物理防晒剂配方应用

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1、物理防晒剂配方应用有利凯玛上海办事处 杜晶摘要：指出了防晒对人体的重要性，并给出了防晒产品提高效能的依据。重点讨论了如何使 用 TIOVEIL 和SPECTRAVEIL分散液来取得最佳的效能，在达到最高的SPF值和UVA防护的同时保证 最终产品的稳定和雅致外观。同时还给出了物理防晒产品TIOVEIL和SPECTRAVEIL的配 方指导。关键词：防晒剂；物理防晒；分散；流变性从有历史记载开始，人们已了解太阳对地球上生命的重要性。如今，随着社会的发展，人们 愈来愈意识到过量的紫外线照射会损害人体免疫系统，加速肌肤老化，导致各种皮肤病甚至 产生皮肤癌。所谓紫外线，是指波长为200 nln400 nl

2、n的射线，属太阳光线中波长最 短的一种，约占太阳光线中总能量的6%。紫外线分为3个区段，200 m280 nln称为 UVC 段，又称杀菌段，透射力只到皮肤的角质层，且绝大部分被大气层阻留，不会对人体 皮肤产生危害；280 nln320 nln 为 UVB 段，又称晒红段，透射能力可达表皮层，并使 表皮细胞发生障碍，从而引起红斑，甚至出现水泡。长期照射，可诱发非黑色素皮肤癌。这 是人们防止晒伤的主要波段，也是以往人们防晒的重点波段；320 nln400 m 为 UVA 段，又称晒黑段，透射能力可达真皮，这一段紫外线由于渗透较深，可破坏真皮中弹性纤维 排列的有序性，使其发生明显的变粗、缠结，导致

3、整个弹性纤维聚集体的松弛，同时使胶原 蛋白发生降解反应。临床表现为皮肤松垂，弹性降低。防晒剂分有机防晒剂和无机防晒剂两类，许多国家对此有相应的法规加以限制。有机防晒剂 或化学防晒剂通常为羰基共扼的芳香族有机物，类型有肉桂酸酯、对氨基苯甲酸酯和二苯甲 酮类等，一般划分为紫外A段或B段的吸收剂。无机防晒剂或物理防晒剂通常为金属氧化 物，二氧化钛和氧化锌使用较多。一般通过反射、散射及部分吸收紫外线达到防晒目的。1 防晒效能的基准规则11 物理防晒剂的技术需求物理防晒剂对紫外线衰减的性能主要依赖于颗粒尺寸。对使用无机粉作为防晒添加剂的 3 个基本要求是：选择正确的基础粒子尺寸（晶体尺寸）；确保粉质颗粒

4、在最终产品中也能 维持这种尺寸；保证粉质颗粒在皮肤上均匀的分布。TIOVEIL 和 SPECTRAVEIL 的氧化钛、氧化锌的晶体尺寸已被优化用来有效地衰减 UVB 和UVA。然而，仅仅选择恰当的晶体尺寸是不够的，如果这些颗粒在配方中或涂抹在皮肤 上时发生聚集，那么它们将会像大尺寸颗粒一样在皮肤上产生白化现象。这样的情况还同时 会减低防晒效能（降低SPF值），并提高对可见光的消减（在皮肤上产生白化的现象）。因此， 要求配方师确保粉质颗粒在最终产品中也能维持恰当的粒径，而且在皮肤上均匀分布。然而， 采用TIOVEIL和SPECTRAVEIL分散浆，由于颗粒的分散已经被优化，可以省去这些额外 的工

5、作。12 防晒产品效能与其在皮肤上的分布状况 为了达到防晒剂的高效能防护，关键是将防晒剂均匀地分散在不平坦的皮肤表面。这对于物 理产品而言尤为重要，其效能会受到颗粒的尺寸和分散均匀度的影响。以下4 个条件可以 帮助达到分布均匀的要求：产品在皮肤上涂抹，干燥后形成连续的保护膜；在膜中加载 最大量的防晒剂；均匀地分散防晒颗粒；优化颗粒尺寸。图1和图2显示在皮肤上分 散好和差的产品。圏I 鶴 往皮朕上号咙沟匀的油脫并粹中 均匀地井耀即jlW利.蜃好的夺粧、况Fig. I Goul2崔的令石憶况. 2| K I- !图 2 描述了皮肤上形成油“洼”的情况它将会导致防晒效能的降低因为不连续的油膜 将会导

6、致皮肤的部分区域不能得到保护；防晒剂的分散寸不够均一，一些防晒剂会从油膜 中析出，没有分散介质，这些防晒剂将会形成聚集。基下不同类型的乳化体系。这些产品涂抹在皮肤上干燥后的膜的成分也会不同。对于油包水 的体系，水分的接发相对较慢乳浊能形成连续的膜，但对于水包油的体系水分蒸发相对 较快形成的膜中包括油脂、乳化刺、活性物和其他不挥发的成分。然而，对于任何一种情 况 形成的膜臆泼 证连续性如形成这种均纠的膜，产品的流变性是决定的关键因素。1.3 产品的流变性研究表明：SPF值主要受到3个流变系数的影响：高剪切黏度；恢复时间；触变性。喬剪切點度是材料在髙前切速那（级别）的黏虞.比如将产品徐抹裡皮腌I】

7、时的情况d凰 3显示休外TPI值*t!晋3端TIOVKfl. AQ和$煤 TIOVEIL MOR； M % Tift固含量）的W体系的髙 卵切貓度: 改变制备条件，乳化体的洗蛮性质也因此 改童CC羽IK-; nW:0 加 4060 R0 100120剪刘割用伽叶M图3 高商切黏度对的卷响Fij!. 3 Hrkir：ir uf high slrr vjmckiIv uii 气卩卜测试结果*:降低高剪切務度将会增高5PF fiL这是因为乳JR只有在育剪切率T保持高的锚展 性.才能變产品在皮肤上均匀铺展，繭展性宜接和黏 度有关，越低的禅度十显示越裔的帥展性二園此，较 低肛的髙旳切站度蒂来為的陆晒指数

8、1一4悽皇时间恢复时间是描产品在高剪切后回复它的貉构和残 饵黏度所用的时间亠这个塗致可以通过非直接法测 港 左含 10 % TOVFIl.M(rrGU TiOt)的耶 0 乳 化悴中抽人不同种类的蜡来改变其说更性井加LJ测 * 翦切后产品的回复用麗动制量确加人一小部 仆的鮒强度*并圮录样品的回也花这个研畫中. 披雋参数是脯扩,它对预示样吕的流变行为黏度 和谭性量是梢当重要的-徹低的仙血扫哽到弾艸掖 的控制会愈孰并显示固休的行为.因此，如果在除 去觀切的设址吋间内測怯得到愈低的伽血恤值. 阿逐程度就愈務*表明回境时间较短(见图4人图i撼示SIT值和伽还之间艄关系，对W/0 乳化体剪切晴I加勺后测

9、定匸HkM蹙害圧 I 1).2 OJ 0.40.5 M 0.70.30.9曲审 I2JU)fij 4 诙夏时问畤T呻值騎鏗响Fg, 4 Jrifljjfrwv 5）。从流变测试的结果显示，设定增稠剂的类型，在SPF与剪切敏感度之间有关联。2212 配方指导以下的指导对TIOVEIL AQ加入0 / W乳液应该会有所帮助。使用液晶凝胶网络体系（如Arlatone 2121）可以帮助固定和分散Ti02；优化pH在 5.5-7.0,虽然高pH不会影响到TIOVEIL AQ,但这种pH值通常不适宜于护肤或防晒产 品；使用水合胶体有利于达到最佳的流变性；在加入TIOVEIL AQ之前，保证水合胶 体和这

10、些多羟基化合物完全分散在水相中；加入TIOVEIL AQ时加快搅拌速度；如果 卡波普使用量在0. 05%（不需要中和），可以加强热稳定性；最佳使用量为0. 2%（加入 TIOVEIL AQ前中和），可用于黏度的调节；避免OHV4. 5；避免使用电解质和乙醇;避免高用量的阴离子乳化剂；避免使用Kath on CG作为防腐剂。除此以外，其他的防 腐剂复配性都很好。2. 2. 2油分散TIOVEIL在O/W乳液中此时TiO2已经存在油相中了，所以关键是保证连续、均匀的油膜在产品干燥后残留在皮肤 上,同时TiO2能很好地分散在油膜中。当然，TIOVEIL AQ和油分散的钛白粉都可以加入 O/W的乳液中

11、，某些情况下这种组合可以增加SPF值。设想，如果油/乳化剂的膜不是 完全均匀的，仅仅一种类型的分散体可能使些区域达不到很好的防护。使用两种类型的分散 浆，将会得到更佳的效果。2. 2. 2. 1 润肤剂的效用近来的工作着重在润肤剂对油分散Ti02的影响，特别是在使用O / W体系时的情况。添加 润肤剂可以影响分散液在乳液中的分散稳定性、油相的铺展性和乳液的粒径，而这些因素将 会影响SPF值。先来看下分散液的稳定性，如果Ti02粉粒在液体的油相中加入较低的量， 这些颗粒会有聚集的倾向。为了避免这种情况的产生，需在油相中使用大量的Ti02,或使 用其他的材料来建立稳定的结构避免聚集的产生。这样，油

12、相必须保持高黏度来达到稳定。 从流变性来分析， TIOVEIL 分散液表现出稳定的微结构，即使稀释到低的浓度也不会有聚 集的发生。实验表明：在油相中加入一些极性油，可以帮助油相的稳定性。TIOVEIL 分散液稀释效应让配方师能保持油相的低黏度，这是很有意义的。因为它可以提 高油相的铺展性。使用低黏度的油，如环甲基硅油和异十六烷烃可以进一步增强铺展性。当 需要高用量的 Ti02 时，不可避免的油相的黏度将会很高，然而这个状况可以通过尽量降低 粒径来加以抵消。描述了产品干燥后的情况。如果粒径较大，由于油相的铺展性差，于是皮肤不能被完全覆盖。 但如果粒径较小，并且颗粒不聚集，铺展性好，皮肤仍会很好地

13、被覆盖。体系中添加亲水性 的非离子或阴离子乳化剂可以制得粒径较小的乳液（见图8a、图8b）。图曲竝径丸的乳淒于燥后的情况. 8a Ernulfiion willi coarse 6. 0；如果加入卡波普来增加黏度，至少要事先要半中和。 例如在油相加入前，水相pH至少在5以上；如果最终的pH太高可以添加柠檬酸加以调 节。然而，必须在乳液制备完成后进行，避免重复pH调节。2. 3. 2 SPECTRAVEIL油分散在W/O乳液中在此体系中至今无观察到氧化锌迁移到水相中。这种类型的体系的情况与TIOVEIL在W / O 体系的情况相似，所以配方的指导也是一样的。要点在于调节相比例和乳化剂的用量来得

14、到最佳的稳定性，并用蜡质或其他流变添加剂来增强SPF。2. 4 TIOVEIL 和 SPECTRAVEIL 的混合配方通常，加入Ti作为UVB的保护得到高SPF值，加入ZiO，来增强UVA的保护。然而， 将TIOVEIL和SPECTRAVEIL复配，可以相互补充以得到广谱的防晒保护。O/W乳液，两种活性物都在油相中；W/O乳液，两种活性物都在油相中；O / W 乳液，TIOVEIL AQ与SPECTRAVEIL油分散复配。对于类型可以参考TIOVEIL 和SPECTRAVEIL油分散浆各自在O/W乳液的配方指导。然而，比较难在油相中加入高 用量的活性物，因此种类型很适合低的和中等的防晒产品。对

15、于类型这是个很灵活的体系, 而且适合高防护的SPF产品。使用最广泛的类型是，仍然需要进一步讨论。除了对先前 TIOVEIL AQ和SPECTRAVEIL油分散浆的指导，另一个主要的参数就是pH值。为了保 证T和ZnO的效能和皮肤的容忍度，在这类产品中的最佳pH值为6. 0 7. 5。当ZnO 发生迁移，同时TIOVEIL AQ带微碱性的特性，那么最终的配方会出现pH8。在这种情 况下，添加柠檬酸可以降低pH到6. 06. 5,经过2天3天后，pH可能向上飘移， 但最终的pH会保持在可以接受的水平（7）。进一步对pH的调节应该避免，因为提高电 解质的含量会导致乳液的不稳定，并降低SPF值。2.

16、5，I1OVEIL/SPECrrRAvEIL+有机防晒剂另一种配方的复配选择是将物理防晒剂与传统的有机防晒剂相复配。实际上，所得的数据显 示TIOVEIL分散浆与有机防晒剂存在很好的协同效应。这里推荐3种复配形式TIOVEIL AQ+油溶性防晒剂；TIOVEIL油分散浆+油溶性防晒剂；TIOVEIL油分散浆+水溶 性防晒剂。因为离子效应，使 TIOVEIL AQ 与水溶性防晒剂的复配较为困难。因为水溶性防晒剂是电 解质，会破坏TIOVEIL AQ的稳定性。TIOVEIL AQ 10%（即4%T ）和各种不同浓度的辛 基甲基肉桂酸酯的协同效应在O / W乳液的液晶凝胶体中最早被证实。实验证实不加

17、OMC 的配方的体外SPF值为10（人体8.8）。加入1%的OMC可以提升SPF到16（人体17.1）, 对于其他OMC浓度的数据在图11有描述。10%的TIOVEIL油分散浆与3%的水溶性防 晒剂的协同效应也很明显（见图 12）S II UNC ID %TKnEIL AQSPf RiEFir- Il In -daiA Ebt cdiiJjiikMiunB. ciOMC with LD 临 TiOVbJI.如r-.g翳巒診 -?*.iPHSA-岸底乍并舸t; fr-L = -L-H*Wlftl 用12 TWVEIL育令毗盘讯皆水曙曲甫机厉的 讯曲fM卜占粹蛊握Fip. 12 ln-vilw 5JT du la. for cwrliiniilioau of TK)VbJ|, ijiL 71jsptinw iftilh WME - MJubk最后，SPECTRAVEIL可以与UVB吸收剂复配增加UVA的保护性。这种复配类型的协同 效应也很明显。例如，含6%的OMC的配方通过添加5%的ZnO, SPF从10提高到23。