2019 Fiscal Year Research-status Report
深共融溶媒内包エマルションによるポリフェノールの経皮デリバリーと皮膚透過機構
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19K15367
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| Research Institution | Sojo University |
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Principal Investigator |
櫻木 美菜 (水谷美菜) 崇城大学, 工学部, 准教授 (90646829)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 深共融溶媒 / レスベラトロール / ポリフェノール / 経皮デリバリー / X線散乱 / 角層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ポリフェノールの新たな経皮デリバリーキャリアの創製を目的としている。現在、経皮吸収キャリアとして、球状のマイクロエマルション(ME)が用いられ、MEの成分、粒子径、濃度などの要因が経皮吸収率に影響を及ぼすと報告される。しかし、球状以外のMEについては、形が一般的ではないため、その超分子構造と経皮吸収率の関係性が不明である。申請者らは、界面活性剤の凝集特性を変化させる深共融溶媒(DES)を用いると、大きさの異なる球状や棒状構造のMEが得られることを見出している。本研究では、これらの形状の異なるMEにポリフェノールの一種であるレスベラトロール(RSV)を内包させて、これらのMEの形状と皮膚透過率の関係を評価する。また、DESはポリフェノールの溶解性が著しく高いことが報告されるため、RSVを高濃度に内包したDES/Oil型MEはRSVの経皮デリバリーに有効であると期待している。
2019年度は、放射光X線散乱を用いてRsv内包MEの構造特性とRSV内包量の関係性を調べ、さらに皮膚透過試験を行った。MEの成分には非イオン性界面活性剤のTween80、Span20、内相の溶媒にはDES/水の混合溶媒を用い、RSVを飽和量取り込ませた後、MEの安定性評価とRSV取り込み量、X線散乱によるMEの構造を評価した。その結果、球状MEの方が棒状MEよりも皮膚透過性は高い傾向にあるが、RSV取り込みスペースの広い棒状MEがRSVの内包量が高いため、最終的には棒状MEの方がRSVの皮膚透過量が高いことが示された。この結果は、Japanese Journal of applied physics誌に掲載済みである。また、界面活性剤の組成の異なるMEで、ベシクル状のMEが得られ、さらなるRSVの取り込み量を達成できる結果が得られたため、現在RSC Advances誌に投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
1年目は、1)サンプル調製、2)RSV内包MEの構造評価とRSV取り込み量、3)RSV皮膚浸透性の評価を行い、当初の計画通り実験を進行でき、２年目の計画の一部にも着手することができた。1)MEの溶媒には、皮膚への刺激性が少ないミリスチン酸イソプロピル (IPM)、界面活性剤として、非イオン性のTween80、Span20を用いた。これらの混合溶液に、DES (塩化コリン：グリセロ ール=1:2)/水の混合溶媒と過剰量のRSVを加えた後、超音波分散を行い、遠心分離により未内包のRSVを取り除くことでMEを作製した。Tween80/Span20=1/3(wt/wt)のME(T1S3と記載する)が安定に多量のRSVを取り込むことができたため、この組成で以降の実験を進めた。T1S3の内相のDES/水の混合比を変化させたところ、DES/水=7/3で最も多くのRSVを取り込むことができた。
2) T1S3の内相のDES/水の混合比を1/0、7/3、0/1にした３種類のMEの構造評価を行ったところ、DES/水=1/0、7/3では棒状構造（内相の断面の直径がそれぞれ9nm、10nm）、0/1では内相部分の直径が14.8nmの球状構造のMEが得られた。DES/水=7/3でRSVの内包量が最も高かったのは、RSVが存在するスペースであるME内相の体積が大きいためと考えられる。
3)皮膚透過試験より、RSV取り込み量の最も高かったDES/水=7/3の組成で最も高いRSVの皮膚透過量を達成した。現在2年目の計画である、角層にMEを適用した際の角層成分の構造の経時変化を調べており、MEの構造の違いにより角層成分の構造の乱れ方が異なることがわかった。2年目は角層中のMEの構造変化に焦点を当て解析を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
MEの皮膚透過の律速である角層にMEを適用した時の、角層成分の構造変化についてはX線散乱実験により明らかにすることができた。今後は、角層透過においてMEがどのように皮膚成分と作用し、いつ内包物を放出するかを調べることが必要である。しかし、角層内におけるMEの構造変化については、角層成分からの散乱が大きいため、X線で観察することは難しかった。ME内相の溶媒を重溶媒に置き換えることで、ME内相からの散乱を際立たせることができる中性子散乱を用いれば、角層中におけるMEからの散乱を観察可能であると考えたため、中性子散乱施設J-Parc（茨城県）、ANSTO(オーストラリア)へ実験の申請書を提出し、2年目に実験を行う予定であった。しかし、新型コロナウイルス感染拡大の影響で、実験が保留となっている。実験施設の利用ができるようになるまでは、TEM、DLSなどを用いて角層に浸透させたMEを抽出し、構造評価を行う実験を進めることを計画中である。
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| Causes of Carryover |
3月にフィラデルフィアで開催予定であったACS National Meeting に本申請の成果を発表する予定だったが、新型コロナウイルス感染拡大の影響のため、本会はweb開催へ変更となった。そのため、旅費、参加費を支払う必要がなくなった。
また、当初の実験計画で角層中のMEの構造変化をX線散乱で評価する予定であったが、X線では角層成分からの散乱にMEからの散乱が埋もれてしまい、評価できないことがわかった。よって、ME内相を重溶媒に置換し、中性子散乱を行うことを計画しているが、中性子散乱ではビームサイズがX線よりも大きく（中性子散乱1cm程度、X線散乱：数百μm程度）、多くのサンプル量を必要とする。また、重溶媒（重グリセリン、重塩化コリン）も高価であるため、2年目は当初の計画よりもサンプルの消耗品に多くの予算を費やす予定である。
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