愛美也可以很高科技 － 奈米化妝品(2003/12/17)

工研院歐洲辦事處簡慧卿
2003/12/17

很多人都相信年輕、美麗的人在擇偶、事業及人際關係上佔有優勢，所以一般人在追求美麗或避免老化的花費上越來越高，根據英國經濟學人周刊引述Goldman Sachs所做的市場分析發現，全球美容產業每年以7%的比例成長，總產值達950億美元（其中包括保養品240億、化妝品180億、洗髮護髮品380億以及香水150億美元），而美國人花在做表面功夫的支出甚至比教育支出還高 (Economist, May 24th 2003, p.70)。

現在消費者的美容概念比以前複雜，化妝品的使用不僅僅侷限於塗抹胭脂等讓女人更美麗，男人也有追求美麗的權利；消費者對化妝品的需求心理，除了積極地追求美麗之外，阻止外表老化、變醜也是求助化妝品的原因之一，因此市面上也有各種除皺、抗老、活膚、塑身的美容產品；近年來消費者甚至願意花大筆銀子去塑身、SPA、做整體造型；而整形外科手術的價格下滑，讓許多人也願意挨刀去抽脂、拉皮、豐胸、隆鼻，快速有效地改變自己的外表。

如何求新、求變、開發新的技術、配方，是考驗化妝品公司研發部門的一大課題，目前全球在化妝品的研發技術上大抵有三個趨勢，即開發與膠原蛋白有關的生物醫學化妝品、以天然草藥為成分的自然化妝品、以及使用現在當紅之奈米技術的奈米化妝品。本文要討論的是奈米化妝品。

奈米化妝品指的是，利用奈米技術研發、生產出來的化妝品，目前就筆者所蒐集到的有限資料顯示，市面上的奈米化妝品依所使用的奈米技術區分大概有四類：

1. 奈米碳球(Nanocapsule)
奈米碳球所製成的化妝品，主要在利用奈米技術製作直徑僅130到600奈米左右的奈米球，它就像一個容器，可以填入保養品的成分例如維生素A、beta胡蘿蔔素等，由於奈米球的結構非常微小，所以可以很快滲透進入皮膚內層，而奈米碳球本身的材料是生物相容性的聚合物，例如卵磷脂(Lecithin)、微脂體(Liposome)，當它接觸到皮膚時，皮膚本身的?會將奈米球的表皮結構分解，而釋放出維生素A等保養品以抗老、除皺，讓化妝品的保養不再只是做單純的表面工作。
 

L’Oreal早在1970年代就已經注意到微脂體的作用，她和法國的國家科學研究中心(French National Center for Scientific Research)合作，開發了一種非常微小、可以引導保養品成分到皮膚正確位置的容器外殼，到1995年才正式推出奈米碳球化妝品上市。像L’Oreal公司的Plenitude系列、Future E、或L’Oreal所屬之Lancome公司的Re-Surface除皺柔膚霜(anti-wrinkle cream)、Lancee公司的Promordiale Intense與Hydra Zen Serum產品等都屬於這類奈米化妝品。
利用奈米碳球製作化妝品的原理看似簡單，但是在實務製作上仍有技術上的困難，首先，並非所有的保養品成分都適合以奈米技術包覆；其次是成本效益的問題，以L’Oreal為例，她每年投入大約等於3%銷售金額的預算與5%的人力資源從事研發，L’Oreal公司認為他們所研發出來的奈米新產品必須能達到每小時可以生產1000公升的水準時，才值得將該項奈米化妝品商品化。目前L’Oreal將它的奈米技術申請專利，其他化妝品公司要不就是購買L’Oreal的技術或成品加以改裝，或者自行成立實驗室研發新的奈米化妝品，例如化妝品界的另一梟雄—德國的Beiersdorf，她成立一個Forschungslabor fuer Analytische Mikroskopie (相當於Research Laboratory for Analytical Microscopy)來從事高科技化妝品的研發。

2. 奈米粒子(Nanoparitcle)
當金屬或化學原料的大小改變時，有時候原料的性質也會改變，例如，用金屬作為觸媒，當金屬本身被分割成奈米大小時，每一克金屬大概可以擁有50平方公尺的面積，大約為一般微米大小金屬的十倍，當表面積越大，金屬作為觸媒的化學作用會更有效率。化妝品業者使用奈米粒子目前將過氧化鋅ZnO2或二氧化鈦TiO2製成80-100奈米大小用於製作防曬乳液，和一般利用有機分子形成紫外線隔離層之防曬乳液不同的是，奈米防曬乳液的ZnO2或TiO2奈米粒子很緊密地連接在一起，他們不會沉入皮膚的皺褶中，除了可以有效隔離紫外線之外，也不會對敏感性皮膚造成過敏；況且奈米粒子可以讓可見光通過，因此抹上奈米防曬乳液之後，乳液本身是透明的，消費者更容易接受。奈米粒子越小，防曬效果越好，目前正試著發展直徑15-20奈米的奈米粒子，不過這個大小就是奈米防曬乳液的極限了，更小的奈米粒子連紫外線都可以穿透，就失去防曬功能了。

目前在市面上有由美國Argonne National Laboratory spin-off出來的Nanophase Technologies公司所製造的Zinc Oxide奈米粒子、在歐洲則有由牛津大學spin-off出來的Oxonica公司所推出的Optisol產品；保養品則例如資生堂公司的Elixir系列等。

3. 微機電系統(Micro ElectroMechanical Systems, MEMS)
MEMSCAP公司位於法國Grenoble的分公司與法國的La Licorne Laboratories SA合作發展一種以MEMS技術為基礎、奈米大小的皮膚偵測系統。這個綽號為Skin Station的皮膚偵測系統包含偵測儀、機電系統與含醫學資訊的軟體。經由Skin Station與手腕皮膚的接觸，它會很快地分析出適合該皮膚使用的保養品；當然它也可以作為皮膚科醫生診斷建議之用。該公司於2003年第三季生產12個皮膚科診斷用及20個用於美容建議的Skin Station原型，預計2004年進行量產。

4. 奈米機器人(Nanorobotor)
另外一個很有趣、但據筆者了解目前還沒有產品出現的奈米化妝品研發方向是，利用奈米機器人Naniten製作成染髮劑、洗髮精，消費者使用這樣的洗髮精或染髮劑之後，幾秒鐘之後就可以擁有新的髮色，甚至奈米機器人可以深入髮根操縱細胞，讓未來一定時間內只長出所希望顏色的頭髮，不必常常染髮；Naniten也可以操作頭髮生長的快慢，甚至完全破壞髮根細胞，達到去除毛髮的效果。Naniten也可以放入唇膏或植入嘴唇皮膚，它會影響嘴唇的顏色，或只反映特定幾種頻率的光，而造成特定唇色的效果。
憑藉奈米技術讓化妝品不再只做表面功夫，奈米技術甚至在未來可以量身訂做配合個人需求的美髮美容品，但是奇怪的是，消費者在面對這些化妝品時卻通常不會理會它到底用了哪些高科技技術或材料製成，效果、使用的舒適與否及安全往往是消費者在購買化妝品時的主要考量。不過對於奈米化妝品的安全性問題，至今筆者還沒有發現任何可靠、有系統的報告。

對人體健康的危害/經皮膚吸收比經口食入更嚴重

1.皮膚的防禦機能

(1) 皮膚是由細胞與細胞頑強地組合一起，再自我分泌出由水份與脂肪構成的薄膜－－－皮脂膜，藉此防止有害物質進入體內。 (2) 依據日本科學技術廳以兔子做實驗，塗抹帶有放射性同位元素的洗劑，報告顯示進入血中的洗劑量為0.53%，一旦皮膚龜裂或有傷口時，就會增加到100倍量進入體內。

2.經皮膚吸收與經口食入體內的殘留比較     (依據日本科學技術廳的實驗報告)

(1) 經口食入，99%會在一週內排泄，1%殘留體內。 (2) 經皮膚吸收，到第十天只排泄出10%，90%仍殘留在體內。

3.實驗証明對「皮膚」的毒害     (依據日本坂下 榮醫博士的研究)老鼠塗抹試驗

(1) 廚房用合成洗劑(濃度20%LAS糸無磷合成界面活性劑)   第一天 第三天 皮膚呈皺紋，有的龜裂、出血。 有些老鼠背部塗抹， 居然腹部出血而死。       第十天     真皮脫落，無法重新長毛。     (2) 洗髮精(濃度20%無磷合成界面活性劑)情況大致與塗抹廚房洗劑相同       第十五天     真皮脫落，無法長毛。

4.實驗証明經由皮膚侵入體內對『肝臟』的破壞     (依據日本坂下 榮醫博士的研究)

老鼠塗抹試驗     (1) 廚房用合成洗劑(濃度20%LAS系無磷合成界面活性劑)   a. 粒線體是維持細胞生存的基本場所。 b. 當粒線體產生變化，意味著相鄰細胞死亡、變小或萎縮，導致細胞間縫隙增大，也代表血中鈣離子減少。       塗抹前：正常肝細胞     看不見縫隙，細胞緊密結合。 N=核 M=粒線體 E=內質網 G=膠原蛋白 R=紅血球 →=細胞縫隙       塗抹後：第三天     →=出現各種變形粒線體 E=粒線體變形 A=粒線體異常變長 F=粒線體中的構造膨脹泛白 B=粒線體膨脹，幾乎無法發揮機能。 G=粒線體形成甜甜圈形 C=粒線體伸長 H=粒線體變大 D=粒線體伸長變形           →=細胞膜破裂，粒線體出現各種的變形。 (細胞死亡前狀態)       第三十天     完全死亡的肝細胞 (細胞內各構造不清晰)     (2) LAS系廚房用洗劑稀釋1%   a. 兩天塗抹10次的觀察。 b. 僅僅稀釋1%的合成洗劑，就能破壞肝細胞，持續塗抹會造成粒線體群滅亡，最後導致生物體死亡。   粒線體中間空洞化或變成甜甜圈形 粒線體變形     (3) LAS系廚房用洗劑、乙醇系洗劑各稀釋1%   a. 兩天塗抹30次的觀察。 b. 血中的鈣濃度降低，為塗抹10次實驗中沒有的現象，表示肝細胞被破壞在增強中。   粒線體出現異常分裂增殖的現象，細胞內被小型粒線體填補。 →=粒線體內出現鈣沉著現象，表示血中的鈣濃度降低。

5.實驗証明對「胎兒」「卵子」「精子」的影響

(1) 胎兒   a. 日本前三重大學校長三上美術先生的試驗   i. 在剛受精或受精過了一週後，將合成洗劑投與母體，出生之前剖腹，觀察胎兒的型態。 ii. 顯示成長較慢、胎兒較廋小。     b. 日本東京都立衛生研究所柳澤文正先生的試驗   i. 顯示血中的鈣離子量減少，使得胎兒骨的形成延遲。     c. 西元1978年十月，日本科學技術廳的研究報告   i. 以老鼠投與水及合成洗劑的試驗對照。 ii. 正常的老鼠能夠生12~14隻小老鼠。 iii. 投與合成洗劑的出生胎兒數比投與水的少很多，只有4~5 隻，而且體重也較輕。     d. 胎兒只能透過臍帶攝取養份與氧氣，細胞進行旺盛分裂，因此，進入的物質會被完全地吸收。可見合成洗劑一旦進入母體，對胎兒的影響至鉅。     (2) 卵子   a. 依据日本大阪大學野村大成先生的試驗 b. 將合成洗劑塗抹於剛受精後的母體，就像老鼠的情形一樣，在輸卵管受精以後第3天到達子宮，而在受精3天後剖腹觀察受精卵。 c. 利用光學顯微鏡觀察，與前項肝細胞遭到破壞情形相同，卵成為細胞塊。(出現形成溶化狀態，遭到破壞的構造) d. 受精卵初期，並沒有對於各種化學物質的防禦裝置。 e. 因此，當這些石化洗劑進入體內，是很容易在輸卵管中對卵子造成影響，使細胞破壞。     (3) 精子   a. 依據日本前三重大學校長三上美術生與農學部研究報告 b. 用雞做實驗。 c. 服用稀釋合成洗劑與水對照，持續一段時間。     i. Cont：服用水   16隻都能夠採集到正常純白精液(22~23億個精子) ii. Exp：服用稀釋合成洗劑   16隻中只有4隻取得精液，而且是不健康透明狀。 d. 證明睪丸受到侵襲，而使精子分裂，生產能力減退。

6.實驗証明對「頭髮」的傷害     (依據日本坂下 榮醫博士的研究)以電子掃描顯微鏡的觀察記錄：

從出生就使用天然皂素洗髮 (8歲，男) 使用合成洗髮精(20歲，女) 毛小皮排列整齊而均衡 毛小皮遭到破壞而變形     使用合成洗髮精(22歲，女) 使用合成洗髮精(25歲，女) 毛小皮溶解而變形 毛小皮幾乎完全消失，可以看到深部的皮質。     使用合成洗髮精(45歲，男) 改用天然皂素洗髮5年(40歲，女) 毛小皮變形而脫落 舊傷痕還在，但毛小皮已有復活跡象。     改用天然皂系洗髮15年以上(40歲，女)   毛髮雖較粗，但毛小皮已完整且排列整齊。

7.實驗証明對「舌頭」的危害     (依據日本坂下 榮醫學博士研究)

老鼠塗抹試驗     (1) 塗抹水，一天一次，總共計六十天。   掃描電子顯微鏡觀察 掃描電子顯微鏡觀察 舌乳頭(與人類相同)朝同一方向，相等間隔突出，非常健全。 舌乳頭前端開裂二次乳頭，為完整的分歧狀，表示能夠有效率地得到味覺訊息。     滲透型電子顯微鏡觀察     a. 粒線體(▼)呈現清晰的影像，很有元氣地活動著。 b. 細胞與細胞接合部份(→)，緊密成一直線，為正常細胞狀態，而較黑厚部份，表示細胞互相活絡的反應。     (2) 塗抹合成牙膏稀釋液，一天一次，共六十天。   掃描電子顯微鏡觀察 掃描電子顯微鏡觀察 舌乳頭不規則地突出，表示細胞組織變性萎縮。 二次乳頭在溶化消失的狀態，代表味覺遲鈍。       a. 粒線體(▼)呈現膨脹狀態，內部泛白，功能在消退中。 b. 細胞細胞接合部份(→)，不斷延伸張開，為正常縫隙的數十倍， 證明細胞變性萎縮。