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1、精品论文大集合新型仿细胞膜结构化妆品添加剂磷脂聚合物张静，杨珊，宫铭，马佳妮，宫永宽西北大学化学系，西安 （710069）E-mail: zhangjingxb摘要: 磷脂聚合物是一种新型的高性能化妆品添加剂，它能形成与细胞外层膜相似的结构，因而与皮肤有良好的亲和性；而且磷酰胆碱强极性的亲水基团使得这种聚合物具有良好 的保湿护肤功能。详细地介绍了磷脂聚合物的结构特征、性能以及在化妆品中的作用，展望 了其在高档化妆品中的应用及发展前景，为磷脂聚合物在国内化妆品领域的研究和开发利用 提供信息及指导。关键词: 磷脂聚合物；仿细胞膜结构；化妆品；特性与功能 中图分类号：O632.5；TQ6581. 引
2、言磷酰胆碱（phosphorylcholine，PC）是组成细胞膜基本单元卵磷脂的亲水端基，是细胞 外层膜中的外层官能团。带有 PC 基团的聚合物（磷脂聚合物）是 20 世纪 70 年代后半期由 日本学者 Nakabayashi 着眼于细胞膜的表面构造而制得的高分子1。最新研究显示2,3：含 PC 及长链疏水基团的共聚物可以形成仿细胞膜结构（图 1）。由这种聚合物所修饰的表面能 有效的抑制蛋白质的吸附和细胞的黏附，从而显示出良好的生物相容性4-8。由于这一特性， 磷脂聚合物在生物医学领域如人工心脏、人工血管及血管支架、血液净化、生物传感器、 药物控释及基因治疗等方面的应用越来越广泛。图 1 细
3、胞双层膜及磷酰胆碱聚合物仿细胞外层膜组装结构示意图（a）细胞膜结构；（b）卵磷脂分子结构；（c）仿细胞膜聚合物结构Ishihara研究小组通过大量实验研究，提出了PC基团水合理论8,9，用以解释磷脂聚合物 的良好生物相容性。该理论认为，聚合物表面磷酰胆碱两性离子的强极性，使其对水有很高 的亲和性，在材料表面形成了结合紧密的水层，从而可以有效抑制由疏水作用诱导引起的蛋 白质结构变化及吸附。受到这一理论的启发，学者们指出磷脂聚合物是一种对皮肤表面同时 具有屏蔽性和保湿性两种功能的新型化妆品原料10-12。从20世纪90年代中期起，美、日等国已开始采用生物技术制造与人体组织成分及结构相 仿并具有高亲
4、和力的生物精华物质，将其应用于化妆品中，研制出了新一代化妆品仿生化 妆品13。透明质酸就是目前仿生化妆品使用较为广泛的一种。近年来研究开发的磷脂聚合 物，是由2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC）与含疏水烷基的可聚合单体（如甲基丙烯酸 正丁基酯，BMA）进行共聚得到的一类新型仿细胞膜结构化妆品功能原料。图2为最具代表 性的Lipidure-PMB聚合物的结构式。通过改变疏水单体的种类及亲/疏水单体的比例来调节-5-亲水性/疏水性的平衡，从而可获得所需性能的磷脂聚合物。这类聚合物不仅具有与透明质酸类似的保水性能，还可形成与细胞外层膜相似的结构，表现出与生物组织良好的适应性， 从而为仿生化妆品的开
5、发注入新的活力。本文对这类仿细胞膜结构聚合物在化妆品中的作用进行简要介绍，并对其应用前景进行展望。H2CCH3CCH3CH2 CmnC O O- C O+OCH2CH2OP OCH2CH2N (CH3)3 OCH2CH2CH2CH3O图2 Lipidure-PMB聚合物的结构式2. 磷脂聚合物在化妆品中的作用磷脂聚合物中磷酰胆碱基团的强极性使其对水有很高的亲和力，同时疏水基团的引入使 得这类聚合物还能与疏水分子产生相互作用，两者相辅相成，赋予这类聚合物一些独特的性 质，从而使其发挥出更为理想的护肤和护发效果。2.1 保湿作用保湿作用是磷脂聚合物在化妆品中最重要的作用。人体皮肤中的天然保湿系统主
6、要由 水、脂类、天然保湿因子（NMF）组成。脂类呈层状填充于角质层细胞之间，主要作用是 形成水屏障，防止水分丢失14-16。当皮肤经常受刺激剂，致敏剂的作用，过多地洗手，过多 用肥皂，致使皮肤表面的脂质缺乏时，角质层的水屏障作用减弱，经表皮水分丢失（TEWL） 就会增多，出现皮肤干燥脱屑17。Shaku等人18合成了MPC的均聚物poly(MPC），并研究了这种聚合物在改善角质层保水 和屏障功能方面的作用。结果表明，poly(MPC）与透明质酸钠的保水作用相当甚至更好， 即使是在相对较低的湿度下也不会降低其保湿效果。此外，poly(MPC）还能稳定角质层的 层状结构，增强角质层结合水的能力和防
7、止水分流失。Kanekura 等人12合成了含MPC的两 亲性聚合物MPC-co-BMA，并通过大量实验研究表明，在涂抹含磷脂聚合物的化妆品后，可 以修复和增强皮肤的屏障功能，显著提高皮肤的保水性。磷脂聚合物作为一种新的高分子类保湿剂，与其他的保湿剂相比，其最大的特点是在涂 抹后，即使经水洗也不会降低其吸湿、保湿性能。对干燥皮肤及头发均有很好的保湿效果10。 磷脂聚合物作用于皮肤表面后，高分子量的组分可以在皮肤表面形成一层稳定的水化凝胶膜 11，保持皮肤滋润、富有弹性。较低分子量的组分则可以渗透到肌肤后能有效抑制人体表 皮肌肤蛋白质的吸附和细胞的粘结，深层提高肌肤真皮层的活体适应性，在肌肤自有
8、的表皮 屏障上再形成第二层保护、保水屏障，达到肌肤双重补水和保水的作用。因而，这类聚合物 可以发挥类似于深层保湿剂的作用。2.2 对表面活性剂刺激性的缓和效果表面活性剂是人们日常所使用的清洁类化妆品中的一种重要组分。在去除皮肤表面污垢 的同时，还会对皮肤产生一定的刺激，削弱皮肤天然的保护屏障，导致皮肤干燥起屑19。 据报道，磷脂聚合物能有效地抑制表面活性剂对皮肤的刺激，具有良好的护肤效果。土田卫 等人11通过大量实验，研究了 MPC-co-BMA 抑制十二烷基硫酸钠（SDS）对细胞和蛋白质 刺激作用的效果。结果表明，MPC-co-BMA 能有效地缓和 SDS 引起的皮肤皴裂，抑制 SDS对细胞
9、的刺激和蛋白质变性。其作用原理在于 MPC-co-BMA 内部的疏水性侧链与表面活性剂的疏水部分相互作用，抑制疏水性分子种向皮下渗透，从而降低表面活性剂对活体和细胞 的侵害，起到了护肤的效果，而且这种作用在烷基链较长的情况下效果更好。2.3 香料缓释作用香料是化妆品的重要组分之一，其挥发速度对化妆品的使用效果有很大影响。磷脂聚合 物中由于疏水基团的引入使其对香料有很强的亲和力,可以作为缓释剂与香料结合，减慢香 料的挥发，使香味更加持久11,20，适用于香水、护肤膏霜、润肤剂等。另外，香料在有些过 敏体质的人体上可引起各种变态反应、痉挛性咳嗽、过敏性鼻炎、结膜炎、荨麻疹等。由于 磷脂聚合物与皮肤
10、的良好适应性和亲和力，使其可以降低香料对敏感皮肤的刺激作用，减少 过敏反应。2.4 增强皮肤对化妆品中活性成分的吸收作用化妆品中的活性成分要达到营养、 改善皮肤状况和预防皮肤疾病的功效， 关键是活性 物质必须透过角质层而达到相应的作用部位并维持一定时间21,22。磷脂聚合物可以形成具有 仿细胞膜结构的纳米胶束，对难以通过皮肤障碍的各类营养物质进行包封之后，可以改变其 外在的物理性质，从而增强有效成分对皮肤的渗透性，达到深层和持久的皮肤护理23。 Mugikura 等研制了一种含 MPC 共聚物的化妆品，使用效果表明，聚合物的加入可以提高增 白剂通过皮肤的吸收率，其增白效果显著增强24。另外，化
11、妆品中的有些添加剂如维生素 C、 维生素 E、氨基酸、超氧化歧化酶（SOD）等暴露在空气中容易氧化变质，用磷脂聚合物将 其包封之后，可增加其稳定性，改善使用效果。2.5 在发用化妆品中的作用Shimada 等人25 研究了 MPC-co-BMA 在毛发护理中的作用，实验结果表明，用 MPC-co-BMA 处理后会使毛发光滑，增加了毛发的强度和水含量，可以保护毛发免受损害。 日本油脂株式会社的研究小组也通过大量的实验，研究了 MPC 与甲基丙烯酸十八烷基酯（SMA）的共聚物在发用化妆品中的多种作用。结果表明，MPC-co-SMA 确实能够吸附在 毛发表面，具有良好的防静电效果，有效地抑制毛发过于
12、蓬松。MPC-co-SMA 还可以通过 自组装，使受损毛发的再疏水化修复到与健康毛发同样的表面状态。另外，MPC-co-SMA 可以实现油溶性物质的包覆，这样便可以使化妆品中的有效成分很好的吸附在毛发表面。这 类聚合物还具有很好的防脱色效果，可以有效地防止染发后的毛发由于洗发造成的颜色脱 落，使发色更为亮丽、持久。2.6 与化妆品原料的配伍性磷脂聚合物用作化妆品添加剂与表面活性剂、油脂、溶剂、抗氧化剂等其他组分的复配 性很好。这类聚合物还有乳化作用，当其水溶液与化妆品原料混匀乳化后，能使膏、霜、乳 等基质细腻均匀，长期存放不分层、不渗水，剂型稳定。3. 前景展望磷脂聚合物作为新一代的仿生功能性
13、化妆品添加剂，其良好的皮肤适应性、高效保湿护 肤和修复性能已引起了国外化妆品界的普遍关注。以 Lipidure-PMB 为代表的磷脂聚合物作 为特殊功能添加剂的系列化妆品相继问世，如碧斯羊胎素美白活肤系列、百年丽人零岁肌肤系列、希思汀植物保湿水、劳斯莱斯保湿系列、芳妮滋养保湿系列等。除了 Lipidure-PMB以外，正在研发的作为化妆品添加剂的磷脂聚合物产品还有 Lipidure-HM、Lipidure-A、 Lipidure-C、Lipidure-S、Lipidure-SW（结构式如图 3 所示）等。为了满足某种性能要求，我 们可以通过改变与 MPC 共聚的单体种类，并改变其共聚组分的比例
14、和聚合物相对分子量， 得到性能优良的化妆品用磷脂聚合物。mmnxmnmnOOOOOOOOOOO-ONa+ OOOOO-O P OO-O P OO-O PHO3ON+ CHO-O P OOOOH3CCH3O+H3CN CH3H3C3N+ CH3H3CN+ CHN+ CHH C3CH3CH3CH33CH3(a)(b)(c) (d)图3 化妆品用磷脂聚合物的结构 (a) Lipidure-HM；(b) Lipidure-A；(c) Lipidure-C；(d) Lipidure-SW目前，利用仿生化学和生物工程技术开发的功能性物质作为化妆品原料已成为世界化妆 品发展的主流方向。随着科学技术的飞速发展
15、,国内在磷脂聚合物研究与开发方面的基础和 实力也在不断加强。在某些方面的研究工作处于国际先进水平，具备了研究开发有国际影响 的新产品的能力。因此, 在人们日益崇尚仿生化妆品的潮流中,尽快组成产、学、研相结合 的研究开发团队，以新型、高档次磷脂聚合物仿细胞膜结构类化妆品添加剂为突破口,开发 出一类具有国际影响力的高尖端化妆品，以满足广大消费者日益增长的需求, 提高国民的健 康水平，是大有必要的。其潜在的经济效益和社会效益也显而易见。参考文献1 Kadoma Y, Nakabayashi N, Masuhara E. Synthesis and hemolysis test of the poly
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26、Mimicking the Structure of CellMembranePhospholipid PolymerZhang Jing, Yang Shan, Gong Ming, Ma Jiani, Gong YongkuanDepartment of Chemistry, Northwest University, Xian, PRC (710069)AbstractPhospholipid polymer is a new type of high-performance cosmetic additives. These materials mimicthe outer struc
27、ture of the lipid bilayer of cell membrane and thus have a good affinity for skin. Moreover, the strong polar property of phosphorylcholine group makes them highly hydrophilic and exhibit excellent water-holding ability. In this paper, more detailed introduction to the phospholipid polymer structura
28、l features, the resulting properties and also their performance in cosmetics were described; the application and development in high-quality cosmetics were prospected.Keywords: phospholipid polymer; cell membrane mimetic structure; cosmetics; characteristics and functions作者简介: 张静（1985），女，籍贯陕西，硕士研究生，主要从事生物医用高分子材料的 研究。
