一种两亲性防晒微球及其制备方法和应用

1.本发明涉及微球材料技术领域。更具体地，涉及一种两亲性防晒微球及其制备方法和应用。


背景技术：

2.防晒已经成为人类日常出行必不可少的一部分，已成为现代美学研究的重点和热点。皮肤暴露在阳光的紫外线照射下往往会引起各种不良反应，如皮肤光毒性、皮肤老化，甚至皮肤癌(黑素瘤)。目前，现有的商用防晒剂主要包括物理防晒剂和化学防晒剂，其中物理防晒剂的主要成分是氧化锌(zno)和二氧化钛(tio2)纳米颗粒，主要通过物理反射作用来抵抗紫外线，而化学防晒剂包括甲氧基肉桂酸辛酯、4-二苯甲酮、羟苯甲酮和二甲基氨基苯甲酸辛酯等，主要通过吸收紫外线来避免紫外线对皮肤的直接损伤。然而，在防止紫外线对皮肤造成损伤的同时，这些商用防晒剂的使用安全性也受到极大的关注。不管是zno和tio2纳米颗粒还是小分子的化学防晒剂，都具有很强的渗透能力，通过皮肤角质层或毛囊渗透到体内。最近的一项临床随机试验表明，四种商用有机防晒分子很容易渗透到人体的血液中，并在体内停留超过24小时(jama 2019,321,2082；jama 2020,323,256.)，进而引发各种疾病。而无机防晒纳米颗粒在紫外线照射下很容易产生活性氧，即使在很低的浓度，导致细胞损伤，甚至有致癌的风险。因此，消除商用防晒分子和纳米颗粒的渗透，同时避免无机纳米颗粒的ros毒性，对于开发下一代新型防晒材料具有重要意义。


技术实现要素：

3.本发明的第一个目的在于提供一种两亲性防晒微球，该微球具有好的防晒性能的同时，还具有很低的通过皮肤角质层或毛囊渗透到体内的渗透能力。
4.本发明的第二个目的在于提供一种两亲性防晒微球的制备方法。
5.本发明的第三个目的在于提供一种防晒材料。
6.本发明的第四个目的在于提供一种两亲性防晒微球在制备防晒产品中的用途。
7.为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：
8.一种两亲性防晒微球，其特征在于，形成所述微球的原料中包含如下组分：
9.防晒小分子单体，
10.粘附小分子单体，
11.疏水性骨架小分子化合物，以及
12.亲水性小分子单体。
13.进一步地，所述微球的粒径为0.1-20μm。
14.进一步地，所述微球为球形、半球形、椭球形结或月牙形。
15.进一步地，所述微球由包含上述组分的原料经乳液聚合得到。
16.进一步地，所述防晒小分子单体选自甲氧基肉桂酸辛酯、甲氧基肉桂酸乙基己酯、甲氧基肉桂酸异戊酯、4-甲氧基肉桂酸、肉桂酸、西诺沙酯、依莰舒、2-氰基-3,3-二苯基丙
烯酸异辛酯中的一种或几种。
17.进一步地，所述粘附小分子单体选自含有醛基的乙烯基单体。
18.更进一步地，所述含有醛基的乙烯基单体选自丙烯醛、2-乙基丙烯醛、2-甲基丙烯醛、二丙烯醛缩季戊四醇、3-(2-呋喃基)丙烯醛、2-已烯醛、10-十一烯醛、9-癸烯醛、异戊烯醛、十八烯醛、4-辛烯醛中的一种或几种。
19.进一步地，所述疏水性骨架小分子化合物选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻-氯苯乙烯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、油胺、油酸中的一种或几种。
20.进一步地，所述亲水性小分子单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、异丙基丙烯酰胺、乙烯基磺酸钠、衣康酸、衣康酸酐、马来酸、马来酸酐、丙烯酸乙酯、苯乙烯磺酸钠、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、n-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯中的一种或几种。
21.进一步地，所述防晒小分子单体、粘附小分子单体、疏水性骨架小分子化合物和亲水性小分子单体的添加摩尔比为(0.001-5)：(0.001-5)：(0.001-8)：(0.001-5)。
22.进一步地，所述原料中还包含组分水或有机溶剂、引发剂、表面活性剂。
23.进一步地，所述引发剂为亲水性引发剂或疏水性引发剂。具体可根据选择的溶剂进行亲疏水性引发剂的选择，通常水相体系使用亲水性引发剂，有机溶剂体系使用疏水性引发剂。
24.进一步地，所述亲水性引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或几种。
25.进一步地，所述疏水性引发剂选自偶氮二异丁氰或过氧化苯甲酰。
26.进一步地，所述有机溶剂选自乙醇溶液、乙二醇溶液、正己烷溶液、辛烷、癸烷溶液中的一种或几种。
27.进一步地，当原料中包含水时，所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、单十二烷基磷酸酯钾、月桂基两性醋酸钠、二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠、吐温20、吐温60、吐温80、曲拉通-100、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
28.进一步地，当原料中包含有机溶剂时，所述表面活性剂选自司班20、司班60、司班80中的一种或几种。
29.为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：
30.一种两亲性防晒微球的制备方法，采用乳液聚合制备得到所述两亲性防晒微球。
31.进一步地，所述制备方法具体包括如下步骤：
32.将防晒小分子单体、粘附小分子单体、疏水性骨架小分子化合物、亲水性小分子单体和引发剂加入到含有表面活性剂的溶液中，搅拌，得混合液；
33.在氮气氛围下，将所述混合液进行聚合反应，得颗粒粗产品；
34.将所述颗粒粗产品依次进行洗涤、分散于水中、冷冻干燥，得所述两亲性防晒微球。
35.进一步地，所述聚合反应的温度为50-95℃。
36.进一步地，所述混合液中，防晒小分子单体的摩尔浓度为0.001-5mol/l。
37.进一步地，所述混合液中，粘附小分子单体的摩尔浓度为0.001-5mol/l。
38.进一步地，所述混合液中，疏水性骨架小分子化合物的摩尔浓度为0.001-8mol/l。
39.进一步地，所述混合液中，亲水性小分子单体的摩尔浓度为0.001-5mol/l。
40.进一步地，所述混合液中，引发剂的用量为0.1g/l-12g/l。
41.进一步地，所述混合液中，表面活性剂的浓度为0.1-50g/l。
42.进一步地，所述溶液的溶剂为水或有机溶剂。
43.进一步地，所述有机溶剂选自乙醇溶液、乙二醇溶液、正己烷溶液、辛烷、癸烷溶液中的一种或几种。
44.为达到上述第三个目的，本发明采用下述技术方案：
45.一种防晒材料，该防晒材料的原料中包含如上第一个目的所述的两亲性防晒微球。
46.为达到上述第四个目的，本发明采用下述技术方案：
47.如上第一个目的所述的两亲性防晒微球在制备防晒产品中的用途，所述防晒产品为化妆品、抗紫外涂层。
48.另外注意的是，如果没有特别说明，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及以端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
49.本发明的有益效果如下：
50.本发明提供的两亲性防晒微球中，以防晒小分子单体、粘附小分子单体、疏水性骨架小分子化合物和亲水性小分子单体为基本构筑单元，构筑稳定的聚合反应体系得到的微球具有好的防晒效果和防渗透效果。在本发明中优选地防晒小分子单体、粘附小分子单体、疏水性骨架小分子化合物和亲水性小分子单体原料的选择的基础上，得到的微球在保证好的防晒、防紫外线效果外，具有更优的防渗透性(例如，防止其通过皮肤角质层或毛囊渗透到体内的渗透能力)。从而使得该微球可很好的用于防晒材料、防晒产品中。
51.本发明提供的两亲性防晒微球的制备方法中，以疏水性防晒单体、皮肤粘附单体、骨架分子和亲水性单体为基本构筑单元，构筑稳定的聚合反应体系，通过亲疏水单体共聚反应，控制聚合反应中亲疏水单体浓度，实现两亲性防晒微球颗粒的可控制备；此外，该方法通过将小分子的防晒分子聚合成微米或纳米颗粒，显著降低了传统防晒分子渗透到体内的风险；同时，该制备方法制备得到的微球颗粒尺寸可任意调节，其表面可再修饰；且该方法合成工艺简单、实验条件易控，后处理方法简单易行，具有巨大的工业化应用价值。
附图说明
52.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
53.图1示出本发明实施例1合成的两亲性防晒微球颗粒的扫描电镜照片。
54.图2示出本发明实施例1合成的两亲性防晒微球颗粒的紫外吸收图。
55.图3示出本发明实施例1合成的两亲性防晒微球颗粒的粒径分布图。
56.图4示出本发明实施例1合成的两亲性防晒微球颗粒的涂在皮肤上的效果图。
57.图5示出本发明合成的两亲性荧光防晒微球颗粒的防渗透动物实验结果。
具体实施方式
58.为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
59.实施例1
60.将1ml苯乙烯，2ml二乙烯基苯，1ml甲氧基肉桂酸辛酯，0.5ml 2-乙基丙烯醛，0.5ml丙烯酸和50mg过硫酸铵加入到浓度为2.5g/l的十二烷基苯磺酸钠的去离子水溶液中，搅拌5min。向上述溶液通入氮气30min，于70℃进行聚合反应24h，得聚合物两亲性防晒颗粒粗产品。
61.将所述聚合物两亲性防晒颗粒粗产品用去离子水和乙醇进行多次洗涤，将洗涤后的两亲性防晒微球颗粒分散于去离子水中，冷冻干燥得两亲性防晒微球粉末于冰箱中保存。
62.将所述聚合物两亲性防晒颗粒分散在水溶液中进行紫外吸收表征，并和小分子单体甲氧基肉桂酸辛酯(商用防晒分子)进行比较。
63.动物渗透实验：三只活老鼠被单独饲养以进行实验，对每只活鼠的背部皮肤进行无毛处理。然后，用酒精清洗每只活鼠的背部皮肤三次。随后，将1％浓度的荧光防晒颗粒分散在pbs溶液中并涂敷在脱毛的老鼠背上。8小时后，每只小鼠取2cm
×
2cm切片进行组织学实验。将得到的皮肤切片进行石蜡切片处理。最后用二甲苯脱蜡后，进行荧光显微镜成像。
64.结合图1可知，经sem表征所合成的聚合物两亲性防晒微球颗粒为球形结构；结合图2可知，所述聚合物两亲性防晒微球颗粒的紫外吸收波长和小分子单体甲氧基肉桂酸辛酯(商用防晒分子)一致，在320nm处；结合图3可知，所述聚合物两亲性防晒微球颗粒具有良好的尺寸分布及单一分散性，其粒径为860
±
42nm。结合图4可知，所述聚合物两亲性防晒微球颗粒可均匀的涂敷在皮肤表面；结合图5可知，动物渗透性实验表明，所述聚合物两亲性防晒微球颗粒在皮肤表面涂抹8小时后，依然没有渗透到体内，只被截留在皮肤的角质层。
65.实施例2
66.将0.5ml苯乙烯，1ml二乙烯基苯，1ml甲氧基肉桂酸辛酯，0.5ml 2-乙基丙烯醛，0.5ml丙烯酸和50mg过硫酸铵加入到浓度为2.5g/l的十二烷基苯磺酸钠的去离子水溶液中，搅拌5min。向上述溶液通入氮气30min，于70℃进行聚合反应24h，得聚合物两亲性防晒微球颗粒粗产品。
67.将所述聚合物两亲性防晒微球颗粒粗产品用去离子水和乙醇进行多次洗涤，将洗涤后的两亲性防晒颗粒分散于去离子水中，冷冻干燥得两亲性防晒微球颗粒粉末于冰箱中保存。
68.将所述聚合物两亲性防晒颗粒分散在水溶液中进行紫外吸收表征，并和小分子单体甲氧基肉桂酸辛酯(商用防晒分子)进行比较。
69.动物渗透实验：三只活老鼠被单独饲养以进行实验，对每只活鼠的背部皮肤进行无毛处理。然后，用酒精清洗每只活鼠的背部皮肤三次。随后，将1％浓度的荧光防晒颗粒分散在pbs溶液中并涂敷在脱毛的老鼠背上。8小时后，每只小鼠取2cm
×
2cm切片进行组织学实验。将得到的皮肤切片进行石蜡切片处理。最后用二甲苯脱蜡后，进行荧光显微镜成像。
70.经sem表征所合成的聚合物两亲性防晒微球颗粒为球形结构；所述聚合物两亲性
防晒微球颗粒的紫外最大吸收波长和小分子单体甲氧基肉桂酸辛酯(商用防晒分子)一致，在320nm处；所述聚合物两亲性防晒微球颗粒具有良好的尺寸分布及单一分散性，其粒径为330
±
12nm。所述聚合物两亲性防晒微球颗粒可均匀的涂敷在皮肤表面；动物实验结果表明，所述聚合物两亲性防晒微球颗粒在皮肤表面涂抹8小时后，依然没有渗透到体内，只被截留在皮肤的角质层。
71.实施例3
72.将0.5ml苯乙烯，2ml二乙烯基苯，0.5ml甲氧基肉桂酸辛酯，0.3ml 2-乙基丙烯醛，0.5ml丙烯酸和50mg过硫酸铵加入到浓度为2.5g/l的十二烷基苯磺酸钠的去离子水溶液中，搅拌5min。向上述溶液通入氮气30min，于70℃进行聚合反应24h，得聚合物两亲性防晒微球颗粒粗产品。
73.将所述聚合物两亲性防晒微球颗粒粗产品用去离子水和乙醇进行多次洗涤，将洗涤后的两亲性防晒颗粒分散于去离子水中，冷冻干燥得两亲性防晒颗粒粉末于冰箱中保存。
74.将所述聚合物两亲性防晒颗粒分散在水溶液中进行紫外吸收表征，并和小分子单体甲氧基肉桂酸辛酯(商用防晒分子)进行比较。
75.动物渗透实验：三只活老鼠被单独饲养以进行实验，对每只活鼠的背部皮肤进行无毛处理。然后，用酒精清洗每只活鼠的背部皮肤三次。随后，将1％浓度的荧光防晒颗粒分散在pbs溶液中并涂敷在脱毛的老鼠背上。8小时后，每只小鼠取2cm
×
2cm切片进行组织学实验。将得到的皮肤切片进行石蜡切片处理。最后用二甲苯脱蜡后，进行荧光显微镜成像。
76.经sem表征所合成的聚合物两亲性防晒微球颗粒为球形结构；所述聚合物两亲性防晒微球颗粒的紫外最大吸收在320nm处；所述聚合物两亲性防晒微球颗粒具有良好的尺寸分布及单一分散性，其粒径为540
±
30nm。所述聚合物两亲性防晒微球颗粒可均匀的涂敷在皮肤表面；动物实验结果表明，所述聚合物两亲性防晒微球颗粒在皮肤表面涂抹12小时后，依然没有渗透到体内，只被截留在皮肤的角质层。
77.实施例4
78.将2ml苯乙烯，2ml二乙烯基苯，1ml甲氧基肉桂酸辛酯，0.5ml 2-乙基丙烯醛，0.7ml苯乙烯磺酸钠和50mg过硫酸铵加入到浓度为2.5g/l的十二烷基苯磺酸钠的去离子水溶液中，搅拌5min。向上述溶液通入氮气30min，于70℃进行聚合反应24h，得聚合物两亲性防晒微球颗粒粗产品。
79.将所述聚合物两亲性防晒微球颗粒粗产品用去离子水和乙醇进行多次洗涤，将洗涤后的两亲性防晒微球颗粒分散于去离子水中，冷冻干燥得两亲性防晒微球颗粒粉末于冰箱中保存。
80.将所述聚合物两亲性防晒颗粒分散在水溶液中进行紫外吸收表征，并和小分子单体甲氧基肉桂酸辛酯(商用防晒分子)进行比较。
81.动物渗透实验：三只活老鼠被单独饲养以进行实验，对每只活鼠的背部皮肤进行无毛处理。然后，用酒精清洗每只活鼠的背部皮肤三次。随后，将1％浓度的荧光防晒颗粒分散在pbs溶液中并涂敷在脱毛的老鼠背上。8小时后，每只小鼠取2cm
×
2cm切片进行组织学实验。将得到的皮肤切片进行石蜡切片处理。最后用二甲苯脱蜡后，进行荧光显微镜成像。
82.经sem表征所合成的聚合物两亲性防晒微球颗粒为球形结构；所述聚合物两亲性
防晒微球颗粒的紫外最大吸收在320nm处；所述聚合物两亲性防晒微球颗粒具有良好的尺寸分布及单一分散性，其粒径为1.1
±
0.24μm。所述聚合物两亲性防晒微球颗粒可均匀的涂敷在皮肤表面；动物实验结果表明，所述聚合物两亲性防晒微球颗粒在皮肤表面涂抹14小时后，依然没有渗透到体内，只被截留在皮肤的角质层。
83.实施例5
84.将1ml苯乙烯，1ml二乙烯基苯，0.5ml甲氧基肉桂酸辛酯，0.3ml 2-乙基丙烯醛，0.5ml苯乙烯磺酸钠和70mg偶氮二异丁腈加入到浓度为2.5g/l的司班80的乙醇溶液中，搅拌5min。向上述溶液通入氮气30min，于70℃进行聚合反应24h，得聚合物两亲性防晒颗粒粗产品。
85.将所述聚合物两亲性防晒微球颗粒粗产品用去离子水和乙醇进行多次洗涤，将洗涤后的两亲性防晒微球颗粒分散于去离子水中，冷冻干燥得两亲性防晒微球颗粒粉末于冰箱中保存。
86.将所述聚合物两亲性防晒颗粒分散在水溶液中进行紫外吸收表征，并和小分子单体甲氧基肉桂酸辛酯(商用防晒分子)进行比较。
87.动物渗透实验：三只活老鼠被单独饲养以进行实验，对每只活鼠的背部皮肤进行无毛处理。然后，用酒精清洗每只活鼠的背部皮肤三次。随后，将1％浓度的荧光防晒颗粒分散在pbs溶液中并涂敷在脱毛的老鼠背上。8小时后，每只小鼠取2cm
×
2cm切片进行组织学实验。将得到的皮肤切片进行石蜡切片处理。最后用二甲苯脱蜡后，进行荧光显微镜成像。
88.经sem表征所合成的聚合物两亲性防晒微球颗粒为球形结构；所述聚合物两亲性防晒微球颗粒的紫外最大吸收在320nm处；所述聚合物两亲性防晒微球颗粒具有良好的尺寸分布及单一分散性，其粒径为420
±
28nm。所述聚合物两亲性防晒微球颗粒可均匀的涂敷在皮肤表面；动物实验结果表明，所述聚合物两亲性防晒微球颗粒在皮肤表面涂抹16小时后，依然没有渗透到体内，只被截留在皮肤的角质层。
89.实施例6
90.重复实施例1，区别在于，将聚合反应的温度改为85℃，其余条件不变，制备得到两亲性防晒微球颗粒粉末。
91.所述聚合物两亲性防晒微球颗粒的紫外最大吸收在320nm处；所述聚合物两亲性防晒微球颗粒具有良好的尺寸分布及单一分散性，其粒径为980
±
34μm。所述聚合物两亲性防晒微球颗粒可均匀的涂敷在皮肤表面；动物实验结果表明，所述聚合物两亲性防晒微球颗粒在皮肤表面涂抹12小时后，依然没有渗透到体内，只被截留在皮肤的角质层。
92.实施例7
93.重复实施例1，区别在于，将聚合反应的温度改为55℃，其余条件不变，制备得到两亲性防晒微球颗粒粉末。
94.所述聚合物两亲性防晒微球颗粒的紫外最大吸收在320nm处；所述聚合物两亲性防晒微球颗粒具有良好的尺寸分布及单一分散性，其粒径为685
±
26μm。所述聚合物两亲性防晒微球颗粒可均匀的涂敷在皮肤表面；动物实验结果表明，所述聚合物两亲性防晒微球颗粒在皮肤表面涂抹12小时后，依然没有渗透到体内，只被截留在皮肤的角质层。
95.实施例8
96.重复实施例1，区别在于，将“甲氧基肉桂酸辛酯”换成“甲氧基肉桂酸乙基己酯”，
其余条件不变，制备得到两亲性防晒微球颗粒粉末。
97.所述聚合物两亲性防晒微球颗粒的紫外最大吸收在310nm处；所述聚合物两亲性防晒微球颗粒具有良好的尺寸分布及单一分散性，其粒径为720
±
28μm。所述聚合物两亲性防晒微球颗粒可均匀的涂敷在皮肤表面；动物实验结果表明，所述聚合物两亲性防晒微球颗粒在皮肤表面涂抹12小时后，依然没有渗透到体内，只被截留在皮肤的角质层。
98.实施例9
99.重复实施例1，区别在于，将“甲氧基肉桂酸辛酯”换成“4-甲氧基肉桂酸”，其余条件不变，制备得到两亲性防晒微球颗粒粉末。
100.所述聚合物两亲性防晒微球颗粒的紫外最大吸收在300nm处；所述聚合物两亲性防晒微球颗粒具有良好的尺寸分布及单一分散性，其粒径为831
±
36μm。所述聚合物两亲性防晒微球颗粒可均匀的涂敷在皮肤表面；动物实验结果表明，所述聚合物两亲性防晒微球颗粒在皮肤表面涂抹12小时后，依然没有渗透到体内，只被截留在皮肤的角质层。
101.实施例10
102.重复实施例1，区别在于，将“甲氧基肉桂酸辛酯”换成“西诺沙酯”、“依莰舒”或“2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸异辛酯”，其余条件不变，制备得到两亲性防晒微球颗粒粉末的防晒性能与实施例1相近。
103.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。