专利名称：含有富勒烯簇的化妆品组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及分散的富勒烯超细粒子及其在化妆品中的用途。
背景技术：
富勒烯是碳的第三种同素异形体，它不同于碳的其它形式(例如金刚石或石墨)。它仅由排列为中空封闭笼形的碳原子组成。更具体地讲，富勒烯由封闭的多面体组成，其中碳原子相互连接构成六边形和五边形。本发明使用的稳定富勒烯是以工业规模量或实验室规模量生产的。实例包括C60、C70、C76、C78、C80、C82、C84以及更高分子量的分子。
富勒烯首先由Kroto等(Nature，vol.318，p.163(1985))描述，是根据激光蒸发石墨的产物的质谱而假设它们的存在。当Huffman和Kratschmer找到制备及分离宏观量富勒烯(例如C60和C70)的方法后，富勒烯作为一种物质在1990年制得。参见Kratschmer等，Nature，vol.347，354(1990)。
富勒烯的几何及电子结构赋予它们独特的物理性质和化学反应性。例如，富勒烯具有高电子亲和势。例如，C60的电子亲和势为2.65eV。它们对自由基加成到碳碳双键以及孤对电子的亲核攻击具有增强的反应性。自由基加成到富勒烯双键导致形成很不活泼的以富勒烯为中心的基团，该基团不能够参与例如有机化合物自由基氧化中的自由基链增长反应。因此，富勒烯是抗氧剂。已经明确的是一个富勒烯分子能够通过牺牲双键使几十个“活跃”自由基钝化。此外，由于与适当二聚体形式的富勒烯笼连接的有机基团发生还原消除反应，所以富勒烯分子能够催化清除、重新结合自由基。这种性质使得富勒烯分子能够将自由基转化为不活泼的分子产物。
富勒烯的独特性质使得富勒烯固体具有特殊的物理和化学特征。例如，富勒烯分子晶体的分子间相互作用具有极高的能量，远高于大多数类似大小的有机物质分子晶体的相应能量。这归因于富勒烯笼的延展的共轭电子结构以及分子晶体晶格中富勒烯分子堆积的稠密模式。这种现象可见于纯C60和C70富勒烯、高级富勒烯(higherorder-fullerene)、它们的混合物、富勒烯与芳族分子的溶剂合物晶体、石墨吸附的富勒烯等的晶体。
富勒烯分子晶体的高强度导致它们的化学及生化行为与单独的富勒烯分子相比有极大差别，例如在真溶液中的行为，这些差别妨碍富勒烯分子本身用于化妆品组合物、药用组合物或兽用组合物。例如，富勒烯晶体的宏观尺寸不允许富勒烯在皮肤组织及其它生物学结构中结合。只有表面分子(占普通微米尺寸的富勒烯粒子全部分子的约0.4％)接触溶液，因此它们可与溶液组分反应。此外，表面富勒烯分子的特异反应性通常远低于单独溶解的分子。
只有少数溶剂能够溶解富勒烯。通常用于溶解富勒烯的芳族溶剂和卤代烃是强毒素，因此，它们不能用于化妆品组合物、药用组合物以及兽用组合物。
化妆品和药物设计者试图利用各种富勒烯特性克服应用富勒烯的上述难点。Melull的美国专利5,612,021“Cosmetic Make-UpComposition Containing Fullerene or Mixture of Fullerenes as aPigmenting Agent”介绍了在水包油或油包水乳剂、混悬剂、散剂、有色乳膏、指甲油以及其它化妆品组合物中使用结晶富勒烯。富勒烯在这些化妆品组合物中的应用仅仅是作为颜料或填充剂，据其说明是用于赋予这些产品某种颜色以及其它有用的化妆品特性，例如良好的遮盖力和舒适的敷用特征。通过标准合成方法(参考美国专利5,612,021)得到的结晶富勒烯不具有溶解的富勒烯分子的重要性质。它阻碍进入活体组织、酶的活性中心以及其它分子生物学对象，并且不能够通过细胞膜参与有利于化妆品的生化过程。因此，美国专利5,612,021实质上只利用了富勒烯颜料的高光学密度，没有将富勒烯在化妆品中作为生物活性组分使用。
然而，富勒烯衍生物显示具有生物医学用途。Chiang等在美国专利5,994,410和5,648,523中公开了可用作自由基清除剂的富勒烯化学衍生物及其治疗自由基相关疾病的用途。尽管将官能团加成到富勒烯分子赋予了富勒烯衍生物必要的溶解性，但是这些衍生物的制备不可避免地导致双键数量减少，并且伴随富勒烯分子清除自由基的能力降低。此外，官能团对富勒烯笼双键与自由基在溶液中的相互作用产生空间位阻，由此进一步降低富勒烯的特异反应性。
迄今为止，在不将官能团加成到富勒烯笼的情况下，没有人成功制备具有药理学或生物学活性的的富勒烯。但是，本发明人已发现将富勒烯溶于生物相容的无毒溶剂的方法，而且不需要对富勒烯部分进行预先化学衍生反应。他们已经找到使富勒烯的有用的化学及生物化学反应性最大化的途径。更具体地讲，他们发现溶解富勒烯的方法，该方法将富勒烯转化为小分子簇，其后在化妆品组合物中使用溶解的簇。这种方法利用了富勒烯分子及其小聚集体的增强的化学反应性以及伴随的有利于皮肤养护和其它化妆品应用的更高的积极生物活性。
发明概述因此，本发明涉及化妆品组合物，该组合物包含化妆有效量的富勒烯簇以及化妆品载体。
本发明另一方面涉及预防或减少自由基对哺乳动物(尤其是人)的健康皮肤或粘膜的损害的方法，该方法包括在健康皮肤或粘膜应用包含化妆有效量的富勒烯簇的化妆品组合物。
本发明另一方面涉及钝化哺乳动物(尤其是人)的皮肤或粘膜中的毒素的方法，该方法包括根据本发明在所述哺乳动物的皮肤应用有效量的富勒烯簇。
本发明又一方面涉及治疗哺乳动物皮肤及粘膜的细菌或病毒感染的方法，该方法包括对所述哺乳动物的皮肤在阳光下应用有效量的富勒烯簇。
本发明再一方面涉及避免强可见光及紫外光照射人皮肤和粘膜从而防止例如阳光灼伤的方法，该方法包括在皮肤应用有效量的富勒烯簇。
附图简介
图1给出了Martin Chaplin教授设计的水合富勒烯分子C60(H2O)80的立体模型。完整的富勒烯分子(融合的灰色球为碳原子)被包在80个水分子形成的空穴中，各个水分子由一个黑色球(氧原子)和两个浅灰色球(氢原子)表示。从二十面体水(H2O)100中抽出十二面体水簇(H2O)20形成所述空穴。可看到在富勒烯各个六边形正上方有水分子的一个氢原子，由此在氧原子与相应苯型环的π体系之间形成20个氢键。相对原来的二十面体结构，随机几何对应导致内部20个水分子以及外部60个分子的无扰定位，因此，C60(H2O)80的能量稳定性提高。
图2是实验室规模的电动液压冲击室的示意图，该设备用于将富勒体(fullerite)粉末分级分离为纳米级富勒烯簇。将冲击室充满水，它具有用于旋转的椭圆体形状。在此椭圆体中一个焦点上的两个钨电极通过水实现放电，富勒体样品放置在另一个焦点，以便用累积冲击波处理。将富勒体悬浮于塑料薄壁小室中的液体中，由此与小室外冲击波传递介质水隔开。或者，使富勒体悬浮液在封闭回路中连续循环，所述回路包括穿过所述焦点的的薄壁塑料管。悬浮富勒体的液体选自水、醇、天然油等。
发明详述本文使用的术语“哺乳动物”是指哺乳纲的任何成员，包括但不限于人、狗、猫、马、猪、牛等。优选的哺乳动物是人。
本文的术语“簇”具有化学文献定义的一般含义。富勒烯的分子簇是通过范德华力结合在一起的富勒烯分子的小型组合。这种组合的大小可以从几个至约十亿个富勒烯分子间变化。估计簇的内部结构可能接近富勒烯分子晶体的结构。簇可能有不同的形状，这取决于簇大小以及与其周围环境的相互作用。簇可以被溶剂分子直接溶剂化，由此形成非理想的富勒烯溶液，其性质接近稳定的溶胶和悬浮液。簇可以与某些有机分子(配体)形成供体-受体络合物，所述有机分子可溶于目标极性溶剂，由此可以使富勒烯在这些溶剂中也具有溶解性。无论是直接溶剂化的还是络合的富勒烯簇都可用于本发明。
本文介绍的富勒烯簇用富勒体(固体富勒烯)制备。富勒体的例子包括可以结合结晶溶剂的固体形式的纯净分子C60、C70、C84、C96等或者它们的混合物。
富勒体或者包含它的溶液或悬浮液用作制备本发明富勒烯簇的原材料。用于此目的的优选富勒烯是C60和C70。富勒烯根据本领域普通技术人员已知的方法制备。例如，富勒烯可以由以下文献介绍的方法制备Kratschmer等，Nature 347，354(1990)；Howard等，美国专利5,273,729；Withers等，美国专利5,876,684；Smalley等，美国专利5,227,038；Smalley，美国专利5,300,203；Smalley，美国专利5,556,517；Leftin，美国专利6,083,469；Fields等，美国专利6,077,401，以上文献的所有内容通过引用结合到本文。
本文使用的术语“富勒烯”是指包含偶数个碳原子并且排列为封闭中空笼形结构的分子。富勒烯可以包含总共20至500或更多的偶数个碳原子。富勒烯不一定是球形的。它们可以为长管状结构，在管的两端为半球形帽。还存在超富勒烯(hyperfullerene)结构，其中一个结构包含在另一个更大的结构内。对于通常的球形分子结构，它们的超富勒烯类似于洋葱的多层结构。也有可能是更大结构内的管状结构。在文献中有关于富勒烯的更详细介绍。富勒烯的例子包括C60、C70、C76、C82、C84、C96、C240、C540、C720等。优选所述富勒烯具有至少60个碳原子。优选的富勒烯为C60和C70。
本发明考虑使用的富勒烯簇可以包含一种或一种以上的富勒烯类型。优选包含一种类型的富勒烯。举例来讲，尽管优选富勒烯簇只包含一种类型的富勒烯(C60或C70)，但是也可以包含C60或C70或它们的混合物。
正如本文的描述，本发明涉及制备及使用分子簇形式的富勒烯。分子簇的形成通过两种方法举例说明。
在一种方法中，将富勒体用机械方法分解为独立的富勒烯分子小聚集体(簇)。这种方法基于富勒体的机械分级分离，通过在不同的液体(包括水、醇、天然及合成油等)中进行液压冲击完成。
另一种方法由通过富勒烯簇与水溶性聚合物和/或卟啉类络合使富勒烯固体溶于液体而组成。在此情况下，证实富勒烯与聚合物和/或卟啉类的水溶性络合物主要包含小分子簇形式的富勒烯，所述簇结合了作为配体的聚合物和卟啉分子。采用本方法用于制备富勒烯簇的水溶性聚合物的例子包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、乙烯吡咯烷，乙二醇，丙二醇的共聚物等。
水溶性聚合物和卟啉类并不是以强共价键化学结合到富勒烯；相反，它们是通过范德华力相互作用。络合物中配体与富勒烯簇的供体-受体结合对富勒烯分子电子结构没有明显影响，即富勒烯笼的所有碳碳双键是完整的。此外，供体-受体结合是可逆的，这确保了分子簇通过水相向细胞膜的输送以及单一水合富勒烯分子的释放，水合富勒烯分子能够渗透通过细胞膜。由于碳碳双键基本上仍是完整的，并且没有官能团引起的空间位阻，所以这样输送到组织的富勒烯分子还保持高化学反应性，它为水溶性富勒烯簇，尤其在用作抗氧剂时，提供高生化活性。
下面概括介绍制备络合聚合物和/或卟啉配体的水溶性富勒烯的示例方法。将富勒烯溶于非极性有机溶剂，例如苯、甲苯等。富勒烯溶液可以包含一种类型的富勒烯或者多种类型的富勒烯混合物。水溶性聚合物和/或卟啉的独立溶液在适当有机溶剂中制备，例如氯仿、二氯甲烷、乙醚等。将富勒烯溶液和配体溶液在充满氩气的反应容器中混合足够长的时间以满足反应的进行。这可能需要例如30分钟到1天，取决于试剂浓度和反应温度，反应温度可以为约室温至溶剂混合物的回流温度。富勒烯与聚合物的重量比为约1∶10至约1∶10,000，更优选约1∶25至约1∶250，最优选约1∶50至约1∶150；而富勒烯/卟啉的摩尔比为约1至约10；这些比例取决于合成所选用的试剂和溶剂以及最终络合物中需要的组成。有色产物(例如使用PVP时，为褐色产物)的形成表明生成了水溶性富勒烯/配体络合物。在反应完成后，在约室温或略高的温度(例如可高达约50℃)真空除去溶剂。
在除去溶剂后，将足够量的化妆品溶媒(例如水、醇或更优选pH约7.4的磷酸盐缓冲液)加入烧瓶，溶解富勒烯簇，形成溶液。可以通过加热、搅拌、超声波处理或者本领域普通技术人员已知的任何其它方法加速富勒烯络合物在溶媒中的溶解。优选的方法是15-40kHz(更优选20-40kHz)超声波处理，强度为约15-50W/cm2，更优选20-50W/cm2，处理约30至约600秒，更优选处理约30至300秒。
任选并优选将富勒烯水溶液过滤以除去杂质。此外，可通过蒸发减少溶剂体积将富勒烯溶液浓缩至预定浓度。
形成富勒烯簇的另一种方法是通过对富勒体进行机械化学处理使富勒体(固体富勒烯或多种富勒烯的固体混合物)机械分散来制备。这种处理在液体介质中实现，使富勒烯分解为纳米级簇。优选将富勒体减小为约5至约50nm，更优选为约5至约15nm。可以使用本领域普通技术人员已知的任何方法将富勒体转变为纳米级簇。实例包括电动液压冲击、超声波和声波处理，功率范围在约0.01至约100kW。优选的方法是电动液压(EH)冲击，因为它产生更高效的较小簇。
EH作用的实质是在液体内部的高压放电脉冲期间，产生巨大的梯度局部动态液压。这类动态压力有效用于粉碎固体，由此在液体中形成精细分散的固体。在例如以下文献中介绍了可通过EH冲击分裂富勒烯的装置的例子Babington等，美国专利6,254,764；Babington等，美国专利5,868,919；Juvan等，美国专利4,917,785，以上文献的所有内容通过引用结合到本文。
采用EH作用技术粉碎富勒体有若干优点。
在两个电极间以火花放电形式向液体中突然释放电能后，产生以超声速传播的强烈机械冲击波。冲击波由两个区组成。冲击波的急剧前沿为压缩区，随后的是稀疏区，压力从其峰值衰减为较小的负值，然后回复到冲击前的值。稀疏区比压缩区传播得快，整个冲击波在其传播过程中振幅逐渐减小。两个区都对冲击波在液体中遇到的固体粒子的变形做功。变形可以最终导致粒子破碎，这取决于粒子的机械特性以及冲击波参数。当冲击波进入固体后，引起膨胀应力或纵向应力以及剪切应力或横向应力。应力σ通过以下方程与固体密度ρ、波速C以及固体粒子元速度(element velocity)V线性关联σ＝ρCV。这种关联适用于纵波及横波。放电引起的EH冲击的冲击波速度可能达到约18km/s，超过了水中声速(～1.5km/s)一个数量级。也远大于在超声波处理水时气穴微泡内爆产生的冲击波速度(～2km/s)。因此，EH冲击形成的应力远远大于超声波处理产生的应力。因此与其它能够产生低速冲击波的处理方法相比，EH冲击在粉碎悬浮于水中的富勒体粒子方面有效得多。
由于富勒体的抗张强度远小于抗压强度，富勒体粒子的崩解可能主要发生在冲击波的稀疏区，在所谓的冲击波拉伸期或负性期终止。水中可高达10Mpa并且总共持续几微秒的负压峰值在冲击波的拉伸期逐渐形成。这种拉伸载荷传递给富勒体粒子，使富勒体粒子沿着平行于膨胀波波前的平面破裂。剪切应变导致的富勒体粒子变形使粒子在与膨胀波方向正交的方向上破裂。此过程非常有助于粒子的破碎，因为富勒体的剪切强度低，而横波速度与纵波速度相当。
气穴泡崩溃产生次级冲击波和液体微射流，它们引起的富勒体粒子破碎是对以上主要破碎过程的补充。通常，次级冲击波和液体微射流引起的富勒体粒子破碎不能使富勒烯簇的粒径变得更小。在冲击波拉伸期负压的峰值振幅超过约1MPa后，在水中引起直径为约100微米的瞬时气穴泡。气穴微泡的崩溃或内爆时间小于1微秒，引起气穴内的气压和温度分别跃升至约150Mpa和5,500℃。由此产生的热点能够产生次级冲击波，次级冲击波仍然具有强大的作用力足以粉碎悬浮于水中的固体粒子。固体表面附近形成的泡的内爆是不对称的，所以从崩溃的气穴发射出直径约10微米、长度约50微米的液体射流。这种射流以大约100m/s的速度冲向固体表面。微射流撞击到富勒体表面，引起富勒体粒子破碎。此过程产生与射流尺寸(即微米级)相当的碎片，但是不太可能产生纳米级粒子。这得到以下事实进一步支持超声波处理富勒体悬浮液产生相同性质和功能的气穴泡，所产生粒子的特征尺寸明显大于EH冲击处理得到的粒子，两种方法供给液体的能量相近。
由此，EH技术相对普通的超声波和声波处理具有重要的优势，使其优选用于产生纳米级富勒烯簇。它能够很容易地按比例放大。EH过程的关键特征容易控制保证了很宽的参数范围。此外，对于分级分离过程重要的许多参数量值可由这种EH技术实现，而其它方法却不能达到，这可以从下列EH冲击波特性以及EH装置特征推断出来典型的冲击波波前上升时间-10-100ns总的脉冲持续时间-100ns-10μs热等离子体通道最大压力-1-3GPa样品上的典型正压峰值-100MPa样品上的典型负压峰值-1-10MPa热等离子体通道的最大温度-15,000-40,000K初始冲击波的最大速度-10-18km/s
脉冲能量-0.5CU2＝～1-100kJ每个脉冲的比能-～5J/cm3典型分级分离反应锅中的液体脉冲的比功率-2MW/cm3液体电能转化为机械能的效率-～50％放电电容器电压-3-100kV脉冲放电电流-10-1000kA电容-3-1000μF放电电路的电感-5-50nH脉冲重复实际速率-0.2-20个脉冲/s在EH设备中没有杂质引入产物。
为了比较，下面列出超声波处理技术的某些特征典型的压缩波上升时间-50μs样品上的最大正压峰值-5MPa(通常为1-2MPa)样品上的最大负压峰值-5MPa(通常为1-2MPa)压缩-膨胀循环频率-20-40kHz超声波在水中的速度-1.5km/s气穴泡直径-60-200μm气穴泡生长时间-100-400μs气穴泡崩溃时间-100ns-1μs崩溃气穴泡中气压-150MPa崩溃气穴泡中气体温度-5,000K崩溃泡附近液体温度-2,100K电能转化为机械能的效率-～50％OH自由基产量G～1×10-10mol/J；产生的OH自由基数量～1×106/周期连续功率输入-50W-5kW功率输入表面密度-1-100W/cm2连续处理的比功率-1-100W/cm3液体下面给出固体富勒体C60的部分物理性质以便能够判断其在EH和超声波处理条件下的行为质量密度-1.72g/cm3体积模量-14GPa声音纵向速度-3.6km/s声音横向速度-2.1km/s导热系数(300K)-0.4W/mK声子平均自由行程-5.0nm压缩系数(-dV/dP)-6.9×10-12cm2/dyn热膨胀体积系数-6.2×10-5cm3/K从以上数据清楚看到EH技术在分级分离固体富勒体方面比超声波处理更有效，尤其是具有更高的能效和产能。但是，长时间超声波处理也能够提供稳定胶体溶液形式的富勒烯簇，凭视觉几乎不能将其与EH技术制备的产品区别开来。因此，超声波处理是另一种生产富勒烯簇的方法，因为它可有效用于辅助操作，例如使干燥的富勒烯簇产品重新分散到液体，混合富勒烯簇与化妆品溶媒等。但是如前所述，制备富勒烯簇更优选的方法最好通过EH技术完成。
缺乏关于富勒烯簇结构的数据。在未受到特定假设或仪器观测束缚下，簇的可能结构以及所得溶液组成可能是如下给出的结构和组成。以机械方式使微晶富勒体松散，在施加足够的拉伸应变或剪切应变后碎裂为纳米级簇。适当制备的富勒烯簇在一段时间内(通常超过几个月)都不会从水或任何其它目标液体溶液中析出。这种稳定性的原因尚未最后确定，不同的溶剂可能有不同的原因。
水溶性聚合物和/或卟啉使富勒烯簇稳定。虽然不希望受到限制，但是仍相信所述稳定性可以如下解释。尺寸小至单个分子的富勒烯簇与聚合物和/或卟啉的供电子基团相互吸引，由此形成络合物，由于络合物存在聚合物和/或卟啉的极性基团(估计不会结合富勒烯)，所以可溶于水和其它溶剂。光谱技术已证实形成了这样的络合物。这些络合物的电子光谱可见光区出现吸收带，证实其中存在簇形式的富勒烯，所述吸收带是以范德华力彼此紧密接触的富勒烯分子的特征。这种特征吸收通常在可见光的短波区更为显著。此外，如果富勒烯溶于溶液，将会呈现某种颜色，而上述特征将使富勒烯簇络合物溶液的颜色与其不同。例如，富勒烯60簇络合物的溶液呈现黄色至褐色，而含富勒烯C60独立分子的真溶液为紫色。
类似的光谱特征和颜色变化是富勒烯(例如C60)的不饱和脂肪酸溶液以及天然和合成油(含有C＝C双键)溶液所固有的。这也可指示这些溶剂中存在簇形式的富勒烯C60。
虽然不希望受到束缚，但是仍相信偶合配体中可极化C＝C双键的富勒烯(例如C60)的强极化能力是配体和富勒烯簇之间吸引力增强的原因，这种能力导致形成可溶性络合物。这种络合物防止簇聚集，并因此从溶液中析出固体富勒烯(例如C60)。富勒烯在天然油中的溶解度达到每毫升几十毫克，因此超过用于富勒烯的最好的常用芳族溶剂中的溶解度。富勒烯分子与天然油分子及芳族溶剂分子的相互作用主要通过上述极化力实现。可以合理假设的是，这种相互作用的总强度以及由此获得的溶解度值将大致与溶剂中存在的C＝C双键数量以及可与富勒烯分子接触的C＝C双键数量成比例。由于芳族溶剂的所述双键数量远高于天然油，所以芳族溶剂的溶解度也应该高很多。由于存在相反的结论，所以可以认为是富勒烯在天然油中的溶液实际上是富勒烯簇的稳定溶胶，而不是真溶液。
富勒烯簇在纯水中的稳定性不同。虽然不希望受到束缚，但是仍相信水溶液中主要是带负电荷的富勒烯簇。出现负电荷的最可能原因似乎是共价结合到富勒烯笼的羟基的解离。因为富勒烯分子极高的电子亲和势(例如对于最小的富勒烯C60的电子亲和势为2.65eV)，这些羟基的酸性可能远高于水分子中的羟基。这保证了可将质子轻易释放到pH低至约3的水中以及伴随形成带负电荷的粒子。连接的羟基源自富勒烯双键上羟基的攻击。
水溶液中羟基的主要来源是超声波处理或冲击波通过时产生的气穴泡的崩溃。羟基与有机分子(包括含C＝C双键的化合物)反应的速率常数接近扩散控制的值；因此举例来讲，超声波处理用于水纯化系统以除去痕量的苯酚和其它有机杂质。所述反应用于富勒烯簇时也应该非常有效，由此使得簇表面的富勒烯分子含有一些羟基。
这些少量离子化羟基是在富勒烯簇表面产生双电荷层以及由此稳定胶体粒子避免聚结所必需的。存在的羟基数量可根据簇大小以及介质pH的不同而变化，并且可能太少而难于被检测。尽管如此，还是有一种仪器技术能够显示这样少量存在的羟基。具体地讲，在通过超声波或EH冲击处理溶于水的富勒烯(例如C60)光谱中，在450nm波长附近形成宽的光吸收带。这通常归因于官能团(尤其是羟基)的附着引起的对富勒烯分子电子结构的干扰。这种在450nm的吸收通常比在含不同非共价结合的配体的富勒烯簇络合物情况下上述源自富勒烯间范德华作用的预期吸收更强烈。由此，在450nm的吸收增强为形成了表面含羟基化富勒烯分子(富勒醇(fullerols))的富勒烯簇提供额外的证据。
在这种结构模型中，虽然不希望受到束缚，但是推测簇中内部富勒烯分子基本上是完整的，并且通过富勒烯间范德华力结合在一起。但是，将一些低级富勒醇(low-order fullerol)结合到簇内部空间也是可能的，因为富勒醇也可形成结晶范德华结构。虽然不希望受到束缚，但是仍相信这样构造的富勒烯簇能够通过细胞间介质输送到细胞膜。
有试验观测证实富勒烯簇与水合单一富勒烯部分存在动态平衡。因此，所产生的水合富勒烯分子可能是富勒醇或完整的富勒烯笼。已有文献假设后者的存在，并且已经设计出溶剂化的完整富勒烯笼(例如被水分子溶剂化的C60)的分子模型(图1)。液态水具有虚拟的晶体结构。在所述分子模型中，C60富勒烯位于80个水分子组成的中空二十面体内。里面的二十个水分子处于理想位置，它们通过直接定位于富勒烯C60中20个6元环的各个环上形成OH p氢键，该位置是与苯分子形成氢键的最佳位置。这20个水分子连接二十面体外壳的60个完全氢键化的水分子。还相信水合低级富勒醇的稳定性也将受益于这种十分独特的空穴与富勒烯分子在结构上的重合。
虽然不希望受到束缚，但是仍相信水合单一笼型低级富勒醇以及水合纯净富勒烯分子渗透细胞膜并参与细胞代谢，而认为较大的富勒烯簇仅仅负责细胞外的富勒烯生化活性。这些可溶解形式的富勒烯的平衡共存可合理化化妆品应用中富勒烯的各种已知的有用的功能，构成设计新的化妆品体系的基础。
所形成的富勒烯簇可以加入水性溶液或有机溶剂，例如醇和油。对于为了在化妆产品中使用而EH分散以及超声波分散含富勒烯的物质，最合适的溶剂是水或醇，例如含1-6个碳原子的醇以及天然和合成的油。本文定义的天然油是多种天然化合物(含一个或多个双键，以及C＝O和C-OH基团)的复杂混合物。优选是约16至约38个碳原子的多不饱和脂肪酸。多不饱和脂肪酸中官能团之间的烃片段的柔性使得多不饱和脂肪酸的多个官能团与富勒烯簇之间的供体-受体型作用能够同时发生，这种作用是富勒烯在油中具有高溶解度的原因。在油中EH和超声波分散处理富勒体期间，为了防止形成过量的自由基，施加的功率密度应该减少至用于水和醇液体介质的最佳值的约一半。例如对于在各种油中溶解富勒体，在10-18W/cm2的功率密度水平的超声波分散处理是最佳的，不会引起油品变质或者使多不饱和脂肪酸分子与富勒烯化学结合。由此获得的富勒烯簇油溶液可以用于制备化妆品组合物，而无须进一步提纯。
本发明组合物中富勒烯簇可以结合使用水溶性聚合物和/或卟啉类。可以伴随富勒烯簇的水溶性聚合物的例子包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙二醇、乙烯吡咯烷酮，乙二醇，丙二醇的共聚物等。或者，在聚合物和/或水溶性聚合物的组合中，本发明富勒烯簇可以与萜烯结合使用。
萜烯是最简式为C10H16的化合物。然而，问题是萜烯是式(C5H8)n(其中n＞2)的不饱和的无环和环状烃。萜烯是醚油的成分。萜烯是天然烃，存在于植物中。萜烯由异戊二烯单元组成。异戊二烯(2-甲基-1，3-丁二烯，CH2＝C(CH3)-CH＝CH2)是类胡罗卜素(例如β-胡罗卜素)和叶绿醇(phythol)(叶绿素的一部分)等天然物质的构成部分。醚油(例如樟脑油)不仅包含萜烯，而且包含萜烯衍生物(醇、醛、酮、酯和醚)。
萜烯能够溶解可测量量的富勒烯。例如C60在萜烯或上述衍生物中的溶解度可以在约3至约20mg/ml的范围变化。采用相同的物理激活方法有助于富勒烯在萜烯中的溶解，本文介绍的所述方法用于在水、油和不饱和酸中溶解富勒烯。除其它方法以外，所述方法包括应用于富勒烯和液体萜烯的混合物的超声波处理和电动液压冲击技术，以及常用的辅助处理方法，包括升高的温度、搅拌、浸渍、酮搅拌研磨等。
萜烯衍生物(例如萜烯的醇、醛、低级烷基(C1-C6)酯、烷基(C1-C6)醚或酸)也可以与富勒烯簇结合使用。萜烯以及衍生物中的萜烯部分包含至少10个碳原子，其中m至少为1，优选不多于100，更优选不多于10，最优选为1。实例包括香叶醇，C10H17OH(带有玫瑰香味的醇)，香茅醇(Citrinellol)，C10H19OH(带有柔和的玫瑰香味的醇)，柠檬醛(Citrel)，C9H15CCHO(带有柠檬芳香的醛)，乙酸芳樟酯，CH3COOC10H17(带有熏衣草(lavenda)香味的酯)，薄荷醇，C10H19OH，(带有薄荷香味)萜品醇，C10H17OH(带有紫丁香的香味)，这些萜烯溶剂做为香味剂广泛用于香水和化妆品。此外，部分萜烯(例如薄荷醇)具有强杀菌特性。这种特性使得在适当富勒烯乳膏中减少和/或取消其它保存剂的使用。保存剂常常是过敏源。
富勒烯在萜烯及其衍生物中的高溶解性容许在富勒烯化妆品中有效使用这些溶剂(例如容许在乳膏中使用足够高浓度的富勒烯)。在这些溶液中存在的富勒烯为簇形式。也就是说，富勒烯以簇形式溶解在这些萜烯溶剂中，并且最终溶于乳膏或软膏或口红或者所应用的任何其它富勒烯化妆品中。其中的富勒烯是悬浮于萜烯溶剂的簇，实质上是接近于(纳米)胶体溶液的形式。
通过本领域熟知的常规操作，溶液化萜烯(富勒烯簇)可以很容易加入乳膏或其它化妆品用试剂得到优异品质的化妆品。
此处关于富勒烯簇结合油以及不饱和酸的说明同样适用于萜烯。
将本发明组合物中富勒烯簇与化妆品用材料混合形成化妆品组合物。化妆品用材料包括但不限于抗氧剂、粘合剂、增容剂、螯合剂、着色剂、润肤剂、乳化稳定剂、成膜剂、填充剂、芳香组分、胶凝剂、头发调节剂、固发剂、湿润剂、增塑剂、防腐剂、皮肤调节剂、溶剂、遮光剂、表面活性剂、紫外光吸收剂、粘度控制剂和蜡。各种其它化妆品用材料可以参见CTFS Cosmetic IngredientHandbook，J.M.Nikitakis，Ed.，第1版，p51-101(1988)，其公开的内容通过引用结合到本文。
本发明化妆品组合物包括可以包含蜡的组合物。
将根据本发明制备的富勒烯簇与化妆可接受的载体混合。溶媒可以是水性溶液，例如水；或极性有机溶剂，醇(例如乙醇)，或者其它极性溶剂；天然或合成的油；水包油乳液；或油包水乳液；或者蜡等。载体应该是明显无毒的。本发明组合物优选的载体是水性溶剂。
根据其功能，本发明化妆品组合物可以提供为不同的形式，例如溶液剂(洗液型组合物)、增稠的溶液剂、凝胶剂、软膏、乳剂(乳膏、乳状液)、泡状分散剂、散剂、致密散剂、糊剂或固体剂。更具体地讲，本发明化妆品组合物可以分散于不同的剂型包括但不限于胭脂、乳膏(包括面霜、手霜、润肤霜和防晒霜)、奶油粉、眼线膏、眼影膏、眉笔、粉底霜、洗剂、睫毛膏、微乳剂、软膏、润发脂和口红。它们也可装入包含推进剂的压力包装，从而允许以泡沫或喷雾形式使用。
上文介绍的富勒烯簇可以加入不同类型的化妆品组合物。例如，它们可以加入保护人表皮、头发和粘膜的药用组合物；用于皮肤和体表生长的化妆品组合物；用于颊牙(buccodental)的组合物(例如洁齿剂)或者眼用组合物(例如collegria)等。
本发明富勒烯簇在组合物中以在此介绍的化妆有效量存在，或者用于药用组合物时治疗有效量存在。优选它们在本发明组合物中占组合物总重量的约0.01至约50％，更优选约0.02至约10％，最优选约0.05至约2％重量。
当本发明化妆品组合物用于保护头发时，它们可以提供为洗发剂、洗剂或凝胶剂；或者在洗发之前或之后、染色或漂白之前或之后、烫发处理之前、期间或之后、或者直发处理之前、期间或之后冲洗或应用的组合物。还可以提供为头发定型或处理的洗剂或凝胶剂、吹干或头发造型用洗剂或凝胶剂、发胶、烫发或直发用组合物，或者染发或漂白用组合物的形式。
当本发明组合物是用于睫毛、眉毛或皮肤的化妆产品时，它提供为粉底霜、口红、眼影膏、胭脂、眼线膏、睫毛膏、或者用于处理表皮的乳膏。
当本发明组合物用作药用组合物(例如消毒组合物、减少出现皱纹的组合物、润肤组合物等)时，优选将其提供为乳剂(例如乳状液或乳膏)、凝胶、洗剂、软膏或泡状分散剂，并且可以包含药学活性成分。
化妆品组合物可以包含天然或合成的蜡。天然蜡可以是动物蜡，例如羊毛脂、蜂蜡、鲸蜡或羊毛脂衍生物(例如羊毛脂醇、氢化或乙酰化羊毛脂、羊毛脂的脂肪酸或乙酰化羊毛脂醇)；或植物蜡，例如巴西棕榈蜡、蜡大戟蜡、木棉蜡、稻米蜡、氢化加州希蒙得木蜡、α蜡、日本(yapan)蜡或软木纤维蜡、甘蔗蜡、可可油等。或者，化妆品组合物中可以包含矿物蜡，例如石蜡、蒙旦蜡、褐煤蜡、凡士林、矿脂蜡或微晶蜡、纯白地蜡或地蜡。可使用的合成蜡的例子包括聚乙烯蜡、费-托(Fischer-Tropsch)合成法制备的蜡以及C10-C40饱和羧酸与C10-C40饱和醇反应得到的线性酯(例如十四烷酸十四烷基酯)。可以使用的其它蜡包括calcium lanolate或硬脂酸钙或氢化椰子油等。
化妆品组合物可以包含未修饰或修饰的植物油或动物油，例如甜杏仁油、鳄梨油、蓖麻油、橄榄油、希蒙得木油、向日葵油、麦芽油、芝麻油、花生油、葡萄子油、豆油、红花油、椰子油、玉米油、榛子油、烛果油、棕榈油、杏仁油、海棠子油或全氢化角鲨烯(perhydrosqualine)。此外，油相可以为矿物油，例如液体石蜡、液体矿脂等。所述油可以是合成油，例如脂肪酸酯，例如豆蔻酸异丙酯、棕榈酸异丙酯、棕榈酸2-乙基己基酯、青霉素油(stearyl octonate)；不饱和脂肪酸，例如油酸、棕榈酸、硬脂酸、山俞酸、亚油酸、lanoleicacid；或挥发性或非挥发性异石蜡烃，例如C8-C16异石蜡烃等。
而且，所述油可以是C12-C18脂肪醇，例如油醇、鲸蜡醇和十八烷醇等。
如果为乳剂，本发明乳化组合物包括油相和水相。油相基于组合物总重量的含量优选为约1％至约75％重量，更优选约5％至约60％重量，最优选约40％至约60％重量。
水相可以包括通常用于含水凝胶和化妆品乳剂的佐剂。水相的用量可以为约0.5％至约20％重量，还可以包括C2-C6低级单醇和/或多元醇，例如甘油、丁二醇、3-甲基丁-3-烯-1，2-二醇、丙二醇、乙二醇等。
乳化剂可以用于辅助制备乳化的化妆品组合物。任何化妆可接受的乳化剂可以提供所需乳化效果的量使用。乳化剂通常选自已知的肥皂和表面活性剂。优选乳化剂选自硬脂酸、失水山梨糖醇倍半油酸酯、聚乙二醇(PEG-30)、二聚羟基硬脂酸酯、卵磷脂、硬脂酸镁以及它们的衍生物和混合物。乳化剂基于组合物总重量的含量优选为约0.5至约30％重量，更优选约1％至约12％重量，更优选约4％至约8％重量。
还可以使用增稠剂。可以使用化妆品通常使用的任何增稠剂。实例包括改性粘土，例如改性硅酸镁(得自Rheox的膨润土凝胶VS38)、二硬脂酰基二甲基氯化铵改性的hectoxite(Rheox的benetone38CE)、交联的聚丙烯酸和瓜尔豆胶以及改性或未改性的纤维素。
本发明组合物还可以包含成膜化合物。成膜化合物可以选自含聚合物的水分散体，例如含丙烯酸类、聚酯和/或聚氨酯聚合物的水分散体，例如含部分中和的乙酸乙烯酯/乙烯基对叔丁基/苯甲酸酯/巴豆酸共聚物的水分散体。
本发明组合物还可以包含着色剂。这些着色剂可以为通常不溶于水和有机介质的无机或有机颜料或可溶于水或有机物质的染料。
润滑剂是另一种任选组分。润滑剂通常有助于使手对组合物产生柔软、光滑的感觉。实例包括C12-C15醇的苯甲酸酯、挥发性硅酮例如环甲硅氧烷、二甲聚硅氧烷以及它们的衍生物。可用于本发明的含硅烷的化合物的例子包括环甲硅氧烷的四聚物和五聚物(DowCorning 244或245Fluids)或非挥发性硅酮例如十八烷基二甲聚硅氧烷(Dow Corning 2503Cosmetic Wax)或者它们的衍生物，例如环甲硅氧烷多元醇、二甲聚硅氧烷多元醇、十六烷基二甲聚硅氧烷共聚多元醇、苯基甲硅氧烷、苯基三甲硅氧烷等。本领域技术人员能够理解的是含硅酮的化合物也可用作乳化剂。
含硅酮的化合物基于组合物总重量的含量优选为约1％至约50％重量，更优选约5％至约30％重量，最优选约10％至约25％重量。
增湿剂也可以加入化妆品组合物。“增湿剂”是为皮肤增加水分的试剂，例如湿润剂。以增加水分有效量使用增湿剂。增湿剂的例子包括甘油、丁二醇、丙二醇、山梨糖醇、吡咯烷酮羧酸钠、glucamE-10、glucam E-20等。优选增湿剂占总的组合物的约0.1％至10％重量，更优选约0.1至约5％重量，最优选约1％至约5％重量。
另外，还可任选包含润肤剂。优选组合物包含一种或多种润肤剂。润肤剂用于使皮肤表面感觉光滑、柔软。在对皮肤水合程度和/或皮肤液体屏障没有可测量程度的影响下实现此作用。润肤剂的例子包括植物甘油三酸酯，例如鳄梨油、橄榄油、向日葵油，有机酸酯例如脱水山梨糖醇油酸酯、十四烷酸十四烷基酯、豆蔻酸异丙酯、油酸乙二醇酯、矿物油、甘油、矿脂、凡士林等。润肤剂可以占组合物的约1％至约50％，更优选约5％至约40％，最优选约10％至约25％。
另外，抗氧剂也可以加入本发明化妆品组合物中。抗氧剂可以是天然的或合成的。实例包括生育酚、维生素E衍生物，例如维生素E亚油酸酯、维生素E、维生素E POE琥珀酸酯、维生素E乙酸酯、抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯和抗坏血酸-PMG。以中和有害氧化剂(例如单线态氧)有效量使用抗氧剂。优选的用量范围为约0.1％至约5％重量，更优选约0.5％至1％重量。
化妆品组合物还可以包含本领域已知的减少组合物(例如乳膏)中润肤剂油腻感的成分，例如PPG-2-丙酸肉豆蔻醚酯、棕榈酸异丙酯等。如果含有该类成分，则其用量为组合物重量的约1％至约30％，更优选约5％至约25％，最优选约10％至约20％。
pH调节剂通常用于将组合物的酸性调节至所需范围，优选pH调节至约6至8。一个例子是氨基甲基丙醇。将pH调节剂以改变组合物pH至所需pH范围的有效量加入组合物。优选其用量少于组合物总重量的0.4％。
还可以任选包含防晒剂。“防晒剂”是指可用于吸收、遮蔽或阻止紫外线穿透皮肤的遮光剂。优选防晒剂是二氧化钛或氧化锌，更优选防晒剂用聚合材料或其它化妆可接受的涂层包覆。遮光剂的例子有用硬脂酸铝包覆的微粉化二氧化钛，或C9-C15多氟烷基磷酸酯、聚合物涂覆的氧化锌、氨基苯甲酸(PABA)及其酯、二苯甲酮-3、水杨酸辛基酯、邻氨基苯甲酸薄荷酯、苯基苯并咪唑磺酸等。
具体地讲，防晒剂提供的防晒系数(SPF)范围最小为2-12，中等防晒系数为12-30，高防晒系数为30以上。
组合物其余成分包括选自以下的惯用添加剂助剂、填充剂、有机溶剂(例如醇和油)、缓冲剂、香料、仿晒剂(例如二羟基丙酮)等以及其它化妆可接受的载体和填充剂。可用于本发明化妆品组合物的其它常规添加剂包括分散剂和防腐剂。常规添加剂基于组合物总重量的含量通常为约0至约20％重量，优选约1％至约15％重量，更优选约4％至约10％重量。
可以理解的是，组合物中剩余的百分数或余额为水。水用作溶媒，以确保组合物在皮肤均匀分布。所用水优选为去离子水或蒸馏水，水的用量通常为约10％至约80％重量，最优选约20％至约40％重量。
在优选实施方案中，本发明化妆品组合物为乳膏或洗剂或软膏，但是最优选乳膏。载体优选为水。优选的乳膏组合物配制为水包油乳剂，其中除了富勒烯簇组分以外，还包含本领域普通技术人员已知的必须的常用化妆品成分以确保高使用特性。在一个优选实施方案中，这些成分包括矿脂，尤其是白矿脂，优选用量为组合物重量的约0.5％至约1％；羊毛脂醇，优选用量为组合物重量的约0.5％至约1％；丙酸PPG-2-肉豆蔻醚酯，优选用量为组合物重量的约3％至约6％；矿物油，优选用量为组合物重量的约5％至约10％；三乙醇胺，优选用量为组合物重量的约0.2％至约0.8％；甘油，优选蒸馏得到的，优选用量为组合物重量的约2％至约4％；硬脂酸，优选用量为组合物重量的约15％至约20％；棕榈酸异丙酯，优选用量为组合物重量的约10％至约15％；其余为水。根据所需的具体乳膏制剂，还可以使用香味剂、香料、维生素和本领域普通技术人员已知的化妆品组合物或药用组合物的其它常用成分(例如上文介绍的那些成分)以及抗氧剂和着色剂。
按照上文介绍的方法制备的含富勒烯簇的本发明化妆品组合物具有多种效用。首先，它们对皮肤产生显著的更新作用，在本发明部分优选实施方案中介绍。
由于富勒烯中双键很容易用于还原氧化(氧化还原)反应，所以本发明化妆品组合物具有强抗氧化特性，该特性很可能(取决于富勒烯簇容量)引起阻滞链自由基氧化过程的强负催化作用。皮肤细胞代谢反应产生的自由基被认为是皮肤老化的主要因素之一。将有效量的本发明化妆品组合物应用到皮肤后，可防止自由基损害细胞，由此使皮肤复原，尤其减少出现皱纹。
本发明组合物可以每天用于皮肤，更优选每天使用两次。尽管通常在最初几次应用后就可以看到组合物的效果，但是为了达到显著、稳定的更新效果，应该有规律地持续使用数周或数月。但是根据有效成分的浓度，可以变化应用的速率和持续时间。熟练技术人员能够设计出提供所需更新效果的合适应用方案。
在正常细胞代谢过程中，人体的线粒体每年产生数公斤自由基。细胞抵抗由自由基引起的氧化损害的能力随着时间的流逝而降低，这是细胞和机体产生机能障碍(通常认为是正常的老化现象)的原因。在出现额外的自由基来源后，老化加速。一些大气污染物(例如二氧化硫、臭氧和氮氧化物)具有自由基引发活性，因此是自由基的额外外源性来源。长期与外部媒介接触的活细胞(特别是皮、头皮以及某些粘膜)尤其受到气体污染物的毒害作用。这些毒害作用导致皮肤加速老化，表现为肤色缺乏光泽，过早出现皱纹，还导致活力降低以及头发暗淡无光。本发明化妆品组合物可有效减少皮肤的加速老化以及恢复发质。
皮肤、头发和粘膜中自由基的另一个外源性来源是暴露于紫外线。除了能够引起老化现象外，普遍认为紫外线是引起皮肤瘤的主要原因。尤其认为紫外线照射形成的自由基类是皮肤脂质氧化的罪魁祸首，而且人们认为过氧化脂质是触发光致癌作用的主要因素之一。具体地讲，已知鸟氨酸脱羧酶(缩写为ODC)的诱导是皮肤瘤的早期标志，而所述有机过氧化物能够诱导ODC在表皮形成；参见R.L.Binder等，Carcinogensia，Vol.10，No.12，2351-2357(1989)。部分富勒烯化合物能够减少ODC在皮肤中的浓度。由于富勒烯簇能够给皮肤细胞提供富勒烯分子，所以也具有相同的性质。因此，本发明化妆品组合物还使预防或限制患皮肤癌的风险成为可能。这已经由体表皮肤生长的积极变化证实，在将本发明组合物应用到体表皮肤的实验中观测到所述变化。
包含富勒烯的本发明化妆品破坏皮肤外表层的细菌毒素，这可以由此判定在使用迄今为止研究过的大部分组合物后，稳定排除与各种毒素有关的特异气味。此外，包含富勒烯的本发明化妆品是杀菌剂，避免皮肤受到细菌攻击。此处的富勒烯簇和富勒烯是人造分子，细菌对其没有天然的防卫能力。细菌是含有酶的自由生活的生物体，它破坏并吸收许多不同类型的分子。虽然不希望受到束缚，但是相信细菌不能吸收富勒烯分子，认为后者能够通过限制酶大分子中构象变化而阻止酶活性，由此最终引起细菌的死亡。
本发明富勒烯簇具有抗炎活性和抗菌活性。它们对本文定义的创伤具有修复活性，减少水在皮肤下累积，减轻组织水肿。它们在组织修复时对表面粗糙组织的形成有阻止和延缓的作用，并且延缓皮肤表层的过度生长。
更具体地讲，包含富勒烯簇的富勒烯组合物是增强或改善软组织(即非矿化组织)伤口愈合的有益剂，例如含胶原或上皮的组织(包括皮肤和粘膜)、肌肉、血管、淋巴管、神经组织、腺、腱、眼和软骨。尤其是对软组织伤口的愈合或预防施加有用的影响。
因此，本发明涉及药用组合物和/或化妆品组合物中富勒烯簇的用途i)使伤口愈合，ii)改善伤口的愈合，和/或iii)软组织再生和/或修复。
在另一方面，本发明涉及改善伤口愈合或促进软组织再生和/或修复的方法，该方法包括给予需要的哺乳动物治疗或预防有效量的富勒烯簇。
此外，富勒烯簇具有抗菌和/或抗炎特性，这些特性可用于治疗软组织疾病和硬(即矿化)组织疾病。
本文使用的伤口和/或溃疡通常出现在皮肤或粘膜表面，或者由器官梗死(“中风”)造成。伤口可能是软组织缺陷或损伤或者根本疾病造成。在本文上下文中，术语“皮肤”涉及动物(包括人)的体表最外部，包括完整或几乎完整的皮肤以及受伤的皮肤表面。术语“粘膜”涉及动物(例如人)的未损伤或损伤的粘膜，可以是口部、脸颊、耳、鼻、肺、眼、胃肠、阴道或直肠的粘膜。
在本文上下文中，术语“伤口”是指正常的完整组织结构被破坏的身体损伤。该术语还包括术语“疮”、“损伤”、“坏死”和“溃疡”的含义。通常，术语“疮”几乎是有关皮肤或粘膜的所有损伤的通用术语，术语“溃疡”是器官或组织表面的局部缺陷或凹陷，是由坏死组织脱落产生的。损伤通常涉及任何组织缺陷。坏死涉及感染、创伤、炎症或梗死导致的死亡组织。
在本文上下文中，术语“伤口”是指在愈合过程任何特定阶段的任何伤口，包括任何愈合开始之前的阶段，或甚至包括某些特定伤口(如手术切口)形成之前的阶段(预防性治疗)。
根据本发明可以预防和/或治疗的伤口的实例为无菌伤口、挫伤、割伤、裂伤、非贯通伤(即没有贯穿皮肤，但是伤及底层结构的伤口)、开放性伤口、贯通伤、穿透伤、刺伤、脓毒性伤口、皮下创伤等。根据本发明可以预防和/或治疗的疮的实例包括褥疮、口疮、铬毒性溃疡、感冒疮、褥疮等。根据本发明可以预防和/或治疗的溃疡的实例包括消化性溃疡、十二指肠溃疡、胃溃疡、痛风溃疡、糖尿病性溃疡、高血压缺血性溃疡、淤积性溃疡、脚溃疡(静脉溃疡)、舌下溃疡、粘膜下层溃疡、症状性溃疡、营养不良性溃疡、热带溃疡、性病溃疡，例如淋病(包括尿道炎、子宫颈内膜炎和直肠炎)引起的溃疡。可以根据本发明成功治疗的伤口或疮相关性病症包括烧伤、炭疽、破伤风、气性坏疽、scalatina、丹毒、须疮、毛囊炎、触染性脓疱病或大疱性脓疱病等。术语“伤口”与“溃疡”之间以及“伤口”与“疮”之间常常存在部分重叠，此外，常常随机使用这些术语。因此正如上文所述，在本文上下文中术语“伤口”包括术语“溃疡”、“损伤”、“疮”和“梗死”，除非另有说明，否则使用的这些术语是没有区别的。
根据本发明治疗的伤口类型也包括i)一般性伤口，例如手术创伤、外伤、传染性伤口、缺血性创伤、热烧伤、化学性创伤和大疱性创伤；和ii)皮肤上的伤口，例如瘤、烧伤(例如化学性烧伤、热烧伤)、损伤(细菌性损伤、病毒性损伤、自身免疫性损伤)、咬伤和手术切口。伤口的另一类分类方式为i)由于手术切口、轻微擦伤、轻微咬伤引起的组织少量损失，或者ii)组织大量损失。后者包括缺血性溃疡、褥疮、瘘管、撕裂、严重咬伤、热烧伤及供应区伤口(在软组织和硬组织中)以及梗死。
在本发明其它方面，预防和/或治疗的伤口选自无菌伤口、梗死、挫伤、割伤、裂伤、非贯通伤、开放性伤口、贯通伤、穿透伤、刺伤、脓毒性伤口和皮下创伤。
本发明富勒烯簇能够治疗或预防的其它重要伤口为例如缺血性溃疡、褥疮、瘘管、严重咬伤、热烧伤及供应区伤口。
缺血性溃疡和褥疮通常仅能非常缓慢地愈合，尤其在这种情况下，改善的、更快速的愈合对于患者来说自然是非常重要的。此外，在愈合改善并且加快之后，这类伤口患者的治疗成本显著降低。
供应区伤口是在例如将硬组织从身体一个部位移到另一部位时(例如移植)产生的伤口。这样的手术造成的伤口极其疼痛，因此改善愈合就非常有价值。本发明富勒烯簇或包含富勒烯簇的组合物可用于治疗这样的伤口。
术语“皮肤”是广义上的皮肤，包括皮肤表皮层，在皮肤表面受到不同程度的伤害时，还包括皮肤的真皮层。除角质层外，皮肤表皮层是外层(上皮层)，下面的皮肤结缔组织层称为真皮。
由于皮肤是身体暴露最多的部分，特别容易受到各种类型的伤害，例如破裂、切伤、擦伤、烧伤、冻伤或者各种疾病引起的伤害。此外，许多皮肤常常是毁于事故。但是，由于皮肤的重要屏障功能及生理功能，皮肤完整性对于个体健康来说很重要，任何裂口或破裂都是身体一定会遇到的对于保护其连续存在的威胁。
除了皮肤的损伤以外，所有类型的组织(即软组织和硬组织)也可能出现损伤。软组织(包括粘膜和/或皮肤)损伤与本发明尤其相关。本发明富勒烯簇或包含富勒烯簇的组合物可用于治疗本文介绍的各种伤口、疮和溃疡。
皮肤或粘膜上伤口的愈合经历一系列阶段，从而使皮肤或粘膜修复或再生。最近几年，再生和修复被区分为可能出现的两种不同类型的愈合。再生可以定义为损失组织的结构和功能完全重建的生物学过程。另一方面，修复是新组织恢复被破坏组织连续性的生物学过程，该过程没有复制损失组织的结构和功能。
大部分伤口愈合是通过修复完成，即形成的新组织在结构和化学上不同于原组织(疤痕组织)。在组织修复的早期阶段，几乎总是涉及的一个过程是在组织损伤区域形成临时结缔组织。此过程由成纤维细胞形成新的细胞外胶原基质开始。然后这种新的胞外胶原基质在最终愈合过程支撑结缔组织。在大部分组织中，最终愈合是包含结缔组织的疤痕形成。在具有再生特性的组织(例如皮肤和骨)中，最终愈合包括原组织的再生过程。这种再生组织常常也有某些疤痕特征，例如骨折骨愈合后增厚。
在正常环境下，为了恢复皮肤屏障或粘膜，身体提供愈合损伤的皮肤或粘膜的机制。甚至轻微裂口或伤口的修复过程也需要数小时、数天到数周时间。但是在溃疡中，愈合可能非常缓慢，伤口可能持续较长时间，即持续数月或甚至几年。
伤口愈合阶段通常包括发炎(通常1-3天)、迁移(通常1-6天)、增殖(通常3-24天)和成熟(通常1-12月)。愈合过程是一个复杂的完美配合的生理过程，涉及不同类型细胞的迁移、增殖和分化以及基质组分的合成。愈合过程可以分为以下三个阶段i)止血和发炎在血小板出现在循环系统以外并接触到凝血酶和胶原后，它们被激活，然后聚集。由此，血小板通过聚集和形成临时堵塞物以确保止血以及防止细菌入侵，引起修复过程。活化血小板促使形成凝结体系，释放生长因子，例如血小板源生长因子(PDGF)、表皮生长因子(EGF)和转化生长因子(TGF)。
最初进入伤口区域的细胞是中性白细胞，然后是巨噬细胞激活的单核细胞。
中性白细胞的主要作用似乎是清洁伤口或者防御伤口的污染性细菌，并且通过除去死亡细胞和血小板改善伤口的愈合。如果伤口没有细菌污染，则中性白细胞的浸润将在最初约48小时内停止。过量中性白细胞被组织巨噬细胞吞噬，巨噬细胞募集自血液中单核细胞的循环库。相信巨噬细胞是伤口愈合所必须的，因为它们还负责吞噬病原性生物以及组织碎屑的清除。巨噬细胞还释放大量涉及愈合过程后续事件的因子。巨噬细胞吸引成纤维细胞，纤维细胞开始产生胶原蛋白。
ii)形成肉芽组织和重新形成上皮在受伤后48小时内，成纤维细胞开始增殖并从伤口边缘的结缔组织迁移到伤口位置。成纤维细胞在伤口产生胶原、糖胺聚糖，尤其产生低氧张力，低氧张力刺激内皮细胞增殖。内皮细胞引起新的毛细管网形成。
胶原酶和血纤维蛋白溶酶原活化剂由角质细胞分泌。如果伤口没有受到干扰并且获到充分的氧和营养物质，角质细胞将迁移到伤口之上。人们认为角质细胞仅迁移到活组织之上，因此，角质细胞迁移到死亡组织和伤口痂的下面区域。
伤口区域进一步收缩减少。
iii)皮肤重构一旦上皮重新形成，就开始重构组织。此阶段(持续数年)恢复受伤组织的强度。
所有上述愈合过程需要相当长的时间。愈合速率受到伤口感染程度、个体的一般健康状况、存在的异物等影响。某些病理情况(例如感染、浸渍、脱水、一般健康状况差以及营养不良)可导致形成慢性溃疡，例如缺血性溃疡。
至少在表面愈合以前，伤口仍然有可能继续感染或出现新的感染。因此，伤口越快愈合，也就越早解除风险。
由此，任何能够影响伤口愈合速率或者有助于伤口愈合的方法都具有重要价值。
此外，由于几乎所有的组织修复过程都包括早期结缔组织形成，考虑通过刺激此过程以及随后的过程来改善组织愈合。
在本文上下文中，术语“临床愈合”是指看不到组织断裂，只存在分散的炎性症状(例如浅红色或不连续的组织肿胀)的情况。此外，在器官放松或未触及状态下，患者没有觉得疼痛。
正如上文所述，本发明涉及使用本文定义的富勒烯簇作为伤口愈合剂，即加速、刺激或促进皮肤或粘膜伤口愈合的药物。虽然不希望受到约束，但是相信富勒烯簇促进伤口在上述所有阶段的愈合。所以，本发明富勒烯簇或包含富勒烯簇的组合物可用作组织再生和/或修复剂。此外由于伤口愈合作用，本发明富勒烯簇具有疼痛缓解作用。
在本发明又一方面，本发明富勒烯簇用作具有抗菌作用的治疗或预防药。它们具有减少感染的特性。
在本文上下文中，术语减少感染作用涉及在用富勒烯簇治疗个体组织后，富勒烯簇对个体组织感染的治疗性或预防性作用。
术语“感染”涉及微生物在身体组织的侵入和繁殖或在组织累积，这可能在临床上不明显或者因为竞争性代谢、酶、毒素、细胞内复制或抗原-抗体反应导致局部细胞损伤。
根据本发明，预防和/或治疗的感染可能是由微生物引起。本发明的目标微生物包括细菌、病毒、酵母、霉菌、原生动物和立克次氏体。
在本文上下文中，术语“抗菌作用”是指抑制细菌生长或者破坏细菌。本术语不限于某些细菌，基本包括所有细菌。但是，本发明着重于i)引起哺乳动物(包括人)疾病的致病细菌；和/或ii)正常存在于哺乳动物体内并且在某些条件下可能导致身体病症的细菌。
因此，本发明涉及使用富勒烯簇预防或治疗细菌在体表(例如皮肤、粘膜表面、指甲或牙齿表面)生长。
富勒烯簇可以任选联合抗菌剂治疗细菌引起的感染。可用富勒烯簇治疗的革兰氏阴性细菌包括球菌，例如奈瑟氏菌属(Neisseria)(例如脑膜炎奈瑟氏球菌(N.meningitis)、淋病奈瑟氏球菌(N.gonorrhoeae))；不动杆菌属(Acinetobacter)或杆菌(rod)，例如拟杆菌属(Bacteroides)(例如脆弱拟杆菌(B.fragilis))、博德特氏菌属(Bordetella)(例如百日咳博德特氏菌(B.pertussis)、副百日咳博德特氏菌(B.parapertussis))、布鲁氏菌属(Brucella)(例如马尔他布鲁氏菌(B.melitentis)、流产布鲁氏菌(B.abortus Bang)、猪布鲁氏菌(B.suis))、弯曲杆菌属(Campylobacter)(例如空肠弯曲杆菌空肠亚种(C.jejuni)、大肠弯曲杆菌(C.coli)、胚胎弯曲杆菌(C.fetus))、柠檬酸杆菌属(Citrobactor)、肠杆菌属(Enterobacter)、埃希氏菌属(Escherichia)(例如大肠埃希氏菌(E.coli))、嗜血杆菌属(Haemophilus)(例如流感嗜血杆菌(H.influenzae)、副流感杆菌(H.para-influenzae))、克雷伯氏菌属(Klebsiella)(例如肺炎克雷伯氏菌(K.pneumoniae))、军团菌属(Legionella)(例如侵肺军团菌(L.pneumophila))、巴斯德氏菌属(Pasteurella)(例如P.yersinia、多杀巴斯德氏菌(P.multocida))、变形杆菌属(Proteus)(例如奇异杆菌(P.mirabilis)、普通变形菌(P.vulgaris))、假单胞菌属(Pseudomonas)(例如铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)、类鼻疽假单胞菌(P.pseudomallei)、鼻疽假单孢菌(P.maller))、沙门氏菌属(Salmonella)(例如肠炎沙门氏菌(S.enteritidis)、婴儿沙门氏菌(S.infantitis)、都柏林沙门氏菌(S.Dublin)、伤寒沙门氏菌(S.typhi)、副伤寒沙门氏菌(S.paratyphi)、薛氏沙门氏菌(S.schottmulleri)、猪霍乱沙门氏菌(S.choleraesuis)、鼠伤寒沙门氏菌(S.typhimurium)或者任何其它2,500种的血清型沙门氏菌)、沙雷氏菌属(Serratia)(例如粘质沙雷氏菌(S.marscences)、液化沙雷氏菌(S.liquifaciens))、志贺氏菌属(Shigella)(例如索氏志贺氏菌(S.sonnei)、弗氏志贺氏菌(S.flexneri)、痢疾志贺氏菌(S.dysenteriae)、鲍氏志贺氏菌(S.boydii))、弧菌属(Vibrio)(例如霍乱弧菌(V.cholerae)、V.el tor)和耶尔森氏菌属(Yersinia)(例如小肠结肠炎耶尔森氏菌(Y.enterocolitica)、假结核耶尔森氏菌(Y.pseudotuberculosis)、鼠疫耶尔森氏菌(Y.pestis))。可用富勒烯簇治疗的革兰氏阳性细菌包括球菌，例如链球菌属(Streptococcus)(例如肺炎链球菌(S.pneumoniae)、绿色链球菌(S.viridans)、粪链球菌(S.faecalis)、酿脓链球菌(S.pyogenes))、葡萄球菌属(Staphylococcus)(例如金黄色葡萄球菌(S.aureus)、表皮葡萄球菌(S.epidermidis)、腐生葡萄球菌(S.saprophyticus)、白色葡萄球菌(S.albus))；杆菌，例如放线菌属(Actinomyces)(例如衣氏放线菌(A.israelli))、芽孢杆菌属(Bacillus)(例如蜡状芽孢杆菌(B.cereus)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis)、炭疽芽孢杆菌(B.anthracis))、梭菌属(Clostridium)(例如肉毒梭菌(C.botulinum)、破伤风梭菌(C.tetani)、产气荚膜梭菌(C.perfringens)、艰难梭菌(C.difficile))、棒状杆菌属(Corynebacterium)(例如白喉棒状杆菌(C.diphtheriae))、李司忒氏菌属(Listeria)和普罗威登斯菌属(Providencia)。引起感染的其它细菌包括疮疱丙酸杆菌(Propionobacterium acne)和Pityosporon ovale等。由这些细菌感染引起或导致的疾病也可以用本发明富勒烯簇或包含富勒烯簇的组合物治疗。
富勒烯簇或包含富勒烯簇的组合物还可用于治疗螺旋体(例如包柔氏螺旋体属(Borrelia)、钩端螺旋体属(Leptospira)、密螺旋体属(Treponema)或假单胞菌属(Pseudomonas))引起的感染。
富勒烯簇可以与抗菌剂联合使用。可与富勒烯簇联合使用的抗菌剂包括通过抑制细胞壁合成产生抗菌作用的抗菌剂，例如β-内酰胺和万古霉素，优选青霉素类，例如氮脒青霉素、氨苄西林、阿莫西林、阿洛西林、巴氨西林、苄基青霉素G、羧苄青霉素、氯唑西林、环青霉素、双氯青霉素、甲氧西林、美洛西林、萘夫西林、苯唑西林、青霉素G、青霉素V、哌拉西林和替卡西林；头孢菌素类，例如第一代头孢菌素类药物头孢羟氨苄、头孢唑啉、头孢氨苄、头孢噻吩、头孢匹林和头孢拉定，第二代头孢菌素类药物头孢克洛、头孢孟多、头孢尼西、头孢雷特、头孢西丁和头孢呋辛，第三代头孢菌素类药物头孢哌酮、头孢噻肟、头孢替坦、头孢他啶、头孢唑肟、头孢曲松和拉氧头孢；碳青霉烯类例如亚胺培南；单环内酰胺类例如氨曲南等。
可与本发明富勒烯簇联合使用的其它抗菌药包括通过抑制蛋白合成作用的抗菌剂，例如氯霉素；其它四环素类，优选去甲基金霉素、强力霉素、甲烯土霉素、二甲胺四环素和土霉素；氨基糖苷类，例如阿米卡星、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、乙基西梭霉素、巴龙霉素、大观霉素、链霉素和妥布霉素；多粘菌素类(例如粘菌素、多粘菌素E甲磺酸盐(colistimathate)和多粘菌素B)、红霉素类和林肯霉素类；通过抑制核酸合成的抗菌剂，尤其是磺胺类药物，例如磺胺西汀、磺胺嘧啶、磺胺异噁唑、新诺明、磺胺甲二唑和磺胺吡啶；甲氧苄啶、喹诺酮类、新生霉素、乙嘧啶和利福平。
本发明还涉及将富勒烯簇用作具有抗炎作用的治疗或预防药。
多种药物用于抑制炎症表现，包括肾上腺皮质类固醇、包括所谓非类固醇类抗炎药物或NSAID的药物以及免疫抑制剂等药物。肾上腺皮质类固醇(尤其是糖皮质激素)在以药理学剂量使用时具有有效的抗炎作用。它们具体抑制早期炎症过程的血管，降低血管通透性并由此减少粒细胞迁移。糖皮质激素还干扰炎症后期以及修复过程，因为它们抑制间充质细胞增殖以及细胞外大分子(包括蛋白聚糖和胶原)的产生。已经在试验上证明糖皮质激素抑制例如巨噬细胞功能、体液抗体的产生、细胞免疫，还可能抑制溶酶体酶的释放。这些药物可以与本发明富勒烯簇联合使用。
组织损害的严重程度可能取决于生物体的抗原/抗体反应以及炎性产物在感染区的滞留程度。局部炎症介质的累积加速该过程。在大多数情况下，该过程缓慢，同时组织免疫浸润，包含炎性细胞的肉芽组织形成。
在本文上下文中，术语“抗炎效果”是指阻碍或抑制炎症。
当然，可根据本发明治疗的炎性病症可以是身体任何部位的任何炎性病症或者软组织或硬组织的任何炎性病症。
在伤口治疗以及炎症的、感染等的治疗和/或预防中，主治医师可以很容易地确定富勒烯簇的有效量。剂量将是变化的，取决于所治疗哺乳动物的健康状况和年龄、所治疗的疾病、所治疗疾病的严重程度等。不需要过多的试验，主治医师就能确定使用剂量。优选的剂量与本文介绍的有关化妆品组合物的剂量相同。而且，药用组合物可以包含上述用于化妆品组合物的相同组分。
本发明的化妆品组合物和药用组合物可以见光。事实上，本发明组合物在见光后可能更有效。这尤其适用于本发明药用组合物，所述组合物包含有效量的富勒烯簇，尤其是用于伤口愈合的富勒烯簇。本发明组合物的药物活性在正常阳光或人工光源下增强。优选的光线范围是约20至约100LX光强度。虽然如此，但在正常的日常生活中可获得足够的光线，例如可从日光以及较小强度的光线获得，例如室内电灯泡，甚至是荧光灯的光线，从而实现本发明组合物中富勒烯簇的治疗活性(例如伤口愈合)。
以下关于富勒烯簇的制备及其在系列化妆产品中的用途的非限制性实施例对本发明进行补充说明。
实施例1将C60的晶体溶剂合物真空升华，然后在氩气干燥盒中的玛瑙研钵研磨至平均约10微米的微晶，获得纯度99.9％重量的无溶剂富勒体C60。将400mg该粉末加入薄壁聚乙烯试管，随后加入去离子(DI)水至3ml，热封开口端。将由此准备的样品通过电动液压装置(图2)上部盖子的小孔，插入充满去离子水的腔内，去离子水通过冷却器循环。将样品用专用夹具固定，使富勒体粉末位于椭圆体的上焦点。在椭圆体的下焦点进行一系列脉冲频率为2Hz的放电，总共放电2小时，5μF电容器用高压电源在脉冲间充电至6,000V。此装置每个脉冲产生约75J能量，脉冲前沿的上升时间为约30ns，总的脉冲持续时间为约500ns。在完成EH处理后，解封试管，将一小滴适当稀释的产物溶液干燥，在氩等离子体中镀金，以准备用于高分辨SEM检查的样品。SEM研究显示存在直径低至7nm的小富勒烯簇，平均直径为约15nm。富勒烯簇产品的等分试样通过超声波分散于大量去离子水中，形成富勒烯浓度为约0.1mg/ml的溶液。将此溶液通过0.22μm多孔PTFE过滤器过滤，以获得富勒烯簇的透明黄褐色溶液，它能在暗处于5℃稳定至少5个月。将剩余富勒烯簇产品在室温风干，储存于冰箱以制备化妆品组合物时使用。可以通过温和的超声波处理重新分散于水、醇或油中，根据溶剂类型以及富勒烯浓度，可以获得富勒烯簇的黄色至深褐色透明稳定溶液，在不同液体中的溶液浓度可能在0.1至40mg/ml间变化。由此获得的富勒烯簇可以根据本发明用于各种化妆品组合物。
实施例2对400mg纯度99.9％重量的富勒体C60在3ml澄清橄榄油中的悬浮液，按照实施例1进行相同的EH处理，不同之处在于总的处理时间为4小时。所述处理必须中断几次，调节电极间的间隙，间隙会因为电极的电火花腐蚀而增大。将所制备的产物用乙醇以1∶10,000稀释，然后干燥抛光铝载体上的一小滴乙醇溶液得到样品，高分辨SEM检查显示样品中存在平均直径约20nm的富勒烯簇。将所制备的产物在冰箱中储存，在温和的超声波处理下很容易将其溶于大量橄榄油或其它可用于化妆品的天然油。
实施例3通过磁力搅拌器使100mg微细研磨的99.9％纯度的富勒体C60在200ml试剂级乙醇中的浆状物在二颈玻璃烧瓶中维持、悬浮，将其用蠕动泵以20ml/min的速率在包含PTFE薄管的封闭回路中进一步循环，所述薄管经过图2中椭圆体腔的上焦点。EH处理条件与实施例1中的条件相同，不同之处在于处理时间为4小时。在产物通过0.22μm PTFE过滤器过滤后，获得带红色的浅乳白色溶液，富勒烯浓度为约0.25mg/ml。SEM研究确认有大量直径为7-30nm的富勒烯簇以及直径为50-150nm的较大簇，其含量约占整个样品质量的1/3。将产物的等分试样在冰箱中储存，至少5个月没有出现沉淀迹象。额外延长超声波处理样品没能消除较大的簇。将产物浓缩，干燥，没有损失其重新溶于乙醇、水和天然油(以进一步用于化妆品)的能力。
实施例4将含C60和C70的混合富勒体(5∶1摩尔比，100mg)溶于干燥并蒸馏的甲苯(100ml)，加入到10g PVP(MW 10,000-15,000)的干燥并蒸馏的氯仿(200ml)溶液。搅拌合并的溶液至少6小时，直到混合物变为褐色，然后真空干燥除去溶剂。将固体产物与水(150ml)混合，以功率密度40W/cm3进行20kHz超声波处理3分钟，获得褐色溶液，其颜色显然与混合的富勒体橙色溶液不同。将溶液通过致密玻璃过滤器过滤，然后用旋转蒸发仪(rotavapor)在50℃除去溶剂，在50℃真空干燥产物。
所获得的浅褐色干燥粉末是富勒烯簇的水溶性形式，随后用于化妆品乳膏组合物的制备。这些富勒烯乳膏样品中加入了输送促进成分(例如视黄醛、α-羟基酸和抗氧剂(用量为乳膏的约5％重量))，具有理想的均匀一致性，很容易涂抹，也很容易被各种类型的皮肤吸收。
实施例5制备以下的组合物-动物脂40-80％-实施例1制备的活性富勒烯簇组分0.05-0.25％-乙醇20-60％-甘油0-30％-聚乙二醇(PEG)和/或聚丙二醇(PPG)和/或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.0001-3％-草药提出物(提取的固体物质重量)和/或蜂胶和/或其它蜂产品和/或mumie和/或桦木焦油0.0001-25％-表面活性剂0.0001-0.5％-染料0.0001-0.5％-香味剂0.0001-0.5％-水加至100％将各组分混合在一起，配制为软膏。
采用一次使用测试法，一组包括10名女性的志愿者的专门小组评价含有0.25％活性富勒烯化合物的以上产品以及没有所述化合物(其它成分一致)的对照产品。将各产品随机应用于左手和右手的皮肤，在正常条件下损耗5小时，然后评估个人感受和皮肤外观。根据皮肤的新鲜度、光泽、颜色、光滑度以及愉悦度和使用光泽度的个人感受，整体评价产品性能。此外，给手照彩照，由皮肤状态分级专家以盲检方式评价图像。根据专门小组的反应以及专家的视觉评估，确定富勒烯产品优于对照产品。
实施例6制备以下的组合物-甘油和/或聚乙二醇和/或聚丙二醇和/或聚乙烯吡咯烷酮和/或它们的共聚物，也可是包含接枝的生物活性官能团的所列类型聚合物的共聚物2-30％-植物油和/或动物油和/或哺乳动物、鸟类、鱼类、两栖动物、爬行动物、节肢动物门的脂肪0.0001-5.0％-矿物油/或合成油(硅酮、氟硅氧烷、硅氧烷等)0.0001-5.0％-实施例4制备的活性富勒烯簇组分0.05-0.25％-乙醇2.5％-草药提出物(提取的固体物质重量)和/或蜂胶和/或其它蜂产品和/或mumie和/或桦木焦油0.0001-25％-表面活性剂0.0001-0.5％-染料0.0001-0.5％-香味剂0.0001-0.5％-淀粉、明胶或其它增稠剂0.5％-水加至100％将各组分混合在一起，配制为乳膏。
实施例7将乳膏局部应用到受伤的动物皮肤，定量研究含0.05％活性富勒烯簇组分(按照实施例4制备)以及凡士林基质的组合物的修复活性。三组大鼠，每组包括10只，每只重180-200g，将大鼠皮肤进行特殊处理形成2.0×2.0cm常规无菌伤口。将第一组用包含活性富勒烯组分的组合物处理伤口，对照组用纯凡士林处理。第三组用有效抗菌的10％methyluracyl软膏处理用于比较。在200Lux照度进行伤口修复实验。修补效率通过伤口区域收缩率、完全恢原的时间以及hystomorphological研究确定的伤口状态来评价。含活性富勒烯组分的组合物导致平均伤口面积减少，在第7天和第14天分别为原值的45％和23％，同时伤口区域上皮完全恢复，即伤口在第14天完全恢复。在对照组中获得基准数据，适当的变化是在第7、14和21天分别为原尺寸的85％、73％和65％，由此证实没有富勒烯组分时，伤口闭合速率慢很多。在第28天达到完全恢复。使用10％methyluracyl软膏的伤口面积在第7、14和21天分别为原尺寸的50％、30％和12％，在21天完全恢复。因此，0.05富勒烯簇组合物修复活性完全比得上10％methyluracyl软膏，特别是富勒烯簇在刺激上皮形成速率方面具有明显优势。
照度仅为5Lux(在暗处)的类似研究显示试验组和对照组的差别小很多。此结果证明富勒烯组分的光动力活性及其在实现修复效果中的重要作用。虽然不希望受到束缚，但是仍相信在此情况下光动力活性的作用很可能是单线态氧的形成引起，单线态氧使得生物膜轻微原发性损伤，从而刺激细胞内修复过程。
实施例8制备以下的组合物植物油和/或动物油和/或哺乳动物、鸟类、鱼类、两栖动物、爬行动物、节肢动物门的脂肪。(例如猪、獾、熊、狗、海豹、鳄鱼、`鸟的脂肪)40-80％实施例2制备的活性富勒烯簇组分0.05-0.25％硬脂和/或羊毛脂和/或鲸蜡0.0001-30.0％草药(药用植物)提出物。实例包括杜松针(juniper needle)、杜松子(juniper berries)、意大利五针松(stone-pine)、车前草(plantain)、西洋蓍草(milfoil)、野生迷迭香(wild rosemary)、金丝桃(St.-John′swort)、欧芹(parsley)、芹菜(celery)、直立委陵菜(tormentil)的根、桦树(birch)和红醋栗(black currant)的叶芽、胡桃(walnut)和雪松子(cedarnut)的壳、天仙子(henbane)的果实、捕蝇蕈(fly-agarics)子实体的提出物(以提取的固体物质重量表示用量)和/或蜂胶和/或其它蜂产品和/或mumie和/或桦木焦油0.0001-20％表面活性剂0.0001-0.5％染料0.0001-0.5％香味剂0.0001-0.5％分散的矿物质，具有医用目的允许的粒径，例如ZnO、TiO2、MgSO4、BaSO4、白垩、滑石粉、无机颜料0.0-10％水余量将各组分混合在一起，配制为软膏。
实施例9采用一次使用测试法，用一组包括6名女性和6男性的志愿者专门小组评价例如实施例8介绍的组合物(含0.25％重量/重量活性富勒烯化合物)以及没有所述化合物的对照产品(但是其它成分相同)。根据确定的伪随机编码(具有与随机分布相同的统计学特性)，将组合物及对照直接(或以相反的顺序)应用到各个志愿者的左面颊和右面颊。在寒冷、多风并有适度正午阳光的天气条件下(5℃)，将组合物和对照在室外损耗3小时。在室温下半小时后，为了获得每个面颊恢复的完整皮肤敏感度，由志愿者的主观感觉和皮肤外观的自我评价对组合物和对照进行评价。根据皮肤的新鲜度、光泽、颜色、光滑度以及有利或不利的评价，整体评估产品性能。此外，给左、右脸颊照彩照，由皮肤状态分级专家评价图像。组合物被志愿者归为保护剂的比例更高。根据专门小组的反应以及专家的视觉评估，判定富勒烯产品在恶劣气候条件下保护皮肤方面优于对照产品。
实施例10制备以下的组合物实施例3制备的活性富勒烯簇组分0.05-0.25％-乙醇40-50％-草药提出物(提取的固体物质重量)和/或蜂胶和/或其它蜂产品和/或mumie0.0001-15％-源自天然植物的香味剂0.0001-0.5％-双蒸馏水余量将各组分混合在一起，配制为香水。
实施例11以下组合物制备为增湿乳膏化妆品用硬脂1.5％蜡乳状液2.0％PEG 400硬脂酸酯0.5％芳香油4.0％蒸馏甘油7.0％维生素F 3.0％三乙醇胺0.4％乙氧基化十二烷基硫酸钠(EMAL 270D)0.5％蒸馏乙醇2.0％荨麻(nettle)的油提取物0.5％白花母菊(chamomile)的油提取物0.5％薄荷(mint)的油提取物0.5％多花蔷薇(sweetbrier)的油提取物0.5％0.05％富勒烯簇的Sea Blacksoarn oil溶液5.0％
对羟基苯甲酸乙酯(Paraoxybenzoic acid ethyl ester)0.3％对羟基苯甲酸丙酯(Paraoxybenzoic acid propyl ester)0.2％香味剂0.3％蒸馏水-加至100％将各种组分混合在一起，配制为增湿乳膏。
以上组合物满足增湿乳膏的化妆品工业标准。它是粘性、膏状、浅米色至米色的均匀物质，不包含颗粒物质或杂质，具有令人愉悦的草本植物香味以及良好的使用特性。用此乳膏与包含除富勒烯簇以外的上述所有成分的对照在志愿者上进行初步的比较测试，结果表明活性富勒烯组分的加入提供额外的有益特性，包括增强抗老化和抗皱作用，由此获得良好的嫩肤效果。
实施例12将以下组分的组合物制备为软化乳膏甘油硬脂酸酯-PEG-759硬脂酸酯(CELOT 64)3.5％矿物油5.0％十六烷基十八烷醇2.0％二甲聚硅氧烷5.0％蒸馏甘油5.0％麦芽油3.0％0.05％富勒烯簇的Sea Blacksoarn oil溶液5.0％三乙醇胺0.15％Carbopol 980(ETD 2001)0.2％保存剂Euksyl K 100(苯甲醇，甲基氯异噻唑啉酮，甲基异噻唑啉酮0.1％香味剂0.3％蒸馏水-加至100％将各种组分混合在一起，配制为软化乳膏。
本组合物满足软化乳膏的化妆品工业标准。它是粘性、膏状、浅米色的均匀物质，不包含颗粒物质或杂质，并且具有良好的使用特性。用此乳膏与包含除富勒烯簇以外的上述所有组分的乳膏在志愿者上进行初步的比较测试，结果表明活性富勒烯组分的加入提供额外的有益特性，包括嫩肤作用。
实施例13将以下组分的组合物制备为乳膏TEFOSE 2561(PEG-6硬脂酸酯cetet-20，硬脂酸甘油酯硬脂酸酯20)5.0％矿物油3.0％十六烷基十八烷醇3.0％二甲聚硅氧烷3.0％蒸馏甘油4.0％0.05％富勒烯簇的亚油酸溶液1.7％维生素F的油溶液2.0％葡萄酒提取物(Optivegetol wine P-150hydro)4.0％人参(Ginseng)提取物的含水酒精溶液5.0％三乙醇胺0.2％Carbopol 980(ETD 2001)0.15％保存剂Euksyl K 100(苯甲醇，甲基氯异噻唑啉酮，甲基异噻唑啉酮0.1％香味剂0.3％蒸馏水加至100％将各种组分混合在一起，配制为抗老化乳膏。
以上组合物满足抗老化乳膏的化妆品工业标准。它是粘性、膏状、白色至浅米色的均匀物质，不包含颗粒物质或杂质。用此乳膏与包含除富勒烯簇以外的上述所有成分的乳膏在志愿者上进行初步的比较测试，结果表明由于活性富勒烯组分的加入而具有显著的抗老化作用。
实施例14将以下组分的组合物制备为凝胶剂Carbopol 980 0.4％蒸馏甘油4.0％二甲聚硅氧烷1.0％0.05％富勒烯簇的亚油酸溶液1.7％葡萄糖(甘露醇)0.5％葡萄酒提取物(Optivegetol wine P-150hydro)5.0％硫脲(脲)1.0％三乙醇胺0.4％绿色染料混合物(E 102，E 133)p.s.
保存剂Euksyl K 100(苯甲醇，甲基氯异噻唑啉酮，甲基异噻唑啉酮0.1％香味剂0.3％蒸馏水加至100％将上述组分混合在一起，配制为抗老化凝胶剂。
本组合物满足抗老化凝胶剂的化妆品工业标准。它是凝胶状、浅绿色均匀物质，不包含颗粒物质或杂质，并且具有令人愉悦的香味。用此凝胶剂与包含除富勒烯簇以外的上述所有成分的凝胶剂在志愿者上进行初步的比较测试，结果表明由于活性富勒烯组分的加入而具有明显的抗老化作用。
实施例15将以下组分的组合物制备为抗炎乳膏甘油硬脂酸酯PEG-75-硬脂酸酯(CELOT 64，非离子洗涤剂)3.5％
矿物油5.0％十六烷基十八烷醇2.0％二甲聚硅氧烷5.0％蒸馏甘油5.0％燕麦(oat)提取物2.0％金盏花(marigold)的油提取物1.0％百里香(thyme)的油提取物1.0％白花母菊的油提取物1.0％甘草(liquorice)的油提取物1.0％含0.05％富勒烯簇的PVP/富勒烯络合物5.0％三乙醇胺0.15％Carbopol 980(ETD 2001)0.2％保存剂Euksyl K 100(苯甲醇，甲基氯异噻唑啉酮，甲基异噻唑啉酮0.1％蒸馏水加至100％将以上组分混合在一起，配制为抗炎乳膏。
本组合物满足抗炎乳膏的化妆品工业标准。它是粘性、膏状、浅米色的均匀物质，不包含颗粒物质或杂质，并且具有令人愉悦的草本植物香味。用此乳膏与包含上述相同组分但不含富勒烯簇的乳膏在志愿者上进行初步的比较测试，结果表明加入活性富勒烯组分使得抗炎作用增强。相同的乳膏组合物，但是用0.3％超分散的富勒体(按照实施例1制备的富勒烯簇产品)替代PVP/富勒烯组分，产生类似的强抗炎作用。
实施例16将以下组合物制备为增湿雪花膏。
富勒烯C60簇0.05％白矿脂USP(来源Ultima White Petrolatum，PENRECO)0.8％
羊毛脂醇，NF(Super Hartolan，CRODA)1.0％丙酸PPG-2-肉豆蔻醚酯(Crodamol PMP，CRODA)4.2％矿物油(轻质)，NF(Drakeol 7，轻质，PENRECO)8.3％三乙醇胺，USP，98％(SIGMA CHEMICAL CO.)0.6％Paragon III(McINTYRE)0.6％蒸馏甘油，USP(RITA)3.3％硬脂酸，USP(Ritastearic，RITA)16.7％棕榈酸异丙酯(Estol 1517，UNIQUEMA)12.5％香味剂50∶50Ocean和African Rain香味剂混合物0.2％蒸馏水，USP加至100％制备过程(每批100g)将白矿脂、羊毛脂醇和硬脂酸与4g矿物油(轻质)在250mL烧杯中混合形成混合物，然后用电磁加热搅拌器将混合物加热至60℃熔化。一旦混合物熔化，用涂覆Teflon的搅拌子搅拌烧杯内含物。
单独将丙酸PPG-2-肉豆蔻醚酯和棕榈酸异丙酯在75mL烧杯中混合形成第二种混合物，将此混合物加热至60℃。在第二种混合物的温度达到60℃后，将丙酸PPG-2-肉豆蔻醚酯和棕榈酸异丙酯逐量加入第一种混合物。将50mg C60粉末用4.3g矿物油浸渍，然后用超声波处理(20kHz，20W，30分钟)，预热至60℃。在此混合物的温度达到60℃后，将其加入包含丙酸PPG-2-肉豆蔻醚酯、棕榈酸异丙酯、白矿脂、羊毛脂醇、硬脂酸和矿物油的混合物。将所得混合物在60℃维持20分钟，同时继续搅拌。注意，重要的是不要让混合物过热，因为油类可能被部分炭化，若出现这样情况，溶液的颜色会从明亮透明紫色变为透明度变差的褐色。
在单独容器中，将三乙醇胺(碱)、甘油(润肤剂)、Paragon III(防腐剂)和全部水混合，将此混合物预热至60℃。
将油相组分加入水相组分，剧烈搅拌(300rpm，Silverson犁片混合器(share mixer))直到混合物凝结，变得均匀；然后提高至1000rpm搅拌，再搅拌20分钟。然后停止加热，让混合物冷却。当混合物为40℃或40℃以下时，向其加入香味剂，将混合物在300rpm混合2分钟。
将所得混合物放入标记的不透明容器，静置24小时，出现珠光效应，这是因为在原位形成肥皂并结晶。
通过以上步骤获得的C60珠光乳膏提供很强的润肤及抗氧效能。制剂中的润肤剂(白矿脂、矿物油、甘油、棕榈酸异丙酯)设计用于在皮肤形成封闭屏障，帮助防止水分损失，而这又减少环境及年龄相关的损害，从而改善皮肤的外观，所述损害可能导致皮肤出现皱纹、变色、丧失弹性。此外，所用的雪花膏配方(包含的丙酸PPG-2-肉豆蔻醚酯和棕榈酸异丙酯)允许制剂快速融入皮肤，而不会出现闭塞性油基制剂常常产生的油腻感。
本组合物满足增湿乳膏的化妆品工业标准。它是粘性、膏状、浅紫色的均匀物质，不包含颗粒物质或杂质，并且具有令人愉悦的香味。用此乳膏在志愿者上进行初步测试，结果表明活性富勒烯组分的加入提供额外的有益特性，包括抗老化作用和抗皱作用增强。
实施例17定量评价含富勒烯的组合物的抗氧活性。
利用电化学制备的溴基氧化剂，定量评价含富勒烯簇的化妆品组合物的抗氧活性。
步骤1.用稳压器(potentiostate)进行电发生制备溴基氧化剂和库仑滴定(coulonometric tritration)，采用1cm2铂工作电极，电流5mA。
2.如下制备溴氧化剂将0.2M KBr溶于0.1M H2SO4/酒石酸盐缓冲液，它通过电流确保氧化剂的100％收率。电流分析确定终点，两个极化铂电极E＝20mV。
3.如下获得用于在水或水/醇介质中分析的样品浸渍包含下表所列成分的化妆品混合物，该介质以1∶5重量的比例采用。
4.抗氧活性(AOA)表示为滴定100g所分析的初始化妆品物质消耗的库仑量。
结果电化学制备溴化合物(包括Br2、Br3-和活性溴自由基)，并吸附在铂电极表面，然后这些自由基在氧化还原反应、亲电子取代反应以及双键(例如化妆品组合物中的富勒烯簇的富勒烯分子的双键)加成中用作氧化剂。将含富勒烯簇的组合物的AOA与没有富勒烯的对照组合物(其它成分与含富勒烯的样品一致)的AOA进行比较。所测得的AOA值列于下表。为了对比，下表还列出了化妆品中经常使用的药用植物提取物的AOA。
正如表中所示数据，C60(富勒烯簇)的具体AOA远远超过药用植物的水和水/乙醇提取物以及天然油的AOA。这清楚证实了富勒烯催化清除以及重新结合溶液中自由基的能力。在这些过程中，富勒烯分子没有被消耗，相反，其它已知抗氧剂却被消耗。一个富勒烯分子可以多次使用，粗略估计，使至少数千个自由基失活。
除非有相反的说明，否则所有的百分数是重量百分数。此外，在说明中提到某种物质时，是指一种或多种该类型的物质。
以上优选的实施方案以及实施例用于举例说明本发明的范围和实质。对本领域技术人员显而易见的是这些实施方案和实施例可变化为其它实施方案和实施例。所述其它实施方案和实施例也属于本发明范围。因此，本发明仅仅由所附的权利要求书界定。
权利要求
1.一种化妆品组合物，所述组合物包含化妆有效量的富勒烯簇以及化妆可接受的载体。
2.权利要求1的化妆品组合物，其中所述富勒烯簇的用量是防止或延迟皮肤中的自由基和分子氧化过程的有效用量。
3.权利要求1的化妆品组合物，其中将所述富勒烯簇与水溶性聚合物或卟啉或它们的组合结合使用。
4.权利要求3的化妆品组合物，其中所述水溶性聚合物是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙二醇、乙烯吡咯烷，乙二醇或丙二醇的共聚物。
5.权利要求1的化妆品组合物，其中所述富勒烯簇的用量是相对于组合物总重量的0.01至约50％。
6.权利要求5的化妆品组合物，其中所述富勒烯簇的用量是组合物重量的约0.02％至约10％。
7.权利要求6的化妆品组合物，其中所述富勒烯簇的用量是组合物重量的约0.25％至约2％。
8.权利要求1的化妆品组合物，所述组合物还包含矿物油、动物油或植物油或合成油。
9.权利要求1的化妆品组合物，所述组合物还包含至少一种以下成分成膜化合物、乳化剂、增稠剂、润滑剂、着色剂、增湿剂、抗氧剂、润肤剂、pH调节剂、防腐剂、防晒剂、缓冲剂、香料、防止出汗的添加剂或排斥吸血昆虫的添加剂或杀菌剂。
10.权利要求1的化妆品组合物，所述组合物包含一种类型的富勒烯。
11.权利要求10的化妆品组合物，其中所述富勒烯是C60。
12.权利要求10的化妆品组合物，其中所述富勒烯是C70。
13.权利要求1的化妆品组合物，其中所述富勒烯是C60和C70的混合物。
14.权利要求1的化妆品组合物，其中所述富勒烯簇是在液体介质中使富勒体破碎为纳米尺寸而形成。
15.权利要求14的化妆品组合物，其中所述破碎通过冲击波、电动液压冲击、超声波处理或声波处理实现。
16.权利要求14的化妆品组合物，其中所述破碎通过电动液压冲击实现。
17.权利要求14的化妆品组合物，其中所述液体介质是水、醇、合成油、天然油或矿物油。
18.权利要求1的化妆品组合物，其中所述载体是水、乙醇或它们的混合物。
19.权利要求7的化妆品组合物，其中所述载体是水、乙醇或它们的混合物。
20.权利要求19的化妆品组合物，所述组合物还包含润肤剂、抗氧剂和乳化剂。
21.权利要求20的化妆品组合物，其中所述载体是水。
22.权利要求1的化妆品组合物，所述组合物为乳膏形式。
23.权利要求7的化妆品组合物，所述组合物为乳膏形式。
24.权利要求21的化妆品组合物，所述组合物还包含甘油。
25.权利要求24的化妆品组合物，所述组合物还包含矿脂、矿物油、甘油、棕榈酸异丙酯、丙酸PPG-2-肉豆蔻醚酯棕榈酸异丙酯和羊毛脂醇。
26.权利要求7的化妆品组合物，所述组合物还包含白矿脂，占化妆品组合物总重量的约0.5％至约1.5％；羊毛脂醇，占化妆品组合物总重量的约0.5％至约1.5％；丙酸PPE-2-肉豆蔻醚酯，占化妆品组合物总重量的约3％至约6％；矿物油，占化妆品组合物总重量的约5％至约10％；三乙醇胺，占化妆品组合物总重量的约0.2％至约0.8％；甘油，占化妆品组合物总重量的约2％至约4％；硬脂酸，占化妆品组合物总重量的约15％至约20％；棕榈酸异丙酯，占化妆品组合物总重量的约10％至约15％；其余为水。
27.权利要求26的化妆品组合物，所述组合物还包含香味剂和抗氧剂。
28.一种减少自由基对哺乳动物健康皮肤或粘膜损伤的方法，所述方法包括对所述哺乳动物的健康皮肤或粘膜应用有效量的权利要求1的化妆品组合物以防止皮肤形成自由基。
29.一种钝化哺乳动物皮肤上的皮肤毒素的方法，所述方法包括对所述哺乳动物的皮肤应用钝化皮肤毒素有效量的权利要求1的化妆品组合物。
30.一种治疗哺乳动物伤口的方法，所述方法包括对伤口给予伤口愈合有效量的权利要求1的化妆品组合物。
31.权利要求30的方法，其中所述伤口选自无菌伤口、挫伤、割伤、裂伤、非贯通伤、开放性伤口、贯通伤、穿透伤、刺伤、脓毒性伤口、梗死和皮下创伤。
32.权利要求30的方法，其中所述伤口选自局部缺血、溃疡、褥疮、瘘管和热烧伤。
33.一种治疗或预防哺乳动物皮肤感染的方法，所述方法包括给予哺乳动物皮肤表面药学有效量的权利要求1的组合物。
34.权利要求33的方法，其中所述感染由微生物引起。
35.权利要求34的方法，其中所述感染由细菌引起。
36.一种治疗哺乳动物炎性病症的方法，所述方法包括局部给予哺乳动物皮肤药学有效量的权利要求1的组合物。
37.权利要求1的化妆品组合物，其中所述富勒烯簇与萜烯或其衍生物结合使用，所述衍生物由萜烯的醇、醛、酮、低级烷基醚或低级烷基酯组成。
38.权利要求37的化妆品组合物，其中所述萜烯包含10m个碳原子，m为1至10。
39.权利要求38的化妆品组合物，其中所述萜烯或其衍生物是香叶醇、香茅醇、柠檬醛、乙酸芳樟酯、薄荷醇或萜品醇。
全文摘要
本发明涉及化妆品组合物，所述组合物包含有效量的富勒烯簇以及化妆可接受的载体，用于防止或延迟皮肤中自由基氧化过程，还涉及使用所述组合物减少自由基对健康皮肤或粘膜损伤的方法。
文档编号A61K8/49GK1832719SQ200480022252
公开日2006年9月13日 申请日期2004年6月1日 优先权日2003年5月30日
发明者奈尔·伯兰古洛夫, 亚历山大·P·莫拉夫斯基, 尤雅·V·库里科娃, 乔治·I·戴亚楚克, 拉乌夫·O·洛特菲 申请人:奈尔·伯兰古洛夫, 亚历山大·P·莫拉夫斯基, 尤雅·V·库里科娃, 乔治·I·戴亚楚克, 拉乌夫·O·洛特菲