富勒烯(Fullerene) 是單質碳被發(fā)現(xiàn)的第三種同素異形體,是一種完全由碳組成的中空分子,形狀呈球形、橢球形、柱形或管狀。富勒烯在結構上與石墨很相似,石墨是由六元環(huán)組成的石墨烯層堆積而成,而富勒烯不僅含有六元環(huán)還有五元環(huán),偶爾還有七元環(huán)。C60是含有眾多雙鍵、具有獨特籠型結構的三維芳香化合物,它的60個位于頂點上的碳原子組成了球形32面體,其中有12個面是五邊形,20個面是六邊形。這種結構類似于日常生活中所見到的足球,因此也被稱作“足球烯”。這種特殊的結構使它具有特殊的超導、強磁性、耐高壓、抗化學腐蝕等優(yōu)異的性質。在超導材料、光電導材料、化妝品、納米粒子材料、生物醫(yī)學等領域應用前景廣闊。
值得一提的是,任何由碳一種元素組成,以球形、橢圓形、柱形或管狀結構存在的物質,都可以被叫作富勒烯,富勒烯指的是一類物質。那么為什么說它是第三種同素異形體呢?這對于學過化學的讀者們應該不陌生,我們所熟知的碳的兩個同素異形體,分別是鉆石和石墨。誠然,碳也有著兩種不同的命運,一種是廉價易得的石墨,一般可用來做鉛筆;另一種則是價格高昂的鉆石,光芒璀璨地躺在珠寶店里等待人購買。同一種物質的兩種同素異形體卻有著不同的命運。
作為“主角兒”,富勒烯靠實力說話,開發(fā)出第三種用途。1985年,富勒烯正式被英國化學家哈羅德·沃特爾·克羅托博士和美國賴斯大學的科學家理查德·斯莫利、海斯(James R. Heath)、歐布萊恩(Sean O'Brien)和科樂(Robert Curl)共同制出,緊接著,1996年他們因此獲得諾貝爾化學獎。因為這個分子與建筑學家巴克明斯特·富勒的建筑作品很相似,為了表達對他的敬意,所以將其命名為“巴克明斯特·富勒烯”(巴克球)。
富勒烯是一類物質,包含多種不同的形態(tài),每種形態(tài)可能會對應一到幾種性質,因此,富勒烯是種具備“多面人生”的物質存在。目前發(fā)現(xiàn)的種類有巴基球團簇、碳納米管、巨碳管、聚合物、納米“洋蔥”、球棒相連二聚體、富勒烯環(huán)、巴克球。當然,不是所有的形態(tài)目前都能運用到一定的領域中。如納米“洋蔥”目前運用在潤滑劑領域,碳納米管運用在電子和航空領域。
由于C60分子能與生物系統(tǒng)相互作用,富勒烯在生物化學方面有著廣泛的應用。功能化的C60衍生物可以光誘導剪切DNA,形成具有特殊功能的光誘導電子運輸的載體。Toniolo等報道一種水溶性C60—多肽衍生物,該物質可能可以抑制HTV-1蛋白酶,說明富勒烯對于HIV病毒可能有抑制作用。它能抑制HIV病毒對人體細胞的感染。雖然目前它還沒有真正進入醫(yī)藥領域,但是發(fā)現(xiàn)其這一特性對于艾滋病和腫瘤的治療有很大的意義。
另外,富勒烯還可能對人類單核白血球存在趨藥性。黃文棟等制得對癌細胞同樣具有很強殺傷力的水溶性C60—脂質體。臺灣科學家報道過一種含有多個羥基的C60衍生物,它能產生超氧陰離子自由基,從而達到清除破壞能力很強的羥基自由基的目的,若將放射性元素置于C60分子內,再注射到癌變部位,可以增加放射治療的效果,產生很小的副作用。
除此之外,富勒烯在原子級光開關、電泳顯示、隧道二極管、雙層電容器、光電成像、表面涂層、增強金屬強度、氣體儲存、氣體分離等領域也有廣泛應用。由于具有納米管狀結構,因此富勒烯具有較高的強度和延展性。其特殊的化學結構以及金屬物質的參雜,使得它具有超導性。鑒于富勒烯有球狀的形態(tài),這種球形結構是目前科學家發(fā)現(xiàn)的最圓的分子,這種結構使得它的潤滑性狀十分優(yōu)越(相較石墨的層狀結構,C60的更好)。此外,由于它在低溫環(huán)境下可以升華,使得它既容易成膜,也容易通過一些技術將其進行轉化,鉆石就是一個很好的證明。
相信了解了上面這些,你對富勒烯這種物質有了全面的了解,接下來讓我們來看一下它在化妝品方面的功效。
眾所周知,維生素C具有抗氧化性,但富勒烯C60的抗氧化能力是維生素C的125倍。除了抗氧化作用外,富勒烯C60還可以有效地清除活性氧自由基,具有活化皮膚細胞、預防衰老等作用。Dr.MeEwen等首次提出了“維他命C60自由基海綿”的概念,C60經過研究和開發(fā),已經可以添加在化妝品中使用,這無疑是一個新的具有無限潛能的發(fā)展領域。近年來,富勒烯C60成為日本最熱門的肌膚保養(yǎng)成分,盡管價格十分昂貴,但因為其具有超強的抗氧化效果,因而得到了很多高端消費者的青睞。從1990年開始,對于富勒烯C60在清除自由基功能方面的研究就有很大的發(fā)展,許多的科研成果都證實富勒烯C60是一種很強效的自由基清除分子,抗氧化劑很強。
目前被應用到化妝品中的富勒烯原料有兩類,一類是水溶性富勒烯,使用水溶性高分子PVP將富勒烯分散成水溶性的化妝品原料,也是較早應用的富勒烯原料;另一種是油溶性富勒烯,它是使用植物性角鯊烷作為溶劑所制得的富勒烯原料。最一開始富勒烯是被日韓國家應用美容行業(yè)中。隨著產品的的推廣和效果的口耳相傳,富勒烯逐漸被各國配方師所青睞。
富勒烯對皮膚的作用主要有美白、抗皺、抑制痤瘡、促進毛發(fā)生長等。那么讓我?guī)Т蠹伊私庖幌赂焕障┰诨瘖y品中如何發(fā)揮其作用呢?
前面我們提到,富勒烯能夠親和自由基。自由基對于皮膚的影響,主要表現(xiàn)為使皮膚氧化衰老,其主要原因是它對皮膚基底膜的破壞,使得皺紋生成。自由基還會活化黑色素細胞,這就造成我們肉眼看得出來的皮膚皺紋、暗黃、長斑。而一旦皮膚狀態(tài)變差,隨之而來就是各種皮膚問題如痤瘡等。富勒烯高度親和自由基,可以將自由基對肌膚的一系列影響降到最低。
富勒烯對皮膚中的活性氧具有清除作用。我們先了解一下造成皮膚色斑的原因:UV的輻射造成皮膚中活性氧的增加,在活性氧的影響下,肌膚產生黑色素細胞刺激素、白細胞介素等物質,進而活化了黑色素細胞,刺激黑色素細胞中酪氨酸到黑色素的轉化,最后色素沉積,造成了色斑。
抑制色斑的美白劑有很多,但是富勒烯的作用方式與其他美白劑不同。富勒烯從線路的源頭入手,直接清除活性氧,從而避免活性氧對肌膚的影響。此外,雖然殘存的少量的活性氧依舊可以刺激皮膚細胞產生各種信號,而此時富勒烯還可以阻斷信號的傳遞,從而保證這條線路不能往下進行。一切可以形成色斑的途徑被切斷,這正是富勒烯的奇妙所在。
富勒烯有助于改善毛孔粗大。毛孔粗大的原因是皮脂腺分泌過度,還有毛孔周圍角質層粗大造成的毛孔粗大,這樣的皮膚狀況很容易會形成黑頭和粉刺。富勒烯能恢復毛孔凹陷等造成的碗狀結構,恢復肌膚狀態(tài)。
對于皺紋,富勒烯能降低皮膚中MMP-9(膠原蛋白分解酶)的活性,從而避免肌膚中膠原蛋白(基底膜)的分解流失。
說了這么多優(yōu)點,你是否擔心富勒烯是否安全對皮膚無傷害呢?其實完全不用擔心太多,富勒烯在經過實驗驗證后,已經被證實是一種安全的化妝品原料。因此富勒烯在使用過程中容易掌控用量,效果安全可靠。
雖然富勒烯功能很多,它在抗氧化方面效果突出,但是在美白去皺方面卻表現(xiàn)得不夠明顯,性價比不如用來美白的煙酰胺和專門去皺的多肽維A醇。無論是從不論是從新原料的研發(fā)和應用角度考慮,還是
不論是從新原料的研發(fā)和應用角度考慮,還是和市面上的同類產品去作對比,富勒烯的研究推廣還具有非常大的難度。盡管“諾貝爾獎”的光環(huán)確實可以增加它的可信程度,但我們還是希望廣大讀者理性種草,畢竟這個物質價格也十分昂貴。如果預算不高,還是建議大家先把手頭各種經典成分用好。倘若在抗氧化方面想嘗試新鮮有效的產品,富勒烯一定不會讓你失望。