化学：“天坑专业”_还是“天使专业”？(化學皮膚專業)
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撰文 | 李存璞（重庆大学化学化工学院副教授）
每到志愿填报时，很多人会避开化学，因为“化学”与“生物、材料、环境”等一起列为“四大天坑”专业。作为众人眼中的天坑专业，化学专业学业负担重、工作压力大、收入水平低、未来发展差，这些特点使得有意向选择“化学”专业的准大学生们犹豫不决。
事实上，每当有人询问我专业选择的意见时，我总会让学生思考一个问题，“十年之后，你希望成为什么样的人”，之后再让学生从专业列表做出自己的选择。那么十年之后，选择化学的青年朋友们到底会拥有什么样的未来呢？答案可能丰富多彩，但大多数人可能并不希望自己十年之后还是“单身狗”。学好化学，可以美容养颜，保持“天使面庞”；也可以帮男/女朋友美容养颜，成为TA的“护肤天使”。
图1 十年之前
“天然绿色”、“不含任何化学物质”是众多护肤品的宣传口号。然而，从价格亲民的“宝SOD蜜”到”LA 海之谜”，其护肤功效都来自于其中的化学成分。皮肤作为人体面积最大的器官，光滑意味着其细胞间连接紧密；紧致而有弹性意味着其优异的弹性组织支撑；外观上的白里透红则说明其有良好的微循环系统。而让皮肤持久的保持这些有意的性质，离不开化学家们的努力。
化学教你护肤从保湿开始保持皮肤湿润是护肤的首要步骤。尽管大多数人会每天用清水清洁皮肤，但化学家更加关注如何将水分输送到皮肤的细胞，而非让水分仅仅停留于皮肤表面。事实上，不能成功到达皮肤细胞的水分子会不断蒸发，从而带走皮肤表面热量，这可能会对皮肤造成损坏。为了将水分输送到皮肤细胞，化学家们一则使用表面活性剂输运足够的水分；二则合成、引入可以锁定水分的分子；三则控制油/水的乳液成分与结构，增加水分进入细胞的能力，减少皮肤的水分流失，这样三管齐下帮助皮肤保持持久年轻。
人体的皮肤会自己产生一些补水因子，或者Natural Moisturizing Factor (NMF)，来锁住皮肤水分。其成分并不复杂，往往是一些氨基酸、糖类、尿素（是的你没看错）等含有N、O等元素的物质。护肤品厂家会在其生产的面膜、爽肤水等中添加类似的成分来增强皮肤保湿效果，比如甘油、胶原蛋白、透明质酸（玻尿酸）等。很多人声称胶原蛋白敷在脸上只会作为细菌的培养皿伤害皮肤，但在化学家的角度，胶原蛋白与皮肤亲和性优秀，且含有大量的亲水基团，是可以作为保湿成分来使用的。而现在火热的玻尿酸，本身具有足够的羧基负离子，负离子互相排斥，可以在链段之间形成大量空隙用以锁住水分，是非常高效的补水材料。
图2 透明质酸（玻尿酸）锁定水分子
乳液的配方则是各大护肤品厂商的技术法宝。通过设计表面活性剂、改善乳化工艺，化学家们可以获得不同的水-油乳液结构。油脂包裹水分的结构，其外侧的油脂可以透过亲油的细胞膜将水分输送至皮肤细胞内部，是皮肤补水的关键。但热力学理论和日常生活常识告诉我们，油与水毕竟互不相容，分层是二者最终的归宿。稳定的水-油乳液结构，并保证它在一定期限内稳定存在，需要精确设计表面活性剂、溶剂、添加剂等配方，同时优化乳液制备工艺，这样才可以使用户感知到的所谓“吸收特别快”、“感觉马上就水润了”。而这背后其实都来自于化学家和化学工程师们的努力。
图3 乳液形成过程表面能大大增加，是非自发过程，化学家需要设法将其在一定时间内稳定下来
所以10年之后，也许马上就读化学专业的你可以开发出更加优秀的乳液配方，或者更加持久的保湿因子，让全世界护肤的人们都成为你的客户，应该不会发愁找不到对象了。
化学帮你度过岁月无情的变迁衰老是人类无可避免的归途。基因，细胞代谢，细胞复制等内因，与光照，污染，电离辐射，化学品接触等外因，两者结合使得人们只能减缓皮肤的衰老，而无法彻底阻止。这与物理中的楞次定律或化学中的勒沙特列远离似乎有很大的相似性。许多科学家认为皮肤衰老背后的本质是自由基。人类的新陈代谢会产生大量的自由基，这些自由基具有强氧化性，会破坏人类的皮肤，而狙击自由基就成为化学家们研究抗衰来护肤产品的重要思路。
各大护肤品厂商均有自己的抗衰老绝活儿。比如宝SOD蜜，其有效成分是超氧化歧化酶（Super Oxide Dismutase，SOD），可以清除过氧化物，淬灭过氧离子，降低局部O2浓度，从而延缓皮肤的衰老；雅黛的小棕瓶使用麦角硫因；蔻使用一种名为LR2412的有机酸[1]；欧和许多厂家使用的烟酰胺；红子所用的β-葡聚糖等抗氧化、抗衰老分子。这些分子的设计、筛选与功效提升都离不开化学家的贡献。
事实上，服用或者使用维生素A、C、E等，也能减少皮肤氧化，利用的是它们与氧自由基或过氧化物的反应然而化学家早已发现，单纯摄入维生素这些助剂的效果不如直接吃一颗大苹果[2]：所以省钱又健康不香么？
图4 单纯使用维生素C的效果，远不如苹果的抗氧化性来得好[2]
休止符暂时我们可以知道，好好学习化学，可以帮助自己和身边的人们让皮肤保持水润、延缓皮肤衰老。而这仅仅是化学学科价值的一个小缩影，到底是“天坑专业”还是“天使专业”，毕竟将取决于社会需求，十年之后护肤品市场相较现在只会更加广阔，更何况还有药物、能源、材料等等领域都离不开化学。
图5 再有一年就十年了
对了，下次将告诉各位防晒、美白背后的化学贡献。
参考文献
[1]. Tran C, Michelet J F, Simonetti L, et al. In vitro and in vivo studies with tetra‐hydro‐jasmonic acid (LR2412) reveal its potential to correct signs of skin ageing[J]. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology, 2014, 28(4): 415-423.
[2]. Eberhardt M V, Lee C Y, Liu R H. Antioxidant activity of fresh apples[J]. Nature, 2000, 405(6789): 903-904
