CN117157050A - 用于治疗皮肤色素沉着的美容组合物和使用该组合物的治疗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于施加于表皮以治疗皮肤色素沉着的美容组合物,其特征在于包括1至7个剂量的雾化的低温流体,所述低温流体的沸点在‑196℃至‑19℃之间,每个剂量的量在0.048mL至0.56mL之间,本发明还涉及一种原位制备所述组合物的方法,以及涉及一种使用所述组合物的美容治疗方法。
Description
本发明适用于美容领域,尤其涉及一种包含低温流体的美容组合物,以及使用所述组合物低温治疗皮肤色素沉着的方法。
低温技术一般用于美容,以消除黑斑。黑斑又称老年斑,是一种大小不一的皮肤小斑点,出现在脸部、手部、肩部或手臂等暴露在阳光下的皮肤部位。黑斑被认为是一种良性的美容畸形,通常不雅观。通常的治疗方法是在皮肤上涂抹药膏或使用低温疗法等美容方法。
例如,传统的低温治疗方法是在一个或多个冷冻/解冻循环中通过雾化装置将低温流体(液氮、二甲醚、二氟乙烷、四氟乙烷等)在零下温度下局部喷洒到表皮上。
通过在序列的极短的持续时间达到非常精确的零下温度,可以发挥所谓的细胞选择性作用,从而只消除导致皮肤色素沉着(如黑斑)的细胞(黑色素细胞),而不对其他细胞产生任何有害影响。这种细胞选择性作用方法尤其可以保存角质形成细胞,因为这类细胞对寒冷的敏感性低于黑色素细胞。
更具体地说,色素沉着的细胞选择性治疗是通过低温序列来实现的,低温序列由一系列循环组成,这些循坏包括快速冷冻和随后的缓慢升温,在此期间,黑色素细胞的破坏作用将被延长。
事实上,一般情况下,表皮温度突然降低到零度以下,甚至在细胞组织凝固之前,就会导致细胞内水的微晶化,从而引起膜改变以及结构蛋白和酶系统变性,这种情况会对细胞产生有害影响(机械冲击导致细胞裂解)。
在这些循环中,会出现另一种现象,即渗透性休克。温度骤然降低,而随后缓慢升温,这样的连续几个循环会导致细胞外水的结晶,随后细胞内外元素(包括离子)的浓度发生变化,造成浓度梯度。因此,细胞内液会在冷却阶段(或不久之后)向细胞外介质移动,然后在加热阶段再次重新加入细胞内,这种情况会根据循环连续发生几次。最终,细胞将无法控制这些液体运动,并且渗透性休克将导致细胞裂解。
更确切地说,研究发现,在快速冷却阶段,细胞外介质中会形成冰微晶体。其结果是在细胞外介质和细胞内介质之间形成浓度梯度,从而使水从细胞内介质流向细胞外介质。细胞体积随之缩小。在表皮温度冷却后,温度会持续上升至+34℃,因此升温速度较慢(通常为10至100℃/分钟),这与温度的下降不同。在这一阶段,细胞外微晶融化,此时出现了新的现象,即细胞外介质和细胞内区室之间的梯度发生逆转。事实上,细胞外介质中的大量水分会大量进入细胞以补偿这种梯度,并造成细胞内水肿,导致细胞肿胀和细胞膜破裂。然后,细胞裂解现象再次出现,但不是通过微晶体的形成,而是通过细胞脱水/水合机制。这就是所谓的渗透性休克。
存在一些低温设备,如专利申请WO 2016/113305中描述的用于对黑斑进行细胞选择性治疗的设备。该设备可确保低温流体的可控雾化(在百分之一秒内),该低温流体旨在将表皮的温度降低并保持在-5℃至-20℃之间几秒钟,然后缓慢升温,以达到裂解(即破坏)黑色素细胞的目的,从而消除黑斑。
为此,该设备包括具有特定物理特性的加压低温气筒、喷嘴(通过与自动定时装置连接,确保从气筒中输送精确剂量的低温气体)和喷头(用于以精确、均匀的方式在确定的皮肤区域集中、扩散和喷洒气流)。FR3076200A1特别介绍了这种喷嘴。
寒冷对表皮的影响已被广泛研究和分析,特别是文章[Bunsho Kaoetal.Evaluation of Cryogen Spray Cooling Exposure on In Vitro Model HumanSkin.Lasers in Surgery and Medicine 34:146–154(2004)],其中表明,极速冷冻产生的机械冲击会在黑色素细胞内外形成冰微晶,导致细胞壁破裂和细胞死亡。
细胞内外介质之间的渗透压梯度差异造成的渗透性休克也会导致黑色素细胞溶解。随后,在相当于细胞平均更新时间的2至4周内,生物体会逐渐清除细胞元素和黑色素,直至色素沉着完全消失。
其他科学研究,包括GAGE等人的研究[Gage AA et al.Effect of varyingfreezing and thawing rates in experimental cryosurgery.Cryobiology.1985Apr;22(2):175-82],具有在不同的零下温度范围内对表皮进行冷冻治疗试验的结果。这些检测通常采用的方案包括快速冷冻阶段和缓慢解冻阶段。观察到的细胞损伤是由于冰晶的形成,并与解冻阶段后血液微循环的衰弱有关。事实上,血液循环的断裂使表皮细胞失去了存活的机会,这导致更倾向于短暂的冷却阶段。
组织切片显示,在施加0至-4℃之间的温度后,黑色素细胞在7天内仍有活力。如果温度低于-4℃,黑色素细胞就会出现细胞损伤,并且在施用低温一周后观察不到色素。
从-4℃到-7℃,表皮深层仍有某些类型的细胞存活,但已没有黑色素细胞。黑色素细胞的分解过程持续数天,黑色素碎裂,然后黑色素细胞从深层消失。事实上,含有黑色素的黑素体会被邻近的角质形成细胞吞噬,这些角质形成细胞的酶会消化膜,电子显微镜活检的观察结果也说明了这一点。
从-7℃到-30℃,黑色素细胞和黑色素都消失了。然而,在-4℃至-30℃的温度范围内进行冷敷后4个月,皮肤就会重新形成生理性(自然)色素沉着。事实上,治疗区的重新色素沉着是由治疗区外围的黑色素细胞进行的。
如果表皮温度降至-40℃,黑色素细胞和黑色素就会完全消失。然后,皮肤会出现永久性脱色。
研究[Har-Shai Y et al.Effect of skin surface temperature on skinpigmentation during contact and intralesional cryosurgery of keloids.JEADV2007,21,191-198]进一步明确指出,黑色素细胞只有在温度高于-4℃时才能保持活力。事实上,在-4℃到-7℃之间,可以观察到含有色素的颗粒(含有黑色素的黑素体)被溶解,随后黑色素细胞和角质形成细胞(在表皮深层,因此靠近基底层)中的黑色素开始被酶消化。
RAIDAN等人[Raidan M.et al.Effect of Cooling to Low Temperatures onViability of Human Skin Keratinocytes at Different Stages of DifferentDifferentiation.Cell and Tissue Biology,2010,Vol.4,No.6,pp.1–10]对在-10℃至-70℃的温度范围内经过低温处理的角质形成细胞进行了细胞活性研究。保存角质形成细胞至关重要,因为这些细胞具有改造表皮各层的能力。
这些研究表明,当温度低于-35℃时,角质形成细胞会遭到破坏,黑色素细胞也会被大量清除。因此,根据细胞选择性的原理,-5℃至-20℃的温度可以作用于黑色素和黑色素细胞,而不损伤角质形成细胞。
BURGE等人[Burge SM et al.Pigment changes in human skin aftercryotherapy.Cryobiology,1986,23:422-432]的研究表明,在待处理伤口外1至5毫米的边缘之上,通过-196℃的雾化液氮,对皮肤进行5秒钟的短暂冷却后,色素沉着仍然存在,而将冷敷时间延长15秒会使角质形成细胞中的黑素体完全消失。
在ANDREWS的[Andrews MK et al.Cryosurgery for common skinconditions.Am fam physician,2004,69(10):2365-2373]中,液氮喷雾可使表皮深度在4毫米至5毫米之间的温度达到-50℃。因此,这些作者推测,色素沉着减退可能是由于黑色素细胞数量减少、黑素体数量生成减少或黑素体向角质形成细胞转移受阻所致,并得出结论:冷冻疗法改变了表皮控制。
此外,GAGE AA等人(1985年)的研究表明,温度低于-50℃会导致组织坏死,另一方面,冷冻温度高于-15℃时,无论使用何种解冻方法,组织都能保持活性。不过,他们也观察到,在5到7分钟之间缓慢解冻组织也是有害的,因为会形成大冰晶,导致细胞内脱水。
因此,将表皮快速冷冻(30秒至2分钟)至-15℃至-50℃并保持该温度(3分钟),然后缓慢解冻(5至7分钟)的方法,是对表皮最激进的实验方案。
相反,如果在-15℃至-24℃之间缓慢冷冻(3分钟),无论使用的程序是否导致完全没有坏死,快速解冻(少于2分钟)都会导致较少的坏死。
此外,ATTIA等人还进行了一项对20名手背光化性色素痣患者进行了液氮治疗的临床研究,[Attia EAS et al.Cryotherapy versus phenol chemical peeling forSolar lentigines:a clinical,histologic,immunohistochemical andultrastructural study.J Egypt women.Dermatol SOC,2010,7:87-96,2010]。进行3至5秒钟的冷却循环,直至伤口冻结。治疗3周后进行的活组织检查显示,冷冻疗法可减少皮肤色素沉着。这一结果是由于黑色素细胞数量减少,黑色素细胞和角质形成细胞中黑色素颗粒的大小和总数减少,组织学切片和电子显微镜观察也证实了这一点。
根据以往的这些研究(研究结果见上文),本领域技术人员可以推断出,用于治疗皮肤色素沉着的低温方法的最佳疗效是在-5°到-20℃之间的表皮温度范围内,从而达到消除黑色素细胞、保留角质形成细胞的目的。
不过,所有这些研究也表明,当表皮处于零度以下的温度时,表皮的控制能力会发生改变,同时会出现炎症过程或严重刺激。
此外,将温度极低的低温液体涂抹在表皮上,也有可能破坏黑色素细胞以外的其他细胞。对于在黑色素生成的调控过程中发挥着至关重要的作用角质形成细胞来说,这种风险尤其严重。所有这些副作用在皮肤色素沉着的美容治疗中都是有问题的,因为它们会产生主要的副作用:色素沉着治疗过程中和治疗后的疼痛、炎症、结痂、水肿、水泡、色素沉着不足、疤痕等。
然而,在开发本发明的过程中进行的实验表明,与预期的剂量依赖效应(取决于所使用的低温液体量)相反,黑色素细胞的死亡率曲线与所达到的温度(称为目标温度或到达温度)的函数关系是由几个部分组成的,这些部分并非都与剂量有关,其中一个部分尤其在0℃至+10℃的温度范围内保持稳定(见图1)。
举例来说,在室温(23℃)的环境中,将使用一剂量的雾化低温气体的应用与使用另一剂量的雾化低温气体的应用进行比较时,使用一剂量雾化低温气体的应用使表皮上的目标温度从正常起始温度(34℃)达到-10℃(序列标记为EC-10),而使用另一剂量雾化低温气体的应用使表皮上的目标温度达到0℃(序列标记为EC00),比较两者之间黑色素细胞的存活率,观察到两者的存活率保持不变,而与预测的情况(序列EC00的使用的低温气体剂量较低)大不相同。
此外,这些实验还表明,表皮的目标温度超过零度,就有可能降低黑色素细胞的存活率(见图1)。举例来说,当对黑色素细胞施加一定剂量的气体,使表皮温度达到+12℃时,黑色素细胞的存活率会比对照组(未经处理的黑色素细胞作为对照组)降低40%。
此外,在零度以上的目标温度下进行的测试还显示,相对于单次变化而言,连续几次温度波动有可能使黑色素细胞存活率的降低加剧(见图2)。图2显示了随细胞上产生的温度波动次数变化的黑色素细胞的存活率。在目标温度为+14℃时,经过1次波动(1osc)的黑色素细胞的存活率下降到74.1%,而经过连续4次波动的黑色素细胞的存活率则下降到44%。因此,这种波动可以通过选定的低温气体的连续雾化的序列来实现,以在表皮表面产生温度波动。
最后,对于表皮的其他组成细胞(角质形成细胞),实验表明,与在零度以下的温度范围内施用单一低温气体相比,在零度以上的温度范围内进行波动对某些刺激物标记的影响较小,但导致角质形成细胞的存活率的同样降低(见图3)。因此,如果考虑到标记物(IL-1β),那么在使用能使表皮温度达到+14℃的低温气体剂量进行连续4次波动时,其产生的刺激作用要小于使用能使表皮温度达到零下温度的低温气体剂量时的刺激作用,而且在角质形成细胞存活率水平相同的情况下也是如此。同样,由于刺激性与角质形成细胞诱导的死亡率直接相关,因此可以认为,如果存活率降低相同,刺激性也会相同。
因此,在零度以上的目标表皮温度范围,以及确定次数的低温气体的连续雾化(其在表皮产生温度波动),共同对色素沉着的来源细胞的死亡率产生影响。
事实上,在本发明开发过程中进行的实验结果表明,与前面的研究结论相反,这些细胞的存活率在目标温度远高于零度时(例如,在一系列1至4次波动中,目标温度为+14℃)明显降低。然而,冰晶的形成显然不可能在零度以上的温度下发生,而冰晶的形成,是已知导致机械冲击,导致细胞膜破裂和细胞溶解的主要原因。同样,渗透性休克也不应该出现,除非细胞外介质中形成冰晶,而这在零度以上的温度下显然是不可能的。
在这种情况下,本发明既解决了现有方法带来的技术问题,又克服了技术上的先入之见。事实上,本发明表明,与现有技术的建议相反,通过使用低温和细胞选择性美容疗法,在非常短的时间内,以表皮温度的一系列波动为特征,同时将表皮保持在零度以上的温度范围内,可以大大降低黑色素细胞的存活率,降低由角质形成细胞产生的刺激(从而有效消除皮肤色素沉着)。
根据本发明,这一目的是通过一种用于表皮的治疗皮肤色素沉着的美容组合物来实现的,其特征在于,该组合物包括1至7个剂量的雾化的低温流体,其沸点介于-196℃和-19℃之间,每个剂量的量介于0.048mL和0.56mL之间。
本发明选择了这种美容组合物的四种特定配方,其效果更为显著。
因此,根据第一种配方,本发明的组合物包括单剂量0.08mL雾化的1,1-二氟乙烷。
根据第二种配方,组合物包括4个剂量的雾化的1,1-二氟乙烷,每个剂量介于0.048mL和0.144mL之间。
根据第三种配方,组合物包括2个剂量的雾化的1,1-二氟乙烷,分别为0.064mL和0.176mL。
根据第四种配方,组合物包括7个剂量的雾化的1,1-二氟乙烷,每个剂量在0.40mL至0.56mL之间。
本发明的另一个目的是制备用于表皮以治疗皮肤色素沉着的美容组合物的方法,其特征在于该方法包括通过序列(EC)的低温气体的连续雾化,原位配置1至7个剂量的低温气体,所述低温气体的沸点在-196℃至-19℃之间,每剂量的流速在0.1mL/s至2.0mL/s之间,每剂量的雾化的持续时间在0.01秒至1秒之间。
本发明的另一目标是一种用于利用加压低温流体筒和装置对皮肤色素沉着进行美容治疗的方法,所述装置包括由电子定时系统控制的电磁阀以及喷嘴,电磁阀确保流体从所述流体筒膨胀,喷嘴确保流体喷出并雾化到表皮上,其特征在于,在表皮上进行序列的连续雾化,以在零度以上的温度范围内产生一系列的温度波动,其总持续时间在2.1秒和250秒之间,每个波动包括快速冷却阶段,其温度下降速度在50℃/s和170℃/s之间,然后是较慢的升温阶段。
因此,根据本发明的治疗方法,制备了一种美容组合物,其包括第一剂量的雾化的低温气体,将其在表皮上施加非常短的持续时间,以将表皮温度降至目标温度(例如,至+14℃,表皮最初温度为34℃)。然后,让其温度升至初始值(或上升到更低的值,但仍小于或等于20℃),并通过向表皮施加新剂量的雾化的流体,重复这一操作数次(最多7次)。然而,并非所有连续施加于表皮的剂量都必须相同。
在任何情况下,剂量的确定都要保证表皮的温度不低于0℃。因此,每次操作都相当于表皮温度的波动。本发明表明,黑色素细胞的存活率取决于波动和波动次数,最多可连续波动4次。
根据该方法的一个有利特征,每次雾化的持续时间在0.01秒到1秒之间。
根据另一个特征,每个波动的持续时间在2.1秒到3秒之间。
优选地,波动的升温阶段对应于温度在20℃至34℃之间上升。
根据本发明的治疗方法的一个优选实施方案,表皮温度的连续的波动次数在1至7次之间。
根据本发明,表皮温度被冷却到0℃至14℃之间的目标温度。
此外,表皮的冷却阶段是按照从29℃到37℃的初始温度以至少15℃的梯度进行的(因为这个温度范围涵盖了不同个体表皮温度的差异以及由于外部环境的变化导致的差异)。
根据另一个特征,低温流体是一种气体,其沸点介于-196℃和-19℃之间。
优选地,低温气体选自以下组:沸点为-24.7℃的1,1-二氟乙烷(在1个大气压即1.013巴的标准压力下)、甲氧基甲烷、1,1,1,2-四氟乙烷、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、丁烷/丙烷混合物,其沸点(在1个大气压即1.013巴的标准压力下)分别为-196℃、-24℃、-26.3℃和-19℃(取决于所述混合物的比例)。
根据美容治疗过程的特定变例,所述序列是通过1,1-二氟乙烷以0.8ml/秒的单次雾化来实现的,雾化的持续时间为0.1秒,从而达到14℃的目标表皮温度。
因此,对于能使温度从34℃到+14℃进行单次波动的序列,包括表皮温度下降然后上升到+20℃的波动总持续时间为2.1秒。
根据本方法的第一种变例,所述序列是通过1,1-二氟乙烷以0.8ml/秒的连续4次雾化来实现的,每次雾化的持续时间在0.06秒至0.18秒之间,从而在每次雾化后达到14℃的目标表皮温度。
根据本方法的第二种变例,所述序列是通过1,1-二氟乙烷以0.8ml/秒的连续2次雾化来实现的,每次雾化的持续时间在0.22秒至0.08秒之间,从而在每次雾化后达到12℃的目标表皮温度。
根据本方法的第三种变例,所述序列是通过1,1-二氟乙烷以0.8ml/秒的连续7次雾化来实现的,每次雾化的持续时间在0.5秒至0.7秒之间,从而在每次雾化后达到0℃的目标表皮温度。
本方法的第三种变体实施为雾化的累计持续时间为3.9秒,从而在每次雾化后达到0℃的目标表皮温度,然后将温度提高到至少20℃。
因此,进入本发明美容组合物的多剂低温流体被连续雾化,并以非常近的间隔定时施加在皮肤上,更准确地说,是表皮上。这样的雾化序列会导致皮肤突然冷却,然后间歇,进入缓慢的升温阶段。因此,这些连续的阶段会导致表皮温度的一系列波动,这与本发明所指的美容组合物的雾化序列相对应。这种雾化序列由微量雾化(或脉冲)组成,形成许多剂低温气体,中间穿插间歇。例如,EC14/4osc.雾化序列包括4次雾化,然后是间歇,间歇时间如下表2所示。
因此,序列的特征是一定数量的低温流体雾化和相应数量的表皮温度波动。这些波动是相互独立的,每次波动本身一方面由表皮的起始温度(表皮一般在34℃)和较低但仍高于零度的温度(称为目标温度)之间的温度梯度所决定,另一方面是由使用低温液体所产生的温度下降机制所决定,温度下降机制的速度具体在50℃/s至170℃/s之间。
参照附图和下文的详细说明,阅读以下公开内容后,本发明的其他特征和优点就会显现出来。
[图1]是本发明各种实施方案的示意图,黑色素细胞的死亡率随按不同序列施加的温度而变化。
[图2]是本发明各种实施方案的示意图,黑色素细胞的存活率随应用目标温度(+14℃)的变化而变化。
[图3]显示了角质形成细胞的刺激标志物(IL-1β)随时间的变化情况,该变化由两个能使角质形成细胞达到相同存活率水平的序列引起,其中一个序列(EC16)位于零度以下的温度范围内(-16℃),另一个序列(EC14)位于零度以上的温度范围内(+14℃)。
[图4]是本发明美容治疗方法的优选序列的示意图,其中温度以一系列波动的形式随时间变化。
[图5]是示意图,其相应展示了表皮温度随时间的变化(下部曲线),其与实施本发明治疗方法的优选雾化序列(图片上部)有关。
为了更清楚起见,在说明书和附图中,相同或类似的元件用相同的附图标记标识。
当然,通过上文所述附图和下文描述展示的本发明组合物的实施方案和本发明美容治疗方法的各种实施方案仅作为非限制性例子的方式给出。明确规定可以提出各种实施例,并将各种实施例结合起来提出其他实施例。
本发明涉及皮肤色素沉着的美容和低温治疗领域,特别是消除表皮上出现的所谓黑斑。
一般来说,对科学文献的分析表明,导致皮肤色素沉着的黑色素细胞的细胞破坏或“溶解”是在低于-4℃的温度下进行的。
此外,大多数刊物都提及导致黑色素细胞在零下温度范围内死亡的机制。在低温生物学过程中,细胞在液氮(-196℃)中冷冻阶段的渗透性休克就是这种情况。
按照已知的方式,冰晶形成后会产生机械冲击和/或渗透性休克,导致细胞膜破裂。因此,这些影响只出现在零度以下的温度范围内。
此外,许多科学刊物都强调,在零度以上的温度范围内降低温度(甚至到0℃)不会影响细胞存活率(General Guide for Cryogenically Storing Animal Cell Cultures,Corning)。
尽管其他研究表明,在零度以上的温度下,细胞存活率会略有下降,但这些研究明确指出,这种结果只能在长期(数天)内获得。然而,这些条件并不符合本发明所追求的目标,本发明的目的是通过一种美容处理方法,通过在实施序列期间,将温度高于零度的细胞暴露在低温流体中很短的时间(几秒钟),就可以几乎瞬间地实现这一目标。
在20-25℃左右的温度下,大多数细胞可以存活,甚至生长和新陈代谢至少3-4天,甚至更长时间。不过,如果暴露时间足够长,有些细胞在暴露于中度低温时(暴露数天后)最终会死亡,而有些细胞则仍然存活,如果在优生温度下重新培养,它们还能再次繁殖。事实上,许多细胞在+4℃到+5℃的范围内存活,存活时间可以从24小时到48小时不等。当它们被转移到最适宜的温度时,除了延长潜伏时间外,没有受到其他明显的损害:它们恢复繁殖的速度较慢。
只要遵循一定的方法规则,就可以在+4℃温度下有效地将不同类型的细胞保存6到9周:(a)细胞在冷却时必须处于良好状态;(b)细胞必须附着在基质上;(c)细胞必须在常规的培养基中培养;(d)细胞在4℃储存期间不得更换培养基;(e)细胞在恢复到优生温度后的几天内不得更换培养基。我们在实验中观察到了所有这些情况。
因此,根据现有技术,没有理由认为黑色素细胞在零度以上、远离其存活热阈值的温度下短期保存,就会出现明显的死亡。
因此,在本发明的背景下进行了实验(体外细胞培养),以确定不同温度(+10、+5、0、-5、-10、-15和16℃)对黑色素细胞死亡率的影响。序列是根据试验台开发的(例如,参考达到-5℃的目标温度的EC-5)。对照组细胞在+23℃下进行测试。处理24小时后,通过检测蛋白质的表达来量化细胞死亡率(见图1)。
这些实验结果表明,在所研究的整个温度范围内,黑色素细胞的死亡率随温度的变化并不总是线性的,这与预期相反。
更确切地说,死亡率随温度变化的曲线(如图1所示)由三部分组成。第一部分呈线性递增,由序列EC16(-16℃时)、EC-15(-15℃时)和EC-10(-10℃时)组成;第二部分是平台形式的线性,由序列EC-05(-5℃时)、EC0(0℃时)、EC+05(+5℃时)和EC+10(+10℃时)组成;第三部分同样呈线性递增,由序列EC+10至EC+20(+20℃时)组成。
据观察,EC+10序列的死亡率与对照组的死亡率有很大不同。这些结果表明,即使表皮温度为正,在极短的时间内(不到30秒)也会出现不同的现象。
此外,在温度梯度很低的情况下,例如从+15℃到+10℃(即在细胞培养实验中温度梯度为8℃,实验期间实验条件将细胞置于约23℃的温度下),细胞存活率也会发生改变。
为了证实这些结果,还在更高的温度范围(+20℃至-15℃)内进行了其他实验。
这些数据由一项研究获得,该研究显示温度对黑色素细胞死亡率的影响,研究对象是目标温度比较接近的序列,以便更精确地观察低温液体剂量的影响。
根据这些观察结果,设计了低温气体雾化序列,特别是EC16序列(导致零下温度的序列),这些序列能够在保持表皮温度在零度以上的情况下,突然降低表皮温度,目的是尽可能减少炎症过程、刺激和短暂的色素沉着(炎症过程后出现的色素沉着)。
此外,还观察到,在零度以上的温度范围内(例如从+37℃到+23℃),按照10℃的梯度降低细胞温度不会导致细胞破坏。事实上,将黑色素细胞和角质形成细胞的培养温度(+37℃)降至较低温度(+23℃)并不会改变细胞的存活率。因此,这些数据与在+20℃至+10℃范围内进行的研究结果相反。
表皮温度的变化率并不相互影响,因为分别显示+37℃至+23℃和+23℃至+10℃的温度变化的实验,是在两种温度梯度的高变化率下进行的。在低温学中,有三种基本不同的温度下降机制。缓慢下降大致相当于每分钟降低5℃,而快速下降则为每分钟降低25℃,所谓的超快速下降则为每分钟降低100℃。
如图4所示,本发明美容组合物的使用方式包括低温流体的连续雾化的序列,其用于在与皮肤接触时,使其温度从起始温度(T0)(一般为34℃)超快速下降到目标温度(T1),或下降一个梯度(T0-T1)。这种温度下降是在给定的时间段或持续时间(t)内进行的,因此是以一定的速度或机制(表示为C1)进行的。
由于两次连续雾化之间的间歇时间(尽管相对较短),表皮的温度往往会在这段时间内自然升高。因此,在给定的总时间(t1)内,温度的下降伴随着表皮温度范围内(T2、T3、T4......)的一系列(n)次波动(即温度的周期性变化)。所有这些温度都高于零度,这些波动的周期可以是一致的,也可以是不规则的。
序列的第一个例子,其包括以下参数值,波动次数(n)(也就是雾化次数)等于4,可以将黑色素细胞的存活率降低约40%:
T0:+23.3℃
T1:+14.5℃
T2:+15.2℃
T3:+15.0℃
T4:+14.3℃
t1=15秒
此外,另一项研究证实,表皮温度波动的次数(n)也有助于提高黑色素细胞的死亡率,因此,本发明的美容疗法可以包括一系列1至7次的波动。因此,给定的雾化序列对应着若干次波动,其各自的持续时间和振幅可能不同。
本发明的美容组合物中使用的流体的低温特性,以及为原位制备这种组合物而准备的设备的功能,使得在实验室中,可以在0.6秒内,将温度从23℃(细胞培养物处理时的温度)降至-15.8℃,即每秒76℃或每分钟4560℃的速度。因此,这是超快速冷却。
然而,没有理由认为,表皮温度的下降,例如5℃到10℃的梯度下降,但不达到零度以下的温度,会导致黑色素细胞大量死亡和黑斑消失。
因此,本发明的美容治疗方法包括通过上述装置输送一定剂量的低温液体,以实现表皮细胞温度的高梯度(例如8℃)骤降,同时使这些细胞保持在零度以上的温度范围内。
不过,这种方法并不是通过使用单次高瞬时剂量的低温液体来实现的,因为这样做有可能使表皮的温度降到0℃以下,而是根据所选配方的不同,使用多次剂量,通常为1至7次剂量之间,这些剂量通过持续时间很短的连续雾化的序列输送并作用于表皮。这些序列由此产生表皮的温度的波动,同时使其保持在零度以上的温度范围内,从而以意想之外的方式降低了黑色素细胞的存活率,从而治疗皮肤色素沉着。
在本发明开发范围内进行的其他测试表明,通过蛋白质测定法测量角质形成细胞的存活率存在实验偏差。事实上,这些测试结果表明,在某些温度下(尤其是在+05℃的温度下),角质形成细胞的存活率会下降。
这种下降与文献中描述的角质形成细胞的活性极限(-35℃)不一致。因此,这些试验试图解释这一结果,并在将美容成分中的低温流体施用在表皮后,提出了两个假设。
根据第一种假设,单层角质形成细胞会分离,培养基中会出现活性细胞,因此在漂洗培养基中也出现了活性细胞,从而通过“机械”减少培养皿中活性黑色素细胞的数量造成实验偏差。
根据第二种假设,让黑色素细胞进入休眠状态停止其蛋白质的生成,通过引入相对于对照组的偏差,从而根据蛋白质浓度计算存活量。
在本发明的范围内进行了更广泛的研究,以验证漂洗介质中是否存在有活性角质形成细胞。这些研究证明,漂洗介质中存在极少量的角质形成细胞,因此,第一个假设被否定了。此外,通过显微镜观察,结果还清楚地表明,角质形成细胞单层中存在有活性细胞。然而,这种单层细胞的颗粒状外观表明细胞处于休眠状态,从而加强了第二种假设。
通过实施本发明所获得的这些令人惊讶和非常有利的结果,使得有可能使角质形成细胞(以及适当的其他细胞)处于休眠状态,并考虑其他可能的应用。
因此,温度梯度的重要性、温度与细胞活性阈值(+37℃)的接近程度、仅在表皮零度以上的温度范围内进行的事实、温度降低的速度、波动的次数以及暴露在低温液体中的非常短的时间,都不能使本领域技术人员得出这样的结论:这种美容疗法会显著减少表皮上的皮肤色素沉着。
总之,本发明提出了一种美容组合物,其剂量(微量)是通过极短的雾化(持续时间通常在0.01秒到1秒之间)的序列原位配制的,包括连续雾化低温流体,以便立即应用于表皮。
因此,通过一系列超快速降温,每次降温后短暂升温(每次降温和升温曲线形成温度波动),这种组合物能够按照大于15℃的温度梯度,周期性地降低最初温度为34℃的表皮(以及黑色素细胞)的温度,同时在降温过程中以可控方式使表皮保持在零度以上的温度范围内。
当然,雾化持续时间、雾化次数、雾化频率和雾化间歇时间取决于所用低温流体的性质、所用电磁阀的流量和其他关键参数。理论上,雾化与间歇交替进行的序列持续时间在0.01秒到206秒之间(7次雾化),但最好小于3.9秒。显然,在任何情况下,由于每次喷雾后温度升高,序列的持续时间都将长于雾化时间。根据本发明,每个选定序列的系列波动持续时间为2.1s至250s。
用于原位制备本发明美容组合物的合适的装置包括具有特定物理特性的加压低温气筒、喷嘴(通过与自动定时装置连接,确保从气筒中输送精确剂量的低温气体)和喷头(用于以精确、均匀的方式在确定的皮肤区域集中、扩散和喷洒气流)。
本发明治疗方法的优选实施方案之一,包括序列(标记为EC14),其中包括从表皮的正常起始温度34℃开始,通过低温流体的4次连续雾化,使表皮温度达到+14℃,从而能够达到治疗皮肤色素沉着的理想美容效果。
因此,这个序列包括表皮温度的4次波动。在此序列中,所用低温装置中集成的电磁阀(EV)的开启持续时间(与雾化持续时间完全对应)如下表1所示:
[表1]
持续时间(s) | 电磁阀状态 | 雾化# |
0 | 0 | |
0.5 | 1 | 1 |
0.60 | 0 | |
2.6 | 1 | 2 |
2.66 | 0 | |
2.7 | 0 | |
2.9 | 0 | |
3.0 | 0 | |
3.7 | 0 | |
4.4 | 0 | |
4.5 | 0 | |
5.3 | 0 | |
6.0 | 1 | 3 |
6.06 | 0 | |
6.5 | 0 | |
9.0 | 1 | 4 |
9.06 | 0 | |
20.0 | 0 |
在表1中,标记<<0>>的电磁阀的位置表示电磁阀处于密封关闭状态,不允许气体通过,而状态<<1>>表示电磁阀处于打开状态,允许低温气体膨胀和喷出。因此,从表1中可以看出,这里的雾化阶段介于0.06秒(2、3和4号雾化)和0.1秒(1号雾化)之间,波动持续时间介于2秒和3秒之间。
根据表1(上)和表2(下)中给出的开启持续时间,以电磁阀出口处低温气体的平均偏差为参考,可以计算出电磁阀每次开启的气体脉冲体积。
因此,剂量,或换句话说,应用于表皮使其能够获得所需的美容效果的剂量(与在序列中连续雾化的流体体积相结合)的范围是从0.08ml(对于序列EC14,只有一次雾化,因此只有一次波动)到3.50ml不等的1,1-二氟乙烷气体(对于使用相同气体和7次波动的序列EC00)。要获得这一结果,必须始终从表皮温度+34℃开始,达到目标温度(0℃),然后升温至至少+20℃,总共进行7次,并使用0.8ml/秒的电磁阀平均输出流量。一般来说,这些剂量取决于所使用的低温流体的性质(因此也取决于其沸点)、电磁阀的逸出流量(因此也取决于其结构特征)及其开启持续时间。
1至4次雾化后表皮温度(5次测试的平均值)较低(即目标温度),但仍高于零度,分别为12.1℃、13.6℃、13.6℃和13.0℃,每次波动温度都高于20℃(见图4和图5)。
本发明美容治疗方法的其他实施示例详见下表2中的各种雾化的序列。在这些参考的序列(EC)中,与1,1-二氟乙烷气体一起使用的低温装置中集成的电磁阀(EV)的开启周期(秒)与0.8mL/秒的电磁阀流量有关。
在下表2中,每个序列(EC)都有一个代码,表示目标温度和波动次数。序列开始时,电磁阀(EV)处于关闭位置。(Pu)项对应的是电磁阀打开的持续时间,因此是在给定时间内以0.8mL/s的流速进行雾化的持续时间。(Pa)项对应于两次雾化之间电磁阀的关闭时间。对应于间歇(Pa)的时间导致表皮温度自然上升到20℃以上。序列EC14/4如图3和图5所示。
本发明的研发进行了许多与优化雾化序列有关的实验。这些序列在细胞培养模型上进行了测试,以确定它们对黑色素细胞和角质形成细胞存活率的影响。此外,还测量了主要的刺激标记。
这些实验的第一个目标是选择具有细胞选择性的序列,即只对黑色素细胞起作用,降低其存活率,同时保留角质形成细胞的序列(性能概念)。
第二个目标是确定能产生尽可能小的刺激标记变化的序列(风险概念)。总之,选择性能/风险比最优的序列。
在这些实验测试的序列中,有4个序列具有最佳性能/风险比。表2中明确提到了这些序列:EC+14/1osc、EC+14/4osc、EC+12/2osc和EC00/7osc。这些序列是通过排气流速为0.8mL/秒的电磁阀进行的。因此,低温气体的每个剂量因此对应于雾化持续时间与该流速的乘积。
在测试的其他序列中,变体(例如序列EC+14/3osc)接近这一最佳比例,因此必须被视为属于本发明的范围。一般来说,EC+14/1osc和EC00/7osc之间的所有序列,无论是从零上目标温度的角度,还是从波动次数的角度来看,对于配制本发明的美容组合物都是有意义的。其他基于使用本发明的美容组合物治疗的表皮的研究证实了这些结果。
[表2]
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于施加于表皮的治疗皮肤色素沉着的美容组合物,其特征在于,所述美容组合物包括雾化的低温流体的剂量,所述剂量介于0.048mL和0.56mL之间,所述低温流体的沸点在-196℃至-19℃之间,所述剂量由通过包括1至7次雾化的序列获得的微量的流体组成。
2.根据权利要求1所述的美容组合物,其特征在于,所述剂量由通过包括单次雾化的序列获得的微量的0.08mL的1,1-二氟乙烷组成。
3.根据权利要求1所述的美容组合物,其特征在于,所述剂量由通过2次连续的雾化的序列获得的微量的1,1-二氟乙烷组成,2次雾化分别包括0.064mL和0.176mL的1,1-二氟乙烷。
4.一种用于施加于表皮的治疗皮肤色素沉着的美容组合物,其特征在于包括雾化的低温流体的剂量,所述剂量在0.048mL至3.92mL之间,所述低温流体的沸点介于-196℃和-19℃之间,所述剂量由通过7次连续的雾化的序列获得的微量的1,1-二氟乙烷组成,每次雾化包括0.40mL至0.56mL的1,1-二氟乙烷。
5.根据权利要求4所述的美容组合物,其特征在于,所述剂量由通过4次连续的雾化的序列获得的微量的1,1-二氟乙烷组成,每次雾化包括0.048mL至0.144mL的1,1-二氟乙烷。
6.一种用于制备根据权利要求1至5中任一项所述的美容组合物的方法,其特征在于,所述方法包括通过序列(EC)的低温气体的连续雾化,原位配制1至7个剂量的低温气体,所述低温气体的沸点在-196℃和-19℃之间,每剂量的流速在0.1mL/s至2.0mL/s之间,每剂量的雾化的持续时间在0.01秒至1秒之间。
7.一种利用加压低温的流体筒和装置对皮肤色素沉着进行美容治疗的方法,所述低温的流体筒的沸点在196℃和-19℃之间,所述装置包括由电子定时系统控制的电磁阀以及喷嘴,电磁阀确保流体从所述流体筒膨胀,喷嘴确保流体喷出并雾化到表皮上,其特征在于,在表皮上进行序列的流体的连续雾化,以在0℃和14℃之间的目标温度范围内产生一系列表皮的1至7次的温度的波动,雾化的持续时间在0.01秒和1秒之间,波动的总持续时间在2.1秒和250秒之间,所述序列包括在每次雾化之间的快速冷却阶段,所述快速冷却阶段的温度下降速度在50℃/s和170℃/s之间,然后是在20℃和34℃之间较慢的升温阶段。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于每次波动的持续时间在0.2秒到3秒之间。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于表皮的冷却阶段是从29℃至37℃的初始温度开始,且按照至少15℃的梯度进行的。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法,其特征在于所述低温气体选自以下组,所述组包括:沸点为-24.7℃的1,1-二氟乙烷(在1个大气压即1.013巴的标准压力下)、甲氧基甲烷、1,1,1,2-四氟乙烷、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、丁烷/丙烷混合物,其沸点(在1个大气压即1.013巴的标准压力下)分别为-196℃、-24℃、-26.3℃和-19℃(取决于所述混合物的比例)。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述序列是通过1,1-二氟乙烷以0.8mL/秒的单次雾化来实施的,雾化的持续时间为0.1秒,从而达到14℃的目标表皮温度。
12.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述序列是通过1,1-二氟乙烷以0.8mL/秒的连续4次雾化来实施的,每次雾化的持续时间在0.06秒至0.18秒之间,从而在每次雾化后达到14℃的目标表皮温度。
13.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述序列是通过1,1-二氟乙烷以0.8mL/秒的连续2次雾化来实施的,每次雾化的持续时间分别为0.22秒和0.08秒,从而在每次雾化后达到12℃的目标表皮温度。
14.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述序列是通过1,1-二氟乙烷以0.8mL/秒的连续7次雾化来实施的,每次雾化的持续时间在0.5秒至0.7秒之间,从而在每次雾化后达到0℃的目标表皮温度。
15.一种根据权利要求1至5中任一项所述的美容组合物的用于治疗皮肤色素沉着的用途。
Claims (20)
1.一种用于施加于表皮的治疗皮肤色素沉着的美容组合物,其特征在于,所述美容组合物包括1至7个剂量雾化的低温流体,所述低温流体的沸点在-196℃至-19℃之间,每个剂量介于0.048mL和0.56mL之间。
2.根据权利要求1所述的美容组合物,其特征在于,所述美容组合物包括单个0.08mL剂量的雾化的1,1-二氟乙烷。
3.根据权利要求1所述的美容组合物,其特征在于,所述美容组合物包括4个剂量的雾化的1,1-二氟乙烷,每个剂量在0.048mL和0.144mL之间。
4.根据权利要求1所述的美容组合物,其特征在于,所述美容组合物包括2个剂量的雾化的1,1-二氟乙烷,2个剂量分别为0.064mL和0.176mL。
5.根据权利要求1所述的美容组合物,其特征在于,所述美容组合物包括7个剂量的雾化的1,1-二氟乙烷,每个剂量在0.40mL和0.56mL之间。
6.一种制备用于施加于表皮以治疗皮肤色素沉着的美容组合物的方法,其特征在于,所述方法包括通过序列(EC)的低温气体的连续雾化,原位配制1至7个剂量的低温气体,所述低温气体的沸点在-196℃和-19℃之间,每剂量的流速在0.1mL/s至2.0mL/s之间,每剂量的雾化的持续时间在0.01秒至1秒之间。
7.一种利用加压低温的流体筒和装置对皮肤色素沉着进行美容治疗的方法,所述装置包括由电子定时系统控制的电磁阀以及喷嘴,电磁阀确保流体从所述流体筒膨胀,喷嘴确保流体喷出并雾化到表皮上,其特征在于,在表皮上进行序列的流体的连续雾化,以在零度以上的温度范围内产生一系列表皮的温度的波动,其总持续时间在2.1秒和250秒之间,每个波动包括快速冷却阶段,所述快速冷却阶段的温度下降速度在50℃/s和170℃/s之间,然后是较慢的升温阶段。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于每次雾化的持续时间在0.01秒到1秒之间。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于每次波动的持续时间在0.2秒到3秒之间。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法,其特征在于波动的升温阶段对应于表皮温度在20℃和34℃之间的上升。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法,其特征在于表皮温度的连续的波动次数在1至7次之间。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法,其特征在于表皮温度被冷却到0℃至14℃之间的目标温度。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法,其特征在于表皮的冷却阶段是从29℃至37℃的初始温度开始,且按照至少15℃的梯度进行的。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法,其特征在于所述低温流体是沸点在-196℃至-19℃之间的气体。
15.根据权利要求7至14中任一项所述的方法,其特征在于所述低温气体选自以下组,所述组包括:沸点为-24.7℃的1,1-二氟乙烷(在1个大气压即1.013巴的标准压力下)、甲氧基甲烷、1,1,1,2-四氟乙烷、反式-1,3,3,3-四氟丙烯、丁烷/丙烷混合物,其沸点(在1个大气压即1.013巴的标准压力下)分别为-196℃、-24℃、-26.3℃和-19℃(取决于所述混合物的比例)。
16.根据权利要求7至15中任一项所述的方法,其特征在于,所述序列是通过1,1-二氟乙烷以0.8mL/秒的单次雾化来实施的,雾化的持续时间为0.1秒,从而达到14℃的目标表皮温度。
17.根据权利要求7至15中任一项所述的方法,其特征在于,所述序列是通过1,1-二氟乙烷以0.8mL/秒的连续4次雾化来实施的,每次雾化的持续时间在0.06秒至0.18秒之间,从而在每次雾化后达到14℃的目标表皮温度。
18.根据权利要求7至15中任一项所述的方法,其特征在于,所述序列是通过1,1-二氟乙烷以0.8mL/秒的连续2次雾化来实施的,每次雾化的持续时间分别为0.22秒和0.08秒,从而在每次雾化后达到12℃的目标表皮温度。
19.根据权利要求7至15中任一项所述的方法,其特征在于,所述序列是通过1,1-二氟乙烷以0.8mL/秒的连续7次雾化来实施的,每次雾化的持续时间在0.5秒至0.7秒之间,从而在每次雾化后达到0℃的目标表皮温度。
20.一种根据权利要求1至6中任一项所述的美容组合物的用于治疗皮肤色素沉着的用途。
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