兩親磺化杯芳烴對護膚成分的增溶、增穩(wěn)和促進滲透作用

于紅梅， 李詩慧， 田漢文， 藺一琳， 張樹昕， 耿文超，李華斌， 王宏磊， 劉 娟， 郭東升

（1. 北京科技大學材料科學與工程學院, 北京 100083；2. 中國檢驗檢疫科學研究院化妝品技術中心, 北京 100176；3. 南開大學化學學院, 功能高分子材料教育部重點實驗室, 元素有機化學國家重點實驗室, 天津 300071；4. 蘇州雋德生物科技有限公司, 蘇州 215000）

護膚品具有清潔、 保護、 美容和補充皮膚營養(yǎng)的作用， 在人們的生活中使用越來越普遍［1～4］. 護膚品中活性成分的濃度、 穩(wěn)定性以及滲透性是影響護膚品功效的幾個重要因素［5～7］. 維生素A（Va）對皮膚具有祛斑抗皺、 祛痘和抗衰老的作用， 是美白抗衰老的有效成分［8～10］. 但作為化妝品原料， Va存在一定局限性： 初次使用或高濃度下容易引起刺激反應； Va化學性質十分活潑， 對光、 熱和極性介質等均很敏感， 在通常條件下極易衰變而喪失生物活性， 給使用和儲存帶來困難［11，12］. 通過使用微膠囊［13，14］、 脂質體［15，16］、 環(huán)糊精［17，18］及膠束［19，20］等對Va進行包載， 再添加一些抗氧化成分制成微乳可有效改進Va的穩(wěn)定性［21，22］. 但這些包載材料也面臨微膠囊種類不夠豐富、 脂質體易氧化變質、 環(huán)糊精包合物易吸潮以及膠束的制備需要大量的表面活性劑容易刺激皮膚等問題. 另一方面， 活性成分在皮膚上的滲透性對于護膚品的使用效果也很重要［23～25］. 通常， 溶質在水劑中的擴散性比在油、 乳和霜中的擴散性要好，通常水劑護膚品的滲透性比油性基質的滲透性要好［26］， 且水劑護膚品的使用膚感也比較好. 目前， 市售Va產品中使用的都是油性基質， 水劑比油性基質更有利于活性成分的吸收和產品的使用膚感. 但在水劑中使用Va， 溶解性和穩(wěn)定性是兩大難題.

本文將超分子化學基本理念應用于高效Va護膚品的開發(fā)， 利用兩親性磺化杯芳烴在水相中增溶、增穩(wěn)Va， 促進了Va的透皮滲透性， 有望為無油配方的Va護膚品的開發(fā)提供一條解決思路. 杯芳烴是由若干個苯酚單元通過亞甲基（或雜原子， 如氧、 硫、 氮等）在酚羥基鄰位相連接而成的環(huán)狀低聚物［27］. 水溶性杯芳烴衍生物具有低毒性和良好的生物相容性， 在生物醫(yī)藥領域應用廣泛［28～30］. 磺化杯芳烴是最早合成的水溶性杯芳烴之一， 較強的水溶性使其具有增溶多種疏水物質的潛力［31～33］. 本文設計合成了系列磺化杯芳烴（SCnA，n=4， 6， 8）和下緣烷基鏈修飾的兩親磺化杯芳烴（SCnA-12C，n=4，6， 8）， 研究了其在水溶液中對Va的溶解性和穩(wěn)定性的提升作用. 結果表明， 與多種環(huán)糊精和杯芳烴相比， SC8A-12C 能有效地增強Va 在水中的溶解性和穩(wěn)定性， 將Va 在水溶液中的半衰期從5 h 延長到35 h. SC8A-12C 能增溶多種護膚活性物質， 將苯乙基間苯二酚、 水楊酸（Sa）、 槲皮素和壬二酸的溶解性分別提升至原來的15， 2.8， 1.9和300倍. SC8A-12C還能促進Va和水楊酸的體外透皮吸收， 兩者的滲透性分別提升至原來的16.9和3.8倍.

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

Va， 分析純， 上海麥克林生化科技有限公司； Va， 工業(yè)原料， 廣州科迪澳生物科技有限公司； 苯乙基間苯二酚、 水楊酸、 壬二酸和槲皮素， 分析純， 天津希恩思生化科技有限公司；β-環(huán)糊精（β-CD）， 分析純， 濟南恒山化工科技有限公司； 磺丁基環(huán)糊精（SBECD）和羥丙基環(huán)糊精（HPCD）， 分析純， 上海源葉生物科技有限公司； 市售Va眼霜， 杭州珀萊雅化妝品股份有限公司； 市售水楊酸精華， 美國寶拉珍選公司.

AVANCE Ⅲ 400型核磁共振波譜儀（NMR）， 瑞士Bruker公司； Cary Eclipse熒光光譜儀（PL）， 美國安捷倫公司； Cary 100紫外-可見分光光度計（UV-Vis）， 美國安捷倫公司； TP-6智能透皮試驗儀， 中國精拓公司.

1.2 實驗過程

1.2.1 磺化杯芳烴的合成 參照文獻［34～37］方法合成磺化杯芳烴SC4A， SC6A和SC8A以及下緣烷基鏈修飾的兩親磺化杯芳烴SC4A-12C， SC6A-12C和SC8A-12C.

1.2.2 各種物質對Va 的增溶檢測 分別配制1.0 mL 濃度為10 mmol/L 的SC4A， SC6A， SC8A， SC4A-12C， SC6A-12C， SC8A-12C，β-CD， HPCD 和SBECD 溶液， 分別加入2.0 mg Va， 振蕩增溶2.0 h 后， 離心取上層清液， 用紫外-可見分光光度計檢測各組溶液中增溶的Va濃度.

1.2.3 SC8A-12C 增溶Va 的相溶解度曲線檢測 分別配制濃度為0.10， 0.50， 0.75， 1.00， 2.50，5.00， 7.50和10.00 mmol/L的SC8A-12C溶液1.0 mL， 分別加入2.0 mg Va， 振蕩增溶2.0 h， 離心取上層清液， 用紫外-可見分光光度計檢測不同濃度SC8A-12C增溶的Va.

1.2.4 各種物質對Va 的增穩(wěn)性能檢測 向能增溶Va 的SC4A-12C， SC6A-12C， SC8A-12C，β-CD，HPCD和SBECD溶液中加入過量的2.0 mg Va， 振蕩增溶2.0 h后， 離心取上層清液， 然后在常溫、 不避光的條件下放置24 h， 用紫外-可見分光光度計檢測各組溶液中Va的剩余量.

1.2.5 Va及被SC8A-12C包裹的Va在水溶液中的半衰期測定 分別配制游離Va溶液和用SC8A-12C增溶的Va溶液， 用紫外-可見分光光度計分別監(jiān)測各溶液中Va濃度隨時間的變化.

1.2.6 SC8A-12C對多種護膚活性成分的增溶性能檢測 配制濃度為10 mmol/L 的SC8A-12C溶液. 稱取 40 mg 苯乙基間苯二酚、 10 mg 水楊酸、 10 mg 槲皮素和10 mg 壬二酸各2 份， 其中一份加入1.0 mL去離子水， 另一份加入1.0 mL SC8A-12C 溶液. 將8 份溶液于50 ℃超聲15 min， 取出后冷卻靜置30 min， 分別離心取上層清液并檢測各物質的含量， 計算出SC8A-12C對各種活性成分的增溶倍數.

1.2.7 SC8A-12C促進多種護膚活性成分的透皮性檢測 取厚度約為600 μm的乳豬皮， 切割成尺寸約為2 cm×2 cm的塊狀， 用保鮮膜包好并于-20 ℃冷凍保存， 備用. SC8A-12C增溶的Va和水楊酸的質量濃度分別為1%和0.5%. 將Va 眼霜中Va 的質量濃度調整至1%， 水楊酸精華中水楊酸的質量濃度為2%. 將皮膚解凍后， 置于擴散池和接收池之間， 接收池加滿接收液（乙醇/水的體積比為1∶3）， 并排盡氣泡， 接收池全程置于37 ℃的循環(huán)水浴中， 磁力攪拌速度為500 r/min. 擴散12 h后， 取各組接收池內的溶液用透皮擴散試驗儀進行紫外檢測.

2 結果與討論

2.1 SC8A-12C對Va的增溶和增穩(wěn)作用

為了研究磺化杯芳烴對Va水溶性的增強作用， 合成了SC4A， SC6A， SC8A， SC4A-12C， SC6A-12C和SC8A-12C， 并選擇市售的大環(huán)化合物β-環(huán)糊精（β-CD）、 羥丙基環(huán)糊精（HPCD）和磺丁基環(huán)糊精（SBECD）對Va進行對比增溶， 各增溶物質的結構式如Scheme 1所示.

Scheme 1 Structural formulas of various macrocyclic compounds

由圖1 可知， 磺化杯芳烴SC4A， SC6A 和SC8A 無法有效增溶Va. 環(huán)糊精類的β-CD， HPCD 和SBECD的增溶效果不如下緣烷基鏈修飾的兩親磺化杯芳烴（SCnA-12C，n=4， 6， 8）. 在SCnA-12C系列中， SC8A-12C 的增溶效果最好. 圖2 示出SC8A-12C 增溶Va 的相溶解度曲線， 增溶Va 的量與SC8A-12C的濃度成正相關. 在低濃度下， SC8A-12C的增溶效率更高.

Fig.1 The solubility of Va after mixing with different macrocyclic compounds

Fig.2 Phase-solubility diagram of Va with SC8A-12C

為探究各種能增溶Va的物質對Va水溶液的穩(wěn)定作用， 將增溶Va后的溶液在常溫、 不避光的條件下放置24 h后檢測其中Va的濃度. 由圖3可見， 各組增溶Va后的水溶液放置24 h后， SC8A-12C組的穩(wěn)定性最好， Va的殘留率為83%. 由于SC8A-12C在增溶和增穩(wěn)兩方面都展示出最佳的效果， 故被選為下一步的研究對象. SC8A-12C具有兩親性， 在水溶液中能形成兩親組裝體. SC8A-12C組裝體可以在無團聚和沉淀的情況下常溫保存30 d. 高濃度SC8A-12C對Va的穩(wěn)定作用比低濃度SC8A-12C的效果要好. 實驗探究了SC8A-12C包載Va后（Va@SC8A-12C）， 對Va在水溶液中半衰期的延長作用. 由圖4可以看出， 游離Va的半衰期約為5 h， SC8A-12C將Va的半衰期延長至約35 h.

Fig.3 Remaining percentage of Va in each group after keeping for 24 h

Fig.4 Half-life detection of free Va and Va@SC8A-12C

2.2 SC8A-12C對多種護膚活性成分的增溶作用

為進一步拓展SC8A-12C在護膚品中的應用， 研究了SC8A-12C對水溶性較差的4種護膚活性成分的增溶效果. 表1結果顯示， SC8A-12C分別將苯乙基間苯二酚、 水楊酸、 壬二酸和槲皮素溶解度提升了15， 2.8， 1.9和300倍. 可見， SC8A-12C可增溶多種護膚活性成分， 有望促進多功效護膚品的開發(fā).

Table 1 Solubilization effect of SC8A-12C on various skin-care ingredients

2.3 SC8A-12C促進Va及Sa的體外透皮吸收

護膚活性成分的透皮吸收是影響護膚品效果的重要因素， 實驗考察了SC8A-12C對Va和Sa體外透皮性的影響. 體外透皮實驗用于模擬待測物在真實皮膚上的透皮性， 已被廣泛用于藥物和護膚品的透皮性研究. 由圖5 可見， 經SC8A-12C 包載的Va（Va@SC8A-12C）體外透皮量是市售Va 眼霜透皮量的16.9倍， 經SC8A-12C包載的Sa（Sa@SC8A-12C）體外透皮量是市售Sa精華透皮量的3.8倍. SC8A-12C有望進一步提升多功效護膚品的護膚效果.

Fig.5 Relative transdermal amount of Va@SC8A-12C(a) vs. commercially available Va eye cream(b),Sa@SC8A-12C(c) vs. commercially available Sa essence(d)

3 結 論

多功效護膚品的開發(fā)有利于達到協同增效的目的， 從而獲得增強的護膚效果. 多功效護膚品的研發(fā)需要多種護膚成分充分發(fā)揮作用， 護膚成分的溶解性、 穩(wěn)定性和透皮性是影響護膚功效的關鍵因素. 本文合成的SC8A-12C能有效地增強Va在水中的溶解性、 穩(wěn)定性和體外透皮性. SC8A-12C能增溶多種護膚活性物質， 如苯乙基間苯二酚、 水楊酸、 槲皮素和壬二酸， 并促進水楊酸的體外透皮性. 由于Va在水中的溶解性和穩(wěn)定性差， 所以現有的市售Va類護膚品使用的都是油性基質， 而SC8A-12C則有望助力于全新無油配方的Va類護膚品的開發(fā)， 并促進多功效護膚品的發(fā)展.

致謝： 感謝蘇州雋德生物科技有限公司對本研究的支持.