化粧品の防腐剤低含有率化を目指した除菌材料の開発
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九州共立大学工学部 、福岡工業大学工学部

桒原順 子 、甲斐原
1, 2

2

梢

1

Parabens are alkyl ester derivatives of parahydroxybenzoic acid and are widely used as preservatives in cosmetics, foods,toiletries products. These parabens are essential for keeping quality high in the perishable products. However, parabens are
known to present a very weak contact allergy to user’s skin. We attempted to construct a series of sterilization agents forlowering preservative in cosmetics. These agents have dendritic lysine peptides structure as a spacer on a polystyrene bead.
Peptide immobilized beads are also effective in reducing the pollution of wastewater. The surface ionic property of thebeads is polycationic due to numerous a- or e-ammonium groups. These polycationic beads were interacted with anionicliposomes, the liposome leakage activities were increased with surface charge density and generation number of oligo
lysine dendron groups. We tested antimicrobial activity of novel surfactants containing dendritic oligo lysine groups forconfirmation effectiveness of numerous ammonium groups. It was revealed that a series of surfactants were active against
Gram-positive bacterium (e. g., Staphylococcus aureus) than Gram-negative bacterium (e.g., Escherichia coli). These results
suggest that the peptidoglycan layer of Gram-positive bacterium cells is interacts specifically with ammonium groups.

1）

１．緒

アンモニウム基との静電相互作用による抗菌効果であり 、

言第一級や第四級のアンモニウム塩でも同様の効果が期待さ

我が国における抗菌・防黴技術は 20 世紀半ば頃より急れる。

激な発展を遂げ、現在では天然物系、人工系のものを含め本研究の目的は、防腐剤の代替物質として、安全性に優ると抗菌剤の種類は百数十種類以上にのぼる。また、食品れ、かつ環境へ配慮した除菌材料を創製することである。

や化粧品、生活用品等の抗菌・防黴技術は私たちの衣食住

生体親和性の高いアミノ酸、特に側鎖にアンモニウム基をを中心とした生活衛生環境の向上に大きく貢献している。

有するリシンからなる除菌材料を開発した。図１で示すよ化粧品を含む一般工業製品の除菌法としては、洗浄法、うに分子構造の異なる３種類①球状デンドリマー型、②半濾過法、吸着法など多様な手法が知られ、数種の除菌法を球デンドリマーを親水部にもつ界面活性剤型、③半球デン組み合わせた製品が多い。また、消費者が手にする化粧品

ドリマー固定型ビーズのそれぞれ異なるタイプの抗菌剤をのほとんどにパラベン類の防腐剤が添加されているのが現合成し、その抗菌作用効果についてパラベンとの比較検討状である。現在、国内では、防腐剤としてパラオキシ安息を行ったので報告する。

香酸エチルなど数種が認可されている。パラベンは、食品

２．実の防腐剤としても添加が認可されているが、人体への影響が懸念されるため使用制限値が設定されている。一方、医

2. 1

験

球状型リシンデンドリマーの合成
tt

療用として用いられる第四級アンモニウム系の化合物は、保護D-アミノ酸 Boc-Lys（ Boc）
-OHおよび1, 6-diaminohexane

特にグラム陽性菌に対して優れた除菌効果を示すことが知を使用し、HOBt/HBTU による活性エステル法でカップられている。しかし、除菌能力は高いが、塩化ベンザルコリングを行った。得られた粗生成物についてはシリカゲル

ニウムなどのように界面活性剤系除菌剤は水で洗い流すこ

カラムクロマトグラフィーによる精製を行い、保護体を得とが前提で、化粧品のように長時間、直接肌に触れるようた。さらに HCl による Boc 基の除去を行い、第一世代をな場合は皮膚への刺激性が認められる場合もある。抗菌活得た。また、第一世代に Boc-Lys（ Boc）
-OH を４等量加え性を示す界面活性剤としてアンモニウム塩が有名であるが、てカップリングを行い、精製、脱保護を行い第二世代のデこれらは特に負の電荷を帯びたタイコ酸を有するグラム陽ンドリマーを得た。

ttt性菌に対して効果が高い。このことは、細菌の最表層と*Study on sterilization agents forlowering preservative in cosmetics
Junko Kuwahara*, Kozue Kaibara
Faculty of Engineering, Kyushu
Kyoritsu University, Fukuoka Instituteof Technology

2. 2 半球デンドリマーを親水部にもつ界面活性剤の合成
デンドリティック D-リシン導入型界面活性剤について
は、親水部位が第一世代型を 1G DK-C12、第二世代型を
tt

2G DK-C12 と略記する。原料は Boc-Lys（ Boc）-OH および n-ドデシルアミンを使用し、球状デンドリマー同様に合成と精製を繰り返し、第一世代型、第二世代型、第三世代型を得た。

− 10 −

化粧品の防腐剤低含有率化を目指した除菌材料の開発

ＡBC

図１ 分子構造の異なる 3 種の除菌材料（Ａ）第二世代リシンデンドリマーの分子構造（Ｂ）親水部に第三世代型半球デンドリマーをもつ界面活性剤 3G DK-C12 の例（Ｃ）半球リシンデンドリマーを固定化したポリスチレン樹脂の模式図

2. 3

半球デンドリマー固定型ビーズの合成

2. 5

抗菌活性試験

粒径 75 〜 150 µm のポリスチレン樹脂表面に第四級アン抗菌活性試験は液体培地希釈法で行い、試験菌株としてモニウム基を導入するため、樹枝状ペプチド「デンドリテグラム陰性菌である大腸菌（E. coli，NBRC14237）、グラィックオリゴ D -リシン」を結合した。リシンデンドリマ

ム陽性菌である黄色ブドウ球菌（S. aureus, NBRC12732）

ー部位の世代数は１〜３までとし、N- 末端を第一級アンを用いた。また、半球デンドリマー固定型ビーズの抗菌活モニウム型（nG-A, n=1, 2, 3）、あるいは第四級アンモニウ性試験は濁度変化により評価した。

ム型（n G-TMA, n=1, 2, 3）とした。第四級アンモニウム型

3．結は、リシンデンドリマーの末端部位に（3-Carboxypropyl）

3. 1-trimethylammonium chloride を導入した。

果

半球デンドリマー固定型ビーズのリポソーム崩壊能

図２は、ポリカチオンビーズ重量当たりの官能基モル数

2. 4

人工リポソーム崩壊能評価に対するリポソーム崩壊能をそれぞれ示したものである。

半球デンドリマー固定型ビーズについては、抗菌活性試

第一級および第四級アンモニウム型はそれぞれ（A）およ験の予備実験として酸性リポソーム崩壊能評価を行った。

び（B）である。第一級型（nG-A）は、ビーズ重量当たり実験に用いた人工リポソームには蛍光色素 5（6）-カルボキのアンモニウム基増加、即ちビーズ表面の表面電荷密度増シフルオレセイン（CF）水溶液を内包させる薄膜法

大に伴い CF-leakage 活性が指数関数的に増加した。また、

2, 3）で調製した。リポソーム崩壊能測定は、恒温セルホルダ付き

その効果はスペーサー部位であるデンドリティックオリゴ

蛍光分光光度計（㈱日立製作所 , F-2500）を使用した。

リシン鎖の世代数に大きく影響を受けた。一方、第四級型− 11 −

コスメトロジー研究報告 Vol.18, 2010

図２ ビーズ重量当たりの官能基モル数に対するリポソーム崩壊能評価
リポソーム内水相の漏出率（CF-leakage（%））が高いほど崩壊能が優れていることを表す。末端トリメチルアンモニウム型（Ｂ）は 0.4 mmol/g resin 付近で光学セル表面への吸着が起こった。

（nG-TMA）は、重量当たりの官能基モル数が 0.2 mmol/g

球菌に対しては 1G DK-C12 は 0.25 mg/mL、2G DK-C12 はresin 付近までは官能基モル数に対して増加傾向を示した

0.125 mg/mL 以 上、3G DK-C12 は 0.063 mg/mL 以 上 と なが、0.4 mmol/g resin 付近になるとビーズが石英ガラス表り世代数の増加とともに抗菌作用も高くなることが明らか面へ吸着し、測定不能となった。となった。球状型デンドリマー分子と同様にグラム陽性菌である黄色ブドウ球菌に対して高い抗菌活性を示した。従3. 2

抗菌活性試験結果

3. 2. 1って球状型と半球型のような構造上の違いによるものでは球状型リシンデンドリマーの抗菌活性なく、１分子内に含まれるアンモニウム基の総数が抗菌活

デンドリマーは対称性のある球状高分子であり、デンド性の強さに関係していると考えられる。

リマー末端に種々の官能基を導入することによって多用な機能性をもたせることが可能である。しかしながら、世代

3. 2. 3

数の増加とともに水への溶解度は減少するため、抗菌活性第三世代型の末端アンモニウム型樹脂の大腸菌および黄試験で使用するためにはイオン性アミノ酸からなるデンド色ブドウ球菌に対する抗菌活性試験の結果を図３に示す。

リマーである必要がある。水に対する溶解度を考慮して第大腸菌の実験系ではほとんど顕著な差が見られなかったが、二世代型のリシンデンドリマーの抗菌活性試験を行った。

液体培地に樹脂を 50 mg/mL 投与した系では黄色ブドウ球

第二世代リシンデンドリマー HCl 塩の場合、大腸菌に半球デンドリマー固定型樹脂の抗菌活性菌の増殖を 15％以下に抑えることに成功した。

は２mg/mL 以上、黄色ブドウ球菌には 0.025 mg/mL 以上

４．考

で抗菌活性を示し、特にグラム陽性菌である黄色ブドウ察球菌に強い効果が観測された。さらに、対照物質である p-

本研究では、化粧品の防腐剤として使用されているパラヒドロキシ安息香酸プロピル（パラベン）より抗菌効果がベンの代替物質あるいは低減化を目指した除菌材料の開発高いことが明らかとなった。

を試みた。抗菌活性試験の予備実験として行ったリポソー
ム崩壊能測定では、ポリスチレンビーズに結合するリシン

3. 2. 2半球デンドリマーを親水部にもつ界面活性剤の抗菌活性

側鎖のアンモニウム基密度が高まると酸性リポソームと強く相互作用し、崩壊能が増強されることが明らかとなった。

親水部の世代数と抗菌効果の関係を明らかにするためまた、同じ電荷密度でも世代数が高い方が有意であった。に半球デンドリマー部位を第一世代（1G DK-C12）、第二このことは、リシン側鎖のアンモニウム基が高密度で、か世代（2G DK-C12）、第三世代（3G DK-C12）それぞれにつつアンモニウム基が樹脂中心から遠い、つまりアンモニウいて調べた。まず、大腸菌に対する抗菌試験の結果、1Gム基がある程度自由に動ける空間が必要であることを示唆

DK-C12 は 2 mg/mL、2G DK-C12 および 3G DK-C12 は 0.25

している。また、半球デンドリマーを親水部にもつ界面活mg/mL 以上で抗菌作用効果があった。また、黄色ブドウ性剤は黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性はパラベンより優− 12 −

化粧品の防腐剤低含有率化を目指した除菌材料の開発

図３

液体培地中での抗菌活性樹脂各濃度における大腸菌（Ａ）および黄色ブドウ球菌（Ｂ）の増殖曲線れていることが明らかとなった。パラベンでは黄色ブドウ謝

辞

球菌に対する最小生育阻止濃度は１mg/mL であったのに本研究を行うにあたり、ご支援いただきました財団法人

対して 3G DK-C12 では 0.063 mg/mL であった。一方、大コスメトロジー研究振興財団に深く御礼申し上げます。ま

腸菌に対する抗菌効果は認められなかった。半球デンドリ

た、本研究にご協力いただきました九州共立大学大学院秋マー固定型樹脂でも同様に黄色ブドウ球菌に対して高活性

貞英雄教授、九州工業大学大学院西野憲和教授、同大学院が認められた。このことは、細胞膜構造の違いに由来する

前田憲成助教に深謝申し上げます。と考えられている。グラム陽性菌である黄色ブドウ球菌はグラム陰性菌である大腸菌と比べて細胞膜を構成するペプ（引用文献）

チドグリカン層がより厚く、頑丈である。また、多糖も多１）Adair FW, Geftic SG, Gelzer J: Resistance of

く含まれている。今回の結果は、ペプチドグリカン層、あPseudomonas to quaternary ammonium compounds:

るいはアンモニウム基同士の特異的な相互作用によるもの

II. cross-resistance characteristics of a mutant ofと予想される。これまでに報告者らは、糖結合型界面活性Pseudomonas aeruginosa, Appl. Microbiol., 21: 1058-剤 MEGA-10 に対して一級アンモニウム塩が強く相互作用

1063, 1971.

4）しているという研究結果について既に報告しており 、今２）Kuwahara J, Akisada H, Kato T, et al.: Effects of

回の実験からもアンモニウム基はグラム陽性菌に対してよhydrophobic and electrostatic interactions on change

り抗菌作用効果の高い官能基であることが確認された。

in decapeptide conformation in micelle and liposome

５．総solution, J. Oleo Sci., 53, 619-626, 2004.

括３）Kuwahara J, Akisada H, Wakayama N, et al.:

本研究で合成した除菌材料 ①球状デンドリマー型、②Amyloid fibril formation of a simple decapeptide in a

半球デンドリマーを親水部にもつ界面活性剤型について抗micellar environment, J. Oleo Sci., 54, 225-231, 2005.

菌活性試験の結果、どちらも大腸菌より黄色ブドウ球菌に４）Akisada H, Kuwahara J, Kunisaki M, et al.:A circular

対して高い抗菌活性を示し、高世代型のものほどパラベン

dichroism study of the interaction between n-decanoyl-より強い活性を示すことが明らかとなった。また、③半球

N-methylglucamide and surface active agents in mixed

デンドリマー固定型ビーズを 50 mg/mL 投与した系では黄micelles, Colloid Polymer Sci.，283, 169-173, 2004.

色ブドウ球菌の増殖を 15％以下に抑えることに成功した。
今後は、カビ・酵母などに範囲を広げて抗菌活性を示す除菌材料の検討を行っていきたいと考えている。

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