聶英，陳春濤，朱春林，孫東平

(化學(xué)生物學(xué)與功能材料研究所 南京理工大學(xué) 化工學(xué)院，江蘇 南京 210094)

面貼膜是以賦型物(合成或天然片狀纖維物)為基底，吸附各種功能性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，直接敷于皮膚表面，起集中護(hù)理和清潔作用的產(chǎn)品。上個(gè)世紀(jì)90 年代，研究人員開(kāi)始研究棉纖維作為面貼膜基材的可行性，并取得了大量的研究成果［1-2］。細(xì)菌纖維素(BC)是由D-吡喃葡萄糖以β-1，4-糖苷鍵連接而形成的直鏈多糖。與動(dòng)、植物纖維相比，BC 具有更多的優(yōu)異性能，如纖維直徑為10 ～100 nm［3］;親水性極強(qiáng)，能吸收比自身干重大60 ～700 倍的水分。因此，BC 在許多領(lǐng)域都有很高的應(yīng)用價(jià)值，特別在醫(yī)藥方面，對(duì)于受損皮膚，BC 是一種良好的醫(yī)藥載體，原因如下:第一，其能向患處輸送治療藥物的同時(shí)隔絕患處與外界的接觸，防止傷口感染;第二，由于較高的保濕作用，BC 能保證患處的濕潤(rùn)，易于患者康復(fù)［4］。另外，BC 也可以作為人工皮膚，誘導(dǎo)受損上皮細(xì)胞修復(fù)，Lin Y K 等［5］通過(guò)物理破壞，制備微孔BC 凝膠，隨后修飾上細(xì)胞外基質(zhì)(膠原蛋白、彈性蛋白和透明質(zhì)酸)和生長(zhǎng)因子等來(lái)提高凝膠的生物適應(yīng)性及生物可降解性，制得了理想的皮膚替代物。

不難看出，BC 滿足應(yīng)用于美容行業(yè)的條件:第一，BC 具有優(yōu)良的保水保濕性能，能保持皮膚的濕潤(rùn);第二，BC 在將藥物(包括護(hù)膚及美容的有效物質(zhì))輸送到皮膚的同時(shí)，能抑制皮膚感染。若以BC為面貼膜，膜在保持皮膚濕潤(rùn)的同時(shí)更能促進(jìn)有效物質(zhì)的輸送。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于化妝品的透皮吸收研究則非常有限，分散于各種文獻(xiàn)資料［6-7］。而護(hù)膚品中營(yíng)養(yǎng)成分只有被吸收才能發(fā)揮功效［8］。因此，只有建立在透皮吸收的基礎(chǔ)上，功效性成分的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用才有意義。

此文旨在利用BC 為護(hù)膚物質(zhì)的載體，研究其制備的面貼膜的功效性。將BC 制備的面貼膜與市售的面貼膜材料(棉纖維、蠶絲)的各種性能進(jìn)行對(duì)比，利用藥學(xué)理論，研究營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收情況，為產(chǎn)品的有效性提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)，同時(shí)也優(yōu)化產(chǎn)品性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

尿囊素、維生素E 等營(yíng)養(yǎng)液配方組成均為分析純;異丙醇，色譜純;BC 薄膜，自制;0.22 mm 棉纖維及0.12 mm 蠶絲薄膜，市售;小型豬豬皮用剃須刀刮去毛發(fā)，手術(shù)刀除去皮膚脂肪，用生理鹽水清洗干凈，冷凍保存。

安捷倫1200 高效液相色譜儀;TP-6 智能透皮儀。

1.2 面貼膜的制備

將膜材浸于5 mL 實(shí)驗(yàn)室新鮮制備的含有0.1%尿囊素及0.2%的維生素E 醋酸酯的水包油乳液中，充分吸收營(yíng)養(yǎng)液至飽和。乳液配方列于表1 中，乳液的制備方法參考Allef 等［9］。制得乳液呈白色，于顯微鏡下觀察:乳液為粒徑在3 ～10 μm的圓形顆粒。

表1 水包油乳液配方Table 1 Formula of O/W emulsion

1.3 BC 及棉纖維、蠶絲對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸附能力的測(cè)定

將膜材置于乳液中，測(cè)定吸附的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，具體方法如下:

取2 cm ×2 cm 的待測(cè)膜片若干片，充分浸入乳液中5 d，剪碎超聲提取其中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，測(cè)定膜材料對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸附量。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定5 次，結(jié)果列于圖1 中。

1.4 BC 及棉纖維、蠶絲的控制釋放研究

本實(shí)驗(yàn)分別采用尿囊素(親水性抗炎物質(zhì))及維生素E 醋酸酯(疏水性抗氧化物質(zhì))兩種小分子為模型營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，考察3 種不同材質(zhì)對(duì)該兩種物質(zhì)的控制釋放行為。同時(shí)，優(yōu)化BC 膜片的厚度，即研究不同厚度的BC 膜片對(duì)模型營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的控制釋放情況，并進(jìn)行比較，選出釋放效果最好的BC 膜片。在此實(shí)驗(yàn)中，考察的BC 厚度依次有0. 5，1，1. 5，2.0，2.5 mm 等。

透皮實(shí)驗(yàn)具體操作如下:豬皮置于接收池與供給池中間(有效透皮面積S =2.49 cm2)，表皮層朝供給室方向，用鑷子固定后，將吸附乳液的材質(zhì)膜緊貼于皮膚表皮層。另外，接收池的接收液選擇:測(cè)定尿囊素透皮量時(shí)，以去離子水為接收液;測(cè)定維生素E 醋酸酯時(shí)，以異丙醇為接收液。透皮條件:水浴溫度37 ℃，接收池轉(zhuǎn)速250 rad/min，供給室處于開(kāi)放狀態(tài)。

1.4.1 BC 對(duì)尿囊素的透皮實(shí)驗(yàn)方法分別取面積為2.48 cm2圓形BC 濕膜8 片，分別浸泡于5 mL 實(shí)驗(yàn)室新鮮制備的含有0.1%尿囊素及0.2%維生素E 醋酸酯的乳液中5 d，待其充分吸收精華液至吸附平衡后，用于透皮釋放實(shí)驗(yàn)。分別對(duì)每片膜設(shè)定一定的透皮時(shí)間(如5，10，15，20，25，30，35，40 min)，每片膜僅測(cè)一個(gè)時(shí)間，透皮完畢后取下。對(duì)皮膚處理如下:利用去離子水除去皮膚表面的尿囊素，將皮膚剪碎浸于去離子水中，超聲提取真皮及表皮的尿囊素，用高效液相法分析輸送到皮膚的尿囊素含量。上述實(shí)驗(yàn)重復(fù)5 次，取平均值。對(duì)膜材輸送到皮膚的營(yíng)養(yǎng)物的量與時(shí)間關(guān)系作圖，得到材質(zhì)控制釋放曲線。

BC 對(duì)維生素E 醋酸酯的透皮實(shí)驗(yàn)方法同上，只需將超聲用溶劑用異丙醇代替。

棉纖維、蠶絲等控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放實(shí)驗(yàn)方法同BC 的實(shí)驗(yàn)方法。

2 結(jié)果與討論

2.1 BC 及棉纖維、蠶絲吸附營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能力的比較

圖1 為棉纖維、蠶絲及不同厚度的BC 膜對(duì)兩種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力研究結(jié)果。

圖1 3 種不同材質(zhì)載營(yíng)養(yǎng)物的測(cè)定結(jié)果Fig.1 The results of carrier amount of nutrients for three different materials

由圖1 可知，BC 對(duì)2 種物質(zhì)的吸附量隨膜厚度的增加而增加，且對(duì)親水性小分子尿囊素而言，這種增幅更明顯，而對(duì)疏水性小分子維生素E 醋酸酯的增幅較小。

上述結(jié)果與BC 及乳液的結(jié)構(gòu)有關(guān):乳液中，尿囊素溶于水為連續(xù)相，維生素E 醋酸酯則形成油狀顆粒(粒徑為5 ～10 μm)，而B(niǎo)C 為有致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的親水性高分子(見(jiàn)圖2)，對(duì)連續(xù)相具有親和作用，使之可以不斷的擴(kuò)散進(jìn)入膜材中，因此膜厚度越大，吸收量增幅越大;反之，油狀顆粒的孔徑較大，在吸附過(guò)程中受到BC 孔徑的物理阻礙而使吸收被部分抑制，且膜厚度越大，纖維層層重疊，抑制作用越明顯，吸收量的增加幅度越小。

同時(shí)與棉纖維及蠶絲相比，除0.5 mm 薄膜的對(duì)尿囊素的吸收量較小外，其它厚度的BC 膜的吸收量均略高，最高的2.5 mm 薄膜(79.85 ±3.50)μg/cm2的吸收量約為棉纖維的1.35 倍，蠶絲的1.39 倍;而對(duì)維生素E 醋酸酯的吸收量明顯較小，吸收量最大的2.5 mm 薄膜(35.98 ±1.70)μg/cm2的吸收量約為棉纖維的55%，蠶絲的67%。結(jié)果表明，BC 對(duì)親水性小分子的吸附能力要強(qiáng)于其它2 種材質(zhì)，而對(duì)疏水性小分子的能力較弱。

圖2 3 種膜材料的微觀結(jié)構(gòu)圖Fig.2 The SEM micrographs of CC (a)，NS (b)，BC membrane (c)and the optical microscope of emulsion (d)

2.2 BC 及棉纖維、蠶絲的控制釋放研究

BC 及棉纖維、蠶絲的控制釋放研究見(jiàn)圖3。

由圖3 可知，棉纖維及蠶絲對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放速度較快，在15 min 時(shí)對(duì)2 種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放量已達(dá)到最大值，而B(niǎo)C 對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放因膜厚度而異?？傮w而言，BC 膜越厚，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的最大釋放量越大，達(dá)到平衡的時(shí)間也越長(zhǎng)。說(shuō)明膜越厚，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放速度越慢?？赡茉蚴荁C 的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使得物質(zhì)的釋放過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)的路徑較長(zhǎng)，且膜越厚，路徑越長(zhǎng)，使得物質(zhì)的釋放越緩慢，此推斷與黃琳等［10］研究結(jié)果一致。同時(shí)，膜厚度大于1.5 mm 的BC 膜的輸送速度慢，在短時(shí)間內(nèi)輸送累計(jì)量小，但是根據(jù)釋放曲線趨勢(shì)可知，如果透皮實(shí)驗(yàn)時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，膜會(huì)繼續(xù)輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入皮膚，此依據(jù)來(lái)源于Trovatti 等［11］的研究結(jié)果。

圖3 3 種膜材料對(duì)尿囊素及維生素E 醋酸酯的控制釋放曲線Fig.3 Allantoin(a)and tocopherol acetate (b)control released profiles from three different films

各膜材的最大釋放量結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 膜材傳遞到皮膚的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的最大釋放累計(jì)量Fig.4 The highest cumulative amount of nutrients delivered onto skin

由圖4 可知，在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，棉纖維對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的最大釋放量要高于蠶絲的釋放量，而膜厚度大于1.0 mm 的BC 薄膜對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的最大釋放量均高于其它兩種材質(zhì)，且1.5 mm 薄膜的釋放量最大，對(duì)尿囊素的最大釋放量約為棉纖維的2 倍，對(duì)維生素E 醋酸酯的最大釋放量約為棉纖維的1.5 倍。

就實(shí)際應(yīng)用而言，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)，如20 ～30 min，1.0 ～1.5 mm 厚的BC 膜輸送的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)明顯比其它膜多。因此，1.0 ～1.5 mm BC 膜更適合于制備面貼膜，且其產(chǎn)品效果比其它兩種材質(zhì)更優(yōu)。

3 結(jié)論

BC 膜與其它兩種商業(yè)可用的材質(zhì)(棉纖維，蠶絲)相比，當(dāng)以尿囊素及維生素E 醋酸酯為模型營(yíng)養(yǎng)物時(shí)，BC 膜對(duì)親水性小分子的吸附能力普遍較高，而對(duì)疏水性小分子的吸附能力普遍較低;就膜材料對(duì)物質(zhì)的輸送性能而言，1.0 ～1.5 mm 的BC 膜在20 ～30 min 內(nèi)的傳遞效果最好，即采用同一營(yíng)養(yǎng)乳液配方，該厚度的BC 膜制備的面貼膜產(chǎn)品能將更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送到皮膚，功效性更好。因此，在面貼膜制備方面，BC 膜是一種優(yōu)良的備選材料。

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