基于伪三元相图的壬二酸微乳液的制备与评价

郭田田 解晓冬 张潞艳 石 亮

山西振东制药股份有限公司，山西长治，047100

壬二酸是一种天然存在的饱和直链C9二元羧酸，常存在于黑麦、大麦、小麦这一类的谷物中[1]，同时也可由存在于人体皮肤表面的一种真菌产生[2]。壬二酸作为玫瑰痤疮的首选外用治疗药物之一，话题热度持续上升，成为国内护肤成分界的明星成分，与其他酸相比，主要有以下优点：①对皮肤没有剥脱性，敏感肌也可使用；②早晚皆可使用，无须避光；③无耐药性，可以长期使用。更多的研究发现壬二酸不仅有祛痘控油效果，还有美白淡斑、治疗色素性皮肤疾病、抗老育发等作用，可成为痘痘肌的美白“救星”[2]。

目前，限制壬二酸使用主要有以下问题：本身呈现酸性，刺激性强，浓度难以提高，且在水中的溶解度仅为2.4 g/L（25℃）[3]，溶解性差，同时还存在熔点高、配伍性差等[4]。市场上壬二酸的外用皮肤产品主要有15%凝胶（FINACEA®）和20%乳膏（Skinoren®）[5-7]常出现析出、肤感差、质量不稳定及透皮吸收效果差等问题，影响用户体验感。

微乳（ME）由于其增强药物溶解度、热力学稳定性、易于制备、成本低等独特优势，在农用化学品、药物、食品、饮料、化妆品等的广泛用途中得到了广泛的应用[8]。微乳具有易于制备和可扩展性，提高生物利用度，增加亲脂性化合物的溶解度，显著的热力学稳定性等优点，目前已实现一系列化妆品类的微乳研制，如熊果苷微乳、β-胡萝卜素、维生素A、维生素D、维生素E、维生素K等难溶于水的不饱和脂肪酸等物质或无乙醇水溶性香精微乳液[9-10]。文献中首次发表的壬二酸微乳液由pH 3.0的壬二酸、水、丙二醇、十二醇、吐温20、丁醇和卡波醇934组成，但采用DMSO作为增强剂存在安全问题[11-13]，后续相关研究壬二酸微乳主要采用较多的表面活性剂或较多的乙醇来实现壬二酸更高的溶解性[7]。

本研究的目的在于将微乳作为壬二酸的载体，提高稳定性，为痘痘患者带来福音，进而实现更高的价值。

1 仪器与材料

1.1 仪器

G-18磁力搅拌器（巩义予华仪器有限公司）；循环水浴（Grant）；pH计（赛多利斯有限公司）；电导率仪（上海仪电科学仪器股份有限公司）；DelsaTMNano C纳米粒度仪（美国Beckman Coulter，lnc.）；电子天平（上海梅特勒-托利多仪器）

1.2 材料

二甘醇单乙醚、聚氧乙烯蓖麻油（Cremophor® EL，HLB＝14～15.5）购自湖北汉达飞生物科技有限公司；肉豆蔻酸异丙酯（IPM），购自上海科因实业有限公司；丁氧基双甘醇购自武汉华翔科洁生物技术有限公司；壬二酸购自CORUM；聚乙二醇辛基苯基醚（OP-10，HLB＝13.3～14）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB， HLB＝15.5～15.8）购自安徽泽升科技有限公司；聚乙二醇400（PEG 400，HLB＝20）购自天津市光夏精细化工研究所；丙二醇辛酸酯（Capryol 90）购自广州天润药业有限公司；PEG-40氢化蓖麻油（HLB＝13～14）、1,3-丙二醇购自上海麦克林生化科技有限公司；无水乙醇为分析纯；所有实验均使用纯化水。

2 方法

2.1 不同微乳的制备

2.1.1 空白微乳的制备

3种微乳的处方见表1。按表1所示，将表面活性剂和助表面活性剂混合，称为混合表面活性剂（Smix）加热至60～65 ℃，磁力搅拌混匀，持续半小时至清晰透亮，放置室温备用，加入油相（IPM），在上述混合液中逐滴加入纯化水，磁力搅拌形成浅蓝色乳光的澄清透明溶液，室温放置即为空白微乳。

2.1.2 壬二酸微乳的制备

将6%壬二酸溶解于Smix和油相的混合液中，搅拌至澄清透明状态，在上述混合液中逐滴加入纯化水，磁力搅拌形成浅蓝色乳光的澄清透明溶液，室温放置即为壬二酸微乳。

2.2 伪三元相图筛选微乳区

为了研究现有微乳边界下各组分的浓度范围，采用水滴定法构建了伪三元相图，3种微乳的处方见表1。

表1 3种壬二酸微乳的配方组成

微乳1按表面活性剂和助表面活性剂比例为3∶1的重量比制备相图，其次将油相的重量比和Smix按1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2和9∶1比例混合，将壬二酸溶解于Smix和油相的混合液中，搅拌至澄清透明状态。在混合液中逐滴加入纯化水，磁力搅拌形成浅蓝色乳光的澄清透明溶液，记录加水量，统计各组分临界点的百分比，以Smix、water、oil为伪三元相图的顶点绘制[14]。按处方2和处方3将表面活性剂∶助表面活性剂按Km＝2∶1混合，制备微乳2和3，微乳区的筛选方法同微乳1。

2.3 粒径测定

室温条件下，选择制备足够浓度的壬二酸微乳样品，其次选择正确的样品池，将制备的样品注入样品池中，点击软件进行测量。

2.4 微乳的理化性质考察

室温下测定微乳的电导率，pH值。

2.5 稳定性考察

2.5.1 高、低温稳定性考察

在温度（4±2） ℃，相对湿度70%±5%和温度（60±2） ℃，相对湿度70%±5%条件下测试稳定性。

2.5.2 恒温稳定性考察

在温度（25±2） ℃，相对湿度70%±5%的条件下放置3个月，根据其外观、粒径和多分散性指数（PDI）评估微乳配方的物理稳定性。

2.6 皮肤测试评价

选取健康志愿者30名，分别使用微乳1、2和3，从涂抹性、祛痘效果及刺激性三方面评价本实验制备的壬二酸微乳。

2.7 统计分析

采用SPSS 7.0软件分析所有统计数据，采用单因素方差分析（方差分析），Origin 2022b绘制伪三元相图。

3 结果

3.1 辅料的选择及溶解性研究

制备壬二酸微乳的辅料初步筛选和配方优化应基于以下标准：①配方组成应简单和安全（如使用最少的表面活性剂和助表面活性剂制备微乳）；②在相图中应提供较大的微乳面积；③应能够实现高载药、小而均匀的液滴尺寸[15]。

本研究中尝试采用以下辅料考察壬二酸的溶解性：油相选择IPM、Capryol 90、棕榈酸异辛酯、辛酸癸酸甘油三脂[16]；表面活性剂选择聚氧乙烯蓖麻油、PEG-40氢化蓖麻油、OP-10、PEG-400；助表面活性剂选择二甘醇单乙醚、乙醇、丙二醇，首先考察壬二酸在不同体系中的溶解性。结合文献[12]及实验研究发现壬二酸在不同辅料中的溶解性如下：油相：Capryol 90＞IPM＞辛酸癸酸甘油三脂＞棕榈酸异辛酯；表面活性剂：PEG-400＞OP-10＞PEG-40氢化蓖麻油＞聚氧乙烯蓖麻油；助表面活性剂：乙醇＞二甘醇单乙醚＞丙二醇。

鉴于壬二酸的低溶解性以及较易析出等问题，本研究采用多种表面活性剂进行复配[17]，以达到协同增效的作用。

3.2 伪三元相图的绘制

3种壬二酸微乳的各组分体系见表2～表4，统计各组分含量绘制伪三元相图（图1），并在室温下放置2周后观察。

表2 壬二酸微乳体系1不同组分配比含量及外观

表4 壬二酸微乳体系3不同组分配比含量及外观

根据图1中得到壬二酸ME区域，选择各分量的范围如下：Smix (20%～88%)、water (0%～21%)、oil (10%～74%) (图1a)，

图1 统计各组分含量绘制d 伪三元相图

a. 用IPM和多种表面活性剂复配制备壬二酸微乳液1的伪三元相图；b. 用Capryol 90和多种表面活性剂（添加OP-10）复配制备壬二酸微乳液2的伪三元相图；c. 用Capryol 90和多种表面活性剂（添加CTAB）复配制备壬二酸微乳液3的伪三元相图。ME代表微乳区，最终微乳处方选择以红色标记。Smix (10%～62%)、water (11%～30%)、oil (7%～79%) (图1b)，Smix (8%～53%)、water (17%～47%)、oil (6%～75%) (图1c)，微乳区面积c＞b＞a。

结合表2、表3、表4中各配比体系外观，综合考虑水相比例、粒径大小以及澄清度等因素确定最终微乳液配方，如下：壬二酸微乳1选择oil∶Smix（m∶m）＝2∶8，最佳ME由62.7% Smix、21.1%水和16.2% IPM组成；壬二酸微乳2选择oil∶Smix（m∶m）=1∶9，最佳ME由62.2% Smix、30.8%水和6.9% Capryol 90组成；壬二酸微乳3选择oil∶Smix（m∶m）=2∶8，最佳ME由53.3% Smix、32.7%水和14.1% Capryol 90组成。在制备乳状液时，除根据欲得乳状液的类型选择表面活性剂外，所用油相性质不同对表面活性剂的HLB值也有不同要求，并且表面活性剂的HLB值应与被乳化的油相所需相近。

表3 壬二酸微乳体系2不同组分配比含量及外观

复配表面活性剂的HLB值计算见式1。

HLB1、HLB2分别为表面活性剂1、2的HLB值，X1、X2为表面活性剂1、2的质量分数[18]。计算得出：壬二酸微乳1 HLB=18.9，壬二酸微乳2 HLB=18.4，壬二酸微乳3 HLB=14，而文献表明IPM所需的HLB值为12[9]，Capryol 90所需的HLB值为15[19]，乳化Capryol 90所需的HLB值更接近微乳3的HLB值，因此较易形成微乳。后续对其粒径、稳定性、物理性质及皮肤试用效果进行进一步探究。

3.3 粒径

3种微乳样品的粒径见表5，由表中可见，微乳1粒径较大，微乳2粒径最小，且均一度较高。

表5 所选微乳剂粒径（平均±SD，n＝3）

3.4 理化性质

3种微乳样品的理化性质见表6，由表中可见，3种微乳及的pH为4.5±0.2，微乳1和2电导率较低，主要和表面活性剂的复配有关，微乳3中由于添加了CTAB（一种阳离子表面活性剂），因此电导率升高。

表6 所选微乳剂电导率及pH（平均±SD，n＝3）

3.5 稳定性

3.5.1 高、低温稳定性

在温度（4±2） ℃，相对湿度70%±5%和温度（60±2） ℃，相对湿度70%±5%条件外观，粒径及PDI没有明显变化（表7），制备的壬二微乳样品图见图2。

图2 壬二酸微乳样品图（从左至右依次为微乳1、2、3）

表7 所选微乳剂外观及粒径（平均±SD，n＝3）

3.5.2 恒温稳定性考察

优化后的ME配方在（25±2） ℃，相对湿度70%±5%条件下保存3个月保持稳定，在此期间，视觉外观无明显变化。同时，在3个月内，液滴大小和PDI没有明显变化（表8）。

表8 所选微乳剂外观及粒径（平均±SD，n＝3）

3.6 皮肤测试评价

从试用效果可以看出，93%认为易涂抹，77%认为有祛痘效果，极少部分反馈有热感，但均未出现红肿痒痛等刺激现象，在使用效果上无明显差异（表9）。

表9 壬二酸微乳试用反馈评价

综上，本实验通过不同比例筛选出壬二酸的微乳区，并对比研究3种微乳的稳定性及理化性质等，结合皮肤测试反馈本实验制备的壬二酸微乳，粒径小，稳定性高，无刺激性。随着微乳技术的进一步开发，对于难溶解药物扩宽了微乳化技术在化妆品的应用范围，提高化妆品质量及用户体验感，具有广阔的应用前景。

4 讨论

目前，壬二酸在治疗轻度至中度寻常痤疮方面已有较多成功案例，具有很高的市场前景。

微乳是光学各向同性和热力学稳定的水相、油相和两亲性的纳米结构混合物[20]。其已被证明具有增加亲脂性、亲水和两亲性物质穿透皮肤的明显潜力，促进药物的吸收，进一步提高药物的生物利用度[9,21]。本实验将微乳作为壬二酸的载体具有很高的使用价值，研究发现影响微乳区的因素主要有以下几点。

（1）油相的选择：油相的选择应考虑以下几点，第一，安全性，对人体及环境无毒；第二，考虑油相对于原料的溶解性；第三，分子与界面膜分子保持适宜的关系，油相分子的大小对微乳的形成较为重要。油相分子越小，越易形成微乳，但增加油相的链长可提高油相的溶解性，因此实验过程中需综合考虑以上因素。

（2）表面活性剂的选择与复配：微乳制备中常选择非离子型表面活性剂，因其可以与多种类型的助表面活性剂合用，且单独使用也具有很好的增溶作用。非离子型表面活性剂有聚氧乙烯及多元醇类，pH使用范围广，受溶液中离子浓度、酸及碱影响较小，应用广泛。本研究采用多种表面活性剂非离子性以及阳离子表面活性剂复配有助于降低界面膜的表面张力，进一步提高微乳剂的稳定性。

（3）表面活性剂与助表面活性剂的Km值：微乳液体系中，表面活性剂主要分布在界面膜中，助表面活性剂通常是中等长度或短链的醇和适宜HLB值的非离子表面活性剂。而醇除进入界面膜外，还可溶解于水相和油相中，另外，醇类能提高载药量，增加微乳液体系的增溶能力，因此所形成的微乳区范围更大[22]。表面活性剂与助表面活性剂的Km值不同，相当于改变了表面活性剂的HLB值，以至于所形成的微乳粒径有所差异，在微乳1基础上增加OP-10，进一步缩小了微乳的粒径（图1b）[23]，添加阳离子表面活性剂（CTAB）[17]，也达到了相同的效果（图1c）。

（4）混合表面活性剂与油相比例：改变混合表面活性剂与油相比例，也相当于改变了油相所需的HLB值，当表面活性剂的HLB值与油相所需的HLB值相近时，更易形成微乳。3.2结果也印证了这一点。当油相由IPM更换为Capryol 90时，更易形成微乳。

（5）水相比例：在相关研究中，水相在微乳中的比例也对微乳的稳定性有一定的影响，水相过大微乳易析出或分层，过少易造成肤感油腻，影响产品体验。

5 结论

本研究发现微乳是壬二酸的有效载体，具有热力学稳定性，制备了一定含量安全有效的壬二酸微乳，也为开发其他难溶解类化妆品的新剂型提供了一条新思路。一方面，该壬二酸微乳可以和其他祛痘类产品混合使用，提高祛痘效果，另一方面，可以加入其他的有效成分，如美白、抗氧化等，从而制备出具有较多功能的化妆品用微乳复合物。