李小靜 黃虎 陶侃 郭莉莉 常懷龍

01生物活性多肽概述

1.1 生物活性多肽簡介

肽（Peptides）[1] 是分子結(jié)構(gòu)介于氨基酸和蛋白質(zhì)的一類化合物，由2 個(gè)或2 個(gè)以上氨基酸通過α- 氨基（-NH2）和α- 羧基（-COOH） 脫水縮合形成肽鍵后連接形成。氨基酸為其組成單位，本質(zhì)與蛋白質(zhì)相同并保留一定的生理活性，是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能片段（見圖1）。生物活性肽是指對生物機(jī)體的生命活動(dòng)有益或具有生理作用的肽類化合物， 又稱功能肽。人體存在20 種氨基酸， 不同的氨基酸按照特定序列脫水縮合形成肽鍵，由于氨基酸的種類、數(shù)量及排列順序差異以及其可能存在二級、三級結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致形成的多肽種類十分龐大[2]。每一種活性肽都具有獨(dú)特的組成結(jié)構(gòu)，因此肽類具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與功能。

1.2 多肽常見分類及來源

一般說來， 活性生物多肽按照化學(xué)方法分為天然活性多肽、半合成多肽、合成多肽；按照分子量或氨基酸的組成數(shù)量的大小可分為大分子多肽和小分子多肽；按照結(jié)構(gòu)[3] 可分為直鏈多肽（Linear Polypeptide）、環(huán)狀多肽（Cyclic Polypeptide）、環(huán)酯肽（Cyclo Depsipeptide） 等；按照來源可以分為植物多肽、動(dòng)物多肽、海洋生物多肽、化學(xué)合成多肽等[4]；按照功能性機(jī)制可以分為信號肽、承載肽、神經(jīng)遞質(zhì)抑制肽、酶抑制劑等[5]；另外，按照應(yīng)用方向可分為食品感官肽、藥物活性肽、美容多肽等。（表1 為多肽分類及其示例）。

目前，生物活性肽的制備方法包括直接提取法（即分離提?。?、酶降解法、基因重組及人工合成法等。其中分離提取法是將活性肽從相應(yīng)的組織或器官中提取出來，由于生物體多肽含量低，不利于規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，且成本高，逐步被替代；另外酶降解法是用生物酶催化蛋白質(zhì)降解得到多肽，其分離純化難度大，不利于得到純肽；人工合成法是目前最常用的方法，主要包括化學(xué)合成、生物合成等。目前，化學(xué)合成技術(shù)成熟，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)量產(chǎn)中。另外，多肽的生物合成法主要通過傳統(tǒng)的酶法與基因工程串聯(lián)表達(dá)后再酶切為主，由于酶切特異性及修飾基的多樣性加大了合成難度，故此方法目前仍處于逐步發(fā)展階段，一旦技術(shù)成熟，前景可觀。

02生物學(xué)功能特點(diǎn)解析

早在1902 年，德國科學(xué)家赫爾曼·埃米爾·費(fèi)雪就開拓了蛋白質(zhì)研究，確定了多肽由氨基酸通過肽鍵連接形成，費(fèi)雪也因此獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。百年來，諾貝爾獎(jiǎng)曾經(jīng)為肽類研究設(shè)立了20 次獎(jiǎng)，有十多位科學(xué)家榮獲過這一至高榮譽(yù)，涵蓋諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)、諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)等。1984 年，美國科學(xué)家利菲爾德發(fā)現(xiàn)了多肽對人體的生長發(fā)育、新陳代謝、疾病、衰老、死亡起著關(guān)鍵性作用，他也榮獲了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在皮膚新陳代謝及衰老領(lǐng)域研究中，多肽在皮膚細(xì)胞增殖、遷移、再生、修復(fù)、清除色素、蛋白合成及分泌、代謝和調(diào)控等方面都取得了明顯的成果[6]。1986 年美國科學(xué)家因發(fā)現(xiàn)小分子活性多肽促進(jìn)表皮細(xì)胞生長，獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1999 年，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者美國布洛貝爾教授發(fā)現(xiàn)信號肽，它決定了蛋白質(zhì)在細(xì)胞間的轉(zhuǎn)移和定位，這也是生物多肽重要的生理學(xué)功能、效應(yīng)以及臨床應(yīng)用意義。

概括來說，多肽體現(xiàn)生理活性主要為參與調(diào)節(jié)生物體蛋白質(zhì)的合成、轉(zhuǎn)運(yùn)、分解以及代謝，促進(jìn)生物體內(nèi)相關(guān)細(xì)胞增殖和分化，對機(jī)體的生命活動(dòng)、生理系統(tǒng)進(jìn)行有效的調(diào)控，是機(jī)體重要的組成部分。隨著多肽在抗氧化、抗菌、抗腫瘤、調(diào)節(jié)神經(jīng)信息傳遞、免疫、微量元素運(yùn)輸、降膽固醇、降血壓等方面的功能逐漸被發(fā)現(xiàn)，其已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品、藥品、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域[7-9]。

03美容護(hù)膚領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展研究

3.1 活性肽在美容護(hù)膚領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

基于以上的多肽理論，外用活性多肽起到一定的護(hù)理和防御、減緩衰老、恢復(fù)皮膚年輕態(tài)的作用，美容化妝品不斷涌入市場，以其溫和、顯著、高效的特性而備受追捧[10]。我國早期應(yīng)用美容護(hù)膚多肽類主要以肌肽、谷胱甘肽為主，該兩種多肽為天然活性肽，具有較強(qiáng)的抗皺和美白功效，得到了消費(fèi)者的廣泛認(rèn)可。其中，肌肽可清除過剩的自由基、活性代謝產(chǎn)物，從而具有明顯的延緩皮膚衰老作用[11]。另外，谷胱甘肽能顯著抑制黑色素的生成，清除自由基，顯著調(diào)節(jié)、改善皮膚的抗氧化能力[12]。1973 年，銅肽開始應(yīng)用在美容護(hù)膚領(lǐng)域，美國學(xué)者發(fā)現(xiàn)銅肽在修復(fù)皮膚損傷、治療傷口方面有明顯的效果。杜蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院通過臨床試驗(yàn)證實(shí)銅肽能改善皮膚的衰老，對皮膚損傷進(jìn)行修復(fù)，提升皮膚彈性。

近年來，活性多肽被廣泛應(yīng)用在美容護(hù)膚領(lǐng)域如皮膚抗衰老和美容方面[13]，尤其是小分子活性肽，具備高生物活性、溫和無毒的特點(diǎn)，能顯著改善皮膚相關(guān)問題[14]。隨著消費(fèi)者對于美容護(hù)膚的需求不斷提升，越來越多的廠商開始投入多肽研究，市場上知名化妝品企業(yè)也不斷推出多肽的產(chǎn)品，如《已使用化妝品原料目錄（2021 年版）》中多肽種類可達(dá)70 余種。筆者匯總了截至目前美麗修行大數(shù)據(jù)收錄的備案產(chǎn)品使用次數(shù)排名靠前的多肽及其使用品牌，并歸納了相關(guān)多肽的作用機(jī)制（見表2）。

從整體角度來看，現(xiàn)階段我國市面上美容護(hù)膚品中所涉及的多肽主要為小分子功能性多肽，這些多肽大部分為化學(xué)合成。在功能機(jī)制上，具有抗皺、緊致、美白等功效的多肽仍然是目前原料使用的主流方向。同時(shí)，在美容護(hù)膚領(lǐng)域中信號肽如棕櫚酰五肽-4、承載肽如三肽-1 銅（藍(lán)銅肽）、神經(jīng)遞質(zhì)肽如乙?；?8，由于其作用機(jī)制特點(diǎn)等應(yīng)用廣泛，具有消費(fèi)者認(rèn)知度、接受度高的特點(diǎn)。國內(nèi)外品牌中，如寶潔的SK-II、OLAY 的“大紅瓶” 等使用棕櫚酰五肽-4 作為抗皺、緊致主打；資生堂旗下醉象打造的藍(lán)銅系列主打敏感抗老修護(hù)；珀萊雅推出“紅寶石面霜” 等以乙酰基六肽-8 等多肽復(fù)配作為抵御動(dòng)態(tài)紋宣傳。消費(fèi)者需求呈逐年上升趨勢，多肽依舊是美容護(hù)膚領(lǐng)域三大明星成分之一，極具市場潛力。

3.2 活性肽美容護(hù)膚應(yīng)用局限性分析

在實(shí)際應(yīng)用中，活性生物多肽因獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及生理功能性導(dǎo)致其存在一定的局限性，如親水性較強(qiáng)、滲透性略低、難以滯留皮膚、生物利用率低等。筆者概括了其局限性問題，以供參考。

3.2.1 功效方向相對單一性

多肽一般作用于皮膚某個(gè)微觀受體（ 通常稱為靶點(diǎn)），具有抗皺、美白、保濕、抗氧化、修復(fù)等不同功效，且有比較高的生物活性，一般只需要添加幾個(gè)到幾百個(gè)ppm 即可有顯著效果[15]。多數(shù)多肽在功效上機(jī)理通路比較單一，導(dǎo)致其作用靶點(diǎn)特異性強(qiáng)，因而某多肽只在某功效領(lǐng)域或者皮膚層次中起作用，無法體現(xiàn)功效的全面性，增大了使用成本。如經(jīng)典抗皺肽乙酰基六肽-8 可以抑制動(dòng)態(tài)紋，其作用機(jī)理是抑制乙酰膽堿的釋放，但是對促進(jìn)膠原蛋白表達(dá)方面暫無相關(guān)報(bào)道；目前市場常見的美容肽功效一般比較單一，皮膚獲得的效果有限，大多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)應(yīng)用上選擇協(xié)同復(fù)配，即多種多肽聯(lián)合使用或者復(fù)配其他高效原料共同使用，以期得到更高功效而提升市場競爭力?？梢?，開發(fā)全面性的功效、多重靶點(diǎn)的高能多肽，可大大提升原料利用率，達(dá)到極簡護(hù)膚的效果。

3.2.2 生物利用度相對較低

一直以來人們根據(jù)分子的大小來對其吸收程度大小進(jìn)行判斷，片面地認(rèn)為小分子物質(zhì)更容易被吸收和利用。然而，多肽結(jié)構(gòu)上含有游離的氨基或者羧基決定了其親水性更強(qiáng)，不易在皮膚上透皮吸收。據(jù)調(diào)研，大多數(shù)美容多肽在皮膚上的滲透率僅為1% 左右。美容肽的皮膚滲透性差，在皮膚上施用后會導(dǎo)致大量的浪費(fèi)；同時(shí)，多肽類是許多蛋白酶水解的底物，大部分多肽類會在皮膚組織中被各種蛋白酶降解成片段或者短肽，進(jìn)而使其失去原有功效性，難以高量滯留在皮膚中，使用時(shí)生物利用度很低，實(shí)際應(yīng)用中受到很大限制。這種產(chǎn)品的高成本強(qiáng)加給了消費(fèi)者，卻沒有產(chǎn)生與之相配的肽的效果。

3.2.3 缺乏行業(yè)統(tǒng)一安全質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)

目前，由于缺乏國家統(tǒng)一的質(zhì)量及安全標(biāo)準(zhǔn)，活性肽在生產(chǎn)應(yīng)用中基本上按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，大多靠企業(yè)自身約束，輸出市場產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊，消費(fèi)者的權(quán)益也無法得到保障。

據(jù)了解，多肽命名方式大多沿用國際化妝品原料名，即美國個(gè)人護(hù)理品協(xié)會 （PCPC） 對肽的命名描述規(guī)則，由修飾基—氨基酸數(shù)—后綴序號三部分組成，比較簡略且缺乏細(xì)節(jié)指導(dǎo)，存在同一INCI 名，但實(shí)際可能不是同一個(gè)物質(zhì)，如氨基酸的種類與個(gè)數(shù)一致，但排序不一致的情況。另外，還存在同一俗名下實(shí)際是不同多肽的情況，如Lipotec 公司有兩款功能完全不同的“乙酰六肽”，抗皺功效或豐胸功效。

不同多肽導(dǎo)致功效性差異大，缺乏一定的指導(dǎo)原則，質(zhì)量控制如雜質(zhì)含量不明確等也給實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用造成了一定的困難。

04活性肽美容護(hù)膚應(yīng)用技術(shù)研究

隨著消費(fèi)者對于美容多肽的需求日益提升，國內(nèi)外眾多原料商以及日化企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中，不斷優(yōu)化應(yīng)用技術(shù)，如對多肽進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾、超分子自組裝、載體遞送技術(shù)促滲及維持穩(wěn)定性等，以下簡單匯總了幾類近年來的多肽應(yīng)用技術(shù)，以為實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用提供思路參考。

4.1 分子改性研究

由于小分子直鏈肽存在穩(wěn)定性低、易降解、失活、透皮吸收率差等問題，研究人員不斷進(jìn)行拓展，采用包括非天然氨基酸修飾、逆肽策略、環(huán)化策略以及高級脂肪酸修飾、聚乙二醇修飾等增強(qiáng)多肽分子代謝穩(wěn)定性，其中高級脂肪酸修飾最為普遍、簡便。

4.1.1 疏水基團(tuán)改性

高級脂肪酸包括但不限于棕櫚酸、油酸、肉豆蔻酸等，或乙酸等親脂基團(tuán)通過?；磻?yīng)將其修飾到多肽氨基酸殘基末端、或者中端，大大提升了多肽的親油疏水性。改性疏水基團(tuán)能夠達(dá)到促進(jìn)多肽吸收的作用，同時(shí)使多肽滲透后不易被降解，滯留在皮膚層次中從而起效。另外，疏水基團(tuán)的加入增強(qiáng)了與其他基團(tuán)的親和性，更容易與脂質(zhì)體、細(xì)胞膜等結(jié)合，起到緩釋、穩(wěn)定的作用。研究表明，棕櫚酰五肽-4 作為一種信使肽，能夠促進(jìn)皮膚真皮層中膠原蛋白和彈性蛋白的合成，其改性后其滲透能力相比于原五肽-4 大大提升進(jìn)而發(fā)揮作用[16]。如表2 所示，棕櫚酰五肽-4 被廣泛應(yīng)用在如SK-II、高絲、萊珀妮等知名高端品牌中，主打抗皺、緊致等功效，深受消費(fèi)者喜愛。

4.1.2 約束肽技術(shù)

自然界中植物、真菌，以及海洋生物等生物有機(jī)體中存在環(huán)狀肽[17]。環(huán)狀肽是具有特殊的生物活性、較強(qiáng)的藥理活性的一類肽。與其他線性肽相比，大多數(shù)環(huán)肽結(jié)構(gòu)具有約束性結(jié)構(gòu)，屬于約束肽，更加穩(wěn)定，具有脂溶性高、穿膜性強(qiáng)、體內(nèi)半衰期長等優(yōu)點(diǎn)[18]，環(huán)肽的這種獨(dú)特的拓?fù)浠瘜W(xué)結(jié)構(gòu)使它們對化學(xué)、熱和生物降解異常穩(wěn)定，超強(qiáng)的穩(wěn)定性使其在醫(yī)藥領(lǐng)域方面取得很多進(jìn)展[19，20]。自然界中已發(fā)現(xiàn)1000 多種環(huán)狀肽，其中臨床已獲批了超過40 種環(huán)肽藥物，在醫(yī)藥領(lǐng)域環(huán)肽功效豐富[21]。

目前，環(huán)狀肽在化妝品領(lǐng)域中的應(yīng)用較為少見。德國默克推出一款Cyclopeptide-5 環(huán)五肽[22]，其穩(wěn)定性、生物特性優(yōu)于一般小分子肽。據(jù)其體外研究結(jié)果，該肽一方面能夠抑制膠原酶和彈性蛋白酶等細(xì)胞外基質(zhì)的蛋白降解酶；另一方面，它激活纖維蛋白、層黏連蛋白和膠原來增強(qiáng)細(xì)胞外基質(zhì)的穩(wěn)定性，從而達(dá)到抗皺、緊致的功效。可見，約束肽策略制備多肽并應(yīng)用在化妝品領(lǐng)域，是極具有創(chuàng)新性的潛在方向。

4.1.3 超分子自組裝技術(shù)

眾所周知，小分子肽可透皮但易被蛋白酶切割與降解，長肽則因分子量大難以透皮。佰鴻集團(tuán)研究人員利用多肽自組裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)納米級別的多肽束[23]，據(jù)其稱該技術(shù)得到的納米“膠束”，可以穩(wěn)定透皮吸收，并攜帶其他活性成分進(jìn)入皮膚組織中，但此法對于多肽分子結(jié)構(gòu)、分子量大小等要求較高，廣譜性較差，目前應(yīng)用范圍不廣泛。

4.2 載體遞送增強(qiáng)穩(wěn)定性及生物利用度

基于多肽親水的特性，研究人員通過一定的高分子材料和制劑工藝進(jìn)行修飾和改性，或通過特殊載體進(jìn)行遞送，如將脂質(zhì)體、乳化劑、囊泡、納米粒子等與多肽結(jié)合，該技術(shù)顯著增加功效成分在護(hù)膚靶部位高濃度滯留，不易被降解，提高活性成分的穩(wěn)定性，進(jìn)而有效提升多肽的生物利用度。

4.2.1 載體遞送增強(qiáng)滲透性

將多肽/ 修飾后，利用相似相容原理將其包裹入具有兩親結(jié)構(gòu)的特殊分子中，多肽包裹于脂質(zhì)體囊泡中形成封閉包膜，使有效成分與外界接觸幾率減少，有效成分更加穩(wěn)定，減緩其進(jìn)入皮膚層次后被降解的程度，緩釋后滯留皮膚中起效。

如寡肽-1 功效強(qiáng)但穩(wěn)定性差，易降解失活，研究人員采用納米脂質(zhì)體包裹后，其穩(wěn)定性高、滲透性好，并且相關(guān)成分如卵磷脂屬于人體仿生結(jié)構(gòu)，安全無刺激，相比于原寡肽-1，其在實(shí)際應(yīng)用中極具競爭力[24]。

4.2.2 穿膜肽增強(qiáng)滲透性

1988 年，美國圣路易斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院Green 等首次報(bào)道具有跨過多種細(xì)胞膜作用的短肽Tat，該短肽被命名為穿膜肽（Cell-penetrating peptides，CPPs）[25]。穿膜肽能透過細(xì)胞膜，還可攜帶比其分子量大100 倍的具有不同活性的物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，其運(yùn)載能力相比與其他載體，具有穩(wěn)定、快速、高效、廣譜、易吸收的特點(diǎn)，且在一定范圍內(nèi)不會受到機(jī)體環(huán)境的影響而造成細(xì)胞損傷。穿膜肽攜帶有效成分穿過細(xì)胞膜直達(dá)皮膚層次發(fā)揮作用，有效滯留，從而達(dá)到理想的護(hù)膚效果。

2006 年，暨南大學(xué)醫(yī)藥生物技術(shù)研究中心利用自主構(gòu)建的穿膜肽作為跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)載體，成功攜帶了aFGF 酸性成纖維細(xì)胞生長因子進(jìn)入皮膚細(xì)胞內(nèi)，證明了其攜帶大分子蛋白透皮轉(zhuǎn)運(yùn)的能力。該技術(shù)申請了發(fā)明專利[26“] 穿膜肽Tat 介導(dǎo)的生長因子在透皮轉(zhuǎn)運(yùn)中的應(yīng)用”。穿膜肽通過涂抹方式使有效成分快速被吸收，相比于各種美容儀器更加便捷高效。

這類透皮短肽代表了基于生物學(xué)的新型皮膚滲透促進(jìn)劑，為大分子透皮提供了新的思路和路徑。另外，將穿膜肽嫁接到相關(guān)功效多肽上，實(shí)現(xiàn)功效性的同時(shí)還可提升滲透率，也是其潛在應(yīng)用方向之一。

05結(jié)語與展望

隨著醫(yī)學(xué)美容、化妝品科學(xué)的快速發(fā)展，國內(nèi)近年來在活性生物多肽美容護(hù)膚化妝品研究和發(fā)展方面得到了較好的成果。另外，新法規(guī)下國內(nèi)開放關(guān)于新原料注冊備案也意味著國內(nèi)關(guān)于多肽領(lǐng)域的設(shè)計(jì)研發(fā)逐步走向突破國外壁壘，實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)與研究的階段。未來在皮膚美容抗衰老化妝品研究應(yīng)用方面，多肽將會持續(xù)成為主流，通過分子修飾、促滲、經(jīng)皮傳導(dǎo)、控釋、靶向等技術(shù)來拓展活性生物多肽的應(yīng)用范圍另外，其也是諸多抗老除皺等產(chǎn)品最為青睞的主角之一。同時(shí)，廣泛使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)理論模擬篩選多肽功效靶點(diǎn)、功效層次、機(jī)理的高通量篩選、預(yù)測等具有巨大潛力，可精準(zhǔn)定制相關(guān)功效的多肽。關(guān)于合成多肽，綠色純凈、環(huán)境友好型的生物合成技術(shù)也在逐步邁入前沿發(fā)展階段。