富勒烯的抗氧化及促进头发生长作用

来源：荣格发布时间：2018-07-02 2307

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富勒烯（C60）是由60个碳原子组成的足球状结构的分子，是继钻石、石墨之后发现的第三种碳的同素异形体（图1）。富勒烯结构独特，因此具有强效抗氧化的化学特性，并已经作为一种化妆品原料在市场上销售。老年斑、皱纹和痤疮等皮肤症状与氧化应激有关2)3)4)，而数个临床研究已经证实了富勒烯具有减少这些皮肤症状的功效。虽然有报告宣称，氧化应激与斑秃也有关系5)，但头发生长和氧化应激之间的关系尚不清楚，而且富勒烯等抗氧化物质所能发挥的作用也并不为人所知。因此，我们通过一个单盲临床试验来测定在男性头皮上使用含有富勒烯的护发液之后头发生长受到的影响。

1．介绍

富勒烯（C₆₀）是由60个碳原子组成的足球状结构的分子，是继钻石、石墨之后发现的第三种碳的同素异形体（图1）。富勒烯结构独特，因此具有强效抗氧化的化学特性，并已经作为一种化妆品原料在市场上销售。老年斑、皱纹和痤疮等皮肤症状与氧化应激有关²⁾³⁾⁴⁾，而数个临床研究已经证实了富勒烯具有减少这些皮肤症状的功效。虽然有报告宣称，氧化应激与斑秃也有关系⁵⁾，但头发生长和氧化应激之间的关系尚不清楚，而且富勒烯等抗氧化物质所能发挥的作用也并不为人所知。因此，我们通过一个单盲临床试验来测定在男性头皮上使用含有富勒烯的护发液之后头发生长受到的影响。

2．化妆品原料中的富勒烯

2-1.富勒烯的发现

在1985年进行的一项针对宇宙空间分子的研究中，科学家发现了富勒烯⁶⁾。发现者也因为这项成就而获得了1996年的诺贝尔化学奖。自1990年起，多项研究报告中均提及富勒烯绝佳的抗氧化特性。来自杜邦公司的研究者发表了一篇标题为" C60 as a Radical Sponge "的文章，并在其中描述了富勒烯如何像海绵一样吸附自由基⁷⁾。2005年富勒烯获得批准，可作为具有抗氧化功效的化妆品原料使用，至今已经有超过10年的应用历史。

2-2. 富勒烯的抗氧化效果

在富勒烯分子中，所有的碳原子都处于sp²杂化状态，π电子在富勒烯结构周围发生离域，形成云状。富勒烯的抗氧化作用机理中包括两种类型的反应：通过加成反应使自由基加成到富勒烯分子中；通过催化反应促进电子交换。

2-3.富勒烯的安全性

富勒烯是一种相对比较新的分子，最初时关于其安全性的研究结果十分有限。在2004年，日本医药部外品添加剂在获得批准时都需要开展研究项目，其中就包括一些安全性测试。除了这些测试外，我们还对富勒烯进行了其他的安全测试，这些测试的结果均表明富勒烯没有危害^10)11)12)。尽管富勒烯已经作为一种化妆品原料发售了13年，但是目前为止也没有报告表明它会对皮肤造成伤害。所以，

我们相信富勒烯是一种足够安全的化妆品原料。

3．富勒烯对于头发生长的作用

活性氧簇导致的氧化应激会进一步导致皮肤衰老，相关的报告也屡见不鲜。但与此相比，关于活性氧簇对于头发生长的影响的报告则寥寥可数。有几篇报告曾提到氧化应激与头发生长的关系：皮脂的过氧化与斑秃有关⁵⁾；皮脂氧化会诱使毛乳头细胞发生凋亡¹³⁾；过氧化氢的累积会导致头发变白¹⁴⁾。根据这些报告，我们推测抗氧化成分确实会起到一定的作用。我们通过一个单盲临床试验来测定在男性头皮上使用含有富勒烯的护发液之后头发生长受到的影响。

3-1.实验方法

实验中使用一种含有富勒烯、水和乙醇的护发液(2% Radical Sponge^®，20%乙醇，5% 1,3-丁二醇和水)作为测试样品，同时制备对照样品(20%乙醇，5% 1,3-丁二醇和水)。

实验过程遵守赫尔辛基宣言。实验对象为16名成年男性(年龄为30-50岁)，且受试者同意参与此项研究。该研究为单盲试验。实验对象不得进行雄激素性脱发(AGA)治疗，不得使用头发生长成分、头发恢复成分以及促进头发生长的成分。在离右耳和左耳约5cm的地方选定测试部位，受试者在一边测试部位使用含有富勒烯的护发液，在另一边测试部位使用对照护发液。每天洗发后使用护发液，早晚两次，直到实验结束。实验时间为24周。在实验前、实验12周和实验24周时利用毛发图像分析技术(phototrichogram)评估头发情况。在实验中，我们剪掉测试区域某一部位(约1 cm²)内的头发，拍摄照片，并在几天后再次拍摄同样部位的照片。通过对比处理前后的照片，我们能够精确测定实验期间头发的生长速率和处于生长期的头发的比例。在此临床试验中，我们使用手术前用毛囊镜(Folliscope，韩国首尔Lead M公司)拍摄同样部位在刚剪发后及3天后的照片，然后测量这些照片上每根头发的生长情况，并计算头发每天的生长情况(图2)。选取一个可以在可见视野下准确计数毛发数量的部位，然后计算头发密度。我们对指定部位的头发数量进行计数，并计算选定区域内每1 cm²内的头发密度(图3)。此外，我们还在每个测试区域内选取了10根头发，测量其直径。

图2: 测量头发的生长速度

刚剪发后的照片(左)和3天后同样部位的照片(右)测量每根头发的长度。

图3: 测量头发密度

测定标记圆圈内头发的数量。

3-2.实验结果

图4中展示的是富勒烯护发液和对照护发液使用后头发生长速度的对比情况。实验12周时没有显著差异，但在24周后头发生长速度显著增加16%(配对T检验)。如图5所示，使用富勒烯护发液后头发密度、头发直径以及处于生长期的头发的比例并没有发生明显变化。在整个实验过程中，所有受试者均未出现副反应，因此，富勒烯使用起来非常安全。

图4: 头发生长速度的变化

头发生长的情况以相对于对照组的数量来表示。

与对照组相比，富勒烯处理组表现出显著差异。

图5: 实验结果---头发密度、头发直径以及处于生长期的头发的比例

3-3. 结果讨论

众所周知，活性氧簇导致的氧化应激是组织衰老的主要原因之一。有报道称，毛囊中也会出现活性氧簇累积的现象¹⁵⁾。此外，有人提出，氧化应激会诱使真皮毛乳头细胞衰老，而这会导致男性秃顶¹⁶⁾。秃顶中的脱发部位存在着氧化应激，这些发现都可作为氧化应激与头发生长和调控紊乱密切相关的证据。在我们的研究中，富勒烯可以作为活性氧簇的清除剂，进而增加头发生长速度。考虑到富勒烯能够保护细胞免受活性氧簇带来的损伤，我们的研究结果可能与富勒烯对于毛囊细胞的保护作用有关。

4．结论

富勒烯已经在化妆品中得以应用，它主要通过美白皮肤和减少痤疮来美化皮肤。然而，从我们的实验结果中可知，在头皮上使用富勒烯能够促进头发生长，因此，2017年我司研发的发品用（Hair Shiny Fullerene，简称HF）富勒烯原料面世了。随着HF 的发售，不仅头皮护理，受损头发也可通过富勒烯产品得到修复。在日本，已有头发护理产品开始复配HF；在欧洲，HF最近获得了BSB创新奖二等奖，受到广泛注目；在中国，我们期待不久的未来，HF可以应用到头发护理液和针对头皮护理的水剂产品中。

References 参考文献

1) Mashino T., Chemistry of fullerene as the third carbon allotrope [in Japanese], 224-230, Gakkai shuppan center (1999)

2) Ito M. et al., Personal care, 12(4), 44-47 (2011)

3) Kato S. et al., J. Nanosci. Nanotechnol., 10(10), 6769-6774 (2010)

4) Inui S., Nanomedicine, 7(2), 238-241 (2011)

5) Akar A. et al., J. Dermatol. Sci., 29(2), 85-90 (2002)

6) Kroto et al., Nature, 318, 162-163 (1985)

7) McEwen et al., J. Am. Chem. Soc., 114 (11), 4412-4414 (1992)

8) Xiao L. et al., Biomed. Pharmacother., 59(7), 351-358 (2005)

9) Takada H. et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 70(12), 3088-3039 (2006)

10) Aoshima H. et al., J. Toxicol. Sci., 34(5), 555-562 (2009)

11) Mori T. et al., Toxicology, 225, 48-54 (2006)