CN104739657B - 一种含纳米金的胶原凝胶及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含纳米金的胶原凝胶及其制备方法和用途。此凝胶基于胶原蛋白还原金前驱体的方法制备。首先胶原蛋白中的还原基团与金前驱体反应生成纳米金，然后生成的纳米金原位进一步与胶原的三螺旋结构相互交联，形成致密凝胶。本发明的胶原凝胶性质稳定均一，所含纳米金的粒径大小可控，制备过程简便、不含化学交联剂，在日用化妆品抗氧化面膜等领域的应用前景广阔。

Description

一种含纳米金的胶原凝胶及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及日常用品技术领域，尤其涉及一种含纳米金的胶原凝胶及其制备方法和用途。

背景技术

随着人们生活水平的提高，美容与健康越来越受到关注。化妆品行业的日新月异更加强了人们对健康美容的关注。市场上的面膜产品种类繁多，参差不齐，但大多数的面膜材料制备工艺复杂，程序繁琐，制备过程都或多或少的添加还原性物质、交联剂、乙醇溶剂等对皮肤有害的物质。因此，精简制作工艺，制备纯天然、无化学添加的面膜成为必需。

胶原蛋白为动物结缔组织中的主要成分，也是哺乳动物体内含量最多、分布最广的功能性蛋白，占蛋白质总量的25％-30％，相当于体重的6％。胶原蛋白富含人体需要的甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸等氨基酸。胶原蛋白是细胞外基质中最重要的组成部分。与组织的形成、成熟、细胞间信息的传递，以及关节润滑、伤口愈合、钙化作用、血液凝固和衰老等有着密切的关系。胶原蛋白也是生物科技产业最具关键性的原材料之一，在医学材料、化妆品、食品工业等均有着广泛应用。

国内外公开的制作胶原蛋白面膜的方法众多，通常为浇铸成膜法。浇注成膜法(专利申请号：200910068343.0)是以胶原和3-(甲基丙烯酰胺)丙基-二甲基(3-磺丙)胺(MPDSAH)为原料，以水为溶剂。以零长度交联剂碳二亚胺(EDC)对胶原进行交联；以IRGACURE2959为光引发剂，聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为交联剂对MPDSAH进行引发聚合并交联。混合均匀后，注入模具内固化成型。专利技术还提出一种壳聚糖胶原蛋白凝胶及应用，该凝胶包括壳聚糖1-15％，胶原蛋白1-20％，凝胶基质0.1-1％，其余为水，该发明的壳聚糖胶原蛋白凝胶应用于急止血，吸收渗液，保持伤口的湿润环境，抑制疤痕生成等。此类技术均需添加交联剂，可能残留的交联剂会引起面膜性质不稳定、过敏反应等不良后果。且面膜效果全部源于胶原蛋白的特性，效果单一，无法完善美白功效。

发明内容

本发明目的在于提供一种含纳米金的胶原凝胶，其制备方法及在面膜制备中的用途。此发明的含纳米金胶原凝胶稳定均一、纳米金粒径大小可控，制备过程简单方便，无需后续处理，环保友好。将该含纳米金胶原凝胶用于面膜时，具有无需化学交联剂、无污染、生物相容性高的优点，同时可掺杂具备美白、保湿、抗皱等功效的成分，提高面膜的使用效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面：本发明提供一种含纳米金的胶原凝胶，其特征在于，所述凝胶中包含胶原蛋白分子和纳米金颗粒；

优选地，所述胶原蛋白分子为人胶原蛋白、牛皮肤胶原蛋白、牛跟腱胶原蛋白、鱼皮胶原蛋白中的一种或任意两种以上的混合物；

优选地，所述纳米金的平均粒径为1-1000nm、优选为1-50nm。

第二方面：本发明提供第一方面所述的胶原凝胶，其特征在于胶原凝胶的骨架材料为胶原蛋白分子，纳米金颗粒分散在胶原凝胶中。

第三方面：本发明提供第二方面所述的胶原凝胶，其特征在于所述的胶原凝胶中不含有其它交联剂。

第四方面：本发明提供第三方面所述的胶原凝胶，其特征在于所述胶原凝胶中胶原蛋白分子和纳米金颗粒的质量含量分别为0.1-10％和0.002-2％，其余为水份。

第五方面，本发明提供第四方面所述胶原凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配制胶原蛋白的水溶液，所述水溶液中胶原蛋白的体积质量浓度为0.1-100mg/ml、优选为1-10mg/ml；

(2)向步骤(1)制备的胶原蛋白的水溶液中加入金前驱体，所述金前驱体在溶液中的摩尔浓度为0.01mM-100mM、优选为0.1mM-10mM；

(3)将步骤(2)所得混合液在10-65℃、优选20-60℃、进一步优选25-37℃下反应3-72小时、优选48-72小时。

第六方面，本发明提供第五方面所述胶原凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述金前驱体为氯金酸(HAuCl₄)、氯化金(AuCl₃)中的任意一种或两种混合物。

第七方面，本发明提供的一种掺杂胶原凝胶，其特征在于含有第一方面至第四方面所述含纳米金胶原凝胶以及可掺杂成分。

第八方面，根据第七方面所述的掺杂胶原凝胶，其特征在于，所述可掺杂成分为凡士林、玻尿酸、透明质酸、单宁酸、维生素C中的任意一种或两种以上的混合物。

第九方面，第七方面或第八方面所述掺杂胶原凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配制胶原蛋白的水溶液，所述水溶液中胶原蛋白的体积质量浓度为0.1-100mg/ml、优选为1-10mg/ml；

(2)向步骤(1)制备的胶原蛋白的水溶液中加入金前驱体，所述金前驱体在溶液中的摩尔浓度为0.01mM-100mM、优选为0.1mM-10mM；

(3)向步骤(2)所得溶液中加入可掺杂成分，所述可掺杂成分在溶液中的体积质量浓度为0.1-100mg/ml、优选为0.1-1mg/ml；

(4)将步骤(3)所得混合液在10-65℃、优选20-60℃、进一步优选25-37℃下反应3-72小时、优选48-72小时。

第十方面，第一方面至第九方面所述含纳米金胶原凝胶在制备面膜中的应用；优选地，所述的面膜具有抗氧化功效。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的基于胶原蛋白还原氯金酸，制备含纳米金的胶原凝胶的制备方法，利用胶原蛋白三螺旋结构中氨基酸的还原基团，通过原位的氧化还原反应，原位获得具有抗氧化功效的纳米金，再利用胶原三螺旋结构与纳米金的相互交联，最终形成致密凝胶；上述制备方法不需添加交联剂，利用纳米金前驱体与胶原蛋白网络结构的离子间相互作用，避免了化学试剂引起的蛋白变性、过敏反应、炎症反应等不良后果。上述制备方法所得到的可掺杂的抗氧化胶原蛋白凝胶均一稳定、生物相容、抗氧化程度可控。

附图说明

图1为实施例1所得含纳米金的胶原凝胶实物图片，左图为正向放置的胶原凝胶，右图为反向放置10分钟之后的胶原凝胶；

图2为实施例2所得含纳米金的紫外-可见光谱图；

图3为实施例3所得添加有玻尿酸的抗氧化胶原凝胶的扫描电子显微镜图片；

图4为实施例4含透明质酸的抗氧化胶原蛋白水凝胶的透射电镜图片；

图5为实施例5中胶原蛋白粉及胶原凝胶粉的圆二色光谱图；A为源于牛皮肤的胶原蛋白的圆二色谱，B为所制备的含维生素C的抗氧化胶原凝胶粉的圆二色谱；

图6为实施例6所得掺杂单宁酸的抗氧化胶原凝胶的扫描电镜图片；

图7为实施例7所得的含甘油的抗氧化胶原凝胶的扫描电镜图片；

图8为含纳米金的抗氧化胶原凝胶作用下，DPPH在517nm处的吸收峰变化。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。

实施例1

配置含1mg/ml的来自牛跟腱的胶原蛋白水溶液，向1ml胶原溶液中添加10μl的0.1M的氯金酸溶液，震荡使混合均匀。10℃下静置72h，得到含纳米金颗粒的胶原凝胶。

所得胶原凝胶实物图如附图1，图1为用试管制备的含纳米金颗粒的胶原蛋白水凝胶，倒置后凝胶不流动，凝胶颜色来源于原位合成的纳米金颗粒。

实施例2

配置含10mg/ml从鱼皮中提取出来的鱼皮胶原蛋白水溶液，配制0.01M的氯化金水溶液。将100μl的氯化金水溶液沿侧壁缓慢加入1ml的鱼皮胶原蛋白溶液中，震荡使混合均匀。将混合溶液置于65℃下静置1h，得到含纳米金颗粒的胶原凝胶。

所得的胶原凝胶的紫外-可见光谱图如附图2，550nm处的吸收峰为纳米金颗粒的特征吸收峰，说明胶原凝胶可成功原位合成纳米金颗粒，利用此方法，可得到含有纳米金颗粒的胶原蛋白凝胶。

实施例3

取10mg牛皮肤胶原蛋白溶于1ml水溶液，向均匀的胶原蛋白溶液中滴加0.5mg/ml的玻尿酸水溶液10μl。配制0.1M的氯化金水溶液，向上述混合液中添加20μl的氯化金水溶液，震荡使混合均匀。将最终混合液置于25℃下72h，得到添加了玻尿酸水溶液的抗氧化胶原蛋白凝胶。

所得胶原凝胶的扫描电子显微镜图片如附图3，扫描图片明显的显示出所得到的胶原凝胶呈现纤维状，在胶原纤维上均匀分布的白色物质为纳米金颗粒。

实施例4

取10mg人胶原蛋白溶于1ml的水溶液中，向其中加入1mg的透明质酸粉末，溶解均匀后，向其中加入20μl、0.1M的氯金酸水溶液，混合均匀。将最终混合液置于35℃下72h，最终得到了含透明质酸的抗氧化胶原蛋白水凝胶。

所得含透明质酸的抗氧化胶原蛋白水凝胶的透射电镜图片如附图4。说明含透明质酸的胶原蛋白可以成功的原位还原氯金酸产生具有抗氧化作用的纳米金。

实施例5

取10mg源于牛皮肤的胶原蛋白粉，研磨后与1mg维生素C粉末混合均匀，加入2ml的超纯水，震荡使胶原蛋白溶解并与维生素C充分混合均匀。向含有维生素C的胶原蛋白溶液中加入100μl、0.01M的氯金酸水溶液，混合均匀。将最终混合液置于37℃下72h，最终得到了含维生素C的抗氧化胶原蛋白水凝胶。将得到的胶原蛋白凝胶真空冷冻干燥，得到胶原凝胶粉末。

将源自于牛皮肤的胶原蛋白粉与制得的胶原凝胶粉末进行比较，两者的蛋白二级结构没有发生变化，说明反应条件温和，蛋白活性未发生明显变化。胶原蛋白粉及胶原凝胶粉的圆二色光谱图如附图5，A为源于牛皮肤的胶原蛋白的圆二色谱，B为所制备的含维生素C的抗氧化胶原凝胶粉的圆二色谱。

实施例6

取2mg提取于鱼皮的胶原蛋白溶于1ml水溶液中完全溶解。配制0.1M的氯化金水溶液，向上述胶原蛋白溶液中添加20μl的氯化金水溶液，混合均匀。静置于37℃下72h后形成含纳米金的胶原凝胶，将所制备的胶原凝胶透析过夜。

配制2mg/ml的单宁酸水溶液，通过渗析的方式向透析处理后的胶原凝胶中加入0.05mg的单宁酸。静置24h，使体系均匀，最终制得含单宁酸的抗氧化胶原凝胶。

含单宁酸的抗氧化胶原凝胶的扫描电镜图片如附图6，说明胶原成纤维网状排布，形成致密凝胶。

实施例7

取5mg提取于牛皮肤的胶原蛋白溶于2ml超纯水溶液中，配制0.1M的氯金酸水溶液，向上述胶原蛋白溶液中添加30μl的氯金酸水溶液，混合均匀。静置于37℃下48h后形成含纳米金的胶原凝胶，将所制备的胶原凝胶透析过夜。

配制5mg/ml的甘油水溶液，通过渗析的方式向透析处理后的胶原凝胶中加入1mg的甘油。静置48h，使体系均匀，最终制得含甘油的抗氧化胶原凝胶。

含甘油的抗氧化胶原凝胶的扫描电镜图片如附图7。附图7说明了胶原蛋白可成功的原位还原氯金酸形成纳米金，纳米金附着于胶原蛋白凝胶网络中，分布均匀。

实施例8

配置0.05mmol/L的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)的乙醇溶液，取1.5ml该溶液，分别加入0ml、0.25ml、0.5ml、1ml实例1中制备的胶原凝胶，并加入乙醇至3ml，混合均匀。避光静置30min后，测定样品在517nm的吸光度。DPPH是一种含单电子的稳定自由基，在波长为517nm下具有最大吸收。在抗氧化试剂存在时，DPPH的单电子被捕捉，从而引起517nm处的吸光值下降，且下降程度与抗氧化试剂的量呈线性关系，因此DPPH可用来评价试验样品的抗氧化能力。

含纳米金胶原凝胶的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼的溶液在517nm处的吸光度变化如附图8，从图中可以看出，随着DPPH乙醇溶液中的纳米金颗粒的增多，DPPH在517nm处的吸收峰逐渐下降，说明上述含纳米金颗粒的胶原凝胶有抗氧化特性。

本发明通过上述实施例来说明本发明的产品及详细制备方法，但本发明并不局限于上述产品和详细制备方法，即不意味着本发明必须依赖上述产品和详细制备方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (6)

1.一种含纳米金的胶原凝胶，其特征在于：所述凝胶中包含胶原蛋白分子和纳米金颗粒；所述胶原蛋白分子为人胶原蛋白、牛皮肤胶原蛋白、牛跟腱胶原蛋白、鱼皮胶原蛋白中的一种或任意两种以上的混合物；

所述胶原凝胶中胶原蛋白分子和纳米金颗粒的质量含量分别为0.1-10%和0.002-2%，其余成分为水；

所述纳米金颗粒的平均粒径为1-50 nm；

所述胶原凝胶的骨架材料为胶原蛋白分子，纳米金颗粒分散在胶原凝胶中;

所述的胶原凝胶中不含有其它交联剂。

2.一种权利要求1所述的一种含纳米金的胶原凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）配制胶原蛋白的水溶液，所述水溶液中胶原蛋白的质量体积浓度为1-10 mg/ml；

（2）向步骤（1）制备的胶原蛋白的水溶液中加入金前驱体，所述金前驱体在溶液中的摩尔浓度为0.1 mM-10 mM；所述金前驱体为氯金酸（HAuCl₄）、氯化金（AuCl₃）中的任意一种或两种混合物；

（3）将步骤（2）所得混合液在25-37 ℃下反应48-72小时，最终得到含有纳米金颗粒的胶原蛋白水凝胶。

3.一种掺杂胶原凝胶，其特征在于含有权利要求1所述含纳米金胶原凝胶以及可掺杂成分；所述可掺杂成分为凡士林、玻尿酸、单宁酸、维生素C中的任意一种或两种以上的混合物。

4.一种权利要求3所述掺杂胶原凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）配制胶原蛋白的水溶液，所述水溶液中胶原蛋白的质量体积浓度为1-10 mg/ml；

（2）向步骤（1）制备的胶原蛋白的水溶液中加入金前驱体，所述金前驱体在溶液中的摩尔浓度为为0.1 mM-10 mM；

（3）向步骤（2）所得溶液中加入可掺杂成分，所述可掺杂成分在溶液中的质量体积浓度为0.1-1 mg/ml；

（4）将步骤（3）所得混合液在25-37 ℃下反应48-72小时，最终得到掺杂有效成分的含纳米金颗粒的胶原蛋白水凝胶。

5.权利要求1-4之一所述的含纳米金胶原凝胶在制备面膜中的应用。

6.根据权利要求5所述的含纳米金胶原凝胶在制备面膜中的应用，其特征在于：所述的面膜具有抗氧化功效。