(57)【要約】【課題】ビタミンＣとゲル形成分子との間に相互作用を持たせることである。 【解決手段】ビタミンＣ中のアニオンとペプチド中のカチオンが共存するように水溶液のｐＨを調整することによりペプチドをゲル化させる。ペプチドとしてβ‐シート構造の両親媒性ペプチドが使用される。ビタミンＣが消費されるとゲルからゾルに転移する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビタミンＣとカチオン性高分子とを混合してなるゲル状構造体。
【請求項２】
前記カチオン性高分子がカチオン性残基を含む両親媒性ペプチドである、請求項１に記載のゲル状構造体。
【請求項３】
前記両親媒性ペプチドがビタミンＣと混合した状態において、β-シート構造である請求項２に記載のゲル状構造体。
【請求項４】
ビタミンＣと両親媒性ペプチドの水溶液との混合によるゲル状構造体の合成方法。
【請求項５】
前記両親媒性ペプチドの水溶液の濃度が０．１〜５．０重量％である請求項４に記載のゲル状構造体の合成方法。
【請求項６】
アニオン性であるビタミンＣとカチオン性の両親媒性ペプチドとがイオン結合することによってゲル化が進む、請求項４または５に記載のゲル状構造体の合成方法。
【請求項７】
系中のｐＨによりゲル形成を制御する、請求項４〜６のいずれかに記載のゲル状構造体の合成方法。
【請求項８】
系中のビタミンＣの溶存量によりゲル形成を制御する、請求項４〜６のいずれかに記載のゲル状構造体の合成方法。
【請求項９】
請求項４〜８に記載の合成方法により得られたゲル状構造体が、ゲル状構造体中のビタミンＣが反応により消費され、ゲルが溶液状に転移することを利用する、ビタミンＣの溶存量の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビタミンＣのカプセル剤、あるいはビタミンＣのセンサー等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビタミンＣ（アスコルビン酸）を有機物質で包摂することは、ビタミンＣの酸化安定性の向上が見込まれ、食品、医療、化粧品としての有用性が高い。ビタミンＣを含有するゲル状構造体は、アルギン酸ナトリウム、アガロース、ゼラチン、ペクチン、カラギーナンなどから作られるゲルにビタミンＣを注入、添加することで行われる。しかしながら、ゲル骨格を形成する分子とビタミンＣとの間には相互作用はなく、ビタミンＣはゲルネットワーク構造中に保持された水中に可溶化している状態に過ぎなかった。
【０００３】
例えば、特許文献１では、アスコルビン酸カルシウム（ビタミンＣ誘導体）とアルギン酸を混合するとゲル化することが記載されている。しかし、これはアスコルビン酸自体がゲル化に関与しているわけでなく、アスコルビン酸から遊離したカルシウムイオンによってゲルを形成している。すなわち、アルギン酸とイオン結合する、カルシウムイオンなどの多価カチオンが必須である。
【０００４】
また、特許文献２では、ビタミンＣをレシチンゲルに含ませ、酸化安定性の向上を図っているが、ビタミンＣとレシチンゲルには相互作用がなく、レシチンによりビタミンＣが包摂されている状態である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００‐０５３５８７
【特許文献２】特開２００９‐１３７８７４
【０００６】
上記二つの従来技術では、ビタミンＣ含有ゲルは、ビタミンＣとゲルを構成する分子との相互作用がないので、系中におけるビタミンＣの残存量を推量することはできない。これは、ビタミンＣが消費された後でもビタミンＣの量に関係なく、ゲル化剤はゲル形状を変えることなく残存するためである。したがって、ビタミンＣがどのくらい消費され、その効能が持続しているかを判断することが困難である。
【０００７】
さらに、上記従来技術では、ゲル化剤は有効成分が消費された後もそのまま残ることも欠点の1つである。有効性が消失した後も適用部位（患部）に残り、これらは排泄されにくいためである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来技術の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ビタミンＣとゲル形成分子との間に相互作用を持たせることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ビタミンＣは、生理条件下でアニオン部位を有し、かつ水酸基が多い構造である。一方、β‐シート構造をとるペプチドは、繊維状の自己組織化構造をとり、架橋点を適切に設計することによりゲル化する。ペプチドにカチオン部位を導入し、ビタミンＣとイオン結合するように設計した。イオン対の形成によりカチオン間の静電反発が減少し、かつビタミンＣの水酸基に基づく水素結合の形成が促される。つまり、ビタミンＣとペプチドが相互作用して、ゲルの特徴であるネットワーク構造の成長を促す系の合成方法を見出した。
【００１０】
本発明の自己組織化ゲルは、系中に存在するビタミンＣの量とゲル形成が相関性を持つため、ビタミンＣ添加量や、ビタミンＣの経皮吸収あるいは酸化還元反応による消費に伴って、ゲル状構造体の物性変化が生じる。つまり、系中のビタミンＣの量が少なくなるとゲルが脆弱化し、ゲル−ゾル転移を誘起する。これにより、例えば、ゲルの目視によってビタミンＣの溶存量の推定が可能となる。また、ビタミンＣが消費されるとゲルを構成するペプチド集合体がカチオン反発により再分散し、溶媒への可溶性が向上する。このことは、ビタミンＣ消費後のゲル化剤の排泄が良好となる。
【００１１】
すなわち、本発明によれば、以下のゲル状構造体、その合成方法、ならびにビタミンＣの溶存量の測定方法が提供される。
【００１２】
［１］ビタミンＣとカチオン性高分子を混合してなるゲル状構造体。
【００１３】
［２］前記カチオン性高分子がカチオン性残基を含む両親媒性ペプチドである、前記［１］に記載のゲル状構造体。
【００１４】
［３］前記両親媒性ペプチドがビタミンＣと混合した状態において、β-シート構造である前記［２］に記載のゲル状構造体。
【００１５】
［４］ビタミンＣと両親媒性ペプチドの水溶液との混合によるゲル状構造体の合成方法。
【００１６】
［５］前記両親媒性ペプチドの水溶液の濃度が０．１〜５．０重量％である前記［４］に記載のゲル状構造体の合成方法。
【００１７】
［６］アニオン性であるビタミンＣとカチオン性の両親媒性ペプチドとがイオン結合することによってゲル化が進む、前記［４］または［５］に記載のゲル状構造体の合成方法。
【００１８】
［７］系中のｐＨによりゲル形成を制御する、前記［４］〜［６］のいずれかに記載のゲル状構造体の合成方法。
【００１９】
［８］系中のビタミンＣの溶存量によりゲル形成を制御する、前記［４］〜［６］のいずれかに記載のゲル状構造体の合成方法。
【００２０】
［９］前記［４］〜［８］に記載の合成方法により得られたゲル状構造体が、ゲル状構造体中のビタミンＣが反応により消費され、ゲルが溶液状に転移することを利用する、ビタミンＣの溶存量の測定方法。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明におけるビタミンＣとの相互作用によりゲル化が可能なペプチドの設計指針を示す図である。
【図２】本発明におけるゲルの形成と崩壊を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施例１において、末端にカチオン部位を設計した自己組織化ペプチドによるビタミンＣ添加、消費によるゲルとゾルの構造転移を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施例２において、側鎖にカチオン部位を設計した自己組織化ペプチドによるビタミンＣ添加、消費によるゲルとゾルの構造転移を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２３】
本発明におけるゲル形成分子は自己組織化能を有する両親媒性ペプチドである。親水性アミノ酸と疎水性アミノ酸を同一分子内に有し、自己組織的な繊維構造体であるβ‐シート構造をとりうるものである。本発明におけるペプチドの構造には、生理環境下（ｐＨ７付近）でアニオン性のビタミンＣとイオン結合するカチオン部位を有していることが好ましい。本発明に用いられる典型的な自己組織化ペプチドは、親水性残基と疎水性残基を交互に１６残基連結した両親媒性ペプチドである（図１）。ビタミンＣの非存在下ではカチオン反発が強いため、ペプチドのβ‐シート構造は1本ずつが可溶化する、あるいは自己組織化が解消された状態である（図２ａ）。つまり、ペプチドの自己組織化だけでは、ゲル化に必要な架橋構造が形成されず、ネットワーク構造は十分に成長しない。ｐＨ４．１７以上でアニオン性であるビタミンＣは、ペプチド中のカチオン部位とイオン結合を形成するため、ペプチド間でのカチオン反発が軽減される。さらに、ビタミンＣに多数存在する水酸基間での水素結合が形成されることが見込まれ、ネットワーク構造が成長し、やがてゲル化する（図２ｂ）。
【００２４】
イオン結合したビタミンＣは、ビタミンとしての活性は保持されている。したがって、得られたゲルは、抗酸化作用を有するゲルとして活用することができる。ビタミンＣが酸化還元反応によって消費されると、ビタミンＣは化学変化によりアニオン性ではなくなるため、ペプチドとのイオン結合が形成できなくなる。そのため、ペプチド間のカチオン反発がふたたび作用し、ペプチドの自己組織化によるネットワーク構造が解離し、ゲルが崩壊する（図２ｃ）。ビタミンＣの残存量は目視でも相対量が判断できるが、粘弾性測定装置によりゲルの貯蔵弾性率と損失弾性率を測定することにより、より正確に測定することができる。
【００２５】
ペプチドの設計に関して、総残基数は８〜２４残基の両親媒性ペプチドが好ましい。親水性アミノ酸残基は、非イオン性であるセリン、スレオニン、チロシン、アスパラギン、グルタミン、ならびにカチオン性であるリジン，アルギニン、ヒスチジンなどが適用できる。疎水性アミノ酸残基は、非極性のアラニンとロイシンなどの一般的なアミノ酸残基が適用できる。カチオン部位の導入には、ペプチドの一般的な設計であるＮ末端のアミノ基に由来するもの、およびアミノ酸側鎖に由来するものいずれでもゲルの調製が可能である。末端や側鎖における化学変換によってカチオン種を導入することも可能である。
【００２６】
ペプチド濃度は、０．１〜５．０重量％、より好ましくは０．３〜２．０重量％、さらに好ましくは０．５〜１．０重量％のペプチド水溶液とする。この水溶液にペプチドモル濃度に対して、０．１〜１０、より好ましくは０．５〜２なるモル比のビタミンＣを添加することでゲル状構造体を調製することができる。なお、本発明においては、ビタミンＣとペプチド中のカチオン残基の酸解離定数（ｐＫａ）の点から、水溶液のｐＨは５．０〜９．５であることが好ましい。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２８】
（実施例１：ペプチドがＮ末端のアミノ基に由来する場合）
親水性で非イオン性のセリンと疎水性のアラニンやロイシンを組み合わせたペプチド（H2N-(SASL)4）は、Ｎ末端を保護せずにアミノ基とした。この末端アミノ基は系のｐＨによってプロトン化し、カチオン種になり得る。つまり、Ｎ末端にカチオン部位を設計した自己組織化ペプチドである。１．０重量％のペプチド水溶液を調製し、均一に可溶化した（図３‐１）。そこに等モルのビタミンＣを添加した。中性（ｐＨ７．０）から弱アルカリ性（ｐＨ８．０）にｐＨを調整したところ、水溶液は次第に粘性を増大し、ゲル化した（図３‐２）。このｐＨ領域はビタミンＣのアニオンとペプチド中のカチオンが共存する条件であり、いずれかが無電荷となるｐＨ条件ではゲル化は認められなかった。したがって、ペプチドとビタミンＣ間でのイオン結合によりネットワーク構造が発達することが示された。
【００２９】
ヨウ素デンプン反応を利用して系中のビタミンＣの消費実験を行ったところ、ゲル‐ゾル転移が認められ、ビタミンＣの消費とともにゲルが崩壊することが示された（図３‐３）。ビタミンＣは、酸化還元反応により非イオン性の化合物へと変化する。したがって、ペプチド中のカチオン部位とビタミンＣとのイオン結合がなくなり、ペプチドには再びカチオン反発が作用するため、繊維間での架橋が解消され、ゲルが崩壊するに至ったものである。なお、０．５重量％のペプチド水溶液にても１．０重量％の場合と同様に、ｐＨの変化とともにゲルが形成され、さらにはビタミンＣが消費されると、溶液状、すなわちゾルへ変化することを確認した。
【００３０】
（実施例２：ペプチドがアミノ酸側鎖に由来するもの）
カチオン残基は、側鎖構造に導入することもできた。典型例として、カチオン性アミノ酸であるリジンと疎水性アミノ酸であるロイシンを設計した両親媒性ペプチド（Ac-(LKLK)4）を調製した。１．０重量％のペプチド水溶液を調製し、均一に可溶化した。そこにペプチドと等モルのビタミンＣを添加した。中性（ｐＨ７．０）から弱アルカリ性（ｐＨ８．０）にｐＨを調製したところ、水溶液は次第に粘性を増大し、ゲル化した（図４‐１）。この現象は、側鎖のカチオン種とビタミンＣがイオン結合したことにより、カチオン反発の現象と水酸基間での水素結合が形成され、架橋構造が発達したためである。
【００３１】
過酸化水素水を添加することにより、系中のビタミンＣの消費実験を行ったところ、ゲル‐ゾル転移が認められ、ビタミンＣの消費とともにゲルが崩壊することが示された（図４‐２）。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明はビタミンＣを包摂するカプセル、あるいはビタミンＣの溶存量あるいは濃度等を測定（推量）するセンサー等に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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