护肤用壳聚糖基凝胶的制备及性能

2019-04-27范金石刘丽娜徐桂云

山东化工 2019年7期

范金石，刘丽娜，雷东，王超，徐桂云

(1.青岛科技大学海洋科学与生物工程学院，山东青岛 266042；2.青岛科技大学化工学院，山东青岛 266042；3.青岛科技大学化学与分子工程学院，山东青岛 266042)

面膜是集清洁、护理、营养于一体的护肤用化妆品。面膜中含有的功效成分和营养物质渗入皮肤可以增强皮肤机能，改善肤质[1-2]。市面上常见的面膜有粉状、膏状、凝胶状、面膜贴等形式，凝胶状面膜因使用方便、水洗容易等优点而深受消费者青睐[3]。

壳聚糖(CS)是甲壳素的脱乙酰化产物[4]，具有良好的保湿性、易成膜性，能够增强皮肤对护肤品中有效成分的吸收，具有修复紫外线和激光对皮肤的损伤、减轻皮肤干燥症状等功能性质[5-8]。CS生物相容性良好[9-11]，与其它一些高分子物质共混可以提高其强度和韧性[12]，是制备凝胶的良好材料[13-15]。近年来关于CS共混材料(纤维、膜、凝胶等)的研究与开发十分活跃[16-18]。Koyano T[19]研究了CS在聚乙烯醇(PVA)/CS共混凝胶中的分布状况，研究表明：PVA组份的存在增强了凝胶的机械性能。宋慧君[20]等利用溶液共混法制备了一系列不同配比的明胶(GEL)/壳聚糖共混膜，研究了CS含量对共混膜力学性能的影响，研究表明：在共混膜中，CS分子与GEL分子间存在较强的相互作用，二者间有良好的相容性。CS凝胶在生物工程[21]、智能材料[22]、医药[23]以及环保等领域都有广泛的应用，但是有关CS作为凝胶材料应用于护肤品中的研究相对较少[24-25]。

本文以CS为主要原料，通过与PVA和GEL共混，发挥其协同增效作用，以期制备出可用于皮肤护理的壳聚糖基凝胶产品。

1 材料与试剂

1.1 材料和仪器

壳聚糖(CS)，80%～95%脱乙酰度，国药集团化学试剂有限公司；柠檬酸(CA)，医药级，国药集团化学试剂有限公司；明胶(GEL)，医药级，国药集团化学试剂有限公司；聚乙烯醇(PVA)，平均聚合度1750±50，天津市北联精细化学品开发有限公司。

FA/JA系列电子天平，常州市衡正电子仪器有限公司；UMS-1000S磁力搅拌器，上海泰坦科技股份有限公司；722N型可见光分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司；KDM型电热套，山东鄄城华鲁电热仪器有限公司。

1.2 壳聚糖基凝胶的制备

考虑到皮肤对酸碱的耐受性及与材料间的相容性，本论文选择CA溶解CS。将CS与CA按质量比1∶2溶于100 mL蒸馏水中，搅拌均匀后得到CS溶液，静置24 h脱泡，备用。PVA和GEL按不同质量比溶于适量蒸馏水中，边加热边搅拌，得到PVA/GEL溶液。水浴加热、搅拌下将PVA/GEL溶液加入CS溶液中，混合均匀后冷却至室温，即得壳聚糖基凝胶。

1.3 壳聚糖基凝胶相容性的测定

以分光光度计测得的壳聚糖基凝胶对光的透过能力来考察其相容性[26]。具体操作为：将凝胶面膜裁成1 cm×5 cm的样条，置于比色皿中，以空白比色皿作参照，测定试样的透光度(T)。

1.4 壳聚糖基凝胶感官、理化指标的测试

1.4.1 外观

按照面膜执行标准QB/T2872-2017的试验方法，取试样在室温和非阳光直射下目测观察。

1.4.2 香气

按照面膜执行标准QB/T2872-2017的试验方法，取试样用嗅觉进行鉴别。

1.4.3 pH值

按照面膜执行标准QB/T2872-2017的试验方法测定(稀释法)：称取试样1份，加入经煮沸冷却后的蒸馏水9份，加热至40 ℃，并不断搅拌至均匀，冷却至规定温度，待用。取清液用精密pH试纸测定，pH值的测定结果以两次测定结果的平均值表示(精确到0.1)。

1.4.4 耐热性

按照面膜执行标准QB/T2872-2017的试验方法，取3 cm×3 cm的试样分别装入2个透明的瓶内，并编号a、b。b试样常温放置，a试样置于预先调节至(40±1)℃的电热鼓风干燥箱内，24 h后取出，恢复至室温后与b试样进行目测比较。

1.4.5 耐寒性

按照面膜执行标准QB/T2872-2017的试验方法，取3 cm×3 cm的试样分别装入2个透明的瓶内，并编号c、d。d试样常温放置，c试样置于预先调节至(-8±2)℃的冰箱内，24 h后取出，恢复至室温后与d试样进行目测比较。

2 结果与分析

2.1 壳聚糖基凝胶的制备

2.1.1 PVA/GEL溶液配比及其粘性、成膜性

称取1.0 g GEL及不同质量的PVA，加入50 mL去离子水，在充分搅拌下加热至100 ℃，冷却至室温，考察其粘性和成膜情况，结果见表1。

表1 PVA与GEL溶液配比及其性能

由表1可知，GEL含量不变，随着PVA含量的增加，PVA/GEL溶液的粘度逐渐增大，成膜情况由好变差，当PVA与GEL的质量比为1∶5时，所得溶液粘性好，且成膜性良好。故本实验选择PVA与GEL的质量比为1∶5。

2.1.2 PVA/GEL溶液浓度及其粘性、成膜性

称取5 g PVA和1 g GEL，将其混合均匀后，分别加入30、40、50、60、70 mL的水配制不同浓度的溶液，考察其粘性和成膜性，结果见表2。

表2 PVA/GEL溶液浓度及其性能

由表2可知，PVA/GEL溶液配比不变，加水量逐渐增多时，溶液粘度逐渐下降，成膜时间逐渐增加，当加水量为50 mL时，所得溶液粘性适中，涂展性好且能大片揭下。故本实验选取PVA、GEL、水的质量分别为5、1、50 g来配制溶液。

2.1.3 CS与PVA/GEL的配比及其性能

取20 mL质量分数3%CS溶液，分别加入不同体积的PVA/GEL溶液，于水浴加热、搅拌的条件下充分混合，静置过夜使凝胶稳定，取适量凝胶涂膜在手背上，观察凝胶的粘性、成膜时间和成膜情况，结果见表3。

表3 CS与PVA/GEL的配比及其性能

由表3可知，当PVA/GEL溶液加入量较少时，形成的凝胶粘性低，流动性大，无法涂抹；当加入量较多时，凝胶粘性大，不易在皮肤上涂展；当CS溶液和PVA/GEL溶液体积比为2∶5时，壳聚糖基凝胶成膜情况最好，且成膜时间符合面膜的使用要求。

2.2 壳聚糖基凝胶的相容性

共混体系的透光性在一定程度上可以反映体系中各组分之间的相容性，当共混体系中不同高分子相容性较差时，两相界面的存在会导致光的散射或反射，从而使膜的透光率降低，透光度越好，表明共混体系中各组分间的相容性越好[26,28]。以波长500 nm测定CS溶液与PVA/GEL溶液在不同的共混体积比下得到的壳聚糖基凝胶的透光度，结果见表4。

表4 壳聚糖基凝胶的透光度

由表4可知，CS溶液的T值最小，透光度最差，随着PVA/GEL含量的增加，透光度逐渐增加，这可能是由于随着PVA/GEL含量的增加，羟基相对含量提高，CS与GEL/PVA间的相互作用增强，导致共混体系相容性随之提高。当CS溶液和PVA/GEL溶液体积比为2∶5时，得到的凝胶透光性较好，表明此时共混体系间相容性较好。