αゲルの分子構造特性などを解明、クリーム製剤の安定性の向上へ 東京理科大

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東京理科大学は2019年10月28日、理工学部先端化学科の酒井健一准教授らのグループが、既に開発済みだったジェミニ型界面活性剤を用い、ミヨシ油脂との共同研究で新規のαゲルの作成に成功したと発表した。このαゲルを分析することで、化粧品や医薬品などのクリーム製剤を含むαゲル製品開発の基礎となる知見を得たという。

αゲルは、液体と固体の中間的な性質を備える剤型だ。高い粘性度を保ったままで多くの水分を含むため、熱力学的に不安定な分子集合体であると考えられている。時間の経過とともに構造内に保持していた水を放出し、コアゲルという別の結晶構造に変化する。その過程で粘弾性(感触)が著しく変化し、クリーム相から水が分離した状態も視認される。

αゲルの安定性や流動性を制御するためには、αゲルの内部構造やそれを規定する因子についての系統的理解が不可欠だ。しかし、まだ科学的な解明は十分になされていない。そこで、酒井准教授らのグループとミヨシ油脂は、低環境負荷で廉価なオレイン酸を出発原料として開発したジェミニ型界面活性剤を使用し、新たなαゲルを作成した。

このジェミニ型界面活性剤は、従来の一鎖一親水基型界面活性剤を連結基で結合させた二量体だ。一鎖一親水基型のものに比べて、低濃度からでも優れた界面活性能を発揮する。研究では、界面活性剤などの素材の配合割合を変え、その内部構造やそれを規定する諸因子を解明することを試みた。

酒井准教授らが作成した新αゲルは、このジェミニ型界面活性剤、水に不溶な高級アルコールである1-テトラデカノール、水から作られた高次構造体だ。実験では、それぞれの割合を変えてαゲルを作成し、個々の三次元構造を小角・広角X線散乱法で解析した。その結果、1-テトラデカノールの含有量が高いほど、αゲルのラメラ構造の間隔が大きくなり、構造内に含まれる水の層の厚みが増していることが類推された。

また、1H-NMRスペクトルによる核磁気共鳴分析を行い、αゲルの構造内に含まれる分子の運動性も解析。その結果、1-テトラデカノールの配合割合が増すほど、ラメラ二分子膜を構成しているアルキル鎖の運動性が低下することも分かった。また、このαゲルの流動学的な挙動を調べた結果、1-テトラデカノールの配合割合に応じて、粘度が変化する現象が確認された。

酒井准教授らはこうして、αゲルの三次元構造をはじめ、配合比の変化に伴う水分保持能力、流動性の変化などの性状を明らかにした。これにより、生活基盤剤として重要なαゲルの製造指針を提供するための基礎を築く知見を得ることができたという。本研究でαゲルの構造や挙動が明らかにされたことで、「製品開発の現場に、処方条件に関する指針を提供できるようになることが期待される」と酒井准教授は語っている。

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