傷口大師: 誰發明了凝膠指甲，及凝膠指甲的一些商業機密

2018年3月24日星期六

誰發明了凝膠指甲，及凝膠指甲的一些商業機密

安南醫院外科游朝慶醫師

    其實許多指甲科技都是由牙科材料科技中借來的，故雖然水粉系統的水晶指甲(liquid-and-powder acrylic nail)從1950年代就一直在美國盛行，然而由於其溶劑的味道，且因PMMA(壓克力)為一種線狀聚合體，機械性質不佳，科學家一直在尋找一種不需溶劑的替代品。
    而許多美甲材料業者其實就是從牙材的業者轉型而來，它們於1980年代知道了牙醫界發展出一種不需要溶劑，只要將膠液狀的樹脂照光就可固化的科技時，馬上就把這項科技偷過來，1982年，James Giuliano推出世界上第一個凝膠指甲系統UV Gel system上市，就叫「Lamp Light」¹，1985年美國的Wilde Cosmetics公司也推出他們的凝膠指甲產品Light Cured Nails (LCN)，其樹脂成分為ethyl cyanoacrylate及polymethyl-methacrylate monomers²，接著如雨後春筍般，幾乎所有的美甲材料公司都推出了他們的光照固化美甲組，其還包括一個紫外線燈，也有業者推出可見光系統，然而，到了1987年，凝膠指甲忽然就失去了魅力。因為許多美甲材料業者根本不了解他們的產品，每一家的產品的光照頻率及時間都不一樣，人們常常將凝膠塗得太厚，卻無法如標榜說馬上乾掉，也有人因照光太久而有燒灼傷害，並且業者常使用錯誤光譜頻率的光線，重點是因為凝膠指甲使用太簡單了，美國人總都是在家裡自己DIY使用，而不像歐洲，是由有經驗及技術的美甲師在美甲店裡操作，這也影響到美國的美甲店，因此在80年代末期，許多美甲材料業者相繼退出凝膠指甲市場³。
    但在90年代末期，凝膠指甲又從美國流行回來了，業者將配方改良，並針對他們產品推出特殊波長及強度的燈(也就是說，不同品牌要使用其各自品牌專用的燈，無法混用)，並且據統計，於2010年時，已有63%的美甲業者提供凝膠指甲的服務⁴。還是要提醒一下，衛福部已公告「不宜以「…光療…」一詞作為化粧品名稱」，但無奈網路上還是要以『光療指甲』來google才能找到最多資料，有些業者乾脆使用同音的『光撩』，（無鹽）。而對岸的大陸則還是使用光疗胶或UV甲油胶。我想『光療』這名稱應該起源於英文的『UV curing』，現大都翻譯成光固化，但字典上curing本來就是治癒、治療的意思，只有在聚合物化學polymer chemistry這領域上才有硬化、固化harden的意思，所以翻譯機上UV curing就被直翻成了光療。

    至於在1980年代發生了什麼事呢據我搜尋google上大部分的資料得知，事實上光固化樹脂這項科技其實原本是起源於印刷業者的油墨專利，其出現於1946年，但由於當時其乾燥時間不夠快速，無法被普及使用，直到1970年代，由於各種光起始劑的開發，加上許多壓克力單體稀釋劑種類逐漸增多，價格下降，光固化樹脂才普遍用於各類工業上，如塗料、油墨、印刷電路板及接著劑(又稱無影膠、UV膠、光敏膠、紫外光固化膠)方面，也是目前3D列印的主要技術，在組成份方面，和需要一定強度的牙科不一樣。首先在光硬化樹脂科技方面，其光硬化樹脂是由寡聚物oligomer(pre-polymer預聚合體)及單體monomer（反應性稀釋劑）組成，接著要有光起始劑photo-initiator，其如同引信，最後則需要有一個光源，可分為UV light cure紫外線及visible light cure可見光固化系統，首先光線去照射到光起始劑，誘發其放出電子（自由基），然後去促使寡聚物及單體的連鎖聚合反應，最後形成聚合體polymer。寡聚物一般是gel凝膠狀，單體是液狀，聚合物則是固體狀，單體主要用來稀釋寡聚物用，使其不會太黏稠，並且由於單體分子量小，可以填補大分子聚合物的空隙，增加聚合物的強度。
    在指甲科技方面，經過不斷改良，使用於凝膠指甲方面的 oligomer樹脂成分傳統主要為Urethane acrylates酯胺酯丙烯酸酯，近來則是使用單一使用urethane meth-acrylates酯胺酯甲基丙烯酸酯或者混合了Urethane acrylates，單體則是methacrylate甲基丙烯酸，如ethyl- methacrylate甲基丙烯酸乙酯或butyl-methacrylate甲基丙烯酸丁酯或2-Hydroxyethyl methacrylate (2-HEMA)。
    在1990年代也推出了許多不含有低效率camphorquinone的光起始劑，如lucirin®TPO、Ivocerin®，可縮短固化時間及能量，1990年代，光源也從鹵素燈進化到使用藍光LED，減少了『光衰』的影響，否則以前需每隔一段時間就需要更換特殊的燈管⁶，且光源的瓦數也較強。
    近十年來，凝膠指甲又推出了軟式凝膠指甲(或稱可卸式凝膠指甲，soft gel, soak off gel, ソフトジェル)，凝膠指甲油（Soak-off gel-polish），將以前的凝膠指甲改稱為硬式凝膠指甲（hard gel nail），軟式凝膠指甲的主成分同樣是寡聚物urethane (meth)acrylates，然而卻減少了單體methacrylate monomer的量，故聚合物主要都是由大分子組成，大分子和大分子間由於少了單體而空隙增加，並且減弱了強度，故無法用於延長指甲，當用去光水Acetone去浸泡時，溶劑可以進入大分子間的空隙⁷，以幫助卸甲。至於凝膠指甲油呢，因其不需要任何強度，故只由單體methacrylate及光起始劑組成，故其成品會比較薄⁸。目前市面上看到的所謂光療指甲，大都指的是這種軟式凝膠指甲或凝膠指甲油。因此，若要將人工指甲用於因指甲修剪過多導致的凍甲的治療方面，以水晶指甲來做延甲應該還是最好的選擇，除非說只是要將gutter黏在指甲上面。
    最後，要澄清的是凝膠指甲使用的樹脂並非許多美甲業者所宣稱的無毒環保的天然樹脂原料⁹，而水晶指甲原料也並非業者所說的使用有毒化學原料¹⁰，許多報章雜誌上，也常出現許多對於水晶指甲及凝膠指甲錯誤的報導及醫學知識^11,12，其實就如前述的，凝膠指甲雖可不用primer，但仍需要同樣功能的bonder，在凝膠指甲油（甲油膠gel nail polish）及傳統的指甲油上，其標準配方上都會有塑化劑plasticizer，只是有些會不叫塑化劑而改稱不同的名字如長效持久聚合物¹³，雖然衛福部早已明文禁止使用。凝膠指甲原料還是人造的壓克力樹脂，其在未固化前還是可能會導致過敏，即使照光後，仍會留下一層黏黏的浮膠sticky layer，這層浮膠是凝膠表面被空氣氧化導致固化不完全（<50%）所形成的氧化抑制層OIS(superficial sticky layer, residual tacky layer或浮胶)，儘量避免用手去接觸這層浮膠，容易導致過敏，所以建議戴上手套來操作，雖然可以製作不產生浮膠的凝膠，然而這類產品會產生過多的熱而傷害甲床，故美甲業者才會普遍使用上封層膠top coat來隔絕這層浮膠，並可有提升持久度、光亮度，抗UV以防止底下的彩膠變黃的作用，然而其成分卻可能含有有毒易揮發的有機溶劑，且需要反覆照光，很花時間，也有曬傷的可能，也會產生有過敏可能的浮膠，之後也無法利用去光水來卸掉指甲，需使用磨機來打磨卸甲。而水晶指甲，早已有改良的無味道溶劑可選，可延長固化時間，約15分鐘可完成作品，並可隨時用去光水去除。
    最後再重複一次坊間一般所製作凝膠指甲的步驟是(如下圖1)：
1. 塗上平衡液(乾燥劑Dehydrator，pH balancing agent, 成分為易揮發的有機溶劑，主要用來去除油脂及水分)。
2. 上第一層膠，其又稱固定劑固定劑 (用於水晶指甲的固定劑稱Primer, air dry bonder，舊的成分主要為有酸蝕性 self-etching的HEMA及少量的methacrylic acid，主要用來腐蝕corrode指甲，增加樹脂和指甲的黏著性，但現在都改用無酸性，主要是有黏性的樹脂及易揮發的有機溶劑，可用於水晶及凝膠指甲；而用於凝膠指甲的固定劑稱Bonder、base coat、basal gel基底膠、底膠、builder建構膠或 UV bonder，成分主要為有光固化性的BisGMA，其只可用於凝膠指甲，有分可延甲功能及無延甲功能)。接著照光－烤底膠。
3. 套上指甲紙模，用凝膠做指甲延長nail extension，或上彩膠，後照光烤彩膠，塑型、再照光。此層也會產生浮膠，但因為會與最後的封層膠作用，發生固化反應，故不需刻意去除膠。
4. 上封層，擦上封層膠（Top Coat上層密封膠、top gel上層凝膠、防護凝膠、面胶，也有一種底膠上層兩用膠，其通常屬於可卸，坊間的說法是指甲的防護衣，提升持久度、光亮度，抗UV以防止底下的彩膠變黃)。因封層膠照光後仍有黏黏未固化的一層浮膠tacky resin，需以清潔劑擦洗乾淨，故又稱這封層膠為擦洗封層，市面上還有另一種免洗封層（免清封層膠No Wipe Top Coat），可省下第6步驟。
5. 再照光，烤封層。（故共要上三層膠，照三次光）
6. 最後，洗封層，以棉布、化妝棉沾酒精(或專用除膠劑、凝膠去漬液)去除頂膠黏黏的觸感，不可用去光水代替(這也是用來擦掉OIL)。