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(xù)申請。
本發(fā)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、老化和癌癥的原因。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(yán)重影響。但是，一些人因為工作的性質(zhì)而無法避免受陽光照射。另外，有些人自愿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，可以采用局部施用的制劑，制劑中含有至少一種物理阻擋劑，或是至少一種化學(xué)吸收劑，或是二者的結(jié)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(xué)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(jù)摻加到制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。
防曬制劑的效力一般是根據(jù)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(chǎn)生最小的紅斑所需的能量與未受保護的皮膚上產(chǎn)生同樣水平的紅斑所需的能量之比。
通常用于防曬制劑中的許多化學(xué)吸收劑和物理阻擋劑(以后稱作“紫外線吸收劑”)都有不利的毒性作用。因此，最好是減小防曬制劑中紫外線吸收劑的含量而又不降低其保護水平。
減少防曬制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(以后稱作“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(jù)稱水不溶性聚合物粒子是成膜的，外殼玻璃化溫度低于50℃，溶脹前的平均粒度為70-4500nm。Grollier指出，當(dāng)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(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)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占不揮發(fā)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波長范圍內(nèi)的紫外線吸收光譜，涂布量為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(fā)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波長范圍內(nèi)的紫外線吸收光譜，涂布量為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(fā)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波長范圍內(nèi)的紫外線吸收光譜，涂布量為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(fā)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波長范圍內(nèi)的紫外線吸收光譜，涂布量為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(fā)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(nèi)含有的中空膠乳粒子的大小(nm，X軸)的關(guān)系。中空膠乳粒子(作為固體)在組合物內(nèi)的加入量為不揮發(fā)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并咪唑磺酸。
本發(fā)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(fā)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占不揮發(fā)物總重約0.1-50％，最好是約1-20％的中空的膠乳粒子。這里所用的“紫外線”一詞包括UVA和UVB這兩種射線。
適用于本發(fā)明方法的膠乳粒子，其粒子大小用Brookhaven BI-90光子相關(guān)譜儀測定約為100-380nm，優(yōu)選約150-375nm，更優(yōu)選約190-350nm，最好是約251-325nm。
對于指定的粒子大小，最好是使膠乳粒子具有現(xiàn)有加工技術(shù)和粒子整體性所允許的最大空隙分?jǐn)?shù)。膠乳粒子所包含的空隙以空隙分?jǐn)?shù)約為0.1％-50％為宜，最好是約5-50％。空隙分?jǐn)?shù)是通過將稀分散體中的膠乳粒子經(jīng)離心密堆積后占據(jù)的體積與相同成分的無空隙粒子的體積相比測得的。
適用于本發(fā)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制得。
中空的膠乳粒子用例如序列乳液聚合等常規(guī)的聚合技術(shù)制得，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(nèi)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中公開的聚合方法制備。
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?？梢匀芜x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(gòu)成外殼的單體，以便使至少一個外殼中的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)高得足以支持膠乳粒子內(nèi)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于50℃為宜，優(yōu)選高于60℃，最好是高于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(yōu)選含有占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占核心的單體總重量約0.1-20％、優(yōu)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占核心單體總重量約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、丙烯酰氧基丙酸、(甲基)丙烯酰氧基丙酸、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(yōu)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)丙烯酰胺，(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)丙烯酸芐酯、(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。這里所用的“(甲基)丙烯酸”一詞是包括丙烯酸和甲基丙烯酸這兩者在內(nèi)的一般表示。
膠乳粒子的空隙優(yōu)選由核心用含有一種或多種揮發(fā)性組分的溶脹劑溶脹制得。溶脹劑透過外殼使核溶脹。溶脹劑的揮發(fā)性組分隨后可以通過將膠乳粒子干燥來去除，結(jié)果在膠乳粒子內(nèi)形成了空隙。溶脹劑最好是一種堿水溶液。可用于核心溶脹的堿水溶液包括氨、氫氧化銨、諸如氫氧化鈉等堿金屬氫氧化物或諸如三甲胺或三乙胺等揮發(fā)性胺。
中空的膠乳粒子可以在核心內(nèi)存在在溶脹劑的情況下加到組合物中。當(dāng)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(fā)性組分在組合物干燥時將被除掉。中空的膠乳粒子也可以在除掉了溶脹劑的揮發(fā)性組分之后加到組合物中。
除了中空的膠乳粒子之外，用本發(fā)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(chǎn)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(fā)物總重量的約0.1-15％。
本發(fā)明方法中使用的紫外線吸收劑是常規(guī)物質(zhì)。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、二梧酰三油酸酯、帶有二羥基丙酮的2-羥基-1，4-萘醌、2-苯基苯并咪唑-5-磺酸、亞芐基樟腦、Avobenzone、二氧化鈦和氧化鋅。
用本發(fā)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(guī)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(zhì)、乳化劑、潤膚劑、防水劑、油、穩(wěn)定劑、增稠劑、防腐劑、香料、著色劑、殺蟲劑或濕潤劑，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(zhì)、乳化劑、軟化劑、潤膚劑、油、穩(wěn)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(fā)明方法改進的組合物可以用于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發(fā)上，例如個人護理產(chǎn)品，包括化妝品、防曬劑和護發(fā)產(chǎn)品。另外，本發(fā)明的方法也可用于改進在植物、塑料和木材上的例如清漆形式的涂層的紫外吸收及保護作用。
本發(fā)明的方法可以用來改進透明的或加顏料的制劑的紫外吸收作用。如果需要的是例如防曬劑等透明的制劑，此方法特別合適，因為加入粒度小于約300nm的中空的膠乳粒子對白度無大影響。
本發(fā)明的方法使配制人員能提高指定的制劑的紫外線吸收度，或是減少制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(fā)明方法改進的組合物可以以涂布體積施加到皮膚上，例如，每平方厘米約0.5至4微升。
實施例在以下實施例中將詳細說明本發(fā)明的一些實施方案。在實施例中采用以下的縮寫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(shù)對于實施例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制劑中，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中所述的類似方法制備。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(dāng)量計)。中空膠乳粒子的最終粒子大小和空隙分?jǐn)?shù)列在表I中。
中空膠乳粒子的粒子大小用Brookhaven BI-90光子相關(guān)譜儀測定。
膠乳粒子的空隙百分?jǐn)?shù)用在“發(fā)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對于含有可用于本發(fā)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涂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。使用以下步驟制備三種組合物用于紫外線吸收測定對照組合物A不含中空的膠乳粒子或?qū)嵭牧Ｗ幼鳛樘砑觿?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)組合物是通過將占固體總重量5％的添加劑加到Tanning Re-search Laboratories制造的SPF為4的Hawaiian Tropic Dark Tan-ning Lotion(夏威夷熱帶曬黑涂劑)中制得的。在Hawaiian TropicDark Tanning Lotion中使用的紫外吸收物質(zhì)是對甲氧基肉桂酸2-乙基己酯和鄰氨基苯甲酸酯。
將制得的組合物以每平方英寸5、10、20和40微升(μl/in2)的用量涂在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。涂布量為5、10、20和40μl/in2時的譜圖分別示于圖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，每個涂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在每種涂布量上的紫外線吸收度也都提高。這些結(jié)果顯示，膠乳粒子內(nèi)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對于可用于本發(fā)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，所采用的步驟如下按照表II中列出的成分制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(shù)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，還制備了對照組合物，以后稱之為“對照物”。Rohm＆Haas公司的Aculyn22在組合物中起增調(diào)作用。Kathon CG也是Rohm＆Haas公司產(chǎn)品，它在試驗組合物中作為生物殺傷劑。Neo Heliopan Hydro是Haarmann&Reimer公司的一種紫外線吸收劑，化學(xué)成分為苯基苯并咪唑磺酸。
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操作軟件測定。SPF290分析儀測量出樣品在紫外線波長區(qū)域的紫外線吸收度，并且根據(jù)該紫外吸收譜計算出SPF值。采用以下的測定SPE的步驟。
對于每種試驗組合物，包括對照物在內(nèi)，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。使用一只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。將組合物在帶子上干燥20分鐘。
在試驗組合物干燥的同時，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。
干燥后，用SPF290分析儀在帶子試驗區(qū)域內(nèi)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復(fù)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(jù)以上步驟試驗的組合物的最終SPF值。表III對于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(shù)量的紫外線。表III中的數(shù)據(jù)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(dāng)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(quán)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占不揮發(fā)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(quán)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(quán)利要求1的方法，其中膠乳粒子的粒子大小為約150-375nm。
4.權(quán)利要求1的方法，其中膠乳粒子的粒子大小為約190-350nm。
5.權(quán)利要求1的方法，其中膠乳粒子的空隙分?jǐn)?shù)為約0.1-50％。
6.權(quán)利要求1的方法，其中膠乳粒子的空隙分?jǐn)?shù)為約5-50％。
7.權(quán)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、二梧酰三油酸酯、含有二羥基丙酮的2-羥基-1，4-萘醌、2-苯基苯并咪唑-5-磺酸、亞芐基樟腦、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占不揮發(fā)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(yōu)先權(quán)日1995年8月24日
發(fā)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