化妆品中的脂质载运系统

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  张婉萍女士, 最近的学历是2005年毕业于华东理工大学,并获得工学博士学位。系日化行业科研精英,熟悉日化产品的生产工艺与配方研发,轻化工程专业副教授。主要研究液晶结构乳状液、多重乳状液及微乳状液的制备技术及其在化妆品中的应用,同时研究化妆品中的脂质载运体系,即脂质载运体系的制备及其应用。
  1997 年7月至1999年10月工作于中国日化化学工业研究所,1999年11月至2002年08月于安徽全力集团负责化妆品的配方开发。2005年12月加入上海应用技术学院从事化妆品的开发研究,现任上海应用技术学院香料香精技术与工程学院教师
  部分发表论文:
  1. 张婉萍等. “十二烷基吗啉在氯化钠颗粒表面的吸附行为研究”《盐业与化工》 2006.10
  2. 张婉萍,戴欢勇.“MAP体系洁面乳流变性研究”《香料香精化妆品》 2006.10
  3. 张婉萍,郭奕光.“Pickering乳化在化妆品中的应用研究”《日用化学品科学》 2006. 9
  4. 张婉萍. “化妆品工艺学”负责编写第五章及第八章~第十七章内容,轻工业出版社,2007。
  
  化妆品涂抹于皮肤表面后,起初的瞬时扩散阶段仅仅通过皮肤的附属器官如毛囊、汗腺管等渗透,而后才穿透角质层。角质层类似于一层分隔开皮肤内外的薄膜,脂溶性的物质很难穿透角质层渗透于皮肤内,一般情况,水溶性强的物质通过毛孔汗腺管渗透,而脂溶性较强的物质则通过角质层的蛋白质/脂质层渗透。
  活性物在皮肤上的扩散量主要取决于以下因素,诸如1)涂敷化妆品的量;2)活性物的浓度;3)特定组分的表面张力;4)溶剂和皮肤脂质层的亲和力;5)溶剂中活性物的溶解度;6)活性物和皮肤脂质层的亲和力。提高活性组分与皮肤亲和力的常用方法是缓释技术,缓释技术主要包括特殊乳化体系及脂质载体,特殊乳化体系主要包括液晶结构乳状液、多重乳状液、微乳状液。脂质体通常是由双层或多层磷脂(如卵磷脂)构成的,表现出很高的与脂质屏障之间的亲和力,长期以来一直被用作运送化妆品和药物活性成分的理想载体。随着对脂质技术的进一步研究,脂质载体从结构及特性上主要分为三大类:磷脂类脂质体、固体纳米脂质微粒(SLN)和纳米脂质载体(NLC)。
  
  一、磷脂类脂质体
  
  1.磷脂类脂质体的结构
  脂质体是一种封闭的双分子层(或单分子层)膜的空心小球。它由磷脂组成,能将活性成分密封在它的结构中,由于磷脂是细胞膜的主要成分,因此脂质体在结构上类似于人体细胞,对人体细胞具有高度的亲和性。脂质体的组成成分主要是天然磷脂,如磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰丝胺酸(PS)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酸(PA)及其它两亲分子的混合物。脂质体主要应用在两个方面:一是在医药中作为免疫佐剂及药物载体;二是在美容化妆品中作为保湿剂及营养物质载体。
  


  脂质体是由类脂组成的双分子层的空心小球,类脂是一种天然表面活性剂,具有独特的亲水亲油结构。类似于卵磷脂结构的化合物,在水中为保持亲油亲水平衡处于稳定状态而形成一个定向排列的磷脂双分子链结构。根据磷脂的具体组成,磷脂双分子链可以不带电、也可能带正、负电荷。采用不同方法制备出的脂质体有三种基本结构,即多层大囊(MLV)、单层大囊(LUV)和单层小囊(SUV),见图1。多层大囊是由多个双分子磷脂链组成,其直径一般为0.4~3.5?m;单层大囊由一个双分子磷脂链组成的圆形封闭结构,其直径为0.1~1.0?m;而单层小囊是由一个较短的双分子磷脂链形成的环形结构,直径只有20~80nm。
  
  2. 磷脂类脂质体的作用
  脂质体作为一种载体,它具有可同时携带水溶性和脂溶性的活性成分与营养物质的特性,而它与一般载体不同的是,脂质体的双分子结构和膜材料(磷脂等)本身就有着特殊作用,使得脂质体化妆品更具功能性。可以认为脂质体对皮肤有以下几种作用:
  1)吸附——吸附是脂质体作用的开始。在适当的条件下,脂质体通过静电疏水作用,非特异性吸附到细胞表面,或通过脂质体的特异性配体与细胞结合而吸附到细胞表面。吸附在细胞表面的脂质体仅在蛋白溶解酶的作用下才能与细胞脱离,吸附使细胞周围的包封物的浓度升高,这样包封物可慢慢渗透到细胞内部。
  2)保湿作用——当磷脂类脂质体化妆品涂于皮肤表面后,磷脂轻度键合到角质层的角蛋白上,使皮肤有一种舒服的自然感觉,磷脂所形成的一层膜使皮肤表面具有亲油性,该膜不能用水除去,具有轻微的封闭作用,降低了透过皮肤水分的损失,提高了皮肤作为阻挡层的功能。磷脂与角蛋白的亲和力较强,易引起一些脂质体的破损,这种较强的相互作用同样也可在皮肤角质层与其间的磷脂类脂质体间发生,由角蛋白、脂质体形成一些双层结构络合物而作为“细胞间胶质”,这些细胞间胶质起着重要的阻挡作用,并对渗透皮肤的水分损失有不均衡的影响。
  3)接触释放——脂质体与细胞接触引起脂质体通透性的增加使脂质体包封物“接触释放”,这样释放的包封物在细胞膜附近形成较高浓度。脂质体可包覆油溶性和水溶性的各种活性成分和营养物质,经穿过皮肤而渗透至皮肤深处,被包覆的有效成分在表皮、真皮内沉积而形成“储存库”,在细胞内外直接、持久地发挥各种作用,从而实现对皮肤的润湿、防皱、抗衰老、祛斑、防粉刺及对皮肤的保养美容等作用。
  4)融合作用——脂质体中未键接的磷脂可能会进入更深的皮肤层,在那里,细胞膜的磷脂起源物又重新粘结起来,细胞膜很快会把它们吸收,而使细胞膜流态化。
  


  磷脂类脂质体应用于化妆品中在包裹和运输活性组分方面具有很好的作用,但在保护所载运的活性组分的化学降解及灵活调解活性组分的释放过程方面却无能为力,且当脂质体应用于O/W型膏霜乳液配方中时,脂质体在与油相的接触过程中可能会溶解,因此脂质体在配方中的稳定性又是我们必须要考虑的问题,但测定脂质体在配方中的稳定性却不太容易。
  
  二、固体纳米脂质微粒
  
  1. 固体纳米脂质微粒的结构
  固体纳米脂质微粒(SLN)是20世纪90年代初新开发的一种活性组分载体,主要是固体油脂在冷却或相分离过程中固化、结晶形成的固态结构,活性组分被包覆在脂质结构中。SLN结构的脂质微粒包覆活性组分的模型主要有三种,即基质均匀模型、外层包覆模型和脂核包覆模型,如图2所示。SLN结构的形成与活性组分的结构、化学组分的结构、界面特性以及制备工艺等因素有关。基质均匀模型主要由高压匀乳法制备而成,在高压均质的条件下形成了均匀的基质结构。若是冷均质法得到的脂质结构,活性组分以无定形的束状分散于脂质体中;而热均质法得到的脂质结构,主要是包覆亲水性的活性组分。外层包覆模型是固体脂质微粒在冷却过程中,从液态到固态时产生的相分离形成的;在冷却过程中,脂质沉淀首先形成无核的脂质微粒,随着核的形成,活性组分在脂质层的浓度增加,这种结构包覆的活性组分一般有一个骤释过程,活性组分在皮肤上的这种快速释放有助于其在皮肤上的渗透。脂核包覆模型的活性组分被包覆在核的中心,包覆活性组分先形成核,然后再形成外壁,此种模型形成了一个控制释放过程。这三种模型代表了理想的三种包覆状态,实际中可能会是三种包覆模型同时存在于一个体系中。
  2. 固体纳米脂质微粒的作用
   通过固体纳米脂质微粒微孔结构的包裹,可以将一些不稳定的活性组分应用于配方中,如维生素A、E等。固体纳米脂质微粒的这些特性使其应用于化妆品中主要具有以下四方面的作用。
  1) 固体纳米脂质微粒包覆活性组分的释放
  固体纳米脂质微粒包覆活性组分的缓释作用及靶向性是其应用于化妆品中的最重要的特性。若包覆具有营养、美白、抗皱等功效性的活性组分,通过固体纳米脂质微粒渗透进皮肤内并缓慢释放,可提高它们的有效性。
  2) 固体纳米脂质微粒的闭合效应
   微细颗粒在固体表面有一个黏附效应,微粒的粒径越小,其黏附效应越强。而黏附效应是脂质颗粒在皮肤上形成一层具有闭合效应膜的主要原因。固体纳米脂质微粒的闭合效应增加了对皮肤的保湿性能。
  3) 固体纳米脂质微粒促进活性组分在皮肤上的渗透性
  固体纳米脂质微粒在化妆品中的应用,主要是基于其小的粒径、好的皮肤亲和性以及在皮肤上的闭合效应,能有效促进活性组分在皮肤上的渗透性,从而提高其药物活性。对化妆品而言,我们希望活性组分不只是停留在皮肤上,而是能有效渗透但又不会太深以至于作用于全身,能起到一个化妆品的作用而不是药物的作用。
  4) 固体纳米脂质微粒是一种新型的防晒体系
  高结晶度的SLN脂质微粒可以起到光散射的作用,未包覆活性组分的SLN脂质微粒分散体系相对普通的乳状液有更强的防晒作用。为了更好的提高其防晒作用,可以将化学防晒剂包覆于SLN中,这样不仅大大降低了化学防晒剂因光敏与光毒效应对皮肤的刺激性,而且对防晒作用也起到了协同增效作用,即包覆了化学防晒剂的SLN脂质微粒的防晒性能大于化学防晒剂与脂质微粒两者防晒性能的加和。
  固体纳米脂质微粒克服了磷脂类脂质体的一些缺点,但在化妆品中的应用依然有一些不足,主要体现在:1)载药量太低;2)包覆的活性组分在储存过程中的稳定性较差;3)固体纳米脂质微粒浓度太低,很难制成高浓度的悬浮液。
  
  三、 纳米脂质载体
  
  1. 纳米脂质载体的结构
  纳米脂质载体(NLC)是继固体纳米脂质微粒之后的新型载运系统,是由固体脂质与液体脂质混合制备而成的微粒结构。不同的脂质组成及制备工艺可制得不同的脂质结构。NLC对活性组分的包覆方式主要有三种,即无定形脂质、非完整晶体脂质及多重结构脂质,如图3所示。SLN的局限性在于其在制备过程中形成了一个很完整的结晶体,类似于结实的“砖墙”,而NLC属于不完整结晶与无定形状态,更便于活性组分的包覆。多重结构脂质的NLC类似于多重乳状液W/O/W,是O/Solid lipid/W(油/固体脂质/水)三相分散体系,活性组分可以很好的分散于多相组分中,其包覆量比SLN结构脂质体包覆量高。
  2. 纳米脂质载体的作用
  


  纳米脂质载体在化妆品中的作用类似于固体纳米脂质微粒,但在性能上优于固体纳米脂质微粒,如其脂质含量可以做到50%~60%,甚至有的报道可以达到80%。
  
  四、 化妆品中脂质载运系统的研究进展
  
  目前已开发的脂质载运系统化妆品原料主要有两种,一种是包覆营养成分的纳米脂质载体,另一种是包覆营养成分的纳米透明乳液。脂质载体效率和生物转化速率几乎都与粒子尺寸和粒子稳定性有关。
  瑞士Ciba公司已经开发了包覆维生素E、维生素A及维生素B5的Nanotope?系列产品,属于纳米脂质载体,能有效传输使其穿越角质层到达表皮更深层,结果使得更多的维生素酯类到达位于表皮更深层和表皮与真皮交界处。单层胶束载体Nanotope?系统,由于其更小的粒子、更好的渗透性能,因而能运送更多的活性组分穿过角质层。
  德国Lipoid公司运用特殊的均质技术,制备了包覆辅酶Q10、维生素E醋酸酯、维生素A及Ω-3脂肪酸等活性组分的纳米透明乳液——NanoSolve系列,具有较高的负载能力和更小的粒径,形成了一种理想的组成系统,它不仅能增强特殊亲油性活性物的性质,还会提高它们的营养活性。
  脂质载体独有的特性吸引了国内外大量的学者,尤其是在医药与化妆品领域的研究更为广泛。然而开发高活性物含量且稳定性良好的包覆活性组分的脂质载体原料,或者直接开发脂质载体的产品尚需要做大量的研究,以开发适合化妆品特性的脂质载体。编辑/胡迎春
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