生物活性多肽在美容护肤领域应用及技术研究进展

李小静 黄虎 陶侃 郭莉莉 常怀龙

01生物活性多肽概述

1.1 生物活性多肽简介

肽（Peptides）[1] 是分子结构介于氨基酸和蛋白质的一类化合物，由2 个或2 个以上氨基酸通过α- 氨基（-NH2）和α- 羧基（-COOH） 脱水缩合形成肽键后连接形成。氨基酸为其组成单位，本质与蛋白质相同并保留一定的生理活性，是蛋白质的结构与功能片段（见图1）。生物活性肽是指对生物机体的生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物， 又称功能肽。人体存在20 种氨基酸， 不同的氨基酸按照特定序列脱水缩合形成肽键，由于氨基酸的种类、数量及排列顺序差异以及其可能存在二级、三级结构不同，导致形成的多肽种类十分庞大[2]。每一种活性肽都具有独特的组成结构，因此肽类具有复杂的结构与功能。

1.2 多肽常见分类及来源

一般说来， 活性生物多肽按照化学方法分为天然活性多肽、半合成多肽、合成多肽；按照分子量或氨基酸的组成数量的大小可分为大分子多肽和小分子多肽；按照结构[3] 可分为直链多肽（Linear Polypeptide）、环状多肽（Cyclic Polypeptide）、环酯肽（Cyclo Depsipeptide） 等；按照来源可以分为植物多肽、动物多肽、海洋生物多肽、化学合成多肽等[4]；按照功能性机制可以分为信号肽、承载肽、神经递质抑制肽、酶抑制剂等[5]；另外，按照应用方向可分为食品感官肽、药物活性肽、美容多肽等。（表1 为多肽分类及其示例）。

目前，生物活性肽的制备方法包括直接提取法（即分离提取）、酶降解法、基因重组及人工合成法等。其中分离提取法是将活性肽从相应的组织或器官中提取出来，由于生物体多肽含量低，不利于规模工业化生产，且成本高，逐步被替代；另外酶降解法是用生物酶催化蛋白质降解得到多肽，其分离纯化难度大，不利于得到纯肽；人工合成法是目前最常用的方法，主要包括化学合成、生物合成等。目前，化学合成技术成熟，已经广泛应用在工业量产中。另外，多肽的生物合成法主要通过传统的酶法与基因工程串联表达后再酶切为主，由于酶切特异性及修饰基的多样性加大了合成难度，故此方法目前仍处于逐步发展阶段，一旦技术成熟，前景可观。

02生物学功能特点解析

早在1902 年，德国科学家赫尔曼·埃米尔·费雪就开拓了蛋白质研究，确定了多肽由氨基酸通过肽键连接形成，费雪也因此获得了诺贝尔化学奖。百年来，诺贝尔奖曾经为肽类研究设立了20 次奖，有十多位科学家荣获过这一至高荣誉，涵盖诺贝尔化学奖、诺贝尔生理及医学奖等。1984 年，美国科学家利菲尔德发现了多肽对人体的生长发育、新陈代谢、疾病、衰老、死亡起着关键性作用，他也荣获了诺贝尔化学奖。在皮肤新陈代谢及衰老领域研究中，多肽在皮肤细胞增殖、迁移、再生、修复、清除色素、蛋白合成及分泌、代谢和调控等方面都取得了明显的成果[6]。1986 年美国科学家因发现小分子活性多肽促进表皮细胞生长，获得诺贝尔生理医学奖。1999 年，诺贝尔奖获得者美国布洛贝尔教授发现信号肽，它决定了蛋白质在细胞间的转移和定位，这也是生物多肽重要的生理学功能、效应以及临床应用意义。

概括来说，多肽体现生理活性主要为参与调节生物体蛋白质的合成、转运、分解以及代谢，促进生物体内相关细胞增殖和分化，对机体的生命活动、生理系统进行有效的调控，是机体重要的组成部分。随着多肽在抗氧化、抗菌、抗肿瘤、调节神经信息傳递、免疫、微量元素运输、降胆固醇、降血压等方面的功能逐渐被发现，其已经被广泛应用于食品、药品、医学等领域[7-9]。

03美容护肤领域应用技术进展研究

3.1 活性肽在美容护肤领域应用现状

基于以上的多肽理论，外用活性多肽起到一定的护理和防御、减缓衰老、恢复皮肤年轻态的作用，美容化妆品不断涌入市场，以其温和、显著、高效的特性而备受追捧[10]。我国早期应用美容护肤多肽类主要以肌肽、谷胱甘肽为主，该两种多肽为天然活性肽，具有较强的抗皱和美白功效，得到了消费者的广泛认可。其中，肌肽可清除过剩的自由基、活性代谢产物，从而具有明显的延缓皮肤衰老作用[11]。另外，谷胱甘肽能显著抑制黑色素的生成，清除自由基，显著调节、改善皮肤的抗氧化能力[12]。1973 年，铜肽开始应用在美容护肤领域，美国学者发现铜肽在修复皮肤损伤、治疗伤口方面有明显的效果。杜兰大学医学院通过临床试验证实铜肽能改善皮肤的衰老，对皮肤损伤进行修复，提升皮肤弹性。

近年来，活性多肽被广泛应用在美容护肤领域如皮肤抗衰老和美容方面[13]，尤其是小分子活性肽，具备高生物活性、温和无毒的特点，能显著改善皮肤相关问题[14]。随着消费者对于美容护肤的需求不断提升，越来越多的厂商开始投入多肽研究，市场上知名化妆品企业也不断推出多肽的产品，如《已使用化妆品原料目录（2021 年版）》中多肽种类可达70 余种。笔者汇总了截至目前美丽修行大数据收录的备案产品使用次数排名靠前的多肽及其使用品牌，并归纳了相关多肽的作用机制（见表2）。

从整体角度来看，现阶段我国市面上美容护肤品中所涉及的多肽主要为小分子功能性多肽，这些多肽大部分为化学合成。在功能机制上，具有抗皱、紧致、美白等功效的多肽仍然是目前原料使用的主流方向。同时，在美容护肤领域中信号肽如棕榈酰五肽-4、承载肽如三肽-1 铜（蓝铜肽）、神经递质肽如乙酰基六肽-8，由于其作用机制特点等应用广泛，具有消费者认知度、接受度高的特点。国内外品牌中，如宝洁的SK-II、OLAY 的“大红瓶” 等使用棕榈酰五肽-4 作为抗皱、紧致主打；资生堂旗下醉象打造的蓝铜系列主打敏感抗老修护；珀莱雅推出“红宝石面霜” 等以乙酰基六肽-8 等多肽复配作为抵御动态纹宣传。消费者需求呈逐年上升趋势，多肽依旧是美容护肤领域三大明星成分之一，极具市场潜力。

3.2 活性肽美容护肤应用局限性分析

在实际应用中，活性生物多肽因独特的结构特点及生理功能性导致其存在一定的局限性，如亲水性较强、渗透性略低、难以滞留皮肤、生物利用率低等。笔者概括了其局限性问题，以供参考。

3.2.1 功效方向相对单一性

多肽一般作用于皮肤某个微观受体（ 通常称为靶点），具有抗皱、美白、保湿、抗氧化、修复等不同功效，且有比较高的生物活性，一般只需要添加几个到几百个ppm 即可有显著效果[15]。多数多肽在功效上机理通路比较单一，导致其作用靶点特异性强，因而某多肽只在某功效领域或者皮肤层次中起作用，无法体现功效的全面性，增大了使用成本。如经典抗皱肽乙酰基六肽-8 可以抑制动态纹，其作用机理是抑制乙酰胆碱的释放，但是对促进胶原蛋白表达方面暂无相关报道；目前市场常见的美容肽功效一般比较单一，皮肤获得的效果有限，大多数企业在生产应用上选择协同复配，即多种多肽联合使用或者复配其他高效原料共同使用，以期得到更高功效而提升市场竞争力。可见，开发全面性的功效、多重靶点的高能多肽，可大大提升原料利用率，达到极简护肤的效果。

3.2.2 生物利用度相对较低

一直以来人们根据分子的大小来对其吸收程度大小进行判断，片面地认为小分子物质更容易被吸收和利用。然而，多肽结构上含有游离的氨基或者羧基决定了其亲水性更强，不易在皮肤上透皮吸收。据调研，大多数美容多肽在皮肤上的渗透率仅为1% 左右。美容肽的皮肤渗透性差，在皮肤上施用后會导致大量的浪费；同时，多肽类是许多蛋白酶水解的底物，大部分多肽类会在皮肤组织中被各种蛋白酶降解成片段或者短肽，进而使其失去原有功效性，难以高量滞留在皮肤中，使用时生物利用度很低，实际应用中受到很大限制。这种产品的高成本强加给了消费者，却没有产生与之相配的肽的效果。

3.2.3 缺乏行业统一安全质控标准

目前，由于缺乏国家统一的质量及安全标准，活性肽在生产应用中基本上按照企业标准来执行，大多靠企业自身约束，输出市场产品品质参差不齐，消费者的权益也无法得到保障。

据了解，多肽命名方式大多沿用国际化妆品原料名，即美国个人护理品协会 （PCPC） 对肽的命名描述规则，由修饰基—氨基酸数—后缀序号三部分组成，比较简略且缺乏细节指导，存在同一INCI 名，但实际可能不是同一个物质，如氨基酸的种类与个数一致，但排序不一致的情况。另外，还存在同一俗名下实际是不同多肽的情况，如Lipotec 公司有两款功能完全不同的“乙酰六肽”，抗皱功效或丰胸功效。

不同多肽导致功效性差异大，缺乏一定的指导原则，质量控制如杂质含量不明确等也给实际生产应用造成了一定的困难。

04活性肽美容护肤应用技术研究

随着消费者对于美容多肽的需求日益提升，国内外众多原料商以及日化企业在实际生产中，不断优化应用技术，如对多肽进行结构修饰、超分子自组装、载体递送技术促渗及维持稳定性等，以下简单汇总了几类近年来的多肽应用技术，以为实际生产应用提供思路参考。

4.1 分子改性研究

由于小分子直链肽存在稳定性低、易降解、失活、透皮吸收率差等问题，研究人员不断进行拓展，采用包括非天然氨基酸修饰、逆肽策略、环化策略以及高级脂肪酸修饰、聚乙二醇修饰等增强多肽分子代谢稳定性，其中高级脂肪酸修饰最为普遍、简便。

4.1.1 疏水基团改性

高级脂肪酸包括但不限于棕榈酸、油酸、肉豆蔻酸等，或乙酸等亲脂基团通过酰化反应将其修饰到多肽氨基酸残基末端、或者中端，大大提升了多肽的亲油疏水性。改性疏水基团能够达到促进多肽吸收的作用，同时使多肽渗透后不易被降解，滞留在皮肤层次中从而起效。另外，疏水基团的加入增强了与其他基团的亲和性，更容易与脂质体、细胞膜等结合，起到缓释、稳定的作用。研究表明，棕榈酰五肽-4 作为一种信使肽，能够促进皮肤真皮层中胶原蛋白和弹性蛋白的合成，其改性后其渗透能力相比于原五肽-4 大大提升进而发挥作用[16]。如表2 所示，棕榈酰五肽-4 被广泛应用在如SK-II、高丝、莱珀妮等知名高端品牌中，主打抗皱、紧致等功效，深受消费者喜爱。

4.1.2 约束肽技术

自然界中植物、真菌，以及海洋生物等生物有机体中存在环状肽[17]。环状肽是具有特殊的生物活性、较强的药理活性的一类肽。与其他线性肽相比，大多数环肽结构具有约束性结构，属于约束肽，更加稳定，具有脂溶性高、穿膜性强、体内半衰期长等优点[18]，环肽的这种独特的拓扑化学结构使它们对化学、热和生物降解异常稳定，超强的稳定性使其在医药领域方面取得很多进展[19，20]。自然界中已发现1000 多种环状肽，其中临床已获批了超过40 种环肽药物，在医药领域环肽功效丰富[21]。

目前，环状肽在化妆品领域中的应用较为少见。德国默克推出一款Cyclopeptide-5 环五肽[22]，其稳定性、生物特性优于一般小分子肽。据其体外研究结果，该肽一方面能够抑制胶原酶和弹性蛋白酶等细胞外基质的蛋白降解酶；另一方面，它激活纤维蛋白、层黏连蛋白和胶原来增强细胞外基质的稳定性，从而达到抗皱、紧致的功效。可见，约束肽策略制备多肽并应用在化妆品领域，是极具有创新性的潜在方向。

4.1.3 超分子自组装技术

众所周知，小分子肽可透皮但易被蛋白酶切割与降解，长肽则因分子量大难以透皮。佰鸿集团研究人员利用多肽自组装技术实现纳米级别的多肽束[23]，据其称该技术得到的纳米“胶束”，可以稳定透皮吸收，并携带其他活性成分进入皮肤组织中，但此法对于多肽分子结构、分子量大小等要求较高，广谱性较差，目前应用范围不广泛。

4.2 载体递送增强稳定性及生物利用度

基于多肽亲水的特性，研究人员通过一定的高分子材料和制剂工艺进行修饰和改性，或通过特殊载体进行递送，如将脂质体、乳化剂、囊泡、纳米粒子等与多肽结合，该技术显著增加功效成分在护肤靶部位高浓度滞留，不易被降解，提高活性成分的稳定性，进而有效提升多肽的生物利用度。

4.2.1 载体递送增强渗透性

将多肽/ 修饰后，利用相似相容原理将其包裹入具有两亲结构的特殊分子中，多肽包裹于脂质体囊泡中形成封闭包膜，使有效成分与外界接触几率减少，有效成分更加稳定，减缓其进入皮肤层次后被降解的程度，缓释后滞留皮肤中起效。

如寡肽-1 功效强但稳定性差，易降解失活，研究人员采用纳米脂质体包裹后，其稳定性高、渗透性好，并且相关成分如卵磷脂属于人体仿生结构，安全无刺激，相比于原寡肽-1，其在实际应用中极具竞争力[24]。

4.2.2 穿膜肽增强渗透性

1988 年，美国圣路易斯大学医学院Green 等首次报道具有跨过多种细胞膜作用的短肽Tat，该短肽被命名为穿膜肽（Cell-penetrating peptides，CPPs）[25]。穿膜肽能透过细胞膜，还可携带比其分子量大100 倍的具有不同活性的物质进入细胞，其运载能力相比与其他载体，具有稳定、快速、高效、广谱、易吸收的特点，且在一定范围内不会受到机体环境的影响而造成细胞损伤。穿膜肽携带有效成分穿过细胞膜直达皮肤层次发挥作用，有效滞留，从而达到理想的护肤效果。

2006 年，暨南大学医药生物技术研究中心利用自主构建的穿膜肽作为跨膜转运载体，成功携带了aFGF 酸性成纤维细胞生长因子进入皮肤细胞内，证明了其携带大分子蛋白透皮转运的能力。该技术申请了发明专利[26“] 穿膜肽Tat 介导的生长因子在透皮转运中的应用”。穿膜肽通过涂抹方式使有效成分快速被吸收，相比于各种美容仪器更加便捷高效。

这类透皮短肽代表了基于生物学的新型皮肤渗透促进剂，为大分子透皮提供了新的思路和路径。另外，将穿膜肽嫁接到相关功效多肽上，实现功效性的同时还可提升渗透率，也是其潜在应用方向之一。

05结语与展望

随着医学美容、化妆品科学的快速发展，国内近年来在活性生物多肽美容护肤化妆品研究和发展方面得到了较好的成果。另外，新法规下国内开放关于新原料注册备案也意味着国内关于多肽领域的设计研发逐步走向突破国外壁垒，实现自主设计与研究的阶段。未来在皮肤美容抗衰老化妆品研究应用方面，多肽将会持续成为主流，通过分子修饰、促渗、经皮传导、控释、靶向等技术来拓展活性生物多肽的应用范围另外，其也是諸多抗老除皱等产品最为青睐的主角之一。同时，广泛使用计算机辅助设计理论模拟筛选多肽功效靶点、功效层次、机理的高通量筛选、预测等具有巨大潜力，可精准定制相关功效的多肽。关于合成多肽，绿色纯净、环境友好型的生物合成技术也在逐步迈入前沿发展阶段。