納米金對蛋白質、DNA等有很強的吸附功能,而且不會改變被吸附物質的性質,作為性質優良的藥物載體也被廣泛的研究。
金自古以來就發揮其藥用及保健用的作用,金用于抗衰老護膚之功效,最早是金絲植入皮膚真皮層,源于古埃及。而在古羅馬,醫生用金來治療皮膚病,敷上金的傷口不再潰爛。
在中國歷史金的藥典中,金有著各種不同的藥用價值,明•藥圣李時珍《本草綱目》對其藥性、食用性作了最詳細研究記載。日本國藥劑師•小泉榮次郎著《增訂和漢醫考》也有記載,其中載有用金箔制成的藥有:紫雪、奇應丸、金屑丸等。劉慧婷,李志強,周慧英等[7]研究了金絲是否可以作為軟組織填充術的新型材料。結果表明其具有良好的生物相容性。
1983年世界衛生組織(FAO/WHO)食品添加劑法規委員會(CCFA)第十六次會議(荷蘭海牙會議)正式將金箔列為食品添加劑范圍,列為A表第310號。納米金溶膠的抗菌性、安全性、毒性已通過了美國FDA認證。納米金技術將在化妝品方面有著很好的應用前景。
發表這邊篇論文的四位作者從納米金的制備,再到細胞水平探討納米金的安全性,并且將納米金加入到化妝品基礎配方中制備了穩定的乳狀液作出詳細實驗及論證。
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實驗部分
材料
氯金酸(HAuCl4•4H2O,國藥集團化學試劑有限公司),檸檬酸鈉(Na3C6H5O7)•2H2O,沈陽市試劑一廠),聚乙烯吡咯烷酮(K30,分子量M 約為 10000)、實驗試劑都為分析純。實驗用水為三蒸水。Hela 細胞、CHO 細胞(購自協和細胞庫),DMEM 培養基、PBS 緩沖液、DMEM 培養基、谷氨酰胺、雙抗(青、鏈霉素)、胰蛋白酶、凍存液(購自北京弘博康醫藥科技有限公司),MTT(購自 sigma 公司),無水乙醇、乙二胺四乙酸(EDTA)購自北京化工廠。白油、十八醇、單硬脂酸甘油酯、12 烷基硫酸鈉(SDS)、甘油、(北京化工廠)
實驗儀器
SZ-93 自動雙重純水蒸餾器(上海亞榮生化儀器廠),ARL QUANT X 型 X 射線熒光能譜儀(Thermo 公司),透射電子顯微鏡(日立公司,型號 Hitachi-9000),二氧化碳培養箱(BPN-CRH,上海一恒科技有限公司)超凈工作臺(SW-CJ-2FD,蘇州安泰空氣技術有限公司),離心沉淀器(80-2,上海手術器械廠),電熱恒溫鼓風干燥箱(DHG-9023A,上海精宏實驗設備有限公司),顯微鏡(MIT300/MIT500,重慶奧特光學儀器有限公司),Bohlin Gemini HR nano Rotonetic drive 2(英國馬爾文儀器有限公司)
制作試驗
配制 2.44×10-3mol/L HAuCl4·4H2O、3.43×10-2mol/L Na3C6H5O7·2H2O、1.00×10-4mol/L
PVP、0.391mol/L NaBH4 溶液備用。
在燒杯中加入 10mL 氯金酸溶液,10mL 保護劑PVP 溶液(可加可不加),80mL 三蒸水,將燒杯置于數顯測速恒溫磁力攪拌器上,邊加熱邊攪拌,攪拌的轉速設置為 600r/min,加熱至 90℃,恒定溫度 2min,用移液管移取一定 1ml 的還原劑 Na3C6H5O7 溶液,迅速一次加入到上述混合液中,開始計時,使液體顏色恒定并持續加熱一段時間共 9min,停止加熱,繼續攪拌 5min 后,停止攪拌,冷卻至室溫,所得液體為納米金溶膠。
X 射線熒光能譜儀在以下條件對納米金溶膠進行檢測:樣品室環境為大氣條件,濾光片選擇 mid Za,管電壓為 16KV,管電流根據管電壓由系統自動生成,菜譜時間為 200s。膠體金納米粒子的尺寸和形貌用 TEM(Hitachi-9000)表征,將制備得到的金溶膠滴在鍍有碳膜的銅網上,干燥后,放入透射電鏡樣品臺然后在操作電壓 100kV 時攝取 TEM 圖像。
Hela 細胞、CHO 細胞的培養
Hela 細胞、CHO 細胞(購自協和細胞庫),用含 10%胎牛血清,100U/ml 青霉素和鏈霉素的 DMEM 培養基,置于 37℃,5%CO2 的孵育箱(型號)內培養,以后每三天換培養基, 待細胞 80%匯合后,用 0.25%胰蛋白酶加 0.02%的乙二胺四乙酸(EDTA)消化傳代。
· 統計學方法
不同納米金不同濃度作用后,數據表示為:平均值±標準偏差:數據分析采用SPSS16.0,t 檢驗做差異性分析。
納米金化妝品的制備
在常溫下,將水相和油相分別混合均勻后,水相加熱到 75℃,呈亮粉色;油相加熱到 75℃,呈無色透明。在持續攪拌下將水逐漸滴加入油相,并開始計時,混合液開始變成乳白色,并且隨著水相的加入可見稠度增加,繼續向油相加水相,乳液突然變稀,乳液呈淡粉色,并持續攪拌 50min。停止攪拌,得乳液產品。
· 乳狀液穩定性測試
于離心管中注人試樣約三分之二高度并裝實,用軟木塞塞好。然后放人預先調節到 38士 1℃的電熱恒溫培養箱內,保溫 lh 后,立即移人離心機中,并將離心機調整到2000r/min的離心速度,旋轉 30min。
耐熱:將試樣分別倒入 2 支超Φ20mm×120mm 的試管內,使液面高度約 80mm,塞上干凈的軟木塞。把一支待驗的試管置于預先調節至 48℃士 1℃的恒溫培養箱內,經 24h 后取出,恢復室溫后與另一支試管的試樣進行目測比較。
耐寒:將試樣分別倒入 2 支Φ20mm×120mm 的試管內,使液面高度約 80mm,塞上干凈的軟木塞。把一支待驗的試管置于預先調節至-20℃士 2℃的冰箱內,保持 24h 后取出, 恢復室溫后與另一支試管的試樣進行目測比較。
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結果與討論
金納米粒子的表征
由納米金溶膠 X 射線熒光能譜譜圖(圖 1)讀譜,明顯看到 Au 元素,Ag 處實則是空氣中的 Ar 元素,后面比較大的一個峰則是未檢測出的檸檬酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮中的 C、H、O 元素。膠體金納米粒子的尺寸和形貌由 TEM(Hitachi-9000)照片表征(圖 1),圖 1 中納米金 1 可看出由檸檬酸鈉還原氯金酸不加保護劑 PVP 制得的納米金顆粒是球形與準球形,且局部有團聚現象。納米金顆粒平均粒徑在 16nm 左右。
圖 1 中納米金 2 可看出,由檸檬酸鈉還原氯金酸加保護劑 PVP 時制得的納米金顆粒為球形,基本不團聚,納米金顆粒粒徑在 15nm 左右,并且粒徑比較均勻,分散性好,這是因為 PVP 能促進納米金顆粒的分散,有效地阻止納米金小顆粒之間的團聚,起到很好的保護作用。
納米金 1-不加保護劑 PVP 制得的納米金顆粒透射電子顯微鏡圖
納米金 2 -加保護劑 PVP 制得的納米金顆粒透射電子顯微鏡圖
圖 2 兩種納米金顆粒TEM 照片
納米金對細胞毒性
· 納米金1對Hela細胞活性的影響
納米金 1 溶膠內主要成分是納米金顆粒和檸檬酸鈉(TSC),故分別做了不同濃度納米金溶膠及其對應溶膠內同等濃度的檸檬酸鈉對 Hela 細胞作用 48h、72h,測試對細胞活性的影響見表 1
表 1 納米金 1 溶膠及其對應溶膠內同等濃度的檸檬酸鈉對 Hela 細胞毒性試驗結果
注:表中數據為 490nm 處吸光度值
經 t 檢驗可知,納米金 1 溶膠和檸檬酸鈉對 Hela 細胞活性影響均為P 大于 0.05,無顯著差異,因此 MTT 法檢測未發現納米金溶膠對細胞有明顯毒性作用.以不同濃度組OD 值為縱坐標,作用濃度值為橫坐標,繪制作用曲線,見圖 1.
圖 3 納米金溶膠 1 及其對應溶膠內同等濃度的檸檬酸鈉對 Hela 細胞活性的影響
由圖3可以看出,納米金1溶膠對Hela細胞作用48小時后,細胞活性只有在1000nmol/L濃 度下稍有抑制,在10、100nmol/L時均有一定促進作用。同時,檸檬酸鈉對Hela細胞作用48小時后;細胞活性均有一定促進作用。
納米金1溶膠對Hela細胞作用72小時后,細胞活性只有在1000nmol/L濃度下稍有抑制,在10、100nmol/L時均有一定促進作用。同時,檸檬酸鈉對Hela細胞作用72小時后;細胞活性只有在同10nmol/L納米金溶膠同等濃度下稍有抑制,其它均有一定促進作用。
總體看,納米金溶膠和檸檬酸鈉對細胞活性影響很小,濃度的變化對細胞活性的影響也很小,并且納米金1溶膠及其對應溶膠內同等濃度的檸檬酸鈉對Hela細胞活性的影響均為P大于0.05,因此說明納米金溶膠,納米金顆粒對Hela細胞并無顯著作用效果。并無顯著毒性影響。
· 納米金 2 對Hela 細胞活性的影響
納米金 2 溶膠內主要成分是納米金顆粒、檸檬酸鈉(TSC)、保護劑 PVP,故分別做了不同濃度納米金溶膠及對應 100nmol/L 納米金溶膠內同等濃度的檸檬酸鈉和 PVP 的混合溶液對 Hela 細胞作用 48h、72h,測試對細胞活性的影響見表 2
表 2 納米金溶膠 2 對 Hela 細胞毒性試驗結果
注:表中數據為 490nm 處吸光度值。
經 t 檢驗可知,納米金溶膠 2 對 Hela 細胞活性影響均為 P 大于 0.05,無顯著差異, 因此 MTT 法檢測未發現納米金溶膠對細胞有明顯毒性作用.以不同濃度組 OD 值為縱坐標, 作用濃度值為橫坐標,繪制作用曲線,見圖 2。
圖 4 納米金溶膠 2 對 Hela 細胞活性的影響
由圖4可以看出,納米金2溶膠對Hela細胞作用36小時后,細胞活性均有一定促進作用。同時,檸檬酸鈉和保護劑PVP混合液與100 nmol/L納米金2溶膠同等濃度下對Hela細胞作用36 小時后;細胞活性稍有抑制。
總體看,納米金2溶膠和檸檬酸鈉和保護劑PVP混合液對細胞活性影響很小,濃度的變化對細胞活性的影響也很小,并且納米金2溶膠、同時,與100 nmol/L 納米金2溶膠同等濃度的檸檬酸鈉和保護劑PVP混合液對Hela細胞活性的影響均為P大于0.05,因此說明納米金2溶膠,納米金2顆粒對Hela細胞均無顯著毒性影響。
· 納米金對CHO 細胞活性的影響
不同濃度納米金 1 溶膠、納米金 2 溶膠及其對應 100nmol/L 納米金溶膠內同等濃度的檸檬酸鈉、檸檬酸鈉和 PVP 混合溶液對 Hela 細胞作用 48h、72h,測試對細胞活性的影響見表3
表 3 兩種納米金溶膠對 CHO 細胞毒性試驗結果
注:表中數據為 490nm 處吸光度值。
經 t 檢驗可知,兩種納米金溶膠、檸檬酸鈉、檸檬酸鈉和 PVP 混合溶液對 CHO 細胞活性影響均為 P 大于 0.05,無顯著差異,因此 MTT 法檢測未發現納米金溶膠對細胞有明顯毒性作用.以不同濃度組 OD 值為縱坐標,作用濃度值為橫坐標,繪制作用曲線,納米金溶膠 1、2 對 CHO 細胞活性的影響分別見圖 4、圖 5。
圖 6 納米金 2 溶膠對CHO 細胞活性的影響
由圖5可以看出同時,10nmol/L納米金1溶膠對細胞作用72小時后,與100nmol/L納米金1溶膠同等濃度的檸檬酸鈉對Hela細胞作用48小時后、72小時后,對細胞活性稍有抑制,, 納米金1溶膠對Hela細胞作用48小時后、72小時后,對細胞活性均有有一定促進作用。
總體看,納米金1溶膠和檸檬酸鈉對細胞活性影響很小,納米金1溶膠濃度的變化對細胞活性的影響也很小。
由圖6可以看出, 納米金2溶膠、同時,與100 nmol/L納米金2溶膠同等濃度的檸檬酸鈉和保護劑PVP混合液對Hela細胞作用48h、72h后,對細胞活性的影響很小,納米金2 濃度的變化對細胞活性的影響也很小,并且納米金1溶膠、納米金2溶膠、與100 nmol/L納米金1溶膠同等濃度的檸檬酸鈉、與100 nmol/L納米金2溶膠同等濃度的檸檬酸鈉和保護劑PVP 混合液對Hela細胞活性的影響均為P大于0.05,因此說明納米金1溶膠,納米金2溶膠、納米金顆粒對CHO細胞無顯著毒性影響。
納米金乳液狀化妝品
停止攪拌,乳狀液不分層,離心 30min 后,無出油分層現象,持續熱烘、持續冷凍、乳狀液內部均無變化。
1- G’彈性(儲能)模量 2- G’’黏性(損耗)模量 3-η*復數黏度
圖 7 乳液的動態流變曲線
由圖 7 可以看出該乳狀液顆粒相互作用強,儲能模量(G’)高于損耗模量(G’’),兩個模量對頻率的依賴程度小,復數黏度(η*)取決于頻率,不易發生沉降分層,故體系比較穩定。
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總結
1 、金納米顆粒特殊的穩定性、小尺寸效應、量子效應、表面效應及生物親和性,以及自古金及金箔的藥用及保健作用,本文目的是為納米金用于化妝品提供參考依據。
2、 通過實驗研究了兩種納米金溶膠(納米金 1:制備過程中沒有添加保護劑 PVP,納米金 2 是制備過程中有保護劑 PVP)以及溶膠中含有的檸檬酸鈉和 PVP 分別對 Hela 細胞、CHO 細胞的毒性,結果發現此兩種細胞均沒有發生明顯變化,表明兩種納米金溶膠以及溶膠中含有的檸檬酸鈉和 PVP 對細胞均無產生影響,說明納米金溶膠及納米金顆粒對此兩種細胞均沒有產生毒性。
3 、通過試驗將納米金加入到化妝品的基本配方中,制備出了穩定的乳狀液,說明納米金對乳狀液的穩定性狀不會產生影響。
致謝
感謝北京服裝學院校級引進人才項目(2010A-06) 資助,感謝北京市教委面上項目資
助編號:(AJ2010-08)。感謝清華協和醫學院張宏冰老師對試驗方向的支持和幫助。
參考文獻
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[8] 中華人民共和國輕工行業標準潤膚乳液QB/T 2286一1997.
作者簡介:
第一作者:鄭海霞(1984-),女(漢族),碩士研究生,主要研究領域為:納米材料和化妝品。
第二作者:盧永凱(1985-),女(漢族),
第三作者:胡君曼(1966-),女(漢族),大學,主要研究領域為實驗技術研究。
第四作者:龔(1980-),男(漢族),副教授。主要研究領域為納米材料、仿生技術和應用化學。
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