壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液的应用研 究【推荐论文】.doc

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1、中国科技论文在线 壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液的应用研 究陈松伟，陈诗敏，曾淑琴5（广州拜恩化学科技有限公司，广东广州，510663）摘要：目的：以低分子壳聚糖为基质，通过静电吸附、离子交联及聚电解质复合物-表面活性剂自组装方法制备水基壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液，达到抑菌、止痒、润肤、爽身 的使用效果.方法：利用低分子壳聚糖氨基活性，与 95%高纯油酸交联吸附及接合，构成一 种新型的聚电解质复合物，采用表面活性剂自组装方法制备水基壳聚糖胶束包裹维生素 E10水溶液.结果：低分子壳聚糖分子量分布较窄，在 4,0007,000Da 之间，所制备的胶束粒径 分布范围也较窄，在 7.09.0

2、nm 之间；临界胶束浓度(CMC)为 0.45mmol L-1，微粒中包裹 维生素 E 达到 3.157 mg mL-1，包封率高，稳定性好，室温下存放一年含量无变化.结论： 壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液 pH 值为 7.20，符合人体皮肤生理要求，抑菌效果显著，对 皮肤干燥瘙痒起到滋润及制止作用；制作方法合理，简单可行，达到预期目的.15关键词：低分子壳聚糖；胶束颗粒；维生素 E 水溶液中图分类号：R9Applied Research on Chitosan Micelles Containing VitaminE Aqueous Solution20CHEN Sonwei, CHEN

3、Shimin, ZENG Shuqin(Guangzhou Bionchemistry Technology Co.,Ltd.GuangdonGuangzhou,510663)Abstract: Objective: Low molecular chitosan as a matrix, through electrostatic adsorption, ion crosslinking and polyelectrolyte surfactant self-assembly method for preparation of water-based chitosan micelles con

4、taining vitamin E aqueous solution, to antibacterial, itching, skin, comfortable use25effect. Methods: The utilization of low molecular chitosan amino activity, and 95% high purity oleic acid crosslinked adsorption and bonding, to form a new type of polyelectrolyte complexes, thesurfactant self-asse

5、mbly method for preparation of water-based chitosan micelles containing vitamin Eaqueous solution. Results: Low molecular chitosan with narrow molecular weight distribution, between4,000-7,000 Da, the prepared micelles size distribution is narrow, between 7.0-9.0nm; critical micelle30concentration (

6、 CMC ) of 0.45mmol L-1, particulate inclusions in vitamin E reached 3.157 mgmL-1, high encapsulation efficiency, stability good, stored at room temperature for one year without changing content. Conclusion: Disposable cleaning and protecting solution pH value was 7.20, accord with human body skin ph

7、ysiological requirements, significant inhibitory effect on dry skin, itching to moist and inhibition; production method is reasonable, simple and feasible, has achieved the desired35purpose.Key words: Low molecular chitosan; micelle particles; vitamin E aqueous solution0引言壳聚糖（(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡聚糖）是

8、甲壳质（(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡聚 糖）脱乙酰化的产物，具有良好的生物相容性、生物降解性、低免疫原性，且具有抗菌、止作者简介：陈松伟（1958-），男，研究员，研究方向：壳聚糖纳米载药传送系统应用. E-mail: stcts血、抑制癌细胞转移等作用特性，使其在生物医用材料领域发挥着越来越重要的作用，引起广泛的关注和研究1,2,3；壳聚糖分子结构中含有呈弱碱性的游离氨基，能结合氢离子,使壳聚 糖分子表面带正电荷，因此，壳聚糖在酸性条件下呈现为线性高分子电解质；低分子壳聚糖（low-molecular chitosan）是壳聚糖经降解而生成的一类低聚物，具有很多功能特点，如水

9、溶性、抑菌性、保湿性等.壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液既可以作为日化产品应用于洗发、擦浴、爽身及抑菌 的作用，又可以作为化妆品应用于日常皮肤的护理、保养、滋润且具有止痒的功效；既可以 作为人们日常生活应用的必需品，又可以作为在特殊环境下工作的人员(航天、潜艇、野战、 矿井等)身体抑菌、止痒、爽肤的应用.本文以低分子壳聚糖为基质，通过静电吸附、离子交联及聚电解质复合物-表面活性剂 自组装方法制备水基壳聚糖胶束，其中包裹维生素 E 等营养皮肤物质，制成无任何毒副作 用的壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液；然而，目前有关采用壳聚糖胶束制备水基壳聚糖溶 液应用于化妆品领域的研究还未见报道；因此，该制备

10、方法将以壳聚糖胶束的新概念和药物 载体的新视角重新诠释新功能化妆品的新内涵.1试剂与仪器1.1 试剂低分子壳聚糖，分子量 4,0007,000Da，广州拜恩化学科技有限公司提供；95%高纯油 酸，广州拜恩化学科技有限公司提供；月桂酰基谷氨酸钠，广州壹凡化工有限公司生产；维 生素 E，杭州华东医药集团新五丰药业有限公司，批号:110603；芘、磷酸组胺，美国 Sigma 公司；实验菌株由广州工业微生物检测中心提供；昆明种小鼠、SPF 级由中山大学实验动物 中心提供；其它试剂均为分析纯，纯净水，屈臣氏蒸馏水提供.1.2 仪器扫描电镜、透射电镜，日本 JEOL 公司；激光粒度仪，英国 Malvern

11、 公司；高效液相色 谱仪，美国 Waters 公司；荧光分光光度计，美国热电公司；紫外-可见光分光光度计，美国 贝克曼公司；渗透压摩尔浓度测定仪，天津斯格瑞仪器公司；自动液相色谱分离层析仪，上 海沪西仪器公司.2方法2.1 壳聚糖胶束制备及药物的包裹称取一定量的低分子壳聚糖配制成溶液；称取 95%高纯油酸少量，加入维生素 E 药用 油，混匀，加入低分子壳聚糖溶液和少量 Tween80，混匀后用高速分散均质机均质 30min， 再调节 pH 值为 7.2，制成壳聚糖聚离子胶束；然后加入少量月桂酰基谷氨酸钠等，同时加纯水至 1,000mL，采用膜分离装置进行纳滤，滤液澄清透明，味觉清新；本实验所使

12、用生产批号为20110921；20111014；20111227；壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液主要成分 见表 1.表1 壳聚糖胶束包裹维生素E水溶液成分表Table1 Chitosan micelles containing vitamin E aqueous solution composition table名称Name壳聚糖含量(%)content作用Effect抑菌、止痒、去污chitosan 0.5095%高纯油酸95%High purity oleic acid 0.35维生素 EVitamin E 0.52聚山梨醇酯-80Polysorbate-80 0.80尿素Urea 0

13、.80十二烷基硫酸钠SDS 0.80月桂酰谷氨酸钠Sodium lauroyl glutamate 0.50纯净水Pure water 95.73Bacteriostatic, relieve itching, decontamination营养、滋润肌肤 Nutrition, moisturize skin 营养皮肤、抗氧化The nutrition skin, antioxidant使电荷分布均衡The charge distribution of equilibrium保湿、止痒Moisturizing, relieve itching促进溶液稳定性To promote the stab

14、ility of solution滋润皮肤Moist skin整体溶剂The overall solvent2.2 壳聚糖临界胶束浓度(CMC)的测定2.2.1荧光探针芘标准贮备液的配制用精密电子天平准确称取 0.012g 芘，在烧杯中用适量丙酮溶解后转移 1L 容量瓶中，定 容后得到浓度为 6.010-6molL-1 的芘丙酮贮备液.2.2.2稳态荧光探针法测定临界胶束浓度(CMC)以芘的饱和水溶液配制不同浓度的壳聚糖离子聚合物水溶液，放入超声浴槽中分散12h，测定芘的荧光发射光谱.芘单体的稳态荧光光谱有 5 个峰(见图 1)，峰 1(=373nm)的荧 光强度 I1 和峰 3(=384nm

15、)的荧光强度 I3 之比强烈地依赖于溶剂的极性，可用芘增溶于胶束 后由于所处环境极性的变化引起 I1/I3 值的突变来测定壳聚糖的 CMC4.2.3 壳聚糖胶束中维生素 E 包封率和保留率的测定2.3.1分离层析使用色谱条件色谱柱：交联葡聚糖 G-50 凝胶色谱柱(柱高 450mm,内径 15mm)；流动相：PBS 7.2； 流速：1.0mLmin-1；检测波长：285nm.2.3.2标准曲线和线性回归方程准确称取 100mg 维生素 E 标准品于容量瓶中，用无水乙醇定容至 50mL；准确量取标准 液 1,2,3,4,5mL 分别加入 50mL 容量瓶，无水乙醇定容，于 285nm 波长处测定

16、吸光度 A，以 A 对浓度 C（mgmL-1）绘制标准曲线；线性回归方程 A = 4.555C + 0.0002(r=0.9997)；A 与 C在 0.040.2 mgmL-1 之间有良好的线性关系.2.3.3层析分离维生素 E 胶束和游离维生素 E 的试验取维生素 E 胶束水溶液 5mL 上柱，用 PBS 7.2 洗脱，流速 1.0mLmin-1，5mL 收集一份， 紫外检测；用含 2%乙酸-甲醇溶液溶解维生素 E 胶束和空白胶束，于空白胶束溶解液用紫外 分光光度计在 200400nm 波长之间扫描，发现空白胶束无吸收峰.2.3.4胶束体系中维生素 E 包封率和保留率的测定测定波长 285n

17、m，紫外分光光度计测定包封于胶束内维生素 E 的含量；用同法测定聚 合物胶束体系中维生素 E 的总含量和 4避光保存 24h 后胶束体系中维生素 E 的含量.B包封率 = 100%（1）AC保留率 = 100%（2）B聚合物胶束测定维生素 E 时做 3 组平行实验，根据公式 1 和 2 计算包封率和保留率.公 式中，A 为加入的维生素 E 总含量；B 为包入胶束内维生素 E 的含量；C 为 4避光保存 24h 后仍包在胶束内的维生素 E 含量5.2.4 壳聚糖胶束 pH 值、粒径分布、zeta 电位、渗透压的测定2.4.1胶束 pH 值、粒径分析、zeta 电位测定壳聚糖包裹维生素 E 水溶液

18、 pH 值采用精密 pH 计在 25下测定；zeta 电位测定采用 Malvevn MS2000 zeta 电位分析装置测定；粒径分布采用 Malvevn MS2000 激光粒度仪进行， 温度 25.2.4.2渗透压摩尔浓度测定在室温 25下使用 SMC 30D 渗透压摩尔浓度测定仪将壳聚糖包裹维生素 E 水溶液直接 测定.2.5 壳聚糖胶束形态学观察胶束水溶液滴于铜网中干燥后用 2%磷钨酸染色剂负染，使用透射电镜观察形态结构并 拍照；胶束水溶液滴于载玻片（上海帆船牌，经 48h 高强度清洁液浸洗，24h 无水乙醇浸洗 后真空干燥）上，立即在-40低温下急冻 24h，经低温真空冷冻干燥 35h

19、 后在 Eiko IB-3 型 离子溅射仪内镀金（真空度 1.0-7.0Pa，金膜厚度约 5nm），于扫描电镜下观察形态结构及 照片分析.2.6 壳聚糖胶束稳定性试验以上述 3 批号样品，分别进行影响因素试验、加速试验和室温留样观察；壳聚糖包裹维 生素 E 水溶液样品中维生素 E 含量测定按 2.3 项下进行.2.6.1影响因素试验（强光直射及高温）取本品倒进表面皿中，分别在（4500500）lx 光照度下放置 10d；置于 40恒温箱中 放置 10d；置于 25，相对湿度为(755)%的环境中开口放置 10d，分别于 d5、d10 取样测 定，并与 0d 结果比较，分别考察本品的性状、澄清度

20、、pH 值和含量等指标.2.6.2加速试验取 3 批样品置于(302)和相对湿度(605)%的条件下放置 6 个月，于 1、2、3、6 月时 分别取样测定，考察澄清度、pH 值、性状、含量等指标，并与 0 月时样品数据比较.2.6.3室温留样考察取 3 批样品，在室温条件下放置 3、6、9、12 个月后定期取样测定，考察澄清度、pH值、性状、含量等指标，并与 0 月时样品数据比较6.2.7 壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液的抑菌试验方法参考文献7.2.8 壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液组胺致痒的耐受试验方法参考文献8.3结果3.1 壳聚糖临界胶束浓度(CMC)的测定结果芘的荧光强度之比 I1

21、/I3 随壳聚糖离子聚合物水溶液浓度的变化如图 2 所示，当壳聚糖的 浓度增大到一定值时曲线发生突变.芘荧光特性的突变表明其所处环境极性的变化，即开始 形成胶束，因此，第一个突变点对应于壳聚糖的 CMC 值.从图 2 可以看出，其突变点对应的 壳聚糖离子聚合物(新型表面活性剂)浓度为 0.45mmolL-1.图 1 芘(Py)单体在壳聚糖水溶液中的荧光发射光谱Fig.1 Fluorescence spectrum of pyrene in chitosan solution5图 2 稳态荧光探针法测定的壳聚糖的 CMC 曲线Fig.2 CMC curve of chitosan by fluo

22、rescence probe3.2 胶束维生素 E 包封率和保留率的测定结果测定结果见表 2.10表 2 壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液中维生素 E 包封率和保留率Table 2 Vitamin E encapsulation rate and retention rate in chitosan micelles containing vitamin E aqueous solution检测项目Testing item包封率/%Encapsulation rate保留率/%Retention rate紫外分光光度法,n=3, x sUltraviolet spectrophotometry

23、97.40.85 98.80.813.3 胶束 pH 值、粒径分析、zeta 电位、渗透压的测定结果测定结果见表 3，粒径分析见图 3.15表 3 壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液中 pH 值、粒度峰值、zeta 电位、渗透压的测定值20Table 3 The determination results of pH value, size peak value, zeta potential and Osmotic pressure for chitosan micelles containing vitamin E aqueous solution检测项目Testing itempH 值pH

24、 value粒度峰值(nm)Size peak valuezeta 电位(mV)Zeta potential渗透压(mOsmkg-1)Osmotic pressure参数, n=3, x sParameter7.220.03 9.390.94 -33.41.25 306.34.51Statistics Graph (1 meas urem ents )20Volume (%)1510501 10 100 1000 10000Size (d.nm)Mean with Max-Min error bar253.4 胶束形态学电镜观察结果电镜照片见图4、5.图 3 粒径分布图Fig.3 Partic

25、le size distribution30图4 离子聚合物胶束透射电镜照片 图5 离子聚合物胶束扫描电镜照片Fig.4 Ionic polymer micelle TEM photo Fig.5 Ionic polymer micelle SEM photo3.5 胶束稳定性试验结果3.5.1影响因素试验结果353 批试验结果见表 4；试验表明，本样品在强光照射和高温条件下可能不大稳定，应避 光、阴凉处保存.表4 壳聚糖胶束包裹维生素E水溶液稳定性影响因素试验结果 n=3, x sTable 4 Results of stability test of chitosan micelles c

26、ontaining vitamin E aqueous solution观察项目Obsered item0d外观性状Appearance无色透明澄清度Transparency透明pH值pH valueVE含量(mgmL-1) VE content强光照射Glare shine0day5d5dayColorless clarity无色透明Colorless clarityClarity透明Clarity7.250.00 3.1570.007.220.04 3.1520.0110d 微黄透明 透明 6.880.19 2.9610.0310day Yellowish clarity Clarity高

27、温试验Hot test室温开口试验Room temperature0d0day5d5day10d10day0d0day5d5day无色透明Colorless clarity无色透明Colorless clarity微黄透明Yellowish clarity无色透明Colorless clarity无色透明Colorless clarity透明Clarity透明Clarity透明Clarity透明Clarity透明Clarity7.250.00 3.1570.007.190.05 3.1540.016.940.21 3.0080.027.250.00 3.1570.007.220.04 3.15

28、10.01opening test10d10day40无色透明Colorless clarity透明Clarity7.230.04 3.1560.013.5.2加速试验结果3 批试验结果见表 5；试验表明，本样品各项指标无明显变化，表明在该条件下质量基 本稳定.表5 壳聚糖胶束包裹维生素E水溶液稳定性加速试验结果 n=3, x s45Table 5 Accelerated stability test results of chitosan micelles containing vitamin E aqueous solution观察项目Obsered item0月外观性状Appearanc

29、e无色透明澄清度Transparency透明pH值pH valueVE含量(mgmL-1) VE content温度Temperature（302） 湿度Humidity（605）%0month1月1month2月2month3月3month6月6monthColorless clarity无色透明Colorless clarity无色透明Colorless clarity无色透明Colorless clarity无色透明Colorless clarityClarity透明Clarity透明Clarity透明Clarity透明Clarity7.250.00 3.1570.007.220.04

30、3.1550.017.210.04 3.1530.017.150.05 3.1560.017.230.04 3.1500.013.5.3室温留样考察结果3批试验结果见表6；试验表明，该样品在室温条件下放置12个月，各项指标无明显变化， 表明在该条件下质量基本稳定.表6 壳聚糖胶束包裹维生素E水溶液稳定性室温留样考察结果 n=3, x s50Table 6 Room temperature sample stability test results of chitosan micelles containing vitamin E aqueous solution观察项目外观性状澄清度pH值VE

31、含量(mgmL-1) Obsered item Appearance Transparency pH value VE content 室温 Room temperature250月0month3月3month6月6month9月9month12月12month无色透明 Colorless clarity 无色透明 Colorless clarity 无色透明 Colorless clarity 无色透明 Colorless clarity 无色透明Colorless clarity透明Clarity 7.250.00 3.1570.00透明Clarity 7.190.05 3.1540.01

32、透明Clarity 7.230.04 3.1530.01透明Clarity 7.240.04 3.1550.01透明Clarity 7.220.04 3.1460.0023.6 壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液的抑菌试验结果抑菌试验结果见表 7.55表7 壳聚糖胶束包裹维生素E水溶液抑菌试验结果 n=3, x sTable 8 Bacteriostatic test results of chitosan micelles containing vitamin E aqueous solution样品名称Sampe name试验 时间Test试验菌种Test bacterium对照样品的菌落数

33、(CFUmL-1) Colony count of试验样品的菌落数(CFUmL-1) Colony count of抑菌率(%) Bacteriostasis time contrast sample test sample rate 大肠杆菌 4维E水溶液vitamin EATCC25922 5.4710 0.22 10 99.980.001h 金黄色葡萄球菌 4aqueous1hourATCC6538 9.2310 0.37 10 99.990.00solution白色念珠菌 44ATCC10231 8.2210 0.43 3.2510 0.17 60.461.433.7 壳聚糖胶束包裹维

34、生素 E 组胺致痒的耐受试验结果组胺致痒耐受试验结果见表 8.60表8 壳聚糖胶束包裹维生素E水溶液组胺致痒耐受试验结果 n=3, x sTable 8 Histamine induced itch tolerance test results of chitosan micelles containing vitamin E aqueous solution组别Groups剂量L(cm2)-1Dose组胺致痒阈值(gL-1)Histamine induced itch threshold空白对照组Blank control group皮炎平对照组(20mgmL-1) 32.216.5 *Pi

35、YanPin control group 10 329.248.7 *壳聚糖维生素E组1010 chitosan vitamin E 10 376.832.5 *壳聚糖维生素E组7.57.5 chitosan vitamin E 7.5 365.429.4 *壳聚糖维生素E组55 chitosan vitamin E 5 312.726.1 *壳聚糖维生素E组2.52.5 chitosan vitamin E 2.5 297.422.3 *与空白对照组比较，*P0.01.动物实验结果表明，壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液试验组与皮炎平试验组都较明显 地提高小鼠致痒阈，对由组胺引发的皮肤瘙痒有明

36、显的止痒作用.654结论通过以上实验结果和分析讨论，可以得出如下结论：壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液以壳聚糖为基质，通过静电吸附、离子交联及聚电 解质复合物-表面活性剂自组装方法制备胶束溶液.基本材料中使用本公司制备的 95%高纯油酸是保证反应产物不易氧化变质的重要因70素，饱和脂肪酸及多不饱和脂肪酸对人体皮肤细胞不是必须的.本公司制备的窄谱壳聚糖分子量范围较窄，在 4,0007,000Da 之间，因而所制备的 纳米胶束粒径分布范围也较窄，在 7.09.0nm 之间.临界胶束浓度(CMC)为 0.45mmolL-1，微粒中包裹维生素 E 达到 3.157 mgmL-1，包 封率高，稳定性好，

37、室温下存放一年含量无变化.75壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液 pH 值为 7.20，符合人体皮肤生理要求，抑菌效果显 著，对皮肤干燥瘙痒起到滋润及制止作用.综上所述，采用窄谱壳聚糖制备的壳聚糖胶束包裹维生素 E 水溶液对人体能起到抑菌止痒、润肤爽肤的可人效果，也是未来化妆品与日化产品向高层次发展的方向.80参考文献 (References)1 THANOU M,VERHOEF J C,JUNGINGER H E.Chitosan and its derivatives as intestinal absorption enhancersJ.Adv Drug Deliv Rev,2001,50

38、(suppl 1):91-1012 DODANE V,VILIVALAM V D,Pharmaceutical applications of chitosanJ.Pharm Sci TechnolToday,1998,1(6):246-253.853 FELT O,BURI P,GURNY R.Chitosan:a unique polysaccharide for drug deliveryJ.Drug Dev IndPharm,1998,24:979-993.4 赵国玺，朱步瑶.表面活性剂作用原理M.北京：中国轻工业出版社，2003，：239.5 党奇峰，刘成圣，颜景泉等.维生素 E 脂质体的制备工艺筛选、优化及其性质研究J.食品与药品，2012,14（2）：95-99.906 赵鹏，王东凯，邱志斌等.注射用复方维生素（4）的制备及质量考察J.中国新药杂志，2007,16（4）：306-309.7 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，GB 15979-2002.中国标准书号S.北京：中国标准出版社，2002.8 靳彩彩，李芳，焦海胜.扑尔敏霜剂的皮肤刺激性试验及止痒效果观察J.兰州医学院学报，2004,30（3）：9533-34.