包载技术及其在化妆品中的应用

2010-02-14李世忠刘慧珍

中国洗涤用品工业 2010年4期

关键词：壁材中国专利芯材

李世忠，刘慧珍

（广东拉芳日化有限公司，广东汕头 515144）

包载技术及其在化妆品中的应用

李世忠，刘慧珍

（广东拉芳日化有限公司，广东汕头 515144）

介绍了微胶囊和脂质体两类包载技术的发展现状及其在化妆品中的应用和制备方法。概述了提高微胶囊、脂质体的稳定性和包封率及其对应用环境、化妆品中其它组分的耐受力，开发新型的微胶囊、脂质体产品的途径。扩大应用范围、实现工业化生产是未来包载技术的发展方向。

包载技术；微胶囊；脂质体；化妆品

单就功能性而言，消费者对化妆品的认识经历了一个不断深化的过程：从皮肤毛发的简单清洁到护理、调理作用；从最初的保湿、滋润等基本需求，进而提高到防晒、美白、祛斑等功效诉求；从美化、掩盖不完美到抗衰老、修复等更深层次的功能需求。与之相适应，化妆品技术从最初的简单复配，发展到活性成分的应用，再进一步深入到如何使活性成分有效地进入皮肤、毛发内部并发挥作用的更高层次。

包载技术最初主要应用于医药学领域。其独特的结构特点和作用受到其他领域的广大科研人员的高度关注，应用范围进而扩大至食品工业、纺织工业、日用化学品工业、农牧业等领域。在化妆品中，应用比较广泛的包载技术主要是微胶囊技术和脂质体技术。

1. 微胶囊技术

1.1 微胶囊及其在化妆品中的作用微胶囊技术的研究始于20世纪30年代，是利用天然或合成的高分子成膜材料把分散均匀的固体微粒、液体或气体包载形成微小固体颗粒的技术，其中包裹在微胶囊内部的物质成为芯材或囊心，微胶囊外部的包载膜称为壁材或囊壁、壳体，通常微胶囊产品的直径可控在1～5000µm。

将微胶囊应用于化妆品中的主优点要有：①提高对环境敏感成分的稳定性；②降低某些成分的刺激作用；③可在体内缓慢释放功能性成分，以达到长效的目的；④可将容易发生化学反应的组分应用于同一体系中；⑤掩蔽某些组分的不良气味等。

1.2 我国微胶囊技术现状

美国在微胶囊技术的开发和应用领域一直处于领先地位，日本在20世纪60～70年代逐步赶了上来。我国对微胶囊技术的研究起步较晚，但是在医药、农药、食品、纺织、化妆品工业等方面已开展了较深入的研究。

目前，国内关于微胶囊的研究及应用已有很多报道。张艳等[1]采用原位聚合法制备了一系列具有不同缓释性能的香精微胶囊，并对其性能和在日化领域的应用做了探讨；李雪静等[2]研究了利用淀粉微胶囊改善香精在洗衣粉中的作用与功效，结果显示采用淀粉微胶囊包裹香精与液体香精复配时，即使香精总量较低，仍能够增强香精在洗涤过程及漂洗后的表现力；井乐刚等[3]综述了国内外维生素C微胶囊制备技术的研究进展，讨论了制备维生素C微胶囊所用的包埋材料和包埋方法，并介绍了维生素C微胶囊的应用；宋健[4]等介绍了微胶囊及微胶囊化技术的原料及微胶囊囊壁材料的性质及最新工艺进展。

专利方面，中国专利01115628.7[5]公开了一种含水溶性美容或护肤活性组分的水性核的微胶囊，含该微胶囊的美容或护肤组合物及该微胶囊的制备方法；中国专利02148490.2[6]公开了一种微胶囊水剂型化妆品、个人护理用品及外用药品，它采用界面聚合法或原位聚合法，将具有一定功效且与水不相互溶的囊芯物质包覆成微胶囊，然后被分散剂、稳定剂直接分散在水中，成为一种悬浮液、乳状液或凝胶；另外还有一些专利分别公开了维生素A[7]、丝素维生素E[8]、维生素K[9]、维生素D3

[10]等的制备方法。

1.3 微胶囊的制备方法

微胶囊的芯材可以是固体、液体甚至是气体，可根据使用对象及目的选择合适的芯材。在化妆品中使用的芯材通常有动植物提取液、酶制剂、氨基酸、维生素、蛋白质、颜料、香料及其他活性成分等。微胶囊的制备方法很多，一般笼统地归为三类[11]：化学原理法、物理化学原理法、物理和机械原理法。

1）化学原理法：这是以化学反应为基础的微胶囊制备技术，即利用单体小分子发生聚合反应，生成高分子成膜材料并将囊芯包覆，如界面聚合法、原位聚合法、锐孔-凝固浴法。界面聚合法的原理是将两种活性单体分别溶解在互不相溶的溶剂中，当一种溶液被分散在另一种溶液中时，两种溶液中的单体在相界面发生聚合反应而成囊；原位聚合法的单体成分及催化剂全部位于芯材液滴的内部或者外部，发生聚合反应而微胶囊化；锐孔-凝固法是利用锐孔装置和凝固浴制备微胶囊的方法，与前两种方法不同，此方法不是以单体为原料通过聚合反应生成膜材料，一般采用可溶性高聚物作原料包覆囊芯，而在凝固浴中固化形成微胶囊，其固化过程可能是化学反应、也可能是物理变化。

2）物理化学原理法包括水相分离法、油相分离法、复相乳液法、熔化分散冷凝法等。水相分离法通过胶体间电荷的中和以及亲水胶粒周围水相溶剂层的消失而成囊，水相体系中的相分离法又可分为复凝聚法、单凝聚法、盐凝聚法和调节pH值聚合物沉淀法；油相分离法的原理是，向作为囊壁材料的聚合物有机溶剂溶液中加入一种对该聚合物为非溶媒的液体，引发相分离进而形成微胶囊；复相乳化法的基本原理是将芯材分散到壁材的溶剂中，形成的混合物以微滴状态分散到介质中，随后除去连续的介质而实现胶囊化；熔化分散冷凝法即当壁材（蜡状物质）受热时，芯材分散在液态蜡中并形成微粒（滴），体系冷却时，蜡状物质围绕芯材形成囊壁进而形成微胶囊。

3）物理和机械原理法包括空气悬浮成膜法、喷雾干燥法、真空蒸发沉积法、包结络合法、溶剂蒸发法、挤压法、静电结合法等。空气悬浮成膜法即应用流化床的强气流将芯材微粒（滴）悬浮于空气中，通过喷嘴将调成适当黏度的壁材溶液喷涂于微粒（滴）表面，提高气流温度使壁材溶液中的溶剂挥发，壁材析出而成囊；喷雾干燥法是将芯材分散于囊壁材料的稀溶液中形成悬浮液或乳浊液，用泵将此分散液送到含有喷雾干燥的雾化器中，分散液则被雾化成小液滴，液滴中所含溶剂迅速蒸发而使壁材析出成囊；真空蒸发沉积法是以固体颗粒作为芯材，壁材的蒸气凝结于芯材的表面而实现胶囊化；包结络合法是利用β-环糊精中空且内部疏水外部亲水的结构特点，将疏水性芯材通过形成包结络合物而形成分子水平上的微胶囊；溶剂蒸发法将芯材、壁材依次分散于有机相中，然后加到与壁材不相溶的溶液中，加热使溶剂蒸发、壁材析出而成囊；挤压法是一种在低温条件下生产微胶囊的技术，原理是将混悬在一种液化的碳水化合物介质中的芯材与壁材混合物经过模孔，用压力将其挤进壁材的凝固浴，壁材析出并硬化成囊；静电结合法，即先将芯材与壁材各制成带相反电荷的气溶胶微粒，而后使它们相遇并通过静电吸引凝结成囊。

1.4 存在的问题及发展方向

我国对微胶囊技术的制备工艺研究取得了一定的成果，但有条件进行工业化生产的公司不多。在微胶囊的应用方面，尤其是在化妆品领域的研究还较少，取得的成绩也有限。这主要是受到微胶囊的壁材及粒径的限定。通常将粒径5～2000µm的微胶囊称为微米级的微胶囊。随着微胶囊技术的发展，现在已经可以制备粒径小于1µm的微胶囊（粒径1～1000nm的微胶囊称为纳米胶囊）。纳米胶囊具有独特的性质，如药物纳米胶囊具有良好的靶向性和缓释作用，可以在许多领域内得到新的应用。但是，由于纳米微胶囊制备、性能研究等方面的限制，目前纳米胶囊主要应用于医学领域。

微胶囊以其独特的性能受到众多行业的青睐，应用潜力巨大。完善微胶囊传递体系的研究，建立相应的评估体系，同时进一步开发和提高微胶囊制造技术，实现工业化生产，将有利于扩大微胶囊的应用范围。

2. 脂质体技术

2.1 脂质体及其功效

1965年Bangham等发现，将磷脂分散在水中会形成多层囊泡，每一层均为脂质双分子层，囊泡中央和各层之间被水相隔开，并称之为脂质体。脂质体一经发现就引起了生物学家、药学家的兴趣。鉴于其独特的结构特点和组成，脂质体不仅本身可以作为添加剂在化妆品中发挥作用，还可以作为功能性成分的载体起到与微胶囊类似的作用，如缓释、稳定有效成分等，而且具有增强渗透性的特点。

人的皮肤由一层致密的细胞构成，而细胞膜对大分子生物活性物质是不通透的。所以，化妆品中的活性成分要达到营养、改善皮肤状况和预防皮肤疾病的功效，关键是活性物质必须能透过角质层到达相应的作用部位并维持一定的时间。有研究表明，脂质体能很快进入皮肤深层，脂质体包封的活性物质经皮吸收后可使更多活性物质停留在表皮到真皮之间。为揭开脂质体经皮吸收的机制，国内外学者开展了大量研究，总结出三个作用机制[12]：水合、融合和穿透。水合机制指脂质体经皮吸收是通过增加角质层湿度和水合作用实现的，通过水合作用，脂质双层中疏水性尾部排列紊乱，使角质细胞结构改变，药物通过扩散等作用进入细胞间质而起作用；融合机制指构成脂质体的磷脂与表皮脂质屏障中的脂质层融合，角质层脂质组成和结构改变成一种扁平的颗粒状结构，其屏障作用发生逆转，脂质体可顺利通过这些脂质颗粒的间隙，从而促进活性物的透皮吸收，采用荧光显微镜法也证实了磷脂能够影响角质层细胞中的脂质双分子层的流动性，从而促进包封物进入角质层细胞；穿透机制指脂质可以通过毛囊通道进入皮肤达到作用点，但其作用机理尚不明确。

2.2 国内脂质体化妆品研究现状

最早的脂质体化妆品Capture是由Dior公司推出的， L'Oreal、Plenitude等公司随后也相继推出了脂质体化妆品。目前，欧洲、美国和日本市场上已有相当数量的脂质体化妆品。我国市场上，旁氏、妮维雅、羽西、蝶妆等都有推出含脂质体的护肤类化妆品[13]，但这些基本上为合资企业或外资企业推出的高端产品，我国独立研究且商业化的脂质体化妆品几乎是空白。

科研方面，我国已有文献从各个方面综述了脂质体技术在化妆品中的应用[14-17]，包括脂质体的结构组成、功能特点、机理探讨、制备方法等，但关于脂质体的具体制备方法及脂质体化妆品开发的报道较少[18,19]。专利98110614.5[20]公开了一种适用于制药工业和日用化学工业，尤其是化妆品工业的神经酰胺脂质体乳剂的制备方法；专利02111967.8[21]公开了一种维生素A脂质体及其制备方法，通过制备微生物A前体脂质体悬液，加入支撑剂后经冷冻干燥或喷雾干燥制得维生素A前体脂质体，临用前按需要量加水，经水合、振荡即能恢复成维生素A脂质体，该方法可明显提高维生素A脂质体的稳定性；专利200710304524.X[22]公开了一种神经酰胺纳米脂质体制剂及其制备方法，该方法可以得到一种外观呈透明或半透明状，平均粒径小于100nm的神经酰胺脂质体制剂，且具有稳定性高、水分散性及生物相溶性等特点，可以用于制备化妆品；专利200610013829.0[23]公开了一种快速吸收的护肤组合物，该护肤组合物中含有10～20%的混合油脂脂质体。

2.3 脂质体的制备

经过几十年的发展，国内外有关专家已开发成功多种脂质体的制备方法，如薄膜分散法、超声分散法、逆相蒸发法、注入法、表面活性剂处理法、复乳法、超临界法、离子梯度载药法等。

1）薄膜分散法是将膜材和脂溶性药物溶于有机溶剂后置于烧瓶中，减压除去溶剂，使成膜材料在瓶壁上形成薄膜，再加入含水溶性药物的缓冲溶液，振摇，除去未包封药物即得脂质体悬液。

2）超声分散法是将膜材和脂溶性药物溶于有机溶剂后置于烧瓶中，减压除去溶剂，残液用超声波处理除去未包封药物得脂质体。

3）逆相蒸发法是将膜材溶于有机溶剂，与含药缓冲液混合乳化至形成稳定的W/O乳液，减压除去溶剂，除去未包封药物即得脂质体。

4）注入法是将类脂质和脂溶性药物溶于有机溶剂中，再用微量注射装置在搅拌下将其均速注入到含药水相中，搅拌挥发掉有机溶剂即得到脂质体。根据溶剂的不同，注入法可分为乙醇注入法和乙醚注入法。

5）表面活性剂处理法是将脂质、表面活性剂与药物放入水中，搅拌或超声波处理使成胶束溶液，除去表面活性剂和未包封药物即得脂质体。

6）复乳法是将含药水溶液加入膜材的有机溶液中，乳化得到W/O初乳，再将初乳加入到10倍体积的水中，乳化得到W/O/W复乳，然后在一定温度下去除有机溶剂即可得到脂质体。

7）超临界法是将膜材的乙醇溶液与药物溶液一起放入高压釜中，将高压釜于恒温水浴中通入二氧化碳，进行超临界态下孵化即得脂质体。

8）采用离子梯度载药法，是先用适当方法制成包封质子化液体的脂质体，再将该脂质体置于主要以分子形式存在的药液中一段时间获得载药脂质体。离子梯度法最大的优点是包封率高。其原理是，亲脂药物分子具有自由通过脂质体膜的性质，而亲脂性药物的离子则不能通过。常见的有pH梯度法、硫酸铵梯度法和醋酸钙梯度法等。

各种脂质体制备方法均有其优缺点，包载的对象和脂质体的粒径不同，需要根据脂质体的包载对象和应用体系选择合适的制备方法。

2.4 脂质体技术发展方向

脂质体既可包载水溶性物质、又可包载油溶性物质，而且与人体细胞膜具有相似成分、有良好生物相容性。但也存在一些缺点，影响其推广应用，主要表现为：①稳定性差，容易受pH值、体系内其他物质、包封物、光照、温度甚至混合方式等因素的影响，因此其应用范围和保存时间都受到制约；②容易变质，由于脂质体中使用的脂类物质多是支持细菌生长的培养基，所以脂质体必须进行防腐处理，可能会损失包封物的活性；③包封率差，工业化生产困难；④成本高，高纯度磷脂和其它原料价格都较高，使得脂质体的成本也很高，经济可行性差。另外，脂质体中的磷脂类型、脂质体粒径、脂质体荷电性及脂质体中的其它辅助制剂等都影响脂质体的透皮吸收，大大影响脂质体在化妆品中的应用。含有表面活性剂等能够与脂质体结构中的磷脂双层膜发生融合的物质、盐类等高电离强度的物质以及过度剪切等容易造成脂质体结构破坏或失活的体系都不宜添加脂质体。另外，对于脂质体自身稳定性及其在化妆品体系中的存在状态、活性、功效等方面的检测方法有限，需要进一步完善。这些问题也是脂质体技术未来在研发中要攻克的主要方向。