二醇、乳酸钠、吡咯烷酮羧酸钠等。

实验表明,与这些保湿剂相比,H A在低相对湿度(33%)下的吸湿量最高,吸收的水分是其它物质的1.5～6倍,而在高相对湿度(75%)下的吸湿量最低,吸收的水分仅为其他物质的1/2～5/6。

这种独特的性质,正适应皮肤在不同季节、不同环境湿度下对化妆品保湿作用的要求。

H A作为保湿剂较少单独使用,常与其他保湿剂配合使用。

3.2　营养的作用H A是皮肤固有的生物物质,外源性的H A是对皮肤内源性H A的补充。

M r较小的H A可渗入皮肤表皮层,促进皮肤营养的供给和废物的排泄,从而防止皮肤老化,起到美容和养颜的作用。

3.3　皮肤损伤的修复和预防作用皮肤受到阳光暴晒所引起的光灼伤或日灸,如皮肤变红、变黑、脱皮等,主要是阳光中的紫外线的作用。

H A通过促进表皮细胞的增殖和分化,以及清除氧自由基的作用,可促进受伤部位皮肤的再生。

其作用机制与防晒霜中常用的紫外线吸收剂不同。

因此,在防晒护肤品中H A与紫外线吸收剂混合使用,具有协同作用,可同时减少紫外线的透过和对透30 衡水学院学报 第7卷过的少量紫外线所造成的皮肤损伤进行修复,起到双重保护作用。

皮肤遭受轻度的烧烫伤时,表面涂抹含H A 的水剂化妆品可减轻疼痛,加速受伤部位皮肤的愈合。

3.4　润滑性和成膜性H A 属于高分子聚合物,具有很强的润滑感和成膜性。

含H A 的护肤品涂抹时润滑感明显,手感良好。

涂于皮肤后,可在皮肤表面形成一层薄膜,使皮肤产生良好的光滑和湿润感,对皮肤起到保护作用。

含H A 的护发品,可在头发表面形成一层薄膜,起到保湿、润滑、护发、消除静电等作用,使头发易于梳理、飘逸自然。

3.5　增稠性H A 在水溶液中具有很高的粘度,其1%的水溶液呈凝胶状,添加在化妆品中可起增稠和稳定作用,而不会存在油腻感觉。

4　化妆品H A 的来源目前化妆品用透明质酸主要有2种来源[2](P 61～64),即提取法和生物发酵法。

4.1　提取法利用天然原料从动物组织中提取。

主要原料是人的脐带、鸡冠和牛眼玻璃体等。

用丙酮或乙醇将原料脱脂、脱水、风干后,用蒸馏水浸泡、过滤,然后以氧化钠水溶液和氯仿溶液处理,之后加入胰蛋白酶保温后得到混合液,最后用离子交换剂进行处理、纯化得到精制的透明质酸。

该法提取率极低,仅为1%左右。

4.2　生物发酵法以葡萄糖作为碳源,以酵母萃取物和蛋白胨作为氮源,在培养基中发酵48h ,发酵结束后,过滤除去菌丝体和杂质,然后用醇沉淀法等简单操作即得到高纯度的产物。

采用发酵法制造的透明质酸,优点是能按商品设计来设定分子量。

发酵法的关键在于菌种的选择,目前多选用链球菌属类菌种等。

我国发酵法尚处于研究开发阶段,主要利用动物组织提取生产透明质酸,由于原料资源有限,因而制备成本较高。

生物发酵法具有产品不受原料资源限制,生产成本低,工艺简单(无需复杂纯化工艺)等特点,是今后主要的研究开发方向。

5　透明质酸的应用前景由于近几年我国化妆品行业发展迅速、竞争激烈,新型化妆品的研究与开发应用日新月异,国内企业为了竞争与发展的需要,必然会提高产品档次和附加值,紧跟国际潮流。

目前天然与环保型化妆品添加剂已成为世界化妆品的主流。

由于透明质酸性能独特、应用广泛,随着科学技术的进步,其研究方兴未艾,新的用途不断被开发,该产品已成为当前国内外极具发展潜力的精细化学品。

我国地域辽阔,添加透明质酸的日化用品特别适合于寒冷和干燥地区的人们使用。

另外,其在医药行业中应用前景也非常广阔。

毋庸质疑,使用安全、具有优异性能和广泛用途的透明质酸,将成为我国日化和医药界的新宠。

参考文献:[1]　M e y e r K ,p a l m e r JW.T h ep o l y s a c c a r i d eo f t h ev i r e o u s h o u m o r [J ].J B i o l c h e m ,1934,(107):629～633.[2]　郭学平,凌沛学,王春喜,等.透明质酸的生产[J ].药物生物技术,2000,(7):61～64.T h e A p p l i c a t i o n o f H y a l u r o n i c A c i di nC o s m e t i c sL I J i n g ,Z H A OH u i -l i n g ,Z H A N GJ i n -l i a n g(B i o l o g i c a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g C o l l e g e ,H e b e i E c o n o m ya n d T r a d e U n i v e r s i t y ,S h i j i a z h u a n g ,H e b e i ,050061C h i n a )A b s t r a c t :H y a l u r o n i c A c i di s a l i n e a r b i g m o l e c u l e m u c o p o l y s a c c h a r i d e w i t hs p e c i a l f u n c t i o no f r e t a i n i n g h u m i d i t y .I t i s t h e m a i ne l e -m e n t o f s k i ni n t e r c e l l u l a r s p a c e ,a n de x t r a c e l l u l a r m a t r i x ,h a v i n g t h e f u n c t i o n o f k e e p i n g h u m i da n d c l e a n i n g .H y a l u r o n i c A c i d i s w i d e l y u s e di nc o s m e t i c s a s a d e s i r a b l e n a t u r a l g e n e o f r e t a i n i n g h u m i d i t y .K e yw o r d s :H y a l u r o n i c A c i d ;b i o m a t e r i a l ;c o s m e t i c s(责任编校:白丽荣 英文校对:李玉玲)31第1期 李敬,等　透明质酸在化妆品中的应用 。