掃描電子顯微鏡對(duì)化妝品的研究和開發(fā)

自古埃及時(shí)代以來(lái)，化妝品已被用于美化人們的容貌。 因此對(duì)化妝品的研究不僅涉及新產(chǎn)品的開發(fā)，現(xiàn)有產(chǎn)品的分析和提升，還涉及產(chǎn)品組分與組織的相互作用。 在這篇博客中，將介紹三個(gè)關(guān)于化妝品行業(yè)研究與掃描電鏡（SEM）之間聯(lián)系的例子。

研究氧化銅納米材料對(duì)不同上皮細(xì)胞的毒性

因?yàn)榧{米顆粒存在潛在毒性，在化妝品的使用中被廣泛討論。在 Ude 等人的研究中，檢測(cè)了氧化銅納米材料對(duì)不同上皮細(xì)胞的毒性。[1]

大量納米材料可供選擇，尺寸、組成、比表面積、荷電、形狀和溶解度都各不相同。 以上所有這些因素都會(huì)影響納米材料的生物效應(yīng)。

金屬納米材料，例如氧化銅（CuO）顆粒是可溶的，并且可通過(guò)顆粒效應(yīng)或離子介導(dǎo)效應(yīng)而產(chǎn)生毒性。 人類很有可能攝入氧化銅納米材料，但目前對(duì)于潛在毒性的了解甚少。

Ude 等人除了在細(xì)胞培養(yǎng)材料上使用掃描電鏡（SEM）之外，還選擇 Caco-2 細(xì)胞系來(lái)研究這些納米材料的潛在影響。 他們的研究清楚表明， CuO  納米材料的影響與硫酸銅（CuSO 4）納米材料相當(dāng) 。

掃描電鏡（SEM）成像證實(shí)了  CuO  和 CuSO4  納米材料對(duì)單層 Caco-2 細(xì)胞的毒性。 這表明由于緊密連接功能障礙，化學(xué)物質(zhì)和病原體等物質(zhì)可能會(huì)穿過(guò)腸屏障。

圖1：除臭劑的掃描電鏡（SEM）圖像。 化妝品由非常復(fù)雜的成分組成，通常含有顆粒。

研究二氧化鈦納米粒子對(duì)大腸桿菌的影響

仍然是納米粒子的研究，但是一個(gè)不同的模型系統(tǒng)。 Planchon 等人進(jìn)行了一項(xiàng)研究 [2] ，該研究集中在二氧化鈦納米粒子對(duì)大腸桿菌的影響。 如之前所述，二氧化鈦納米粒子濃度為10ppm以上，開始顯示出對(duì)大腸桿菌的毒性 ，但也說(shuō)明部分細(xì)菌群體能夠適應(yīng)并存活。  

掃描電鏡（SEM）結(jié)果顯示一些細(xì)菌被二氧化鈦顆粒完全覆蓋，而大部分細(xì)菌仍然沒(méi)有納米顆粒。 這一不均勻性導(dǎo)致蛋白質(zhì)組和代謝組的差異。 為了確定生物多樣性的影響，該研究建議分析大量樣本，以降低不必要的變量影響。  

Planchon 等人的研究表明，將大腸桿菌暴露于二氧化鈦納米顆粒會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌變異分化。 其中一部分細(xì)菌能夠適應(yīng)應(yīng)激并暫時(shí)存活，而另一部分細(xì)菌則無(wú)法適應(yīng)并死亡。 該研究嘗試結(jié)合蛋白質(zhì)學(xué)和代謝學(xué)，為研究納米粒子的生物效應(yīng)提供了突破，并能更精確對(duì)毒性評(píng)估。

檢查牙膏的特性

Pinto 等人的一項(xiàng)特別研究，旨在表征牙膏特性，因?yàn)樗鼈兪欠锏闹饕獊?lái)源 [3]。 通過(guò)配方改良，例如添加三氯生 ，硝酸鉀或氯化鍶 ，以增強(qiáng)療效 。 

該研究小組的目標(biāo)是通過(guò)掃描電鏡（SEM）和能譜儀（EDX） 對(duì) 12 種牙膏的特征進(jìn)行分析。 將牙膏在 650℃ 下灰化，然后通過(guò)掃描電鏡（SEM）成像和能譜儀（EDX）分析。 該研究得出結(jié)論：由于牙膏中包含許多成分，每位患者應(yīng)該進(jìn)行自我評(píng)估以匹配自己的需求。

走出化妝品行業(yè)

圖2a和b：頭發(fā)的掃描電鏡（SEM）圖像。 左邊的圖像為健康發(fā)質(zhì)，右邊的圖像是有損發(fā)質(zhì)。

通過(guò)這三個(gè)例子，希望可以了解掃描電鏡（SEM）如何成為化妝品行業(yè)的研究工具。 但是，當(dāng)我們走出化妝品領(lǐng)域時(shí)，掃描電鏡（SEM）的研究應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)

[1] Impact of copper nanomaterials on differentiated and undifferentiated Caco-2 intestinal epithelial cells; assessment of cytotoxicity, barrier integrity, cytokine production and nanomaterial penetration, Ude et al, Particle and Fibre Toxicology (2017), 14:31.

[2] Metabolomic and proteomic investigations of impacts of titanium dioxide nanoparticles on Escherichia coli, Planchon et al., PLOS ONE, Juni 1 (2017)

[3] Characterization of Dentifrices Containing Desensitizing Agents, Triclosan or Whitening Agents: EDX and SEM Analysis, Pinto et al., Brazilian Dental Journal (2014) 25 (2): 153-159