JP2013509481A - オリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法 - Google Patents

オリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、２種類の新水性天然高分子由来のオリゴマーを用いて疎水性の空洞構造を有する構造体を形成し、難溶性／不溶性成分を空洞構造に封入することで、難溶性／不溶性物質の自己凝集を抑制させつつ熱力学的安定性を向上させて効果的に可溶化させるオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法を提供する。
本発明の主要構成は、２種類の新水性天然高分子由来のオリゴマーを混合して水で溶解させて、空洞構造の形成されたオリゴマー複合体を製造する第１工程と、前記オリゴマー複合体に難溶性／不溶性物質を添加して、オリゴマー複合体の疎水性の空洞構造にそれを封入する第２工程とを含むことを特徴とする。

Description

本発明は、２種類の新水性天然高分子由来のオリゴマーを用いて疎水性の空洞構造を有する構造体を形成し、難溶性／不溶性成分を空洞構造に封入することで、難溶性／不溶性物質の自己凝集（ｓｅｌｆ−ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）を抑制させつつ熱力学的安定性を向上させて効果的に可溶化させるオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法に関する。
最近、化粧品、食品、医薬品などの産業では、生理活性素材の発掘のために、人体に対する生理活性が優れ、さらに生体適合性及び生体安全性に優れた天然成分の開発がさらに重要になっている。しかし、一部の天然成分は酸性の条件下で不安定であるか、または他のものは塩基性の条件下で不安定である。すなわち、活性成分の特徴が全般的に相異なり、剤形中の活性成分を十分に安定化させるための方法はまだ開発段階にある。
したがって、現在、高い効能を示す天然成分は、潜在的な価値が大きいと期待されているが、約４０％が低い溶解度のために開発段階にも進入していない。このような水や水溶液によく溶けない物質を、ある操作によって溶解度を向上させる過程を可溶化（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ）と言う。溶解度及び薬物の吸収度を向上させるための伝統的な技術は、エタノールなどの有機溶剤または界面活性剤を添加剤として利用する方法、イオン化グループを有する場合、塩の形に製造する方法、ｐＨを調節することで溶解度を向上させる方法などがある。
最近、リポソーム、マイクロエマルジョン、シクロデキストリン、ナノ粉体化などの技術を難溶性／不溶性物質の可溶化に導入させて、難溶性／不溶性物質が有する従来の問題点を改善しようとする多様な方法が試みられた場合もある。
本発明は、２種類の新水性天然高分子由来のオリゴマーを用いて疎水性の空洞構造を有する構造体を形成し、難溶性／不溶性成分を空洞構造に封入することで、難溶性／不溶性物質の自己凝集を抑制させつつ熱力学的安定性を向上させて効果的に可溶化させるオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法を提供することを目的とする。
本発明のオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法は、２種類の新水性天然高分子由来のオリゴマーを混合して水に溶解させて、空洞構造の形成されたオリゴマー複合体を製造する第１工程と、前記オリゴマー複合体に難溶性／不溶性物質を添加して、オリゴマー複合体の疎水性の空洞構造にそれを封入する第２工程とを含むことを特徴とする。
好ましくは、前記第２工程以後に反応液を濾過または遠心分離して、オリゴマー複合体に封入されていない残りの難溶性／不溶性物質を除去する第３工程と、残留物が除去された反応液から水及び有機溶媒（使用した場合）を除去して乾燥する第４工程とをさらに含むことを特徴とする。
本発明のオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法によって、分子間の物理的な結合によって疎水性の空洞構造を有するオリゴマー構造体を形成し、それに難溶性／不溶性物質を封入することで、水溶液中で難溶性／不溶性物質の溶解安定性を向上させることができる。
また、難溶性／不溶性物質が封入されたオリゴマー複合体は、難溶性／不溶性物質の再凝集による析出が防止されて、優れた溶解安定性を有するだけでなく、化学的反応が伴われないため、難溶性／不溶性物質固有の生理活性をそのまま維持することができる。
このような難溶性／不溶性物質が封入されたオリゴマー複合体は、活性素材の水溶性、溶解安定性などを向上させることができる。
このように製造された難溶性／不溶性成分が封入されたオリゴマー複合体は、優れた溶解安定性を有するため、化粧品産業の機能性原料として使用することができ、さらに、難溶性／不溶性物質の可溶化の必要なその他の産業（食品、医薬品など）への応用性を拡張することができる。
本発明のオリゴマー複合体の空洞構造に難溶性／不溶性物質が封入された構造を示す図である。
本発明の基本概念は、難溶性／不溶性物質が疎水性の空洞構造を有するオリゴマー複合体に封入されれば、難溶性／不溶性成分の凝集（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）及び再凝集（ｒｅ−ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）を防止して水溶液中で析出されることを防止し、溶解安定性を向上させることで難溶性／不溶性成分の構造を変化させることができる化学的反応を伴わず、物理的に形成された空洞構造のオリゴマー構造体にそれらの成分を封入することで本来の生理活性をそのまま維持することである。
それによる本発明のオリゴマー複合体を製造する方法は、２種類の新水性天然高分子由来のオリゴマーを混合して水で溶解させて、物理的な空洞構造の形成されたオリゴマー複合体を製造する第１工程と、前記オリゴマー複合体に難溶性／不溶性物質を添加して、オリゴマー複合体の疎水性の空洞構造にそれを封入する第２工程とを含む。
天然高分子オリゴマーは、キサンタン・ゴム、アカシア・ゴム、グアーガム、アラビア・ゴム、寒天、アルギン酸、キトサン、ペクチン、カルボキシアルキルセルロース、マルトデキストリン、デキストリン、ヒアルロン酸のうち２つを選択して混合する。
選択された２つの天然高分子オリゴマーを蒸溜水にそれぞれ１：１ないし１：１０重量比を使用し、特に、１：２重量比ないし１：４重量比を使用する。このとき、２種類の天然高分子オリゴマーのうち、一つの天然高分子オリゴマーの重量比が高すぎる場合、オリゴマー複合体の疎水性の空洞構造が良好に形成されないため、難溶性／不溶性活性成分の封入効果が低下する。
また、２種類の天然高分子オリゴマーと水の重量比は１：１重量比ないし１：１００重量比を使用する。水に対する天然高分子オリゴマーの重量比が高すぎる場合、天然高分子オリゴマーによって溶液の粘度が過渡に上昇して、オリゴマー複合体溶液の製造が難しくなり、逆に、水に対する天然高分子オリゴマーの重量比が低すぎる場合、水溶液中でオリゴマー複合体の分子間の物理的な結合力が相対的に低下して、疎水性の空洞構造が良好に形成されないため、難溶性／不溶性活性成分の封入効果が低下する。また、天然高分子オリゴマーの平均分子量は１，０００ないし１００，０００を使用することが好ましい。
また、オリゴマー複合体の製造時、２０ないし８０℃の温度で製造することができ、特に、４０ないし５０℃で製造することが好ましい。このとき、溶液のｐＨは５ないし８に維持することが好ましい。オリゴマー複合体の製造時、温度及びｐＨが調節できない場合、オリゴマー複合体の分子間の物理的な結合力が低下して、疎水性の空洞構造が良好に形成されないという欠点がある。
一方、難溶性／不溶性物質を添加して、オリゴマー複合体の疎水性の空洞構造にそれを封入する第２工程では、単純添加するか、または有機溶媒などに溶解させて添加した。第１工程で形成されたオリゴマー複合体の溶液に徐々に難溶性／不溶性物質を総固形物の重量部を基準に０．１ないし９９重量％で添加する。このとき、１ないし２０重量％で添加することが好ましい。難溶性／不溶性成分が９９重量％を超える場合、難溶性／不溶性成分を封入可能なオリゴマー複合体内の疎水性の空洞構造の限界容量を逸脱するため、難溶性／不溶性成分の溶解度の向上効果が低下する。
前記第２工程で、難溶性／不溶性物質を添加する際には２０ないし８０℃が適当であり、好ましくは４０ないし５０℃で混合して撹拌する。このとき、ｐＨ ５ないし８が適当であり、好ましくはｐＨ ６．５ないし７．５に維持する。温度及びｐＨが調節できない場合、オリゴマー複合体を形成した天然高分子オリゴマー間の物理的な結合の低下による疎水性の空洞構造の崩壊により、難溶性／不溶性活性成分がオリゴマー複合体に良好に封入されないという欠点がある。
また、有機溶媒は、メタノール、エタノール、アセトン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトニトリル（ＡＮ）のうち選択されることができる。
前記難溶性／不溶性物質は、アメントフラボン（ａｍｅｎｔｏｆｌａｖｏｎｅ）、エラグ酸（Ｅｌｌａｇｉｃａｃｉｄ）、アピゲニン（Ａｐｉｇｅｎｉｎ）、ベルゲニン（Ｂｅｒｇｉｎｉｎ）、ジオスメチン（Ｄｉｏｓｍｅｔｉｎ）、ユニベスチン（Ｕｎｉｖｅｓｔｉｎ）、レスベラトロル（Ｒｅｓｖｅｒａｔｒｏｌ）、イソフラボン（Ｉｓｏｆｌａｖｏｎｅｓ）、カテキン（Ｃａｔｅｃｈｉｎ）のようなポリフェノール類と、サリチル酸（Ｓａｌｉｃｙｌｉｃａｃｉｄ）、アルファリポ酸（ＡｌｐｈａＬｉｐｏｉｃ Ａｃｉｄ）、カフェイン（Ｃａｆｆｅｉｎｅ）、トコフェロール（Ｔｏｃｏｐｈｅｒｏｌ）、ドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ−Ｄｏｃｏｓａｈｅｘａｅｎｏｉｃ ａｃｉｄ）、エイコサペンタエン酸（Ｅｉｃｏｓａｐｅｎｔａｅｎｏｉｃ ａｃｉｄ−ＥＰＡ）、共役リノール酸（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ ｌｉｎｏｌｅｎｉｃ ａｃｉｄ−ＣＬＡ）のようなオイル性の脂肪酸類、イチョウの葉抽出物、紅参抽出物、ポリフェノール類を含む天然抽出物類などのうち選択されることができる。
一方、第２工程以後に反応液を濾過または遠心分離することにより、オリゴマー複合体に封入されていない残りの難溶性／不溶性物質を除去する第３工程と、残留物が除去された反応液から水及び有機溶媒（使用した場合）を除去して乾燥する第４工程とをさらに含む。
このように難溶性／不溶性物質を、空洞構造を有するオリゴマー複合体に導入して、水溶液中で難溶性／不溶性成分の溶解性を向上させることにより溶解安定性を向上させることができる。
本発明では、このような２種類の天然高分子オリゴマーの相互作用を利用して疎水性空洞（Ｃａｖｉｔｙ）を有するオリゴマー複合体を形成することにより、構造的な緻密さ及び物理的結合の強度を向上させて、難溶性／不溶性特徴を有する物質を物理的な結合による方法で封入して溶解度を向上させた。［図１参照］
以下、実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記の実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明の範囲がこれらに限定されるものではない。
（対照群１ないし１２）
蒸溜水１５６ｇに下記表１の割合によって天然高分子オリゴマーのうち一つを選択して添加し、反応温度を４０ないし５０℃に維持し、ｐＨ調節剤を用いてｐＨ ５ないし８に維持し、完全に溶解するまで撹拌してオリゴマー水溶液を形成する。
形成されたオリゴマー水溶液を４０ないし５０℃、ｐＨ ６．５ないし７．５に維持し、難溶性／不溶性物質の代表物質としてエラグ酸を使用して、所定量を徐々にオリゴマー水溶液に添加する。エラグ酸の添加時、４０ないし５０℃で混合して撹拌する。このとき、ｐＨ ６．５ないし７．５に維持してエラグ酸をオリゴマー水溶液に完全に混合した。製造された水溶液を遠心分離または濾過して沈殿物の量を測定し、濾過液は凍結乾燥器を用いて粉末化して対照群を製造した。
Figure 2013509481
 （対照群の溶解度、溶解安定性の実験方法）
対照群例１ないし１２において対照群の粉末製造時、エラグ酸を天然高分子オリゴマーが溶解した溶液に添加して混合した後、遠心分離の際に沈殿物を乾燥させて不溶性沈殿物の重量を測定した。
製造された対照群の粉末を定量して蒸溜水に添加し、それを１００ｍｌにして３０分間撹拌して水溶液を製造した。製造された水溶液を、重量を予め定量した遠心分離チューブに入れて遠心分離し、上澄み液を除去した後、チューブを６０℃の真空乾燥器で５日間乾燥させた後、重量の変化を測定して沈殿物の量を測定し、難溶性／不溶性物質を含むオリゴマー複合体の水に対する溶解度を計算した。遠心分離された上澄み液は４℃で０週間、１週間、２週間、３週間、４週間保管しつつ析出如何を肉眼で観察した。
対照群例に対する難溶性／不溶性物質の溶解度の向上結果及び析出如何を表２に示す。
Figure 2013509481
 前記表２の結果のように、単一の天然高分子オリゴマーを適用した対照群例の場合、水にエラグ酸を含むオリゴマー粉末を溶解させて遠心分離する際に、エラグ酸が単一の天然高分子オリゴマーに封入されず、大部分沈澱されたことが分かった。溶解性の向上如何を観察するために、対照群の粉末を再溶解させて遠心分離した後に沈殿物の重量を測定した結果、沈殿物は確認されなかったが、遠心分離の上澄み液を４℃で保管する際に、１週次に残りのエラグ酸が沈澱されて、対照群は難溶性／不溶性成分の溶解度の向上及び溶解安定性に影響を及ぼさなかったことが分かった。
（実施例１ないし１２０）
天然高分子来由のオリゴマーの適用
蒸溜水１５６ｇに、下記の表３、表４、表５の割合によって２種類の天然高分子オリゴマーを混合し、反応温度を４０ないし５０℃に維持し、ｐＨ調節剤を用いてｐＨ５ないし８に維持しつつ、完全に溶解するまで撹拌してオリゴマー複合体を形成する。
形成されたオリゴマー複合体溶液を４０ないし５０℃、ｐＨ ６．５ないし７．５に維持して、難溶性／不溶性物質の代表物質としてエラグ酸を使用して、所定量を徐々にオリゴマー複合体溶液に添加する。エラグ酸の添加時、４０ないし５０℃で混合して撹拌する。このとき、ｐＨ ６．５ないし７．５に維持して、エラグ酸をオリゴマー複合体の疎水性の空洞構造に封入した。反応液を遠心分離または濾過して、封入されずに除去されたエラグ酸の重量を測定し、凍結乾燥器を用いて上澄み液または濾過液を粉末化して、エラグ酸を封入したオリゴマー複合体を製造した。
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（実施例１２１ないし１３８）
難溶性／不溶性物質を含むオリゴマー複合体の製造
表６示すように、天然高分子オリゴマーのうちデキストリン及びマルトデキストリンを所定の割合で蒸溜水に入れて４０ないし５０℃に維持し、ｐＨ調節剤を用いてｐＨ ５ないし８に維持して、完全に溶解するまで撹拌してオリゴマー複合体を形成した。形成されたオリゴマー複合体溶液を４０ないし５０℃、ｐＨ ６．５ないし７．５に維持した。所定量の難溶性／不溶性物質を単純添加するか、または有機溶媒に１ないし５０％の濃度に溶解させた後、オリゴマー複合体の溶液に徐々に添加して、オリゴマー複合体の疎水性の空洞構造に封入した。反応液を遠心分離または濾過して、封入されずに除去された難溶性／不溶性物質の重量を測定し、有機溶媒が添加された実験群は、蒸溜器を用いてエタノールなどの有機溶媒を蒸溜し、凍結乾燥器を用いて粉末化して難溶性／不溶性物質を含むオリゴマー複合体を製造した。
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（実施例の溶解度、溶解安定性の実験方法）
実施例１ないし１３８において、難溶性／不溶性物質を封入したオリゴマー複合体の製造時、難溶性／不溶性物質を２種類の天然高分子オリゴマー複合体が溶解した溶液に添加して混合した後、遠心分離または濾過時沈殿物を乾燥して不溶性沈殿物の重量を測定した。
実施例１ないし１３８で製造された難溶性／不溶性物質を封入したオリゴマー複合体粉末を定量し、それを蒸溜水に入れて１００ｍｌにして３０分間撹拌して水溶液を製造した。製造された水溶液を、重量を予め定量した遠心分離チューブに入れて遠心分離し、上澄み液を除去し、チューブを６０℃の真空乾燥器で５日間乾燥させた後、重量の変化を測定して沈殿物の量を測定し、難溶性／不溶性物質を含むオリゴマー複合体の水に対する溶解度を計算した。遠心分離された上澄み液は４℃で０週間、１週間、２週間、３週間、４週間保管しつつ析出如何を肉眼で観察した。
実施例に対する難溶性／不溶性物質の溶解度の向上結果及び析出如何を表７、表８、及び表９に示した。
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前記表７、表８、及び表９の結果のように、２種類の天然高分子オリゴマーを適用した実施例の場合、難溶性／不溶性物質をオリゴマー複合体溶液に添加して封入した後に反応液を遠心分離する際に、沈殿物がほとんど発生せず、大部分オリゴマー複合体に封入されたことが分かった。
製造された難溶性／不溶性物質を含む天然高分子オリゴマー複合体粉末を再溶解させて遠心分離しても、沈殿物が発生せず、遠心分離した上澄み液を４℃で４週間保管した後にも析出が観察されなかった。
このように、本発明は、２種類の新水性天然高分子由来のオリゴマーを用いてオリゴマー複合体を形成して難溶性／不溶性物質を封入する場合、難溶性／不溶性物質の溶解度及び溶解安定性を向上させることができるため、難溶性／不溶性物質の化粧品産業の機能性原料として使用できるだけでなく、難溶性／不溶性物質の可溶化の必要なその他の産業（食品、医薬品など）への応用性が拡張されることができる。

Claims (8)

  1. ２種類の新水性天然高分子由来のオリゴマーを混合して水に溶解させて、空洞構造の形成されたオリゴマー複合体を製造する第１工程と、
    前記オリゴマー複合体に難溶性／不溶性物質を添加して、オリゴマー複合体の疎水性の空洞構造にそれを封入する第２工程と、を含むことを特徴とするオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法。
  2. 前記第２工程以後に反応液を濾過または遠心分離することにより、オリゴマー複合体に封入されていない残りの難溶性／不溶性物質を除去する第３工程と、残留物が除去された反応液から水及び有機溶媒（使用した場合）を除去して乾燥する第４工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法。
  3. 前記天然高分子由来のオリゴマーは、キサンタンゴム、アカシア・ゴム、グアーガム、アラビア・ゴム、寒天、アルギン酸、キトサン、ペクチン、カルボキシアルキルセルロース、マルトデキストリン、デキストリン、ヒアルロン酸などのうち選択された２つであることを特徴とする請求項１に記載のオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法。
  4. 前記難溶性／不溶性物質は、アメントフラボン、エラグ酸、アピゲニン、ベルゲニン、ジオスメチン、ユニベスチン、レスベラトロル、イソフラボン、カテキンのようなポリフェノール類と、サリチル酸、アルファリポ酸、カフェイン、トコフェロール、ドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）、エイコサペンタエン酸（ＥＰＡ）、共役リノール酸（ＣＬＡ）のようなオイル性の脂肪酸類、イチョウの葉抽出物、紅参抽出物、ポリフェノール類を含む天然抽出物類などのうち選択される何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載のオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法。
  5. 前記天然高分子オリゴマーは、総重量に対して１：１ないし１：１０重量部で添加され、２０ないし８０℃で混合することを特徴とする請求項１に記載のオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法。
  6. 前記難溶性／不溶性物質を総固形物の重量部を基準に０．１ないし９９重量％で添加され、２０ないし８０℃で混合されることを特徴とする請求項１に記載のオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法。
  7. 前記第２工程では、前記難溶性／不溶性物質を有機溶媒に溶解させて添加することを特徴とする請求項１に記載のオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法。
  8. 前記有機溶媒は、メタノール、エタノール、アセトン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトニトリル（ＡＮ）のうち選択された何れか一つであることを特徴とする請求項７に記載のオリゴマー複合体の形成による難溶性／不溶性活性物質の可溶化方法。
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