你不知道的護膚與保養知識(乾貨滿滿)!

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今天我們來討論一個女性讀者感興趣的話題——護膚與保養。

為什麼討論這個呢?因為小編上週在蒐集星際爭霸相關視訊時,無意中發現了這張圖:

郭富城和黎姿,圖片源自網路

這可是小編小學時代的男女神啊!二十年過去了,這二位近況如何呢?小編找到了他們的近照:

圖為郭富城51歲(拍完《踏雪尋梅》後)和黎姿44歲照,圖片源自網路

可謂是娛樂圈的兩大傳奇。常有人說,歲月最無情,因為它會在不知不覺中偷走你的青春,無可倒帶,無處申訴,無法挽回。然而歲月在他們身上留下的,除了幾道朦朧得可以忽略不計的褶痕,更多的竟是男性的成熟自信,女性的天真賢淑;羨煞了旁人過客,逆轉了自然戒律。時光固然匆匆,總會有超俗脫世的智慧獨行於天地之間,淩駕於歲月之上。這種智慧便是——保養。

到這裡,或許有讀者會不屑一哂:保養不是很常見麼,市場上護膚品保健品那麼多,怎麼說得那麼玄乎。誠然,但再大的蠻力也比不上四兩撥千斤的巧力,正確的保養方法才是關鍵。以下便是保養失敗的典型例子:

蕭薔前後對比照,圖片源自網路

簡直畫風全變!在林誌玲之前,蕭薔也曾坐擁“臺灣第一美女”的雅號,因為保養方法不當,歲月的印記暴露無遺。就算有著各種化妝品的裝裱,細心的讀者依然可以察覺到前後的差異。

圖片源自網路

青春永駐,是所有人的夢想。從古時秦始皇東瀛尋藥,到現今科學界對衰老機製如火如荼的研究,無一不印證著這一點。然而從生物學角度看來,衰老是一件極其複雜的事情,往往牽一髮而動全身,更何況不同的影響因子會相互作用,產生的累積更勝於蝴蝶效應。為了對衰老的機理有個大概的影響,我們可以先從護膚的角度來入手。那麼怎麼樣才是有效的護膚保養方法呢?這得從萬惡的自由基(Free Radical)說起。

第一部分 自由基

一、自由基是何方神聖

對於一些讀者而言,自由基的概念並不陌生。在購買護膚品時,熱情的售貨員小姑娘總會笑臉盈盈地向你解釋:“自由基是對面板有害的東西,我們要消滅它們。”隨後就向你推薦各種五顏六色五彩斑斕滿目琳琅的護膚品。

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圖片源自網路

對於不熟悉護膚的讀者而言,看到這些護膚品和看到以下公式時的心情時一樣的:

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也許大概可能,有讀者會反對:“這不就是標準模型的拉格朗日量嘛,有什麼難的。”若真有如上高人,小編隻好繞道而行,以免被高人的內功所傷。不過高人的話也有道理——至少它告訴我們,再複雜的東西也是有根可循的。護膚品雖然多樣,它們的其中一個“根”不外乎就是去除自由基。那麼自由基到底是啥?

事實上,化學和生物對自由基有不同的定義。在化學上,自由基是指具有未配對最外層電子(最高能級的電子)的原子、分子或離子基團[1]。中學化學告訴我們,最外層電子未配對時,很容易從其他地方奪取一個電子(也就是氧化目標物)以達到穩定,所以自由基可以通過奪取電子來破壞某種物質的結構。

圖片源自網路

生物學隻關心出現在生物體內的自由基,一般指活性氧簇

(以下用ROS表示),也就是含氧元素的活性分子或化學基團。除了氧化生物分子以外,有的ROS還起到促進細胞間溝通的作用,例如80年代發現的一氧化氮[2],所以ROS並不都是壞傢夥,也有出淤泥而不染之輩。我們平常所談到的自由基其實主要是這幾種:

圖片源自網路

所以下文中談到的自由基都是、、和。是由其他幾種自由基產生的,不納入討論。

值得一提的是,由於分子和細胞生物學的迅速發展,自由基的研究在21世紀的今天變得非常熱門。不同領域的人通過不同的角度研究自由基:

二、自由基的產生

那麼自由基是如何產生的呢?機製很多,如下圖所示。

圖片源自網路

不過大體上可以分為體內因素(炎症、氧化磷酸化等)體外因素(輻射、汙染物等)[4]。三大營養物的代謝過程(呼吸作用)中都能產生自由基,下圖很好地解釋了這一點。

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總之,氧氣因為沒有得到足夠的電子,食不飽力不足,沒法變成水,就隻好化身為自由基報復社會了。這和燃料因不完全燃燒產生汙染物頗為相似。

值得注意的是,以糖類為例,儘管糖的代謝有糖酵解(Glucose)檸檬酸迴圈(Citric acid cycle)電子轉移鏈(Electron transport chain)三條路徑,自由基和大部分ATP(生物體內的儲能、功能分子)的生成都發生在電子轉移鏈的過程中,糖酵解和檸檬酸迴圈隻提供少量ATP[5]。

電子轉移鏈,圖片源自網路

所以歸根結底,自由基的形成其實是某些分子(或化學基團)最外層電子(分子外的電子軌道是由多個原子的電子軌道疊加而成,又名雜化軌道,其根本原因在於電子自旋的疊加[6])被奪走的過程。要想消除自由基,就必須想辦法防止這些分子被氧化(最外層電子被奪走)

三、自由基為什麼有害?

儘管少量自由基對人體是必須的[3],多餘的自由基實在是“萬惡之源”——各種癌症、各種精神退化疾病(阿爾茨海默病、帕金森綜合症等)、心血管疾病、糖尿病、高血壓等等都有它的身影[4]。美國生物學兼醫學家Denham Harman甚至在1956年提出了“自由基學說”,認為器官的衰老(注意並不是細胞的衰老,因為直到1965年,細胞的衰老過程才得到科學界的重視)是由於自由基的長期累積而形成的[7]。儘管這個理論存在漏洞,但足以說明自由基的普遍性和危害性。

Denham Harman (1916-2014),圖片源於網路

自由基的危害主要體現在以下幾點:

圖片部分來源於https://www.youtube.com/watch?v=IhvyFBecgAY&t=595s

讀者能想到的不良生理反應,它全都要分一杯羹。這也難怪科學界一直對它頗有興趣。

四、消滅自由基

老鼠過街,人人喊打。更何況自由基的影響力遠勝老鼠,不僅人人喊打,人體內的每個細胞都會參與戰爭。若非如此,小編怕是早就一命嗚呼了,哪裡還能安如泰山地在這裡編排文字。

事實上人體自身產生的很多物質就可以中和掉自由基。例如超氧化物歧化酶(又名SOD,大寶SOD蜜的主要成分)、穀胱甘肽(美白針的主要成分)、過氧化氫酶(Catalase)和褪黑色素(Melatonin)等[8][9]。正常情況下,這些物質能夠正常地清除人體內多餘的自由基。但細胞產生這些物質的機能被抑製後(紫外線輻射、尼古丁、大氣汙染物等的幹擾),自由基就在這場戰役中佔據了上風。這便是紫外線、尼古丁、大氣汙染物的毒理性來源之一(當然這些汙染物也能直接產生自由基,例如紫外線可以直接激發水分子中的最外層電子,生成羥基自由基

當然我們也可以從食物和各種保健品中尋找同盟,共同對抗自由基。這些盟友通常都是抗氧化物,包括維生素A、維生素C、維生素E等(這些物質必須從外界獲取)。很多養生保健品的主要成分就在於此。

第二部分 護膚的基礎

一、護膚的本質

到此為止,小編還並沒有說明護膚和自由基的關係。其實在之前,小編只是聽說護膚和自由基“密切相關”,但並不十分清楚兩者間到底關係如何。是形同陌路,是曖昧不清,是相敬如賓,還是已經海枯石爛?畢竟護膚和衰老的宗旨還是有些不同的!護膚除了抗衰老以外,還有保溼、去油、光滑、祛痘、和防曬等諸多大事要辦。

於是小編上網搜尋答案。也許因為牽扯範圍太多太廣,對於護膚的看法眾說紛紜。國內比較流行的步驟大概是這樣的:

圖片源自網路

小編花了不少時間,調動了全身上下能聽從指揮的器官,結合了二十多年來的豐富閱歷,才模模糊糊恍恍惚惚地領悟到了以下哲理:1.“潔面”是一個動詞,是指用清水洗臉,不要像上圖那樣用護膚品洗臉;2.“霜、液、水”之間是有微妙差異的,就像賈島寫詩喜歡推敲一樣,不同的詞不能亂用;3.“精華”是名詞不是形容詞,要在貼了面膜用了爽膚水以後方可使用,不得有誤;4.爽膚水不是普通的水,它也是一種價格不菲的護膚品,要像親人一樣好好善待它;5.精華和眼霜都不能稱作乳液,面霜才是乳液。

“或許大俠郭靖領悟降龍十八掌時感覺也不過如此吧”?小編哈哈大笑,又回頭看了看“標準模型的拉格朗日量”

似乎也沒那麼難了!正當暗自為自己的機智沾沾自喜時,小編在WebMD(美國月瀏覽量最大的健康資訊網站)上看到了這樣的流程[10]:

真是簡單粗暴!因為我們知道,面板類型分為油型、混合型、乾燥型和敏感型,每種類型的面板都有不同的針對方法:

  1. 油型:油(就是脂肪)會堵塞毛孔,所以最好先用爽膚水(toner)擴張面板毛孔,然後使用不含油的潔面產品;

  2. 混合型:隨意,只要清洗地太誇張;

  3. 乾燥型:要避免去油,所以不要用脂溶性潔面產品(含非極性分子,如酒精)和熱水清洗

  4. 敏感型:在乾燥型的基礎上,使用含蘆薈、綠茶的潔面產品。臉上有粉刺者應該屬於這一類型。

而且潔面過後我們需要做的只有潔面(清除角質)保溼防曬[10]。這個簡單步驟不像國內的護膚步驟一樣讓你領悟那麼多“人生哲理”,但是直指本質。就算讀者不幸忘記了本文的所有內容,也不要忘記這三個基本點。

二、本質的本質

那麼護膚為什麼隻需要潔面、保溼和防曬呢?其實關於防曬的重要性,本文第一部分已經做出了主要的解釋——就是防止紫外線產生自由基。當然除此之外,過量的紫外線輻射也會累積黑色素(Melanin)產生黑斑,還會誘發基因突變,所以在陽光強烈的室外,防曬才是最重要的護膚步驟,畢竟預防始終大於補救。我們一般用SPF(防曬指數)衡量防曬霜效率,下面是spf詳細定義。

圖片來自網路

防曬又分為化學防曬物理防曬,前者靠化學成分吸收分解紫外線,後者則在面板表面形成保護膜,反射紫外線。總體說來,化學防曬霜SPF指數更高,價格較低,但可能會對面板產生刺激,能吸收的紫外線光譜也沒有物理防曬廣。

潔面其實是去除面板最外層角質的過程。角質(stratum corneum)由多層死亡的細胞組成,在一定程度上阻礙了面板的滲透性,影響面板對營養物的吸收[11]。但是,角質同時也構成了面板的天然屏障,能防止汙染物和紫外線對面板的傷害。所以去角質不能過度,否則會損害面板。這也是為什麼猛藥類護膚品不受專家待見的原因。

至於保溼,其實也可以用自由基來解釋。因為面板衰老的過程也是面板失水的過程,而失水的根本原因在於膠原蛋白(Collagen)彈性蛋白(Elastin)的缺失,以及真皮下表皮中血管的收縮(導致運輸到面板的水分減少)[12]。下面是角質層往下,也就是真皮層的概況。

所以市場上的保溼產品一般有以下作用:1.修復或補充膠原蛋白;2.修復或補充彈性蛋白;3.補充透明質酸。血管的收縮舒張一般靠人體內分泌(血管收縮素、腎上腺素、去腎上腺素等)和自動神經系統(交感神經)來控製,護膚品不容易達到這一效果。

三、護膚品的選購

對於初學者而言,五花八門的護膚品著實讓人摸不著頭腦,所以售貨員小姑孃的話就成為了檢驗真理的唯一標準。那麼護膚品該如何選購呢?知乎上的一個帖子給出了非常精彩的回答:https://www.zhihu.com/question/35212833。這篇文章也讓小編收穫不少。

這個題主主要站在化學的角度來考慮護膚,而小編則同時站在生物和化學的角度,更偏向於生物。生物遠比化學複雜,化學上成立的事情,還需要在生物體內(或培養基內)進行大量實驗後,方可得出結論。

例如一方面,這位題主忽略了對面板種類的劃分,這在潔面的環節中是至關重要的;另一方面,這位題主說“各種酸類、高濃度VC(維生素C,小編注)、高濃度煙醯胺(具有生物活性的維生素B3,小編注)、A醇(維生素A等轉換產物,小編注)等等都算是猛藥”。誠然,有一些研究表明這些物質在口服的情況下確實對身體有害(人體有很強的酸鹼平衡能力,普通的酸鹼並無害處),但護膚和口服並非一回事——面板的吸收和人體內的吸收具有很大不同。或許這些物質加大劑量後對面板確實有害,但可以確定的是,這些物質就算有害於面板,其害處也遠小於紫外線、大氣汙染物、尼古丁等。至於這些護膚品該用多少,可以根據讀者的自身習慣和情況來確定,沒有統一標準。

不過小編非常贊同這位題主的一個理念——精簡護膚,也就是潔面、保溼和防曬三部曲,不需要考慮各種霜、液、精華、乳、水等等。大道至簡,再複雜的事物都可以通過非常簡單的道理來描述。這也是小編推崇的代數思想的一大體現(參考小編的另一篇文章《從範疇論到物件導向程式設計》[13])

四、案例分析——SK-II 神仙水

脫離了實際的理論總讓人感到抽象。這一節我們以神仙水為例,來一點實戰

SK-II 神仙水(面部護理精華)在護膚化妝界的地位堪比普拉達古奇香奈兒在挎包界的地位。一些女性讀者在看到這幾個字時,兩眼不知不覺透射出斑斕的光芒。接下來讀者可以看到,這和酒鬼看到茅臺時的反應是一樣的。

圖片源自網路

根據維基百科,SK-II是在上世紀七十年代創立於日本的。當時一群科學家(不知道是生物學還是化學家,也有可能是一群數學家)在參觀某個酒廠時,發現酒廠工人的雙手細膩白嫩。經過研究發現,這是一種酵母菌提取液(又名Pitera)的神奇功效,SK-II公司也因此而成立。

神仙水的主要成分如下(來自SK-II官網)

可見神仙水主要“神”在酵母菌(根據讀者的英文經驗,這種酵母菌可以翻譯為“半乳糖酵母菌”),因為其他幾種成分都隨處可見。這和茅臺的釀造過程有相似之處,或許酵母菌等獨特性決定了它的價格。然而——

圖片源自亞馬遜官網

可見這種提取液成本並不高。或許SK-II的價值更多地體現在它的品牌效應上。

若想瞭解更多護膚品的成分情況,可以查詢:http://www.cosdna.com/cht/product.php。這個網站是成分控的最愛,不過從生物實驗的複雜性看來,這個網站上的分析未必靠得住,隻起到參考作用。

第三部分 總結及其他

我們可以看到,就算是保養與護膚這個老生常談的話題,背後牽連著的科學知識實在不少。而且就如何選用護膚品而言,依然存在非常普遍的爭議,其很大一部分原因在於不同人的習慣、知識背景和生理狀況都存在差異。要正確地認識這個問題,就必須全局性地考慮問題,儘管要做到這一點實屬不易。

護膚品行業雖然和化學關係更為密切,但始終還是要用在面板上的,我們一定不能忽視生物學,尤其是細胞分子生物學(Molecular and cell biology)層面的效應。儘管細胞和分子生物學有著古老的歷史,然而大部分人沒有意識到的是,因為各種技術的進步,這個學科在近三十年來發展極為迅速,遠勝其他任何學科。由於相關研究數不勝數,每天都會湧現大量新成果,人們似乎已經對這個學科的發展習以為常了。事實上根據SJR(最權威的期刊排名機構)的排名,排名前五的期刊全部和細胞分子生物相關,排名前十的有八種期刊和它相關[14]。

和傳統學科不同,由於細胞分子生物學日新月異,這個學科並不存在標杆式的“經典教材”,因為任何相關教材上的內容有很大的時限性,甚至可能被新發現所顛覆!例如關於生物的分類,我們中學教材把生物分為六界(動物、植物、病毒、真菌、原生生物、原核生物)。事實上在1990年,就有人在“界(Kingdom,回憶一下界門綱目科屬種的概念)”之上加了一個“域(Domain)”的概念,這一分類方法也逐漸被科學界所接受[15]。隻不過國內的教材尚未作出修正。

再比如說文獻[15]是美國最流行的細胞生物學研究生教材(2012年最新版)。這本書厚達700頁,但是彩圖眾多,結構層次分明,課後問題角度多變發人深思,是一本不可多得的精彩教材。

細胞內運輸物資的方式

但就算是這麼一本神書也是有疏漏之處的,因為細胞生物學方面很多最新的進展都未來得及囊括其中。例如2013年(注意這本書最新版是2012年)開始對基因工程界產生顛覆性影響的CRISPR(讀作——克瑞斯爬二)-cas9技術(儘管這項技術之前就有,但13年得到了突破性進展,小編以後會詳細介紹),在本書中隻字未提。

所以,二十一世紀不僅是大資料的時代,也是細胞和分子生物學的時代,兩個學科間會像二十世紀的數學和物理的一樣,相互影響,相輔相成。但由於門檻較高,涉及面太廣,相關科普工作困難重重,生物學的最新進展尚不為大眾所知。這也是小編未來要做的事情之一。

最後,引用文獻[15]中的一句話。

參考文獻:

[1] IUPAC Gold Book, Radical (free radical).

[2] V.I. Lushchak, Free radicals, reactive oxygen species, oxidative stress and its classification.

[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Radical_(chemistry)#Reactive_oxygen_species

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Reactive_oxygen_species#Exogenous_ROS.

[5] P.N. Campbell et. al, Biochemistry Illustrated. 5th edition.

[6] D. Griffiths Introduction to quantum mechanics.

[7] https://en.wikipedia.org/wiki/Free-radical_theory_of_aging#cite_note-1

[8] Julio F. Turrens. Mitochondrial formation of reactive oxygen species.

[9] Tan DX, et. al, Functional roles of melatonin in plants, and perspectives in nutritional and agricultural science.

[10] http://www.webmd.com/beauty/ss/slideshow-skincare-routine

[11] S. Andrews et. al, Recovery of Skin Barrier After Stratum Corneum Removal by Microdermabrasion.

[12] https://dermalstore.com/stem-cell-anti-aging-science/

[13] http://dy.163.com/v2/article/detail/CCPPKUML05118CTM.html

[14] http://www.scimagojr.com/journalrank.php

[15] B. Alberts et. al, Essential Cell Biology. 4th edition.

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