壳聚糖在化妆品中的应用
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天然聚合物在医药、化妆品、食品、包装和制药等领域越来越受到关注。因为他们具有良好的生物相容性以及可降解性,在接触人体时不会造成伤害并且更加环保。壳聚糖是由几丁质经脱乙酰反应得到的一种多糖,属于一种天然聚合物。

壳聚糖作为一种天然的皮肤保湿剂和润肤霜以及一种制剂的流变学改性剂,由于其有趣的特性,受到了学术界的广泛关注,最近在化妆品领域中,也开始有了更多的研究和应用。

壳聚糖的结构与性质

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壳聚糖属于甲壳素衍生物,壳聚糖是由两种结构单元组成的共聚物:n -乙酰- d -葡萄糖胺和d -葡萄糖胺.壳聚糖与甲壳素的区别在于脱乙酰度的不同,即是d -葡萄糖胺单元数与聚合物中总单元数的比值,如果这个数值超过了50%,就可以成为壳聚糖。壳聚糖不溶于水,这也是限制它在化妆品领域应用的原因。壳聚糖是一种阳离子聚电解质,可溶于微酸,是自然界中观察到的唯一碱性多糖。壳聚糖除了上面提到的优点之外,还具有成膜、抗菌、抗氧化能力以及一定的吸附能力,还能进行官能团修饰,从而获得新的特效和功能。

壳聚糖的来源

壳聚糖是一种天然生物聚合物,有丰富的天然来源。壳聚糖最重要的来源是海洋节肢动物,每年可以从海洋生物中提取到数百万吨的壳聚糖。壳聚糖也可以从真菌以及昆虫中获得,这是一个十分有潜力的来源,而且从这些来源提取壳聚糖不受季节的供应限制,且更节省。真菌中沙耳菇、香菇、双孢蘑菇、犹耳、蜜环菌、平菇等被报道过作为壳聚糖的较好的来源。

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壳聚糖的制备主要通过生物方法和化学方法实现。化学方法主要是通过高浓度的化学试剂进行一系列步骤,包括干燥破碎、脱蛋白、脱矿、脱色,而生物方法则是通过生物技术或者酶等生物制剂来完成这些过程。选用几种微生物进行发酵是进行壳聚糖提取的新方式,这种方法更加的环保并且产率更高。

壳聚糖在化妆品中的应用

壳聚糖因为其有生物相容性和无毒的特点,在一些需要很高安全性的领域受到重视,比如生物医学、制药、化妆品以及食品和食品包装行业。在化妆品领域中,相比于胶原蛋白、透明质酸等明星成分,壳聚糖的使用还不算很多,但其多样且优越的特性正在吸引越来越多的人关注。欧盟的COSING数据库定义了壳聚糖的两种功效:成膜和固发。壳聚糖虽然不溶于水,但是能结合水,在皮肤表面形成一个亲水膜,起到滋润皮肤、防止水分蒸发的作用。

壳聚糖可以作为增稠剂、流变改性剂和稳定剂添加在一些乳液中。壳聚糖还具有抗菌活性,可以添加到化妆品中作为防腐剂,而且它对人体是无毒的,减少传统被认为对人体有害的防腐剂的使用。另外壳聚糖也可以制备成纳米颗粒等与其它成分复配,从而达到更好的效果。其抗菌活性在止汗剂、除臭剂中被使用,壳聚糖也出现在抗痤疮和抗牙菌斑的研究和产品中。还对角蛋白有亲和作用,能起到一个护发的作用。壳聚糖的成膜特性允许在化妆品口罩中或者美容面容中扮演一些伤口敷料的角色。这类产品可以在一些医美治疗的术后护理中使用,以维持患者的良好的皮肤状态。壳聚糖还具有潜在的防止紫外辐射的特性,另外壳聚糖制备的纳米颗粒也能增强其它防晒成分的活性。[1]

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壳聚糖还可以对基团进行修饰,从而获得更多更好的特性。羧甲基壳聚糖是研究最多的壳聚糖衍生物,该形式具有许多优点——高粘度、保水能力、成膜和成胶性能,更重要的是在中性pH下可溶于水,这使得该化合物成为理想的化妆品成分。壳聚糖的抗菌等生物活性也在该类衍生物中得到了保留,有希望成为完全安全的化妆品防腐成分,而且表现出甚至比卡波姆更优秀的稳定性能。n-琥珀酰壳聚糖(NSCS)是琥珀酸酐与壳聚糖反应的水溶性产物,研究中表面该材料可能具有比透明质酸更好的保湿功效。肉豆蔻酰化羧甲基壳聚糖(PMCC)也值得关注,有潜在的促进其它活性成分透过皮肤屏障的效果。

参考文献

1.  Kulka, K. & Sionkowska, A. Chitosan Based Materials in Cosmetic Applications: A Review. Molecules 28, 1817 (2023).
2.  Shariatinia, Z. Carboxymethyl chitosan: Properties and biomedical applications. International Journal of Biological Macromolecules 120, 1406–1419 (2018).
3.  Abd El-Hack, M. E. et al. Antimicrobial and antioxidant properties of chitosan and its derivatives and their applications: A review. International Journal of Biological Macromolecules 164, 2726–2744 (2020).
4.  Kou, S. (Gabriel), Peters, L. M. & Mucalo, M. R. Chitosan: A review of sources and preparation methods. International Journal of Biological Macromolecules 169, 85–94 (2021).

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