摘 要 近年來，隨著科技的不斷進(jìn)步和人們對健康美容的需求增長，化妝品行業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，其中之一就是如何讓化妝品中的有效成分更好地滲入皮膚，從而發(fā)揮其最大功效。低氘水（deuterium-depleted water）可能是一種有效的透皮試劑，現(xiàn)已引起廣泛關(guān)注。本研究考察低氘水的溶解能力、透皮能力及其作為化妝品新透皮策略的應(yīng)用潛力。

關(guān)鍵詞 化妝品 低氘水 透皮吸收

中圖分類號：TQ658 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-1533（2024）11-0029-03

引用本文 程建瑋， 李永勇. 低氘水跨越皮膚屏障的應(yīng)用潛力研究[J]. 上海醫(yī)藥， 2024， 45（11）： 29-31； 111.

The application potential of deuterium-depleted water in transcending the skin barrier

CHENG Jianwei， LI Yongyong

（Institute for Biomedical Engineering & Nano Science， Tongji University School of Medicine， Shanghai 200092， China）

ABSTRACT In recent years， with the continuous advancement of technology and the increasing focus on health and beauty， the cosmetics industry has been facing new challenges and opportunities. One of them is how to better penetrate the effective components of cosmetics into the skin to maximize their effectiveness. Deuterium-depleted water may be an effective transdermal agent and has now attracted widespread attention. This study examines the solubility， permeability of deuteriumdepleted water， and its potential application as a new transdermal strategy in cosmetics.

KEY WORDS cosmetics； deuterium-depleted water； transdermal absorption

在現(xiàn)代社會，隨著人們對健康美容的需求持續(xù)增長，化妝品作為美容護(hù)膚的重要工具，已成為人們生活中不可或缺的日常用品。然而，盡管化妝品領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)各種新產(chǎn)品和新技術(shù)，但仍面臨著一個尚未完全解決的難題，即如何讓化妝品中的活性成分更好地滲入皮膚以發(fā)揮其最大功效[1-3]。這一挑戰(zhàn)主要源自皮膚表層存在角質(zhì)層，它作為一道天然屏障，能阻止外部物質(zhì)滲入，致使化妝品中的活性成分往往無法被皮膚充分吸收[4]。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對化妝品滲入皮膚的機(jī)制進(jìn)行了深入研究，并嘗試尋找新的透皮解決方案。在這個過程中，低氘水引起了化妝品領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。我們?nèi)粘ｏ嬘玫钠胀ㄋ须考s為 0.015%，低氘水是指氘含量低于0.015%的水[5-7]。17O-核磁共振波譜分析證實，低氘水的分子團(tuán)簇較普通水的分子團(tuán)簇小50%以上，故推測低氘水會較普通水更容易透過皮膚屏障而進(jìn)入皮膚內(nèi)部。換言之，低氘水可能是一種更有效的透皮試劑，這為提高化妝品的滲透性提供了一種全新的潛在解決方案。

作為一種新型透皮試劑，低氘水擁有許多獨特的性質(zhì)。首先，低氘水的溶解能力較普通水更好，特別是在溶解有機(jī)成分方面的表現(xiàn)更佳。其次，低氘水的分子團(tuán)簇較普通水更小，透皮能力更高，能夠更有效地促進(jìn)各種成分透過皮膚屏障，提高各成分的透皮吸收率。因此，以低氘水作為化妝品中的溶劑，不僅具有良好的生物相容性，而且能夠提高化妝品中各種成分的透皮效率，這為化妝品的研發(fā)和應(yīng)用帶來了新的可能性。本研究考察低氘水的溶解能力和透皮能力，并分析其作為化妝品新透皮策略的應(yīng)用潛力。

1 材料與方法

1.1 實驗動物和主要材料

6～8周齡的BALB/c雌性小鼠（購自上海實驗動物研究中心，飼養(yǎng)于無特定病原體實驗室）；氘含量0.004%和0.007%的低氘水（購自河南無極生物工程技術(shù)有限公司）；瓊脂糖、異硫氰酸熒光素（fluorescein isothiocyanate， FITC）和羅丹明B（均購自德國SigmaAldrich公司）。

1.2 溶解能力實驗方法

取3支無菌離心管，先分別加入用移液器吸取的1 mL不同氘含量[0.004%、0.007%和0.015%（即普通水）]的水，再在3個不同氘含量水中分別加入用分析天平精確稱量的1 mg FITC和1 mg羅丹明B粉末，然后置于超聲波振蕩器振蕩溶解，振蕩頻率為150 kHz。溶解操作結(jié)束10 min后，觀察并用相機(jī)拍攝溶質(zhì)的溶解情況和溶液的透光變化。

1.3 透皮能力實驗方法

1.3.1 體外實驗

取3支無菌離心管，先分別加入用移液器吸取的10 mL普通水，再用分析天平精確稱取0.02 g瓊脂糖，在微波爐中加熱溶解，配制成0.5%瓊脂糖溶液，并滴加至無菌離心管中，靜置2 h后成膠，模擬皮膚上皮細(xì)胞膜。然后用不同氘含量（0.004%、0.007%和0.015%）的水分別配制1 mg/mL臺盼藍(lán)溶液，各取1 mL滴加至不同瓊脂糖膠上方，靜置6 h以模擬藥物被動擴(kuò)散的過程，觀察透明瓊脂糖膠被臺盼藍(lán)染料滲透的時間和深度。

1.3.2 小鼠實驗

先用1 mL不同氘含量（0.004%、0.007%和0.015%）的水配制1 mg/mL羅丹明B染料溶液，用0.2 mL二甲基亞砜和0.8 mL不同氘含量水配制1 mg/mL FITC溶液。然后將紗布捆敷在已剃除毛發(fā)的小鼠背部區(qū)域，再在紗布上滴加1 mL FITC溶液或1 mL羅丹明B溶液。4～6 h后，取紗布下的小鼠皮膚進(jìn)行組織切片，通過共聚焦顯微鏡拍攝組織染色情況，檢測皮膚切片的熒光強(qiáng)度，判斷透皮吸收的程度；檢測皮膚切片的熒光區(qū)域，判斷透皮吸收的深度。

2 結(jié)果

2.1 低氘水的溶解能力

FITC微溶于普通水，溶解度<0.1 mg/mL，超出溶解極限的FITC會形成絮狀沉淀。因此，可以根據(jù)FITC溶液的澄清程度來判斷不同氘含量水的溶解能力。本研究結(jié)果顯示，氘含量0.004%的低氘水溶液最澄清，而普通水溶液中存在絮狀物（圖1）。由于脂溶性物質(zhì)如蝦青素等很難直接滲入皮膚，故若選用溶解能力更好的氘含量0.004%的低氘水，就可提高化妝品中脂溶性活性成分的溶解性和透過角質(zhì)層的效率。

2.2 低氘水的透皮能力

在考察低氘水透皮能力的體外實驗中，以透明瓊脂糖膠模擬皮膚上皮細(xì)胞膜，然后滴加臺盼藍(lán)溶液模擬藥物被動擴(kuò)散的過程，結(jié)果顯示由氘含量0.004%低氘水配制的臺盼藍(lán)溶液滲透到瓊脂糖膠中的深度最深（圖2）。

考察低氘水透皮能力的小鼠實驗結(jié)果顯示，與普通水溶液相比，由氘含量0.004%低氘水配制的羅丹明B（水溶性）溶液和FITC（微水溶性）溶液滲入小鼠皮膚的熒光強(qiáng)度都更強(qiáng)且滲透的深度都更深（圖3、4），說明用低氘水作為化妝品溶劑可以提高化妝品中活性成分的透皮效率。

3 討論

為探索低氘水在化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，本研究通過實驗考察了低氘水的溶解能力和透皮能力，結(jié)果顯示低氘水具有較普通水更好的溶解能力和更高的透皮能力，能夠有效促進(jìn)各種成分透過皮膚屏障，且氘含量越低，效果越顯著。

低氘水較普通水更容易透過皮膚屏障，這可能對化妝品的應(yīng)用效果產(chǎn)生積極影響?；瘖y品中活性成分透過皮膚屏障的能力受到多種因素的影響，其中之一便是溶劑的性質(zhì)，包括溶解能力、黏度和表面張力等。研究表明，水的黏度和表面張力在生命物質(zhì)和藥物的溶解中起著至關(guān)重要的作用[8]。黏度越低、表面張力越大的水，其分子團(tuán)簇越小，越容易透過皮膚屏障。此外，表面張力較大的水還具有排毒的作用：由于分子團(tuán)簇較小，這種水不僅能夠攜帶營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，還能夠?qū)U物和毒物排出細(xì)胞，促進(jìn)細(xì)胞的新陳代謝，維持細(xì)胞健康[8]。由于低氘水黏度低、表面張力大，溶解能力和透皮能力均優(yōu)于普通水，這使其在化妝品領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用潛力，特別是在提高活性成分的透皮能力和增強(qiáng)產(chǎn)品的功效方面。通過使用低氘水作為溶劑，化妝品能更有效地將活性成分輸送至皮膚深層，從而發(fā)揮保濕、滋養(yǎng)和抗衰老等多種護(hù)膚功效。

總之，低氘水作為一種新型透皮試劑，其獨特的生物學(xué)效應(yīng)和應(yīng)用潛力值得進(jìn)一步研究和開發(fā)。未來的重點似應(yīng)集中在闡明低氘水作用的分子機(jī)制和優(yōu)化其在化妝品配方中的應(yīng)用方面。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和對低氘水認(rèn)識的深入，低氘水可能會給化妝品領(lǐng)域帶來更多、更重大的變革。

參考文獻(xiàn)

[1] Prausnitz MR， Langer R. Transdermal drug delivery [J]. Nat Biotechnol， 2008， 26（11）： 1261-1268.

[2] Qu F， Geng R， Liu Y， et al. Advanced nanocarrier- and microneedle-based transdermal drug delivery strategies for skin diseases treatment [J]. Theranostics， 2022， 12（7）： 3372-3406.

[3] Phatale V， Vaiphei KK， Jha S， et al. Overcoming skin barriers through advanced transdermal drug delivery approaches [J]. J Control Release， 2022， 351： 361-380.

[4] Pham QD， Bj？rklund S， Engblom J， et al. Chemical penetration enhancers in stratum corneum—relation between molecular effects and barrier function [J]. J Control Release， 2016， 232： 175-187.

[5] Krasnopolsky VA， Mumma MJ， Gladstone GR. Detection of atomic deuterium in the upper atmosphere of Mars [J]. Science， 1998， 280（5369）： 1576-1580.

[6] Sen A， Balamurugan V， Rajak KK， et al. Role of heavy water in biological sciences with an emphasis on thermostabilization of vaccines [J]. Expert Rev Vaccines， 2009， 8（11）： 1587-1602.

[7] Somlyai G， Jancsó G， Jákli G， et al. Naturally occurring deuterium is essential for the normal growth rate of cells [J]. FEBS Lett， 1993， 317（1/2）： 1-4.

[8] Goncharuk VV， Kavitskaya AA， Romanyukina IY， et al. Revealing water’s secrets： deuterium depleted water [J]. Chem Cent J， 2013， 7（1）： 103.