护肤背后的科学：清洁产品

清洁产品和保湿产品是具有皮肤学意义的皮肤护理产品中最重要的两个产品。清洁产品是由碱性肥皂组成的，或者是对皮肤屏障损伤较少的合成清洁剂。合成清洁剂的皮肤刺激性和干燥性较低，这是由于它们结合蛋白质的微胶粒样表面活性剂的电荷密度聚集而使蛋白质变性减少。消费者可以购买不同的清洁产品，以满足不同性别、年龄、种族、职业、环境、个人喜好，以及是否存在皮肤病的卫生需求。此综述涵盖了皮肤清洁背后的科学。

1. 背景介绍

清洁是与皮肤疾病和健康息息相关的日常活动。这是一个相对现代的概念，起源于20世纪初人们开始大量使用市场出售的肥皂。第一种清洁剂由碳酸钾（烧焦木灰的衍生物）和甘油三酸酯（由公元前2500年苏美尔人使用的用于生产钾肥皂的水解动物脂肪制得）组成。直到1878年，肥皂一直是美国从意大利和法国进口的主要产品。后来Harperley Procter在其化学家堂兄James Gamble的帮助下将他父亲的蜡烛厂转变成肥皂厂，因为James Gamble生产出乳白色的肥皂以与欧洲进口的产品竞争。一次偶然的机会，他们发现在成型之前将空气吹入肥皂溶液会形成漂浮的固体，并且在俄亥俄河中沐浴时不会流失，从而“白色肥皂”诞生了（Ivory，宝洁）。

2. 清洁产品的组成

市场上有许多不同类型的清洁产品可供购买，它们具有特定的成分和皮肤功效。术语肥皂可以宽泛地指代任何清洁产品；然而，这是不正确的，因为肥皂表示的是特定的化学实体。当脂肪与碱反应生成脂肪酸盐时，会产生具有清洁性质的肥皂。现代市场出售的肥皂是动物脂肪和坚果油的混合物（或由这些产品衍生的脂肪酸），比例为4:1。改变比例会改变肥皂的清洁能力。例如，增加这个比例会导致“超脂肪”肥皂的清洁“温和性”。过量的脂肪酸会降低清洁产品去除脂质的能力；因此，这些产品适用于“敏感皮肤”。这些肥皂可以包装成固体或液体。

目前市场出售的最常见的清洁产品是合成清洁剂，它具有较低的碱性pH值，可以减少细胞间脂质的去除。肥皂通常pH值在9-10，而合成清洁剂pH值在5.5-7，更接近天然中性的皮肤pH值。将肥皂和合成清洁剂组合，能够提供更好的清洁效果，并减少脂质破坏（表1）。

表1. 清洁剂分类

清洁产品也可根据其电荷进行分类，因为电荷会影响清洁特性。肥皂是一种高pH值的简单阴离子表面活性剂。高pH能导致角质层肿胀，从而使肥皂不必要地渗入皮肤，引起刺激和瘙痒。肥皂还能与角质层蛋白结合，从而进一步诱导皮肤的肿胀和过度水合。清洁完毕后，多余的水分蒸发导致皮肤紧绷和干燥，因为与肥皂结合降低了皮肤中蛋白质保持水分的能力。这就解释了为什么肥皂清洗后皮肤的水分和弹性会降低。

合成清洁剂的皮肤刺激性和干燥性较低，这是由于它们结合蛋白质的微胶粒样表面活性剂的电荷密度聚集而使蛋白质变性减少的。因此，阴离子表面活性剂（如月桂基硫酸钠、月桂酸钠和椰油基羟乙基磺酸盐）比两性表面活性剂（如椰油酰胺丙基甜菜碱）更具刺激性，而两性表面活性剂比非离子表面活性剂（如烷基聚葡糖苷）更具刺激性。选择具有不同性能的表面活性剂组合能够改变清洁剂的温和性。此外，清洁剂从皮肤上完全冲洗干净的能力非常重要。由于所有肥皂和合成清洁剂都有刺激性，因此它们不能长时间保留在皮肤上。如果消费者错误地认为保湿清洁剂应保留在皮肤上以获得最大功效，则会导致刺激性接触性皮炎产生。

3. 清洁剂的配方

3.1. 固体清洁剂

固体清洁剂目前仍然是美国使用最广泛的清洁剂形式；然而，液体越来越受欢迎。目前市场上有许多不同类型的固体清洁剂，总结在表2中。典型的固体清洁剂是两种表面活性剂的组合物：肥皂的烷基羧酸盐和合成的酰基羟乙基磺酸盐。烷基羧酸盐和酰基羟乙基磺酸盐都是阴离子表面活性剂，但羧酸盐基团损伤性非常强，它能够结合角质层蛋白并使其变性。合成的酰基羟乙磺酸盐损伤性小，因为它不容易结合角质层蛋白。酰基羟乙基磺酸盐和硬脂酸的混合物（在清洁过程中能够充当皮肤的保湿剂）是1957年推出的一款温和的清洁产品（Dove，联合利华）。

表2. 固体香皂配方

固体清洁剂由表面活性剂与其他成分混合制造，在挤压出一个连续的固体后经过切碎和冲压形成最终的固体形状。通过将热的液体清洁剂倒入能够冷却的模具中可以制造更昂贵的固体清洁剂。

有两种与皮肤科医生息息相关的固体清洁剂：甘油和抗菌剂。由安德鲁•皮尔斯在1789年开发的甘油固体清洁剂是透明的，并含有棕榈酸钠、甘油和肥皂（溶解在酒精中后倒入模具固化3个月）。1955年，比利时的Edmond Fromont用硬脂酸三乙醇胺代替棕榈酸钠，使清洁剂的pH值降至8-9，从而改善了清洁剂的温和性（Neutrogena Bar，强生）。

合成固体制剂的一个变体是抗菌剂或除臭剂。这种清洁剂含有抗菌成分，是符合标准的非处方药。大多数抗菌剂包含三氯生（2,4,40-三氯-20-羟基二苯醚），这是一种氯化酚类化合物，它能够通过细胞膜损伤杀死革兰氏阴性细菌。2016年9月，美国FDA宣布从2017年9月起禁止销售三氯生和其他18种作为抗菌剂的产品，因为这些产品的有效性缺乏科学验证。大多数除臭剂制造商现在使用苯扎氯铵（一种季铵化合物的有机盐），它是一种阳离子表面活性剂，可以作为杀菌剂来杀灭引起臭味的细菌。但是，苯扎氯铵也在FDA禁止的考虑范围之内，但是该禁令目前被推迟，以保证正在进行的相关其局部功效的研究能够完成。

3.2. 液体清洁剂

液体清洁剂与固体清洁剂的组成类似，只是它们从瓶子倒出。与皮肤学相关的比较流行的液体清洁剂是沐浴露，沐浴中被设计在可以喷出的工具中。沐浴露的独特之处在于它们可以清洁并且存留在保湿物质中，这对于希望经常沐浴的湿疹性皮肤病患者很有用。水是液体清洁剂的主要成分，其中添加了合成的十二烷基硫酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱用来溶解亲脂性的污垢，并且使其起泡（大多数消费者认为起泡能够促进清洁）。对于合成的液体清洁剂，亲脂性的滋润成分被添加，如凡士林，植物油或牛油树脂。

表3. 测试清洁剂温和性的方法

通过有效利用清洁的两个阶段（以水和清洁剂的浓度比例划分），沐浴露既可以清洁又可以保湿。在清洁阶段，清洁剂的浓度高，水的浓度低。合成的清洁剂与油溶性污垢结合并使其从皮肤上去除。在冲洗阶段，清洁剂的浓度低而水的浓度高，溶解的油溶性污垢和水溶性污垢从身体冲洗掉从而完成清洁。然而，当水的浓度高时，保湿成分以薄膜的形式存留在身体上。存留在皮肤表面上的保湿成分含量会基于乳液中微滴的大小而改变。研究人员已开发出标准化的检测方法以评估清洁和保湿之间的平衡。

沐浴露应用于大面积网状聚乙烯纤维束（称为沐浴球）时效果最好，沐浴球通过添加大量的水和空气来打破清洁剂乳液。这样可使沐浴露起泡并允许消费者仅使用硬币大小的量来清洁整个身体，从而最大限度地减少皮肤和表面活性剂的接触。

3.3. 洗手液

洗手液，也称手部清洁剂，是一种无水清洁剂，旨在利用乙醇和季铵化合物以去除手上的细菌。这些化合物具有不同的抗菌特性，并通过不同的反应机制发挥作用。最常用的手部清洁剂含有乙醇，它对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌及真菌都具有强大的杀伤力。然而，乙醇对细菌孢子作用无效，杀灭包膜病毒的效果不稳定。乙醇洗手液易燃，不能用于存在火花的地方，如电子设备周围的手术室。

季铵化合物，如苯扎氯铵或苄索氯铵，能吸附在微生物的细胞质膜上，引起细胞质内物质外渗。它们对革兰氏阳性细菌和一些革兰氏阴性菌和真菌具有抑制作用。它们对未开发的病毒作用无效。值得注意的是，某些金黄色葡萄球菌携带的基因能够对季铵化合物产生抗性。这些生物体也很有可能对抗生素产生抗性。对于耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）而言，季铵化合物洗手液可能不是最佳的选择。

虽然洗手液对于限制传染性疾病的传播可能很重要，但它们对炭疽和艰难梭状芽胞杆菌作用无效。洗手液对手上可见的污垢清除效果不好，而更适用于可能含有不可见的污垢的表面干净的手部。洗手液可溶解细胞间脂质。卫生保健工作者的一项研究表明，使用洗手液，而不是频繁洗手将使皮肤呈现出更好的状态。

4. 清洁剂和皮肤损伤

清洁过程需要在皮肤卫生和角质层损伤之间保持微妙的平衡。清洁过程是一种在水，清洁剂和皮肤之间进行的复杂的物理化学作用。在清洁过程中，外部亲水基团围绕内部亲脂性基团形成微胶粒。这些微胶粒可以包围油性物质（如皮脂）将油分散在水中以被去除和漂洗。

清洁剂能有效保持皮肤卫生和一层健康的生物膜，但可能会导致皮肤屏障损伤，使湿疹性皮肤病恶化。这是因为表面活性剂不能区分需要去除的亲脂性皮肤污垢和维护皮肤屏障所需的亲脂性细胞间脂质。皮肤的双极性结构类似于脂肪酸，胆固醇和由角质层脂质双分子层组成的神经酰胺。表面活性剂引起的皮肤屏障损伤增加了经皮水分流失（TEWL）并去除了天然保湿因子（NMF）。
这导致角质层功能改变及角质细胞滞留增加引起的脱皮异常。这是表面活性剂诱导粗糙，鳞状特征的湿疹性皮肤病的作用机制。

导致皮肤屏障损伤的化学肥皂成分是羧基头部的高电荷密度，因为它能够促进强烈的蛋白质结合。这一特性确保了有效的清洁和对蛋白质污垢的去除，但是会损伤角质层的蛋白质，使酶变性，并改变角质细胞保持水分的能力。通过检测较短的可溶性链（C12，C14）和较长的可溶性链（C16，C18）的平衡，研究人员可以预测肥皂的皮肤屏障破坏特性。具有较高可溶性短链组分的肥皂对皮肤的伤害较小。较短的可溶性链源于植物，例如C12椰子脂肪酸，而较长的可溶性链源于动物，例如C18动物脂肪。因此，基于皮肤屏障损伤少及起泡能力高，人们更倾向于选择短链。

清洁剂的pH值也会影响皮肤屏障。通常肥皂为碱性，pH值在10-11，从而使得皮肤蛋白肿胀及脂质双层离子化。因此，中性pH值为5-7的合成清洁剂可最大限度地降低皮肤屏障损伤，是皮肤病患者的首选。用于测试清洁剂温和性的方法总结于表3。

5. 特殊清洁剂

前文已经讨论了基本的固体、液体和无水清洁剂；然而，许多其他重要的清洁剂对皮肤科医生来说也都很重要。这些清洁剂旨在促进卫生，同时提供额外的皮肤功效（表4）。

表4. 基于皮肤类型对清洁产品的选择

5.1. 洁面霜

1846年Theron T. Pond发明的用于清除化妆品的温和的面部清洁剂被称为“洁面霜”，至今仍很受欢迎。由水，蜂蜡和矿物油组成的洁面霜使用脂肪来溶解亲脂性皮肤污垢。蜂蜡和矿物油能够溶解脂质，并与硼砂（也被称为四硼酸钠十水合物）的清洁作用相结合以清洁面部。此外，该配方还含有地蜡和浓度增强剂，以增厚洁面霜质地。洁面霜用手指涂抹于面部，用纸巾擦去，可以冲洗也可以留在脸上。洁面霜是一款优秀的面部清洁剂和化妆品去除剂，适用于皮肤干燥的消费者。

5.2. 洁面乳

一个质地更薄的洁面霜是洁面乳，它没有粘稠的蜡，适合正常或混合型皮肤。洁面乳含有水和轻质油，如橄榄油、葵花籽油、荷荷巴油或芝麻籽油及甘油等润肤剂，因此不易在面部残留。油被乳化到水中，使洁面乳成为水包油乳液，并通过溶解而非乳化污垢来清洁皮肤。洁面乳液体从瓶中取出，并用化妆棉擦拭面部。洁面乳可以直接擦除，也可以擦拭后用水清洗。洁面乳常用于去除眼部化妆品，因为它们没有刺激性，并且不容易模糊视力。

5.3. 卸妆油

卸妆油是一种油包水乳液，主要用于去除面部或眼周的防水化妆品和防水防晒霜，这些产品不能用肥皂或水轻易去除。卸妆油置于化妆棉上，然后涂抹在脸上，擦拭并用水冲洗。清水冲洗时透明的油会变成乳白色。卸妆油通常使用矿物油、蓖麻油、荷荷巴油和橄榄油。由于橄榄油可以导致粉刺，因此卸妆油应该用清水彻底冲洗干净（可能需要结合清洁剂才能完全清除）。

5.4. 洁面膏

洁面膏与洁面霜类似，在室温下它与凡士林粘稠度一致，但当与温和的面部皮肤接触时则会液化。这类产品用于去除防水的外用化妆品，以及防水防晒霜。这种质地厚重的膏含有矿物油、葵花油、橄榄油、椰子油、芒果籽油、杏仁油、甜杏仁油、葡萄籽油、橙皮油、鳄梨油等。这些油与蜂蜡或乳木果（Butyrospermum Parkii）黄油混合，通过手指以打圈的方式涂抹在脸上，可以去除毛孔中的防水产品。许多产品都配有棉布，用温水沾湿后有助于彻底清除面部的化妆品。随着持续的打圈按摩，洁面膏将变成液体并用浸湿的棉布擦去，只剩下油性残基。对于油性皮肤，使用洁面膏后可能需要用肥皂和水再次清洁。

5.5. 微胶粒液体清洁剂

微胶粒液体清洁剂，也被称为清洁水，含有水和非常温和的表面活性剂，呈现为稀释的清洁液体。微胶粒是具有亲水性和疏水性末端的分子簇，可以溶解在水溶液中。疏水端黏附于皮肤污垢，通过亲水端将污垢溶解于水中并以水冲洗掉以清洁面部。清洁水可以使用几种不同的表面活性剂，例如十四烷基三甲基溴化铵，它是一种阳离子季铵表面活性剂，也被称为“季铵盐”。季铵盐是一种温和的表面活性剂，常用于头发护理剂。它能够使过量的护理剂被水冲洗掉以防止头发看起来很油腻。清洁水也使用聚山梨酯20，因为它是一种不起泡的表面活性剂。清洁水还可以使用婴儿洗发露中常见的两性表面活性剂，例如椰油两性二乙酸二钠。该产品用化妆棉在脸上轻轻按摩，擦去皮肤污垢后用水冲洗。微胶粒液体清洁剂能够有效去除水溶性化妆品，适和干燥和敏感皮肤患者。

5.6. 不起泡的清洁剂

许多皮肤科医生建议敏感性皮肤或过敏性皮炎患者使用不起泡的清洁剂，因为它们不起泡（Cetaphil Gentle Cleanser，Galderma；CeraVe Cleanser，Valeant）。不起泡的清洁剂含有水、甘油、十六烷醇、硬脂醇、十二烷基硫酸钠，有时还有丙二醇。月桂基硫酸钠作为表面活性剂、甘油、鲸蜡醇和硬脂醇能够在皮肤表面形成一层薄薄的保湿膜。这些清洁剂适用于干燥或湿润的皮肤，直接擦去，水冲洗或者纸巾擦拭都可以。它们留下一层薄薄的保湿膜，可以有效地去除面部化妆品，并且对光老化的皮肤刺激较少。

6. 清洁产品的未来展望

清洁产品的未来需要攻克保证皮肤卫生和同时将皮肤屏障损伤降至最低的挑战。这个挑战目前尚未得到圆满解决。表面活性剂不能区分皮脂/油溶性皮肤污垢和组成细胞间脂质的亲脂性物质。

智能表面活性剂目前尚未实现。目前常用的一种技术是将神经酰胺、脂肪酸、胆固醇和/或甘油三酯添加到清洁剂中，以补充清洁过程中去除的细胞间脂质中的一些成分。这种方法存在的问题是清洁剂和皮肤之间的接触时间短。清洁剂应尽可能短的停留在皮肤上以减少角质层蛋白质的损伤。然而，这种短暂的接触不能让清洁剂的成分穿透并存留在皮肤中。此外，如果神经酰胺真的从清洁剂渗透到角质层中，那么表面活性剂也会加速皮肤屏障的损伤。

一种新颖的皮肤清洁方法是在表面活性剂中添加疏水修饰的聚合物（HMP），以形成一种具有功能性，美观性和温和性的聚合物/表面活性剂复合物。HMP与表面活性剂的疏水性尾部相互作用，形成较大的不易穿透角质层的表面活性剂结构。HMP与表面活性剂的结合还降低了清洁过程中形成的微胶粒中的表面活性剂浓度，从而减少了蛋白质损伤。最后，HMP能够增加泡沫形成，这是消费者喜爱的清洁剂特性。这种方法本质上通过减少皮肤渗透性而增加了清洁剂的温和性。

最后，人类需要有效的测试方法以更可靠地预测清洁剂引起的皮肤损伤。与其他发明相比，清洁剂对改善人类的状况可能贡献更大。改善个人卫生，减少皮肤感染，减少传染性疾病的传播及美化皮肤都归因于清洁剂的产生和发展。