含硅颗粒用于防UV辐射的用途、其制造方法和包含它们的制剂技术

本发明专利技术公开了含硅颗粒用于防UV辐射的用途、其制造方法和包含它们的制剂。本发明专利技术涉及含硅颗粒用于保护人类细胞免受UV范围内和任选可见光至IR范围内的电磁辐射的用途，其中该颗粒优选呈现具有5至100纳米粒度的初级颗粒的团簇形式。根据本发明专利技术的用途的一个特定优点是可以通过粒度使电磁辐射的吸收与待吸收波长范围特定地匹配。该含硅颗粒可用作化妆品或医疗制剂，如优选防晒霜中或头发UV防护的化妆品制剂中的生物相容和生物可降解的UV防护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含硅颗粒用于保护人类细胞免受UV范围内和任选可见光至IR范围内的电磁辐射的用途，其中该颗粒优选呈现具有5至100纳米粒度的初级颗粒的团簇形式。根据本专利技术的用途的一个特定优点是可以通过粒度使电磁辐射的吸收与待吸收波长范围特定地匹配。该含硅颗粒，尤其是由硅构成的颗粒，可用作化妆品或医疗制剂，如优选防晒霜中或头发UV防护的化妆品制剂中的生物相容和生物可降解的UV防护。
技术介绍
已知的UV防护制剂基于不同浓度的UV过滤剂。在此，所用UV过滤剂可通过不同机理工作。已知的UV过滤剂具有典型吸收光谱并且必须与其它UV过滤剂组合，因为它们通常并非在整个光谱中均发挥作用。因此，防晒霜通常基于不同UV过滤剂的混合物。在防晒霜中，UV过滤剂用于涂覆皮肤并部分吸收到皮肤的角质层中。常见的UV过滤剂，如有机UV过滤剂通过使吸收的光斯托克斯位移到更长的波长范围而发挥作用。UV过滤剂根据它们的吸收光谱分类为UVA、UVB和宽带过滤剂（UVA/UVB过滤剂）。有机UV过滤剂通常是来自例如樟脑或水杨酸的衍生物。另外已知的是无机UV过滤剂，如细分的二氧化钛和氧化锌颗粒。这些颗粒的一个优点和同时缺点是它们的可见性。一方面，可通过可见性查验涂施，因此这些UV过滤剂通常用于儿童防晒产品。另一方面，可见UV过滤剂在成人产品中的接受度非常有争议。无机UV过滤剂，如氧化锌的另一缺点通常是低粒度，其能渗透到皮肤中。在血液和尿液中已检测到少量锌颗粒。例如，在瑞士不允许纳米微粒氧化锌基防晒产品，在德国浓度也绝不能超过纳米微粒氧化锌的固定值。因此需要没有上述缺点的新型UV过滤剂。该UV过滤剂优选应基于无机材料。该UV过滤剂还优选不因UV辐射的作用而分解并且不形成生物不相容的分解或降解产物。此外，该UV过滤剂不应吸收或在吸收的情况下可在生物体中降解。此外，硅烷，尤其是高纯硅烷，在许多应用领域，如半导体工业或光导纤维工业中构成重要的产品类别。在化妆品工业中，基本只有硅酮油或硅氧烷已知作为添加剂。这些应用领域对这些物质的纯度提出高要求，这尤其在痕量污染和在皮肤上的相容性方面。在化妆品领域中，在此尤其在防晒领域中，特别不利的是具有过敏原化合物，例如镍或其它生产相关的催化剂的污染物或具有起光催化作用的TiO2的污染物。这种污染物，甚至在较低%范围内和甚至低至ppm（按重量计）范围时，在化妆品用途中可能极其麻烦。
技术实现思路
要解决的问题因此是开发新型UV过滤剂。该新型UV过滤剂不应由于UV辐射而分解并应优选可生物降解或可在生物体中降解。此外，该新型UV过滤剂应该可通过环保且在能量上改进的方法生产。有利地，应省去催化剂的使用。此外，应减少加工步骤数。要解决的另一问题是找出能以连续或分批方式高产量地生产化合物的方法。完全令人惊讶和出乎意料地，可以通过以等离子体-热方式处理硅烷物料流来解决该问题。将优选包含单硅烷SiH4的硅烷物料流与根据本专利技术为硅-卤素化合物，例如含氯、含溴的化合物的污染物一起送入等离子体放电装置，并在其中例如在高压脉冲放电中反应。该新型方法是处理该物料流以使其以粒度分布为特征，其中该粒度分布可用于调节UV范围内和可见光范围内和任选IR范围内的光谱吸收性质。关于气体放电处理的作用，认为在通过等离子体-化学手段激发硅-H或Si-Cl自由基且它们选择性和优选形成小于100纳米的硅颗粒时促进动力学，由此根据本专利技术导致吸收从UV-C（100-280纳米）经UV-B（280至315纳米）移向UV-A（315至380纳米）。根据中值初级粒度，可以与UV-A范围内的吸收相比增强UV-C和UV-B范围内的吸收。在本专利技术的方法中,物料流可进行简单后处理，如过滤和/或洗涤，借此优选取出纯产物。将除H2外还含有痕量HCl的所得残留气体再循环。关于气体放电和等离子体化学的已知原理，参考相关专业文献，例如A.T.Bell，“FundamentalsofPlasmaChemistry”，编辑J.R.Hollahan和A.T.Bell，Wiley，NewYork(1974)。通过在任选与等离子体法组合的热法中或在纯等离子体法中，任选用含C或N或Ge的物类使单硅烷或更高级的H-硅烷如式MeHn或Me2H2n-2的那些（其中Me是硅且n是整数）、卤代硅烷、更高级的卤代硅烷或烷氧基硅烷反应来转化含硅颗粒，同样可以以令人惊讶的方式解决该问题。更高级的H-硅烷或氯硅烷也被称作多硅烷或氯代多硅烷。该更高级的H-硅烷或更高级的氯硅烷在其反应前转化成气相。该卤素可选自氟、氯、溴和碘，优选氯。根据本专利技术，同样通过含硅颗粒，尤其含有纯硅的无定形颗粒的本专利技术的用途解决该问题，其中使用该颗粒保护细胞免受10至2500纳米，尤其至1500纳米波长范围内的电磁辐射。该颗粒特别用于保护细胞免受UV辐射的破坏。受保护的细胞包括人类、动物和/或植物细胞，其中优选保护表皮细胞，如皮肤细胞、角质层皮肤细胞或头发细胞免受电磁辐射影响。在此细胞不必与该颗粒直接接触，而也可以间接保护，这通过将该颗粒例如用在太阳镜镜片上或用于对织物材料上浆，或与用于保护细胞例如细菌培养物的科学或工业用途相关。呈团簇存在的优选的含纯硅的颗粒，尤其初级颗粒具有含硅颗粒总组合物的大于或等于50重量%至100重量%的硅含量。特别地，硅含量大于或等于55重量%，硅含量优选大于80重量%、90重量%、95重量%、98重量%、99重量%、99.5重量%、99.99重量%、99.999重量%至100.0重量%，且该颗粒任选具有基于重量%的硅含量计的一定含量的碳和/或氧，其中该颗粒优选为基本无定形。氧含量小于50重量%，优选小于10重量%，更优选小于1重量%。特别优选的是具有含硅颗粒总组合物的大于或等于90重量%至100重量%的硅含量的优选呈团簇存在的含纯硅颗粒，尤其是初级颗粒。此外，含硅颗粒可包含0重量%至10重量%的硒作为自由基捕获剂。该颗粒优选可包含0.0001重量%至5重量%的硒。本专利技术还提供该含硅颗粒a)用于吸收大于或等于10纳米至1100纳米波长范围内，尤其10纳米至450纳米波长范围内的电磁辐射的用途。优选使用该含硅颗粒作为对电磁辐射的UV防护，优选作为180至400纳米，更优选200至380或至400纳米的UV防护。该含硅颗粒同样优选还可防护超远紫外如10至100纳米或至120纳米、200至280纳米的远紫外、280至315纳米的中紫外和/或在315至380纳米的近紫外的波长范围内的电磁辐射，并根据初级颗粒的尺寸，保护细胞在400至750本文档来自技高网...

【技术保护点】
含硅颗粒的用途，其特征在于所述颗粒用于保护细胞免受10至1500纳米波长范围内的电磁辐射。

【技术特征摘要】
2014.11.28 EP 14195302.61.含硅颗粒的用途，
其特征在于所述颗粒用于保护细胞免受10至1500纳米波长范围内的电磁辐射。
2.根据权利要求1的用途，
其特征在于所述颗粒
a)用于吸收大于或等于10纳米至1100纳米，尤其10纳米至450纳米波长范围内的电磁
辐射，
b)用作对电磁辐射的UV防护。
3.根据权利要求1或2的用途，
其特征在于所述含硅颗粒具有大于或等于50重量%至100重量%的硅含量和1至500纳米
的初级粒度。
4.根据权利要求1至3任一项的用途，
其特征在于所述含硅颗粒是基本无定形颗粒。
5.根据权利要求1至4任一项的用途，
其特征在于所述含硅颗粒是来自硅的基本无定形颗粒。
6.根据权利要求1至5任一项的用途，
其特征在于所述硅颗粒具有小于或等于2%的结晶度。
7.根据权利要求1至5任一项的用途，
其特征在于所述含硅颗粒具有
a)粒度为1纳米至200纳米的初级颗粒，尤其具有5至100纳米的初级颗粒，和/或
b)中值初级粒度d50=15至40纳米。
8.根据权利要求1至7任一项的用途，
其特征在于所述颗粒包含60重量%至100重量%的硅和具有补充至100重量%的碳和任选
氧的含量，并任选是透明的。
9.根据权利要求1至8任一项的用途，
其特征在于所述颗粒具有电磁辐射吸收的下列特征：
a)在10至50纳米的初级粒度下，尤其在大约35纳米的d50下，在250至400纳米波长范围
内的吸收与在400至750纳米波长范围内的吸收相比是相等的，其中偏差为+/-40%，和/或
b)在10至50纳米的初级粒度下，尤其在大约25纳米的d50下，在(i)250至400纳米波长
范围内的吸收与在(ii)550纳米波长下的吸收的比率为大约(i):(ii)=2:1至8:1，其中
偏差为+/-40%，和/或
c)在10至50纳米的初级粒度下，尤其在大约25纳米的d50下，在(i)250至400纳米波长
范围内的吸收与在(ii)500纳米波长下的吸收的比率为大约(i):(ii)=1.5:1至8:1，其
中偏差为+/-30%，和/或
d)在10至50纳米的初级粒度下，尤其在大约25纳米的d50下，在(i)250至350纳米波长
范围内的吸收与在(ii)450纳米波长下的吸收的比率为大约(i):(ii)=2:1至4:...

【专利技术属性】
技术研发人员：JE朗，M克勒尔，G于伦布鲁克，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE