毛发的生长离不开头皮上的毛囊组织。毛囊是头皮的表皮向真皮处下陷而形成的重要的附属结构,分为表皮层与真皮层两部分。毛囊表皮层包括内根鞘(IRS)和外根鞘(ORS),内根鞘在皮脂腺开口处与内陷的表皮水平相连,起决定毛发形状的作用。外根鞘形成突起的毛囊隆突区,含有多种干细胞,这些干细胞与附近的上皮细胞、内外根鞘、基底膜或者纤维细胞相互作用调控毛发的生长。对于作用部位在头皮的育发、去屑类化妆品,主要通过人工培养的细胞、微生物模型和离体的毛囊组织来进行相关功效的体外评价。
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发用化妆品功效评价原理
目前对化妆品的功效评价主要通过体内试验和体外试验两种技术途径实现。体内试验以动物试验和志愿者人体试验为主,还包括了人体感官和主观性评价。体外试验主要通过离体培养的细胞、微生物和组织等体外生物学模型进行。此外,由于头发的发干部分是由无生命的蛋白质纤维构成,发用化妆品的体外评价还可以采用以波谱学、理化分析为代表的材料学仪器分析。
2013年欧盟全面禁止化妆品动物试验禁令的提出,推动了体外试验技术在化妆品评价领域的发展与进步。与此同时,相对于试验周期长、成本高、主观性强的传统动物试验和人体试验,体外试验在评价时还具有试验周期短、经济简便和易于开展深层次机理研究等优点,因此越来越受到行业和消费者的重视。
根据作用部位的不同,可以将发用化妆品分为作用于头发纤维和作用于头皮两类。对于作用部位在头发纤维的大多数发用化妆品(包括清洁、修复、漂染、定型等),其功效评价主要针对头发纤维的形貌、结构、化学成分和机械性能等的改变;而对于作用部位在头皮的发用化妆品(如去屑、育发),其功效评价主要通过体外生物学模型进行。
功效评价方法:细胞模型
育发类化妆品产品在功效评价时常采用真皮乳头细胞、角质细胞和毛囊上皮细胞,通过受试物对细胞增殖的促进作用、细胞因子(如VEGF)和相关基因表达的变化等来衡量其功永生化人角质细胞(HaCaT)和真皮乳头细胞(DP)被广泛地应用于育发和防脱发功效成分的筛选,多种植物提取物及化学合成物质在体外细胞和在进一步的动物实验中得到了一致的结果。
此外,由于白发的产生被认为与高氧化压力对黑色素的破坏有关,欧莱雅报道了采用过氧化氢损伤的人原代黑色素细胞模型用在乌发功效的评价上,如何首乌提取物被发现可有效抑制细胞内ROS水平升高和细胞凋亡,抑制氧化应激下黑色素的减少,从而起到乌发固色的作用。
功效评价方法:微生物模型
马拉色菌(Malassezia)与头皮屑的形成密切相关,头皮上真菌主要为马拉色菌,其中限制性马拉色菌(M.restricta)和球形马拉色菌(M.globaso)为优势种属。因此,马拉色菌抑菌试验被广泛应用于添加了抗菌成分的去屑洗发水的功效评价。德国拜尔斯道夫公司报道了通过对马拉色菌抑菌圈大小的测定,结合人体实验,比较含有不同抗菌原料(如吡罗克酮乙醇胺、氯胺酮和吡啶硫酮锌)洗发水的去屑功效。
除了比较不同配方产品,马拉色菌实验还被广泛应用于抑菌去屑功效原料的筛选。多篇文献报道了通过马拉色菌最小抑菌浓度(MIC)的测定筛选出了具有良好去屑抑菌性能的植物提取物(如茶树油、芦笋根提取物等)。这些植物成分可以作为化学抗菌剂的天然替代品用在去屑化妆品中。
功效评价方法:组织模型
组织模型包含从人或者动物分离培养的毛囊体外培养系统和商业化的3D皮肤模型。与细胞系相比,这类组织模型在三维结构和生理功能等方面更接近真实人体,一般认为在功效评价时具有更高的可靠性。因此,近年来,体外毛囊培养系统在国内外被广泛应用于生发、育发药品及其育发类化妆品的研究与开发。
Park等报道了使用离体培养的人毛囊组织研究双-油酰氨基异丙醇(BOI)对毛发生长的影响,发现BOI处理能促进毛囊中的毛发生长并能将毛发的生长期由生长终期诱导转化为生长初期。此外,组织模型还可以与外源微生物共培养,进行包括抗菌、去屑功效的评价。2013年,联合利华报道了将马拉色菌接种于VitroSkinTM皮肤模型上,发现复配有抗菌成分(吡啶硫酮锌和甘宝素)的洗发水具有良好的去屑功效。