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驱蚊护肤品中合成有效成分的应用与发展研究

2018-01-08黄让明陈泽平刘莉徐宁陈佩玲

中国科技纵横 2018年23期
关键词:应用与发展安全性

黄让明 陈泽平 刘莉 徐宁 陈佩玲

摘 要:驱蚊护肤品作为一种新兴功能性日用化学品,其通过添加合成有效成分将护肤与驱蚊相结合,逐渐得到消费者的接受和认可。驱蚊护肤品中合成有效成分多加,则危害人体健康,少加或不加则失去产品特有功效且损害消费者合法权益。随着产品安全性被广泛关注,通过加强研究和监控产品质量,促进行业和市场的健康发展,使驱蚊护肤品应用研究进入一个更新更高质量的发展阶段。

关键词:驱蚊护肤品;合成有效成分;安全性;应用与发展

中图分类号:TQ658.9 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2018)23-0095-04

蚊虫不仅会叮刺吸血,还会传播疾病,现国内外最常见的蚊媒病包括疟疾、登革热、黄热病和流行性乙型脑炎等,严重影响人们的生活质量,更是危害人体健康。驱蚊护肤品作为一种新兴功能性日用化学品,其通过添加驱蚊成分将护肤与驱蚊相结合,逐渐得到消费者的接受和认可。然而该领域缺乏系统性的研究和完善的产品监管,当合成有效成分添加量不足时,消费者得到的劣质产品无法实现其驱蚊功效,若添加过量,其驱蚊化学合成有效成分本身对人体具有毒性,可能危害消费者的健康。为此,开拓驱蚊护肤品中合成有效成分的应用与发展研究势在必行。

1 蚊虫驱避剂的应用和发展

蚊虫驱避剂是各种能使蚊虫因识别不到或无法发现其叮咬对象,使其远离潜在目标的物质,它的特点是不直接杀死蚊虫,在产生抗药性和生态保护等方面具有良好的优势。随着环保和生态意识的提高,蚊虫驱避剂的研究和应用变得越来越重要[1]。

早在公元前人们就开始使用蚊虫驱避剂,资料记载我国古代先民、古埃及人和古代俄罗斯牧民会焚烧青苔、艾篙和松树叶等来驱赶蚊虫,还会在皮肤上涂抹按树叶汁以防止蚊虫叮咬。11世纪后,在我国开始使用浮萍和麻叶等驱蚊,其有效成分主要是香茅油和香柏油等;后来人们还发现了大麻以及薰衣草油和柠檬油等多种天然精油也能有效驱避蚊虫。到20世纪初,许多国家更是广泛使用香茅油作为蚊虫驱避剂。虽然这些方法有一定的驱蚊效果,但是其驱蚊有效时间很有限,而且还可能产生各种令人不适的气味。

蚊虫驱避剂一般分为两大类:天然驱避剂和合成驱避剂。天然驱避剂具有许多优点,如低毒或无毒,使用过程不会有药物毒性残留,容易降解,对环境和生态无污染无破坏等,但是天然驱避剂局限于其驱蚊高效性和持久性方面,往往不如合成驅避剂。20世纪30年代初,合成驱避剂逐渐发展与应用,1929年开发邻苯二甲酸二甲酯,1937年获得避蚊酮专利,1939年制得驱蚊醇[2]。合成驱避剂以其驱避效果明显、有效时间长、应用广泛、能够与护肤防晒等其他日用化学品结合使用,逐渐成为驱蚊产品开发和应用的核心,其类型主要包括胺类、酰胺类、芳香醇类、有机酯类和不饱和醛酮类等。

2 驱蚊护肤品剂型及其合成有效成分作用机理

2.1 驱蚊护肤品剂型

随着驱蚊产品的广泛应用,人们对驱蚊产品中各种化学合成有效成分安全性更加重视,研制安全高效驱蚊有效成分更加复杂,开发优质新物质的难度越来越大,研发时间也将大大延长,研究经费巨大。因此,改善产品剂型和应用领域的研究及其重要。改善产品剂型,能够获得多种可预期的结果:第一,改进驱蚊护肤品及其有效成分的物理性质,能够提高筛选应用机率。第二,通过剂型完善,能够提高产品的驱蚊效果和安全性。第三,通过新剂型的研发,扩大应用范围,延长产品寿命周期,提升市场竞争力等。国外特别重视对驱蚊护肤品剂型的开发,研究的主要方向包括:功能化、水性化和控制释放等。目前驱蚊护肤品常见的剂型有:驱蚊霜(Repellent cream)、驱蚊膏(Repellent paste)、驱蚊液(Repellent liquid)和驱蚊乳(Repellent lotion)等。国内登记并广泛使用的驱蚊护肤品剂型有驱蚊霜、驱蚊露、驱蚊液、驱蚊乳、驱蚊花露水和驱蚊喷射剂等,形态为液态以及乳化形态。

2.2 合成有效成分作用机理

目前对驱蚊护肤品中合成有效成分作用机理的研究还不够成熟,驱避功效可能是生理和生化多重作用的结果。研究表明,当人体裸露的皮肤上涂有驱蚊护肤品时,由于合成有效成分使蚊虫识别不到其叮咬对象,或者产生特殊气味使蚊虫远离,因此发挥驱蚊效果。

驱蚊护肤品中合成有效成分对蚊虫的驱避可能存在以下多种作用机理:(1)通过干扰蚊虫对其叮咬目标的信号反应;(2)同一种物质不同刺激强度下,对蚊虫产生不同的驱避效果;(3)激活感受器,驱蚊护肤品中合成有效成分使蚊虫的某种化学感受器产生兴奋;(4)激活化学感觉神经原从而增加抑制频率;(5)可能同时激活多个不同类型的感受器,以干扰蚊虫的行为。

研究表明,驱蚊护肤品中合成有效成分的驱蚊作用,特别是应用最广泛的避蚊胺产生的驱蚊作用通常认为是通过阻碍乳酸受体,使蚊子无法发现目标。乳酸存在吸引蚊虫的客观因素,但乳酸在吸引蚊虫的过程中却只起微弱的作用,乳酸很有可能是同其它还未被确认的人体成分具有协同作用。在寻找寄主过程中,乳酸的作用来自于对吸血后蚊子生理的检测,一般认为驱蚊护肤品中合成有效成分是通过影响蚊子乳酸受体而使其停止寻找寄主[3]。

3 驱蚊护肤品中主要合成有效成分

随着研究的不断发展,许多新型的驱蚊护肤品及其合成有效成分不断出现,并在实际生产和生活中得到应用。上世纪八十年代中期以来,我国相关单位不仅开展新驱蚊有效成分的合成研究,同时对已登记生产的避蚊胺和驱蚊灵等进行了广泛的开发和应用,研究和生产的机构不断增加,品种越来越多,使用的地域也越来越广。目前驱蚊护肤品中普遍添加使用的驱蚊化学合成有效成分主要包括:(1)驱蚊油、(2)避蚊酮、(3)驱蚊醇、(4)避蚊胺、(5)驱蚊酯、(6)驱蝇定、(7)增效胺、(8)驱蚊叮、(9)N,N-二乙基苯乙酰胺、(10)羟哌酯、(11)驱蚊灵、(12)苯甲酸苄酯、(13)1-乙酰基-1,2,3,4-四氢喹啉,其结构式及CAS号如图1所示。

3.1 驱蚊油

驱蚊油(邻苯二甲酸二甲酯,英文名Dimethyl phthalate,缩写DMP)为无色至微黄色透明油状液体,相对密度1.189~1.194(20℃/20℃),沸点283.7℃(101.3kPa),熔点2℃~5.5℃,闪点150.8℃,折光率1.517(20℃)。能溶于乙醇、乙醚和丙酮等多种有机溶剂,难溶于水。急性经口LD50为8200mg/kg(大鼠),毒性分级为低毒,对眼略有刺激。皮肤敏感的人如果过度接触吸收驱蚊油成分,可能导致皮肤出现过敏反应。DMP是1929年第一个人工合成的驱避剂[4]。

3.2 避蚊酮

避蚊酮(3,4-二氢-2,2-二甲基-4-氧代-2H-吡喃-6-甲酸丁酯,英文名Butopyronoxyl)为黄色到棕色液体,相对密度1.052~1.060(20℃/20℃),沸点256℃~270℃(101.3kPa),熔点25℃,闪点>110℃。折光率1.474~1.476(20℃)。能溶于乙醇、乙醚和氯仿等,难溶于水。急性经口LD50为3200mg/kg(大鼠),毒性分级为低毒。1937年由美国人工合成。

3.3 驱蚊醇

驱蚊醇(2-乙基-1,3-己二醇,英文名2-Ethyl-1,3-hexanediol)为无色略有粘性的液体,相对密度0.942(20℃/ 20℃),沸点244.2℃(101.3kPa),熔点<-40℃,闪点129℃,折光率1.451(20℃)。溶于醇和醚。急性经口LD50为1400mg/kg(大鼠),1900mg/kg(小鼠),毒性分级为中毒。有关资料显示,驱蚊醇具有发育毒性,加拿大政府注销了驱蚊醇作为驱避剂使用的登记,美国环境保护署(EPA)经过对驱蚊醇引发的发育毒性的风险评估,也禁止驱蚊醇作为驱避剂用于孕妇[5]。

3.4 避蚊胺

避蚊胺(N,N-二乙基-3-甲基苯甲酰胺,英文名N,N-Diethyl-m-toluamide,缩写DEET),为无色至棕色粘稠液体,相对密度0.996~0.998(20℃/20℃),沸点288℃~292℃(101.3kPa),熔点-45℃,闪点>110℃,折光率1.521(20℃)。可与乙醇、乙醚、苯等多种有机溶剂混溶,微溶于石油醚,难溶于水。急性经口LD50为2000mg/kg(大鼠),1400mg/kg(小鼠),毒性分级为低毒。

目前避蚊胺仍是国内外最广泛使用的蚊虫驱避剂,应用历史已达40余年。随着合成驱避剂的广泛使用,近年来人们陆续发现了一些问题,有报道指出长期使用或误用避蚊胺后可能存在的毒性问题,引发的疾病包括皮肤病、脑病和神经系统疾病等多种类型。泰国和我国台湾地区已经禁止使用避蚊胺。

3.5 驱蚊酯

驱蚊酯(3-(N-正丁基乙酰胺基)-丙酸乙酯,英文名Ethyl butylacetylaminopropionate,IR3535)又叫伊默宁,为无色至淡黄色液体,相对密度1.164(20℃/20℃),沸点137℃(1.67 kPa),熔点<20℃,闪点159℃,折光率1.452~1.455(20℃)。易溶于乙醇等极性溶剂,难溶于水。急性经口LD50为14000mg/kg(大鼠),毒性分级为低毒。

驱蚊酯最早由德国默克公司开发成功,其具有广谱高效,驱蚊时间长等特点,在欧洲应用广泛,后来又分别在美国环保署和世界卫生组织注册成功,在这两个机构的成功注册推动了驱蚊酯在世界范围的应用[6]。

3.6 驱蝇定

驱蝇定(吡啶酸双丙酯,英文名Dipropyl 2,5-pyridin-edicarboxylate)是一种琥珀色液体,带轻度的芳香气味,相对密度1.082~1.120(20℃/20℃),沸点186℃~187℃(101.3kPa),闪点93.4℃,折光率1.498(25℃)。不溶于水,与乙醇、异丙醇、甲醇和煤油混溶。除阳光外,它是稳定的。无腐蚀性。遇碱水解,不能与碱性农药和高浓度敌敌畏混用。急性经口LD50为5230~7230mg/kg(大鼠),毒性分级为低毒。

3.7 增效胺

增效胺(N-(2-乙基己基)-双环(2,2,1)-5-庚烯-2,3-二甲酰亚胺,英文名N-(2-Ethylhexyl)-5-norbornene-2,3-dicarboximide)为黄色粘稠液体,相对密度1.040~1.085(20℃/20℃),沸点406.1℃(101.3 kPa),凝固点<20℃,闪点168.4℃~177℃,折光率1.498~1.499(25℃)。不溶于水,可与大多数有机溶剂混合。对光,热稳定。急性经口LD50为2800mg/kg(大鼠),1000mg/kg(小鼠),毒性分級为中毒。

3.8 驱蚊叮

驱蚊叮(邻苯二甲酸二丁酯,英文名Dibutyl phthalate,缩写DBP)为无色透明油状液体,有芳香气味,相对密度1.042 ~1.048(20℃/20℃),沸点340℃(101.3kPa),熔点-35℃,闪点172℃,折光率1.492(20℃)。易溶于乙醇、乙醚、丙酮和苯,水中溶解度0.04%(25℃)。急性经口LD50为7499mg/kg(大鼠),3484mg/kg(小鼠),毒性分级为中毒。

驱蚊叮具有中等程度的蓄积作用,可经皮肤少量吸收,反复接触则可见到严重的刺激,可能引起轻度的致敏作用,长期接触可引发多发性神经炎,脊髓神经炎及脑多发神经炎等。欧盟指令76/768/EEC 1976禁止驱蚊叮在化妆品(包括指甲油)中使用;1999年起,在儿童玩具中的使用也受到了限制。美国于2006年11月,将驱蚊叮列入California Proposition 65(1986)可疑致畸物清单中,是一种可疑的内分泌干扰素。同时,《2008年消费品安全改善法》(CPSIA)中规定:DBP在儿童玩具和儿童保育用品中禁止使用超过1000mg/kg的限量。

3.9 N,N-二乙基苯乙酰胺

N,N-二乙基苯乙酰胺(英文名N,N-Diethyl-2-phenylacetamide,缩写DEPA)为淡黄色油状液体,相对密度0.992~1.004(20℃/20℃),沸点169℃(2.4 kPa),闪点134.3℃,折光率1.522(20℃)。易溶于苯、乙醇、丙酮等有机溶剂,微溶于水。LD50雌性大鼠为926mg/kg(636~1350mg/kg),雄性大鼠为1080 mg/kg(741~1570mg/kg),属低毒物质[7]。

随着避蚊胺的广泛使用以及陆续发现的风险和问题,N,N-二乙基苯乙酰胺是根据改变避蚊胺的结构开发的一种驱避剂,国外学者对其驱避效果和安全性进行了大量的研究。Kalyanasundaram等报道DEPA的不同剂型对多种媒介生物的驱避效果,具有广谱性,而且优于避蚊酯[8]。Sadanandane等通过试验对DEPA和DEET进行比较,结果显示两者的驅避效果相当,甚至油性基质的DEPA还表现出了更好的驱避效果[9]。

3.10 羟哌酯

羟哌酯〔2-(2-羟乙基)-哌啶-1-碳酸-1-甲基异丙酯,英文名Picaridin〕又叫埃卡瑞丁(KBR3023),为无色液体,相对密度1.070(20℃/20℃),沸点296℃(101.3kPa),熔点-170℃,闪点142℃,折光率1.472(20℃)。急性经口LD50为4743mg/kg(大鼠),毒性分级为低毒,是一种高效微毒驱蚊剂。羟哌酯是1970年~1990年间德国化学制品公司拜耳开发的,1998年率先在欧洲使用,商品名为Bayrepel,2008年更名为Saltidin,与避蚊胺相比,不溶蚀塑料是羟哌酯最大的优点。

3.11 驱蚊灵

驱蚊灵(5-降冰片烯-2,3-二羧酸二甲酯,英文名Dimethyl 5-norbornene-2,3-dicarboxylate)为白色晶体,相对密度1.247(20℃/20℃),沸点271.7℃(103.1kPa),熔点76.5℃~77.5℃,闪点129.4℃,折光率1.439(20℃)。能溶于乙酸、丙二醇、异丙醇等有机溶剂,难溶于水。急性经口LD50为3200mg/kg(小鼠),毒性分级为中毒。驱蚊灵最早是由我国从柠檬桉树中发现提取并生产出来的驱避剂。

3.12 苯甲酸苄酯

苯甲酸苄酯(英文名:Benzyl benzoate)为无色油状液体带有轻微芳香气味,相对密度1.118(20℃/20℃),沸点323℃~324℃(103.1 kPa),熔点18℃~21℃,闪点147.7℃,折光率:1.568(20℃)。溶于乙醇、乙醚、三氯甲烷、油类,不溶于水。急性经口LD50为1700mg/kg(大鼠),1400mg/kg(小鼠),毒性分级为中毒,对皮肤和粘膜有刺激。

3.13 1-乙酰基-1,2,3,4-四氢喹啉

1-乙酰基-1,2,3,4-四氢喹啉(英文名1-Acetyl-1,2,3,4-tetrahydroquinoline)为无色至淡黄色透明液体,相对密度1.105~1.120(20℃/20℃),沸点371.1℃(101.3kPa),熔点-2℃,闪点181.1℃,折光率1.558~1.581(20℃)。溶于丙酮等多种有机溶剂,难溶于水。急性经口LD50为911.6mg/kg~964.6mg/kg(小鼠),毒性分级为低毒。

4 存在的问题

蚊虫是疟疾、登革热等传染病的传播媒介,其吸血后还会引起瘙痒肿痛以及引发皮炎,严重危害人体健康。随着气候变化和人们生活生产方式的改变,蚊虫的防治形势日趋严峻,各种驱蚊产品成为人们日常必备用品,驱蚊护肤品因其特有的驱蚊和护肤多重功效逐渐被消费者接受和认可,然而在使用后人们逐渐发现一些问题。比如之前使用最广泛的避蚊胺,人们发现其有一定的毒副作用,可能造成使用者出现红斑、荨麻疹等症状,对皮肤有一定的渗透性和刺激性,而且对化学纤维类衣物、油漆有一定溶解性,其安全性受到广泛关注,特别是对孕妇和儿童造成的毒副作用。研究发现,长期或大量使用避蚊胺类驱避剂会出现皮肤损伤和神经系统疾病,对其慢性毒性、致肿瘤毒性、心血管系统和运动行为影响的研究发现,高剂量下,试验动物出现运动失调、震颤、惊厥等反应[10,11]。

研究发现避蚊胺对健康存在多种风险:会抑制乙酰胆碱酯酶,经常接触可能诱发神经系统性疾病[12];在妊娠早期接触可能引发儿童尿道下裂风险[13];会引发脑类疾病及其他神经性疾病[14,15];与癫痫症的发病有关[16,17];会导致儿童全身荨麻疹[18];会对生物体的DNA造成损害[19]。成年人在使用DEET 6h后9%~56%会渗入血液,敏感人群可引发皮炎,出现瘙痒和血管性水肿症状,还有可能引发眼结膜炎[20]。

在美国,多个部门建议2个月内的婴儿禁用以避蚊胺为有效成分的驱蚊产品。在加拿大,卫生部建议6个月内的婴儿禁用含避蚊胺的驱蚊产品;12岁以下儿童使用驱蚊产品其避蚊胺含量应低于10%,且6个月~2岁儿童1天不超过1次,2~12岁儿童1天不超过3次;避蚊胺含量高于30%的驱蚊产品被禁止销售。在澳大利亚和日本等国家,也陆续发布了对驱蚊产品的使用群体年龄、含量等的相关限制法规和规定。我国香港地区卫生署也建议市民购买含天然驱蚊成分的产品,减少购买避蚊胺类的驱蚊产品,并公告其具有高致癌风险。目前我国对于驱蚊护肤品中合成有效成分的使用尚无完善规定。有关报告显示,市场上甚至出现检出含有避蚊胺、驱蚊酯等合成有效成分的驱蚊产品竟然宣称适用于婴幼儿和孕妇,而这些产品未标识警示标志,如果消费者盲目相信其完全无毒,长期使用,会对身体健康带来伤害,若根据这些产品的标识,放心让婴幼儿、孕妇使用,将会对婴幼儿、孕妇造成伤害[21]。

随着驱蚊产品类型和使用群体的不断扩展,其安全性受到更广泛的关注。近年来,原国家质检总局多次组织开展驱蚊产品的质量安全风险监测并发布安全风险警示。结果表面,不仅出现添加了未经登记的杀虫药剂和明示添加的杀虫药剂未检出等问题,还出现了使用的杀虫药剂超出允许添加的限量。专家指出,如果驱蚊产品超范围使用合成驱蚊有效成分或添加量超出允许的限量,就可能带来一定的安全隐患,可导致人体过敏或中毒,尤其是婴幼儿、孕妇、老年人等特殊人群因体质较弱,更易受到伤害。自1929年发现邻苯二甲酸酯可以用于蚊虫驱避以来,人工合成化学蚊虫驱避剂不断发展,为人们的日常生活提供了诸多便利,特别是阻断了一些疾病的传播。然而驱蚊护肤品中合成有效成分的添加种类和添加量由于技术问题未得到解决,一直是一个监管的盲区。这为大众的健康,特别是儿童的健康埋下了长久的隐患。邻苯二甲酸酯作为最早的蚊虫驱避剂已因能穿透皮肤影响人体而被淘汰,避蚊胺作为最广泛使用的蚊虫驱避剂其毒性也已经多次报道,诸如此类,不胜枚举。

驅蚊护肤品中合成有效成分多加,则危害人体健康;少加或不加则失去产品特有功效且损害消费者合法权益。因此,为了确定驱蚊护肤品中合成有效成分的种类和含量, 建立一种简便高效分析驱蚊护肤品中多种合成有效成分的检测方法,对控制产品质量和保障消费者权益具有重要意义。

5 展望

随着环境变化和生活质量的不断提高,人们对驱蚊护肤品的需求将不断增加,要求也更高。驱蚊护肤品作为具有特殊功能用途的一类产品,其通过添加化学合成有效成分作为防虫防传染病的重要手段,对广大群众,尤其是对女性及儿童的健康有着重要的影响。为此,应进一步加强研究和监控产品质量,促进驱蚊护肤品行业和市场的健康发展,为保障消费者的合法权益和人身安全提供依据。第一,应继续挖掘和开发植物源高效驱蚊有效成分,减少化学毒性对人体可能的伤害;第二,监控管理产品的研发、生产和销售,科学把控产品质量关;第三,发展多种实用剂型,降低药物对皮肤的渗透,延长驱避效果;第四,利用现代技术创制新结构、新品种,开发新型高效无毒驱蚊有效物质;第五,加强研究蚊虫行为和生理生化与驱蚊有效成分的关系,并深入探究其作用机理;第六,提高研究质量和水平,使驱蚊护肤品整个产品行业进入一个更新更高质量的发展阶段。

参考文献

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[8]Kalyanasundaram M, Mathew. N,N-diethylphenylacetamide (DEPA): A safe and effective repellent for personal protection against hematophagous arthropods[J]. Jouranl of Medical Entomology,2006,43(3):518-525.

[9]Sadanandance C, Mathew N, Jambulingam P, et al. Labo

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