透明質酸在化妝品中的應用

朱文驛　鄧小鋒　孟宏　李麗　董銀卯

透明質酸（Hyaluronic acid，HA）又稱糖醛酸、玻尿酸、琉璃糖碳基酸，是一種高分子鏈的直鏈多糖。1934年美國哥倫比亞大學眼科教授Mayer等首先從牛眼玻璃體中分離出該物質。透明質酸是皮膚和其他組織中廣泛存在的天然生物因子，被國際上稱為理想的保濕因子，存在于結締組織如關節、玻璃體、滑液、臍帶、軟骨、皮膚、雞冠之中，以滿足一些重要功能如韌性、支持結構以及細胞的代謝調節。皮膚中的透明質酸占據了身體總透明質酸的50%，真皮中的透明質酸含量顯著高于表皮層，透明質酸與皮膚的關系非常緊密，在化妝品中的運用也越來越廣泛。

透明質酸的結果

透明質酸的生物分子結構是兩個雙糖單位D葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺組成的大型多糖類，分子量在10萬至400百萬之問。與其他粘多糖不同，它不含硫。透明質酸分子中的每雙糖單位均含有個羧基，在生理條件下均可解離成負離子，等空間距離的負離子相互排斥，使透明質酸分子在水溶液中處于松散狀態，可結合多于本身500-1000倍的水分，占據較大的空間。除了一級結構外，透明質酸被發現具有二三級結構。其中，透明質酸的二級結構由每個二糖單位通過180度的扭轉和前后的二糖單位結合，經過兩次轉折回到原來的方向，形成一條單鏈。透明質酸的三級結構是網狀結構，它具有親水區和疏水區，具有高度的親水性及疏水性。當其在水溶液中，疏水性分子集聚在起，減少了與溶劑的接觸。每一個透明質酸二級結構都可以和其他的形成網狀結構，不管是低濃度還是高濃度，不管是相對分子質量大的，還是相對分子質量小的。透明質酸也可與其他細胞外大分子如蛋白多糖等相互作用，在生理狀態下形成網狀結構。

不同動物組織和細菌來源的透明質酸無種屬差異，由不同精制方法獲得的透明質酸，相對分子質量不同，但也無種屬差異。

透明質酸與皮膚

1.透明質酸在皮膚中的生理作用

在人體中，透明質是由成纖維細胞和表皮的角朊細胞或其他的胞漿膜形成，透明質酸，是皮膚的主要成分，來源于真皮，是填充在細胞間的主要基質。將透明質酸進行染色處理，顆粒層到基底層顯色明顯，基底層下的結締組織染色呈陽性，網狀層的顯色稍弱。除此之外，皮膚附屬器官（皮脂腺和毛囊）也均被染色。透明質酸的功能在上皮組織中不太明顯，其中的細胞被緊密填充，胞外空間似乎非常小。實際上，高濃度的透明質酸可能會膨脹到細胞外空間，有可能破壞上皮細胞之問的凝聚力和損害上皮細胞通透性。透明質酸，自由基的有效清除劑，也可以通過清除由紫外線照射產生的活性氧，對表皮起保護作用。透明質酸的快速周轉可能有助于消除和清除表皮有毒化合物，例如，朗格漢斯細胞和淋巴細胞移動進出表皮。透明質酸創造了促進這些細胞流動的胞外空問，同時由于CD44受體提供了低親和性結合位點。體內透明質酸的合成速度很快，立刻就會被排除胞外或者被透明質酸酶降解。在軟骨中，透明質酸的半衰期通常是2～3周，在角質形成細胞中，細胞主動合成和分解透明質酸。其透明質酸的半衰期更短，不足天，血液中透明質酸的半衰期僅僅只有幾分鐘。人體內，大約平均每天有三分之的乙酰透明質酸在不斷更新。

2.不同年齡透明質酸的分布

3月齡的胎兒，透明質酸集中在表皮層，隨著胎齡的增加，逐漸由表皮層向真皮層轉移，這是科學家研究透明質酸分布與無瘢痕愈合的一個重要契合點。大多數胎兒組織中是非常豐富的透明質酸，形成凝膠狀，可提供所需的空間和可塑性，為快速增殖的胚胎細胞和遷移提供空間。人體在胚胎時期透明質酸含量最高，出生后逐漸減少，如果把20歲的人體內的透明質酸含量定位到100%，則30、50、60歲分別下降為65%、45%、25%。當透明質酸低于某一水平時，造成皮膚含水量降低，角質層代謝緩慢、老化，這一現象一般出現在25歲以后，這也是中老年人與兒童皮膚有差距的主要原因。

3.外源性透明質酸的皮膚滲透吸收

將相同濃度的不同分子量的透明質酸涂抹于完整豬皮膚和剝離了角質層的豬皮膚。在正常皮膚中，分子量為5kDa的透明質酸位于及角質層和表皮層，分布較零散；較高分子量的透明質酸局限在角質層。在被剝離了角質層的豬皮膚中，與5kDa的不同分子量相比，表皮中100kDa和1MDa的含量更多。

在化妝品中應用

1.透明質酸的保濕功能以及滲透劑功能

皮膚屏障功能的主要結構基礎是表面角質細胞形成的角質層、角質細胞間的脂類、天然保護因子（natural moisturizing fac-tot，NMF）等。細胞角蛋白和角蛋白中間絲相關蛋白是角質屏障的基礎。透明質酸就是通過改善皮膚的水合作用起到保濕的功效。大分子的透明質酸減少表皮水分的流失，小分子的透明質酸通過改變角蛋白的結構，降低皮膚的屏障功能。不論高分子透明質酸還是低分子透明質酸，都具有保濕效果，聯合使用能達到協同作用。

所以透明質酸在化妝品中的應用，除了自身優良的保濕性能外，還有促進皮膚滲透的功能。研究人員將透明質酸和BSA（牛血清蛋白）混合，結果表明分子量為5000Da的透明質酸能和BSA協同運輸到皮膚中。初步猜測是皮膚保濕與角質結構的作用，以及蛋白質與透明質酸共同轉運，有助于透過角質層。透明質酸穿過這些層，并沒有細胞外液的內向動力，其過程必須通過細胞外擴散或主動轉運穿過細胞或者兩種方式結合運輸。透明質酸的兩性性質可能有助于其結合到細胞膜。

在化妝品經皮吸收的過程中，由于一些生物大分子的高分子量和親水性的屬性，皮膚優異的阻隔性能幾乎完全限制了這些營養物質的吸收。通常透明質酸作為皮膚滲透劑添加到化妝品中，用來降低皮膚的屏障強度以及達到保濕效果。

2.透明質酸的防曬修復功能

透明質酸還具有防曬修復的作用。透明質酸通過促進表皮細胞增殖和分化以及清除氧自由基，可促進受傷部位皮膚再生。其作用機制與防曬霜中常用的紫外線吸收劑不同，因具有協同作用，可同時減少紫外線透射并修復紫外線所致的皮膚損傷，達到雙重保護。皮膚輕度燒傷時，表皮涂抹含透明質酸水劑化妝品可減輕疼痛，加速受傷部位愈合。

3.透明質酸的抗衰老功能

細胞間透明質酸網狀結構能防止微粒、大分子靠近細胞膜。相同濃度的高分子量透明質酸比低分子量透明質酸具有更強的保護作用。高分子量網狀結構的透明質酸能與相鄰細胞表面靶點的透明質酸分子重疊和連接。低分子量網狀結構的透明質酸，鏈不夠長而不能重疊和連接相鄰細胞的透明質酸，形成了微粒靠近細胞膜的空間和通道。與低分子量的透明質酸相比，高分子量透明質酸能有效地防止葡萄糖氧化酶的產生，顯著地減少細胞損傷。

皮膚老化與皮膚水分流失有關，低分子透明質酸和高分子透明質酸加強皮膚的保濕作用和彈性能力有著顯著的效果區別。學者們將50kDa、300kDa、800kDa和1500kDa的透明質酸進行試驗，發現低分子透明質酸可能由于其更強的滲透能力，影響了表皮中許多基因的表達，包括老化皮膚和光損傷皮膚中減少的促進角質形成細胞分化和與細胞間緊密相連的有關基因。相比高分子透明質酸，低分子透明質酸的保濕和維持皮膚彈性效果更優良。

4.透明質酸的生發功能

抑制脫發的藥物除了抑制睪酮的產生外，其他藥物作用機理并不明確。抑制睪酮的非那雄胺并不適用于男性患者。Kaitlyn Sadtler發現通過小鼠皮下注射低分子量的透明質酸周后，顯著地誘導了毛發生長。低分子量透明質酸的皮下注射有效率為100%。初步推測皮下注射低分子量的透明質酸能誘發毛發生長初級階段，可能是由于透明質酸能夠與影響毛發生長的受傷組織的受體結合。

5.透明質酸的傷口愈合

透明質酸具有促進傷口愈合的功能早已有文獻進行了闡述。近期，學者們發現皮下注射透明質酸能夠促進深層真皮傷口的難愈性傷口的愈合。通過對十名健康的志愿者進行前臂腹側血液采集刺血模擬標準的真皮深層傷口，并施以透明質酸皮下注射、生理鹽水皮下注射以及未處理的皮膚傷口愈合進行了對比。并在兩周內進行了組織成像系統、組織學和蛋白組學的分析和觀察，得出皮內注射透明質酸能誘導深層真皮傷口加速表皮新生以及改變了其蛋白表達。

6.透明質酸的抗炎癥與抗皮膚刺激作用

Topical

Hyaluronic

AcidCombats Skin Irritation，Inflamation

7.透明質酸的清除自由基作用

透明質酸具有阻止氧化還原反應或者電離輻射中產生的自由基，從而導致細胞損傷的生物功能。透明質酸還被廣泛用于減緩組織或器官中的炎癥反應。透明質酸的抗炎癥能力很大程度上都歸因于其抗氧化活性。透明質酸促進傷口愈合的功能可能也和抗氧化功效有關。Zbigniew Darzynkiewicz等人闡述了透明質酸能明顯減弱外源性氧化劑誘發的DNA損傷信號，尤其是高分子的透明質酸。在成纖維細胞培養基中，高分子透明質酸比低分子透明質酸具有更優良的抗氧化性能。同時，透明質酸也能減少蛋白損傷、脂質過氧化以及羥基自由基的形成。

討論

伴隨科學家對透明質酸的認識有了一個質的飛躍，透明質酸在化妝品中的應用也越來越廣泛。現階段，化妝品中透明質酸的應用仍有局限性，應加強對透明質酸的應用性開發。

目前最重要的問題是透明質酸的分子量與透皮吸收的問題，究竟皮膚對于外源性透明質酸吸收的最大分子量是多少，透明質酸滲透到表皮、真皮的生物利用率是多少，是個亟待解決的問題。通過本文的總結可以發現，高分子透明質酸和低分子透明質酸各有不同功效，高低分子量的透明質酸協同使用到化妝品中，功效會更佳。另外值得提的是，低分子透明質酸的生發功能，可以更多運用到護發或者生發產品中，既達到了頭發保濕滋養的效果，又有生發的作用。據新近公布的《中國脫發人群調查》數據表明，我國脫發人群約2億，其中男性脫發人數約1.3億。我國男性脫發率近20%，且發病率以每年至少1 5%的速度遞增，中國生發市場潛力巨大。今年5月分歐萊雅在上海美博會展示了新的無硅油洗護產品——透明質酸洗發水，這可能將會是下次洗護頭發產品的新潮流。總之，透明質酸可廣泛運用到護膚類、護發類產品，同時，隨著消費者對彩妝護膚概念的接受程度越來越高，透明質酸在彩妝品基礎保濕領域也具有巨大的市場。