CN112190502A

CN112190502A - 一种透明质酸季铵盐复合物

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Publication number: CN112190502A
Application number: CN202010995179.4A
Authority: CN
Inventors: 陈建英; 王丽丽; 祝美华; 薛松; 张治云; 李永贵
Original assignee: Shandong Academy of Pharmaceutical Sciences
Current assignee: Shandong Academy of Pharmaceutical Sciences
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2040-09-21
Also published as: CN112190502B

Abstract

本发明提供一种具有高附着和高保湿性能的透明质酸季铵盐复合物及其在化妆品和医药领域的应用。本发明复合物的特征在于透明质酸分子中引入了季铵阳离子基团，季铵阳离子取代度在0.1～2.0，且20％～100％季铵阳离子与乳酸成盐。本发明复合物可用于制备具有改善皮肤和毛发、修复角质层的护理产品以及化妆品。

Description

一种透明质酸季铵盐复合物

技术领域

本发明涉及具有高附着和高保湿性能的透明质酸季铵盐复合物，以及所述复合物在改善皮肤和毛发、修复角质损伤等化妆品和医药领域的应用。

背景技术

透明质酸(hyalouronic acid，HA)又名玻璃酸，是由(1-β-4)D-葡糖醛酸和(1-β-3)N-乙酰基-D-氨基葡糖双糖单位重复连接组成的链状聚阴离子黏多糖。商品化HA可以从牛眼、脐带、皮肤、关节滑液和鸡冠等动物组织提取得到，也可以通过细菌发酵获得，现已广泛应用于食品、化妆品以及医疗用品领域。

HA是构成皮肤细胞外基质的主要成分之一，在皮肤组织中具有保水、维持细胞外空间、调节细胞外阳离子的流动和浓度、调节表皮角蛋白细胞的分化和迁移、促进表皮细胞的正常分化、清除自由基等作用。自20世纪80年代开始应用于化妆品，被誉为理想的天然保湿因子，此外，HA还作为皮肤营养、防晒修复、润滑、成膜和增稠的成分添加在化妆品中。

通过提取或发酵生产的天然的HA具有极高的亲水性和黏弹性，应用于皮肤表面有保湿润滑、营养、修复等多种作用。但由于人体皮肤和毛发表面通常带有负电荷，而天然HA为带负电荷的聚阴离子多糖，难以吸附在毛发、皮肤的表面发挥作用。CN101316864(日本资生堂)、CN101715457A(日本丘比)、CN107739417A(扬州中福生物技术有限公司)、CN107556402A(重庆工商大学)等将含季铵基的阳离子基团引入HA，改善了HA在皮肤和毛发表面的附着，从而提高HA保湿润滑、营养、修复等功效。阳离子化加强了HA在皮肤和毛发的附着，但阳离子化度提高到一定程度后，则无法获得令人满意的保湿效果和光滑度。为了解决这一问题，本发明已有技术基础上，将1价阴离子乳酸引入阳离子化HA，取代卤离子、与部分季铵阳离子成盐，克服了现有技术的缺陷，使较高取代度的阳离子化HA也能获得满意的保湿效果和光滑度。本发明制备的透明质酸季铵盐复合物具有高附着和高保湿性能，可广泛用于制备具有改善皮肤和毛发、修复角质层的护理产品以及化妆品。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高附着和高保湿性能的透明质酸季铵盐复合物及其制备方法，以及该复合物在改善皮肤和毛发、修复角质损伤等化妆品和医药领域的应用。

本发明透明质酸季铵盐复合物，其特征在于：①季铵阳离子取代度为0.1～2.0；②20％～80％的季铵阳离子基团与乳酸成盐。

本发明透明质酸季铵盐复合物，其特征还在于所述的季铵阳离子基团以通式(1)表示，

式中，R1～R3表示碳原子数为1-4的烃基，X^-表示乳酸根离子或氯离子。

本发明透明质酸季铵盐复合物，其特征还在于所述的季铵阳离子基团选自带1价正电荷的2-羟基丙基三甲基铵离子，2-羟基丙基三乙基铵离子，2-羟基丙基三丙基铵和/或2-羟基丙基三丁基铵离子，优选带1价正电荷的2-羟基丙基三甲基铵离子。

本发明透明质酸季铵盐复合物，其特征还在于所述的季铵阳离子取代度优选大于0.4而小于1.5，在0.4～1.5之间。

本发明透明质酸季铵盐复合物，其特征还在于所述的季铵阳离子取代度进一步优选大于0.6而小于1.2，在0.6～1.2之间。

本发明透明质酸季铵盐复合物，其特征还在于与乳酸成盐的季铵阳离子基团比例优选为40％～90％，更优选为60％～80％。

本发明透明质酸季铵盐复合物，所述季铵阳离子取代度是指季铵阳离子基团与透明质酸双糖基团的摩尔比，即透明质酸季铵盐复合物中含有通式(1)季铵阳离子基团的摩尔数与(1-β-4)D-葡糖醛酸和(1-β-3)N-乙酰基-D-氨基葡糖双糖的摩尔数的比例。

本发明透明质酸季铵盐复合物，所述与乳酸成盐的季铵阳离子基团比例是指与乳酸结合的季铵阳离子基团与总的季铵阳离子基团的摩尔比，以百分数表示透明质酸季铵盐复合物中含有通式(1)结合了X^-为乳酸根离子的季铵阳离子基团占总的季铵阳离子基团的比例，在本说明书中也称为“乳酸结合率”。

本发明透明质酸季铵盐复合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

①透明质酸和/或其盐与阳离子化剂在碱性含水介质中于20℃～60℃反应0.5～24小时；

②加入含有乳酸和/或其盐的水溶液溶解并稀释反应产物；

③加入3～10倍体积的乙醇和/或丙酮沉淀和洗涤产物；

④于20℃～80℃减压干燥2～24小时。

上述制备方法步骤①中，所述的阳离子化剂选自3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵，3-氯-2-羟基丙基三乙基氯化铵，3-氯-2-羟基丙基三丙基氯化铵，3-氯-2-羟基丙基三丁基氯化铵，2，3-环氧丙基三甲基氯化铵，2，3-环氧丙基三乙基化氯铵，2，3-环氧丙基三丙基氯化铵和2，3-环氧丙基三丁基化氯铵其中的一种或两种以上的混合物。优选3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵其中的一种或两种的混合物，更优选2，3-环氧丙基三甲基氯化铵。

上述制备方法步骤①中，透明质酸和/或其盐选自透明质酸、透明质酸钠、透明质酸钾、透明质酸锌、透明质酸钙、透明质酸镁、透明质酸铵和/或透明质酸四丁基铵盐其中的一种或两种以上的混合物；优选透明质酸钠。透明质酸和/或其盐的平均分子量范围选自10kDa～7000kDa，优选200kDa～2000kDa，更优选400kDa～1000kDa。

上述制备方法步骤①中，透明质酸和/或其盐与阳离子化剂的质量比例范围在1:0.1～10，优选1:0.5～5，更优选1:1～2。在其他反应条件相同的情况下，阳离子化剂投入量的增加，有利于提高产物的取代度。

上述制备方法步骤①中，碱性含水介质可以是含有碱性物质的水溶液，也可以是含有碱性物质的水-醇混合溶液。其中，碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、乙二胺、三乙胺和/或三甲胺其中的一种或两种以上的混合物；优选氢氧化钠；含有碱性物质的水溶液为碱性物质溶解于纯化水的溶液，含有碱性物质的水-醇混合溶液为碱性物质溶解于纯化水和乙醇的混合溶液，其中醇的浓度可以选择范围在5％～95％(g/ml)，优选60％～90％(g/ml)，更优选70％～85％(g/ml)。

碱性物质在反应介质中的浓度增加有利于提高反应速度和产物的取代度，同时造成透明质酸大分子的降解，使产物的黏度降低。碱性物质的浓度可以选择范围在0.1％～10％(g/ml)，优选0.5％～1％(g/ml)。

上述制备方法步骤①中，反应温度在20℃～60℃之间，反应时间在0.5～24小时之间，在其他反应条件相同的情况下，反应温度的提高和反应时间的延长，均有利于提高反应速度和产物的取代度，同时造成透明质酸大分子的降解，使产物的黏度降低。可以选择20℃～30℃反应10～24小时，也可以选择30℃～60℃反应0.5～6小时，优选40℃～50℃反应1～3小时。

上述制备方法步骤②中，所述的乳酸和/或其盐选自选自DL-乳酸，D-乳酸和/或L-乳酸及其盐，优选L-乳酸和/或L-乳酸钠其中的一种或二者的组合，更优选L-乳酸钠。L-乳酸和/或L-乳酸钠优先选自来源于含糖类的植物(如玉米和甜菜)发酵精制得到的产物。乳酸和/或其盐的加入量以乳酸计，其与透明质酸和/或其盐的质量比例范围在1:1～10，优选1:3～5；其水溶液浓度范围在5％～50％(g/ml)，优选10％～20％(g/ml)

上述制备方法步骤③中，所述的乙醇和/或丙酮选自浓度为90％(g/ml)以上的含水乙醇和/或丙酮，优选浓度为90％(g/ml)以上的含水乙醇，例如95％乙醇或无水乙醇。

上述制备方法步骤④中，对经洗涤后的产物进行减压干燥的条件优选40℃～60℃减压干燥4～8小时。

具有本发明技术特征的透明质酸季铵盐复合物，包括采用上述制备方法获得的透明质酸季铵盐复合物用于制备多种化妆品，具有保湿、修复角质的作用，能够改善皮肤和毛发的质量、修复皮肤和毛发的角质损伤，能够增加皮肤水分，使皮肤光洁而富有弹性，预防和减轻微小机械损伤、过度去角质、剃须过度、化学(如脱毛剂)刺激造成的瘢痕，预防或者修复如过度烫染造成的毛发损伤，增加毛发的柔顺、弹性和光泽度。

将本发明透明质酸季铵盐复合物添加于化妆品常用的成分，配制成为溶液、凝胶、膏、霜或乳液等多种形式，可以制备日常使用洗浴产品，例如沐浴液、洗发水、护发素、洁面乳、洗发膏、护发乳、剃须膏、剃须泡沫、剃须水等；也可以制备日常使用的护理产品，例如保湿露、保湿喷雾、保湿面膜、爽肤水、化妆水、柔肤水、去角质啫喱、祛痘凝胶、面霜、体霜、护手霜、脚霜、修复精华液、保湿乳、保湿膏、修复乳、保湿唇膏、唇彩、唇釉、脱毛膏、定型啫喱、毛发修复啫喱、毛发柔顺剂等。

附图说明

图1本发明实施例2透明质酸季铵盐复合物的¹H-HMR图谱

图2透明质酸钠和透明质酸季铵盐复合物的吸湿性

图3透明质酸钠和透明质酸季铵盐复合物在毛发上的吸附量

图4透明质酸钠和透明质酸季铵盐复合物浸渍毛发后的扫描电镜图片

具体实施例

以下实施例是为了更好地说明本发明，不是限制本发明。

实施例1透明质酸季铵盐复合物的制备

取透明质酸钠(平均分子量1680kDa)10g和3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵5.0g混合，加入0.5％(g/ml)氢氧化钠水醇混合溶液100ml，其中含乙醇50％(g/ml)，于50±2℃保温搅拌反应1小时，加入10％(g/ml)的乳酸-乳酸钠水溶液300ml，溶解并稀释反应产物，过滤，收集滤液，加入95％乙醇1500ml，沉淀，去除上清液，过滤收集沉淀，再加入95％乙醇500ml洗涤沉淀2次，置于恒温干燥箱40℃减压干燥6h，获得取代度0.41，乳酸结合率45％的透明质酸季铵盐复合物。

实施例2透明质酸季铵盐复合物的制备

取透明质酸钠(平均分子量840kDa)10g和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵10g混合，加入1％(g/ml)氢氧化钠水醇混合溶液100ml，其中含乙醇80％(g/ml)，于40±2℃保温搅拌反应2小时，加入12％(g/ml)的乳酸-乳酸钠水溶液400ml，溶解并稀释反应产物，过滤，收集滤液，加入95％乙醇2000ml，沉淀，去除上清液，过滤收集沉淀，再加入95％乙醇500ml洗涤沉淀2次，置于恒温干燥箱40℃减压干燥6h，获得取代度0.76，乳酸结合率85％的透明质酸季铵盐复合物。

实施例3透明质酸季铵盐复合物的制备

取透明质酸钠(平均分子量530kDa)10g和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵6g混合，加入1.5％(g/ml)氢氧化钠水溶液100ml，于30±2℃保温搅拌反应4小时，加入15％(g/ml)的乳酸-乳酸钠水溶液300ml，溶解并稀释反应产物，过滤，收集滤液，加入丙酮1600ml，沉淀，去除上清液，过滤收集沉淀，再加入无水乙醇500ml洗涤沉淀2次，置于恒温干燥箱40℃减压干燥6h，获得取代度1.48，乳酸结合率67％的透明质酸季铵盐复合物。

实施例4透明质酸季铵盐复合物的制备

取透明质酸钠(平均分子量950kDa)10g和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵12g混合，加入0.5％(g/ml)氢氧化钠水醇混合溶液100ml，其中含乙醇85％(g/ml)，于35±2℃保温搅拌反应3小时，加入20％(g/ml)的乳酸-乳酸钠水溶液300ml，溶解并稀释反应产物，过滤，收集滤液，加入95％乙醇1800ml，沉淀，去除上清液，过滤收集沉淀，再加入无水乙醇500ml洗涤沉淀2次，置于恒温干燥箱50℃减压干燥4h，获得取代度0.65，乳酸结合率92％的透明质酸季铵盐复合物。

实施例5透明质酸季铵盐复合物的¹H-HMR分析

对本发明透明质酸季铵盐复合物进行¹H-HMR检测和图谱分析，根据透明质酸(a)、季铵(b)和乳酸(c)基团的甲基氢，计算三者的比例，本发明实施例2的样品图谱(图1)计算可知，季铵阳离子取代度为0.76，乳酸结合率(与乳酸成盐的季铵阳离子基团的比例)为86％。

实施例6透明质酸季铵盐复合物的功能

试验一吸湿和保水试验

将原料样品10g均匀平铺于玻璃平皿中，厚度约2mm，置92.5％RH高湿度环境48h之后，再分别置不同湿度环境(硅胶干燥器、43％RH和81％RH)，于24h和48h取样，采用鲁氏水分测定仪于105℃加热15min，测定样品的干燥失重h(％)表示样品的水分含量，结果如图2。

图2中，HA-Na为平均分子量410kDa的透明质酸钠，HA-GAT-LA为本发明实施例2的透明质酸季铵盐复合物，HA-GAT为根据本发明实施例2的方法，将乳酸-乳酸钠水溶液换为盐酸-氯化钠水溶液，制备获得的不含乳酸基团的透明质酸季铵盐。经测定，所获得产物HA-GAT和HA-GAT-LA的平均分子量均在400±20kDa。

放置在92.5％RH高湿度环境的HA-GAT-LA水分含量远远大于HA-Na和HA-GAT，而HA-GAT水分含量略低于HA-Na，说明未引入乳酸基团的透明质酸季铵盐吸湿性并未得到明显改善，而结合了乳酸基团的透明质酸季铵盐复合物吸湿性显著好于透明质酸钠。

充分吸湿后的样品置于经有硅胶干燥剂的干燥环境中，三个样品的水分均有不同程度的丧失，虽然HA-GAT水分含量略高于HA-Na，但仍远远小于HA-GAT-LA水分含量，说明引入了乳酸基团的透明质酸季铵盐复合物显著提高了透明质酸对抗干燥的性能。

充分吸湿后的样品置于43％RH和81％RH的中等湿度环境中，HA-Na样品的水分含量变化较小，HA-GAT-LA水分含量略有下降，虽然HA-GAT水分含量有一定程度升高，但仍明显低于HA-GAT-LA水分含量，说明HA-GAT-LA吸湿速度快，在相对湿度降低的情况下仍能保持较高含水量。

以上结果表明，本发明透明质酸季铵盐复合物具有良好的吸湿和保水性能，效果优于透明质酸钠和未引入乳酸基团的透明质酸季铵盐。

试验二吸附试验

选取健康青少年未经烫染的黑色头发，反复进行清洗和漂白10次，制成损伤毛发。清洗方法：于1％月桂基硫酸三乙醇胺水溶液浸渍1分钟，然后用水清洗，再用吸水纸吸去水分，置硅胶干燥器干燥24小时。漂白方法：加入漂白液(5％过氧化氢水和2.5％氨水按1:1混合)于30℃浸渍20分钟。

供试液的制备：分别取平均分子量在400±20kDa的HA-Na、HA-GAT-LA(本发明实施例2的透明质酸季铵盐复合物)和HA-GAT(根据本发明实施例2的方法，将乳酸-乳酸钠水溶液换为盐酸-氯化钠水溶液，制备获得的不含乳酸基团的透明质酸季铵盐)0.1g，置100ml容量瓶中，加水溶解并稀释至刻度，再称取上述溶液4g，加入50ml容量瓶中，加水稀释至刻度，获得得浓度约0.008％的供试品溶液。

分别取健康头发和损伤头发2g置于玻璃柱中，将供试溶液20ml缓慢滴入玻璃柱中，将头发浸没之后，收集流出液再次滴入玻璃柱，往复操作，2小时后以咔唑显色法(参考文献)测定供试液(A₀)和流出液(A₁)在530nm处的吸收值，以该值表观测试液的糖醛酸含量，计算毛发对供试品的吸附量R＝(A₀-A₁)/A₀*100％，结果如图3。

结果表明，与透明质酸钠(HA-Na)、未引入乳酸基团的透明质酸季铵盐(HA-GAT)相比，本发明透明质酸季铵盐复合物(HA-GAT-LA)浸渍损伤毛发和健康毛发后，在毛发上的吸附量均显著提高，说明本发明透明质酸季铵盐复合物具有更好的吸附性能，效果优于透明质酸钠和未引入乳酸基团的透明质酸季铵盐。

试验三扫描电镜观察

将试验二中经透明质酸钠(HA-Na)、未引入乳酸基团的透明质酸季铵盐(HA-GAT)和本发明透明质酸季铵盐复合物(HA-GAT-LA)三种供试液浸渍后的毛发吸水纸吸干水分，置平皿中于60±5℃烘干，和未经浸渍的毛发一起黏贴于样品托上，喷金，置扫描电镜下观察，结果见图4。

电镜图片显示，健康毛毛鳞片规则整齐，贴附于毛杆，毛发发表面光滑、突起较少。损伤毛毛鳞片变形，毛发表面粗糙、突起较多。经供试液浸渍之后，毛发均有不同程度的修复，毛鳞片更加贴服，其中本发明透明质酸季铵盐复合物(HA-GAT-LA)浸渍的损伤毛发表面光滑程度接近健康毛发，修复效果明显好于透明质酸钠(HA-Na)和未引入乳酸基团的透明质酸季铵盐(HA-GAT)。

Claims

1.一种透明质酸季铵盐复合物，其特征在于：

a)季铵阳离子取代度为0.1～2.0；

b)20％～100％的季铵阳离子基团与乳酸成盐。

2.权利要求1所述的复合物，其特征还在于所述的季铵阳离子基团以通式(1)表示，

式中，R1～R3表示碳原子数为1-3的烃基，X^-表示乳酸根离子或氯离子。

3.权利要求1和2所述的复合物，其特征还在于所述的季铵阳离子基团选自带1价正电荷的2-羟基丙基三甲基铵离子，2-羟基丙基三乙基铵离子，2-羟基丙基三丙基铵和/或2-羟基丙基三丁基铵离子，优选带1价正电荷的2-羟基丙基三甲基铵离子。

4.一种透明质酸季铵盐复合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

②加入含有乳酸和/或其盐的水溶液溶解并稀释反应产物；

③加入3～10倍体积的乙醇和/或丙酮沉淀；

④20℃～80℃减压干燥2～24小时。

5.权利要求4所述的制备方法，其特征还在于步骤①中，所述的阳离子化剂选自3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵，3-氯-2-羟基丙基三乙基氯化铵，3-氯-2-羟基丙基三丙基氯化铵，3-氯-2-羟基丙基三丁基氯化铵，2，3-环氧丙基三甲基氯化铵，2，3-环氧丙基三乙基化氯铵，2，3-环氧丙基三丙基氯化铵和2，3-环氧丙基三丁基化氯铵其中的一种或两种以上的混合物。

6.权利要求4所述的制备方法，其特征还在于步骤②中，所述的乳酸和/或其盐选自乳酸、乳酸钠和乳酸钾其中的一种或两种以上的混合物。

7.权利要求4所述制备方法获得的透明质酸季铵盐复合物。

8.权利要求1和7所述的复合物，用于制备具有改善皮肤和毛发、修复角质层的化妆品。

9.权利要求1和7所述的复合物，用于制备具有改善皮肤和毛发、修复角质层的洗浴产品。

10.权利要求1和7所述的复合物，用于制备具有改善皮肤和毛发、修复角质层的护理产品。