実験番号：

2015PA007

2015 年度 成果公開無償利用事業 成果報告書

小角Ｘ線散乱によるβ－グリチルレチン酸／アルキルジメチルアミンオキサイド水溶液のミセル構造解
析と化粧品製剤の安定性評価
Stability evaluation of cosmetic formulations and micellar structure analysis
by a small-angle X-ray scattering in the β- glycyrrhetinic acid / alkyl
dimethyl amine oxide solution
坂貞德、小田満智子
Sadanori Ban, Machiko Oda
日本メナード化粧品株式会社 総合研究所
Research Laboratories, Nippon Menard Cosmetic Co., LTD.

1. 測定実施日
2015 年 6 月 10 日 10 時 – 18 時 30 分 (2 シフト) ，BL8S3
2015 年 6 月 11 日 10 時 – 18 時 30 分 (2 シフト) ，BL8S3
2015 年 8 月 11 日 10 時 – 18 時 30 分 (2 シフト) ，BL8S3
2. 概要
水に対して難溶性を示すβ−グリチルレチン酸をラウリルジメチルアミンオキシド溶液で可溶化し、その溶存状態を SAXS を用いて検討した。その結果、水酸化カリウムで pH を上げることによってβ−グリチルレチン酸の可溶化量が増加し、楕円状ミセルのミセルサイズが小さくなることを確認できた。
3．背景と研究目的
β−グリチルレチン酸（以下、GA と略する）は急性や慢性の皮膚炎に対し著しい効果があるといわれており、多用薬としての臨床報告も国内外で多くみられる。化学構造が類似しているコルチゾン（副腎皮質ホルモン）に比べて作用は緩和であるため、化粧品では古くから使われている 1)。また、抗炎症、抗アレルギー、細菌発育阻止、５α−リダクターゼ活性阻害などの作用により、育毛効果があることも知られている 2)。GA は高級アルコールやエタノールには溶解することが知られているが、水や石油エーテルなどには不溶のため、製剤上の制約があり配合には制限があった。
このような中で、我々は水に対して難溶性を示す GA をラウリルジメチルアミンオキシド（以下、AO と略する）を用いて溶解する技術を確立した 3)。AOはカチオン性を有する界面活性剤であり、洗浄剤の増泡剤や皮膚刺激緩和剤など、洗浄を目的とした製剤に使われている 4)。さらに、経皮吸収促進剤としての効果があることも知られている 5)。AO はイオン性をもつ分子と相互作用することが古くから知られており、AO 水溶液に桂皮酸を添加することによってひも状ミセルやベシクルを形成することも知られている 6)。我々は安全性を考慮して化粧品中の AO 添加濃度を減少させるために、GA 濃度を増加させたところ著しく粘性が上昇し、さらに GA を添加すると粘性の低下と分離がみられた。また、我々は 2014 年度前期成果公開無償利用課題（2014PA010）において、AO 水溶液および GA/AO 水溶液について小角Ｘ線散乱測定を行った結果、AO 水溶液では約３ｎｍの球状ミセルが形成されているのに対し、AO 水溶液への GA の添加ではＳＡＸＳプロファイルに変化がみられ、ミセルサイズが大きくなり、球状ミセルから円柱状ミセルへ形態変化が起きていることが示唆された。本実験では、GA の可溶化量を増やすべくさらなる検討を行った結果、水酸化カリウムを用いて pH を 6.5 から 12.3 へと上昇させることによって可溶化量は増大し、溶液粘性が低くなることがわかった。そこで、ＳＡＸＳを用いて pH 変化によるミセル形状の変化について調べた。
以上のように、ＳＡＸＳを用いて AO 水溶液中での GA の溶存状態を調べることは、製剤の安定性を評価することができ、有効成分である GA を配合した新しい化粧品開発に大いに役立つと考えている。
4．実験内容試料
β−グリチルレチン酸（以下、GA）は市販の化粧品グレード（商品名：β−グリチルレチン酸；丸善製薬社製）をそのまま使用した。ラウリルジメチルア
ミ ン オ キ シ ド （ 以 下 、 AO ） は 、 試 薬 グ レ ー ド で あ る
n-Dodecyl-N,N-dimethylamine-N-oxide（Anatrace, Inc.社製）および市販の化粧品グレードであるラウリルジメチルアミンオキシド 30 ％溶液（商品名：ソフタミン Ｌ；東邦化学社製）をそのまま使用した。水酸化カリウムは試薬グレードの水酸化カリウム（関東化学社製）をそのまま使用した。
小角散乱測定BL8S3 において、小角散乱測定を行った。X 線のエネルギー13.5 keV、X線の波長 0.092 nm、カメラ長 1127 mm、照射時間 1000 秒にて測定を行った。
測定サンプルは BL8S3 備え付けの溶液セル（厚さ：3 mm）を使用し、室温（およそ 27 ℃）で行った。カメラには RAXIS（リガク製）を用い、IP は 300×300 mm を使用した。また、得られた回折像は FIT2D プログラムにて一次元化した。
解析
SAXS データを規格化するために、一次元化したサンプルデータ：In、サン
プル照射時の強度データ：I 0 、サンプルの透過率：T 0 、一次元化した溶媒のデータ：I W 、溶媒照射時の強度データ：In W 、溶媒の透過率：T W とし、規格化したデータを In’は、以下のように算出した。
In’ = In ×(I W / I 0 )×(T W /T 0 )－In W
5．結果および考察
Fig.1 は楕円状を形成していた系で pH 調製を行った時の SAXS 測定の解析結果である。pH 6.9, 7.5, 7.8 及び 8.2 と pH を高くした場合、散乱プロファイ
ルは pH が上昇するにつれて low q 側の強度が小さくなり、ミセルの形状が変化していると考えられる。
そこで、pH 6.9, 7.5, 7.8 及び 8.2 の散乱プロファイルを Guinier プロット及び Cross section プロットで解析した結果を Table.1 に示す。Guinier プロットは、pH 6.9, 7.5 及び 7.8 が 0.3～0.5、pH 8.2 が 0.6～0.8 の範囲でそれぞれ検討した。pH 上昇に伴い、楕円状ミセルが球に近い楕円状ミセルへと変化し、ミセルサイズも小さくなることがわかった。ミセルサイズが濃度によって変化しないことから粒子サイズを短分散と見積もった 8)。また、ミセルサイズの変化は GA 可溶化溶液の粘度低下と一致する結果となった。pH 9.0,10.2 及び 12.3 の場合、ミセルサイズが小さくなり粒子径は球状へと近づいているが粒子同士の多重散乱が原因となる山なりの散乱プロファイルになり、今回の解析手法では同様な解析を行うことができなかった。

Fig.1

pH 変化による 0.1wt%GA を可溶化した 0.5wt% AO ミセル溶液の SAXS
プロファイルTable.1
KOH/GA

0.1 wt%GA を可溶化した 0.5 wt% AO ミセル溶液の構造解析
pHRg形状

0/36.92.17

楕円2.359.221/37.51.86

楕円2.147.742/37.81.46

楕円2.145.753/38.21.00

楕円～球2.143.17モル比

短軸長(nm) 長軸長(nm)前回（2014PA010）の結果から、AO 水溶液に GA を添加することによって、AO の球状ミセルは AO と GA が 1:1 の分子会合し楕円状ミセルに変化することを示した。今回の結果は、水酸化カリウムを添加することによって（pH が上昇することによって）GA のカルボキシル基が中和されてイオン解離し、GA 分子単独で両親媒性分子としてミセル中に存在できるようになった。そのため、AOと GA の分子会合体が減少し、系全体のミセルの会合数が減少するためにミセルサイズが小さくなったと考えられる。

6.今後の課題
今回の結果は pH 調整することで、GA を可溶化した AO 溶液のミセル形状が楕円状ミセルのミセルサイズが小さくなることがわかった。可溶化量が増大し溶液粘性が低くなる結果と一致した。これらの結果をもとに、粘度上昇を抑えた製剤開発に役立つことができる。
今後は、混合系界面活性剤での GA 可溶化系での構造解析を行う予定である。

7.参考文献1) 化粧品原料辞典, 日光ケミカルズ, p.145−146(1991)
2) 化粧品ハンドブック, 日光ケミカルズ, p.475(1996)
3) 特開 2011-184412
4) 化粧品ハンドブック, 日光ケミカルズ, p.221(1996)
5) 特許 1731960 号
6) Imae T, et al, J.Phys.Chem., 99, 6046-6053(1995)
7) 松岡秀樹, 日本結晶学会誌, 41, 213-226(1999)
8) J.N.イスラエルアチヴィリ, 分子間力と表面力第 3 版, p.446(2013)