基于專利公開的玻色因技術研究進展與趨勢

玻色因（Pro-Xylane）是一種具有抗皺功效的糖蛋白混合物。作為歐萊雅集團的“當家花旦”，玻色因受到全球消費者的喜愛。本文梳理了玻色因專利技術概況，結合具體專利技術，從玻色因的功效及機理、結構篩選、制備方法、配方技術等方面系統(tǒng)梳理了玻色因相關技術的研究進展，為玻色因后續(xù)研究提供借鑒。

關鍵詞：玻色因；專利，制備；配方；機理

玻色因（Pro-Xylane）是由羥丙基四氫吡喃三醇（hydroxypropyl tetrahydropyranitol）、丙二醇和水組成的混合物。目前，業(yè)界通常將其中的活性成分—羥丙基四氫吡喃三醇稱為玻色因[1]。玻色因是一對兒非對映異構體。作為歐萊雅集團重要的抗皺活性成分之一，玻色因被添加到旗下150多個產(chǎn)品中以滿足多樣化消費需求。其中，赫蓮娜品牌推出的黑繃帶產(chǎn)品，因其添加30%高濃度的玻色因溶液而受到高端消費者的青睞。它最大的優(yōu)勢是集抗皺與修復于一體，不但能夠抗皺、增加皮膚彈性，還能有效提升皮膚的水含量，修復皮膚，可明顯減緩皮膚老化跡象和改善絕經(jīng)后皮膚的皮脂組成[2]。以下，將對玻色因的專利概況、功效機理和技術應用情況進行介紹，為其研發(fā)創(chuàng)新提供參考。

Part 1玻色因相關專利概況

本文選擇INCOPAT數(shù)據(jù)庫，以玻色因的關鍵詞檢索，經(jīng)篩選與標引，截止到2024 年12月31日的專利文獻共計729項作為研究的基礎。下面就專利概況進行分析。

1.全球專利技術申請趨勢分析

圖1顯示，玻色因首件專利申請出現(xiàn)在2000年（FR2818547A1）。由玻色因的首次發(fā)現(xiàn)者DALKO MARIA和歐萊雅集團等共同申請。2000—2018年間，申請量較少，共計165件 ，技術發(fā)展緩慢。2019年起申請量呈現(xiàn)快速增長，由2019年的27件申請猛增為2020年的72件。由于我國專利法規(guī)定，發(fā)明專利申請自申請日起滿18個月予以公布，因此2023—2024年申請量為不完全統(tǒng)計，數(shù)量可能會少于實際申請量，但分析發(fā)現(xiàn)，2021年、2022年、2023年申請量較2020年持續(xù)增加，說明2021—2023年玻色因專利申請增長迅速。

2.專利分布區(qū)域分析

圖2顯示，共有8個國家或地區(qū)的申請人申請專利。根據(jù)數(shù)量排名，中國申請人占主導地位，占比76.76%，美國申請人占據(jù)17.32%。其次為法國占比2.96%。該結果與市場表現(xiàn)相吻合。美國是玻色因全球范圍內重要的市場。而其首次發(fā)現(xiàn)即是在法國，由法國科學家完成，法國申請量較多的是合理表現(xiàn)。玻色因中國市場巨大，中國研究者研發(fā)意愿強勁，因此申請量居榜首。

3.專利申請人分析

通過對玻色因專利申請人分析發(fā)現(xiàn)，歐萊雅集團全球專利申請量在申請人中遙遙領先，是數(shù)量最多的申請人，占據(jù)壟斷地位，其他申請則較分散的分布于國內外公司和個人。這反映了歐萊雅集團對玻色因技術進行了持續(xù)深入的研發(fā)創(chuàng)新，國內外企業(yè)和個人也在不斷投入研發(fā)。

4.專利技術演進分析

圖3顯示，各類主題中，化妝品組合物最多，高達57.31%，其次為化妝品用途，占比25.37%，其余依次為化妝品制劑、制備方法、醫(yī)美方法及裝置和檢測方法、化合物、藥物組合物、藥物用途、藥物制劑，占比分別為6.36%、4.21%、2.67%、1.54%、1.22%、0.9%、042%。從總發(fā)展趨勢來看，玻色因最早出現(xiàn)的是化合物。在技術研發(fā)早期（2000—2005年），少量申請主要集中在化合物、制備方法、化妝品組合物、化妝品用途主題，而隨著技術的發(fā)展，2006—2018年，圍繞玻色因的外圍專利申請種類開始豐富，包括藥物組合物、藥物制劑、藥物用途以及醫(yī)美方法、裝置和檢測方法。從2019年開始，化妝品組合物、化妝品用途專利開始激增，這得益于國內申請人在該主題上的專利布局增多。值得一提的是，2022—2024年間，玻色因制備方法專利增多，針對各特定構型合成、高活性玻色因合成以及生物合成方法進行了較多申請，同時對醫(yī)美方法及裝置和檢測方法專利申請也有所增加。

Part 2玻色因功效及機理

玻色因經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)具有包括抗皺在內的美白、改善肌膚屏障等多重作用，近年來還陸續(xù)披露了其護發(fā)、毛發(fā)拉直、抗敏、促脫屑等功效。

1.抗皺

研究表明，真皮層中人體細胞外基質中含有大量糖胺聚糖（Glycosaminoglycan， GAG），糖胺聚糖具有很強的吸水性和黏滯性，能夠幫助維持真皮層細胞外基質的空間結構，令皮膚飽滿、有彈性。因此，糖胺聚糖被視為改善皮膚彈性、增加皮膚緊致度的重要靶點，而玻色因正是作用于這一靶點。經(jīng)證實，玻色因具有促進糖胺聚糖合成的作用，從而達到促進真皮修復效果。歐萊雅專利WO02/051828A2[3]披露了包含羥丙基四氫吡喃三醇結構在內的一系列C-糖苷衍生物具有刺激成纖維細胞、角質形成細胞合成含有D-葡糖胺、N-乙?；?D-葡糖胺殘基的糖胺聚糖的功效。Alexandre Cavezza[4]等文章中也記載羥丙基四氫吡喃三醇能明顯刺激硫酸化糖胺聚糖的合成。

Sok[5]等發(fā)現(xiàn)C-木糖苷能上調Ⅳ型膠原蛋白、層黏連蛋白-5和Ⅶ型膠原蛋白沉積，這些都是真-表皮連接的關鍵蛋白，此外還可上調Ⅰ型前膠原蛋白和原纖維蛋白-1，這兩種蛋白參與維持皮膚彈性和緊致。C-木糖苷還能促進成纖維細胞生長因子-10依賴的角質形成細胞的遷移和增殖，通過內源和外源兩種途徑改善皮膚老化。專利CN103948535A[6]中也記載了山毛櫸果實中含有玻色因，可以直接影響貫穿于皮膚三層結構中的細胞外基質，促進連接表皮與真皮層的膠原蛋白VII型的生成，同時對于膠原蛋白IV型的合成也有著卓越的功效。

2.美白

黑素細胞是源自真皮黑素細胞譜系的神經(jīng)嵴衍生細胞，黑色素在保護皮膚免受紫外線傷害方面具有重要作用，但是機體內產(chǎn)生的黑色素是一種穩(wěn)定的物質，隨著角質細胞的上移逐漸在皮膚表面顯示出來，導致黃褐斑、雀斑、老年斑。專利US2007081956A1[7]披露玻色因可限制色素沉著和減少深色皮膚區(qū)域的出現(xiàn)，因此可用做皮膚增白劑、抗褐變劑，用于預防或治療曬斑、老年斑等。

3.改善皮膚屏障

表皮和角質細胞的脂質結構域中的脂質的層狀結構參與表皮屏障功能。屏障功能和黏膜的質量依賴于復雜的內源性生物機制，涉及許多生長因子、黏附分子、激素和脂質代謝酶。外部攻擊因素存在諸如刺激物、機械應力會破壞屏障，引起皮膚不適。專利申請US2008008674A1[8]保護用玻色因改善和/或增強皮膚屏障功能的美容方法。US2023137405A1[9]也披露了使用玻色因，利用其促進真皮和表皮之間的黏附、表皮結構組分的合成、受損組織的再生功效恢復皮膚屏障。

4.其他作用

FR2882516A1[10]中披露玻色因可增加角蛋白纖維的機械強度、用于防止毛發(fā)斷裂、增加頭發(fā)的體積、頭發(fā)質量。FR2924605A1[11]則公開玻色因可使毛發(fā)、睫毛平滑或拉直。FR2902998A1[12]公開玻色因可用于治療敏感皮膚、頭皮的發(fā)紅、紅腫、感覺障礙，例如刺痛感、針刺感、瘙癢感、灼熱感、過熱感等。EP2051690A2[13]披露玻色因促進皮膚、頭皮脫屑，刺激表皮更新，并驗證其在角化鎖鏈素測試中顯示出積極效果。

Part 3玻色因技術應用情況

1.結構篩選和改進

玻色因作為木糖的衍生物，于1999—2000年間由歐萊雅研發(fā)和創(chuàng)新中心的科學家Maria DALKO MARIA博士合成。最初，科學家通過采用大量存在于自然界的山毛櫸和白樺樹中的天然木糖作為原料，合成出一系列木糖衍生物，并對這些衍生物的安全性、功效性、穩(wěn)定性和皮膚吸收率等進行了全方位的評價，篩選出了玻色因。該技術于2000年在法國首次申請專利FR2818547A1，隨后以此要求優(yōu)先權，于2001年提交PCT專利申請WO02/051828A2[3]。上述專利都披露和保護了一系列C-糖苷衍生物，其中就包含了玻色因-羥丙基四氫吡喃三醇，但所得羥丙基四氫吡喃三醇為一對兒非對映異構體。由于不同的立體結構可能表現(xiàn)出不同的活性，對玻色因構效關系的研究成為其結構篩選的重點。

羥丙基四氫吡喃三醇為結構特異性化合物，含有多個手性碳原子，其中多為母核上的碳原子（參見圖4），其中1、2、3、4、7位的碳原子所連接的基團不同，成為手性碳原子， 1位羥丙基與4位羥基伸展方向一致是α構型，伸展方向不一致是β構型。Alexandre Cavezza[4]等研究發(fā)現(xiàn)，β-糖苷鍵對維持玻色因生物活性的重要性遠大于α-糖苷鍵，還發(fā)現(xiàn)羥丙基碳原子的不同構型（R/S構型）產(chǎn)生的非對映異構體的比例（dr）對生物活性有影響，在不同非對映異構體比例的生物活性對比研究中，認為dr=70/30的生物活性大于dr=50/50。專利EP1589010B1[14]中也披露了C-糖苷化合物中特別優(yōu)選的是C-β-D-吡喃木糖苷-2-（S）-羥基丙烷，該（β，S）構型的生物活性遠大于（β，S）和（β，R）構型的混合物，還證實它的生物活性比在申請WO02/051828中描述的混合形式的化合物高很多，尤其還能刺激皮膚增加水分，應對透明質酸功能不足而導致的皮膚脫水。

除了對玻色因構型的篩選，為提高玻色因活性還出現(xiàn)了玻色因的接枝改性技術。專利CN113350214A[15]就披露了在制備麥角硫因和玻色因組合物化妝水時，先進行麥角硫因的提取，再進行玻色因的合成，在合成玻色因時加入麥角硫因，將麥角硫因分子接枝在玻色因上，制成麥角硫因—玻色因組合物，進而制得麥角硫因和玻色因組合物化妝水，具體通過合成玻色因時，以改性木糖為原料，在強堿性條件下與乙酰丙酮鈣進行縮合反應，再在硼氫化鈉介質下加入麥角硫因提取液，形成不穩(wěn)定的麥角硫因—玻色因組合物，該方法使得組合物具有較強的保濕能力。

2.制備方法

目前，已經(jīng)開發(fā)出多種綠色環(huán)保的玻色因合成方法。例如，Alexandre Cavezza等[4]文章記載以木糖為原料，在堿性條件下，與乙酰丙酮縮合反應12h，經(jīng)強酸性陽離子交換樹脂酸化，再用硼氫化物對羰基還原反應12h，合成玻色因，該方法的特點是反應條件環(huán)保低毒，綠色化學。CN102040575A[16]中向含有C-β-D-吡喃木糖苷-2-丙酮的水溶液中加入W-2Raney鎳型催化劑，得到C-β-D-吡喃木糖苷-2-羥基丙烷。該方法的優(yōu)勢在于采用Raney鎳型催化劑，實現(xiàn)低溫低壓的加氫反應，反應時間短，成本低，更易于實現(xiàn)工業(yè)化。

另外，（β，S）構型玻色因因為活性更優(yōu)異，其制備和特定構型的分離一直是制備技術的改進重點。EP1589010B1[7]就披露了C-β-D-吡喃木糖苷-2-（S）-羥基丙烷的制備方法，首先，在C-β-D-吡喃木糖苷-2-丙酮的異丙醇溶液中加入醋酸，隨后，依次加入硼氫化鈉顆粒和丙酮，最后經(jīng)硅膠色譜純化獲得95%的產(chǎn)率的化合物C-β-D-吡喃木糖苷-2-（S）-羥基丙烷。CN115819387A[17]也公開了一種立體專一羥丙基四氫吡喃三醇的合成方法，以化合物1D-木糖為原料，與乙酰丙酮在水相中發(fā)生Knoevenagel縮合反應，制備得到化合物2β-丙酮木糖苷，在異丙醇體系中，β-丙酮木糖苷在堿性條件下，通過催化劑促進氫轉移反應，實現(xiàn)β-丙酮木糖苷的還原，得到化合物3S-構型玻色因。該方法操作簡單、反應條件溫和、易于后處理、安全性好。

另外為了避免在制備S構型玻色因中使用柱層析提純，從而使得制備方法易于量產(chǎn)，專利CN113735810A[18]還披露了一種通過縮醛/縮酮保護再還原合成玻色因的方法，通過利用第一中間產(chǎn)物中4為羥基位阻相對較小的特點，選擇性將3，4-二羥基保護合成縮醛或縮酮，其為脂溶性可通過萃取分離除去水溶性的雜質，并且縮醛或縮酮化學性質相對穩(wěn)定易還原，同時在還原過程中可利用2-OH的導向作用實現(xiàn)還原反應的高立體選擇性，將7位酮羰基還原為S構型的羥基，避免使用柱層析提純，最后經(jīng)脫保護后可得到活性較好的7位S構型的玻色因，該方法簡便了制備步驟，提高了制備效率，使得S構型玻色因的工業(yè)化量產(chǎn)成為可能。

玻色因穩(wěn)定性也是其改進熱點。CN114105923A[19]中就披露了一種高穩(wěn)定性的S-構型玻色因晶型化合物的制備方法，通過將S-構型玻色因與水或醇溶劑混合溶解，靜置，過濾，干燥，得到玻色因晶型化合物，其分子式為C8H16O5·H2O。該晶型化合物具有較高的穩(wěn)定性。

通過對得到的S-構型玻色因單晶進行穩(wěn)定性試驗，結果發(fā)現(xiàn)2—8℃下密封保存半年、20℃下48h內、40℃下24h內、50℃下8h內外觀均無明顯變化，無明顯吸潮現(xiàn)象，檢測后產(chǎn)品性質、旋光度均未改變。

3.配方技術

玻色因的皮膚吸收率是抗皺效果的關鍵。皮膚吸收率除了受到玻色因的理化性質、濃度的影響外，配方技術也由為關鍵。配方穩(wěn)定性差會引起膚感差、吸收率低，2022年歐萊雅宣布推出新一代濃縮型玻色因PRO，它在黏度，理化特性等方面進行了改進。通過采用新“雙滲透微泵技術”有效解決高濃度玻色因原料添加的配方穩(wěn)定性問題，皮膚吸收率也比未使用的面霜高20.9倍。通過密集多孔結構更好地承載和穩(wěn)定更高濃度的玻色因，促進皮膚吸收，層狀結構通過水分和油分的層層相疊，模擬皮膚表面天然脂質的排列結構，易于推開。

玻色因由于分子量較大，使用中僅有少量的玻色因能夠進入到真皮層中，且易被皮膚中的相關酶蛋白分解，因此提高玻色因生物利用率也是配方技術改進熱點。專利CN111671662A[20]在制備玻色因納米乳液時，經(jīng)過高壓剪切微射流均質作用，使得玻色因和油脂在乳化劑作用下形成200nm以下的小液滴，更易進入到皮膚底層，且通過將玻色因包裹于油脂中，在膠原蛋白肽存在條件下，形成納米脂質體從而減少和皮膚里的酶接觸，避免水解。

玻色因與其他活性成分的復配能進一步提升功效。專利申請CN101766546B[21]中詳細披露了包含甘露糖、C-糖苷衍生物的組合物在增加表皮厚度和加強真皮表皮聯(lián)結結構方面提供了作用的互補性。認為二者互補性刺激了成纖維細胞、角質細胞合成含有D-葡糖胺、N-乙酰基-d-葡糖胺殘基的GAG。市場上歐萊雅20霜中就與玻色因一起添加有甘露糖，共同促進膠原蛋白合成。專利申請CN101484128A[22]披露了透明質酸與玻色因對角化細胞轉谷氨酰胺酶的活性具有協(xié)同效應。該組合能夠改善表皮自動調節(jié)，增強皮膚屏障功能。歐萊雅復顏玻尿酸水光充盈全臉淡紋眼霜就將玻色因和透明質酸組合?！皻W萊雅金致臻顏花蜜奢養(yǎng)滋潤面霜”將玻色因和乙?；碾?9組合，增加膠原纖維之間的連接力，重新塑緊膠原纖維組織，與玻色因共同作用，撐起肌膚結構。四川肽美生物科技有限公司圍繞玻色因申請專利CN 115737515A[23]，添加二肽二氨基丁酰芐基酰胺二乙酸鹽與玻色因共同抗皺。廣州市軒顏化妝品有限公司則將玻色因與藍銅肽復配成精華液，并申請專利 CN111588657A[24]。

Part 4結論

玻色因作為抗皺領域的熱點活性成分，深受化妝品領域企業(yè)關注。近五年來專利申請量快速增長，該領域專利技術相對集中于歐萊雅集團，處于壟斷地位。玻色因專利申請主題較全面，包括化妝品、制備方法、化妝品組合物、化妝品用途、化妝品制劑、醫(yī)美方法及裝置和檢測方法、藥物組合物、藥物用途、藥物制劑等?；瘖y品組合物、化妝品用途主題申請占據(jù)主導地位。隨著科技的發(fā)展與研究的深入，玻色因技術朝著更加高效、環(huán)保、低成本方向發(fā)展。研究熱點聚焦在優(yōu)勢構型，尤其是（β，S）構型玻色因的分離、玻色因的接枝改性、低成本和量產(chǎn)化制備，玻色因綠色、簡便的合成，以及改善其使用中出現(xiàn)的配方穩(wěn)定性問題、提高真皮層對玻色因的吸收等方向，同時針對玻色因活性也在不斷開發(fā)，尤其是對與不同功能成分，例如抗皺類、補水保濕類成分的進一步復配的技術研究持續(xù)增加。玻色因作為抗皺王者，其市場地位穩(wěn)固，仍然是眾多消費者推崇的經(jīng)典皮膚抗皺成分，未來仍然是抗皺類護膚品的研究熱點。

作者介紹

第一作者 齊悅如：畢業(yè)于北京中醫(yī)藥大學，碩士研究生，現(xiàn)為國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作北京中心審查員，主要審查化妝品領域專利申請

左麗：畢業(yè)于中國醫(yī)學科學院藥物研究所，碩士研究生，現(xiàn)為國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作北京中心審查員，主要審查西藥領域專利申請

馬業(yè)萍：供職于國家知識產(chǎn)權局專利局

楊倩：供職于國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作北京中心

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