2017 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 – 2019-03-31
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| Keywords | 皮膚角層 / 経皮吸収 / 医薬品 / X線構造解析 / 細胞間脂質 / イオントフォレシス / 化粧品 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
皮膚の最外層には角層が存在し、異物が体内に侵入することや過剰な水分が蒸散することを防ぐ、いわゆる皮膚バリア機能を発揮する。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、体内に積極的に薬剤などを浸透させたいような場合には、逆に大きな障壁となる。本研究は、この角層の微細構造とバリア機能の関係性を広く調査し、特に温度や電場などの外部刺激を加えた際に生じる角層の構造や角層間を通過する物質の透過挙動の変化を明らかにすることを目指すものである。
角層の微細構造の解析には、大型放射光施設SPring-8（BL03XU、BL40B2）や高エネルギー加速器研究機構PF（BL-6A）を使用した。生体皮膚から分離抽出した角層や、その疑似モデル脂質膜（以下、人工膜）などを、独自に開発した試料保持装置に設置し、そこに温度や電場などの外部刺激を加えつつ、同時にX線を照射して構造を解析した。
角層やその人工膜の温度を変化させ、同時に角層及び人工膜の構造と水の透過性をモニターしたところ、構造の相転移温度付近で、水の透過性に擾乱が生じる様子が観察された。また電場を印加した状態で様々な薬剤を角層や人工膜に塗布し、その構造変化の様子を同時にモニターすることも実施した。その結果、角層や人工膜の構造変化の様子を観察することで、物質の透過性が解析可能であることが確認された。これらの実験により開発した試料保持装置の有効性が確保されたが、特に溶液塗布の実験では、X線照射位置に電場を形成しつつ、さらに溶液の塗布量やその持続性を厳密にコントロールする必要性があることが分かった。今後はこれらの点について、試料保持装置を改良し、さらにさまざまな条件下で実験を実施する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
H29年度は作製した試料保持装置を用いて様々な実験を実施した。また前年度、放射光施設の機材刷新により必要となった解析システムの更新作業はほぼ収束し、それを用いてこれまで取得したデータの解析を実施した。H29年度は実験の回数を増やすため、これまで使用していたSPring-8だけでなく、高エネルギー加速器研究機構のビームラインも使用して実験を実施した。さらに脂質分子の相挙動の解析感度を高めるため、角層ラメラ構造を模倣した人工脂質膜での実験も広く実施した。
まず電場を印加した状態における角層内の物質の浸透挙動を明らかにするため、関連する多くの実験を実施した。塗布溶液としては多種のエステル油剤などを用いた。当試料保持装置では、X線の照射位置に電場を形成し、さらに同時に溶液を塗布する必要があるが、その条件は達成されたものの、そこにとどまる溶液量をコントロールする必要があることが分かり、試料保持装置に若干の修正が必要であることがわかった。
また、人工膜はその内部を構成する脂質成分を調整して実験をすることが可能となるため、荒れ肌などの物質透過性が上がった状態の皮膚のモデル膜を作製することも可能となる。さらにヒト皮膚では調整しにくい個体差による膜厚なども比較的コントロールしやすいというメリットがある。作製には少しのノウハウと基礎検討が必要となるが、解析精度の向上のためそれらの実験が必要と判断し、ヒト角層と並行して人工膜での実験も並行して実施した。
これらの理由により実験の進捗に若干の遅れが生じているが、今後必要な措置を講じたのちに、角層間を透過する物質の透過挙動と外部刺激との関係性について広く調査していく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
SPring-8、PFなどのビームラインを利用し、上述した実験やその解析を継続する予定である。当研究課題は、すでにSPring-8やPFのH30年度の実施課題に採択されており、これまで以上に実験の実施時間は確保されている。試料保持装置の構造の修正や試料周りのガラスウールの併用、塗布溶液の種類その塗布方法などについて検討し、必要であればそれらの実験条件を改良し、引き続き電場や超音波を印加する実験を展開する。人工膜の作製プロトコールについては、再現精度の高い手法を確立できており、その成果についても論文化したいと考えている。
H30年度中においては、まずは水分子の透過特性と角層構造の関係性について、その研究成果を広く発信していく予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究課題である角層構造及び経皮吸収に対する電場の影響の確認実験において、特に溶液作用時の電場の印加条件の決定に予想以上に時間を要し、研究に遅れが生じた。その結果、当該年度中の成果発表が難しくなり、追加実験や論文作成、対外発表を次年度に実施したい。
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