JP2010515719A - 官能基化ナノ粒子を含むケア適用組成物 - Google Patents

Abstract

（ａ）少なくとも１つのカチオン性の官能基化ナノ粒子と、（ｂ）ケア適用組成物と、を含む、組成物。更には、（ａ）少なくとも１つのアニオン性の官能基化ナノ粒子と、（ｂ）ケア適用組成物と、を含む、組成物。

Description

本発明は、少なくとも１つの官能基化ナノ粒子を含むケア適用組成物に関する。より詳細には、本発明は、合成、半合成、及び／又は、特にケラチン繊維である天然繊維に使用される、少なくとも１つの官能基化カーボンブラックナノ粒子を含む、ケア適用組成物に関する。

ケラチン繊維、特に人間の皮膚及び毛髪は、外部要因及び内部要因による様々な損傷にさらされている。このような外部要因としては、紫外線、環境汚染、風、熱、赤外線、湿気、強力な界面活性剤、及び研磨剤などが挙げられる。しかしながら、内部要因としては、経年的老化（白髪）、及び内部からの他の生化学的変化が挙げられる。結果として、多くのヘアケア組成物が、退色、枝毛、脆弱性、ボリュームの減少、粗さ、脱毛、毛髪の成長速度の低下、つや及び見た目の低下、白髪などのような、様々な外部及び内部の損傷に対処し、抑制するために、商業的に開発されてきた。これらの組成物のほとんどは、毛髪のつや、見た目を向上させるか、色を修正するために、毛幹上に組成物を付着させることに重点を置いている。結果として、表面に付着したこれらの組成物は、毛髪自体に物理的に浸透することが妨げられ、不利であるか、望ましくない毛髪の質感をもたらす傾向がある。最も顕著な不利点は、このような組成物は、強力な化学物質を使用せずに染毛剤を提供することができないことである。更に、このような表面に付着した着色剤は、機械的な力又はシャンプー、コンディショナー、若しくは日常のメンテナンス製品（即ち、ヘアスプレー、ヘアジェルなど）のような化学剤によって、毛髪から容易に取り除かれる可能性がある。したがって、これらの組成物は、磨耗性が低く不安定であることを示すだけでなく、不必要な表面を染色する傾向がある。

ケラチン繊維と同様に、合成及び半合成繊維への色の付着も困難な課題を呈する。合成繊維の多くは、フィラメントになる前に液体として始まるので、着色剤は通常、染料を適切に分散させるために液体状態で添加される。したがって、繊維が布地又は他の織布表面に織り込まれた後に染料を添加して生地を染色又は修正することはより難しくなる。

したがって、ケラチン繊維に影響を及ぼす外部要因及び内部要因を抑制するために、改良された手段を提供するパーソナルケア組成物に対する必要性が存在する。全般的に、既存の組成物に悪影響を及ぼさずに、全ての合成、半合成、及び／又は天然繊維を着色、維持、及び／又は処置するためのケア適用組成物を提供する必要がある。

本発明は、（ａ）少なくとも１つのカチオン性の官能基化ナノ粒子と、（ｂ）ケア適用組成物と、を含む、組成物を目的とする。

本発明はまた、（ａ）少なくとも１つのアニオン性の官能基化ナノ粒子と、（ｂ）ケア適用組成物と、を含む、組成物に関する。

本明細書は、本発明を特に指摘し、明確に請求する特許請求の範囲をもって結論づけられるが、本発明は以下の説明からよりよく理解されると考えられる。

百分率、部分及び比率はすべて、特に指定されない限り、本発明の組成物の総重量に基づいている。列挙される成分に関するこのような重量の全ては、活性レベルに基づいており、したがって、特に規定のない限り、市販の材料に含まれる可能性のある溶媒又は副生成物を含まない。用語「重量百分率」は、本明細書では「重量％」として表示される場合がある。実際に測定した値の特定の例を提示する場合を除いて、本明細書で言及する数値は、「約」という言葉が付与されていると考えるべきである。

本明細書で使用するとき、特に規定のない限り、分子量は全てグラム／モルとして表される重量平均分子量である。

本明細書で使用する時、「含む」とは、最終結果に影響を及ぼさない他の工程及び他の成分を加えることができることを意味する。この用語は、「からなる」及び「から本質的になる」という用語を包含する。本発明の組成物及び方法／プロセスは、本明細書に記載される本発明の必須要素及び限定、並びに本明細書に記載されるいかなる追加若しくは任意の成分、構成要素、工程、又は限定をも含む、それらからなる、及びそれらから本質的になることができる。

本明細書で使用するとき、用語「ケア適用」組成物は、工業用、布地ケア、ホームケア、及び／又はパーソナルケアのような適用分野で使用するための任意の組成物を意味する。用語「元素状炭素」には、カーボンブラック、ダイヤモンド、グラファイトなどが挙げられるが、これらに限定されない。

官能基化ナノ粒子
本発明は、ケア適用組成物と組み合わせられた少なくとも１つの官能基化ナノ粒子を含む、組成物に関する。官能基化ナノ粒子は、ナノ粒子が結合しようとする表面のイオン電荷と反対のイオン電荷を有するべきである。本発明の組成物は、アニオン性の官能基化ナノ粒子又は極性の官能基化ナノ粒子のどちらかを使用することが可能であるが、官能基化ナノ粒子が完全にカチオン性であるのがより望ましい。本発明のカチオン性の官能基化ナノ粒子は、カーボンブラック、ダイヤモンド、グラファイト、及びこれらの混合物が挙げられるがこれらに限定されない、元素状カーボンナノ粒子を含んでよい。これらは、非晶質、結晶性、又はこれらの混合物であってもよい。ナノ粒子は、組成物の少なくとも約０．１重量％、少なくとも約０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも約２重量％又は少なくとも約５重量％の濃度で含まれてよい。特定の繊維に関してカチオン性の官能基化ナノ粒子の機能性及び有用性を高めるために、本発明のナノ粒子は、直径で、少なくとも約１ｎｍ、少なくとも約２ｎｍ、少なくとも約５ｎｍ、少なくとも約２０ｎｍ、又は少なくとも約１００ｎｍから、約１０００ｎｍ以下、約５００ｎｍ以下、又は約２００ｎｍ以下の寸法を有するべきである。更には、官能基化ナノ粒子は、楕円形、球形、又は管状の形状であってよい。管状のナノ粒子は丈長で測定することも可能であり、その丈長は少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約１００ｎｍ、又は少なくとも約２００ｎｍから、約１０００ｎｍ以下、約５００ｎｍ以下、又は約３００ｎｍ以下である。官能基化ナノ粒子の大きさは、当該技術分野において周知の測定方法で測定することができる。例えば、ホリバ社（Horiba Company）のホリバ（Horiba）レーザー散乱及び粒径分布分析器（モデル番号ＬＡ−９３０）、又はマルバーンイントルメンツ社（Malvern Instruments Ltd.）製のマルバーン（Malvern）粒径測定器（Malvern particle size instrument）（６３３ｎｍＨｅＮｅレーザーを備えるゼータナノサイザーＳモデル（model Zeta Nano Sizer S）を使用してよい。

本発明は、粒子、特に本発明のナノ粒子の表面特性を、それらが水又は他のキャリア媒体のような溶媒により分散するように、部分的又は全体的に向上させるのに有用である。更には、このような向上によって、特定の繊維に結合するナノ粒子の親和性が向上する。これは、共有結合修飾、交互吸着（ＬＢＬ）修飾、又は吸着による修飾のように、粒子表面を修飾することで達成することができる。このような修飾は、粒子の分散安定性を向上させるのに使用されることもできる。

共有結合修飾
共有結合修飾は、ナノ粒子の表面に導入されるカチオン性官能基を使用することを伴う。本発明に有用な官能基化ナノ粒子を作製するために、熱分解によって形成されるポリマーラジカルをナノ粒子の表面上に捕捉することができる。実施例１を見ることで、このような手順をより理解することができる。

カチオン性官能基としては、イミン、アミン、イミド、これらの混合物を挙げることができるが、これらに限定されない。更には、アルコール（−ＯＨ）、アルデヒド（ＨＣ＝Ｏ）、アミド（ＣＮ＝Ｏ）、アミン（−Ｎ）、カルボン酸（ＣＯＯＨ）、エステル（−ＣＯＯ）、エーテル（−Ｏ−）、ケトン（−Ｃ＝Ｏ）、チオール（−ＳＨ）、及びこれらの混合物のような官能基を含有する、他のカチオン性化合物を使用することができる。例えば、本発明は、ポリメタクリルアミドプロピルトリモニウムクロリド、ポリクアテルニウムカチオン性ポリマー、四級化されたセルロース誘導体、アミノ側鎖を含むポリアクリレート、キトサン、及びこれらの混合物を含んでよい。

交互吸着（ＬＢＬ）修飾
ＬＢＬ修飾は、ナノ粒子の表面に、逆帯電したポリマーを付着させることを伴う。このようなプロセスによって、膜内でイオン化された種が空間的に分散するのをナノスケールで制御する薄膜の汎用的かつ安価な製造が可能となる。寸法（即ち、ナノ粒子の直径）への干渉を最小化するために、薄膜が望ましいであろう。例えば、約１ｎｍの膜は、約１００ｎｍであるナノ粒子の直径を約２％増加することができる一方で、約６０ｎｍの膜は、直径を約１２０％実質的に増加することができる。したがって、ＬＢＬ修飾によって製造され、本発明に好適な単層は、約１０Åから、約１００Åから、又は約５００Åから、約５０００Å以下、約１０００Å以下、又は約６００Å以下であってよい。単層の厚さは、粒子の表面上に付着するポリマーの寸法及び配向によって異なる。例えば、ナノ粒子の表面が負に帯電している場合、ＬＢＬ修飾は、表面を、正に帯電したポリマーからなる溶液又はスプレーに導入し、続いて任意で水又は溶媒ですすぎ、次に負に帯電したポリマーの溶液又はスプレーに導入することで実行することができる。このプロセスは、十分な粒子が付着するのに望ましい膜厚、及び対応する表面の電荷が得られるまで連続して繰り返される。最後の層が、表面電荷を決定する。したがって、ナノ粒子の最後の層が正に帯電しているポリマーの場合、ナノ粒子の全表面は陽性であろう。ＬＢＬプロセスは、実施例２を見ることでより良く理解することができる。

吸着による修飾
粒子表面上のポリマー高分子電解質鎖の動態は、錯体の水性処方において重要な考慮点である。ポリマーの吸着動力学は、高分子電解質鎖の分子特性、表面、及び詳細な処理条件によって異なる。吸着によってシステムの熱力学的エネルギーの最小化がもたらされ、それは、ファン・デル・ワールスの「疎水性」引力、水素結合、及びイオン相互作用を含む、いくつかの力によるものである。それぞれの吸着分子は、表面に拡散し、結合し、最終的に分散しなければならない。吸着は、使用される高分子電解質の濃度と水平状態の吸着等温線によって変化する。温度、ｐＨ、イオン強度、溶解度、流量のような、いくつかの外部要因は、表面への高分子電解質の吸着挙動に影響する。

ケア適用組成物
本発明のケア適用組成物は、工業用、ヘルスケア、布地ケア、ホームケア、及び／又はパーソナルケアのような適用分野で使用するための任意の組成物を含んでよい。例えば、パーソナルケア組成物としては、ヘアケア、スキンケア、口腔ケア、美容ケアなどが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書で使用するとき、ヘアケアとしては、シャンプー、コンディショナー、スプレー、ジェル、ムース、ワックス、着色剤、パーマ及び縮毛矯正剤などが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書で使用するとき、スキンケアとしては、ボディウォッシュ、石鹸、ローション、ジェル、日焼け止め剤、軟膏、クリーム、パックなどが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書で使用するとき、口腔ケアとしては、練り歯磨き、歯磨きジェル、ホワイトニング系、うがい薬、スプレーなどが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書で使用するとき、美容ケアとしては、化粧品、フェイスクリーム、フェイスローションなどが挙げられるが、これらに限定されない。

以下の実施例は、本発明の範囲内にある実施形態を更に説明及び実証する。これら実施例は、説明の目的のためのみに提示するものであって、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、多くの変更が可能であるため、本発明を限定するものと解釈すべきではない。

（実施例１）
アルドリッチケミカル社（Aldrich Chemical, Inc.）から乾燥粉末状で入手した２，２−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２イル）プロパン］（ＡＩＰ）及び（２，２アゾビス（２メチルプロピオンアミン）ジヒドロクロリド）（ＡＭＰＡＤ）である２つのカチオン性化合物を使用して、グローバルカラーラント（Global Colorants）及びセンシエント（Sensient）から入手した医薬品及び化粧品用ブラック＃２（以下、「カーボンブラック」）を共有結合修飾した。更なる精製を行わずに、アルドリッチケミカル社（Aldrich Chemical, Inc.）から入手した塩酸（体積基準、０．１モル／Ｌ水溶液）を使用した。

ＡＩＰ又はＡＭＰＡＤ（図１及び２）の熱分解によって形成されるポリマーラジカルを捕捉することで、カーボンブラックナノ粒子の表面にカチオン基を導入することを達成した。オカザキ・Ｍ．（Okazaki, M.）、ツボカワ・Ｎ．（Tsubokawa, N.）著、「分散科学及び技術会誌（J. Dispersion Science and Technology）」（２１（５）、５１１〜５２４、２０００年）に記載されるように、以下のような実験的方法を実行した。

０．５０ｇのカーボンブラックナノ粒子、０．５０ｇのＡＩＰ又はＡＭＰＡＤ、及び２０ｍＬのメタノールを１００ｍＬのフラスコに入れ、窒素下において６５℃で３６時間、電磁攪拌器を用いて混合攪拌した。反応後、混合物を１．５×１０⁴ｒｐｍで遠心分離し、上澄み溶液をデカンテーションによって除去した。得られたカーボンブラックナノ粒子をメタノール中で分散し、その分散液を再び遠心分離した。この手順を３回繰り返し、カーボンブラックナノ粒子を１００℃の真空内で乾燥した。

次に、表面のイミダゾリン基をイミダゾリン塩酸基に変換するために、ＡＩＰで処理したカーボンブラックナノ粒子を塩酸で処理した。０．５０ｇの、ＡＩＰで処理したカーボンブラックナノ粒子と、１０ｍＬの０．１モル／Ｌの塩酸との混合物を室温で３０分間振動させた。得られたカーボンブラックナノ粒子を遠心分離し、上澄み溶液をデカンテーションによって除去した。沈殿したカーボンブラックナノ粒子を水中に分散させ、遠心分離した。この手順を３回繰り返し、カーボンブラックナノ粒子を１００℃の真空内で乾燥した。

修飾されたカーボンブラックナノ粒子の表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で解析した。表２は、原子％で示した、カーボン原材料に関するＸＰＳデータの結果を示している（カッコ内は標準偏差）。ＸＰＳデータは、カーボンブラックナノ粒子の表面上の塩素基の存在、及び窒素基の増加を示した。

次に、修飾されたカーボンブラックナノ粒子（１％）をヘアケアシャーシ（５０ｍＬ）に加え、電磁攪拌棒で（５〜２４時間）攪拌した。

（実施例２）
以下は、カーボンブラックナノ粒子を官能化し、表面をカチオン性にするために、カーボンブラックナノ粒子上にＬＢＬを使用する一例である。３つの層が、以下のように例示されている。

層１
カーボンブラックナノ粒子の表面上に吸着されたポリエチレンイミン（ＰＥＩ、正荷電ポリマー）の第１層を得るために、１５０ｍＬの丸底フラスコ中で、１００ｍＬの水にカーボンブラックナノ粒子（１％）を加えた。この混合物に、ＰＥＩ（１％）を加えて１５分間攪拌した。次に、混合物を攪拌から外し、粒子と上澄みとの間が明らかに分離するまで遠心分離した。次に、上澄みをデカントし、次に、沈殿した粒子に１００ｍＬの水を加えた。次に、得られた混合物を５分間音波処理した。カーボンブラック混合物の遠心分離、洗浄及び音波処理をそれぞれ３回繰り返して、余分なＰＥＩを除去した。

層２
カーボンブラックナノ粒子の表面上にアニオン電荷の第２層を得るために、音波処理の後に、（ＰＳＳ）ポリスチレンスルホネート（１％）を１％カーボンブラックナノ粒子及び１００ｍＬの水に加えた。溶液を１５分間攪拌した。次に、混合物を攪拌から外し、粒子と上澄みとの間が明らかに分離するまで遠心分離した。次に、上澄みをデカントし、次に、沈殿した粒子に１００ｍＬの水を加えた。次に、得られた混合物を５分間音波処理した。カーボンブラック混合物の遠心分離、洗浄及び音波処理をそれぞれ３回繰り返して、余分なＰＳＳを除去した。

層３
カーボンブラックナノ粒子の表面上にカチオン電荷の第３層を得るために、音波処理の後に、ＰＥＩ（１％）を１％カーボンブラックナノ粒子及び１００ｍＬの水に加えた。溶液を１５分間攪拌した。次に、混合物を攪拌から外し、粒子と上澄みとの間が明らかに分離するまで遠心分離した。次に、上澄みをデカントし、次に、沈殿した粒子に１００ｍＬの水を加えた。次に、得られた混合物を５分間音波処理した。カーボンブラック混合物の遠心分離、洗浄及び音波処理をそれぞれ３回繰り返して、余分なＰＥＩを除去した。次に、毛髪においてトリートメントができるように、修飾されたカーボンブラックナノ粒子をコンディショナーシャーシに処方した。

（実施例３）
以下は、カーボンブラックナノ粒子の表面におけるカチオン性化合物の吸収を例示している。

１５０ｍＬのビーカーに１ＭのＮａＣｌを５ｍＬ加えた後、１９．８ｍＬのコンディショナーシャーシ及び１９．８ｍＬのポリエチレンイミン（余剰）を加え、電磁攪拌棒を使用して室温で攪拌した。均質な混合物が観察されるまで、混合物を攪拌した。この混合物に２．０７７ｇのカーボンブラック（医薬品及び化粧品用ブラック＃２）を加えた。カーボンブラックナノ粒子の表面上にポリエチレンイミン（polyethelyeneimine）（ＰＥＩ）を最大限に吸着させるために、２４時間混合物を攪拌した。２４時間の反応後、最終処方で毛髪を処置した。

「発明を実施するための形態」で引用したすべての文献は、関連部分において本明細書に参照により組み込まれるが、いずれの文献の引用も、それが本発明に対する先行技術であることを容認するものと解釈されるべきではない。この文書における用語のあらゆる意味又は定義が、本明細書に参照により組み込まれる文献における用語のあらゆる意味又は定義と対立する範囲内においては、本文書における用語に与えられた意味又は定義が適用される。

本発明の特定の実施形態を説明及び記述してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更修正を行えることが当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲に包含されるすべてのこうした変更及び改変は、付属の特許請求の範囲において網羅されるものとする。

Claims (6)

1. ａ．少なくとも１つのカチオン性の官能基化ナノ粒子と、
   ｂ．ケア適用組成物と、
   を含む組成物。
2. 前記カチオン性の官能基化ナノ粒子が、元素状官能基化カーボンナノ粒子を含む、請求項１に記載の組成物。
3. 前記元素状官能基化カーボンナノ粒子が、官能基化カーボンブラックナノ粒子、官能基化ダイヤモンドナノ粒子、及び官能基化グラファイトナノ粒子からなる群から選択される、請求項２に記載の組成物。
4. 前記カチオン性の官能基化ナノ粒子が、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの寸法である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。
5. ａ．少なくとも１つのアニオン性の官能基化ナノ粒子と、
   ｂ．ケア適用組成物と、
   を含む組成物。
6. 前記ケア適用組成物が、パーソナルケア組成物である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。