温和表面活性剂——它们有可能吗？

1996年第 5期 日 用 化 学 工 业 来稿 温和表面活性剂 一它们有可能吗? 国，}来稿 f j／ f Wilco公司 7 6j 、 1 l ^ ’ ／门 摘要 本文阐述了红血细胞实验(即RBC实验)这一体外实验法与体内Draize实验法的相关性 实验结果表明 了实验的表面活性剂对皮肤的评价在 刺激”与“无刺激”范围的差异 n 荚键词红血细胞实验相美性 温和亳亘征性盎I 群【目 之五， b) q· Abstr蟊ct 面 related to the c町TeLati∞between Re Bl∞d Cell test(j it 0)and D州ze test(in viv。)． The results of the test showed the difference between irri ration and llOn—irritation affected h tested surfactants on skin Keywords：Red Blood Cell ttest，correlationtmild sur{actant 用于个人用品方面的表面活性剂．不仅具有 总的来讲，人们认识到，表面活性剂的温和性与 人们所期望的清洁、起泡、乳化等功能，同时也兼备一 有效作用的结台的因素仅取决于某些原材料 。采用红 些副作用(刺激皮肤干燥、粗糙 )。当人们更频繁地应 血细胞试验和一些应用试验．明确地区分表面活性剂 用它们时尤其如此 为丁降低对皮肤的副作用(皮肤 的作用与副作用是完全可能的。 与粘膜刺激)，人们开发 了大量的表面活性剂并已将 I 简介 它们用于温性香波 、液体皂以及相关产品的配方中。 肥皂．一般称为表面活性剂 ，最初仅具有一种功 人们已知有不同的方法来评价离子与非离子表 能，那就是清洗。它们所具有的副作用早期已被广泛 面活性剂的温和性及相容性 本文纵观了红血细胞实 采用的一种评价准则所证实。但是，作用一副作用评 验(RBC实验)这一体外实验方法与体内Draize实验 价在早先并未普遍实行。然而随着人们卫生习惯的改 法的相关性 ，对 10种阴离子表面活性剂(硫酸盐和磺 变，洗涤用品的使用量已显著增长 ，这样一来 ，这些评 基琥 自酸盐)和 5种两性表面活性剂进行 了 Draize 价在过去 30年来已变得 日益重要 。 实验。实验结果揭示了实验的表面活性剂的皮肤评价 这方面的最初研究始于 6o年代，从常用表面活 在“刺激”、“无刺激”范围的差异。再将此结果不期望 性剂包括烷基磺酸盐起 ，以皮肤病学的观点 出发检验 的作用(洗涤与起泡性能)结合来比较。结论表明：一 其作用与副作用(1，2，3)。 般来讲，具有良好洗涤性能的表面冼性剂总是伴随着 一般皮肤与头发并不是那些需要强 烈清洗以除 较差的皮肤相容性。 去所有亲油和亲水物质的重垢体 因此清洗效果不须 为了改善上述众所周知的局面，人们采用了一些 达到与家用洗涤剂相同的程度。这类清洗效果可通过 “温和”的表面活性剂 。但要满足它的主要使命 清洗 试验(4)或一些毛发纤维和毛发织物模型试验来 一 通常单一的表面活性剂并不那么特效，因而常常是 证明。 联合使用几种表面活性剂 。有人提出助表面活性剂及 化妆品的作用与副作用在表皮内外均可发生。但 添加剂对主表面活性剂的温和性能有正面的影响。倒 它们必须被限制在表皮，否则，它将对人体功能产生 如，可将一个配方组成的刺激性能从“中等刺激”降为 难以承受的干扰。因此有必要对化妆品原材料以及大 “轻微刺激” 量化妆产品的相容性实施局部皮肤试验。 在现代的高浓缩终产品中，如果以烷基硫酸盐和 检验了某化妆品原材料或成品的皮肤兼容性后， 烷基醚硫酸盐作为主表面活性剂 ，要 想提高配方 的 它们的结果可通过皮肤损伤方式来区别。 “温和 性能是很困难的。因此必须采用一些非常温和 (1)初级刺激 (中毒)：在施用的部位或多或少局 且有效的表面活性剂 。在此前提下，一种新的具有优 部有刺激影响。 良皮肤及应用特性的基于月桂柠檬酸 PEG一5酯的磺 (2)敏感或不耐性 ；如果在重复施用有过敏作用 基琥珀二钠盐 (INCI Name Disodium PEG一5 lauryl 的物质后，会引起敏感反应(过敏性接触皮炎)。 citrate su1f0succinate)应运而生。。 (3)光敏性皮炎(辐射皮炎)。 · 41· 维普资讯 http://www.cqvip.com 国外来稿 温志橙等：脂肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单醇盐的台戚与分析 所有可穿透角质膜的物质，由于它们的物理与化 学特性，均可能引起刺激与敏感。因此对未知物 ，首先 应试验它们的初级毒性反应 评价其一般的相容性。 这可 通过动物试验或借助于体外实验方法来完成。 目前．非动物试验法实际上已倾向于不止限于筛选或 初级试验。有可能采用非常简单的实验室方法 ，逐步 得到预期的全部皮肤试验的数据。通过与已知皮肤学 行为的物质比较 ，很容易预测用于人体试验的物质的 特性 。但在发展的最后阶段 ，不可能完全避免人体试 验。因为实验室的试验结果并不能全部作为人体试验 的证据。立法要求对人体无毒害也是进行人体试验的 一 个好 的理 由。 用于个人清洗产品的标准表面活性剂，使我们有 一 个明确的问题 ：我们不仅希望它们有优 良的作用， 同时也要避免不期望的副作用。但对此我们也有另外 一 个清楚的问题 ：要求一个表面活性剂具有可接受的 正作用而无显著的副作用是可能的吗? 下的讨论我 们将就此给出一些见解。 2 材料与方法 2．1 材料 本文所述的表面活性剂可从表 1中找到。 表 l 表面活性剂 化学名 称 INC1名称 ABS 烷基苯磺酸盐 AE 月挂醚 硫酸铵 c2EO) AL 月桂基硫酸铵 AME 酰 铵醚 硫酸盐 AMR 蓖麻油基酰胺基甜菜碱 CADA 两性 二 乙酸盐 CAPB椰油酰胺甜菜碱 CAPR 罐油基两性丙酸盐 CAS 磺基甜菜碱 CISE 椰袖基并硫代硫酸盐 EFP 蛋 日脂肪 酸缩聚 物 LADA月桂基两性二乙酸盐 L163 单／双三甘乙氧基醚酯 L1SS0单／双三甘乙氧基醚醋 MgE 月桂醇醚硫酸镁 ML 月桂基硫酸单乙醇胺盐 NaA 烷基(c )¨硫酸钠 NLES 月桂醇 醚硫 酸钠 NLS 月桂基硫酸钠 NME 月桂，豆蔻醇醚硫酸钠 SA 烷基磺敢盐 SAE 烷基醚硫酸盐 ·42 · 十二烷基苯磺酸盐 月桂醚硫酸铵 月桂 基硫醴盐 蓖席酸酰胺丙基甜菜碱 椰袖基两性二乙酸钠 椰酰胺雨基甜菜碱 卸油基两性丙酸钠 羟 基磺 内醋 椰油基井斑代硫酸钠 椰油基水解腔原钾 月桂基两性二乙酸钠 椰油基 PEG30三甘瞎 牛油酸 PEG一200甘油基醇 椰油酸 PEG—T甘油基醣 月桂醚瘫酸镁 月桂基硫酸单 乙醇胺盐 月桂醚硫酸钠 月挂基硫酸钠 豆葱醚硫酸钠 月挂醚硫酸钠 ．月桂醚硫酸 藿 甏譬 譬 酿钠 ．油醇醚硫酸镁 SB 磺基琥珀敢盐 SBC 砰油基酰胺磺基琥珀醴盐 SBCS 柠檬酸磺基琥珀酸盐 SBL 月桂酰胺璜基琥珀酸盐 SBLA 羊毛脂磺基琥珀酸盐 SBR 蓖席油基磺基琥珀酸盐 SBS 乙氧基化磺基琥珀酸钠 SBU 十一烯酸磺基琥珀酸盐 SBZ 酰胺基磺基琥珀酸盐 SPS 各 甾醇磺基琥珀酸盐 月桂基磺基琥珀酸三钠 椰酰胺单 乙醇基磺基琥珀 酸二 钠 月桂基柠椽酸 PEG酯磺基 琥珀酸二钠 月桂酰 胺 MEA 碗基琥 珀 酸二钠盐 磺基琥珀酸 羊毛酯醚 5二 钠盐 蓖麻油酰 胺 MEA一磺基琥 珀酸二钠 月桂醚磺基琥珀酸二钠 十一烯酰胺 MEA 磺基琥 珀酸二钠 PEG一4椰油酰胺单异阿醇 胺 各 甾醇一14磺 基琥珀 酸二 钠 TLES月桂基醚(2Eo)三乙醇胺硫酸盐 月桂醚硫酸三乙醇胺 TLS 月桂基硫酸三乙醇胺 月桂基硫酸--_g~醇胺 2．2 皮肤试验法 2．2．1 家兔皮肤 Draize试验 对至少六只白化兔子 ，在划破和完好的皮肤上施 用 0．5ml或 5g的试验物 ，刮去毛发的皮肤贴上橡皮 膏。橡皮膏的褶边包住家兔身体的相关部位 24h和 48h后 ，皮肤反应的红肿等的数量可通过斑点读出并 用点数方法评价。 点的数 目然后被换算成为如表 2所示的书面评 价。 表 2 家兔背部皮肤反应评价 按照 1976年 5月 1s日 Verband e]er chemichen zndngtrie的推荐{ 总的枷激指数 评价 O～ 0 5 0．6～ 3．0 3．1～ 5 0 5．1～ 8 0 无 刺激 轻微 审I融 中等审I澈 严重刺 激 按照静克萨斯 1959年 t匕学试剂在食品、药物和化妆品 中的安生评 估 l 总刺激指教 < 2 2～ 5 > 6 轻微 剌擞 中等刺激 严重刺激 2．2．2 兔眼 Draize试验 对兔眼的相容性试验是基于原有的DRAIzE(6) 草案，0．1ml的试验物将被施用于兔眼结膜。适当时 期过后，反应的程度可通过斑点读出并予 评价。 斑点数目(刺激值依照DRAIZE或 Mean Ocular 刺激指数一MIO1值)然后被转换为如表 3所示的书 面评价。 维普资讯 http://www.cqvip.com 1996年第 5期 日 用 化 学 工 业 表 3 兔眼刺激和按照 pape等的红血 细胞试验反应的结台评估 总审I擞数 刺激指数红血细 DRAIZE(佑内) 胞(体外】 评信 实验M101值 实验 LID值 2．2．3 杜林室 内试验 杜林室内试验是由Patch试验派生出的。在密闭 条件下，借助于杜林或 FINN密封室，0．1ml试验物 被固定在皮肤表面。24h后可读 出皮肤的反应情况。 如反应太弱 ，重复进行试验 2．2．4 红血细胞试验(RBC试验) 刺激物质与活体组织蛋白的相互作用最初一般 发生于细胞膜，如果是强的刺激物尤其如此。这一相 互作用通常容易濑【出 ，即用红血细胞作为槽 ，在试验 物的影响下，可以知道 ，红细胞和变性的血红蛋 白的 结果 。胞毒学与皮肤学方面已发现良好的相关性 。通 过光学测定，自发的溶血作用(由于去离子水作用)将 与试验物的溶血作用来 比较(10，11，7)，变性 作用与 标准物 NLS(i00 变性作用)3K比较。 通过测定溶血作用(L值 )和血红蛋白的变性值 来进行评估，表达为L／D值 得出的分类或书面评价 也如表 3所示 。 2．2．5 玉米朊试验 玉米蛋 白一玉米朊一几乎不溶于水。通过与阴离 子表面活性剂相互作用，则可变为溶于水。这种溶解 性能增加的多寡依赖于其间相互作用的强度。较强刺 激性的表面活性剂 比弱和激性 的表面活性剂更易溶 解玉米朊。这些试验结果能够与皮肤兼容性试验结果 合理地关联起来 (12，13，7) 玉米朊试验为有关的皮肤兼容性提供了相对快 捷的判断。待濑【表面活性剂所溶解的玉米朊的量可通 过氨的含量来确定。所溶解的玉米朊的氨含量与表面 活性剂所引起的皮肤刺激性成比倒。 2．2．6 pH值的改变 在表面活性剂与蛋白质的混合物中将有络合物 形成。特别是这将导致 pH值的改变。对阴离子表面 活性剂而言．它意味着 pH值的增加。但阳离子表面 活性剂的 pH值却降低(14) 采用胶原水解物作为蛋 白质，则发现与其它不同的刺激试验方法有着非常好 的吻合性 。用牛血清蛋白作为蛋白质也可得出几乎相 国外来稿 同的结果[15]。 2．3 应用方法 2．3．1 起泡性 泡沫性能可通过 用标准 ROSS--MILES装置， 按照 ASTM 中 ¨73—53所述的方法来测定。 2．3．2 去污力 所有去污力试验都是通过洗涤试验来完成的，可 借助一台 LINITEST实验用洗衣机，在 60"C下进行 这项实验。表面活性剂的活性物浓度为 5 。试验用 布片可用从 EMPA所购得的标准污布。 3 活体与试管式皮肤试验的结果 3．1 在活体上的初级试验 以下读者可发现对采用不同方法 ，从阴离子 、两 性离子和非离子表面活性剂所达到的结果有一个选 择。这将符合于实验结果以及选 择的所发表的数据。 3．1．1 家兔皮肤 Draize试验 实验结果表明不同的磺基琥珀酸盐对皮肤的相 容性没有显著的差别。与标准表面活性剂如月桂基硫 酸钠和月桂醚硫酸钠相比较，它们具有较弱的刺激 性。唯一的例外是柠檬酸基的磺基琥珀酸盐(月桂基 柠檬酸 PEG酯磺基琥珀酸二钠 )，它在 40 活性物 浓度下仍是无刺激性的。 剌激值 DRAIZE 表 面沾性剂 E110 口 20 6 d0 l 图 1 皮肤相容性—— 阴离子表面活性 剂 对两性离子表面活性剂可观察到同样情况 所有 进行试验的表面活性剂均 比标准基本表面活性剂温 和(见图 2)。 刺激值DRAIZE 丧面活性耕 面 囤2壶 蓉 =二 性利 ·{3 · 维普资讯 http://www.cqvip.com 国外来稿 强春捂等：脂舫醮单己醇酰胺磺基琥珀酿单醇盐的台成与分析 3．1．2 兔 限 Draize试验 不同的磺基琥珀酸盐型旧离子表面活性剂的粘 膜相容性显示了对皮肤不同行为的影响。如果增加分 子的亲油部分，同时也增加亲水部分 ，则相容性将会 得到改进 众所周知，从烷基磺酸盐与烷基醚硫酸盐 之间的比较也可看得出脂肪醇基(sB)的标准磺基琥 珀酸盐与相应类型的乙氧基化的脂肪醇 (SBS)基的 磺基琥珀酸盐之间的比较。另一方面，在蓖麻油基磺 基琥珀酸盐或各甾醇基的磺基琥珀酸盐 中的长链烷 链也有利 于=表现更温和。详细表达见图 3的磺基琥珀 酸盐和图 4的两性表面活性剂。 丧向 占性剂 叵互亘 亘 圈 3 粘膜相容性——阴离子表面活性剂 最相容的磺基琥珀酸盐是基于柠檬酸的那类：这 类物质在浓度高达 40 活性物时的评价仍是“无刺 激” 刺触值 Ⅲ 表面活性剂 鳞屑 ∞红斑 _龟裂 目目囝 ～ ．． 表面活性剂 圈5 摇照卡期特钠和福罗斯奇而进行的 不同表面活性剂的杜林室内试骚 3．1．3 杜林室内试验 · 44· 有关不同的相容性试验的一般性综述 由卡斯特 纳和福罗斯奇给f 他们肯定，不阿表面活性剂的相 容性能与活体及试管皮肤试验法有着良好的关联。特 别是人体皮肤试验的比较，明确地呈示为证据。 3．2 体外刺激 当今有关皮肤相容性评价的皮肤试验方法，当然 也包括了几种体外试验方法。实验室对此的要求是测 定表面活性剂与蛋 白质之间的相互作用。也有人建议 测定其结构改变的结果 。 3．2．1 红血细胞试验(RBC试验) 比较一下由 RBC试验所得到的结果，可容易地 观察到 NLS和 NLES的区别以及 SB与 SBS之间的 区别，所有阴离子的结果示于图 6，而两性离子则示 于图 7中。 l000 l00 l0 l 0．1 L／D值 表面插性剂 lit 6 红血蛔胞(RBcJ试验—— 阴离子表面活性 制 表 丽 ‘性剂 圈 7 红血细胞(RBC)试聩—— 两性离子表面活性 利 一 个有趣的结果是 ，磺基琥珀酸盐比两性表面活 性剂温和 ，但对长烷链两性表面活性剂 ，一个蓖麻酸 基的无刺激产品也是可能得到的 3．2．2 玉米朊试验 基于对玉米朊试验讨论的结果(见图 9)与相应 的卡斯特钠和福罗斯奇(见图 8)的结果有很 好的相 关性 ，揭示了对不同表面活性剂的相容性的影响是相 同的。只有 SBS在绝对值上有一定的差别，而通常我 们观察到磺基琥珀酸盐的重复性方面也有较多的问 题。 一囝 一囫 一 一 一 图 一 一 一 一 m 一 ％ 一 _二 ～ 一 一 一 ∞ ～ 囝 国 一 ㈠I_ =] 一 国豳 二_～ ～ 圈 豳 二二== 圉国图园==二= 一圈囫 翻 ．==_-_二 维普资讯 http://www.cqvip.com 1996年第 j期 日 用 化 学 工 业 500 300 l00 O 表面活性剂 瞠 8 玉米朊试聩——依照卡斯特纳和 福罗斯奇法的阴离子表面活性剂 NLS NLES SB SBS SBL SBR 表面活性剂 图 9 玉米耽试验—— 阴离子表面活性 荆 通常认为玉米朊试验 比粘膜相容性试验与皮肤 的关系更 为明显 这可通过 比较 SB与 SBS的差别得 到 ：SBS对皮肤的相容性 比 SB好得多，在皮肤粗糙 度方面亦是如此。 3．2．3 pH值的变化 用增加 pH的方法 ，表面活性剂分子与蛋白质结 构的相互变化可用 肉眼观察到。显示了与其它方法一 致的结果 。 表面括性剂 图 l0 特定的pH增加——阴离子表面活性荆(依照 1 d) 4 活体试验与间接试管试驻数据的相关性 卡斯特纳和福罗斯奇(7)的一个很重要的工作是 把实验室试验结果与动物试验结果关联起来。纵观这 些方法，两个系列有很好的相关性。已经检验了动物 试验结果和实验室试验的结果对人类皮肤的相容性 。 玉米朊试验结果最相近于人类皮肤的相容性(相关系 数 0．79)。 国外来稿 表面活性荆 图 II 用玉米朊试验皮肤 ．相容性的相关性 M IUl— R f“： 图 I2 按 PAPE等人(16)红血细胞(RBc)试验法 ． 拈膜相容性的相关性 5 应用试验结果 皮肤病学试验只是应用的一个方面。实际上，其 它应用还包括作为有效去脂，去污的活性剂以及作为 另一应用的起泡剂，因而泡沫力和去污能力是非常重 要 的。 5．1 起泡 表面活性剂 图13 拈膜相骞性5 与红血细胞试验的相关性 泡沫高度(111nl 一 HL$ ■ Ls NI-~ 自日3 3 sb a c^ PB c^¨ c MR 表面活性剂 胆1 d 阴离子表面活性荆的起泡性 由此可认识到表面活性剂之间存在极大差异 尤 其是长碳链磺基琥珀酸盐(SBR，SPS)与相应的甜菜 ·45 - 维普资讯 http://www.cqvip.com 国外来稿 温志拯等：脂肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀敢单醣盐的台戚与分析 碱(AMR)的起泡性有相当大的差别。 5．2 去污力 一 砦表面活性剂的去污能力示于图 15中。 污染去 裤 ( ) I 图 l5 表面活性剂在标准污布上的去污力 我们对 织物 洗涤的结果并不是 全部 能与采用 SCHRADER对人类皮肤洗涤得到的结果关联起来 (图 1 6)。但是 ，我们可以说 ，很温和的表面活性剂也 会具备 良好的洗涤效果。 去污力( ) 表面活性剂 圈 16 表面活一l生剂的 SCHRADER去污力 6 应用与皮肤学行为之间的关联 要对洗涤行为(在固体纤维上)与 由红血细胞试 验得出的皮肤学行为进行线性关联是不可能。这一事 实示于图 17。 I D恤 圈 17 去污力与红血细】I包(RBC)试验的关联性 7 表面活性剂混舍物配方的开发 7．1 表面活性剂混合物的影响 单个表面活性剂的技术数据是评价表面活性剂 · 46· 混合体的温和性的一个重要基础。但是 ，了解主表面 活性剂(去污)与辅表面活剂或其它添加物 (考虑改善 相容性)之间的相互作用的影响也是重要的。可以说， 表面活性剂混合物不是简单地用来改善相容性 ，大多 数情况下还可发生协同效应。 这一事实可通过 DRAIZE数据和 RB$数据得 到证 实 Par!of CADA( ) 【Ij l8 5 lI桂醚虢畦钠／两性二乙醚盐的 DRAIZE粘膜相 窑l生 的 DRAIZE拈雅 柏t性 面对动物试验禁令的颁布，当今唯有采用实验室方法 来估计不同表面活性剂及其它添加剂与最近证实的 关联性对相容性结果的影响。这样的估计被认为是已 经 足够 了。 Parl IJf EFP( ) 圈 20 2％NLES／EFp(．~ 17) DRAIZE拈膜相客性 图 22 月桂醚硫酸钠／SBCS的红血 细胞 试验 (来稿 缺图)。 一 一 一 一 厂 维普资讯 http://www.cqvip.com 1996年第 5期 日 用 化 Par：l·f(’API}( ， 雎 21 珂桂醚硫酸钠 cAPB的红血细胞试验 人们已知的非离子表面活性剂对表面活性剂混 合体相容性具有正的效应这一事实，也可以通过对一 个配方实例进行红血细胞试验予以证明。已经对下列 混合物进行了试验 影响 用很温和的表面活性剂不仅可能改善相容性 ，而 且与从甜菜中提取出的天然甜菜碱结合能产生更好 的相容性。在某些情况下，可能将一个配方温和性评 价从“刺激”降为下一级的“中等刺激”。下列配方试验 结果见图24。 NLS SBS CAPB 非离子 水 至 100 没有甜菜碱 谐有3．5 甜菜碱 配 7．2 配 方田2{ 红血细胞(RBcj试验——甜暮碱的 畸 至此，前所述及的信息应能被应用于配方，借助 于 RSC数据，可以证明，按照通常评价可以达到 的好 的分类方法 ，通过结合使用表面活性剂及其助 剂 ，要想改进产品的相容性是完全可能的。 一 个温和性婴儿香波的开发实例已得到证明： 配方 3 配方 4 配方 5 配方 6 BL ii．5 li．5 ADA 5．0 5．0 5．0 10．0 Bs 5．0 9．5 BCS 9．5 IO 0 BLA i 0 i．0 S80 6．0 i 0 水 至 iO0．0 至 100．0 至 i00．0 至 i0 D_0 8 评价与 如前所示 ，温性表面活性剂是可以得到 的，且产 品的其它性能并未被减弱。皮肤病学评价可以证 明 “温性”与否。所谓“温性”亦即皮肤兼容性主要通过下 列特性来测定 ；分子大小；离子基团的极性 ；离子性 ； 分子中亲油基团的链长 在当前高浓缩产品配方中，如果采用烷基硫酸盐 或烷基醚硫酸盐作为主表面活性剂 ，要增加配方的温 和性是很困难的。因此须使用很温和并有效的表面活 性剂。这些方面的要求，一种基于柠檬酸 (PEG一5月 桂基柠檬酸磺基琥珀酸二钠)的磺基琥珀酸盐表面活 性剂．由于它具备 良好皮肤学及应用特性 ，而可被应 用于温和性配方产品中。 · 47 · 维普资讯 http://www.cqvip.com