毛根への薬物直接送達を可能とするナノ結晶ハイドロゲルの開発
近畿大学薬学部製剤学研究室

長井紀章

In the present study, we designed a dermal formulation containing 5% minoxidil nanoparticles (MXD-NP) using thebead mill method, and investigated the hair-growth effect of MXD-NP and a commercially available MXD solution (CAMXD). Hair growth and skin permeation studies were conducted using C57BL/6 mice. Moreover, we examined the MXD
contents in the upper (hair bulge) and the lower hair follicle (hair bulb). The mean particle size of the MXD in the MXDNP was 99 nm. The hair-growth effect of the MXD-NP was higher than that of CA-MXD, and the MXD content in the hairbulge of mice treated with MXD-NP was 7.4-fold of that in the mice treated with CA-MXD. On the other hand, the plasma
MXD levels in the mice treated with MXD-NP was lower in comparison with CA-MXD. In conclusion, we showed thatMXD-NP enable the accumulation of MXD in the upper hair follicles more efficiently than CA-MXD, leading the activationof hair growth.

１．緒が皮膚吸収を介さず、直接毛根中に到達する製剤開発の可言能性を示してきた 2）。さらに、これら製剤は従来のようにAndrogenetic alopecia（AGA）とは、成人男性によくみアルコールなど刺激性を有する溶媒を使用することなく調られる髪が薄くなる状態であり、これら薄毛対策はコスメ製可能である。本研究では、このナノ結晶化技術を応用しトロジー分野において極めて大きな課題である。ミノキ

た MXD ナノ結晶ハイドロゲル製剤を作製し、毛根部へのシジル（MXD）はこれら AGA の治療薬の 1 つであり、その効果的な薬物送達を試みる。また、MXD ナノ結晶ハイド

薬効は毛乳頭細胞の増殖作用、上皮系毛組織細胞（毛母細ロゲル製剤をモデル動物に適用することで、本技術が現在胞）などのアポトーシス抑制作用、毛組織血流改善作用に市販されている製剤以上の発毛効果が得られる手法である基づくことが報告されている。本 MXD を配合した日本でことを証明する。

®

初めての発毛剤はリアップ （大正製薬）であり、壮年性脱２．方毛症における発毛、育毛および脱毛進行予防に効果を持つ第 1 類医薬品である。さらに近年では、リアップ ® の他に、

法

2 . 1. MXD-NP 製剤の調製

MXD を主成分とする医薬品が次々に販売され、発毛、育メチルセルロースおよびミノキシジル（MXD）を秤量

毛および脱毛進行予防を示す MXD 製剤の新たな処方設計

し、乳鉢にて 30 分破砕を行い、それぞれ p- オキシ安息香や製剤技術が求められている。

酸メチル、p- オキシ安息香酸プロピル、D- マンニトール

一方、ナノ結晶化技術はこれら新剤型に繋がる製剤技術を含有した精製水で 5 mL にメスアップ後、スターラーにの 1 つであり、今日美容業界分野でも注目されている技法て一日撹拌を行った。その後、直径 2 . 0 mm のジルコニアである。一般にナノ粒子とは、大きさが 200 nm 以下の粒

ビーズ 2 . 0 g を含む 2 . 0 mL チューブ中にてビーズミル破砕子を指し、医薬品をナノ結晶化した際に、溶解速度、分散性、 （5 , 500 rpm、30 sec × 15 回 , 4 ℃）を行った後、シェイクマ
製剤安定性の改善が可能となる。また、粒子径 100 nm 程スターネオ（1 , 500 rpm）にて 2 時間破砕処理を施すことでにすることでエンドサイトーシスを介して、角膜、腸膜、MXD ナノ製剤（MXD-NP）を調製した。これら製剤の組成

皮膚透過性といったドラッグデリバリーシステム（DDS）

は MXD 5 %、パラ安息香酸メチル 0 . 026 %、パラ安息香酸としての応用性も知られている 1）。申請者もまたこれらナ

プロピル 0 . 014 %、D- マンニトール 0 . 5 %、メチルセルロノ結晶の製造や安全性、DDS への応用性について検討をース 8 % とした。また比較対象として、MXD 粉末と同上行っており、超微細ナノ結晶化技術を用いることで、薬物添加剤を混合したものを MXD マイクロ製剤（MXD-MP）とした。さらに、溶液型の従来型 MXD 製剤としてリアップ X 5（CA-MXD、大正製薬、東京、日本）を用いた。

Design of Hydrogel Nanoparticles for
Direct Drug Delivery to Hair Follicles2 . 2 . 薬物ナノ粒子の粒子径および粘度測定
MXD の粒子径測定には SALD- 7100（島津製作所、京都、Noriaki Nagai

日本）を用いた。SALD- 7100 の測定条件は散乱光強度のFaculty of Pharmacy, Kindai University

最大値が 40 ～ 60 % の範囲内、屈折率 1 . 60 ± 0 . 10 i とした。

− 73 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 31, 2023

また、音叉振動式粘度計 SV- 1 A（株式会社エー・アンド・用いた。

デイ、東京、日本）を用い、20 ℃および 36 ℃のそれぞれの2 . 5 . 発毛効果の測定

温度において粘度測定を行った。

薬剤塗布前処置として、7 週齢 C 57 BL/ 6 雄性マウス背2 . 3 . HPLC を用いた MXD 濃度の測定

面を剃毛後、脱毛クリーム（epilat、Kracie、東京、日本）

MXD 濃度は調製した MXD の試料 50 µL に内標 p- オキにて脱毛し、1 日放置した。翌日、中央 1 cm 2 を切り取っシ安息香酸エチル（1 µg/mL、溶媒：メタノール）100 µL をたラミネートを背部に被せ、切り取った部分に各種 MXD加え、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）装置（島津製製剤を 1 日 1 回 30 µL、15 日間連日塗布を行った。測定は作所、京都、日本）にて測定した。試料注入量は 10 µL と1 日 1 回行い、イソフルラン吸入麻酔下（流量 1 . 0 L/min、し、試料の注入にはオートインジェクター SIL- 20 AC を設定濃度 2 %）、マウス背面をデジタルカメラで撮影し、用いた。HPLC 測定条件は、移動相にメタノール / 精製水

画像解析ソフト Image J にて塗布部発毛面積を得た。また、/ 3 mM ドキュセートナトリウム（45 / 54 / 1 v/v/v）を用い、発毛面積 - 時間曲線下面積（AUC 0 - 16 d）を台形法にて導いた。

カラム Inertsil ODS- 3（2 . 1 × 50 mm、ジーエルサイエン

３．結ス、東京、日本）、温度 35 ℃（クロマトチャンバー CTO20 AC 使用）、移動相の流速 0 . 25 mL/min、波長 254 nm と果

3 . 1. MXD-NP 製剤の物性評価した。測定時間は 16 分とし、本研究では、MXD のピー

ビーズミル破砕処理前の MXD 粉末の粒度分布を測定しクが 12 ～ 13 分、内標のピークが 4 ～ 5 分の間に検出された。

たところ、平均粒子径は 5 . 83 µm とマイクロサイズであった（図 1 A）
。一方、ビーズミル破砕処理により MXD は微2 . 4 . 毛球、皮膚および血液への薬物移行性評価

細化され、その平均粒子径は 99 nm と、ナノサイズの粒子

薬剤投与前処置として、7 週齢 C 57 BL/ 6 雄性マウスをが確認できた（図 1 B）。図 1 C にはビーズミル破砕処理後イソフルラン麻酔下（流量 1 . 0 L/min、設定濃度 2 %）、背における MXD の画像を示す。50 nm ～ 200 nm 程度のナ部の毛を電気バリカン（THRIVE、大阪、日本）にて剃毛しノ超微粒子が混在しているため、これら製剤の白色分散液

2

1 日放置した。翌日、中央 1 cm を切り取ったラミネートであった。さらに、適用時にゲル化し、持続性拡大を目的を背部に被せ、切り取った部分に各種 MXD 製剤を 30 µLにメチルセルロースを 8 % 添加したハイドロゲル製剤化に塗布した。4 時間後、イソフルラン吸入麻酔を行い、塗布ついて検討した。その結果、常温である 20 ℃では粘度は部の毛髪をピンセットにて抜き、バルジおよび毛球部を約 30 mPa ∙ s であったが、36 ℃では約 120 mPa ∙ s と体温付採取した。また、製剤塗布部の皮膚組織を回収するととも近で粘性の増加が認められた（図 1 D）。これら MXD-NPに、頸動脈から血液を採取した。得られた血液は遠心分の溶解度は 18 . 5 µM であり、MXD-MP（2 . 1 µM）より顕著離（20 , 400 g、20 min、4 ℃）により、上清を分取した。こに高値であった。

れら各試料（バルジ、毛球部、皮膚、血液）をエタノール
200 µL にてホモジナイズし、遠心分離（20 , 400 g、20 min、3 . 2 . MXD 製剤塗布による毛球、皮膚および血液へ4 ℃）後、上清を採取し、試料中の MXD 濃度を上記に示の薬物移行性評価した HPLC 法にて測定した。またタンパク量の測定を行

図 2 は塗布 4 時間後の皮膚、バルジ領域部、毛球部おうことで、毛球滞留性（mol/µg protein）および皮膚滞留性よび血中の MXD 薬物滞留性を示す。皮膚および毛球へ（mol/g protein）を算出した。タンパク量測定には Bio-Radの滞留性において MXD-NP 塗布群は、MXD-MP 塗布群

Protein Assay Kit（Bio-Rad、カリフォルニア、USA）をと比較し高値であったが、CA-MXD 塗布群のそれに比図 1 ビーズミル処理前の MXD 粒度分布（A）、ビーズミル処理後の MXD 粒度分布（B）、ビーズミル処理後の MXD 画像（C）、20℃と36℃における MXD-NP 製剤の粘度（D）3）− 74 −

毛根への薬物直接送達を可能とするナノ結晶ハイドロゲルの開発

図 2 MXD 製剤塗布 4 時間後の C57BL/6 マウスの皮膚組織（A）、バルジ領域部（B）、毛球部（C）および血液（D）
中の MXD 含有量 3）
N.D. 検出限度以下 . *p<0.05 vs. MXD-MP. #p<0.05 vs. CA-MXD.

べ、低値であった（図 2 A および C）。一方でバルジ領域部

４．考においては、MXD-NP 塗布群は CA-MXD 塗布群と比較察し高値を示し、その値は約 7 . 4 倍であった（図 2 B）
。これ

臨床において、AGA の治療法として MXD の外用剤がら結果から、MXD-NP は CA-MXD よりもバルジ領域へ用いられており、5 % MXD 製剤の有効性は 1 % や 2 % の吸収されやすいことが示唆された。一方、皮膚滞留性でMXD 製剤より有意に高いことが知られている 4 , 5）。しかし、は、MXD-NP 塗布群と比較し CA-MXD 塗布群で高値を

これまで MXD を高濃度（5 %）含有する MXD 固体ナノ粒子示し、その値は、約 1 . 9 倍であった（図 2 A）
。また、CA-製剤の設計は報告されていない。本研究では、分散状態をMXD 塗布群では血中で MXD が検出されたが、MXD-NP維持した MXD ナノ粒子を 5 % 含有する製剤処方を新たに塗布群では血中への薬物移行は見られなかった（図 2 D）。

開発するとともに、本製剤化が MXD を毛包（バルジ領域）に効果的に送達し、C 57 BL/ 6 マウスの発毛効果増強に繋3 . 3 . MXD 製剤適用時における発毛促進効果がることを明らかにした。

図 3 は各種 MXD 製剤塗布後の代表的発毛経過画像を示

まず、研究で調製した MXD-NP（MXD を高濃度（5 %）す。また、図 4 は各種 MXD 製剤塗布後日数別に撮影した含有するナノ粒子製剤）の特性を測定した。MXD-NP の粒写真を Image J より解析した塗布部の発毛率（図 3 A）と実子径は 50 nm- 200 nm（平均粒子径、99 nm、図 1 B）であり、

験 16 日後までの AUC 0 - 16 （図3 B）を示す。Vehicle 塗布群
dMXD-NP 中の固体 MXD の比率は 99 % 以上であった。一では塗布後 11 日から発毛が認められ、MXD-MP 群でも般に、薬物濃度を上げると、製剤中の分散粒子の凝集が同程度であった。一方、MXD-NP を塗布することで発毛促進されることがある。しかし、MXD-NP 製剤では、22開始が早まり、その時期は塗布後 7 日目であった。また、℃で 14 日経過しても凝集は検出されず、固体 MXD の比

MXD-NP 塗布群では、従来品である CA-MXD 塗布群よ率にも変化は見られなかった。MXD-NP の粘度は 20 ℃でりも発毛時期が早く、AUC 0 - 16 d においても MXD-NP 塗布

約 30 mPa・s とメチルセルロース 8 % 含有による高い粘度群は、CA-MXD 塗布群と比較し有意に高値であった。

が MXD ナノ粒子の分散性を向上させたと考えられる。また、温度応答性ゲル化基剤であるメチルセルロースの性質− 75 −

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図3

MXD 製剤を反復投与（1 日 1 回）した C57BL/6 マウスのデジタル写真 3）

図 4 C57BL/6 マウスにおける MXD 製剤の反復投与による毛髪成長への影響 3）（A）MXD 製剤を反復投与（1 日 1 回）した C57BL/6 マウスの毛髪面積（A）と AUC 0-16d の変化（B）。*p < 0.05 vs.
Vehicle. #p < 0.05 vs. MXD-MP. $p < 0.05 vs. CA-MXD．

上、体温付近の 36 ℃における粘度は約 120 mPa・s と、inウスに比べ、毛髪の成長が早く、MXD-NP 群の AUC 0 - 16 dsitu ハイドロゲルとしての適応可能な製剤化に成功した。

は従来品の CA-MXD 群のそれにと比較し有意に高値であ次に、C 57 BL/ 6 マウスを用いて、MXD-NP の発毛効った（図 3 および 4）。これらの結果は、MXD-NP の発毛果を評価した。MXD-NP 塗布マウスは CA-MXD 塗布マ効果が CA-MXD の効果よりも優れていることを示してい− 76 −

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る。さらに、皮膚組織や血液中の MXD 含有量の評価に加MXD が幹細胞に直接作用するかどうかについて、今後さえ、毛包を上部（バルジ領域部）と下部（毛球部）に分割したらなる研究を進める予定である。

際の、毛包送達経路についても評価した。MXD-NP 塗布

５．総マウスのバルジ領域部の MXD 濃度は CA-MXD 塗布群よ括りも高値を示したが、MXD-NP 投与マウスの毛球部およMXD ナノ結晶からなる高濃度（5 %）MXD 製剤の製造法

び皮膚組織内の含有量は CA-MXD 塗布群よりも低値であを確立するとともに、メチルセルロースをベースとした inった（図 2 B および C）。また、従来の CA-MXD 塗布時にsitu ハイドロゲル処方を作成した。また、本 MXD-NP 製

おいては血中への MXD 移行が確認されたが、MXD-NP剤は従来品に比べ、毛穴を介した毛根中への薬物直接移行

塗布群においては血液中への薬物移行は検出されなかった性が優れており、従来品より安全かつ高い薬効を有するこ（図 2 D）
。一般に薬物の皮膚吸収経路は、連続した角質層とを明らかとした。本成果を基盤とし、今後コスメトロジを経由するルート 1 と付属器官を介して皮膚内に浸透するー分野における新たな技術ツールを生み出すとともに、国6）

ルート 2 の 2 種が大きな経路として知られている 。なか民の美容向上に貢献するような研究を進めていきたいと考でも、その広い面積から角質層を透過し、皮膚組織の深部える。

および血中へ浸透するのが一般的な溶液型薬物（溶媒和された薬物）の主経路と考えられる。一方、角質層は外部か

謝辞らの異物侵入に対し高いバリア機構を有していることか

本研究を遂行するにあたり、公益財団法人コーセーコスら、粒子径約 200 nm 以上の薬物は角質層を通過することメトロジー研究財団のご支援をいただきましたことに心よができず、溶媒和された薬物で見られるようなルート 1 をり感謝を申し上げます。

7）

介した薬物浸透が困難であることが報告されている 。本
研究で用いた MXD-NP 製剤においても、MXD-NP 中の（引用文献）

99 % 以上の MXD が固体粒子として存在し、その固体粒

1） Nagai, N. et al. Involvement of Endocytosis in the

子径は 70 nm- 200 nm であることから、これらのサイズでTransdermal Penetration Mechanism of Ketoprofen
Nanoparticles. Int. J. Mol. Sci. 19, E2138（2018）．

は角質層を通過することが難しいと示唆される。このこと
が、MXD-NP では、従来型 CA-MXD と比較し、皮膚組

2） Nagai, N. et al. Drug Delivery System Based On

織および血液中の MXD 含有量が低いことに繋がるものとMinoxidil Nanoparticles Promotes Hair Growth In

考える。一方、MXD-NP 塗布群ではバルジ領域部分へのC57BL/6 Mice. Int. J. Nanomedicine. 14, 7921-7931（2019）．

高い MXD 輸送を示したのは、ルート 2 のような付属器官

3） Oaku, Y. et al. Minoxidil Nanoparticles Targeting（毛包）を介したためではないかと示唆された。このように、Hair Follicles Enhance Hair Growth in C57BL/6 Mice.

今回調製した MXD-NP 製剤は、毛包への直接的な薬物取

Pharmaceutics 14, 947（2022）．

り込みが認められ、毛包 DDS に有用であるものと考えら

4） Olsen, E. A. et al. A randomized clinical trial ofれた。さらに、これらは血中への薬物輸送を軽減できるこ

5% topical minoxidil versus 2% topical minoxidil andとから、全身性副作用の軽減など安全面においても極めて

placebo in the treatment of androgenetic alopecia in

有用であるものと考えられた。一方で、MXD-NP 製剤はmen. J. Am. Acad. Dermatol. 47, 377-385（2002）．

皮膚表面側のバルジ領域部には高い薬物供給が可能であっ

5） Tsuboi, R. et al. Randomized clinical trial comparing

たが、毛包深部である毛球部への薬物輸送能は十分ではな

5% and 1% topical minoxidil for the treatment of

かった。したがって、今後さらなる改良が必要と考えら

androgenetic alopecia in Japanese men. J. Dermatol. 36,437-446（2009）．

れる。また、従来品（CA-MXD）のように毛球部の濃度を高めるよりも、バルジ領域部での MXD 濃度を高めた製剤

6） Barry, B. W. Novel mechanisms and devices to（MXD-NP）のほうが、高い発毛効果を示したという本研

enable successful transdermal drug delivery. Eur. J.

究成果は、MXD がバルジ領域部で何らかの発毛機序を示

Pharm. Sci. 14, 101-114（2001）．

していることを示唆した。バルジ領域の細胞は幹細胞の性

7） Nagai, N. et al. Design of a transdermal formulation

質を持ち、この細胞が無毛期発症時に新しい毛幹を生成す

containing raloxifene nanoparticles for osteoporosis

ることが知られている 。したがって、バルジ領域部で高treatment. Int. J. Nanomedicine. 13, 5215-5229（2018）．

まった MXD は毛包上皮幹細胞の活性化を誘発するのでは

8） G a rz a , L . A . e t a l . B a ld s c a lp i n men w it h

ないかと考える。しかし、MXD がどのように発毛を促進

androgenetic alopecia retains hair follicle stem cells

するのか、現時点での理解は限られており、MXD と幹細

but lacks CD2 0 0-rich and CD3 4-positive hair follicle

胞の直接的な相互作用についてはほとんど分かっていない。

progenitor cells. J. Clin. Invest. 121, 613-622（2011）．

8）− 77 −