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技術(shù)文章
納米技術(shù)在化妝品領域中的應用
點擊次數(shù)：228 發(fā)布時間：2021/2/4 17:49:23
納米技術(shù)，是指用單個原子、分子制造物質(zhì)的科學技術(shù)，研究結(jié)構(gòu)尺寸在1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應用。當物質(zhì)到納米尺度以后，大約是在0.1—100納米這個范圍空間，物質(zhì)的性能就會發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。
納米技術(shù)逐漸被應用在了材料制備、計算機、醫(yī)學、航天和生物技術(shù)等多個領域。而在化妝品領域，它的巨大潛力也在逐漸浮現(xiàn)。
納米載體
NANOCARRIER
納米技術(shù)的飛速發(fā)展帶來了多種新型的納米運載體系，主要包括脂質(zhì)體、固體納米脂質(zhì)顆粒、納米乳液、有機微球、聚合物納米粒、磁性納米載體等。
圖1 納米脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)（左圖來源TANAKA，右圖來源白藜蘆醇納米脂質(zhì)體研究進展）
20世紀60年代由AlecD Bangham首次提出納米脂質(zhì)體技術(shù)，脂質(zhì)納米材料的膜結(jié)構(gòu)跟細胞膜非常接近，因此它可以將有效成分包裹后導入細胞，讓有效成分輕易進入細胞。目前的應用主要聚焦于外用藥物和化妝品中，為提升化妝品功效性提供了新的研究思路。
目前使用*多的是固體納米脂質(zhì)顆粒（solid lipid nanoparticles，SLN），SLN是以天然或合成的固體脂質(zhì)為載體，將活性成分包裹于脂質(zhì)中，制成納米載體系統(tǒng)。SLN作為化妝品活性成分的載體具有以下作用：
可以作為高活性成分載體，保護不穩(wěn)定的活性成分，減少其降解
有許多功效原料，活性高，化學性質(zhì)不穩(wěn)定，遇光易分解，比如輔酶Q10、377、白藜蘆醇、蝦青素等等，它們的不穩(wěn)定性極大地影響了其發(fā)揮抗氧化、美白和抗衰老等作用。納米載體可以包覆活性物質(zhì)，從而提高活性物質(zhì)的穩(wěn)定性。
比如葉黃素，葉黃素的穩(wěn)定性差，主要易受氧、光、熱、金屬離子、pH等因素的影響，在焦巖等人的《納米脂質(zhì)體提高葉黃素的穩(wěn)定性》中，將葉黃素及其納米脂質(zhì)體隨時間、溫度、光照和pH等條件變化的降解率進行比較，以溫度和pH為例：
圖2 不同溫度和pH下葉黃素及其納米脂質(zhì)體降解率比較
能與其他的分子防曬劑聯(lián)合使用以獲得更好的光保護效果
使用納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體負載防曬劑，可大大提高體系防曬效果，降低其對皮膚的刺激性，減少化學防曬劑的使用劑量，同時提高防曬體系配伍性和穩(wěn)定性。
對于活性成分有緩釋作用
納米載體除了能對活性成分進行包覆，還能夠控制其緩釋。
比如郭芳等人的研究中，在相對濕度分別為75%和43%下，用載玻片貼上醫(yī)用透氣膠來模擬人體皮膚角質(zhì)層，考察原花青素脂質(zhì)體的保濕性能。
圖3 未包覆原花青素脂質(zhì)體和原花青素脂質(zhì)體的保濕性能
注：1）和2）測定的相對濕度分別為75%和43%
從表中可以得知，相對濕度為75%時，未包覆原花青素的脂質(zhì)體和原花青素脂質(zhì)體的保濕率均高于相對濕度為43%的保濕率，而在不同濕度環(huán)境中，原花青素脂質(zhì)體均高于未包覆原花青素的脂質(zhì)體，說明原花青素脂質(zhì)體具有緩釋性能。
可以增加皮膚的水合作用
主要通過兩個方面：①它可以輕易地黏附在角質(zhì)層上，通過脂質(zhì)、油脂和表面活性劑的相互作用，促進油脂重排，從而促進活性物的滲透；②納米粒子促進黏附功能，使得載體與皮膚接觸面積增大，促進皮膚滲透作用從而增加水合。
總之，納米載體系統(tǒng)可以做在面膜、水、乳、霜、膏等多種劑型中，提高活性成分的穩(wěn)定性、改善其溶解性和提高其生物利用度。
納米防曬劑
NANO SUNSCREEN
防曬化妝品中防曬劑的選擇對防曬產(chǎn)品功能具有決定性作用。常用的防曬劑主要為化學防曬劑（有機防曬劑）和物理防曬劑（無機防曬劑）。化學防曬劑品種多，效果好，但光穩(wěn)定性相對較差；物理防曬劑光穩(wěn)定性好，但使用時含量不宜過高。
因此，在限度地追求防曬劑的安全性、高效、廣譜和降低成本方面，對無機材料防曬劑的研究和開發(fā)以及多種防曬劑復合使用的研究一直是該領域的研究熱點。
而納米無機材料粒徑小、比表面積大、穩(wěn)定性好、刺激性小，它的應用可以有效解決化學防曬劑的缺點，提高物理防曬劑的防曬效果。前面已經(jīng)提到過，利用如固體脂質(zhì)納米顆粒等的納米運載體系可以提高防曬品的穩(wěn)定性等，接下來我們主要講述納米粉體在防曬產(chǎn)品中的應用。
目前，這些防曬劑中研究和應用*多的是納米TiO2，其次為納米ZnO和復合防曬劑。
納米TiO2
納米TiO2是廣譜紫外吸收劑，而且它還可以在一定程度上散射紫外線，紫外線波長越長，納米TiO2的屏蔽性能取決于它的散射能力，紫外線的波長越短，其屏蔽性能取決于其吸收能力，這是傳統(tǒng)的有機紫外吸收劑所不具備的特點。但過小的粒徑可能會堵塞毛孔，不利于排汗。所以一般認為，當其粒徑在 30~100 nm 之間時，對紫外線的屏蔽效果。
納米ZnO
納米ZnO也具有類似特點，ZnO具有良好的濾過中波紫外線UVB和長波紫外線UVA的作用，是常用的廣譜防曬劑。但是涂抹于皮膚后較為粘稠，使用體驗感較差。納米技術(shù)揚長避短，既有良好的防曬效果，不粘稠，容易涂抹，且涂抹在皮膚上幾乎完全透明。防曬劑中的納米氧化鋅大小一般在30~200 nm之間，多在150 nm以下，以聚合物的形式存在。
納米乳液
NNO EMULSION
納米乳液運載體系是指將脂溶性活性成分溶于有機相中，然后將該有機相體系充分分散，于含有乳化劑的水相體系中，并在一定的外力作用下（如攪拌、均質(zhì)、超聲波等）形成納米級的膠體體系。
以制備蝦青素納米乳液為例：
圖4 微/納米乳液制備過程示意圖（蝦青素運載體系設計的研究進展與思考）
納米金屬
NANO METAL
比如納米銀，它的性能歸功于其特有的納米結(jié)構(gòu)性質(zhì)，使其具有抗菌譜廣、抗菌性強且無耐藥性。它作為一種天然抗菌材料，抗菌譜很廣，有文獻指出，納米銀能殺死的細菌種類達 650 種之多，包括革蘭陽性菌、革蘭陰性菌、真菌、病毒等各種微生物。
在陶曉明的研究中，向樣品中添加納米銀粉后細菌的存活曲線如下圖所示，顯示出納米銀具有很好的抗菌功效。
圖5 樣品中添加納米銀粉后細菌的存活曲線
除此之外，納米銀也可以作為天然保鮮劑，增強產(chǎn)品的穩(wěn)定性，減少因化學保鮮劑引發(fā)的皮膚敏感。
納米碳材料
CARBON NANOMATERIALS
納米碳材料指由碳原子、非碳原子甚至納米孔組成的納米材料。主要包括三種類型：碳納米管、碳納米纖維和納米碳球。碳納米管與能源、電路元件等關(guān)系密切。碳納米纖維由于其強韌性和強吸附能力，主要作為航空器材、建筑工程的結(jié)構(gòu)材料和制造防護服、面罩等產(chǎn)品上。納米碳球或許聽起來也很陌生，但富勒烯一定看起來眼熟。
富勒烯作為納米碳球的一種非常名副其實——因為其結(jié)構(gòu)酷似足球，因此也叫作足球烯。
圖6 富勒烯C60結(jié)構(gòu)
富勒烯和鉆石一樣，由“碳”元素構(gòu)成，根據(jù)碳原子數(shù)量和內(nèi)嵌物質(zhì)的不同，富勒烯家族有C24，C60，C70等等，目前只有C60可以安全有效地應用在護膚領域。富勒烯C60的抗氧化能力是維生素C的125倍，而且除此之外，它還被人稱為自由基海綿，顧名思義，它可以高效地清除活性自由基。
目前應用在化妝品中的富勒烯原料有兩類，一類是水溶性，利用水溶性高分子PVP將富勒烯分散成水溶性的化妝品原料，另一種是油溶性富勒烯，是使用植物性角鯊烷作為溶劑制得的富勒烯原料。
但富勒烯的制備工藝復雜、量產(chǎn)難度大而且價格昂貴，它在化妝品中的應用還需要進一步的探索。
總之，隨著對納米技術(shù)研究的深入，它在化妝品領域的應用也在逐漸拓寬，而它的應用優(yōu)缺點十分明顯：一方面，當物質(zhì)尺寸達到納米級時，通常會顯現(xiàn)出完全不同的特性，為化妝品行業(yè)帶來驚喜；另一方面，由于尺寸過小，納米技術(shù)在化妝品中應用的安全性始終是目前關(guān)注的重點，且其檢測和監(jiān)管仍然存在盲區(qū)，還有很長的路要走。
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■ 參考文獻
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原創(chuàng)作者：廣東博溪生物科技有限公司
