文|聚美麗 詩(shī) 詩(shī)
根據(jù)Deep Tech 2021年的研報(bào)數(shù)據(jù)，2021年全球合成生物學(xué)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)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(chǎng)規(guī)模的年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 83.6%，預(yù)計(jì)至2025年，合成生物市場(chǎng)將突破200億美元(約合人民幣1342億元)。
從市場(chǎng)需求來(lái)看，消費(fèi)者對(duì)于美妝個(gè)護(hù)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(fèi)者的期待和社會(huì)責(zé)任。
總體來(lái)看，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)“生物基化妝品”的關(guān)注度不高。而在海外市場(chǎng)，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N(yùn)ovamont共同打造了生物基BDO項(xiàng)目，該工程也是全球最早的生物基BDO項(xiàng)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(lái)，歐萊雅與多家生物技術(shù)公司和煉油商達(dá)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(xì)胞工廠、基因編碼、發(fā)酵技術(shù)等來(lái)自生物領(lǐng)域的降維打擊，不僅為原料生產(chǎn)帶來(lái)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(lái)看看上游原料商們?cè)谘邪l(fā)過(guò)程中怎樣巧妙發(fā)揮生物技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
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(lái)越流行，人們對(duì)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(zhǎng)，名為“純素膠原蛋白”一類成分應(yīng)運(yùn)而生，它們可以支持人體天然膠原蛋白的生成，但本身實(shí)際上并不含有膠原蛋白。
美國(guó)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(dòng)物成分的膠原蛋白。
從來(lái)源來(lái)看，除了植物膠原蛋白外，純素膠原蛋白還可以通過(guò)各種不同的方法使用藻類、細(xì)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(gè)由生物設(shè)計(jì)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(dòng)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(jìn)修護(hù)和細(xì)胞更新方面發(fā)揮關(guān)鍵功效。
受到大自然中鱘魚物種進(jìn)化的啟發(fā)，Geltor通過(guò)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(shí)，該成分100%非動(dòng)物來(lái)源，經(jīng)過(guò)純素認(rèn)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(xì)胞再生，促進(jìn)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(duì)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(lái)自德國(guó)的初創(chuàng)企業(yè)Cambrium專注于研究AI用于蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)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(guó)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(yàn)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(gè)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(shí)別精確的膠原蛋白亞段，最終得到了這個(gè)成分。
不同于其它膠原蛋白，NovaColl 的主要特點(diǎn)是分子量小且與生物相容性高。據(jù)該公司表示，其長(zhǎng)度約為 1000 個(gè)氨基酸， 由于具備和皮膚膠原蛋白相同的氨基酸序列，這個(gè)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(qiáng)大的效果。
經(jīng)過(guò)離體人體皮膚外植體測(cè)試，結(jié)合實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)(RT-qPCR技術(shù))，研究人員們對(duì)膠原基質(zhì)密度、膠原酶表達(dá)水平以及前膠原 1(膠原前體)和膠原 1 合成等指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)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(hào)，保護(hù)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(hù)膚功效方面，體外結(jié)果表明，NovaColl降低了皮膚細(xì)胞中編碼金屬基質(zhì)蛋白酶-1的基因的表達(dá)，與此同時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(gè)護(hù)原料產(chǎn)品
近日，成立于2019 年的國(guó)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(hù)的揭幕儀式。同一時(shí)間，他們發(fā)布了首款生物基個(gè)護(hù)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(guó)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(jìn)細(xì)胞黏附、遷移、生長(zhǎng)、增殖和分化等方面發(fā)揮重要作用。
不過(guò)，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(shì)。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(guò)了有效片段的精密篩選，最終通過(guò)微生物發(fā)酵表達(dá)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(shí)，提供了原料的穩(wěn)定性。
在功效表達(dá)上，該成分主要發(fā)揮修護(hù)、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(yàn)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(hù)功能上，該成分能夠增強(qiáng)約150%的水通道蛋白功能，并顯著提升和屏障修護(hù)相關(guān)的蛋白表達(dá)，比如Claudin 1、Desmocollin 3。這也表明，這是一款多靶點(diǎn)抗敏且適用于多場(chǎng)景敏感肌的原料，其出色的皮膚舒緩、修紅功能在人體測(cè)試中也得到了相應(yīng)的驗(yàn)證。
事實(shí)上，恩和生物技術(shù)平臺(tái)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)（bio-foundry）以計(jì)算機(jī)運(yùn)算作為核心與基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)酶、菌種以及工藝渠道的構(gòu)建與進(jìn)化。它可以快速識(shí)別出合適的微生物宿主，并對(duì)所需的表型進(jìn)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(jìn)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(tái)，集成了先進(jìn)的數(shù)字工具與實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化。Bota Bio還將合成生物學(xué)的“設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測(cè)試-學(xué)習(xí)”周期擴(kuò)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(xì)胞工廠的設(shè)計(jì)和進(jìn)化。
可以看到，白色生物技術(shù)的出現(xiàn)可以輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞、酶以及工藝流程的升級(jí)，更加靈活地調(diào)整產(chǎn)能與數(shù)量，以滿足市場(chǎng)需求。這也為原本難以通過(guò)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行制造的產(chǎn)品拓展了市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
04 Ultra Chemical：利用仿生機(jī)制開發(fā)抗衰、修護(hù)成分
Ultra Chemical 是一家為個(gè)人護(hù)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(xì)胞間隙，重建脂質(zhì)基質(zhì)結(jié)構(gòu)。
在Bicosome FS的研發(fā)過(guò)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(guò)創(chuàng)新的仿生機(jī)制，模仿皮膚自身的運(yùn)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(guò)角質(zhì)層狹窄的細(xì)胞間隙到達(dá)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(shí)能夠讓活性成分到達(dá)特定的皮膚層。
這項(xiàng)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(xì)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(duì)志愿者進(jìn)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(shí)，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(yáng)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(hù)。
05 Cosphatec：天然來(lái)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(lái)使用，其能夠進(jìn)入微生物的細(xì)胞膜，破壞細(xì)胞膜的完整性，讓細(xì)胞液滲透出來(lái)，從而導(dǎo)致微生物死亡。
為了追求可持續(xù)發(fā)展，國(guó)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(lái)源的天然己二醇產(chǎn)品。
近期，德國(guó)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(wú)色、無(wú)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(gè)鄰位的羥基和短碳鏈，這個(gè)成分具有良好的水溶性，可作為潤(rùn)膚霜和保濕劑應(yīng)用到護(hù)膚和頭發(fā)護(hù)理配方中。
靜態(tài)光散射實(shí)驗(yàn)證明，Cosphaderm Hexiol natural可以通過(guò)減小液滴大小來(lái)提高乳液穩(wěn)定性。
此外，還有研究表明，該成分的另一個(gè)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(shí)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(lái)看，生物技術(shù)仍然處于一個(gè)初級(jí)的研究階段，合成生物學(xué)的市場(chǎng)熱度大有降溫的趨勢(shì)所在。但是，基于合成生物技術(shù)的研究，將會(huì)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。
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