2015 Fiscal Year Research-status Report
皮膚角層の構造と溶液吸収特性の関係解明に関する研究-電場及び超音波の影響の解明-
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15K05253
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
中沢 寛光 関西学院大学, 理工学部, 教育技術主事 (70411775)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 皮膚角層 / 経皮吸収 / 経皮吸収促進 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
皮膚角層の最も重要な役割は、異物の体内への侵入や体内から過剰な水分が蒸発することを防ぐ、いわゆる皮膚バリアとしての機能を適切に発揮することである。この角層のバリア機能は生体の恒常性の維持には必須の機能であるが、経皮吸収性の医薬品や化粧品を積極的に体内へ浸透させたい場合には、逆に大きな障壁となる。医薬品や化粧品の開発分野において、経皮吸収の機構を明らかにすることは非常に重要な課題であるが、複雑系でありかつ個体差等の問題もあって、その作用機序を詳細に解析することは難しい。この問題を解決すべく、研究代表者らは最近シート状の皮膚角層を入射X線に対して斜めに固定し、試料の表裏の環境を自在に制御できる外部環境2分型セル（以下、試料セル）を開発、それを用いて角層の物性と構造の同時計測を実施し、個体差が大きい角層試料に対する同時計測の有効性を示してきた。本研究課題では、この試料セルに様々な改良を加え、電場や力学的刺激などの種々の外部刺激が物質の経皮吸収性に与える影響を明らかにすることを目指す。
X線回折実験は、SPring-8（BL03XU、BL40B2）で実施した。H27年度はまず、組み込む外部刺激装置の設計や試作、またそれを用いた予備測定などに重点を置いて実験を展開した。これにより、おおよその付加装置の構造規格が決定され、また外部刺激そのものが角層の構造に及ぼす影響の程度がわかった。今後は外部刺激の種類や強度などが角層の構造に与える影響についてまず詳細に解析し、さらにそれらの外部刺激が様々な溶液の浸透性に与える影響について解析する予定である。
これらの測定結果により、様々な物質と皮膚角層の相互作用、およびそれらに対する外部刺激の影響が明確化され、より経皮浸透性の高い製剤やその促進作用のメカニズムが明らかとなり、経皮吸収剤などの開発分野に貴重なデータを提供できると考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
H27年度は、外部刺激を加える装置の検討を実施し、実際に試料セルに装置を組み込んで、予備的にX線同時測定を実施した。なお、H27年度に関しては、当試料セルの有効性を示す実証実験であった角層構造と水の移動性の同時温度変化解析の再現性を確認し、さらにその成果を自身の学位論文としてまとめるのに時間を要したため、さらに様々な温度においてエステル油剤が角層内に浸透する挙動の解析実験の付加データの取得を優先させたため、当初の計画に対して外部刺激実験の設計や実施が若干遅れることになった。なお水の移動性の検証実験やエステル油剤の浸透実験については、本実験の基礎データにもなるため、それらの精度の高いデータの取得は当実験を遂行するうえで必要不可欠である。さらに、角層構造を模倣した人工脂質膜での検討を同時並行で展開する必要性が生じたことも、外部刺激実験が遅れる一因となった。今後はこれらの成果をまとめつつ、外部刺激実験を積極的に推進していく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度は電場や超音波などの外部刺激実験に重点を置き、それらの刺激下における種々の溶液浸透実験を広く展開する予定である。特に電場実験に関しては、H27年度に予備的に実施した電場実験のデータを参考にし、電流を測定しつつ再度電極の形状や電場の規格、印加方法などを検討し、新しい電源装置の購入についても検討していく予定である。当手法による電場の印加とX線による構造変化の同時解析は、H27年度の実験より可能であることが確認されているので、装置の条件設定と溶液の選定に十分時間を投じ、同種の実験を広く展開していく予定である。
当実験はSPring-8（40B2）の一般課題にも採択されており（課題番号：2016A1193）、すでに4月下旬に予備的実験を実施した。また5月中旬にも03XUでの実験時間が確保されており（課題番号：2016A7203）、今後もSPring-8の放射光を効果的に利用して、X線構造解析実験を展開していく予定である。またH27年度の検討により、角層構造を模倣した人工脂質膜の検討においては、当大学所有の小角X線回折装置（NanoViewer、RIGAKU）が有効であることがわかった。それを用いて同時並行的に溶液浸透実験などを実施し、角層の細胞間脂質の配列構造が経皮吸収に与える影響などを解析して、経皮吸収の基礎的データを蓄積していく予定である。
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| Causes of Carryover |
H27年度の研究については全体的に若干遅れ気味になり、印加電場の条件検討の段階であったので、まずは大学所有の電源装置を用いて予備実験を実施し、その結果を参考にしてファンクションジェネレーター等の電源装置を選定し、次年度に購入することにした。また購入予定であったPCについても、購入する電源装置との相性を判断しながら選定したいので、合わせて次年度に購入することにした。さらに、国際学会の発表旅費を別費用から支出することができたので、その結果、90万円程度の未使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H27年度に購入しなかった電源装置とPCについては、早期に条件検討を行い、H28年度に購入する予定である。また試料セル内への電極の設置を検討していた際に、試料セル自体の形状変更が必要である可能性が示唆された。試料セルの形状を変更する場合には多額の費用が必要になると思われ、従ってH27年度の生じた未使用額についてはそれらを総合的に判断し、有効的に活用していきたいと考えている。
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