化妆品保湿功效评价

维持皮肤水分平衡是皮肤屏障功能的核心，也是护肤最基本的需求。保湿类产品占据化妆品市场的最大份额。准确、可靠地评价其保湿功效，对于产品研发、功效宣称、质量控制和消费者满意度至关重要。本文系统阐述皮肤保湿的生理学基础、保湿剂作用机制、保湿功效评价的多维度方法（体外、离体、在体）、核心评价指标、临床研究设计、法规要求及前沿趋势，为建立科学规范的保湿功效评价体系提供全面参考。

一、 引言：皮肤屏障与保湿的重要性

• 皮肤屏障结构： 皮肤角质层（Stratum Corneum, SC）是防止水分过度蒸发（经皮水分流失，TEWL）和外界刺激物入侵的主要屏障。其“砖墙结构”由：

  • “砖块”： 终末分化的无核角质细胞（Corneocytes）

  • “灰浆”： 细胞间脂质（神经酰胺、胆固醇、游离脂肪酸）

  • 天然保湿因子（NMF）： 存在于角质细胞内（氨基酸、吡咯烷酮羧酸、乳酸盐、尿素、无机盐等），具有强大吸湿性。

• 皮肤水分来源： 真皮层（主要来源）→ 通过渗透梯度向上扩散 → 角质层。

• 保湿的必要性：

  • 维持屏障功能： 充足水分是角质层正常脱屑（脱角质）和酶活性所必需。缺水导致屏障受损，引发干燥、脱屑、瘙痒、敏感，易受刺激和感染。

  • 维持皮肤外观与功能： 水分充足使皮肤光滑、柔软、有弹性、有光泽。缺水则导致粗糙、细纹、晦暗。

  • 改善其他皮肤问题： 保湿是改善特应性皮炎、银屑病、鱼鳞病等的基础，也是抗老、美白、修复等功效产品发挥作用的基石。

• 保湿剂作用机制：

  1. 封闭剂（Occlusives）： 在皮肤表面形成疏水薄膜，阻止TEWL（如凡士林、矿物油、硅油、羊毛脂、蜡酯）。

  2. 吸湿剂（Humectants）： 从真皮深层或环境（高湿度时）吸收水分并锁在角质层（如甘油、透明质酸、吡咯烷酮羧酸钠、乳酸、尿素、丙二醇、山梨糖醇）。

  3. 润肤剂（Emollients）： 填充脱落角质细胞间的空隙，使皮肤表面平滑、柔软（如各种油脂、脂肪酸酯）。

  4. 角质层调节剂/屏障修复剂： 补充或模拟细胞间脂质（神经酰胺、胆固醇、脂肪酸），或促进其合成（如烟酰胺、泛醇），主动修复屏障功能。

  5. NMF组分或前体： 补充或促进NMF生成（如氨基酸、PCA钠）。

二、 保湿功效评价的核心维度与方法

保湿功效评价需采取多层次、多时间点、主客观结合的策略。

(一) 体外评价 (In Vitro Assessment)

• 目的： 快速筛选原料/配方，初步评估吸湿/锁水能力，理解作用机制。

• 主要方法：

  1. 吸湿性测试 (Hygroscopicity Test):

     • 原理： 将样品置于恒定湿度（如80% RH）的干燥器中，定期称重。

     • 指标： 单位质量样品在特定时间内吸收的水分量（%）。评估吸湿剂性能。

  2. 保湿性测试 (Moisturizing Capacity Test):

     • 原理： 样品（如滤纸、人工膜）先吸附一定量水分，再置于低湿度（如硅胶干燥器或特定RH环境）中，定期称重。

     • 指标： 水分保持率（%）= (剩余水分量 / 初始水分量) * 100%。评估配方整体锁水能力。

  3. 体外皮肤模型渗透性研究：

     • 模型： Franz扩散池 + 离体皮肤/人工膜。

     • 目的： 评估功效成分（如甘油、神经酰胺、透明质酸）在配方中的透皮吸收和分布情况。

  4. 热分析：

     • 差示扫描量热法（DSC）： 分析配方中水分的存在状态（结合水、自由水）。

     • 热重分析（TGA）： 测定样品在不同温度下的失重（水分挥发）情况。

• 优势： 快速、高通量、成本低、可控性强。

• 局限性： 无法模拟皮肤复杂生理环境、屏障功能动态变化及人体感受。

(二) 离体评价 (Ex Vivo Assessment)

• 模型： 人离体皮肤（手术残余皮肤）。

• 方法：

  1. TEWL测量： 在皮肤上涂抹测试样品后，测量离体皮肤在特定环境下的TEWL值变化，评估封闭性。

  2. 水分含量测量： 使用特定仪器（如近红外光谱NIR）非侵入性测量涂抹区域角质层水分含量变化，或处理后提取组织进行生化分析。

  3. 组织学/形态学观察： 光学/电子显微镜观察角质层结构、厚度、脂质排列的变化。

• 优势： 保留了皮肤的物理结构和部分屏障功能，比体外模型更接近真实情况。

• 局限性： 缺乏血液循环和免疫反应，无法评估长期效果和主观感受，存活时间有限。

(三) 在体评价 - 人体临床评价 (In Vivo - Human Clinical Evaluation)

这是最核心、最具说服力、法规最认可的评价环节，直接反映产品在真实人体皮肤上的即时和持续保湿效果。必须遵循伦理规范（知情同意）和良好临床实践（GCP）。

• 核心客观仪器评价：

  • 1. 角质层水分含量测量 (Stratum Corneum Hydration, SCH)：

    • 原理： 测量角质层的介电常数或电容值，该值与水分含量高度相关。

    • 仪器： Corneometer® CM 825 (Courage + Khazaka) 是金标准。其他类似设备有Skicon®, Dermalab® Combo, Delfin MoistureMeterSC®等。

    • 测量值： 仪器特定单位（如Corneometer单位，CU）。数值越高，角质层含水量越高。

    • 应用：

      • 即时效果 (Immediate Effect)： 产品涂抹后短时间内（如15min, 30min, 1h, 2h, 4h, 6h）SCH的升高幅度和持续时间。反映产品的快速补水能力。

      • 长期效果 (Long-Term Effect)： 规律使用产品一段时间（如1周、2周、4周、8周）后，基线SCH的改善程度。反映产品的持续保湿和屏障修复能力。

      • 改善干燥： 在干性皮肤或人工诱导干燥（如胶带剥离、洗涤剂清洗）的模型上，评估产品恢复水分的能力。

    • 要点： 严格环境控制（恒温恒湿，通常22±1°C, 50±5% RH，受试者适应30min），固定测量部位（避开毛囊血管），多点测量取平均，仪器定期校准。

  • 2. 经皮水分流失测量 (Transepidermal Water Loss, TEWL)：

    • 原理： 测量单位时间、单位面积皮肤表面蒸发的水分量（g/m²/h）。是评价皮肤屏障功能完整性的关键指标。

    • 仪器： Tewameter® TM 300 (Courage + Khazaka) 是金标准。其他有Dermalab® TEWL, AquaFlux®等。

    • 测量值： TEWL值（g/m²/h）。数值越低，表明屏障功能越好，水分流失越少。

    • 应用：

      • 评估封闭性： 产品涂抹后TEWL的降低程度和持续时间，反映其减少水分蒸发的效果（封闭剂效果）。

      • 评估屏障修复： 在屏障受损皮肤（如特应性皮炎、胶带剥离后）上，评估产品使用后TEWL的恢复情况（恢复正常值）。反映产品修复屏障的效果。

      • 预测刺激性： 高TEWL值常预示屏障脆弱或受损，易受刺激。

    • 要点： 对环境（无风、温湿度稳定）和操作要求极高，测量前皮肤需静息，探头需预热平衡，避免出汗和呼吸影响。

  • 3. 皮肤表面水合分布与图像分析：

    • 仪器： Visioscan® (Courage + Khazaka) 结合 SCS (Skin Surface Contour Score) 分析：通过特殊光学系统拍摄皮肤表面显微图像，软件分析鳞屑（干燥程度）、皱纹、光滑度等。SELS (Surface Evaluation of the Living Skin) 是常用参数集（SEsc鳞屑度，SEsm光滑度，SEw皱纹度，SEc总评）。

    • 其他成像： 高分辨率皮肤镜、共聚焦显微镜可直观显示角质层水合状态和结构。

  • 4. 皮肤弹性测量： 皮肤水合度改善常伴随弹性增加。仪器如Cutometer®（负压吸吮法）、Dermal Torque Meter®（扭力法）可测量皮肤生物力学特性（如R2弹性，R5净弹性，R7粘弹性）。

  • 5. 皮肤纹理/粗糙度测量： 水合良好的皮肤更光滑。可用硅胶印记+激光轮廓仪、PRIMOS® 光学轮廓仪等量化Ra（算术平均粗糙度）、Rz（平均峰谷高度）等参数。

• 主观评价：

  • 专家评估： 由皮肤科医生或训练有素的美容师，在标准条件下（光照、清洁后），使用标准化量表（如0-4分或0-10分）对受试者使用产品前后的皮肤干燥程度、脱屑、粗糙度、光滑度、柔软度、紧绷感等进行盲评。

  • 受试者自评： 受试者根据自身感受填写问卷，评估使用后皮肤的即时舒适度（如清凉感、丝滑感）、滋润感、柔软度、光滑度、紧绷感缓解程度、整体满意度等。常用视觉模拟量表（VAS）或Likert量表（如5点制：非常不同意→非常同意）。

• 临床研究设计关键要素：

  • 研究目的明确： 是测即时效果、短期效果（数小时至数天）、还是长期效果（数周至数月）？是评估封闭性、吸湿性还是屏障修复？

  • 受试人群：

    • 即时/短期效果： 健康皮肤或轻度干燥皮肤即可，样本量相对小（如≥15-20例）。

    • 长期效果/屏障修复： 需选择干性皮肤、敏感性皮肤或屏障受损人群（如特应性皮炎、冬季干燥、频繁洗手者），样本量需更大（如≥30-35例有效病例）。

    • 基线特征： 筛选时需测量基线SCH和TEWL，确保同质性或分组可比（如干性组SCH<35 CU）。

  • 研究设计：

    • 随机、对照、双盲： 是证明功效的金标准。对照可以是空白对照（不涂抹）、安慰剂对照（基质）或阳性对照（公认有效产品）。

    • 自身对照： 左右肢体/半脸对照非常常用，效率高，能有效减少个体差异干扰。需确保对称性。

    • 交叉设计： 适用于比较多种产品，但需足够洗脱期。

  • 环境控制： 极端重要！必须在恒温恒湿实验室（通常22±1°C, 50±5% RH）进行测量。受试者需提前至少30分钟进入实验室适应环境，避免剧烈活动出汗。

  • 测试部位： 前臂屈侧（最常用，均匀易操作）、小腿、面部（颊部、前额）。需标记固定测量点。

  • 产品使用：

    • 即时效果： 清洁待测区域（温和清洁剂，清水洗净，轻柔擦干），静息适应后测基线值。按标准用量（如2mg/cm²）均匀涂抹测试品/对照品。按规定时间点（如0.5h, 1h, 2h, 4h, 6h, 8h）测量SCH和TEWL等。

    • 长期效果： 规定每日使用次数、用量、使用时间（如早晚各一次，持续4周）。提供统一的清洁和防晒指导（避免干扰）。基线测量后，在指定访视点（如第1、2、4周）进行测量。

  • 人工诱导干燥模型（可选）：

    • 胶带剥离（Tape Stripping）： 使用标准胶带反复剥离测试区域角质层（如15-20次），造成屏障损伤（TEWL显著升高，SCH降低），然后涂抹产品，监测SCH和TEWL恢复速率和程度，评估修复能力。

    • 洗涤剂清洗（Sodium Lauryl Sulfate, SLS Irritation）： 用SLS溶液清洗或斑贴测试诱导刺激性接触性皮炎（屏障损伤），再评估产品的修复和舒缓效果。

  • 访视时间点：

    • 即时研究： 基线（涂抹前），涂抹后多个时间点（如15min, 30min, 1h, 2h, 4h, 6h, 8h）。

    • 长期研究： 基线（第0天），使用中（如第1周、第2周），使用结束（如第4周、第8周），停用后随访（可选，如停用1周后，评估效果持续性）。

  • 评价指标：

    • 主要终点：

      • SCH变化： 各时间点SCH值较基线的变化值（ΔSCH）或变化率（%）。长期研究中基线SCH的改善。

      • TEWL变化（尤其用于封闭/修复评价）： 各时间点TEWL值较基线的变化值（ΔTEWL）或变化率（%）。屏障受损模型中TEWL恢复至正常水平的时间或程度。

    • 次要终点： 皮肤表面图像分析参数（鳞屑度、光滑度）、皮肤弹性参数、专家评估评分、受试者自评评分、安全性（不良事件）。

  • 统计分析： 采用配对t检验（自身对照）、重复测量方差分析（多时间点）、独立样本t检验或Mann-Whitney U检验（组间比较）等。报告P值、置信区间及效应量。需考虑多重比较校正。

三、 评价标准与结果解读

• 有效性判定：

  • 统计学显著： 与基线或对照组相比，关键客观指标（SCH, TEWL）的变化必须具有统计学显著性（通常P<0.05）。

  • 临床意义： 变化幅度需达到可感知的改善水平。例如：

    • SCH： 即时效果：涂抹后1-2小时内ΔSCH ≥ 10-20 CU（Corneometer单位）常被认为具有显著补水感。长期效果：持续使用后基线SCH提升≥5-10 CU被认为具有临床改善意义（尤其对干性皮肤）。

    • TEWL： 即时封闭效果：涂抹后TEWL降低≥20%-30%。屏障修复效果：在受损模型上，TEWL恢复速率更快或最终恢复程度更好（接近或达到正常值）。

    • 主观评价： 专家评估或受试者自评中，报告“改善”或“显著改善”的比例显著高于对照组（如≥50%受试者认可改善）。

  • 结合主客观： 理想的功效产品应同时显示客观仪器测量的显著改善和受试者主观感受的良好反馈。

• 效果呈现：

  • 报告关键指标在各时间点的平均值±标准差（或标准误）、Δ值（变化值）、变化率（%）。

  • 使用曲线图清晰展示SCH/TEWL随时间变化的趋势（即时效果）或随使用时间延长的变化（长期效果）。

  • 提供典型个案的高清皮肤表面图像（Visioscan®等）对比（需授权）。

  • 报告主观评价的改善率和满意度评分。

四、 法规要求与宣称支持

全球主要市场对保湿功效宣称均有要求，强调证据支持：

• 中国 (NMPA)：

  • 保湿属于普通化妆品功效宣称。根据《化妆品功效宣称评价规范》（2021年）：

    • 保湿功效宣称需提交功效宣称评价报告。

    • 可接受的评价方式包括：文献资料、研究数据分析、人体功效评价试验、消费者使用测试、实验室试验。

    • 人体功效评价试验是证明保湿效果最有力的证据，尤其对于宣称“显著改善”、“持久保湿”、“修复屏障”等较强效果时，人体试验几乎是必需的。NMPA发布的《化妆品保湿功效评价指南》推荐使用Corneometer等仪器测量SCH。

    • 宣称需科学客观，避免夸大（如“永久保湿”）。

• 欧盟：

  • 受化妆品法规(EC) No 1223/2009监管。

  • 宣称“hydrating”, “moisturizing”, “improves skin barrier function”等需提供充分证据支持，通常需要良好设计的人体临床研究（特别是对照研究）。

  • 证据需与宣称的强度相匹配（如“24小时保湿”需提供相应持久性数据）。

• 美国 (FDA)：

  • 保湿功效通常按化妆品宣称管理。

  • 宣称需真实不误导。FDA虽不强制审批功效证据，但企业需自行保存支持宣称的充分可靠的科学证据（Substantiation），以备检查。人体临床数据是最佳证据。

  • 若宣称具有治疗或预防干燥相关皮肤病（如湿疹）的效果，则可能被视为药物，需按药品注册。

• 日本/韩国：

  • 对功能性化妆品（医药部外品或功能性化妆品）有特定要求，保湿是常见功能。通常需要提交详细的人体功效测试数据。

  • 对测试方法和宣称用语有较细规定。

五、 挑战与未来趋势

• 挑战：

  • 环境依赖性： SCH和TEWL测量对环境温湿度极其敏感，严格控制难度大，实验室间数据可比性存挑战。

  • 个体差异与部位差异： 年龄、性别、部位（前臂vs面部）、皮肤类型（干性vs油性）、季节等显著影响基线值和反应性。

  • “感觉”与“功效”的平衡： 消费者对使用感（如清爽不粘腻）的要求可能与强封闭保湿功效存在矛盾。

  • 长期效果评估成本： 高质量的长期临床研究耗时、耗力、成本高。

  • 复杂配方机制解析： 多种保湿剂协同作用的机制和贡献度难以精确区分。

  • 动态屏障评估： 传统方法难以实时、无创监测屏障功能的微小动态变化。

• 未来趋势：

  • 多参数整合评价： 结合SCH、TEWL、弹性、纹理、成像等多维度数据，更全面评估“皮肤健康度”。

  • 先进成像与传感技术：

    • 高分辨率共聚焦拉曼光谱： 无创、原位分析角质层内水分梯度分布、NMF及脂质组成。

    • 太赫兹成像： 探测皮肤深层水合状态。

    • 可穿戴传感器： 开发微型化、柔性传感器，实时、连续监测皮肤局部TEWL或水合状态（居家环境）。

  • 生物标志物研究： 探索与皮肤水合、屏障功能相关的生物标志物（如丝聚蛋白降解产物、角质层脂质特定成分），用于更敏感、特异的功效评价。

  • 人工智能与大数据：

    • 图像智能分析： AI算法自动识别和量化皮肤鳞屑、细纹、毛孔等与保湿相关的表型特征。

    • 个体化效果预测： 基于个体皮肤基线特征（基因、微生态、生理参数）预测对保湿产品的反应。

  • 3D生物打印皮肤模型进阶： 构建更接近人体、包含血管神经网络的复杂皮肤模型，用于机理研究和功效初筛。

  • 微生态与保湿： 研究皮肤菌群稳态与屏障功能、水合状态的关联，评估益生元/益生菌等新型保湿策略。

  • 关注“内源性”保湿： 评价手段不仅关注外用产品效果，也关注饮食、环境、生活方式等对内源性保湿屏障的影响。

六、 结论

保湿功效评价是化妆品科学和皮肤生理学的交叉领域，具有坚实的理论基础和不断发展的技术手段。一个完善的评价体系应：

1. 遵循科学原则： 基于皮肤水合与屏障的生理机制。

2. 采用多维度方法： 结合体外初筛、离体验证，核心依靠设计严谨、操作规范的人体临床评价。

3. 依赖客观金标准： Corneometer® (SCH) 和 Tewameter® (TEWL) 是量化保湿和屏障功效无可替代的核心工具。

4. 重视主观感受： 受试者的舒适度和满意度是产品成功的关键。

5. 严格环境控制： 确保数据可靠性和可比性的前提。

6. 科学解读数据： 兼顾统计显著性和临床相关性。

7. 符合法规要求： 为目标市场的宣称提供充分有效的证据支持。

随着精准测量技术、生物标记物、人工智能和微生态研究的深入，保湿功效评价将更加精细化、个体化和智能化，为开发更高效、更安全、更满足消费者需求的保湿产品，以及科学引导消费提供强有力的保障。