青蒿素在化妆品中的研究现状及应用

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王瑜

(武汉工程大学2024级-化学工程与技术制药,湖北武汉 430205)

摘要

青蒿素是治疗疟疾最重要且最具影响力的一类药物。自发现青蒿素以来,国际上在研究这种非凡的植物化学药物及探明其独特的化学和药理特性方面取得了巨大进展。但青蒿素在美容领域也有极大应用。文章结合青蒿素的提取方法及药理活性论述青蒿素在化妆品中的应用,对青蒿素后续在化妆品领域的发展也进行了展望。


关键词

青蒿素;提取方法;化妆品的应用;

正文


1 青蒿素的介绍

青蒿素最初是从菊科植物青蒿中提取的一种有效抗疟成分。自其发现以来,青蒿素及其衍生物在抗疟疾领域展现出了显著的治疗效果,因其高效、低毒、快速的特点而受到广泛关注。除了其有效的抗疟活性外,青蒿素及其衍生物也已被证明会影响免疫应答。近年来,王军霞、黄丽、张立军和谭丽等研究发现青蒿素对皮肤炎症和免疫调节有积极作用。于万英和杨慧良研究了青蒿素及其衍生物的抗炎作用及其作用机制。青蒿素的研究已经不仅局限于抗疟疾领域,其在新兴生物领域的应用也愈加广泛,将逐步推广到美容护肤领域。

青蒿素在抗炎、抑菌方面具有良好的效果,化妆品领域已逐步开展青蒿素的开发应用。青蒿素的提取方法多样,包括化学合成、生物合成和植物萃取等。化学合成虽然能实现青蒿素的立体选择性合成,但由于工艺繁杂、成本高、污染大,商业化生产受限。生物合成通过调控关键酶、激活基因和基因工程手段,逐渐形成了微生物工业生产青蒿素的技术链条。植物萃取乙醇法则因收率高、成本低、操作简便、安全等优点,成为主要的提取方法之一。

青蒿素及其伴生物在化妆品中的应用主要表现在以下几个方面:其广谱抑菌作用能够有效抑制痤疮丙酸杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌,适合祛痘类化妆品的开发;其免疫调节作用和抗炎活性能显著减轻皮肤炎症和敏感症状,适合敏感肌肤使用;其抗氧化特性则有助于延缓皮肤光老化过程,增加肌肤弹性和光泽度。

2 青蒿素的提取方法

目前化妆品中所应用的青蒿素主要来自于黄花蒿,黄花蒿入药叫青蒿,黄花蒿里含有青蒿素,而植物青蒿不是中药材青蒿,青蒿不含青蒿素,在《已使用化妆品原料目录》(2021年版),被熟知含有青蒿素活性成分的为黄花蒿提取物和青蒿提取物 。其活性成分青蒿素主要制备方法如下:

2.1化学合成

在青蒿素的发现后不久的1986年,周维善等首次以香茅醛为原料,实现了青蒿素 1 及其代谢产物脱氧青蒿素 2 的立体选择性合成。但化学合成青蒿素工艺繁杂,步骤多,成本高,易污染,尤其引入过氧基团的光氧化或化学氧化的产率不理想,导致化学全合成工艺一直无法用于青蒿素的商业化生产。

 

2.2 生物合成法

青蒿素存在于中草药青蒿的花叶中,但茎中不含有,是一种含量非常低的萜类化合物,其生物合成途径非常复杂。目前已知的青蒿素生物合成方法主要有以下三种:

通过对控制青蒿素合成的关键酶进行调控,添加生物合成的前体来增加青蒿素的含量。这种方法依赖于对青蒿素合成途径中关键酶的深入了解,通过调控这些关键酶的活性,可以有效提高青蒿素的产量。

激活控制关键酶的基因,大幅度增加青蒿素的含量。通过基因工程手段,激活或增强与青蒿素合成相关的基因表达,进而提升青蒿素在植物中的积累。这种方法在理论上可以大幅度提高青蒿素的产量,但实际操作中仍面临许多挑战。

利用基因工程手段改变关键基因,以增强它们所控制酶的作用效率。美国科学家Jay Keasling等人成功地将一个青蒿基因植入大肠杆菌,改造后的大肠杆菌制造出一种中间化合物,这种化合物经过数步处理就能成为青蒿素的原料——青蒿酸。随后,他们又将一种特殊的酶植入酵母,酵母将中间化合物转化为青蒿酸。这一微生物工业生产青蒿素的技术链条已经基本成形。如果这一方法能够实现大规模应用,将使青蒿素的价格大幅下降,预计可降低90%。

2.3 植物萃取乙醇法

植物萃取乙醇法是目前应用较为广泛的青蒿素提取方法之一。具体步骤如下:首先,取一定量的青蒿枝叶干粉,用稀乙醇浸泡24小时,得到乙醇提取液。将提取液注入连续萃取装置,再用含苯和乙酸乙酯的溶剂汽油萃取,得到醇相和萃取相。醇相可以循环使用,萃取相则用活性炭脱色,过滤,回收溶剂,然后得到浓溶液。浓溶液再冷却结晶得到青蒿素粗晶物,最后用乙醇重结晶得到青蒿素成品。

此方法具有收率较高、成本较低、步骤较少、操作简单、安全等优点。此外,还有一些其他提取方法,如酸碱法、氯仿提取法、超临界流体萃取和液液萃取等。这些方法各有特点和适用环境,可以根据具体需求和条件选择最适合的提取方法。

酸碱法利用酸碱的化学特性进行青蒿素的提取,通过调节溶液的pH值,使青蒿素在不同的酸碱环境中呈现不同的溶解性,从而进行分离提取。氯仿提取法则利用氯仿对青蒿素的溶解性进行提取,操作简便但存在一定的安全隐患。超临界流体萃取法通过超临界流体(如超临界CO₂)作为溶剂进行青蒿素的提取,具有环保、高效的优点,但设备成本较高。液液萃取法则通过溶剂的选择性溶解能力进行青蒿素的分离提取,是一种传统且常用的方法。

3 青蒿素及伴生物的药理活性和在化妆品中的应用

3.1青蒿油及其提取物具有广谱的抑菌作用。

广州中医药大学博士、合元中医诊所院长赖镇源在《青蒿挥发油抗痤疮病原体及解热作用的实验研究》中明确指出了青蒿挥发油对于痤疮三种致病菌的抑制作用。实验中,为测定青蒿油和青蒿油纳米脂质体分别对三种菌的最低抑菌浓度将药液从100%开始,按(V青蒿油:VLB肉汤为1:100和V青蒿油纳米脂质体:VLB肉汤为1:100)制成64.8mg/L的药物混悬液,用无菌的LB肉汤作10倍递减稀释至0.00648mg/L。

 

该实验证明了,青蒿油和青蒿油纳米脂质体对引起痤疮的三种致病菌:痤疮丙酸杆菌、金黄色葡萄球菌、糠批孢子菌均有不同程度的抑制作用,并确定了药物最低有效浓度。最为重要的是,青蒿素对皮肤疾病的治疗不容易出现耐药性,后期若发生类似的情况,可适当延长用药时间,或更换青蒿素联合疗法中已产生抗药性的辅助药物,未来完全有希望控制好青蒿素抗药性的现象,很适合祛痘类化妆品的开发应用。

3.2具有免疫调节作用以及抗炎活性

2020年,Jie Yu等发现含黄花蒿提取物的化妆品,能显著修复受损皮肤屏障功能,有效减轻炎症症状,减轻皮肤红肿程度,从而改善敏感皮肤状况。

青蒿素能显著抑制T细胞抗原受体TCR诱导的T细胞增殖以及白细胞介素-2和干扰Y的生成。双氢青蒿素可以协调免疫功能失调与Th1/Th2细胞因子的变化,而皮肤病中银屑病的发病机制与T细胞免疫及细胞因子相关,青蒿素及其衍生物对该病具有抑制作用,同时抑制T细胞活化及促进T细胞凋亡,实现免疫调节作用。在抗炎活性的研究中,青蒿素可对炎症因子IL-1、IL-6及凋亡蛋白Caspase-3,Caspase-8的产生具有一定抑制作用;减少单核细胞和淋巴细胞局部浸润,从而抑制免疫反应,减轻炎症损伤;并让单细胞抗原递呈功能减弱;适合敏感肌肤使用,并改善修复敏感症状。

3.3 具有抗氧化延缓皮肤光老化作用

青蒿提取物作为一种天然的抗氧化剂和抗炎剂,具有抗氧化作用可以抑制自由基的产生,从而减缓皮肤老化过程,增加肌肤弹性和光泽度。

在研究半合成衍生物-青蒿琥酯(Art)实验中,科学家们利用了体外HaCaT细胞模型和小鼠模型,研究了Art对紫外线照射下皮肤光老化的抑制作用。其中,β-catenin(β-连环蛋白)与Art的治疗效果息息相关,是一个关键因子。在紫外线照射的HaCaT细胞中,青蒿琥酯可减少细胞衰老、细胞内ROS的产生并增加SOD的表达,缓解UVB照射引起的皮肤光老化。

4 青蒿素在化妆品中的应用现状及未来发展

4.1青蒿素在化妆品中的应用现状

青蒿素及其衍生物在化妆品中的应用主要集中在抗炎、抗菌、抗氧化及改善皮肤屏障功能等方面。研究表明,青蒿素可以有效抑制痤疮丙酸杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌的生长,从而减轻痤疮的症状。此外,青蒿素具有显著的抗炎作用,通过抑制炎症因子的产生,减轻皮肤的红肿和敏感反应。因此,含有青蒿素的化妆品在改善痤疮、皮肤炎症和敏感肌肤方面有着广泛的应用前景。

在抗氧化方面,青蒿素及其衍生物能够清除自由基,减缓皮肤老化过程,增加皮肤的弹性和光泽度。近年来,越来越多的研究开始关注青蒿素在抗衰老化妆品中的应用,利用其天然抗氧化剂的特性,开发出多种具有抗老化功效的护肤品。

此外,青蒿素在修复受损皮肤屏障方面也显示出良好的效果。含有青蒿素的化妆品能够促进皮肤屏障的修复,提高皮肤的保湿能力,从而改善皮肤的整体健康状况。

4.2青蒿素在化妆品中的未来发展

虽然青蒿素在化妆品中的应用已经取得了一定的成果,但仍有许多问题需要进一步研究和解决。未来的研究可以从以下几个方面展开:

青蒿素的稳定性和安全性研究:青蒿素在不同环境条件下的稳定性及其在长期使用中的安全性仍需进一步验证。研究青蒿素在化妆品配方中的稳定性及其对皮肤的长期影响,有助于提高其应用的可靠性和安全性。

青蒿素衍生物的开发与应用:青蒿素的衍生物如双氢青蒿素、青蒿琥酯等在抗炎、抗菌和抗氧化等方面具有潜在的应用价值。未来可以通过化学改性或生物合成等方法开发更多具有优良性能的青蒿素衍生物,进一步拓宽其在化妆品中的应用领域。

青蒿素与其他活性成分的协同作用研究:青蒿素与其他常见化妆品活性成分如透明质酸、维生素C、维生素E等的协同作用研究,有助于开发出更具综合效果的护肤品。通过研究青蒿素与其他活性成分的相互作用,可以优化化妆品配方,提升其整体功效。

青蒿素在特定皮肤问题中的应用:目前,青蒿素在痤疮、炎症和抗老化等方面的应用已经初见成效。未来可以进一步研究青蒿素在其他特定皮肤问题如色斑、皮肤过敏等方面的应用潜力,开发出针对性更强的护肤产品。

青蒿素的可持续开发与利用:青蒿素主要从植物中提取,为保证其可持续利用,需要探索更加环保和高效的提取方法。同时,可以通过植物培育、基因改良等手段提高青蒿素的产量,满足日益增长的市场需求。

结语

青蒿素作为一种天然的萜类化合物,以其卓越的抗疟疾效果和多样的药理活性,在医疗和美容领域得到了广泛关注。本文详细探讨了青蒿素的提取方法,包括化学合成、生物合成和植物萃取乙醇法,并分析了其在化妆品中的应用现状及未来发展前景。通过研究发现,青蒿素不仅具有显著的抗炎、抗菌和抗氧化作用,还能有效修复皮肤屏障,提升皮肤健康水平。

 

尽管青蒿素在化妆品中的应用前景广阔,但仍有许多问题需要解决,如提取工艺的优化、稳定性和安全性的进一步验证,以及青蒿素衍生物的开发与应用。未来,随着科学技术的不断进步和对青蒿素研究的深入,青蒿素在化妆品领域的应用将更加广泛和深入,为美容护肤行业带来新的发展机遇。

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