CN105199012A

CN105199012A - 一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂及其制备方法

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Publication number: CN105199012A
Application number: CN201510741937.9A
Authority: CN
Inventors: 刘晓亚; 诸超; 魏玮; 朱叶; 顾瑶; 胡琼; 卢荣杰
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2015-12-30

Abstract

本发明公开了一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂及其制备方法，属于天然大分子自组装和颗粒乳化剂的制备技术领域。所述颗粒乳化剂的制备方法包括如下步骤：步骤一，将透明质酸(HA)与四丁基氢氧化铵(TBA-OH)进行复配；步骤二，利用2-溴乙醇与7-羟基-4-甲基香豆素进行亲核取代反应制得7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素(HEMC)；步骤三，将步骤一得到的复配物与HEMC在催化剂的作用下进行酯化反应，得到疏水改性的透明质酸(HA-HEMC)；步骤四，将HA-HEMC在选择性溶剂中自组装形成胶体分散液，冷冻干燥得颗粒乳化剂。本发明的基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂具有良好的生物相容性，且能有效地稳定油/水界面，可应用于化妆品、食品、生物医药等领域。

Description

一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂及其制备方法，属于天然大分子自组装和颗粒乳化剂的制备技术领域。

背景技术：

天然大分子透明质酸又名“玻璃酸”，是由两个双糖单位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的一种酸性粘多糖，其广泛分布于软结缔组织细胞外基质中，在皮肤、肺和肠中含量较高。由于透明质酸具有粘弹性、生物相容性、润滑性、可降解性以及特殊保水作用，而被广泛运用在生物医药、食品以及高级化妆品等领域。

国内外对透明质酸的研究很多，但是由于透明质酸具有较强的亲水性、易降解等性质，其运用受到了限制。因此，往往需要对透明质酸进行疏水改性，以扩展其应用范围。Lee等利用紫杉醇疏水改性透明质酸，制得的聚合物在水中自组装形成纳米胶束，可用于封装药物(BioconjugateChem.，2008，19，1319-1325)；等通过芳基或者烯基琥珀酸酐疏水改性透明质酸，制得的聚合物可作为大分子链乳化剂(CarbohydratePolymers，2011，83，173-179)。但是目前基于透明质酸的组装胶体在乳化剂方面的应用尚存在空缺。

本专利公开了一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂及其制备方法。利用香豆素衍生物通过酯化反应对透明质酸进行接枝，得到疏水改性的透明质酸；再将其在选择性溶剂中进行自组装得到胶体颗粒乳化剂。该胶体粒子具有良好的乳化特性、生物相容性以及光响应性，可应用于化妆品、食品以及生物医药等领域。

发明内容：

本发明的目的在于弥补运用透明质酸制备颗粒乳化剂领域的空缺以及提高现有天然大分子胶体颗粒乳化剂的乳化性能，制备出具有保湿、防晒以及乳化性能于一体的颗粒乳化剂。

本发明的设计方案为：

一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂及其制备方法，其特征在于制备过程的反应方程式为：

所述一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂及其制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将透明质酸钠溶于去离子水，在溶液中加入强酸性阳离子交换树脂，搅拌，过滤；滤液用四丁基氢氧化铵调节pH至中性，冷冻干燥后得到透明质酸与四丁基氢氧化铵复配物(HA-TBA)。

步骤二，将7-羟基-4-甲基香豆素、2-溴乙醇、碳酸钾溶于乙醇，进行亲核取代反应，得到7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素(HEMC)。

步骤三，将步骤一中制得的HA-TBA溶于无水二甲亚砜(DMSO)，加入N，N-二环己基碳酰亚胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)，在一定温度下搅拌数小时以活化羧基；再加入HEMC，在一定温度下搅拌反应48h；抽滤，滤液用丙酮进行沉淀，离心得到固体用DMSO溶解，溶液用氯化钠溶液透析(MWCO＝3500Da)一天，再用去离子水透析三至四天。冷冻干燥得到7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素疏水改性的透明质酸(HA-HEMC)。

所述HA-TBA中羧酸基团与7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素的摩尔比为1∶1～1∶6；所述HA-TBA中羧酸基团与N，N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1∶1∶1～1∶6∶2。

所述的一定温度是25℃～60℃。

所述的数小时是2～8h。

所述的丙酮作为沉淀剂，反应液体积与丙酮的体积比为1∶5～1∶10。

步骤四，取一定量HA-HEMC溶于DMSO形成溶液，搅拌下滴加水，自组装形成胶体分散液；进行透析，然后冷冻干燥得颗粒乳化剂。

所述HA-HEMC的DMSO溶液的浓度范围为1mg/mL～20mg/mL。本发明的主要优点在于：

(1)利用天然大分子透明质酸作为原料，其具有良好的生物相容性、保湿性等，是一种公认的天然保湿因子，被广泛运用于高级化妆品中。

(2)与传统天然大分子乳化剂相比，制得的胶体颗粒乳化剂乳化效果更好，乳液的稳定性更佳。

(3)利用具有光敏性的香豆素类化合物对透明质酸进行接枝改性，使制得的颗粒乳化剂集“保湿”和“防晒”功能于一体，具有高附加值，在高档化妆品配方中极具应用价值和前景。

附图说明：

图1HA、HEMC和HA-HEMC的紫外吸收谱图

图2HA-HEMC胶体粒子的TEM图像

图3不同浓度的颗粒乳化剂的水分散液(单位：mg/mL)乳化白油的乳液表观图

图4不同浓度的颗粒乳化剂的水分散液(分别为(a)0.2mg/ml；(b)0.3mg/ml；(c)0.5mg/ml；(d)1.0mg/ml)乳化白油的乳液滴显微镜照片。

具体实施方式：

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于此。

实施例1：

(1)透明质酸与四丁基氢氧化铵复配物(HA-TBA)的制备

将1.0g透明质酸钠(分子量为11kDa)溶于去离子水制备成1wt％的溶液，在常温下搅拌至完全溶解，在溶液中加入3.0g强酸性阳离子交换树脂(H型，IR-120)，搅拌5h后，过滤除去强酸性阳离子交换树脂；滤液用25％的四丁基氢氧化铵调节pH至7.0～7.03；冷冻干燥得到透明质酸与四丁基氢氧化铵复配物。

(2)7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素(HEMC)的制备

将5.0g7-羟基-4-甲基香豆素、5.0g2-溴乙醇、3.0g碳酸钾溶于50mL乙醇，在85℃下回流24h；反应结束后，用水溶解碳酸钾，用乙醚进行萃取；用无水硫酸镁干燥有机层，抽滤除去固体；溶液进行旋蒸除去溶剂，真空干燥得到7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素。

(3)HEMC改性透明质酸的合成

称取0.5gHA-TBA溶于10mL无水DMSO，待完全溶解后加入0.6599gDCC和0.2281gDMAP，在60℃下搅拌3h以活化羧基；再称取1.0736gHEMC加入到反应液中，在60℃下反应48h。

将反应液抽滤除去不溶物，滤液用丙酮进行沉淀，离心重复2次；离心得到的固体用10～15mLDMSO溶解，溶液用氯化钠溶液透析(MWCO＝3500Da)一天，再用去离子水透析三至四天以除去未反应的单体和杂质；冷冻干燥即可得到HEMC改性的透明质酸(HA-HEMC)。

(4)HA-HEMC胶体粒子的制备

取0.01gHA-HEMC溶于1mLDMSO形成溶液，搅拌下匀速缓慢滴加水，自组装形成胶体分散液；进行透析，冷冻干燥得颗粒乳化剂。

本实施例的实施效果：图1是HA、HEMC和HA-HEMC的紫外吸收谱图。将HA-HEMC配成0.5mg/mL的溶液，HEMC配成0.1mg/mL的DMSO溶液以及HA配成0.1mg/ml的水溶液，利用紫外分光光度计进行检测，可见HEMC和HA-HEMC在325nm左右都具有吸收峰，说明改性成功。

图2是HA-HEMC胶体粒子的TEM图像。将HA-HEMC胶体分散液稀释至0.2mg/mL，滴于铜网上，室温干燥后在透射电镜下观察胶体粒子的形态，如图所示，胶体粒子成球形。

图3为以不同浓度的颗粒乳化剂的水分散液(浓度单位为mg/ml)为水相，与等体积的白油混合，经高速分散机在8000rpm/min转速下混合均质2min得到乳液的表观照片。如图所示，随着颗粒乳化剂用量的增加乳化效果更好。

图4为不同浓度的颗粒乳化剂的水分散液(分别为(a)0.2mg/ml；(b)0.3mg/ml；(c)0.5mg/ml；(d)1.0mg/ml)乳化白油的乳液滴显微镜照片。如图所示，制备的乳液为水包油型乳液，乳液滴具有较好的球形微结构，表明所制备的颗粒乳化剂具有较好的乳化性能。

实施例2：

(1)透明质酸与四丁基氢氧化铵复配物(HA-TBA)的制备，方法同实施例一中步骤(1)。

(2)7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素(HEMC)的制备，方法同实施例一中步骤(2)。

(3)HEMC改性透明质酸的合成

称取0.5gHA-TBA溶于10mL无水DMSO，待完全溶解后加入0.9898gDCC和0.2281gDMAP，在60℃下搅拌3h以活化羧基。再称取1.0736gHEMC加入到反应液中，在60℃下反应48h。

将反应液抽滤除去不溶物，滤液用丙酮进行沉淀，离心重复2次；离心得到的固体用10～15mLDMSO溶解，溶液用氯化钠溶液透析(MWCO＝3500Da)一天，再用去离子水透析三至四天以除去未反应的单体和杂质；冷冻干燥得到HEMC改性的透明质酸(HA-HEMC)。

(4)HA-HEMC胶体粒子的制备，方法同实施例一中步骤(4)。

实施例3：

(3)HEMC改性透明质酸的合成

称取0.5gHA-TBA溶于10mL无水DMSO，待完全溶解后加入0.6599gDCC和0.2144gDMAP，在60℃下搅拌3h以活化羧基；再称取0.6599gHEMC加入到反应液中，在60℃下反应48h。

处理方法同实施例一中步骤(3)。

(4)HA-HEMC胶体粒子的制备，方法同实施例一中步骤(4)。

实施例4：

(3)HEMC改性透明质酸的合成，方法同实施例一中步骤(3)。

(4)HA-HEMC胶体粒子的制备

取0.005gHA-HEMC溶于1mLDMSO形成溶液，搅拌下匀速缓慢滴加水，自组装形成胶体分散液；进行透析，冷冻干燥得颗粒乳化剂。

Claims

1.一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂，其特征在于，其化学结构式如下：

其中，n为聚合度，透明质酸的分子量约为11kDa～50kDa。

2.根据权利要求1所述的一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述HA-TBA中羧酸基团与7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素的摩尔比为1∶1～1∶6；所述HA-TBA中羧酸基团与N，N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1∶1∶1～1∶6∶2。

4.根据权利要求2所述的一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述的一定温度是25℃～60℃。

5.根据权利要求2所述的一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述的数小时为2～8h。

6.根据权利要求2所述的一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述的丙酮作为沉淀剂，反应液体积与丙酮的体积比为1∶5～1∶10。

7.根据权利要求2所述的一种基于疏水改性透明质酸自组装胶体的颗粒乳化剂的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述HA-HEMC的DMSO溶液的浓度范围为1mg/mL～20mg/mL。