淺談高校產學研合作促進護膚品原料開發及技術創新
發布人：暨源生物 發布日期：2020-06-02
近年來，國內化妝品行業蓬勃發展，化妝品市場規模持續壯大，中國的化妝品市場已經成為全球最大的新興市場。根據歐睿咨詢預測，預計2019年-2023年，我國化妝品行業將維持8.3%的復合增速，國內化妝品行業發展空間巨大。 雖然中國化妝品行業市場規模位居世界第二，但是國產品牌的占有率低，不到20%市場份額。主要原因是國內護膚品行業發展起步較晚，法規與標準建設相對滯后，企業品牌意識薄弱，研發投入不足，品牌根基不牢，消費者對國產品牌的信任度不高等。因此，加大研發投入和技術創新，提高國內護膚品的產品質量，建設具有核心競爭力的民族品牌，重建消費者對國產品牌的信任是當前護膚行業迫切需要解決的問題。 護膚品行業發展的核心是護膚品原料的技術創新。隨著生物技術的發展，其應用領域也逐漸拓寬，因為其獨特的優勢而逐漸被應用于護膚品原料開發。由于國家政策等多方面因素，高校在研發方面具有政府資金支持和人才優勢，研發實力相對較強，但是高校往往在產業化和技術成果轉化應用方面缺乏經驗，所以很多技術成果僅停留在樣品階段。相反，企業由于研發資金受限，更注重工藝配方和技術應用等方面的研發。如何推動校企合作，資源優勢互補，也是推動護膚品產業快速發展的重要因素。 1 中國護膚行業發展現狀分析 1.1 護膚品市場分析 隨著經濟發展、人們生活水平不斷提高，越來越多的人在追求時尚、追求美的同時，也越來越注重肌膚的健康保養。目前，我國民眾已處于廣泛使用基礎護膚品的階段，由此也帶動了護膚品行業市場規模的不斷發展壯大。 2018年，國內化妝品市場規模約為4105億元，其中護膚品規模約2122億元，占比52%，是化妝品行業第一大品類。預計2020年國內護膚品核心消費人群將突破4億。 1.2 護膚品原料市場分析 近年國內化妝品行業快速增長，中國化妝品（尤其護膚品）原料市場不斷壯大，涌現出一大批國產化妝品原料公司。護膚品的產品功效、成份偏好、安全性等更加細化，補水、保濕、美白、祛斑、抗衰老、防曬這些概念將會越來越受到消費者的認同。對獨特宣稱和獨特功效的需求導致功效型活性原料市場高速增長，市場空間巨大。 活性原料自誕生以來，一直備受化妝品市場和消費者的青睞。從最初的以滋潤、防護、保濕等基礎護膚為主的油脂類原料，發展到后來的以美白、嫩膚、抗氧化為主要功效的純天然植物萃取物，再到當前流行的以修復、抗老化、舒緩敏感等為基礎的生物活性原料。產品開發需要科技創新，而原料技術創新始終是護膚品創新的核心。可以預見，生物活性原料，尤其是生物活性蛋白與多肽類原料，將是未來護膚品原料的另一個爆發點。 生物活性蛋白質與多肽類原料與常規原料不同，見圖1。它采用了完全不同的作用或起效方式，通過與皮膚特定靶細胞上特定受體相結合，啟動細胞內某一個或幾個信號通路來調控細胞的生理功能而發揮作用，其作用機理相對明確，作用效果更為直接、精準。 2 生物技術在護膚品原料開發中的應用 在護膚品原料的開發與應用中，目前主要涉及到三大生物技術：基因工程、發酵工程以及細胞工程。 2.1 基因工程 基因工程是將目的蛋白/多肽的 DNA與載體在體外重組，然后把重組后的DNA分子通過一定手段導入工程細胞（細胞、細菌、酵母等，見圖2），利用工程細胞作為“生物工廠”來生產所需目的蛋白或多肽的技術。近年來，基因工程蛋白重組技術及其制劑以其顯著的優勢在化妝品及原料中得到了廣泛應用。 近年通過基因工程方法已生產出多種具有護膚功效的活性蛋白或多肽，如金屬硫蛋白MT、超氧歧化酶SOD、膠原蛋白、類人膠原、纖連蛋白、乳鐵蛋白、溶菌酶等，因其具有獨特的生物學活性開始廣泛應用于功效性護膚品的開發。 2.2 發酵工程 從SK-Ⅱ到“小黑瓶”、“小棕瓶”的誕生，人們對微生物發酵產物在護膚品中的應用變得越來越熟悉。微生物發酵過程中，微生物產生的各種酶可破壞植物細胞壁使細胞內活性成分充分提取出來。另外，通過微生物轉化可產生更多有利于皮膚保養的活性小分子物質或次生代謝產物，而傳統植物提取物只有植物自身含有的活性成分。相對其他來源原料，微生物發酵原料使用更加安全、更接近天然，天然植物發酵見圖3。 肽源生物開發的積雪草雙菌發酵濾液，是利用積雪草作為底物，先后在乳酸菌和酵母菌作用下，利用微生物天然的酶系統及生物轉化能力使積雪草中的活性成分充分釋放出來，并經過發酵過程產生大量的活性物質。整個過程無任何有害物質添加，確保了其天然、有效與安全。積雪草雙菌發酵濾液具有修復、抗炎、抗皺、祛除妊娠紋等功效，在功效上明顯優于積雪草提取物。華熙生物等將糙米催芽后磨粉制成米漿，后酶解，加酵母菌發酵，對發酵液進行過濾除菌制成糙米發酵濾液。此原料主要用在護膚品和洗發產品中，最大限度的保存糙米內的Y-氨基丁酸、植酸、阿魏酸、谷胱甘肽、維生素E及礦物質等活性成分，具有促進皮膚細胞損傷修復抗氧化等功效。以天然植物、果蔬、五谷或中藥材等作為底物，利用微生物發酵和生物轉化的方法研發新型天然活性原料將成為化妝品原料開發領域新發展趨勢之一。 2.3 細胞工程 細胞外基質由膠原蛋白、非膠原蛋白、彈性蛋白、蛋白聚糖與氨基聚糖組成。細胞在增殖和分化過程中會產生大量代謝產物，如細胞因子、生長因子等，共同組成了細胞生存的內環境，對細胞的增殖、分化及組織形成有著極其重要的作用。大量的研究成果顯示，皮膚細胞生長的微環境和皮膚的狀態密切相關。 3 產學研合作與技術創新 技術創新是企業的命根子。只有擁有自主知識產權和核心技術，才能生產具有核心競爭力的產品，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。國內大多數企業研發投入相對較少，研發基礎相對薄弱，面對廣闊的市場，開發出來的產品缺乏核心競爭力和技術優勢。高校在科研經費、研發條件和技術人才等方面相對有優勢，在前期應用基礎研究方面具有很好的工作基礎。但現階段，出于種種原因，高校層面輸出的研究成果大多僅限于專利、文章等，不能及時將專利技術成果轉化為生產力。 如何打通高校和企業之間這座橋梁，實現校企之間優勢互補，對于企業、高校及行業產業的發展都具有十分重要的意義。筆者團隊與國內多家生物醫藥、醫療器械及護膚品生產企業開展產學研合作與技術成果轉化，積累了一定經驗，現進行歸納小結，為國內同行開展高校產學研合作與技術創新提供參考與借鑒。 3.1 產學研合作助力行業轉型升級 20世紀90年代中期，祛斑、果酸換膚風靡一時，非法添加或不規范的操作使很多消費者皮膚屏障嚴重受損，急需一種修復皮膚屏障的護膚品。當時，筆者團隊研發的生物活性多肽類產品恰恰具有良好的皮膚損傷修復作用，于是嘗試著將生物活性多肽類應用于護膚領域。但由于這類蛋白類產品在常溫下極不穩定，限制了其應用范圍。為了解決這一難題，利用生物制劑中的凍干技術，將產品濃縮成“凍干粉”，并瞄準市場時機，主打祛斑后皮膚屏障修復的套裝產品。產品一經上市就備受矚目，相關技術成果獲國家發明專利。同時，筆者團隊以暨南大學為研發依托，建立了多個產學研合作基地和凍干制劑生產線。為了普及生物技術在護膚品開發中的應用，還聯合出版了專業論著《基因美容》，倡導了“修復美容”新理念，正式開啟了生物美容護膚新時代。 與高校開展產學研合作的成功企業還有很多。片仔癀在傳承本草領域的護膚品之外，也大力發展產學研，先后與北京大學、中山大學、上海中醫藥大學、北京工商大學、江南大學等國內知名高校合作，積極推動化妝品創新改革，讓科技助力中醫藥文化護膚品的發展，在品牌上建立堅實的研發后盾。近幾年，相宜本草與上海中醫藥大學緊密合作，將傳統的本草與現代科技結合，打造一系列本草類護膚品；愛蔻（廈門）生物技術有限公司、廈門娜其爾日化有限公司與華南理工大學簽訂ICO護膚品定制合作項目，突破私人定制護膚品科研創新不足的缺點；云南白藥集團聯合北京工商大學和北京科技大學共同成立“東亞肌膚健康研究中心”，并在天然植物創新開發、化妝品配方與工藝產品開發、化妝品功效與安全評價機理等研究進行深度合作。各大品牌在打造自己特色護膚品的道路上，圍繞中草藥、生物技術、新材料等領域積極與國內外高校與科研院所開展深度產學研合作，以求在新原料開發、生產制劑工藝等方面尋求突破與技術創新，從而提升產品的核心競爭力和護膚功效。 3.2 技術創新推動產品迭代更新 透皮吸收一直是困繞護膚品開發及其功效發揮的行業共性技術難題，常用的活性蛋白或多肽等生物大分子由于分子量大，很難透過皮膚被更深層次吸收利用。早期，不少廠家嘗試采用專用設備來增強產品的滲透與吸收，如超聲波、離子導入儀、微針等物理方式解決透皮吸收問題，使其功能得到最大程度發揮。但儀器操作需要消費者到指定場所并由專業人員操作，便利性差。為了解決這一難題，筆者團隊嘗試多種新型透皮吸收技術應用于護膚品的研究與開發。例如，穿膜肽介導透皮吸收技術、脂質體包裹技術體系、納米微乳化體系，重點解決了功能性活性物制劑的穩定性、透皮吸收等技術難題，開拓了活性多肽類原料在日化產品線的開發與應用，相關專利技術成果及其應用推廣獲得了中國產學研合作創新成果獎等多項成果獎勵。通過20年的產學研合作與技術成果轉化，筆者團隊積累的技術和研發成果先后共孵化了多家企業，為行業發展與護膚品技術創新提供了強有力的支撐。 3.3 產學研合作體會與思考 產學研合作不僅能為企業的研發注入新鮮活力，還可推動高校培養更多優秀人才，輸出更多的科研項目成果。在產學研合作中，應充分考慮到合作雙方各自的優勢與需求而選擇不同的合作模式，可以采用將研究成果一次性轉讓給企業一次性獲得收益；也可通過合作開發或委托開發的模式雙方協商共享研究成果；另外也可通過技術入股的方式參股企業獲得永久收益；還可以通過校企共建平臺的模式建立聯合實驗室或產學研基地實現雙方優勢互補、互利共贏。 在產品開發模式上，建議以市場需求為導向，采取“以短養長，長短結合”的開發模式。例如生物藥物的研發具有投入大、周期長、風險高等特點，在沒有政府資金介入的情況下，一般的企業很難承擔巨額研發費用。因此，研發經費的不足是企業面臨的首要問題。那么可利用平臺技術和階段性研究成果開發功能性原料應用于諸如護膚品、功能食品、保健品等短線產品，即可實現技術成果快速轉化又能產生短期收益，為長期新藥開發進行資金和技術的積累。 在產品創新上，可根據企業自身情況結合市場需求采用原始創新、集成創新、應用創新等創新模式。原始創新一般資金和人才等投入較大而且周期長，但是它形成的產品一般具有較強核心競爭力，產品收益高。集成創新可以借助企業自身現有產品和技術，或其他可以利用的技術成果，實現產品的功能多樣化或更新升級。應用創新可根據產品不同的應用目的和應用領域，借助一些輔助工具或方法，實現產品的應用升級，以達到使用便利或強化功效的目的。 在具體實施戰略上，建議采取啞鈴式戰略，即重研發、小生產、大市場。研發和市場具有同等的重要性，研發的產品要根據市場需求來定，市場信息決定了產品的研發方向。 另外，企業要善于運用國家各種政策，借助國家的一些項目支持或優惠政策，同樣可為企業減負。企業在不同生命周期階段，應該側重不同的科技政策與項目，包括人才項目、平臺項目、科研項目、高新技術企業政策、研發費用加計扣除政策等，爭取在各個階段給企業錦上添花。 4 結語 目前，中國是僅次于美國的第二大護膚品銷費市場，擁有廣闊的空間和機遇。然而我國在護膚品領域的綜合實力和西方發達國家比還有很大差距，國產化妝品市場占有率還很低，這里面有政策因素，也有技術因素。提高國產護膚品產品的質量和核心競爭力，需要國家、消費者及各大企業的共同努力，如國家正確的法規引導和政策支持、消費者樹立正確的消費觀和價值觀、企業要有良好的市場定位，靜下心來搞研發，不盲目跟風等。 護膚品產品的質量由兩個因素決定，護膚品原料和配方工藝。其中護膚品原料是護膚品產品的核心，護膚品產品的創新更重要的是原料創新。隨著生物技術的興起和發展，以及人們認知和要求的提高，生物技術從傳統的制藥行業漸漸向食品、保健品及護膚品行業滲透，也逐漸被消費者認可。未來生物技術在護膚品開發領域將占有不可或缺的地位，也將是護膚品具有核心競爭力不可或缺的技術。 和西方發達國家相比，中國的護膚品企業雖然己經輸在了起跑線上，但是，我們在皮膚科學、生物技術等關鍵領域的研究和西方國家并沒有明顯的差距，而這些基礎研究大多集中在高等院校。只有加強校企之間的溝通與合作，通過校企之間有效的產學研合作，實現優勢互補，在護膚品領域我們才能在最短的時間里實現彎道超車。
圖1 生物活性蛋白質與多肽的作用方式示意圖
圖2 基因工程生產活性蛋白原料示意圖
圖3 天然植物發酵示意圖
