Как подготовить липосамал астаксантин?

Являясь самым мощным антиоксидантом в природе, астаксантин обладает антиоксидантными, противовоспалительными и антифотостареющими свойствами и играет важную роль в замедлении старения, предотвращении и противодействии воспалению, а также улучшении фотостарения кожи. Однако свободный астаксантин является нестабильным, плохо растворимым в воде и имеет низкую биодоступность. Развитие стабильного астаксантинского носителя с хорошей растворимостью в воде, безопасного и нетоксичного имеет большое значение для функциональной косметики и антистарения человека, а также является одним из важных направлений будущего развития астаксантинских носителей.

1. Введение

С улучшением людей#39;s living standards and the continuous improvement of skin care concepts, the anti-aging cosmetics market is expanding year by year. Astaxanthin, as a natural and environmentally friendly cosmetic ingredient that can delay skin aging, has become a hot research topic in the international daily chemical industry. Astaxanthin (ASX for short) is a carotenoid (Figure 1) that is found in a variety of aquatic organisms such as shrimp, crab, and algae [1]. Common astaxanthin is a dark pink crystal that is highly fat-soluble, insoluble in water, and easily soluble in organic solvents. Astaxanthin'. Длинноцепная конгируемая структура энола может эффективно подавить активность реактивных видов кислорода, поэтому она является самым сильным природным антиоксидантом в природе. Он имеет чрезвычайно сильную антиоксидантную способность, с антиоксидантным свойством, которое примерно в 500 раз превышает витамин е, и поэтому известен как «супер витамин е» [2].

Как показано на рис. 2, когда организм человека стимулируется солнечным светом, радиацией, макияжем, кулинарными дымами и загрязненным воздухом, он подвержен образованию большого количества свободных радикалов. Когда на поверхности кожи появляются избыточные свободные радикалы, кожа становится вялой и дряхлой, скучной и грубой, и полной морщин. Это приводит к окислению липидов, что в свою очередь приводит к старению кожи и даже болезням в тяжелых случаях. Хотя наше тело имеет свою собственную антиоксидантную систему для удаления свободных радикалов, плохие привычки жизни, загрязнение окружающей среды, ультрафиолетовые лучи, работа и жизненные нагрузки, а также радиация от электронных продуктов-все это может ускорить производство свободных радикалов, которые окисляют и повреждают кожу и функции тела, ускоряя старение.

 В отличие от других каротеноидов, астаксантин имеет длинную конгированную двойную связь и гравюру-гидроксидный кетон, который имеет более активный электронный эффект и может обеспечить электронами свободных радикалов. Гидроксильные группы на обоих концах астаксантина являются гидрофилистическими и могут также передавать электроны. Они могут проникать через гематоэнцефалидный барьер и проникать в середину фосфолипидного билайера клеточной мембраны, где реагируют со свободными радикалами в организме, предотвращая дальнейшие реакции. Это удаляет свободные радикалы из организма, эффективно снижает липидное пероксирование, задерживает старение и даже может быть эффективным в предотвращении возникновения рака [3-4].

Vitamin C is a water-soluble compound, while carotene and vitamin E are fat-soluble compounds, and their protective effects are relatively single. Compared with the structure of carotene, astaxanthin has more hydroxyl groups, and the hydrophilicity of the hydroxyl groups gives astaxanthin relatively broader cosmetic applications. Therefore, astaxanthin has super high antioxidant capacity, can reduce the damaging effect of light on the skin, and has broad application prospects in the functional cosmetics industry that slows aging. However, due to the presence of many carbon-carbon double bonds in astaxanthin, the carbon-carbon double bonds are very unstable and sensitive to light, oxygen and temperature. Therefore, astaxanthin has physicochemical properties such as easy oxidation and decomposition upon exposure to light, which greatly reduce its bioavailability. This makes it problematic to directly apply free astaxanthin to cosmetics, limiting its application in cosmetics [5]. Therefore, in order to stably apply astaxanthin to cosmetics, researchers must use a highly efficient carrier system for encapsulation.

Среди многих систем носителей астаксантин, инкапсулированный в наноэмульсии, как правило, имеет такие проблемы, как большие размеры частиц, высокое содержание поверхностно-активных веществ, нестабильная система и высокая стоимость. Разработка носителя для астаксантина с высокой стабильностью, хорошей растворимостью в воде, безопасностью и нетоксичностью имеет большое значение для функциональной косметики и антистарения человека, а также является одним из важных направлений будущего развития для астаксантинцев.

2 Liposome carrier technology

В 1965 году бангам и стэндиш, два исследователя, рассеивали фосфолипиды в воде и обнаружили своего рода нано-сферические везиклы через электронную микроскопию. Ученые назвали их липосом, как показано на рисунке 3. Английское название липосом происходит от сочетания греческих слов "lipo" (жир) и "soma" (тело). Липосом состоит из гидрофилиальной фазы и одного или нескольких фосфолипидных билайеров, окружающих гидрофилическую фазу. Многочисленные концентрические фосфолипидные билайеры рассеиваются в водной фазе и в совокупности образуют сверхмикросферические пористые частицы [6].

Липосом обладает такими преимуществами, как высокая биодоступность, целеопределение, долговременное действие, хорошая биосовместимость и нетоксичность. Фосфолипидная билайерная структура липосом аналогична структуре клеток кожи человека и варьируется в диаметре от десятков нанометров до сотен микрометров. Липосом может инкапсулировать многие вещества в их водной фазе и фосфолипидной билайерной мембране. Как правило, жирорастворимые ингредиенты инкапсулируются между фосфолипидными билайерами, водорастворимые ингредиенты могут инкапсулироваться в самой сокровенной водной фазе, а амфифильные соединения могут инкапсулироваться в месте соединения водной фазы и фосфолипидов в мембране. Мембранный материал липосом, как правило, изготовлен из натурального сырья, такого как лецитин и холестерин. Он имеет высокую биосовместимость и безопасность, высокую биодоступность, и хорошо поглощается. Это может улучшить регенерационную способность клеток кожи, поддерживать нормальную функцию кожи, и увеличить бритость#39. S сияние и эластичность.

Liposomal carrier technology was first used in the pharmaceutical industry as a new targeted drug delivery medium. At present, many drugs with liposomes as carriers have been launched on the market one after the other, thanks to their advantages of accurate targeting, long-lasting efficacy and high stability. As research continues to deepen, liposome carrier technology is no longer the “favorite” of the pharmaceutical industry, but has crossed over to become the “ceiling” of the cosmetics industry. In 1986, the world' первая липосомная косметика Capture была запущена [7]. Активные ингредиенты, инкапсулированные в липосомных носителях, могут постоянно всасываться в глубокие слои кожи. Развитие липосомной косметики привело к "новой тенденции" в технологии ухода за кожей. Впоследствии были успешно запущены липосомные косметические средства с антистареющим, белящим, увлажняющим и другими эффектами, ставшие "звездами" индустрии ухода за кожей.

Как "передовой" уход за кожей, липосом косметика имеет следующие преимущества по сравнению с традиционной косметикой: во-первых, липосом может нести как водорастворимые, так и жирорастворимые ингредиенты, расширяя типы эффектов, которые они могут доставить. Во-вторых, липосомное покрытие обеспечивает лучшее проникновение активных ингредиентов в роговицы stratum, позволяя большему их числу быстро проходить через роговицы stratum и улучшая биодоступность активных ингредиентов. В-третьих, липосом-инкапсулированные активные вещества могут эффективно уменьшить окисление и активацию активных веществ и повысить устойчивость активных веществ. В-четвертых, инкапсуляция липосом может достичь длительного проживания в эпидермисе и дермисе, обеспечивая долгосрочное устойчивое высвобождение, непрерывно и медленно оказывая свое воздействие, и снижая прямую стимуляцию эпидермиса. В-пятых, мембранный материал липосом, как правило, изготовлен из природного сырья, что делает их очень безопасными, с высокой биодоступностью и хорошим поглощением.

Тем не менее, фосфолипидная молекулярная структура липосом содержит ненасыщенные группы ацила, которые подвержены окислению и имеют низкую устойчивость, что значительно ограничивает их широкое применение. Окисление фосфолипидов может приводить к образованию пероксидов и гидроксильных радикалов, которые ускоряют окисление липидов и наносят вред человеческому телу. Введение антиоксидантов, таких как витамин е, в систему может защитить фосфолипидную молекулярную структуру липосомы, предотвратить образование пероксидов и гидроксильных радикалов, эффективно ингибировать липидное пероксирование и, таким образом, значительно повысить устойчивость липосомы [8].

Liposomal encapsulation can increase the solubility of astaxanthin in an aqueous solution. Astaxanthin can penetrate the membrane of the liposome and interact with the polar groups of the membrane via hydrogen bonds. Therefore, the preparation of Астаксантин липосом using liposome carrier technology can greatly improve the stability and transdermal rate of astaxanthin, solve the problem of water solubility of astaxanthin, and improve its bioavailability.

3 метод приготовления астаксантина липосом

Основные процессы подготовки липосом можно разделить на две категории: активная загрузка наркотиков и пассивная загрузка наркотиков. Метод активной загрузки препарата предполагает сначала формирование чистого липосома, а затем загрузку препарата, в то время как метод пассивной загрузки препарата предполагает одновременное формирование липосома и загрузку препарата. Здесь мы в основном будем внедрять метод пассивной загрузки наркотиков. Технология пассивной загрузки наркотиков относительно проста. Это предполагает растворение липофильного соединения вместе с фосфолипидом в органическом растворителе и водорастворимым соединением в водной фазе для непосредственной подготовки липосомы. Подготовка липосом требует отбора подходящих липидных материалов с учетом не только их свойств и токсичности, но и их чистоты и цели применения липосом. На сегодняшний день поступило большое количество сообщений о подготовке астаксантина липосом. Здесь мы представляем несколько типичных методов подготовки астаксантина липосом.

3.1 метод дисперсии пленки

In the thin-film dispersion method, membrane components such as lecithin and cholesterol are first dissolved in an organic solvent, and after being stirred evenly, the organic solvent is removed by rotary evaporation under reduced pressure to form a uniform thin film of lipids. Then, the aqueous phase is added to hydrate and wash the film to form a liposome suspension. Further sonication, agitation or homogenization is used to obtain a more uniform liposome [9].

При кручении и испарении для гидратации температура не должна быть слишком высокой, так как это приведет к ненасыщенным соединениям в деформации лецитина, что сделает его подверженным гидролитическому окислению, что приведет к утечке инкапсуляции и снижению скорости инкапсуляции [10]. Пенг и др. [11 использовали метод дисперсии тонкопленочных пленок для подготовки астаксантиновых липосом с использованием лецитина и холестерина в качестве мембранных материалов и полилаксусной кислотной сополимера и пав для детей в возрасте до 80 лет. Астаксантинские липосомы, содержащие пав, могут изменять форму и проникать глубоко в кожу. Липосом имеют размер частиц 251 грав23 нм и содержат 89,0 грав6 мг/г астаксантина. Подготовка липосом астаксантина с использованием комбинации дисперсии пленки и ультразвука может эффективно сократить объем инкапсулированного астаксантина.

Pan et al. [12] растворенные астаксантин, лецитин и холестерин хлороформа в соотношении 5:1, удаляемые хлороформ путем вакуумной дистилляции, гидратированные с помощью фосфатного буферного раствора 0,05 м, а затем сонированные и фильтрованные. Скорость инкапсуляции подготовленного астаксантина липосом составила 98,68%, средний размер частиц — около 80 нм, потенциал — 31,80 грава1,85 мв. Ли цянь и др. [13] подготовили фитостерол олета-астаксантина композитных липосом, используя сочетание дисперсии пленки и ультразвука. Фитостериловый олеат-инкапсулированный астаксантин липосом обладает лучшей растворимостью в воде и большей стабильностью, с максимальной скоростью инкапсуляции 95,24%. Астаксантин липосом, модифицированный с помощью читосана, демонстрирует лучшие результаты в поддержании стабильности фосфолипидного билайера и подавлении деградации астаксантина.

Qiang et al. [14] prepared chitosan-modified astaxanthin liposomes using the thin-film dispersion method. The chitosan-modified astaxanthin liposomes had smaller particle sizes and uniform particles. The encapsulated astaxanthin was not easily oxidized or degraded, and had strong stability, so it could be stored for a long time. Sangsuriyawong et al. [15] prepared astaxanthin liposomes with different lecithin concentrations using the thin film dispersion method. The results showed that, within a certain concentration range, the higher the lecithin concentration, the smaller the liposome particle size and the higher the encapsulation rate. The minimum particle size was 140 nm, and the maximum encapsulation rate could be as high as 97%. Liposomes prepared by the film dispersion method can better encapsulate fat-soluble compounds, but the prepared liposomes have a large particle size and cannot encapsulate a large amount of water-soluble compounds.

3.2 метод впрыска этанола

Как усилитель проникновения в кожу, этанол не только снижает температуру плавления липидных молекул в роговице stratum, эффективно способствуя потоку и проникновению липидов клеточной мембраны и повышая их трансдермальную скорость, что приводит к хорошей проникновения в кожу, но и эффективно снижает размер частиц астаксантина, изменяя чистый заряд липосомы, тем самым значительно повышая стабильность астаксантина. Во-первых, фосфолипиды и холестерин полностью растворяются в этаноле, а затем раствор вводится в водную фазу и помещается на мешалку для гидратации.

Evaporation under reduced pressure removes the organic solvent to obtain nano-liposomes [16]. Yang Anping et al. [17] used the ethanol injection method to prepare astaxanthin liposomes, which is a simple process with good stability. It does not use organic reagents with high toxicity and is suitable for the industrial preparation of astaxanthin liposomes. Although the preparation process is simple, the encapsulation rate of the astaxanthin liposomes obtained is only 35.28%, and the particle size is 143 nm. Ethanol injection combined with ultrasound produces liposomes with a smaller and more uniform particle size, which is conducive to passing through a microporous filter membrane without precipitation and the system is more stable. However, the encapsulation rate of liposomes prepared by the ethanol injection method is low, and there is the problem of reagent residues that are difficult to completely remove.

3.3 метод обратного испарения

Метод обратного испарения позволяет экономить время и имеет высокую скорость инкапсуляции, но он подходит только для инкапсулирования водорастворимых соединений. По аналогии с методом дисперсии тонкопленочной пленки обратный метод испарения сначала растворяет мембранные материалы, такие как лецитин и холестерин, в органическом растворителе, затем добавляет раствор водной фазы, а затем сонифицирует для формирования единообразной эмульсии. Смесь выдерживается без стратификации, и, наконец, органический растворитель удаляется путем уменьшения давления роторного испарения для получения липорома. Pahila et al. [18] сначала растворили определенное количество астаксантина и лецитина в хлорофоре отдельно, смешали их с соответствующим количеством фосфатного буфера, а затем удалили органический растворитель путем ротационного испарения под понижением давления в водяной ванне под 40 °C. В результате размер липосомных частиц составил 10-25 дюймов.

3.4 другие методы

Liu Yuan et al. [19-20] used emulsification and evaporation-crystallization at low temperature to prepare astaxanthin liposomes, which were used to reduce skin photodamage and collagen damage. The encapsulation rate of astaxanthin liposomes was about 80%. The preparation method is complex and difficult to industrialize. Jing Yongkang et al. [21] used homogenization emulsification combined with ultrasound to prepare astaxanthin nanoliposomes. The astaxanthin liposomes prepared by this method had a particle size of 128 nm and an encapsulation rate of 55.18%. Lipids with small particle sizes and uniform dispersion can better penetrate the skin barrier and penetrate deep into the skin to achieve a better permeation effect.

4. Выводы

Астаксантин, как супер природный антиоксидант, стал центром внимания в индустрии ухода за кожей. Все больше и больше косметики используют астаксантин в качестве основного природного активного ингредиента. Будущая звезда косметической науки, liposome carrier technology, сыграла важную роль в стабильном применении astaxanthin в косметике, эффективно решая такие проблемы, как astaxanthin's low stability and low bioavailability. Astaxanthin liposomes prepared using liposome encapsulation technology have the characteristics of good biocompatibility, stability, low toxicity and high encapsulation rate. In the cosmetics industry, astaxanthin liposomes are a rising star with great potential in the skin care industry in the future.

Ссылки на статьи

[1] чжан вейго, Лу хунфу. Пищевая промышленность, 2022, 43(12): 88.

[2] Lorenz R, Cysewski G. Trends in Biotechnology, 2000, 18(4): 160.

[3] чжан зи у, ху у л, ку х ф и др. Журнал безопасности и качества пищевых продуктов, 2020, 11(5): 1431.

[4] чжу х б, у дж., ю л д и др. Наука и техника, 2020, 18(12): 06.

[5] генг чжаоян, сунь хан, гуан бин и др. Китайский журнал пищевой науки, 2017, 17(7): 86.

[6] Han Xu, Ding Guanyu, Dong Qing и др. Прикладная химия, 2018, 35(7): 735.

[7] Dai Xudong, Li Yun, Li Shuangshuang. Международный журнал фармацевтических исследований, 2020, 47(11): 914.

[8] сон юань, Huimin Sun, Lixia Ding. Китайский журнал фармацевтических дел, 2011, 25(4): 384.

[9] Qiu Y, Gao Y, Hu K. Journal of Controlled Release: Official Journal of the Controlled Release, 2008, 129(2): 144.

[10] песня Y L. подготовка и in vitro трансдермальное поведение гидрогеля мазь липосомы и липосомы винпоцетина гидрохлорида [D]. Xii и xii#39; ан, шэньси: северо-западный университет, 2014.

[11] Peng C H, Chang C H, Peng R Y. European Journal of pharmaceuticals and Biopharmaceutics, 2010, 75(2): 154.

[12] Pan L, Zhang S, Gu K. Journal of Food, 2018, 16(1): 607.

[13] Li Q, Liu Y, Pan L, et al. Китайские масла и жиры, 2023 год.

[14] цян м, панг х, ма д и др. Молекулы, 2020, 25(3): 610.

[15] Sangsuriyawong A, Limpawattana M, Siriwan D. Food Science and Biotechnology, 2019, 28(2): 529.

[16] годин б, туйту е, рубинштейн е. журнал противомикробной химиотерапии, 2005, 55(6): 989.

[17] ян анпин, гу сиин, лян ицзюнь и др. Фармацевтический справочник, 2020, 39(9): 1276.

[18] Pahila J, Ishikawa Y, Ohshima T. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2019, 67(12): 3491.

[19] ли фумин, лю юань, ляо цзинэнь и др. Журнал сичуанского университета (медицинские науки), 2018, 49(5): 712.

[20] лю юань. Предварительное исследование защитного воздействия астаксантина липосом на фотоповреждения кожи мышей, вызванные увб [D]. Лючжоу: юго-западный медицинский университет, 2016.

[21] цзин юнкан, чжан вэй, гао хон и др. Китайские масла и жиры, 2022 год.