果酸(英文:Alpha Hydroxyl Acid),又名α-羟基酸,泛指在α位有羟基的
羧酸。常见的果酸有羟基乙酸、
DL-乳酸、
DL-苹果酸、
酒石酸、
柠檬酸,广泛分布于自然界植物器官或者果实上。果酸具有良好的水溶性,在常温下多为
晶体或黏稠的液体。果酸具因有减弱角质
细胞间粘连力、加快细胞
新陈代谢、刺激
胶原蛋白生成、高保水能力等特殊皮肤作用机制,被广泛应用于美容和
皮肤医学领域,例如保湿、去角化、
痤疮治疗、色素沉着和皮肤光老化。
发现历史
人类对果酸的使用可追溯至在
古埃及时期,埃及女王
克利奥帕特拉七世曾在带有乳酸的酸奶中沐浴。后到法国大革命时期,宫廷女性中也常常采用
葡萄酒(
酒石酸)来敷面美容。
而对于一些常见果酸物质的发现和获取,贡献较大的是
瑞典化学家
席勒。在1769年,席勒从葡萄酒的酒石中提取得到酒石酸。而后在1780年和1784年,席勒又分别从酸乳中提炼出
DL-乳酸和
柠檬酸中结晶出固体柠檬酸。
果酸首次在美容学的应用是在1974年,美国著名
皮肤病专家史考特医师(Van Scott)和余瑞锦(Dr.Ruey Yu),共同发现从水果中获取的果酸可用于治疗皮肤角化过度。
分布情况
果酸作为天然
有机酸,大多可从自然界的水果中提取得到,因此得名果酸。以下是几种常见果酸(
乙醇酸、乳酸、
DL-苹果酸、柠檬酸、
酒石酸)的分布情况。
羟基乙酸
羟基乙酸,即甘醇酸,是最简单的果酸,乙醇酸存在于未成熟的
葡萄,甘蔗汁,
甜菜中。
乳酸
乳酸因来自于
酸牛奶而得名。乳酸不仅仅从牛奶中获得,也可以通过蔗糖发酵获得。此外,乳酸也是生物体内
糖代谢的产物。人在剧烈活动时,肌肉中的糖原分解产生热量,提供所需能量,同时生成乳酸。
苹果酸
苹果酸的名称来源于苹果。此外,在未熟的山楂、
杨梅、
葡萄等果实以及一些植物的叶子中都含有
DL-苹果酸。
酒石酸
酒石酸因存在于葡萄酿酒时析出的结晶——酒石中而得名。酒石酸以
游离态或者盐的形式广泛存在于各种果汁中,其中在葡萄中含量最多。罗望子果和
五味子中也含有较多的酒石酸,但未很好地开发利用。
柠檬酸
柠檬酸又名枸酸,因最初来自柠檬而得名。广泛存在于
柑橘属果实及
葡萄、
醋栗、
覆盆子、菠萝、梅、梨、桃等果实中,其中柠檬酸在未成熟的柠檬中含量可达6%。此外,在烟叶和菜豆叶等一些植物的叶子里也含有柠檬酸。此外,柠檬酸也能以游离状态或以金属盐的形式存在于动物的骨骼、肌肉、血液、乳汁、唾液、汗和尿中,是主要代谢产物之一。
物质结构
果酸是美容护肤中最常用研究最广泛的成分,是最简单的
羟基酸。它们的结构特征是总会存在一个羟基连接到
羧基的α位(与羧基
碳直接相连的碳原子),因此也叫α-羟基酸。因此具有如下通式:
两端的R基不同就会得到不同结构的果酸。常见的果酸有
乙醇酸(甘醇酸),
柠檬酸,
DL-乳酸,
酒石酸,
苹果。也有一些果酸含有
苯基侧链取代基,具有较好的亲脂性,例如
苦杏仁酸(或称苦杏仁酸、苯乙醇酸)、二苯乙醇酸。
理化性质
物理性质
果酸在常温下,多呈结晶或黏稠的液态。其分子结构中羟基和羧基均具较好的亲水性,可与水产生分子内
氢键,所以果酸在水中的溶解性很高,比相同
碳数的醇和
羧酸都好。此外,多数果酸具有旋光性。
化学性质
果酸因分子中含有
羧基而具有酸的典型反应,如酸性、与醇成反应等;此外,由于
羟基和羧基共存于同一分子中且羟基处于α位,二者相互影响而使得果酸具有一些特殊的化学性质。果酸也会因分子中含有羟基而具有醇的典型反应,如醇羟基的被氧化、酯化和化反应等;另外,因为羟基与羧基共存在一个化合物中且羟基占据α位置,两者的相互作用会导致果酸产生某些特定的化学性质。
酸性
果酸的酸性要强于相应的
羧酸。导致这一现象的原因为是醇羟基表现出吸电子效应使分子中各原子之间的成键电子都向羟基方向偏移,
羧基上的氢原子就更容易解离。此外,由于
羟基处于α位(距离羧基最近,吸电子效应相比于距离远的会更明显),因此果酸的酸性也会强于相应的醇酸。如下图所示(其中,pKa的值越小,酸性越强):
氧化反应
羧基基团具有很强的吸电子性,因此,果酸分子中的羟基相对于醇的羟基会更易于氧化。如醇一般不会被
硝酸所氧化,而果酸却会被稀硝酸氧化为
醛酸、
酮酸或
二元酸。同样地,Tollens试剂也无法氧化醇,但却能将果酸氧化成α-酸。例如下图所示,
DL-乳酸被氧化为
丙酮酸的例子。
分解反应
果酸(α-
羟基酸)中的羟基和
羧基都具有吸电子效应,因此α-碳和羧基之间的电子云密度较低,在一定条件下容易断裂。当果酸和
硫酸共热,会发生分解反应,得到
甲酸和少一个碳的醛或者酮。例如,乳酸在稀硫酸条件下受热分解为甲酸和
乙醛。
脱水反应
果酸中的羟基和羧基位置接近且互相影响,从而使得其对热敏感,在加热时,两两之间容易发生酯化反应,即发生分子间交叉脱水,生成六元环的
交酯。例如两分子的
DL-乳酸脱水形成
丙交酯。
获取途径
果酸广泛存在于自然界的水果中,因此可以从这些水果中提取得到。也可以通过人工合成,例如由酸类物质卤素化之后再经过
水解而合成,如下图所示。
果酸皮肤学上的应用
果酸可作为一种高效的皮肤制剂,广泛应用于化妆品以及临床皮肤学领域。一些化妆品产品,例如清洁剂、保湿剂、面膜等,都利用了果酸的去角质和保湿作用。而在临床皮肤学中,果酸则可作为化学换肤的化学制剂,可控地剥脱旧皮肤组分,促进新皮肤重新长出,使黑色素分布均匀,促进表皮再生和真皮
胶原蛋白重组,因此被用于治疗
痤疮、皮肤老化等表皮或者真皮浅层皮肤疾病。
作用原理和用量
果酸应用于在化妆品和临床皮肤学的原理可分为表皮作用原理和真皮作用原理。
表皮作用
果酸能够减弱角质层
细胞间的黏连作用,并且可以促进角质层变薄,使得其更柔韧不易干裂。果酸可激活表皮细胞的更新,加快皮肤死亡细胞的
新陈代谢,使皮肤保持较为年轻的状态。此外,果酸还能提升皮肤水合能力以及膨润作用。果酸能够通过抑制
黑素细胞
酪氨酸酶的催化活性,达到抑制黑色素生成的效果。
真皮作用
增加真皮乳头层状厚度以及刺激酸性粘多糖的增生,同时也有利于改善弹性纤维质量。此外,果酸还通过提高真皮层中的
透明质酸含量来进一步
胶原蛋白mRNA的
转录和累积,进而增加真皮层中胶原蛋白的含量,使皮肤修复能力更强。
用量与效果
果酸用于美容和临床应用的安全性主要取决于浓度、pH、配方和应用时间。产品浓度越高,pH值越低,剥脱、毒性和腐蚀作用越大。
酸碱性
最常用的果酸是
乙醇酸(羟基乙酸)及
DL-乳酸,它们都是
弱酸,pKa为3.8,且分子量较小(如甘醇酸只有2个碳,而乳酸只有3个碳),因此容易穿透皮肤,因此常常被人们应用于美容医疗领域。根据使用的pH不同,其对皮肤的保湿作用或者腐蚀作用的主导性也不同。
当果酸配制的换肤液pH等于或小于它本身的pKa时,具有调整角质化、促进角质剥脱及
细胞更替的作用。且pH越低,其产生的游离酸越多,吸收性及穿透性就变得强,因此对皮肤会有一定的腐蚀作用。
当换肤液的pH偏高的时候,它们的功能是保湿和抗衰老。其抗衰老机制是通影响表皮内
硫酸转移酶磷酸转移酶、激酶的活性来控制细胞代谢活性。因为这些酶主要的功能就是将
硫酸根及
磷酸盐固定在角质形成细胞表面。当这些硫酸根及磷酸根的量减少时,皮肤表面的负电性及角质形成细胞的连接性会减弱,造成细胞分离及脱落的现象,从而导致代谢活性增强。
浓度
在较低浓度(5%~20%)范围内的果酸溶液,可用于治疗
鱼鳞病,角化过度和
痤疮等皮肤疾病。也可用于缓解皱纹、暗沉、粗糙、色素沉着、干燥、局部皮质类固醇引起的皮肤萎缩和光照引起的皮肤老化等适应症。
在较高浓度(20%~70%)范围内的果酸溶液以及70%浓度果酸配制的凝胶,具有非常低的pH(pH<2),在极端条件下,甚至会导致表皮溶解。因此,这一类高浓度的
aha制剂被归类为化学制剂,应该在专业的医生指导下严格控制用量使用。其适应症是果酸
化学换肤和治疗。例如,
脂溢性角化病,
光线性角化病,
扁豆疣。
剂量标准
无论单独使用或混合使用,果酸用剂均有一定的副作用,因此国家药品监督管理局(原卫生部)对化妆品中果酸总量要求不得超过6%,同时使用状态下的产品的pH值不得小于3.50。
甘醇酸换肤及一些适应症
甘醇酸分子量小,极易穿透皮肤,因此常常用分子量最小的甘醇酸用作单一的换肤剂,其功效几乎适用于所有皮肤类型和各种角化性皮肤疾病,且在换肤后具有恢复快、外观影响小的优势。
患者在进行果酸换肤前,需要和医师相互沟通换肤治疗所产生的风险及作用。此外,患者需告知医师想要改善的局部部位皮肤状况,例如脸部、胸部、颈部、背部、手臂及脚等部位,因为不同的部位皮肤敏感度不同,可针对性使用的甘醇酸换肤液浓度也不同。
甘醇酸换肤可以改善细纹、肤色暗沉及肤色不均、色素不均、日光性
雀斑样痣、雀斑及粗糙肤感,使患者的外观更加美观靓丽,但这些效果通常需要一系列疗程才能达到。常规来说,大部分患者在经过6次换肤治疗其皮肤状况会得到显著的改善,但实际次数也要依据患者本身的皮肤状况而定。
甘醇酸换肤也可以用于
痤疮、炎症后色素沉着、浅表痤疮痕、脓疤及丘疹型酒渣鼻、黄褐斑、
脂溢性角化病及日光性角化症、毛周角化症的治疗,以及作为辅助治疗来改善那些无法通过一般治疗来改善的疣。以下是一些适应症治疗例子。
脂溢性角化症
针对脂溢性角化症的患者,采用70%浓度的
乙醇酸换肤液单次治疗,达到表皮松解状态,从而缓解脂溢性角化症。换肤部位在一周内会产生结痴及脱皮现象,可局部外用抗生素药膏或
凡士林来保湿并促进伤口愈合。
毛周角化症
高浓度的甘醇酸换肤会导致大范围脱皮而让脸部、上臂及大腿外侧的毛孔周边异常角化状况得到缓解,可使得这些局部部位的皮肤光滑。但甘醇酸换肤无法治疗毛周角化症所引起的发红情况,而且毛周角化症与体质有关,容易复发,因此甘醇酸换肤无法根治毛周角化症。
抗衰老
果酸能促进真皮糖胺聚糖和
胶原蛋白纤维的合成,提高弹性纤维的质量。
乙醇酸还能促进成纤维细胞的增殖和刺激成纤维细胞产生胶原蛋白,并间接诱导胶原蛋白的合成。这些真皮基质成分增加还可以使皮肤更紧致饱满,细纹和皱纹减少,达到抗老化作用。
痤疮治疗
痤疮是一种发生在皮脂腺滤泡上的多因素皮肤疾病,其
病理学表现为滤泡过度角化、
痤疮丙酸杆菌定植、皮脂分泌增加和炎症。外用果酸可以减弱皮肤角质层黏连性,减少角质蛋白堵塞毛孔,促进炎症内容物的顺利排出。此外,果酸还可以降低浅表角质
细胞和滤泡角质细胞的一致性,加速角质层细胞的更新和脱屑,从而缓解滤泡性角化过度。还可适当降低面部pH值,提高皮肤表面酸性,来抑制痤疮丙酸杆菌的生长。
皮肤光老化
皮肤光老化指的是皮肤长期暴露在紫外线的照射下而引起的皮肤损伤和老化。使用甘醇酸换肤可以改善光老化产生的细纹,还可以淡化日晒所致的日光性
雀斑样痣及色素不均症状,改善皮肤光泽和粗糙程度。
日光性角化症
乙醇酸和
氟尿嘧啶结合的治疗手段对治疗日光性角化症具有显著作用,主要是因为甘醇酸会增加皮肤的穿透性,从而可以加强尿的吸收及作用。此外,甘醇酸具有促进皮肤脱皮的功效,有利于缓解氟尿嘧啶所带来的炎症反应。
炎症后色素沉着、黄褐斑
黄褐斑是一种常见的、获得性的色素沉着性皮肤病。炎症性色素沉着表现为先前皮肤炎症部位的不规则、深色色素斑和斑片。果酸具有促进表皮重塑,加快细胞更新和脱屑的作用,因此使得色素能够快速分散,达到治疗色素沉着和黄褐斑的作用。
注意事项
换肤过程不良反应
当患者未注意上述一些注意事项时,可能会造成一些刺激皮肤的不良反应。
表皮松解:维A酸类产品会增加甘醇酸的穿透性,如果患者在换肤前一周还在外用诸如
他扎罗汀、
阿达帕林、维A酸等含维A酸成分的产品,则在治疗后会导致表皮松解。此外,换肤治疗前若有过度使用物理性摩擦方式去除角质或是进行微晶磨削情况时,也容易出现表皮松解。
表皮松解可能导致结痂,通常需要一周的时间才能恢复,在此过程中可以采用不含
乙醇酸的保湿产品来护理皮肤。当皮肤受刺激或者产生水肿情况时,可局部使用低浓度糖皮质激素外用药物来缓解,水肿较为严重时,可以口服6d的糖皮质激素。如果患者有疤疹病史,需要口服抗病毒药物来预防胞疹复发,必要时可口服抗生素来预防伤口感染,结痂的地方可外用抗生素药膏(如
莫匹罗星软膏)以保持痂皮湿润。
色素沉着或者
色素脱失:在换肤过程中,当局部皮肤有摩擦或者破皮现象的时候,甘醇酸较强的穿透性可能会造成色素沉着或脱失的情况。换肤后,少数患者容易在下颌产生口周
痤疮疮样
皮炎的情况。
副作用
副作用取决于所使用的果酸浓度。使用浓度越低,产生副作用的风险就越低。通常,使用浓度为20%的果酸溶液,只会引起轻微的副作用,如轻度或中度的皮肤刺痛感或灼烧感、疼痛和红斑。当使用浓度增高时,这些副作用就更为明显。可能产生一系列治疗后遗症,如疼痛、水泡、紫癜或结痂。除此之外,还可能存在一些潜在副作用,如红斑、色素减退、色素沉着、萎缩、溃疡、瘢痕,包括感染风险。果酸换肤后最常见的副作用是持续性红斑。如果应用于浅层换肤,灼烧感可能只持续几个小时,如果应用于深层换肤,则会持续数月。
此外,使用果酸脱皮会导致皮肤对紫外线的敏感性增强,治疗后,若无防晒措施,会使得日光对皮肤的损害程度加强。