- April 16, 2024
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引言
本系列上篇已梳理皮肤的屏障结构、活性物透皮通路、影响渗透效率的理化因素,以及化学促渗剂的作用原理。本篇将聚焦纳康生物历经十五年研发的核心技术 ——载体递送系统,该技术平台能将潜力活性物真正转化为落地见效的护肤原料。
纳康生物自研的活性载体系统(ACS) 遵循统一核心原理:将活性物包裹于定制载体中,精准控制活性物的释放时机、作用部位与释放速率。理论上,该载体技术可适配绝大多数活性成分;但在实际应用中,载体选型需结合活性物理化性质、目标作用皮层、配方体系及成品稳定性综合判定,不存在通用型解决方案。下文将分类详解各类主流载体体系的特性与应用场景。
四大主流载体递送体系
一、微乳液与增溶体系
微乳液是热力学稳定的分散体系,粒径介于 10~100 nm,外观清澈或近乎透明。它区别于传统乳液,可自发形成,长期存放不会分层。
粒径直接影响外观:粒径<30 nm,体系完全透明;30~100 nm 出现淡蓝色乳光(丁达尔效应);粒径>100 nm 则明显浑浊。
透皮作用机理:微乳液可大幅降低活性物与皮肤表面之间的界面张力,通常可降至 10 −2 ∼10 −6 mN/m,远优于普通乳液,显著提升活性物在角质层的结合与渗透能力。
应用局限:制备与维持微乳液结构,需添加高浓度高 HLB 值表面活性剂。该类成分虽能强化递送效果,但易破坏角质层屏障,存在致敏风险,不适用于日常驻留型敏感肌产品。
日化应用场景:主要用于将香精、植物精油增溶至水相配方中,主打体系清澈、性质稳定。
二、纳米乳液、亚微米乳液及纳米结构脂质载体
该类体系均为动力学稳定乳液,依靠高压均质、微射流、高剪切、超声等高能工艺制备,粒径远小于传统乳液。
- 纳米乳液:平均粒径 100~200 nm
- 亚微米乳液:粒径 200~1000 nm
二者均由活性物、油相、水相及温和乳化剂组成,外观呈乳白 / 米白色。纳米结构脂质载体(NLC) 与亚微米乳液的核心区别在于内部脂质形态:NLC 采用液态油脂 + 固态油脂复配,形成部分结晶结构,可调控活性物释放速率。
递送机理:提升活性物在载体中的溶解度,增大皮肤表面浓度梯度;强化油脂相与角质层脂质的相融性,提升细胞间脂质流动性;乳化剂同步发挥促渗作用。
稳定性说明:此类体系仅为动力学稳定,无法彻底避免长期分层,需严格遵循化妆品稳定性测试标准,配伍不佳的配方会在测试中出现分层现象。
核心性能优势
- 载量高:优化体系活性物负载量最高可达 30%;
- 透皮速率远超传统乳液;
- 可实现多活性物共包裹;
- 可通过调整粒径、乳化剂类型,精准控制渗透深度;
- 配方适配性广,适用全品类护肤品。
纳康生物应用案例:维 A 醇纳米乳液、丙酸维 A 醇微乳液。采用天然菊粉改性高分子乳化剂,乳化剂富集于载体表面,形成笼状缓释结构。该高分子组分仅停留于皮肤表层、不渗透入内,大幅降低维 A 醇类成分的刺激性,是维 A 醇配方的核心设计亮点。
三、亚微米脂质颗粒(固态 / 结构化脂质颗粒)
包含固态脂质纳米粒(SLN)及上述纳米结构脂质载体,将活性物包裹在生物相容性优异的固态 / 半固态脂质基质中,整体粒径<400 nm。
相较于纳米乳液,该体系最大特点是活性物与外相完全隔离,能为化学性质不稳定的活性物提供极强保护,避免其与水、溶解氧及其他反应性物质接触。
释药特性:释放速率由脂质基质的结晶结构决定。配方设计需规避多晶型转变问题 —— 脂质基质重结晶会压缩内部空间,导致活性物析出。
纳康生物应用案例:苯乙基间苯二酚微乳液、虾青素亚微米脂质颗粒。
四、脂质体
脂质体是日化载体领域的标杆技术,研究历史悠久、结构精密,在医药与化妆品领域应用最为广泛。
1. 发展历史与结构
1961 年,英国科学家亚历克・班厄姆团队偶然发现磷脂在水相中可自发形成封闭囊泡结构;1964 年正式公布结构,1968 年 “脂质体” 名称被统一沿用。
脂质体为球形封闭囊泡,由单层或多层同心磷脂双分子层包裹水相内核构成,粒径范围 30 nm 至微米级,双分子层膜厚度约 4~5 nm。
磷脂的两亲性是自组装的核心动力:亲水头部朝向内外水相,疏水脂肪酸链在膜内部两两相对。
主要组成:两亲性磷脂(构成双分子层)+ 胆固醇(嵌入磷脂分子之间,调节膜流动性与机械稳定性,降低膜通透性,拓宽结构稳定的温度区间)。
2. 递送优势与适用场景
脂质体膜结构与人体细胞膜高度相似,生物相容性极佳,可与皮肤脂质相融。根据活性物极性,可分别负载于水相内核(亲水性成分)、双分子层膜(亲脂性成分)、膜 - 水界面(两亲性成分),适配范围极广。
延长真皮给药。脂质体能够将不同极性和分子量的活性成分输送到活表皮中,解决了许多活性成分在没有载体的情况下仅限于皮肤表面的局限性。
储库效应。一旦沉积于角质层中,脂质体便作为缓释储库,在较长时间内逐渐释放活性成分,从而延长其在目标部位的暴露时间。
稳定性保护。包封可保护化学性质不稳定的活性成分免受降解。已发表的实例包括花青素(脂质体包封可提高其氧化稳定性)和姜黄素(通过调节内部水相的pH值来提高其水溶性和稳定性)。
内在护肤功效。基于磷脂的脂质体具有保湿、屏障支持和润肤特性,这些特性与其携带的活性成分无关——载体本身具有美容功能。
耐受性提升。将易引起刺激的活性成分包裹在脂质体中,可减少其与皮肤的直接接触,从而在降低刺激性的同时,配制出有效浓度的制剂。
纳米健康应用示例:泛醌脂质体;神经酰胺纳米颗粒脂质体;4-丁基间苯二酚脂质体;仿生多神经酰胺脂质体。
脂质体介导的皮肤给药机制
根据配方设计,五种机制并行运作:
自由活性机制——脂质体作为储库,在皮肤表面释放自由活性成分,然后通过标准扩散途径渗透。载体增加了活性成分在界面处的热力学活性。
脂质成分渗透增强——双分子层中的磷脂与角质层脂质结构相互作用并破坏其结构,从而作为释放活性成分的内源性渗透增强剂发挥作用。
吸附与融合——完整的脂质体吸附至角质层表面,并与角质细胞膜融合,在接触点释放其内容物。
完整囊泡穿透——部分完整囊泡,尤其是那些粒径小且膜可变形的囊泡,能够以完整结构的形式穿透或进入角质层。
毛囊途径——脂质体在毛囊开口处积聚,通过附件途径绕过完整的角质层,将活性成分输送到毛囊管和周围真皮中。
决定脂质体穿透性能的因素
磷脂饱和度。不饱和磷脂与角质层脂质的相互作用比饱和脂质更为有效,产生更大的双层流动性和增强的融合。
PEG化。添加DSPE-PEG2000(一种隐形修饰脂质)可以提升脂质体稳定性并增加皮内活性含量。
地表炸药。带负电的脂质体通过滤泡通路表现出较低的效率。针对毛囊靶向递送(适用于头皮和头发护理),表面电荷应相应设计。
膜变形性。边缘激活剂(增加双层柔韧性的界面活性剂)的加入会产生可变形的脂质体变异体——下面将在转铁体部分讨论。
表面改造。将细胞穿透肽或其他靶向配体结合到脂质体表面,可以增强与特定皮肤结构的相互作用。
脂质体特征的关键质量特征
颗粒尺寸与分布——通过动态光散射(DLS)测量。颗粒大小会影响包裹效率、稳定性和皮肤穿透行为。
形态学——通过透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、环境扫描电子显微镜(ESEM)或共軛聚焦激光扫描显微镜(CLSM)进行可视化。
Zeta势——量化表面电荷并预测胶体稳定性。当ζ电位绝对值超过±30 mV时,表示系统具有足够的静电排斥力以抵抗聚集。
封装效率——系统中活性成分中被包裹在脂质体中的百分比,相较于外部水相。该参数影响安全性(未封装的主动信号可能表现不同)和稳定性。
主动负荷——封装活性质量与总配方质量(脂质体+活性量)的比率。这决定了每单位应用产品可实际投放的剂量。
Nanohealth 验证的性能数据
4-丁基逆酚脂质体:Franz扩散细胞实验中,使用切除的猪皮实验表明,0.2%的4-丁基逆逆逆胺醇脂质体分散在8小时内,皮肤停留率约高于等效浓度的4-丁基逆逆逆氨酸在辛酸/甘油三酯(GTCC)中的66×,24小时后约高出54×。
Pterostilbene脂质体(定制产品):Franz扩散细胞方法学,采用截取猪耳皮,32°C,300转每分钟磁性搅拌,HPLC定量。在等效活性浓度下,24小时皮肤中肽基苯脂质体的停留量比未包裹的黄醇醇高出8.14×。
仿生多细胞酰胺脂分子:在等效活性浓度下,体内外渗透与含神经酰胺乳膏的比较研究。8小时时,脂质体形式使皮肤残留增加7.5×;Ceramide AP高8.5×;神经酰胺NS/NG降低7.5×;神经酰胺EOP比7.2×。
脂质体和纳米乳剂是纳米材料吗?
这个问题在监管讨论中经常出现,值得直接回答。
根据欧盟委员会关于纳米材料定义的建议(第二版),纳米材料被明确定义为一种不溶或稀溶性的固体颗粒,其外部尺寸在1–100纳米范围内。更新后的定义明确指出:
材料必须是固体颗粒
一个特定表面积标准(低于6平方米/立方厘米)排除了许多分散系统
之前的阈值灵活性条款已被取消,改为对纳米尺寸范围内颗粒比例设定固定的50%阈值
关键点:脂质体和纳米乳剂不是固态不溶颗粒。它们是基于液体脂质的分散物。它们不符合现行欧盟化妆品法规中纳米材料的监管定义。这一区分对于监管文件、消费者沟通和成分通知合规非常重要。
高级基于双层的载流子格式
除了传统脂质体外,还有多种改良的双层系统被开发以应对特定的递送挑战。纳米健康已经开发或正在开发其中多种化妆品作为化妆品平台。
转移体(可变形脂质体)
转移体由磷脂和/或胆固醇与边缘激活剂结合而成——一种表面活性剂(如聚山梨酯、山梨坦酯、聚甘油乳化剂或胆汁盐衍生物),它会嵌入双层并破坏其有序的堆积。结果是形成高度变形的膜,能够挤压角质层孔隙,直径约为囊泡自身直径的十分之一。
有两种机制驱动增强穿透力:边缘激活剂赋予的可变形性,以及在非封闭应用条件下,通过喷涂配方中蒸发水分产生的经皮渗透梯度,形成水合梯度,将囊泡通过皮肤通道向内拉。
实际局限是:高HLB值的边缘激活剂比传统脂质系统中的磷脂具有更高的刺激潜力。对于敏感肌肤配方,这种权衡需要仔细评估。
以索体
醚体在磷脂双层系统中以高浓度(20–50%)掺入乙醇。乙醇具有双重作用:它增加膜的流动性和变形性,并且独立破坏角质层脂质的组织,降低屏障的抵抗力。这种组合可产生比传统脂质体更小颗粒尺寸、更高的封装效率和更强的变形能力。
学术文献中对乙醇有充分的表征,但在许多化妆品市场——尤其是亚洲——消费者和配方师中,存在消费者和配方师的抵触,因为那里偏好无酒精定位。这限制了它们在主流化妆品配方中的实际应用。
跨肉体
这是一种混合形式,结合转移酶和乙醇元素——磷脂双层,结合乙醇和非离子表面活性剂或穿透增强剂(溴化铵、油酸、多山梨酯)。转肉道体在任一母体上表现优异:在闭塞和非闭塞条件下的穿透力均优于转移体;相较于乙醇体,其在更深层皮肤中更为活跃。
权衡是乙醇和界面活性剂边缘激活剂的组合使转肉醇成为双层基家族中最易刺激的。因此,它们在化妆品中的应用最为有限。
尼奥索姆(非离子表面活性剂囊泡)
尼奥体是由可生物降解的非离子表面活性剂形成的囊泡结构——通常是不同HLB值的多甘油乳化剂组合而成——这些物质自组装成结构类似于脂质体的双层囊泡。
尼奥体通过吸附和融合与角质层相互作用,增强界面上亲脂活性物质的热力学活性。它们还通过减少经表皮水分流失调节角质层水分,松动紧密排列的角质细胞结构,提高渗透性。由于尼奥索体含有高HLB界面活性剂,其刺激特征介于传统脂质体和可变形囊泡形式之间。
一种变体形式——可变形的尼奥索姆体——利用嵌段聚醚共聚物形成具有增强膜柔韧性的囊泡载体,从而使细胞能够逐步穿透下一层角质细胞。
纳米健康应用示例:异槲苷 Niosome;虾红素全天然尼奥索姆;稳定的Guaiazulene Niosome(纳米健康旗舰抗红活性剂的载体)。
侵袭体(含萜烯脂质体)
侵袭体将传统的脂质体碱基与掺入双层中的萜烯或萜混合物结合在一起。萜烯成分破坏角质层脂层片片之间的氢键,同时松动细胞间脂质结构并增加双层膜的流动性。其结果是一种结合脂质体包裹与内置化学穿透增强功能的载体。
纳米健康应用示例:Myristyl Nicotinate Invasome,使用植物醇(一种非环二萜醇)作为萜烯成分。入侵体形式增强了Myristyl尼古丁,增强了肤色、夜间活性,同时添加了植物素,这些植物独立被证实的抗衰老贡献——这是一种载体设计,带来额外的益处,而不仅仅是增加渗透率。
性能数据:使用Strat-M合成膜(面向供体腔室的光滑表面,32°C)进行Franz扩散细胞测试。HPLC定量时间为8小时。Myristyl Nicotinate Invasome在8小时内的皮肤停留率比传统乳霜配方中同等活性浓度高出29×。
其他即将推出的播出形式
环糊精包涵复合物
环糊精是由6–8个D-葡萄糖糖单位通过α-1,4-糖苷键连接的环状寡糖组成,形成截锥状结构,内部具有疏水性腔体和亲水性外部。腔体尺寸由葡萄糖单位数量精确定义:α-环糊精(6单位)腔体最小,适合较小的客体分子;β-环糊精(7单位)是化妆品中使用最广泛的;γ-环糊精(8单位)可容纳更大的分子。
环糊精复合体通过形成包涵复合物,保护疏水腔内的客体分子,从而提升活性溶解度、稳定性和生物利用度。基于环糊精复合物的配方可以制成全透明系统——这在血清和透明凝胶格式中具有美学优势,因为传统乳剂载体不透明度是不理想的。
纳米健康应用示例:超分子咖啡因复合物;甲戊酸乳糖酮包涵复合物。
脂质乳化剂
脂质乳液起源于临床营养学中,作为必需脂肪酸的静脉递送系统。在化妆品领域,它们作为油中水乳剂,利用磷脂作为乳化剂,平均颗粒尺寸约为100–500纳米——按颗粒尺寸处于亚微米乳剂范围。
与胶束溶解的区别显著:胶束没有油相核心(界面活性剂直接溶解活性物质),而脂质乳剂含有真正的油芯,显著提升了活性加载能力。脂质体与脂质体的区别还体现在结构上:脂质乳剂在油-水界面处有磷脂单分子层;脂质体在水性核心周围有磷脂双层。
多孔聚合物微球
颗粒尺寸在1–250微米范围内的微球通过将活性物质嵌入逐渐降解的聚合物基体中,实现持续且低浓度的活性释放。长效成分非常适合减少高效活性成分带来的刺激——能够随着时间在皮肤表面有效浓度,而非以凝剂形式释放。
在化妆品配方中,多孔聚合物微球已被应用于紫外线滤光系统(减少某些有机滤镜的粘性感官特性),并用作植物提取物的载体。这种格式的释放动力学比纳米颗粒系统慢,限制了免洗化妆品中优先快速主动递送的应用场景。
注意:颗粒尺寸低于100纳米的微球可能符合欧盟纳米材料定义,需要适当的监管处理。
树突状聚合物
树枝树是三维、多分支的单分散纳米结构,具有高度明确且可重复的结构,直径通常为1–10纳米。该分子最早由Vögtle等人于1978年描述为“级联分子”,并于1985年被Tomalia等人命名,它们由疏水的中央核心、内部分支结构以及功能化的亲水外部表面组成。
建立了两种合成路径:发散型(从核心向外生长,增加分支单元的代数)和收敛型(从外围向内组装至核心)。两者都能产生大小和结构被精确控制的分子。
对于局部递送,树枝状物质具备高分子量均匀性、水溶性、生物相容性和脂质膜相互作用——后者有助于提升脂溶活性物的渗透性。已发表数据(Manikkath 等,2017)表明,PAMAM G4 树木体酮剂型配合超声波,产生的透皮通量比超声辅助的无配方酮高出9.1×。树枝状体最适合脂溶性主动递送,不适合作为亲水性活性载体。
超分子自组装
超分子自组装——通过非共价相互作用(氢键、范德华力、疏水性相互作用、静电力)将分子构建块自发组织成有序结构——支撑了上述多种载体形式,包括磷脂双层和环糊精复合物。
在更广泛的配方语境中,超分子化学能够设计响应性、结构化的系统——包括水凝胶、包涵复合物和有组织的脂质结构——这些系统可根据特定的主动递送需求进行定制。作为一种平台方法,它代表了在化学、材料科学和皮肤生物学交叉领域工作的化妆品成分开发者可用的最灵活工具之一。

