第三節　美容化妝品新技術

近年來， 新技術和新方法被不斷地應用于美容化妝品的研發、銷售和使用中， 從新的活性成分的篩選、新配方的調配、新的傳輸系統的構建、安全性評估的新技術、新的動物試驗替代試驗， 到用于功效驗證的體外實驗方法、活體實驗方法的建立與應用等，這些新技術和新方法的應用， 賦予了化妝品更多的高科技內涵， 也使產品更加安全和有效。

一、精細化工技術和分子生物學技術在活性成分篩選方面的應用

1.精細化工提取技術在美容化妝品行業中的應用

近些年，大力開發性能優異、使用安全的天然原料并積極開展相關的基礎理論研究，一直是美容化妝品行業的主要研究熱點。應用精細化工的提取新技術和新工藝從天然原料中篩選化妝品活性成分，可將中國人幾千年積累的豐富的中草藥知識運用于美容化妝品行業，提高美容化妝品的功效性，形成有中國特色的優質化妝品。如逆流萃取技術（CCE），它是針對單級萃取和錯流萃取過程存在的溶劑消耗大、傳質推動力小、萃取液中有效成分濃度低、生產效率低等問題研發的新技術。逆流萃取工藝使萃取劑與提取物在設備內接觸并呈逆向流動，任意一個截面上的傳質推動力都是最大的。CCE在20世紀90年代開始應用于植物提取后， 全程實現連續化、自動化，可用于水、乙醇、醋酸乙酯、三氯甲烷、石油醚等有機溶劑的提取，擴大了美容化妝品可篩選的原料范圍。微波萃取技術（MAE）利用微波（波長在0.001～1m，頻率在300MHz～300GHz）在傳播過程中遇到物體會發生反射、透射和吸收，物體內的極性分子吸收微波輻射能量后， 通過分子偶極以每秒數十億次的調整旋轉而產生熱效應；物體內的弱極性或非極性分子對微波的吸收能力則很小，微波對物質的加熱是內加熱， 其傳熱及傳質機制不同于外加熱。微波提取的特點是萃取時間短、提取率高、萃取溶劑用量少、能耗低等。目前， 微波提取的植物有效成分包括黃酮類、揮發油、生物堿、苷類等均可應用于美容化妝品。

2.基因芯片技術在美容化妝品行業中的應用

基因芯片（又稱為微陣列）是基于堿基互補原理，在固體載體表面按一定的陣列集成大量的基因探針，通過與待測基因進行雜交反應后檢測雜交信號的強弱，判斷樣品中靶基因的性質，進而對大量基因進行平行瞬時分析檢驗的技術?；蛐酒诨瘖y品行業的應用主要集中在新產品的開發、化妝品功效評價以及化妝品分析檢測等方面。

在新產品開發中的應用主要包括功效成分作用靶點研究、功效成分篩選和作為高通量篩選平臺以及開發“量身定做”化妝品。利用基因芯片來進行化妝品功效成分作用靶點的研究有兩種模式。一種是直接檢測功效成分對生物大分子（如受體、酶、離子通道和抗體等）的結合及作用；另一種是檢測功效成分作用于皮膚細胞后基因表達的變化，尤其是mRNA的變化。有研究通過基因芯片雜交技術，研究積雪草苷（Ad）作用于體外培養成纖維細胞（HSFb）后對HSFb基因表達譜的影響，并進一步通過Northern雜交和放射免疫技術研究Ad與膠原代謝相關的可疑靶基因。目前，將基因芯片應用于化妝品功效成分的篩選還較為少見，但在合成藥和中藥的篩選中已得到廣泛使用。該技術用于化妝品功效成分時，只需將化學藥物改為化妝品功效成分即可，而篩選系統和檢測方法并不需要做大的改變，可以有效地改變傳統化妝品功效成分篩選時樣品消耗量大、實驗周期長和成本高的缺點。開發“量身定做”化妝品，將基因芯片運用到化妝品的開發方面，根據基因型將人群分類，實現化妝品的個性化，是未來化妝品的發展趨勢之一。

二、新乳化技術和計算機模擬技術在配方及產品營銷中的應用

1.新型乳化技術在美容化妝品中的應用

新型乳化技術是化妝品行業新技術發展的主要方向之一。大多數化妝品均屬于乳狀液體系，相對于普通乳狀液，新型乳狀液乳化粒子具有獨特的結構，具有促進美容化妝品有效成分在皮膚上的滲透、提高產品的穩定性、改善化妝品的膚感等優異的性能。

應用于美容化妝品體系中的特殊結構乳狀液有：液晶結構乳狀液、多重結構乳狀液、納米乳液、微乳液、固體顆粒乳化等。如液晶結構乳狀液是乳化劑分子在油水界面形成液晶結構的有序分子排列，這種排列使得液晶乳狀液具有比普通乳狀液更好的穩定性、緩釋性與保濕性等優良的使用性能。而多重結構乳狀液是某種類型的乳狀液再分散到以原分散相為介質的液體中形成的液液分散體系，多重結構乳狀液同時具備了W/O型與O/W型乳狀液的優點。多重結構可延緩有效成分的釋放速度，延長有效成分的作用時間，達到控制和延長釋放的作用。固體顆粒乳化體系是指固體顆粒代替傳統的化學乳化劑，固體顆粒在分散相液滴表面形成一層薄膜，阻止了液滴之間的聚集，形成穩定的油/水分散相。以固體顆粒為乳化劑的乳化體系性質不同于傳統乳化劑的護膚品配方，主要適用于防曬配方、低刺激性配方以及液態粉底配方中。該類型的配方的優勢是：由于用固體顆粒乳化劑替代了傳統的表面活性劑乳化劑而使配方的刺激性大大降低；固體顆粒乳化劑本身可作為防曬劑使用，并與其他防曬劑有協同增效作用，降低了產品的刺激性并使產品更加清爽；固體顆粒乳化劑的使用可改善產品的膚感和涂抹性，開發出消費者更滿意的產品，提高產品市場占有率；由于固體乳化劑和許多活性組分的相容性更好，所以在選擇活性組分時的范圍會更廣，配方的功能性會體現得更明顯；另外，固體顆粒乳化體系的穩定性不受油脂性質的影響，針對不同的護膚產品，可以在更寬范圍內選擇油脂，以制備出性能更佳、更穩定的產品。

2.新化學或跨界配方在美容化妝品營銷中的應用

美國20世紀70年代開始出現天然有機化妝品， 并在20世紀90年代隨著有機食品的普及得到迅猛發展，“有機化妝品”可以看成是有機食品和化妝品的混血產品， 這種“混血化妝品”是現在化妝品的重要發展趨勢之一。“混血化妝品” 一方面包括化妝品與相關領域的產品相結合的新一類配方產品，如化妝品與藥品的混血產品——藥妝品等；另一方面也包括化妝品中不同類別之間的混血品， 如護膚品與彩妝的混血產品，即具有護膚功效的彩妝品， 或者具有上妝作用的護膚品等。

3.計算機數據挖掘技術在美容化妝品營銷中的應用

計算機數據挖掘（data mining）是指基于一定業務目標下，從海量數據中挖取潛在的、合理的并能被人理解的模式的高級處理過程。與傳統的數據分析最大的本質區別是數據挖掘所得到的信息具有先前未知、有效和實用三個特征，即數據挖掘是發現那些不能靠直覺發現的信息或知識，甚至違背直覺的信息或知識，挖掘出來的信息越出乎意料越有價值。計算機數據挖掘技術在美容化妝品營銷中可為企業帶來有效的商業建議和實際的效益。應用數據挖掘技術-關聯規則營銷化妝品的案例：美容化妝品企業中有很多交易，怎么發現其中規律進行關聯營銷以提高銷售機會呢？為了計算機識別方便，實驗者將化妝品企業需要分析的1000 種化妝品進行排序，分別用1～1000代替，建立顧客的交易數據庫，找出客戶交易數據矩陣，通過Matlab關聯規則運算箱運行結果，分析結果，可以看到客戶買110號產品（玫瑰全日保濕乳）后再買94號（玫瑰保濕柔膚水）產品的概率為94.4%，可以將兩者進行組合銷售；同樣買122號產品（銀杏果勻膚隔離霜）后再買94號產品的概率為47.6%，也就是說顧客買122號產品時可以推薦94號產品來提高銷售概率；同樣也發現94號產品出現概率特別高，可以認定這是顧客非常喜歡的產品，因此得到商業建議：①玫瑰全日保濕乳和玫瑰保濕柔膚水兩個產品組合銷售；②銀杏果勻膚隔離霜和玫瑰保濕柔膚水兩個產品系列存在交叉購買情況；③玫瑰保濕柔膚水為明星產品。該企業在采納上述商業建議后，到目前為止連續幾個月實現銷售額增長10%以上，給企業帶來較大的收益，再次驗證計算機數據挖掘技術可以為美容化妝品的營銷帶來較高的商業價值。

三、脂質技術、納米技術等在美容化妝品傳輸系統的應用

脂質技術、納米技術等的先進技術的應用使美容化妝品產品在新的傳輸系統的構建方面，活性成分得到最好的保護并有效地傳送到皮膚里面， 因而發揮更好的作用。

1.納米透皮技術在美容化妝品中的應用

納米技術是用以分子為單位的物質微粒制造和開發新產品的技術，納米級物質微粒往往表現出與常態下不同的物理化學性質。當前，納米技術在化妝品透皮中的應用主要有三個方向：一是直接使用納米材料，如直接使用納米級二氧化鈦作為防曬劑；二是納米載體，如脂質體等；三是本身為納米產品，如納米乳。納米透皮技術種類繁多，優缺點各異。納米乳是由兩種不混溶液體相互分散而成的非均相熱力學不穩定系統，與微乳相比，納米乳減少了透皮過程中的局部和系統性副作用，并增加了活性物的透皮能力，但是不穩定性的弱點影響了它在化妝品中的應用。護膚應用領域，納米膠囊的主要應用趨勢從自我修復向預防損傷發展。以Hu及其團隊開發的水凝膠為例，該凝膠用于面膜，特點是能對溫度變化做出響應，并根據溫度的變化對活性物進行控釋。另外，英國的Vlvamer公司開發出一系列的“響應高分子材料”用于納米膠囊技術。這些高分子水相穩定，無毒而且可降解，能夠根據陽光和溫度的變化來控制香精納米膠囊的釋放。

2.包覆技術在化妝品中的應用　

隨著科學技術的發展及消費者生活水平的提高，消費者對化妝品功能性如營養、保濕、防曬、美白及抗衰老等的要求越來越高。功能性化妝品起作用的活性組分在皮膚上的滲透性、作用時間、穩定性以及在一定濃度下對皮膚的刺激性都是影響功效的關鍵問題。近20年來，歐美及日本對化妝品中功效性活性組分的超微載體系統進行了大量研究，主要包括微膠囊、多空聚合物微球、脂質體以及由脂質體結構衍生的固體脂質微粒等，它們被越來越廣泛地應用于化妝品配方中。包覆技術主要是將活性組分包覆于微結構中，大大提高了活性組分的穩定性；鑒于微結構與皮膚之間的親和性，促進了活性組分在皮膚上的滲透；活性組分在微結構中的緩慢釋放，實現了活性組分的緩釋效應，達到長期有效；同時對于一些對皮膚有刺激性的活性組分，微結構阻隔了活性成分（如防曬劑）與皮膚的直接接觸，大大降低了活性組分對皮膚的刺激性。

四、皮膚組織工程、微流控芯片技術等在安全性評估方面的應用

在安全性評估方面， 許多新微生物學、毒理學、生化檢驗技術、細胞培養技術等技術和方法都被廣泛應用到美容化妝品中， 使原料和產品安全性的評估更加高效、全面、合理。由于新法規的實施， 動物已經不能用于化妝品產品的試驗， 故各種新的動物替代試驗方法應運而生。其中進展最快的是用皮膚組織工程技術構建出各種人工皮膚， 如EPiskin等，使體外試驗能很好地模擬活體動物試驗。此外，隨著現代生物學研究模式的轉化，以細胞為對象的微流控芯片研究已經引起諸多研究者的關注，微流控技術已經被成功地用于多種動物細胞系培養，微流控芯片具有在數平方厘米的面積上集成成千上萬個體積僅為納升或皮升量級的細胞培養微單元的潛力，可用于美容化妝品的體外功效評價試驗。

1.重組人組織模型在美容化妝品功效評價中的應用

皮膚組織工程是利用生物學和工程學的原理，構建出用于修復、維持和改善損傷組織功能的組織替代物。人造皮膚是利用工程學和細胞生物學的原理和方法，在體外人工研制的皮膚代用品，用來修復、替代缺損的皮膚組織。按成分不同，人造皮膚可分為單純人工真皮和具有表皮細胞層的活性復合皮。人造皮膚分為兩層——表層和里層，表層由一種硅橡膠薄膜制成，能阻擋細菌的進攻；里層是一種特殊的培養基，能幫助受損的皮膚生長。

檢測化妝品的皮膚腐蝕性/刺激性是皮膚毒性安全性評價中的重要部分。歐盟自2009年3月起禁止動物試驗用于化妝品安全性評價，因此建立替代方法成為必需。歐盟已批準采用的用于皮膚毒性檢測的模型有Epi Derm、Epi Skin、Skin Ethic等。Epi Derm重建皮膚模型是由位于美國馬里蘭州阿什蘭德的Mat Tek公司研發并生產的。Epi Derm皮膚模型由來源于人皮膚的角質細胞生長于特殊制備的Millicell 細胞嵌入培養板中，形成多層分化的人類表皮模型，模型由基底層、棘層、顆粒層和角化層組成，與體內皮膚結構類似。張天寶等人通過構建重組人Epi Derm皮膚模型，建立了檢測化妝品皮膚腐蝕性/刺激性的替代試驗方法。

2.微流控芯片技術在美容化妝品功效評價中的應用

微流控技術（microfluidics）是一種在微米尺度的流道內對納升或皮升量級的液體進行操縱或控制的技術，該技術著重于構建微流控通道系統來實現各種復雜的微流控操縱功能，是目前迅速發展的多學科高度交叉的科技領域之一。隨著現代生物學研究模式的轉化，以細胞為對象的微流控芯片研究已經引起諸多研究者的關注。微流道尺寸（通常10～100μm）與典型的哺乳類動物細胞尺寸（10～20μm）處于相同量級，并且微尺度下傳熱、傳質較快，所以在微流控系統內容易形成與生理狀態相似的細胞培養微環境。該技術已經被成功地用于多種動物細胞系培養。微流控芯片是一種高度平行化、自動化的集成微型芯片，具有在數平方厘米的面積上集成成千上萬個體積僅為納升或皮升量級的細胞培養微單元的潛力。如利用微流控芯片培養成纖維細胞能快速篩選評價抗衰老原料。成纖維細胞是皮膚真皮中的主體細胞成分，它與自身分泌的膠原纖維、彈性纖維及基質成分一同構成了真皮的主體。成纖維細胞的主要功能是：合成和分泌膠原纖維、彈性纖維、基質大分子物質和某些生長因子，還具有黏附特性和趨化性，對維持皮膚的彈性和韌性具有重要作用，它的減少也是引起皺紋產生的重要原因。已有大量的研究證明成纖維細胞因其特有的生物學特性改變，在皮膚老化過程中扮演著重要角色。將成纖維細胞在微流控芯片實驗室內進行培養，可以直觀地觀察功效添加劑對細胞生長形態的影響，快速測定與抗衰老功效檢測相關的靶位點羥脯氨酸的含量、I型膠原纖維的含量，達到對化妝品原料快速、高效、高通量的篩選評價。

總之，在美容化妝品研發、使用的各個環節，還有許多新技術和新方法。它們的運用使得美容化妝品行業更加蓬勃發展，創造出更加安全、有效的產品造福于民。了解這些能幫助我們更好地認識和評價化妝品，對從事化妝品相關工作的研究人員也有很大的幫助。

思考題

1.什么是化妝品？

2.影響化妝品質量的因素是什么？

3.化妝品的質量特性是什么？

4.應用在美容化妝品行業的納米透皮技術和基因芯片技術有哪些？