透明質酸在化妝品中的應用研究進展

蒙亮亮，杜 桐，王欣欣，王 鵬，紀 楨

(安康學院化學化工學院化工系，陜西 安康 725000)

透明質酸(hyaluronicacid, HA)又稱玻尿酸，是由N-乙酰基-D-氨基葡萄糖和β-D-葡萄糖醛酸通過β-1，3-苷鍵連接成二糖衍生物,并多次重復單元連接成一種多糖類物，HA分子鏈的長度和分子量大小不等,雙糖數一般為300-11000對,分子量的范圍為0.2×106～7.0×106。HA為白色無固定形狀,無臭,易溶于水、乙醚等有機溶劑。水溶液顯酸性,帶有負電荷,電泳時向正極移動。在濃度很高時,分子間會因為氫鍵而形成交聯,呈網狀形式存在,具有很高的粘彈性和滲透壓為上個世紀30年代十九世紀初美國哥倫比亞大學眼科教授Mayer等人首先采用動物組織為原料的提取法從牛眼玻璃體中分離出透明質酸，作為人體分布最廣的一種酸性黏多糖，主要存在于結締組織基質中，是皮膚的成分之一，具有良好的保濕效果，因此被廣泛應用于化妝品，被稱為天然保濕因子(natural moisturizing factor, NMF)。HA與細胞的CD44受體結合，使細胞分化。而表皮細胞誘變鱗狀細胞癌時，表皮細胞的分化也就停止了，HA是可以反映細胞生理的信號物質，它與表皮細胞表面的受體結合，產生刺激性作用，可以減緩向凋亡的分化。HA在表皮細胞中可以清除因紫外線照射所生成的活性氧自由基，避免皮膚受到傷害，被叫作高效的自由基“清道夫”[1]。氧自由基會使脂質氧化，HA和自由基反應首先分解再沉降。目前，透明質酸的生產從動物組織中提取，轉變為采用微生物發酵法生產，提高了產量，降低了成本[2]。

1 透明質酸在化妝品中的應用

1.1 保濕作用

HA在化妝品中主要的作用是補水保濕,優點是保濕性受周圍環境的影響較小和保濕時間長。HA與甘油等相比[3]在較低濕度下的吸濕量最高,反而在較高濕度下的吸濕量最低,這種性質正好可以適應皮膚在不同季節和不同環境濕度下的補水保濕作用, HA作為保濕劑很少單獨使用,經常和其它保濕劑一起配合使用。

1.2 乳化劑作用

在不添加其它乳化劑的前提下，在油相和水相中混合加入HA和磷脂可以形成穩定的乳化液。這種由HA和磷脂組成的乳化劑的特點是，既含有乳化作用又具補水保濕的功能，是其它乳化劑無法相比的，像HA這種安全有效的乳化劑可以用于各種化妝品的制備[4]。

1.3 增稠劑作用

HA(分子量3000kD)溶液具有很高的粘度[5]同樣聚氧乙烯(分子量100～5000kD)是化妝品常用的增稠劑之一,兩者混合使用其粘度大于各自粘度之和,所以HA-聚氧乙烯溶液是一種良好的增稠劑,同時又具有很好的保濕功能,可以用于膏霜乳液、睹嗯等化妝品中,尤其適合用于制作各種半透明粘彈性賭哩,如剃須睹哩眼用睹恒防曬睹哩等[6]。

1.4 香精固定劑

HA對物質有分子囊狀包圍用的特點,可以將其用于香味制品中,HA可以用作固定劑與香精的結合,降低香味的揮發速率,讓香味更加持久,適合用于香水等各種化妝品。HA還有兩個優點: ①減少香精對敏感皮膚的不良刺激作; ②阻止某些香精與皮膚分泌物之間發生反應,防止異味形成如膏霜，乳液，凝露等[7]。

1.5 HA的營養作用

HA在皮膚表面會形成一層薄膜,有利于皮膚角質層對活性物質的吸附。HA可以直接滲透到真皮層,促進皮膚組織代謝,營養成分起到傳遞的作用,因此可以改善皮膚的生理特性,從而達到營養物質的有效供給,產生營養皮膚功能[25]。如在面膜，洗面奶等。

1.6 HA的抗菌消炎作用

動物含有少量的透明質酸時，有抑制病菌起到消炎的作用。透明質酸有成膜的特點,很容易就形成水化膜,將細菌隔開,起到消炎的效果。另外,蛋白質和HA在皮膚基質中結合形成蛋白質復合物,該物質在細胞的間隙中大量存在,可以形成粘合細胞的凝膠,保證了細胞組織的正常代謝和持水功能,避免有害物質侵入細胞,起到防治各種感染發生的作用,對皮膚有一定的保護[8]，在美容和臨床醫學中有廣泛的的應用。

1.7 透明質酸的修復作用

透明質酸可以修復細胞損傷[9]。傷口處透明質酸增加。在傷口愈合的不同階段，透明質酸和纖維蛋白一起發揮結構和調節作用，透明質酸和纖維蛋白基質促進或誘導細胞遷移并調節參與炎癥過程的許多細胞的功能， 同時，透明質酸具有優異的保濕作用，保持皮膚水分相對穩定，保持適宜的細胞內和細胞內水分含量，保證各種營養成分(包括無機鹽)的相對平衡和自由運動狀態，提供傷口愈合[10-11]。研究表明，當皮膚有潰瘍和輕度灼傷時，含有透明質酸的涂抹相關產品可緩解疼痛，加速傷口愈合，減少疤痕的發生。

1.8 透明質酸的防曬作用

經過紫外線照射可以導致脂質過氧化，破壞細胞膜，引起色素沉著[12]。還可限制脂質過氧化的酶接近細胞膜，進而減少細胞外面自由基的進出。含有透明質酸的護膚品可以使細胞分化，在防曬結合透明質酸有增效的好處，頤蓮多重美白防曬露就是一個例子[13]。

1.9 透明質酸的潤滑作用

透明質酸是多糖，有較好的成膜性[14-16]。在皮膚上使用透明質酸的護膚品可以觀察到潤滑效果不錯，使用含有透明質酸時皮膚表面形成水化膜，使皮膚產生潤滑感，這種效果是其他護膚品不能比較的。

1.10 透明質酸的美容作用

透明質酸是糖胺聚糖，沒有種屬的特異性，又是人體成分之一也不會發生免疫反應，注射含有它的脂質相容性好，安全性高，一般不會引起過敏反應，讓透明質酸成為填充材料。將透明質酸注射到需要的部位，從里面填充，使皮膚呈現原來的光澤[17-19]。

2 透明質酸衍生物在化妝品中的應用

HA體內外駐留時間短，影響其功效應用。因其表面有多個基團，包括羧基等，可進行化學改性，使它具有更好的流變學特性和抗酶解能力等，增加它在化妝品領域的發展前景。由于 HA 具有多個可修飾位點，如羧基、羥基等，易改造成兩親性衍生物[20-23]。

2.1 透明質酸鈉

透明質酸鈉(Sodium Hyaluronate, SH)是HA的鈉鹽，為白色纖維狀，有較好的補水保濕性，易溶于水而不溶于乙醚等有機溶劑[24-25]。SH水溶液是流體，具有良好的流變性。據研究表明人體中含水70%以上，保持體內大量的水分非常重要[26]。因為年齡增長，皮膚中SH的含量降低，從而導致膚內水分減少，皮膚粗糙，失去彈性，出現皺紋[27]外源性SH可以有效補充皮膚內源性SH，從而能防止皮膚老化，起到美容養顏的作用。目前，SH廣泛應用于護膚膏霜、護膚乳等保濕類產品中[28-29]。此外，SH也開始應用于醫療美容行業，國外已出現了多種美容保健類產品[30]如：Hylaform，作為注射劑，可以有效消除抬頭紋、笑容紋以及眼和鼻子周圍的皺褶等，還可以增高鼻梁、使唇部飽滿亮麗[31]人更年輕、漂亮。而含SH的注射劑致敏性低[32]易于推廣。

2.2 乙酰化透明質酸

HA 的羥基可以與酸酐或者酰氯進行酰化反應生成酯類化合物。Takashi[33]報道了利用乙酸酐作為酰化試劑合成乙酰化透明質酸(AcHA)的方法。這種物質的物理化學性質因乙酰基的取代度不同而不同。乙酰取代度越高AcHA的疏水性越強。與HA相比,當取代度為3.0時AcHA類化合物表現出來超強的保濕和極好的柔膚作用。由于AcHA可溶于有機溶劑中,如90%的乙醇溶液,作為超強保濕劑不但可以用在水性基底的化妝品中,也可以用在油性基底的化妝品中[33-35]。

2.3 透明質酸酯

Kana等[36-38]用酸性HA或HA-TBA在二甲基亞砜(DMSO)和甲醇存在下與三甲基硅重氮甲烷反應,生成透明質酸甲酯,HA經甲酯化后抗透明質酸酶的降解能力增強。HA甲酯的酯化程度不同,它的應用領域也不同,它可以用到化妝品、生物醫藥、傷口愈合、各種形式的組織工程支架如敷料、薄膜、纖維等其他更廣的領域硫辛酸(LA)是一種在體內可以快速降解的生物相容性活性分子。Picotti等[39]40-與LA結合，制備了硫辛酸透明質酸酯凝膠(Lipohyal)。Lipohyal可應用于化妝品領域如保濕和抗衰老，也可作為輔劑來治療皮膚損傷，例如燒傷、潰瘍、創傷、皮炎、輻射引起的皮膚過熱等。

2.4 HA酰肼化衍生物

酰肼化合物(Adipic acid dihydrazide, ADH)與HA連接后,剩余的一個-NH2可與HA分子中其他羧基在連接,使HA分子內或分子間交聯,在溶劑揮發后,可把柔軟可流動的凝膠改性為機械硬度更大,可溶脹且具有良好的生物相容性和生物可降解性的HA水凝膠膜。另外,賀艷麗等[41-43]也對HA-ADH薄膜進行了生物相容性的研究,得出其具有良好的抗酶解性和生物相容性。

在酸催化作用下,二硫化物在乙醇中回流變成二酯,二酯肼解變成相應的二肼[44]Shu等利用HA與二硫化物交聯制得的凝膠薄膜,經性能測試后,顯示其在傷口愈合和組織修復等臨床應用方面有較大的潛在價值。

張文強等[45-48]將 HA 以一定的質量比加入三偏磷酸鈉(STMP)，置于三頸瓶中攪拌均勻，使其在 pH 10、50 ℃條件下迅速攪拌 12h，再將所得溶液進行二次蒸餾水滲析、提純后室溫成膜。制得的薄膜吸水能力下降，保水性能提高，且薄膜具有較好的耐降解性能，保水性能和耐降解性能都隨交聯程度的增加而提高。

3 展望

目前，隨著化妝品行業的不斷發展，追求自然、安全的化妝品原料成為未來發展的趨勢，HA應用領域的不斷擴展，其衍生物的開發應用，必然會成為研究的熱點，特別是我國化妝品行業起步晚，原料大多需要進口的現狀，開發具有新型功能、高效、無毒的HA衍生物成為我國化妝品行業發展過程中亟待解決的問題之一。