衆所周知,不同分子量的透明質酸鈉可精準作用于皮膚表面、表皮、真皮發揮立體保濕功效。
化妝品級透明質酸鈉分子量在200萬Da以上一般以儲水保濕、抵擋紫外線等為主;120-160萬Da是最常用、性價比最高的透明質酸鈉;20-40萬Da是在常規分子量基礎上通過酶解降低其分子量,增加其流動性,使其在精華液中發揮更好的保濕效果;分子量1萬Da以内的可以深入皮膚角質層,達到深層補水的功能;有研究表明4-6個透明質酸鈉雙糖結構的片段具有激活機體免疫,修複皮膚的功效[1]。
作為機體大分子多糖,透明質酸鈉具有物理性質及生物活性。在化妝品中,大家對透明質酸鈉的認識目前還主要為其物理性質:物理填充,成膜防護、補水保濕。本文通過對山東衆山生物科技有限公司(以下簡稱“衆山生物”)獨有專利技術研發生産的小分子透明質酸鈉——HYDHYA®緻修(分子量<10kDa)在抗炎、舒敏、修複方面的研究測試,挖掘透明質酸鈉的生物活性。
HYDHYA®緻修是衆山生物通過獨有專利技術(CN112662781A)研發生産的小分子透明質酸鈉,又稱寡聚透明質酸鈉。
本發明使用生物降解法-酶解法制備小分子透明質酸鈉:在發酵過程中加入透明質酸水解酶,邊發酵邊酶解,得到固定分子量的寡聚透明質酸鈉;高溫滅活過程中加入抗氧化劑保護透明質酸鈉。該方法提高了發酵産量,酶解後透明質酸鈉的吸收率高、工藝連續,直接獲得目标分子量産物,所得産品活性高。
酶解法生産的優點
為了研究透明質酸鈉的舒敏、抗炎、修複功效,采用C48/80刺激肥大細胞模型,通過肥大細胞脫顆粒的形态學觀察和脫顆粒率來評價其舒敏功效;選用UVB刺激角質形成細胞建立皮膚炎症損傷體外模型,通過檢測炎症因子TNF-α、IL-1α表達情況來評價其抗炎功效;将透明質酸鈉均勻塗布于實驗構建的“SLS-Epikutis”皮膚刺激性損傷模型表面以模拟人體使用過程,通過檢測模型組織形态學結構變化及屏障相關蛋白,評價其促進“SLS-Epikutis”刺激性損傷模型屏障修複的功效。
舒敏功效檢測
采用C48/80刺激肥大細胞模型,通過肥大細胞脫顆粒的形态學觀察和脫顆粒率來評價樣品的舒敏功效。
圖1 肥大細胞脫顆粒率柱形圖
圖2 肥大細胞脫顆粒的形态學觀察
與BC組相比,NC組肥大細胞脫顆粒率顯著上升,說明本次實驗C48/80刺激條件有效;與NC組相比,PC(色甘酸鈉)組肥大細胞脫顆粒現象被顯著抑制,說明本次實驗有效;與NC組相比,HYDHYA®緻修組肥大細胞脫顆粒率顯著下降,表明HYDHYA®緻修具有舒敏功效。
抗炎功效檢測
選用UVB刺激角質形成細胞建立皮膚炎症損傷體外模型,通過檢測炎症因子TNFα、IL-1α表達情況來評價樣品的抗炎功效。
圖3 炎症因子TNFα、IL-1α含量統計圖
BC組相比,NC組的IL-1α、TNF-α含量顯著上升,說明本次實驗刺激條件有效;與NC組相比,樣品HYDHYA®緻修組的IL-1α、TNF-α含量顯著下降,表明本品具有抗炎功效。
屏障損傷修複功效檢測
采用SLS刺激3D皮膚模型(Epikutis®),模拟人體斑貼實驗構建“SLS-Epikutis”皮膚刺激性損傷模型。采用表面給藥的方式,将樣品模拟人體使用過程,均勻塗布于實驗構建的“SLS-Epikutis”皮膚刺激性損傷模型表面,通過檢測模型組織形态學結構變化及屏障相關蛋白, 評價樣品促進“SLS-Epikutis”刺激性損傷模型屏障修複的功效。
圖4 模型組織形态變化示意圖
組織形态檢測結果顯示,與BC組相比,NC組表皮模型角質層疏松增厚,活細胞層受損、有空泡出現,說明SLS刺激條件有效;與NC組相比,PC(WY14643)組模型四層結構邊界清晰,活細胞層細胞排列緊湊,角質層疏松增厚現象明顯改善,說明本次檢測體系有效。
與NC組相比,樣品HYDHYA®緻修組模型四層結構邊界清晰,活細胞層受損情況顯著改善,角質層疏松增厚現象也顯著緩解;由此可知,樣品HYDHYA®緻修對SLS造成的3D表皮模型形态學損傷具有一定的修複功效。
與 BC 組相比,NC 組的 FLG、LOR、CD44 蛋白含量顯著下降,說明本次實驗對刺激條件有效;與 NC 組相比,PC 組的 FLG、LOR、CD44 蛋白含量顯著上升;樣品HYDHYA®緻修的FLG、LOR、CD44 蛋白含量顯著上升,表明HYDHYA®緻修對SLS 造成的 3D 表皮模型屏障損傷具有修複功效。
綜上實驗結果表明HYDHYA®緻修有着明顯的舒敏、抗炎、皮膚屏障修複等功效,拓展了透明質酸功效範圍,從而給廣大客戶提供了更多配方的可能,最終使消費者受益。
結果及讨論
圖9 透明質酸結構示意圖
透明質酸又稱玻尿酸或玻璃酸,通常以鈉鹽形式存在。
是一種以N-乙酰氨基葡萄糖和葡萄糖醛酸為雙糖重複單元構成的大分子粘多糖[3],其化學式可簡寫為(C14H21NO11)n,一個透明質酸雙糖重複單位分子量是379Da,長度約為1nm[4,5],人體表皮細胞外空間約為9-50 nm的厚度區域[6],理論上當皮膚表皮細胞外空間的厚度大于透明質酸的最大尺寸時,透明質酸均可進入表皮細胞外空間。
電子顯微鏡下觀察證實HA為一線性單鍊,在水溶液中擴展成随機的螺旋狀[7,8],螺旋的直徑約500nm。HA分子中每一雙糖單位均含有一個羧基,在生理條件下均可解離成負離子,等空間距離負離子的相互排斥,使其分子在水溶液中處于松展狀,占據了大量空間,可結合多于本身1000倍的水(千倍鎖水)。當濃度達到0.1%時,HA分子即可相互纏繞,形成網狀結構,賦予HA溶液特異的流變學性質,該特性是HA具有粘彈性和發揮生理功能的基礎。
樣品HYDHYA®緻修透明質酸鈉分子量<10kDa,具有良好的滲透性,可以順利進入皮膚,具有很好的生物兼容性,在機體有很多活性結合位點,當透明質酸進入皮膚後,主要可以發揮以下功效:
其一:透明質酸是皮膚主要成分之一[9],有很好的生物兼容性,可以增加皮膚透明質酸及水分的相對含量,透明質酸可以作為體液成分分擔外界的刺激,起到很好的防護作用;
其二:實驗表明當皮膚受到外界刺激後,透明質酸可以促進絲聚蛋白及兜甲蛋白的合成,進而促進受損細胞的修複,促進傷口愈合[10],同時透明質酸是皮膚修複的原料之一,通過引入透明質酸進行的皮膚修複,既可以增加修護所需的原料,又可以調節相應的機體免疫修護,一舉兩得;
其三:透明質酸可以通過與脫顆粒細胞上相應位點結合,抑制其脫顆粒、釋放緻敏物質,同時透明質酸可以作為介質及載體,隔離細胞、降低其受外界刺激的概率[11-14],進而達到抗過敏,以抗過敏藥物色甘酸鈉為參照,水解透明質酸鈉有明顯的舒敏效果;
最後,透明質酸及其衍生物可與細胞表面特異性受體特異性結合(如CD44,RHAMM,LYVE-1及HARE等,這些受體在某些特定組織内廣泛存在,如肝、腎、淋巴管及大多數腫瘤組織等[2])抑制炎症因子、腫瘤壞死因子等的産生,同時4-6片段的透明質酸鈉可以激活細胞免疫系統[1],協同增效抗炎效果,以地塞米松(0.1%)為參照,水解透明質酸鈉(0.01%)抗炎效果明顯。
透明質酸鈉屬于生物多糖,高分子透明質酸鈉物理性質較明顯,水解透明質酸鈉的生物活性更突出,因此在應用中不同分子量透明質酸鈉複配使用相較于單一分子量更有優勢。
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