技术丨利用胶体木质素颗粒提高化妆品SPF值
导读
Lignovations GmbH 与维也纳技术大学 (TU WIEN) 合作证明，将常规木质素精炼成胶体木质素颗粒 (CLP) 可产生化妆品级多功能产品，可将防晒产品的体内SPF提高高达50%或22个 SPF点。
化妆品中的紫外线过滤剂问题
晒太阳有多种好处，例如可以合成维生素 D 和增强心理健康。然而，如果没有防护，过度暴露在阳光下会导致皮肤病，如晒伤、光老化，甚至致癌。近年来，多种有机紫外线过滤剂的安全性受到质疑。调查发现，它们会改变人类生殖解剖结构，并对生态和健康产生有害影响。氧化锌和二氧化钛等无机过滤剂被FDA公认为安全有效。然而，这些矿物基过滤剂在配方方面存在挑战，非纳米颗粒形式存在潜在的美学缺陷，在纳米尺度上存在生态问题，尤其会对海洋生态系统产生影响。
由于监管壁垒高，该领域的创新仍然困难，自1978 年以来FDA仅批准了三种新型过滤剂。因此，为了减轻紫外线过滤剂的局限性，可以使用SPF增强剂来提高紫外线过滤效率，从而降低其浓度，同时保持或提高SPF值。
合成生物基SPF增强剂
首批SPF增强剂是为了成膜和稳定紫外线过滤剂而开发的，从而提高了SPF功效。目前的趋势是青睐来自天然来源的SPF增强剂，例如葡萄籽提取物、茉莉花、木槿、沙漠玫瑰、蜂胶、芦荟、黄水仙和野葛果。然而，生产生物基SPF增强剂通常需要大量种植和能源密集型的提取方法，这对可持续性和成本效益产生不利影响。要使生物基化妆品成分真正可持续，它应该丰富可用并表现出与化妆品行业高度相关的特性。
木质素——多功能SPF增强剂
木质素源自拉丁语“lignum”，是一种高度多样化的多酚，也是陆生植物和藻类的关键结构成分。木质素是第二大可再生生物聚合物，存在于木材和木本植物中，占植物生物质的18-35%。木质素可作为紫外线屏蔽剂、自由基清除剂，并可加固植物的次生细胞壁。
随着对生物基成分的需求不断增长以及生物基产业的战略重要性，新一代生物精炼厂正在全球范围内投入运营。与传统纸浆厂不同，它们不燃烧木质素来获取能量，而是使用现代工艺生产接近天然形式的木质素，而没有硫污染、强烈的气味或深色。这些新的提取方法还保留了木质素的固有功能，例如对高价值应用很重要的紫外线防护和抗氧化潜力。
然而，即使采用先进的提取技术，原始或散装木质素也不适合用于化妆品配方，因为它通常具有粒度超过10μm、形状不规则、分子量分布宽和分子结构不均匀的特点。因此，精炼散装木质素对于其在化妆品中的应用至关重要。
释放木质素在化妆品领域的潜力
为了优化常规木质素颗粒的效用和有效性，可以将它们转化为胶体木质素颗粒 (CLP)，其特点是均匀的球形、较窄的分子量范围和小于1μm的粒径。这些改性提高了可加工性、分散性、性能和均匀性，使其适用于化妆品配方。
原生木质素和CLP的扫描电子显微镜 (SEM) 图像展示了这种转变（图1）。
图1：左侧：原生木质素的扫描电镜图和相应的含有MCT油的（o/w）乳液的显微镜图；右侧：胶体木质素颗粒的扫描电镜图和相应的含有MCT油的（o/w）乳液的显微镜图。
使用原生木质素和CLP的乳液的比较研究表明，与原生木质素相比，CLP可以稳定 (o/w) 乳液，形成均匀分布的颗粒网络。
稳定的胶体系统的重要性
为了验证CLP的SPF增强潜力，科学家采用了一种经验方法来确定将水性CLP整合到 (o/w) 化妆品中的最佳配方路线。
在油相中加入各种无机和有机紫外线过滤剂，在水相中加入CLP，并进行光学显微镜、离心测试和体外SPF评估（基于 DIN EN ISO24443）来验证配方。
如图2所示，与不含 CLP 的对照配方相比，含有CLP的配方的油滴更小。
通过离心（3000 g/20min/25 °C）和热（40 °C 持续6个月）稳定性测试，确认了长期稳定性以及抗相分离和乳化性。这种稳定性归功于CLP建立和维持的稳健液滴网络（图 2）。
图2：含有涂层氧化锌的o/w防晒霜的显微镜图像。左图：不含CLP的对照配方；右图：含2.5%CL 的配方。
胶体木质素颗粒在防晒产品中的优势
胶体木质素颗粒CLP在化妆品应用方面表现出多种有利的特性，特别是在防晒方面。
它们体积小、在防晒膜中分布均匀，能够增强对阳光的反射和散射。它们主要具有亲水表面特性，通过在油水界面排列来稳定水包油乳液，形成强大的液滴网络。这会改善紫外线过滤器的分布并使其更加均匀，从而提高其功效。此外，其强大的抗氧化特性可以稳定紫外线过滤剂并减轻紫外线照射对皮肤的损害。通过对典型的块状木质素和Lignovations生产的胶体木质素颗粒CLP进行了比较分析。Lignovations 使用专利物理工艺制造直径为100-200纳米的CLP，具有高效性和增强的分散性，可在稳定的水悬浮液中输送。
胶体木质素颗粒的体内SPF功效
防晒霜的体外评估表明，CLP对有机和矿物过滤剂均具有良好的SPF增强能力。随后，对四种含有2-3wt%CLP的防晒霜配方进行了体内SPF测试，以测量实际的SPF增强效果。
图3：在使用氧化锌分散体作为紫外线过滤剂的防晒配方中添加2-3%的CLP，可以证明SPF值提高了6个点。同样，将两种含有常见合成紫外线过滤剂和CLP的防晒配方与对照配方进行比较，可以证明SPF值提高了10-22个点。
#
结 论
Lignovations Gmb与维也纳技术大学 (TU Wien) 合作，展示了防晒领域的一项突破性创新，即将胶体木质素颗粒CLP用作化妆品中的SPF增强剂。
由于化妆品行业面临着与传统紫外线过滤器相关的环境影响、健康问题和供应短缺相关的挑战，探索可持续的替代品至关重要。木质素来自林业和木材加工废料，由于其丰富性和绿色化学技术的利用，成为一种有前途的解决方案。
木质素转化为CLP克服了固有障碍，例如异质性，使其成为化妆品应用的可行选择。CLP的SPF功效得到证实，实现了50%或22点的SPF提升，凸显了它们在提高防晒产品的有效性和可持续性方面的潜力。
成功展示CLP作为SPF增强剂不仅标志着化妆品技术的重大进步，也符合对可持续和环保美容解决方案日益增长的需求。
相关知识
季冻区木质素改良土力学特性及微观机制研究
《化妆品配方与制备技术》课件——第10章 唇部美容化妆品.pptx
一种利用牡丹花精油和籽油制备化妆品基础油的方法技术
加拿大SPF木材分类等级
高分子胶体表征技术在物理生物学中的应用
化妆品用香料检测
艾媒咨询｜2024年中国防晒化妆品行业消费趋势洞察研究报告(附下载)
竹材木质素特性及表征方法研究进展
胶体的制备 什么是物理分散法
炎炎夏日，美白防晒了解一下
网址: 技术丨利用胶体木质素颗粒提高化妆品SPF值 https://m.huajiangbk.com/newsview1887719.html
| 上一篇: 遵义一地大力开展建筑垃圾再生利用 |
下一篇: 利用废旧塑料、木质纤维生产塑木型 |
