1.引言

随着科技的进步、经济水平的发展和人们对美的追求，化妆品行业不断发展壮大，对功效成分的需求与日俱增。然而，许多天然活性成分面临着溶解度低、稳定性差、生物利用率低等问题，限制了其在化妆品中的应用。纳米包埋技术作为一新兴的递送技术，两亲性分子与活性功效原料通过分子组装机制可制备得到纳米颗粒、脂质体纳米结构脂质载体等物质。这一技术可以有效解决这些问题，提高功效成分的稳定性和有效性，推动化妆品行业的发展。图1展示了纳米包埋技术形成的纳米颗粒、脂质体及超分子组装复合物，纳米颗粒形成主要通过两亲分子的疏水端与水溶性差的功效分子疏水结构进行疏水作用组装成粒径为100 nm 以下的球形体。脂质体的形成主要通过具有长疏水链的双离子型两亲分子在特定的制备条件下进行疏水组装成双分子层的微纳结构，双分子的内腔为亲水腔，可封装亲水性功效分子，双分子的夹层为疏水空间，可封装水溶性差的疏水功效分子，这两种封装方式可以解决功效原料的溶解性和稳定性问题。超分子组装是利用主体分子特殊的环状结构中疏水腔及亲水外层与功效分子通过范德华力、氢键、静电作用、疏水作用等分子间作用力来增加功效分子的溶解性、保护其功能基团、改变功效分子聚集状态，最终使功效分子得以充分发挥其功能。

图 1 纳米颗粒、脂质体及超分子组装示意图。

2 纳米包埋技术的应用 

2.1 离子凝胶法

壳聚糖（CT）可通过改变角蛋白结构促进功效成分的皮肤渗透效果，能提高角质层含水量，增强细胞膜流动性。将CT设计为NPs目前已广泛应用于皮肤给药和治疗全身并发症。为使CT 渗透到真皮层和皮下层，实验人员用离子凝胶法制备了壳聚糖纳米颗粒（CT NPs）。该方法成本效益高、无毒、无有机溶剂，CT NPs可依赖于CT中带正电的初级氨基与交联剂中带负电部分之间的分子间和分子内键合的作用自发形成。CT分别与三磷酸钠（TPP）和金合欢胶通过离子凝胶法制得CT：TPP NPs 和CT：AC NPs，其中TPP和金合欢作为交联剂。金合欢具有可生物降解性和生物相容性，可防止皮肤过早衰老。金合欢比TPP 电离时具有更多由带负电荷的羧基组成的作用位点。金合欢胶和CT浓度越高，纳米颗粒尺寸越大，其中CT浓度的影响程度更大。因为CT浓度增加，溶液粘度由增大的趋势，使交联过程中形成较大的纳米颗粒。同时，CT浓度的升高导致CT在纳米颗粒表面的沉积量增加，致使纳米颗粒增大。并且酸性条件下发生的氨基质子化使CT分子间静电斥力和氢键相互作用，从而影响了纳米颗粒的尺寸。CT分子量保持不变时，金合欢胶制备的NPs粒径明显小于TPP制备的NPs。当交联剂不变时，平均CT NPs大小随CT分子量增加而增大。Zeta电位随CT浓度的增加而线性增加，由于聚合物溶解度差，NPs 表面电荷强度降低，导致CT浓度到达某一值后Zeta电位开始降低。在水吸附活性初期，两种NPs吸湿速度较快，在第1h达到峰值，1h后NPs 开始失去水分，吸水率随颗粒含水率的增加而降低。CT：TPP NPs 保湿能力强于CT：AC NPs，但并不显著。CT：TPP NPs 的水分损失率高于CT：AC NPs，CT：AC NPs 具有更好的吸水能力，金合欢胶和TPP 均不会限制冷冻干燥纳米颗粒的吸湿能力，使NPs可以从外界环境中吸收水分达到水化角质层的效果。经活细胞成像显微镜（LCIM）和共聚焦显微镜分析，证实了CT：TPP NPs 和 CT：AC NPs 的小尺寸令他们易于进入细胞并在细胞间移动。在模拟人体皮肤的猪耳皮肤模型中，NPs 最远可穿透猪耳皮肤1900μm左右，穿皮距离为629μm，表明这些NPs 具有渗透到真皮层和皮下层的潜力。

2.2 响应面法（RSM）

皮肤屏障主要由神经酰胺、脂肪酸和胆固醇以相当的摩尔比例组成的角质层脂质构成，角质 层正交的外侧组织保证了皮肤的完整性。在特应性皮炎（AD）中，三种成分比例失调导致皮肤完整性受损。神经酰胺 3（CER-NP）在AD中减少，补充 CER-NP有助于恢复皮肤屏障。胆 固醇保证了脂质体结构的稳定性，有助于改善CER-NP的释放和扩散。油酸能增强脂质体的表 面活性，促进磷脂酰胆碱双层膜的紧密堆积，从而改善粒径和 PDI 值。研究人员用RSM分析 CER-NP、胆固醇和油酸含量，优化成分比例，使脂质体具有最佳载药量、粒径和 PDI值。RSM 可在短时间内详细评估变量之间的关系，一次改变多个参数检验因素对配方的影响。首先，确定需要优化的脂质体特性（粒径、PDI 值、包封效率、释放速率、稳定性等），选择合适的响应面模型来描述响应与自变量之间的关系。用薄膜水化法制备载CER-NP脂质体， CER-NP浓度为中脂质量的2.19%，为改善CER-NP 释放和扩散，油酸和胆固醇的摩尔浓度大CER-NP。然后选择CER-NP、胆固醇、油酸含量为自变量，设计实验，确定每个自变量的取值。由于胆固醇分子较大，疏水性强，增加其含量会使脂质体粒径增大、分布变宽。油酸的疏水性弱于胆固醇，且分子较小，增加其含量会增强脂质体膜的流动性，使脂质体粒径减小、分布变窄。因此可适当增加油酸含量，控制胆固醇含量，通过 RSM 建立数学模型，得到最佳配方，获得粒径为 136.6±4.05 nm、PDI 值为0.248±0.012分布均匀的脂质体。CER-NP与磷脂化学结构相似， 会影响脂质体的包封效率和释放性能，对粒径和PDI值影响较小。优化后的脂质体CER-NP含量为97.54%，包封效率为93.84±0.87%，可以有效保护CER-NP并防止其降解。CLSM成像显示CER-NP 被包裹在脂质体双分子层中，可以实现靶向递送和缓慢释放。经检验，优化后的脂质体形貌和粒径分布良好，且具有良好的安全性，符合药物递送要求，可安全地用于皮肤给药。同时，脂质体与皮肤屏障脂质组织相似，具有良好的结构和稳定性，并且可以实现持续的药物释放，6h内释放超过50%的CER-NP，8 h后CER-NP几乎全部被释放，有利于药物吸收和皮肤屏障功能的恢复，本研究成功制备了载CER-NP脂质体， 通过RSM 对成分配比进行优化，得到具有良好粒径，低PDI 值、包封效率良好，可持续释放的脂质体，可恢复皮肤屏障功能，有望用于治疗AD等皮肤屏障功能障碍性疾病。

2.3 电喷雾技术

作为一种天然多酚，芒果苷具有强大的抗氧化、抗炎、抗菌等作用。但由于水溶性和渗透性差、生物利用率低，限制了其再化妆品中的应用。为解决这些问题，研究人员使用电喷雾技术，将纯度为95.71% 的重结晶芒果苷（RM）和醋酸纤维素（CA）混合，注入电喷雾设备中，再高压电场的作用下被雾化为细小液滴，最后收集得到包封效率为85.1%的球形形态芒果苷纳米颗粒（MNPs）。电喷雾技术操作简单，成本低廉，且选材灵活，可以使用各种类型的聚合物制备纳米颗粒。该技术可以将药物有效的包封在纳米颗粒中，可以通过改变纳米颗粒的组成和结构从而控制药物的释放速率。制备成纳米颗粒可以有效提高药物的生物利用率，并且降低药物毒性，减少副作用。同时，电喷雾技术可以规模化生产纳米颗粒，满足工业化生成需求。与芒果苷相比，RM可激活更多抗衰老相关蛋白。MNPs 有效提高了芒果苷的溶解度和生物利用率，并且表现出可控的释放速率，实现缓释或靶向释放。其良好的抗氧化和抗衰老活性，能有效清除自由基，抑制胶原蛋白酶、弹性蛋白酶和透明质酸酶的活性，达到延缓皮肤衰老的作用。制备纳米颗粒可以保护芒果苷免受外界环境因素影响，从而提高其稳定性。同时，纳米颗粒易穿过皮肤屏障，在真皮层和表皮层中累积，可以更好的将芒果苷输送到皮肤深层。鸡胚绒毛膜尿囊膜（HET-CAM）测试结果表明，MNPs 的安全性良好，可应用于化妆品。该研究应用电喷雾技术，为芒果苷在化妆品领域的应用提供了新思路，有助于开发更安全有效的抗衰老化妆品。

2.4 乙醇注入法结合超声法

活性成分应用在化妆品中时常面临溶解性、稳定性差等问题。脂质体具有与细胞膜相似的囊泡结构，可以将亲水或疏水的活性成分封装在脂质体中，从而提高活性成分的稳定性和溶解性，并且能促进皮肤对活性成分的吸收。实验人员利用乙醇注入法结合超声法，首先将卵黄卵磷脂、胆固醇、吐温80和疏水的GX-50溶解于乙醇中作为有机相，再将亲水的Vc 溶解于磷酸盐缓冲溶液中（PBS）作为水相。将有机相注入水相得到L-Vc-GX-50脂质体，然后去除混合液中的乙醇使其稳定。最后用超声处理脂质体，达到减小脂质体粒径的目的。乙醇注入法是一种将脂质材料溶解到有机溶剂，然后注入到水性介质中，最终形成脂质体的方法。该方法操作简单，易于控制，可制备粒径均匀的脂质体。但由于用到有机溶剂，会有溶剂残留，并且脂质体包封效率较低。超声法是利用超声波的空化作用，将脂质体分散成小颗粒，得到稳定、包裹效率高和粒径均匀的脂质体。但其操作过程复杂，且由于其超声波能量过大，可能导致脂质体破裂。将两种方法结合后，超声法可以提高乙醇注入法的脂质体包封率，并且降低有机溶剂的残留，同时保留两种方法的优点，制备得到粒径小、分布均匀和包封率高的脂质体。共封装可以提高疏水性活性成分的包封率，增强亲水性活性成分的稳定性。Vc 作为一种水溶性抗氧化剂，可实现美白、抗衰老等效果。但其存在易氧化，稳定性差的缺点。花椒素（GX-50）是一种疏水性活性成分，具有抗衰老和抗氧化的功效，但其溶解性差，难以直接应用于化妆品配方。GX-50的存在可以提高Vc的包裹效率。卵黄卵磷脂、胆固醇和吐温80均具有两亲性结构。经检验，L-Vc-GX-50脂质体的平均粒径为114 nm，PDI值为0.153，具有良好的均匀性。其单层囊泡结构，易于被皮肤吸收，使其可以应用于化妆品中。共封装的脂质体氧化能力和美白能力均强于单独封装GX-50或Vc的脂质体。L-Vc-GX-50脂质体中Vc和GX-50的最终累积渗透量分别可达2.1 mg/cm² 和1.3 mg/cm²，表明脂质体可以有效将活性成分传递到皮肤中。同时，其具有良好的稳定性，可在低温下储存。乙醇注入法和超声法各有优缺点，将二者相结合可以在保留其各自优点的同时解决对方的缺点，制备得到包封效率优良、稳定性好和性能良好的脂质体。

2.5 超分子主客体包合作用结合生物矿化技术

化妆品功效成分经封装后可解决其稳定性差、溶解度低等问题。用于封装的类别有很多，如聚合物、脂质体、环糊精（CDs）等。环糊精具有疏水性空腔，可以形成超分子主客体包合结 构。四氢姜黄素（THC）是姜黄素的一种衍生物，具有抗炎、抗氧化、抗衰老等功效，是潜在的化妆品活性成分。但由于其疏水性使其难以被皮肤吸收，同时其稳定性较差，易被氧化降解。实验人员先利用超分子主客体包合作用，将THC分子包裹在CDs 的空腔中，得到稳定性好、溶解度高和生物利用度优良的CD-THC包合物。然后利用生物矿化技术，将CD-THC包合物包裹在 CaCO3 微球中，得到杂化微球，从而得到负载高达20wt%的杂化微球。CD-THC包合物能增加THC的溶解度，提高THC的稳定性，降低THC的刺激性，并赋予其pH响应能力。在中性环境中，杂化微球释放THC浓度较低，约为13%。由于CaCO3 在酸性条件下易溶解， 所以THC 在pH为5.5的环境下更易从杂化微球中释放出来，释放THC浓度约为25%。同时， pH响应特性可以实现化妆品功效成分的缓释， 延长其作用时间。杂化微球呈球形，粒径约为5-10μm，具有良好的细纹理特征，适合添加到化妆品中。超分子主客体包合作用中，主体通常为具有空腔结构的分子，客体为可以进入主体空腔中的功效成分等分子。生物矿化技术为生物体在特定条件下，经过成核、生长、调控三个过程后合成无机矿物的过程，该技术可可改善化妆品的质感和功效。经检验，该杂化微球具有良好的形貌、组成、结构和孔径分布，为化妆品活性成分的稳定包封和高效递送提供了良好的基础。

3 总结与展望

纳米包埋技术在化妆品中的应用为提高功效成分的稳定性和溶解度提供了有效的解决方案，可推动化妆品行业的发展。本文列举的离子凝胶法、RSM、电喷雾技术、乙醇注入法、超声法、超分子主客体包合作用和生物矿化技术对于解决现有问题具有独特的优势和应用潜力，可根据应用场景选用合适的纳米包埋技术，为开发更安全、更有效的化妆品提供了新的思路。未来，纳米包埋技术在化妆品领域的应用将更加广泛，可拓展多种功效型双亲分子作为组装助剂，如具有抗氧化、修复功能的多糖，使所用原料均为有效成分，实现降本增效；还可将多种功效成分同时包裹在一种纳米材料中，实现化妆品功效原料制剂的多功能性，开发出更多兼具创新性和实用性的化妆品。相信随着科技的不断发展，纳米包埋技术将在化妆品领域发挥更大的作用，为人们带来更美好的生活体验。

高压微射流均质机

                                                                                                                                       CHEN251107