Как подготовить липосамал астаксантин?

As the most powerful antioxidant in nature, - астаксантин has antioxidant, anti-inflammatory and anti-photoaging properties, and plays an important role in delaying aging, preventing and resisting inflammation, and improving photoaging of the skin. However, free astaxanthin is unstable, poorly water-soluble and has low bioavailability. The development of a stable astaxanthin carrier with good water solubility and that is safe and non-toxic is of great significance for functional cosmetics and human anti-aging, and is also one of the important future development directions for astaxanthin carriers.

1. Введение

С улучшением людей#39; уровень жизни и постоянное совершенствование концепций ухода за кожей, антистареющей косметики рынок расширяется из года в год. Астаксантин, как природный и экологически чистый косметический ингредиент, который может задержать старение кожи, стал горячей темой исследований в международной ежедневной химической промышленности. Астаксантин (ASX) — каротеноид (рис. 1), встречающийся в различных водных организмах, таких как креветки, крабов и водоросли [1]. Обычный астаксантин — темно-розовый кристалл, который очень жирорастворим, нерастворим в воде и легко растворим в органических растворителях. 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].

Липосомальная инкапсуляция может повысить растворимость астаксантина в водном растворе. Астаксантин может проникать в мембрану липосомы и взаимодействовать с полярными группами мембраны через водородные связи. Таким образом, подготовка астаксантиновых липосомов с использованием технологии липосомных носителей может значительно повысить устойчивость и трансдермальную скорость астаксантина, решить проблему водорастворимости астаксантина, а также улучшить его биодоступность.

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-modifiedАстаксантин липосом 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] использовали эмульсификацию и кристаллизацию испарений при низкой температуре для подготовки астаксантин липосом, которые использовались для уменьшения фотоповреждений кожи и повреждения коллагена. Уровень инкапсуляции астаксантина липосом составил около 80%. Метод подготовки является сложным и трудным для индустриализации. Цзин юнгкан и др. [21] использовали эмульсификацию гомогенизации в сочетании с ультразвуком для подготовки астаксантина нанолипосом. Astaxanthin liposomes, подготовленные этим методом, имели размер частиц 128 нм и скорость инкапсуляции 55,18%. Липиды с небольшими размерами частиц и равномерной дисперсией могут лучше проникать через кожный барьер и проникать глубоко в кожу для достижения лучшего эффекта просачивания.

4. Выводы

Astaxanthin, as a super natural antioxidant, has become the focus of attention in the skin care industry. More and more cosmetics use astaxanthin as the main natural active ingredient. The future star of cosmetic science, liposome carrier technology, has played an important role in the stable application of astaxanthin in cosmetics, effectively solving problems such as astaxanthin's низкая стабильность и низкая биодоступность. Astaxanthin липосом, приготовленные с использованием технологии инкапсуляции липосом, обладают характеристиками хорошей биосовместимости, стабильности, низкой токсичности и высокой скоростью инкапсуляции. В косметической промышленности астаксантин липосом является восходящей звездой с большим потенциалом в индустрии ухода за кожей в будущем.

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.