季銨化殼聚糖/納米氧化鋅雜化膠體粒子的制備及性能

冉海燕， 朱 葉， 顧 瑤， 羅 靜， 劉曉亞

（江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院，合成與生物膠體教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122）

陽光中的紫外線不僅會(huì)讓皮膚曬黑，還會(huì)造成曬傷、老化、皮膚癌變等不良影響[1]。除了傳統(tǒng)的物理防曬，人們還通過使用防曬化妝品來阻隔紫外線，從而降低其對(duì)皮膚的傷害[2]。防曬化妝品的主要成分為防曬劑，其可分為有機(jī)防曬劑和無機(jī)防曬劑兩類。目前商品化的有機(jī)防曬劑主要為二苯甲酮、阿伏苯宗、桂皮酸鹽等芳香類有機(jī)化合物[3]。然而，有機(jī)防曬劑的光穩(wěn)定較差，且其自身及其光解產(chǎn)物對(duì)人體有潛在毒副作用[4]。鑒于有機(jī)防曬劑所存在的不足，由二氧化鈦（TiO2）和氧化鋅（ZnO）等金屬氧化物構(gòu)成的無機(jī)防曬劑越來越受到人們的青睞[5]。

與傳統(tǒng)無機(jī)防曬劑相比，由超微化或納米化的ZnO 和TiO2所構(gòu)成的無機(jī)納米防曬劑粒徑較小，能夠很好地對(duì)紫外光線進(jìn)行散射，有著出色的紫外遮蔽效果。然而，無機(jī)納米防曬劑的表面自由能較高，在配方中易團(tuán)聚，且具有較強(qiáng)的光催化活性，在光反應(yīng)中所產(chǎn)生的活性氧（ROS）等自由基對(duì)皮膚有刺激性和一定的光致毒性[6]。為了提高無機(jī)納米防曬劑的分散性以及減少光反應(yīng)產(chǎn)生的自由基等對(duì)皮膚的傷害，人們利用小分子或聚合物對(duì)無機(jī)納米防曬劑的表面進(jìn)行改性。Parisi 等[7]將抗氧化劑阿魏酸負(fù)載在介孔納米TiO2上，通過阿魏酸的自由基清除功能降低納米TiO2的光催化活性。文獻(xiàn)[8]通過交聯(lián)劑三聚磷酸鈉將殼聚糖交聯(lián)在納米ZnO 表面，制備了具有較好的分散性和光穩(wěn)定性的雜化納米顆粒。文獻(xiàn)[9]以嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚乙二醇（PS-b-PEG）為穩(wěn)定劑，通過新型Flash 納米沉淀法同時(shí)包封納米ZnO 和納米TiO2，成功制備了可以穩(wěn)定分散的防曬顆粒懸浮液。

近年來，除了傳統(tǒng)的表面改性或包封以外，Xiao 等[10]將三嵌段聚合物聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-b-聚乙烯（PEO-b-PDMA-b-PS）在四氫呋喃與乙醇的混合溶液中自組裝制備具有核殼結(jié)構(gòu)的膠束，再將納米TiO2的前驅(qū)體加入到膠束水分散液中，通過溶膠-凝膠反應(yīng)制備得到TiO2雜化膠束。相比于傳統(tǒng)的聚合物封裝法，由大分子自組裝所制備的雜化膠束具有優(yōu)異的分散性、極低的光催化活性和良好的紫外吸收性。然而目前有關(guān)大分子自組裝制備雜化膠體粒子的報(bào)道較少，且還多數(shù)基于合成聚合物，這在一定程度上限制了其在化妝品中的應(yīng)用。因此以天然大分子為組裝基元，通過大分子自組裝對(duì)納米無機(jī)防曬顆粒進(jìn)行封裝顯得尤為必要。

季銨化殼聚糖是殼聚糖的衍生物之一，也是一種具有良好水溶性的直鏈陽離子聚多糖[11]。季銨化殼聚糖具有較好的抗氧化性[12]、生物相容性[13,14]、吸濕保濕性[15]和抗菌性[16]，廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)藥等領(lǐng)域[17]。此外，季銨化殼聚糖在化妝品及個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品的配方中也使用較多，其不僅可提高配方產(chǎn)品的成膜性，還可在不引起過敏反應(yīng)的同時(shí)為配方提供保濕、抑菌的功效。L-半胱氨酸（L-cys）是一種具有生理功能（如防止生物體衰老）的氨基酸，其分子鏈中的巰基可以和金屬離子發(fā)生螯合作用，從而將金屬離子穩(wěn)定。本文主要利用羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖（QAC）、L-cys 以及納米ZnO 前驅(qū)體二水合醋酸鋅，通過共組裝的方式制備QAC/ZnO 雜化膠體粒子，研究了納米氧化鋅前驅(qū)體濃度對(duì)所得雜化膠體粒子的粒徑、形貌及穩(wěn)定性的影響，通過體外評(píng)價(jià)方法對(duì)所制備的雜化膠體粒子的紫外線屏蔽性能、光穩(wěn)定性、抗氧化性和細(xì)胞毒性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料和試劑

QAC（季銨化程度90%，Mw=1.5×105）：綠神生物工程有限公司；L-cys、羅丹明B（RB）、三（羥甲基）氨基甲烷鹽酸鹽（Tris-HCl）、1，1-二苯基-2-苦肼基自由基（DPPH·）、焦性沒食子酸、水楊酸：上海麥克林生化科技有限公司；納米氧化鋅、二水合醋酸鋅（Zn（CH3OO）2·2H2O）、硫酸亞鐵（FeSO4）：阿拉丁試劑（上海）有限公司；無水乙醇、冰醋酸、氫氧化鈉（NaOH）、過氧化氫（H2O2）、二甲亞砜（DMSO）：分析純，中國醫(yī)藥集團(tuán)上海試劑公司；白油（26#）：化妝品級(jí)，上海文華化工顏料有限公司；胎牛血清（FBS）、RPMI-1640 培養(yǎng)基：上海博美達(dá)公司；雙抗、胰蛋白酶、四甲基偶氮唑鹽（MTT）：無錫特達(dá)生物技術(shù)有限公司；小鼠胚胎成纖維細(xì)胞（L929）：北京北納生物科技有限公司。

1.2 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的制備與表征

1.2.1 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的制備 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的制備示意圖如圖1 所示，具體步驟如下：分別配制質(zhì)量濃度為3 mg/mL 的QAC 或L-cys 水溶液，并將兩者等體積混合，在其中加入一定量的二水合醋酸鋅，使其在混合溶液中的質(zhì)量濃度分別為1、2、4、6、8 mg/mL；攪拌2 h 后加入溶液體積10%的無水乙醇，并在65 °C 的水浴中陳化2 h；反應(yīng)結(jié)束后用0.5 mol/L NaOH 溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)混合物pH 至中性，并通過離心、洗滌等步驟對(duì)混合物進(jìn)行分離提純；冷凍干燥并研磨后得到的白色粉末即為QAC/ZnO 雜化膠體粒子。根據(jù)二水合醋酸鋅加入量的不同，所制備的QAC/ZnO 雜化膠體粒子分別命名為QAC/ZnO-1、QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4、QAC/ZnO-6、QAC/ZnO-8。由于QAC/ZnO-1 中氧化鋅含量少，無法得到穩(wěn)定的雜化膠體粒子，而QAC/ZnO-8分散性較差，所以下文中選用QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4、QAC/ZnO-6 為研究對(duì)象。

圖1 雜化膠體粒子的制備示意圖Fig. 1 Schematic illustration of synthesis of hybrid colloidal particles

1.2.2 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的表征 全反射傅里葉變換紅外光譜（ATR-FTIR）：利用Nicolet iS50 型傅里葉變換紅外光譜儀（美國布魯克海文儀器公司）分析雜化膠體粒子的特征吸收峰，波數(shù)范圍為4 000～650 cm-1。

Zeta 電位及粒度分析：利用PALS 型納米粒度儀和Zeta 電位儀（美國布魯克海文儀器公司）測(cè)定雜化膠體粒子的粒徑和所帶電荷，膠體粒子質(zhì)量濃度0.5 mg/mL，所有樣品測(cè)試前均使用0.8 μm 微孔濾膜進(jìn)行過濾，測(cè)試溫度25 °C。

透射電子顯微鏡（TEM）：利用JEOL JEM-2100 型透射電鏡（日本JEOL 電子株式會(huì)社）在200 kV 下對(duì)雜化膠體粒子形貌進(jìn)行表征，雜化膠體粒子質(zhì)量濃度0.2 mg/mL。

X 射線衍射（XRD）：通過D8 型X 射線衍射儀（德國布魯克AXS 有限公司）檢測(cè)雜化膠體粒子的晶體特征峰，掃描速率5°/min，2θ 掃描范圍3°～90°，最小步長0.000 1°。

X 射線光電子能譜（XPS）：利用ESCALAB 250XI 型X 射線光電子能譜儀（美國賽默飛世爾科技公司）測(cè)定雜化膠體粒子表面元素組成情況，鋁/鎂靶，真空條件，高壓14.0 kV，樣品采集范圍0～1 450 eV。

熱重分析（TG）：利用TGA/1100SF 型熱重分析儀（瑞士Mettler-Toledo 公司）考察雜化粒子的熱穩(wěn)定性，溫度范圍50～800 °C，升溫速率20 °C/min，N2流量為50 mL/min。

1.3 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的性能測(cè)試

1.3.1 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的紫外屏蔽性能 配制質(zhì)量濃度均為0.05 mg/mL 的QAC 水溶液、L-cys 水溶液、QAC 與L-cys 的混合溶液以及QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4、QAC/ZnO-6 的水分散液，采用TU-1901 型紫外-可見分光光度計(jì)（北京普析通用公司）在200～500 nm 波長范圍內(nèi)掃描雜化膠體粒子的紫外透光率。

1.3.2 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的抗氧化性能

（1）DPPH·清除率的測(cè)定

將6 mL 質(zhì)量濃度為1 mg/mL 的QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4 以及QAC/ZnO-6 的水分散液分別加入30 mL濃度為8×10-5mol/L 的DPPH·乙醇溶液中，室溫下避光攪拌4 h 后取5 mL 反應(yīng)液，在10 000 r/min 下離心10 min，測(cè)定上層清液在517 nm 處的吸光度（Ai），每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)量3 次。以0.5 mL 水與2.5 mL DPPH·乙醇溶液在517 nm 處的吸光度（Ac）作為對(duì)照組，以0.5 mL 樣品溶液與2.5 mLDPPH·乙醇溶液在517 nm 處的吸光度（Aj）作為空白組。按式（1）計(jì)算DPPH·清除率（rDPPH·）。

（2）超氧陰離子自由基（O2·）清除率的測(cè)定

在100 mL 燒杯中加入3 mL 蒸餾水與50 mL 濃度為0.05 mol/L Tris-HCl 緩沖液（pH=8.2），在37 °C 水浴中恒溫20 min；隨后在燒杯中加入3 mL 7.5 mmol/L 的鄰苯三酚溶液，室溫下遮光反應(yīng)9 min；在反應(yīng)0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 min 時(shí)分別取出5 mL 反應(yīng)液，在10 000 r/min 下離心10 min，測(cè)定上層清液在320 nm處的吸光度；以其對(duì)時(shí)間作圖，所得曲線斜率即為樣品溶液鄰苯三酚自氧化速率（v0，0.028 9）。將上述蒸餾水換成3 mL 質(zhì)量濃度為1 mg/mL 的QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4 以及QAC/ZnO-6 的水分散液，按上述方法測(cè)得樣品組的自氧化速率（vs），重復(fù)測(cè)量3 次。根據(jù)式（2）計(jì)算O2·清除率（ rO2·）：

（3）羥基自由基（OH·）清除率的測(cè)定

配制質(zhì)量濃度為9 mmol/L 的FeSO4溶液和水楊酸-乙醇溶液，分別移取20 mL 依次加入3 個(gè)100 mL燒杯中，室溫下攪拌使混合均勻；將20 mL 質(zhì)量濃度為1 mg/mL 的QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4 以及QAC/ZnO-6的水分散液分別加入上述溶液中，最后加入8.8 mmol/L 的H2O2溶液20 mL，在37 °C水浴中恒溫振蕩反應(yīng)48 h后取反應(yīng)液5 mL，10 000 r/min 條件下離心10 min，取上層清液在536 nm 處測(cè)定吸光度（As）；在536 nm 處測(cè)定超純水的吸光度（ AH2O）作為空白組，重復(fù)測(cè)3 次。根據(jù)式（3）計(jì)算OH·清除率（rOH·）：

1.4 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的體外安全性評(píng)價(jià)

1.4.1 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的光穩(wěn)定性 將一定量的RB 加入到ZnO、QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4 以及QAC/ZnO-6 的水分散液中，RB 的最終質(zhì)量濃度為0.01 mg/mL。用紫外燈對(duì)其照射不同時(shí)間，取10 mL 樣品溶液，在5 000 r/min 下離心10 min，隨后測(cè)定上層清液在554 nm 處的吸光度，并按式（4）計(jì)算RB 的降解率（rRB）。

式中：A0、A 分別為光處理前后RB 溶液的吸光度。

1.4.2 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的細(xì)胞毒性 將L929 細(xì)胞懸浮液接種于96 孔培養(yǎng)板中，細(xì)胞濃度為每孔6×103個(gè)。培養(yǎng)24 h 后分別添加10 μL 或30 μL 質(zhì)量濃度為3 mg/mL 的QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4、QAC/ZnO-6 的水分散液以及由QAC/ZnO-6 所穩(wěn)定的乳液，并將培養(yǎng)液體積補(bǔ)充至100 μL，繼續(xù)培養(yǎng)24 h 或48 h。作為參考，對(duì)照組以RPMI-1640 培養(yǎng)基直接培養(yǎng)24 h 或48 h。隨后每孔均用無菌PBS 溶液沖洗3 次，用Nikon 80i 型正置熒光顯微鏡（日本尼康株式會(huì)社）在493 nm 激發(fā)波長下觀察細(xì)胞形態(tài)，每個(gè)樣品至少選取6 個(gè)不同位置拍攝數(shù)碼照片。觀察后，再在每孔中加入90 μL 新鮮RPMI-1640 培養(yǎng)基、10 μL 5 mg/mL 的MTT 溶液，繼續(xù)培養(yǎng)4 h 后于細(xì)胞中形成藍(lán)紫色晶體，然后吸除混合培養(yǎng)基，每孔再加入100 μL 的DMSO 并振蕩溶解10 min。用酶標(biāo)儀測(cè)定DMSO 溶液在570 nm 處的光密度（即OD 值），通過式（5）計(jì)算得到細(xì)胞相對(duì)活性（RGR）：

式中ODE、ODB、ODC分別為實(shí)驗(yàn)組、空白、控制組的光密度。實(shí)驗(yàn)中每個(gè)樣品至少6 個(gè)獨(dú)立培養(yǎng)孔，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用單因素偏差分析，p＜0.05 為顯著性差異。QAC/ZnO-6 所穩(wěn)定的乳液制備方法如下：取3 mL QAC/ZnO-6 水分散液（1 mg/mL）作為水相，3 mL白油為油相，混合后用XHF-D 型乳化機(jī)在20 500 r/min 下均質(zhì)3 min，放置48 h 后使用。

2 結(jié)果與討論

2.1 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的制備

通過調(diào)節(jié)溶液的pH，QAC、L-cys 和Zn(CH3COO)2·2H2O 能夠在水中自組裝形成膠體粒子。首先QAC和L-cys 在水中通過靜電相互作用形成QAC/L-cys 復(fù)合物，隨后加入的Zn(CH3COO)2·2H2O 中的鋅離子被L-cys 中的巰基（―SH）吸附形成絡(luò)合物；通過調(diào)節(jié)pH，QAC 中―NH2的質(zhì)子化程度降低，大分子鏈的疏水性增強(qiáng)，鏈段逐漸聚集并組裝形成膠體粒子，同時(shí)吸附在L-cys 上的Zn(CH3COO)2·2H2O 發(fā)生水解生成ZnO，獲得QAC/ZnO 自組裝雜化膠體粒子。雜化膠體粒子的表觀數(shù)碼照片及相應(yīng)粒徑分布如圖2 所示。

圖2 雜化膠體粒子的（a）表觀數(shù)碼照片及（b）粒徑分布Fig. 2 （a） Digital pictures and （b） size distribution of hybrid colloidal particles

對(duì)雜化膠體粒子的粒徑（Dh）、分布及表面荷電性進(jìn)行了表征。如表1 所示，所得QAC/ZnO 雜化膠體粒子表面帶正電，具有良好的分散性和穩(wěn)定性，且隨著雜化膠體粒子中ZnO 含量的增加，膠體粒子的粒徑逐漸增加。當(dāng)混合溶液中Zn(CH3COO)2·2H2O 的質(zhì)量濃度由2 mg/mL 增加至6 mg/mL 時(shí)，由于雜化膠體粒子中ZnO 含量的增加，雜化膠體粒子的直徑由190 nm 增大至320 nm。

表1 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的粒徑及電位Table 1 Size and Zeta potential of QAC/ZnO hybrid colloidal particles

對(duì)QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4、QAC/ZnO-6 這3 種雜化膠體粒子的形貌進(jìn)行表征，TEM 結(jié)果如圖3 所示。3 種QAC/ZnO 雜化膠體粒子呈球形且具有良好的分散性，雜化膠體粒子的直徑為110～200 nm；雜化膠體粒子的粒徑隨著Zn(CH3COO)2·2H2O 質(zhì)量濃度的增大而增大，這與納米粒度儀測(cè)定的趨勢(shì)基本一致。然而，TEM 測(cè)定的雜化膠體粒子的直徑要小于納米粒度儀測(cè)定的結(jié)果，這主要是因?yàn)镼AC 分子鏈上含有大量親水基團(tuán)，QAC/ZnO 雜化膠體粒子在水溶液中處于溶脹狀態(tài)，故粒徑較大；而在TEM 制樣時(shí)隨著溶劑水的揮發(fā)，粒子發(fā)生塌陷收縮，導(dǎo)致雜化膠體粒子在干態(tài)下粒徑較小。

圖4 為ZnO、QAC 和QAC/ZnO 雜化膠體粒子的TG 測(cè)試曲線。單純的ZnO 粉末幾乎沒有質(zhì)量損失，而QAC/ZnO 雜化膠體粒子在260 °C 左右有明顯的熱失重，說明QAC/ZnO 雜化膠體粒子的成功制備。此外，通過計(jì)算可得，QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4 以及QAC/ZnO-6 中的氧化鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為32%、34%和41%。

2.2 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的結(jié)構(gòu)表征

圖3 （a）QAC/ZnO-2、（b）QAC/ZnO-4、（c）QAC/ZnO-6 的TEM 圖Fig. 3 TEM images of （a） QAC/ZnO-2, （b） QAC/ZnO-4 and （c） QAC/ZnO-6

以QAC/ZnO-6 為例，對(duì)雜化膠體粒子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。圖5 為ZnO，L-cys，QAC 和QAC/ZnO-6 的全反射紅外光譜圖。在QAC 的紅外譜圖中，1 037 cm-1處為糖苷鍵（C―O―C）的特征峰，1 658 cm-1處為酰胺Ⅰ帶羰基（C=O）的伸縮振動(dòng)峰，1 576 cm-1處是酰胺Ⅱ帶和脫乙酰基單元中氨基N―H 彎曲振動(dòng)的組合；L-cys的紅外譜圖中，羧基上―OH 和―NH2的特征峰在3 182 cm-1處，―SH 的特征峰在2 537 cm-1處；商品化ZnO的紅外譜圖中羥基的特征峰位于3 416 cm-1處。QAC/ZnO-6 在3 256 cm-1處的特征峰明顯減弱，且由3 256 cm-1移至3 243 cm-1，說明納米ZnO 與QAC 以及L-cys 中―NH2相互作用，且2 537 cm-1處―SH 的特征峰消失，說明―SH 也與納米ZnO 相互作用而起到穩(wěn)定納米ZnO 的作用。

圖5 ZnO、L-cys、QAC 和QAC/ZnO-6 的全反射紅外光譜Fig. 5 ATR-FTIR spectra of ZnO, L-cys, QAC and QAC/ZnO-6

圖6 （a）示出了QAC/ZnO-6 的XRD 衍射圖譜。從圖中可以看出，QAC/ZnO-6 在2θ 為31.74°、34.41°、36.18°、47.44°、56.58°、62.94°、66.28°、67.93°和68.86°處分別出現(xiàn)了對(duì)應(yīng)于ZnO（100），（002），（101），（102），（110），（103），（200），（112）和（201）晶面的特征衍射峰。所有衍射峰位置均與JCPDS 卡上ZnO 特征衍射峰數(shù)據(jù)一致（JCPDS No. 36-1451）。進(jìn)一步利用XPS 對(duì)QAC/ZnO-6 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。如圖6（b）所示，QAC/ZnO-6 的XPS 圖中出現(xiàn)了Zn2p，O1s，N1s，C1s 和S2p 這5 個(gè)峰，其中1 021.38 處為ZnO 中鋅元素的出峰，進(jìn)一步表明雜化膠體粒子中ZnO 的形成。

圖6 QAC/ZnO-6 雜化膠體粒子的（a）XRD、（b）XPS 圖譜Fig. 6 （a） XRD pattern and （b） XPS survey spectrum of QAC/ZnO-6 hybrid colloidal particles

2.3 QAC/ZnO 雜化膠體粒子的性能表征

2.3.1 紫外屏蔽性能 為了測(cè)試雜化膠體粒子的紫外屏蔽性能，將3 種雜化膠體粒子溶液稀釋至質(zhì)量濃度為0.05 mg/mL，在200～500 nm 測(cè)定其紫外光透過率，通過研究其在280～400 nm 的紫外透光率來評(píng)價(jià)其紫外屏蔽能力。如圖7 所示，QAC 溶液、L-cys 溶液以及兩者的混合溶液在320 nm 處的紫外透光率均大于82%，而QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4、QAC/ZnO-6 的水分散液在320 nm 處的紫外透光率分別為47%、3.3%、0.2%，表明雜化膠體粒子具有優(yōu)異的紫外線屏蔽性能，且ZnO 含量越高，紫外線屏蔽性能越好。

2.3.2 抗氧化性能 如圖8 所示，3 種QAC/ZnO 雜化膠體粒子對(duì)DPPH·的清除率分別為81.3%、80.9%和78.1%；對(duì)O2·的清除率分別為60.2%、57.9%和52.6%；對(duì)OH·的清除率分別為46.8%、40.2%和36.9%。以上結(jié)果表明，3 種QAC/ZnO 雜化膠體粒子均能清除DPPH·、O2·以及OH·，這是因?yàn)镼AC 中具有大量含有活潑氫原子的羥基和氨基，這些活潑氫原子可以捕捉自由基形成穩(wěn)定的大分子自由基，此外氨基可先與溶液中的氫作用形成氨正離子，再與活潑氫原子作用形成穩(wěn)定的物質(zhì)，從而達(dá)到清除自由基的目的[18,19]。QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4 和QAC/ZnO-6 對(duì)3 種自由基的清除率均隨著樣品中ZnO 含量的增加略有下降，這主要是因?yàn)閆nO 含量越高，聚合物中用于穩(wěn)定ZnO 的活性羥基和氨基更多，用于結(jié)合活性自由基的活性羥基和氨基減少，因此清除率下降。

圖7 QAC、L-cys、QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4 以及QAC/ZnO-6的紫外透光率Fig. 7 UV transmittance of QAC, L-cys, QAC/ZnO-2, QAC/ZnO-4 and QAC/ZnO-6

圖8 雜化膠體粒子對(duì)DPPH·、O2·、OH·的清除率（雜化膠體粒子質(zhì)量濃度均為1 mg/mL，pH=7.02）Fig. 8 DPPH·, O2·, OH· scavenging activity of hybrid colloidal particles （ The mass concentration of hybrid colloidal particles was 1 mg/mL, pH =7.02）

2.4 體外安全性評(píng)價(jià)

2.4.1 光穩(wěn)定性 如圖9 所示，在市售ZnO 納米粒子的存在下約95%的RB 在300 min 內(nèi)降解，而質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL 的QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4、QAC/ZnO-6 在300 min 時(shí)對(duì)RB 的降解率顯著降低，分別為1.26%，2.21%，3.48%。隨著ZnO 含量的增加RB 的降解率略有上升，這主要是QAC 和L-cys 中的活性氫將納米ZnO在紫外光下產(chǎn)生的大部分活性氧清除，使其不能降解RB，而雜化膠體粒子中ZnO 含量越多，用于穩(wěn)定ZnO的QAC 和L-cys 越多，可用于清除活性氧的QAC 和L-cys 降低，因此ZnO 含量越多的雜化膠體粒子對(duì)RB 的降解率略有升高。

2.4.2 細(xì)胞毒性 QAC/ZnO 雜化膠體粒子及其所穩(wěn)定的乳液的細(xì)胞毒性如圖10（a）所示。當(dāng)3 種雜化膠體粒子分散液以及由QAC/ZnO-6 所穩(wěn)定的乳液占培養(yǎng)基體積的10%時(shí)，培養(yǎng)24 h 及48 h 后L929 細(xì)胞仍為伸展的梭形形態(tài)，與陰性對(duì)照組的細(xì)胞形態(tài)相同，無畸形變化。當(dāng)3 種雜化膠體粒子分散液以及由QAC/ZnO-6所穩(wěn)定的乳液占培養(yǎng)基體積的30%時(shí)，培養(yǎng)24 h及48 h 后L929 細(xì)胞生長狀態(tài)基本不變。以上結(jié)果證明雜化膠體粒子及其所制備乳液對(duì)L929 細(xì)胞的生長狀態(tài)無影響，無細(xì)胞毒性。

將以上各組細(xì)胞進(jìn)一步通過MTT 法評(píng)價(jià)細(xì)胞活性，結(jié)果如圖10（b、c）所示。當(dāng)雜化膠體粒子溶液（質(zhì)量濃度為3 mg/mL）的體積分?jǐn)?shù)為10%和30%時(shí)，培養(yǎng)24 h 和48 h 后的L929 細(xì)胞的活性均大于97%，按照分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞毒性為Ⅰ級(jí)，說明QAC/ZnO 雜化膠體粒子不會(huì)影響細(xì)胞的增殖；而加入QAC/ZnO-6 乳液樣品后細(xì)胞活性大于100%，說明該乳液有利于細(xì)胞的生長。以上結(jié)果說明QAC/ZnO 雜化膠體粒子基本無細(xì)胞毒性，以其制備的乳液有助于細(xì)胞的生長，這與圖10（a）結(jié)果一致。

3 結(jié) 論

（1）以QAC、L-cys 為穩(wěn)定劑，以二水合醋酸鋅為前驅(qū)體，通過大分子自組裝方法制備QAC/ZnO雜化膠體粒子，通過控制前驅(qū)體的質(zhì)量濃度制備不同粒徑大小的3 種雜化納米顆粒。

（2）前驅(qū)體二水合醋酸鋅的質(zhì)量濃度越大，雜化納米顆粒中ZnO 的含量越多，其粒徑越大。

圖9 ZnO 及雜化納米粒子對(duì)RB 的降解率（ZnO、QAC/ZnO-2、QAC/ZnO-4、QAC/ZnO-6 質(zhì)量濃度均為1 mg/mL，pH=7.02）Fig. 9 Degradation of RB with the existence of ZnO, QAC/ZnO-2,QAC/ZnO-4 and QAC/ZnO-6（The mass concentration of ZnO and hybrid colloidal particles was 1 mg/mL, pH = 7.02）

圖10 （a）3 種QAC/ZnO 雜化膠體粒子以及用QAC/ZnO-6 制備的乳液對(duì)L929 細(xì)胞增殖的影響；粒子體積分?jǐn)?shù)為（b）10%、（c）30%時(shí)的細(xì)胞活性（QAC/ZnO 雜化膠體粒子的質(zhì)量濃度3 mg/mL，pH=7.02）Fig. 10 （a） Effects of three QAC/ZnO hybrid colloidal particles and emulsion stabilized by QAC/ZnO-6 on the proliferation of L929 cells;Cell viability at particle volume fraction of （b） 10% , （c）30% （ The mass concentration of three QAC/ZnO hybrid colloidal particles was 3 mg/mL, pH=7.02）

（3）制備的QAC/ZnO 雜化膠體粒子具有良好的紫外線屏蔽性和抗氧化性，光催化活性顯著降低，且基本無細(xì)胞毒性，在防曬化妝品領(lǐng)域有一定的應(yīng)用前景。