纳米技术在化妆品中有哪些应用?

百科   2024-09-20 07:30   上海  

纳米技术又名毫微技术,是对结构尺寸在1~100 nm范围内材料的性质和应用进行研究的一种技术。

对于化妆品科学来说,纳米粒子的优势主要在于其比传统的粒子更小,因此能够更容易被皮肤吸收进入目标皮层,从而更好地发挥诉求功效;此外,对于某些难以分散溶解的活性成分来说,减小尺寸也是增加其可溶解/分散能力,提高生物活性与增强产品美感的有效手段。

迄今为止,纳米技术已被证明可以通过多种不同方式改善化妆品的性能:

①提高活性成分的包封率和皮肤渗透率(纳米乳液)

②控制活性物释放(纳米载体)

③提供更好的紫外线防护(纳米防晒剂)

1、纳米防晒剂

主要是纳米二氧化钛和纳米氧化锌。

纳米二氧化钛既能吸收紫外线,又能反射、散射紫外线,还能透过可见光,是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂。

①纳米二氧化钛的粒径远小于可见光的波长因此对可见光的散射能力较弱(因此具有高透明度),但对紫外线有强散射和吸收作用;随着粒径的减小,对长波区紫外线(UVA)的反射、散射性不明显,而对中波区紫外线(UVB)的吸收性明显增强;

②纳米二氧化钛具有高的折射率,这使得它能够有效地反射和散射紫外线,从而起到防晒的作用;

③纳米二氧化钛的表面通常带有电荷,这使得它能够与皮肤表面的油脂和水分相互作用,提高防晒产品的附着力和持久性。

纳米氧化锌(ZnO)是一种无机纳米材料,无味、无毒,对皮肤无刺激,具有粒径小、比表面积大、光学性能优异等特点。纳米氧化锌能够反射、散射及部分吸收紫外线,对中波紫外线(UVB)和长波紫外线(UVA)均有屏蔽作用,是一种性能优良的广谱防晒剂,具有良好的防晒效果,与普通氧化锌相比,纳米氧化锌的涂抹后粘稠感较弱,体感舒服,易涂抹,并具有吸附人体皮肤油脂的作用,因此,在化妆品领域得到了广泛应用。

2、纳米乳液

纳米乳液粒径尺寸为20~500 nm,是热力学不稳定体系,但具有动力学稳定性(由于纳米乳液尺寸很小,可以在长时间内保持动力学稳定性,能够在数月甚至数年内不发生明显的絮凝和聚结);

相比于传统乳液,纳米乳液主要有以下优势:

①高比表面积:纳米尺寸的液滴提供了更大的表面积,有利于活性成分的分散和吸收(是促进活性成分在皮肤上渗透和运输的最佳载体);

②稳定性:通过选择合适的表面活性剂和制备工艺,纳米乳液可以具有很好的物理稳定性,无絮凝、聚集、分层等现象发生;

③透明性和流动性:纳米乳液通常具有良好的透明性和流动性。

3、纳米载体
纳米载体的具体形式包括纳米囊泡、脂质纳米粒(固体脂质纳米粒、纳米结构脂质载体)、脂质液晶、纳米结晶、聚合物纳米载体(聚合物纳米粒/纳米囊、聚合物胶束、纳米凝胶和树枝状聚合物等)以及无机纳米载体(磁性纳米粒、介孔硅纳米粒和碳纳米材料等)等。
脂质体(Liposomes)又称类脂小球或液晶微囊,是将有效成分包封于类脂质双分子层(厚度约4 nm)内而形成的微型球状载体。其中水溶性成分(多肽等)可包裹在磷脂的内水相,脂溶性成分(神经酰胺,虾青素等)可包裹在磷脂双分子层间。

图1 脂质体结构与类型    注:LUV、SUV、MLV:分别为大单室、小单室和多室脂质体

传统脂质体主要由磷脂胆固醇组成:
磷脂由一个亲水的头部和两个疏水的尾部组成:头部由磷酸骨架与水溶性分子如胆碱、丝氨酸等酯化形成,可溶于水;向下延伸的平行尾部都是脂肪酸链,每条链有10~24个碳原子和0~6个双键,不溶于水。

4、纳米纤维

静电纺丝技术一种电流体动力学技术,在高压电场下,高分子聚合物溶液被雾化成微小喷射细流,这些细流经过拉伸细化、弯曲、固化过程,沉积在物体表面形成纳米纤维膜,所以静电纺丝也是一种纳米纤维技术

目前静电纺丝技术在化妆品领域的应用主要是集中在面膜产品,包括眼贴。局部贴等。原材料主要是胶原蛋白、多肽、壳聚糖、玻尿酸等,然后在高压电流的作用下成纳米纤维,再铺膜成型。技术机理看起来是比较简单的,但是实际操作过程中,影响因素还是比较多的,主要分为2类,溶液相关的因素(溶液浓度、黏度、分子质量、表面张力)和装置相关的因素(溶液的流速、电场强度)。

目前市面上已有多款使用了静电纺丝技术,具有不同功效的缓释型纳米纤维面膜(遇水后会逐步释放功效成分,达到被脸部皮肤吸收的目的)、速溶型纳米纤维面膜(遇水可以瞬间溶解),以及不同功效的护肤贴。

图2 速溶型纳米纤维面膜


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参考资料:

[1]罗绍强,唐青涛,吴志韻.纳米透皮技术在化妆品中的应用[J].日用化学品科学,2011,34(09):22-26.

[2]韩冰玉,雷铁池.纳米技术在皮肤科中的研究进展[J].中国医药导报,2021,18(12):41-44+52.

[3]杨彦.纳米技术在化妆品中的应用研究进展[J].广东化工,2014,41(17):90-91.

吕小鳯
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