第三节　美容化妆品新技术

近年来， 新技术和新方法被不断地应用于美容化妆品的研发、销售和使用中， 从新的活性成分的筛选、新配方的调配、新的传输系统的构建、安全性评估的新技术、新的动物试验替代试验， 到用于功效验证的体外实验方法、活体实验方法的建立与应用等，这些新技术和新方法的应用， 赋予了化妆品更多的高科技内涵， 也使产品更加安全和有效。

一、精细化工技术和分子生物学技术在活性成分筛选方面的应用

1.精细化工提取技术在美容化妆品行业中的应用

近些年，大力开发性能优异、使用安全的天然原料并积极开展相关的基础理论研究，一直是美容化妆品行业的主要研究热点。应用精细化工的提取新技术和新工艺从天然原料中筛选化妆品活性成分，可将中国人几千年积累的丰富的中草药知识运用于美容化妆品行业，提高美容化妆品的功效性，形成有中国特色的优质化妆品。如逆流萃取技术（CCE），它是针对单级萃取和错流萃取过程存在的溶剂消耗大、传质推动力小、萃取液中有效成分浓度低、生产效率低等问题研发的新技术。逆流萃取工艺使萃取剂与提取物在设备内接触并呈逆向流动，任意一个截面上的传质推动力都是最大的。CCE在20世纪90年代开始应用于植物提取后， 全程实现连续化、自动化，可用于水、乙醇、醋酸乙酯、三氯甲烷、石油醚等有机溶剂的提取，扩大了美容化妆品可筛选的原料范围。微波萃取技术（MAE）利用微波（波长在0.001～1m，频率在300MHz～300GHz）在传播过程中遇到物体会发生反射、透射和吸收，物体内的极性分子吸收微波辐射能量后， 通过分子偶极以每秒数十亿次的调整旋转而产生热效应；物体内的弱极性或非极性分子对微波的吸收能力则很小，微波对物质的加热是内加热， 其传热及传质机制不同于外加热。微波提取的特点是萃取时间短、提取率高、萃取溶剂用量少、能耗低等。目前， 微波提取的植物有效成分包括黄酮类、挥发油、生物碱、苷类等均可应用于美容化妆品。

2.基因芯片技术在美容化妆品行业中的应用

基因芯片（又称为微阵列）是基于碱基互补原理，在固体载体表面按一定的阵列集成大量的基因探针，通过与待测基因进行杂交反应后检测杂交信号的强弱，判断样品中靶基因的性质，进而对大量基因进行平行瞬时分析检验的技术。基因芯片在化妆品行业的应用主要集中在新产品的开发、化妆品功效评价以及化妆品分析检测等方面。

在新产品开发中的应用主要包括功效成分作用靶点研究、功效成分筛选和作为高通量筛选平台以及开发“量身定做”化妆品。利用基因芯片来进行化妆品功效成分作用靶点的研究有两种模式。一种是直接检测功效成分对生物大分子（如受体、酶、离子通道和抗体等）的结合及作用；另一种是检测功效成分作用于皮肤细胞后基因表达的变化，尤其是mRNA的变化。有研究通过基因芯片杂交技术，研究积雪草苷（Ad）作用于体外培养成纤维细胞（HSFb）后对HSFb基因表达谱的影响，并进一步通过Northern杂交和放射免疫技术研究Ad与胶原代谢相关的可疑靶基因。目前，将基因芯片应用于化妆品功效成分的筛选还较为少见，但在合成药和中药的筛选中已得到广泛使用。该技术用于化妆品功效成分时，只需将化学药物改为化妆品功效成分即可，而筛选系统和检测方法并不需要做大的改变，可以有效地改变传统化妆品功效成分筛选时样品消耗量大、实验周期长和成本高的缺点。开发“量身定做”化妆品，将基因芯片运用到化妆品的开发方面，根据基因型将人群分类，实现化妆品的个性化，是未来化妆品的发展趋势之一。

二、新乳化技术和计算机模拟技术在配方及产品营销中的应用

1.新型乳化技术在美容化妆品中的应用

新型乳化技术是化妆品行业新技术发展的主要方向之一。大多数化妆品均属于乳状液体系，相对于普通乳状液，新型乳状液乳化粒子具有独特的结构，具有促进美容化妆品有效成分在皮肤上的渗透、提高产品的稳定性、改善化妆品的肤感等优异的性能。

应用于美容化妆品体系中的特殊结构乳状液有：液晶结构乳状液、多重结构乳状液、纳米乳液、微乳液、固体颗粒乳化等。如液晶结构乳状液是乳化剂分子在油水界面形成液晶结构的有序分子排列，这种排列使得液晶乳状液具有比普通乳状液更好的稳定性、缓释性与保湿性等优良的使用性能。而多重结构乳状液是某种类型的乳状液再分散到以原分散相为介质的液体中形成的液液分散体系，多重结构乳状液同时具备了W/O型与O/W型乳状液的优点。多重结构可延缓有效成分的释放速度，延长有效成分的作用时间，达到控制和延长释放的作用。固体颗粒乳化体系是指固体颗粒代替传统的化学乳化剂，固体颗粒在分散相液滴表面形成一层薄膜，阻止了液滴之间的聚集，形成稳定的油/水分散相。以固体颗粒为乳化剂的乳化体系性质不同于传统乳化剂的护肤品配方，主要适用于防晒配方、低刺激性配方以及液态粉底配方中。该类型的配方的优势是：由于用固体颗粒乳化剂替代了传统的表面活性剂乳化剂而使配方的刺激性大大降低；固体颗粒乳化剂本身可作为防晒剂使用，并与其他防晒剂有协同增效作用，降低了产品的刺激性并使产品更加清爽；固体颗粒乳化剂的使用可改善产品的肤感和涂抹性，开发出消费者更满意的产品，提高产品市场占有率；由于固体乳化剂和许多活性组分的相容性更好，所以在选择活性组分时的范围会更广，配方的功能性会体现得更明显；另外，固体颗粒乳化体系的稳定性不受油脂性质的影响，针对不同的护肤产品，可以在更宽范围内选择油脂，以制备出性能更佳、更稳定的产品。

2.新化学或跨界配方在美容化妆品营销中的应用

美国20世纪70年代开始出现天然有机化妆品， 并在20世纪90年代随着有机食品的普及得到迅猛发展，“有机化妆品”可以看成是有机食品和化妆品的混血产品， 这种“混血化妆品”是现在化妆品的重要发展趋势之一。“混血化妆品” 一方面包括化妆品与相关领域的产品相结合的新一类配方产品，如化妆品与药品的混血产品——药妆品等；另一方面也包括化妆品中不同类别之间的混血品， 如护肤品与彩妆的混血产品，即具有护肤功效的彩妆品， 或者具有上妆作用的护肤品等。

3.计算机数据挖掘技术在美容化妆品营销中的应用

计算机数据挖掘（data mining）是指基于一定业务目标下，从海量数据中挖取潜在的、合理的并能被人理解的模式的高级处理过程。与传统的数据分析最大的本质区别是数据挖掘所得到的信息具有先前未知、有效和实用三个特征，即数据挖掘是发现那些不能靠直觉发现的信息或知识，甚至违背直觉的信息或知识，挖掘出来的信息越出乎意料越有价值。计算机数据挖掘技术在美容化妆品营销中可为企业带来有效的商业建议和实际的效益。应用数据挖掘技术-关联规则营销化妆品的案例：美容化妆品企业中有很多交易，怎么发现其中规律进行关联营销以提高销售机会呢？为了计算机识别方便，实验者将化妆品企业需要分析的1000 种化妆品进行排序，分别用1～1000代替，建立顾客的交易数据库，找出客户交易数据矩阵，通过Matlab关联规则运算箱运行结果，分析结果，可以看到客户买110号产品（玫瑰全日保湿乳）后再买94号（玫瑰保湿柔肤水）产品的概率为94.4%，可以将两者进行组合销售；同样买122号产品（银杏果匀肤隔离霜）后再买94号产品的概率为47.6%，也就是说顾客买122号产品时可以推荐94号产品来提高销售概率；同样也发现94号产品出现概率特别高，可以认定这是顾客非常喜欢的产品，因此得到商业建议：①玫瑰全日保湿乳和玫瑰保湿柔肤水两个产品组合销售；②银杏果匀肤隔离霜和玫瑰保湿柔肤水两个产品系列存在交叉购买情况；③玫瑰保湿柔肤水为明星产品。该企业在采纳上述商业建议后，到目前为止连续几个月实现销售额增长10%以上，给企业带来较大的收益，再次验证计算机数据挖掘技术可以为美容化妆品的营销带来较高的商业价值。

三、脂质技术、纳米技术等在美容化妆品传输系统的应用

脂质技术、纳米技术等的先进技术的应用使美容化妆品产品在新的传输系统的构建方面，活性成分得到最好的保护并有效地传送到皮肤里面， 因而发挥更好的作用。

1.纳米透皮技术在美容化妆品中的应用

纳米技术是用以分子为单位的物质微粒制造和开发新产品的技术，纳米级物质微粒往往表现出与常态下不同的物理化学性质。当前，纳米技术在化妆品透皮中的应用主要有三个方向：一是直接使用纳米材料，如直接使用纳米级二氧化钛作为防晒剂；二是纳米载体，如脂质体等；三是本身为纳米产品，如纳米乳。纳米透皮技术种类繁多，优缺点各异。纳米乳是由两种不混溶液体相互分散而成的非均相热力学不稳定系统，与微乳相比，纳米乳减少了透皮过程中的局部和系统性副作用，并增加了活性物的透皮能力，但是不稳定性的弱点影响了它在化妆品中的应用。护肤应用领域，纳米胶囊的主要应用趋势从自我修复向预防损伤发展。以Hu及其团队开发的水凝胶为例，该凝胶用于面膜，特点是能对温度变化做出响应，并根据温度的变化对活性物进行控释。另外，英国的Vlvamer公司开发出一系列的“响应高分子材料”用于纳米胶囊技术。这些高分子水相稳定，无毒而且可降解，能够根据阳光和温度的变化来控制香精纳米胶囊的释放。

2.包覆技术在化妆品中的应用　

随着科学技术的发展及消费者生活水平的提高，消费者对化妆品功能性如营养、保湿、防晒、美白及抗衰老等的要求越来越高。功能性化妆品起作用的活性组分在皮肤上的渗透性、作用时间、稳定性以及在一定浓度下对皮肤的刺激性都是影响功效的关键问题。近20年来，欧美及日本对化妆品中功效性活性组分的超微载体系统进行了大量研究，主要包括微胶囊、多空聚合物微球、脂质体以及由脂质体结构衍生的固体脂质微粒等，它们被越来越广泛地应用于化妆品配方中。包覆技术主要是将活性组分包覆于微结构中，大大提高了活性组分的稳定性；鉴于微结构与皮肤之间的亲和性，促进了活性组分在皮肤上的渗透；活性组分在微结构中的缓慢释放，实现了活性组分的缓释效应，达到长期有效；同时对于一些对皮肤有刺激性的活性组分，微结构阻隔了活性成分（如防晒剂）与皮肤的直接接触，大大降低了活性组分对皮肤的刺激性。

四、皮肤组织工程、微流控芯片技术等在安全性评估方面的应用

在安全性评估方面， 许多新微生物学、毒理学、生化检验技术、细胞培养技术等技术和方法都被广泛应用到美容化妆品中， 使原料和产品安全性的评估更加高效、全面、合理。由于新法规的实施， 动物已经不能用于化妆品产品的试验， 故各种新的动物替代试验方法应运而生。其中进展最快的是用皮肤组织工程技术构建出各种人工皮肤， 如EPiskin等，使体外试验能很好地模拟活体动物试验。此外，随着现代生物学研究模式的转化，以细胞为对象的微流控芯片研究已经引起诸多研究者的关注，微流控技术已经被成功地用于多种动物细胞系培养，微流控芯片具有在数平方厘米的面积上集成成千上万个体积仅为纳升或皮升量级的细胞培养微单元的潜力，可用于美容化妆品的体外功效评价试验。

1.重组人组织模型在美容化妆品功效评价中的应用

皮肤组织工程是利用生物学和工程学的原理，构建出用于修复、维持和改善损伤组织功能的组织替代物。人造皮肤是利用工程学和细胞生物学的原理和方法，在体外人工研制的皮肤代用品，用来修复、替代缺损的皮肤组织。按成分不同，人造皮肤可分为单纯人工真皮和具有表皮细胞层的活性复合皮。人造皮肤分为两层——表层和里层，表层由一种硅橡胶薄膜制成，能阻挡细菌的进攻；里层是一种特殊的培养基，能帮助受损的皮肤生长。

检测化妆品的皮肤腐蚀性/刺激性是皮肤毒性安全性评价中的重要部分。欧盟自2009年3月起禁止动物试验用于化妆品安全性评价，因此建立替代方法成为必需。欧盟已批准采用的用于皮肤毒性检测的模型有Epi Derm、Epi Skin、Skin Ethic等。Epi Derm重建皮肤模型是由位于美国马里兰州阿什兰德的Mat Tek公司研发并生产的。Epi Derm皮肤模型由来源于人皮肤的角质细胞生长于特殊制备的Millicell 细胞嵌入培养板中，形成多层分化的人类表皮模型，模型由基底层、棘层、颗粒层和角化层组成，与体内皮肤结构类似。张天宝等人通过构建重组人Epi Derm皮肤模型，建立了检测化妆品皮肤腐蚀性/刺激性的替代试验方法。

2.微流控芯片技术在美容化妆品功效评价中的应用

微流控技术（microfluidics）是一种在微米尺度的流道内对纳升或皮升量级的液体进行操纵或控制的技术，该技术着重于构建微流控通道系统来实现各种复杂的微流控操纵功能，是目前迅速发展的多学科高度交叉的科技领域之一。随着现代生物学研究模式的转化，以细胞为对象的微流控芯片研究已经引起诸多研究者的关注。微流道尺寸（通常10～100μm）与典型的哺乳类动物细胞尺寸（10～20μm）处于相同量级，并且微尺度下传热、传质较快，所以在微流控系统内容易形成与生理状态相似的细胞培养微环境。该技术已经被成功地用于多种动物细胞系培养。微流控芯片是一种高度平行化、自动化的集成微型芯片，具有在数平方厘米的面积上集成成千上万个体积仅为纳升或皮升量级的细胞培养微单元的潜力。如利用微流控芯片培养成纤维细胞能快速筛选评价抗衰老原料。成纤维细胞是皮肤真皮中的主体细胞成分，它与自身分泌的胶原纤维、弹性纤维及基质成分一同构成了真皮的主体。成纤维细胞的主要功能是：合成和分泌胶原纤维、弹性纤维、基质大分子物质和某些生长因子，还具有黏附特性和趋化性，对维持皮肤的弹性和韧性具有重要作用，它的减少也是引起皱纹产生的重要原因。已有大量的研究证明成纤维细胞因其特有的生物学特性改变，在皮肤老化过程中扮演着重要角色。将成纤维细胞在微流控芯片实验室内进行培养，可以直观地观察功效添加剂对细胞生长形态的影响，快速测定与抗衰老功效检测相关的靶位点羟脯氨酸的含量、I型胶原纤维的含量，达到对化妆品原料快速、高效、高通量的筛选评价。

总之，在美容化妆品研发、使用的各个环节，还有许多新技术和新方法。它们的运用使得美容化妆品行业更加蓬勃发展，创造出更加安全、有效的产品造福于民。了解这些能帮助我们更好地认识和评价化妆品，对从事化妆品相关工作的研究人员也有很大的帮助。

思考题

1.什么是化妆品？

2.影响化妆品质量的因素是什么？

3.化妆品的质量特性是什么？

4.应用在美容化妆品行业的纳米透皮技术和基因芯片技术有哪些？