由在有机基质中的被取代的羟基磷灰石组成的物理太阳能过滤器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于防止免受太阳辐射影响的组合物，该组合物由有机基质，优选地明胶，和羟基磷灰石纳米颗粒组成，该羟基磷灰石纳米颗粒通过用钛取代部分磷并且用铁取代部分钙而被改性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由在有机基质中的被取代的羟基磷灰石组成的物理太阳能过滤器专利
本专利技术涉及一种物理太阳能过滤器(physicalsolarfilter)，所述物理太阳能过滤器由在由生物相容性聚合物组成的有机基质中被钛离子和/或铁离子取代的羟基磷灰石的颗粒形成。现有技术已知，太阳辐射，尤其是这些辐射光谱中的紫外(UV)组分，是多种类型的光化学降解的原因。这些可能包括油漆、织物和塑料涂层的褪色和老化，但最重要的是人类皮肤组织的改变，潜在地直至皮肤癌的发作；对UV射线的严重和长期暴露实际上可以导致晒伤、光老化、光免疫抑制和光致癌性(photocarcinogenity)，这些对于年轻人以及特别地儿童是极受关注的。UV辐射包括在100nm至400nm之间的波长的光谱的部分，其进一步被分为UVC(100nm-290nm)、UVB(290nm-320nm)和UVA(320nm-400nm)。UVC辐射暴露几乎没有实际的兴趣，因为低于290nm的波长被臭氧层吸收并且不会到达地球表面，而对UVA和UVB的暴露被认为是不可避免的。为了防止或减轻UV射线暴露的负面影响，可以使用所谓的太阳能过滤器，它是可以被涂抹于将被保护的部分上的流体组合物，并且包含能够减少到达相同部分的UV辐射的量的组分；由于这种特征，太阳能过滤器通常还被称为防晒剂。尽管如提及的，UV暴露可以导致制品和工业产品的降解，但在说明书的剩余部分，鉴于皮肤保护的重要性，将参考皮肤保护的应用；无论如何，应理解的是，本文描述的太阳能过滤器也可以应用于其他领域。太阳能过滤器可以被分为两个主要的类别：a)化学或生物过滤器，其中光保护中的活性组分是能够吸收UV射线的有机分子；和b)物理或无机UV过滤器，包括反射辐射的物理屏障。在化学光保护组分中，更广泛地使用的组分是化合物1-(4-甲氧基苯基)-3-(4-叔丁基苯基)-丙烷-1,3-二酮，通常通过使用丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷(methoxydibenzoylmethanebutyl)或阿伏苯宗的名称来表示，而在具有物理活性的化合物中，特别地TiO2和ZnO可以被提及。然而，目前市场上的太阳能过滤器不能免除关键问题；关于它们的用途所讨论的要点涉及它们的组分和它们在环境中的分布的影响，以及它们暴露于阳光后的降解和降解产物的影响。例如，研究了对皮肤的影响(例如，刺激和致敏)以及霜剂组分的皮肤渗透；化学UV过滤器的雌激素作用；通过UV辐射暴露的光催化活性和光降解；以及由过度使用防晒剂造成的维生素D缺乏，维生素D缺乏导致皮肤对UV辐射的不充分吸收。光催化活性(上文提及的第三点)是任何太阳能保护的不希望的特征，因为它可能导致自由基和其他反应性物质的产生，所述自由基和反应性物质本身可以是与暴露于UV射线相关的一些健康问题的原因；在这方面，参见例如，M.E.Burnett等人的文章“CurrentSunscreenControversies:ACriticalReview”,PhotodermatologyPhotoimmunologyandPhotomedicine,2011,27(6):58–67。这种缺点不仅与已知会经历光降解的化学UV过滤器例如含有作为活性成分的化合物阿伏苯宗的化学UV过滤器有关，而且还尤其与含有TiO2、SiO2、FexOy、MgxOy、ZnO的纳米颗粒的物理UV过滤器的使用有关。发现使用呈纳米颗粒形式的这些化合物提高了其有效性，导致较大的光保护作用，然而同时可能引起与这些矿物在UV-可见光下的光催化性质以及它们被充分证明的通过UV辐射暴露产生反应性自由基的能力相关的安全问题。此外，由于物理防晒剂的使用越来越多，最近在环境中，尤其在沿海水域，已经检测到TiO2和ZnO的纳米颗粒的浓度越来越高。ZnO纳米颗粒在宽范围的分类群内的水生物种和陆生物种两者中都具有生态毒理学作用(ecotoxicologicaleffect)，并且在自然环境中超过一定的浓度水平时，它们可能对环境生物群(environmentalbiota)产生重大风险；参见例如，H.Ma等人的文章"EcotoxicityofmanufacturedZnOnanoparticles–Areview",EnvironmentalPollution,2013,172,76-85。与ZnO相比，TiO2纳米颗粒似乎对海洋浮游植物显示较低水平的毒性，尽管发现它们对藻类和水蚤具有生态毒性作用(ecotoxiceffect)。与使用基于无机纳米颗粒的UV过滤器有关的另一个问题涉及在局部应用防晒剂后无机纳米颗粒的表皮渗透。角质层被证明是防止ZnO和TiO2纳米颗粒进入健康皮肤的较深层的有效屏障，但是在受损皮肤或患病皮肤的情况下观察到较高程度的渗透。此外，一些研究显示，用于防止防晒剂中的任何不希望的白化作用的微粉化形式的二氧化钛和氧化锌(通过将颗粒的尺寸减小到纳米的数量级，允许屏蔽(screening)低波长辐射例如UV光，但不屏蔽可见光)，可以导致物理过滤器在表皮的最内层的增加的渗透，其中它可以引发氧化应激反应，导致胶原的消耗、光老化和光致癌性；在这方面，参见例如，JianhongWu等人的文章“ToxicityandpenetrationofTiO2nanoparticlesinairlessmiceandporcineskinaftersubchronicdermalexposure”,Toxicologyletters191(2009)1-8。因此，由在物理UV过滤器中使用TiO2和ZnO纳米颗粒引起的主要关注与它们潜在的光毒性和它们的渗透性相关，导致在人类和其他生物体中的系统性和生物积累的效果。因此，具有对于没有上文概述的缺点的防晒剂的活性组分的需求，或在任何情况下，相对于目前使用的材料在较小程度上展现出所述缺点的需求，仍然在本领域中被感受到。本专利技术的目的是提供一种用于在太阳能过滤器中使用的光活性材料，所述光活性材料具有降低的光毒性和皮肤渗透性特征。专利技术概述此目的使用本专利技术来实现，在其第一方面，本专利技术涉及组合物，所述组合物包含由聚合物分子形成的有机基质，在所述聚合物分子上连接有被钛离子和/或铁离子取代的羟基磷灰石的纳米颗粒，其中磷被钛以相对于磷的8％和50％原子之间的量部分地替代，和/或其中钙被铁以相对于钙的2％和40％原子之间的量部分地替代，并且其中有机基质的量按重量计在5％和60％之间并且被取代的羟基磷灰石的量按重量计在35％和90％之间，其余部分由水构成。在其第二方面，本专利技术涉及用于获得所述组合物的工艺。附图简述图1显示本专利技术的组合物的各种样品的电子显微镜显微照片。图2显示本专利技术的组合物的三个样品的粉末x射线衍射光谱。图3A和图3B分别显示本专利技术的组合物样品的UV-可见光的反射光谱和吸收光谱。专利技术详述参考附图，在下文详细描述本专利技术。羟基磷灰石是式Ca5(PO4)3(OH)的化合物，通常也被报告为二聚体Ca10(PO4)6(OH)2，它反映了在晶体的单位晶胞中的两个基本单元的存在。该化合物作为矿物天然地存在(其中羟基离子可以被氯离子、氟离子或碳酸根离子部分地取代)，并且还是人类骨和动物骨的矿物成分。该化合物在文献中还通过来自羟基磷灰石(hydroxyapa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制备物理太阳能过滤器的组合物，包含由聚合物分子形成的有机基质，在所述聚合物分子上连接有被钛离子和/或铁离子取代的羟基磷灰石的纳米颗粒，其中磷被钛以相对于磷的8％和50％原子之间的量部分地替代，和/或其中钙被铁以相对于钙的2％和40％原子之间的量部分地替代，并且其中所述有机基质的量按重量计在5％和60％之间并且被取代的羟基磷灰石的量按重量计在35％和90％之间，其余部分由水构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.07 IT 1020160000236141.用于制备物理太阳能过滤器的组合物，包含由聚合物分子形成的有机基质，在所述聚合物分子上连接有被钛离子和/或铁离子取代的羟基磷灰石的纳米颗粒，其中磷被钛以相对于磷的8％和50％原子之间的量部分地替代，和/或其中钙被铁以相对于钙的2％和40％原子之间的量部分地替代，并且其中所述有机基质的量按重量计在5％和60％之间并且被取代的羟基磷灰石的量按重量计在35％和90％之间，其余部分由水构成。2.根据权利要求1所述的组合物，其中构成所述有机基质的化合物选自聚乳酸、胶原、海藻酸钠、聚乙二醇(PEG)、壳聚糖、固体脂质颗粒(SLP)和明胶。3.根据权利要求1或2中任一项所述的组合物，其中所述羟基磷灰石颗粒具有在10nm和200nm之间的尺寸。4.用于制备根据权利要求1至3中任一项所述的组合物的工艺，所述工艺包括以下步骤：a)制备包含钙的前体和至少一种铁(II)盐的前体和至少一种铁(III)盐的前体的水溶液；b)制备钛前体的水醇溶液；c)制备水溶性磷化合物的水溶液，所述水溶液包含所述有机基质的成分；d)将所述钛的前体的溶液和磷化合物/有机基质的溶液同时且缓慢地加入到包含所述钙的前体的溶液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·坦皮埃里，M·桑缀，S·斯普里奥，
申请(专利权)人：意大利国家研究委员会，
类型：发明
国别省市：意大利,IT