改進組合物的紫外線吸收作用的方法
2023-04-25 14:28:01 2
專利名稱：改進組合物的紫外線吸收作用的方法
這是1994年2月28日提交的08/203，178號申請的部分繼續申請。
本發明涉及一種通過向含有至少一種紫外線吸收劑的組合物中加入中空的膠乳顆粒來改進組合物的紫外線吸收作用的方法。
到達地球表面的太陽能有6％是波長為290-400nm的紫外(UV)線。這種射線有兩個組分(1)5.5％的波長為320-400nm的UVA和(2)0.5％的波長為290-320nm的UVB。雖然太陽能中的紫外部分相對較小，但是它造成了陽光所有副作用的幾乎99％。例如，UVB射線是造成皮膚曬斑、老化和癌症的原因。UVA射線則引起皮膚直接曬黑和紅斑(反常變紅)，而且會使皮膚老化。
通過避免被陽光照射，可以免遭紫外線的嚴重影響。但是，一些人因為工作的性質而無法避免受陽光照射。另外，有些人自願地將皮膚暴露在陽光下以便曬黑，有時暴露過度。因此，防止陽光的有害作用是重要的。
為防止紫外線照射的這些有害作用，可以採用局部施用的製劑，製劑中含有至少一種物理阻擋劑，或是至少一種化學吸收劑，或是二者的結合。物理阻擋劑包括諸如紅凡士林、二氧化鈦和氧化鋅等活性組分。化學吸收劑包括例如對氨基苯甲酸(通常稱為PABA)等活性組分，它們在施用時一般是透明的，起吸收紫外線的作用，根據摻加到製劑中的具體的活性組分的吸收譜，提供了對某些紫外譜帶的選擇性防護作用。
防曬製劑的效力一般是根據它對皮膚的保護程度用陽光保護因子(SPF)來評定，SPF定義為要在受防曬保護的皮膚上產生最小的紅斑所需的能量與未受保護的皮膚上產生同樣水平的紅斑所需的能量之比。
通常用於防曬製劑中的許多化學吸收劑和物理阻擋劑(以後稱作「紫外線吸收劑」)都有不利的毒性作用。因此，最好是減小防曬製劑中紫外線吸收劑的含量而又不降低其保護水平。
減少防曬製劑中紫外線吸收劑含量的一次嘗試公開在Grollier的美國專利4,804,531(以後稱作「Grollier」)中。Grollier提出向化妝屏蔽組合物中加入一種水不溶性聚合物粒子的水基分散體，其中的聚合物粒子含有a)形成能溶脹的核的離子型聚合物，和b)形成外殼的聚合物它至少部分地包封住上述的核。據稱水不溶性聚合物粒子是成膜的，外殼玻璃化溫度低於50℃，溶脹前的平均粒度為70-4500nm。Grollier指出，當水不溶性聚合物粒子在化妝屏蔽組合物中的含量為化妝屏蔽組合物總重量的0.1-10％時，化妝屏蔽組合物的紫外線吸收作用提高。
對Grollier的作法加以改進，我們出乎意料地發現，具有一定粒度的中空的膠乳粒子能提高含有一種或多種紫外線吸收劑的組合物的紫外線吸收作用。
我們發現了一種改進組合物的紫外線吸收作用的方法，該方法包括向組合物中加入佔不揮發物總重量的約0.1-50％的膠乳粒子，其中該組合物含有至少一種紫外線吸收劑，膠乳粒子中含有空隙，粒子的大小為約100-380nm。
在附圖中
圖1是不含添加劑、含實心膠乳粒子和含中空膠乳粒子的各組合物在280-440nm波長範圍內的紫外線吸收光譜，塗布量為5微升/平方英寸(μl/in2)。組合物中的活性組分是對甲氧基肉桂酸2-乙基己酯和鄰氨基苯甲酸酯。添加劑的加入量是不揮發物總重量的5％。
圖2是不含添加劑和含中空膠乳粒子的各組合物在280-440nm波長範圍內的紫外線吸收光譜，塗布量為10μl/in2。組合物中的活性組分是對甲氧基肉桂酸2-乙基己酯和鄰氨基苯甲酸酯。添加劑的加入量是不揮發物總重量的5％。
圖3是不含添加劑、含實心膠乳粒子和含中空膠乳粒子的各組合物在280-440nm波長範圍內的紫外線吸收光譜，塗布量為20μl/in2。組合物中的活性組分是對甲氧基肉桂酸2-乙基己酯和鄰氨基苯甲酸酯。添加劑的加入量為不揮發物總重量的5％。
圖4是不含添加劑、含實心膠乳粒子和含中空膠乳粒子的各組合物在280-440nm波長範圍內的紫外線吸收光譜，塗布量為40μ1/in2。組合物中的活性組分是對甲氧基肉桂酸2-乙基己酯和鄰氨基苯甲酸酯。添加劑的加入量為不揮發物總重量的5％。
圖5表示了6種吸收紫外線組合物的陽光保護因子(SPF，Y軸)與組合物內含有的中空膠乳粒子的大小(nm，X軸)的關係。中空膠乳粒子(作為固體)在組合物內的加入量為不揮發物總重量的10％。除了中空膠乳粒子以外，組合物中還含有一種紫外線吸收劑苯基苯並咪唑磺酸。
本發明的方法改進了含有至少一種紫外線吸收劑的組合物的紫外線吸收作用。本發明的方法包括向含有至少一種紫外線吸收劑的組合物中加入佔不揮發物總重約0.1-50％，最好是約1-20％的中空的膠乳粒子。這裡所用的「紫外線」一詞包括UVA和UVB這兩種射線。
適用於本發明方法的膠乳粒子，其粒子大小用Brookhaven BI-90光子相關譜儀測定約為100-380nm，優選約150-375nm，更優選約190-350nm，最好是約251-325nm。
對於指定的粒子大小，最好是使膠乳粒子具有現有加工技術和粒子整體性所允許的最大空隙分數。膠乳粒子所包含的空隙以空隙分數約為0.1％-50％為宜，最好是約5-50％。空隙分數是通過將稀分散體中的膠乳粒子經離心密堆積後佔據的體積與相同成分的無空隙粒子的體積相比測得的。
適用於本發明方法的中空的膠乳粒子是由含有至少一種核心聚合物和至少一種外殼聚合物的多級式粒子形成的。這種核心聚合物和外殼聚合物可以用一步聚合法或序列聚合法的方式製得。
中空的膠乳粒子用例如序列乳液聚合等常規的聚合技術製得，包括在美國專利4,427,836、4,469,825、4,594,363、4,677,003、4,920,160、4,970,241中公開的那些方法，上述專利的公開內容在本文中引用作為參考。中空的膠乳粒子也可以用例如在歐洲專利申請0,267,726和0,331,421、美國專利4,910,229或5,157,084中公開的聚合方法製備。
在中空膠乳粒子的外殼聚合物的乳液聚合中使用的單體最好是含有一種或多種非離子型烯屬不飽和單體。可以任選地將一種或多種含至少一個羧酸基的單烯屬不飽和單體聚合到外殼中。
選擇構成外殼的單體，以便使至少一個外殼中的玻璃化轉變溫度(Tg)高得足以支持膠乳粒子內的空隙。上述至少一個外殼的Tg用示差掃描量熱法測定時以高於50℃為宜，優選高於60℃，最好是高於70℃。
在中空膠乳粒子的核心聚合物的乳液聚合中使用的單體最好是含有一種或多種含至少一個羧酸基的單烯屬不飽和單體。核心中優選含有佔核心單體總重量至少5％的含至少一個羧酸基的單烯屬不飽和單體。核心聚合物可以用例如含至少一個羧酸基的單烯屬不飽和單體的乳液均聚或者含至少一個羧酸基的兩種或多種單烯屬不飽和單體的共聚得到。最好是，含至少一個羧酸基的單烯屬不飽和單體與一種或多種非離子型(即，不含可解離的基團)烯屬不飽和單體共聚。
核心聚合物或外殼聚合物可以任選地含有佔核心的單體總重量約0.1-20％、優選約0.1-3％的多烯屬不飽和單體，例如二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、二(甲基)丙烯酸1，3-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸二乙二醇酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯或二乙烯基苯。或者是，核心聚合物或外殼聚合物可以任選地含有佔核心單體總重量約0.1-60％的丁二烯。
含至少一個羧基的合適的單烯屬不飽和單體包括例如丙烯酸和甲基丙烯酸、丙烯醯氧基丙酸、(甲基)丙烯醯氧基丙酸、衣康酸、烏頭酸、馬來酸或酸酐、富馬酸、巴豆酸、馬來酸單甲酯、富馬酸單甲酯和衣康酸單甲酯。優選丙烯酸和甲基丙烯酸。
合適的非離子型烯屬不飽和單體包括例如苯乙烯，乙烯基甲苯，乙烯，乙酸乙烯酯，氯乙烯，1，1-二氯乙烯，丙烯腈，(甲基)丙烯醯胺，(甲基)丙烯酸的(C1-C20)烷基或(C3-C20)烯基酯，例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸油酯、(甲基)丙烯酸棕櫚酯和(甲基)丙烯酸硬脂酯。這裡所用的「(甲基)丙烯酸」一詞是包括丙烯酸和甲基丙烯酸這兩者在內的一般表示。
膠乳粒子的空隙優選由核心用含有一種或多種揮發性組分的溶脹劑溶脹製得。溶脹劑透過外殼使核溶脹。溶脹劑的揮發性組分隨後可以通過將膠乳粒子乾燥來去除，結果在膠乳粒子內形成了空隙。溶脹劑最好是一種鹼水溶液。可用於核心溶脹的鹼水溶液包括氨、氫氧化銨、諸如氫氧化鈉等鹼金屬氫氧化物或諸如三甲胺或三乙胺等揮發性胺。
中空的膠乳粒子可以在核心內存在在溶脹劑的情況下加到組合物中。當把核心中存在溶脹劑的膠乳粒子加到組合物中時，溶脹劑的揮發性組分在組合物乾燥時將被除掉。中空的膠乳粒子也可以在除掉了溶脹劑的揮發性組分之後加到組合物中。
除了中空的膠乳粒子之外，用本發明方法改進的組合物中還含有至少一種紫外線吸收劑。紫外線吸收劑可以以產生所要求的陽光保護因子的含量摻入到組合物中。例如，紫外線吸收劑在組合物中的加入量可以是組合物中不揮發物總重量的約0.1-15％。
本發明方法中使用的紫外線吸收劑是常規物質。合適的紫外線吸收劑包括例如羥苯酮、二羥苯酮、磺異苯酮、鄰氨基苯甲酸酯、對氨基苯甲酸、對二甲基氨基苯甲酸戊酯、對二甲基氨基苯甲酸辛酯、4-二(羥丙基)對氨基苯甲酸乙酯、對氨基苯甲酸聚乙二醇(PEG-25)酯、4-二(羥丙基)氨基苯甲酸乙酯、二乙醇胺對甲氧基肉桂酸酯、對甲氧基肉桂酸2-乙氧基乙酯、對甲氧基肉桂酸乙基己酯、對甲氧基肉桂酸辛酯、對甲氧基肉桂酸異戊酯、2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯、水楊酸2-乙基己酯、水楊酸高酯、氨基苯甲酸甘油酯、三乙醇胺水楊酸酯、二梧醯三油酸酯、帶有二羥基丙酮的2-羥基-1，4-萘醌、2-苯基苯並咪唑-5-磺酸、亞苄基樟腦、Avobenzone、二氧化鈦和氧化鋅。
用本發明方法改進的組合物還可以含有在紫外吸收組合物中使用的其它常規組分。例如，如果組合物作為防曬劑使用，它可以另外包含水、成膜物質、乳化劑、潤膚劑、防水劑、油、穩定劑、增稠劑、防腐劑、香料、著色劑、殺蟲劑或溼潤劑，或它們的混合物。如果組合物作為化妝品使用，則可以另外含有例如水、成膜物質、乳化劑、軟化劑、潤膚劑、油、穩定劑、增稠劑、防腐劑、香料、著色劑或顏料，或它們的混合物。
用本發明方法改進的組合物可以用於需要防護紫外線的任何用途。例如，這種改進的組合物可以用在人類皮膚和頭髮上，例如個人護理產品，包括化妝品、防曬劑和護髮產品。另外，本發明的方法也可用於改進在植物、塑料和木材上的例如清漆形式的塗層的紫外吸收及保護作用。
本發明的方法可以用來改進透明的或加顏料的製劑的紫外吸收作用。如果需要的是例如防曬劑等透明的製劑，此方法特別合適，因為加入粒度小於約300nm的中空的膠乳粒子對白度無大影響。
本發明的方法使配製人員能提高指定的製劑的紫外線吸收度，或是減少製劑中存在的紫外吸收劑的含量，同時又保持給定的紫外線吸收度。
用本發明方法改進的組合物可以以塗布體積施加到皮膚上，例如，每平方釐米約0.5至4微升。
實施例在以下實施例中將詳細說明本發明的一些實施方案。在實施例中採用以下的縮寫MMA重量％甲基丙烯酸甲酯BMA重量％甲基丙烯酸丁酯MAA重量％甲基丙烯酸Sty重量％苯乙烯
ALMA重量％甲基丙烯酸烯丙酯pbw 重量份數對於實施例1和2，將粒度為150-548nm的中空的膠乳粒子加到含有至少一種紫外線吸收劑的製劑中，以便確定中空的膠乳粒子在改進紫外線吸收作用方面的效力。
實施例1和2中的中空的膠乳粒子用與美國專利4,427,836中所述的類似方法製備。在實施例1和2中試驗的中空的膠乳粒子，除非另有說明，其成分如下核心1 pbw(60MMA/40MAA)外殼I 16 pbw(10BMA/86MMA/4MAA)外殼II 12 pbw(99.5 Sty/o.5ALMA)外殼III 9 pbw(100Sty)為使核心溶脹，在聚合外殼II和III之間向熱的(80-85℃)分散體中加入過量的氨(按單體中的總酸當量計)。中空膠乳粒子的最終粒子大小和空隙分數列在表I中。
中空膠乳粒子的粒子大小用Brookhaven BI-90光子相關譜儀測定。
膠乳粒子的空隙百分數用在「發明詳述」部分中所述的離心法測定。
表I實施例1和2的中空膠乳粒子
實施例1對於含有可用於本發明的中空膠乳粒子的組合物，在模擬皮膚上不同防曬劑用量的各種塗層厚度下評價其吸收紫外線的效力。還將含中空膠乳粒子的組合物與含有粒度與中空膠乳粒子相近的實心膠乳粒子的組合物進行比較。使用以下步驟製備三種組合物用於紫外線吸收測定對照組合物A不含中空的膠乳粒子或實心粒子作為添加劑(無添加劑)對照組合物B含有粒子大小約為179nm的實心聚苯乙烯粒子作為添加劑組合物1含聚合物B作為添加劑(中空膠乳粒子，見表1)組合物是通過將佔固體總重量5％的添加劑加到Tanning Re-search Laboratories製造的SPF為4的Hawaiian Tropic Dark Tan-ning Lotion(夏威夷熱帶曬黑塗劑)中製得的。在Hawaiian TropicDark Tanning Lotion中使用的紫外吸收物質是對甲氧基肉桂酸2-乙基己酯和鄰氨基苯甲酸酯。
將製得的組合物以每平方英寸5、10、20和40微升(μl/in2)的用量塗在3M公司的Transpore帶上，以便模擬皮膚上防曬劑的不同用量。用一臺Optronics Laboratories 752 Spectrodiometer對每個樣品測定在280-440nm波長下的紫外線吸收譜。塗布量為5、10、20和40μl/in2時的譜圖分別示於圖1、2、3和4。
既含有至少一種紫外線吸收劑又含有中空膠乳粒子的組合物1，與只含紫外線吸收劑的組合物(對照組合物A)相比，在所試驗的波長(280-440nm)上，每個塗布量都顯示出紫外線吸收度增高。與含有紫外吸收劑和粒度與聚合物B相近的實心膠乳粒子的對照組合物B相比，組合物1在每種塗布量上的紫外線吸收度也都提高。這些結果顯示，膠乳粒子內的空隙的存在改進了含有紫外線吸收劑的組合物的紫外線吸收度。實施例2對於可用於本發明的中空膠乳粒子，在含有至少一種紫外吸收劑的組合物中評價了它們在各種不同粒子大小下吸收紫外線的效力，所採用的步驟如下按照表II中列出的成分製備含有要試驗的中空膠乳粒子的試驗組合物(試驗組合物)。
表II試驗組合物成分重量份數去離子水 75.10Aculyn 222.25三乙醇胺(99％) 0.61Neo Heliopan Hydro(30％) 12.00Kathon CG0.04中空膠乳粒子 10.00(固體)按照表II中列出的成分，但是不加中空膠乳粒子，還製備了對照組合物，以後稱之為「對照物」。Rohm＆Haas公司的Aculyn22在組合物中起增調作用。Kathon CG也是Rohm＆Haas公司產品，它在試驗組合物中作為生物殺傷劑。Neo Heliopan Hydro是HaarmannReimer公司的一種紫外線吸收劑，化學成分為苯基苯並咪唑磺酸。
試驗組合物吸收紫外線的能力通過測定試驗組合物的陽光保護因子(SPF)來評價。SPF用Optometrics Group(Ayer，Mas-sachusetts)公司的SPF290分析儀和SPF操作軟體測定。SPF290分析儀測量出樣品在紫外線波長區域的紫外線吸收度，並且根據該紫外吸收譜計算出SPF值。採用以下的測定SPE的步驟。
對於每種試驗組合物，包括對照物在內，都切下一條長10.16cm、寬7.62cm的3M公司的Transpore帶，放在SPF290分析儀上。使用一隻1.0cc的刻度注射器，將0.1cc要試驗的組合物均勻地施加到約50cm2的試驗面積上。將組合物在帶子上乾燥20分鐘。
在試驗組合物乾燥的同時，用SPF290分析儀測定一片不含組合物的帶子的本底紫外吸收度。SPF290分析儀扣除掉帶子的本底吸收度以便計算試驗化合物的SPF。
乾燥後，用SPF290分析儀在帶子試驗區域內的六個不同部位測定SPF。將這6次測定值一起平均。對同樣的試驗組合物重複以上測定SPF的步驟，以便得到另外6個測定值。將這12個SPE測定值平均，得到最終的SPF。
表III列出了根據以上步驟試驗的組合物的最終SPF值。表III對於每種試驗組合物列出了所試驗的膠乳粒子、中空膠乳粒子的粒子大小、膠乳粒子的空隙％和最終的SPF值。試驗化合物的SPF值較高表明，與SPF值較低的另一試驗組合物相比，它吸收較大數量的紫外線。表III中的數據還在圖5中以圖的形式畫出。
表III和圖5表明，含有至少一種紫外線吸收劑的試驗組合物，在中空膠乳粒子的粒徑約為100-380nm時，其紫外線吸收度出乎意料地增高。當粒徑為約190-350nm時，這一增加尤其大。
表III含中空膠乳粒子的試驗組合物的最終SPF值
*對比試驗**聚合物C、D、E、F和G成分上與聚合物A相似。
權利要求
1.一種改進組合物的紫外線吸收作用的方法，其中包括向該組合物中加入佔不揮發物總重量約0.1-50％的膠乳粒子，該組合物含有至少一種紫外線吸收劑，膠乳粒子則含有空隙，其粒子大小為約100-380nm。
2.權利要求1的方法，其中向組合物中加入膠乳粒子，使組合物中膠乳粒子的含量為約1.0-20％重量。
3.權利要求1的方法，其中膠乳粒子的粒子大小為約150-375nm。
4.權利要求1的方法，其中膠乳粒子的粒子大小為約190-350nm。
5.權利要求1的方法，其中膠乳粒子的空隙分數為約0.1-50％。
6.權利要求1的方法，其中膠乳粒子的空隙分數為約5-50％。
7.權利要求1的方法，其中的紫外線吸收劑選自以下化合物羥苯酮、二羥苯酮、磺異苯酮、鄰氨基苯甲酸酯、對氨基苯甲酸、對二甲基氨基苯甲酸戊酯、對二甲基氨基苯甲酸辛酯、4-二(羥丙基)對氨基苯甲酸乙酯、對氨基苯甲酸聚乙二醇(PEG-25)酯、4-二(羥丙基)氨基苯甲酸乙酯、二乙醇胺對甲氧基肉桂酸酯、對甲氧基肉桂酸2-乙氧基乙酯、對甲氧基肉桂酸乙基己酯、對甲氧基肉桂酸辛酯、對甲氧基肉桂酸異戊酯、2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯、水楊酸2-乙基己酯、水楊酸高酯、氨基苯甲酸甘油酯、三乙醇胺水楊酸酯、二梧醯三油酸酯、含有二羥基丙酮的2-羥基-1，4-萘醌、2-苯基苯並咪唑-5-磺酸、亞苄基樟腦、avobenzone、二氧化鈦和氧化鋅。
全文摘要
公開了一種通過向含有紫外線吸收劑的組合物中加入佔不揮發物總重量約0.1-50％的膠乳粒子來改進其紫外線吸收作用的方法。該膠乳粒子含有空隙，其粒子大小約為100-380nm。
文檔編號A61K8/46GK1148955SQ96111499
公開日1997年5月7日 申請日期1996年8月23日 優先權日1995年8月24日
發明者C·E·瓊斯, R·G·阿維爾斯, D·M·法薩諾, M·沃吉爾 申請人:羅姆和哈斯公司