CN114288195A

CN114288195A - 一种3d打印用水凝胶基质及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN114288195A
Application number: CN202111616861.9A
Authority: CN
Inventors: 聂艳峰; 郭朝万; 胡露; 孙云起; 林涛; 王娟; 闫鹏
Original assignee: Guangdong Marubi Biological Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Marubi Biological Technology Co Ltd
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2022-04-08
Anticipated expiration: 2041-12-27
Also published as: JP2023097374A; CN114288195B

Abstract

本发明提供一种3D打印用水凝胶基质及其制备方法和应用。所述3D打印用水凝胶基质的制备原料包括如下组分：裂褶多糖、水解蚕丝、增稠剂、交联剂和水。本发明所述水凝胶基质中各组分相互配合，具有协同增效的作用具有良好的保湿、美白、抗皱、抗衰老的功效；同时，所述水凝胶基质可根据不同区域的脸部肌肤通过3D打印，制备得到相应的皮肤敷贴产品，而3D打印技术完整保存水凝胶基质的有效成分，并能够很好地发挥所述3D打印用水凝胶基质中各组分的功效。

Description

一种3D打印用水凝胶基质及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于3D打印材料与美容护肤品技术领域，具体涉及一种3D打印用水凝胶基质及其制备方法和应用。

背景技术

3D打印面膜是通过3D打印机对人脸进行数字采集，将人的脸部形状数据传入电脑，打印出完全贴和每个人脸部曲线的面膜。D打印面膜的优点是可以完整保存面膜液的有效成分，并能够最大程度的吸附面膜液。同时，还可以根据人体面部轮廓个体化定制得到的3D打印面膜，贴合于人体面部皮肤毛孔。其中，3D打印机通过数字采集，将人的脸部形状数据传入电脑，打印出完全贴和每个人脸部曲线的面膜。然而，3D打印面膜存在几大弊端：1、填充的打印用水凝胶基质受限导致功效单一，多为胶原蛋白凝胶或透明质酸；2、制备方法过程繁琐，耗时长，且制备条件要求较高；3、需要根据个人皮肤状态现场配比并定制精华液，导致送到消费者的手中时间长，定制价格昂贵。

CN111840094A公开了一种含纳米囊泡的3D打印个性化定制水凝胶面膜及其制备方法，其首先对消费者进行面部扫描和肤质数据测定；然后根据肤质数据，利用反向蒸发法合成纳米囊泡包载活性成分，加入空白水凝胶中，制备成含活性成分的纳米囊泡水凝胶；最后将含活性成分的纳米囊泡水凝胶装入3D打印机的注射器中，按照设置好的程序根据面部扫描数据，打印成水凝胶面膜。该面膜仍需要通过皮肤测试仪测定肤质数据，定制精华液，其使用的水凝胶的补水、保湿、美白祛斑、抗皱等功效有待提高。

CN106420451A公开了一种3D打印可自加热的多孔凝胶美容面膜及其制备方法。该发明根据人的面部几何特征，用3D打印机在真空环境下先打印多孔面膜支架溶液，形成多孔面膜支架层；接着在多孔面膜支架层上打印面膜液；再接着打印自加热成分，最后打印多孔面膜支架凝胶，得到3D打印可自加热的多孔凝胶美容面膜。该发明需要经过打印多孔面膜支架-打印面膜液-打印多孔面膜支架凝胶，制备方法过程繁琐，耗时长，且制备条件要求较高。

CN110833517A公开了一种基于3D扫描技术和3D打印技术的营养修复面膜，该补水面膜基质，包括以下重量百分比组分：水50-70％，聚乙烯醇4-8％、壳聚糖0.5-1.5％、海藻酸钠0.5-1.5％、羧甲基纤维素钠2-3％、甘油磷酸钠24-32％、小分子透明质酸1-3％、过硫酸铵0.05-0.2％、四甲基乙二胺0.03-0.1％，该面膜填充的打印用水凝胶基质受限，其使用的水面膜基质的补水、保湿、美白祛斑、抗皱等功效有待提高。

因此，开发一种可与个人面部曲线完全贴服，并进一步地提高营养和修复不同区域的脸部肌肤能力的3D打印用水凝胶基质是本领域的研究重点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种3D打印用水凝胶基质及其制备方法和应用。所述水凝胶基质中各组分相互配合，具有协同增效的作用具有良好的保湿、美白、抗皱、抗衰老的功效；同时，所述水凝胶基质可根据不同区域的脸部肌肤通过3D打印，制备得到相应的皮肤敷贴产品，而3D打印技术完整保存水凝胶基质的有效成分，并能够很好地发挥水凝胶基质中各组分的功效。

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3D打印用水凝胶基质，所述3D打印用水凝胶基质的制备原料包括如下组分：裂褶多糖、水解蚕丝、增稠剂、交联剂和水。

在本发明中，以裂褶多糖和水解蚕丝作为3D打印用水凝胶基质的主要成分，通过裂褶多糖促进丝素蛋白构象转变形成物理交联，而丝素蛋白又展示出高于常用水凝胶的粘附性，并进一步促进裂褶多糖活性成分的输送。即裂褶多糖和水解蚕丝二者相互配合，具有协同增效的作用具有良好的保湿、美白、抗皱、抗衰老的功效。

其中，裂褶多糖(Schizophyllan，SPG)是裂褶菌的主要活性成分之一，SPG属于一种非离子型的水溶性高聚葡萄糖，主链由1,3-β-D-吡喃葡萄糖单元组成，每3个葡萄糖分子产生一个β-1,6-结合的D-吡喃葡萄糖分支，可以有效修复面部皮肤屏障，隔绝外界的刺激、炎症及环境污染等造成的皮肤老化等，并是肌肤能保持较为持久的水润状态，达到保湿及深层补水的功效。且所述裂褶多糖相对于其他功效成分在黏度和润滑性能力显著，因此，可以作为水凝胶基质的主要成分使用，达到通过3D打印与不同区域的脸部肌肤完美贴合的目的。

其中，水解蚕丝(HYDROLYZED SILK)，别名水解蚕丝蛋白，水解蚕丝是是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，含量约占蚕丝的70～80％，含有18种氨基，极易为肌肤吸收，提供肌肤美白所需的营养成分，可促进色素分解，均匀肤色；也可以促进胶原蛋白的分泌，增强皮肤的张力和弹性。且水解蚕丝具有吸收uv光的能力，防止紫外线进入皮肤，达到美白的效果，而对黑色素生成的抑制更为有效，丝缩氨基酸还能抑制皮肤中酪氨酸酶的活性，从而抑制酪氨酸酶生成黑色素，由内而外改善暗淡肤色。

优选地，所述3D打印用水凝胶基质的制备原料按质量百分含量计包括：

以所述3D打印用水凝胶基质的制备原料的总质量为100％计，所述裂褶多糖的含量为0.1-5％，例如可以是0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％等。

以所述3D打印用水凝胶基质的制备原料的总质量为100％计，所述水解蚕丝的含量为1-10％，例如可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％等。

以所述3D打印用水凝胶基质的制备原料的总质量为100％计，所述交联剂的含量为0.05-2％，例如可以是0.05％、0.06％、0.08％、0.1％、0.2％、0.5％、1％、1.5％、2％等。

以所述3D打印用水凝胶基质的制备原料的总质量为100％计，所述增稠剂的含量为1-10％，例如可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％等。

以所述3D打印用水凝胶基质的制备原料的总质量为100％计，所述水的含量为70-90％，例如可以是70％、75％、80％、85％、90％等。(本发明制备原料的总质量为100％，水为余量)。

优选地，所述裂褶多糖的分子量为5-500kD，例如可以是5kD、10kD、15kD、20kD、30kD、40kD、50kD、60kD、70kD、80kD、90kD、100kD、120kD、140kD、160kD、180kD、200kD、220kD、250kD、300kD、400kD、500kD等，优选为30-300kD。

优选地，所述裂褶多糖的分子量为50-80kD的裂褶多糖和分子量为100-150kD的裂褶多糖的组合。

由于本发明所述水凝胶基质为3D打印用，而以50-80kD的裂褶多糖和分子量为100-150kD的裂褶多糖的组合作为配合，其黏度和润滑性能力最为适宜进行3D打印，不仅能够满足通过3D打印与不同区域的脸部肌肤完美贴合的目的；而且在3D打印过程中能够最为完整地被保留，并能够最大程度发挥水凝胶基质中各组分的功效。此外，这两种分子量的裂褶多糖配合，还能进一步地提高凝胶基质的保湿、美白、抗皱和抗衰老的功效。

优选地，所述分子量为50-80kD的裂褶多糖和分子量为100-150kD的裂褶多糖的质量比为(4-6):1，例如可以是4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1等。

优选地，所述交联剂包括戊二醛、京尼平或碳二亚胺中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述交联剂为京尼平和戊二醛的组合。

优选地，所述京尼平和戊二醛的质量比为(1-3):1，例如可以是1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1等。

优选地，所述增稠剂包括聚丙烯酸钠、甲基纤维素、脱乙酰壳多糖、乙基纤维素或聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述增稠剂为聚丙烯酸钠和脱乙酰壳多糖的组合。

优选地，所述聚丙烯酸钠和脱乙酰壳多糖的质量比为(1-3):1，例如可以是1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1等。

优选地，所述3D打印用水凝胶基质的制备原料还包括：增溶剂和/或pH调节剂。

优选地，所述增溶剂包括丙二醇、甘油、聚乙二醇-200、聚乙二醇-400或PEG-60氢化蓖麻油中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述增溶剂的添加量为0.05-2％，例如可以是0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％等。

优选地，所述pH调节剂包括酒石酸、酒石盐、柠檬酸、柠檬盐、乳酸、乳酸盐、醋酸、醋酸盐或氢氧化钠中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述pH调节剂的添加量为0.01-0.5％，例如可以是0.01％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％等。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述3D打印用水凝胶基质的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将裂褶多糖溶解于水中，得到裂褶多糖液；将水解蚕丝溶解于水中，得到水解蚕丝液；将增稠剂溶解于水中，得到增稠液；

(2)将步骤(1)得到的裂褶多糖液依次与交联剂、增稠液、水解蚕丝液混合，得到所述3D打印用水凝胶基质。

优选地，步骤(1)中，所述裂褶多糖的溶解温度为50-90℃，例如可以是50℃、60℃、70℃、80℃、90℃等，所述裂褶多糖的溶解时间为10-40min，例如可以是10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min等。

优选地，步骤(1)中，所述水解蚕丝液的具体制备方法为：先将水解蚕丝和水混合，在50-70℃(例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃等)下搅拌20-30min(例如可以是20min、22min、24min、26min、28min、30min等)，再调节pH至4-6(例如可以是4、4.5、5、5.5、6等)，在40-60℃(例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃等)下搅拌20-30min(例如可以是20min、22min、24min、26min、28min、30min等)，得到所述水解蚕丝液。

优选地，步骤(1)中，所述增稠剂的溶解温度为50-70℃(例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃等)，所述增稠剂的溶解时间为10-20min(例如可以是10min、12min、14min、16min、18min、20min等)。

优选地，步骤(2)中，在所述裂褶多糖液与交联剂混合中还需添加增溶剂。

优选地，步骤(2)中，与增稠液混合后需调节体系的pH至6.5-7.5(例如可以是6.5、6.7、6.9、7.1、7.3、7.5等)后再与水解蚕丝液混合；

优选地，步骤(2)中，所述混合的温度为60-80℃(例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等)，所述混合的时间为30-50min(例如可以是30min、35min、40min、45min、50min等)。

第三方面，本发明提供一种如第一方面所述3D打印用水凝胶基质在制备3D打印皮肤敷贴产品中的应用。

优选地，所述3D打印皮肤敷贴产品包括3D打印面膜、3D打印眼贴、3D打印额膜、3D打印颈膜或3D打印鼻贴中的任意一种。

第四方面，本发明提供一种3D打印皮肤敷贴产品，所述3D打印皮肤敷贴产品由如第一方面所述3D打印用水凝胶基质通过3D打印制备得到。

第五方面，本发明提供一种根据权利要求8所述的3D打印皮肤敷贴产品的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(a)面部扫描；利用3D面部肤质扫描仪，根据产品的类型对个人面部相对应的位置进行特征提取，得到面部三维轮廓数据；

(b)数据处理：将三维轮廓数据进行拓扑映射，将三维模型图转化成二维平面模型图，建立3D打印模型；

(c)打印：将第一方面所述3D打印用水凝胶基质装进3D打印机的料筒，根据步骤(b)建立的3D打印模型进行打印，得到所述3D打印皮肤敷贴产品。

优选地，步骤(c)中，所述打印参数设置为：打印的温度为0-30℃(例如可以是0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃等)，打印的层数为1-5层(例如可以是1层、2层、3层、4层、5层等)，每层打印的厚度为0.1-0.5mm(例如可以是0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm等)，打印的速度10-20mm/s(例如可以是10mm/s、12mm/s、14mm/s、16mm/s、18mm/s、20mm/s等)，打印的挤出气压为5-15psi(例如可以是5psi、6psi、7psi、8psi、9psi、10psi、11psi、12psi、13psi、14psi、15psi等)。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明裂褶多糖和水解蚕丝作为3D打印用水凝胶基质的主要成分，通过裂褶多糖促进丝素蛋白构象转变形成物理交联，而丝素蛋白又展示出高于常用水凝胶的粘附性，并进一步促进裂褶多糖活性成分的输送；

(2)本发明所述水凝胶基质中各组分相互配合，具有协同增效的作用具有良好的保湿、美白、抗皱、抗衰老的功效；

(3)本发明所述水凝胶基质可根据不同区域的脸部肌肤通过3D打印，制备得到相应的皮肤敷贴产品，而3D打印技术完整保存水凝胶基质的有效成分，并能够很好地发挥水凝胶基质中各组分的功效。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

以下实施例和对比例中未注明具体技术或条件者，均可按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购获得的常规产品或可通过现有技术进行制备得到。

实施例1

本实施例提供一种3D打印用水凝胶基质，所述3D打印用水凝胶基质的制备原料按质量百分含量计包括如下组分：

所述3D打印用水凝胶基质的制备方法包括以下步骤：

(1)将上述配方量的裂褶多糖于80℃下在水中混合30min，得到裂褶多糖液；先将上述配方量的水解蚕丝和水混合，在60℃下搅拌25min，再添加柠檬酸调节pH至5，再降温至50℃，搅拌25min，得到水解蚕丝液；将上述配方量的增稠剂于60℃下在水中混合15min，得到增稠液；

(2)先将步骤(1)得到的裂褶多糖液、交联剂和增溶剂在70℃下混合10min，再添加步骤(1)得到的增稠液，在70℃下混合10min后，添加氢氧化钠调节体系的pH至7.2，最后再添加步骤(1)得到的水解蚕丝液，在70℃下混合20min，得到所述3D打印用水凝胶基质。

实施例2

所述3D打印用水凝胶基质的制备方法包括以下步骤：

(1)将上述配方量的裂褶多糖于70℃下在水中混合40min，得到裂褶多糖液；先将上述配方量的水解蚕丝和水混合，在50℃下搅拌30min，再添加冰醋酸调节pH至5.5，再降温至60℃，搅拌20min，得到水解蚕丝液；将上述配方量的增稠剂于50℃下在水中混合20min，得到增稠液；

(2)先将步骤(1)得到的裂褶多糖液、交联剂和增溶剂在60℃下混合15min，再添加步骤(1)得到的增稠液，在60℃下混合15min后，添加氢氧化钠调节体系的pH至7.0，最后再添加步骤(1)得到的水解蚕丝液，在60℃下混合20min，得到所述3D打印用水凝胶基质。

实施例3

所述3D打印用水凝胶基质的制备方法包括以下步骤：

(1)将上述配方量的裂褶多糖于90℃下在水中混合20min，得到裂褶多糖液；先将上述配方量的水解蚕丝和水混合，在70℃下搅拌20min，再添加酒石酸调节pH至4.5，再降温至40℃，搅拌30min，得到水解蚕丝液；将上述配方量的增稠剂于70℃下在水中混合10min，得到增稠液；

(2)先将步骤(1)得到的裂褶多糖液、交联剂和增溶剂在80℃下混合5min，再添加步骤(1)得到的增稠液，在80℃下混合10min后，添加氢氧化钠调节体系的pH至6.8，最后再添加步骤(1)得到的水解蚕丝液，降温至在60℃混合30min，得到所述3D打印用水凝胶基质。

实施例4

本实施例提供一种3D打印用水凝胶基质，与实施例1的区别在于，裂褶多糖(平均分子量为50kD)的含量为2％，裂褶多糖(平均分子量为120kD)的含量为1％，其他组分含量及制备方法同实施例1。

实施例5

本实施例提供一种3D打印用水凝胶基质，与实施例1的区别在于，裂褶多糖(平均分子量为50kD)的含量为2.7％，裂褶多糖(平均分子量为120kD)的含量为0.3％，其他组分含量及制备方法同实施例1。

实施例6

本实施例提供一种3D打印用水凝胶基质，与实施例1的区别在于，将平均分子量为50kD的裂褶多糖替换为等质量的平均分子量为40kD的裂褶多糖，其他组分含量及制备方法同实施例1。

实施例7

本实施例提供一种3D打印用水凝胶基质，与实施例1的区别在于，将平均分子量为120kD的裂褶多糖替换为等质量的平均分子量为200kD的裂褶多糖，其他组分含量及制备方法同实施例1。

实施例8

本实施例提供一种3D打印用水凝胶基质，与实施例1的区别在于，聚丙烯酸钠含量为0.5％，脱乙酰壳多糖含量增至1.5％，其他组分含量及制备方法同实施例1。

实施例9

本实施例提供一种3D打印用水凝胶基质，与实施例1的区别在于，聚丙烯酸钠含量为1.6％，脱乙酰壳多糖含量增至0.4％，其他组分含量及制备方法同实施例1。

实施例10

本实施例提供一种3D打印用水凝胶基质，与实施例1的区别在于，不添加聚丙烯酸钠，脱乙酰壳多糖含量增至2％，其他组分含量及制备方法同实施例1。

实施例11

本实施例提供一种3D打印用水凝胶基质，与实施例1的区别在于，不添加脱乙酰壳多糖，聚丙烯酸钠含量增至2％，其他组分含量及制备方法同实施例1。

实施例12

本实施例提供一种3D打印用水凝胶基质，与实施例1的区别在于，不添加聚丙烯酸钠和脱乙酰壳多糖，所述增稠剂为2％的乙基纤维素。

对比例1

本对比例提供一种3D打印用水凝胶基质，所述3D打印用水凝胶基质的制备原料按质量百分含量计包括如下组分：

所述3D打印用水凝胶基质的制备方法包括以下步骤：

(1)先将上述配方量的水解蚕丝和水混合，在60℃下搅拌25min，再添加柠檬酸调节pH至5，再降温至50℃，搅拌25min，得到水解蚕丝液；将上述配方量的增稠剂于60℃下在水中混合15min，得到增稠液；

(2)先将步骤(1)得到的增稠液、交联剂和增溶剂在70℃下混合20min，添加氢氧化钠调节体系的pH至7.2，再添加步骤(1)得到的水解蚕丝液，在70℃下混合40min，得到所述3D打印用水凝胶基质。

对比例2

本对比例提供一种3D打印用水凝胶基质，与实施例1的区别仅在于，将裂褶多糖(平均分子量为50kD)替换为等质量羧甲基壳聚糖(分子量为50kDa，乙酰度范围为70％，羧甲基的取代度范围为1.0)；并将裂褶多糖(平均分子量为120kD)替换为等质量羧甲基壳聚糖(分子量为120kDa，乙酰度范围为80％，羧甲基的取代度范围为0.5)，其他组分含量及制备方法同实施例1。

对比例3

所述3D打印用水凝胶基质的制备方法包括以下步骤：

(1)将上述配方量的裂褶多糖于90℃下在水中混合35min，得到裂褶多糖液；将上述配方量的增稠剂于60℃下在水中混合15min，得到增稠液；

(2)先将步骤(1)得到的裂褶多糖液、交联剂和增溶剂在70℃下混合20min，再添加步骤(1)得到的增稠液，在70℃下混合10min后，添加氢氧化钠调节体系的pH至7.2，得到所述3D打印用水凝胶基质。

对比例4

本对比例提供一种3D打印用水凝胶基质，与实施例1的区别仅在于，不添加交联剂，其他组分含量及制备方法同实施例1。

应用例1-3

本应用例提供三种3D打印面膜，所述3D打印面膜由以下制备方法制备得到：

(a)面部扫描；利用3D面部肤质扫描仪，根据产品的类型人面部整体进行特征提取，得到面部三维轮廓数据；

(c)打印面膜：分别将实施例1～3提供的所述3D打印用水凝胶基质装进3D打印机的料筒，根据步骤(b)建立的3D打印模型进行打印，得到应用例1～3对应的3D打印面膜；

其中，所述打印参数设置为：打印的温度为10℃，打印的层数为2层，每层打印的厚度为0.2mm，打印的速度10mm/s，打印的挤出气压为15psi。

对比应用例1-3

本对比应用例提供三种3D打印面膜，所述3D打印面膜由以下制备方法制备得到：

(c)打印面膜：分别将对比例1～3提供的所述3D打印用水凝胶基质装进3D打印机的料筒，根据步骤(b)建立的3D打印模型进行打印，得到对比应用例1～3对应的3D打印面膜；

应用例4-6

本应用例提供三种3D打印眼贴，所述3D打印眼贴由以下制备方法制备得到：

(a)面部扫描；利用3D面部肤质扫描仪，根据产品的类型对人眼四周进行特征提取，得到眼部三维轮廓数据；

(c)打印眼贴：分别将实施例1-3提供的所述3D打印用水凝胶基质装进3D打印机的料筒，根据步骤(b)建立的3D打印模型进行打印，得到应用例4-6对应的3D打印面膜；

其中，所述打印参数设置为：打印的温度为10℃，打印的层数为1层，每层打印的厚度为0.5mm，打印的速度20mm/s，打印的挤出气压为5psi。

对比应用例4-6

(c)打印眼贴：分别将对比例1-3提供的所述3D打印用水凝胶基质装进3D打印机的料筒，根据步骤(b)建立的3D打印模型进行打印，得到对比应用例4-6对应的3D打印面膜；

试验例1

刺激性测试机评估方法(皮肤封闭性斑贴试验)

测试样品：实施例1-12和对比例1-4提供的凝胶基质；

测试方法：1、接受试者入选标准选择参加试验人员160名，随机分为16组，每组10人。2、选用合格的斑试器，取实施例1-12和对比例1-4提供的凝胶基质样品，取15μL滴于斑试器内，并选取一组为空白对照，将斑试器用胶带贴敷受试者前臂曲侧，持续24h。3、分别于去除受试物斑试器后48h后观察皮肤反应，皮肤封闭型斑贴试验皮肤反应分级标准如表1所示，具体测试结果如表2所示：

表1

表2

由表1测试结果可知，在皮肤封闭性斑贴试验中，贴试添加本发明所述3D打印用水凝胶基质48h后，受试者均未表现任何反应无不良反应，如红斑、烧灼感或瘙痒等症状。通过封闭型斑贴测试表明，本发明所述3D打印用水凝胶基质对皮肤无刺激性。

试验例2

测试样品：实施例1-12和对比例1-4提供的凝胶基质；

测试方法：称取实施例1-12和对比例1-4提供的凝胶基质0.2g，分别均匀涂敷在贴有微孔通气胶带的5cm×5cm的玻璃板上，并将玻璃板放入恒温恒湿的干燥器中，分别称量玻璃板放置4h和8h后的质量，计算其保湿率。保湿率计算公式为：

保湿率/％＝(M₂-M₀)/(M₁-M₀)×100％。

其中，M₀为玻璃板板质量/g，M₁为加样后玻璃板质量/g，M₂为干燥器中放置若干小时后玻璃板质量/g。

具体测试结果如表3所示：

表3

由表3测试结果可知，本发明所述3D打印用水凝胶基质具有很好的保湿性能和长效保湿性能，4h的保湿率在94％以上，8h的保湿率在85％以上；尤其是实施例1-3制备的凝胶基质，4h的保湿率在99％以上，8h的保湿率在96％以上。

而对比例1-4制备的3D打印用水凝胶基质的保湿率和保湿稳定性均不理想，说明本发明所述的3D打印用水凝胶基质各组分相互配合协同增效，能够从根本上缓解皮肤干燥和水分流失问题，进而提升皮肤紧致弹性。

试验例3

美白效果测试

测试样品：实施例1-12和对比例1-4提供的凝胶基质；

测试方法：

(1)酪氨酸酶活性抑制试验

取对数生长期的小鼠黑色素瘤B16细胞，接种于6孔细胞培养板，培养过夜。分别加入终体积分数为1％的受试样品，以未处理组作细胞对照组，每组2个复孔。培养48h后用PBS洗涤1次，每孔加入100μL裂解液，刮取收集细胞，离心取上清液。取50μL细胞上清液至96孔板，再加入50μL 1％的L-多巴溶液，于37℃孵育1h，M3读板仪于475nm处读取吸光度值。

相对酪氨酸酶活性(％)＝(测定孔吸光度值-空白对照组吸光度值)/(细胞对照组吸光度值-空白对照组吸光度值)×100％；

(2)黑色素合成抑制实验

取对数生长期的小鼠黑色素瘤B16细胞，接种于T25细胞培养瓶，培养过夜。分别加入终体积分数为1％的受试样品，以未处理组作为细胞对照组。培养48h后用PBS洗涤1次，加入1mL 1mol/LNaOH溶液，刮取收集细胞，放入80℃水浴中30min，取上清液加入96孔板，M3读板仪于475nm处读取吸光度值。

相对黑色素含量(％)＝(测定孔吸光度值-空白对照组吸光度值)/(细胞对照组吸光度值-空白对照组吸光度值)×100％。

酪氨酸酶活性以及黑色素合成抑制实验结果如表4所述，其中对照组的酪氨酸酶活性为100％，对照组的黑色素含量为100％，其中，相对酪氨酸酶活性和相对黑色素含量越低，代表美白效果更为优异：

表4

由表4测试结果可知，试验本发明所述3D打印用水凝胶基质具有很好的美白效果，相对酪氨酸酶活性可控在51％以下，说明所述3D打印用水凝胶基质对酪氨酸酶的抑制效果优异，相对黑色素含量可控在54％以下，同时说明所述3D打印用水凝胶基质也能明显抑制细胞中的黑色素的合成；尤其是实施例1-3制备的3D打印用水凝胶基质，相对酪氨酸酶活性可控在46％以下相对黑色素含量可控在47％以下。

而对比例1-4制备的3D打印用水凝胶基质对于酪氨酸酶活性和黑色素合成的抑制率较低，说明本发明所述的3D打印用水凝胶基质各组分相互配合协同增效，时能够抑制酪氨酸酶活性，抑制黑色素合成，全面改善肌肤色素沉着问题，使肌肤光亮无瑕。

试验例4

皮肤屏障机能修复性能测试

(1)选取皮肤健康且类型相同人群60名，年龄在18-45岁，随机分成6组，每组10名，经专业人员培训后进行实验，受试者均无皮肤病史，受试部位正常，且受试期间不涂抹任何与实验无关的药物或者化妆品。测试环境温度控制在25±1℃，相对湿度为40±5％，测试前使用36℃左右的纯净水擦拭受试者双臂，让受试者在测试环境下静坐30min后进行测试；

(2)分别采用通过应用例1-3提供的3D打印面膜和对比应用例1-3提供的3D打印面膜的制备方法，为每组人员定制对于的3D打印面膜；分别于使用前(0h)和持续使用4h后用Corneometer仪器测定脸颊部皮肤角质层含水量，取每组平均值进行记录，并计算使用前后的角质层含水量的变化率；

具体测试如下表5所示：

表5

由表5测试结果可知，由本发明所述3D打印用凝胶基质制备得到的3D打印面膜具有很好的保湿能力和修复皮肤屏障的功能，使用4h后TEWL的变化率达到40％以上。

而对比例1-3提供的凝胶基质制备得到的3D打印面膜保湿能力和修复皮肤屏障的功能不理想。这充分本发明所述水凝胶基质可根据不同区域的脸部肌肤通过3D打印，制备得到相应的面膜，而3D打印技术完整保存水凝胶基质的有效成分，并能够很好地发挥水凝胶基质中各组分的功效，达到减少经皮失水率、增强内在细胞水循环、强化表层锁水屏障等度的全效保湿呵护。

试验例5

眼周部皮肤抗皱测试

(2)分别采用通过应用例4-6提供的3D打印眼贴和对比应用例1-3提供的3D打印眼贴的制备方法，为每组人员定制对于的3D打印眼贴；定制对于人员三个月的使用量(保证每天贴敷1次眼贴)，持续使用四周后持续使用三个月后用面部皮肤图像分析仪(VISIA-CR)，测量肌肤纹理变化，取每组平均值；

具体测试结果如下表6所示：

表6

由表6测试结果可知，由本发明所述3D打印用凝胶基质制备得到的3D打印眼贴具有很好的抗皱的功能，使用1月后平均眼纹数减少量达到18％以上，3月后平均眼纹数减少量达到33％以上，使用1月后平均眼纹体积减少量达到16％以上，3月后平均眼纹数减少量达到30％以上。

而对比例1-3提供的凝胶基质制备得到的3D打印眼贴的抗皱效果不理想。这充分本发明所述水凝胶基质可根据不同区域的脸部肌肤通过3D打印，制备得到相应的眼贴，而3D打印技术完整保存水凝胶基质的有效成分，并能够很好地发挥水凝胶基质中各组分的功效，可有效改善眼周肌肤的衰老状态，淡化皱纹，提升肌肤弹性。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的所述3D打印用水凝胶基质及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。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

1.一种3D打印用水凝胶基质，其特征在于，所述3D打印用水凝胶基质的制备原料包括如下组分：裂褶多糖、水解蚕丝、增稠剂、交联剂和水。

2.根据权利要求1所述的3D打印用水凝胶基质，其特征在于，所述3D打印用水凝胶基质的制备原料按质量百分含量计包括：

3.根据权利要求1或2所述3D打印用水凝胶基质，其特征在于，所述裂褶多糖的分子量为5-500kD，优选为30-300kD；

优选地，所述裂褶多糖的分子量为50-80kD的裂褶多糖和分子量为100-150kD的裂褶多糖的组合；

优选地，所述分子量为50-80kD的裂褶多糖和分子量为100-150kD的裂褶多糖的质量比为(4-6):1；

优选地，所述交联剂包括戊二醛、京尼平或碳二亚胺中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述交联剂为京尼平和戊二醛的组合；

优选地，所述京尼平和戊二醛的质量比为(1-3):1；

优选地，所述增稠剂包括聚丙烯酸钠、甲基纤维素、脱乙酰壳多糖、乙基纤维素或聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述增稠剂为聚丙烯酸钠和脱乙酰壳多糖的组合；

优选地，所述聚丙烯酸钠和脱乙酰壳多糖的质量比为(1-3):1。

4.根据权利要求1-3中任一项所述3D打印用水凝胶基质，其特征在于，所述3D打印用水凝胶基质的制备原料还包括：增溶剂和/或pH调节剂；

优选地，所述增溶剂包括丙二醇、甘油、聚乙二醇-200、聚乙二醇-400或PEG-60氢化蓖麻油中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述增溶剂的添加量为0.05-2％；

优选地，所述pH调节剂包括酒石酸、酒石盐、柠檬酸、柠檬盐、乳酸、乳酸盐、醋酸、醋酸盐或氢氧化钠中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述pH调节剂的添加量为0.01-0.5％。

5.一种根据权利要求1-4中任一项所述3D打印用水凝胶基质的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述3D打印用水凝胶基质的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述裂褶多糖的溶解温度为50-90℃，所述裂褶多糖的溶解时间为10-40min；

优选地，步骤(1)中，所述水解蚕丝液的具体制备方法为：先将水解蚕丝和水混合，在50-70℃下搅拌20-30min，再调节pH至4-6，在40-60℃下搅拌20-30min，得到所述水解蚕丝液；

优选地，步骤(1)中，所述增稠剂的溶解温度为50-70℃，所述增稠剂的溶解时间为10-20min；

优选地，步骤(2)中，在所述裂褶多糖液与交联剂混合中还需添加增溶剂；

优选地，步骤(2)中，与增稠液混合后需调节体系的pH至6.5-7.5后再与水解蚕丝液混合；

优选地，步骤(2)中，所述混合的温度为60-80℃，所述混合的时间为30-50min。

7.一种根据权利要求1-4中任一项所述3D打印用水凝胶基质在制备3D打印皮肤敷贴产品中的应用；

8.一种3D打印皮肤敷贴产品，其特征在于，所述3D打印皮肤敷贴产品由如权利要求1-4中任一项所述3D打印用水凝胶基质通过3D打印制备得到。

9.一种根据权利要求8所述的3D打印皮肤敷贴产品的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(c)打印：将权利要求1-4中任一项所述3D打印用水凝胶基质装进3D打印机的料筒，根据步骤(b)建立的3D打印模型进行打印，得到所述3D打印皮肤敷贴产品。

10.根据权利要求9所述的3D打印皮肤敷贴产品的制备方法，其特征在于，步骤(c)中，所述打印参数设置为：打印的温度为0-30℃，打印的层数为1-5层，每层打印的厚度为0.1-0.5mm，打印的速度10-20mm/s，打印的挤出气压为5-15psi。