新型納米結(jié)構(gòu)防曬劑的研制

郭天程，李嘉柔，盧海萍，姚翰淳，胡瑾

(南京科技職業(yè)學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，江蘇 南京 210048)

0 引言

為了避免紫外線對(duì)人體造成的影響，越來(lái)越多的人開(kāi)始使用含有抵擋紫外線功能的產(chǎn)品，進(jìn)而促進(jìn)了防曬化妝品的發(fā)展。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，大約44.3%的太陽(yáng)光輻射是400～760 nm的可見(jiàn)光，49.5%是760～5 000 nm的紅外輻射，只有6.2%是由于100～400 nm的紫外光輻射。紫外光輻射是由98% UVA (320～400 nm)和2%UVB (290～320 nm)組成的[1]。少量暴露在紫外光輻射下具有一定的治療作用，但由于近些年臭氧層的破壞，到達(dá)地球的紫外輻射強(qiáng)度增加。紫外光輻射被皮膚中的不同發(fā)色團(tuán)、DNA、RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)所吸收。這些發(fā)色團(tuán)吸收了紫外光后會(huì)產(chǎn)生一系列光化學(xué)反應(yīng)和有害的活性氧自由基的次級(jí)相互作用[2]。

關(guān)于防曬劑會(huì)對(duì)人體健康有害的報(bào)道越來(lái)越多，如UVB輻射主要會(huì)產(chǎn)生如下嚴(yán)重的傷害：急性損傷如曬傷和長(zhǎng)期傷害，如癌癥。UVB對(duì)細(xì)胞DNA和蛋白質(zhì)有直接影響。一種理想的防曬劑應(yīng)該提供UVB/UVA的保護(hù)，在紫外線輻射后依然保持不變[3]。最近的研究表明，防曬劑的防曬性能不僅與防曬劑的理化性質(zhì)有關(guān)，同時(shí)也與運(yùn)載系統(tǒng)有關(guān)。因此，開(kāi)發(fā)基于新的更安全運(yùn)載系統(tǒng)的防曬產(chǎn)品變得越來(lái)越迫切。引入新型基于脂質(zhì)體的納米粒子體系的新型防曬劑，正迅速進(jìn)入化妝品市場(chǎng)。包裹有活性成分的脂質(zhì)體納米粒子具有高滲透性、持續(xù)或定向釋放活性成分以及提高防曬的整體功能等優(yōu)點(diǎn)。負(fù)載在脂質(zhì)體納米粒子中的活性成分的傳輸賦予防曬新的價(jià)值。

1 納米脂質(zhì)體的分類(lèi)

脂質(zhì)體的大小從0.025～2.5 μm不等，其具有一層或兩層膜。脂質(zhì)體具有穩(wěn)定性高、無(wú)毒、生物相容、生物降解完全等優(yōu)點(diǎn)，但也具有溶解度低、半衰期短、有時(shí)會(huì)發(fā)生氧化、水解等反應(yīng)、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)。囊泡大小是確定脂質(zhì)體循環(huán)半衰期的一個(gè)重要參數(shù)，雙層的數(shù)量和大小決定了脂質(zhì)體載藥量的多少。根據(jù)雙層的數(shù)量和大小，脂質(zhì)體可以分為多層脂質(zhì)體(MLV)和單層脂質(zhì)體兩類(lèi)。單層脂質(zhì)體可以再分為大單層脂質(zhì)體(LUV)和小單層脂質(zhì)體(SUV)兩類(lèi)[4]。在單層脂質(zhì)體中，囊泡有一個(gè)包圍水溶液的磷脂雙層球體。在多層脂質(zhì)體中，囊泡具有洋蔥狀結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)，在一個(gè)小囊泡的內(nèi)部形成幾個(gè)單層小泡，產(chǎn)生由多層水分隔的同心磷脂球組成的多層結(jié)構(gòu)[5]。

2 納米脂質(zhì)體防曬劑的制備方法

納米脂質(zhì)防曬劑的制備方法主要有乳化超聲法、均質(zhì)法、溶劑擴(kuò)散法、微乳液法等。研究表明，無(wú)論用什么方法均包含四個(gè)基本步驟：干燥有機(jī)溶劑中的脂質(zhì)；將脂質(zhì)分散在水介質(zhì)中；純化所得脂質(zhì)體；分析最終產(chǎn)品。

2.1 均質(zhì)法

均質(zhì)法分為熱均質(zhì)乳化技術(shù)和高壓均質(zhì)法兩類(lèi)。

2.1.1 熱均質(zhì)乳化技術(shù)

熱均質(zhì)乳化技術(shù)是使用最廣泛的納米粒子制備方法，這種方法在在高剪切混合設(shè)備的攪拌下，將基于熔融的脂質(zhì)相分散在熱的表面活性劑水溶液中的一種方法。得到的乳狀液熱均質(zhì)后冷卻，最終通過(guò)脂質(zhì)的重結(jié)晶得到納米粒子[6-7]。

均質(zhì)步驟是強(qiáng)制減少粒子大小的方法?？梢酝ㄟ^(guò)超聲或高壓實(shí)現(xiàn)均質(zhì)。超聲均質(zhì)法(UH)是通過(guò)探頭在液體介質(zhì)中傳輸高功率超聲波的一種方法。超聲波會(huì)產(chǎn)生能內(nèi)爆的小的真空氣泡，從而產(chǎn)生高剪切作用力[8]。另一方面，這種方法設(shè)備成本低，但其具有明顯的缺點(diǎn)，如冷卻過(guò)程中脂質(zhì)體會(huì)團(tuán)聚。

2.1.2 高壓均質(zhì)法

高壓均質(zhì)法(HPH)是目前廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和食品工業(yè)的一種工藝，基于高壓均質(zhì)機(jī)在一定壓力下使粒子變小、均勻。為得到脂質(zhì)納米粒子，初始粗乳液在高壓(高達(dá)150 MPa)通過(guò)均質(zhì)閥，溫度高于脂質(zhì)的熔點(diǎn)，得到二次稀乳液。幾次高壓均質(zhì)循環(huán)后，得到的脂質(zhì)納米粒子中不含聚集體。除了高成本以外，實(shí)驗(yàn)室和中試用的高壓均質(zhì)機(jī)使其樣品數(shù)量有限，能產(chǎn)生大規(guī)模生產(chǎn)相同的結(jié)果以確保結(jié)果的可放大性。因此，HPH可用于從實(shí)驗(yàn)室到中試到工業(yè)生產(chǎn)中納米粒子的生產(chǎn)[9-10]。

凌慧等[11]采用高壓均質(zhì)法制備包覆防曬劑的NLC，首先制備油相。具體是將固體脂質(zhì)和辛酸/癸酸和甘油酯化而成的高純度油脂混合升溫至某一均質(zhì)溫度，然后加入不同防曬劑。接著，把在相同溫度的表面活性劑水溶液中加入油相，在一定轉(zhuǎn)速下剪切1 min，快速混勻得到初乳，將初乳高壓均質(zhì)后室溫冷卻，制備成包覆防曬劑的 NLC。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)高壓均質(zhì)法制備的防曬劑相對(duì)于普通乳狀液來(lái)說(shuō)，紫外吸收能力好，光異構(gòu)化程度低，光穩(wěn)定性好。

2.2 乳化超聲法

乳化超聲法是乳化超聲法是制備N(xiāo)LC最常用的方法。首先將脂質(zhì)在高于其熔點(diǎn)5～10℃條件下熔融，將藥物或防曬劑溶解或均勻地分散在加熱后的脂質(zhì)中。然后在攪拌條件下將相同溫度下的表面活性劑水溶液形成均一的前乳液加入其中，最后在降溫過(guò)程中性成納米脂質(zhì)顆粒。此方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，已被廣泛應(yīng)用于小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)研究中，快速。但容易引入金屬雜質(zhì)，該方法目前不適用于大規(guī)模的工廠生產(chǎn)中。

Surajit Das等[12]采用乳化超聲方法制備了含有疏水藥物維A酸的固體脂質(zhì)體納米顆粒，并檢測(cè)其溶解性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在P recirol? ATO5和Compritol?888ATO 中，10 mg的維A酸溶解度分別為0.45±0.07 g和 0.36±0.06 g。同時(shí)，負(fù)載維A酸的SLN在4 ℃時(shí)穩(wěn)定90 d，是一種優(yōu)良的藥物載體，能延緩或延長(zhǎng)藥物釋放時(shí)間，提高生物藥效率。

2.3 溶劑擴(kuò)散法

溶劑擴(kuò)散法是在乳化蒸發(fā)-低溫固化法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，溶劑擴(kuò)散法是指將脂質(zhì)材料在一定溫度條件下溶于低毒的有機(jī)溶劑(如乙醇和丙酮)中，隨后在水相中乳化，最后將有機(jī)溶劑揮發(fā)掉。這種方法具有無(wú)需蒸除有機(jī)溶劑的優(yōu)點(diǎn)，但同樣不適用于大規(guī)模生產(chǎn)。

Rania A. Sanad等[13]采用溶劑擴(kuò)散法將氧苯酮包覆在納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體(NLC)中，以提高其防曬功效和安全性。研究表明，包覆有氧苯酮的納米脂質(zhì)相對(duì)于氧苯酮而言，體外防曬系數(shù)和UVA保護(hù)因子分別提高了6倍和8倍，同時(shí)克服了游離氧化苯甲酮所帶來(lái)的副作用，其刺激性極低。

2.4 微乳液法

微乳液法是Gasco等發(fā)現(xiàn)采用并推廣出來(lái)的，其具體操作是首先將脂質(zhì)熔融，在攪拌下在脂質(zhì)熔融體中加入相同溫度的水、表面活性劑和助表面活性劑等的混合物。如果脂質(zhì)、水、助表面活性劑和表面活性劑以合適的比率混合，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，只需溫和攪拌，就可以產(chǎn)生透明的熱力學(xué)穩(wěn)定的微乳體系。最后將微乳液分散于冷水中獲得SLN。制備得到的顆粒，其小尺寸是由微乳膠粒沉淀形成，而不是通過(guò)機(jī)械攪拌產(chǎn)生的。

王宏雁等[14]以采用微乳法，以磷脂和乙二醇癸酸丁二酸單酯為原料制備白藜蘆醇納米脂質(zhì)體，以食品乳化劑穩(wěn)定的植物油形成的水包油乳狀液模擬非均相食品體系，研究白藜蘆醇納米脂質(zhì)體的制備與抗氧化性能。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化物的生成以及脂質(zhì)氧化次級(jí)產(chǎn)物丙二醛的生成都具有明顯的抑制效果，抑制率分別為41.39%、42.74% 和17.67%、55.84%。通過(guò)抑制率對(duì)比可以看出，將白藜蘆醇包封于納米脂質(zhì)體中，對(duì)脂質(zhì)氧化抑制效果要比乳狀液體系中更加明顯。從而說(shuō)明納米脂質(zhì)體包覆的白藜蘆醇具有更好的抗氧化性能。

3 脂質(zhì)體納米粒子在防曬劑中的應(yīng)用

基于脂質(zhì)體納米粒子的化妝品化學(xué)穩(wěn)定性更好、皮膚相容性更佳、皮膚抗輻射和抗老化能力更強(qiáng)?；诩{米脂質(zhì)體的化妝品由于其生物相容性、安全性和其增強(qiáng)功能性而在最近幾十年廣受關(guān)注。脂質(zhì)納米載體由于高負(fù)載量和可調(diào)節(jié)活性成分釋放特性，對(duì)用于皮膚疾病預(yù)防的化妝品作出了重大貢獻(xiàn)。納米脂質(zhì)體的粒徑在1～100 nm范圍內(nèi)，其比表面積一般高于60 m2/cm3，這使其可以成為化妝品活性成分的理想載體。

在化妝品中使用的脂質(zhì)體納米顆粒有如下類(lèi)型：固體脂質(zhì)體納米顆粒(SLN)、納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體(NLC)，脂質(zhì)體和納米乳液。納米乳液是一種流體的納米尺寸的膠體粒子分散在另一流體中的分散體系，其廣泛用于護(hù)膚品、除臭劑、防曬劑和護(hù)發(fā)產(chǎn)品中。其具有快速滲透、同化結(jié)構(gòu)和水合能力等特性，使其廣泛用于化妝品的經(jīng)皮傳輸中。

最早基于脂質(zhì)體的商用化妝品是叫做“Capture”(by Dior in 1986)的抗衰老霜。脂質(zhì)體的關(guān)鍵組分是卵磷脂，其具有軟化皮膚的性質(zhì)，因此，其可用于護(hù)膚產(chǎn)品中。脂質(zhì)體可有效用于包封用于治療和美容的親水和親油的活性組分。

下一代脂質(zhì)納米粒子SLN和 NLC在傳輸活性成分和治療皮膚病方面有巨大的潛力。這些配方正被全世界的研究人員廣泛研究，以提出具有美化皮膚的同時(shí)能治愈皮膚疾病的化妝品。商用納米脂質(zhì)化妝品如表1所示。

表1 市場(chǎng)上基于脂質(zhì)納米粒子的化妝品

4 結(jié)語(yǔ)

納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體是一種新材料，其在防曬劑中的應(yīng)用具有明顯優(yōu)勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)，使用生物活性成分或化妝品制劑中的天然成分會(huì)大大提高化妝品的商業(yè)和臨床價(jià)值。對(duì)于研究人員來(lái)說(shuō)，基于脂質(zhì)納米粒子的防曬劑中的生物活性組分和導(dǎo)致皮膚病的某種成分的作用機(jī)理等還需要進(jìn)一步研究。隨著對(duì)納米結(jié)構(gòu)防曬劑的制備及性能測(cè)試等研究的深入，納米結(jié)構(gòu)防曬劑的應(yīng)用將得到開(kāi)拓，性能也將越來(lái)越好。