JP5745856B2 - カロチノイドを安定化した二重層構造の高分子カプセル、その製造方法及びこれを含有する化粧料組成物 - Google Patents

Description

本発明は、ベータ(β)カロチン等のカロチノイドを安定化することができる二重層構造の高分子カプセル、その製造方法及びこれを含有する化粧料組成物に関する。更に具体的には、酸化に敏感なカロチノイドを高分子粒子で一次カプセル化し、この一次カプセルの外壁に存在する陽イオングループと外部で追加的に導入された陰イオン性高分子壁材の自己会合によってコア−シェル(core-shell)形態の二重層構造のカプセルを製造することによって、カロチノイドの効能を化粧料内で長期間発揮することができる高分子カプセルに関する。

カロチノイドは、細胞再生作用及び抗酸化能を有し、皮膚しわ改善及び老化防止等の効能に優れていて、化粧品への導入が試みされて来たが、空気や水分等の外部刺激との接触で変色及び変嗅現象が発生しやすく、力価が経時的に劣化し、効能が減少するという問題点を有する。カロチノイドを安定化させるために、様々な方法が使用されて来たが、実質的な方法は提案されていない。

このような制限を克服し、剤形内にベータカロチンを導入するために試みた方法を具体的に記述すれば、特許文献１では、純粋なベータカロチンを剤形に導入せず、抽出物形態で極少量が含まれたニンジン抽出物(carrot extract)を製品に導入した。また、特許文献２では、ベータカロチンを化粧料及び皮膚外用剤に導入するためにリポソーム化を提案した。その他、 特許文献３では、ＳＬＳ(sodium lauryl sulfate)を利用してベータカロチンを含むカロチノイドをエマルジョン化し、化粧料に導入しようとし、特許文献４では、ベータカロチンを着色剤としてメーキャップ製品に導入することを提案した。このように、様々な形態でベータカロチン等のカロチノイドを化粧料及び皮膚外用剤に導入しようとする試みがなされてきた。

しかし、これら従来の方法は、単純に抽出物形態の極少量を導入するか、単純にカロチノイドの難溶性を改善し、化粧料に導入する方法を提案するか、又はメーキャップ素材として提案する等に限定されていた。すなわち、カロチノイドの安定化問題については、何らの方法も提案していない。

したがって、カロチノイドを安定化させるのに幅広く活用されることができるシステムの開発が切実に要求されている。

韓国特許公開第2004-0020470号公報 米国特許第5,034,228号明細書 米国特許第3,998,753号明細書 米国特許第6,827,941号明細書

本発明者らは、油溶性活性物質を高分子粒子内に安定化するための方法を研究した結果、カロチノイドよりなるコアと、上記コアを取り囲んでいる陽イオン性高分子層と、上記陽イオン性高分子層の表面をコーティングした陰イオン性高分子層とを含む二重層構造の高分子カプセルを製造し、油溶性活性物質を安定化することができる高分子カプセルの発明を完成した。

したがって、本発明の目的は、油溶性活性物質を完全に安定化することができる二重層構造の高分子カプセル及びその製造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、上記カプセルを含有して油溶性活性物質の効能を長期間維持し得る化粧料組成物を提供することにある。

本発明は、ベータカロチン等のカロチノイドを陽イオン性高分子ナローカプセル化し、上記粒子の外壁に存在する陽イオングループに自己会合ができる陰イオン性高分子を吸着させて、二重層構造を有するコア−シェル形態の高分子カプセルを製造した。これは、酸化に敏感なカロチノイドを安定化させたことを特徴とする二重層構造を有する高分子カプセル及びその製造方法に関し、カロチノイドを含む陽イオン性高分子カプセルを製造する段階と、陰イオン性高分子で上記カプセルの表面をコーティングする段階とを含む。

一般的に不安定な油溶性活性物質を安定化するための１つの方法として、高分子粒子を使用する方法が広く研究されているが、油溶性活性物質を単純に高分子粒子内に捕集することだけでは、完全に安定化することができない。特に、この粒子が化粧品のような剤形内に使用されたとき、高分子は剤形内の水、界面活性剤、オイル等によって膨潤し、そのために、不安定な活性物質が長期間にわたって徐々に外部に流出する等の問題が発生する。

したがって、本発明では、陽イオン性官能基(cationic functional group)を有する高分子でカロチノイドをカプセル化することによって一次的に安定化させ、製造された一次高分子カプセルの外郭に露出している陽イオン性官能基に陰イオン性高分子が自己会合を通じて吸着し、高分子カプセル壁材の遮断性を強化することができる二重層構造のコア−シェルカプセルを製造する。これにより、油溶性活性物質をカプセル内部に完全に固定化させて、外部環境による接触及び流出を防止し、油溶性活性物質の安定化に利用される追加的な抗酸化剤がカロチノイドの変性を防止することができる確率を高めることができる。

以下、本発明の製造方法を各段階別に具体的に記述する。

（１）カロチノイドを含む陽イオン性高分子カプセルを製造する段階
本発明の製造方法は、陽イオン性官能基を有する高分子でカロチノイドをカプセル化する段階を含む。ここで、陽イオン性官能基を有する高分子は、陽イオン性官能基を有する単量体と疎水性基を有する単量体のランダム共重合体であって、分子量１０，０００〜１，０００，０００g/molの値を有する。ここで、陽イオン性官能基を有する単量体の具体的な例として、2-ビニルピリジン、3-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン、アクリルアミド(acrylamide)、(メタ)アクリルアミド〔(meth)acrylamide〕、ビニルピロリドン、ビニル-Ｎ-メチルピリジニウムクロライド、3-メタクリロイル-2-エチル-テトラアルキルアンモニウムクロライド、メタクリロイル-3-ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリロイル-2-エチル-テトラアルキルアンモニウムクロライド、アクリロイル-3-プロピル-テトラアルキルアンモニウムクロライド、3-メタクリロイル-2-ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、メタクリロイル-3-プロピルテトラアルキルアンモニウムクロライド、(メタクリロイル)エチルジメチルアミン等が挙げられる。

上記陽イオン性官能基を有する単量体は、全体陽イオン性高分子分子量に対して０．１〜３０重量%の量で添加されることが好ましい。これは、０．１重量%未満で添加されれば、水分散ナノ粒子が形成されず、３０重量%を超過して添加されれば、水に対する溶解度が高くなって、ｐＨによって水に溶解されることを防止するためである。すなわち、陽イオン性官能基を有する単量体が３０重量%を超過して添加された高分子を含有する水分散溶液のｐＨを塩基性に高める場合、生成された陽イオンによって高分子鎖の親水性グループが水に膨潤し、密集された形態の粒子を形成することができない。

次に、本発明において、陽イオン性高分子の疎水基を成す単量体として、上記陽イオン性官能基を有する単量体と共重合可能な単量体を使用することができる。ここで、陽イオン性高分子の疎水基を成す単量体の具体的な例として、スチレン、p-又はm-メチルスチレン、p-又はm-エチルスチレン、p-又はm-クロロスチレン、p-又はm-クロロメチルスチレン、p-又はm-t-ブトキシスチレン、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルブチレート、ビニルエーテル、アリルブチルエーテル、アリルグリシジルエーテル、アルキル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。

本発明において、陽イオン性官能基を有する高分子の重合は、無乳化剤乳化重合法を使用し、下記の段階を含む。

陽イオン性官能基を有する単量体及び疎水基を成す単量体の混合液を2,2'-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロライドのような開始剤が溶解されている水溶液に入れ、７０℃の温度で４時間、窒素雰囲気下に２５０rpmで撹拌し、高分子ラテックスを得る。これにソジウムクロライドを添加して沈殿を得、アセトン／水による再結晶化を通じて未反応の単量体を除去した後、ソジウムクロライドによる沈殿を繰り返して行う。次に、濾過後、水に数回洗浄し、真空オーブンで乾燥させて、陽イオン性高分子を粉末形態で得る。

本発明に使用される好ましいカプセルの製造方法としては、一般的なナノ沈殿法(Nano precipitation method)を使用し、下記の段階を含む。すなわち、カロチノイド及び上記陽イオン性官能基を有する高分子を適当な有機溶媒、特に水と混合されることができ、且つ無毒性であって、水より蒸気圧が低く、揮発性が大きい溶媒(一般的にアルコール／アセトン)に溶解させる段階（有機相）と、適当な速度で撹拌しながら水相と有機相を混合させて、自己会合によるエマルジョンを製造する段階と、有機相を蒸発させて、水相に存在する高分子カプセルを製造する段階とで構成される。この際、陽イオン性高分子及びカロチノイドの割合は、陽イオン性高分子：カロチノイド＝１：０．０１〜１：１であることが好ましい。カロチノイドが陽イオン性高分子に対して１倍を超過して使用される場合には、カロチノイドの表面特性が製造された陽イオン性高分子カプセルの表面特性を決定するようになり、カロチノイドの強い結晶性によってカプセル製造時に沈殿(precipitation)及び凝固(coagulation)の現象が発生するようになる。また、カロチノイドが陽イオン性高分子に対して０．０１倍未満で使用される場合、最終の化粧料組成物内で効能を発揮することができない。担持可能な油溶性活性物質として代表的なカロチノイドは、ベータカロチン、ルテイン、リコピン、ゼアキサンチン、アスタキサンチン、カプサンシン、ベータクリプトキサンチン等が挙げられる。

（２）陰イオン性高分子で上記（１）のカプセル表面をコーティングする段階
陰イオン性高分子は、上記（１）で製造されたカロチノイドを有する陽イオン性高分子カプセルの表面に自己会合を通じて吸着され、イオン−イオン結合でカプセル外壁を強化した二重層構造を有するコア−シェルカプセルを製造する。このような陰イオン性高分子は、分子量１０，０００〜１，０００，０００g/molの値を有し、カルボキシ酸及びスルホン酸等の陰イオン性官能基を有することを特徴とする。具体的な例として、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸及びポリメタクリル酸等が挙げられる。この際、陰イオン性高分子は、カロチノイドが担持された陽イオン性高分子カプセルの１００重量部に対して１００〜５００重量部で使用されることが好ましい。

陰イオン性高分子は、共重合させる単量体を全体陰イオン性高分子重量に対してそれぞれ５０重量%で混合した混合液を作り、陽イオン性高分子を製造する工程と同一の方法で製造する。製造された陰イオン性高分子をＫＯＨを溶解させて作った溶液（pH 11)に溶解し、上記陽イオン性高分子水溶液に添加すれば、自己会合を通じて二重層構造を有する高分子カプセルを製造することができる。

上記製造方法によって製造されたカロチノイド含有高分子カプセルは、０．１〜５０μmの粒子サイズを有する微細粉末形態である。

本発明による二重層構造を有するコア−シェル形態の高分子カプセルは、酸化に極度に敏感なカロチノイドの初期活性をそのまま維持することができる効果的な安定化素材を提供することができる。また、これは、剤形化が容易で、多様な組成物に適用することができる特徴がある。

本発明による二重層構造を有するコア−シェル形態の高分子カプセルは、化粧料組成物の各種剤形に添加して使用することができ、その含有量は、化粧料組成物全体の重量に対して１〜１０重量%であることが好ましい。高分子カプセルが化粧料組成物に対して１０重量%を超過する場合、剤形特性に影響を及ぼし、化粧料組成物の安定度が低下し、１重量%未満の場合は、実質的な効能を期待し難い。

また、本発明による化粧料組成物の剤形として、柔軟化粧水、栄養化粧水、マッサージクリーム、栄養クリーム、ゲル、パック、エッセンス、リップスティック、メーキャップベース、ファウンデーション、ローション、軟膏、クリーム、パッチ及び噴霧剤等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明による二重層構造を有するコア−シェル形態の高分子カプセルは、酸化に極度に敏感で、変色及び変嗅現象が発生しやすいカロチノイドの初期活性をそのまま維持することができる効果的な安定化素材を提供することができる。

また、本発明による二重層構造を有するコア−シェル形態の高分子カプセルを含有し、皮膚しわ改善効果を付与することができる多様な形態の化粧料組成物を提供することができる。

図１は、カロチノイドを含有する二重層構造の高分子カプセルの走査電子顕微鏡(SEM)写真である。

以下、実施例及び比較例により、本発明を更に具体的に説明するが、本発明がこれらにのみ限定されるものではない。

［実施例１］
陽イオン性官能基を有するランダム共重合体は、次のような過程を経て製造されたものを使用した。高分子の重量基準で(based on the weight of the polymer)７５重量%のブチルメタクリレートと、高分子の重量基準で２５重量%の(メタクリロイル)エチルジメチルアミンとを混合した。この混合液を2,2'-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロライドが０．５重量%溶解されている水溶液に入れ、窒素雰囲気下で７０℃の温度で４時間２５０rpmの撹拌速度で重合して高分子ラテックスを得た。製造された高分子は、ソジウムクロライドによって沈殿されて粉末形態で得られ、アセトン／水による再結晶化を通じて未反応の単量体を除去した後、更にソジウムクロライドによって沈殿されて粉末形態を得た。次に、濾過後、水に洗浄する過程を数回繰り返し、真空オーブンで乾燥させて、陽イオン性高分子を粉末形態で得た。

ベータカロチンを担持している高分子カプセルを製造するために、上記工程によって製造された陽イオン官能基を有する高分子２g及び１gのLucarotin 30SUN（BASF社製品）を１００mLのアセトンに溶解させた。また、蒸留水２００mLを１口丸底フラスコに導入して撹拌させた。製造された高分子／ベータカロチン／アセトン混合液を添加して自己会合体を得た後、ロータリー蒸発器を利用してアセトンと少量の水を蒸発させて、５０mLの高分子水溶液を得た。

また、上記で製造された陽イオン性高分子カプセルの外壁を強化するための陰イオン性高分子を製造するために、陽イオン性高分子を製造する工程で用いた陽イオン性単量体混合液に代えて、高分子全体の重量基準で(based on the total weight of the polymer)５０重量%のメタクリレートと高分子全体の重量基準で５０重量%のアクリル酸とが混合されている混合液を使用したこと以外は、陽イオン性高分子の製造手順と同じ方法を利用した。次に、製造された陰イオン性高分子２gをＫＯＨで作った溶液(pH 11)に溶解し、陽イオン性高分子水溶液に添加し、自己会合を通じて二重層構造を有する高分子カプセルを製造した。

［実施例２］
ベータカロチンの代わりにリコピンを活性物質として使用することを除いて、実施例１と同一の方法でカプセルを製造した。

［実施例３］
ベータカロチンの代わりにアスタキサンチンを活性物質として使用することを除いて、実施例１と同一の方法でカプセルを製造した。

［比較例１］
陰イオン性高分子を使用しないことを除いて、実施例１と同一の方法でカプセルを製造した。

［実験例１］
上記実施例１で製造された二重層構造を有する高分子カプセルのモルフォロジ(morphology)は、走査電子顕微鏡(SEM)を利用して観察した。図１から球形の高分子粒子が生成されていることを確認することができた。

また、製造された高分子粒子は、１〜３０μmの粒子サイズを有する固体微細粉末形態の球形体であって、その表面が孔や屈曲なしに滑らかな面を有することを確認した。

［剤形例１］
製造されたカプセルの安定化効果を確認するために、下記表１の組成を有する透明ゲル形態の可溶化剤形を製造した。粘度計〔ブルックフィールド(Brookfield)：LVDVII+〕を利用して３０℃及び１２rpmで粘度を測定した。剤形の粘度は、約４，０００cpsであった。

次に、製造された試料を室温及び４０℃オーブンでそれぞれ保管した後、一定期間後に試料を取って、液体クロマトグラフィーを利用して残余活性物質の量を測定した。その結果を表２に示した。

表２から明らかなように、可溶化剤形で二重層構造の高分子カプセル内に存在するベータカロチンは、２８日が経過した後にも１００%の初期量を維持することが分かった。この結果は、二重層構造の高分子カプセル内に存在するベータカロチンが陽イオン高分子だけで捕集されたベータカロチン及び直接導入されたベータカロチンより優れた安定性を有することを示している。

［剤形例２］
乳化剤形での安定化効果を調べるために、下記表３の組成でそれぞれの油相と水相は、７０℃で完全溶解させ、７，０００rpmで５分間乳化させて、不透明ゲル形態のローションを製造した。ローションの粘度は、約２，５００cpsであった。

次に、製造された試料を室温と４０℃オーブンでそれぞれ保管した後、一定期間後に試料を取って、液体クロマトグラフィーを利用して残余活性物質の量を測定した。その結果を表４に示した。

表４から明らかなように、ローション剤形で二重層構造の高分子カプセル内に存在するベータカロチンは、２８日が経過した後にも９６%以上の初期量を維持することが分かった。この結果は、二重層構造の高分子カプセル内に存在するベータカロチンが陽イオン高分子だけで捕集されたベータカロチン及び直接導入されたベータカロチンより優れた安定性を有することを示す。

これから、陽イオン性官能基でベータカロチンを捕集して化学構造を維持させ、カプセル外部へのベータカロチンの流出を防止し、二重層構造を有するコア−シェル形態の高分子マトリックスによって外部有害環境を遮断する二重安定化システムの優秀性を確認することができる。

［剤形例３］
製造された液晶高分子カプセル内に捕集された活性物質の安定化効果を確認するために、下記表５の組成でクリームを製造した。製造過程は、剤形例２と同一である。

次に、製造された試料を室温と４０℃オーブンでそれぞれ保管した後、一定期間後に試料を取って、液体クロマトグラフィーを利用して残余活性物質の量を測定した。その結果を表６に示した。

表６から明らかなように、クリーム剤形で二重層構造の高分子カプセル内に存在するベータカロチンは、２８日が経過した後にも９８%以上の初期量を維持することが分かった。この結果は、二重層構造の高分子カプセル内に存在するベータカロチンが陽イオン高分子だけで捕集されたベータカロチン及び直接導入されたベータカロチンより優れた安定性を有することを示す。

実施例２及び実施例３では、他の油溶性活性物質の安定化効果を確認するために、リコピン及びアスタキサンチンをそれぞれ油溶性活性物質として使用して高分子カプセル分散液を製造した。これを剤形例３に適用して安定度を確認した。

表７から明らかなように、本発明の陽イオン性高分子カプセルは、リコピン及びアスタキサンチンのような他の油溶性活性物質においても優れた安定性効果を有していることが分かった。

上記結果は、単純な高分子粒子内のベータカロチンは、化粧品剤形内の水分やオイル、界面活性剤等による粒子の膨潤により外部環境と接触するようになり、優れた安定度を示さず、そのため、安定度が阻害され、固有の赤色が脱色される結果を示した。

一方、実施例１で製造した二重層構造を有するコア−シェル形態の高分子カプセルは、ベータカロチンを取り囲んでいるコア−シェル形態の強化されたバリヤー機能によって酸素からベータカロチンの共役二重結合構造を安定化させ、カプセル外部に流出されることを防止し、他のシステムより剤形内の優秀な安定度を示した。

また、実施例１で製造した二重層構造を有するコア−シェル形態の高分子カプセルは、ベータカロチンを固定化している内部の陽イオングループとともに陰イオン性高分子マトリックス壁材によって剤形内の水分やオイル粒子の膨潤を顕著に減少させ、一般的なカプセルにおいてカプセル壁に配向され、外部環境に露出される油溶性活性物質の量をゼロ化し、効果的に外部環境を遮断し、カロチノイドを安定化した。

Claims (8)

1. カロチノイドよりなるコアと、
   上記コアを取り囲んで担持して、カロチノイドを含んだ陽イオン性高分子カプセルを形成する陽イオン性高分子層と、
   上記陽イオン性高分子カプセルの表面をコーティングする陰イオン性高分子層とを含む二重層構造の高分子カプセルであって、
   上記陽イオン性高分子層は、（メタクリロイル）エチルジメチルアミンとブチルメタクリレートのランダム共重合体で構成され、
   上記陰イオン性高分子層を成す陰イオン性高分子は、メタクリレートとアクリル酸とからなる共重合体であり、かつ、上記カロチノイドが担持された陽イオン性高分子カプセル１００重量部に対して１００〜５００重量部で使用されていることを特徴とする二重層構造の高分子カプセル。
2. 上記コアを成すカロチノイドは、ベータカロチン、ルテイン、リコピン、ゼアキサンチン、アスタキサンチン、カプサンシン及びベータクリプトキサンチンよりなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の二重層構造の高分子カプセル。
3. 上記高分子カプセルは、０．１〜５０μmの粒子サイズを有することを特徴とする請求項１に記載の二重層構造の高分子カプセル。
4. １）陽イオン性官能基を有する単量体と疎水性基を有する単量体を共重合させて、陽イオン性高分子を得る段階と、
   ２）上記陽イオン性高分子とカロチノイドを有機溶媒に溶解させてエマルジョンを製造した後、有機溶媒を蒸発させて、カロチノイドが担持された陽イオン性高分子カプセルを得る段階と、
   ３）陰イオン性官能基を有する単量体を共重合させて、陰イオン性高分子を得る段階と、
   ４）上記陰イオン性高分子を２）段階の陽イオン性高分子カプセルの表面にコーティングさせる段階とを含み、
   上記陽イオン性高分子は、（メタクリロイル）エチルジメチルアミンとブチルメタクリレートのランダム共重合体であり、
   上記陰イオン性高分子は、メタクリレートとアクリル酸とからなる共重合体であり、かつ、上記カロチノイドが担持された陽イオン性高分子カプセル１００重量部に対して１００〜５００重量部で使用されることを特徴とする二重層構造の高分子カプセルの製造方法。
5. 上記カロチノイドは、ベータカロチン、ルテイン、リコピン、ゼアキサンチン、アスタキサンチン、カプサンシン及びベータクリプトキサンチンよりなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項４に記載の二重層構造の高分子カプセルの製造方法。
6. ２）段階で、上記陽イオン性高分子及びカロチノイドは、陽イオン性高分子：カロチノイド＝１：０．０１〜１：１の割合であることを特徴とする請求項４に記載の二重層構造の高分子カプセルの製造方法。
7. 請求項１乃至３のいずれかに記載の二重層構造の高分子カプセルを含む化粧料組成物。
8. 上記高分子カプセルは、化粧料組成物の全体重量に対して１乃至１０重量%の量で含有されることを特徴とする請求項７に記載の化粧料組成物。