抗氧化之王富勒烯,真的有奇效吗?

2022-05-30 10:48刘诚
中国化妆品 2022年9期
关键词:富勒烯自由基机体

刘诚

作为顶着诺贝尔奖光环出现在人们视线中的成分,富勒烯因其高价稀有一度被称为“化妆品界的钻石”,不少化妆品都宣称其中添加了富勒烯成分,一些头部美妆博主甚至多次在直播中宣传富勒烯的抗氧化成分,甚至有美妆博主预测,未来很多大牌的护肤品,都会把富勒烯当作主推成分。

目前富勒烯在护肤品领域评价褒贬不一,有人认为富勒烯其实是智商税,有人则将富勒烯称作护肤界的“抗氧化之王”,对其抗老抗氧化效果赞不绝口。

富勒烯真的有抗氧化效果吗?其作用原理到底是什么呢?

皮肤是人体暴露在外部环境中体积最大的器官,同时受到内在和外在衰老因素的影响。内源性因素主要包括遗传、体内激素变化等;外源性因素包括紫外线以及其他各种外源性理化刺激等。

皮肤衰老是由内源性和外源性因素协同作用所致的细胞功能和组织结构完整性逐渐下降的过程。皮肤老化的特征是起皱、失去弹性、松弛和粗糙的外观。这一衰老过程伴随着皮肤细胞的表型变化以及胶原、弹性蛋白等细胞外基质成分的结构和功能改变。

内源性和外源性因素引起皮肤老化的根本性原因有两个方面,一方面是氧化应激损伤,一方面是炎症性损伤。

富勒烯由于其独特的分子结构及物理化学特性,在淬灭自由基抗氧化及抑制炎症方面都有着优越的性能。

当然,富勒烯的市场化应用也经历了起伏波折。2005年日本三菱公司将富勒烯实现了产业化,但是由于当时技术水平的缺陷,所得富勒烯原料纯度低,在产品中不能足量添加,因此也就不能体现富勒烯的优异功效。一时间市场上出现了很多概念性添加富勒烯的产品,给富勒烯的市场推广造成了非常不利的影响。北京福纳康生物技术有限公司于2015年转移转化了中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术重点实验室的富勒烯技术,该技术所制备的富勒烯纯度高,安全性好,在产品中可足量添加,一经面世便扭转了曾经富勒烯提取量少的不利局面,越来越多的品牌开始认识到富勒烯的优异功效。

富勒烯在护肤领域有三大核心要点:淬灭自由基抗氧化、抑制炎症因子、修复细胞活性。

一、富勒烯——自由基海绵

1956年哈曼德·纳姆(DenhamHarman)提出了人体衰老的自由基学说。自由基的产生分为两个渠道:一是机体自身代谢过程中产生自由基;二是外部条件引起,比如辐射、环境污染、不良生活习惯等产生自由基。自由基具有高度的活泼性和极强的氧化反应能力,能通过氧化作用攻击体内的生命大分子,如核酸、蛋白质、糖类和脂质等,使这些物质发生过氧化变性、交联和断裂,从而引起细胞结构和功能的破坏,导致机体的组织破坏和退行性变化。在正常情况下,机体会不断产生多种内源性抗自由基的活性物质,包括非酶类抗自由基物质(如:维生素C、β-胡萝卜素等)和抗自由基的酶类(如:SOD、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶)。

它们能不断地清除自由基,因而使机体细胞和组织免受损害。但在内外环境异常的情况下,体内抗自由基系统的平衡就会被破坏,从而引起生物膜的脂质过氧化,破坏生物膜的功能和结构完整性,结果使机体更易于发生各种病变和老化。

富勒烯是球形笼状分子,一个分子可同时容纳6个电子,具有庞大的共轭电子云,极易淬灭自由基的电子能量。它突出的抗氧化能力使其成为防晒、美白、抗衰、抗炎产品中重要的成分。CharlesN.McEwen在研究富勒烯的质谱信号时发现了富勒烯可以连续结合多个甲基自由基,同时他们预测了富勒烯与自由基相互作用的一种机制:当富勒烯分子表面是奇数电子数时带电基团与富勒烯的电子云表面紧密结合,并在形成偶数电子物种时释放(图1),因此它被称为“自由基海绵”。

在更多的研究中也发现了富勒烯独特的电子学特性:富勒烯及其衍生物具有高的电子亲和势、低的电子重组能、较高的电子迁移率,并且能够与多电子材料相容。北京福纳康生物技术有限公司联合中科院化学所王春儒研究员课题组针对富勒烯清除自由基的性质进行了详细的研究,采用电子自旋捕获的方法对富勒烯清除羟基自由基的性能进行了检测,发现富勒烯及其衍生物可以快速、长效清除羟基自由基。

羟基自由基(OH)寿命长,损害性大,以其为研究对象,采用电子顺磁共振仪测试了富勒烯与众多抗氧化剂(白藜芦醇、积雪草、麦角硫因、硫辛酸、艾地苯、EUK)在微量使用时淬灭羟基自由基能力的对比。结果显示,当使用量均为10ppm时富勒烯在淬灭自由基能力方面具有极显著的优势,同时表现出了优异的耐久性。

北京福纳康生物技术有限公司跟中国科学院化学研究所纳米实验室联合研发,攻克了高纯度富勒烯终端应用的关键技术,并将此技术应用于产品中。北京福纳康公司自有品牌C60,就是基于富勒烯的功效,开发出了不同的产品形式,用于解决不同的皮肤问题。比如,使用C60富勒烯紧致淡纹面霜4周,就可以看出显著性的皱纹变化。

二、富勒烯——炎症因子抑制剂

2000年,世界著名科学家克劳迪奥·弗朗西斯(ClaudioFranceschi)首次提出“炎症性衰老”概念。这一理念认为衰老与机体免疫系统对环境的适应及重塑密切相关。机体通过应答反应以适应环境变化,应答反应一般以炎症反应的形式体现,此过程对机体的最优形式是促炎与抗炎反应之间的复杂平衡稳态,当平衡被打破,就会引起系列机体不良变化。

随着年龄增长机体产生炎症因子会逐渐增加,同时蛋白酶体对其自体吞噬和(或)线粒体自噬清除作用逐渐下降;这种“自身免疫反应”过程促进慢性疾病的发生或发展,从而加速和加重局部及全身的衰老过程。免疫衰老是指随着年龄增长,适应性免疫应答反应下降,天然免疫应答占主导地位,其显著特征是促炎递质的增加,血清中炎性因子,如白细胞介素(interleukin,IL-6、IL-8),腫瘤坏死因子α(TNF-α)水平升高,因此,炎症也被认定为抗衰策略的主要靶点。

利用巨噬细胞作为研究对象,使用脂多糖作为刺激条件,测试富勒烯对于几种炎症因子的抑制效果,结果显示富勒烯对于IL-6、NO、INOS都有显著抑制性,其中对IL-6的抑制性显著性优于阳性药地塞米松。

常见的皮肤问题中,痤疮、敏感肌都属于炎症性皮肤问题。当把富勒烯应用于解决痤疮和敏感肌肤问题时,表现出了良好的效果。

三、富勒烯——细胞活力卫士

皮肤分表皮和真皮两层,表皮在皮肤表面,又可分成角质层和生发层两部分。已经角质化的细胞组成角质层,生发层细胞不断分裂,能补充脱落的角质层。生发层有黑色素细胞,产生的黑色素可以防止紫外线损伤内部组织。

真皮层有许多弹力纤维和胶原纤维,故有弹性和韧性。因此要保证良好的皮肤状态,必须保证表皮生发层和真皮层细胞的健康活力。表皮层的基底细胞充满活力,就可以正常将多余黑色素代谢而不形成色斑,同时可以保证迭代的角质层可正常产生,保证皮肤屏障的完整性。真皮层细胞充满活力,各种胶原才能正常合成,皮肤才能保持紧致饱满的状态。

以皮肤角质形成细胞作为研究对象,借助双氧水的氧化损伤性,研究了富勒烯与其他抗氧化剂对受损细胞活力的保护提升作用。研究结果显示,当皮肤细胞被双氧水损伤后,富勒烯可显著性修护细胞活性,并且可持续发挥作用长达20小时以上。

富勒烯不仅对氧化损伤有显著的保护和修复作用,对紫外线损伤也同样有显著抑制作用。富勒烯可抑制紫外线引起的皮肤表皮的异常鳞片化,抑制紫外线对I/IV型胶原纤维的破坏,抑制转录因子NF-kappa-B激活,抵抗细胞凋亡,对人类表皮角质形成细胞的DNA链断裂、固缩和核破裂具有保护作用,可补充皮肤的生理抗氧化活性。

富勒烯是一颗冉冉升起的新星,其优异的护肤功效已经得到充分的验证,必将引领新一代护肤黑科技。

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