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纳米气泡科普

一篇科普,讲清楚纳米气泡为什么对护肤有好处


什么是纳米气泡?

 

1950年,爱泼斯坦-普莱塞特认为微米气泡的寿命在毫秒量级,纳米气泡的寿命则更短。所以微纳米级的气泡根本无法稳定存在。

 

1996年,中国科学院上海应用物理研究所胡钧研究团队在研究视紫红高分辨成像实验时偶然发现在云母表面上产生的类似纳米气泡的图像,随后,实验结果发表在2000年的Journal of Vacuum Science & Technology B科学杂志上。同年,日本京都大学的石田也在Langmuir期刊上发表了硅表面上的纳米气泡。自此纳米气泡在国际上引起了极大关注。


气泡研究领域一般把1000纳米(1微米)以下作为纳米气泡或微纳米气泡。纳米气泡的基本制造方法有四类,一是加减压法,二是机械旋切法,三是超声空化法,四是湍流管法。一般是将多种方法联合起来使用,可以获得比较好的效果1


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不同粒径的气泡与纳米气泡的稳定性对比


气泡是指液体内充满气体的空穴,大气泡一般会迅速上升到表面崩解,直径小于1000纳米的气泡也就是微纳米级的气泡上升速度非常慢,远低于布朗运动,整体上表现为不上升。虽然机制还未能被科学家完全掌握,但通过仪器观察到现象确实证明了微纳米级别的气泡能在液体中长时间稳定存在1


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不同粒径的气泡与纳米气泡液相中形态的对比


纳米气泡也符合纳米材料普遍规律,具有比表面积大的特点,这也是纳米气泡作为气液技术应该的重要基础。另外,纳米气泡还具有刚性大,表面有负电荷,浮力小,稳定性极好,长寿命等特点,这也是纳米气泡在各个领域得到有效应用的生物物理学基础1


纳米气泡科学界到底是怎么看的?


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超小纳米气泡抗氧化的Te机理

2023年,中国颗粒学会微纳气泡专业委员会公布了中国科学院上海高等研究院/上海应用物理研究所纳米气泡研究团队的一项研究成果,并得到了国家自然科学基金委、中科院的资助,制备出一种超小粒径纳米气泡,发现其能够在无还原剂添加的情况下可持续、无消耗地抑制自由基的氧化,并且效果明显2。

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由于反应体系中没有添加特殊的化学还原剂,超微细纳米气泡基材料的抗氧化能力可以在生物体系中安全使用,并可能在缓解包括人类在内的生物体的氧化应激方面找到其潜在应用。这种独特的纳米气泡抗氧化策略将在生物医学中有重要应用此外,我们的结果还为一些自然或功能水的健康效应的争议问题提供了新的科学观点,因为纳米气泡被认为在满足特定条件下的自然界中,是可以存在2


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Athanasios Ch. Mitropoulos2023年发表在Nanomaterials科学杂志上的The Effect of Nanobubbles on Transdermal Applications科研论文中提到使用纳米气泡(NBs)进行皮肤透皮给药的新方法。在去离子水中产生氧气NB,并使用它来生产含有透明质酸作为活性成分的化妆品制剂。纳米气泡使活性成分的效果和穿透力得到改善,并且NBs不会改变化妆品血清的pH值或FTIR光谱,表明无毒性3


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弗朗茨扩散细胞透皮吸收实验过程的研究

 

Lee Sung-Joo教授在2020年发表在Journal of the Korean Applied Science and Technology科学杂志上的A study on skin permeability enhancement of active substances in cosmetics using nanobubble technique科研论文中通过纳米气泡技术将3种不同分子量大小的护肤品功效性成分进行皮肤通透性增高的可能性分析。得出以下两点结论:

1. 确定了纳米泡可提高活性物的皮肤通透性效果。

2. 经过对化妆品中的3种活性物(烟酰胺(147.8%)、咖啡酸(249.6%)和麦麸皮提取物(190.6%))进行皮肤通透性增高的可能性分析,活性物分子量越小,皮肤通透性越大4

 

纳米气泡技术用在护肤品中的好处

 

1、增加活性物的经皮吸收

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2、伴随纳米气泡的产生,具有了抗氧化性。

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  纳米气泡与大健康应用

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参考文献:

1、TemesgenT, Bui TT, Han M, Kim TI, Park H. Micro and nanobubble technologies as a newhorizon for water-treatment techniques: A review. Adv Colloid Interface Sci.2017 Aug;246:40-51. doi: 10.1016/j.cis.2017.06.011. Epub 2017 Jun 27.

2、Zheng J, Qi J, Song S, et al. An antioxidation strategy based on ultra-small nanobubbles without exogenous antioxidants. Sci Rep. 2023;13(1):8455. Published 2023 May 25. doi:10.1038/s41598-023-35766-5

3、Mitropoulos AC, Pappa C, Kosheleva RI, Kyzas GZ. The Effect of Nanobubbles on Transdermal Applications. Nanomaterials (Basel). 2023;13(18):2600. Published 2023 Sep 20. doi:10.3390/nano13182600

4、Lee Sung-Joo,Lee Soon-Hong,Park Seung-il.A study on skin permeability enhancement of active substances incosmetics using nanobubble technique.Journal of the Korean Applied Science and Technology,Vol. 37, No. 4. August, 2020. 1041~1051