深度解读脂质体的美容功效

  

   
        导读:在制药工业中,脂质体包封的药物微囊已开发和应用在治疗方面非常广泛。近几年,脂质体在化妆品中的应用研究在国内外也已经引起了人们极大关注。现在我们就一起来解读一下脂质体在美容护肤品的的作用是怎样的。


什么是脂质和脂质体?

在制药工业中,脂质体包封的药物微囊已开发和应用比较长久。脂质(Lipids)包括的范围很广,其化学成分和结构也有很大的差异,它的特性主要是由构成它的碳氢结构成分所决定的,脂类都具有一个共同的特性,即不溶于水,而易溶于乙醚、氯仿、苯等非极性溶剂中。脂类具有中药的生物功能,它是构成生物膜的重要物质,几乎细胞所含有的全部磷脂类都集中在生物膜中。

脂质体是由脂质膜小囊包裹内容物的小体。脂质体的膜囊是由类脂构成,其中主要为磷脂和胆固醇。磷脂为极性链状分子(图1、2),一端为亲水基因,另一端为疏水(亲油)基因。磷脂和胆固醇一起则形成了双分子层薄膜。两层磷脂分子的亲水基因在表面、疏水基因在膜内(图3)。这种磷脂双分子薄膜性结构也是人体细胞膜的基本结构(图4)。由于脂质体膜和人体细膜成分和结构相似,二者就具有了亲缘性。

1965年,英国剑桥大学教授Bangham发现,磷脂分散在水溶液中时,能形成多层微囊,且每一层均为双分子层,这种具有类似生物膜双分子层结构的微囊成为脂质体(Liposome).它的结构是一种分子排列有序的近晶型液晶,脂质体又称类脂小球及液晶微囊,是一种类似微型胶囊的新剂型,它能将药物、营养素包封于类脂质双分子层形成的超微型球状载体中,即命名为——脂质体(Liposomes)。脂质体又称类脂小球、液晶微囊,是一种类似微型胶囊的新剂型,它能将药物、营养素包封于类脂质双分子层形成的超微型球载体中。自1971年英国Rymen等人提出将脂质体用作药物载体后,引起各国科学家的重视,因此,近十年来美国、西欧、日本等国家对脂质体在药物传递系统中的研究有了较迅速的发展,将脂质体用作抗癌药物、抗生素等药物载体,例如,已用于临床的有阿霉素、柔红霉素、长春新碱、博莱霉素、氟脲嘧啶、氨甲喋吟、放线菌素D、丝裂霉素C等脂质体制剂。

   
“皮肤脂质体”有二种:第一种是以近似皮肤角朊细胞的脂质比例混合,制成“皮肤脂质”脂质体,它采用皮肤细胞间质的主要成分:神经酰胺代替磷脂,并将神经酰胺与胆固醇、十六醇或胆固醇硫酸酯进行混合,制成人工“皮肤脂质”脂质体。第二种是直接从人胚胎皮肤细胞中提取神经酰胺、磷脂及皮肤生理相同的细胞间质脂质,形成与皮肤角脘细胞完全相同的脂质比例混合制成生理性“皮肤脂质”脂质体。无论是人工脂质体还是皮肤脂质脂质体,作为一种生物工程高新技术在化妆品中的应用必将给化妆品工业带来全新的生机。

 

为什么含脂质体化妆品会如此受到重视呢?
   
这在于含脂质体化妆品的特有性能和优异的美容效果。这种性能和效果则来源于脂质体的特有结构。大多数化妆品和药用脂质体是由各种天然的、半合成的和合成的磷脂组成的,其主要是卵磷脂。小部分组成有脑磷脂、磷脂酰肌醇和磷脂酸。根据其脂肪酸组成可分不饱和的,部分加氢的和加氢磷脂。

自1987年法国推出第一个含脂质体化妆品以来,脂质体化妆品很快受到重视,至今在欧洲和美国己有100多个新型含脂质体的化妆品上市,例如Dermasome,Glycosome,Lipocutin,Lipodermin,Natipide,Niosme,Sphingoscme等均为脂质体化妆品中应用的商品名称。国际上著名的化妆品公司,如 Chesebrough-Pouds、MARY KAY、Lancme、ESTEELAUDER、L’oreal、Prescriptives等都投入了大量人力和财力,集中研究开发脂质体在化妆品中的应用,己不断地向市场推出新型含脂质体化妆品,国际上许多化妆品原料公司也不断向市场推出新的脂质体原料,由于脂质体化妆品独特的性能和优异的效果,尽管价格昂贵,(Prescriptives生产的50 ml含脂质体保湿剂化妆品,价格为30美元)仍倍受消费者的欢迎。1993年在中国海峡两岸化妆品科技讨论会上,中国香料香精化妆品工业协会秘书长王理中先生说 :中国轻工业主管部门把化妆品的发展列为八五规划,要以科技为先导,依靠科技进步和工业设计,加速新产品的开发,进行产品结构调整,提高产品档次。众多中、外专家均认为,护肤品市场将向高科技和多功能产品发展,添加脂质体、微胶囊、液晶生物营养素等高科技化妆品将逐渐占领市场。其中含脂质体化妆品己成为热点。

   
神经鞘磷脂类是鞘氨醇的化学衍生物

神 经 鞘 磷 脂

1、人体细胞的基本结构—细胞是人体的基本结构和功能单位。人体细胞体积很小,数量极大(约6×1013),功能和形态多样,但基本结构相同,都是由细胞膜、细胞质和细胞核构成。细胞膜是细胞的境界膜,具有极重要的功能,例如识别和选择进入细胞的化学物质,感受刺激以调节细胞活动,分泌和排泄细胞产物等。细胞质内有众多细胞小器官,包括膜性小器官和非膜性小器官两类,以完成各种功能,例如提供细胞能量,合成各种物质,参与细胞运动和信息传递等。细胞核是细胞基因存在部位和遗传中心,也是细胞活动的控制中心。细胞膜、细胞质内的膜性小器官和细胞核膜基础结构相似,即其基本骨架结构是双层磷脂分子膜。这种双层磷脂分子膜又称为单位膜。在单位膜的基础上,各种不同的功能性蛋白、糖类参与使细胞膜形成多种多样的功能性差异。人体细胞膜总面积达35000 M2。

2、磷脂种类很多,但大致可分为两大类,即甘油磷脂和神经磷脂。甘油磷脂包括卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸磷脂、肌醇磷脂等,是以甘油为骨架的磷脂类。神经磷脂又称神经鞘磷脂,是以神经酰胺为骨架的磷脂,主要有神经酰胺磷酸胆碱和神经胺磷酸乙醇胺。磷脂是单位膜的主要成分。不同器官细胞膜系统中不同磷脂的比例有差异,但以卵磷脂、脑磷脂和神经磷脂含量最高。无疑它们对细胞膜的结构和功能极为重要。

 

   
3、脂质体是磷脂双层分子膜围成,可以看作是一个最原始的细胞膜骨架。因此脂质体膜具有细胞膜的基本特性。实验证明,当脂质体接近活细胞时,二者的膜很易互相融合,进而脂质体可以三种方式进入细胞:①完整进入细胞内(被细胞吞噬) ;②仅内容物进入,而脂质膜融入到细胞膜中;③脂质体被分成若干小块,被细胞吞入。

4、皮肤的结构和脂质体。人体皮肤结构可分为表皮和真皮两层,皮肤的深层是皮下组织。表皮由表皮细胞构成。表皮无血管。表皮细胞主要是角质形成细胞,从表皮深层到皮肤表面可区分为生发层、棘细胞层、颗粒层、透明层和角质层。深层细胞不断增生推向浅层逐渐角化,最后死亡脱落,细胞间隙中由细胞间质充填。细胞间质中的重要成分为神经酰胺,它具有滋养角质细胞、封闭细胞间隙以防止水分丧失和细菌侵入等作用。非角质形成细胞主要有黑色素细胞。


由于表皮本身无血管,营养仅靠从真皮渗透而来,显然营养来源受到一定限制。加之表皮受外界刺激损害多,更需要保护和营养。脂质体化妆品具有普通化妆品不可比拟的效果,可直接为表皮细胞提供营养和补充细胞间质。

自从1935年丹尼尔(Daniell)等提出脂蛋白结构模型以来,曾出现过各种其他的模型,但目前为大家所接受的模型是1972年辛格(Singer)等人提出的膜结构的液态镶嵌式模型。这个模型的要点为:

①脂排列成双分子层,构成膜的基质。一般情况下,双分子层的外表是亲水行,其内部是烷基结构部分的亲油性的区域。从细胞结构和功能多样性变化考虑,证明类脂质双层具有明显的可塑性。脂类的双层是极易变动的结构,双分子层的每一个磷脂分子在此双层的每一个平面内迅速扩散,相邻的脂质体分子可以每秒一百万次的速度交换为止。其结构使双分子层具有流动性、柔韧性、高电阻性及对高极性分子的不通透性。

②蛋白为球蛋白,包埋于基质中,蛋白质可以从两侧表面嵌入或穿透整个双分子层。蛋白质在基质上的镶  嵌状分布并不限制蛋白质分子在基质上横向的移动,膜内的蛋白质在它们起酶催化作用时必须能够迅速地改变其结构。这种镶嵌结构并不是固定不变的,而是处于动态的。

液态镶嵌式模型强调脂质膜的动态性,这样的动态性与生物膜中存在的分子品种相适应。并且通过嵌入蛋白质,双层结构无明显重排的情况下,其运动自由度可酌量选择改进膜的功能和渗透性。

   

 

对于配方工作者来说,膜的动态稳定性的直观的评价很重要的,它关系到脂质体的稳定性。膜的动态特性有利于改变环境的活细胞的生存,而这样快速变化对脂质体的稳定性有不利的影响,如脂质体有效组分的损失、脂质体之间的熔融、凝聚和沉淀对脂质体动态特性所产生的不利结果。从另一个角度看,脂质体的动态特性使脂质体能起着靶向性微囊的功能,响应环境特殊变化,能释放出其有效成分。这就是脂质体与大多数微型包囊的静态结构不同之处,也是具有生物膜特性的脂质体的最重要的作用。

膜类脂质可能起的作用包括:控制酶起作用时所需的流动性,通过膜的信息传送,为水和离子的迁移形成孔隙,对酶的反应起着辅助作用(如在前列腺素释放时,作为细胞向信息传送的基质)。脂类分子常与其它化合物结合在一起,例如糖脂类(glycolipids)含有糖分子和脂分子,脂蛋白类(lipoproteins)含有脂类和蛋白质。这类符合型式的生物分子兼有两种不同化合物的物理和化学性质,具有特殊的生物功能。脂类可按不同方法分类,比较理想的分类方法是根据构成脂类的主要成分进行分类。根据这种分类方法可将脂类分为复合脂类,包括甘油酯、磷酸甘油酯、鞘脂类和蜡等;简单脂类(不含结合脂肪酸酯的脂类),包括萜类、甾醇类、前列腺素类等。


 

   

脂质体的形成和性质

    脂质体的微囊一般具有两亲物双层膜构成的球体,亲油的尾部向双层的中间排列,极性基团定向至微囊的内部及外表,形成脂质双层构成的球体的内和外表面,脂质体的主要成分是磷脂,经核磁共振试验显示每个磷脂分子的极性基团紧密地键接着15-25个水分子。

    不同的磷脂均能独自或以一定的摩尔比形成脂质体,磷脂分子中含磷酸基团的部分具有强烈极性,成为亲水的极性头部或头基,而磷脂分子中的两个长碳氢键具非极性,成为硫水的非极性尾部或尾基,由于这种典型的双分子特性,使脂质体具有亲油性,因此,脂质体作为药物或其它物质的载体,其包裹范围是极广的,亲脂性物质,两性物质以及水溶性成分都可以被包裹。从某种角度上将讲,只有二类物质难以被囊化,一类是在水相和有机相均不溶解的物质,另一类是在水相、油相中的溶解度很大的物质,由于它们极易渗漏,故亦很难被囊化。因此,脂质体的特性具有生物的降解性和生物相容性,它完全可以包裹二类物质。


    
    
   

   
    
    脂质体有什么功能?

    脂质体作用基础在于:磷脂分子;脂质体膜结构;脂质体包封的有效内容物。磷脂分子不仅是构成脂质体膜的主要骨架成分,而且其本身对人体细胞有重要的多方面的生理功能,其中与护肤美容有密切关系的为:构成细胞膜性结构的主要成分;增加细胞膜的流动性、渗透性以增强细胞活力;促进表皮细胞生长和修复、提高皮肤的免疫抗病能力等。脂质体膜把有效成分封闭起来,目的在于:加速进入细胞(导入性),延长作用时间和有效时间(稳定性)以及减小毒性,降低刺激性(保护性)等。

1、导入性:人体细胞的双分子层磷脂膜,具有选择性的通透性,磷脂类物质极易进入,而有些大分子物(如SOD分子量3万以上)则较难穿过皮肤角质层和进入细胞内。当脂质体化后,这类较难进入的物质可被脂质体带入穿过细

胞膜,进入细胞内。                              

2、缓释性:脂质体进入皮肤后,在皮肤细胞内、外停留,其有效成分慢慢渗透出来,从而长时间作用。

3、稳定性:有些对皮肤有良好作用的物质,如SOD、Vite、Vitc、EGF、保温因子等,极不稳定,易受酶和紫外线的破坏。脂质体包封后,隔离了酶和紫外线等的破坏作用,使之有效作用时间大大延长。

4、保护性:通过包封和缓释,使内容物的毒性和刺激性降低,这主要是用于治疗目的。化妆品一般为无毒性和无刺激性。

5、定向性:对脂质体经过特殊处理,可使脂质体作用到特定的细胞(靶向性),这在药物治疗上有重要意义


下面具体介绍一下脂质体对皮肤的作用:

    磷脂(特别是脂质体)以皮肤药剂和化妆品的形式用于皮肤上时,即开始发生作用。它们极易与皮肤表面和内部的蛋白质、糖类和类脂体形成缔合作用。

脂 质 体 

脂质体对皮肤的可能作用(示意图)

① 磷脂键接到角质层的角蛋白上形成一层膜,使皮肤表面具亲油性。这种膜不能用水除去,只能慢慢用洗涤剂洗涤。它稍具封闭性作用,降低了通过表皮的水份损失,因此提高了皮肤作为阻挡层的功能。这特别适用于干性皮肤。在角质层的脂质体可能会出现同样的情况,这些络合的双层磷脂膜通过角朊体形成一种“胞间胶粘剂”,它们起极重要的阻挡作用,阻止透过表皮的水份损失。脂质体的这种维持作用不象普通油脂那样的封闭作用。用透气性雨衣的水份调节作用和不透气性雨衣的不透水性来可以更好地说明其作用机理。多数脂质体化妆品可能是借助于磷脂—角蛋白的相互作用和在双层类脂物的浸渍作用来起作用的。


② 脂质体游离的磷脂可进入更深的皮层。磷脂与细胞膜粘结起来会很快被细胞膜吸收。实验证明当人体角质形成细胞外加大豆磷脂脂质体时,磷脂迅速被同化,同时细胞为流动态性质明显增强。已经知道的是含亚油酸和a-亚油酸的多元不饱和植物磷脂增加了膜的流动性和渗透性,细胞代谢作用也随之大大增强了。用放射性示踪法测定了非脂质体化和脂质体化的不饱和磷脂可通过皮肤吸收。

③ 在多元不饱和磷脂中的亚油酸可以提高皮脂腺的功能。被角质层吸收的磷脂的部分水解,一定会产生一些游离亚油酸,并被分布于表皮中。神经鞘磷脂和磷脂具有许多相同的作用,二者都能进入角质层的类脂物双层中。由于它们的化学组成,肯定具有人体必需脂肪酸的效果。另一方面,鞘磷脂的组成与角质层的类脂极相似,将它们外用可以恢复疲劳皮肤的原有功能。使用什么原料或配方将取决于治疗目标和实验效果。


含有效成分的脂质体的作用

        含有效成分的脂质体在皮肤内的可能作用(示意图)

总而言之,稳定的脂质体制剂,在较宽的温度范围内可长时间保存,可保持包裹在内的脂溶性、水溶性营养素和其它水相物质不变,由于上述脂质体性质决定了脂质体有其明显的皮肤外用疗效,适用于长效的皮肤外用制剂,有增加和保持皮肤水分,有助于皮肤保护层的形成,改善皮肤光洁度,具有抗粉刺祥色斑功效,保护皮肤不受紫外线伤害,具有抗皮肤衰老及促皮肤细胞新陈代谢等方面的功效,因此,脂质体是当今国内外化妆品营养物中当之无愧的首选之物。


    
   
       


脂质体对皮肤的作用有下列三个方面

1.磷脂与角蛋白的反应和脂质双层的沉积。当磷脂类的脂质体涂于皮肤表面后,磷脂轻度地键合到角质层的角蛋白上,使皮肤感到舒畅。这一层膜使皮肤表面具有亲油性。这种膜不能用水除去,只能慢慢地用洗涤剂洗净。由于这种微的封闭作用,降低了透过皮肤的水分损失,提高了皮肤作为阻挡层的功能。磷脂与角蛋白亲和力较强,易引起一些脂质体的破坏。这种较强的相互作用,同样在皮肤角质层的脂质体双层可能会出现同样的情况。角蛋白脂质体形成一些络合双层作为“细胞间胶质”。这些细胞间胶质起着重要的阻挡作用,并对透过皮肤的水分损失有不均衡的影响,象具有呼吸活性一样,可调节皮肤的水分损失。

2.脂质体中未键接的磷脂可能进入更深的皮层。在这里,细胞膜的磷脂起源物又重新粘结起来,细胞膜又会很快地把它们吸收,使细胞膜流态化。已确认含亚油酸和α- 亚油酸的多元不饱和植物磷脂能增加膜的流动性和渗透性以及细胞的代谢作用。

3.在多元不饱和磷脂中化学键合的亚油酸可增强皮脂腺的功能。被吸收至角质层的磷脂部分水解产生一些游离的亚油酸,它会被分布于表皮中。人体不仅能利用必须的脂肪酸作为氧化降解的能源,而且,还可进一步合成高度不饱和的脂肪酸。此外,鞘磷脂的组成与角质层的脂质极相近,将它们外用可以恢复疲劳皮肤的原有功能。含有效组分的脂质体的有效组分贮存在脂质体内部水相中(水溶性物质),也存在于膜中(亲油和两亲性物质),也是通过上述相似的过程对皮肤作用,被载带和传输的有效组分在角质层、表皮或真皮都会起作用,还会产生一些代谢产物,其作用深度变化很大。

 

   

脂质体与皮肤细胞之间相互作用有以下五个方面:

1.膜间转运作用:膜间转运(inter – membrane transfer)是指不必破坏脂质体或损害膜的完整性而发生的脂质体与细胞相邻磷脂双分子膜间的脂质成份的相互交换作用。这种方式几乎不引起脂质体内水相中药物的释放。脂质体与细胞间磷脂的相互交换需要以细胞表面的特异性蛋白质作为介质,只有少数几种磷脂(如PC和PE)可自行交换。另外与磷脂分子结合位置不同其交换性质也不同,例如,连接在磷脂酰胺基头部的磷脂酰乙醇胺的荧光衍生物不产生交换,而连接在脂肪酰链上的荧光衍生物却能容易地进行交换。除与细胞的相互作用外,在脂质体和脂蛋白(特别是高密度脂蛋白)之间也能发生类似的相互作用,但在某些情况下,脂质体可能被破坏,破坏的程度依赖于脂蛋白和脂质体的比例。在较低的脂质浓度下,不论在体内还是体外,仅由蛋卵磷脂制成的小单层脂质体在血浆中很快破碎,脂质成份在脂蛋白间重新分布。若在膜材中加入胆固醇就可部分抑制破碎。由神经鞘磷脂制得的小单层脂质体,内加30%以上胆固醇就可使脂质体保持完整性。对于大的脂质体,不论是多层还是单层的,脂质对血浆蛋白的转运率较低,且与胆固醇含量无关。胆固醇本身很容易在双分子层之间转运,以致在整个膜中的浓度都相同,因此脂质体可用来补充体内细胞膜中的胆固醇。

   


2.接触释放作用:脂质体通过与细胞的接触引起脂质体膜渗透增加而将包裹在内水相中的药物转运到细胞内,这一过程称为接触释放(contact release)。若在膜中加入30%以上的胆固醇,这种由细胞诱导的脂质体内包裹物质的释放就更易观察到。膜间转运和接触释放是将某些物质引入特定细胞而不必摄取整个脂质体的非常有效的方式,并且是那些不具吞噬活性的细胞摄取药物的特殊途径。为了更好地利用这二种相互作用机制,可降低细胞周围介质的流动性或者通过受体作用加强脂质体和细胞间的相互作用。这些过程进行的程度也与膜的组成及药物本身的性质有关。

3.吸附作用:脂质体被细胞表面的吸附(adsorption)几乎不引起药物或脂质成份向细胞的转运。吸附作用可因物理吸引力而引起,也可通过受体与脂质体膜上配基之间的结合而引起。一般认为脂质体被吸附是由于细胞表面特殊蛋白质的结合作用。吸附作用后必然引起脂质体被细胞摄取。研究发现在脂质体膜的相变温度或低于相变温度时(即脂质处于眼胶相)细胞摄取量最大。

4.融合作用:脂质体与细胞膜的紧密结合能导致两者的融合(fusion),从而引起脂质体中磷脂和血浆细胞膜的完全混合并将脂质体内的药物释放进入胞浆。在体外试验中,在膜中加入融合因子如溶血磷脂、磷脂酰丝氨酸或表面活性剂等可促进融合。在体内,融合作为诱导细胞摄取的手段常常发生在吞噬作用以后,在大多数情况下进入血液的脂质体很快被巨噬细胞清除出血液循环。而最易发生融合的部分是网状内皮系统。

5.内吞作用:具有吞噬活性的细胞在摄取脂质体后形成血浆细胞膜的内陷,最后发生融合的过程称为内吞(phagocytosis/endocytosis)。细胞溶酶体酶解破坏脂质体,磷脂水解为脂肪酸,经过重新排列再组装到宿主磷脂质上。脂质体中脂肪酸的命运可用同位素标记在磷脂如二肉豆蔻酰磷脂胆碱予以证实,因为水解后短链的肉豆蔻酸能够很容易地与宿主的长链脂肪酸相区分。在哺乳动物肝脏内,胆固醇被代谢成胆盐。某些阴离子磷脂和药物能够抑制溶酶体的作用而产生假性溶酶体贮积病。在溶酶体将脂质体破坏的过程中,释放出来的药物被溶酶体吞噬,或者缓慢从溶酶体中渗出而进入其它细胞内。若在脂质体上接上特殊的受体,就能被某种特定的细胞所摄取。

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