CN105686971A - 一种聚氨基酸凝胶剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚氨基酸凝胶剂及其制备方法和应用；所述聚氨基酸凝胶剂是用以质量百分数计的1％～8％的γ-聚谷氨酸、1％～4％ε-聚赖氨酸、3％-18％α-环糊精、70％～95％水以及佘量的功能成分制备而成。本发明所述的聚氨基酸凝胶剂可以应用于面膜或乳液、营养霜、精华素、眼霜、护手霜、洗发膏、护发素、防晒霜中，作为添加剂；也可以作为免洗型面膜使用，还可以进行辐照后得到双网络结构的聚氨基酸水凝胶面膜。本发明通过大分子自组装及化学交联获得膏状聚氨基酸凝胶剂，提高聚合物水凝胶的机械强度，避免聚合过程中使用引发剂而引入的有害化学物质。

Description

一种聚氨基酸凝胶剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及生物高分子日化产品领域，具体涉及一种聚氨基酸凝胶剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前市场上的面膜可总结归类为以下几个类型：水洗面膜、硬膜、软膜、膏状面膜、敷贴式面膜等，分别有使用繁琐、具有一定危险性、对皮肤造成伤害等。现有流行的无纺布和蚕丝面膜，精华液滴落，保湿效果较差，透气性较差等缺点。γ-聚谷氨酸和ε-聚赖氨酸是目前仅有的两种自然存在的氨基酸均聚物，二者都是通过微生物发酵法制得的，在生物体内能降解为氨基酸单体，被机体吸收，无毒副作用。γ-聚谷氨酸、ε-聚赖氨酸与α-环糊精相较于传统凝胶材料优势明显，三者皆收录在2014年6月国家食品药品监督管理总局发布的已使用化妆品原料名称目录中，生物相容性优良，不会引起机体的排斥反应。

生物高分子在凝胶材料中的应用成为了研究热点，但水凝胶面膜的效果和制备方法还存在一些不足。CN201310676374.0公开了一种基于γ-聚谷氨酸与ε-聚赖氨酸交联聚合物的水凝胶，因其良好的生物相容性，可广泛应用于创伤敷料等医疗卫生用品等。但化学交联剂的使用带来了安全隐患并破坏了ε-聚赖氨酸的抗菌功能，该水凝胶组分单一造成功能性、强度、韧性等方面不足，使用便利性较差等。CN201310078026.3公开了一种以聚电解质(例如：透明质酸、聚谷氨酸、硫酸软骨素和聚赖氨酸)合成第一网络水凝胶，此水凝胶浸泡在双键功能化聚乙二醇水溶液中一段时间后取出，进行交联得到高强度的双网络水凝胶，可以作为组织工程/修复支架材料等，由于制备的双网络水凝胶机械强度较大，透气性差不适合用于制作面膜敷料。CN201110000326.0公开了一种辐射交联水凝胶的制备方法，包括：配制不同质量浓度1～10％wt的聚L-谷氨酸水溶液，通过电子束高能辐射使高分子链间发生交联。但单一的γ-聚谷氨酸制备的水凝胶，不具备抗菌功能、剂型单一、应用领域狭小，不符合新型零添加护肤品要求。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种聚氨基酸凝胶剂，通过大分子自组装及化学交联获得膏状聚氨基酸凝胶剂，提高聚合物水凝胶的机械强度，避免聚合过程中使用引发剂而引入的有害化学物质。

本发明的另一目的在于提供一种聚氨基酸凝胶剂的制备方法，通过控制原料组分的比例和自组装技术参数，获得一种对人体无任何毒副作用且生物可降解的生物高分子凝胶剂。

本发明的第三个目的在于提供氨基酸凝胶剂在制备面膜等护肤品中的应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种聚氨基酸凝胶剂，其是用以质量百分数计的以下组分制备而成：

γ-聚谷氨酸：1％～8％；

ε-聚赖氨酸：1％～4％；

α-环糊精：3％-18％；

水：70％～95％；

功能成分：佘量。

进一步的方案中，本发明所述的聚氨基酸凝胶剂是用以质量百分数计的以下组分制备而成：

γ-聚谷氨酸：2％～5％；

ε-聚赖氨酸：2％～4％；

α-环糊精：8％-15％；

水：78％～85％；

功能成分：佘量。

进一步的方案中，本发明所述的γ-聚谷氨酸的分子量为50万～220万道尔顿；所述ε-聚赖氨酸的分子量为2000～5500道尔顿。

进一步的方案中，本发明所述的功能成分为香蜂花叶提取物、药用婆婆纳提取物、小分子γ-聚谷氨酸、透明质酸、五肽-1、六肽-11、维生素C、生物糖胶-1、水解小核菌胶、欧百里香提取物、马芷苋提取物、抗坏血酸磷酸酯钠、药用层孔菌提取物中的一种或两种以上；每种功能添加量为0.01％-1％wt。

一种聚氨基酸凝胶剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将上述组分投入具备搅拌功能的反应器中，加入少量的盐酸或氢氧化钠调节溶液的pH至3-13，搅拌15～60min，重复调节溶液pH，室温静置12～36h，完成大分子自组装，并形成膏体状的聚氨基酸凝胶剂。

本发明所述的聚氨基酸凝胶剂在制备面膜或乳液、营养霜、精华素、眼霜、护手霜、洗发膏、护发素、防晒霜中的应用。

一种聚氨基酸水凝胶面膜其是由本发明所述的聚氨基酸凝胶剂的制成的双网络水凝胶，所述双网络水凝胶包括至少一层由环糊精形成的自组装生物高分子水凝胶层和至少一层由γ-聚谷氨酸和ε-聚赖氨酸形成的聚合物水凝胶层；所述功能成分分别均匀渗透在自组装生物高分子水凝胶层和聚合物水凝胶层中。

一种制备聚氨基酸水凝胶面膜的制备方法，该方法步骤如下：

1)将权利要求1-4任一项所述的组分投入具备搅拌功能的反应器中，加入少量的盐酸或氢氧化钠调节溶液的pH至3-13，搅拌15～60min，重复调节溶液pH，室温静置12～36h，完成大分子自组装，并形成膏体状的聚氨基酸凝胶；

2)在上述聚氨基酸凝胶剂中加入功能成分，搅拌均匀后，进行辐照，辐射剂量为5-50kGy，辐射次数为1-3次以加强凝胶剂的机械强度，得到聚氨基酸水凝胶面膜。

1.本发明所述的聚氨基酸凝胶剂采用大分子自组装(α-环糊精)与化学交联(辐照)两者结合的方法制备水凝胶面膜，不需要添加化学引发剂，从而避免引入有毒的化学物质；同时大大提高水凝胶面膜的机械强度和韧性；

2.本发明中本发明选用对人体无任何毒副作用且生物可降解的生物高分子γ-聚谷氨酸和ε-聚赖氨酸，添加一种或几种功能性成分制备双层互穿网络水凝胶面膜，具有保湿、美白、抗敏、祛痘、增加皮肤弹性等显著功效；

3.本发明所述的聚氨基酸水凝胶面膜具有优异的精华液载体功能和良好的透气性，无防腐剂，不存在无纺布或蚕丝膜布的″反吸″现象。

附图说明

图1为本发明所述的双网络结构的聚氨基酸水凝胶面膜的结构示意图；

图2-图4为本发明所述的聚氨基酸水凝胶面膜不同切割方式和开孔示意图；

图5为本发明所述的聚氨基酸凝胶剂对乳液活性成份加乘效果比较结果图；

图6为本发明所述的聚氨基酸水凝胶面膜与无纺布面膜及蚕丝面膜在使用后皮肤水分散失比较结果；

图7为本发明所述的聚氨基酸水凝胶面膜与无纺布面膜及蚕丝面膜在使用后皮肤弹性测试结果；

其中，各附图标记为：1、自组装生物高分子水凝胶层；2、聚合物水凝胶层。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明所述的聚氨基酸凝胶剂，其是用以质量百分数计的以下组分制备而成：

γ-聚谷氨酸：1％～8％；

ε-聚赖氨酸：1％～4％；

α-环糊精：3％-18％；

水：70％～95％；

功能成分：佘量。

进一步的方案中，本发明所述的聚氨基酸凝胶剂是用以质量百分数计的以下组分制备而成：

γ-聚谷氨酸：2％～5％；

ε-聚赖氨酸：2％～4％；

α-环糊精：8％-15％；

水：78％～85％；

功能成分：佘量。

进一步的方案中，本发明所述的γ-聚谷氨酸的分子量为50万～220万道尔顿；所述ε-聚赖氨酸的分子量为2000～5500道尔顿。进一步的，所述的γ-聚谷氨酸与ε-聚赖氨酸都是分别通过自菌株BacillussubtilisPG-8(保藏号CGMCCNO.6324)和StreptomycesalbulusPD-1(保藏号CCTCCNO：M2011043)微生物发酵法制备得到。在本发明中，选用γ-聚谷氨酸和ε-聚赖氨酸作为制备凝胶剂的主要成分；其中，γ-聚谷氨酸是一种水溶性多聚氨基酸，可降解，并具有保湿、美白、抑菌等功效；快速实现深层渗透补水的同时，全面抑制黑色素生成，淡化色斑，持续分解老化角质；而ε-聚赖氨酸是一种高吸水性聚合物，能够吸收大量水分的同时具有抑菌功效。因此，在本发明中采用γ-聚谷氨酸和ε-聚赖氨酸为原料制备的凝胶剂制作成面膜或其他护肤品后具有、抗敏、祛痘、增加皮肤弹性、深层滋养、持久保湿、恢复肌肤、高效美白、改善皱纹等显著功效，并且不需要添加防腐剂，不存在无纺布或蚕丝膜布的″反吸″现象。

进一步的方案中，本发明所述的功能成分为香蜂花叶提取物、药用婆婆纳提取物、小分子γ-聚谷氨酸、透明质酸、五肽-1、六肽-11、维生素C、生物糖胶-1、水解小核菌胶、欧百里香提取物、马芷苋提取物、抗坏血酸磷酸酯钠、药用层孔菌提取物中的一种或两种以上；每种功能添加量为0.01％-1％wt。

一种聚氨基酸凝胶剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将上述组分投入具备搅拌功能的反应器中，加入少量的盐酸或氢氧化钠调节溶液的pH至3-13，搅拌15～60min，重复调节溶液pH，室温静置12～36h，完成大分子自组装，并形成膏体状的聚氨基酸凝胶剂。

本发明所述的聚氨基酸凝胶剂在制备面膜或乳液、营养霜、精华素、眼霜、护手霜、洗发膏、护发素、防晒霜中的应用。

如图1所示，本发明所述的聚氨基酸水凝胶面膜是由本发明所述的聚氨基酸凝胶剂的制成的双网络水凝胶，所述双网络水凝胶包括至少一层由环糊精形成的自组装生物高分子水凝胶层1和至少一层由γ-聚谷氨酸和ε-聚赖氨酸形成的聚合物水凝胶层2；所述功能成分分别均匀渗透在自组装生物高分子水凝胶层1和聚合物水凝胶层2中。

一种制备聚氨基酸水凝胶面膜的制备方法，该方法步骤如下：

1)将权利要求1-4任一项所述的组分投入具备搅拌功能的反应器中，加入少量的盐酸或氢氧化钠调节溶液的pH至3-13，搅拌15～60min，重复调节溶液pH，室温静置12～36h，完成大分子自组装，并形成膏体状的聚氨基酸凝胶；

2)在上述聚氨基酸凝胶剂中加入功能成分，搅拌均匀后，进行辐照，辐射剂量为5-50kGy，辐射次数为1-3次以加强凝胶剂的机械强度，得到聚氨基酸水凝胶面膜。

以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中，所用的原料、试剂以及设备均可以通过购买方式获得。

实施例1

一种聚氨基酸凝胶剂，按质量份数计算，其组成及用量如下：

制备方法具体包括如下步骤：

分别称取上述原料将其投入具备搅拌功能的反应设备中，加入少量的盐酸调至pH6.5，搅拌30min，转速100rpm，再调节料液pH至6.5，室温静置24h成型，得到透明、均匀的流动性聚氨基酸凝胶剂。

得到的性聚氨基酸凝胶剂添加到基础乳液中，对活性成份有显著的加乘保湿效果，使产品保湿效果总体提高45％，并对产品的长效性保湿效果有所提高。

实施例2

一种聚氨基酸凝胶剂，按质量份数计算，其组成及用量如下：

制备方法具体包括如下步骤：：

分别称取上述原料将其投入具备搅拌功能的反应设备中，加入少量的氢氧化钠调至pH8，搅拌40min，转速120rpm，再调节料液pH至8，室温静置30h，得到透明、粘稠的聚氨基酸凝胶剂。

将上述聚氨基酸凝胶剂添加到基础乳液中，对活性成份有显著的加乘保湿效果，使产品保湿效果总体提高45％，并对产品的长效性保湿效果有所提高，达到滋养皮肤、去除细纹、解决轻熟肌五大问题。

实施例3

一种聚氨基酸水凝胶面膜(免洗型膏体)，按质量份数计算，其组成及用量如下：

制备方法具体包括如下步骤：

分别称取上述原料将其投入具备搅拌功能的反应设备中，加入少量的氢氧化钠调至pH10，搅拌30min，转速150rpm，再调节料液pH至10，室温静置30h，得到泛白、均匀的水凝胶膏体。

该实施例所得到的可直接涂抹使用，操作简单。生物大分子可直接降解为氨基酸单体，被皮肤吸收，零添加防腐剂，化妆品安全性有保障。适合快节奏现代城市生活女性，免洗面膜试用28d，明显改善肌肤干燥、蜡黄等问题。

实施例4

一种聚氨基酸水凝胶面膜(双网络结构)，按质量份数计算，其组成及用量如下：

其制备方法包括如下步骤：

分别称取上述原料将其投入具备搅拌功能的反应设备中，加入少量的盐酸调至pH5.8，搅拌25min，转速120rpm，再调节料液pH至5.8，室温静置28h，得到透明、均匀的水凝胶面膜前体，再将水凝胶面膜前体进行辐照交联，辐照剂量为10kGy，得到交联度83％的双网络水凝胶面膜，利用模具开孔后获得成型水凝胶面膜。

实施例5

一种聚氨基酸水凝胶面膜(双网络结构)，按质量份数计算，其组成及用量如下：

其制备方法包括如下步骤：

1)分别称取上述原料将其投入具备搅拌功能的反应设备中，加入少量的氢氧化钠调至pH8，搅拌40min，转速120rpm，再调节料液pH至8，室温静置30h，得到透明、均匀的聚氨基酸水凝胶，

2)将上述水凝胶面膜前体进行辐照交联，辐照剂量为12kGy，得到交联度86％的双网络结构的聚氨基酸水凝胶面膜，利用模具开孔后获得成型聚氨基酸水凝胶面膜。其中面膜的形状可以根据适用者的需求或使用的使用习惯进行分切，例如图2-图4的面膜形状。

该水凝胶面膜美白效果显著，主要成分中γ-聚谷氨酸具有抑制黑色素形成关键酶--酪氨酸酶活性的功能，可从根本上减少皮肤黑色素形成，提亮美白肌肤，经检测发现该水凝胶面膜黑色素抑制率达到88.4％。

性能及效果测试

1.聚氨基酸凝胶剂及其对乳液活性成份加乘效果检测

将本发明所述的聚氨基酸凝胶剂添加到基础乳液中进行效果验证，分别分为基础乳液组、基础乳液+活性成分组、基础乳液+10％聚氨基酸凝胶剂组以及基础乳液+活性成分组+10％聚氨基酸凝胶剂检测结果参见图5。

图5的结果显示，本发明所述的聚氨基酸凝胶剂对活性成份有显著的加乘保湿效果。

2.皮肤水分散失测试

将上述实施例4的聚氨基酸水凝胶面膜与市售的无纺布面膜及蚕丝面膜分给3组试用者进行测试，每组20人，测试结果以平均值计算，结果参见图6。

图6的结果表明：实施例4所述的聚氨基酸水凝胶面膜与蚕丝面膜、无纺布面膜相比，自然条件下水分散失慢一倍以上，面膜使用15-25min期间不会存在反吸现象，且双网络结构孔径中功能成分均匀分布、透气性和吸收效果更好。经检测，聚氨基酸水凝胶面膜的载液量是蚕丝和无纺布面膜的2倍以上，不存在滴液等现象，使用方便；且水分随着使用时间的持久，相对于蚕丝面膜、无纺布面膜，聚氨基酸水凝胶面膜的水分散失速度明显减缓。

3.皮肤弹性测试

将上述实施例4的聚氨基酸水凝胶面膜与市售的无纺布面膜及蚕丝面膜分给3组试用者进行测试，每组20人，测试结果以平均值计算，结果参见图7。

图7结果显示，聚氨基酸水凝胶面膜相对于无纺布面膜及蚕丝面膜能明显增加皮肤弹性功能。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种聚氨基酸凝胶剂，其特征在于，其是用以质量百分数计的以下组分制备而成：

γ-聚谷氨酸：1％～8％；

ε-聚赖氨酸：1％～4％；

α-环糊精：3％-18％；

水：70％～95％；

功能成分：余量。

2.根据权利要求1所述的聚氨基酸凝胶剂，其特征在于，其是用以质量百分数计的以下组分制备而成：

γ-聚谷氨酸：2％～5％；

ε-聚赖氨酸：2％～4％；

α-环糊精：8％-15％；

水：78％～85％；

功能成分：余量。

3.根据权利要求1所述的聚氨基酸凝胶剂，其特征在于，所述γ-聚谷氨酸的分子量为50万～220万道尔顿；所述ε-聚赖氨酸的分子量为2000～5500道尔顿。

4.根据权利要求3所述的聚氨基酸凝胶剂，其特征在于，所述功能成分为香蜂花叶提取物、药用婆婆纳提取物、小分子γ-聚谷氨酸、透明质酸、五肽-1、六肽-11、维生素C、生物糖胶-1、水解小核菌胶、欧百里香提取物、马芷苋提取物、抗坏血酸磷酸酯钠、药用层孔菌提取物中的一种或两种以上；每种功能添加量为0.01％-1％wt。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的聚氨基酸凝胶剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：将上述组分投入具备搅拌功能的反应器中，加入少量的盐酸或氢氧化钠调节溶液的pH至3-13，搅拌15～60min，重复调节溶液pH，室温静置12～36h，完成大分子自组装，并形成膏体状的聚氨基酸凝胶剂。

6.一种如权利要求1-4任一项所述的聚氨基酸凝胶剂在制备面膜或乳液、营养霜、精华素、眼霜、护手霜、洗发膏、护发素、防晒霜中的应用。

7.一种聚氨基酸水凝胶面膜，其特征在于，其是由如权利要求1-4任一项所述的聚氨基酸凝胶剂的制成的双网络水凝胶，所述双网络水凝胶包括至少一层由环糊精形成的自组装生物高分子水凝胶层和至少一层由γ-聚谷氨酸和ε-聚赖氨酸形成的聚合物水凝胶层；所述功能成分分别均匀渗透在自组装生物高分子水凝胶层和聚合物水凝胶层中。

8.一种制备如权利要求7所述的聚氨基酸水凝胶面膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将权利要求1-4任一项所述的组分投入具备搅拌功能的反应器中，加入少量的盐酸或氢氧化钠调节溶液的pH至3-13，搅拌15～60min，重复调节溶液pH，室温静置12～36h，完成大分子自组装，并形成膏体状的聚氨基酸凝胶；

2)在上述聚氨基酸凝胶剂中加入功能成分，搅拌均匀后，进行辐照，辐射剂量为5-50kGy，辐射次数为1-3次以加强凝胶剂的机械强度，得到聚氨基酸水凝胶面膜。