基本信息
- 项目名称：
- 新型多功能天然化妆品添加剂
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 传统化学合成的化妆品添加剂会对人体健康和生态环境产生不良影响。本作品将天然碱性多糖壳聚糖的两性衍生物与天然矿物累托石在纳米尺度上插层复合，构建一种新型的集抗菌、保湿、抗氧化和抗紫外等优点于一体的化妆品添加剂——羧甲基壳聚糖季铵盐/累托石纳米复合材料。
- 详细介绍：
- 随着经济的发展，化妆品在今天已经成为人们日常生活中重要的一环，传统的化妆品添加剂多为化工合成产品且功能单一，对人体健康和生态环境造成一定程度上的影响，“化妆品天然化”是未来化妆品行业的发展趋势。本课题利用天然碱性多糖壳聚糖的两性衍生物与天然矿物累托石在纳米尺度上复合，构建的一种新型的，具备抗菌、保湿、抗氧化、抗紫外等优点的化妆品添加剂——羧甲基壳聚糖季铵盐/累托石纳米复合材料。 在水溶液中，微波辅助条件下利用简单的溶液插层法得到了羧甲基壳聚糖季铵盐/累托石纳米复合材料，XRD和TEM结果表明，羧甲基壳聚糖季铵盐成功进入累托石硅酸盐片层中间，扩大了累托石的层间距，构建了具有二维层状结构的羧甲基壳聚糖季铵盐/累托石纳米复合材料。并且该纳米复合材料具有良好的抗菌性，其对于革兰氏阳性菌的最低抑制浓度仅为0.0125mg/L，最大抑制时间长达120h，抗菌效果远远高于羧甲基壳聚糖季铵盐。紫外吸收实验表明，0.04%的羧甲基壳聚糖季铵盐/累托石纳米复合材料就能阻隔约50%的紫外线。此外，吸湿保湿实验结果表明，羧甲基壳聚糖季铵盐/累托石纳米复合材料的吸湿保湿性随着羧甲基壳聚糖季铵盐含量的增加而增加。羧甲基壳聚糖季铵盐/累托石纳米复合材料的还原力为0.26远高于羧甲基壳聚糖季铵盐的0.03，通过对还原力的测定，而且纳米复合材料的OH•的去除能力也高于羧甲基壳聚糖季铵盐。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1．首次在微波辐射条件下在水相中快速地合成羧甲基壳聚糖季铵盐，反应时间短并且不是用有机溶剂，是一种绿色环保的壳聚糖衍生物制备方法。 2. 将羧甲基壳聚糖季铵盐/累托石纳米复合材料应用于 化妆品添加剂的研究，这种尝试和探索在国内外尚属首次。 3. 本作品发明的是一种天然高效集抗菌、保湿、抗氧化 及抗紫外性能于一体的多功能化妆品添加剂。
科学性、先进性
- （1）纳米复合材料来源丰富且工艺简单 壳聚糖与累托石均大量存在于自然界中，我国优质资源丰富，每年开采量巨大并且价格适宜。 （2）优越的保湿性 羧甲基壳聚糖季铵盐在分子结构中有亲水性的羧基、羟基和氨基存在，具有比透明质酸更优越的保湿性。 （3）良好的紫外吸收性 累托石的规则层状结构和高达2.5nm的层间距对紫外线有良好的吸收、屏蔽、色散作用，从而起到保护效果。 （4）极佳的抗菌性 羧甲基壳聚糖季铵盐有良好抗菌效果，而累托石具备大层间距和大比表面积，可以对细菌起到吸附固定的作用。 （5）卓越的抗氧化性 壳聚糖分子结构中有氨基和羟基等活性比较高的基团可以与自由基作用。 （6）良好的生物相容性与可降解性 壳聚糖与累托石均来源于自然界，而且大量文献已经表明两者均具有良好的生物相容性。 （7）良好的热稳定性 羧甲基壳聚糖季铵盐与累托石在纳米尺度复合后，分散的累托石起到了热屏障的作用，提高了纳米复合材料的热稳定性。
获奖情况及鉴定结果
- 国家专利： 1.羧甲基壳聚糖季铵盐在水相中的微波辐射制备方法 申请号： 200910213897.5 公开号： CN101724095A 2. 羧甲基壳聚糖季铵盐/累托石纳米复合材料及其制备方法 申请号： 200910213899.4 公开号： CN101735486A
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 合作
作品可展示的形式
- 实物、产品、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 适用范围及推广前景： （1）该作品对化妆品添加剂的研发将产生重要的影响，为在纳米尺度上改善化妆品添加剂奠定了可靠的基础。 （2）本作品设计的材料在化妆品配方中的使用，不会对人体产生伤害且对生态环境无副作用。 （3）基于其良好的生物相容性、抗菌性，该复合材料可作为医药材料。 市场分析和经济效益预测： 国际化妆品市场中，功能性产品占到了1/4的份额。但是，目前消费者对于产品功能的重视度在不断增加，规模扩张速度要高于化妆品行业的发展速度。更重要的是，功能性产品因其所强调功能诉求，针对特殊人群，往往是人们所不能抗拒的。 羧甲基壳聚糖季铵盐/累托石纳米复合材料取材于自然界中来源丰富的可再生资源壳聚糖，与传统的壳聚糖基的合成材料相比，由于加入了粘土累托石，不仅产生了比同类型材料更优越的性能，而且因制备工艺简单易行，从而降低了生产成本。其将在美容化妆品中具有较高的应用价值, 发展前景巨大。由于本作品从设计到开发过程拥有全部知识产权，项目成果有望创造可观的社会经济效益。
同类课题研究水平概述
- 化妆品添加剂的发展主要分成四个阶段，第一阶段主要是单纯起着物理保湿作用的油脂类。第二阶段的化妆品添加剂主要是利用油水混合技术多合成的产品。第三阶段的化妆品添加剂主要是从木瓜，果酸等天然植物中提取精华而制成的。第四阶段主要是从20世纪90年代，美日等国家利用生物技术制造与人体自身结构相仿的具有高亲和力的生物精华物质。 被人们利用来合成化妆品添加剂的原料主要有下面几种：一、中草药原料。二、天然动植物油脂。三、合成型添加剂。四、生化制品。 最近几十年对壳聚糖衍生物的研究主要是通过化学方法，在壳聚糖上取代引进其他官能团，从而使其衍生物有比壳聚糖更好的其他方面的性能。比如壳聚糖通过分子中的氨基和烃基与许多重金属形成螯合物，可作为絮凝剂用于废水处理[3]，食品厂蛋白质回收，中药药液的提纯精制。对天然累托石在护肤面膜等化妆品中运用方面的研究报道到目前为止，相当来说比较少。2002年有关专利公开了涉及一种天然累托石泥面膜及其制备方法[4]。该发明证实了天然累托石为纯天然物质，对人的皮肤无刺激，无毒害副作用，而且还有美白、消炎、杀菌和防紫外线的功能。因此具有很好的研究和应用价值。 随着近几十年的发展，纳米材料逐渐进入人们的视觉，纳米材料结构独特，性能优异被广泛地运用在各个行业中，体现出一般材料所不具备的优良特性。因此，对纳米材料的研究有着很好的前景。羧甲基壳聚糖季铵盐/累托石复合材料，属于新型的纳米复合材料[5]。 综上所述，一方面，在化妆品添加剂的研究领域，壳聚糖和累托石作为两种极具潜力的载体材料，引起了研究者的广泛关注，并已有相关报道[6]。另一方面，在材料科学领域，利用微波辅助的插层复合技术构建的聚合物/层状硅酸盐复合材料，集多种优良特性于一体，在各个领域都有突破性的应用[7]，但目前，尚没有将这类材料用于化妆品添加剂的研究报道。 基于以上情况，我们采用极富应用潜力的天然高分子有机物壳聚糖与新型无机载体材料累托石进行纳米杂化并应用于化妆品添加剂的研究。通过微波辅助的插层复合技术实现有机高分子和无机物在纳米尺度上的复合，得到的复合材料能把羧甲基壳聚糖季铵盐与累托石作为化妆品添加剂的优势结合起来，使两者优势互补，发挥协同增效作用。这种探索必将开拓化妆品研究的新途径。
