文|聚美麗 詩 詩
根據(jù)Deep Tech 2021年的研報數(shù)據(jù)，2021年全球合成生物學(xué)市場規(guī)模達73.7億美元(約合人民幣近500億元)，2016-2021年間合成生物學(xué)市場規(guī)模的年復(fù)合增長率達到 83.6%，預(yù)計至2025年，合成生物市場將突破200億美元(約合人民幣1342億元)。
從市場需求來看，消費者對于美妝個護產(chǎn)品的安全性、環(huán)保性、高效性等方面的要求日益提高，由合成生物技術(shù)為代表的生物基產(chǎn)品，完美契合了當(dāng)下消費者的期待和社會責(zé)任。
總體來看，國內(nèi)市場對“生物基化妝品”的關(guān)注度不高。而在海外市場，有不少頭部原料企業(yè)早已開啟了相關(guān)原料的研發(fā)。
以歐萊雅的合作公司Geno為例，其于2016年就與意大利生物塑料制造商Novamont共同打造了生物基BDO項目，該工程也是全球最早的生物基BDO項目之一。歐萊雅早在2019年就開始推出生物基產(chǎn)品，以替代難以降解的化石燃料塑料。2023年以來，歐萊雅與多家生物技術(shù)公司和煉油商達成合作，開發(fā)和供應(yīng)生物基化妝品成分。
在行業(yè)上游，細胞工廠、基因編碼、發(fā)酵技術(shù)等來自生物領(lǐng)域的降維打擊，不僅為原料生產(chǎn)帶來了降本增效的更高可能性，而且讓功效成分的研究路徑更為高效和清晰。本期原料新品聚焦于大熱的合成生物賽道，來看看上游原料商們在研發(fā)過程中怎樣巧妙發(fā)揮生物技術(shù)的優(yōu)勢。
01 Geltor：符合純素標(biāo)準(zhǔn)的鱘魚膠原蛋白
隨著純素食主義越來越流行，人們對以植物、微生物為基礎(chǔ)的膠原蛋白替代品的需求不斷增長，名為“純素膠原蛋白”一類成分應(yīng)運而生，它們可以支持人體天然膠原蛋白的生成，但本身實際上并不含有膠原蛋白。
美國公司Geltor是純素膠原蛋白研究方向的領(lǐng)先者，旨在提供高效且不含動物成分的膠原蛋白。
從來源來看，除了植物膠原蛋白外，純素膠原蛋白還可以通過各種不同的方法使用藻類、細菌和酵母合成得到。
今年，Geltor發(fā)布了一種純素膠原蛋白新成分Caviance ，這是第一個由生物設(shè)計得到的 II 型鱘魚膠原蛋白，具有嫩膚和舒緩功效。
鱘魚是一種瀕危的原始魚類，其骨骼全部為軟組織，膠原蛋白含量是其他動物含量的3倍，尤其含有豐富的 II 型膠原蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，鱘魚 II 型膠原蛋白中包含了一段具備皮膚再生功效的氨基酸序列，因此能夠在促進修護和細胞更新方面發(fā)揮關(guān)鍵功效。
受到大自然中鱘魚物種進化的啟發(fā)，Geltor通過精密發(fā)酵得到了CAVIANCE ，據(jù)稱，這種生物合成的新型多肽與 II 型鱘魚膠原蛋白的氨基酸序列相符合。同時，該成分100%非動物來源，經(jīng)過純素認證，符合可持續(xù)發(fā)展規(guī)律。
體外研究表明，CAVIANCE 可以刺激細胞再生，促進皮膚中六種類型的膠原蛋白生成，并提供顯著的抗氧化和傷口愈合功效，展示出對抗衰老、舒緩等許多益處。
02 Cambrium：揭示高純度膠原蛋白的完整功效研究
來自德國的初創(chuàng)企業(yè)Cambrium專注于研究AI用于蛋白質(zhì)設(shè)計和合成，其產(chǎn)品涵蓋了食品健康、化妝品、能源和材料等應(yīng)用方向。
今年，該公司在 2023 年在國際化妝品原料展上首次推出了新品NovaColl (INCI：Sh-Polypeptide-47)，同樣是一種由酵母發(fā)酵得到的新型膠原蛋白成分。近期，Cambrium最新發(fā)布了其NovaColl 膠原蛋白的離體功效試驗結(jié)果。
為了尋找皮膚活性特征和功效指標(biāo)，該公司從數(shù)十億個蛋白質(zhì)序列的篩選中，發(fā)現(xiàn)了 NovaColl ，含有 I 型膠原蛋白的高度生物活性區(qū)域。他們利用人工智能識別精確的膠原蛋白亞段，最終得到了這個成分。
不同于其它膠原蛋白，NovaColl 的主要特點是分子量小且與生物相容性高。據(jù)該公司表示，其長度約為 1000 個氨基酸， 由于具備和皮膚膠原蛋白相同的氨基酸序列，這個成分可以提供較高水平的生物相容性，并在皮膚各層發(fā)揮強大的效果。
經(jīng)過離體人體皮膚外植體測試，結(jié)合實時熒光定量PCR技術(shù)(RT-qPCR技術(shù))，研究人員們對膠原基質(zhì)密度、膠原酶表達水平以及前膠原 1(膠原前體)和膠原 1 合成等指標(biāo)進行了評估。
首先，就皮膚密度而言，NovaColl 在體外中顯示，其向編碼 HO-1(一種合成抗氧化劑的酶)的基因轉(zhuǎn)錄發(fā)出信號，保護天然膠原蛋白免受紫外線誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，揭示了這種成分可以防止膠原蛋白基質(zhì)的降解并提高膠原蛋白基質(zhì)的密度。
其次，在護膚功效方面，體外結(jié)果表明，NovaColl降低了皮膚細胞中編碼金屬基質(zhì)蛋白酶-1的基因的表達，與此同時，離體免疫熒光顯示該成分降低了經(jīng) UVA 處理的皮膚外植體中的 金屬基質(zhì)蛋白酶-1水平。
最后，NovaColl 在體外免疫熒光實驗中還被證明可以刺激 I 型前膠原的產(chǎn)生，從而使經(jīng)老化處理的皮膚外植體能夠再次合成 I 型膠原，使用三天后，皮膚彈性和年輕化得到了顯著改善。
03 恩和生物：首款生物基個護原料產(chǎn)品
近日，成立于2019 年的國內(nèi)合成生物公司Bota Bio恩和生物宣布啟用了LEAP研發(fā)中心，并舉辦了其全資子公司青然新護的揭幕儀式。同一時間，他們發(fā)布了首款生物基個護原料產(chǎn)品—Prorylia FN如甄 纖連蛋白，引起了行業(yè)的廣泛關(guān)注。
雖然纖連蛋白的知名度比不上膠原蛋白，但是其已經(jīng)擁有大約75年的研究歷史。纖連蛋白最早于1948年由美國生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，是一種廣泛存在于組織和組織液中的高分子糖蛋白，在促進細胞黏附、遷移、生長、增殖和分化等方面發(fā)揮重要作用。
不過，在化妝品的應(yīng)用中，由于纖連蛋白的分子量較大，通常在透皮吸收和穩(wěn)定性方面并不占優(yōu)勢。據(jù)配方師REX在其發(fā)布的文章中分析，Prorylia FN如甄 纖連蛋白經(jīng)過了有效片段的精密篩選，最終通過微生物發(fā)酵表達得到。這種合成生物技術(shù)減小了纖連蛋白的分子量，在保證吸收率的同時，提供了原料的穩(wěn)定性。
在功效表達上，該成分主要發(fā)揮修護、舒緩的作用。研究表明，Prorylia FN如甄 纖連蛋白能夠作用于TRPV-1、IL-6、TNF-α等經(jīng)典的皮膚炎癥通路，并且在炎癥因子的相關(guān)試驗中，該成分的抑制作用與激素類藥物地塞米松相當(dāng)。
此外，在修護功能上，該成分能夠增強約150%的水通道蛋白功能，并顯著提升和屏障修護相關(guān)的蛋白表達，比如Claudin 1、Desmocollin 3。這也表明，這是一款多靶點抗敏且適用于多場景敏感肌的原料，其出色的皮膚舒緩、修紅功能在人體測試中也得到了相應(yīng)的驗證。
事實上，恩和生物技術(shù)平臺和工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)能的支持，在該成分的上市中占據(jù)了重要地位。比如，恩和生物的新一代高通量濕實驗平臺（bio-foundry）以計算機運算作為核心與基礎(chǔ)，可以實現(xiàn)對酶、菌種以及工藝渠道的構(gòu)建與進化。它可以快速識別出合適的微生物宿主，并對所需的表型進行合并重組，創(chuàng)造出新的工業(yè)菌種，從糖等綠色原料著手研發(fā)并改進生產(chǎn)制造流程。
此外，恩和生物開發(fā)并部署的Bota Freeway 技術(shù)平臺，集成了先進的數(shù)字工具與實驗室自動化。Bota Bio還將合成生物學(xué)的“設(shè)計-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)”周期擴展到下游工藝開發(fā)和精選非傳統(tǒng)微生物菌株，加快了酶和細胞工廠的設(shè)計和進化。
可以看到，白色生物技術(shù)的出現(xiàn)可以輕易實現(xiàn)對細胞、酶以及工藝流程的升級，更加靈活地調(diào)整產(chǎn)能與數(shù)量，以滿足市場需求。這也為原本難以通過傳統(tǒng)工藝進行制造的產(chǎn)品拓展了市場機會。
04 Ultra Chemical：利用仿生機制開發(fā)抗衰、修護成分
Ultra Chemical 是一家為個人護理行業(yè)提供定制成分的原料供應(yīng)商。近日，這家公司攜手生物技術(shù)公司Bicosome，最新發(fā)布了新成分Bicosome FS(INCI： 水、卵磷脂、氫化磷脂酰膽堿、溶血卵磷脂、苯甲酸鈉、檸檬酸、山梨酸鉀、植酸、生育酚、β-谷甾醇、角鯊烯)的臨床研究，證明該成分是一種仿生填充劑，可將雙層形成結(jié)構(gòu)傳遞到皮膚細胞間隙，重建脂質(zhì)基質(zhì)結(jié)構(gòu)。
在Bicosome FS的研發(fā)過程中，他們借助了一種專利活性成分遞送技術(shù)Bicomide ，能夠通過創(chuàng)新的仿生機制，模仿皮膚自身的運輸系統(tǒng)。
首先，Bicomide 包含了一種脂質(zhì)囊泡，可將“智能圓盤”輸送到皮膚，然后通過角質(zhì)層狹窄的細胞間隙到達目標(biāo)皮膚層，并釋放出活性成分。其次，“智能圓盤”與皮膚層環(huán)境的親和力得到了調(diào)整，同時能夠讓活性成分到達特定的皮膚層。
這項技術(shù)直接應(yīng)用在Bicosome FS中，將天然脂質(zhì)結(jié)構(gòu)傳送到角質(zhì)層，成為細胞外皮膚脂質(zhì)基質(zhì)的一部分，從而重建皮膚角質(zhì)層的脂質(zhì)組織、改善皮膚屏障。
功效研究表明，該成分的仿生脂質(zhì)能有效滲透和融入皮膚，增加脂質(zhì)基質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)；對志愿者進行的研究表明，在使用的第一周內(nèi)，皮膚屏障功能、彈性和緊致度得到了有效改善。停止治療一周后，效果不僅得以維持，甚至提高了 25%。
此外，Bicosome FS 還可以修復(fù)受損的皮膚屏障。志愿者受到輕微的化學(xué)侵蝕，再接受 Bicosome FS 治療。結(jié)果證實，使用兩天后，皮膚屏障、彈性和緊致度得到了恢復(fù)。
因此，該成分有助于防止外部環(huán)境的損傷，適用于各種類型的美容產(chǎn)品，幫助皮膚在遭受污染、陽光照射、化學(xué)或物理治療(如換膚、激光、一些皮膚病治療)后的自我修護。
05 Cosphatec：天然來源的新型抗菌成分
1,2-己二醇是一種較為溫和的多元醇，常用作化妝品抑菌劑和保濕劑來使用，其能夠進入微生物的細胞膜，破壞細胞膜的完整性，讓細胞液滲透出來，從而導(dǎo)致微生物死亡。
為了追求可持續(xù)發(fā)展，國際原料公司開始研究己二醇等物質(zhì)的“綠色改造”，推出各種不同來源的天然己二醇產(chǎn)品。
近期，德國化妝品原料制造商 Cosphatec 開發(fā)了新成分Cosphaderm Hexiol natural(INCI：1，2-己二醇)，據(jù)稱，這是一種純凈、透明、無色、無味的天然二醇，具有抗菌、保濕的功效。
該公司表示，由于結(jié)構(gòu)中包含了兩個鄰位的羥基和短碳鏈，這個成分具有良好的水溶性，可作為潤膚霜和保濕劑應(yīng)用到護膚和頭發(fā)護理配方中。
靜態(tài)光散射實驗證明，Cosphaderm Hexiol natural可以通過減小液滴大小來提高乳液穩(wěn)定性。
此外，還有研究表明，該成分的另一個重要特性是其抗菌活性不受pH值影響，并且與其他抗菌化合物相結(jié)合時具有顯著的協(xié)同效應(yīng)，可最大限度減少配方中添加的防腐劑總量。
生物技術(shù)研究已經(jīng)和化妝品行業(yè)高度融合。雖然目前來看，生物技術(shù)仍然處于一個初級的研究階段，合成生物學(xué)的市場熱度大有降溫的趨勢所在。但是，基于合成生物技術(shù)的研究，將會在高附加值功能活性分子的技術(shù)優(yōu)化、新技術(shù)開發(fā)及新型活性分子的探索等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。
信息來源丨榮格個人護理、品牌官網(wǎng)、cosmetics and toiletries、配方師REX