Công nghê vật liệu nano

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


Tiểu luận Cơ sở vật liệu & Ăn mòn – Nhóm 1

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH

2

I. Giới thiệu chung:

4
4

I.1.Công nghệ nano và vật liệu nano:
a)Lịch sử hình thành và phát triển công nghệ nano:

4

b)Một số loại vật liệu nano:

4
5

I.2.Giới thiệu chung về kem chống nắng:
a)Mỹ phẩm:

5

b)Kem chống nắng:

6

II. Công nghệ nano trong quá trình sản xuất sản phẩm:

7

II.1. Vai trò của công nghệ nano trong sản phẩm:

7

II.2. Một số hạt vật liệu nano điển hình:

9
9

a)Nano ZnO và TiO2:
b)Nano vàng và nano bạc:

11

c)Liposome:

13

d)Niosome:

14

e)Nanoemulsion:

15

f) Nanoencapsulation:

17

g)Solid lipid nanoparticles:

18

III. Tình hình sản xuất và tiềm năng phát triển trong tương lai:

20

III.1. Tình hình sản xuất:

20

III.2. Tiềm năng phát triển trong tương lai:

21

IV. Kết luận:

21

V. Nhận xét của giảng viên:

22

VI. Danh mục tài liệu tham khảo:

23

2


DANH MỤC HÌNH ẢNH
H ình 1. "Cha đẻ" của công nghệ nano

4

H ình 2. Vật liệu nano (Hạt nano)

5

H ình 3. Mỹ phẩm trong thời đại mới

6

H ình 4. Kem chống nắng, dưỡng da cao cấp Ohui Perfect Sun Pro Black SPF50+

7

H ình 5. Tác dụng ngăn chặn tia cực tím của nano ZnO

9

H ình 6. Phân bố kích thước một số hạt nano sử dụng trong kem chống nắng

10

H ình 7. Các hạt nano TiO2 dưới kính hiển vi điện tử

11

H ình 8. Các hạt nano bạc dưới kính hiển vi điện tử

14

H ình 9. Quá trình vận chuyển dưỡng chất vào màng tế bào hạt Liposome

15

H ình 10. Cấu trúc của túi Niosome

17

H ình 11. Mô hình quan sát nanoemulsion dưới kính hiển vi điện tử

18

H ình 12. Các hạt nanoencapsulation trong hệ nhũ tương

21

H ình 13. Cấu tạo của hạt nano lipid rắn

23

H ình 14. Thống kê số liệu tình hình sử dụng mỹ phẩm tại Việt Nam

25


I. . Giới thiệu chung:
I.1. Công nghệ nano và vật liệu nano:
a) Lịch sử hình thành và phát triển công nghệ nano:
Năm 1905, Albert Einstein tính được đường kính phân tử đưởng vào khoảng 1 nanomet.
Năm 1931, Max Knoll và Ernst Ruska đã phát minh ra kính hiển vi điện tử có thể tạo ảnh những
vật nhỏ hơn 1 nanomet.
Năm 1965, Richard Feyman đoạt giải nobel Vật Lý về lĩnh vực công nghệ nano. Ông nhấn
mạnh: công nghệ nano là lĩnh vực mới đầy triển vọng của thế kỷ XXI, hứa hẹn mang lại những
lợi ích vượt bậc trong đời sống và sự phồn vinh của nhân loại.
Năm 1974, Norio Taniguchi đề ra ý tưởng về phương pháp chế tạo nhỏ hơn 1 micromet gọi là
“công nghệ nano”.
Năm 1986, K. Eric Drexler xuất bản cuốn “Engines of Creation”, từ đó thuật ngữ công nghệ
nano trở nên đại chúng hơn.

Hình 1. "Cha đẻ" của công nghệ nano [1]
Năm 1989, Eigler và Schweizer đã phá vỡ rào chắn cuối cùng của đơn vị cấu trúc cơ bản nhấtnguyên tử.


Năm 1991, Sumio Fijima phát minh ống nano cacbon.
Trong năm 2001: nhiều trường Đại học thành lập trung tâm công nghệ nano.
 Công nghệ nano đang bùng nổ và trở thành ngành công nghệ mũi nhọn ở tất cả các quốc gia
trên thế giới.
b) Một số loại vật liệu nano:

Công nghệ nano: là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, chế tạo, phân tích và ứng dụng
các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên qui mô
nanomet (nm), ranh giới giữa công nghệ nano và khoa học nano đôi khi không rõ ràng. Tuy
nhiên, chúng đều có chung đối tượng là vật liệu nano. Công nghệ nano bao gồm các vấn đề chính
như cơ sở khoa học, phương pháp quan sát và can thiệp ở quy mô nano, chế tạo vật liệu nano,
ứng dụng vật liệu nano [25].
Vật liệu nano: là loại vật liệu có cấu trúc các hạt, các sợi, các ống, các tấm mỏng,… có kích
thước đặc trưng khoảng từ 1 nm đến 100 nm. Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay
chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới tới vật liệu lỏng và khí [25].

Hình 2. Vật liệu nano (Hạt nano) [2]


Một số loại vật liệu nano phổ biến: Vật liệu nano không chiều (Đám nano, hạt nano,..), vật liệu
nano một chiều (Dây nano, ống nano,…), các vật liệu nanocomposite,…
I.2. Giới thiệu chung về kem chống nắng:
a) Mỹ phẩm:
Khái niệm: là những chất hoặc sản phẩm được dùng để trang điểm hoặc thay đổi diện mạo hoặc
mùi hương cơ thể người. Nhiều mỹ phẩm được thiết kế để sử dụng cho mặt và tóc. Chúng
thường là hỗn hợp các hợp chất hóa học; một số xuất phát từ nguồn gốc tự nhiên (như dầu dừa)
và một số được tổng hợp. Các loại mỹ phẩm phổ biến gồm có son môi, mascara, phấn mắt, kem
nền, phấn má hồng, phấn phủ, sữa rửa mặt và sữa dưỡng thể, dầu gội, sản phẩm tạo kiểu tóc (gel
vuốt tóc, gôm xịt tóc,...), nước hoa. Mỹ phẩm thường được thoa lên mặt để làm nổi bật diện mạo
nên còn được gọi là đồ trang điểm hay đồ hóa trang [15].

Hình 3. Mỹ phẩm trong thời đại mới [3]
Phân loại: Các sản phẩm mỹ phẩm thường phân loại theo vị trí sử dụng trên cở thể như:
- Dùng cho mặt: kem dưỡng da, son môi, phấn phủ, trang điểm mắt và khuôn mặt, tẩy trang, kem
chống nắng,…
- Dùng trên cơ thể: lăn khử mùi, sữa dưỡng thể, nước hoa,…

- Dùng cho tóc: Chất cố định, chất nhuộm tóc, gel vuốt tóc,…
b) Kem chống nắng:
Khái niệm: là một loạt kem dưỡng da, xịt, gel hoặc các sản phẩm đặc trị khác giúp hấp thụ hoặc
phản xạ một số bức xạ tia cực tím (UV) của mặt trời và do đó giúp chống lại cháy nắng. Sử dụng
thường xuyên kem chống nắng cũng có thể làm chậm hoặc tạm thời ngăn ngừa sự phát triển của
nếp nhăn, nốt ruồi và da chảy xệ. Tùy thuộc vào chế độ tác động, kem chống nắng có thể được
phân loại thành kem chống nắng vật lý (nghĩa là những loại phản chiếu ánh sáng mặt trời) hoặc
kem chống nắng hóa học (tức là những loại chống lại tia cực tím) [15].
Việc sử dụng kem chống nắng có thể đem cho ta nhiều lợi ích khác nhau nhưng bên cạnh đó vẫn
còn tồn tại một số rủi ro tiềm tàn. Dưới đây là một số lợi ích và rủi ro trong việc sử dụng sản
phẩm.

Hình 4. Kem chống nắng, dưỡng da cao cấp Ohui Perfect Sun Pro Black SPF50+ [4]
Lợi ích:
- Giúp ngăn ngừa khối ưu ác tính và ung thư biểu mô tế bào vẩy.
- Làm chậm hoặc ngăn ngừa sự phát triển của nếp nhăn và da chảy xệ.


- Làm tăng độ đàn hồi và mịn màng của làn da.
- Giảm thiểu thiệt hại do tia cực tím đặc biệt quan trọng đối với trẻ em và những người có làn da
nhạy cảm với ánh nắng mặt trời.
Rủi ro:
- Gây ra các tác dụng phụ do ảnh hưởng từ khả năng của các hạt nano.
- Gây ra sự thiếu hụt vitamin D trong việc làm dụng kem chống nắng.
Một số sản phẩm kem chống nắng được người tiêu dùng ưa chuộng hiện nay: Senka Perfect UV
Milk SPF 50+, PA++++ 41095 (40ml), La Roche – Posay Non-perfumed Dry Touch Gel Cream
SPF 50+ (50ml), Shiseido Anessa Whitening UV Sunscreen Gel SPF 50+/ PA++++ (90g),…
II. I. Công nghệ nano trong quá trình sản xuất sản phẩm:

II.1. Vai trò của công nghệ nano trong sản phẩm:
Những sản phẩm của công nghệ nano đã ngày càng xuất hiện thường xuyên hơn và giúp cho
cuộc sống con người tươi đẹp hơn ngay cả khi chúng ta vẫn còn chưa nhận biết rõ ràng về nó.
Các nước phát triển trên thế giới như Mỹ, Anh, Nhật,…và những nước đang phát triển trong đó
có Việt Nam, cũng đang bước vào cuộc chạy đua mới về phát triển các ứng dụng của công nghệ
nano. Đặc biệt trong lĩnh vực làm đẹp, công nghệ nano đã từng bước được áp dụng và đem lại
được sự hiệu quả cao với nhiều vai trò nổi bật như:
- Với kích thước hạt siêu nhỏ, các hạt nano sẽ giúp các thành phần dưỡng chất trong mỹ phẩm
thấm sâu hơn vào da, cho phép vận chuyển tích cực các hoạt chất vào da một cách dễ dàng.
- Khi ở kích thước nano, các thành phần hoạt chất trong sản phẩm sẽ thể hiện được những đặc
tính mới, ưu việt hơn so với kích thước lớn ban đầu.
- Giúp dễ dàng thiết lập một hàng rào bảo vệ và có một kết cấu dễ chịu hơn so với khi sử dụng
các hạt lớn.
- Giúp cải thiện khả năng hòa tan của các chất có tính tan trong nước kém, tạo điều kiện tăng sự
thẩm thấu và tăng sự ổn định cho da, chống lại ánh nắng và nhiệt độ tốt hơn.
- Một số thành phần vốn dễ bị phân hủy sẽ hoạt động tốt hơn khi được bao phủ ở dạng nano. Một
ví dụ điển hình là retinoid, một phái sinh của vitamin A, vốn là một thành phần dễ bị phân hủy


dưới tác dụng của ánh nắng mặt trời. Thế nhưng khi ở dạng nanoencapsulation, retinoid được
bảo vệ cho đến khi đi xuyên sâu hơn vào da để phát huy khả năng chống oxy hóa.

Hình 5. Tác dụng ngăn chặn tia cực tím của nano ZnO [5]
- Sản phẩm sử dụng các hạt nano sẽ có tính chất cảm quan tốt và ổn định hơn so với các loại sản
phẩm thông thường.
- Để tối ưu hóa điều kiện sản xuất cho các công thức chăm sóc da.
- Một số hạt nano ngoài công dụng với da còn có khả năng làm xúc tác cho các phản ứng bên
trong sản phẩm xảy ra nhanh, ổn định hơn.
- Làm tăng khả năng chống oxy hóa và kích thích sản sinh colagen trong da khi sử dụng sản
phẩm, giúp da được trẻ hóa.

- Ưu điểm chính của công nghệ nano khi áp dụng trong mỹ phẩm là làm tăng diện tích bề mặt
tiếp xúc, làm tăng khả năng thẩm thấu của các hoạt chất vào trong lớp biểu bì. Từ đó, làm cho
hiệu quả của sản phẩm ngày được nâng cao rõ rệt.


Tiểu luận Cơ sở vật liệu & Ăn mòn – Nhóm 1

II.2. Một số hạt vật liệu nano điển hình:
Hạt nano (NP_nanoparticales) là một tập hợp con của NM (nano material) và được định nghĩa là
các hạt đơn lẻ với đường kính dưới 100nm [6].

Hình 6. Phân bố kích thước một số hạt nano sử dụng trong kem chống nắng [6]
Công nghệ nano được sử dụng để tổng hợp nên một số hạt vật liệu nano là thành phần quan trọng
trong các loại kem chống nắng như:
a) Nano ZnO và TiO2:
- Đặc điểm: Người ta điều chế thành các hạt có kích thước tối ưu khoảng 20 – 30 nm để tăng sự
hấp thu của nó.
+ Nano TiO2:
Không tan trong nước và có xu hướng kết tụ thành các cấu trúc lớn hơn. Việc này sẽ làm thay
đổi tính chất thực tế của vật liệu và do đó có thể thay đổi rủi ro cũng như hiệu quả của ứng dụng
[23].

1
0


Tiểu luận Cơ sở vật liệu & Ăn mòn – Nhóm 1

Các hạt nano TiO2 cũng có thể được sản xuất trong các hình thái khác nhau, chẳng hạn như hình
cầu, ống, que, hay dây. Hơn nữa, titan dioxide có thể tồn tại trong các hình thái tinh thể khác

nhau, phụ thuộc mạnh vào phương pháp tổng hợp, trong đó anatase và rutile là nổi bật nhất [23].
+ Nano ZnO:
Nano ZnO có hình thái vô cùng phong phú tùy thuộc vào phương pháp tổng hợp khác nhau,
chúng có thể có dạng cầu, que, lục giác, dây, ống,… Ở nhiệt độ và áp suất thường tinh thể ZnO
NPs tổng hợp được có cấu trúc wurtize với mạng lưới lục phương [5].
ZnO hấp thụ ánh sáng ở bước sóng từ 370 đến 380 nm, nhưng cũng đủ nhỏ để trong suốt với ánh
sáng khả kiến ở nhiệt độ dao động từ 25 – 600C nên rất hấp dẫn đối với thị trường mỹ phẩm [5].
- Công dụng:
Do bề mặt riêng lớn nên hiệu quả ngăn chặn tia UV tăng một cách đáng kể so với các vật liệu tự
nhiên.
Hạt nano TiO2 được phủ một lớp silica để tăng tính ổn định của nó trong kem chống nắng và hấp
thụ các tia cực tím.
ZnO được coi là thành phần chống nắng tốt hơn cả TiO 2 hay bất cứ thành phần chống nắng hóa
học nào khác được phê duyệt tại Hoa Kỳ vì ở một nồng độ nhất định, nó trong suốt hơn và có
khả năng chống tia UV cao hơn.

Hình 7. Các hạt nano TiO2 dưới kính hiển vi điện tử [7]
- Cơ chế chống tia UV:

11


Cả 2 loại hạt đều là các chất lọc tia cực tím vô cơ hoạt động bằng cách tán xạ, phản xạ và hấp thụ
tia UV, bảo vệ cấu trúc của tế bào da không bị hủy hoại bởi bức xạ này .
Cả TiO2 và ZnO đều có khả năng hoạt động như một chất diệt khuẩn, thông qua các dạng hoạt
tính được hình thành bởi các hạt nano, nó làm cạn kiệt lớp lipid kép của một số vi khuẩn [23].
- Tổng hợp:
+ Nano ZnO: Người ta thường sử dụng phương pháp Nghiền bi động năng cao (High energy
milling ball – HEMB), đây là một quá trình biến dạng cơ học thường được sử dụng để sản xuất
các hợp kim nano ở dạng bột. Phương pháp HEBM trong một số trường hợp sẽ được tiến hành ở

điều kiện nhiệt độ và áp suất cục bộ rất cao (T > 1000 0C, P khoảng vài GPa) nên cũng có thể
được xem là một quá trình tổng hợp cơ – điện tử. Trong một số trường hợp tổng hợp ZnO, để tối
ưu hóa phương pháp, nhà khoa học Bartwal và các đồng nghiệp của ông đã thay đổi một vài
thông số trong quá trình thực hiện như thời gian phay, số vòng quay, kích thước hạt bóng,… để
tổng hợp các hạt nano ZnO có kích thước khoảng 30 nm [27].
+ Nano TiO2: Ngoài phương pháp Nghiền bi động năng cao người ta còn dùng phương pháp Bốc
hơi chùm electron “Electron beam evaporation – EBE”. EBE là một quá trình PVD chân không
dựa được sử dụng để chế tạo màng mỏng và các hạt vật liệu nano. Hệ thống EBE bao gồm đơn
vị chân không, nguồn tia điện tử và các vật liệu đích. Cấu tạo của nguồn tia điện tử bao gồm một
dây tóc được làm nòng bằng cách truyền dòng điện qua nó dẫn đến việc tạo ra các chùm tia điện
tử. Chùm tia electron sau đó sẽ bắn vào vật liệu đích và đốt nóng vật liệu đích. Sau đó, hạt vật
liệu đích sẽ bay hơi và di chuyển đến ngưng tụ lại trên đế tạo thành sản phẩm. Bằng phương
pháp này, đường kính các hạt nano TiO2 được kiểm soát dễ dàng thông qua độ dày của lớp các hạt
nano Co-Pt ( khoảng 5 nm – 20 nm). Ngoài ra còn có thể điều chỉnh kích thước và hình dạng của
các hạt nano bằng cách chọn các thông số và điều kiện tối ưu trong quá trình EBE [27].
b) Nano vàng và nano bạc:
- Đặc điểm:
Các hạt nano vàng có kích thước khoảng 20 nm và chúng cũng có các hình dạng khác nhau như
hình cầu, hình tam giác, hình tứ diện, hình lục giác, dạng thanh, dạng sợi,… Tương tác giữa các
hạt và lắp ráp các mạng nano vàng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất các hạt
nano .


Các hạt nano bạc thường có kích thước khoảng 25 nm và có diện tích bề mặt rất lớn, gia tăng sự
tiếp xúc của chúng với vi khuẩn hoặc nấm, và nâng cao hiệu quả diệt khuẩn, diệt nấm [20].
- Công dụng:
Nano vàng và bạc được khai thác cho đặc tính kháng khuẩn cao. Hiện nay, cả hai đang được
nghiên cứu đưa vào trong sản xuất các loại sản phẩm mỹ phẩm đặc biệt trong lĩnh vực kem
dưỡng da, kem chống nắng để tăng khả năng bảo vệ da trước những yếu tố tác động từ môi
trường. Bên cạnh đó, nano bạc được xem là chất kháng khuẩn tự nhiên an toàn và hiệu quả,

không gây kích ứng cho người dùng - đã được giới chuyên môn kiểm chứng và công nhận.
Nano vàng trong kem chống nắng còn có tác dụng tăng khả năng lưu thông máu, làm tăng độ đàn
hồi và săn chắc của da, giảm sự hình thành nếp nhăn, có khả năng sát trùng.
- Cơ chế:
Nano bạc: Giải phóng ion bạc vào môi trường với tốc độ cao và liên tục: nó tác dụng với lớp
màng của tế bào vi khuẩn, đi vào bên trong tế vào và phản ứng với nhóm sunphohydril (SH) của
phân tử men chuyển hóa oxy và vô hiệu quá men này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của tế bào
vi khuẩn.
Nano vàng: Các hạt nano trong kem chống nắng sẽ dẫn dắt hoạt chất (vitamin B3), tinh chất
chùm ngây,… vào da nhanh hơn và sâu hơn, giúp da được trẻ hóa và làm gia tăng hiệu suất làm
trắng.
- Tổng hợp:
Một trong những phương pháp phổ biến nhất để tổng hợp các hạt nano Au, Ag là phương pháp
Kỹ thuật vi nhũ tương (“Microemulsion Technique – MT”). Có hai con đường để tổng hợp nên
NPs đó là phương pháp một tuyến vi nhũ tương và phương pháp hai tuyến vi nhũ tương. Trong
đó, phương pháp thứ nhất được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Phương pháp một tuyến vi
nhũ có thể chia làm 2 loại nhỏ nhưng bản chất là phương pháp kích hoạt năng lượng và cần một
tác nhân kích thích để bắt đầu phản ứng tạo mầm trong hệ chứa tiền chất, bên cạnh đó ta có thể
thực hiện bằng cách thêm một chất phản ứng trực tiếp vào hệ vi nhũ đã mang chất phản ứng thứ
hai. Khi bắt đầu tạo mầm thì cũng là lúc bắt đầu hình thành các NPs. Trải qua nhiều lần va chạm


tương tác nhau thực hiện quá trình trao đổi chất và phản ứng thì sản phẩm cuối cùng mới được
hình thành.
Kỹ thuật vi nhũ được sử dụng phổ biến nhất là để tổng hợp các vật liệu nano kim loại và oxit kim
loại như Au, Ag, Cu, TiO2 và SiO2,… Trong quá trình nghiên cứu, Zhang và các cộng sự đã phát
hiện ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt vào tổng hợp các NPs, thấy rằng khi ta tăng lượng
chất hoạt động bề mặt thì kích thước của hạt nano sẽ giảm dần [27].

Hình 8. Các hạt nano bạc dưới kính hiển vi điện tử [8]

c) Liposome:
- Đặc điểm:
Nano Liposome là các túi hình cầu được xây dựng nhân tạo bao gồm một lớp kép phospholipid
với kích thước hạt khoảng 30 nm đến vài micromet, được tạo thành từ các túi hai lớp đồng tâm
bao gồm các đơn vị nước và các phospholipid tự nhiên hoặc tổng hợp.
Nano Liposome có thể hợp nhất với các lớp kép khác như màng tế bào vì cấu trúc màng lipid của
nó tương đồng với cấu trúc của màng tế bào. Do vậy, có thể dung hợp với màng tế bào để giải
phóng lượng hoạt chất bên trong nó [9].
- Công dụng:


Giúp tăng cường khả năng hấp thụ các hoạt chất của tế bào và khả năng cung cấp liên tục các
hoạt chất đó trong một thời gian dài.
Ngoài ra, người ta phát hiện ra Vesicles là một cấu trúc khác của liposome được sử dụng nhiều
hiện nay và đã tuyên bố sẽ tăng cường hơn nữa sự xâm nhập của các chất trên da như erosome,
transferosome,…
Những đặc tính này sẽ làm cho chúng hữu ích trong các sản phẩm mỹ phẩm có thể được tạo ra từ
các phospholipid không độc hại như cholesteron,…

Hình 9. Quá trình vận chuyển dưỡng chất vào màng tế bào hạt Liposome [9]
- Cơ chế:
Liposome là mô hình lý tưởng của tế bào và sinh khối, có thể được thiết kế theo truyền thống cho
bất kỳ nhu cầu nào bằng cách thay đổi chất lipid, kích thước, điện tích bề mặt,…
Các thành phần hoạt động gói gọn trong liposome, khi các hoạt chất được đưa vào bên trong,
liposome sẽ bắt đầu kết hợp với màng tế bào. Trong quá trình phát triển, liposome sẽ giải phóng
các thành phần hoạt động của chúng vào trong tế bào. Kết quả là không chỉ phân phối hoạt chất
một cách cụ thể mà còn diễn ra trong một khoảng thời gian dài [19].
- Tổng hợp: Trong công nghiệp, có rất nhiều phương pháp để tổng hợp nên các hạt liposome.
Một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến đó là phương pháp vi sinh:

Phương pháp này dựa trên vi lọc / đồng nhất hóa / microemulsization đã được xây dựng cho việc
tổ chức các liposome.
Hiệu quả đóng gói lên tới 75% có thể đạt được.
Sự phân tán nước của liposome thường có xu hướng hợp nhất hoặc kết hợp và nó có thể dễ bị
thủy phân và oxy hóa. Đầu tiên, chọn một môi trường huyền phù và các thành phần của
nanoliposome (tùy thuộc vào ứng dụng được lên kế hoạch), sau đó đặt các thành phần
nanoliposome trong môi trường huyền phù, tiếp theo là trộn mẫu chính xác bằng cách khuấy.
Sau đó, tiến hành thiết lập các thông số cho quy trình một cách thích hợp. Tiếp theo, van khí sẽ
mở ra , từ đó dẫn đến sự tán xạ chất lỏng chảy trong suốt bộ lọc vào buồng tương tác. Sự phân
tán chia thành hai luồng trong buồng tương tác và chúng tương tác với nhau với vận tốc cao
trong vi mạch xác định kích thước.
Trước khi vượt qua, dung dịch huyền phù đã được làm mát, vì nhiệt độ tăng trong tương tác.
Trong bước cuối cùng, huyền phù đã rời khỏi thiết bị ở nhiệt độ trên giai đoạn chuyển tiếp trơ
bầu khí quyển bao gồm nito và argon trong 1 giờ, cuối cùng dẫn đến ủ và ổn định mẫu [27].
d) Niosome:
- Đặc điểm:
Niosome là túi hình cầu với đường kính từ 25 – 5000 nm và được cấu tạo từ các phân tử
amphiphilic liên kết như một lớp kép (túi unilamellar) hoặc nhiều lớp kép (túi multilamellar).
Niosome được bao bởi các chất hoạt động bề mặt không chứa ion như: polyoxyethylene alkyl
ehers hoặc esters [10].
- Công dụng:
Nisome có vai trò là hệ mang hoạt chất (thân dầu và thân nước), có khả năng kiểm soát chặt chẽ
hoạt động mang các hoạt chất đến vị trí tế bào đích và cải thiện sự ổn định của da.
- Cơ chế: Niosome giúp tăng vận chuyển các hoạt chất qua da.
Thay đổi chức năng rào cản của lớp biểu bì do làm thay đổi tổ chức của lớp lipid. Ngoài ra, giảm
sự thoát hơi nước qua da, tăng sự hydrat hóa lớp biểu bì, làm giãn nở cấu trúc da,…


Niosome còn thấm qua lỗ chân lông và tuyến mồ hôi.

Quá trình hấp phụ và hòa tan màng niosome trên bề mặt da sẽ làm tăng gradient nhiệt động lực
học của dược chất trên bề mặt, từ đó sẽ tăng tính thấm qua da. Niosome hấp phụ qua da nhờ các
lực hấp dẫn vật lý hoặc bằng các hoạt chất đặc biệt rồi mới đưa các hoạt chất vào da [20].

Hình 10. Cấu trúc của túi Niosome [10]
- Tổng hợp: Niosome được điều chế bằng các phương pháp khác nhau dựa trên kích thước của
các túi và sự phân bố của chúng, số lớp kép, hiệu quả bẫy của pha nước và tính thấm của màng
túi.
+ Túi lớn unilamellar: Được tổng hợp theo phương pháp bay hơi ngược pha. Trong phương pháp
này, cholesterol và chất hoạt động bề mặt được hòa tan trong hỗn hợp ether và chloroform. Một
pha nước chứa hoạt chất sẽ được thêm vào và kết quả là hai pha sẽ được phân tán ở 4 – 5 oC. Gel
trong suốt được hình thành sẽ được bổ sung thêm sau khi thêm một lượng nhỏ muối đệm


phosphate. Pha hữu cơ được loại bỏ ở áp suất thấp, hệ thống huyền phù sẽ được pha loãng với
dung dịch muối đệm phosphate và đun nóng trong bể nước ở nhiệt độ 60 oC trong 10 phút để tạo
ra các tế bào [27].
+ Túi đa bào: Được tổng hợp theo phương pháp kỹ thuật hydrat hóa màng mỏng, trong phương
pháp này chất hoạt động bề mặt và cholesteron được hòa tan trong dung môi hữu cơ dễ bay hơi
như diethyl ether, metanol,… trong thiết bị hơi quay, để lại một lớp hỗn hợp rắn mỏng lắng đọng
trên thành bình. Lớp khô được hydrat hóa với pha nước chứa các hoạt chất ở nhiệt độ bình
thường và có khuấy trộn nhẹ [27].
e) Nanoemulsion:
- Đặc điểm:
Những hạt nanoemulsion là cấu trúc hạt-trong-hạt, nghĩa là một hạt cực nhỏ được nằm trong một
hạt khác lớn hơn nhưng vẫn ở kích thước nano, thường được sử dụng trong mỹ phẩm như : dầu
dưỡng tóc, kem.
Nanoemulsion kết hợp với thành phần mỹ phẩm truyền thống như : nước, dầu và các chất hoạt
động bề mặt. Trong trạng thái hai pha, giọt có kích thước 50-1000 nm phân tán ở phía ngoài pha
nước [11].

- Công dụng:
Kích thước hạt nhỏ giúp cho hạt nanoemulsion trong suốt và dễ chịu khi tiếp xúc, cấu trúc và
tính lưu biến vẫn chưa được thực hiện được bằng phương pháp khác.
Cấu tạo này sẽ đảm bảo cho sự an toàn và di chuyển các thành phần chính, tăng độ bền cũng như
tuổi thọ của sản phẩm.
- Cơ chế: Để giải thích cho sự thâm nhập da của các hoạt chất được cải thiện nhờ việc ứng dụng
đặc tính nanoemulsion.
Đầu tiên, rào cản khuếch tán của lớp sừng có thể bị giảm bởi các chất hoạt động bề mặt từ đó
làm cho các hoạt chất sẽ dễ dàng xâm nhập vào da.
Hàm lượng nước trong các hạt giữ một vai trò quan trọng. Khi hàm lượng nước đủ cao, sự hấp
thụ qua da của các hợp chất sẽ được cải thiện do hiệu ứng hydrat hóa của lớp sừng.


Các giọt có kích thước nano sẽ phân tán vào pha liên tục và có thể di chuyển trơn tru qua lớp
sừng đồng thời khuếch tán qua hàng rào bảo vệ da. Để cung cấp các hoạt chất tái tạo da và giúp
da được mịn màn hơn [18].

Hình 11. Mô hình quan sát nanoemulsion dưới kính hiển vi điện tử [11]
- Tổng hợp: Để tổng hợp nên nanoemulsion, dựa vào mức sử dụng năng lượng trong quá trình
tổng hợp người ta thường được chia thành hai phương pháp lớn: phương pháp năng lượng cao và
phương pháp năng lượng thấp. Trong đó, phương pháp đồng nhất áp suất cao được xếp vào
nhóm phương pháp có năng lượng cao.
Trong phương pháp đồng nhất áp suất cao (High Pressure Homogenization - HPH) có thể được
chia thành hai phương pháp: kỹ thuật đồng nhất áp suất cao trong hai trường hợp nhiệt độ cao và
thấp.
Kỹ thuật HPH lạnh được sử dụng cho các hợp chất cực kỳ nhạy với nhiệt độ. Các hợp chất hoạt
động được hòa tan hoặc phân tán trong pha lipid nóng chảy. Trong kỹ thuật HPH lạnh, hỗn hợp
chất hoạt động bề mặt lạnh để thu được giai đoạn lạnh trước của pha vi mô.
Kỹ thuật HPH nóng, hỗn hợp được phân tán thành dung dịch chất hoạt động bề mặt nóng trên
điểm nóng chảy bằng cách khuấy tốc độ cao để thu được cái gọi là nhũ tương nóng.

Tiểu luận Cơ sở vật liệu & Ăn mòn – Nhóm 1

Tiếp theo, trong cả hai phương pháp, nhũ tương trước và huyền phù đi qua một chất đồng nhất áp
suất cao ở nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ phòng tương ứng để thu được nhũ tương nano [27].
f) Nanoencapsulation:
- Đặc điểm:
Kích thước thông thường của các hạt nanoencapsulation thường rất nhỏ chỉ khoảng 10 – 20nm.
Trong một số trường hợp kích thước cũng khá to nhưng không vượt quá 200nm.
Cấu trúc của của nanocapsule bao gồm hệ thống nano được hình thành theo cấu hình lõi – vỏ: vỏ
của một nanoencapsulation điển hình được làm bằng màng polymer hoặc lớp phủ, còn lõi là một
chất hoạt động bề mặt đặc biệt được lựa chọn để phối hợp với chất trong màng polymer (có thể
là lõi dầu hoặc lõi nước).
- Công dụng:
Làm tăng tuổi thọ của kem chống nắng vốn có tính chịu nhiệt kém.
Ứng dụng của nanoencapsulation để làm sự xâm nhập của bộ lọc UV octyl methoxycinnamate.
Trong da so với các hỗn hợp thường, nó còn làm tăng khả năng bảo vệ da trước ánh nắng mặt
trời.
Ngoài ra, còn được sử dụng trong mỹ phẩm làm giảm mùi không mong muốn và loại bỏ sự
không tương thích giữa các thành phần trong công thức.
- Cơ chế:
Các hạt nanoencapsulation cung cấp một hệ thống vận chuyển lý tưởng và duy nhất cho các hoạt
chất trong mỹ phẩm vào da.
Các tác nhân đóng gói trong hạt được giải phóng bằng một số cơ chế khác nhau như cơ học,
nhiệt, khuếch tán, phân hủy sinh học,…
Tạo ra một lớp bảo vệ trên bề mặt da, làm chậm sự thẩm thấu của các hoạt chất trong sản phẩm
vào da [16].

2

0


Tiểu luận Cơ sở vật liệu & Ăn mòn – Nhóm 1

- Tổng hợp: Phương pháp tổng hợp hạt SLN phụ thuộc vào tính chất vật lý của vỏ, lõi và kích
thước yêu cầu. Có hai phương pháp phổ biến được sử dụng là khuếch tán nhũ tương và dịch
chuyển dung môi .
+ Dịch chuyển dung môi: các hạt nano được hình thành bằng cách tạo ra huyền phù keo giữa hai
pha riêng biệt. Pha hữu cơ bao gồm dung dịch và hỗn hợp dung môi hữu cơ. Pha nước bao gồm
một hỗn hợp các chất không dung môi tạo thành một màng bề mặt. Pha hữu cơ được tiêm từ từ
trong pha nước sau đó được khuấy trộn để tạo thành huyền phù keo. Khi huyền phù keo được
hình thành, nó sẽ được khuấy trộn cho đến khi các hạt nano bắt đầu hình thành.
+ Khuếch tán nhũ tương: bao gồm ba pha: pha hữu cơ, dung dịch nước và pha loãng. Trong
phương pháp này, pha hữu cơ được thêm vào pha nước trong điều kiện khuấy trộn cao tạo thành
nhũ tương. Trong quá trình này, nước được thêm vào nhũ tương làm cho dung môi khuếch tán.
Kết quả của sự khuếch tán này là những hạt nanoencapsulation được hình thành [27].

Hình 12. Các hạt nanoencapsulation trong hệ nhũ tương [12]
g) Solid lipid nanoparticles:
- Đặc điểm:

21


Đây là những tiểu phân có đường kính trung bình từ 50 – 1000 nm và có thể được phân tán trong
nước hoặc một số dung môi khác tùy vào mục đích trong quá trình sản xuất.
Mỗi tiểu phân có cấu tạo gồm một cốt lipid rắn, trong đó chứa các giọt lipid lỏng chứa các hoạt
chất được hòa tan.
Kích thước tối ưu của hạt đối trong sản phẩm thường khoảng 200 nm [13].

- Công dụng:
Khả năng dung nạp cao: Các nano lipid rắn bao gồm các lipid sinh lý và phân hủy sinh học có
độc tính thấp và độc tế bào thấp.
Tăng khả năng vận chuyển trong da: với kích thước nhỏ của các hạt nano, đảm bảo cho việc tiếp
xúc gần với lớp sừng, làm tăng lượng hoạt chất xâm nhập vào da.
Lợi ích cho quá trình hydrat hóa: Các hạt nano lipid rắn sẽ cung cấp các đặc tính tối ưu nhất
nhằm gia tăng quá trình hydrat hóa cho da,…
- Cơ chế:
Các kết quả nghiên cứu về độc tế bào của SLN trong các tế bài Caco – 2 đã chứng minh rằng các
hạt nano có độc tính thấp thì không ảnh hưởng tính chất màng tế bào và làm giảm đáng kể tính
lưu động của nó.
Trước tiên, việc vận chuyển các hạt SLN được xác minh đó là quá trình trung gian và sự nội hóa
của SLN được đặc trưng bởi con đường macropinocytosis và các tuyến trên bề mặt của lipid.
Các endosome liên quan đến lysosome, lưới nội chất và bộ máy Golgi được xác nhận là đích đến
của các hạt SLN trong các tế bào.
Ngoài ra, các hạt SLN được vận chuyển phía bên trong cơ bản vẫn còn nguyên vẹn và việc vận
chuyển của các hạt nano sẽ không phá hủy cấu trúc của nó [17].
- Tổng hợp: Để tổng hợp các hạt nano lipid, ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau
như:
+ Phương pháp kỹ thuật khuếch tán dung môi,tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của phương pháp
này là khó mở rộng quy mô sản xuất nên không được ứng dụng trong công nghiệp.


+ Phương pháp phân tán và siêu âm, đây là phương pháp thường được sử dụng trong các phòng
thí nghiệm.
+ Phương pháp kỹ thuật bào chế đi từ vi nhũ tương, đây là phương pháp có thể sử dụng trong các
phòng thì nghiệm có quy mô vừa và nhỏ, hoặc trong công nghiệp, có quy mô lớn. Trong phương
pháp vi nhũ tương, các hạt vi nhũ sẽ được bào chế từ lipid nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ
nóng chảy của lipid rắn từ 5 – 10 oC. Tiếp theo, phân tán trong pha nước chứa các chất hoạt động
bề mặt ở nhiệt độ cao để tạo thành vi nhũ tương D/N. Sau đó, tiến hành hòa tan vi nhũ tương

nóng trong nước lạnh (2 – 3 oC), rồi tiếp tục qua giai đoạn khuấy ổn định (tỷ lệ vi nhũ tương và
nước dao động trong khoảng 1÷25 đến 1÷50). Sự thay đổi nhanh về nhiệt độ sẽ làm cho lipid kết
tinh đồng thời ngăn chặn sự kết tụ của các tiểu phân [27].

Hình 13. Cấu tạo của hạt nano lipid rắn [13]
III. I. Tình hình sản xuất và tiềm năng phát triển trong tương lai:
III.1. Tình hình sản xuất:
Hiện nay, việc áp dụng công nghệ nano vào quá trình sản xuất các sản phẩm phục vụ đời sống
của chúng ta ngày càng phổ biến. Trong đó, lĩnh vực mỹ phẩm ở nước ta, cũng đã bắt đầu tiếp


thu các công nghệ từ các công ty lớn và hàng đầu về mỹ phẩm ở các nước chuyên dụng như Nhật
Bản, Hàn Quốc, Mỹ,…
Tính cạnh tranh hiện tại trong thị trường trong nước là rất cao, tuy nhiên do một số lý do như
chưa đáp ứng được một số nhu cầu của người tiêu dùng về chất lượng của sản phẩm, cùng với đó
là xu thế thích dùng “hàng ngoại” của người tiêu dùng nước ta đã kìm hãm một phần sự phát
triển nền công nghiệp về vấn đề “làm đẹp” nước ta. Tuy vậy, vẫn có một số công ty và doanh
nghiệp đã và đang lấy được thiện ý của khách hàng và ngày càng được ưa chuộng với một số sản
phẩm được sản xuất ra. Đó là kết quả của quá trình đầu tư dài lâu, bền bỉ không ngại khó khăn
của những người lãnh đạo “dám nghĩ dám làm”.
Một số sản phẩm tiêu biểu sản xuất và ưa thích tại Việt Nam:
- Kem chống nắng Eliza Collagen – SPF50, PA+++, sản phẩm của công ty Nam dược Hải Long.
- Kem chống nắng Nymph – SPF50, PA+++, sản phẩm của công ty mỹ phẩm Bạch Liên.
- Kem chống nắng Sunplay Super Block SPF81, sản phẩm của công ty Rohto Việt Nam,…
Tình hình thị trường mỹ phẩm Việt Nam hiện nay:
- Theo các cuộc khảo sát gần đây cho thấy mức chi tiêu trung bình cho các sản phẩm mỹ phẩm
hiện nay các người tiêu dùng ngày càng tăng cụ thể khoảng 500.000d/ tháng.
- Theo thống kê gần đây của công ty Asia Plus thì số lượng phụ nữ có trang điểm tăng từ 76%
lên 86%.
- Theo viện nghiên cứu Yano của Nhật Bản, Việt Nam là một trong những thị trường mỹ phẩm

tăng trưởng nhanh nhất khu vực Đông Nam Á. Năm 2018, thị trường đạt quy mô giá trị 2.35 tỷ
USD.
- Tuy nhiên, theo khảo sát thì các sản phẩm được người tiêu dùng lựa chọn nhiều nhất lại đến từ
các quốc gia được mệnh danh là “vua” của mỹ phẩm như Nhật Bản, Hàn Quốc. Dù vậy, các sản
phẩm được sản xuất tại Việt Nam cũng ngày càng đang được chú ý nhiều hơn [14].
III.2. Tiềm năng phát triển trong tương lai:


Cùng với sự phát triển của công nghệ thì sự cạnh tranh của các công ty và doanh nghiệp chuyển
sản xuất mỹ phẩm kể cả trong và ngoài nước, tại thị trường nước ta sẽ diễn ra ngày càng khốc
liệt và khó đoán hơn hẳn.
Nhiều chuyên gia hàng đầu dự kiến rằng, trong khoàng hơn 10 năm tới thì tốc độ tăng trưởng của
thị trường mỹ phẩm dưỡng da và trang điểm của Việt Nam sẽ tăng khoảng 15 – 20 % /năm [14].
Cuộc cạnh tranh giữa các thương hiệu sẽ nhìn thấy rõ nhất qua các chiến dịch quảng cáo thương
hiệu và khuyến mãi vào các dịp Lễ lớn,… Đặc biệt, trong tương lai các thương hiệu sẽ đổi mới
hình thức marketing để góp phần thu hút người tiêu dùng nhiều hơn.

Hình 14. Thống kê số liệu tình hình sử dụng mỹ phẩm tại Việt Nam [14]
Trong nền công nghiệp 4.0, các công nghệ nano sẽ liên tục được đổi mới và cải tiến nên có thể
dự đoán rằng trong khoảng hơn 10 năm tới thì chất lượng và hiệu quả của các sản phẩm mỹ
phẩm, đặc biệt là kem chống nắng sẽ ngày càng được nâng cao và cải thiện thêm nhiều tính năng
mới. Đồng thời, chúng ta có thể nghiên cứu và tìm ra được những hạt vật liệu nano mới có thể
thay thế một số loại hạt nano hiện tại, để đảm bảo khắc phục một số vấn đề có thể ảnh hường đến
sức khỏe cho người tiêu dùng.
IV. V. Kết luận:
Trong nền công nghiệp 4.0 hiện đại, công nghệ nano đã được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực trong
các quá trình sản xuất công nghiệp trên nhiều quốc gia trên thế giới. Đặc biệt, trong lĩnh vực mỹ
phẩm, công nghệ nano đã được nghiên cứu và áp dụng để đem lại nhiều hiệu quả to lớn hơn so
với các phương pháp sản xuất thông thường từ nhiều năm qua.