(57)【要約】  本発明は、同じ試験環境内で空気汚染及びUV照射を組み合わせる都市の汚染環境シミュレーション装置に関する。この装置は、エンジン(1)、冷却タンク(12)、並びに1つ以上のUV光(3)、温度/湿度センサー(7)、オンラインガス濃度分析器(8)、PM2.5/PM10分析器システム(9)、ガス入口(17)及びガス出口(11)を含む汚染試験チャンバー(2)を含む。【選択図】図１
2020528558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン、冷却タンク、並びに1つ以上のUV光、温度/湿度センサー、オンラインガス濃度分析器、PM2.5/PM10分析器システム、ガス入口及びガス出口パイプラインを含む汚染試験チャンバーを含む都市の汚染環境シミュレーション装置であって、エンジンが、排出ガスを放出し、ガスパイプラインを介して冷却タンクに接続されており、ガスパイプラインが、冷却タンク内で水と接触し、冷却タンクが、ガスパイプラインを介して汚染試験チャンバーにさらに接続されており、1つ以上のUV光が、汚染試験チャンバーの壁に設置されており、温度/湿度センサー、オンラインガス濃度分析器及びPM2.5/PM10分析器システムが、ガスパイプラインを介して汚染試験チャンバーに接続されており、ガス入口パイプラインによって排出ガスが汚染試験チャンバー内に放出され、汚染試験チャンバーのガス出口パイプラインによって排出ガスが汚染ガスチャンバーから放出される、都市の汚染環境シミュレーション装置。
【請求項２】
ガス入口パイプラインが汚染試験チャンバーの底部に設置されており、ガス出口パイプラインが汚染試験チャンバーの最上部に設置されている、請求項1に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【請求項３】
好ましくは汚染試験チャンバーの底部にあるガスパイプライン入口の上に有孔板を含み、排出ガスを有孔板に通過させ、汚染試験チャンバーに入れる、請求項1又は2に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【請求項４】
1つ以上のUV光が、汚染試験チャンバーの側壁に設置されている、請求項1から3のいずれか一項に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【請求項５】
汚染試験チャンバーのUV光と排出ガス充填空間との間に配置されたUV透過分離膜を含む、請求項4に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【請求項６】
エンジンが、ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンである、請求項1から5のいずれか一項に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【請求項７】
試料を垂直に吊るすか、又は試料を水平に支えるための、チャンバー内に設置されている1つ以上の格子棚を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【請求項８】
格子棚が、試験チャンバーの後壁から前部まで設置されている、請求項7に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【請求項９】
格子棚が、好ましくはステンレス鋼、鋼又はアルミナから選択される金属格子棚である、請求項7又は8に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【請求項１０】
排出ガスが汚染試験チャンバー内に放出され、同時にUV光がUV放射を放出している、都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【請求項１１】
もっぱら排出ガスが汚染試験チャンバー内において放出される、都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【請求項１２】
もっぱらUV光が汚染試験チャンバー内においてUV放射を放出している、都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【請求項１３】
試料に対するエンジン排出ガス及び/又はUV照射の作用を評価及び試験するための、請求項10から12のいずれか一項に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【請求項１４】
請求項10から12のいずれか一項に記載の方法が順番に組み合わされる、請求項13に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【請求項１５】
試料が、毛髪、人工皮膚、又は化学的な化合物若しくは配合物から選択される非ヒト由来の基材である、請求項13又は14に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【請求項１６】
毛髪又は人工皮膚が、化粧品又は医薬の目的のために、毛髪又は皮膚上に塗布されることが意図された組成物で処理されている、請求項15に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【請求項１７】
個々の活性成分、合成された若しくは天然起源由来の化学物質、生物学的物質若しくは天然物質、又はそれらを含む化粧品組成物若しくは医薬組成物の汚染防止有効性を試験する方法であって、請求項10から16のいずれか一項に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置を操作することによる、方法。
【請求項１８】
ヒト若しくは非ヒト起源由来の有機材料、例えば毛髪、人工材料、例えば人工皮膚、又は他の非生物基材に対する、エンジン排出ガス及び/又はUV放射の汚染作用を試験する方法であって、請求項10から16のいずれか一項に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置を操作することによる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境汚染作用、及びこのような作用に対する、化粧品又は医薬用途のパーソナルケア組成物の有効性を試験するための装置に関する。詳細には、本発明は、都市大気環境をシミュレートし、このような組成物の適用前及び後の毛髪、皮膚及び/又は他の基材に対する都会の汚染によって引き起こされる損傷、したがって、毛髪及び/若しくは皮膚に対するこのような組成物若しくはそれらの個々の成分の作用、又は化合物自体に対する都会の空気汚染の直接的な影響を調査することにより、パーソナルケア組成物の汚染防止有効性を試験するための装置に関する。より詳細には、本発明は、実験室内で都市の大気環境をシミュレートするための実験機器、及び前述の目的のために前記機器を操作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界規模の大都市圏の急速な都会化及び巨大都市の出現は、都市の汚染の拡大につながり、このような地域の住民の健康に影響を及ぼし、それによってその外観にも影響を及ぼす。化粧品及び医薬業界は、この問題に対処し、健康、毛髪及び皮膚に対する都市の汚染作用の影響から保護し、それらの影響を防止するパーソナルケア組成物の提供という消費者の要求に直面している。用語「都市の汚染」は、本明細書で使用される場合、皮膚及び毛髪に対して有害作用を有する環境由来の認知されている供給源、例えば、空気汚染及びUV放射を包含する。空気汚染は、微粒子及び分子を含む有害物質が空気中に存在する場合に生じ、UV放射は、太陽光出力全体の約10%を占める。後者のUV放射は、電気アーク及び特殊光、例えば日光浴室内のタンニングランプなどによっても生じ得る。長波長紫外線放射は、化学反応を引き起こすおそれがあり、その結果、潜在的に損傷を与える可能性があり、有害な、UVの生物学的作用は、単なる加熱作用を上回り、有機分子とのその相互作用から誘導され得る。
【０００３】
市場では、「汚染防止」の要求に伴って多くのパーソナルケア生成物が販売されているが、これらの要求の科学的実証は、模擬することが困難であり、過去においては現実的な都市の汚染環境との関連性が低かった。ヒト身体へのUVによる損傷は長年知られているが、健康、毛髪及び皮膚に対する他の環境ストレス因子との組合せの作用はあまり評価されてこなかった。
【０００４】
特に、皮膚に影響を及ぼす公知の環境因子として、UV放射(UVR)だけでなく、主な空気汚染物質、例えば多環式芳香族炭化水素(PAH)、揮発性有機化合物(VOCs)、窒素酸化物(NOx)及び微粒子物質(PM)も同様に含まれる。空気汚染物質は、酸化的損傷によってヒト皮膚における脂質、DNA及びタンパク質の正常機能を妨害して、皮膚がん、皮膚老化、及び炎症性又はアレルギー状態、例えば蕁麻疹、湿疹、アトピー性皮膚炎、乾癬及びにきびをもたらすおそれがある。皮膚に影響を及ぼす主な汚染物質の1つは、例えばオゾンであり、これは、皮脂を酸化させ、皮膚バリアの損傷及び皮膚炎症を引き起こす。微粒子、特にPM2.5の粒径を有する微粒子も同様に、有害に作用し、それらは皮膚にくっつき、毛穴に詰まり、表皮に浸透する可能性がある。汚染物質がUV線と組み合わさる場合、それらは負の相乗作用を生じ、したがって、UV線と組み合わさった汚染物質により蓄積した損傷は、それら2つから別々に生じる損傷よりも強力である。このことは、複数の因子が連動して働く場合、例えば、UVR(UV放射)が空気汚染又はいくつかの空気汚染物質の存在と同時に相互作用する場合に増幅される作用を開示しているいくつかの刊行物において指摘されている。これらの組合せは、酸化促進スモッグの主な活性成分である(非特許文献１)。
【０００５】
主な汚染物質、例えば微粒子物質、VOCs又はオゾン濃度の作用についてより良好に理解し、評価し、その結果それらと戦うための方法は、まだ開発中である。
【０００６】
したがって、特に、UVR及び空気汚染の組合せの作用をシミュレートすることができる方法を確立する必要が依然として存在する。
【０００７】
これまで、パーソナルケア産業では、毛髪、健康及び皮膚に対する汚染作用の調査は、現実的な都市の汚染環境との関連がそれほど高くないいくつかのやり方で行われた。さらに、パーソナルケア生成物自体、ヒト基材、例えば毛髪及び/若しくは皮膚、又は皮脂若しくはスクアレンのようなヒト由来物質のいずれかに対する環境条件、特に空気汚染の作用を評価するためにそのような調査を行える可能性は、これまでわずかしか開示されていない。
【０００８】
例えば、汚染防止有効性がある化合物及び組成物の作用が、文献において論じられているが、排出ガス及びUV線に同時に曝露されることによって汚染作用が毛髪に引き起こされる、いわゆる「都会汚染試験モデル」の技術的詳細及び技術的背景は、開示されなかった(非特許文献２)。
【０００９】
同様に、他の刊行物では、ヒト皮脂腺によって生成される化合物であるスクアレンに対するたばこの煙及び長波長UVA線の作用が、実験室規模で試験された(非特許文献３)。しかし、たばこの煙は、大気空気汚染の代用としてみなすことができない。「ヒト皮脂に典型的なグリース/油と組み合わさった大気微粒子物質」を汚染と呼ぶ、別の汚染モデルである「皮脂汚染モデル」にも、同じ議論が適用される(非特許文献４)。試験モデルでは、超音波クレンジングブラシの有効性を、手によるクレンジングの有効性と比較している。また、この汚染モデルは、本発明の目的である個々のヒト由来試料に対する空気汚染作用を反映していない。
【００１０】
大気条件を模擬するために、様々な空気汚染因子、例えば湿度、排出ガス及び/又はUV照射を組み合わせ、単一因子並びに複数因子の汚染環境を評価することができる環境条件のシミュレーションは、特許文献１及び対応する特許文献２に開示されている。またその両方の刊行物は、環境の大気条件を模擬し、操作者がウォークインし、環境シミュレーションチャンバーの内側で試験設定を手配できる、環境大気シミュレーションウォークイン機器を記載している。それらの刊行物に開示されている機器は、外部構造及び内部構造に分けられ、外部構造は、キャビンボディ、ハッチドア、統合制御ラック、人工シミュレーション汚染物質供給源、ガス処理システム及びガス収集システムを含み、内部構造は、ステンレス鋼網、実験台、ガス循環システム、大気制御システム、大気及び粒子汚染物質サンプリングセンサー、並びに紫外可視光を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】中国実用新案第204583213号明細書
【特許文献２】中国特許出願公開第104707671号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Hui Y.ら、(2015). Climate Change and Its Dermatologic Impact on Aging Skin. In Textbook of Aging Skin, Springer Ed., pp 1-8
【非特許文献２】EURO COSMETIC, Vol. 11, 4-2003, p.19
【非特許文献３】Int J Cosmetic Science, 2015, 37, 357-365, Fig 7
【非特許文献４】Intl Journal of Cosmetic Science, 2016, 1-4, Fig.2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、特許文献１及び特許文献２の実験機器は、異なる環境条件をシミュレートすることについて記載されており、様々な空気汚染因子を含んでいるが、操作者が装置に入る必要なしに、簡単で取り扱いやすい方式で小さい試料を評価するための従来の実験室標準装置の必要性に適合するには適していない。特に後者は、操作者が汚染環境に曝露されないように、特別な慎重な測定が必要となり得る。
【００１４】
したがって、パーソナルケアのための新しい汚染防止生成物を実験室規模で研究し、開発するためには、従来のドラフト内に収まり、取り扱いやすく、清潔にしやすく、維持しやすく、1人だけで操作することができ、外部から操作することができる実験室装置が、やはり必要である。さらに、資源を節約するためには、限られた時間内で、従来の実験室ドラフトの限られた空間内で、操作のための人的資源を最小限に抑え、操作者のための特別な安全性測定及び保護機器を必要とすることなく評価結果を得ることが目的となる。        
【００１５】
本発明の目的は、毛髪、頭皮及び/又は皮膚、並びに他の基材に対するパーソナルケア組成物及び製品の汚染防止有効性、又はその組成物及び活性化合物自体を評価するために都市の汚染環境をシミュレートするための従来の実験室ドラフトに適合する実験室装置であって、操作及び掃除がしやすく、操作者のための特別な安全措置を必要としない、実験室装置を提供することである。
【００１６】
本発明の目的はさらに、都市の汚染環境をシミュレートすることによって、毛髪及び/又は皮膚(並びに他の基材)に対する汚染作用を評価するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
これらの目的を達成するために、以下の態様を含む、都市の汚染環境をシミュレートするための装置が、実験室ドラフト内にセットアップされる。
【００１８】
1.エンジン、冷却タンク、並びに1つ以上のUV光、温度/湿度センサー、オンラインガス濃度分析器、PM2.5/PM10分析器システム、ガス入口及びガス出口パイプラインを含む汚染試験チャンバーを含む都市の汚染環境シミュレーション装置であって、エンジンが、排出ガスを放出し、ガスパイプラインを介して冷却タンクに接続されており、ガスパイプラインが、冷却タンク内(ガスパイプラインの外面を意味する)で水と接触し、冷却タンクが、ガスパイプラインを介して汚染試験チャンバーにさらに接続されており、1つ以上のUV光が、汚染試験チャンバーの壁に設置されており、温度/湿度センサー、オンラインガス濃度分析器及びPM2.5/PM10分析器システムが、ガスパイプラインを介して汚染試験チャンバーに接続されており、ガス入口パイプラインによって排出ガスが汚染試験チャンバー内に放出(immission)され、汚染試験チャンバーのガス出口パイプラインによって排出ガスが汚染ガスチャンバーから放出される、都市の汚染環境シミュレーション装置。
【００１９】
2.ガス入口パイプラインが汚染試験チャンバーの底部に設置されており、ガス出口パイプラインが汚染試験チャンバーの最上部に設置されている、先の項目1に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【００２０】
3.好ましくは汚染試験チャンバーの底部にあるガスパイプライン入口の上に有孔板を含み、排出ガスを有孔板に通過させ、汚染試験チャンバーに入れる、先の項目1又は2に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【００２１】
4.1つ以上のUV光が、試験チャンバーの側壁に設置されている、先の項目1、2又は3に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【００２２】
5.汚染試験チャンバーのUV光と排出ガス充填空間との間に配置されたUV透過分離膜を含む、先の項目4に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【００２３】
6.エンジンが、ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンである、先の項目1〜5のいずれかに記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【００２４】
7.試料を垂直に吊るすか、又は試料を水平に支えるための、チャンバー内に設置されている1つ以上の格子棚を含む、先の項目1〜6のいずれかに記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【００２５】
8.格子棚が、試験チャンバーの後壁から前部まで設置されている、先の項目7に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【００２６】
9.格子棚が、好ましくはステンレス鋼、鋼又はアルミナから選択される金属格子棚である、先の項目7又は8に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置。
【００２７】
10.排出ガスが汚染試験チャンバー内に放出され、同時にUV光がUV放射を放出している、都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【００２８】
11.もっぱら排出ガスが汚染試験チャンバー内において放出される、都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【００２９】
12.もっぱらUV光が汚染試験チャンバー内においてUV放射を放出している、都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【００３０】
13.試料に対するエンジン排出ガス及び/又はUV照射の作用を評価及び試験するための、先の項目10、11又は12に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【００３１】
14.先の項目10、11及び12に記載の方法が、順番に組み合わされる、先の項目13に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【００３２】
15.試料が、毛髪、人工皮膚、又は化学的な化合物若しくは配合物から選択される非ヒト由来の基材である、先の項目13又は14に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【００３３】
16.毛髪又は人工皮膚が、化粧品又は医薬の目的のために、毛髪又は皮膚上に塗布されることが意図された組成物で処理されている、項目15に記載の都市の汚染環境シミュレーション装置を操作する方法。
【００３４】
17.個々の活性成分、合成された若しくは天然起源由来の化学物質、生物学的物質若しくは天然物質、又はそれらを含む化粧品組成物若しくは医薬組成物の汚染防止有効性を試験する方法であって、項目10〜16のいずれかに記載の都市の汚染環境シミュレーション装置を操作することによる、方法。
【００３５】
18.ヒト若しくは非ヒト起源由来の有機材料、例えば毛髪、人工材料、例えば人工皮膚、又は他の非生物基材に対する、エンジン排出ガス及び/又はUV放射の汚染作用を試験する方法であって、項目10〜16のいずれかに記載の都市の汚染環境シミュレーション装置を操作することによる、方法。
【００３６】
本発明では、エンジンは、最も汚染された都市において、特にこのような都市の都会街路を歩行する歩行者にとっても、主な空気汚染源の1つになっているため、都市の汚染環境と高度に関連する汚染源として使用される。エンジンは、ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンであり得る。
【００３７】
本発明では、試料は、汚染試験チャンバー内に配置され、
1.排出ガスだけ、
2.UV照射だけ、
3.排出ガス及びUV照射
の3つの異なるモードで、汚染環境に曝露され得る。
【００３８】
後者のUV及び排出ガスの組合せは、汚染都市において日中、日光と排出ガスが同時に存在する大都市圏及び巨大都市の現実的な汚染環境のシミュレーションに関して、より良好な関連がある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る都市の汚染環境シミュレーション装置の断面図を示す図である。
【図２】汚染曝露の前及び後の未処理毛髪繊維表面の顕微鏡画像を示す図である。
【図３】「都市の汚染チャンバーの排出ガス構成成分分析」は、様々な段階における汚染試験チャンバー内側のガス分析の結果を示すグラフである。汚染モード:0.5時間×排出ガス+6時間のUVA。
【図４】「都市の汚染チャンバーのPM2.5分析」は、様々な段階における汚染試験チャンバー内側のPM分析の結果を示す。汚染モード:0.5時間×排出ガス+6時間のUVA。
【図５】処理及び未処理毛髪繊維表面の汚染曝露後の顕微鏡画像を示す図である。
【図６】「様々な処理による毛髪の余分のコーミング仕事量(residual combing work)の汚染曝露後の比較」は、処理及び未処理毛髪に関する余分のコーミング仕事量の結果の汚染曝露後の比較を示す図である。ブリーチした中国人の毛髪、n=3。
【図７】「様々な処理による毛髪のトリプトファンの汚染曝露後の比較」は、処理及び未処理毛髪におけるトリプトファンの汚染曝露後の比較を示す図である。ブリーチした中国人の毛髪、n=3。
【図８】「GC/MSによって分析したスクアレン酸化生成物」は、GC/MSによって分析したスクアレン酸化の結果を示す図である。曝露条件:UVAに6時間、ディーゼルエンジン排出ガスに3×30分/溶媒:エタノール、SQ=スクアレン、CSP=鎖切断生成物、SQOP=スクアレン酸化生成物、SQ異性体=スクアレンの異性体。
【図９】「GC/MSによって分析した皮脂酸化生成物」は、GC/MSによって分析した皮脂酸化の結果を示す図である。曝露条件:UVAに2時間、ディーゼルエンジン排出ガスに1×30分/溶媒:ヘプタン。
【図１０】「スクアレン試料のMDA定量化/TBA試験結果」は、汚染曝露後のスクアレンにおけるMDAの生成を示す図である。曝露条件:UVAに2時間、ディーゼルエンジン排出ガスに1×30分/溶媒:エタノール。
【図１１】「皮脂試料のMDA定量化/TBA試験結果」は、汚染曝露後の皮脂におけるMDAの生成を示す図である。曝露条件:UVAに2時間、ディーゼルエンジン排出ガスに1×30分/溶媒:ヘプタン。
【図１２】「MDA量の比較」は、汚染防止剤で処理した試料及び非処理試料におけるMDAの汚染曝露後の比較を示す図である。試験汚染チャンバー内でpuvモードで1サイクル曝露した後の2つの試料、左側の(1)対照(皮脂だけ)、及び右側の(2)ワサビノキ(Moringa oleifera)種子エキスを伴う皮脂。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下にさらに詳説される本発明は、生成物の汚染防止特性に関して代表的かつ比較による知見を確実に得る意図で、毛髪、皮膚又は他の基材に対するパーソナルケア生成物の汚染防止有効性を評価するために、都市の汚染環境をシミュレートするために実験室内で使用するのに適した装置を提供する目的に基づいて行われる。
【００４１】
この目的を達成するために、都市の汚染環境をシミュレートするための装置は、実験室ドラフト内にセットアップされる。この装置は、同じ試験環境において空気汚染及びUV照射の条件を組み合わせる。都市の汚染モードは、汚染環境状況をより柔軟に様々な要求(微粒子物質防止、UV防止等)に合わせるために、UV照射及び排出ガス曝露時間の様々な組合せを用いて設定することができる。
【００４２】
汚染試験チャンバー内の条件は、チャンバー外側に設置され、排出ガス経路によってチャンバーに接続されたセンサーを用いてモニタリングし、測定することができる。このようなセンサーは、温度及び湿度を測定し、ガス濃度及びPM2.5/PM10粒子を分析する。
【００４３】
例えば、先に提示される通り、試料をチャンバー内に配置し、排出ガスだけ、又はUV照射だけ、又は排出ガス及びUV照射の組合せのいずれかの3つの異なるモードで、汚染環境に曝露することができる。様々なモードの組合せに一定期間曝露した後、試料を、さらに分析するために取り出すことができる。
【００４４】
本発明の一態様によれば、都市の汚染シミュレーション装置は、
・ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンであり得るエンジン、
・水循環を用いる冷却タンク(タンク内に、エンジンを汚染試験チャンバーと接続する排出ガス経路が設置されている)、
・排出ガスを汚染試験チャンバー内に放出する、好ましくは汚染試験チャンバーの底部に設置されている排出ガス入口パイプライン、
・汚染試験チャンバーから排出ガスを放出してドラフトに入れる、好ましくは汚染試験チャンバーの最上部に設置されている排出ガス出口パイプライン、
・汚染試験チャンバー、
-  チャンバー内の、好ましくは汚染試験チャンバーの壁の様々な位置に設置されているUV光、並びに
-  任意選択で、汚染試験チャンバーの内側を汚染からのコンタミネーションから保護するために、UV光と排出ガス充填空間との間に配置される、UV透過分離膜、
-  汚染試験チャンバー内に、好ましくは水平に設置されている1つ以上の格子棚(その格子棚から、試料(例えば、毛髪房)を吊るすことができ、又は格子棚上に試料(例えば、ビーカー又は試験管における液体試料)を立てることができる)、
-  排出ガスをエンジンからより均質に分布させるために、汚染試験チャンバー内の、好ましくは汚染試験チャンバーの底部上の排出ガス入口の上に設置されている有孔板、
-  組み合わせることができる、温度センサー及び湿度センサー、
-  オンラインガス濃度分析器、及び
-  PM2.5/PM10分析器システム
を含み、センサー及び分析器のすべては、汚染試験チャンバーの外側に設置されており、汚染チャンバー環境をモニタリングするために、排出ガス経路を用いてチャンバーに接続されている。
【００４５】
好ましくは、汚染試験チャンバーのサイズは、エンジン及び冷却タンクを、同様に実験室ドラフト内に設置することが可能なサイズであり、このことは、都市の汚染装置一式が従来の実験室ドラフト内に収まることを意味する。
【００４６】
本発明の汚染試験チャンバーは、以下においてあらゆる種類の異なる用語、例えば「汚染試験チャンバー」、並びに「都市の汚染環境シミュレーション装置」、「都市の汚染シミュレーション装置」「試験汚染チャンバー」、「試験チャンバー」、「汚染チャンバー」、又は単に「チャンバー」若しくは「装置」で呼ぶことができる。
【００４７】
本発明の別の態様によれば、都市の汚染シミュレーション装置は、以下の通り操作される。
【００４８】
エンジンを作動させ、排出ガスを発生させる場合、排出ガスは、汚染試験チャンバーに入る前に冷却されるべきである。好ましくは、排出ガスは、パイプラインに入り、そのパイプラインは、エンジンから出る熱い排出ガスをより低い温度に冷却するために、循環水を用いる冷却タンク内に浸漬される。好ましくは、排出ガスは、室温に冷却される。排出ガスは、冷却タンクから出た後、好ましくはその底部から、汚染試験チャンバーに入り、最初に有孔板を通過し、汚染試験チャンバーの本体に入るときにより均質に分布する。
【００４９】
さらに前述の通り、都市の汚染曝露試験を実施するために、以下の3つの操作モードが利用可能である。
【００５０】
(1)排出ガスだけのモードの場合、試験試料をチャンバー内に置いた後、エンジンを作動させ、排出ガスを汚染試験チャンバーに入れ、チャンバー空間全体に充填させ、次に出口パイプラインから放散させる。所定の期間後、エンジンを停止させ、試料を、さらに分析するために取り出すことができる。
【００５１】
(2)UVだけのモードの場合、試験試料をチャンバー内に置いた後、UV光を作動させる。所定の期間のUV照射曝露後、UV光をスイッチオフし、試験試料を、さらに分析するために取り出すことができる。
【００５２】
(3)UV及び排出ガスモードの場合、試験試料をチャンバー内に置いた後、例えば、エンジン及びUV光の両方を作動させる。所定の期間後、エンジン及びUV光を停止させ、試験試料を、さらに分析するために取り出すことができる。
【００５３】
所定の期間の排出ガス曝露後、例えば先の場合(1)又は(3)に従って、エンジンをスイッチオフし、排出ガスを、特別な吸引を必要とせずに、汚染試験チャンバーの最上部に設置されているガス出口パイプラインを介してチャンバーから流出させ、ドラフトに放散させる。次に、試料を、さらに分析するために取り出す。
【００５４】
例えば先の場合(2)を参照すると、UV照射だけのモードでの都市の汚染環境シミュレーション装置の操作後、UVランプをスイッチオフした直後に、試験試料を、さらに分析するために取り出すことができる。
【００５５】
本発明の都市の汚染環境シミュレーション装置は、所望の環境シミュレーション条件に応じて、様々な地域において、異なる操作モードで使用することができる。
【００５６】
温度範囲は、特定の範囲に設定されず、一般に、室温(約22〜25℃)から33〜36℃の温度まで変わり得る。操作モード中、UV照射も、汚染試験チャンバー内の空気温度を上昇させる。しかし、試料に対する副作用としての熱損傷が観測されないようにするために、汚染試験チャンバー内の温度は、高すぎる(例えば40℃を超える)と、やはり適切な平均的都市環境条件を反映しないので、高すぎる(例えば40℃を超える)べきではない。
【００５７】
チャンバー内の湿度変化は、全体的な部屋湿度に依存して決まる。エンジンが動作すると排出ガスがチャンバー内に水を生じるので、サイクルの最後に、湿度は約55%〜80%に達し得る。
【００５８】
しかし、汚染試験チャンバーのガス出口は、操作中、永久的に開いたままであり、したがって汚染試験チャンバーから熱及び湿度が連続的に排出される。
【００５９】
本発明の影響及び有効性を試験する方法
例えば、本発明に係る都市の汚染環境シミュレーション装置は、例えば微粒子物質、VOCs、NOx放出又はUV照射等に対するパーソナルケア組成物の汚染防止有効性を試験するために、パーソナルケア組成物を適用する前及び適用した後の毛髪及び/又は皮膚への光汚染(UV照射)及び空気汚染(排出ガス)による損傷を評価するために使用することができる。
【００６０】
誘導された毛髪損傷は、以下のいくつかの様々な評価方法を使用して調査することができる。
・コーミング試験は、毛髪の審美的特性及び表面形態を評価する助けにすることができる(余分のコーミング仕事量測定)、
・示差走査熱量測定(DSC)及びバイオマーカー分析は、組成物における毛髪の化学的変化をモニタリングすることができる(例えば、トリプトファン分解又は毛髪タンパク質の喪失を測定するなどして、ヒト毛髪タンパク質の変性温度を決定する)、
・走査電子顕微鏡(SEM)及び明/暗視野顕微鏡は、毛髪繊維の審美的変化、特にキューティクル及び汚染物質形態を観測する助けになる(可視化及び画像化)。
【００６１】
これらの方法を使用して、様々な個々の成分及び/又は配合物(それらの成分を含む)の汚染防止有効性を、汚染試験チャンバー内で毛髪房を曝露した後に評価することができる。これらの結果は、汚染防止ヘアケア組成物が、都市の汚染環境において有効となり得るかどうかを示すことができる。
【００６２】
余分のコーミング仕事量
櫛通りは、ヒト毛髪の相対的なコーミングしやすさ又はコーミングしにくさの主観的知覚と定義され得る。櫛通りは、コーミングに対抗する力の大きさ及び変動に応じて決まる。櫛通りは、毛髪キューティクル表面の形態学的状態を巨視的な規模で反映する、ヒト毛髪の状態を判断する場合に常に考慮される重要な特質であり、すなわちキューティクルに、多くのリフトアップ又は破壊領域があれば、コーミング力が増大し、他方では、キューティクルが十分に保護され、無傷状態のままであれば、はるかに毛髪をコーミングしやすいはずであり、コーミング力はかなり小さくなる。
【００６３】
既に、余分のコーミング仕事量は、主にヘアケア生成物のコンディショニング性能を比較するために使用されてきた。本発明の操作設定では、毛髪の形態学的及び審美的な特性に対して汚染曝露によって引き起こされた損傷を理解するために、汚染試験チャンバー内で汚染曝露する前及び曝露した後の毛髪キューティクル表面状態を評価するための方法が適用され得る。
【００６４】
最初の毛髪房乾燥コーミング仕事量は、汚染曝露の前に測定され、次に汚染曝露実験後に測定される。
【００６５】
毛髪表面上に沈着したすべての汚染物質を除去するために、標準クレンジング界面活性剤溶液を使用して、毛髪房を清潔にすることできる。毛髪を乾燥させた後、毛髪房を、汚染曝露の前及び後に乾燥コーミング仕事量について試験する。次に、余分のコーミング仕事量は、以下の等式に従って算出される。
【００６６】
【数１】
2020528558.tif 000003
【００６７】
また汚染が増大すると、余分のコーミング仕事量の連続的な増大が観測され、それによって、連続的な汚染曝露中に毛髪キューティクル表面がますます粗くなり、毛髪繊維が傾斜し、ますます絡みやすくなることが示される。汚染物質はクレンジング界面活性剤溶液によって除去することができるが、汚染物質及びUVによって毛髪表面上に引き起こされた永久的な損傷は、汚染物質除去後も持続し、キューティクル表面は粗いままであり、コーミングしにくくなることが示される。
【００６８】
示差走査熱量測定(DSC)
DSCは、ヒト毛髪のタンパク質構造の変性温度、すなわちタンパク質構造が加熱時に破壊される温度を決定する。ヒト毛髪は、非晶質(非結晶性)タンパク質材料のいわゆるマトリックスに埋め込まれた、アルファ-ヘリカル(結晶性)タンパク質からなる。変性温度は、タンパク質マトリックスの安定性の指標となる。その温度が低いほど、毛髪の損傷が多くなる。DSCは、毛髪の内部損傷を定量的に決定することが知られている、最も感度の高い方法の1つである。例えば、認識されている非常にストレスフルなブリーチヘアトリートメントを受けたことがあるブリーチされた毛髪は、バージンヘアと比較してTmax値が著しく低いが、それによって、ブリーチプロセス中の過酸化水素により化学的損傷が引き起こされていることが示される。汚染に曝露された毛髪について比較すると、Tmax値は、それよりも低い場合があり、このことは、汚染によって毛髪タンパク質がより損傷を受けたことを示している。
【００６９】
トリプトファン分解
トリプトファンは、ヒト毛髪ケラチンに存在するアミノ酸である。毛髪由来のトリプトファンは、通常、固体として蛍光分光分析によって直接測定される。トリプトファンは、UV光に対して感受性があるアミノ酸であることが知られている。汚染曝露が増大すると、トリプトファンは、汚染曝露下で分解するにつれて減少し続ける。
【００７０】
毛髪タンパク質喪失測定
ヒト毛髪は、およそ80%タンパク質からなる。タンパク質は、ヒト毛髪の形状を決定する非常に重要な構成成分である。一般に、毛髪タンパク質は、非常に安定であり、水溶液にほとんど溶出することができない。しかし、毛髪タンパク質は、様々な内部又は外部のストレス下では、例えば機械的摩擦、光照射、疾患又は高齢化を受けると、毛髪損傷の徴候として毛幹から溶出する傾向がある。溶液への毛髪タンパク質の溶出の測定は、毛髪損傷レベルを理解するために使用され得る。界面活性剤は、タンパク質と共に可溶性ミセル様複合体を形成して、タンパク質の溶解を引き起こす。界面活性剤は、水溶液と比較して、内角皮及び皮質から抽出可能な物質を除去してメラニン顆粒を除去されやすくし、さらに、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)によって、毛髪タンパク質を変性させ、水よりも毛髪から2倍ものタンパク質を抽出させる。毛髪タンパク質の可溶化は、汚染が増大すると増大し、このことは、毛髪が界面活性剤溶液に浸漬されると、より損傷を受け、より脆くなり、溶液により多く溶出する傾向が増すことを示している。
【００７１】
可視化及び画像化
毛髪表面の形態学的変化は、その輝きを喪失させ、粗さを増大し、枝毛を生じるので望ましくない。これらの作用は、毛髪の最外層であり、したがって環境による損傷(例えば、太陽光照射又は洗浄の反復)に最も曝露されるキューティクルにおいて、より頻繁に生じる。毛髪表面上に沈着した微粒子物質(PM)は、SEM下で観測され得る。汚染されていない毛髪と比較して、汚染曝露後には、毛髪表面上に粒子が著しい分布で沈着している。毛髪表面上に沈着した粒子は、最初、大部分が<250nmの小サイズのプライマー粒子であるが、次に1〜2マイクロメータの大きい粒子に凝集する傾向がある。SEM写真において、最も観測される微粒子は、0.1マイクロメートル未満のものであり、このことは、その微粒子が排出ガスに由来するものであり、微粒子の一部が毛髪表面上で大きい粒子に凝集する傾向があることを示している。
【００７２】
明/暗視野顕微鏡も同様に、毛髪繊維の形態学的変化を観測するために使用することができる。SEM方法と比較して、明/暗視野顕微鏡は、高価でなく、最初の概観を得るためにより大きいスケールで毛髪形態を観測するために使用することができるので、汚染曝露実験直後に実施することがより好都合である。汚染曝露が増大すると、毛髪表面上に粒子がますます沈着し、毛髪表面はますます汚れて見える。清潔にしてそれらの沈着した粒子を除去した後も、損傷を受けたキューティクル表面は、まだ検出可能である。暗視野顕微鏡は、汚染された毛髪房を調べ、画像化するために適用され得る。通常の光学顕微鏡(明視野)とは異なり、暗視野技術では、被験物を通過する光は、それらの弱い光線が物体に光学的に入ることができるようにすることにより、回折し、反射し、且つ/又は屈折する。次に被験物は、明るい物体として、それ以外の黒色背景上に可視化され得る。暗視野顕微鏡は、毛髪表面上に沈着した粒子及びリフトアップしたキューティクル端部をより良好に特定する助けになり得る。
【００７３】
誘導された皮膚損傷は、
・GC/MSを用いるスクアレン及び皮脂酸化生成物の定量化、又は
・分光光度計を用いるマロンジアルデヒド(MDA)の定量化(MDA-TBA検出)
のいずれかによって、皮膚皮脂(及びスクアレン)上の汚染作用を評価する乾燥フィルム方法を用いて調査することができる。
【００７４】
表皮細胞(ケラチノサイト)によって生成される皮膚皮脂は、トリグリセリド(TG)約60%、ワックスエステル(WE)約28%及びスクアレン約12%の混合物を含む。後者のスクアレンは、皮脂腺において合成された、皮膚細胞によって生成された皮膚表面の主な脂質構成成分である。
【００７５】
スクアレン酸化は、その消失及び過酸化反応性物質の形成により、皮膚に対する大気汚染に関する潜在的バイオマーカーとして使用され得る。
【００７６】
本発明の実施形態
本発明に係る汚染試験チャンバーは、同じ空間内でUV光及び排出ガスを組み合わせ、定義された都市の汚染条件に試料を曝露する可能性を提供する。汚染試験チャンバーは、任意の適切な形状、例えば、正方形、円筒形、四角形等であってよい。汚染試験チャンバーは、実験室ドラフト、好ましくは実験台ドラフトに適した任意のサイズであってよい。ドラフトは、一般に1000mmから2000mmまでの幅を有する。深さは、700mm及び900mmの間で変わることができ、高さは、一般に約2000mmであるが、1900mmから2700mmまでの範囲であってよい。好ましくは、汚染試験チャンバーのサイズは、エンジン及び冷却タンクを含む都市の汚染装置全体が、ドラフト内に設置され得るように調整される。
【００７７】
1つ以上のUV光は、好ましくは汚染試験チャンバーの垂直側壁に設置される。任意選択で、液体、ガス、湿気、及び有機蒸気の透過性が低いが、紫外線放射をすべて透過することができるUV透過分離膜を、UV光と排出ガス充填空間との間に置いて、汚染チャンバーの内壁、特にUVランプを、排出ガスによるコンタミネーションから保護する。UV光は、所望の試験設定に応じて、UVAランプ又はUVBランプ又はその両方の組合せのいずれかであり得る。しかし、様々な種類のUVランプの混合は、試料に注ぐ光に一貫性がなくなり、したがって結果に一貫性がなくなるおそれがあるので、均質な照射レベルを達成するために、1種類のUV光だけが1つの実験のために設置されるべきである。
【００７８】
UVAランプは、295nmの通常の日光カットオフ未満の任意のUV出力を有しておらず、通常、UVBランプほど急速に材料を分解しないので、本発明の設定に特に適している。さらにUVAランプは、通常、実際の屋外曝露とのより良好な相関を提供する。
【００７９】
したがって好ましくは、UVAランプは、汚染チャンバー内に設置され、それによって、365nmから295nmの日光カットオフまでの臨界短波長領域において、340nmのピーク放出で、太陽光をシミュレートする。これらは特に、様々な配合物の比較試験にとって有用である。
【００８０】
或いは、本発明の別の実施形態では、汚染チャンバー内にUVBランプを設置することができ、それによって、地表に通常見られる太陽光の最短波長を含むUVB放射を提供する。これらのUVBランプは、295nmの日光カットオフ未満のUVの短波長を313nmのピーク放出で不自然に放出するので、より急速に試験結果を得るために設置することができる。
【００８１】
1つ以上の格子棚は、汚染試験チャンバー内の任意の適切な位置に水平に設置される。より多くの試料を、同時に同じ条件下で汚染に曝露することができるように、格子棚には、垂直に配置する必要があるもの(例えば、毛髪房)などの試料を吊るすことができ、又は水平に配置する必要があるもの(例えば、ビーカー又は試験管内の液体試料)などの試料を立てることができ、又はその両方の組合せであってよい。格子棚は、好ましくは、金属、例えばステンレス鋼、鋼、アルミナから製造される。
【００８２】
有孔板は、汚染試験チャンバーの内部空間内に入ってくる排出ガスを均一に分布させるために、汚染チャンバーの排出ガス入口の上に設置される。好ましくは、排出ガス入口及び有孔板は、チャンバーの底部に設置される。
【００８３】
試料は、ヒト身体上での発生とは独立に、物質に対する都市の汚染作用を研究するために、固体基材、例えば毛髪房若しくは人工皮膚、すぐに使用できる配合物のような流体基材、例えばスクアレンのような、毛髪及び/又は皮膚表面に見出され得る、ヒト身体に由来する単離された化学的な化合物、又は合成皮脂等のいずれかであり得る。当然のことながら、処理された毛髪又は皮膚に対する保護作用を評価するために、毛髪房又は人工皮膚を、パーソナルケア組成物で処理することができる。
【００８４】
しかし、身体の（personal）及び環境の安全性の理由で、汚染試験チャンバー内で評価される試料は、爆発性であっても引火性であってもならず、ヒト及び環境にとって有害となるいかなる危険性も有していてはならない。
【実施例】
【００８５】
E.1 汚染試験チャンバーの操作
毛髪に対する汚染作用を評価するために、都市の汚染環境をシミュレートするための都市の汚染環境シミュレーション装置をセットアップし、操作した。
【００８６】
本発明に係る、図1に例示されている都市の汚染環境シミュレーション装置は、以下を含む。
ディーゼルエンジン(1)、
幅40cm、長さ(又は深さ)65cm及び高さ140cmを有する汚染試験チャンバー(2)(ここで、チャンバーの筐体(chassis)は、アルミニウム合金から製造され、汚染試験チャンバーの各内側壁上に設置されている4つのUVA光(3)を有しており、Teflon(登録商標)FEP製のUV透過分離膜(4)は、排出ガスからのコンタミネーションを回避するために、UV光と排出ガス充填空間との間に配置される)、
毛髪房をUV光の完全照射及び排出ガスに同時に曝露させるために、チャンバーの後壁から前部まで試験チャンバーの中央に水平に設置されている、毛髪房のためのステンレス鋼製の3列のハンガー(5)、
排出ガスをエンジンからより均質に分布させるために、排出ガス入口の上の汚染試験チャンバーの底部上に設置されている、アルミニウム合金製の有孔板(6)、
汚染チャンバー環境をモニタリングするための、以下の3つのセンサー
温度/湿度センサー(7)、
オンラインガス濃度分析器(8)、及び
PM2.5/PM10分析器システム(9)
に汚染試験チャンバーの排出ガスを導くための、汚染試験チャンバーの最上部に設置されている3つの排出ガスパイプライン、
汚染試験チャンバーの正面に設置されている汚染試験チャンバードア(10)、
排出ガスをドラフトに放出するための、汚染試験チャンバーの最上部に設置されているガス出口パイプライン(11)、
排出ガスをドラフトに入れるための、汚染試験チャンバーの底部に設置されているガス入口パイプライン(17)、
排出ガスを冷却するための、水入口(14)及び水出口(15)を含む冷却タンク(12)(ここで、排出ガス回路パイプライン(13)は水に浸漬され、そのパイプラインは、エンジンに接続され、試験チャンバーの底部に接続されており、温度センサー(16)は、回路パイプラインに入る前の排出ガスの温度をモニタリングするために設置される)。
【００８７】
ディーゼルエンジンを作動させる場合、排出ガスが発生する。排出ガスは、冷却タンク内の循環水に浸漬されているパイプラインに入る。排出ガスは、冷却タンクを通過した後、底部から試験チャンバーに入り、最初に有孔板を通過して、より均質に分布し、次に試験チャンバーの本体に入る。
【００８８】
汚染チャンバーの垂直側壁のそれぞれに設置されている4つのUVA光が作動される場合、4つのUVA光は、UV照射を放出する。UV照射は、365nmから295nmの日光カットオフまでの短波長領域で、340nmのピーク放出で太陽光照射をシミュレートする。
【００８９】
本発明に係る都市の汚染環境シミュレーション装置を操作するこの例では、最初に、ディーゼルエンジン及びUV光の両方が作動される。
【００９０】
都市の汚染曝露を、それぞれ30分継続する3つのディーゼルエンジン動作期間を伴う、6時間の連続的UV照射のプロセスとしてシミュレートする。したがって、0時間目にディーゼルエンジンを作動させ、30分後に停止させ、したがって前述の通り、それぞれ30分間の動作時間で、開始時から2.5時間目となる2時間後に再び作動させ、次に合計6時間の期間中の5時間目に再び作動させる。試験サイクルの最後に、毛髪房は、合計6時間のUV照射に曝露されている。エンジンは、合計1.5時間排出ガスを発生させているが、排出ガスは、エンジンを止めた直後にはチャンバーから放散しないので、排出ガスへの毛髪房の曝露はそれよりも長い。ガスモニタリングのグラフ及びPM分析器のグラフを示す図3及び4から、エンジンを停止させた後も、ガスが汚染試験チャンバーから完全に放散させるには、さらに約30分間又はそれよりも長くかかることがわかる。
【００９１】
様々な段階における試験チャンバー内側のガス分析及びPM分析の結果は、図3及び図4に示されている。
【００９２】
チャンバー内側の温度及び湿度条件は、以下の表1の通りである。
【００９３】
【表１】
2020528558.tif 000004
【００９４】
毛束を、毛髪房ハンガーに結び、前述の通り汚染試験チャンバー内でシミュレーションされた汚染環境に曝露する。
【００９５】
シミュレートされた都市の汚染条件への曝露前及び後の毛髪表面変化を観測するために、毛束を、顕微鏡によって光学的に分析した。
【００９６】
図2に示される通り、排出ガス及びUVAに曝露した後、排出ガス粒子が毛髪表面及びキューティクルのリフトアップに沈着することがわかる。
【００９７】
ヘアケア組成物の有効性を評価するために、このようなヘアケア組成物で処理した毛髪房を、同じ都市の汚染条件下に同時に曝露することができ、曝露前及び後に分析することができる。
【００９８】
E.2 本発明の汚染試験チャンバーを用いてヘアケア組成物の汚染防止有効性を評価する方法
2.1 試験
毛髪房に対する2つの異なるポリマー溶液及び1つの洗い流さない配合物の汚染防止有効性の比較
【００９９】
2.2 試験目的
毛髪に対するポリマー溶液及び洗い流さない配合物の汚染防止有効性を見出すために、2つの異なるポリマー溶液及び1つの洗い流さない配合物で処理した毛髪房を用いる試行試験
【０１００】
2.3 試験調製
試行試験では、清潔にし、ブリーチした中国人の毛髪房を、毛髪試験試料として使用する。試験した配合物は、2種類であり、第1の配合物は、2つの塩基性ポリマー溶液(表1)であり、第2の配合物は、ポリマーを含有する洗い流さないコンディショナー(表2)である。
【０１０１】
【表２】
2020528558.tif 000005
【０１０２】
【表３】
2020528558.tif 000006
【０１０３】
2.3 試験実行
毛髪房を水道水で1分間湿潤させ、次に気候制御チャンバー内で15分間乾燥させて(35℃、50%RH)、半乾燥状態にする。次に、ポリマー溶液又は洗い流さない配合物を、毛髪房に均一に適用し(0.3g/毛髪ひと房2g)、毛髪房を十分にコーミングし、次に気候制御室(23℃、55%RH)内で一晩乾燥させる。次に、処理した毛髪を汚染チャンバーに入れ、E.1に記載される通り6時間の汚染サイクル(0.5時間×3+6時間のUVA)に曝露する。その後、毛髪房を、標準界面活性剤溶液でクレンジングするために取り出して、毛髪房から沈着した汚染物質を除去する。次に、ポリマー溶液又は洗い流さない配合物を、再び毛髪房に均一に塗布し(0.3g/毛髪ひと房2g)、毛髪房を十分にコーミングし、次に気候制御室(23℃、55%RH)内で一晩乾燥させる。6時間の汚染サイクルへの曝露を、さらに5回反復する。
【０１０４】
【表４】
2020528558.tif 000007
【０１０５】
2.4 試験結果
合計6つの6時間汚染サイクルに曝露した後、試験試料を分析した。試験配合物の汚染防止有効性を評価するために、毛髪房を、以下の3つの評価方法に従って分析した(先にさらに記載されている)。
【０１０６】
2.4.1 顕微鏡画像化
清潔にする前及び清潔にした後の、汚染された毛髪の顕微鏡写真を比較した。ポリマー溶液を適用すると、毛髪のキューティクル表面は、処理なしの群よりも良好な形状に見え、洗い流さないコンディショナーを適用すると、毛髪のキューティクル表面は、さらにより滑らかに見えることがわかる(図5)。
【０１０７】
2.4.2 余分のコーミング仕事量試験
3つの異なる配合物で処理した3つの群の毛髪房の余分のコーミング仕事量は、いかなる配合物でも処理せず、単に汚染に曝露した対照群よりもはるかに著しく低い。このことは、3つの処理群のキューティクル表面が、対照群よりもはるかに滑らかであり、摩擦が少ないことを示している。3つの群に関して、2つのポリマー溶液のコーミング仕事量(ポリマー1の溶液I及びポリマー2の溶液II)は、洗い流さないポリマー3の配合物IIIよりも著しく高い。洗い流さないコンディショナーは、いくらかのエモリエントに加えてカチオン性ポリマーを含有し、それによってすべて一緒になって、洗い流さないコンディショニング配合物全体の汚染防止有効性を高めると思われる(図6)。
【０１０８】
2.4.3 トリプトファン分析
トリプトファン分解について、「処理なし」の群は、トリプトファン量が最も少なく、このことは損傷レベルが最高であることを示している。ポリマー1及びポリマー2の溶液、又はポリマー3を含む洗い流さないコンディショナーを適用すると、トリプトファンレベルは同様に高く、特にコンディショナーが高い(図7)。
【０１０９】
2.5 試験評価
都市の汚染環境をシミュレートするために、同じ試験環境において排出ガス及びUV照射(irradation)の両方を組み合わせる本発明に係る都市の汚染チャンバーは、未処理毛髪に対する都市の汚染の作用、並びに処理した毛髪に対するヘアケア化合物及びヘアケア組成物の汚染防止有効性のいずれかを評価する場合、有効な結果を示した。
【０１１０】
汚染チャンバー内で曝露した毛髪について、汚染によって引き起こされた毛髪損傷レベルを評価するために、様々な評価方法を利用することができる。
【０１１１】
試験汚染チャンバーを用いると、汚染曝露後の毛髪のコーミング仕事量が着実に増大することが見出されたが、このことは、汚染曝露に起因して毛髪キューティクル表面がますます粗くなることを示している。トリプトファンは、汚染曝露後により多く分解される傾向があり、毛髪タンパク質は、SDS溶液により多く可溶化する傾向がある。可視化は、例えば汚染曝露後の、損傷を受けたキューティクル表面だけでなく毛髪表面上に沈着した汚染物質も示す毛髪表面の形態学的変化を特定する助けになる。
【０１１２】
E.3 本発明の汚染試験チャンバーを用いて皮膚由来化合物に対する汚染作用を評価する方法
3.1 試験
乾燥フィルム方法を用いる皮膚皮脂及びスクアレンに対する都市の汚染作用の評価
【０１１３】
3.2 試験目的
前述の通り、スクアレンは、皮脂腺において合成された、皮膚細胞によって生成された皮膚表面の主な脂質構成成分である。その構造C30H50は、化学的不安定性の原因となるその6個の炭素二重結合C=Cによって、酸化に対して感受性が高い。スクアレンは、有機溶媒(ジクロロメタン、トルエン、ベンゼン等)に可溶性である。
【０１１４】
表皮細胞(ケラチノサイト)によって生成される皮脂は、トリグリセリド(TG)約60%、ワックスエステル(WE)約28%及びスクアレン約12%の混合物を含む。
【０１１５】
スクアレン酸化は、その消失及び過酸化反応性物質の形成により、皮膚に対する大気汚染に関する潜在的バイオマーカーである。排出ガス曝露及びUVA照射分解中に観測されたこれらの作用は、汚染作用を評価するために使用することができる(Ekanayake et al., Ultraviolet A Induces Generation of Squalene Monohydroperoxide Isomers in Human Sebum and Skin Surface Lipids InVitro and InVivo, the Journal of investigative dermatology, Vol. 120, No. 6 June 2003、及びK. Jason Dennis, Production of malonaldehyde from squalene, a major skin surface lipid, during UV-irradiation, Photo-chemistry und Photobiology Vol. 49, No. 5, pp. 711-716, 1989)。
【０１１６】
3.3 試験実行
A)原液及び調製
スクアレン原液:スクアレン1gをエタノール溶媒100mlに溶解させた。
皮脂原液:合成皮脂(例えば、WFK Testgewebe GmbHから利用可能なSynthetic Sebum 09D)1gを、水浴を使用して40℃で加熱しながら15分間、エタノール溶媒100mlに溶解させた。
【０１１７】
それぞれの原液1mlを、自動ピペットを使用して大型ペトリ皿(直径100mm×高さ17mm)の中心に添加した。高度換気ドラフト内でエタノール溶媒を10分間蒸発させた後、ペトリ皿を、それぞれスクアレン、皮脂の1つの均一層でコーティングし、ペトリ皿の底部に均一に分布させた。
【０１１８】
合計16個の試料を、8個のそれぞれの各バッチで調製したが、これは、スクアレンコーティングを用いる8つ(バッチ1)及び皮脂コーティングを用いる8つ(バッチ2)を意味する。
【０１１９】
試料を、汚染試験チャンバーの両側に位置するUVAランプに面する位置に垂直に掛けるために、試験ペトリ皿試料の側壁をプラスチックバンドシールで覆った。
【０１２０】
スクアレンでコーティングした2つ及び皮脂でコーティングした2つの、4つのコーティングしたペトリ皿を、スクアレンの自動酸化に起因して、制御する目的で4℃の冷蔵庫内で保存した。
【０１２１】
B)試験汚染チャンバー内の試料の曝露
バッチごとに、2つの試料(モード当たり合計4つの試料)を、それぞれ3つの異なる汚染モード(i〜iii)に曝露した。
【０１２２】
i.「UVAだけ」(「uv」)モード中、試料を8つのUVAランプの連続的な340nmのUV照射に6時間曝露した。
【０１２３】
ii.「汚染だけ」(「p」)モード中、試料を、ディーゼルエンジン排出ガスに30分間曝露した後、曝露間及び/又は曝露後に90分間の中断を設けて、任意選択で反復して曝露した。このことは、エンジンを起動し、30分間動作させ、次に90分間スイッチオフしておき、その後任意選択で再び起動させたことを意味する。試料は、全2時間、又はエンジン排出ガスを30分間で3回動作させた場合には全6時間、試験汚染チャンバー内にとどまった。
【０１２４】
iii.「汚染+UV」モード(「puv」)中、試料を、30分間のディーゼルエンジン排出ガスの後、曝露間及び/又は曝露後に90分間の中断を設けて、任意選択で反復して(例えば、3回)曝露し、汚染試験チャンバー内の全曝露時間にわたって連続的なUV照射に曝露したが、その曝露は、少なくとも2時間であるか、又はエンジン排出ガスを30分間で3回動作させ、曝露間及び/又は曝露後に90分間の中断を設けた場合にはそれぞれ6時間である。
【０１２５】
分析のための曝露後の試料の調製
それぞれの曝露サイクルの終了後に、12個の曝露試料及び4個の非曝露試料の各ペトリ皿の底部上の「乾燥フィルムコート」を、有機溶媒(スクアレン試料についてはエタノール及び皮脂試料についてはヘプタン)10mlをペトリ皿に添加することによって溶解させ、次に10mlのバイアルに移した。バイアルをアルミニウム箔でカバーし、密閉し、パラフィルム紙でカバーして、任意の酸素誘導反応を防止し、最後に分析まで冷凍庫内で-20℃で保存した。
【０１２６】
3.3 試験分析
3.3.1 GC/MSを用いるスクアレン及び皮脂酸化生成物の定量化
機器:Agilent 7890B/5977A GC-MSシステム
溶解溶媒:エタノール
カラム:DB-1MS
流量:2ml/分
カラム温度:30℃/分で40℃(5分間保持)〜130℃(10分間保持)、次に10℃/分で246℃まで、最後に4℃/分で300℃まで(1分間保持)。
注入口:250℃
分割比:5:1
注入体積:1μl
洗浄溶媒:ヘキサン
MS:範囲=29〜700
溶媒遅延3分
MS検出:エレクトロスプレーイオン化ESI
【０１２７】
3.3.2. 分光光度計を用いるマロンジアルデヒド(MDA)の定量化(MDA-TBA検出)
UV-vis走査200〜800nm、
比色分析:MDA-TBA複合体のための532nmにおけるUV検出
標準曲線調製:MDAの前駆体として、1,1,3,3-テトラエトキシプロパン(TEP)を使用した。
原液及び使用溶液:水中10mMのTEP原液を調製した。
【０１２８】
1%(v/v)硫酸を含有する前述の原液の適切な希釈によって得られた標準溶液を、室温で2時間インキュベートして、TEPからMDAを定量的に放出し、較正目的で使用した。
【０１２９】
3.4 試験結果
3.4.1 GC/MS
図8は、スクアレン酸化の結果を示す。ガス汚染物質に曝露した試料(pモード及びpuvモード)によって、スクアレン異性体(SQ異性体)が生じたが、このことは、スクアレンが炭化水素、窒素酸化物及び炭素酸化物と接触した場合に異性化反応が誘導されたことを示唆する。
【０１３０】
UVA照射だけに曝露した試料(UVモード)は、スクアレンよりも高い分子量を有する、スクアレンの酸化生成物(SQOP)、例えばヒドロペルオキシ、ヒドロキシ及びエポキシ誘導体の含量が最高であったことを示した。
【０１３１】
UVA及び排出ガスに曝露した試料(PUVモード)は、汚染誘導性スクアレン異性体(SQ異性体)並びに照射誘導性酸化生成物(SQOP)のミックスを示した。
【０１３２】
スクアレンの「鎖切断生成物」(CSP)(前述のSQOP群に属するヒドロペルオキシ、ヒドロキシ及びエポキシ誘導体の切断から誘導された)の中でも、アルデヒド、ケトン及びアルコールが特定され得る(一般に知られている化合物には、アルファ及びベータシトラール、ゲラニルアセトン、ファルネサール、ファルネシルアセトアルデヒド、ゲラニルゲラニオール及び4,9,13,17-テトラメチル-4,8,12,16-オクタデカテトラエナールが含まれる)。
【０１３３】
図9は、皮脂酸化の結果を示す。皮脂からのスクアレンの減少も、UVA及び排出ガス曝露時にGC/MSによって同様に観測された。
【０１３４】
2時間のUVA曝露及び排出ガスへの1回30分間の曝露後に、既にスクアレンの93%の減少が検出されており、一方、GC/MSクロマトグラムにおいて現れる主な皮脂構成成分の2つであるコレステロール及びパルミチン酸は、UVA曝露時に増大することが示された。
【０１３５】
3.4.2 マロンジアルデヒド(MDA)の定量化
図10は、スクアレン酸化生成物の存在と、脂質過酸化二次生成物であるMDAの生成との間の相関を示している。
【０１３６】
汚染試験チャンバー内でシミュレートされた汚染に曝露したすべての試料は、どの汚染モードを適用しようと、対照と比較して、MDA生成の類似の著しい増大を示した。UVA照射だけに曝露した試料(「uv」モード)は、それぞれ排出ガスだけに曝露した試料(「p」モード)又は排出ガス及びUV照射の組合せに曝露した試料(「puv」モード)の13.5%及び13.6%と比較して、スクアレン試料中、スクアレンの初期モルの14.0%のMDA百分率を示す。
【０１３７】
図11は、スクアレン酸化生成物の存在と、脂質過酸化二次生成物であるMDAの生成との間の相関を示している。
【０１３８】
UVA及び排出ガスの組合せに曝露した試料(「puv」モード)は、排出ガスだけに曝露した試料(「p」モード)(2.03μg/皮脂1mg)又はUV照射だけに曝露した試料(「uv」モード)(4.00μg/皮脂1mg)と比較して、より高いMDA値(5.88μg/皮脂1mg)を示したが、それによって、UVA照射を排出ガスと組み合わせると、皮脂酸化が目立つことが示唆される。
【０１３９】
E.4 本発明の汚染試験チャンバーを用いて皮膚由来化合物及び汚染防止剤の有効性に対する汚染作用を評価する方法
4.2.1 試験
乾燥フィルム方法を用いる、皮膚皮脂上の汚染防止生物活性物質についての、都市の汚染作用に対するインビトロ汚染防止有効性の評価
【０１４０】
4.2.2 試験目的
スクアレン酸化は、皮膚に対する大気汚染に関する潜在的バイオマーカーであるため(前述の試験3.1を参照されたい)、前記作用は、汚染防止剤の汚染防止有効性を評価するために使用することもできる。
【０１４１】
4.2.3 試験実行
A)原液及び調製
ワサビノキ種子エキス原液
汚染防止生物活性剤(Purisoft(商標)PW PSE LS 9836(ワサビノキ(Moringa Pterygosperma)種子エキス(及び)マルトデキストリン))の1.25wt%水溶液
皮脂原液
合成皮脂(例えば、WFK Testgewebe GmbHから利用可能である)1gを、水浴を使用して40℃で加熱しながら15分間、エタノール溶媒100mlに溶解させた。
【０１４２】
【表５】
2020528558.tif 000008
【０１４３】
皮脂原液1mlを、自動ピペットを使用してペトリ皿(直径60mm×高さ10mm)の中心に添加した。窒素を絶えず供給しながら、窒素作用ステーション(station)においてエタノール溶媒を、完全に蒸発するまで約1時間蒸発させた後、ペトリ皿を、皮脂(合計10mgの皮脂)の1つの均一層でコーティングし、ペトリ皿の底部に均一に分布させた。
【０１４４】
活性化合物の汚染防止有効性を評価するために、ワサビノキ種子エキス原液1gを、ペトリ皿の皮脂フィルム上にスプレーして、汚染防止化合物を含有する水層を形成した。窒素を絶えず供給しながら、窒素作用ステーションにおいて水を2時間蒸発させた後、ペトリ皿を、活性化合物の1つのさらなる均一なフィルム層でコーティングし、皮脂フィルムの最上部に均一に分布させた。
【０１４５】
1つを、皮脂コーティングだけを用いて調製し(1)、1つを、活性化合物及び皮脂コーティングを用いて調製して(2)、2つの試料を調製した。
【０１４６】
試料を、汚染試験チャンバー内の両側に位置するUVAランプに面する位置に垂直に掛けるために、試験ペトリ皿試料の側壁を、側面から光が入らないように保護するためのアルミニウム箔で覆い、封止した。
【０１４７】
B)試験汚染チャンバー内での試料の曝露
試料を、UV放射及び排出ガス放出の組合せに曝露した。試験汚染チャンバー内での汚染曝露の開始時に、UV光をスイッチオンし、ディーゼルエンジンを起動させる。30分後、エンジンを止め、試料を、さらなるUV曝露(1サイクル)の下で試験(text)汚染チャンバー内にさらに90分間とどめる。
【０１４８】
分析のための曝露後の試料の調製(MDAを分析するためのTBARS方法)
汚染曝露後、ヘプタン10mlをペトリ皿に添加し、次に10mlのバイアルに移した。さらに、8wt%SDS溶液0.2ml及び20wt%酢酸溶液1.5mlを、各バイアルに添加し、混合した。その後、1wt%TBA水溶液1.5mlをバイアルに添加し、混合した後、合計4mlまでの水を添加した。バイアルを95℃に60分間加熱し、次に氷浴で約15分間冷却した。次に、バイアルを室温で15分間保持した後、3000rpmで15分間遠心分離した。溶液を、UV可視分光光度計によって、532nmの予測λAbsにおいて測定した。
【０１４９】
分光光度計を用いるマロンジアルデヒド(MDA)の定量化(吸光度測定による532nmの予測λAbsにおけるMDA-TBA検出)
UV-vis走査200〜800nm、
比色分析:MDA-TBA複合体のための532nmにおけるUV検出
標準曲線調製:MDAの前駆体として、1,1,3,3-テトラエトキシプロパン(TEP)を使用した。
原液及び使用溶液:水中10mMのTEP原液を調製した。
【０１５０】
1%(v/v)硫酸を含有する前述の原液の適切な希釈によって得られた標準溶液を、室温で2時間インキュベートして、TEPからMDAを定量的に放出し、較正目的で使用した。
【０１５１】
4.2.4 試験結果
マロンジアルデヒド(MDA)の定量化
図12は、試験汚染チャンバー内でpuvモードで1サイクル曝露した後の、(1)左のカラムの対照(皮脂だけ)、及び(2)右のカラムのワサビノキ種子エキスを伴う皮脂の2つの試料のMDA量の比較を示す。前述の通り、MDAはスクアレンの酸化生成物であり、したがって、試料(2)におけるMDA量の方がより少ないことは、試験化合物の汚染防止有効性があることを示している。
【符号の説明】
【０１５２】
1       ディーゼルエンジン
2       汚染試験チャンバー
3       UVA光
4       UV透過分離膜
5       ハンガー
6       有孔板
7       温度/湿度センサ
8       オンラインガス濃度分析器
9       PM2.5/PM10分析器システム
10      汚染試験チャンバードア
11      ガス出口パイプライン
12      冷却タンク
13      排出ガス回路パイプライン
14      水入口
15      水出口
16      温度センサー
17      ガス入口パイプライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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