基于偽三元相圖的壬二酸微乳液的制備與評價

郭田田 解曉冬 張潞艷 石 亮

山西振東制藥股份有限公司，山西長治，047100

壬二酸是一種天然存在的飽和直鏈C9二元羧酸，常存在于黑麥、大麥、小麥這一類的谷物中[1]，同時也可由存在于人體皮膚表面的一種真菌產生[2]。壬二酸作為玫瑰痤瘡的首選外用治療藥物之一，話題熱度持續(xù)上升，成為國內護膚成分界的明星成分，與其他酸相比，主要有以下優(yōu)點：①對皮膚沒有剝脫性，敏感肌也可使用；②早晚皆可使用，無須避光；③無耐藥性，可以長期使用。更多的研究發(fā)現壬二酸不僅有祛痘控油效果，還有美白淡斑、治療色素性皮膚疾病、抗老育發(fā)等作用，可成為痘痘肌的美白“救星”[2]。

目前，限制壬二酸使用主要有以下問題：本身呈現酸性，刺激性強，濃度難以提高，且在水中的溶解度僅為2.4 g/L（25℃）[3]，溶解性差，同時還存在熔點高、配伍性差等[4]。市場上壬二酸的外用皮膚產品主要有15%凝膠（FINACEA?）和20%乳膏（Skinoren?）[5-7]常出現析出、膚感差、質量不穩(wěn)定及透皮吸收效果差等問題，影響用戶體驗感。

微乳（ME）由于其增強藥物溶解度、熱力學穩(wěn)定性、易于制備、成本低等獨特優(yōu)勢，在農用化學品、藥物、食品、飲料、化妝品等的廣泛用途中得到了廣泛的應用[8]。微乳具有易于制備和可擴展性，提高生物利用度，增加親脂性化合物的溶解度，顯著的熱力學穩(wěn)定性等優(yōu)點，目前已實現一系列化妝品類的微乳研制，如熊果苷微乳、β-胡蘿卜素、維生素A、維生素D、維生素E、維生素K等難溶于水的不飽和脂肪酸等物質或無乙醇水溶性香精微乳液[9-10]。文獻中首次發(fā)表的壬二酸微乳液由pH 3.0的壬二酸、水、丙二醇、十二醇、吐溫20、丁醇和卡波醇934組成，但采用DMSO作為增強劑存在安全問題[11-13]，后續(xù)相關研究壬二酸微乳主要采用較多的表面活性劑或較多的乙醇來實現壬二酸更高的溶解性[7]。

本研究的目的在于將微乳作為壬二酸的載體，提高穩(wěn)定性，為痘痘患者帶來福音，進而實現更高的價值。

1 儀器與材料

1.1 儀器

G-18磁力攪拌器（鞏義予華儀器有限公司）；循環(huán)水?。℅rant）；pH計（賽多利斯有限公司）；電導率儀（上海儀電科學儀器股份有限公司）；DelsaTMNano C納米粒度儀（美國Beckman Coulter，lnc.）；電子天平（上海梅特勒-托利多儀器）

1.2 材料

二甘醇單乙醚、聚氧乙烯蓖麻油（Cremophor? EL，HLB＝14～15.5）購自湖北漢達飛生物科技有限公司；肉豆蔻酸異丙酯（IPM），購自上?？埔驅崢I(yè)有限公司；丁氧基雙甘醇購自武漢華翔科潔生物技術有限公司；壬二酸購自CORUM；聚乙二醇辛基苯基醚（OP-10，HLB＝13.3～14）、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB， HLB＝15.5～15.8）購自安徽澤升科技有限公司；聚乙二醇400（PEG 400，HLB＝20）購自天津市光夏精細化工研究所；丙二醇辛酸酯（Capryol 90）購自廣州天潤藥業(yè)有限公司；PEG-40氫化蓖麻油（HLB＝13～14）、1,3-丙二醇購自上海麥克林生化科技有限公司；無水乙醇為分析純；所有實驗均使用純化水。

2 方法

2.1 不同微乳的制備

2.1.1 空白微乳的制備

3種微乳的處方見表1。按表1所示，將表面活性劑和助表面活性劑混合，稱為混合表面活性劑（Smix）加熱至60～65 ℃，磁力攪拌混勻，持續(xù)半小時至清晰透亮，放置室溫備用，加入油相（IPM），在上述混合液中逐滴加入純化水，磁力攪拌形成淺藍色乳光的澄清透明溶液，室溫放置即為空白微乳。

2.1.2 壬二酸微乳的制備

將6%壬二酸溶解于Smix和油相的混合液中，攪拌至澄清透明狀態(tài)，在上述混合液中逐滴加入純化水，磁力攪拌形成淺藍色乳光的澄清透明溶液，室溫放置即為壬二酸微乳。

2.2 偽三元相圖篩選微乳區(qū)

為了研究現有微乳邊界下各組分的濃度范圍，采用水滴定法構建了偽三元相圖，3種微乳的處方見表1。

表1 3種壬二酸微乳的配方組成

微乳1按表面活性劑和助表面活性劑比例為3∶1的重量比制備相圖，其次將油相的重量比和Smix按1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2和9∶1比例混合，將壬二酸溶解于Smix和油相的混合液中，攪拌至澄清透明狀態(tài)。在混合液中逐滴加入純化水，磁力攪拌形成淺藍色乳光的澄清透明溶液，記錄加水量，統(tǒng)計各組分臨界點的百分比，以Smix、water、oil為偽三元相圖的頂點繪制[14]。按處方2和處方3將表面活性劑∶助表面活性劑按Km＝2∶1混合，制備微乳2和3，微乳區(qū)的篩選方法同微乳1。

2.3 粒徑測定

室溫條件下，選擇制備足夠濃度的壬二酸微乳樣品，其次選擇正確的樣品池，將制備的樣品注入樣品池中，點擊軟件進行測量。

2.4 微乳的理化性質考察

室溫下測定微乳的電導率，pH值。

2.5 穩(wěn)定性考察

2.5.1 高、低溫穩(wěn)定性考察

在溫度（4±2） ℃，相對濕度70%±5%和溫度（60±2） ℃，相對濕度70%±5%條件下測試穩(wěn)定性。

2.5.2 恒溫穩(wěn)定性考察

在溫度（25±2） ℃，相對濕度70%±5%的條件下放置3個月，根據其外觀、粒徑和多分散性指數（PDI）評估微乳配方的物理穩(wěn)定性。

2.6 皮膚測試評價

選取健康志愿者30名，分別使用微乳1、2和3，從涂抹性、祛痘效果及刺激性三方面評價本實驗制備的壬二酸微乳。

2.7 統(tǒng)計分析

采用SPSS 7.0軟件分析所有統(tǒng)計數據，采用單因素方差分析（方差分析），Origin 2022b繪制偽三元相圖。

3 結果

3.1 輔料的選擇及溶解性研究

制備壬二酸微乳的輔料初步篩選和配方優(yōu)化應基于以下標準：①配方組成應簡單和安全（如使用最少的表面活性劑和助表面活性劑制備微乳）；②在相圖中應提供較大的微乳面積；③應能夠實現高載藥、小而均勻的液滴尺寸[15]。

本研究中嘗試采用以下輔料考察壬二酸的溶解性：油相選擇IPM、Capryol 90、棕櫚酸異辛酯、辛酸癸酸甘油三脂[16]；表面活性劑選擇聚氧乙烯蓖麻油、PEG-40氫化蓖麻油、OP-10、PEG-400；助表面活性劑選擇二甘醇單乙醚、乙醇、丙二醇，首先考察壬二酸在不同體系中的溶解性。結合文獻[12]及實驗研究發(fā)現壬二酸在不同輔料中的溶解性如下：油相：Capryol 90＞IPM＞辛酸癸酸甘油三脂＞棕櫚酸異辛酯；表面活性劑：PEG-400＞OP-10＞PEG-40氫化蓖麻油＞聚氧乙烯蓖麻油；助表面活性劑：乙醇＞二甘醇單乙醚＞丙二醇。

鑒于壬二酸的低溶解性以及較易析出等問題，本研究采用多種表面活性劑進行復配[17]，以達到協(xié)同增效的作用。

3.2 偽三元相圖的繪制

3種壬二酸微乳的各組分體系見表2～表4，統(tǒng)計各組分含量繪制偽三元相圖（圖1），并在室溫下放置2周后觀察。

表2 壬二酸微乳體系1不同組分配比含量及外觀

表4 壬二酸微乳體系3不同組分配比含量及外觀

根據圖1中得到壬二酸ME區(qū)域，選擇各分量的范圍如下：Smix (20%～88%)、water (0%～21%)、oil (10%～74%) (圖1a)，

圖1 統(tǒng)計各組分含量繪制d 偽三元相圖

a. 用IPM和多種表面活性劑復配制備壬二酸微乳液1的偽三元相圖；b. 用Capryol 90和多種表面活性劑（添加OP-10）復配制備壬二酸微乳液2的偽三元相圖；c. 用Capryol 90和多種表面活性劑（添加CTAB）復配制備壬二酸微乳液3的偽三元相圖。ME代表微乳區(qū)，最終微乳處方選擇以紅色標記。Smix (10%～62%)、water (11%～30%)、oil (7%～79%) (圖1b)，Smix (8%～53%)、water (17%～47%)、oil (6%～75%) (圖1c)，微乳區(qū)面積c＞b＞a。

結合表2、表3、表4中各配比體系外觀，綜合考慮水相比例、粒徑大小以及澄清度等因素確定最終微乳液配方，如下：壬二酸微乳1選擇oil∶Smix（m∶m）＝2∶8，最佳ME由62.7% Smix、21.1%水和16.2% IPM組成；壬二酸微乳2選擇oil∶Smix（m∶m）=1∶9，最佳ME由62.2% Smix、30.8%水和6.9% Capryol 90組成；壬二酸微乳3選擇oil∶Smix（m∶m）=2∶8，最佳ME由53.3% Smix、32.7%水和14.1% Capryol 90組成。在制備乳狀液時，除根據欲得乳狀液的類型選擇表面活性劑外，所用油相性質不同對表面活性劑的HLB值也有不同要求，并且表面活性劑的HLB值應與被乳化的油相所需相近。

表3 壬二酸微乳體系2不同組分配比含量及外觀

復配表面活性劑的HLB值計算見式1。

HLB1、HLB2分別為表面活性劑1、2的HLB值，X1、X2為表面活性劑1、2的質量分數[18]。計算得出：壬二酸微乳1 HLB=18.9，壬二酸微乳2 HLB=18.4，壬二酸微乳3 HLB=14，而文獻表明IPM所需的HLB值為12[9]，Capryol 90所需的HLB值為15[19]，乳化Capryol 90所需的HLB值更接近微乳3的HLB值，因此較易形成微乳。后續(xù)對其粒徑、穩(wěn)定性、物理性質及皮膚試用效果進行進一步探究。

3.3 粒徑

3種微乳樣品的粒徑見表5，由表中可見，微乳1粒徑較大，微乳2粒徑最小，且均一度較高。

表5 所選微乳劑粒徑（平均±SD，n＝3）

3.4 理化性質

3種微乳樣品的理化性質見表6，由表中可見，3種微乳及的pH為4.5±0.2，微乳1和2電導率較低，主要和表面活性劑的復配有關，微乳3中由于添加了CTAB（一種陽離子表面活性劑），因此電導率升高。

表6 所選微乳劑電導率及pH（平均±SD，n＝3）

3.5 穩(wěn)定性

3.5.1 高、低溫穩(wěn)定性

在溫度（4±2） ℃，相對濕度70%±5%和溫度（60±2） ℃，相對濕度70%±5%條件外觀，粒徑及PDI沒有明顯變化（表7），制備的壬二微乳樣品圖見圖2。

圖2 壬二酸微乳樣品圖（從左至右依次為微乳1、2、3）

表7 所選微乳劑外觀及粒徑（平均±SD，n＝3）

3.5.2 恒溫穩(wěn)定性考察

優(yōu)化后的ME配方在（25±2） ℃，相對濕度70%±5%條件下保存3個月保持穩(wěn)定，在此期間，視覺外觀無明顯變化。同時，在3個月內，液滴大小和PDI沒有明顯變化（表8）。

表8 所選微乳劑外觀及粒徑（平均±SD，n＝3）

3.6 皮膚測試評價

從試用效果可以看出，93%認為易涂抹，77%認為有祛痘效果，極少部分反饋有熱感，但均未出現紅腫癢痛等刺激現象，在使用效果上無明顯差異（表9）。

表9 壬二酸微乳試用反饋評價

綜上，本實驗通過不同比例篩選出壬二酸的微乳區(qū)，并對比研究3種微乳的穩(wěn)定性及理化性質等，結合皮膚測試反饋本實驗制備的壬二酸微乳，粒徑小，穩(wěn)定性高，無刺激性。隨著微乳技術的進一步開發(fā)，對于難溶解藥物擴寬了微乳化技術在化妝品的應用范圍，提高化妝品質量及用戶體驗感，具有廣闊的應用前景。

4 討論

目前，壬二酸在治療輕度至中度尋常痤瘡方面已有較多成功案例，具有很高的市場前景。

微乳是光學各向同性和熱力學穩(wěn)定的水相、油相和兩親性的納米結構混合物[20]。其已被證明具有增加親脂性、親水和兩親性物質穿透皮膚的明顯潛力，促進藥物的吸收，進一步提高藥物的生物利用度[9,21]。本實驗將微乳作為壬二酸的載體具有很高的使用價值，研究發(fā)現影響微乳區(qū)的因素主要有以下幾點。

（1）油相的選擇：油相的選擇應考慮以下幾點，第一，安全性，對人體及環(huán)境無毒；第二，考慮油相對于原料的溶解性；第三，分子與界面膜分子保持適宜的關系，油相分子的大小對微乳的形成較為重要。油相分子越小，越易形成微乳，但增加油相的鏈長可提高油相的溶解性，因此實驗過程中需綜合考慮以上因素。

（2）表面活性劑的選擇與復配：微乳制備中常選擇非離子型表面活性劑，因其可以與多種類型的助表面活性劑合用，且單獨使用也具有很好的增溶作用。非離子型表面活性劑有聚氧乙烯及多元醇類，pH使用范圍廣，受溶液中離子濃度、酸及堿影響較小，應用廣泛。本研究采用多種表面活性劑非離子性以及陽離子表面活性劑復配有助于降低界面膜的表面張力，進一步提高微乳劑的穩(wěn)定性。

（3）表面活性劑與助表面活性劑的Km值：微乳液體系中，表面活性劑主要分布在界面膜中，助表面活性劑通常是中等長度或短鏈的醇和適宜HLB值的非離子表面活性劑。而醇除進入界面膜外，還可溶解于水相和油相中，另外，醇類能提高載藥量，增加微乳液體系的增溶能力，因此所形成的微乳區(qū)范圍更大[22]。表面活性劑與助表面活性劑的Km值不同，相當于改變了表面活性劑的HLB值，以至于所形成的微乳粒徑有所差異，在微乳1基礎上增加OP-10，進一步縮小了微乳的粒徑（圖1b）[23]，添加陽離子表面活性劑（CTAB）[17]，也達到了相同的效果（圖1c）。

（4）混合表面活性劑與油相比例：改變混合表面活性劑與油相比例，也相當于改變了油相所需的HLB值，當表面活性劑的HLB值與油相所需的HLB值相近時，更易形成微乳。3.2結果也印證了這一點。當油相由IPM更換為Capryol 90時，更易形成微乳。

（5）水相比例：在相關研究中，水相在微乳中的比例也對微乳的穩(wěn)定性有一定的影響，水相過大微乳易析出或分層，過少易造成膚感油膩，影響產品體驗。

5 結論

本研究發(fā)現微乳是壬二酸的有效載體，具有熱力學穩(wěn)定性，制備了一定含量安全有效的壬二酸微乳，也為開發(fā)其他難溶解類化妝品的新劑型提供了一條新思路。一方面，該壬二酸微乳可以和其他祛痘類產品混合使用，提高祛痘效果，另一方面，可以加入其他的有效成分，如美白、抗氧化等，從而制備出具有較多功能的化妝品用微乳復合物。