張 勇, 楊 浩

1.廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣東 廣州 511483 2.武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院， 湖北 武漢 430074

果酸具有保濕、增加皮膚彈性和降低皮膚角質(zhì)層間作用力的功能，具有良好美容效果[1]，故其被廣泛應(yīng)用于各種護(hù)膚類化妝品及治療皮膚瘙癢的藥物中[2]，特別是在痤瘡治療中[3].然而，果酸由于分子量相對(duì)較小，導(dǎo)致其極易透過(guò)皮膚表層，在皮膚表層停留時(shí)間過(guò)短，影響了治療效果.此外，濃度過(guò)高的果酸會(huì)刺激皮膚，對(duì)皮膚造成傷害.因此，對(duì)果酸進(jìn)行改性，增加其在皮膚表層停留時(shí)間，適當(dāng)降低果酸濃度，對(duì)果酸的應(yīng)用具有十分重要的促進(jìn)作用.

緩釋技術(shù)在生物[4-6]、醫(yī)療[7-8]、食品[9-10]、材料[11-13]和印染[14]等領(lǐng)域，得到了廣泛應(yīng)用.通過(guò)緩釋技術(shù)對(duì)果酸進(jìn)行改性處理，可有效提高果酸的實(shí)際使用效果.

明膠作為一種重要的天然高分子多糖類化合物，在緩釋控釋技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用[15-16]，特別是明膠微球?qū)Χ喾N活性藥物具有良好的緩釋功效[17-19].本研究采用大分子明膠改性果酸，將果酸和明膠混合，制備改性果酸粉體，研究了果酸粉體的緩釋效果，對(duì)不同干燥方式下得到的果酸粉體緩釋作用進(jìn)行了比較，并對(duì)機(jī)理進(jìn)行了分析.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

1.1.1 主要儀器 ZTY智能透皮儀TP2A(鞏義市峪予華儀器廠)；DC-1500實(shí)驗(yàn)型噴霧干燥機(jī)(上海達(dá)程實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)；DZF-6020型真空干燥箱(上海索普儀器有限公司)；DF-01H型真空冷凍干燥器(日本真空技術(shù)株式會(huì)社)；Vector33型FTIR(德國(guó)Bruker公司)；U-3010型紫外分光光度計(jì)(日本日立有限公司).

1.1.2 主要試劑 明膠細(xì)粉(上海熬江明膠有限公司)；果酸，分析純，(廣州偉伯化工有限公司)；蒸餾水，自制；實(shí)驗(yàn)中提到的其他藥品均為分析純.

1.2 明膠改性果酸粉體的制備

稱取果酸5.0 g和水45.0 g，加入到三頸燒瓶(250 mL)中，攪拌1 h，然后升溫至50 ℃，同時(shí)滴加50 ℃的明膠水溶液50.0 g，滴加速度為1 滴/秒～3 滴/秒.滴加完畢后，在50 ℃下反應(yīng)5 h，停止反應(yīng)，真空抽濾，將濾液進(jìn)行干燥(如表1).將干燥后的樣品研磨均勻，即得最終產(chǎn)物.

表1 果酸粉體的制備工藝參數(shù)Tabel 1 Preparation parameters of fruit acid powders

1.3 果酸粉體緩釋性能的測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)曲線制備：精密稱取果酸25.0 mg，置于250 mL容量瓶中，用pH 6.8的磷酸鹽(磷酸氫二鉀和磷酸二氫鉀)緩沖液稀釋至刻度，得質(zhì)量濃度為100 ug/mL的貯備液，精密量取貯備液5.0，10.0，15.0，25.0，35.0，50.0，65.0 mL，分別置于100 mL容量瓶中，用pH 6.8的磷酸鹽緩沖液稀釋至刻度.采用紫外分光光度法于296.6 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸收度(A)的值.將吸收度(A)與質(zhì)量濃度(C)進(jìn)行線性回歸，得質(zhì)量濃度回歸方程A=0.024 2C-0.101 2，R2=0.999 4(如圖1). 果酸粉體產(chǎn)品緩釋性測(cè)量方法：取0.05 g粉體產(chǎn)品，置于透皮儀中，于薄膜上滴加緩沖液4 mL，一段時(shí)間后適當(dāng)補(bǔ)加，保證薄膜上的緩沖液不少于3 mL，分別在1、2、3、5、7、10 h時(shí)取全部滲透液于100 mL容量瓶中，并用緩沖液稀釋至刻度，采用紫外分光光度法于296.6 nm處測(cè)定吸收度，代入濃度回歸方程計(jì)算出果酸粉體在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的釋放量，并得到累積釋放量隨時(shí)間變化曲線圖.

圖1 果酸吸收度隨質(zhì)量濃度的變化Fig.1 Fruit acid absorbance with the concentration

2 結(jié)果與討論

2.1 果酸粉體緩釋作用

對(duì)果酸粉體的緩釋作用進(jìn)行分析，將未經(jīng)明膠改性過(guò)的果酸粉體的累積釋放量對(duì)時(shí)間作圖，如圖2所示.從圖2可知，果酸在1 h的累積釋放量和在2 h的累積釋放量差別較大，2 h及以后的累積釋放量差別小，7 h和10 h的差別更小.果酸在前3 h內(nèi)，不僅釋放速率快，而且其累積釋放量占果酸總量的99%以上.這是因?yàn)楣嵩跊](méi)有經(jīng)過(guò)明膠大分子改性的條件下，其分子量小，極易透過(guò)薄膜，透過(guò)薄膜的時(shí)間短，速率快.

圖2 果酸累積釋放量隨時(shí)間的變化Fig.2 The cumulative release amount of fruit acid with time

將經(jīng)過(guò)明膠大分子改性后的果酸粉體累積釋放量對(duì)時(shí)間作圖，如圖3所示.從圖3可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是噴霧干燥，真空干燥還是冷凍干燥，改性后的果酸粉體緩釋作用相對(duì)于未改性的果酸粉體，均有明顯變化.經(jīng)不同干燥方式得到的果酸粉體釋放速率較小，有效釋放時(shí)間長(zhǎng)，這主要是因?yàn)榧尤肓嗣髂z后，由于明膠具有多糖結(jié)構(gòu)，它含有的—OH能與果酸中的—OH形成氫鍵鏈接，由這種鏈接產(chǎn)生的作用力能有效延長(zhǎng)果酸粉體中的果酸釋放時(shí)間，降低果酸釋放速率.

從圖3還可知，不同干燥方式得到的果酸粉體，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，其累積釋放量都不斷增大；但還有所不同：在相同時(shí)間內(nèi)，1號(hào)果酸粉體的累積釋放量比2號(hào)果酸粉體和3號(hào)果酸粉體的小，3號(hào)果酸粉體的累積釋放量居于1號(hào)果酸粉體和2號(hào)果酸粉體之間.2號(hào)果酸粉體在10 h處，有略微降低，但從曲線整體變化而言，2號(hào)果酸粉體釋放速率最大.從圖3還可以發(fā)現(xiàn)，1號(hào)果酸粉體隨時(shí)間延長(zhǎng)，其累積釋放量的增長(zhǎng)均勻穩(wěn)定，這主要是因?yàn)橥ㄟ^(guò)噴霧干燥得到的果酸粉體外形規(guī)整，粒度大小均勻，粉體中每個(gè)微粒的化學(xué)組成一致，故該果酸粉體釋放速率穩(wěn)定.需要說(shuō)明的是，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)制備得到的果酸粉體可作為有效活性成分添加到各種膚用產(chǎn)品(如膚用化妝品、膚用藥品等)中；因此，釋放速率穩(wěn)定，累積釋放量均勻，果酸釋放濃度較低的1號(hào)果酸粉體更利于實(shí)際應(yīng)用.

圖3 不同干燥方式制備的果酸粉體累積釋放量隨時(shí)間的變化Fig.3 The cumulative release amounts of fruit acid powders with time by three different drying ways

2.2 不同干燥方式得到的果酸粉體紅外譜圖

不同干燥方式得到的果酸粉體紅外譜圖，如圖4所示.從圖4可知，通過(guò)冷凍干燥、噴霧干燥和真空干燥得到的不同果酸粉體，三者紅外譜圖比較相似，3 400 cm-1處是果酸的特征吸收峰[20]，說(shuō)明冷凍干燥、噴霧干燥和真空干燥得到的果酸粉體中的果酸特征基團(tuán)均未被破壞，明膠與果酸間是通過(guò)氫鍵或者范德華力的作用形成鏈接，果酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)并未改變.因此，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)明膠對(duì)果酸進(jìn)行改性，并不影響果酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能.

圖4 不同干燥方式制備的果酸粉體紅外譜圖Fig.4 FTIR of fruit acid powders by three different drying ways

2.3 不同噴霧干燥條件下果酸粉體的緩釋作用比較

噴霧干燥制備果酸粉體的工藝參數(shù)(如表2所示).

表2 果酸粉體的噴霧干燥制備工藝參數(shù)Tabel 2 Spray-drying preparation parameters of fruit acid powders

不同噴霧干燥工藝條件下得到的果酸粉體累積釋放量隨時(shí)間的變化，如圖5所示.從圖5中可以發(fā)現(xiàn)，不同噴霧干燥工藝條件下得到的果酸粉體累積釋放量隨時(shí)間的變化比較類似，累積釋放量均隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加.3#果酸粉體在各個(gè)時(shí)間段的累積釋放量均最小；2#果酸粉體在10 h處，累計(jì)釋放量較大；1#果酸粉體在時(shí)間10 h處的累積釋放量較小，但在其他時(shí)間，其累積釋放量比3#果酸粉體大.1#果酸粉體的累積釋放量波動(dòng)幅度較大，這個(gè)可能是因?yàn)?#果酸粉體的噴霧干燥進(jìn)口溫度低，導(dǎo)致明膠與果酸間的鏈接不夠穩(wěn)定，所以該果酸粉體中的果酸開(kāi)始以較高速度釋放，但隨時(shí)間延長(zhǎng)，其累積釋放量逐漸降低.

相比于1#果酸粉體，3#果酸粉體和2#果酸粉體隨時(shí)間的延長(zhǎng)，其累積釋放量均逐漸增加，曲線整體呈向上態(tài)勢(shì)，未出現(xiàn)明顯波動(dòng).這個(gè)可能是因?yàn)閲婌F干燥過(guò)程中的進(jìn)口溫度較高，明膠與果酸間形成了一種穩(wěn)定的作用力鏈接，因而在整個(gè)時(shí)間過(guò)程中，果酸粉體累積釋放量比較均勻穩(wěn)定.另一方面， 3#果酸粉體的累積釋放量在整個(gè)時(shí)間過(guò)程中，都比1#和2#的果酸粉體少，這個(gè)可能是因?yàn)?#和2#果酸粉體在噴霧干燥的過(guò)程中，進(jìn)口溫度較高，明膠與果酸的作用力鏈接過(guò)于緊密，導(dǎo)致明膠與果酸之間的吸引力較大，需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能使果酸的累積釋放量增加.從圖5可以發(fā)現(xiàn)，2#果酸粉體的累積釋放量均勻、穩(wěn)定，在整個(gè)時(shí)間過(guò)程中，波動(dòng)幅度小.綜合比較，2#果酸粉體的累積釋放量較優(yōu).

圖5 噴霧干燥不同制備條件下的果酸粉體累積釋放量隨時(shí)間的變化Fig.5 The cumulative release amounts of fruit acid powders with time by three different spray-drying preparation parameters

3 結(jié) 語(yǔ)

a.不同干燥方式得到的改性果酸粉體，緩釋作用有著一定差別.噴霧干燥得到的果酸粉體，其累積釋放量均勻穩(wěn)定，釋放的果酸濃度低，不會(huì)對(duì)皮膚造成傷害，干燥方式選擇噴霧干燥較優(yōu).

b.噴霧干燥得到的果酸粉體在進(jìn)口溫度為140 ℃，出口溫度為110 ℃時(shí)，緩釋作用較優(yōu).

c.由明膠改性，并經(jīng)不同干燥方式得到的果酸粉體并沒(méi)有破壞果酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)，不會(huì)影響果酸的化學(xué)性能.經(jīng)大分子明膠對(duì)果酸進(jìn)行的改性，屬于物理改性.

致 謝

本研究工作獲得了華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院的支持，在此表示感謝.

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