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纳米技术在防晒产品中的应用

作者: 郝 瑗

  “纳米”是英文nan0的译名,是一种长度单位,原称毫微米,就是10的-9次方米(10亿分之一米),约相当于4至5个原子串起来那么长。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。纳米科学与技术,简称为纳米技术,是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。
  
  化妆品作为一种特殊日用化工产品,由各种原料或添加剂经过合理配方加工而成。因此,化妆品学也通常被认为是一门交叉性很强的综合学科,其主要涉及物理、化学、生物、生理、化工工艺、化工工程机械、医药卫生、材料等多种学科。因此,在化妆品产品的研发和生产过程中,将纳米技术科研成果转化并应用到新的化妆品产品中,能从根本上大大提高化妆品的性能、科技含量及市场竞争力。正因为如此,纳米技术有望在未来的化妆品产业中得到广泛的应用。
  纳米无机材料在抗紫外线化妆品中的广泛应用,可以很好地克服有机紫外线吸收剂的缺点,提高物理防晒剂的防晒效果。
  纳米ZnO可采用固相反应――高温热解法、均匀沉淀法等方法来制备。纳米ZnO粉末颗粒尺寸可小于1nm,可见光可以穿过粉末颗粒,其特点是渗透性和分散能力强,在化妆品和个人护理用品的配制中能充分发挥防晒能力。纳米ZnO在阳光、尤其是在紫外线的照射下,在水和空气(氧气)中能自行分解出自由移动的带负电荷的电子,同时留下带正电荷的空穴.这种空穴可以激活空气中的氧变成活性氧,活性氧有极强的化学活性,能与包括细菌内的有机物在内的多种有机物发生氧化反应,从而把大多数病菌和病毒杀死。据测定,纳米ZnO的浓度为1%时,在5分钟内对金黄色葡萄球菌的杀菌率为98.86%,对大肠杆菌的杀菌率为99.93%。因此,在化妆品中添加纳米ZnO,既能屏蔽紫外线,具有防晒功能,又能抗菌除臭。
  纳米SiOx为无机物,易于与化妆品其他组分配伍,无毒无味,不产生化学过敏。并且它本身是白色的,可以简单地加以着色。尤其可贵的是,纳米SiOx反射紫外线能力强,稳定性好,被紫外线照射后不分解、不变色。也不会与配方中其他组分起化学反应。因此。纳米SiOx在防晒化妆品中得到了广泛的应用,目前,已经成功地在染发油梳、油膏和防晒霜等产品中应用纳米SiOx,使得该类产品的性能获得显著的提高。
  纳米Ti02具有很好的散射和吸收紫外线的能力,它吸收紫外线的能力与颗粒尺寸密切相关。吸收波长为300nm的紫外线的最佳颗粒尺寸为50nm,波长增加时,最佳颗粒尺寸随之增大,但吸收的绝对值减少。TiO2的颗粒尺寸越小,抗紫外线的能力越强.同时也有使皮肤增白的效果。在化妆品中适当增加纳米TiO2的含量,可以显著地提高防晒系数(SPF),如含5%时SPF为15,含10%时SPF为30。纳米TiO2防晒剂在UVB和UUVA处对紫外线的吸收都很强,其吸收效果远好于有机紫外吸收剂。纳米TiO2基于光催化反应使有机物分解而具有抗菌效果.在水和空气的体系中,它在阳光,尤其是紫外线的照射下能够自行分解出自由移动的带负电荷的电子和带正电荷的空穴。发生一系列的化学反应,形成电子一空穴对。吸附溶解在TiO2表面的氧俘获电子形成O-2.而空穴则将吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成HO-,生成的原子氧和氢氧自由基都有很强的化学活性,特别是原子氧能与多数有机物反应(氧化),同时能与细菌内的有机物反应,生成CO2和H2O,从而在短时间内杀死细菌。
  防晒剂的选择是防晒化妆品配方的核心所在。传统的防晒化妆品往往使用有机化合物作为紫外吸收剂,但是,为了尽可能保护皮肤不接触紫外线,必须提高其添加量,而这样就会增加产品成本,降低产品的安全性。与传统的防晒化妆品相比纳米防晒化妆品有显著的优越性,体现在以下几个方面:
  1.更强的防晒性能:将二氧化钛及氧化锌纳米化、超细化,在粉体表面包覆具有亲水、亲油功能基团的表面化处理,以此提高粉体的适配性以及在不降低透明度的情况下显著提高两者的UvA屏蔽效果;
  2.较弱的刺激性:传统的有机防晒剂活性和刺激性较强,会对皮肤产生毒副作用,而纳米无机材料克服了传统配方的缺点,应用非常安全;
  3.良好的光稳定性、耐热性:有机紫外线吸收剂有许多在高温状态下使用会出现挥发或分解问题,但纳米氧化锌对热非常稳定;
  4.稳定的纳米包裹技术:目前防晒化妆品中多使用复合防晒剂,采用纳米技术将多种防晒剂包裹在纳米微球中,这样可以优化多种防晒剂的性能,使其配方稳定,有效活性成分保存时间久,效果倍增,此外,还可以有控制地释放有效活性成分,显著提高产品的SPF值。
  
  编辑 田杰星
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