改性果酸粉體的大分子明膠法制備及其緩釋作用

張 勇, 楊 浩

1.廣州番禺職業技術學院， 廣東 廣州 511483 2.武漢工程大學化工與制藥學院， 湖北 武漢 430074

果酸具有保濕、增加皮膚彈性和降低皮膚角質層間作用力的功能，具有良好美容效果[1]，故其被廣泛應用于各種護膚類化妝品及治療皮膚瘙癢的藥物中[2]，特別是在痤瘡治療中[3].然而，果酸由于分子量相對較小，導致其極易透過皮膚表層，在皮膚表層停留時間過短，影響了治療效果.此外，濃度過高的果酸會刺激皮膚，對皮膚造成傷害.因此，對果酸進行改性，增加其在皮膚表層停留時間，適當降低果酸濃度，對果酸的應用具有十分重要的促進作用.

緩釋技術在生物[4-6]、醫療[7-8]、食品[9-10]、材料[11-13]和印染[14]等領域，得到了廣泛應用.通過緩釋技術對果酸進行改性處理，可有效提高果酸的實際使用效果.

明膠作為一種重要的天然高分子多糖類化合物，在緩釋控釋技術中得到了廣泛應用[15-16]，特別是明膠微球對多種活性藥物具有良好的緩釋功效[17-19].本研究采用大分子明膠改性果酸，將果酸和明膠混合，制備改性果酸粉體，研究了果酸粉體的緩釋效果，對不同干燥方式下得到的果酸粉體緩釋作用進行了比較，并對機理進行了分析.

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

1.1.1 主要儀器 ZTY智能透皮儀TP2A(鞏義市峪予華儀器廠)；DC-1500實驗型噴霧干燥機(上海達程實驗設備有限公司)；DZF-6020型真空干燥箱(上海索普儀器有限公司)；DF-01H型真空冷凍干燥器(日本真空技術株式會社)；Vector33型FTIR(德國Bruker公司)；U-3010型紫外分光光度計(日本日立有限公司).

1.1.2 主要試劑 明膠細粉(上海熬江明膠有限公司)；果酸，分析純，(廣州偉伯化工有限公司)；蒸餾水，自制；實驗中提到的其他藥品均為分析純.

1.2 明膠改性果酸粉體的制備

稱取果酸5.0 g和水45.0 g，加入到三頸燒瓶(250 mL)中，攪拌1 h，然后升溫至50 ℃，同時滴加50 ℃的明膠水溶液50.0 g，滴加速度為1 滴/秒～3 滴/秒.滴加完畢后，在50 ℃下反應5 h，停止反應，真空抽濾，將濾液進行干燥(如表1).將干燥后的樣品研磨均勻，即得最終產物.

表1 果酸粉體的制備工藝參數Tabel 1 Preparation parameters of fruit acid powders

1.3 果酸粉體緩釋性能的測定

標準曲線制備：精密稱取果酸25.0 mg，置于250 mL容量瓶中，用pH 6.8的磷酸鹽(磷酸氫二鉀和磷酸二氫鉀)緩沖液稀釋至刻度，得質量濃度為100 ug/mL的貯備液，精密量取貯備液5.0，10.0，15.0，25.0，35.0，50.0，65.0 mL，分別置于100 mL容量瓶中，用pH 6.8的磷酸鹽緩沖液稀釋至刻度.采用紫外分光光度法于296.6 nm波長處測定吸收度(A)的值.將吸收度(A)與質量濃度(C)進行線性回歸，得質量濃度回歸方程A=0.024 2C-0.101 2，R2=0.999 4(如圖1). 果酸粉體產品緩釋性測量方法：取0.05 g粉體產品，置于透皮儀中，于薄膜上滴加緩沖液4 mL，一段時間后適當補加，保證薄膜上的緩沖液不少于3 mL，分別在1、2、3、5、7、10 h時取全部滲透液于100 mL容量瓶中，并用緩沖液稀釋至刻度，采用紫外分光光度法于296.6 nm處測定吸收度，代入濃度回歸方程計算出果酸粉體在各個時間點的釋放量，并得到累積釋放量隨時間變化曲線圖.

圖1 果酸吸收度隨質量濃度的變化Fig.1 Fruit acid absorbance with the concentration

2 結果與討論

2.1 果酸粉體緩釋作用

對果酸粉體的緩釋作用進行分析，將未經明膠改性過的果酸粉體的累積釋放量對時間作圖，如圖2所示.從圖2可知，果酸在1 h的累積釋放量和在2 h的累積釋放量差別較大，2 h及以后的累積釋放量差別小，7 h和10 h的差別更小.果酸在前3 h內，不僅釋放速率快，而且其累積釋放量占果酸總量的99%以上.這是因為果酸在沒有經過明膠大分子改性的條件下，其分子量小，極易透過薄膜，透過薄膜的時間短，速率快.

圖2 果酸累積釋放量隨時間的變化Fig.2 The cumulative release amount of fruit acid with time

將經過明膠大分子改性后的果酸粉體累積釋放量對時間作圖，如圖3所示.從圖3可以發現，無論是噴霧干燥，真空干燥還是冷凍干燥，改性后的果酸粉體緩釋作用相對于未改性的果酸粉體，均有明顯變化.經不同干燥方式得到的果酸粉體釋放速率較小，有效釋放時間長，這主要是因為加入了明膠后，由于明膠具有多糖結構，它含有的—OH能與果酸中的—OH形成氫鍵鏈接，由這種鏈接產生的作用力能有效延長果酸粉體中的果酸釋放時間，降低果酸釋放速率.

從圖3還可知，不同干燥方式得到的果酸粉體，隨著時間延長，其累積釋放量都不斷增大；但還有所不同：在相同時間內，1號果酸粉體的累積釋放量比2號果酸粉體和3號果酸粉體的小，3號果酸粉體的累積釋放量居于1號果酸粉體和2號果酸粉體之間.2號果酸粉體在10 h處，有略微降低，但從曲線整體變化而言，2號果酸粉體釋放速率最大.從圖3還可以發現，1號果酸粉體隨時間延長，其累積釋放量的增長均勻穩定，這主要是因為通過噴霧干燥得到的果酸粉體外形規整，粒度大小均勻，粉體中每個微粒的化學組成一致，故該果酸粉體釋放速率穩定.需要說明的是，通過本實驗制備得到的果酸粉體可作為有效活性成分添加到各種膚用產品(如膚用化妝品、膚用藥品等)中；因此，釋放速率穩定，累積釋放量均勻，果酸釋放濃度較低的1號果酸粉體更利于實際應用.

圖3 不同干燥方式制備的果酸粉體累積釋放量隨時間的變化Fig.3 The cumulative release amounts of fruit acid powders with time by three different drying ways

2.2 不同干燥方式得到的果酸粉體紅外譜圖

不同干燥方式得到的果酸粉體紅外譜圖，如圖4所示.從圖4可知，通過冷凍干燥、噴霧干燥和真空干燥得到的不同果酸粉體，三者紅外譜圖比較相似，3 400 cm-1處是果酸的特征吸收峰[20]，說明冷凍干燥、噴霧干燥和真空干燥得到的果酸粉體中的果酸特征基團均未被破壞，明膠與果酸間是通過氫鍵或者范德華力的作用形成鏈接，果酸的化學結構并未改變.因此，本實驗通過明膠對果酸進行改性，并不影響果酸的化學結構和性能.

圖4 不同干燥方式制備的果酸粉體紅外譜圖Fig.4 FTIR of fruit acid powders by three different drying ways

2.3 不同噴霧干燥條件下果酸粉體的緩釋作用比較

噴霧干燥制備果酸粉體的工藝參數(如表2所示).

表2 果酸粉體的噴霧干燥制備工藝參數Tabel 2 Spray-drying preparation parameters of fruit acid powders

不同噴霧干燥工藝條件下得到的果酸粉體累積釋放量隨時間的變化，如圖5所示.從圖5中可以發現，不同噴霧干燥工藝條件下得到的果酸粉體累積釋放量隨時間的變化比較類似，累積釋放量均隨時間的延長而增加.3#果酸粉體在各個時間段的累積釋放量均最小；2#果酸粉體在10 h處，累計釋放量較大；1#果酸粉體在時間10 h處的累積釋放量較小，但在其他時間，其累積釋放量比3#果酸粉體大.1#果酸粉體的累積釋放量波動幅度較大，這個可能是因為1#果酸粉體的噴霧干燥進口溫度低，導致明膠與果酸間的鏈接不夠穩定，所以該果酸粉體中的果酸開始以較高速度釋放，但隨時間延長，其累積釋放量逐漸降低.

相比于1#果酸粉體，3#果酸粉體和2#果酸粉體隨時間的延長，其累積釋放量均逐漸增加，曲線整體呈向上態勢，未出現明顯波動.這個可能是因為噴霧干燥過程中的進口溫度較高，明膠與果酸間形成了一種穩定的作用力鏈接，因而在整個時間過程中，果酸粉體累積釋放量比較均勻穩定.另一方面， 3#果酸粉體的累積釋放量在整個時間過程中，都比1#和2#的果酸粉體少，這個可能是因為1#和2#果酸粉體在噴霧干燥的過程中，進口溫度較高，明膠與果酸的作用力鏈接過于緊密，導致明膠與果酸之間的吸引力較大，需要更長的時間才能使果酸的累積釋放量增加.從圖5可以發現，2#果酸粉體的累積釋放量均勻、穩定，在整個時間過程中，波動幅度小.綜合比較，2#果酸粉體的累積釋放量較優.

圖5 噴霧干燥不同制備條件下的果酸粉體累積釋放量隨時間的變化Fig.5 The cumulative release amounts of fruit acid powders with time by three different spray-drying preparation parameters

3 結 語

a.不同干燥方式得到的改性果酸粉體，緩釋作用有著一定差別.噴霧干燥得到的果酸粉體，其累積釋放量均勻穩定，釋放的果酸濃度低，不會對皮膚造成傷害，干燥方式選擇噴霧干燥較優.

b.噴霧干燥得到的果酸粉體在進口溫度為140 ℃，出口溫度為110 ℃時，緩釋作用較優.

c.由明膠改性，并經不同干燥方式得到的果酸粉體并沒有破壞果酸的化學結構，不會影響果酸的化學性能.經大分子明膠對果酸進行的改性，屬于物理改性.

致 謝

本研究工作獲得了華南理工大學化學與化工學院的支持，在此表示感謝.

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