機能性保養品成份的發展與應用

The Development and Application of Functional Ingredient in Personal Care Products

化妝保養品的流行趨勢，隨著時代科技進步與文明，漸漸轉變成現今的各類流行產品。其中，機能性保養成份，亦由傳統的動物性來源，演變成植物及海洋等天然來源。此外，生物科技技術亦被廣泛使用於新原料的開發上，以符合人體皮膚的需求。

關鍵字：生技化妝品、醫學美容、美容醫學、保養品成分、功效成分、藥物傳輸

化妝品成份的發展史 

　　化妝品市場在80年初處於萌芽狀態，一般消費者僅僅進行簡單的皮膚護理，最常見的護膚品就是各種礦物油。後半時期，生化萃取動物性原料成為一時的寵兒。如胎盤素、膠原蛋白，這些物質由於其一定的有效性，至今仍被廣為使用；自從1990年開始，化妝品消費市場邁入了一個快速擴張的時期，從原料來看，掀起了植物的熱潮。在最初的植物萃取物由於技術問題，這一混合物效果並不如人們期待的理想。科研人員將植物中的有效成分進一步進行分離、純化，使有效成分更精準發揮作用。由此而延伸出來的是當前熱門的植物療法、芳香療法和海洋療法。植物萃取物的另一延伸則是生化科技發酵的應用。但最終，生化科技將結合植物有效成分分離純化，使產品的功效性更為顯著。

　　我們不難發現無論是糖類物質的演變，由多聚糖到寡糖、單糖；還是蛋白類物質的演變，由大分子蛋白到現今當紅的小分子純肽，成分分子量不斷減小，無論其提取產品來源如何，產品的功效性已成為唯一的衡量標準和當前的主流趨勢。由於現代生化科技的發達和眾多科學家對皮膚生理的揭密，化妝品也進入了資訊化的時代。產品作為一種傳導物質，將人們預設的生物資訊直接傳到確切部位，發生作用，並且這些功效都可以得到一一證實。 

由醫學美容到美容醫學 

　　由於皮膚科學的進步，化妝品不再只是訴求性的感官產品，實質上的有效性與療效性，逐漸成為主流市場的新趨勢。為了能迅速達到皮膚缺陷的治療，利用各類型醫療儀器與藥品輔助的醫學美容診所亦因應而生。醫學美容主要運用皮膚醫學原理及效果實證，來達到醫療功效為主，迅速有效地解決皮膚上的缺失；例如使用肉毒桿菌注射，膠原蛋白注射與玻尿酸注射等方式，瞬間改善皮膚皺紋及彈性問題；使用雷射脈衝光治療皮膚的不正常色素沉積，去除疤痕等。 

        化妝保養品循著醫學美容的趨勢前進，市場逐漸發展出運用醫學美容的原理，同時強調安全性高的療效型的化妝品。所謂『COSMOCEUTICAL』療效型化妝品，主要是自藥品療效觀念之延伸，而畢竟藥品與保養品是不同的。藥品強調的是不計過程要求短期速效，因此，副作用往往非主要考量因素。而保養品最大的不同：則是要增強有效性但是用於保養品則不能有副作用產生。

　　一般來說，藥品所強調的是有效性(Effectiveness)的提升，而療效化妝品所強調的則是高有效性以及低刺激值，也就是治療指數(Therapeutic Index)的增加。何謂治療指數(Therapeutic Index; T.I.)? 它是由有效性數值與使用後之刺激值相除所得，所得之積分愈高即為最佳治療指數。

治療指數T.I.以常用之果酸為例：當選用醫療用途與藥物時，通常是強調其速效性，並不計副作用與刺激性。因此，在評量時其有效性可能為10，但相對的刺激性也高，其值為4，而所得之T.I.值為”2.5”。若以療效化妝品所採用的楊槐樹膠接枝型大分子果酸Glycacid為例，因為其大分子特性會使產品滯留於表皮層產生長效作用，不會滲透到深層皮膚產生刺激，因此為副作用低之果酸產品；若評估其T.I.值，一般有效性若為８，雖不及醫療型高濃度果酸之強效，但因其刺激值極低，近1.2，則評估所得之T.I.值為”8.3”。因此，療效型化妝品採用的是安全與有效並重的保養品新觀念。 

        舉例來說，一般醫學美容經常使用的維生素A，能加速細胞生長，激勵細胞分裂，增加角質細胞與纖維母細胞的新生與代謝，有效改善皮膚乾燥現象與增加皮膚的彈性度。羅氏研究室(Roche lab.)利用無毛大白鼠經過ＵＶＢ照射後，發現實驗組表皮使用Pure Retinol和Retinyl palmitate，在對照組不使用的狀況下，六個月後可以很明顯的比較出皺紋深度，證明表皮使用維生素Ａ，不論是Pure Retinol或是Retinyl palmitate，皆可以減少皺紋。 RoC (BASF 1999 Symposium) 亦發表一篇客觀的報告中指出，30位年齡38-47歲的婦女，連續十二週使用0.04%維生素Ａ(Pure Retinol)乳霜的結果顯示，約可增加皮膚彈性13%(到第六週)到19%(第十二週)，另外皺紋深度約可減少14%(到第六週)到17%(第十二週)。 

　　然而，在高濃度維生素Ａ(Pure Retinol)下，嚴重的不適應現象是不容忽視的。這些現象包括刺痛、燒灼、皮膚發紅、脫皮或皮膚變粗變厚…等現象常常發生，更嚴重的是可能會造成皮膚過敏發炎問題。這些不良反應乃是因為維生素Ａ(Pure Retinol)很容易穿透表皮層到達真皮層，而與真皮層內大量的原發發炎物質Interleukins產生無法控制的一連串反應。 

　　另一個嚴重的問題需要注意的是維生素Ａ(Pure Retinol)本身極度的不安定性，維生素Ａ(Pure Retinol)對氧化極度敏感，及另外一些加強它的氧化程度之參數如:光線、質子不安定分子、溫度、重金屬…等，所以一般會調整酸鹼度到六以上以防質子酸干擾造成的不安定問題。不同的配方調整都多少造成維生素Ａ(Pure Retinol)安定性下降。其他方法如在w/o及後來的o/w型乳化系統中添加各種水項或油相抗氧化劑；或是在配方中添加低量的不飽和脂肪酸；或是提昇酸鹼度到達八或以上；將維生素Ａ(Pure Retinol)圈在微粒子中；惰性氣體充填或以鋁管包裝…等方法早已在近幾年被不同化妝品公司提出專利保護中。其中例如，法國COLETICA公司則研發出應用包覆技術的Cylasphere，利用天然洋槐樹蛋白結合海藻膠黏多醣體的成膜性質，保護維生素Ａ(Pure Retinol)的安定性，減少刺激產生，並延長了維生素Ａ(Pure Retinol)的作用時間。 

　　法國Coletica里昂藥學研發中心 (Faculty of Pharmacy of Lyon France in Coletica R&D Facilities) 利用Franz細胞穿透測定裝置實驗發現，Cylasphere^®比游離的維生素Ａ(Pure Retinol)擁有更好的皮膚滯留效果。游離的維生素Ａ(Pure Retinol)在10小時之內穿透量比Cylasphere^®多25%，第24小時穿透量多30%，第32小時穿透量多35%，48小時後穿透量多達40%。這個明顯的證據可以得出，使用Cylasphere^® 0.5% Retinol可以減少25~40%局部或系統性的不良症狀。更重要的是滯留於皮膚的維生素Ａ量，這部分牽涉到維生素Ａ在表皮上作用的總濃度，Cylasphere^®比游離的維生素Ａ多出2.6倍作用濃度。因此，我們可以從上例中得知，Cylasphere^®的治療指數(T.I.)，即有效性數值與使用後之刺激值相除所得的值，遠遠的大於游離的維生素Ａ。 

功效成分的特性 

　　傳統的民俗療法及植物療法，是經由前人傳承下來的經驗累積，對於不同成分的功效，有著一定的歷史實證。然而，在現今科學發達的時代，化妝品市消費者所要求的不再只是累積過去的經驗；而是更進一步地，經由皮膚生理學的演進，探討出功能性成份的理論機轉，發展出符合皮膚生理作用的物質。這些被選擇出來的物質，須再經由嚴苛的科學實驗測試，證明它們在皮膚上的確切作用功能及效果。 

　　當植物的成分功效被發現之後，具有更高成分濃度或是類似的高功能性分子，將逐漸地被科學家們一一研發出來。例如傳統的植物療法運用了植物中所蘊藏的植物多酚(Polyphenol)，由於結構側鏈含有許多氫氧基(-OH)複合物，一般被廣泛使用於抗氧化、抗自由基的效果；像是植物類黃酮素(Flavonoids)與植物酚(Flavonols)皆屬於多酚類的成分。多酚類依結構不同，分為單一分子(Monomer)，雙分子(Dimmer) 及三分子(Trimer)，一般來說3個以下分子結合的時候，稱為寡分子(Oligomer)。寡分子由於分子量較小，生物活性比其他四個分子以上的單寧類(Tannins)多酚要來的高。因此，現今的成分逐漸地由單純的使用植物萃取液中多酚，演進成選擇具有寡多酚含量高的來源植物，例如選擇綠茶，白毫銀針中具有高含量的兒茶素；以及利用葡萄子，松樹皮，花生皮，蔓越梅中具有高含量的OPC等特性。 

　　綠茶多酚主要具有的兒茶素(Catechin)，即為一種單一分子的多酚。兒茶素分為下列幾種；EGCG(Epigallocatechin 3-gallate)，EC(Epicatechin)，EGC(Epigallocatechin)，ECG(Epicatechin 3-gallate)..等。而一般綠茶多酚中以沒食子酸脂EGCG含量最高，可以有效清除自由基，抑制過氧化脂質產生，預防紫外線及輻射所引起的皮膚衰老及皮膚癌發生機率。而葡萄子中所富含的OPC (Oligomeric Proanthocyanidines)，則是由二至三個分子所組成的寡多酚。同樣地具有非常高的抗氧化及消除自由基等效果，可以有效地預防老化，減少日曬所造成的皮膚傷害。  

酵素水解技術的應用

 　　除了選擇高濃度有效成份來源之外，更由於生化科技的日新月異，科學家們能進一步地利用生化酵素分解技術，有效地擷取活性成分分子中的重要序列。早期的皮膚的護哩，通常採用表像處理，利用生化萃取的動物性大分子物質，成膜停留和作用在角質層和表皮層，達到保濕或修飾、填充皺紋的外在效果。這些物質由於其一定的有效性，至今仍被廣為使用。但人們逐漸認識到真正能起到改善老化問題，就需要直接補充各種營養劑，如：絲蛋白、水解膠原蛋白、牛乳酪蛋白、各種氨基酸、荷爾蒙…… 等，可以激發皮膚機體的免疫能力、加速細胞更新、增加纖維母細胞的增殖等。由於蛋白質分子量比較大，多滯留於皮膚表面，所以實質上只能達到保濕的作用。因此市場上逐漸出現各類天然動植物來源的水解蛋白肽。水解後的蛋白質分子較小，可以滲透至皮膚深層，啟動皮膚生理機轉，有效達到抗老化的效果。 

　　首先我們先來對肽下一個定義：肽由氨基酸（AA）組合而成，以肽鍵結合，它具有高生化活性，每一種生肽都有它特定的資訊傳輸、接收方式，有一定的功能專屬性。但目前對肽還沒有很嚴格的定義，一般我們認為肽是指由小於20-30個氨基酸組成的化合物。含氨基酸更多的可稱寡肽，再多可稱聚肽，而氨基酸組成在100-200以上的即可稱為蛋白質了。生肽的生產目前可分為兩種技術：一種是天然水解蛋白肽；另一種就是最新生化技術合成的小分子肽。 

　　目前在市場上廣為使用的水解蛋白肽，它的主要來源由是動物體內的蛋白或天然植物蛋白，通過生物酶或加熱、加酸等方法水解、純化、濃縮而得到的混合物。它包含有肽分子、氨基酸和未水解完全的蛋白物質，主要作用於表皮基底層。目前較新的原料像是利用通過酵母生化發酵而來，純化的水解大豆及米類的肽類物質，可以清除自由基、提高皮膚的氧傳輸能力、加強膠原蛋白和單性蛋白的合成，從而改善局部微循環、消除眼袋及黑眼圈、提高肌膚緊實程度的作用。

　　同時，特殊水解大豆蛋白肽亦作用於表皮基底層，可促進組織之再生作用、重組肌膚細胞再生機構、增強皮膚免疫防禦能力，對老化肌膚重塑、緊實的效果十分顯著。例如法國COLETICA公司的PHYTOKINE使用10天後，表皮可增加膠原蛋白65% ，醛糖酸68% ，硫酸軟骨素36% 。此外，結締組織亦有明顯的外觀改善。以上實驗證明，經過水解技術處理的植物蛋白肽，可以有效地滲透到皮深層，達到抗老化的功效。

生化合成技術的應用

 　　隨著對皮膚生理和產品功能作用機理的不斷清晰明朗化，以及科學研究人員對生化科技的熟稔掌握能力，人們越來越關注產品的作用有效性。為了達到更好的滲透性、更強的生物活性，並直達肌膚作用目標處，像是真皮層、皮下組織層等部位，小分子純肽就在生化高科技的背景下應運而生了。 

　　利用化學合成的方法將氨基酸進行特定組合而成的純肽正成為當前科研的熱門。這樣生產得到的肽一般都只含有小於9-10個氨基酸，通常我們也稱之為小分子肽。由於特定的合成方式，使得產品有特定的分子模式，易實現產品質量的標準化；分子量小，相對水解蛋白肽有更強的滲透性，一般主要深入真皮層達到功效；同時，合成肽易進行生物改性，可增強產品穩定性，防止蛋白酶的分解，同時也可增強肌膚親合能力；合成肽生物活性十分高，只需低劑量使用；最重要的是，由於預設的特定氨基酸組合，結構特定，使得產品功效更精准、更速效。

　　 由於特殊的氨基酸化學組合理論，每一種肽都有它特殊的資訊傳輸使命。例如由Palm-Lys-Val-Lys-OH結構所組成的三肽(Palmitoyl Tripeptide-3)，可以有效促進皮膚組織的生成，我們可以從下列的結構圖中觀察到其作用機理。Thrombospondin (TSP) 是一種多功能的蛋白，可活化TGF-β組織生長因數（TGF-β 是膠原蛋白合成過程中的重要因素）。在TSP 分子中有一特定的結構ARG-PHE-LYS。Palmitoyl Tripeptide-3同樣以此結構進行資訊模組結合，完全是類比仿生的過程。例如瑞士PENTAPHARM公司的SYNCOLL，可以促進膠原蛋白的合成增加達119%，具有極佳的緊致效果。

　　另外，市場上亦逐漸出現了很多的類肉毒生肽類產品；如COGNIS公司的MYOXINOL LS 9736是從木槿屬植物種子蛋白中通過生物轉化而來的寡肽類混合物，屬於水解蛋白肽；LIPOTEC公司的乙酰己肽-3 ，分子量小，滲透效果較佳。同時，PENTARPHARM的SYNAKE（Tripeptide），是一種三肽類產品，其活性作用方式同蛇毒，也是通過阻斷神經肌肉收縮的傳導信號，可直接作用於皮下組織。一分鐘後減少36%肌肉收縮，2小時後可減少82%。持續使用SYNAKE經過28天後，可減少20%的皺紋，皮膚粗糙程度可減少21%。 

藥物傳輸觀念的應用

 　　當化妝品成份由功效成分特性的研究，進展到成分的水解純化與合成技術的配合之後，接下來所需要探討的，是如何讓這些實證過的高效能成分，能有效地配合皮膚的生理反應，做出適度的皮膚機能調節。因此，皮膚生理學的研究與藥物傳輸理論的應用，漸漸地與機能保養品成分結合，發展出活性傳輸的新趨勢。

 　　傳統的活性成分一般主要分布在皮膚表面，真正能滲透到皮膚深層發揮功效的程度，除了視分子大小之外，與皮膚表面油脂的親合度亦有一定的關係。於是科學家們，利用藥品中常用的方式，以LIPOSOME作為載體，因其同時具有親油與親水的特性，可以有效地將活性成分滲透進入皮膚深層，發揮作用。然而，LIPOSOME一般的穩定性不高，如何在不影響功效的狀況下，增加LIPOSOME的安定性，逐漸成為一個新的話題。

 　　除了增加活性成份的滲透度之外，如何讓作用時間延長，持續地釋放固定有效濃度，增加使用者的方便性，也是一個新觀念傳輸的應用。新科技開發之第一代傳輸系統，則設計出有效傳輸活性成份並延長活性成份作用功效時間之”長效緩釋囊球”。它將活性成份利用膠原蛋白包覆成極細近奈米級之囊球，經由角質間隙滲透進入角質層中。接著，皮膚中所含的生物酶，在與囊球接觸後發揮作用，將包覆膜緩慢分解，並將活性成份一點一點的釋放出來。如此一來，可以延長活性成份之釋放時間並加長活性成份之有效性時間。

 　　第二代傳輸系統所強調的除了第一代傳輸系統既有之功效外，更發展出具有人工智慧的”聰明囊球”，讓活性成分作用在特定部位，有效區隔不同部位皮膚的需求差異，更有效率達到治療目的。就臉部皮膚而言，T字部位皮膚較與其他部份皮膚容易分泌油脂，而兩頰部位皮膚較乾燥，如何以同一保養品自動辨識皮膚所需作用的部位，就需要利用第二代傳輸系統的技術來達成。例如法國COLETICA公司的CERAMIDE CATIOSPHERE將以膠原蛋白包覆了保濕成份神經醯胺，外層再導入電荷，再利用皮膚表面乾燥部位不同而所帶電荷不同之差異性，引導囊球進入正確且有需求之位置上，有效調理差異部份膚質至正常狀況。同時，配合相同公司的另一項成分AFFINISPHERE，則使用T字部位所需的控油成份葡萄糖鋅，同樣地以膠原蛋白進行包覆，外層採用特殊油溶性處理，利用出油部位與囊球的油相互溶原理，將囊球游移到所需部位進行作用。

 　　除了滲透度，作用時間延長以及作用部位的選擇之外，第三代傳輸系統逐漸地研究出控制作用的起始時間。就如同白血球的防禦機制原理，當有外在的破壞來臨時，皮膚需要適度的防禦來保護細胞。因此，科學家們將能有效捕捉自由基離子，激勵膠原蛋白新生，有效預防陽光傷害，抗氧化等成分，利用特殊外膜對光敏感之特性，包覆成第三代傳輸囊球。例如法國COLETICA公司所研發出的SMARTVECTOR UV，即能針對紫外線做出適當的防護。它是利用DNA外膜包覆成囊球，在遇到陽光時，可以將外膜分解並釋放出內含的維他命CE，有效預防紫外線所造成的傷害。此外，當陽光越強時，成分所釋放的速率越高，越能有效的在皮膚所需要的時間點發揮作用。

 結論：美容醫學的未來與展望

         縱觀機能性保養品的演進，我們不難發現當前化妝品原料的安全性、功效性逐漸成為主流趨勢。除了感官的需求以外，效果實證及皮膚的生理機轉，更受大眾消費者所關心。我們由成分功效的探討，到水解純化與生化合成技術開發，更進一步地結合當代皮膚科學與美容醫學，結合藥物傳輸概念，進展出多種傳輸系統的應用。相信未來的機能保養品成份的發展，亦會追隨著美容醫學的腳步，朝著人類科學的發展，繼續向前邁進。

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