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化妆品配方师培训考证行业产品配方研发与优化方案-化妆品舒缓类功效测试的表征方法
在化妆品研发领域,舒缓类功效测试是验证产品能否有效缓解皮肤敏感、炎症等问题的关键环节。准确且科学的表征方法,不仅能为产品功效提供有力依据,还能指导后续的配方优化与市场推广。目前,化妆品舒缓类功效测试的表征方法丰富多样,涵盖生物化学、细胞生物学、人体试验及动物替代试验等多个层面,以下将展开详细介绍。
一、生物化学法:从酶活性与分子层面洞察舒缓潜力
生物化学法主要通过评估化妆品对炎症通路上相关酶的活性抑制率来表征其舒缓功效潜力。这种方法操作简单、周期短、试验成本低,适用于舒缓化妆品的快速初筛以及作用机理途径的探究。
其中,环氧合酶 -2(COX -2)活性抑制试验是重要手段之一。COX -2是花生四烯酸代谢的限速酶的诱导型,在各种损伤性化学、物理和生物因子刺激下会产生诱导酶,进而催化前列腺素合成并参与炎症反应,而在正常机体中几乎不表达。与炎症因子相同,COX -2的过度表达会导致皮肤炎症。通过检测化妆品对COX -2活性的抑制程度,可初步判断其舒缓炎症的潜力。
5 - 脂氧合酶(5 - LOX)活性抑制试验也具有重要价值。5 - LOX是花生四烯酸转化为白三烯的关键酶,产生的白三烯类(LTs)物质作为炎症介质与多种疾病有关。研究表明,同时抑制COX -2和5 - LOX会起到更好的抗炎效果。因此,评估化妆品对5 - LOX活性的抑制作用,有助于全面了解其抗炎舒缓功效。
透明质酸酶抑制试验同样属于生物化学法的范畴。透明质酸(HA)在维持皮肤水分和弹性、创伤愈合和血管形成等过程中起主要作用,同时参与血管扩张和过敏反应,与皮肤敏感密切相关。透明质酸酶是HA特异性裂解酶,其过度活动会导致HA的降解,进而引发皮肤老化和炎症的发展。该试验以透明质酸酶抑制率为指标评价物质的抗过敏活性,抑制率越大则抗过敏活性越强。在测试中,称取适量样品进行预处理,预处理完的样品溶液按步骤加入试剂使其反应完全,记录数据并计算透明质酸酶抑制率及统计学差异值。若阳性对照组抑制率高于空白对照组且统计学差异值(P < 0.05)则试验结果有效,试验样品抑制率高于空白对照组且统计学差异值(P < 0.05)则说明试验样品具有舒缓功效。
二、细胞生物学法:深入细胞内部探索舒缓机制
细胞生物学法通过在体外培养特定的细胞,在特定的刺激物诱导下建立模型,采用分光光度法、图像分析技术等科学手段,以动态的观点研究化妆品对细胞和细胞器的结构和功能的影响,从而评价化妆品的舒缓功效。此方法可考察细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次,常用于活性成分起效的机理途径研究。
以细胞炎症模型试验为例,通常会选择检测多种炎症因子、炎症介质、炎症相关酶以及核因子 -κB(NF -κB)、MAPK通路相关蛋白的表达来全面评估化妆品对炎症的作用。检测的炎症因子包括白细胞介素类(Interleukin,IL)如IL - 6、IL - 8、IL - 1β和肿瘤坏死因子(TNF - α)等;炎症介质有一氧化氮(NO)、前列腺素E2(ProstaglandinE2,PGE2)、内皮素 - 1(Endothelin - 1,ET - 1)等;炎症相关酶包含COX - 2、5 - LOX、诱导型一氧化氮合酶(Induciblenitricoxidesynthase,iNOS)等。
在舒缓修护原料的试验中,划痕试验是一种常见方法。通过在含有角质细胞的培养板上划痕,模拟皮肤受损的情形,随后考察划痕两侧细胞向中央迁移的速度,以此评价原料依克多因体外对皮肤屏障的修护作用。这种方法能够直观地观察到化妆品原料对细胞行为的影响,为研究其舒缓修护功效提供有力证据。
三、三维重组皮肤模型(3D - RHE model):高度模拟人体皮肤的评估利器
三维重组皮肤模型是将人的正常皮肤细胞培养于特殊的插入式培养皿中得到的皮肤组织模型,具有完整三维解剖结构,高度模拟人体皮肤。该模型因种类多样全面、试验周期短、实验条件可控、受待测样品剂型影响小和结果易于定量,成为化妆品功效评价方面的热点。
在使用3D皮肤模型评价化妆品的舒缓功效时,可选择表皮模型或全皮模型,使用或不使用表面活性剂(常用十二烷基硫酸钠,Sodiumdodecylsulfonate,SDS)刺激造模。一方面,可观察组织形态、细胞活力,通过检测炎症因子、炎症介质等的分泌情况以及相关基因的表达情况来评估化妆品对炎症的作用;另一方面,定量分析组织中角质层细胞间脂质、天然保湿因子,以及检测屏障相关蛋白如转谷氨酰胺酶1(Transglutaminase1,TGM1)和中间丝相关蛋白如丝聚蛋白(Filaggrin,FLG)、兜甲蛋白(Loricrin,LOR)、内皮蛋白(Involucrin,IVL)等的表达情况,以此评估化妆品对皮肤屏障的作用,从而全面评估化妆品的舒缓效果并探究起效机理途径。
重建表皮模型白介素 - 8生成抑制法便是基于3D皮肤模型的一种测试方法。该方法分离人组织表皮细胞作为种子细胞,经过体外培养,制备成与人表皮组织具有相似结构及功能的三维组织模型。利用微生物引起表皮组织发生刺激反应的原理,即通过脂多糖诱导表皮细胞表面TLR跨膜受体,激活NF - kB炎症信号传导通路,从而下游释放系列炎症因子,如IL - 8等,引发皮肤出现红斑、瘙痒等症状。通过计算受试物抑制IL - 8释放的水平来反应受试物的舒缓功效。此方法所用试剂均有严格标准,如重建表皮模型试剂盒需使用EpiKutis重建表皮模型及其培养液或其他经验证的等效模型及其培养液;磷酸盐缓冲液(DPBS)pH为7.0~7.3,不含钙、镁离子等。
四、人体试验:真实反映产品对人体的舒缓效果
人体试验是评估化妆品舒缓功效最直接、最可靠的方法之一。在进行人体试验前,样品应为理化和卫生检验合格的产品,且需按照《化妆品安全技术规范》(2015版)完成必要的毒理学检验并出具书面证明,毒理学试验不合格的样品不再进行人体检验。
在试验设计方面,以《T/CAB 化妆品抗皱、紧致、保湿、控油、舒缓、滋养、舒缓七项功效测试方法》为例,目标例数纳入35人,最终完成需≥30人。检验评价采用研究者评估、图像采集、仪器测量的方法以及受试者使用产品后自评。测试环境要求温度为20℃~22℃、相对湿度为40%~60%RH的恒定环境条件。使用的测试仪器包括经皮水分流失值Tewameter® TM HEX、皮肤血红素含量MX18、VISIA7等,检验周期为28天,时间点为D0、D14和D28,报告周期为8周。
对于志愿者的纳入及排除标准也有明确规定。入选标准包括年龄介于18至65周岁,身体健康,无严重疾病史;乳酸刺痛≥3分;无过敏性疾病,无化妆品及其它外用制剂过敏史;可阅读中文,并能够准确理解试验过程,自愿参加试验并签署了试验研究知情同意书;试验期间不使用任何对结果有影响的其他化妆品、药物和保健品;能配合和参与试验研究的回访时间,并及时反映自身的健康状况或药物的任何变化、不良反应症状,能够遵守研究要求以及时间安排者。排除标准则涵盖目前处于妊娠或哺乳期,或近期有备孕计划者(对于女性志愿者);患有银屑病、湿疹、异位性皮炎、严重痤疮等皮肤病史者,或患有其他慢性系统性疾病者;有免疫抑制或免疫缺陷病症的病史,或目前使用免疫抑制药物或放射物;近一个月内口服或外用过皮质类固醇激素等抗炎药物;目前或近2个月参加其它临床试验者;以及其他临床评估认为不适合参加试验者。
在测试参数上,皮肤血红素含量测试使用Mexameter MX 18仪器,测试部位为随机一次面颊,时间点为D0、D14、D28;经皮水分流失值测试使用Tewameter® TM HEX仪器,测试部位为随机一侧面颊,时间点同样为D0、D14、D28;面部图像采集及分析使用VISIA 7仪器,时间点为D0、D14、D28;临床评估参数包括灼热、刺痛、瘙痒、紧绷、红斑等皮肤不良反应,评估部位为全脸,时间点为D0、D14、D28;自我评估评价指标有皮肤敏感程度、保湿效果、皮肤质地、皮肤状态、产品整体满意度。通过这些详细的测试参数,能够全面、准确地评估化妆品对人体的舒缓功效。
五、动物替代试验:符合伦理且有效的评估手段
在动物水平上,传统评价化妆品舒缓功效是通过构建动物模型,观察病理组织学,并定量检测各种免疫因子水平的测定及相关基因的表达分析等,来考察化妆品对于动物组织的保护作用。但由于动物实验本身操作相对繁琐困难,且在2002年欧盟发布禁止使用动物进行化妆品相关试验的协议背景下,动物试验在化妆品研发中应用受限。不过,在符合动物福利要求及3R(替代、减少、优化)原则下,动物替代试验被更多地应用于化妆品的功效评价中。
其中,斑马鱼模型是一种重要的动物替代试验方法。斑马鱼具有和哺乳动物相似的生物结构和生理功能,其胚胎几乎透明、可在体外发育,并且与人类高达87%的基因相似性,使得斑马鱼被广泛用于药学领域的研究,并扩展至化妆品的功效评价中。通过构建斑马鱼模型,模拟皮肤敏感和炎症反应,观察化妆品对斑马鱼相关指标的影响,如炎症因子的表达、皮肤结构的改变等,从而评估化妆品的舒缓功效。
综上所述,化妆品舒缓类功效测试的表征方法涵盖了生物化学、细胞生物学、三维重组皮肤模型、人体试验以及动物替代试验等多个方面。