保湿因子与保湿化妆品

余丽丽　朱　雷　余佳丽

健康的皮肤应该是光洁滋润富有弹性的,而这些外观标志与皮肤本身保湿系统的功能有关,保湿系统的功能在于维持皮肤一定的含水量,抵抗由内外因素对皮肤所造成的蒸发干燥、甚至脆裂等损害。导致皮肤干燥的原因, 主要来源于两个方面: 一是气候寒冷干燥,相对湿度低; 二是皮肤正常的吸水作用和屏障功能受到损害。

保持皮肤适当的生理水分,为正常生理肌肤提供适度润湿, 防止皮肤缺水、干燥和角质化,主要通过以下两种方式实现：

（1）在皮肤表面形成能与水强烈结合的保水物质,使角质层保湿;

（2）使用水不溶物质, 在皮肤表面形成一种润滑膜, 对皮肤表层起封闭作用, 防止水分蒸发, 从而使角质层保持一定的含水量。

一、保湿：

皮肤重要的生理功能

人由婴幼儿到老年,其皮肤老化的过程也可以说是皮肤水分减少、丢失的过程。

从宏观来看皮肤是重要的贮存水分的器官,它的贮水量仅次于肌肉。正常情况下皮肤的水量约占人体所有水量的18%～20%,大部分贮存在皮内,女性皮肤贮水量比男性高,故皮肤富有弹性、亮泽。当体内水分过多,贮存到皮肤里就出现水肿。皮肤既能贮水,也能失水。

从微观来看,皮肤的稚嫩度主要取决于表皮角质层的含水量。正常情况下角质层含水量为为10%～20%。当外界相对湿度低于60%时角质层含水量就会下降到<10%。此时皮肤干燥、脱屑,发生龟裂,甚至发生皲裂。

皮肤角质层虽然很薄,一般不超过20μm,手掌、足趾处角质层很厚可达500μm。角质层由内向外含水量呈梯度下降,越向上含水量越低。角质层中有两种水:结合水与游离水。在角质层内水与离子、氨基酸、蛋白等结合成结合水。当结合水超过饱和状态,于角质层细小的间隙间形成微小的水滴,就形成游离水。游离水过多把角质细胞浸软,成过水合状态即呈现浸渍。

二、皮肤中天然保湿系统

人体皮肤中的天然保湿系统主要由水、脂类、天然保湿因子(NMF)组成。

表1.天然保湿因子(NMF)

脂类呈层状填充于角质层细胞之间,主要作用是形成水屏障,防止水分丢失。大多脂类为非极性物质,可以限制水分在细胞内外及细胞间流动。与皮肤屏障功能相关的脂质包括神经鞘脂、游离胆固醇和游离脂肪酸。在有活性的表皮中磷脂含量丰富,然而由基底层向角质层分化过程中,神经酰胺、胆固醇、脂肪酸的含量逐渐增高,脂质分布也发生了变化,颗粒层中脂质聚集于板层颗粒中,颗粒层细胞转化为角质层细胞时这些脂质被排出并填充于细胞间隙,形成了防止水分丢失的屏障。当各种原因所致脂类缺乏时,其水屏障作用减弱,经表皮水分丢失(TEWL)就会增多,出现皮肤干燥脱屑。

皮肤有吸湿能力、保湿能力,因为人体内有天然保湿因子(Natural Moisturing Factors, NMF)的缘故(表1)。NMF是存在于角质层内能与水结合的一些低分子量物质的总称,包括氨基酸、吡咯烷酮羧酸、乳酸盐、尿素、氨、尿酸、葡糖胺、柠檬酸盐、钠、钾、钙、镁、磷酸盐、氯、糖、有机酸、肽类及其他未知的物质。NMF占到角质层细胞基质的10%,这些成分本身无保湿能力,它们在皮肤里形成钠盐后才具有保湿能力。和NMF结合的水是角质层中较固定的一部分,含量变化较大的那部分水与角质层选择性的通透及脂质屏障有关,而通透性又与角质细胞间脂质及板层结构的完整性及特点相关。

三、皮肤护理用保湿化妆品

以给皮肤补充水分、防止干燥为目的所使用的吸湿性高的水熔性物质, 称为保湿剂。做美容、用化妆品,归根结底是如何保持皮肤水分,延缓皮肤衰老。皮肤保湿化妆品应该比清洁化妆品更重要,是化妆品中重中之重。

从皮肤保水增湿、角层脂质情况来划分皮肤的肤质。如果皮肤水分充足是正常皮肤;皮肤油脂较多是油性皮肤;皮肤油脂缺乏是干性皮肤;皮肤水分丢失是缺水皮肤(图1)。这是肤质分类的新概念。从保湿平衡的角度来看既要让皮肤保持水分、保持油脂,又有NMF来保持皮肤的吸水性和保湿性。从化妆品角度来看促进皮肤保水、保油、人工添加保湿剂(moisturizer, humectant),使皮肤有更好的保湿、保油的功能。这就是皮肤保湿平衡新概念(图2)，这才是化妆品对皮肤护理最重要的任务。根据不同的作用机理把保湿剂分为4类:①防止水分蒸发的油脂保湿。在皮肤上涂上油脂,形成保湿屏障,不让水分蒸发,称为封闭性保湿。②吸收外界水分的吸湿保湿。③结合水合作用的水合保湿。④修复角质细胞的修复保湿。

四、传统化妆品保湿剂原料

1.甘油

从结构上看它是丙三醇,为无色、无臭、无味、粘稠良好的液体,价廉、稳定,广泛应用。有较强的吸湿性,因之不能用纯的甘油,否则会从皮肤中把水吸出。要用水∶甘油=3∶1比例配制才能起保湿作用。

甘油又称丙三醇,是化妆品中最早使用的保湿剂,是动植物油脂进行皂化 (制造肥皂)时的副产物, 经脱脂、脱臭及脱色后精制( 减压蒸馏) 得到, 另外也可从蔗糖发酵制得。浓度在 80% 以上的甘油称为“粗”甘油, 浓度在 95% 以上的称为“纯”甘油。“纯”甘油是一种无色、无臭、澄清并具有甜味的黏稠液体, 接触皮肤后, 随后会有温热感产生, 与水和乙醇能以任意比例混合, 其水溶液(1% ～10%)显中性反应, 在氯仿或乙醚中均不溶。现在也有用丙烯经过人工合成加工制得。产品来源广, 价格低, 具有特定功效, 是化妆品的优质保湿剂[3]。

2. 1.2-丙二醇

它与甘油很相似,粘稠度明显比甘油低。而且有些带甜味,也是无色、无臭、无毒、无刺激性。使用后皮肤有舒适感,也可也甘油配用。

3. 1.3-丁二醇

为无色透明粘稠液体,几乎无味,稍有甜味。它除有良好的保湿性外,还有抑菌性。由于纯度不够(常掺杂有丁四醇)而较少用。如果能把杂质去除,是一个良的保湿剂,有良好前景。

4.山梨醇

为一已六醇,白色、无臭结晶粉末,无毒,易溶于水,化学性能稳定,具有良好的保湿性,其保湿能力与甘油相同。因有微甜清凉的良好口感也常用于牙膏中。

5.吡咯烷酮羧酸钠

化学名:α-吡咯烷酮-5-羧酸钠,是由谷氨酸而得到的天然保湿成分,也是天然保湿因子(NMF)中的重要保湿成分,为无色、无臭、略带咸味的液体。有良好的吸湿性,其吸湿能力远比甘油、丙二醇、山梨醇为优。但只有以盐的形式才能发挥其保湿吸湿功效,市售产品为无色至微黄色,50%左右活性含量的液体,无臭,略带咸味,易溶于水,较其他保湿剂而言,手感清盈舒爽,无黏腻厚重。安全性高,对皮肤及眼黏膜几乎没有刺激,能赋予皮肤和毛发良好的湿润性、柔软性和弹性,与其他产品具有很好的协同效果,长期保湿性较强,是真正的角质层柔润剂。

吡咯烷酮羧酸钠(PCA-Na)是一种具有优良吸湿性能的天然保湿剂，作为天然保湿因子的最主要成分大量存在于皮肤角质层中。市售品为其50%水溶液，外观为无色或淡黄色透明液体。该品保湿性能远比甘油、山梨醇、丙二醇强，且清爽、无粘感，用量呈上升趋势，使用时应注意它与离子型乳化剂的配伍性。

6.聚乙二醇

聚乙二醇的分子量从200-2000不等。分子量越小保湿性能越好,它可以替代甘油和丙二醇。PEG-200可作为有机合成的介质及有较高要求的热载体，在日用化学工业中用作保湿剂、无机盐增溶剂、粘度调节剂。国外著名外用药用它作基质,故广泛应用于保湿化妆品中。陶氏化学公司在1940首次将聚乙二醇生产商业化,至今是业内世界公认的领先者。1992年，陶氏化学公司对质量的承诺得到认可，成为获得生产质量系统 ISO9002认证的第一家聚乙二醇美国生产商，其生产的CARBOWAX SENTRY牌 聚乙二醇通过了美国FDA认证，符合美国药典（USP）、国家处方集(NF)、食品化学法典（FCC）标准，被广泛应用于食品、制药、饲料、个人护理品、化学等行业的生产，是业内闻名和值得信赖的品牌。

它是一种乙酰基玻尿酸(AcHA),是一种高分子保湿剂。它的吸水原理与锚丝有关。高分子保湿剂的一侧以锚丝疏水性牢固地结合在皮肤表面,它的亲水性一侧裸露在大气中可以充分地吸收水分,因之它的吸水性很强,起到良好的保湿作用,这是最新一代的保湿剂。

9. 茶多酚

茶多酚又名茶单宁、茶鞣质，是茶叶中所含的一类多羟基酚类化合物，简称为TP(tea polyphenils)。其主要成分为儿茶素类、黄酮、黄酮醇类、花青素类、酚酸、缩酚酸类及聚合酚类等。茶多酚分子中含有的多元醇结构可在空气中吸湿，茶多酚的保湿作用还在于其具有透明质酸酶的抑制活性，从而达到护肤品中真正生理上的深层保湿作用。

10.丝肽

丝肽是天然蚕丝的水解产物，其基本结构单元是氨基酸，分子中含有大量的氨基（－NH2）、羧基（－COOH）、羟基（－OH）等亲水性基团，能够象手一样抓住水分子，将水束缚住.具有优异的吸湿保湿作用，是一种性能独特的天然保湿剂。丝肽作为保湿剂的特点是它能提高皮肤自身的生理机能，使皮肤自有的保湿能力得到改善，同时，丝肽的氨基酸组成与人体皮肤中的弹性蛋白、胶原蛋白、天然保湿因子等的氨基酸组成极为相似，可以起到营养肌肤、延缓衰老、减少皱纹的作用，丝肽还能抑制酪氨酸酶的活性，减少黑色素形成，使皮肤白嫩。由于丝肽分子中的氨基酸与人体皮肤中的氨基酸组成结构相似，它与皮肤具有极佳的亲和性，素有“第二皮肤”之美誉,其渗透性能好,易被皮肤吸收,是现代保湿剂中的营养佳品。其优异的保湿作用及独特的护肤特性正在被越来越多的人接受和认可，在化妆品中的应用日益普遍。尤其近年来，人们更加乐于使用天然绿色产品，而丝肽源于天然蚕丝，顺应了崇尚自然的消费心理，这预示着丝肽作为天然保湿剂具有广阔的应用和发展空间。

六、保湿化妆品配方组成

皮肤保湿剂由主要成分以及其他辅助成分组成。主要成分包括封闭剂、吸湿剂、亲水基质、防光剂和一些特殊添加成分,而辅助成分有乳化剂、防腐剂、香料、脂质体等。

(一)封闭剂:可以在皮肤表面形成封闭薄膜,用以减少TEWL,成分主要为油脂类。保湿剂中常用的封闭剂成分:①油类和蜡类:石蜡油、矿物油、石蜡、角鲨烷。②硅油:二甲聚硅氧烷、环聚硅氧烷。③蔬菜和动物脂肪:可可脂、羊毛脂。④脂肪醇:羊毛脂醇、软脂醇。⑤蜡脂:羊毛脂、蜂蜡、硬脂酸酯。⑥脂肪酸:羊毛脂酸、硬脂酸。⑦固醇:胆固醇。⑧蔬菜蜡:棕榈仁蜡、小烛树蜡。⑨磷脂类:卵磷脂。⑩多元醇:丙二醇。其中石蜡油是最有效的封闭剂之一;而羊毛脂因为价格较贵、气味特殊以及有潜在致接触性皮炎作用而应用较少;硅油是一种较新的制剂,不油腻,基本无味,较少引发过敏及痤疮,故市售保湿剂中应用较多。

(二)吸湿剂:吸湿剂的作用机制是从真皮及外界环境中吸收水分,保存于角质层中。如果让吸湿剂从外界环境中吸收水分,皮肤周围相对湿度至少达到70%,而在实际中相对湿度是不能达到这一水平的,故局部外用的吸湿剂大多是从真皮而非环境中吸收水分。吸湿剂主要包括:甘油、蜂蜜、乳酸钠、尿素、丙二醇、山梨糖醇、吡咯烷酮羧酸、动物胶、透明质酸、维生素及蛋白质等。

(三)亲水基质:亲水基质特指的是吸湿剂中一些能与水结合的大分子,能保持水分及封阻作用,包括透明质酸、硫酸软骨素、胶原、弹力蛋白及DNA等。富含这些亲水基质的保湿剂可以从真皮中吸取大量水分并与之结合,无论在低湿度还是在高湿度条件下,都具有相同的高吸湿性。

(四)防光剂:防光剂能防止细胞损伤及脱水。与光老化有关的紫外线主要是中波紫外线(UVB)和长波紫外线(UVA),皮肤被照射后可产生自由基,这些自由基经氧化或交联作用损伤DNA,造成皮肤干燥、脱屑、脆性增加以及修复功能减退。

防光剂分物理性与化学性两种。物理性防光剂又称反射性防光剂,成分包括氧化锌、二氧化钛,在皮肤表面形成屏障反射UVA和UVB;化学性防光剂又称吸收性防光剂,可吸收某段光谱的紫外线而起防晒功效,成分有对氨基苯甲酸酯、水杨酸酯及二苯酮等。市售防光产品成分多以化学性防光剂为主。

(五)乳化剂:乳化剂是保湿剂中的主要辅助成分,用于使原本不相溶的几种液体乳化形成均一的混合物,如油和水,常用的乳化剂有甘油单酯、甘油双酯、磷脂等。乳化剂目前仍是外用剂型中应用最多的基质。

(六)防腐剂:在生产及使用过程中为了防止微生物的污染,常需要在化妆品中加入一些防腐剂,包括:羟苯甲酸酯类、能释放甲醛的化合物、一些络合剂如依地酸(EDTA)、Kathon CG(Methylisothiazolinone和methylchloroisothiazolinone的混合物)、以及酒精等,这些物质虽有良好的防腐作用但常常成为接触性皮炎的原因。

(七)香料:香料用于掩饰原有成分味道或还可产生宜人味道,如肉桂醇、异丁香酚等。但某些香料会产生皮肤刺激症状,尤其对于一些已有疾患的敏感皮肤。

(八)脂质体:脂质体呈双壳球状,直径小于5微米,双壳含与皮肤细胞膜类似成分,球芯为水溶性保湿剂、维生素或其他药物。脂质体作为药物载体能较好的包裹亲水或亲油性药物,提高药物的渗透性,增加药物在皮肤中的滞留量,降低药物对皮肤的刺激性。近20年来,皮肤局部用脂质体制剂日益引起关注,脂质体在保湿剂中的应用是皮肤护理产品中的一个较新的进展。