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纳米技术在化妆品领域中的应用

发布时间：2021/2/4点击次数：165

纳米技术，是指用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。

纳米技术逐渐被应用在了材料制备、计算机、医学、航天和生物技术等多个领域。而在化妆品领域，它的巨大潜力也在逐渐浮现。

纳米载体

NANOCARRIER

纳米技术的飞速发展带来了多种新型的纳米运载体系，主要包括脂质体、固体纳米脂质颗粒、纳米乳液、有机微球、聚合物纳米粒、磁性纳米载体等。

图1 纳米脂质体结构（左图来源TANAKA，右图来源白藜芦醇纳米脂质体研究进展）

20世纪60年代由AlecD Bangham首次提出纳米脂质体技术，脂质纳米材料的膜结构跟细胞膜非常接近，因此它可以将有效成分包裹后导入细胞，让有效成分轻易进入细胞。目前的应用主要聚焦于外用药物和化妆品中，为提升化妆品功效性提供了新的研究思路。

目前使用最多的是固体纳米脂质颗粒（solid lipid nanoparticles，SLN），SLN是以天然或合成的固体脂质为载体，将活性成分包裹于脂质中，制成纳米载体系统。SLN作为化妆品活性成分的载体具有以下作用：

可以作为高活性成分载体，保护不稳定的活性成分，减少其降解

有许多功效原料，活性高，化学性质不稳定，遇光易分解，比如辅酶Q10、377、白藜芦醇、虾青素等等，它们的不稳定性极大地影响了其发挥抗氧化、美白和抗衰老等作用。纳米载体可以包覆活性物质，从而提高活性物质的稳定性。

比如叶黄素，叶黄素的稳定性差，主要易受氧、光、热、金属离子、pH等因素的影响，在焦岩等人的《纳米脂质体提高叶黄素的稳定性》中，将叶黄素及其纳米脂质体随时间、温度、光照和pH等条件变化的降解率进行比较，以温度和pH为例：

图2 不同温度和pH下叶黄素及其纳米脂质体降解率比较

能与其他的分子防晒剂联合使用以获得更好的光保护效果

使用纳米结构脂质载体负载防晒剂，可大大提高体系防晒效果，降低其对皮肤的刺激性，减少化学防晒剂的使用剂量，同时提高防晒体系配伍性和稳定性。

对于活性成分有缓释作用

纳米载体除了能对活性成分进行包覆，还能够控制其缓释。

比如郭芳等人的研究中，在相对湿度分别为75%和43%下，用载玻片贴上医用透气胶来模拟人体皮肤角质层，考察原花青素脂质体的保湿性能。

图3 未包覆原花青素脂质体和原花青素脂质体的保湿性能

注：1）和2）测定的相对湿度分别为75%和43%

从表中可以得知，相对湿度为75%时，未包覆原花青素的脂质体和原花青素脂质体的保湿率均高于相对湿度为43%的保湿率，而在不同湿度环境中，原花青素脂质体均高于未包覆原花青素的脂质体，说明原花青素脂质体具有缓释性能。

可以增加皮肤的水合作用

主要通过两个方面：①它可以轻易地黏附在角质层上，通过脂质、油脂和表面活性剂的相互作用，促进油脂重排，从而促进活性物的渗透；②纳米粒子促进黏附功能，使得载体与皮肤接触面积增大，促进皮肤渗透作用从而增加水合。

总之，纳米载体系统可以做在面膜、水、乳、霜、膏等多种剂型中，提高活性成分的稳定性、改善其溶解性和提高其生物利用度。

纳米防晒剂

NANO SUNSCREEN

防晒化妆品中防晒剂的选择对防晒产品功能具有决定性作用。常用的防晒剂主要为化学防晒剂（有机防晒剂）和物理防晒剂（无机防晒剂）。化学防晒剂品种多，效果好，但光稳定性相对较差；物理防晒剂光稳定性好，但使用时含量不宜过高。

因此，在最大限度地追求防晒剂的安全性、高效、广谱和降低成本方面，对无机材料防晒剂的研究和开发以及多种防晒剂复合使用的研究一直是该领域的研究热点。

而纳米无机材料粒径小、比表面积大、稳定性好、刺激性小，它的应用可以有效解决化学防晒剂的缺点，提高物理防晒剂的防晒效果。前面已经提到过，利用如固体脂质纳米颗粒等的纳米运载体系可以提高防晒品的稳定性等，接下来我们主要讲述纳米粉体在防晒产品中的应用。

目前，这些防晒剂中研究和应用最多的是纳米TiO2，其次为纳米ZnO和复合防晒剂。

纳米TiO2

纳米TiO2是广谱紫外吸收剂，而且它还可以在一定程度上散射紫外线，紫外线波长越长，纳米TiO2的屏蔽性能取决于它的散射能力，紫外线的波长越短，其屏蔽性能取决于其吸收能力，这是传统的有机紫外吸收剂所不具备的特点。但过小的粒径可能会堵塞毛孔，不利于排汗。所以一般认为，当其粒径在 30~100 nm 之间时，对紫外线的屏蔽效果最好。

纳米ZnO

纳米ZnO也具有类似特点，ZnO具有良好的滤过中波紫外线UVB和长波紫外线UVA的作用，是常用的广谱防晒剂。但是涂抹于皮肤后较为粘稠，使用体验感较差。纳米技术扬长避短，既有良好的防晒效果，不粘稠，容易涂抹，且涂抹在皮肤上几乎完全透明。防晒剂中的纳米氧化锌大小一般在30~200 nm之间，多在150 nm以下，以聚合物的形式存在。

纳米乳液

NNO EMULSION

纳米乳液运载体系是指将脂溶性活性成分溶于有机相中，然后将该有机相体系充分分散，于含有乳化剂的水相体系中，并在一定的外力作用下（如搅拌、均质、超声波等）形成纳米级的胶体体系。

以制备虾青素纳米乳液为例：

图4 微/纳米乳液制备过程示意图（虾青素运载体系设计的研究进展与思考）

纳米金属

NANO METAL

比如纳米银，它的性能归功于其特有的纳米结构性质，使其具有抗菌谱广、抗菌性强且无耐药性。它作为一种天然抗菌材料，抗菌谱很广，有文献指出，纳米银能杀死的细菌种类达 650 种之多，包括革兰阳性菌、革兰阴性菌、真菌、病毒等各种微生物。

在陶晓明的研究中，向样品中添加纳米银粉后细菌的存活曲线如下图所示，显示出纳米银具有很好的抗菌功效。

图5 样品中添加纳米银粉后细菌的存活曲线

除此之外，纳米银也可以作为天然保鲜剂，增强产品的稳定性，减少因化学保鲜剂引发的皮肤敏感。

纳米碳材料

CARBON NANOMATERIALS

纳米碳材料指由碳原子、非碳原子甚至纳米孔组成的纳米材料。主要包括三种类型：碳纳米管、碳纳米纤维和纳米碳球。碳纳米管与能源、电路元件等关系密切。碳纳米纤维由于其强韧性和强吸附能力，主要作为航空器材、建筑工程的结构材料和制造防护服、面罩等产品上。纳米碳球或许听起来也很陌生，但富勒烯一定看起来眼熟。

富勒烯作为纳米碳球的一种非常名副其实——因为其结构酷似足球，因此也叫作足球烯。

图6 富勒烯C60结构

富勒烯和钻石一样，由“碳”元素构成，根据碳原子数量和内嵌物质的不同，富勒烯家族有C24，C60，C70等等，目前只有C60可以安全有效地应用在护肤领域。富勒烯C60的抗氧化能力是维生素C的125倍，而且除此之外，它还被人称为自由基海绵，顾名思义，它可以高效地清除活性自由基。

目前应用在化妆品中的富勒烯原料有两类，一类是水溶性，利用水溶性高分子PVP将富勒烯分散成水溶性的化妆品原料，另一种是油溶性富勒烯，是使用植物性角鲨烷作为溶剂制得的富勒烯原料。

但富勒烯的制备工艺复杂、量产难度大而且价格昂贵，它在化妆品中的应用还需要进一步的探索。

总之，随着对纳米技术研究的深入，它在化妆品领域的应用也在逐渐拓宽，而它的应用优缺点十分明显：一方面，当物质尺寸达到纳米级时，通常会显现出完全不同的特性，为化妆品行业带来惊喜；另一方面，由于尺寸过小，纳米技术在化妆品中应用的安全性始终是目前关注的重点，且其检测和监管仍然存在盲区，还有很长的路要走。

本文不用于商业用途，仅供大家参考交流，部分信息来自于网络，如有疑问请联系作者。

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