關(guān)于表面活性劑的安全性和溫和性的研究

表面活性劑在與人體接觸的體系如藥物?食品?化妝品及個(gè)人衛(wèi)生用品中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,隨著人類(lèi)生活水平的提高,人們對(duì)各類(lèi)與人體接觸配方中表面活性劑的毒副作用投入越來(lái)越多的關(guān)注?針對(duì)不同用途,對(duì)表面活性劑關(guān)注的重點(diǎn)主要集中在對(duì)粘膜的刺激性?對(duì)皮膚的致敏性?毒性?遺傳性?致癌性?致畸性和溶血性?消化吸收性?生物降解性等方面?例如對(duì)化妝品而言,以前選取配料的原則以裝扮靚麗為主,選擇表面活性劑只是考慮如何達(dá)到理想功效或主功效,如凈洗?發(fā)泡?乳化?分散等;其次才考慮到發(fā)揮其第二功效或輔助功效,很少或根本沒(méi)有考慮到表面活性劑對(duì)皮膚?毛發(fā)等自然狀態(tài)的影響?現(xiàn)在對(duì)表面活性劑的選取原則則逐漸趨向于在滿足保護(hù)皮膚?毛發(fā)的正常?健康狀態(tài),對(duì)人體產(chǎn)生盡可能少的毒副作用的前提條件下,才考慮如何發(fā)揮表面活性劑的主功效和輔助功效?這種發(fā)展趨勢(shì)使得表面活性劑原料供應(yīng)商?配方師和生產(chǎn)廠商都面臨著一種挑戰(zhàn),即如何重新認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)表面活性劑的安全性及溫和性,向消費(fèi)者提供安全?溫和又有效的制品?因此,重新評(píng)價(jià)原有表面活性劑品種和新型表面活性劑的安全性和溫和性是十分必要的? 
1 表面活性劑的安全性 
表面活性劑及其代謝產(chǎn)物在機(jī)體內(nèi)引起的生物學(xué)變化,亦即對(duì)機(jī)體可能造成的毒副作用包括急性毒性?亞急性毒性?慢性毒性?對(duì)生育繁殖的影響?胚胎毒性?致畸性?致突變性?致癌性?致敏性?溶血性等等?表面活性劑與人體不同部分以不同方式接觸,對(duì)上述毒副作用會(huì)提出不同的要求? 
食品和醫(yī)藥行業(yè)中使用表面活性劑作為各種加工助劑或增效劑,因此增大了表面活性劑與人體消化道?血液系統(tǒng)的接觸機(jī)會(huì),這就對(duì)表面活性劑的經(jīng)口毒性?溶血性?遺傳性和致癌性?致畸性提出了嚴(yán)格要求?用于食品和口服藥品如液劑?片劑?丸劑等中的表面活性劑必須是低毒或無(wú)毒類(lèi)物質(zhì);如經(jīng)靜脈或肌肉注射,則必須注意表面活性劑的溶血性;長(zhǎng)期使用則需考慮由此可能引起的遺傳性?癌變性?致畸性等問(wèn)題? 
2 表面活性劑的溫和性 
表面活性劑對(duì)人體皮膚?眼睛?毛發(fā),特別是對(duì)皮膚?眼睛的溫和性是一個(gè)頗難定義的概念,截止目前為止仍然沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)?表面活性劑對(duì)粘膜產(chǎn)生的刺激性或致敏性主要由三個(gè)因素引起: 
(1)溶出性 指表面活性劑對(duì)皮膚本身的保濕成分(如保濕因子NMF)?細(xì)胞間脂質(zhì)及角質(zhì)層中游離氨基酸和脂肪的溶出程度?這些成分的過(guò)分溶出將使皮膚油脂和表層受到破壞,皮膚保水能力下降,引起細(xì)胞成皮屑脫落,從而造成皮膚緊繃?刺痛或干燥感?更有甚者,表面活性劑除了對(duì)細(xì)胞有剝離作用外,還對(duì)細(xì)胞有溶解作用,如SDS就是生物膜的很有效的溶解劑? 
(2)滲入性 指表面活性劑經(jīng)皮滲透的能力,這種作用被認(rèn)為是引發(fā)皮膚各種炎癥的原因之一?表面活性劑滲入改變了皮膚的原始結(jié)構(gòu)狀態(tài)和相鄰分子間的相容性,從而引發(fā)接觸性皮炎?真皮皮炎,造成皮膚刺激作用甚至引起過(guò)敏反應(yīng),使皮膚上出現(xiàn)紅斑和水腫現(xiàn)象?表面活性劑對(duì)皮膚粘膜的刺激作用以陽(yáng)離子甚,陰離子次之,非離子型和兩性離子型小? 
(3)反應(yīng)性 指表面活性劑對(duì)蛋白質(zhì)的吸附,致使蛋白質(zhì)變性以及改變皮膚pH條件等的作用?實(shí)驗(yàn)表明PEG非離子類(lèi)的反應(yīng)性較低,LAS等陰離子的反應(yīng)性較大? 
 表面活性劑結(jié)構(gòu)對(duì)溫和性的影響 
2.1 評(píng)價(jià)溫和性的方法 
評(píng)價(jià)表面活性劑溫和性的方法有多種,目前尚缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?目前通用的溫和性評(píng)價(jià)方法主要分為活體試驗(yàn)(invivotest)和離體試驗(yàn)(invitrotest)兩大類(lèi)?出于安全性考慮和滿足保護(hù)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的需要,目前大力提倡采用離體試驗(yàn)方法,但大部分立法仍以活體試驗(yàn)結(jié)果為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)? 
由于目前尚缺少統(tǒng)一的法定方法評(píng)價(jià)表面活性劑的刺激性,因此很難排出各種具體品種溫和性的大小順序,只能指出表面活性劑結(jié)構(gòu)對(duì)溫和性影響的一般規(guī)律? 
(1)分子大小 
小分子表面活性劑容易造成經(jīng)皮滲透,對(duì)皮膚刺激性大;而大分子表面活性劑不易發(fā)生本身經(jīng)皮滲透問(wèn)題,且由于大分子二級(jí)?三級(jí)結(jié)構(gòu)的影響,極性基團(tuán)及疏水支鏈均不易與皮膚或毛發(fā)發(fā)生直接?強(qiáng)烈的作用,因而比較溫和?目前化妝品和個(gè)人衛(wèi)生用品中所用的表面活性劑?乳化劑有向大分子?高分子化方向發(fā)展的趨勢(shì),或?qū)μ烊桓叻肿舆M(jìn)行改性,如采用淀粉?多肽?水解纖維素?樹(shù)膠的改性物,或采用合成高分子,如用聚酰胺或聚丙烯酸作化妝品乳液的乳化劑和增稠劑,收到了高效?低刺激?具溫和性的效果? 
(2)疏水基鏈長(zhǎng) 
一般認(rèn)為疏水基鏈越長(zhǎng),分支化程度越小,表面活性劑對(duì)人體越溫和,這一點(diǎn)已經(jīng)得到眾多事實(shí)證明?但目前也發(fā)現(xiàn)存在例外,如P&G開(kāi)發(fā)AGS(烷基甘油醚磺酸鹽)時(shí)發(fā)現(xiàn),并不是長(zhǎng)鏈烷基的衍生物,而是八碳烷基的衍生物刺激性低,起泡性亦好? 
(3)分子內(nèi)引入PEG基團(tuán) 
PEG型非離子表面活性劑無(wú)論在對(duì)皮膚粘膜或眼粘膜的刺激性方面都表現(xiàn)得比陰?陽(yáng)離子型表面活性劑的低?增大分子中PEG長(zhǎng)度,刺激性會(huì)進(jìn)一步降低,既使是在離子型表面活性劑中引入PEG鏈,形成所謂摻合型(hybrid)表面活性劑,也會(huì)增大分子的溫和性,SDS中引入PEG鍵形成AES便是一個(gè)很好的例證?分子中引入甘油或其它多元醇也會(huì)收到與引入PEG鏈相同的結(jié)果? 
(4)表面活性劑結(jié)構(gòu)與皮膚的相似性 
本身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,與皮膚結(jié)構(gòu)具有一定相似性或相近性的表面活性劑對(duì)皮膚比較溫和?因此目前化妝品和個(gè)人衛(wèi)生用品中新開(kāi)發(fā)的一些溫和型表面活性劑都具有比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu),不再是長(zhǎng)鏈烷基與親水基的簡(jiǎn)單結(jié)合體,而是多分子縮合物型?如Witco推出SBCS(DisodiumPEG-5LaurylcitrateSulfosucci-nate),將檸檬酸酯與磺基琥珀酸酯的結(jié)構(gòu)合二為一,據(jù)稱具有很低的皮膚刺激性和很好的應(yīng)用性能?此外,分子中引入酰胺鍵或引入水解蛋白?氨基酸結(jié)構(gòu)等,增加了表面活性劑分子與皮膚組織的相似性,亦有助于增加表面活性劑的溫和性,如改性皂AM(N-酰基甲基牛黃酸鈉)?酰基丙基甜菜堿?油酰多肽等?如將醇醚磺基琥珀酸酯鈉鹽改成醇酰胺磺基琥珀酸酯鈉鹽,其對(duì)皮膚和眼睛粘膜的刺激性均小于前者,且兩者都比AES低?急性毒性試驗(yàn)表明LD 50 由前者的12,000mg/kg提高到約20,000mg/kg??；?beta;-丙氨酸的鉀鹽或銨鹽,水溶性很好,又具有羧酸根的柔和結(jié)構(gòu),作為香波配料使用時(shí),與水中的鈣?鎂離子形成的鈣?鎂改性皂,能在頭發(fā)周?chē)纬蓾?rùn)滑性好的層狀晶體,使頭發(fā)得到溫和調(diào)理和保護(hù),不會(huì)產(chǎn)生一般皂垢帶來(lái)的僵硬?發(fā)澀感? 
(5)離子基團(tuán)的極性 
離子基團(tuán)的極性愈小,對(duì)皮膚?毛發(fā)愈溫和?在SDS結(jié)構(gòu)中引入PEG基團(tuán)形成的AES已大大降低了對(duì)皮膚?毛發(fā)的脫脂力;如果進(jìn)一步將磺酸根改變?yōu)轸人岣?形成ECH(烷基醚醋酸鹽),則形成更溫和的一類(lèi)表面活性劑乳化劑?更換離子化基團(tuán)的反離子種類(lèi),即改變離子基團(tuán)在水溶液中的離子化度也有助于改變表面活性劑分子的溫和性?如將AES中的鈉離子改變?yōu)殇@離子,有助于減小分子的離子化度,因而AES銨鹽的溫和性增大,可作為香波和浴波的主表面活性劑?如將AES中鈉離子改變?yōu)殒V等二價(jià)離子,則可大大增加頭發(fā)洗滌后的平滑性和柔和性?少量脂肪酸鈣?鎂皂與大量鈉皂混合,可賦予皮膚浴后的光滑?潔凈?爽快感,這是強(qiáng)親水性基團(tuán)磺酸根?硫酸根所不具備的? 
2.3 配伍性和溫和性 
開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)特殊的新表面活性劑品種,追求溫和性是一件耗時(shí)費(fèi)資?永無(wú)止境的事,利用表面活性劑的復(fù)配協(xié)合性,或?qū)υ?a href="/fzqclzj/52.htm" target="_blank" title="表面活性劑">表面活性劑品種進(jìn)行工藝?化學(xué)結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)是提高產(chǎn)品溫和性的另一條途徑? 
(1)表面活性劑的純化 
許多表面活性劑的純品經(jīng)檢測(cè)都是刺激性低?溫和性高的品種,但工業(yè)產(chǎn)品中由于原料?工藝?副反應(yīng)等眾多原因,會(huì)在產(chǎn)品中帶進(jìn)一些雜質(zhì),如未反應(yīng)原料?副產(chǎn)物?有毒有色物質(zhì)等,限制了這些表面活性劑作為高品質(zhì)?溫和性品種在化妝品和個(gè)人衛(wèi)生用品等中的應(yīng)用?典型的例子是磺基琥珀酸單酯二鈉鹽品種,在溫和性排列次序中它甚至名列咪唑啉和甜菜堿兩性表面活性劑之前?但具有諷刺意味的是其工業(yè)產(chǎn)品對(duì)皮膚的刺激性頗大,不適于作為溫和性表面活性劑使用?另一個(gè)例子是甜菜堿型兩性表面活性劑,其溫和性排名亦名列前矛,但工業(yè)品中由于含游離胺和過(guò)量氯乙酸鈉等而帶來(lái)刺激性?目前已有許多工作集中在對(duì)原有優(yōu)秀溫和性表面活性劑品種的工藝優(yōu)化和產(chǎn)品純化,以還其溫和性的本業(yè)面目?如RHONE-POULENC制備的高純無(wú)刺激咪唑啉兩性表面活性劑,我們實(shí)驗(yàn)室制備的晶體甜菜堿兩性表面活性劑?BALLESTRA用刮膜干燥法脫除二氧六環(huán)制備的AES等都是這樣的品種? 
(2)表面活性劑復(fù)配 
幾種常用大宗表面活性劑產(chǎn)品,如LAS?AES?SDS等存在著較為嚴(yán)重的刺激性問(wèn)題,除了對(duì)其化學(xué)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝作出改進(jìn)外,還可以與一些溫和性好的表面活性劑復(fù)配,利用表面活性劑復(fù)配體系在刺激性方面的協(xié)合效應(yīng),增加復(fù)配體系的溫和性,使低檔原料升級(jí)?這一方面也已經(jīng)作出了許多有益的嘗試,如將酰胺型磺基琥珀酸鈉鹽與AES按3:1復(fù)配時(shí)刺激性降到比兩性表面活性劑更低的水平,可以用于配制兒童香波和高檔低刺激香波?再如在LAS/AES/烷醇酰胺常用餐具洗滌劑復(fù)配體系中配入少量APG(烷基葡糖苷),便可使配方的刺激性下降一個(gè)等級(jí),達(dá)到基本無(wú)刺激的水平?25%烷基多苷與75%AES復(fù)配,可使AES的刺激性降低70%以上?當(dāng)然,復(fù)配體系也有局限性,特別是對(duì)目前流行的濃縮型配方,其中使用大量的表面活性劑,此時(shí)靠復(fù)配不可能從根本上解決溫和性問(wèn)題,只有使用性能溫和的主表面活性劑才能從根本上解決問(wèn)題?因此,開(kāi)發(fā)新型溫和性表面活性劑和利用已有表面活性劑復(fù)配是提高產(chǎn)品溫和性的兩個(gè)方面,相輔相成,缺一不可? 
3 表面活性劑的選取原則 
3.1 藥物 
(1)配伍變化和禁忌 
選擇藥物中使用的表面活性劑先必須掌握表面活性劑與藥物的配伍變化和禁忌知識(shí),所選表面活性劑只能對(duì)藥物起增效作用或與之不發(fā)生相互作用,不得使藥物減效或失效,即不得影響藥劑的穩(wěn)定性,如晶型改變?分散穩(wěn)定性?水解?氧化穩(wěn)定性等? 
(2)口服藥物 
口服藥物如丸?片?乳液制劑等中使用的表面活性劑先得滿足食品乳化劑的ADI指標(biāo),并從動(dòng)物經(jīng)口急性毒性小的陰離子或非離子品種中挑選(參見(jiàn)表1),常常選用蔗糖酯和吐溫類(lèi)產(chǎn)品?此外還得綜合考慮對(duì)人體胃腸的刺激作用?代射作用等因素? 
(3)注射類(lèi)藥物 
注射類(lèi)針劑特別是靜脈注射針劑中使用的表面活性劑須注意溶血性次序,優(yōu)先選擇溶血作用小的非離子型表面活性劑如Tween類(lèi)產(chǎn)品或氫化蓖麻油酸PEG酯等,同時(shí)考慮致變性因素? 
(4)外用藥物 
外用軟膏?藥水?栓劑?膜劑?氣霧劑中使用的表面活性劑主要對(duì)皮膚和粘膜刺激性和致敏性要求高,盡量采用無(wú)刺激作用或有輕刺激作用的品種如磺基琥珀酸酯或APG等?使用SDS?SEO等也時(shí)有報(bào)道,但一般均需經(jīng)臨床試驗(yàn)證明無(wú)明顯刺激性和致敏性方可采用? 
(5)主要功能 
在保證滿足配伍變化和禁忌要求,并無(wú)安全性和溫和性之虞的前提下,應(yīng)盡量選擇合適的表面活性劑結(jié)構(gòu)類(lèi)型及鏈長(zhǎng),以滿足增溶?分散?乳化?潤(rùn)濕等不同應(yīng)用要求,使表面活性劑發(fā)揮主要功能作用? 
3.2 餐具洗滌劑 
餐具洗滌劑中的表面活性劑不象在藥物或食品配方中作為一種成分直接進(jìn)入人體內(nèi),而只是有少許殘余在餐具表面,故對(duì)表面活性劑的安全性要求比在藥物或食品中稍低?曾經(jīng)有段時(shí)間對(duì)LAS的致癌性和致畸性提出責(zé)難,甚至懷疑其在洗衣粉配方中的可用性,但終因缺乏足夠的證據(jù)而終結(jié)?AE(2)S或AE(3)S是餐具洗滌劑中常用成分,但需嚴(yán)格控制其中二氧六環(huán)含量在50×10-6以下或更低,因?yàn)橐呀?jīng)證實(shí)二氧六環(huán)是強(qiáng)烈致癌物之一,在比較高檔的餐具洗滌劑配方中已不再采用AES?同樣,二乙醇酰胺是餐具洗滌劑中常用的穩(wěn)泡劑和增稠劑,但由二乙醇酰胺環(huán)化形成的副產(chǎn)物有形成亞硝胺的強(qiáng)烈趨向,故有被單乙醇酰胺或其它表面活性劑取代的趨勢(shì),國(guó)外高檔餐具洗滌劑配方也逐漸淘汰二乙醇酰胺? 
新一代餐具洗滌劑用表面活性劑,除了考慮上述毒理學(xué)因素,還考慮到在手洗時(shí)與人體皮膚接觸是否帶來(lái)危害?據(jù)Kirk試驗(yàn)結(jié)果,將手浸泡在一定濃度的表面活性劑溶液中1min,測(cè)量手部表皮的皮脂減少率,純水時(shí)為25.3%,肥皂為50.1%,ABS為44.4%?與純水比較,即使是認(rèn)為比較溫和的肥皂也具有較大的脫脂率?新的選擇是采用更加溫和的表面活性劑如APG?糖酯?磺基琥珀酸酯?蓖麻油酰胺丙基甜菜堿等作為主劑,創(chuàng)造全新的安全性?溫和性配方?出于成本和消費(fèi)習(xí)慣方面的考慮,則可以將APG等摻入原有餐具洗滌劑配方中使用,測(cè)試結(jié)果表明亦可使原有配方的刺激性下降一個(gè)等級(jí)?