超分子化学,被公认为是21世纪化学发展的重要方向,它的提出使化学从分子层次扩展到超分子层次。
“超分子化学是研究两种以上的化学物种通过分子间力相互作用缔结而成的具有特定结构和功能的超分子体系的科学。”
离子配位键\\氢键\\π-π堆积作用\\静电作用\\疏水作用\\范德华力
超分子化学技术具有广泛的应用前景,已被用于在药物开发方面的研究与应用;光化学上的应用;识别作用(酶和受体选择性的根基)的应用;催化及模拟酶的分析应用以及日化和护肤领域应用等。
从超分子化学技术在药物开发中的应用研究中发现,药物活性分子(API)通常因含有各种官能团而具有不同的生物活性,
这些官能团利用氢键或者其它非共价键作用而与其它有机分子通过分子间的识别作用生成超分子化合物,
即药物共晶,在进行共晶研究时可按照所研究化合物的溶解特性、化学结构、药用疗效、靶向等有效筛选,从而有效改善药物本身的结晶性能,使药物的溶解度、生物利用度等性质得以改善。
阿司匹林超分子共晶
治疗痛风药物共晶
在医药领域的成功,同时也让研究者把目光投向了另一个千亿级别的市场——化妆品。
超分子化学技术在日化和护肤领域的应用,可以分别作为超分子原料(活性物)以及天然功效溶剂使用。
作为原料来说,其不仅可以提高一些难溶原料的配伍性,还能额外提升功效吸收性;
作为天然功效溶剂来说,不但能够萃取及稳定难溶活性成分,而且具有额外提升植提功效的效果。
在化妆品原料开发应用上,不同的原料之间可以通过分子间作用力进行分子自组装,形成一个新的集合体,得到的一种全新离子盐/共晶或离子液体原料,
利用分子间形成的氢键、静电引力和范德华力,加以计算模拟、设计自组装自发排列出有规律的结构稳定的多功效离子或共晶聚合体。
同时拥有两种及两种以上前驱体的功效,相互弥补,协同增效,起到 1+12 的效果。
国内,哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院教授张嘉恒与其创办的萱嘉生物,率先将超分子化学技术应用于化妆品领域。
从他们的研究成果来看,其超分子共晶原料采用前驱体均取自化妆品原料目录表中的天然活性成分,纯度高且杂质少。
通过自组装后能够促进化妆品功效成分的吸收、提高其生物利用度、降低前驱体原料的刺激性、增加功效成分的水溶性和稳定性。
三维超分子结构图
以萱嘉生物的超分子甜菜碱水杨酸共晶为例,从它的三维超分子结构图来看,
甜菜碱分子上的O作为氢键受体与水杨酸分子上作为氢键给体的的苯酚基团及羧基形成两处氢键,
分子中剩余的原子通过π-π堆积作用,自发排列出有规律的稳定三维立体结构,
组成结构稳定的多功效超分子共晶。这也是化妆品行业少有能说的清结构的超分子。
甜菜碱水杨酸复配物应用在祛痘类产品中,经过人体功效评价,其结果显示对痤疮丙酸杆菌有很好的抑制效果,0.5%就能起效,
对炎症通路上的IL-8/LI-1α/TNF-α/PEG2等具有明显的抑制作用,针对I/II型痘痘都具有一定的作用,还具有显著的控油效果。
同为药监局门下的化妆品,从技术上借鉴药物共晶的成果,或许将成为化妆品技术突破的“发力点”。
—— 可借鉴的“成果”