日本先进工业科技研究院（AIST）生物材料研究组主任Dai Kitamoto近日宣布，该小组与东洋纺公司（Toyobo Co., Ltd）合作，成功研发出一种功能强大的生物表面活性剂。这种生物表面活性剂具有极好的皮肤保湿功能，可与天然神经酰胺相匹敌，适用于功能化妆品和外科修复产品。该活性剂仅含糖类和脂肪酸，对环境友好，易在水性溶液中形成不同液体结晶，可用于高效洗涤用品和其他纳米功能材料。此外，它可自然形成纳米尺寸的微囊（脂质体），有助于提高化妆品功能成分的稳定性及其在皮肤中的渗透性。

天然神经酰胺与透明质酸一样，被认为是性能优良的保湿成分，在皮肤护理用品中占有重要地位。但天然神经酰胺价格昂贵，研究者一直致力于寻找功能相似但价格低廉且使用安全的替代材料。此次两家机构共同研发，成功以植物油为原料，利用发酵过程制备出符合要求的材料。

皮肤护理产品可分为控制水分蒸发型（如透明质酸）和补充水分型（如氨基酸和神经酰胺）。天然神经酰胺保湿功能好，但天然原材料精炼过程繁琐，产物难以纯化，费用昂贵。合成方法制备天然或人造神经酰胺需要高级化学工艺，无法降低生产费用。目前工业上使用低成本的神经酰胺替代品，但性能较差。因此，低成本、高性能的神经酰胺替代品研发需求强烈。同时，从安全和环保角度，需选择不采用石油原料的天然产物。

本研究中的生物表面活性剂是采用酵母菌或纳豆菌等微生物形成的天然油脂，主要功能是表面修护（乳化、分散、保湿等）。与其他人工合成材料相比，其优点是在极低浓度下也能发挥有效作用；某些情况下，还具有其他合成材料没有的功能，如形成多种液体结晶、抗癌功能等。但目前，这种生物表面活性剂的大规模生产仍较困难，其在工业领域的应用有待进一步开发。

日本先进工业科技研究院的研究人员最初寻找拥有大规模生产能力的菌种，发现一种酵母菌，其生产能力较现有生物表面活性剂高；随后完成生产条件评估，建立使用橄榄油或其他植物油为原料的大规模生产技术。东洋纺公司加入后，合作开发出高效生产工艺，并积极开发该活性剂在功能材料领域的新应用。

在应用研究中，研究人员分析该生物表面活性剂的分子模型结构（葡萄糖、糖醇、脂肪酸共存），发现其结构与神经酰胺（一种细胞间脂质）相似。最初缺乏有效手段评估其皮肤保湿作用；东洋纺公司加入后，利用其人工培养的三维皮肤表面，实验取得突破，证实了该活性剂的保湿作用，使其可用于化妆品和外科修复产品。保湿机理方面，研究人员认为：首先，类似神经酰胺的结构使活性剂能轻易渗入皮肤角质层细胞间隙；其次，其易于形成液体结晶，可有效维持水分在皮肤细胞间隙的水平。此外，活性剂易于形成纳米尺寸微囊（脂质体），可与其他药物成分混合，保持其稳定性（微囊保护作用），并提高在皮肤中的渗透性（微囊亲和作用）。

从生产过程看，酵母菌发酵可生成高纯度生物表面活性剂，费用降至从植物油提取天然神经酰胺或人工合成神经酰胺类物质的1/5到1/10。目前工艺不使用石油产品，以生物质为原料，用一步发酵法从植物油获取产物，与其他化学方法相比，可有效减少资源消耗和环境破坏。

目前，该生物表面活性剂的应用集中在皮肤护理产品系列，如化妆品、外科修复用品或其他外用药物产品。通过微生物工艺学应用研究，日本先进工业科技研究院正致力于寻求和发展新结构和功能的生物表面活性剂产品；东洋纺公司则以其生物技术领域丰富研究经验为基础，继续研制实用性功能生物材料。从今年秋季开始，研究人员已为该领域不同厂商提供样品，并计划在两到三年内实现工业化生产。