一类聚谷氨酸防晒肽及其制备方法

技术领域

本发明属于防晒化妆品技术领域，具体涉及一类聚谷氨酸防晒肽及其制备方法。

背景技术

长时间暴露在太阳及紫外线辐射下，会对皮肤造成很多不良影响，如晒伤、晒黑、老化，甚至会导致皮肤癌。经常使用防晒剂，可以帮助皮肤减轻或暂时防止太阳光及紫外线辐射的侵害。现有的商用防晒剂主要有物理防晒剂和化学防晒剂两种，其中物理防晒剂主要有氧化锌、二氧化钛等，化学防晒剂品类较多，如阿伏苯宗、天来施M、奥克立林、麦色滤SX、胡莫柳酯等。这些防晒剂已被广泛应用至紫外线防护中，在短波紫外线(280～315nm)区域和长波紫外线(315～400nm)区域具有强烈而广泛的吸收/散射。

尽管宽光谱覆盖问题已经得到很好的发展，但物理防晒剂已显示出增强活性氧生成的能力，这可能导致组织的氧化应激或脱氧核糖核酸损伤，而化学防晒剂也存在光降解、皮肤渗透等引起的潜在毒性和内分泌干扰等问题。基于生物粘合剂或凝胶体系的新型防晒产品，植物防晒剂或生物工程类防晒剂也或多或少存在一些问题。因此开发一种兼具小分子防晒剂优势，又安全可靠的大分子防晒剂显得尤为必要。

聚谷氨酸(聚-γ-谷氨酸，英文poly-γ-glutamic acid，简称γ-PGA或PGA)是自然界中微生物发酵产生的水溶性多聚氨基酸，它是一种生物降解，不含毒性的生物高分子。纳豆是一种日本人经常食用的传统黄豆发酵食品，γ–PGA是组成纳豆粘性胶体的主要成份，具有促进矿物质吸收的作用，日本已将γ–PGA其列入促进矿物质吸收的保健成份表。γ-PGA特殊的分子结构，使其具有极强的保湿能力，添加γ-PGA于化妆品或保养品中，能有效地增加皮肤的保湿能力，促进皮肤健康。与公认的最具保湿能力的透明质酸(Hyaluronicacid,HA)相比，γ–PGA的保湿效果竟然超出其效果的2～3倍，为新一代的生物科技保湿成份。

发明内容

本发明的目的是提供一类聚谷氨酸防晒肽及其制备方法，该类防晒肽(包括α-聚谷氨酸及γ-聚谷氨酸)通过聚谷氨酸和各种小分子紫外吸收剂在缩合剂、添加剂或催化剂等作用下，发生缩合反应或酯化反应获得。

本发明聚谷氨酸防晒肽的结构式如式A或式B所示：

式A为α-聚谷氨酸防晒肽；式B为γ-聚谷氨酸防晒肽；式中，n表示2以上的自然数，x/n值为0.1～1；R表示含有伯胺结构的小分子紫外吸收剂的脱氢残基或具有裸露羟基或裸露酚羟基结构的小分子紫外吸收剂的脱氢残基，具体如对氨基苯甲酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、对氨基苯甲酸乙酯等任意一种含有伯胺结构的小分子紫外吸收剂的脱氢残基；或邻羟基苯甲酸苯酯、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮、胡莫柳酯、水杨酸-2-乙基己基酯、苯并三唑基十二烷基-p-甲酚、二苯酮-1、羟异己基-3-环己烯基甲醛、杨梅素、2-(2-羟基-4-甲氧基苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪、2-(2,4-二羟苯基)-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2,2',4,4'-四羟基二苯甲酮、2-(5-叔丁基-2-羟苯基)苯并三唑等任意一种具有裸露羟基或酚羟基结构的小分子紫外吸收剂的脱氢残基。

本发明聚谷氨酸防晒肽的制备方法包含下述步骤：

(1)将α-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸溶解于溶剂A中，在0～10℃条件下加入缩合剂和添加剂或催化剂，自然升至室温，搅拌活化反应；

(2)将含有伯胺结构的小分子紫外吸收剂加入溶剂B中，并加入碱，搅拌至完全溶解；或将具有裸露羟基或裸露酚羟基结构的小分子紫外吸收剂加入溶剂B中，搅拌至完全溶解；

(3)将步骤(2)的溶液滴加入步骤(1)活化后的溶液中，滴加完后，室温搅拌进行缩合反应或酯化反应；

(4)将步骤(3)的反应液进行除杂纯化后，冷冻干燥获得聚谷氨酸防晒肽。

上述步骤(2)中，所述含有伯胺结构的小分子紫外吸收剂优选对氨基苯甲酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、对氨基苯甲酸乙酯等中任意一种；所述具有裸露羟基或裸露酚羟基结构的小分子紫外吸收剂优选邻羟基苯甲酸苯酯、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮、胡莫柳酯、水杨酸-2-乙基己基酯、苯并三唑基十二烷基-p-甲酚、二苯酮-1、羟异己基-3-环己烯基甲醛、杨梅素、2-(2-羟基-4-甲氧基苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪、2-(2,4-二羟苯基)-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2,2',4,4'-四羟基二苯甲酮、2-(5-叔丁基-2-羟苯基)苯并三唑等中任意一种。

上述缩合反应为无水体系时，所述溶剂A和溶剂B分别为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中任意一种或两种以上的混合液，溶剂A和溶剂B可以相同也可以不同；所述缩合剂为二环己基碳二亚胺、N,N'-二异丙基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺中任意一种，所述添加剂为1-羟基苯并三唑、N-羟基琥珀酰亚胺、2-肟氰基乙酸乙酯中任意一种，所述碱为三乙胺、N,N-二异丙基乙胺中任意一种，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶。

上述缩合反应为含水体系时，所述溶剂A和溶剂B分别为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中至少一种与去离子水体积比为0～1:1的混合液，所述缩合剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，所述添加剂为N-羟基琥珀酰亚胺，所述碱为氢氧化钠、碳酸钠中任意一种，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶。

上述步骤(1)中，所述α-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸以单体计与缩合剂、添加剂、催化剂的摩尔比为1:1～3:1～3:0.001～0.05，所述活化反应的时间为2～8h。

上述步骤(2)中，优选所述含有伯胺结构的小分子紫外吸收剂与碱的摩尔比为1:1～3。

上述步骤(3)中，所述α-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸以单体计与小分子紫外吸收剂的摩尔比为1:0.1～2，缩合反应时间为17～22h。

上述步骤(4)中，所述除杂纯化的方法为：将反应液转移至截留分子量为1kD～5kD的透析袋中，透析2～3天，其中所用透析液为乙醇、去离子水中任意一种或两者的混合液。

上述步骤(4)中，所述除杂纯化的方法还可以为：将反应液加入乙醇、去离子水中任意一种或两者的混合液中结晶，或加入异丙醇、乙酸乙酯、乙醚任意一种中结晶，离心或过滤。

本发明的有益效果如下：

本发明的聚谷氨酸防晒肽不会被皮肤渗透吸收，克服了目前市场普遍使用的小分子防晒剂易透皮吸收造成潜在毒性的缺陷，提高了防晒产品的安全性，是现有小分子防晒剂良好的取代物，适用于防晒化妆品领域。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案进一步详细描述，以下实施例仅是对本发明的进一步说明，但不限制本发明的保护范围。

实施例1

1、将1mmol(以单体计)γ-聚谷氨酸(分子量约50000)加入5mL二甲基亚砜中，搅拌溶解后，在0～10℃条件下加入1.5mmol N,N'-二异丙基碳二亚胺及1.5mmol 2-肟氰基乙酸乙酯，自然升至室温，搅拌活化反应6h；

2、将1.5mmol对氨基苯甲酸加入10mL二甲基亚砜中，并加入2.0mmol三乙胺，搅拌至完全溶解；

3、将步骤2的溶液滴加入步骤1活化后的溶液中，滴加完后，室温搅拌反应18h；

4、将步骤3的反应液转入截留分子量为5KD的透析袋中，用乙醇与去离子水体积比1：1的透析液透析四次，约透析2～3天；将透析后的溶液转入西林瓶中，冷冻干燥得到γ-聚谷氨酸-对氨基苯甲酸(PGA-BJS)防晒肽，产率为65％，结合率100％，结构式如下：

其中，n＝380～400。

PGA-BJS样品经核磁表征，12.39ppm处γ-聚谷氨酸α羧基的氢消失，12.71ppm处出现对氨基苯甲酸羧基上的氢，其他所有位置的氢与γ-聚谷氨酸及对氨基苯甲酸中该位置的氢一一对应；表明对氨基苯甲酸成功连接到γ-聚谷氨酸上，PGA-BJS结构正确。

实施例2

本实施例的步骤1中，用等体积四氢呋喃替换实施例1步骤1中的二甲基亚砜，用等摩尔1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺替换实施例1步骤1中的N,N'-二异丙基碳二亚胺，其他步骤与实施例1相同，得到PGA-BJS防晒肽，产率为55％，结合率100％。

实施例3

1、将1mmol(以单体计)γ-聚谷氨酸(分子量约50000)加入5mL二甲基亚砜中，搅拌溶解后，在0～10℃条件下加入1.5mmol 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺及1.5mmol1-羟基苯并三唑，自然升至室温，搅拌活化反应6h；

2、将1mmol对氨基苯甲酸加入10mL二甲基亚砜/去离子水＝1:1溶液中，并加入3.0mmol氢氧化钠，搅拌至完全溶解；

3、将步骤2的溶液滴加入步骤1活化后的溶液中，滴加完后，室温搅拌反应18h；

4、将步骤3的反应液转入截留分子量为5KD的透析袋中，用乙醇与去离子水体积比1：1的透析液透析四次，约透析2～3天；将透析后的溶液转入西林瓶中，冷冻干燥得到PGA-BJS防晒肽，产率为71％，结合率100％。

实施例4

本实施例的步骤2中，用等体积N,N-二甲基甲酰胺替换实施例3步骤2中的二甲基亚砜，用等摩尔碳酸钠替换实施例3步骤2中的氢氧化钠，将实施例3步骤2中的对氨基苯甲酸摩尔量提升为2mmol，其他步骤与实施例3相同，得到PGA-BJS防晒肽，产率为60％，结合率100％。

实施例5

本实施例的步骤1中，用等摩尔(以单体计)α-聚谷氨酸(n＝25)替换实施例1步骤1中的γ-聚谷氨酸(分子量约50000)，其他步骤与实施例1相同，得到α-聚谷氨酸-对氨基苯甲酸防晒肽-25(α-PGA-BJS-25)，产率为82％，结合率100％，结构式如下：

α-PGA-BJS-25经质谱检测，分子量为6612.5，与理论分子量6610.1吻合，结构正确。

实施例6

1、将1mmol(以单体计)γ-聚谷氨酸(分子量约50000)加入5mL二甲基亚砜中，搅拌溶解后，在0～10℃条件下加入1.5mmol N,N'-二异丙基碳二亚胺及1.5mmol 2-肟氰基乙酸乙酯，自然升至室温，搅拌活化反应6h；

2、将0.1mmol对氨基苯甲酸加入1mL二甲基亚砜中，并加入2.0mmol三乙胺，搅拌至完全溶解；

3、将步骤2的溶液滴加入步骤1活化后的溶液中，滴加完后，室温搅拌反应18h；

4、将步骤3的反应液转入截留分子量为5KD的透析袋中，用乙醇与去离子水体积比1：1的透析液透析四次，约透析2～3天；将透析后的溶液转入西林瓶中，冷冻干燥得到γ-聚谷氨酸-对氨基苯甲酸(PGA-BJS-10)防晒肽，产率为65％，结合率10％，结构式如下：

其中n＝380～400，x/n＝0.1。

PGA-BJS-10样品经核磁表征，12.39ppm处有γ-聚谷氨酸α羧基的氢，12.71ppm处出现对氨基苯甲酸羧基上的氢，其他所有位置的氢与γ-聚谷氨酸及对氨基苯甲酸中该位置的氢一一对应；表明对氨基苯甲酸成功连接到γ-聚谷氨酸上，且为部分位置连接，PGA-BJS-10结构正确。

实施例7

本实施例的步骤2中，将对氨基苯甲酸摩尔量增加至0.3mmol、0.6mmol，所用溶剂同比例增加，其他步骤与实施例6相同，分别得到结合率为30％、60％的PGA-BJS防晒肽。

实施例8

本实施例的步骤1中，用等摩尔(以单体计)α-聚谷氨酸(n＝25)替换实施例6步骤1中的γ-聚谷氨酸(分子量约50000)，将实施例6步骤2中的对氨基苯甲酸摩尔量提升为0.2mmol，其他步骤与实施例6相同，得到α-聚谷氨酸-对氨基苯甲酸防晒肽(α-PGA-BJS-25-20)，产率为82％，结合率20％，结构式如下：

α-PGA-BJS-25-20经质谱检测，分子量为4091.8，与理论分子量4091吻合，结构正确。

在上述实施例1～8中的步骤2中，分别用色氨酸替换对氨基苯甲酸，其他步骤与相应实施例相同，相应的得到α-聚谷氨酸-色氨酸(α-PGA-W)及γ-聚谷氨酸-色氨酸(PGA-W)防晒肽。

实施例9

1、将1mmol(以单体计)γ-聚谷氨酸(分子量约50000)加入5mL二甲基亚砜中，搅拌溶解后，在0～10℃条件下加入1.5mmol N,N'-二异丙基碳二亚胺及1.5mmol 2-肟氰基乙酸乙酯，自然升至室温，搅拌活化反应6h；

2、将1.5mmol水杨酸-2-乙基己酯加入10mL二甲基亚砜中，搅拌至完全溶解；

3、将步骤2的溶液滴加入步骤1活化后的溶液中，滴加完后，室温搅拌反应18h；

4、将步骤3的反应液转入截留分子量为5KD的透析袋中，用乙醇与去离子水体积比1：1的透析液透析四次，约透析2～3天；将透析后的溶液转入西林瓶中，冷冻干燥得到γ-聚谷氨酸-水杨酸-2-乙基己酯(PGA-SYS)防晒肽，产率为60％,结合率100％，结构式如下：

其中，n＝380～400。

PGA-SYS样品经核磁表征，12.39ppm处γ-聚谷氨酸α羧基的氢消失，7.18ppm、7.74ppm处出现水杨酸-2-乙基己酯苯环上各位置氢，其他所有位置的氢与γ-聚谷氨酸及水杨酸-2-乙基己酯中该位置的氢一一对应；表明水杨酸-2-乙基己酯成功连接到γ-聚谷氨酸上，PGA-SYS结构正确。

实施例10

本实施例的步骤1中，用等体积去离子水替换实施例9步骤1中的二甲基亚砜，用等摩尔1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺替换实施例9步骤1中的N,N'-二异丙基碳二亚胺，用等摩尔N-羟基琥珀酰亚胺替换实施例9步骤1中的2-肟氰基乙酸乙酯，其他步骤与实施例9相同，得到PGA-SYS防晒肽，产率为62％，结合率100％。

实施例11

1、将1mmol(以单体计)γ-聚谷氨酸(分子量约50000)加入5mL去离子水中，搅拌溶解后，在0～10℃条件下加入1.5mmol 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺及0.05mmol4-二甲氨基吡啶，自然升至室温，搅拌活化反应6h；

2、将1.5mmol水杨酸-2-乙基己酯加入10mLN,N-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解；

3、将步骤2的溶液滴加入步骤1活化后的溶液中，室温搅拌反应18h；

4、将步骤3的反应液转入截留分子量为5KD的透析袋中，用乙醇与去离子水体积比1：1的透析液透析四次，约透析2～3天；将透析后的溶液转入西林瓶中，冷冻干燥得到PGA-SYS防晒肽，产率为68％，结合率100％。

实施例12

本实施例的步骤1中，用等摩尔(以单体计)α-聚谷氨酸(n＝25)替换实施例11步骤1中的γ-聚谷氨酸(以单体计)，其他步骤与实施例11相同，得到α-PGA-SYS-25，产率为75％，结合率100％，结构式如下：

α-PGA-SYS-25经质谱检测，分子量为9536.9，与理论分子量9535.3吻合，结构正确。

实施例13

1、将1mmol(以单体计)γ-聚谷氨酸(分子量约50000)加入5mL二甲基亚砜中，搅拌溶解后，在0～10℃条件下加入1.5mmol N,N'-二异丙基碳二亚胺及1.5mmol 2-肟氰基乙酸乙酯，自然升至室温，搅拌活化反应6h；

2、将0.2mmol水杨酸-2-乙基己酯加入1mL二甲基亚砜中，搅拌至完全溶解；

3、将步骤2的溶液滴加入步骤1活化后的溶液中，室温搅拌反应18h；

4、将步骤3的反应液转入截留分子量为5KD的透析袋中，用乙醇与去离子水体积比1：1的透析液透析四次，约透析2～3天；将透析后的溶液转入西林瓶中，冷冻干燥得到γ-聚谷氨酸-水杨酸-2-乙基己酯(PGA-SYS-20)防晒肽，产率为50％，结合率20％，结构式如下：

其中，x/n＝0.2，n＝380～400。

PGA-SYS-20样品经核磁表征，12.39ppm处存在γ-聚谷氨酸α羧基的氢，7.18ppm、7.74ppm处出现水杨酸-2-乙基己酯苯环上各位置氢，其他所有位置的氢与γ-聚谷氨酸及水杨酸-2-乙基己酯中该位置的氢一一对应；表明水杨酸-2-乙基己酯成功连接到γ-聚谷氨酸上，且为部分连接，PGA-SYS-20结构正确。

实施例14

本实施例的步骤1中，用等摩尔(以单体计)α-聚谷氨酸(n＝25)替换实施例13步骤1中的γ-聚谷氨酸(分子量约50000)，其他步骤与实施例13相同，得到α-PGA-SYS-25-20，产率为82％，结合率20％，结构式如下：

其中，x/n＝0.2，n＝25。

α-PGA-SYS-25-20经质谱检测，分子量为4658.6，与理论分子量4675.3吻合，结构正确。

实施例15

本实施例的步骤2中，将水杨酸-2-乙基己酯增加至0.5mmol、0.8mmol，所用溶剂同比例增加，其他步骤与实施例13相同，分别得到结合率为50％、80％的PGA-SYS防晒肽。

实施例16

本实施例的步骤1中，用等摩尔(以单体计)其他聚合度的α-聚谷氨酸替换α-聚谷氨酸(n＝25)，本实施例的步骤2中，将水杨酸-2-乙基己酯增加至0.5mmol、0.8mmol，所用溶剂同比例增加，其他步骤与实施例14相同，分别得到其他分子量、结合率的α-PGA-SYS防晒肽。

在上述实施例9～16中的步骤2中，分别用邻羟基苯甲酸苯酯、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮、胡莫柳酯、苯并三唑基十二烷基-p-甲酚、二苯酮-1、羟异己基-3-环己烯基甲醛、杨梅素、2-(2-羟基-4-甲氧基苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪、2-(2,4-二羟苯基)-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2,2',4,4'-四羟基二苯甲酮、2-(5-叔丁基-2-羟苯基)苯并三唑替换水杨酸-2-乙基己基酯，其他步骤与相应实施例相同，可得到相应的聚谷氨酸防晒肽。

为了证明本发明的有益效果，将本发明实施例1制备的PGA-BJS防晒肽、实施例8制备的α-PGA-BJS-25-20防晒肽、实施例9制备的PGA-SYS防晒肽、实施例14制备的α-PGA-SYS-25-20防晒肽分别与对氨基苯甲酸、水杨酸-2-乙基己酯进行了分子量及紫外吸收性能对比，结果见表1。

表1

由表1可见，小分子防晒剂分子量为190～400，而本发明聚谷氨酸防晒肽的分子量均大于4000，不会造成皮肤渗透，克服了小分子防晒剂易透皮吸收造成潜在毒性的缺陷，提高了防晒产品的安全性；对比其紫外吸收范围，本发明聚谷氨酸防晒肽与小分子防晒剂紫外吸收范围基本相同，表明本发明聚谷氨酸防晒肽仍具有优越的防晒性能。