化妆品活性物的超微载体.doc

化妆品活性物的超微载体生化系精细化工专业G08-1 陈凯龙摘要：超微载体技术应用于化妆品生产中，赋予了化妆品优异性能，给传统化妆品行业带来了一场变革。从组成、结构、性能及其在化妆品中的应用等方面介绍了微乳液、微胶囊、脂质体、纳能托、传递体、葡糖微球、球型液晶等7种超微载体。关键词：超微载体；化妆品；载体；活性物质 随着生活水平的提高，消费者对化妆品品质的要求也不断提高，只有简单护肤成分的基础配方再也不能满足消费者的需求，化妆品的趋势将越来越向着更加科学、天然和有效的方向发展，化妆品不仅有滋润、清洁、保湿、防晒、抗皱和护肤等作用，而且还有治疗、修复皮肤的作用，使皮肤更显年轻、自然，感觉更加细腻。因而，在现代化妆品配方领域，具有各种功效的活性成分和药物越来越受到配方师的重视，它们的应用也越来越广泛。这些具有各种功效的活性成分和药物在皮肤中的活性随其通过皮肤屏障的能力而变化的，并与皮肤的状况及接触的情况如接触面积大小、时间等密切相关；另外，作为一种 化妆品，使用时皮肤有好的感觉也很重要，这也是使用者能够接受它的重要前提。这两者都和基质的组成及特性密切相关。因此，各种美容化妆产品的配方都需要考虑它们溶媒的活性，其基质一定要允许其活性成分通过角质层，促进活性物质的穿透性。近代一些化学家借助医药学一些理论和实验，将最初应用于医药学的载体系统、缓释理念和包埋技术应用于个人护理品领域，以增强产品的功效性、提高产品的稳定性、延长货架寿命、改善产品外观。超微载体是指体积微小，粒径由几百微米到几十纳米，用于装载、保存和运输特定化学物质、药物进入特定的反应区域或者透过皮肤进入人体组织的一类载体的总称。目前许多能控制活性成分局部投放的超微载体技术已经应用于化妆品生产中，赋予了化妆品优异性能，给传统化妆品行业带来了一场变革。 ，1 微乳液 微乳液最早由Schulman和Hoar在1943年提出 ，其后它的理论和应用发展极为迅速。微乳液一般由水、油脂、表面活性剂和助乳化剂制成，是一种热力学稳定的分散体系。其液滴可以呈油包水状，也可以呈水包油状。在化妆品配方中，OW 微乳液应用较WO微乳液广泛。微乳液与普通乳状液相比，具有特殊的性质：界面张力小，通常为l05 109 Nm，有良好的增溶作用；胶束粒子很小，直径约为10100 nm，易渗入皮肤；热力学更稳定，能够自发形成，不需要外界提供能量，经高速离心分离不发生分层现象；外观透明或近乎透明。所以微乳液化妆品发展非常迅速，在化妆品的多个领域得到了很好的应用，市场前景非常广阔。近年来，化妆品和疗效化妆品使用的活性物和药物日益增加，而一般活性物和药物的结构较复杂，溶解度较小，需达到一定的浓度才有效，通过微乳液的增溶性，可以提高活性成分及药物的稳定性和效力。Roche VitaminsInc 报道了以无毒性的甘油单月桂酸酯或甘油单辛酸酯为乳化剂，配制水包油型微乳液，能够很好地增溶 胡萝卜素、维生素A、D、E、K及它们的同系物和多聚不饱和脂肪酸这些难溶于水的油性物。微乳液也可提高香精和精油在水溶性产品中的溶解度，使它们很好地溶解到化妆品中，克服了传统上用乙醇作为化学成分溶解香精的各种缺点。微乳液还可以包裹TiO 和ZnO纳米粒子添加在化妆品中具有增白、吸收紫外线和放射红外线等特性 J。有研究 表明微乳液用于美发化妆品也优于一般的乳状液。Bergmann 曾报道用三甲基硅氨基二甲基硅氧烷、二价以上的金属盐和含有酯基的聚氧乙烯型非离子表面活性剂构成的微乳液作为头发的处理剂，可使头发防静电、有弹性、蓬松、有光泽、易梳理且无黏结性；不会全部去除头发油脂，可抵抗外界的化学物质、阳光和风的伤害。2 微胶囊 微胶囊技术是20世纪60年代开发使用的，是指把分散的固体物质、液滴或气体完全包封在一层致密膜中形成微胶囊的方法。微胶囊的形状一般为球形，粒径一般在2200 m范围内。微胶囊的囊材主要是天然或合成高分子材料 ，天然的材料有生物大分子、植物胶类、蜡类以及现在被广泛使用的海藻酸盐类和壳聚糖类；半合成高分子材料主要是改性纤维素类；合成高分子材料种类则很多，如均聚物类，缩聚物类和共聚物类的高分子包囊材料等。根据其囊材的不同，微胶囊可分为不透微胶囊和半透微胶囊。微胶囊之所以被应用于化妆品美容行业，是因为它能包封和保护囊心内的物质，使它不受外界温度、湿气、氧气和紫外线等因素的影响，使性质不稳定的囊芯不易变质。通过胶囊化，把化妆品中的色素、紫外线吸收剂、活性酶以及皮肤润湿剂等制成微胶囊产品后，它们可以透过表皮的障碍层，诸如死细胞层而进入表皮以下的组织，持续释放活性物质，达到深层和持久的皮肤护理 。在化妆品中，可用微胶囊将某些禁忌配伍的组分隔离放在同一产_品中，如用两种以上具有防晒功能的活性成分配制防晒护肤品，将其中之一微胶囊化，再与其他组分混合，可制得优质的产品。将香料、香精微胶囊化，以降低其挥发性，保持长久散发香气。化妆品中的有些添加剂如维生素c、维生素E、氨基酸、超氧化歧化酶(SOD)等微胶囊化后，可增加稳定性，防止其氧化变质；特殊活性成分如果酸、防晒剂等，经微囊化后，既可以按照要求的速率逐步释放，以达到长效、高效的目的，又防止了对皮肤的刺激。药物化妆品中有色泽和气味的中草药液微胶囊化后，可以掩蔽使用时的不良味道。在化妆品中，将不溶于水的物料微胶囊化后，可分散在水介质中，易于配料和使用。目前，世界著名化妆品产品中，许多化妆品的添加剂用微胶囊包覆，使产品性能更加优越。如AVON的唇膏、眼影和香水，Chates of Rite的保湿霜，Estee Lander的摩擦去垢清洁膏等 。但微胶囊也存在包埋基质成分在皮肤中铺展性不好，会在皮肤表面残留不均匀的包膜外壳；甚至有时会发生爆释现象等缺点。3 脂质体 脂质体是由类脂组成的双层分子的空心球。类脂分子具有亲水基团和亲油基团，当它们分散在水中时，亲油基团相互结合处于膜的中间，亲水性基团排列成膜的内外表面，自发地形成双层分子的空心球，其粒径为50500 nm。在球的中间可加载亲水成分，而在双层膜中间可加载脂溶性成分。各种脂质和脂质混和物均可用于制备脂质体，而磷脂是最常用的，如来自于生物体卵磷脂、丝氨酸磷脂和神经鞘磷脂以及合成的二棕榈酰磷脂酰胆碱、二硬脂酰磷脂酰胆碱等。目前有研究 表明神经酰胺脂质体是最天然的、理想的角质层脂质的屏障系统，它不仅能满足脂质屏障的需要，还能带给皮肤迷人的外观。脂质体化妆品除了具有微胶囊的优点外，还有其独特的性质。脂质体中的卵磷脂、胆固醇等本身就是天然的表面活性剂，具有良好的亲水性和亲油性。因此可以提高乳液的稳定性。脂质体涂于皮肤上后，类脂双层膜破裂，在皮肤上形成一个封闭的薄膜，然后活性成份渗透到表皮中，而膜材类脂却可滞留在皮肤表层和角质层起保湿作用，同时给皮肤补充必要的脂肪酸u 。由于构成脂质体的主要成份卵磷脂又是细胞的主要成份，其形态也与细胞相似，所以脂质体与细胞之间有很强的亲和力。可以增强有效成分对皮肤的渗透性，使活性成分可以达到皮肤深层，更有效地被吸收，或者完整的脂质体被细胞吞嗜，然后进入到细胞质中，再吸收。脂质体在化妆品中所起的功能作用归纳起来如下 ：抗氧化剂、乳化剂、保湿剂、调理剂、软化和润肤剂、渗透剂、稳定_剂、营养增补剂、维生素源。正是由于这些优异性能，脂质体在化妆品中的应用已引起人们极大关注，至今欧美已有100多个新型含脂质体的化妆品上市。但由于脂质体的双层膜是一个动态开合膜，脂质体球体内的活性物可与膜外物质进行快速交换，如果在脂质体外存在少量表面活性剂，那么该表面活性剂就会迅速进入脂质体从而使其崩解。4 纳能托 纳能托是汽巴精化公司1998年发明的一种新型、稳定的化妆品活性物超微载体1 ，是一种由卵磷脂和辅助表面活性剂，以一定比例组成的单层膜状结构的纳米胶体，平均粒径25 nm。纳能托透过角质层的几率和速率都远远高于普通的脂质体，从而能够使被包覆运载的活性成分到达表皮深层直至在真皮组织中发挥作用。在等质量时与其他载体相比，纳能托携带的活性成分更多，覆盖皮肤的效果更好。由于其在由卵磷脂形成的单层膜纳米级胶束中嵌入了辅助表面活性剂的锥形稳定结构。有效阻碍了核中活性物质与核外界表面活性剂等其它物质的交换，即有效阻止了表面活性剂等对纳胶体膜的溶解破坏作用。这使得NanotopeTM(纳能托 往 )能够在化妆品的配方、贮存、运输以及消费者使用过程中保持较高的稳定性，使之能够更有效地扩散透过皮肤角质层，被表皮细胞吸收或溶合。纳能托是现在性能非常好的超微载体，它有可能引发一场外用药物和化妆品的革新。汽巴精化公司出品的两种包覆了D泛醇和维生素E的Nanotope TMll ：天来达P及E可广泛应用在抗衰老及保湿型护肤液、润肤霜、爽肤水、精华素、特殊眼部护理液、眼霜以及防晒及晒后产品等中。5 传递体 1992年Cevc等人首先提出Tansfersome这一概念 ，并对其制备方法和作用机理进行了初步探讨。1993年开始对传递体自身变形性及其机理进行了更详细的研究。目前被大多数学者所认可的传递体的透皮机制是渗透梯度和水合力理论。Hadgraft J 则认为大分子物质：如胰岛素、基因传递体透过皮肤角质层的作用机制应与传递体作用于皮肤后，调节了角质层的状态有关。传递体是一种自聚集泡囊，亦称为柔性脂质体(DeformableLiposomes，Flexible Liposomes)。它是经由脂质体处方改进而来的，其主要组成成分为磷脂和表面活性剂（如胆酸钠、去氧胆酸钠等)，有时加入一定量的乙醇。其粒径多为几十个纳米，外观为胶体溶液。由于嵌入泡囊膜中的表面活性剂扰乱了双分子层磷脂酰基链的顺序，使得顺序参数(Order Parameter)显著下降，混乱度增加，因此囊泡在透皮水化力的作用下，能自身挤压通过角质层间区域。而且这种变形是短暂的，不是不可逆的，只涉及到囊泡形状和体积的改变并没有引起囊泡的破碎。在加压通过比其自身尺寸小几倍的膜孔屏障时，囊泡的变形性是非常显著的，其透过速率和量几乎与纯水相当。所以它能转运不同的活性物，而不需要考虑其大小，结构，相对分子质量或极性。目前传递体主要研究用作不同药物的透皮载体，有些传递体药物的皮肤透过率高80 以上。由于传递体具备常规脂质体所不具备的柔性、快速透皮性，所以在化妆品中作为药物和性物质特别是生物大分子活性物质如肽类或蛋白质类的透皮载体，具有很好的应用前景，但在配方设机时需要解决以下困难u ： 将传递体的胶体溶液非封闭地涂抹在皮肤上，胶体粒子会发生融合。传递体在失水或透皮时，泡囊的成分会发生丢失，使其缺乏变形性，堵塞皮肤孔道；传递体相转变温度改变时，泡囊的脂质会发生溶解或聚集； 高浓度的电解质溶液，会使失水的胶体溶液中的胶体粒子发生融合；在透皮过程中，发生有害的泡囊分化。传递体出现以上情况会使其达不到预期的快速、大量透皮的目的。6 葡糖微球 葡糖微球是稳定的缓释载体粒，起源于超分子生物载体(Supramolecular Biovccteur)技术，并于1988年申请注册了专利u ，它被用于上层皮肤活性物的传输和保持，是一种含固态核心的超分子结构，固态核心由多糖组成，包含有很强的阳离子基团，有很强的亲水性，并赋予颗粒化学和物理化学方面的稳定性，出色的生物相容性，具有包裹亲水性活性剂的能力。阴离子亲水活性物以离子键和葡糖微球核的阳离子基团键合，因此，其稳定性是其它载体无法比拟的。脂肪酸单层共价地接在葡糖微球中心核的外缘，使得这个粒子在没有改变其内核的亲水性的情况下具有一个亲脂性的外层，从而形成一个极性脂质体的有序排列，使得葡糖微球能够负载大量的亲油性活性物质。同时由于它具有很小的粒径(20200 nm)，能够很好地渗透角质层最上层。葡糖微球运载作用非常显著，保持运载物的高稳定性，它能包裹保护如维生素、生物酶、抗自由基剂、美白剂等这些过去在化妆品中无法最有效使用的高活性纯天然植物精华，确保它们在产品的工业生产、储存、使用过程中不受破坏，长期保持新鲜活性。在使用时这些营养活性物又能被葡糖微球载带进入皮肤，直接释放到组织细胞上发挥作用。同时防止被包裹物与配方中的组分发生反应。使用神经酰胺、胆固醇及其他天然脂质等微粒作用葡糖微球的极性脂质外层，就可以得到一种独特的角质微球Comeospheres_它们既可作为缓释载体粒，又可被用于保湿剂，在皮肤表面立刻形成一层保护膜，阻止皮肤水分丢失，使皮肤得到充分滋润；还可作再生调理剂，渗透进皮肤表层组织，修复和强化角质层组织结构，恢复皮肤的自然活性，从根源上防治皮肤老化，使皮肤得到修复，减少和防止皱纹产生，回复到健康肌肤。7 球型液晶 液晶是处于固、汽、液三态之间的第四态新型物质，随着温度的变化可显示出变色效应，液晶技术在美容化妆品中的应用应该是一种不可逆转的趋势。液晶技术是微囊式包覆技术及微毫瞬间吸收技术的结合体。它可以明显改善化妆品的保湿、滋润等基本性能，将活性物质如维生素、抗氧化剂、植物提取酶与液晶复合后加入化妆品中，使用时可使复合物中的活性成分缓慢释放出来，充分被皮肤吸收，从而提高添加剂的功效。用于超微载体的球形液晶属于溶致液晶u ，它是一种多层结构的表面活性剂的聚集体。它是以水为溶剂，表面活性剂烷基苯磺酸钠和月桂醇聚氧乙烯(9)醚为溶质(物质的量比是7：3，其总质量分数为20 30)，在高于临界温度制成饱和溶液后加入一些盐如：碳酸钠、柠檬酸钠形成的悬浮聚集体。这时表面活性剂的亲水基团互相缔合排列于聚集体的外围，疏水基团相互结合处于内部，堆积成球状，加载物与疏水基团结合。球形液晶与微乳液相比体积相差无几，但运载能力要高得多，具有明显的剪切变稀作用。含有液晶结构的OW化妆品乳液即所谓的液晶化妆品具有清爽自然的肤感而且与活性成分有较好的相容性。OW 乳液中液晶的存在可增加乳状液的储存稳定性，延长化妆品使用时水合性能的保留时间和控制药物缓释，还可以起到防晒作用 - 。总之，随着各种化妆品超微载体研究开发的不断深入，对化妆品向高技术，高档次发展起了巨大的推动作用，美容化妆品的制备和开发也进入了一个崭新的时代。但是这些超微载体各有特点，而化妆品主要以皮肤作为靶器官并适用于广泛的普通人群，所以必须针对化妆品中不同的活性物质及目的选择合适的传递系统和载体，这些技术和产品的安全性、稳定性有待于进一步提高和验证，传递机制也需要更深入地研究。参考文献：1 崔正刚，殷福珊微乳化技术及应用M北京：中国轻工业出版社，1999，1839312 Bauer，Kurt