多面手 戊二醇.doc

图1. 防晒配方抗水性能的对比测试个人护理产品的配方通常需求新颖、具有创新性的原料。当需要选择原料时，配方师喜欢使用多功能性原料。多功能性被应用于许多化妆品原料的描述中，或正确，或并不符合事实。1,2-戊二醇(INCI名称：Pentylene Glycol)由于其多用途性可正确的划分至多功能原料的类别。 1,2-戊二醇是直链的二醇，具有明显的极性和非极性，从而使得其具有不同于其他二醇的性质。这种特殊的电荷分布解释了其独有的特性和多功能性。我们还发现1,2-戊二醇可作为优异的保湿剂、抗菌剂和增溶剂，且能有效的提高防晒产品的抗水性能。近期的研究发现1,2-戊二醇可减小乳液粒径，从而有利于乳液的稳定。感官研究显示1,2-戊二醇有助于形成外观更为细致的配方。Hydrolite-5 (Symrise GmbH & Co. KG)是一款高纯度的1,2-戊二醇。它是无色、无味的液体，易使用于许多化妆品配方。由于其生产过程多重净化步骤的使用，使得这款特定的1,2-戊二醇不含环氧乙烷、过氧化物，和具有潜在刺激性的不饱和短链脂肪酸。下文介绍1,2-戊二醇作为多功能性的化妆品原料的实验成果。 保湿剂 大多数的护肤和护发产品都会含有一种或几种多元醇，多元醇如甘油和丙二醇都是良好的保湿剂，在一些文献中已有一些篇幅讨论过这些化合物对肌肤的影响 (1-3) ，在此首先评价1,2-戊二醇对肌肤的保湿性能的研究。 研究之一是对比含1,2-戊二醇的配方和空白对照品对肌肤保湿性的临床实验。此实验共有20名女性参加，为其2周。两个对照配方使用的是相似的O/W配方，一个含有5%1,2-戊二醇，另一个为不含1,2-戊二醇的安慰剂。测试结果显示，含有5%1,2-戊二醇的配方较安慰剂显著增加皮肤含水量30%左右。 另一项研究临床对比了1,2-戊二醇和丙二醇对肌肤的保湿性。这一实验的设计与上面研究类似，共两个O/W乳液，一个含有5%1,2-戊二醇，另一个含有5%丙二醇。结果显示含有1,2-戊二醇的配方，与含丙二醇的配方相比较，使用样品后使得肌肤的含水量增长接近90%。1,2-戊二醇作为保湿剂在化妆品中使用，Symrise申请了专利（专利号为EP0655904） (5)。 抗菌能力 乙醇的杀菌能力在很久以前就已经被公认。Robertson et al.发现15%的1,3-丁二醇可有效抑制金黄色葡萄球菌的生长(6)。美国专利3,806,615论述过抑制各种微生物的生长所需要的最低浓度(7)。Akedo et al.描述过二醇类及其酯类抑菌能力的基本影响因素 (8)。 1,2-戊二醇抑制个人护理品中常见微生物的最小抑菌浓度(MIC) 可通过琼脂稀释法进行测试。1,2-戊二醇的MIC值明显低于其他二醇的MIC值，说明1,2-戊二醇具有较高的抗菌活性，可以看出1,2-戊二醇对革兰氏阴/阳性菌、酵母菌、霉菌都具有广谱杀菌的作用。在随后的研究中，我们评价在化妆品配方1,2-戊二醇与较少的防腐剂混合后的抗菌能力。在此设计了四个O/W的配方，进行微生物挑战性实验，试验方法按照欧洲药典(9)。 A. 0.8% 防腐剂*；B. 3% 1,2-戊二醇；C. 3% 1,2-戊二醇+0.8% 防腐剂*；D. 3% 1,3-丁二醇+0.8% 防腐剂* (*苯氧乙醇,尼泊金甲酯, 尼泊金乙酯, 尼泊金丁酯,尼泊金丙酯和尼泊金异丁酯的混合物) 结果显示1,2-戊二醇大大提升了防腐剂的防腐效能，且1,2-戊二醇的这种促进作用明显优于1,3-丁二醇。 增溶剂 由于1,2-戊二醇既含有亲水基团，也含有亲油基团，因此既可以溶于水，也可以溶于很多油脂。1,2-戊二醇可作为许多化妆品原料的溶剂，包括活性添加剂、防腐剂、聚合物和香精等。在精华液或 中有助于增强体系的透明度。上页表1列举了一些原料在1,2-戊二醇中的溶解度。由于1,2-戊二醇在许多油脂中可以溶解，因此可在无水配方中可作为保湿剂使用。1,2-戊二醇也可以增强粉体的分散能力(10)。 增强防晒产品的抗水性 按照Okamoto等人的观点，皮肤内来自于多羟基化合物引起的水分含量的增加，主要由皮肤吸收保湿剂的量而决定(11)。如果皮肤表面的吸收性由于多羟基化合物的作用，则这些多羟基化合物也会增加防晒配方的抗水性能。随后的研究主要针对多羟基化合物，如1,2-戊二醇在防晒产品中的抗水性能。在此准备了四个防晒配方(表2)，使用COLIPA方法(12, 13)对其SPF值进行测试。 六名受试者使用产品后进行冲洗，具体的抗水性测试的方法在文献(14)中都有详细描述。通过测试冲洗前后SPF值来计算配方的抗水性能(15)。测试结果显示，对照配方的抗水能力为56%，也就是说冲洗后其SPF值下降至初始值的56%。含有1,2-戊二醇的配方仅下降至初始值的70%。含有1,2-戊二醇的配方，其抗水性优于含丙二醇和1,2-己二醇的配方(图1)。 使用1,2-戊二醇可提高防晒配方的抗水性能在专利EP1078638 (16)有详细的描述。 乳液粒径 作为乳液，通常的化妆品配方都有两个互不相容的液相组成：一个为连续相，而另外一相以小液滴的形态分散在其中。由于其固有的特性，这是一个热力学的不稳定体系。一个均匀的、细小的、分布均匀的乳液粒径体系会比较稳定，其外观比较细腻(17, 18)。具有较小粒径、分布均匀的乳液具有较高的稳定性，且不易积聚。另外，乳液粒径的改变对最终化妆品配方的感官特征也会产生影响，如颜色、光泽、光滑、粘度等。小粒径的乳液对于产品的性能具有很大的作用，如铺展性、功效(19)。因此，乳液的粒径及其分布是化妆品配方的关键参数。对于这些分析研究在一些文献中已经有了很好的总结(20)。 在实验中发现，当制备乳液时使用1-5%1,2-戊二醇会形成更好的配方，主要表现为感官特征和肤感。这样的结果引导我们着手去研究1,2-戊二醇是否确实影响O/W乳液的粒径大小和分布情况。在此也比较了1,2-戊二醇和其他常用的多元醇。 研究A：首先比较分别含有1%, 3%和5%1,2-戊二醇的O/W乳液以及不含1,2-戊二醇的配方(表3)。所有的产品使用Malvern Mastersizer X, Vers.2.18 (21) 激光衍射技术对乳液粒径大小及其分布进行测试。比较不同产品粒径的重要参数为D(v, 0.5)值。比如D(v, 0.5) = x 祄, 所测粒径中50%小于x 祄。另外，乳液也可通过光学显微镜来研究。 光学显微镜清楚的显示，含有1%的1,2-戊二醇的配方，其粒径明显小于不含1,2-戊二醇的配方。含有3%和5%的1,2-戊二醇的配方，其粒径更远远小于不含1,2-戊二醇的配方。D(v, 0.5)值的计算更加验证了含有1,2-戊二醇对于化妆品乳液平均粒径的减小和粒径的分布具有显著作用。粒径分布的测定显示含有1,2-戊二醇的配方具有更多的小粒径颗粒。 研究B：准备了5个不同的配方，分别含有3%的1,2-戊二醇，甘油，丙二醇，二丙二醇，1,3-丁二醇和安慰剂，此配方的基料与先前的研究很类似(表3)。这些乳液的粒径大小通过激光衍射技术测量，如研究A中所提到的方法。结果显示，含有3%1,2-戊二醇配方的D(v, 0.5)值明显小于其他配方。 这一研究论证了在所测试的多元醇中，1,2-戊二醇对于减少乳液粒径具有最显著的作用。 感官研究 我们在研究B测试的配方基础上，通过10-11个志愿者评价其配方的光亮度/细腻度，及在肌肤表面的吸收能力。在此使用以下几个样品进行研究：含有1,2-戊二醇，甘油，1,3-丁二醇和安慰剂，对于所评价的样品采用如下标准：乳液的光亮度/细腻度（10个志愿者）： 1较低的光亮度/细腻度；10较高的光亮度/细腻度；肌肤上的吸收率(11个志愿者) ：1吸收很慢；10吸收很快。 结果显示，1,2-戊二醇对于配方的外观和使用感均具有较显著的作用。含有1,2-戊二醇配方的外观较安慰剂或1,3-丁二醇或甘油，更加细腻，更加有光泽、更白。含有1,2-戊二醇的乳液也更易铺展，具有更好的吸收率。另外，乳液的粘腻感较其他多元醇配方更小一些。 结论 1,2-戊二醇由于其多功能性越来越广泛地应用于各种个人护理产品中。作为一个烷醇，在个人护理品中，与大多数原料具有很高的相容性。1,2-戊二醇是具有抗菌效果的优良的保湿剂，与传统防腐剂具有协同增效作用还有助于减少配方中传统防腐剂的用量。在防晒产品中，更有助于提高产品的抗水性能和对一些成分的溶解能力。由于其对乳液粒径大小和分布的影响，1,2-戊二醇有助于配方的稳定及提供更好的外观，同时也能减少配方由于添加聚合物而引发的粘腻感。 1,2-戊二醇在全球被广泛使用，对于这个原料具有很多安全性和毒理性方面的数据。以上研究表明，1,2-戊二醇（Hydrolite 5）是真正有效的、多功能的护肤、护发原料。(完) 文献 (1) DL. Bissett et al., J.Soc.Cosmet.Chem., 35, 345 (1984) (2) RF. Wehr and L. Krochmal, Cutis 39, 512 (1987) (3) MD. Batt et al., J.Soc.Cosmet.Chem., 39, 367 (1988) (4) www.courage-khazaka.de (5) EP0655904 Use of alkane diols in cosmetics (1995) (6) OH. Robertson et al., A study of the bactericidal activity in vitro of certain glycols and closely related compounds, J.Infect.Dis. 83, 124 (1948) (7) US3,806,615 Aliphatic diols and their esters as antimicrobial additives for cheese and meats (8) M. Akedo et al., Antimicrobial Action of Aliphat- ic Diols and their esters, Journal of Food Science, 42, 699 (1977) (9) Eur Phar 4thed. (2002) (10) JP2001039814 Powder containing cosmetic (11) T.Okamoto et al., Program and Preprints Society of Cosmetic Chemists Technology Showcase &Formulation Forum, December, New York (1977) (12) K. Schrader, Skin Care Forum (publisher Henkel KGAa) 10, 2 (1994) (13) M. Rohr et al., Parfumerie und Kosmetik 5, 12 (1998) (14) K. Schrader et al., Aktuelle Dermatologie 20,4 (1994) (15) K. Stanzl and J. Vollhardt, S?FW 126, 10 (2000) (16) EP1078638 Additive for improving the water resistance of cosmetic or dermatological formulations (2001) (17) R. Chanamai et al., IFT Annual Meeting, New Orleans, LA (2001) (18) G. Durand and JE. Piorier, AEMA International Sy