CN110644232B - 一种天然抗菌保水面膜的制备方法 - Google Patents

一种天然抗菌保水面膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种天然抗菌保水面膜的制备方法，包括(1)将一定量聚谷氨酸和聚赖氨酸完全溶解于5v/v％三氟乙酸溶液，搅拌均匀，得到纺丝液；(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到PGA/PL纳米纤维膜；(3)将PGA/PL纳米纤维膜经等离子处理器处理活化；(4)活化的纳米纤维浸泡在二十八烷醇脂酶溶液中进行负压闪爆，之后进行酯化接枝反应，离心冻干。本发明制备的面膜环保可降解，且对皮肤具有高效的吸水保湿激活的作用，能够用于高级化妆品和面膜中。

Description

一种天然抗菌保水面膜的制备方法
技术领域
本发明涉及生物化工及化妆品领域，具体涉及一种天然抗菌保水面膜的制备方法。
背景技术
目前市场上的美容护肤面膜基本都是采用化工合成纤维无纺布或人造纤维无纺布经折叠、装袋、注入浸泡液、封口等工序制造而成的，但合成纤维无纺布或人造纤维无纺布都普遍存在降解问题，且不能再生利用，消费者使用后易造成环境污染。无纺布的纤维以及胶粘剂在浸泡液长期浸泡下会部分溶解，因此降低了面膜的使用效果，甚至会造成消费者过敏现象。另外，常用面膜的浸泡液是使用高分子合成树脂增稠的，消费者使用后会有紧绷感，使用时会有不舒适感。合成纤维无纺布或人造纤维无纺布基质的面膜，由于浸泡液存在营养物质和大量水分，容易产生微生物和细菌，因此直接影响到面膜的保质期，特别是生物活性的有效期。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种天然抗菌保水面膜的制备方法，本发明制备得到的面膜具有更好地保水激活皮肤细胞功能。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种天然抗菌保水面膜的制备方法，包括如下步骤：
S1：将聚谷氨酸和聚赖氨酸溶解于三氟乙酸溶液，搅拌均匀，得到纺丝液；
S2：采用所述纺丝液进行静电纺丝，得到PGA/PL纳米纤维膜；
S3：将所述PGA/PL纳米纤维膜经等离子体处理活化，得活化纳米纤维膜；
S4：将步骤S3得到的纳米纤维膜浸泡在二十八烷醇脂酶溶液中进行负压闪爆，酯化接枝反应后离心冻干，得天然抗菌保水面膜。
优选的，步骤S1中，所述聚谷氨酸的规格为平均分子量200～1000kDa，聚赖氨酸的规格为平均分子量3000～4000Da。
优选的，步骤S1中，所述纺丝液中聚谷氨酸的浓度为5～20g/L，聚赖氨酸的浓度为4～10g/L。
优选的，步骤S2中，所述静电纺丝工艺中，注射器规格为10ml，针头规格为平头，7号针，电压为12～20KV，距离为7～10cm，进样速率为0.3～1.0ml/h，温度为25～35℃。
优选的，步骤S3中，所述等离子体处理的条件为：气体采用氮气或氧气，处理功率为250～300W，压强为50～60Pa，处理时间为10～15min。
优选的，步骤S4中，所述的二十八烷醇脂酶溶液中溶剂为乙醇，二十八烷醇浓度为4～8g/L，脂酶浓度为20～50g/L。
优选的，步骤S4中，所述的脂酶活力为30～80U/mg。
优选的，步骤S4中，负压闪爆的真空度为0.100～0.024mBar。
优选的，步骤S4中，酯化接枝反应的浸泡浴比为1:100～1:300，反应温度为35～40℃，反应时间为12～24h。
优选的，步骤S4中，所述冻干的温度为-30～-20℃，真空度为0.100～0.024mBar，冻干时间为3～5d。
本发明与现有技术相比，本发明提供的制备方法利用多项技术，包括静电纺丝技术、低温等离子处理技术、负压闪爆技术等，这些技术的使用使二十八烷醇在聚谷氨酸上的酯化接枝效率大大提高，负载量更大，制得的面膜能够更好地发挥二十八烷醇活化皮肤细胞的作用：
1)将聚谷氨酸的活性羧基与聚赖氨酸的活性氨基酰胺化，调节面膜的水溶性和力学性能。同时对两者适当配比，羧基多于氨基，剩余的羧基能够与二十八烷醇发生酯化反应，使面膜具有较强的亲肤性，不会有生硬感。
2)利用聚赖氨酸的抗菌防腐性能，使得面膜具有抗菌特性。
3)通过负压闪爆技术，将二十八烷醇脂酶溶液渗透进纤维结构中，由于二十八烷醇不溶于水，因此通过该技术可以使二十八烷醇更高效地到达羧基基团周围，提高二十八烷醇的生物利用度。
4)本发明采用低温等离子处理技术处理纳米纤维，使聚谷氨酸分子的羧基活化，更易发生酯化反应，可以结合更多的二十八烷醇，大大提高二十八烷醇的丰度。
附图说明
图1本发明实施例及对比例处理下的小鼠L929成纤维细胞增殖率；
图2本发明实施例及对比例纳米纤维保湿试验结果。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明采用的技术方案如下：
一种天然抗菌保水面膜的制备方法，包括如下步骤：
S1：将聚谷氨酸和聚赖氨酸溶解于三氟乙酸溶液，搅拌均匀，得到纺丝液；
S2：采用所述纺丝液进行静电纺丝，得到PGA/PL纳米纤维膜；
S3：将所述PGA/PL纳米纤维膜经等离子体处理活化，得活化纳米纤维膜；
S4：将步骤S3得到的纳米纤维膜浸泡在二十八烷醇脂酶溶液中进行负压闪爆，酯化接枝反应后离心冻干，得天然抗菌保水面膜。
首先，将聚谷氨酸和聚赖氨酸溶解于三氟乙酸溶液，搅拌均匀，得到纺丝液。本发明中对聚谷氨酸和聚赖氨酸的来源不作限制，均可采用本领域普通技术人员熟知的市售商品。聚谷氨酸是由微生物合成的一种细胞外天然高分子聚合物材料，它是由L-谷氨酸的α-氨基和γ-羧基之间通过脱水缩合作用所构成的同聚酰胺，分子量通常在100kDa到1000kDa之间。在适宜条件下，聚谷氨酸可以被生物体内广泛存在的γ-谷氨酰转肽酶催化降解，产物为无害的谷氨酸。在聚谷氨酸分子链中存在大量游离的活性α-羧基，使得聚谷氨酸在中性pH条件下表面带负电荷，因而具有优良的水溶性和较强的吸附性。本发明中聚谷氨酸的规格优选为平均分子量200-1000kDa，更优选为平均分子量600kDa。聚赖氨酸为淡黄色粉末、吸湿性强，略有苦味，是赖氨酸的直链状聚合物。它不受pH值影响，对热稳定，能抑制耐热菌，故加入后可热处理。但遇酸性多糖类、盐酸盐类、磷酸盐类、铜离子等可能因结合而使活性降低。与盐酸、柠檬酸、苹果酸、甘氨酸和高级脂肪甘油酯等合用又有增效作用。分子量在3600～4300之间的聚赖氨酸其抑菌活性最好，当分子量低于1300时，聚赖氨酸失去抑菌活性。因此，本发明中聚赖氨酸的规格优选为平均分子量3000～4000Da，更优选为平均分子量3500Da。本发明步骤S1制备得到的纺丝液中聚谷氨酸的浓度优选为5～20g/L，更优选为15g/L，聚赖氨酸的浓度优选为4～10g/L，更优选为6g/L。
得到纺丝液后，进行静电纺丝，得到PGA/PL纳米纤维膜。本发明中，静电纺丝工艺中，使用的注射器规格优选为10ml，针头规格优选为平头，7号针；静电纺丝条件优选为，电压优选为12～20KV，更优选为18KV，距离优选为7～10cm，更优选为9cm，进样速率优选为0.3～1.0ml/h，更优选为0.5ml/h，温度优选为25～35℃，更优选为30℃。
得到PGA/PL纳米纤维膜后，进行等离子处理器处理活化，得活化纳米纤维膜。等离子体处理的条件为：气体优选采用氮气或氧气，更优选为氧气，处理功率优选为250～300W，更优选为280W，压强优选为50～60Pa，更优选为55Pa，处理时间优选为10～15min，更优选为12min。
得到活化纳米纤维膜后，将其浸泡在二十八烷醇脂酶溶液中进行负压闪爆，酯化接枝反应后离心冻干，得天然抗菌保水面膜。本发明中二十八烷醇脂酶溶液可由二十八烷醇和脂酶溶于乙醇而得到，其中，二十八烷醇浓度优选为4～8g/L，更优选为6g/L，脂酶浓度优选为20～50g/L，更优选为40g/L；所述的脂酶活力优选为30～80U/mg，更优选为50U/mg；负压闪爆的真空度优选为0.100～0.024mBar，更优选为0.050mBar；所述的酯化接枝反应的浸泡浴比优选为1:100～300，更优选为1:200，反应温度优选为35～40℃，更优选为37℃，反应时间优选为12～24h，更优选为18h。冻干的温度优选为-30～-20℃，更优选为-25℃，真空度优选为0.100～0.024mBar，更优选为0.050mBar，冻干时间优选为3-5d，更优选为4d。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种天然抗菌保水面膜制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1：
S1、称取1.5g平均分子量600kDa聚谷氨酸和0.6g平均分子量3500Da聚赖氨酸完全溶解于100ml 5％(v/v)三氟乙酸溶液，搅拌均匀，得到纺丝液；
S2、采用纺丝液进行静电纺丝，使用的注射器规格为10ml，针头规格为平头，7号针；静电纺丝条件为，电压18KV，距离9cm，进样速率0.5ml/h，温度30℃得到PGA/PL纳米纤维膜；
S3、将PGA/PL纳米纤维膜经等离子处理器处理活化，等离子体处理的条件为：气体采用氧气，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为12min；
S4、将步骤S3得到的纳米纤维膜浸泡在含有6g/L二十八烷醇、40g/L活力为50U/mg脂酶的二十八烷醇脂酶乙醇溶液中进行负压闪爆，负压闪爆的真空度为0.050mBar，之后进行酯化接枝反应，接枝反应的浸泡浴比为1:200，浸泡温度为37℃，浸泡时间为18h；
S5、将完成接枝反应的纳米纤维膜离心之后冻干，温度为-25℃，真空度为0.050mBar，冻干时间为4d，即得一种天然抗菌保水面膜。
实施例2：
S1、称取0.5g平均分子量200kDa聚谷氨酸和0.4g平均分子量3000Da聚赖氨酸完全溶解于100ml 5％(v/v)三氟乙酸溶液，搅拌均匀，得到纺丝液；
S2、采用纺丝液进行静电纺丝，使用的注射器规格为10ml，针头规格为平头，7号针；静电纺丝条件为，电压12KV，距离7cm，进样速率0.3ml/h，温度25℃得到PGA/PL纳米纤维膜；
S3、将PGA/PL纳米纤维膜经等离子处理器处理活化，等离子体处理的条件为：气体采用氮气，处理功率为250W，压强50Pa，处理时间为10min；
S4、将步骤S3得到的纳米纤维膜浸泡在含有4g/L二十八烷醇、20g/L活力为30U/mg脂酶的二十八烷醇脂酶乙醇溶液中进行负压闪爆，负压闪爆的真空度为0.100mBar，之后进行酯化接枝反应，接枝反应的浸泡浴比为1:100，浸泡温度为35℃，浸泡时间为12h；
S5、将完成接枝反应的纳米纤维膜离心之后冻干，温度为-30℃，真空度为0.100mBar，冻干时间为3d，即得一种天然抗菌保水面膜。
实施例3：
S1、称取2.0g平均分子量1000kDa聚谷氨酸和1.0g平均分子量4000Da聚赖氨酸完全溶解于100ml 5％(v/v)三氟乙酸溶液，搅拌均匀，得到纺丝液；
S2、采用纺丝液进行静电纺丝，使用的注射器规格为10ml，针头规格为平头，7号针；静电纺丝条件为，电压20KV，距离10cm，进样速率1.0ml/h，温度35℃得到PGA/PL纳米纤维膜；
S3、将PGA/PL纳米纤维膜经等离子处理器处理活化，等离子体处理的条件为：气体采用氧气，处理功率为300W，压强60Pa，处理时间为15min；
S4、将步骤S3得到的纳米纤维膜浸泡在含有8g/L二十八烷醇、50g/L活力为80U/mg脂酶的二十八烷醇脂酶乙醇溶液中进行负压闪爆，负压闪爆的真空度为0.024mBar，之后进行酯化接枝反应，接枝反应的浸泡浴比为1:300，浸泡温度为40℃，浸泡时间为24h；
S5、将完成接枝反应的纳米纤维膜离心之后冻干，温度为-20℃，真空度为0.024mBar，冻干时间为5d，即得一种天然抗菌保水面膜。
对比例1：
1、称取1g平均分子量800kDa聚谷氨酸完全溶解于100ml 5％(v/v)三氟乙酸溶液，搅拌均匀，得到纺丝液；
2、采用纺丝液进行静电纺丝，使用的注射器规格为10ml，针头规格为平头，7号针；静电纺丝条件为，电压15KV，距离8cm，进样速率0.5ml/h，温度30℃得到聚谷氨酸纳米纤维；
3、将聚谷氨酸纳米纤维经等离子处理器处理活化，等离子体处理的条件为：气体采用氧气，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为15min；
4、将步骤三得到的纳米纤维冻干，温度为-30℃，真空度为0.024mBar，冻干时间为4d，即得一种面膜。
对比例2：
1、称取1g平均分子量800kDa聚谷氨酸完全溶解于100ml 5％(v/v)三氟乙酸溶液，搅拌均匀，得到纺丝液；
2、采用纺丝液进行静电纺丝，使用的注射器规格为10ml，针头规格为平头，7号针；静电纺丝条件为，电压15KV，距离8cm，进样速率0.5ml/h，温度30℃得到聚谷氨酸纳米纤维；
3、将聚谷氨酸纳米纤维经等离子处理器处理活化，等离子体处理的条件为：气体采用氧气，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为15min；
4、将步骤三得到的纳米纤维浸泡在含有6g/L二十八烷醇、200U/ml脂酶和2g/L硫酸镁的二十八烷醇脂酶溶液中进行酯化接枝反应，接枝反应的浸泡浴比为1:200，浸泡温度为37℃，浸泡时间为24h；
5、将完成接枝反应的纳米纤维离心，离心重力加速度为10000g，时间10min，之后冻干，温度为-30℃，真空度为0.024mBar，冻干时间为4d，即得一种面膜。
对比例3：
1、称取1g平均分子量800kDa聚谷氨酸完全溶解于100ml 5％(v/v)三氟乙酸溶液，搅拌均匀，得到纺丝液；
2、采用纺丝液进行静电纺丝，使用的注射器规格为10ml，针头规格为平头，7号针；静电纺丝条件为，电压15KV，距离8cm，进样速率0.5ml/h，温度30℃得到聚谷氨酸纳米纤维；
3、将步骤二得到的纳米纤维浸泡在含有6g/L二十八烷醇、200U/ml脂酶和2g/L硫酸镁的二十八烷醇脂酶溶液中进行负压闪爆，负压闪爆的真空度为0.024mBar，之后进行酯化接枝反应，接枝反应的浸泡浴比为1:200，浸泡温度为37℃，浸泡时间为24h；
4、将完成接枝反应的纳米纤维离心，离心重力加速度为10000g，时间10min，之后冻干，温度为-30℃，真空度为0.024mBar，冻干时间为4d，即得一种面膜。
纤维细胞增殖试验：
将实施例与对比例中的聚谷氨酸纳米纤维铺于96孔板底，再将小鼠L929成纤维细胞以1×105/ml的密度种植于96孔板，每孔100μl，每组5个复孔，置于5％CO2、37℃恒温培养箱中培养24h后吸除培养液，每孔加入20μL用PBS配成的MTT(5mg/ml)，放置于5％CO2、37℃恒温培养箱中3h，加入150μl DMSO后震荡10min，置于酶标仪570nm读取吸光度OD值，求出各组OD平均值，判断细胞增殖情况，结果如图1所示。
从图1中可以看出，实施例的面膜，可以有效促进成纤维细胞增殖，其效果优于对比例促进细胞增殖的效果。表明本发明所制备的面膜具有良好的激活皮肤细胞新陈代谢的作用。
保湿试验：
精确称取实施例及对比例面膜，饱和吸水后称重，计算饱和吸水量w0然后将饱和吸水的面膜放在培养皿中铺开，在20℃，70％相对湿度下，每隔1h利用精密分析天平进行称重，计算失水量w1。为了控制湿度，实验选用在干燥器中放置氯化铵的饱和溶液来控制湿度。其中，保湿率(％)＝(w0-w1)/w0×100％
从图2可知，本发明实施例的面膜保湿性能明显优于对比例，表明本发明所制备的面膜具有良好的保湿性能。
抗菌性能测试
精确称取0.75g实施例与对比例的面膜，置于无菌锥形瓶中。将7组分别加入70ml0.03mol/l磷酸盐缓冲液和5ml 1×105/ml金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌菌液，在37℃、200r/min条件下，振荡培养16h，分别于0h、16h取样，用平板计数法测定活菌数，每组重复3次，根据以下公式计算平均抑菌率，结果见表。
抑菌率X(％)＝(A-B)/×A×100％
式中：A、B分别为0d、7d样品的活菌数。
表1抗菌性能测试结果
金黄色葡萄球菌抑菌率 大肠杆菌抑菌率 白色念珠菌抑菌率
实施例1 100.00％ 100.00％ 100.00％
实施例2 95.33±1.02％ 96.29±1.29％ 95.57±2.29％
实施例3 92.25±5.21％ 91.37±3.97％ 95.22±3.10％
对比例1 53.23±9.27％ 57.75±7.23％ 52.59±5.26％
对比例2 31.13±9.41％ 50.05±9.20％ 59.72±7.26％
对比例3 29.20±2.27％ 29.03±5.02％ 39.07±9.37％
由表1可知，本发明所制备的面膜能很好地抑制细菌的生长，而对比例抑菌效果较差。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种天然抗菌保水面膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将聚谷氨酸和聚赖氨酸溶解于三氟乙酸溶液，搅拌均匀，得到纺丝液；所述聚谷氨酸的规格为平均分子量200～1000kDa，聚赖氨酸的规格为平均分子量3000～4000Da；所述纺丝液中聚谷氨酸的浓度为5～20g/L，聚赖氨酸的浓度为4～10g/L；
S2：采用所述纺丝液进行静电纺丝，得到PGA/PL纳米纤维膜；
S3：将所述PGA/PL纳米纤维膜经等离子体处理活化，得活化纳米纤维膜；
S4：将步骤S3得到的纳米纤维膜浸泡在二十八烷醇脂酶溶液中进行负压闪爆，酯化接枝反应后离心冻干，得天然抗菌保水面膜。
2.根据权利要求1所述的一种天然抗菌保水面膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述静电纺丝工艺中，注射器规格为10mL ，针头规格为平头，7号针，电压为12～20kV ，距离为7～10cm，进样速率为0.3～1.0mL /h，温度为25～35℃。
3.根据权利要求1所述的一种天然抗菌保水面膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述等离子体处理的条件为：气体采用氮气或氧气，处理功率为250～300W，压强为50～60Pa，处理时间为10～15min。
4.根据权利要求1所述的一种天然抗菌保水面膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述的二十八烷醇脂酶溶液中溶剂为乙醇，二十八烷醇浓度为4～8g/L，脂酶浓度为20～50g/L。
5.根据权利要求1或4所述的一种天然抗菌保水面膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述的脂酶活力为30～80U/mg。
6.根据权利要求1所述的一种天然抗菌保水面膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，负压闪爆的真空度为0.100～0.024mBar。
7.根据权利要求1所述的一种天然抗菌保水面膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，酯化接枝反应的浸泡浴比为1:100～1:300，反应温度为35～40℃，反应时间为12～24h。
8.根据权利要求1所述的一种天然抗菌保水面膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述冻干的温度为-30～-20℃，真空度为0.100～0.024mBar，冻干时间为3～5d。
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