果酸(英文:Alpha Hydroxyl Acid),又名α-羥基酸,泛指在α位有羥基的羧酸。常見的果酸有羥基乙酸、DL-乳酸、DL-蘋果酸、酒石酸、檸檬酸,廣泛分布于自然界植物器官或者果實上。果酸具有良好的水溶性,在常溫下多為晶體或黏稠的液體。果酸根據分子結構和特性,可分為三代,第一代包括甘醇酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸等,第二代包括葡萄糖酸內酯,第三代包括乳糖酸、麥芽糖酸等;其因有減弱角質細胞間粘連力、加快細胞新陳代謝、刺激膠原蛋白生成、高保水能力等特殊皮膚作用機制,被廣泛應用于美容和皮膚醫學領域,例如保濕、去角化、痤瘡治療、色素沉著和皮膚光老化。
發現歷史
人類對果酸的使用可追溯至在古埃及時期,埃及女王克利奧帕特拉七世曾在帶有乳酸的酸奶中沐浴。后到法國大革命時期,宮廷女性中也常常采用葡萄酒(酒石酸)來敷面美容。
而對于一些常見果酸物質的發現和獲取,貢獻較大的是瑞典化學家席勒。在1769年,席勒從葡萄酒的酒石中提取得到酒石酸。而后在1780年和1784年,席勒又分別從酸乳中提煉出DL-乳酸和檸檬酸中結晶出固體檸檬酸。
果酸對皮膚的美容療效是1974年由美國的史考特醫師(Dr. Eugene J. VanScott)及華裔美籍的余瑞錦博士(Dr. Ruey J. Yu)在研究魚鱗病時首次發現。
分布情況
果酸作為天然有機酸,大多可從自然界的水果中提取得到,因此得名果酸。以下是幾種常見果酸(乙醇酸、乳酸、DL-蘋果酸、檸檬酸、酒石酸)的分布情況。
羥基乙酸
羥基乙酸,即甘醇酸,是最簡單的果酸,乙醇酸存在于未成熟的葡萄,甘蔗汁,甜菜中。
乳酸
乳酸因來自于酸牛奶而得名。乳酸不僅僅從牛奶中獲得,也可以通過蔗糖發酵獲得。此外,乳酸也是生物體內糖代謝的產物。人在劇烈活動時,肌肉中的糖原分解產生熱量,提供所需能量,同時生成乳酸。
蘋果酸
蘋果酸的名稱來源于蘋果。此外,在未熟的山楂、楊梅、葡萄等果實以及一些植物的葉子中都含有DL-蘋果酸。
酒石酸
酒石酸因存在于葡萄釀酒時析出的結晶——酒石中而得名。酒石酸以游離態或者鹽的形式廣泛存在于各種果汁中,其中在葡萄中含量最多。羅望子果和五味子中也含有較多的酒石酸,但未很好地開發利用。
檸檬酸
檸檬酸又名枸酸,因最初來自檸檬而得名。廣泛存在于柑橘屬果實及葡萄、醋栗、覆盆子、菠蘿、梅、梨、桃等果實中,其中檸檬酸在未成熟的檸檬中含量可達6%。此外,在煙葉和菜豆葉等一些植物的葉子里也含有檸檬酸。此外,檸檬酸也能以游離狀態或以金屬鹽的形式存在于動物的骨骼、肌肉、血液、乳汁、唾液、汗和尿中,是主要代謝產物之一。
物質結構
果酸是美容護膚中最常用研究最廣泛的成分,是最簡單的羥基酸。它們的結構特征是總會存在一個羥基連接到羧基的α位(與羧基碳直接相連的碳原子),因此也叫α-羥基酸。因此具有如下通式:
兩端的R基不同就會得到不同結構的果酸。常見的果酸有乙醇酸(甘醇酸),檸檬酸,DL-乳酸,酒石酸,蘋果。也有一些果酸含有苯基側鏈取代基,具有較好的親脂性,例如苦杏仁酸(或稱苦杏仁酸、苯乙醇酸)、二苯乙醇酸。
理化性質
物理性質
果酸在常溫下,多呈結晶或黏稠的液態。其分子結構中羥基和羧基均具較好的親水性,可與水產生分子內氫鍵,所以果酸在水中的溶解性很高,比相同碳數的醇和羧酸都好。此外,多數果酸具有旋光性。
化學性質
果酸因分子中含有羧基而具有酸的典型反應,如酸性、與醇成反應等;此外,由于羥基和羧基共存于同一分子中且羥基處于α位,二者相互影響而使得果酸具有一些特殊的化學性質。果酸也會因分子中含有羥基而具有醇的典型反應,如醇羥基的被氧化、酯化和化反應等;另外,因為羥基與羧基共存在一個化合物中且羥基占據α位置,兩者的相互作用會導致果酸產生某些特定的化學性質。
酸性
果酸的酸性要強于相應的羧酸。導致這一現象的原因為是醇羥基表現出吸電子效應使分子中各原子之間的成鍵電子都向羥基方向偏移,羧基上的氫原子就更容易解離。此外,由于羥基處于α位(距離羧基最近,吸電子效應相比于距離遠的會更明顯),因此果酸的酸性也會強于相應的醇酸。如下圖所示(其中,pKa的值越小,酸性越強):
氧化反應
羧基基團具有很強的吸電子性,因此,果酸分子中的羥基相對于醇的羥基會更易于氧化。如醇一般不會被硝酸所氧化,而果酸卻會被稀硝酸氧化為醛酸、酮酸或二元酸。同樣地,Tollens試劑也無法氧化醇,但卻能將果酸氧化成α-酸。例如下圖所示,DL-乳酸被氧化為丙酮酸的例子。
分解反應
果酸(α-羥基酸)中的羥基和羧基都具有吸電子效應,因此α-碳和羧基之間的電子云密度較低,在一定條件下容易斷裂。當果酸和硫酸共熱,會發生分解反應,得到甲酸和少一個碳的醛或者酮。例如,乳酸在稀硫酸條件下受熱分解為甲酸和乙醛。
脫水反應
果酸中的羥基和羧基位置接近且互相影響,從而使得其對熱敏感,在加熱時,兩兩之間容易發生酯化反應,即發生分子間交叉脫水,生成六元環的交酯。例如兩分子的DL-乳酸脫水形成丙交酯。
獲取途徑
果酸廣泛存在于自然界的水果中,因此可以從這些水果中提取得到。也可以通過人工合成,例如由酸類物質鹵素化之后再經過水解而合成,如下圖所示。
果酸皮膚學上的應用
果酸可作為一種高效的皮膚制劑,廣泛應用于化妝品以及臨床皮膚學領域。一些化妝品產品,例如清潔劑、保濕劑、面膜等,都利用了果酸的去角質和保濕作用。而在臨床皮膚學中,果酸則可作為化學換膚的化學制劑,可控地剝脫舊皮膚組分,促進新皮膚重新長出,使黑色素分布均勻,促進表皮再生和真皮膠原蛋白重組,因此被用于治療痤瘡、皮膚老化等表皮或者真皮淺層皮膚疾病。
作用原理和用量
果酸應用于在化妝品和臨床皮膚學的原理可分為表皮作用原理和真皮作用原理。
表皮作用
果酸能夠減弱角質層細胞間的黏連作用,并且可以促進角質層變薄,使得其更柔韌不易干裂。果酸可激活表皮細胞的更新,加快皮膚死亡細胞的新陳代謝,使皮膚保持較為年輕的狀態。此外,果酸還能提升皮膚水合能力以及膨潤作用。果酸能夠通過抑制黑素細胞酪氨酸酶的催化活性,達到抑制黑色素生成的效果。
真皮作用
增加真皮乳頭層狀厚度以及刺激酸性粘多糖的增生,同時也有利于改善彈性纖維質量。此外,果酸還通過提高真皮層中的透明質酸含量來進一步膠原蛋白mRNA的轉錄和累積,進而增加真皮層中膠原蛋白的含量,使皮膚修復能力更強。
用量與效果
果酸用于美容和臨床應用的安全性主要取決于濃度、pH、配方和應用時間。產品濃度越高,pH值越低,剝脫、毒性和腐蝕作用越大。
酸堿性
最常用的果酸是乙醇酸(羥基乙酸)及DL-乳酸,它們都是弱酸,pKa為3.8,且分子量較小(如甘醇酸只有2個碳,而乳酸只有3個碳),因此容易穿透皮膚,因此常常被人們應用于美容醫療領域。根據使用的pH不同,其對皮膚的保濕作用或者腐蝕作用的主導性也不同。
當果酸配制的換膚液pH等于或小于它本身的pKa時,具有調整角質化、促進角質剝脫及細胞更替的作用。且pH越低,其產生的游離酸越多,吸收性及穿透性就變得強,因此對皮膚會有一定的腐蝕作用。
當換膚液的pH偏高的時候,它們的功能是保濕和抗衰老。其抗衰老機制是通影響表皮內硫酸轉移酶磷酸轉移酶、激酶的活性來控制細胞代謝活性。因為這些酶主要的功能就是將硫酸根及磷酸鹽固定在角質形成細胞表面。當這些硫酸根及磷酸根的量減少時,皮膚表面的負電性及角質形成細胞的連接性會減弱,造成細胞分離及脫落的現象,從而導致代謝活性增強。
濃度
在較低濃度(5%~20%)范圍內的果酸溶液,可用于治療魚鱗病,角化過度和痤瘡等皮膚疾病。也可用于緩解皺紋、暗沉、粗糙、色素沉著、干燥、局部皮質類固醇引起的皮膚萎縮和光照引起的皮膚老化等適應癥。
在較高濃度(20%~70%)范圍內的果酸溶液以及70%濃度果酸配制的凝膠,具有非常低的pH(pH<2),在極端條件下,甚至會導致表皮溶解。因此,這一類高濃度的aha制劑被歸類為化學制劑,應該在專業的醫生指導下嚴格控制用量使用。其適應癥是果酸化學換膚和治療。例如,脂溢性角化病,光線性角化病,扁豆疣。
劑量標準
無論單獨使用或混合使用,果酸用劑均有一定的副作用,因此國家藥品監督管理局(原衛生部)對化妝品中果酸總量要求不得超過6%,同時使用狀態下的產品的pH值不得小于3.50。
甘醇酸換膚及一些適應癥
甘醇酸分子量小,極易穿透皮膚,因此常常用分子量最小的甘醇酸用作單一的換膚劑,其功效幾乎適用于所有皮膚類型和各種角化性皮膚疾病,且在換膚后具有恢復快、外觀影響小的優勢。
患者在進行果酸換膚前,需要和醫師相互溝通換膚治療所產生的風險及作用。此外,患者需告知醫師想要改善的局部部位皮膚狀況,例如臉部、胸部、頸部、背部、手臂及腳等部位,因為不同的部位皮膚敏感度不同,可針對性使用的甘醇酸換膚液濃度也不同。
甘醇酸換膚可以改善細紋、膚色暗沉及膚色不均、色素不均、日光性雀斑樣痣、雀斑及粗糙膚感,使患者的外觀更加美觀靚麗,但這些效果通常需要一系列療程才能達到。常規來說,大部分患者在經過6次換膚治療其皮膚狀況會得到顯著的改善,但實際次數也要依據患者本身的皮膚狀況而定。
甘醇酸換膚也可以用于痤瘡、炎癥后色素沉著、淺表痤瘡痕、膿疤及丘疹型酒渣鼻、黃褐斑、脂溢性角化病及日光性角化癥、毛周角化癥的治療,以及作為輔助治療來改善那些無法通過一般治療來改善的疣。以下是一些適應癥治療例子。
脂溢性角化癥
針對脂溢性角化癥的患者,采用70%濃度的乙醇酸換膚液單次治療,達到表皮松解狀態,從而緩解脂溢性角化癥。換膚部位在一周內會產生結癡及脫皮現象,可局部外用抗生素藥膏或凡士林來保濕并促進傷口愈合。
毛周角化癥
高濃度的甘醇酸換膚會導致大范圍脫皮而讓臉部、上臂及大腿外側的毛孔周邊異常角化狀況得到緩解,可使得這些局部部位的皮膚光滑。但甘醇酸換膚無法治療毛周角化癥所引起的發紅情況,而且毛周角化癥與體質有關,容易復發,因此甘醇酸換膚無法根治毛周角化癥。
抗衰老
果酸能促進真皮糖胺聚糖和膠原蛋白纖維的合成,提高彈性纖維的質量。乙醇酸還能促進成纖維細胞的增殖和刺激成纖維細胞產生膠原蛋白,并間接誘導膠原蛋白的合成。這些真皮基質成分增加還可以使皮膚更緊致飽滿,細紋和皺紋減少,達到抗老化作用。
痤瘡治療
痤瘡是一種發生在皮脂腺濾泡上的多因素皮膚疾病,其病理學表現為濾泡過度角化、痤瘡丙酸桿菌定植、皮脂分泌增加和炎癥。外用果酸可以減弱皮膚角質層黏連性,減少角質蛋白堵塞毛孔,促進炎癥內容物的順利排出。此外,果酸還可以降低淺表角質細胞和濾泡角質細胞的一致性,加速角質層細胞的更新和脫屑,從而緩解濾泡性角化過度。還可適當降低面部pH值,提高皮膚表面酸性,來抑制痤瘡丙酸桿菌的生長。
皮膚光老化
皮膚光老化指的是皮膚長期暴露在紫外線的照射下而引起的皮膚損傷和老化。使用甘醇酸換膚可以改善光老化產生的細紋,還可以淡化日曬所致的日光性雀斑樣痣及色素不均癥狀,改善皮膚光澤和粗糙程度。
日光性角化癥
乙醇酸和氟尿嘧啶結合的治療手段對治療日光性角化癥具有顯著作用,主要是因為甘醇酸會增加皮膚的穿透性,從而可以加強尿的吸收及作用。此外,甘醇酸具有促進皮膚脫皮的功效,有利于緩解氟尿嘧啶所帶來的炎癥反應。
炎癥后色素沉著、黃褐斑
黃褐斑是一種常見的、獲得性的色素沉著性皮膚病。炎癥性色素沉著表現為先前皮膚炎癥部位的不規則、深色色素斑和斑片。果酸具有促進表皮重塑,加快細胞更新和脫屑的作用,因此使得色素能夠快速分散,達到治療色素沉著和黃褐斑的作用。
注意事項
換膚過程不良反應
當患者未注意上述一些注意事項時,可能會造成一些刺激皮膚的不良反應。
表皮松解:維A酸類產品會增加甘醇酸的穿透性,如果患者在換膚前一周還在外用諸如他扎羅汀、阿達帕林、維A酸等含維A酸成分的產品,則在治療后會導致表皮松解。此外,換膚治療前若有過度使用物理性摩擦方式去除角質或是進行微晶磨削情況時,也容易出現表皮松解。
表皮松解可能導致結痂,通常需要一周的時間才能恢復,在此過程中可以采用不含乙醇酸的保濕產品來護理皮膚。當皮膚受刺激或者產生水腫情況時,可局部使用低濃度糖皮質激素外用藥物來緩解,水腫較為嚴重時,可以口服6d的糖皮質激素。如果患者有疤疹病史,需要口服抗病毒藥物來預防胞疹復發,必要時可口服抗生素來預防傷口感染,結痂的地方可外用抗生素藥膏(如莫匹羅星軟膏)以保持痂皮濕潤。
色素沉著或者色素脫失:在換膚過程中,當局部皮膚有摩擦或者破皮現象的時候,甘醇酸較強的穿透性可能會造成色素沉著或脫失的情況。換膚后,少數患者容易在下頜產生口周痤瘡瘡樣皮炎的情況。
副作用
副作用取決于所使用的果酸濃度。使用濃度越低,產生副作用的風險就越低。通常,使用濃度為20%的果酸溶液,只會引起輕微的副作用,如輕度或中度的皮膚刺痛感或灼燒感、疼痛和紅斑。當使用濃度增高時,這些副作用就更為明顯。可能產生一系列治療后遺癥,如疼痛、水泡、紫癜或結痂。除此之外,還可能存在一些潛在副作用,如紅斑、色素減退、色素沉著、萎縮、潰瘍、瘢痕,包括感染風險。果酸換膚后最常見的副作用是持續性紅斑。如果應用于淺層換膚,灼燒感可能只持續幾個小時,如果應用于深層換膚,則會持續數月。
此外,使用果酸脫皮會導致皮膚對紫外線的敏感性增強,治療后,若無防曬措施,會使得日光對皮膚的損害程度加強。
參考資料 >