多孔微球及其制备方法、应用与流程

本发明涉及化工领域，特别涉及多孔微球及其制备方法、应用。

背景技术：

面对强烈的市场竞争和消费者对高效、多功能个人护理用品的旺盛要求,传统的设计、制造技术己不能满足高档化妆品的配方的需要，运用现有的配方设计技术所能够添加的化妆品活性组分的含量和组分种类也极其有限。在各种高档次化妆品之中，大都需要具有几种或多种功效抗衰老、祛斑、除痘、防晒、抗紫外、增白、保温等。要在某一种化妆品中同时具有几种功能而不产生负面作用除了添加具有新功能的物质外，还可以改变原有组分的使用和添加形式。

多孔微球是一种具有特殊结构的材料，可利用其自身较大的比表面积和多孔结构，改变活性物的添加和释放方式，增强活性物质的稳定性、延长有效作用时间、降低毒副作用等。当多孔微球作为活性物载体时，可吸附其中的活性组分并使其在相当长一段时间内缓慢释放到皮肤表面，避免在使用初期活性物质释放过快，到达皮肤表面的活性物质浓度过高，不利于皮肤吸收，达到长时间维持活性物质浓度在合适范围内的目的。对于刺激性活性物质，可通过低浓度持续释放来降低其对皮肤的刺激性同时延长其作用时间。同时，多孔微球的透气性和保湿性，使它能够很好的与皮肤相容。

传统制备多孔微球的方法主要是加入碳酸氢铵、氯化钠、环糊精等致孔剂，同时聚合反应需要使用较大量的甲苯、四氢呋喃等有机溶剂，原料毒性较大不环保，微球中可能残留部分致孔剂和毒性有机溶剂。且传统法制备的多孔微球孔结构的分布不易控制。传统工艺复杂，成本高，不适合大规模推广。

因此，提供一种多孔微球及其制备方法具有重要的现实意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种多孔微球及其制备方法、应用。该多孔微球具有多级孔结构，可作为活性物质的载体，可同时负载多种活性物质，如生长因子、蛋白质、多肽类等，可增加其稳定性，延长释放时间，维持释放浓度，同时降低刺激性物质对皮肤的刺激性。所用原料为生物相容性很好的生物医用材料，不仅安全，还具有一定的生物活性，可促进细胞增长，加快肌肤新陈代谢，适合作为活性物质载体用于高档化妆品。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种多孔微球，其原料不包括致孔剂和毒性有机溶剂；所述多孔微球以PLGA、硅酸钙、介孔硅和多重乳液稳定剂为原料，利用无机组分硅酸钙和介孔硅在微球表面和内部原位成孔。

在本发明的一些具体实施方案中，所述硅酸钙与所述PLGA的质量比为1/20～1/2。

在本发明的一些具体实施方案中，所述介孔硅与所述PLGA的质量比为1/20～1/2。

在本发明的一些具体实施方案中，所述多重乳液稳定剂与所述PLGA的质量比为1～3。

本发明还提供了所述的多孔微球的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将PLGA溶解于有机溶剂中，与粉碎后的硅酸钙、粉碎后的介孔硅和油溶性活性成分混合，搅拌并超声至无机粉末分散均匀，得到油相；

步骤2：取多重乳液稳定剂与水混合，配制聚乙烯醇的水溶液；再与水溶性活性物质混合，搅拌均匀得到水相；

步骤3：将油相与水相混合，并持续搅拌直至有机溶剂挥发完全，得到固化的复合微球；

步骤4：取步骤3制得的复合微球经洗涤、冷冻干燥，得所述多孔微球。

在本发明的一些具体实施方案中，所述制备方法中所述硅酸钙与所述PLGA的质量比为1/20～1/2；

所述介孔硅与所述PLGA的质量比为1/20～1/2；

所述多重乳液稳定剂与所述PLGA的质量比为1～3；

以g/mL计，所述PLGA与所述有机溶剂的质量体积比为1/20～1/5。

在本发明的一些具体实施方案中，所述制备方法中，

所述有机溶剂包括丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃中的一种或两者以上的混合物；

以g/mL计，步骤2中所述多重乳液稳定剂与水的质量体积比为1/500～1/100。

在本发明的一些具体实施方案中，所述多重乳液稳定剂为聚乙烯醇。

在本发明的一些具体实施方案中，所述制备方法中，按质量百分比含量计，所述油溶性活性成分的加入量占油相的0.1％～5％；

所述油溶性活性成分包括甘草素、辅酶Q10、红没药醇、维生素E、卵磷脂、抗坏血酸酯、神经酰胺中的一种或两者以上的混合物。

在本发明的一些具体实施方案中，所述制备方法中，按质量百分比含量计，所述水溶性活性物质的加入量占水相的0.1％-5％；

所述水溶性活性物质包括表皮生长因子、胶原蛋白、细胞激活素、石榴果提取物、假交替单胞菌发酵产物提取物、接骨木提取物、乙酰基四肽中的一种或两者以上的混合物。

在本发明的一些具体实施方案中，所述制备方法中，步骤1中所述超声的功率为250～350W，所述超声的时间为15～30min；

步骤1中所述搅拌的速率为200～600rpm，所述搅拌的时间为4～10h；

步骤3中所述搅拌的速率为200～600rpm，所述搅拌的时间为8～16h；

步骤4中所述冷冻干燥的温度为-50℃～-40℃，所述冷冻干燥的时间为24～48h。

本发明还提供了所述的多孔微球或根据所述的制备方法制得的多孔微球在化妆品中的应用。

本发明中的多孔微球采用PLGA、硅酸钙和介孔硅等生物材料为原料，通过乳液溶剂挥发法制备而成。本发明制备多孔微球的方法不添加任何致孔剂，利用硅酸钙和介孔硅等无机组分在微球的表面和内部原位成孔，形成表面大量微孔和内部空腔结构的多孔微球。本发明的多孔微球可作为多种活性成分的载体，将其包裹于微球内部并通过表面微孔缓慢释放，延长活性成分的作用时间，具有良好的缓释效果。该多孔微球未添加任何致孔剂，无毒性致孔剂成分残留问题。该多孔微球的制备原料均为生物医用材料，具有良好的生物相容性，可促进细胞增殖，修复受损的细胞组织，加快肌肤新陈代谢，是一种适用于高档化妆品领域的新型载体，具有十分广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1示本发明具体实施例多孔微球的制备过程示意图；

图2示本发明实施例1中微球表面的扫描电镜图；

图3示本发明实施例1中微球内部横截面的扫描电镜图；

图4示本发明实施例2中微球表面的扫描电镜图；

图5示本发明实施例2中微球内部横截面的扫描电镜图；

图6示本发明实施例1-3的释放曲线图；

图7示表皮成纤维细胞在本发明实施例1中多孔微球上的增殖情况。

具体实施方式

本发明公开了一种多孔微球及其制备方法、应用，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

本发明的目的可通过如下技术方案实现：

可用于高档化妆品的多孔微球，其特征在于，以PLGA、硅酸钙和介孔硅等生物医用材料为原料，利用硅酸钙和介孔硅等无机组分在微球的表面和内部原位成孔，微球表面均匀分布着大量微孔，内部为空腔结构，活性成分包裹于微球的内部空腔和表面孔洞内。

可用于高档化妆品的多孔微球的制备方法，包括以下步骤：

1.将PLGA溶解于有机溶剂中，加入硅酸钙粉末、介孔硅粉末和油溶性活性成分，搅拌并超声至无机粉末分散均匀，得到油相；

2.配制聚乙烯醇的水溶液，加入水溶性活性物质，搅拌均匀得到水相；

3.在搅拌的条件下将油相缓慢加入水相中，并持续搅拌直至二氯甲烷挥发完全，得到固化的复合微球；

4.收集步骤3中的微球，用去离子水洗涤5次，冷冻干燥即得所述多孔微球。

所述有机溶剂包括丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃中的一种或两者以上的混合物。

按质量百分比含量计，油溶性活性成分可加入量占油相的0.1％-5％

按质量百分比含量计，水溶性活性物质的加入量占水相的0.1％-5％。

上述方法中，所述步骤1中，油溶性活性成分包括：甘草素、辅酶Q10、红没药醇、维生素E、卵磷脂、抗坏血酸酯、神经酰胺中的一种或几种。

上述方法中，所述步骤2中，水溶性活性物质包括：表皮生长因子、胶原蛋白、细胞激活素、石榴果提取物、假交替单胞菌发酵产物提取物、接骨木提取物、乙酰基四肽中的一种或几种。

上述方法中，所述步骤1中，PLGA与有机溶剂的质量体积比为1/20～1/5g/ml；硅酸钙粉末与PLGA的质量比为1/20～1/2；介孔硅与PLGA的质量比为1/20～1/2。上述方法中，所述步骤2中，聚乙烯醇与水的质量体积比为1/500～1/100g/ml。

上述方法中，所述步骤1中，超声功率为250～350W，超声时间为15～30分钟。

上述方法中，所述步骤1中，搅拌速率为200～600rpm，搅拌时间为4～10小时。

上述方法中，所述步骤3中，搅拌速率为200～600rpm，搅拌时间为8～16小时。

上述方法中，所述步骤4中，冷冻干燥温度为-50℃～-40℃，冷冻干燥时间为24～48小时。

本发明提供的多孔微球的制备方法中不添加任何致孔剂，利用硅酸钙和介孔硅等无机成分在PLGA微球上原位成孔，制备多孔微球。该多孔微球表面均匀分布着大量微孔，内部为空腔。微球表面和内部孔大小和数量均可通过改变制备工艺参数来调控。将PLGA/硅酸钙/介孔硅复合多孔微球作为多种活性成分的载体应用于化妆品领域，所用的原料均为生物医用材料，具有良好生物相容性。微球中同时存在内部大孔、表面微孔和介孔硅的介孔，是一种多级孔结构的复合微球。

有益效果为：

1.制备的多孔微球形貌结构可控，通过改变制备工艺参数来调节微球的多孔形貌结构；

2.该多孔微球既能装载油溶性活性物质，也能装载水溶性活性物质，还能同时装载油溶性和水溶性活性物质，有利于实现化妆品的多效性和高效性；

3.该多孔微球能显著提高活性物质的释放时间，降低突释性，维持活性物的浓度在合适范围，并增强活性物质的稳定性；

4.该多孔微球还可以包裹刺激性物质，避免与皮肤直接接触，降低对皮肤的刺激性；

5.该多孔微球采用生物相容性良好的生物材料制备，不仅安全无毒，还能促进细胞增殖，加速肌肤新陈代谢，修复受损细胞。

本发明提供的多孔微球及其制备方法、应用中所用原料及试剂均可由市场购得。

下面结合实施例，进一步阐述本发明：

实施例1载表皮生长因子的多孔复合微球的制备

将1g PLGA溶于10ml二氯甲烷中，加入0.2g硅酸钙粉末和0.2g介孔硅粉末，200rpm搅拌6小时后超声15分钟至无机粉末分散均匀，得到油相；

称取2g聚乙烯醇于300ml去离子水中配制0.67％(w/v)的聚乙烯醇溶液，然后加入3g表皮生长因子，搅拌均匀得到水相；

在200rpm的搅拌速度下，将油相缓慢滴加至水相中，并持续搅拌12小时直至二氯甲烷挥发完全，得到固化的复合微球；

收集复合微球，用去离子水洗涤5次，-40℃冷冻干燥48小时，得到载表皮生长因子的多孔复合微球。

实施例2载辅酶Q10的多孔复合微球的制备

将1g PLGA溶于5ml二氯甲烷中，加入0.1g硅酸钙粉末、0.1g介孔硅粉末和50mg辅酶Q10，300rpm搅拌4小时后超声30分钟至无机粉末分散均匀，得到油相；

称取3g聚乙烯醇于300ml去离子水中配制1％(w/v)的聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀得到水相；

在300rpm的搅拌速度下，将油相缓慢滴加至水相中，并持续搅拌8小时直至二氯甲烷挥发完全，得到固化的复合微球；

收集复合微球，用去离子水洗涤5次，-45℃冷冻干燥24小时，得到载辅酶Q10的多孔复合微球。

实施例3载抗坏血酸酯和细胞激活素的多孔复合微球的制备

将1g PLGA溶于20ml三氯甲烷中，加入0.05g硅酸钙粉末、0.05g介孔硅粉末和1g抗坏血酸酯，400rpm搅拌8小时后超声20分钟至无机粉末分散均匀，得到油相；

称取2g聚乙烯醇于500ml去离子水中配制0.4％(w/v)的聚乙烯醇溶液，然后加入5g细胞激活素，搅拌均匀得到水相；

在400rpm的搅拌速度下，将油相缓慢滴加至水相中，并持续搅拌16小时直至三氯甲烷挥发完全，得到固化的复合微球；

收集复合微球，用去离子水洗涤5次，-50℃冷冻干燥36小时，得到同时载抗坏血酸酯和细胞激活素的多孔复合微球。

实施例4载活性成分的多孔微球体外释放实验

将2mg载活性成分的多孔微球加入10ml PBS缓冲液中，密封后置于37℃、90rpm的摇床中振荡，每隔一段时间，利用紫外分光光度计测定上清液中活性成分的浓度，根据投入量和上清液的体积计算药物释放的百分比。释放时间总长为24小时，根据时间和累积释放百分比得到活性成分释放曲线图。详见表1、图6。

表1释放曲线原始数据

结果如图6所示，可以看出，与空白对照组相比，多孔微球作为载体的活性成分缓释时间显著延长(P＜0.05)，总体缓释效果好。

实施例5表皮成纤维细胞在本发明制备的多孔微球上的体外增殖实验

以实施例1制备的载表皮生长因子的多孔复合微球为实验组，未添加表皮生长因子的多孔复合微球为对照组，比较表皮成纤维细胞在两种微球上的增殖情况。将两种微球分别用75％的乙醇溶液浸泡2小时，并在紫外光下照射30分钟消毒灭菌；然后用PBS洗涤5遍，用培养基浸泡微球4小时；吸去培养基，加入100μl/孔(1×106cells/ml)细胞悬液，转移至培养箱中4小时待大部分细胞粘附在支架上，然后每孔补充400μl培养基，放入37℃二氧化碳培养箱中培养；在设定的时间点用CCK-8法检测细胞在微球上的增殖情况。

CCK-8法：

(1)制作CCK-8标准曲线：用细胞计数板计算所制备的细胞悬液中的细胞数量；然后用培养基按比例依次稀释成一个细胞浓度种植于96孔板中，一般用3-5个浓度梯度，每组3-6个平行样；接种后培养4小时使细胞贴壁，然后加CCK-8试剂在培养箱中培养1小时；培养基显色后，轻微振荡使培养基混匀，然后用酶标仪在450nm波长处测定各孔的OD值，制作一条以细胞为横坐标(X轴)、O.D值为纵坐标(Y轴)的标准曲线。在实验条件一致的情况下，标准曲线的制作便于确定细胞的接种数量以及加入CCK-8后的培养时间。

(2)在预定时间点，将CCK-8原液用培养基按1/10(v/v)稀释得到工作液，吸取孔板中的培养基，加入100μl/孔工作液，然后放入培养箱避光培养1小时，用酶标仪在450nm波长处测定各孔的吸收值，测试前将孔板轻微振荡混匀。

结果见表2、图7。

表2增殖情况的原始数据

由表2结果可见，实施例1制备的多孔微球与对照组相比，吸收值显著提高(P＜0.05)，因此，本发明提供的多孔微球能够促进细胞增殖，加快肌肤新陈代谢，适合作为活性物质载体用于高档化妆品。

取实施例2、实施例3制备的多孔微球进行上述试验，试验结果与实施例1制备的多孔微球的增殖效果相近，实施例2、实施例3制备的多孔微球与实施例1制备的多孔微球的增殖效果无显著差异(P＞0.05)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。