護膚用殼聚糖基凝膠的制備及性能

范金石，劉麗娜，雷 東，王 超，徐桂云

(1.青島科技大學(xué) 海洋科學(xué)與生物工程學(xué)院，山東 青島 266042；2.青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，山東 青島 266042；3.青島科技大學(xué) 化學(xué)與分子工程學(xué)院，山東 青島 266042)

面膜是集清潔、護理、營養(yǎng)于一體的護膚用化妝品。面膜中含有的功效成分和營養(yǎng)物質(zhì)滲入皮膚可以增強皮膚機能，改善膚質(zhì)[1-2]。市面上常見的面膜有粉狀、膏狀、凝膠狀、面膜貼等形式，凝膠狀面膜因使用方便、水洗容易等優(yōu)點而深受消費者青睞[3]。

殼聚糖(CS)是甲殼素的脫乙酰化產(chǎn)物[4]，具有良好的保濕性、易成膜性，能夠增強皮膚對護膚品中有效成分的吸收，具有修復(fù)紫外線和激光對皮膚的損傷、減輕皮膚干燥癥狀等功能性質(zhì)[5-8]。CS生物相容性良好[9-11]，與其它一些高分子物質(zhì)共混可以提高其強度和韌性[12]，是制備凝膠的良好材料[13-15]。近年來關(guān)于CS共混材料(纖維、膜、凝膠等)的研究與開發(fā)十分活躍[16-18]。Koyano T[19]研究了CS在聚乙烯醇(PVA)/CS共混凝膠中的分布狀況，研究表明：PVA組份的存在增強了凝膠的機械性能。宋慧君[20]等利用溶液共混法制備了一系列不同配比的明膠(GEL)/殼聚糖共混膜，研究了CS含量對共混膜力學(xué)性能的影響，研究表明：在共混膜中，CS分子與GEL分子間存在較強的相互作用，二者間有良好的相容性。CS凝膠在生物工程[21]、智能材料[22]、醫(yī)藥[23]以及環(huán)保等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，但是有關(guān)CS作為凝膠材料應(yīng)用于護膚品中的研究相對較少[24-25]。

本文以CS為主要原料，通過與PVA和GEL共混，發(fā)揮其協(xié)同增效作用，以期制備出可用于皮膚護理的殼聚糖基凝膠產(chǎn)品。

1 材料與試劑

1.1 材料和儀器

殼聚糖(CS)，80%～95%脫乙酰度，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；檸檬酸(CA)，醫(yī)藥級，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；明膠(GEL)，醫(yī)藥級，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；聚乙烯醇(PVA)，平均聚合度1750±50，天津市北聯(lián)精細化學(xué)品開發(fā)有限公司。

FA/JA系列電子天平，常州市衡正電子儀器有限公司；UMS-1000S磁力攪拌器，上海泰坦科技股份有限公司；722N型可見光分光光度計，上海儀電分析儀器有限公司；KDM型電熱套，山東鄄城華魯電熱儀器有限公司。

1.2 殼聚糖基凝膠的制備

考慮到皮膚對酸堿的耐受性及與材料間的相容性，本論文選擇CA溶解CS。將CS與CA按質(zhì)量比1∶2溶于100 mL蒸餾水中，攪拌均勻后得到CS溶液，靜置24 h脫泡，備用。PVA和GEL按不同質(zhì)量比溶于適量蒸餾水中，邊加熱邊攪拌，得到PVA/GEL溶液。水浴加熱、攪拌下將PVA/GEL溶液加入CS溶液中，混合均勻后冷卻至室溫，即得殼聚糖基凝膠。

1.3 殼聚糖基凝膠相容性的測定

以分光光度計測得的殼聚糖基凝膠對光的透過能力來考察其相容性[26]。具體操作為：將凝膠面膜裁成1 cm×5 cm的樣條，置于比色皿中，以空白比色皿作參照，測定試樣的透光度(T)。

1.4 殼聚糖基凝膠感官、理化指標的測試

1.4.1 外觀

按照面膜執(zhí)行標準QB/T2872-2017的試驗方法，取試樣在室溫和非陽光直射下目測觀察。

1.4.2 香氣

按照面膜執(zhí)行標準QB/T2872-2017的試驗方法，取試樣用嗅覺進行鑒別。

1.4.3 pH值

按照面膜執(zhí)行標準QB/T2872-2017的試驗方法測定(稀釋法)：稱取試樣1份，加入經(jīng)煮沸冷卻后的蒸餾水9份，加熱至40 ℃，并不斷攪拌至均勻，冷卻至規(guī)定溫度，待用。取清液用精密pH試紙測定，pH值的測定結(jié)果以兩次測定結(jié)果的平均值表示(精確到0.1)。

1.4.4 耐熱性

按照面膜執(zhí)行標準QB/T2872-2017的試驗方法，取3 cm×3 cm的試樣分別裝入2個透明的瓶內(nèi)，并編號a、b。b試樣常溫放置，a試樣置于預(yù)先調(diào)節(jié)至(40±1)℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，24 h后取出，恢復(fù)至室溫后與b試樣進行目測比較。

1.4.5 耐寒性

按照面膜執(zhí)行標準QB/T2872-2017的試驗方法，取3 cm×3 cm的試樣分別裝入2個透明的瓶內(nèi)，并編號c、d。d試樣常溫放置，c試樣置于預(yù)先調(diào)節(jié)至(-8±2)℃的冰箱內(nèi)，24 h后取出，恢復(fù)至室溫后與d試樣進行目測比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖基凝膠的制備

2.1.1 PVA/GEL溶液配比及其粘性、成膜性

稱取1.0 g GEL及不同質(zhì)量的PVA，加入50 mL去離子水，在充分攪拌下加熱至100 ℃，冷卻至室溫，考察其粘性和成膜情況，結(jié)果見表1。

表1 PVA與GEL溶液配比及其性能

由表1可知，GEL含量不變，隨著PVA含量的增加，PVA/GEL溶液的粘度逐漸增大，成膜情況由好變差，當PVA與GEL的質(zhì)量比為1∶5時，所得溶液粘性好，且成膜性良好。故本實驗選擇PVA與GEL的質(zhì)量比為1∶5。

2.1.2 PVA/GEL溶液濃度及其粘性、成膜性

稱取5 g PVA和1 g GEL，將其混合均勻后，分別加入30、40、50、60、70 mL的水配制不同濃度的溶液，考察其粘性和成膜性，結(jié)果見表2。

表2 PVA/GEL溶液濃度及其性能

由表2可知，PVA/GEL溶液配比不變，加水量逐漸增多時，溶液粘度逐漸下降，成膜時間逐漸增加，當加水量為50 mL時，所得溶液粘性適中，涂展性好且能大片揭下。故本實驗選取PVA、GEL、水的質(zhì)量分別為5、1、50 g來配制溶液。

2.1.3 CS與PVA/GEL的配比及其性能

取20 mL質(zhì)量分數(shù)3%CS溶液，分別加入不同體積的PVA/GEL溶液，于水浴加熱、攪拌的條件下充分混合，靜置過夜使凝膠穩(wěn)定，取適量凝膠涂膜在手背上，觀察凝膠的粘性、成膜時間和成膜情況，結(jié)果見表3。

表3 CS與PVA/GEL的配比及其性能

由表3可知，當PVA/GEL溶液加入量較少時，形成的凝膠粘性低，流動性大，無法涂抹；當加入量較多時，凝膠粘性大，不易在皮膚上涂展；當CS溶液和PVA/GEL溶液體積比為2∶5時，殼聚糖基凝膠成膜情況最好，且成膜時間符合面膜的使用要求。

2.2 殼聚糖基凝膠的相容性

共混體系的透光性在一定程度上可以反映體系中各組分之間的相容性，當共混體系中不同高分子相容性較差時，兩相界面的存在會導(dǎo)致光的散射或反射，從而使膜的透光率降低，透光度越好，表明共混體系中各組分間的相容性越好[26,28]。以波長500 nm測定CS溶液與PVA/GEL溶液在不同的共混體積比下得到的殼聚糖基凝膠的透光度，結(jié)果見表4。

表4 殼聚糖基凝膠的透光度

由表4可知，CS溶液的T值最小，透光度最差，隨著PVA/GEL含量的增加，透光度逐漸增加，這可能是由于隨著PVA/GEL含量的增加，羥基相對含量提高，CS與GEL/PVA間的相互作用增強，導(dǎo)致共混體系相容性隨之提高。當CS溶液和PVA/GEL溶液體積比為2∶5時，得到的凝膠透光性較好，表明此時共混體系間相容性較好。

2.3 殼聚糖基凝膠的感官、理化指標

殼聚糖基凝膠的感官及理化指標檢測結(jié)果如表5所示。

由表5可知，該凝膠呈透明凝膠狀，在常溫下pH值為5.5，黏度適中，易于攤開抹平，薄膜均勻；在-8/40℃下持續(xù)24 h，恢復(fù)至室溫與實驗前無明顯差異，制備的殼聚糖基凝膠符合《中華人民共和國輕工業(yè)行業(yè)標準》面膜執(zhí)行標準QB/T2872-2017的規(guī)定，可適用于皮膚護理。

表5 殼聚糖基凝膠感官及理化指標評價結(jié)果

3 結(jié)論

(1)以CS為主要原料，通過與共混組分PVA和GEL的協(xié)同增效作用，成功制得了護膚用殼聚糖基凝膠。

(2)該殼聚糖基凝膠組分間的相容性良好，具有良好的成膜、脫膜性，符合面膜的相關(guān)標準QB/T2872-2017，可適用于皮膚護理。