微針在化妝品透皮吸收中的研究進展

摘 要 化妝品中的功效成分如何透過皮膚屏障是化妝品行業的熱點問題。微針技術通過微小的針頭在皮膚表面形成微通道，可以促進化妝品中的功效成分滲透到皮膚深層，為傳統的皮膚護理方法帶來了革新。本文綜述透皮吸收的途徑和增加透皮吸收的方法，以及微針技術在化妝品透皮吸收中的研究進展，討論微針技術在化妝品行業中的發展前景以及面臨的挑戰，以期為未來的研究和開發提供參考。

關鍵詞 微針 透皮吸收 化妝品

中圖分類號：TQ658 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1533（2024）11-0032-05

引用本文 余敏， 陳剛， 李永勇. 微針在化妝品透皮吸收中的研究進展[J]. 上海醫藥， 2024， 45（11）： 32-36.

Research progress on microneedles in transdermal delivery of cosmetics

YU Min1，2， CHEN Gang2， LI Yongyong1

（ 1. Institute for Biomedical Engineering & Nano Science， School of Medicine， Tongji University， Shanghai 200092， China； 2. School of Advanced Technology， Xi’an Jiaotong？Liverpool University， Suzhou 215123， China）

ABSTRACT The penetration of active ingredients in cosmetics through the skin barrier is a hot topic in the cosmetics industry. Microneedle technology creates microchannels on the skin surface using tiny needles， which can facilitate the penetration of active ingredients from cosmetics into the deeper layers of the skin， bringing innovation to traditional skincare methods. This article reviews the pathways of transdermal absorption and methods to enhance transdermal absorption， as well as the research progress of microneedle technology in transdermal absorption of cosmetics. The development prospects and challenges of microneedle technology in the cosmetics industry are discussed so as to provide references for future research and development.

KEY WORDS microneedles； transdermal delivery； cosmetics

隨著經濟的增長和人民生活水平的提高，消費者對美容和個人護理的需求不斷增加，推動了化妝品行業的蓬勃發展。然而皮膚角質層的“磚墻”結構也為化妝品功效成分的滲透造成了阻礙。如何增加化妝品功效成分的透皮吸收，對讓化妝品發揮更好的美容效果至關重要。微針技術被美國權威科普類雜志《科學美國人》評選為2020年有望改變世界的十大新型技術之一。它通過微小的針頭在皮膚表面形成微通道，已經作為醫療器械被用于藥物遞送、疫苗接種領域，可以促進藥物的吸收[1]。越來越多的化妝品品牌也將微針技術應用于其產品中，推出了微針面膜、微針痘貼等產品，受到消費者的喜愛。本文簡要介紹透皮吸收途徑、增加透皮吸收的方法、微針技術以及微針技術在化妝品遞送中的研究進展，旨在幫助大家了解增加對化妝品透皮吸收以及微針技術的了解，為化妝品產品研發和基礎科學研究提供一定的理論依據。

1 化妝品透皮吸收

1.1 化妝品中的透皮吸收

“透皮吸收”的概念源于經皮給藥體系（transdermal drug delivery systems， TDDS）。TDDS利用皮膚作為藥物施用部位，給藥的藥物通過皮膚的血管被體循環吸收，具有侵入性低、避免首過代謝、使用方便、不需要專業人員輔助、可以減少給藥頻率等優勢[2]。

化妝品與藥物透皮吸收的主要區別在于，化妝品的功效成分需要按產品的性能作用在皮膚表面，或者積聚在皮膚表皮層或真皮層發揮作用，一般不需要透過皮膚進入血液循環[3]。例如，防曬霜中的UV吸收劑應該停留在皮膚表層；美白產品中黑色素抑制劑常需要作用到皮膚的基底層，阻斷黑色素的產生；抗衰老產品的功效成分則作用到真皮層，刺激成纖維細胞產生膠原蛋白。

1.2 透皮吸收的途徑

通常，化妝品或藥物涂抹在皮膚表面，經角質層吸收可以分為3個途徑：跨細胞途徑、細胞間途徑、經皮膚附屬器途徑[2]。

跨細胞途徑和細胞間途徑常被統稱為經表皮途徑。在跨細胞途徑中，藥物既要通過由脂質雙層組成的角質形成細胞細胞膜，又要穿透角質形成細胞的細胞質，因此經跨細胞途徑輸送藥物是較為困難的。而在細胞間途徑中，藥物通過角質層中的細胞間脂質擴散。親水性或小分子化合物可以通過這種途徑輸送到角質層以下，因此細胞間途徑是藥物吸收的主要途徑。

皮膚吸收藥物的第3條途徑是經皮膚附屬器，即通過皮膚中的毛囊、汗腺、皮脂腺遞送藥物。這種途徑對于極性或離子化合物以及大分子的輸送是有用的。然而，由于皮膚附屬器的吸收面積僅占總皮膚面積的0.1%，與經表皮途徑相比，通過該途徑吸收的藥物是有限的。

1.3 增加透皮吸收的方法

促滲方法總體上分為化學和物理兩類。化學方法采用了滲透增強劑等化學制劑，通過增加藥物在角質層中的擴散，破壞角質層脂質結構或與細胞內蛋白質相互作用來增強藥物在皮膚上的滲透[4]。

經典的化學促滲劑有亞砜類、月桂氮酮及其類似物、醇類、萜（烯）類、脂肪酸及其酯等合成類促滲劑，以及以萜類成分為代表的天然促滲劑[5]。此外，微乳液、脂質體等載體系統的應用范圍也逐漸從藥物透皮吸收領域擴大到化妝品領域[4]。

在物理方法中，有不同的技術，如離子導入、電穿孔、超聲導入、無針射流注射器、微針等。

離子導入是一種利用微小電流增加藥物進入皮膚的滲透的方法[2]。藥物在電斥力和電滲透這兩種主要的動力學機制作用下進行擴散。該技術具有一些局限性，如皮膚刺激和皮膚損傷的可能性，目前市面上仍缺乏商用的離子導入裝置。

超聲導入是指將藥物置于探針設備下，然后將預定的超聲頻率施加到藥物和皮膚上以促進藥物透皮吸收[2]。超聲波的空化效應可以改變角質層的脂質雙層排列，降低藥物穿透皮膚的阻力；而超聲波的熱效應則使皮膚溫度增加，也能達成更高的藥物擴散率。

電穿孔是利用高壓電脈沖（5～500 V）以μs、ms的速度將活性治療劑輸送到細胞和組織中的技術[4]。電穿孔釋放的脈沖波使角質層的脂質雙分子層中產生水性孔隙，允許藥物通過所產生的孔隙滲透到更深的皮膚層，可促進大分子量親水性藥物和生物分子的滲透。

無針射流注射器是一種創新的藥物輸送系統，它能夠在無需使用針頭的情況下傳遞蛋白質和多肽等藥物。該系統通過一個高壓電源（如彈簧或壓縮氣體）來產生高達60～140 m/s的高速射流。這種高速高壓的射流能夠穿透皮膚屏障，形成微小的孔洞。一旦形成這些微孔，藥物便可順利通過這些孔洞進入體內，實現有效的藥物遞送[4]。

2 微針技術

2.1 微針的分類及制作技術

微針技術是用微米級的針頭，以微創方式穿過生物屏障的一種技術[6]。根據微針的設計、材料和用途的不同，大致可以將微針分為5類：實心微針、涂層微針、空心微針、可溶性微針和水凝膠微針。

2.1.1 固體微針

固體微針是最初的微針類型，主要由硅、鈦、不銹鋼和聚合物材料制成，用于物理穿透皮膚，為活性成分的透皮輸送創建微通道。然而，由于皮膚的彈性，固體微針創建的微通道在微針拔出以后會發生動態修復，這可能導致遞活性成分送量減少[7]。此外，來自固體微針的金屬或硅微針碎片如果留在皮膚內可能會引起過敏反應[8]。刻蝕法是最常見的制作固體微針的方法，使用化學或物理刻蝕技術，在固體材料表面逐漸剝離或刻蝕出微針的結構。通常在基板上涂覆光刻膠，然后利用光刻技術形成微針的圖案，最后使用刻蝕工藝將不需要的部分去除得到固體微針[9]。

2.1.2 涂層微針

涂層微針由與固體微針相似的材料制成，具有尖銳、固體的核心結構。這些結構被一層含有活性成分的水溶性層所覆蓋。當涂層微針應用于皮膚上時，覆蓋的涂層吸收皮膚間質液迅速溶解，釋放涂覆的活性成分[10]。涂層微針的涂覆效率取決于其所使用的工藝、輔料和均勻性[11]，主要制作方法是在制備好的微針表面進行包衣加工，利用涂覆、噴涂或其他涂層技術，將活性成分覆蓋在微針的表面。

2.1.3 空心微針

空心微針被認為是一種微尺寸皮下注射針，具有以微米為單位的長度和直徑，制作工藝與固體微針類似[12]。活性成分溶液儲存在微針內部空間，刺入皮膚后便會通過微通道注入皮膚。空心微針創造的微通道比固體微針更穩定。然而，空心微針存在微通道堵塞的問題[13]。

2.1.4 可溶性微針

可溶性微針由可溶解材料（如透明質酸、多糖等）制成，能夠在皮膚中溶解，直接釋放活性成分。與空心微針不同，可溶性微針由可生物降解或水溶性基質材料制成，具有良好的生物相容性[14]。可溶性微針在插入后不需要額外操作，并具有良好的生物相容性、低成本生產和控制釋放的優點[15]，適用于輸送較小分子的藥物或化妝品成分[16]。可溶性微針的制作方法主要采取微模具法，使用3D打印技術制作模具，使用可溶解基質材料制作可溶性微針。

2.1.5 水凝膠微針

水凝膠微針最早在2012年被報道[17]，由可溶脹的親水性聚合物制成，插入皮膚后可以吸收皮膚間質液，緩慢釋放所負載的活性成分。與固體微針和空心微針相比，水凝膠微針在一定程度上可以抵抗皮膚微通道愈合，并且不殘留在皮膚中。然而，它的缺點是貼片佩戴時間長，且難以維持活性成分的治療水平。水凝膠微針的制作工藝與可溶性微針類似，其采用材料為可溶脹材料，在制作中通常采用物理或化學方式形成凝膠的網絡結構，以達到使用過程中吸液溶脹的效果。

2.2 微針透皮效率

微針形成的微通道可以暫時打破皮膚的屏障功能，使得化妝品中的活性成分更容易滲透到皮膚深層，提高了其吸收效率和治療效果。另一方面，微針物理刺激皮膚時，可以激活皮膚內的膠原蛋白合成，促進膠原蛋白的生成，從而改善皮膚狀態[18]。

微針透皮效率相較于乳膏等傳統經皮給藥方式具有顯著優勢，主要體現在其高效的藥物輸送能力和更好的控制性上。微針能夠直接穿透皮膚表層，將藥物有效成分準確、快速地傳遞到目標區域，從而顯著提高藥物的生物利用度，使用較低的劑量便能達到與乳膏劑同樣甚至更好的效果，極大提升了活性成分的透皮效率。有研究表明，可以將米諾地爾包載于透明質酸微針中治療禿發，通過使用禿鼠模型評估了負載米諾地爾微針于涂抹米諾地爾的治療效果。值得注意的是，在禿鼠模型中，米諾地爾微針貼片僅用1/10的劑量就達到了與局部涂組別類似的效果，證明微針將米諾地爾的透皮效率提升了10倍[19]。

2.3 微針的安全性

臨床前研究表明，微針尤其是可溶性微針在使用部位不會引起腫脹、疼痛或紅斑。與傳統針劑相比，受試者更傾向于使用微針[20]。其中，可溶性微針在進入皮膚后可以逐漸溶解，釋放出活性成分。這種類型的微針能夠避免尖銳廢棄物的產生，被認為是相對較安全的。目前的研究表明，使用生物相容性好的聚合物材料（如透明質酸）制成的可溶性微針對皮膚的刺激性小，且無明顯的系統性不良反應[20]。

3 微針技術在化妝品透皮吸收中的應用

3.1 實心微針：皮膚透入促進劑的傳遞

在化妝品領域，微針技術的應用正在不斷擴大，其中實心微針和可溶性微針技術是目前最為廣泛使用的2種類型。

實心微針技術通過在皮膚上形成微小的穿刺，創造出臨時的通道，從而促進活性成分的透皮吸收[6]。例如，含有抗痤瘡成分的外用制劑，通過實心微針預處理皮膚后，可以更有效地滲透進入皮膚深層，發揮其治療作用。此外，實心微針技術還可以單獨使用，通過刺激皮膚的自然創傷后炎癥級聯反應，促進新血管生成和膠原蛋白合成，從而改善皮膚的整體外觀和質感。美國FDA批準的Dermaroller是這種技術的典型代表，它是一種手持式微針設備，配備了固定在滾筒上的醫療級實心鋼微針，可用于刺激皮膚的自然愈合反應，或在微針治療后施用藥劑，以增強皮膚的治療和美容效果[18]。

在國內市場，也有多家企業涉足實心微針技術的應用。納通生物開發了納米晶片，這是一種采用高純度單晶硅納米技術制成的微針產品，建立了全球首家將納米晶片技術應用于皮膚管理、護理及治療領域的品牌——納晶。而元旭生物則推出了高純硅微針和納米聚合物微針等多款美容護膚產品，其旗下的高科技護膚品牌艾薇納（AVINOR），推出了艾薇納納米促滲儀，這也是利用實心微針技術來增強護膚品功效的代表性產品。

3.2 可溶性微針：化妝品功效成分的直接輸送

可溶性微針技術通過將活性成分封裝在微針中，提供了一種有效的透皮遞送方式。多項研究表明，可溶性微針技術能夠有效提升化妝品中活性成分的透皮吸收效率。例如，抗壞血酸作為一種抗氧化劑和抗皺劑，通過透明質酸（hyaluronic acid， HA）微針遞送后，其在減少皺紋方面的效用得到了顯著提升[21]。同樣，腺苷作為抗皺劑，通過HA微針的應用也被證實能顯著改善皮膚的皺紋、彈性和真皮密度[22]。肽類物質，作為新興的化妝品成分，也被證實可通過微針技術提高其皮膚滲透性，從而對皮膚健康和年輕化產生積極影響[23]。

可溶性微針技術因其獨特的優勢，在全球范圍內得到了廣泛研究和應用（表1）。日本Cosmed制藥公司的MicroHyala是首個成功上市的可溶性微針美容產品，主要用于美白和祛斑。在國內，廣州中科微晶生物科技有限責任公司的“高教授微晶祛斑膜”作為國內首個注冊的國產特殊化妝品微晶產品，于2021年3月10日獲得批準。l3H/cUWKBXxUoP8BOqRD7g== 國內企業如中科微針、優微生物、青瀾生物、廣州新濟、納麗生物、儷齡之密等，也積極將可溶性微針技術應用于化妝品的生產。這些產品主要應用于眼膜、面膜等護膚領域，通過提高透皮吸收效率，實現美白、祛斑、祛皺、生發等美容效果。

4 總結與展望

微針技術以其出色的透皮能力而受到關注。通過微針穿透皮膚的角質層，所形成的微小通道能夠顯著提高皮膚對活性成分的吸收能力，使得化妝品能夠更深入地滋養肌膚，從而帶來更加顯著的護膚效果。然而，在化妝品領域，微針技術的發展同樣面臨著一些挑戰。

首先，微針產品的制造工藝較為復雜，對生產工藝的質量標準提出了更高的要求。目前，缺乏針對微針產品的統一質量控制標準，這可能會對消費者的信任度和產品的市場競爭力產生不利影響。其次，微針技術穿透了皮膚角質層這一天然屏障，從而增加了皮膚感染的風險。此外，微針技術提高了活性物質的滲透率，這意味著在使用微針遞送化妝品中的活性成分之前，必須對肌膚進行耐受性測試，以預防可能的過敏和不耐受反應。為了確保微針技術在化妝品行業的健康發展，加強相關的質量管理和安全標準的制定顯得尤為重要。建立健全的監管體系，是確保產品質量和使用安全性的關鍵。通過這些措施，可促進微針技術在化妝品領域的長期可持續發展，為消費者提供更安全、更有效的護膚選擇。

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