新型纳米结构防晒剂的研制

郭天程，李嘉柔，卢海萍，姚翰淳，胡瑾

(南京科技职业学院化学与材料工程学院，江苏 南京 210048)

0 引言

为了避免紫外线对人体造成的影响，越来越多的人开始使用含有抵挡紫外线功能的产品，进而促进了防晒化妆品的发展。经研究发现，大约44.3%的太阳光辐射是400～760 nm的可见光，49.5%是760～5 000 nm的红外辐射，只有6.2%是由于100～400 nm的紫外光辐射。紫外光辐射是由98% UVA (320～400 nm)和2%UVB (290～320 nm)组成的[1]。少量暴露在紫外光辐射下具有一定的治疗作用，但由于近些年臭氧层的破坏，到达地球的紫外辐射强度增加。紫外光辐射被皮肤中的不同发色团、DNA、RNA、蛋白质和脂质所吸收。这些发色团吸收了紫外光后会产生一系列光化学反应和有害的活性氧自由基的次级相互作用[2]。

关于防晒剂会对人体健康有害的报道越来越多，如UVB辐射主要会产生如下严重的伤害：急性损伤如晒伤和长期伤害，如癌症。UVB对细胞DNA和蛋白质有直接影响。一种理想的防晒剂应该提供UVB/UVA的保护，在紫外线辐射后依然保持不变[3]。最近的研究表明，防晒剂的防晒性能不仅与防晒剂的理化性质有关，同时也与运载系统有关。因此，开发基于新的更安全运载系统的防晒产品变得越来越迫切。引入新型基于脂质体的纳米粒子体系的新型防晒剂，正迅速进入化妆品市场。包裹有活性成分的脂质体纳米粒子具有高渗透性、持续或定向释放活性成分以及提高防晒的整体功能等优点。负载在脂质体纳米粒子中的活性成分的传输赋予防晒新的价值。

1 纳米脂质体的分类

脂质体的大小从0.025～2.5 μm不等，其具有一层或两层膜。脂质体具有稳定性高、无毒、生物相容、生物降解完全等优点，但也具有溶解度低、半衰期短、有时会发生氧化、水解等反应、生产成本高等缺点。囊泡大小是确定脂质体循环半衰期的一个重要参数，双层的数量和大小决定了脂质体载药量的多少。根据双层的数量和大小，脂质体可以分为多层脂质体(MLV)和单层脂质体两类。单层脂质体可以再分为大单层脂质体(LUV)和小单层脂质体(SUV)两类[4]。在单层脂质体中，囊泡有一个包围水溶液的磷脂双层球体。在多层脂质体中，囊泡具有洋葱状结构。一般来说，在一个小囊泡的内部形成几个单层小泡，产生由多层水分隔的同心磷脂球组成的多层结构[5]。

2 纳米脂质体防晒剂的制备方法

纳米脂质防晒剂的制备方法主要有乳化超声法、均质法、溶剂扩散法、微乳液法等。研究表明，无论用什么方法均包含四个基本步骤：干燥有机溶剂中的脂质；将脂质分散在水介质中；纯化所得脂质体；分析最终产品。

2.1 均质法

均质法分为热均质乳化技术和高压均质法两类。

2.1.1 热均质乳化技术

热均质乳化技术是使用最广泛的纳米粒子制备方法，这种方法在在高剪切混合设备的搅拌下，将基于熔融的脂质相分散在热的表面活性剂水溶液中的一种方法。得到的乳状液热均质后冷却，最终通过脂质的重结晶得到纳米粒子[6-7]。

均质步骤是强制减少粒子大小的方法。可以通过超声或高压实现均质。超声均质法(UH)是通过探头在液体介质中传输高功率超声波的一种方法。超声波会产生能内爆的小的真空气泡，从而产生高剪切作用力[8]。另一方面，这种方法设备成本低，但其具有明显的缺点，如冷却过程中脂质体会团聚。

2.1.2 高压均质法

高压均质法(HPH)是目前广泛应用于医药和食品工业的一种工艺，基于高压均质机在一定压力下使粒子变小、均匀。为得到脂质纳米粒子，初始粗乳液在高压(高达150 MPa)通过均质阀，温度高于脂质的熔点，得到二次稀乳液。几次高压均质循环后，得到的脂质纳米粒子中不含聚集体。除了高成本以外，实验室和中试用的高压均质机使其样品数量有限，能产生大规模生产相同的结果以确保结果的可放大性。因此，HPH可用于从实验室到中试到工业生产中纳米粒子的生产[9-10]。

凌慧等[11]采用高压均质法制备包覆防晒剂的NLC，首先制备油相。具体是将固体脂质和辛酸/癸酸和甘油酯化而成的高纯度油脂混合升温至某一均质温度，然后加入不同防晒剂。接着，把在相同温度的表面活性剂水溶液中加入油相，在一定转速下剪切1 min，快速混匀得到初乳，将初乳高压均质后室温冷却，制备成包覆防晒剂的 NLC。研究发现，通过高压均质法制备的防晒剂相对于普通乳状液来说，紫外吸收能力好，光异构化程度低，光稳定性好。

2.2 乳化超声法

乳化超声法是乳化超声法是制备NLC最常用的方法。首先将脂质在高于其熔点5～10℃条件下熔融，将药物或防晒剂溶解或均匀地分散在加热后的脂质中。然后在搅拌条件下将相同温度下的表面活性剂水溶液形成均一的前乳液加入其中，最后在降温过程中性成纳米脂质颗粒。此方法的优点是操作简单，已被广泛应用于小规模的实验研究中，快速。但容易引入金属杂质，该方法目前不适用于大规模的工厂生产中。

Surajit Das等[12]采用乳化超声方法制备了含有疏水药物维A酸的固体脂质体纳米颗粒，并检测其溶解性。实验结果表明，在P recirol® ATO5和Compritol®888ATO 中，10 mg的维A酸溶解度分别为0.45±0.07 g和 0.36±0.06 g。同时，负载维A酸的SLN在4 ℃时稳定90 d，是一种优良的药物载体，能延缓或延长药物释放时间，提高生物药效率。

2.3 溶剂扩散法

溶剂扩散法是在乳化蒸发-低温固化法的基础上发展而来的，溶剂扩散法是指将脂质材料在一定温度条件下溶于低毒的有机溶剂(如乙醇和丙酮)中，随后在水相中乳化，最后将有机溶剂挥发掉。这种方法具有无需蒸除有机溶剂的优点，但同样不适用于大规模生产。

Rania A. Sanad等[13]采用溶剂扩散法将氧苯酮包覆在纳米结构脂质载体(NLC)中，以提高其防晒功效和安全性。研究表明，包覆有氧苯酮的纳米脂质相对于氧苯酮而言，体外防晒系数和UVA保护因子分别提高了6倍和8倍，同时克服了游离氧化苯甲酮所带来的副作用，其刺激性极低。

2.4 微乳液法

微乳液法是Gasco等发现采用并推广出来的，其具体操作是首先将脂质熔融，在搅拌下在脂质熔融体中加入相同温度的水、表面活性剂和助表面活性剂等的混合物。如果脂质、水、助表面活性剂和表面活性剂以合适的比率混合，就会发现，只需温和搅拌，就可以产生透明的热力学稳定的微乳体系。最后将微乳液分散于冷水中获得SLN。制备得到的颗粒，其小尺寸是由微乳胶粒沉淀形成，而不是通过机械搅拌产生的。

王宏雁等[14]以采用微乳法，以磷脂和乙二醇癸酸丁二酸单酯为原料制备白藜芦醇纳米脂质体，以食品乳化剂稳定的植物油形成的水包油乳状液模拟非均相食品体系，研究白藜芦醇纳米脂质体的制备与抗氧化性能。通过研究发现，白藜芦醇对脂质过氧化物的生成以及脂质氧化次级产物丙二醛的生成都具有明显的抑制效果，抑制率分别为41.39%、42.74% 和17.67%、55.84%。通过抑制率对比可以看出，将白藜芦醇包封于纳米脂质体中，对脂质氧化抑制效果要比乳状液体系中更加明显。从而说明纳米脂质体包覆的白藜芦醇具有更好的抗氧化性能。

3 脂质体纳米粒子在防晒剂中的应用

基于脂质体纳米粒子的化妆品化学稳定性更好、皮肤相容性更佳、皮肤抗辐射和抗老化能力更强。基于纳米脂质体的化妆品由于其生物相容性、安全性和其增强功能性而在最近几十年广受关注。脂质纳米载体由于高负载量和可调节活性成分释放特性，对用于皮肤疾病预防的化妆品作出了重大贡献。纳米脂质体的粒径在1～100 nm范围内，其比表面积一般高于60 m2/cm3，这使其可以成为化妆品活性成分的理想载体。

在化妆品中使用的脂质体纳米颗粒有如下类型：固体脂质体纳米颗粒(SLN)、纳米结构脂质载体(NLC)，脂质体和纳米乳液。纳米乳液是一种流体的纳米尺寸的胶体粒子分散在另一流体中的分散体系，其广泛用于护肤品、除臭剂、防晒剂和护发产品中。其具有快速渗透、同化结构和水合能力等特性，使其广泛用于化妆品的经皮传输中。

最早基于脂质体的商用化妆品是叫做“Capture”(by Dior in 1986)的抗衰老霜。脂质体的关键组分是卵磷脂，其具有软化皮肤的性质，因此，其可用于护肤产品中。脂质体可有效用于包封用于治疗和美容的亲水和亲油的活性组分。

下一代脂质纳米粒子SLN和 NLC在传输活性成分和治疗皮肤病方面有巨大的潜力。这些配方正被全世界的研究人员广泛研究，以提出具有美化皮肤的同时能治愈皮肤疾病的化妆品。商用纳米脂质化妆品如表1所示。

表1 市场上基于脂质纳米粒子的化妆品

4 结语

纳米结构脂质载体是一种新材料，其在防晒剂中的应用具有明显优势。研究发现，使用生物活性成分或化妆品制剂中的天然成分会大大提高化妆品的商业和临床价值。对于研究人员来说，基于脂质纳米粒子的防晒剂中的生物活性组分和导致皮肤病的某种成分的作用机理等还需要进一步研究。随着对纳米结构防晒剂的制备及性能测试等研究的深入，纳米结构防晒剂的应用将得到开拓，性能也将越来越好。