JP2010116358A - Ｃ６０含有ナノ粒子の分散液とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】C₆₀含有ナノ粒子を高収率で得ることができ、さらに経時での安定性も有するC₆₀含有ナノ粒子の分散液とその製造方法を提供する。
【解決手段】C₆₀および2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンからなるC₆₀含有ナノ粒子が水性媒体に分散されていることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、C₆₀含有ナノ粒子の分散液とその製造方法に関するものである。

C₆₀等のフラーレン類は、高いラジカル捕捉能を有し、活性酸素の消去能を有することが知られている。この活性酸素消去能については、スキンケア成分や癌予防効果の観点から注目されており、化粧料、医薬品等への応用が期待されている。

フラーレン類を化粧料、医薬品等に配合するに際し、フラーレン類は水に対して不溶性または難溶性であることが大きな障害になる。そのため、フラーレン類を水に可溶化する技術について各種の検討が行われてきた。従来、フラーレン類の可溶化技術として、PVPやシクロデキストリン等による包接体の形成や、フラーレンに水酸基やカルボキシル基等を導入する誘導体化等が知られている（特許文献１〜６参照）。

これらのフラーレン類の可溶化技術のうち、シクロデキストリンを用いた技術としては、β-シクロデキストリン、γ-シクロデキストリンを用いることが検討されてきた（特許文献１〜３参照）。
特開２００６−６９８１２号公報（実施例） 特開２００６−１９３４３１号公報（実施例） 特開平８−３２０１号公報（実施例） 特開２００７−１７６８９９号公報 特開２００５−２７２６３９号公報 特開２００５−０６０３８０号公報

しかしながら、化粧料や医薬品等への応用に際し、C₆₀を可溶化した分散液を高収率で得ることができ、かつ分散液の経時での安定性をさらに向上させることが望まれている。例えば、従来のようにβ-シクロデキストリンを用いた場合には分散液におけるC₆₀含有ナノ粒子の収率が大きく低下し、γ-シクロデキストリンを用いた場合には経時でC₆₀含有ナノ粒子の凝集が起こり分散液の安定性は低くなる。

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、C₆₀含有ナノ粒子を高収率で得ることができ、さらに経時での安定性も有するC₆₀含有ナノ粒子の分散液とその製造方法を提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。

第１：C₆₀および2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンからなるC₆₀含有ナノ粒子が水性媒体に分散されていることを特徴とするC₆₀含有ナノ粒子の分散液。

第２：C₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径が50〜150nmであることを特徴とする上記第１のC₆₀含有ナノ粒子の分散液。

第３：上記第１または第２のC₆₀含有ナノ粒子の分散液が配合されていることを特徴とする化粧料。

第４：上記第１または第２のC₆₀含有ナノ粒子の分散液が配合されていることを特徴とする皮膚外用剤。

第５：上記第１または第２のC₆₀含有ナノ粒子の分散液の製造方法であって、C₆₀と2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンとを攪拌混合し、得られた混合粉末を水性媒体に分散させる工程を含むことを特徴とするC₆₀含有ナノ粒子の分散液の製造方法。

第６：C₆₀と2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンとを１：１〜１：１０のモル比で攪拌混合することを特徴とする上記第５のC₆₀含有ナノ粒子の分散液の製造方法。

本発明のC₆₀含有ナノ粒子の分散液によれば、C₆₀含有ナノ粒子を高収率で得ることができ、さらに経時での安定性も有している。

本発明の化粧料によれば、上記のC₆₀含有ナノ粒子の分散液を配合しているので、C₆₀の配合が容易となり、適切にその効能を発揮させることができる。

本発明の皮膚外用剤によれば、上記のC₆₀含有ナノ粒子の分散液を配合しているので、C₆₀の配合が容易となり、適切にその効能を発揮させることができる。

本発明のC₆₀含有ナノ粒子の分散液の製造方法によれば、C₆₀含有ナノ粒子を高収率で得ることができ、さらに経時での安定性を有する分散液を得ることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のC₆₀含有ナノ粒子の分散液は、C₆₀および2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンからなるC₆₀含有ナノ粒子が水性媒体に分散されているものである。

C₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径は、好ましくは50〜150nm、より好ましくは50〜100nmである。平均粒子径は、後述の実施例に示すように動的光散乱法（DLS）により測定することができ、分散液の状態での測定値である。

2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン（HP-β-CyD）は、好ましくは置換度が4.2〜4.8である。置換度が低過ぎると分散液の調製時にC₆₀含有ナノ粒子の収率が低下する場合があり、置換度が高過ぎるのは市販品の入手や各種特性の点で実用的ではない場合がある。

C₆₀含有ナノ粒子を分散させる水性媒体は、水を主成分としたものであり、その他に必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲内において、アルコール等の水性成分や酸、塩基、塩等の添加成分を配合してもよい。

本発明のC₆₀含有ナノ粒子の分散液は、例えば、C₆₀と2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンとを攪拌装置を用いて減圧または真空下にて好ましくは10℃以下、より好ましくは3〜10℃の温度で攪拌混合し、得られた混合粉末を超音波処理等により水性媒体に分散させ、次いでフィルター濾過することにより調製することができる。攪拌装置による混合時間は、他の条件にもよるが例えば1〜6時間である。

本発明のC₆₀含有ナノ粒子の分散液は、各種の用途に応じて任意の濃度に調整して用いることができ、例えば、ローション、化粧水、乳液、クリーム、軟膏、リキッドファンデーション、洗浄料等の化粧料；軟膏、クリーム、ローション、スプレー等の形態の皮膚外用剤等に配合して好適に用いることができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
＜実施例１＞
次の手順に従ってC₆₀含有ナノ粒子の分散液を調製した。C₆₀（フロンティアカーボン（株）製）15mgと、HP-β-CyD 58.4mg（置換度 4.6）とを攪拌装置（真空ボックス付マグネット乳鉢粉砕器 (MNV-01)、アズワン（株）製、回転数100 rpm）を用いて10℃以下、減圧下にて15、60、180、360、540分間に渡って混合した。

微粉砕されたC₆₀とHP-β-CyDとの混合粉末35.24 mgを5分間超音波で処理することにより10mlの水中に分散させ、1.0mMのC₆₀含有ナノ粒子の分散液を得た。

このC₆₀含有ナノ粒子の分散液を、ポアサイズ0.8、0.45、0.2μmの順でフィルター濾過した。それぞれの濾液は約5〜10倍に希釈した。希釈された分散液のそれぞれについてC₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径と収率を測定した。

C₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径は動的光散乱法（DLS）によりダイナミック光散乱光度計 (DLS-8000、大塚電子（株）製) を用いて測定した。

C₆₀含有ナノ粒子の収率は最初のC₆₀の濃度（1.0 mM）からフィルター上に残った粒子の量を差し引くことにより算出した。フィルター上のC₆₀の量は、10mlのトルエンにより溶解した後、紫外分光法（測定波長334nm）により測定した。

C₆₀とHP-β-CyDとの混合時間と、C₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径との関係を図１に、C₆₀とHP-β-CyDとの混合時間と、C₆₀含有ナノ粒子の収率との関係を図２に示す。グラフの各点は3回の実験結果の平均±標準誤差で示している。

図１、図２より、高収率でC₆₀含有ナノ粒子の分散液が得られ、混合時間を1〜6時間とすることで、C₆₀含有ナノ粒子の凝集が抑制され、0.8μmのフィルター濾過で平均粒子径100nm程度またはそれ以下のC₆₀含有ナノ粒子が収率ほぼ100%で得られた。
＜実施例２＞
C₆₀とHP-β-CyDとのモル比を変更して実施例１と同様にしてC₆₀ナノ粒子を調製した。C₆₀ 15mgと、HP-β-CyD（モル比はそれぞれ1:0.5, 1:1, 1:2, 1:4, 1:8とした。）を攪拌装置を用いて3〜10℃、減圧下にて60分間に渡って混合した。

微粉砕されたC₆₀とHP-β-CyDとの混合粉末を5分間超音波で処理することにより5mlの水中に分散させ、1.0mMのC₆₀含有ナノ粒子の分散液を得た。

このC₆₀含有ナノ粒子の分散液を、ポアサイズ0.8、0.45、0.2μmの順でフィルター濾過して濾液を希釈した。希釈された分散液のそれぞれについてC₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径と収率を実施例１と同様に測定した。

C₆₀とHP-β-CyDとのモル比と、C₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径との関係を図３に、C₆₀とHP-β-CyDとのモル比と、C₆₀含有ナノ粒子の収率との関係を図４に示す。グラフの各点は3回の実験結果の平均±標準誤差で示している。

図３、図４より、C₆₀とHP-β-CyDの混合比を1:2以上にすることで、凝集が抑制された安定なC₆₀含有ナノ粒子の分散液が得られ、0.8μmのフィルター濾過で平均粒子径100nm程度またはそれ以下のC₆₀含有ナノ粒子が収率ほぼ100%で得られた。
＜実施例３＞
実施例１、２により安定かつ高収率に生成することが確認されたC₆₀含有ナノ粒子について、C₆₀とHP-β-CyDとの相互作用を次の溶解度法により評価した。

C₆₀ 15mgと、HP-β-CyD（モル比はそれぞれ1:0.25, 1:0.5, 1:0.75, 1:1, 1:1.5, 1:2, 1:4とした。）とを攪拌装置を用いて3〜5℃、減圧下にて180分間に渡って混合した。

微粉砕されたC₆₀とHP-β-CyDとの混合粉末を5分間超音波で処理することにより3mlの水中に分散させ（1.0mM）、このC₆₀含有ナノ粒子の分散液を25℃で7日間振盪した。平衡状態に達した後、分散液を15,000rpm、60分で超遠心処理し上清をポアサイズ0.2μmのフィルターでシリンジ濾過した。濾液に2%NaCl溶液を添加し、強制的にC₆₀を凝集させた後、C₆₀をトルエンで抽出し、紫外分光法（測定波長 334nm）により測定を行い水中（25℃）のC₆₀／HP-β-CyD系の溶解度相図を作成した。その結果を図５に示す。グラフの各点は2〜3回の実験結果の平均±標準誤差で示している。

図５より、安定度定数はK_1:1=5500M^-1、 K_1:2=8.9M^-1と算出され、いずれのモル比においても10,000以下と一般的な包接化合物の安定度定数と同程度であったことから、C₆₀とHP-β-CyDとの相互作用はこれらの結合体が1つの物質とみなされるものではないと判断できる。
＜実施例４＞
実施例１、２により安定かつ高収率に生成することが確認されたC₆₀含有ナノ粒子（C₆₀／HP-β-CyDナノ粒子）分散液について、従来のC₆₀／β-CyDナノ粒子分散液およびC₆₀／γ-CyDナノ粒子分散液とナノ粒子の平均粒子径および収率を比較した。

それぞれのナノ粒子分散液は、C₆₀15mgとHP-β-CyD、β-CyD、またはγ-CyDとを3〜5℃、減圧下にてモル比 1:2で混合し、実施例１と同様にして分散、濾過、希釈を行い調製した（フィルター濾過はポアサイズ0.8μmで行った）。

希釈された分散液のそれぞれについてC₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径と収率を実施例１と同様に測定した。

C₆₀とHP-β-CyD、β-CyD、およびγ-CyDとの混合時間と、C₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径との関係を図６に、C₆₀とHP-β-CyD、β-CyD、およびγ-CyDとの混合時間と、C₆₀含有ナノ粒子の収率との関係を図７に示す（図７に3時間混合した場合の分散液の外観を併せて示す）。グラフの各点は3回の実験結果の平均±標準誤差で示している。

図６より、HP-β-CyD、β-CyD、およびγ-CyDを用いた場合のそれぞれについて混合時間を適切にすることで平均粒子径100nm程度またはそれ以下のC₆₀含有ナノ粒子が得られた。一方、図７より、HP-β-CyDおよびγ-CyDを用いた場合では3時間程度の混合によりほぼ100%の高収率でC₆₀含有ナノ粒子が得られたが、β-CyDを用いた場合では混合時間15〜540分のいずれも収率が50%以下と大幅に低下した（なお、図７の写真において中央のβ-CyDを用いた場合では多量の粒子がフィルターでトラップされるため分散液の色が薄くなっている）。
＜実施例５＞
実施例１、２により安定かつ高収率に生成することが確認されたC₆₀含有ナノ粒子（C₆₀／HP-β-CyDナノ粒子）分散液について、従来のC₆₀／β-CyDナノ粒子分散液およびC₆₀／γ-CyDナノ粒子分散液と経時での安定性を比較した。

それぞれのナノ粒子分散液は、C₆₀15mgとHP-β-CyD、β-CyD、またはγ-CyDとを3〜5℃、真空下にてモル比 1:2で混合し、実施例１と同様にして分散、濾過を行い調製した（5ml、1.0mM。フィルター濾過はポアサイズ0.8μmで行った）。フィルター濾過後の分散液を25℃にて3週間保存し、経時でのC₆₀ナノ粒子の平均粒子径およびζ-電位を測定した。

分散液の保存時間と、C₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径との関係を図８〜図１０に示す（図８はHP-β-CyDを用いた場合、図９はβ-CyDを用いた場合、図１０はγ-CyDを用いた場合を示す）。グラフの各点は5〜6回の実験結果の平均±標準誤差で示している。

図８より、25℃の条件下でC₆₀／HP-β-CyDナノ粒子分散液を保存すると、ナノ粒子の平均粒子径は経時で小さくなり、4週間後には50nm程度まで小さくなった。

図９より、25℃の条件下でC₆₀／β-CyDナノ粒子分散液を保存すると、ナノ粒子の平均粒子径は経時での変化はほとんどなく4週間の間ほぼ一定であった。

図１０より、25℃の条件下でC₆₀／γ-CyDナノ粒子分散液を保存すると、速やかに凝集が起こり、4週間後には平均粒子径は800nm程度まで増加した。

また、分散液の外観を比較すると、C₆₀／HP-β-CyDナノ粒子分散液およびC₆₀／β-CyDナノ粒子分散液では上記保存期間において外観に変化はなかったが、C₆₀／γ-CyDナノ粒子分散液は3日後には分散液が茶色く濁ってきた。

HP-β-CyD、β-CyD、およびγ-CyDを用いた場合のC₆₀ナノ粒子のζ-電位の経時変化を表１に示す。

表１より、C₆₀／HP-β-CyDナノ粒子分散液およびC₆₀／β-CyDナノ粒子分散液では、4週間経過後もζ-電位に大きな変化は認められなかった。一方、C₆₀／γ-CyDナノ粒子分散液では、4週間経過後にはζ-電位が-20.8mVから-18.3mVに減少する傾向にあった。このことから、図１０の結果は、C₆₀／γ-CyDナノ粒子分散液では経時により粒子間の反発力が減少して凝集が起こったものと考えられる。

C₆₀とHP-β-CyDとの混合時間と、C₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径との関係を示すグラフである。 C₆₀とHP-β-CyDとの混合時間と、C₆₀含有ナノ粒子の収率との関係を示すグラフである。 C₆₀とHP-β-CyDとのモル比と、C₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径との関係を示すグラフである。 C₆₀とHP-β-CyDとのモル比と、C₆₀含有ナノ粒子の収率との関係を示すグラフである。 水中（25℃）のC₆₀／HP-β-CyD系の溶解度相図である。 C₆₀とHP-β-CyD、β-CyD、およびγ-CyDとの混合時間と、C₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径との関係を示すグラフである。 C₆₀とHP-β-CyD、β-CyD、およびγ-CyDとの混合時間と、C₆₀含有ナノ粒子の収率との関係を示すグラフである。 C₆₀／HP-β-CyDナノ粒子分散液の保存時間と、ナノ粒子の平均粒子径との関係を示すグラフである。 C₆₀／β-CyDナノ粒子分散液の保存時間と、ナノ粒子の平均粒子径との関係を示すグラフである。 C₆₀／γ-CyDナノ粒子分散液の保存時間と、ナノ粒子の平均粒子径との関係を示すグラフである。

Claims (6)

1. C₆₀および2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンからなるC₆₀含有ナノ粒子が水性媒体に分散されていることを特徴とするC₆₀含有ナノ粒子の分散液。
2. C₆₀含有ナノ粒子の平均粒子径が50〜150nmであることを特徴とする請求項１に記載のC₆₀含有ナノ粒子の分散液。
3. 請求項１または２に記載のC₆₀含有ナノ粒子の分散液が配合されていることを特徴とする化粧料。
4. 請求項１または２に記載のC₆₀含有ナノ粒子の分散液が配合されていることを特徴とする皮膚外用剤。
5. 請求項１または２に記載のC₆₀含有ナノ粒子の分散液の製造方法であって、C₆₀と2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンとを攪拌混合し、得られた混合粉末を水性媒体に分散させる工程を含むことを特徴とするC₆₀含有ナノ粒子の分散液の製造方法。
6. C₆₀と2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンとを１：１〜１：１０のモル比で攪拌混合することを特徴とする請求項５に記載のC₆₀含有ナノ粒子の分散液の製造方法。