Luận văn thạc sĩ Công nghệ hóa học: Thử nghiệm ứng dụng Nano Rutin trong sản phẩm mỹ phẩm

Để tăng cường hiệu quả sử dụng thì công nghệ nano đang là một trong những con đường mang nhiều kết quả tốt vì khi hạt ở kích thước nanomet sẽ dễ phân tán trong nước hơn và tăng cường tín

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN KIM ANH

THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG NANO RUTIN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN KIM ANH

THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG NANO RUTIN

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Lê Thị Hồng Nhan

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

ĐH QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: PHAN KIM ANH MSHV: 11054130 Ngày, tháng, năm sinh: 21/03/1982 Nơi sinh : Đồng Nai Chuyên ngành : Công nghệ hóa học Mã số: 605275

1 –Tên đề tài:Thử nghiệm ứng dụng nano rutin trong sản phẩm mỹ phẩm 2 –Nhiệm vụ và nội dung

Thử nghiệm phối nhũ nano rutinvà huyền phù nano rutin vào nền kem dưỡng da Bước đầu thiết lập công thức và điều kiện phối chế nhằm thử nghiệm loại sản phẩm có khả năng phân tán nano rutin dưới dạng nano bền, hỗ trợ khả năng hấp thu rutin trong cơ thể

Đề tài gồm các nội dung nghiên cứu chính sau:

Tạo nền kem dưỡng da, dịch nhũ nano rutin, huyền phù nano rutin Thử nghiệm phối dịch nhũ và huyền phù nano rutin vào nền kem dưỡng da Đánh giá độ bền của sản phẩm kem bổ sung nano rutin

3 –Ngày giao nhiệm vụ : 21/01/2013 4 –Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 21/06/2013 5 – Họ và tên cán bộ hướng dẫn: TS LÊ THỊ HỒNG NHAN Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua

TS Lê Thị Hồng Nhan TS Lê Thị Hồng Nhan

TRƯỞNG KHOA

LỜI CẢM ƠN

Kính gửi lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình đã tận tình chia sẻ từ tinh thần đến vật chất, tạo điều kiện thuận lợi cho con trong suốt quá trình học tập cũng như những lúc con gặp khó khăn

Kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến TS Lê Thị Hồng Nhan, người Cô đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong thời gian học và chuẩn bị luận văn bảo vệ học vị Thạc sĩ

Kính gửi đến tất cả thầy cô của trường Đại học Bách Khoa TP.HCM lời cảm ơn chân thành - những nhà giáo tận tâm trang bị cho tôi kiến thức cần thiết, đặc biệt là các thầy cô thuộc Bộ môn Kỹ thuật Hữu Cơ trong suốt quá trình học tập

Tôi thành thật cảm ơn Ban lãnh đạo và các đồng nghiệp tại Khoa Công nghệ hóa– Thực phẩm cũng như Ban lãnh đạo trường đại học Lạc Hồng đã hỗ trợ và tạo điều kiện về thời gian để tôi có thể hoàn thành luận văn này

Gởi lời cảm ơn đến 2 em Nguyễn Thị Bích và Nguyễn Văn Sỹ đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn Thạc sĩ này

Tôi kính gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô trong hội đồng chấm luận văn đã dành thời gian quý báu của mình để xem xét và góp ý cho luận văn được

hoàn thiện hơn

Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 06 năm 2013

Học viên

TÓM TẮT

Trong đề tài này, quá trình phân tán nhũ nano rutin và huyền phù nano rutin vào nền sản phẩm chăm sóc da được nghiên cứu Nhũ nano và huyền phù nano rutin với kích thước trung bình 52,6 nm và 247 nm được phân bố trong nền kem với tỷ lệ 5 ÷ 15% và 2,5 ÷ 7,5% Kết quả SEM, TEM cho thấy, sau khi phối vào nền kem các hạt nano rutin được phân bố đều trong nền kem, bề mặt nền kem trở nên mịn và đồng đều hơn

Độ bền vật lý và hóa học của kem nano rutin được đánh giá thông qua sự thay đổi các thông số: độ lún kim, độ biến đổi hàm lượng rutin, màu sắc dưới tác động của sốc nhiệt, sóng siêu âm, ly tâm, và nhiệt độ cho thấy sản phẩm được cần được trữ trong điều kiện tối và nhiệt độ mát để hạn chế sự phân hủy rutin

Bên cạnh đó, cũng đã xây dựng được các phương trình để ước tính tỷ lệ phân hủy rutin trong kem Sản phẩm kem dưỡng da nano rutin là một sản phẩm triển vọng

ABSTRACT

The dispersion of rutin nanoemulsion and rutin nanosuspension in skin care cosmetics has been researched in this thesis Rutin nanoemulsion and rutin nanosuspension particles have average size of 52,6 nm and 247 nm, they were dispersed in cream foundation at the rate of 5 ÷ 15% and 2,5 ÷ 7,5% TEM and SEM photos have showed that rutin nanoparticles were evenly distributed in the cream, the cream surface became smoother and more uniform

Physical and chemical stability of nanorutin cream has been evaluated through the change of parameters: tube extrudability, rutin content variation, colour change under the shock heating, ultrasound, centrifuge and temperature which have been showed that cream should be stored in dark condition and cool temperature to limit the degradation of rutin

Besides, we have been built the equations which determine the degradation rate of rutin in cream Nano rutin nourishing skincare cream will be a promising product

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ALỜI CẢM ƠN BTÓM TẮT CMỤC LỤC DDANH MỤC HÌNH ẢNH HDANH MỤC BẢNG BIỂU KDANH MỤC PHỤ LỤC L

1.2.2.Các thành phần nguyên liệu chính sử dụng trong mỹ phẩm 8

1.2.3.Giá mang trong mỹ phẩm 10

1.2.3.1.Phân loại giá mang 10

1.2.3.2.Các giá mang chính được sử dụng trong mỹ phẩm 11

1.3.CÔNGNGHỆNANOVÀỨNGDỤNGTRONGMỸPHẨM 14

1.3.1.Công nghệ nano 14

1.3.1.1.Công nghệ nano và những đặc điểm của vật liệu nano 14

1.3.1.2.Kỹ thuật chế tạo hạt nano 15

1.3.2.Ứng dụng công nghệ nano trong mỹ phẩm 17

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1.NỘIDUNGNGHIÊNCỨU 24

2.1.1.Mục tiêu của đề tài 24

2.1.2.Nội dung nghiên cứu 24

2.2.THIẾTBỊVÀDỤNGCỤ 25

2.3.PHƯƠNGPHÁPPHÂNTÍCHVÀĐÁNHGIÁSẢNPHẨM 26

2.3.1.Đánh giá độ cứng nền kem thông qua sai biệt độ lún kim 26

2.3.2.Xác định hàm lượng rutin trong nền kem 27

2.3.3.Phương pháp đo màu theo hệ màu CIE 28

2.4.1.1.Phối trộn nền kem 32

2.4.1.2.Phối trộn dịch nhũ nano rutin 33

2.4.1.3.Phối trộn huyền phù nano rutin 35

2.4.2.Phối trộn kem nano rutin 36

2.4.3.Khảo sát độ bền kem nano rutin 37

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ 38

3.1.TÍNHCHẤTNGUYÊNLIỆU 38

3.1.1.Tính chất nền kem 38

3.1.2.Tính chất của dịch nhũ nano rutin 39

3.1.3.Tính chất của huyền phù nano rutin 40

3.2.PHỐITRỘNKEMNANORUTIN 41

3.2.1.Phối trộn kem nhũ nano rutin 41

3.2.2.Phối trộn kem huyền phù nano rutin 44

3.2.3.Xây dựng điều kiện đánh giá hàm lượng rutin trong kem 47

3.3.ĐỘBỀNKEMNHŨNANORUTIN 52

3.3.1.Độ bền tác động cơ học 52

3.3.1.1.Ly tâm 52

3.3.1.2.Sóng siêu âm 54

3.3.2.Độ bền sốc nhiệt 55

3.3.3.Độ bền bảo quản tại các nhiệt độ khác nhau 58

3.3.3.1.Bảo quản ở nhiệt độ 5 oC 58

3.3.3.2.Bảo quản ở nhiệt độ phòng 61

3.3.3.3.Bảo quản ở nhiệt độ 45 oC 63

3.4.3.1.Bảo quản ở nhiệt độ 5 oC 72

3.4.3.2.Bảo quản ở nhiệt độ phòng 75

3.4.3.3.Bảo quản ở nhiệt độ 45 oC 77

3.4.3.4.Bảo quản ở nhiệt độ 54 oC 80

3.5.ĐÁNHGIÁĐỘBỀN 82

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89TÀI LIỆU THAM KHẢO APHỤ LỤC I

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Công thức cấu tạo của rutin 3

Hình 1 2: Cây hoa hòe - Sophora Japonica L 4

Hình 1 3: Công thức cấu tạo của quercetin 5

Hình 1 4: Hai nguyên lý cơ bản của công nghệ nano 16

Hình 1 5: Transfersome thẩm thấu qua các lỗ xốp trong lớp sừng 20

Hình 1 6: Hạt nano béo rắn và chất mang cấu trúc nano 21

Hình 2 1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu 24

Hình 2 2: Máy xay sinh tố Phillip HR1364 và máy khuấy từ 26

Hình 2 3: Máy đo phổ hấp thu UV – VIS Genesys 10S 26

Hình 2 4: Cân 2 số hiệu AND EK – 610i và máy ly tâm EBA 20 26

Hình 2 5: Sơ đồ đo độ lún kim 27

Hình 2 6: Các bước hòa tan kem thành dung dịch 27

Hình 2 7: Không gian màu CEILab 29

Hình 2 8: Máy so màu Minolta CR 300 29

Hình 2 9: Máy xác định kích thước hạt Hiroba Partica LA- 950 30

Hình 2 10: Thiết bị chụp SEM JSM – 7401F và chụp TEM JEM - 1400 30

Hình 2 11: Máy đo độ nhớt DV II – Viscometer 31

Hình 2 12: Sơ đồ phối chế sản phẩm 33

Hình 2 13: Sơ đồ phối chế dịch nhũ nano rutin 34

Hình 2 14: Sơ đồ phối trộn huyền phù nano rutin 36

Hình 3 1: Nền kem dưỡng da cơ bản 38

Hình 3 2: Phân bố kích thước hạt của nhũ nano rutin được đồng hóa 39

Hình 3 3: Phân bố kích thước hạt của huyền phù nano rutin được đồng hóa 41

Hình 3 4: Ảnh SEM của nền kem dưỡng da trước và sau khi phối dịch nhũ nano rutin hàm lượng 15% 43Hình 3 5: Ảnh SEM của nền kem dưỡng da trước và sau khi phối huyền phù nano

Hình 3 6: Ảnh TEM của kem dưỡng da sau khi phối huyền phù nano rutin 7.5% 47

Hình 3 7: Phổ hấp thu của dịch kem bổ sung nhũ nano rutin pha loãng ở 48

Hình 3 8: Phổ hấp thu của dịch kem bổ sung huyền phù nano rutin pha loãng ở 48

Hình 3 9: Ảnh hưởng của nồng độ pha loãng kem với độ hấp thu tại 49

Hình 3 10: Tương quan độ hấp thu tại λ = 360 nm và nồng độ rutin trong các mẫu kem nhũ nano rutin với độ pha loãng 45 g/l 50

Hình 3 11: Ảnh hưởng của nồng độ pha loãng kem với độ hấp thu tại 50

Hình 3 12: Tương quan độ hấp thu tại λ = 360 nm và nồng độ rutin trong các mẫu kem huyền phù nano rutin với độ pha loãng 45 g/l 51

Hình 3 13: Sai biệt độ lún kim của các 53

Hình 3 14: Độ biến đổi hàm lượng rutin của các 53

Hình 3 15: Sai biệt độ lún kim của các 54

Hình 3 16: Độ biến đổi hàm lượng rutincủa cácmẫu kem 54

Hình 3 17: Sai biệt độ lún kim của các 56

Hình 3 18: Sai biệt độ pH của các 56

Hình 3 19: Độ biến đổi hàm lượng rutin của các 57

Hình 3 20: Thay đổi màu sắc của các 59

Hình 3 21: Sai biệt độ lún kim của các 60

Hình 3 22: Độ biến đổi hàm lượng rutin của các 60

Hình 3 23: Thay đổi màu sắc của các mẫu kem nhũ 61

Hình 3 24: Sai biệt độ lún kim của các mẫu kemnhũ 62

Hình 3 25: Độ biến đổi hàm lượng rutin của cácmẫu kem nhũ 62

Hình 3 26: Thay đổi màu sắc của các mẫu kem nhũ 63

Hình 3 27: Sai biệt độ lún kim của các mẫu kem nhũ 64

Hình 3 28: Độ biến đổi hàm lượng rutin của các 64

Hình 3 29: Thay đổi màu sắc của các mẫu kem nhũ 66

Hình 3 30: Sai biệt độ lún kim của các mẫu kem nhũ 67

Hình 3 31: Độ biến đổi hàm lượng rutin của các mẫu kem nhũ 67

Hình 3 32: Sai biệt độ lún kim của các 68

Hình 3 33: Độ biến đổi hàm lượng rutin của các 68

Hình 3 34: Sai biệt độ lún kim của các 69

Hình 3 35: Độ biến đổi hàm lượng rutin của các 70

Hình 3 36: Sai biệt độ lún kim của các 71

Hình 3 37: Độ biến đổi hàm lượng rutin của các 71

Hình 3 38: Thay đổi màu sắc của các mẫu kem 73

Hình 3 39: Sai biệt độ lún kim của các 74

Hình 3 40: Độ biến đổi hàm lượng rutin của các 74

Hình 3 41: Thay đổi màu sắc của các mẫu kem bổ sung 76

Hình 3 42: Sai biệt độ lún kim của các mẫu kem 77

Hình 3 43: Độ biến đổi hàm lượng rutin của các mẫu kem 77

Hình 3 44: Thay đổi màu sắc của các mẫu kem bổ sung 78

Hình 3 45: Sai biệt độ lún kim của các 79

Hình 3 46: Độ biến đổi hàm lượng rutin của các 79

Hình 3 47: Thay đổi màu sắc của các mẫu kem bổ sung 81

Hình 3 48: Sai biệt độ lún kim của các mẫu kem 82

Hình 3 49: Độ biến đổi hàm lượng rutin của các mẫu kem 82

Hình 3 50: Mô hình liên quan biến đổi hàm lượng rutin của các mẫu kem 85

Hình 3 51: Mô hình liên quan biến đổi hàm lượng rutin của các mẫu kem 85

Hình 3 52: Mô hình liên quan hệ số k theo nhiệt độ tồn trữ khác nhau đối với 87

Hình 3 53: Mô hình liên quan hệ số k theo nhiệt độ tồn trữ khác nhau đối với 87

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2 1: Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 25

Bảng 2 2: Các thành phần cơ bản trong nền kem dưỡng da 32

Bảng 2 3: Các thành phần cơ bản trongdịch nhũ nano rutin 34

Bảng 2 4: Thành phần huyền phù nano rutin 35

Bảng 3 1:Tính chất dịch nhũ nano rutin 39

Bảng 3 2: Tính chất huyền phù nano rutin 40

Bảng 3 3: Tính chất kem phối dịch nhũ nano rutin tại các nồng độ 42

Bảng 3 4: Tính chất kem huyền phù nano rutin tại các nồng độ 45

Bảng 3 5: Tương quan độ hấp thu tại λ = 360 nm và nồng độ rutin trong các mẫu kem bổ sung nhũ nano rutin với độ pha loãng 45 g/l 49

Bảng 3 6: Tương quan độ hấp thu tại λ = 360 nm và nồng độ rutin trong các mẫu kem bổ sung huyền phù nano rutin với độ pha loãng 45 g/l 51

Bảng 3 7: Tổng kết các biến đổi của kem nhũ nano rutin với tỷ lệ phối trộn 83

Bảng 3 8: Tổng kết các biến đổi của kem huyền phù nano rutin với 84

DANH MỤC PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Giới thiệu về nguyên liệu sử dụng trong công thức tạo nền kem i

Phụ lục 2: Phổ hấp thu của rutin trong dịch kem nhũ nano rutin với nồng độ 5% iii

Phụ lục 3: Phổ hấp thu của rutin trong dịch kem huyền phù nano rutin iii

Phụ lục 4:Phổ hấp thu của rutin trong dịch kem nhũ nano rutin với nồng độ 10% iv

Phụ lục 5: Phổ hấp thu của rutin trong dịch kem huyền phù nano rutin iv

Phụ lục 6: Phổ hấp thu của rutin trong dịch kem nhũ nano rutin với nồng độ 15% v

Phụ lục 7: Phổ hấp thu của rutin trong dịch kem huyền phù nano rutin v

Phụ lục 8: Sự tương quan giữa nồng độ và độ hấp thu trong dịch kem nhũ nano rutin pha loãng ở nồng độ khác nhau vi

Phụ lục 9: Sự tương quan giữa nồng độ và độ hấp thu trong dịch kem huyền phù nano rutin pha loãng ở nồng độ khác nhau vi

Phụ lục 10: Độ hấp thu của kem nhũ nano rutin sau ly tâm vii

Phụ lục 11:Độ biến đổi của rutin trong kem nhũ nano rutin sau ly tâm vii

Phụ lục 12: Độ lún kim của kem nhũ nano rutin sau ly tâm vii

Phụ lục 13: Độ hấp thu của kem nhũ nano rutin sau đánh sóng siêu âm viii

Phụ lục 14: Độ biến đổi của rutin trong kem nhũ nano rutin viii

Phụ lục 15: Độ lún kim của kem nhũ nano rutin sau đánh sóng siêu âm viii

Phụ lục 16: Độ hấp thu của kem nhũ nano rutin sau 3 chu kì sốc nhiệt ix

Phụ lục 17: Độ biến đổi của rutin trong kem nhũ nano rutin sau ix

Phụ lục 18: Độ lún kim của kem nhũ nano rutin sau 3 chu kì sốc nhiệt ix

Phụ lục 19: pH của kem nhũ nano rutin sau 3 chu kì sốc nhiệt x

Phụ lục 20: Độ hấp thu của kem huyền phù nano rutin sau ly tâm x

Phụ lục 21:Độ biến đổi của rutin trong kem huyền phù nano rutin sau ly tâm x

Phụ lục 22: Độ lún kim của kem huyền phù nano rutin sau ly tâm xi

Phụ lục 23: Độ hấp thu của kem huyền phù nano rutin sau đánh sóng siêu âm xi

Phụ lục 24: Độ biến đổi của rutin trong kem huyền phù nano rutin xi

Phụ lục 25: Độ lún kim của kem huyền phù nano rutin sau đánh sóng siêu âm xii

Phụ lục 26: Độ hấp thu của kem huyền phù nano rutin sau 3 chu kì sốc nhiệt xii

Phụ lục 28: Độ lún kim của kem huyền phù nano rutin sau 3 chu kì sốc nhiệt xiii

Phụ lục 29: pH của kem huyền phù nano rutin sau 3 chu kì sốc nhiệt xiii

Phụ lục 30: Độ hấp thu rutin trong kem nhũ nano rutin bảo quản ở 5 0C xiv

Phụ lục 31: Độ biến đổi của rutin trong kem nhũ nano rutin bảo quản ở 5 0C xv

Phụ lục 32: Độ lún kim của kem nhũ nano rutin bảo quản ở 5 0C xvi

Phụ lục 33: Độ hấp thu của kem nhũ nano rutin bảo quản ở nhiệt độ thường xvii

Phụ lục 34: Độ biến đổi của rutin trong kem nhũ nano rutin bảo quản ở nhiệt độ thường, xviii

Phụ lục 35: Độ lún kim của kem nhũ nano rutin bảo quản ở nhiệt độ thường xix

Phụ lục 36: Độ hấp thu của kem nhũ nano rutin bảo quản ở 45 0C xx

Phụ lục 37: Độ biến đổi của rutin trong kem nhũ nano rutin bảo quản ở 45 0C xxi

Phụ lục 38: Độ lún kim của kem nhũ nano rutin bảo quản ở 45 0C xxii

Phụ lục 39: Độ hấp thu của kem nhũ nano rutin bảo quản ở 54 0C xxiii

Phụ lục 40: Độ biến đổi của rutin trong kem nhũ nano rutin bảo quản ở 54 0C xxiv

Phụ lục 41: Độ lún kim của kem nhũ nano rutin bảo quản ở 54 0C xxv

Phụ lục 42: Độ hấp thu của kem huyền phù nano rutin bảo quản ở 5 0C xxvi

Phụ lục 43: Độ biến đổi của rutin trong kem huyền phù nano rutin bảo quản ở 5 0C xxvii

Phụ lục 44: Độ lún kim của kem huyền phù nano rutin bảo quản ở 5 0C xxviii

Phụ lục 45: Độ hấp thu của kem huyền phù nano rutin bảo quản ở nhiệt độ thường xxix

Phụ lục 46: Độ biến đổi của rutin trong kem huyền phù nano rutin bảo quản ở nhiệt độ thường xxx

Phụ lục 47: Độ lún kim của kem huyền phù nano rutin bảo quản ở nhiệt độ thường xxxi

Phụ lục 48: Độ hấp thu của kem huyền phù nano rutin bảo quản ở 45 0C xxxii

Phụ lục 49: Độ biến đổi của rutin trong kem huyền phù nano rutin bảo quản ở 45 0C xxxiii

Phụ lục 50: Độ lún kim của kem huyền phù nano rutin bảo quản ở ở 45 0C xxxiv

Phụ lục 51: Độ hấp thu của kem huyền phù nano rutin bảo quản ở 54 0C xxxv

Phụ lục 52: Độ biến đổi của rutin trong kem huyền phù nano rutin bảo quản ở 54 0C xxxviPhụ lục 53: Độ lún kim của kem huyền phù nano rutin bảo quản ở 54 0C xxxviiPhụ lục 54:Kết quả phân bố kích thước hạt (DLS) của dịch nhũ nano rutin xxxviiiPhụ lục 55:Kết quả phân bố kích thước hạt (DLS) của dịch huyền phù nano rutin xliPhụ lục 56: Bài báo tập 51 số (2AB), tạp chí hóa học xlii

MỞ ĐẦU

Hoạt chất rutin được xem là một trong những chất có hoạt tính sinh học cao vì có khả năng kháng oxi hóa, điều trị nhiều bệnh và là chất chống ung thư vừa rất hiệu lực vừa an toàn và không gây tác dụng phụ Rutin còn là một hoạt chất sử dụng trong mỹ phẩm, có tác dụng chống nắng, sáng và bảo vệ da

Nghiên cứu ứng dụng rutin vào đời sống để cơ thể có thể tiếp cận và hấp thụ nó một cách tối ưu nhất là một trong những vấn đề thiết yếu

Tuy nhiên, rutin có khả năng hoà tan trong nước kém, điều này cản trở nhiều đến khả năng hấp thu cũng như làm thất thoát hoạt chất

Để tăng cường hiệu quả sử dụng thì công nghệ nano đang là một trong những con đường mang nhiều kết quả tốt vì khi hạt ở kích thước nanomet sẽ dễ phân tán trong nước hơn và tăng cường tính thẩm thấu của rutin Đặc biệt, khi phối rutin vào sản phẩm mỹ phẩm sẽ làm tăng tác động của chúng trên da

Trên thế giới, công nghệ nano để tạo ra những vật chất kích thước trong phạm vi nanomet đang hấp dẫn và là thách thức của ngành Công nghệ dược phẩm cũng như những ngành khác bởi các hiệu ứng đặc biệt khi ở kích thước nhỏ Đặc biệt, hệ nano được quan tâm ứng dụng trong các liệu pháp chữa trị và phòng ngừa ung thư Có rất nhiều các đề tài liên quan đến việc tạo hệ nano của các hợp chất có hoạt tính sinh học cao ứng dụng trong dược phẩm trong số đó có các công trình nghiên cứu liên quan đến việc ứng dụng nano rutin trong lĩnh vực dược phẩm và mỹ phẩm điển hình gồm các công trình của Mauludin và cộng sự (2009), Muller và cộng sự (2009), Petersen R (2010)

Tại Việt Nam, công nghệ nghiên cứu hệ nano của các hợp chất sinh học ứng dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm còn rất ít Năm 2010, nhóm Lê Thị Hồng Nhan và cộng sự đã có hướng nghiên cứu về hệ phân tán dạng huyền phù và nhũ với hoạt chất curcumin từ nghệ vàng trong đề tài “Nghiên cứu một số hệ phân tán nano của hợp chất curcuminoid từ Nghệ” (Sở KHCN Thành phố Hồ Chí Minh, thực hiện từ 12/2010-12/2012) Đề tài đã thu được những kết quả rất khả quan trên đối tượng curcuminoid từ nghệ vàng Bình Dương và đã được công bố Khi thử nghiệm định

hướng ứng dụng trong thực phẩm, mỹ phẩm, nhóm đã có những kết quả rất khả quan Trong kem dưỡng da, hệ phân tán huyền phù và nhũ cũng được thử nghiệm phối vào trong giai đoạn cuối (sau khi làm nguội) để bảo toàn hệ

Tuy nhiên hầu như chưa có nhiều đề tài nghiên cứu hệ phân tán kích thước nano của rutin cũng như sản phẩm ứng dụng tại Việt Nam Năm 2010, nhóm Lê Thị Hồng Nhan và cộng sự cũng đã có những nghiên cứu bước đầu về tạo hệ nano rutin và đã có những kết quả khả quan [4][34]

Trên cơ sở các kết quả đó, mục tiêu của luận văn này nhằm thử nghiệm phối nano rutin vào nền kem dưỡng, bước đầu thiết lập công thức và điều kiện phối chế nhằm thử nghiệm loại sản phẩm có khả năng phân tán nano rutin dưới dạng nano bền, hỗ trợ khả năng hấp thu rutin trong cơ thể

Với mục tiêu đó luận văn sẽ tiến hành nghiên cứu các nội dung sau • Tạo nền kem dưỡng da, dịch nhũ nano rutin, huyền phù nano rutin • Thử nghiệm phối dịch nhũ nano rutin vào nền kem dưỡng da • Thử nghiệm phối huyền phù nano rutin vào nền kem dưỡng da • Đánh giá độ bền của nền kem có bổ sung dịch nhũ nano rutin và huyền phù

nano rutin

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

Rutin là hợp chất glycoside bao gồm quercetin thuộc nhóm flavonone và phần đường rutinose Tên của nó đi từ tên của Ruta graveolens, một cây cũng chứa chất rutin

Tên IUPAC: 6-[(3,4,5-trihydroxy-6methyl-oxan-2-yl)oxymethyl]oxan-2-yl]oxy-chromen-7-one

2-(3,4-Dihydroxyphenyl)-4,5-dihydroxy-3-[3,4,5-trihyd-roxy-Công thức: C27H30O16

Hình 1 1: Công thức cấu tạo của rutin

Rutin được tìm thấy trong nhiều loại thực vật, chẳng hạn như trà đen và vỏ

quả táo Nguồn rutin dồi dào nhất là từ cây kiều mạch Fagopyrum esculentum

Moench [22]

Ngoài ra, rutin có thể tích tụ một lượng đáng kể trong lúa mì, trong cây hòe

Nhật Bản (Sophora Japonica L.) và trong hoa của luống hoa đầu xuân (Forsythia

intermedia) và hoa đầu xuân Trung quốc (F suspensa) [5] Ở Việt Nam, nguồn chính

của rutin là cây hoa hòe Sophora Japonica L

Hình 1 2: Cây hoa hòe - Sophora Japonica L

Hoa hòe Sophora Japonica L là loại dược liệu rất quan trọng Để thu rutin từ hoa hòe Sophora Japonica L thường dùng phương pháp trích ly bằng cách dùng

rượu

Cây Hòe được trồng khắp Trung quốc, Nhật Bản, Đông Nam Á từ lâu Ở Việt Nam, nó trải dài trên nhiều miền ở Thái Bình, Hà Bắc, Nam Hà, Hải Dương, Hải Phòng, Nghệ An và Tây Nguyên

Cây Hòe bắt đầu ra hoa từ tháng 6 đến tháng 10 hàng năm Thu hoạch được chia làm nhiều vụ trong suốt thời gian này Tuy nhiên nó chính thức được thu hoạch từ giữa tháng 6 và tháng 9 vì phần lớn vụ mùa bội thu khoảng từ tháng 7 ÷ 8

Khối lượng phân tử: 610.52 g/mol Ngoại quan: rutin tinh khiết là tinh thể hình kim màu vàng hay vàng chanh Rutin không mùi và có thể trở nên sậm màu dưới tác dụng của ánh sáng Điểm nóng chảy ở 188.7 đến 194 0

C Thường gặp dạng rutin ngậm 3 phân tử nước Nó có thể giải phóng một phân tử nước khi được sấy khô với acid sulfuric đặc và lượng nước còn lại sẽ được loại ra bằng cách gia nhiệt đến 100 0C trong áp suất chân không hay khoảng 160 0C ở áp suất môi trường

Rutin ít tan trong nước (từ 0,01 đến 0,0125 g/l ở nhiệt độ phòng) và tan tốt trong rượu methanol và ethanol

Rutin bền màu kém dưới tác dụng ánh sáng Do đó nó cần được bảo quản trong lọ tối ở nơi thoáng khí, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng

Tính chất quan trọng nhất của rutin là dễ bị thủy phân để hình thành quercetin (QU) khi ly trích rutin từ một số thực vật ăn được, nó luôn luôn chứa QU ở nhiều tỉ lệ

OH

O

OHOH

OC6H10O4 O C6H11O4

H2O/H2SO4

C6H1 2O6C6H12O5GlucoseRhamnose

OH

QU là chất tạo mùi dẫn xuất từ thực vật, đặc biệt là mùi thơm

Hình 1 3: Công thức cấu tạo của quercetin

Tên IUPAC: 2-(3, dihydroxyphenyl)- 3,5,7- trihydroxy- 4H- chromen- one

4-Công thức phân tử: C15H10O7 Ngoại quan: bột màu vàng, đậm màu hơn rutin Quercetin là chất chống oxy hoá mạnh, được phân bố nhiều trong các cây ăn được như rutin

Rutin và quercetin có nhiều tính chất sinh học quý

Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng rutin và quercetin có thể có chức năng như chất chống oxy hóa trong hệ thống sinh học bằng cách kết thúc chuỗi phản ứng gốc và tách ra 1 phân tử oxy, gốc hydroxyl, gốc super oxid và gốc peroxyl [41]

Ở người, rutin gắn vào ion Fe2+, ngăn nó kết hợp với H2O2, chất ngược lại sẽ sinh ra gốc tự do hoạt tính cao phá hủy tế bào[41] Kiểm soát và làm giàu cholesterol hồng cầu, quercetin cho sự bảo vệ chống lại sự peroxy hóa lipid tốt hơn Cả hai chất chống oxy hóa làm giảm sự biến đổi trong lưu tính màng tế bào và lipid mất đi với hiệu quả tương tự, giảm sự oxy hóa hemoglobin 30% và làm giảm đường glutathione GSH 60% trong hồng cầu [20]

Hoạt động chống viêm của 3 chất flavonoid được khảo sát trên chuột Sự quản lý trong bụng của rutin, quercetin và hesperidin (80mg/ kg/ ngày) ức chế cả 2 giai đoạn cấp tính và mãn tính của mẫu thí nghiệm chống viêm này Rutin là chất hoạt động nhất ở giai đoạn mãn tính[13]

Điều trị trước trên chuột với rutin (1g/ kg/ i.p.), làm giảm sự rối loạn chức năng thận một cách đáng kể, giảm mức malondialdehyde (MDA) cao và phục hồi hoạt động MnSOD đã suy yếu và mức glutathione GSH Những phát hiện này gợi ra rằng ROS đóng vai trò nguyên nhân trong sự thiếu máu cục bộ/ cấp máu lại gây tổn thương thận và rutin có tác động bảo vệ thận có lẽ bằng cách ức chế ROS và các hoạt động chống sự oxy hóa[27]

Một loạt các chất gồm nước khoáng, acid ascorbic và rutin thúc đẩy sự tăng carbohyrat, chuyển hóa lipid, nâng cao hàm lượng plasma của acid ascorbic, làm giảm sự cần thiết trong việc sử dụng thuốc giảm đường[29]

Tác động của quercetin và rutin trên những phản hồi của bệnh suyễn được nghiên cứu trên chuột lang nhạy cảm với albumin trứng (OA) được thử thách với chất aerosolize-OA, kết quả cho thấy rằng quercetin và rutin có thể hữu ích trong điều trị ở giai đoạn tức thời (IAR) và giai đoạn cuối (LAR) của bệnh suyễn qua sự ức chế giải phóng histimine, PLA2, và EPO, và làm giảm việc nạp neutrophil và eosinophil vào phổi[15]

Rutin là một trong những chất có hoạt tính sinh học cao, vừa an toàn vừa không gây tác dụng phụ Nhưng rutin tan rất kém trong nước, làm giảm khả năng hấp thu vào trong cơ thể, giảm hoạt tính, hạn chế tác dụng của rutin Để tăng cường hiệu quả sử dụng của rutin thì công nghệ nano đang là một trong những biện pháp hữu hiệu nhất Khi giảm kích thước hạt rutin xuống kích thước nano thì sẽ giúp phân tán trong nước tốt hơn, tăng cường tính thẩm thấu của rutin

Có nhiều định nghĩa khác nhau về mỹ phẩm, ở Mỹ trong khoản 201(i) đạo luật

FDC (Food, Drug, Cosmetic) năm 1938 thì mỹ phẩm được định nghĩa là “một sản

phẩm dùng để thoa, rắc, hoặc xịt, được sử dụng trên cơ thể người (hoặc một phần cơ thể) có công dụng làm sạch, làm đẹp, tăng sự hấp dẫn, hoặc cải thiện vẻ bề ngoài mà không tác động đến cấu trúc hoặc chức năng”

- Dựa vào mục đích sử dụng gồm: sản phẩm làm sạch, dưỡng ẩm, làm trắng, làm bóng tóc, dưỡng móng, trang điểm, khử mùi, kháng khuẩn, chống lão hóa, chống nắng

- Theo khu vực sử dụng gồm có 4 khu vực: mặt, cơ thể, tóc, móng - Theo hệ sản phẩm: gồm có hệ nhũ tương (kem và lotion, serum), hệ Gel (gel

trong và gel đục), hệ tẩy rửa (hệ chất tẩy rửa và hệ acid béo), bột - Phân loại theo đối tượng sử dụng: sản phẩm dành cho trẻ em, sản phẩm dành

người lớn tuổi, sản phẩm dành cho người trẻ tuổi Tùy vào hệ sản phẩm mong muốn mà có các thành phần chủ yếu khác nhau, nhưng nhìn chung sẽ có các thành phần chủ yếu sau:

Nguyên liệu gốc dầu

Dầu có khả năng hòa tan chất béo và được sử dụng như là một thành phần trong mỹ phẩm, nguyên liệu dầu hạn chế sự bay hơi ẩm trên da và giúp cải thiện vẻ mềm mại cho da Các nguyên liệu gốc dầu thường sử dụng trong mỹ phẩm gồm: dầu vào mỡ, sáp, các hydrocarbon, các acid béo và rượu béo, các ester và silicone

Chất hoạt động bề mặt:

Hoạt tính bề mặt được ứng dụng trong nhũ hóa, hòa tan, thẩm thấu, làm ướt, phân tán, làm sạch cũng như trong làm ẩm, khử trùng, bôi trơn, chống tĩnh điện, làm mềm và chống tạo bọt…Dựa vào sự phân ly thành ion khi hòa tan vào nước sẽ có 4 loại chất hoạt động bề mặt: chất hoạt động bề mặt anion, chất hoạt động bề mặt cation, chất hoạt động bề mặt lưỡng tính, chất hoạt động bề mặt không ion, bên cạnh đó còn có các chất hoạt động bề mặt polymer và chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc tự nhiên

Chất giữ ẩm

Giúp duy trì vẻ tươi trẻ cho làn da nhờ có thể bắt chước cơ chế giữ ẩm tự nhiên của da Các chất giữ ẩm được sử dụng phổ biến trong mỹ phẩm thường là các polyalcol như: glycerin, propylene glycol, sorbitol, pyrrolidonecarbonate, lactate Chất giữ ẩm không chỉ giúp duy trì độ ẩm và độ ổn định của sản phẩm mà còn có

Các polymer

Được sử dụng trong mỹ phẩm với vai trò chính là:

Chất tạo đặc để điều chỉnh độ nhớt của sản phẩm, giúp sản phẩm dễ sử dụng cũng như duy trì độ ổn định Thường sử dụng dung dịch polymer trong nước để làm chất tạo đặc

Chất tạo màng: thường dùng trong sản xuất các sản phẩm mặt nạ, keo xịt tóc và lotion tạo kiểu tóc, trong mỹ phẩm thường gặp các chất tạo màng như: Polyvinyl alcohol (PVA), Polyvinyl pyrrolidone, Nitro cellulose, Silicone gum

Chất cố định ion

Nếu trong sản phẩm mỹ phẩm có sự hiện diện của các ion kim loại, sẽ ít nhiều gây ảnh hưởng đến chất lượng Các ion kim loại có thể làm biến đổi mùi và màu của sản phẩm cũng như xúc tiến quá trình oxi hóa các nguyên liệu dạng dầu Hơn nữa, chúng có thể ngăn cản hoạt tính của các hoạt chất và có thể làm sản phẩm bị đục do kết tủa Do đó trong sản phẩm mỹ phẩm phải sử dụng các chất cố định ion để làm giảm hoạt tính của ion kim loại, phổ biến nhất là muối natri của EDTA, ngoài ra có thể gặp các chất khác như: acid phosphoric, acid citric, acid ascorbic, acid succinic, acid gluconic, sodium polyphosphate, sodium metaphosphate

Chất chống oxi hóa

Trong mỹ phẩm, phản ứng oxi hóa các nguyên liệu gốc dầu tạo ra những hợp chất gây mùi, hoặc gây ra những vấn đề về an toàn như dị ứng da Do đó, cần phải sử dụng các chất chống oxi hóa để ngăn chặn phản ứng này giúp ổn định chất lượng sản phẩm Các chất chống oxi hóa thường sử dụng trong mỹ phẩm gồm: Tocopherol, BHT (dibutylhydroxytoluene), BHA (butylhydroxyanisol), Gallic acid ester, NDGA (nordihydroguaiaretic acid)

Chất bảo quản:

Đóng vai trò bảo vệ sản phẩm chống lại sự tấn công của vi khuẩn trước và trong quá trình sử dụng sản phẩm Các chất bảo quản thường sử dụng trong mỹ phẩm là: benzoic acid, các hợp chất ammonium bậc 4…

Chất hấp thụ tia cực tím:

Được sử dụng trong mỹ phẩm để hấp thụ tia cực tím, giúp ngăn chặn ảnh hưởng của tia cực tím trên da Các chất hấp thụ tia cực tím được sử dụng trong mỹ phẩm chủ yếu là các dẫn xuất của benzophenone, para-amino benzoic acid, salicylic acid

Hương và chất màu:

Hương và màu dùng trong mỹ phẩm có công dụng làm tăng cảm quan cho sản phẩm, đối với chất màu sử dụng trong mỹ phẩm phải đáp ứng tiêu chuẩn màu sử dụng đã được quy định

Đối với mỹ phẩm, giá mang đóng vai trò quan trọng, với sự hỗ trợ của giá mang, các thành phần hoạt động được dẫn truyền đến khu vực hoặc mục tiêu cần ứng dụng, theo đó mang lại hiệu quả mong muốn

Tùy thuộc vào thành phần, giá mang thường được phân thành 5 loại công dụng trên da như sau:

- Làm sạch: đây là công dụng phổ biến nhất của các sản phẩm mỹ phẩm, chức năng này không chỉ đúng với xà phòng mà còn đúng với các sản phẩm mỹ phẩm làm sạch khác

- Tăng vẻ bề ngoài: tạo vẻ bề ngoài hấp dẫn bằng cách làm giảm đến mức tối thiểu những khuyết điểm về màu sắc trên bề mặt hoặc hình dáng và tác động trực tiếp lên da

- Chăm sóc: Sự chăm sóc da, tóc, móng và sự cải thiện vẻ bề ngoài của chúng là một chức năng quan trọng của một sản phẩm mỹ phẩm

- Chống khô da: bằng cách áp dụng một giá mang thích hợp chứa các thành phần đặc biệt có khả năng làm giảm sự mất nước qua lớp biểu bì Kết quả làm gia tăng hàm lượng nước trong lớp sừng và làm bề mặt da láng mịn hơn - Bảo vệ: đây là một chức năng quan trọng của giá mang Đặc biệt trong

những năm gần đây chức năng này đã trở nên cực kỳ quan trọng vì sự gia tăng các tác nhân gây hại bên ngoài (ô nhiễm không khí, tia UV)

Có nhiều cách phân loại giá mang dựa trên các nguyên tắc khác, thông thường giá mang được phân loại dựa theo:

Trạng thái: Theo cách phân loại này giá mang được phân thành: lỏng, bán rắn và rắn Tuy cách phân loại này không nhận được nhiều sự quan tâm để thiết kế và phát triển nhưng về mặt thực tế cho thấy chúng cũng khá hữu ích khi sản xuất, đóng gói và sử dụng lên cơ thể

Công dụng và ứng dụng: cách phân loại này dựa trên một chức năng của giá mang gắn liền với công dụng và phạm vi ứng dụng của sản phẩm tạo thành Gồm

• Tóc: dầu gội, thuốc tẩy lông, thuốc nhuộm

• Móng: nước sơn, dầu bóng

• Miệng: kem đánh răng, son môi, son bảo vệ môi

• Da: các sản phẩm giữ ẩm, lotion, kem cạo râu, lăn khử mùi, sản phẩm chống nắng

Tính chất hóa lý: cách phân loại này được mô tả dựa trên tính chất đặc trưng và cấu trúc ma trận của giá mang Gồm các tính chất sau:

• Tính phân cực: ái nước, ái dầu

• Trạng thái vật chất: rắn, bán rắn, lỏng, khí

• Kích thước/ chiều của các hạt phân tán trong hỗn hợp (chất phân tán): dung dịch thực, chất phân tán phân tử (kích thước hạt < 1 nm), chất phân tán keo (kích thước hạt từ 1nm đến 500 nm), chất phân tán thô (kích thước hạt > 500 nm)

• Khả năng hòa tan

Mặc dùng không là loại giá mang chính trong mỹ phẩm nhưng dung dịch có những ưu điểm sau:

Gel trong suốt hoặc hơi đục, gel trong suốt khi các thành phần đều hòa tan hoặc ít nhất tồn tại ở dạng keo với kích thước hạt chỉ ở vùng submicron

Thông thường, độ trong suốt là một tính chất hấp dẫn của gel, các sản phẩm gel có tính cảm quan cao và vì vậy ngày càng được sử dụng phổ biến trong các sản phẩm mỹ phẩm chăm sóc

Vi nhũ chứa những giọt dầu trong pha nước hoặc giọt nước trong pha dầu với đường kích từ 10 ÷ 200nm Vì vậy chúng được xem như là hệ đẳng hướng, trong suốt giống như gel

Vi nhũ có thể được sử dụng kết hợp hoặc hoặc hòa tan hoạt chất và giúp cải thiện khả năng thẩm thấu qua da

Khuyết điểm của vi nhũ là chúng cần nồng độ chất hoạt động bề mặt cao hơn, điều này làm gia tăng nguy cơ dị ứng và kích ứng trên da

Trong những năm gần đây, các hệ phân tán đặc biệt đã được phát triển và mô tả, chúng chứa các hạt có kích thước rất nhỏ được sử dụng như chất mang cho hoạt chất Các hạt có kích thước trong khoảng từ 10 đến vài trăm nanomet Thông

e)Huyền phù

Huyền phù không đơn giản là giá mang mà còn là sản phẩm chứa các hạt thường là hoạt chất hoặc tá dược chức năng, chúng được phân tán trong môi trường lỏng hoặc bán rắn với chức năng như là một giá mang Vì vậy, huyền phù cũng là hệ được điều chế để sử dụng trên da và để dẫn truyền các chất

Trong hệ huyền phù, sự lắng của các thành phần không tan có thể xảy ra bởi vì sự khác biệt về tỉ trọng Để đảm bảo thu được hệ đồng nhất, các hạt phải được phân tán lại bằng cách lắc trước khi sử dụng hoặc sự lắng phải được hạn chế ở mức thấp nhất trong quá trình tồn trữ Điều này được thực hiện bằng cách giảm kích thước hạt và gia tăng độ nhớt của giá mang, lý tưởng nhất là tạo hệ thuận nghịch sol – gel

Là dạng phổ biến nhất được sử dụng trong mỹ phẩm Thành phần chính của nhũ là chất béo (đối với nhũ ưa dầu) và nước (đối với nhũ ưa nước) Pha dầu và pha nước không tan lẫn có thể duy trì ở trạng thái hỗn hợp giả bền nhờ chất nhũ hóa Hệ hai pha này có thể có sự tương hợp tốt với da hoặc thậm chí với tế bào da

Nhũ có thể là dạng nước trong dầu (w/o) hoặc dầu trong nước (o/w) Nếu nhũ ở dạng lỏng thì gọi là lotion, nếu nhũ ở dạng bán rắn thì gọi là kem

Nhũ là hệ không ổn định và hai pha có khuynh hướng phân tách do keo tụ, có thể làm tăng độ ổn định của nhũ bằng cách bổ sung một lượng thích hợp chất nhũ hóa, thường là chất hoạt động bề mặt ionic hoặc anionic

Nhũ mỹ phẩm được sử dụng phổ biến trong các sản phẩm chăm sóc da

Da bao bọc khắp cơ thể người, ở người trưởng thành da chiếm khoảng 4 – 6% khối lượng cơ thể và có diện tích khoảng 2 m2, có độ dày khoảng 2 mm Da có nhiệm vụ bảo vệ cơ thể chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn và các chất hóa học ở môi trường xung quanh, các tác nhân lý học làm hại cơ thể, sự thoát hơi nước của cơ thể Đóng vai trò là cơ quan cảm giác, xúc giác và điều hòa nhiệt độ cho cơ thể.[8]

Tuy nhiên chức năng và cơ chế hoạt động của da chịu sự ảnh hưởng bởi sự thay đổi của môi trường và tuổi tác, chính vì vậy các sản phẩm mỹ phẩm chăm sóc

da giúp duy trì việc thực hiện chức năng và cơ chế của da ở điều kiện tốt nhất Mỹ phẩm chăm sóc da giúp giúp bảo vệ da khỏi những tác động có hại của tia cực tím, sự hanh khô, và oxi hóa, giúp da lấy lại sự cân bằng và giữ da tươi trẻ và khỏe khoắn.[43]

Các sản phẩm chăm sóc da rất đa dạng về số lượng và chủng loại, bao gồm: các sản phẩm rửa mặt (face cleanser), lotion, milky lotion, gel, nước thơm, mặt nạ chăm sóc da và kem

Kem là loại sản phẩm dạng nhũ gồm hai pha dầu và nước được phối trộn lại với nhau và được ổn định bằng cách đưa pha phân tán vào trong môi trường phân tán Nhờ ở dạng bán rắn nên kem có độ ổn định cao hơn nhiều so với các sản phẩm khác Do đó kem chiếm một ví trí rất quan trọng trong các sản phẩm chăm sóc da

Tương tự như các sản phẩm mỹ phẩm nói chung các thành phần chính của kem cũng gồm: thành phần pha dầu, pha nước, chất hoạt động bề mặt, chất bảo quản chất cố định ion, hương, ngoài ra còn có các tác nhân dược đối với các sản phẩm dược mỹ phẩm

Khoa học nano được định nghĩa là khoa học nghiên cứu hiện tượng và điều khiển vật liệu ở mức độ lớn hơn phân tử hoặc nguyên tử một chút, ở đó tính chất vật liệu khác biệt đáng kể so với ở kích thước micro

Công nghệ nano dùng để chỉ khả năng thiết kế, tổng hợp vật liệu nano nhằm đem lại những tính chất cần thiết cho những ứng dụng mới Theo NNI (National Nanotechnology Initiative), công nghệ nano được định nghĩa như sau:

• Nghiên cứu và phát triển công nghệ liên quan đến cấu trúc với ít nhất một chiều có kích thước từ 1 – 100 nm

• Chế tạo và sử dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống có những tính chất và chức năng mới nhờ ở kích thước nano

•

Công nghệ nano đã được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực y sinh, quang học, điện, cơ khí, hóa học cũng như trong các sản phẩm tiêu dùng như thực phẩm và mỹ phẩm Dược phẩm nano chiếm ưu thế hơn hẳn nhờ các hệ dẫn truyền thuốc hạt nano, chúng có khả năng đi vào các hàng rào sinh học, đi vào các khối u hoặc gia tăng khả năng hòa tan của thuốc [19]

Nhờ kích thước nhỏ, vật liệu nano có những tính chất khác biệt sau: [35]

Diện tích bề mặt tăng: diện tích bề mặt của hạt sẽ tăng nhiều, do đó làm tăng số lượng các phân tử nằm trên bề mặt các hạt

Dễ phân phân tán hạt trong chất lỏng hơn: vì chuyển động nhiệt của hạt sẽ lớn hơn chuyển động dưới tác dụng của lực trọng trường, các hạt sẽ khó chuyển động xuống dưới đáy bình chứa và khó kết tụ

Độ tan tăng Nhiệt độ nóng chảy giảm Dễ hấp thu vào cơ thể ở kích thước dưới 300 nm Có một vài tính chất quang học và từ khác: chẳng hạn như vật liệu sắt từ trở nên siêu thuận từ ở kích thước dưới 20 nm, hạt nano vàng và bạc thể hiện những tính chất quang học đặc biệt, cụ thể là sự thay đổi màu sắc khi kích thước hạt thay đổi bởi hiệu ứng bề mặt plasmon Tính chất này được ứng dụng trong chuẩn đoán hình ảnh

Mặt dù bất cứ hạt nào có đường kính dưới 1µm đều là hạt nano, trong một số trường hợp chúng được khuyến khích sự phát triển kích thước dưới 100 nm để thể hiện những tính chất vật lý đặc biệt cũng như những tính chất sinh học hữu ích[35]

Điều này dễ thực hiện đối với các vật liệu rắn hơn là so với thuốc và phân tử polymer vì chúng là những vật liệu mềm Vì vậy mục tiêu đặt ra là chế tạo các hạt nano có kích thước dưới 300nm cho thuốc và vật liệu polymer[35]

Hai nguyên lý cơ bản của công nghệ nano đó là: top-down và bottom-up Từ hai nguyên lý này, có thể tiến hành bằng nhiều giải pháp công nghệ và kỹ thuật để chế tạo vật liệu cấu trúc nano như mong muốn

Hình 1 4: Hai nguyên lý cơ bản của công nghệ nano

(A)Bottom-up process and (B) Top-down process

Trong kỹ thuật bottom up, bắt đầu từ dạng phân tử trong dung dịch, các phân tử được tập hợp thành các hạt có dạng tinh thể hoặc vô định hình, kỹ thuật này còn được gọi là kỹ thuật kết tủa Kỹ thuật này gồm các bước sau: thuốc được hòa tan trong dung môi, dung dịch tạo thành sau đó được thêm vào một chất không dung môi, để làm cho thuốc kết tủa Yếu tố quyết định trong quá trình này là việc kiểm soát cấu trúc của hạt (tinh thể hay vô định hình) và ngăn chặn sự phát triển của tinh thể đến kính thước µm Kỹ thuật bottom up có nhược điểm là sử dụng dung môi hữu cơ, do đó cần phải tiến hành loại dung môi làm gia tăng chi phí Đặc biệt khi sử dụng thể tích dung môi lớn, làm cho thuốc trở nên kém hòa tan trong nước và cả trong dung môi hữu cơ Vì vậy, trong công nghiệp dược phẩm, thường sử dụng kỹ thuật top down cho các sản phẩm thương mại hóa trên thị trường [36]

Trong kỹ thuật top down, bắt đầu từ tinh thể lớn có kích thước µm, giảm xuống kích thước nano bằng cách làm giảm kích thước tinh thể nhờ quá trình nghiền Kỹ thuật nghiền khô thì không hiệu quả để cho kích thước nano, do đó thường áp dụng kỹ thuật nghiền ướt Trong kỹ thuật nghiền ướt, các hạt thuốc được phân tán trong chất hoạt động bề mặt hoặc chất ổn định tạo thành huyền phù và sau đó tạo kích thước nano nhờ năng lượng nghiền Kỹ thuật này bao gồm các phương pháp khác nhau như: nghiền năng lượng thấp (nghiền bi), quá trình năng lượng cao (đồng hóa áp suất cao, đồng hóa piston – gap) [36]

Ngoài ra có thể sử dụng kỹ thuật kết hợp, trong kỹ thuật này trước tiên các tinh thể được kết tủa và hình thành huyền phù sau đó được đưa về kích thước nano nhờ quá trình năng lượng cao thường là đồng hóa cao áp [36]

Tất cả các nhà sản xuất mỹ phẩm lớn sử dụng công nghệ nano trong sản phẩm của họ, trong số đó L’Oreal có số lượng sản phẩm liên quan đến công nghệ nano đã được thương mại hóa đứng hàng thứ 6 ở Mỹ Trong khi tại châu Âu có khoảng 5% sản phẩm mỹ phẩm chứa các hạt nano [38]

Công nghiệp mỹ phẩm sử dụng hệ phân tán nano để làm tác nhân thẩm thấu vào bên trong da Chức năng và lợi ích của các hệ này là

• Bảo vệ khỏi các tác nhân nhạy cảm

• Điểu khiển quá trình phóng thích

• Giảm số lượng tác chất và phụ gia

• Kéo dài vòng đời và vì vậy gia tăng hiệu quả của sản phẩm [38] Trong mỹ phẩm, có hai lĩnh vực chính sử dụng công nghệ nano Thứ nhất là sử dụng các hạt nano như tác nhân lọc tia UV, trong lĩnh vực này thì titanium dioxide (TiO2) và zinc oxide (ZnO) là những hợp chất chính được sử dụng và những hợp chất hữu cơ khác cũng đã được nghiên cứu và phát triển [3]

Lĩnh vực thứ hai là sử dụng công nghệ nano cho mục đích dẫn truyền Liposome và niosome được sử dụng trong công nghiệp mỹ phẩm như là giá mang dẫn truyền, các cấu trúc mới hơn như hạt nano béo rắn (solid lipid nanoparticle: SLN) và chất mang béo cấu trúc nano (nanostructured lipid carrier: NLC) cũng đã cho thấy những ưu điểm tốt hơn so với liposome bên cạnh đó nano tinh thể, vi nhũ, nhũ nano và dendrimer cũng đã được khảo sát để ứng dụng trong mỹ phẩm [3]

Ngoài ra các vật liệu khác như fullerene cũng đã xuất hiện trong một số nhỏ các sản phẩm làm đẹp [3]

Vi nhũ nhũ có kích thước nano có thành phần gồm dầu, nước và chất lưỡng ái, là một hệ lỏng đẳng hướng quang học và bền nhiệt động, chứa các hạt với kích thước từ 100 nm đến nhỏ hơn [1]

Hệ vi nhũ dùng trong mỹ phẩm chứa dầu silicone được điều chế bằng cách polymer hóa hệ nhũ là sản phẩm không bền nhiệt động vì khả năng hòa tan kém của dầu silicone trong chất hoạt động bề mặt Eli Lilly và công ty đã đăng ký phát minh cho hệ vi nhũ W/O ổn định của họ chứa thành phần dưỡng ẩm không kích ứng da, khi sử dụng trên da giúp xúc tiến sự thẩm thấu của chất dưỡng ẩm vào da và chỉ để lại một phần rất nhỏ trên bề mặt da [6][18]

Hệ nhũ có thành phần gồm nước, siloxane dễ bay hơi, polyether silicone (mạch dài hoặc khối lượng phân tử lớn), chất đồng hoạt động bề mặt và siloxane không bay hơi được ứng dụng trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân như: sản phẩm lăn khử mùi, ngăn mồ hôi, kem và lotion dưỡng da, kem dưỡng ẩm, các sản phẩm trị liêu như: trị mụn hoặc ngăn ngừa nếp nhăn, các sản phẩm làm sạch, dầu tắm, nước hoa, kem chống nắng, kem cạo râu, dầu gội và dầu xả, keo xịt tóc, phấn nền, son môi…[12]

Lĩnh vực ứng dụng chính của vi nhũ là các sản phẩm chăm sóc cá nhân và mỹ phẩm giúp cải thiện độ hòa tan của các hoạt chất không tan Các hoạt chất ái dầu như vitamin A và E có thể hòa tan được trong pha hydrocarbon của hệ vi nhũ dầu trong nước (O/W), trong khi các hoạt chất tan trong nước như vitamin C có thể hòa tan được trong pha nước trong hệ vi nhũ nước trong dầu (W/O) [44]

Điều này giúp gia tăng sự thẩm thấu hoạt chất qua da, tuy nhiên cần chú ý khi lựa chọn chất hoạt động bề mặt cho vi nhũ: nồng độ chất nhũ hóa cao được yêu cầu (10 – 20%) có thể gây ra sự phá vỡ cấu trúc tinh thể lỏng của lớp sừng và dẫn đến dễ dàng vận chuyển qua da và gây dị ứng [44]

Nhũ nano có thể định nghĩa là nhũ siêu mịn vì sự hình thành các giọt ở vùng submicron, kích thước giọt trung bình của nhũ nano từ 50 đến 1000nm Chúng được chú ý trong những năm gần đây để ứng dụng trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân với vai trò là giá mang giúp kiểm soát sự dẫn truyền của mỹ phẩm [3]

Nhũ nano thì trong suốt vì kích thước các giọt nhỏ và chúng vẫn giữ được trạng thái ổn định trong một thời gian dài

Nhũ nano được sử dụng trong sản phẩm lăn khử mùi, chống nắng, dầu gội và các sản phẩm chăm sóc da và tóc do có tính cảm quan tốt, thấm nhanh

Liposome có cấu trúc đa lớp gồm lớp màng béo kép bao quanh hạt nhân Liposome được sử dụng rộng rãi trong các hệ dẫn truyền mỹ phẩm, có kích thước khác nhau từ 15 nm đến vài µm và có thể có cấu trúc hoặc đơn lớp hoặc đa lớp [38] Phosphatidylcholine là một trong những thành phần chính của liposome được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm dưỡng da và tóc vì có tính chất mềm mại và ổn định

Liposome hình thành dễ dàng vận chuyển các tác chất vào tế bào do đó được sử dụng để dẫn truyền vitamin và các phân tử khác để tái tạo lớp biểu bì [17]

Liposome có thể dẫn truyền ẩm và nguồn cung cấp mới các phân tử chất béo đến mô dưới da theo những xu hướng tốt hơn Ngoài ra chúng có thể giữ một loạt các phân tử hoạt chất và vì vậy được sử dụng trong kem dưỡng da, kem chống lão hóa, kem cạo râu, son môi, kem chống nắng và trang điểm [11][16]

Niosome là những lỗ trống gồm chất hoạt động bề mặt không ion Niosome được nghiên cứu vì có những thuận lợi so với liposome như: độ ổn định hóa học của chất hoạt động bề mặt cao hơn phospholipid, không đòi hỏi những điều kiện đặc biệt để điều chế và tồn trữ, chi phí sản xuất thấp [30]

Những ưu điểm của việc sử dụng niosome trong mỹ phẩm gồm: khả năng gia tăng độ ổn định của thuốc được đưa vào, cải thiện hoạt tính sinh học của các thành phần kém hấp thu và gia tăng sự thẩm thấu qua da [3]

Transfersome là những lỗ trống có thành phần chính là phospholipid, chất hoạt động bề mặt (10 ÷ 25%) và ethanol (3 ÷10%) Transfersome có kích thước từ 200 – 300nm có khả năng thẩm thấu qua da tốt hơn liposome nhờ có lớp màng béo kép đàn hồi hơn [10]

Thành phần của transfersome gồm phospholipid, cholesterol và các phân tử chất hoạt động bề mặt như sodium cholate Các nhà phát minh khẳng định rằng

transfersome là dạng siêu biến dạng và nén xuyên qua các lỗ xốp có đường kích nhỏ hơn 10 lần đường kính của transfersome Vì vậy ở kích thước 200 đến 300 nm transfersome chắc chắn thẩm thấu hoàn toàn vào da Lớp màng ưa nước và cả tính mềm dẻo hỗ trợ transfersome khỏi sự kết tụ và tan chảy so với liposome Khi được áp dụng trên da, transfersome cải thiện đáng kể sự phân hủy và ổn định quang học của α-tocopherol [37]

Hình 1 5: Transfersome thẩm thấu qua các lỗ xốp trong lớp sừng

Thế hệ đầu tiên của hạt nano béo rắn được phát triển bắt đầu từ những năm 90 như là hệ chất mang thay thế cho nhũ, liposome và hạt nano polymer Gồm hạt nano béo rắn (solid lipid nanoparticles: SLNs) và chất mang béo cấu trúc nano (nanostructured lipid carriers: NLCs) [31]

Hạt nano béo rắn (solid lipid nanoparticles: SLNs) là các hạt có kích thước nano trong khung béo rắn Chúng là các giọt dầu ở trạng thái rắn ở nhiệt độ thường và được ổn định bởi chất hoạt động bề mặt SLNs được điều chế bằng quy trình đơn giản ở đó chất béo lỏng trong nhũ nano được trao đổi với chất béo rắn

Thế hệ thứ hai là chất mang béo cấu trúc nano (NLC) là những hạt được sản xuất bằng cách sử dụng một hỗn hợp một chất béo rắn với một chất béo lỏng, hỗn hợp này cũng ở trạng thái rắn ở nhiệt độ thường [25]

Hình 1 6: Hạt nano béo rắn và chất mang cấu trúc nano

SLNs có tính hấp thụ làm cho chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong kem hàng ngày

Khi sử dụng SNL trong mỹ phẩm cho thấy những ưu điểm như: bảo vệ các thành phần bên trong khỏi sự phân hủy Các hợp chất như CoQ10 và retinol có thể giữ ổn định trong SLN qua một thời gian dài [3]

Tính chất chống tia UV gia tăng khi sử dụng trong sản phẩm chống nắng Khả năng giữ tia UV của 3,4,5- trimethoxybenzoylchitin (một chất hấp thụ tia cực tím) gia tăng khi kết hợp với SLNs

SLNs cũng đã được thử nghiệm trên nước hoa, hãng nước hoa Chanel đã kết hợp SLNs và vi nhũ SLNs làm chậm sự phóng thích hương sau một khoảng thời gian dài.[26]

Quá trình phóng thích chậm cũng có thể được ứng dụng trong các sản phẩm chống côn trùng

Mặc dù SLNs hứa hẹn mang đến nhiều lợi ích khi sử dụng trong mỹ phẩm, quá trình sản xuất cần cải thiện để gia tăng khả năng giữ và giảm sự đào thải của thuốc trong quá trình lưu trữ do khuynh hướng của khối hạt tạo thành mạng tinh thể khi sử dụng chất béo rắn Ngoài ra sự phân tán hàm lượng nước cao trong SLN cũng là vấn đề khó giải quyết [3]

NLC được phát triển để khắc phục các hạn chế của SLN So vánh SLN, NLC cho thấy khả năng chứa đựng hoạt chất cao hơn, hàm lượng nước thấp hơn của huyền phù và sự đào thải thấp nhất của hoạt chất trong quá trình tồn trữ

NLC và SLN là hệ keo dẫn truyền mới trong mỹ phẩm và da liễu với nhiều tính năng mới chẳng hạn như tính chất kết dính trên da khi sử dụng do tính hấp thụ,

tăng cường sự hydrate hóa, hiệu quả làm trắng, bảo vệ khỏi sự phân hủy, gia tăng hiệu quả hấp thụ, tăng cường hoạt tính thấm qua da và kiểm soát quá trình phóng thích [23]

Dendrimer là hệ có cấu trúc nano, đơn phân tử, đơn phân tán có kích thước khoảng 20nm, với cấu trúc xác định, có cấu trúc phân nhánh đối xứng và mật độ cao của nhóm chức cuối cùng tại mặt ngoài của chúng Chúng chứa một lượng lớn các nhóm chức thích hợp bên ngoài cho các công dụng khác nhau [3]

Dendrimer được quan tâm ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩm, một vài phát minh đã cho thấy sự ứng dụng dendrimer trong các sản phẩm chăm sóc tóc da và móng [42]

Nhiều sản phẩm mỹ phẩm đã sử dụng dendrimer trong công thức, L’Oreal có một phát minh sử dụng dendrimer trong sản xuất các sản phẩm mỹ phẩm như mascara và sơn móng tay Unilever cũng có phát minh ứng dụng dendrimer trong các sản phẩm dạng xịt, gel và lotion

Nano tinh thể là những tinh thể có kích thước nhỏ hơn 1µm Chúng là những tổ hợp gồm hàng trăm đến mười nghìn nguyên tử kết hợp thành một “cluster” Kích thước của các tổ hợp này từ 10 – 400 nm và có những tính chất vật lý và hóa học khác biệt so với ở dạng khối [3]

Nano tinh thể được sử dụng trong công nghiệp dược phẩm cho để dẫn truyền các hoạt chất kém tan trong nước

Nano tinh thể của các thuốc kém hòa tan có thể kết hợp trong các sản phẩm mỹ phẩm để tăng khả năng thẩm thấu qua da Điển hình là công trình của Muller và cộng sự, đã bổ sung 0,01% nano rutin tinh thể (500 – 700 nm) vào nền kem, kết quả cho thấy hiệu quả chống nắng tăng lên 500 lần so với kem bổ sung 5,0% rutin-glycoside [24]

Nano tinh thể có thể được thêm vào bất kỳ công thức mỹ phẩm dùng trên da như kem, lotion [27]

Nanosphere và nanocapsule được định nghĩa là hệ keo submicron có kích thước trung bình từ 0,003 đến 1µm Nanocapsule khác với nanophere ở chỗ dạng tạo thành là 1 hệ thống lỗ trống trong khi nanophere là 1 hệ thống ma trận

Thành phần polymer của cả hai dạng là những polymer tổng hợp có khả năng phân hủy sinh học như: polyamide, polysiloxane liên kết ngang hoặc các polymer tự nhiên (gelatin và albumin)

L’Oreal đã phát triển một lớp polymer cực mỏng có khả năng điều khiển hoạt chất đến một vị trí chính xác trong da Bằng cách giảm kích thước hoạt chất đến kích thước rất nhỏ và phủ lên chúng một lớp polymer phân hủy sinh học, cho thấy nanocapsule đủ nhỏ để xuyên qua lớp đầu tiên của da Các enzyme tự nhiên của da ăn mòn bề mặt của nanocapsule và phóng thích hoạt chất vào lớp sâu hơn bên trong da [40]

Fullerene là phân tử hình cầu được cấu tạo từ nguyên tử carbon, còn được gọi là Buckminster fullerene C60 hoặc buckyball Fullerene đã được ứng dụng trong mỹ phẩm vì phân tử C60 có ái lực electron cao do đó chúng được cho là có khả năng hấp thụ nhiều gốc tự do là nguyên nhân gây sự lão hóa da Do đó fullerene thường được sử dụng trong kem chống lão hóa [7]