1 Novel Liposomes Brian C. Keller Handbook of Cosmetic Science

Novel Liposomes
Brian C. Keller
Handbook of Cosmetic Science and Technology, 2nd Edition
Edited by A. O. Barel, M. Paye and H. I. Maibach
Introduction
Liposomes are microscopic lipid vesicles. They are found naturally in human milk1 and
are dynamic entities on many levels.
Liposomes provide a valuable tool for
dermatological formulation strategy because of there various proven benefits. 2 3 4 5
Topically applied drug products using liposome technology were first commercialized in
Switzerland when Janssen-Cilag launched Peveryl Lipogel in 1988. A decade later the
first topical liposome drug product introduced in the US was ELA-Max, developed and
commercialized by Ferndale Laboratories, Inc. Other pharmaceutical companies have
used liposome encapsulation in topical preparations for functional purposes including,
improving percutaneous penetration, increasing therapeutic efficacy, and targeting
specific sites in the skin. Table 1 shows examples of several dermatological products
that have become commercial successes.
リポソームは微視サイズの脂質からなる小胞体です。 それらは、広く自然界に存在する物質であり、母乳の中から
も見つかります。リポソームは様々な立証された恩恵を、皮膚科学フォーミュレーションのための貴重なツールとして提
供されます。リポソーム技術を使用した医薬品製剤として話題を集めた最初の製品は、1988 年に Janssen Cilag
社の Peverryl Lipogel と言う抗真菌薬がスイスで商業化されました。そして 10 年後にアメリカで始めて紹介されるリ
ポソーム医薬品製剤が、ファンデルラボラトリー社によって開発・商品化された ELA-Max です。他の製薬会社は、リ
ポソームカプセル化による経皮浸透の改良、治療効率のアップを含む機能的な局所製剤として用い、皮膚での標
的特異部位に対して使用されました。
＜テーブル 1＞は商業上の成功を修めた数品の皮膚科学製品に関する例を示します。
Product Name
Peveryl Lipogel
Hametum Crème
Heparplus EmGel
L.M.X.
Miltrex
Drug
Econazole
Hamamelis
Heparin
Lidocaine
Miltefosine
Use
Mycotic fungal infections
Inflammation
Anticoagulation
Dermal anesthesia
Breast cancer tumors with
cutaneous metastases
＜Table 1＞
1
Since their introduction into cosmetics by Christian Dior in Capture® (1987),
liposomes have become a staple for some and an enigma for others. Although barriers
to use have been both spurious and real, ranging from cost, difficulty of formulation,
scale-up problems, stability, and a general misunderstanding of the basis for which
liposomes have the most value, they have made their way into numerous skin care
products over the years and, by all counts, have passed the tests of time and utility.
クリスチャンディオールによる Capture(1987)誌上での化粧品の紹介以来、リポソームはいくつかの主要部分と他の謎
めいたものになっています。リポソームの使用に対する障壁は、費用、難解なフォーミュレーション、多くの問題、安定
性、最も重要な基礎に対しての一般的な誤解、など嘘も真実もあるものの、時間をかけ実用性に向けたテストを乗
り越え、それらは数年の間に多くのスキンケア製品に進化しました。
Conventional liposomes, as we have seen in previous chapters, are made from
purified phospholipids, mostly DPPC alone or DPPC plus cholesterol or another sterol.
The ability of these amphiphilic lipids to orient themselves in the polar solvent in which
they are suspended, usually water, into bilayer sheets sets the stage for liposome
formation. The resultant colloidal aggregate, with the hydrophilic heads positioned
outward and the hydrophobic tails inward, is the bilayer which can be assembled into
vesicles, but only with the addition of outside energy. (Fig. 1) Just as it takes energy
from your hands and fingers to physically bend a page of this book into a tube, energy is
required to bend these bilayer sheets of phospholipids into vesicles. Contrary to
popular belief these lipids do not form vesicles spontaneously and there is confusion
between self-forming and spontaneous vesiculation. Phospholipids bilayers will selfclose to form liposomes only when outside energy is added to the system. The source
of external energy is process energy in the form of sonication, high-speed vortexing,
high-pressure homogenization, and high shear fluid processing.
我々が前の章で見てきた従来のリポソームは、精製されたリン脂質、主に DPPC の単体、または DPPC とコレステロ
ールか別のステロールの混合から作られています。これらの両親媒性をもつ脂質の働きは、極性溶媒(通常水)の中
で二重層膜にリポソームを形成する準備をします。その結果生じるコロイド状の凝集体は、外側に位置する親水性
のヘッドと中部疎水性のテールを有しますが、単に外側からのエネルギーの付加によって小胞に組み立てられただけの
二重層です。＜Figure1＞ 物理的にこの本の 1 ページをチューブの中に曲げ入れるのに、あなたの手と指の（力）エ
ネルギーを要するように、リン脂質の二重層膜を小胞に組み立てるにはエネルギーが必要です。一般の考えとは反対
に、これらの脂質は自然発生的に小胞を形成しません、小胞の形成時における「自己形成」と「自然発生的な形
成」には混同があるようです。リン脂質二重層膜は、外からのエネルギーが付加された時にだけ、自己閉鎖によるリポ
ソームを形成します。この際の外部からのエネルギー源としては、超音波処理、高速攪拌、均質高圧処理、および
高速切削体液処理などが小胞を形成させる過程でのエネルギーです。
DPPC＝dipalmitoylphosphatidylcholine （ジパルミトールフォスファチジルコリン）
＜Figure 1＞
2
Important derivatives of conventional liposomes are non-ionic surfactant liposomes and
non-phospholipid vesicular systems, both are sometimes referred to as synthetic surfactant
vesicles. These vesicles are composed of single and double-chain synthetic surfactants with
non-ionic polar heads. They form bilayer vesicles with the structure of the lipophilic tail
controlling membrane properties. French and Japanese inventions employing these types of
technologies surfaced in the patent literature as early as 1980 6 and were incorporated into
cosmetic products by the end of the decade. Niosomes were introduced into Lancome and
other L’Oreal brands in the late 1980’s, and others followed.
従来のリポソームの重要な派生物は、非イオン性界面活性剤リポソームおよび非リン脂質による小胞体のシステム
です、ともに合成界面活性剤小胞と呼ばれることがあります。 これらの小胞は、非イオン性の極ヘッドに単鎖と二重
鎖の合成界面活性剤を構成しています。それらは、親油性のテールが膜特性を制御する構造の二重層膜の小胞
を形成します。これらのタイプの技術を使ったフランスおよび日本の発明品は、早くも 1980 年に特許文献において表
面化し、10 年後には化粧品に組み入れられました。ニオソームは 1980 年代後半にランコムとロレアルブランドに導
入され、さらに他社が続きました。
Because topically applied products containing cosmetically active substances have
evolved into ‘cosmeceuticals” or “cosmedics” a shift in formulation goals from an emphasis
on organoleptics to skillfully coupling organoleptics and therapeutics, has become the priority.
It is well known that working with phospholipids requires a great deal of processing and
formulation skill to produce a finished product that is pleasing and elegant, yet maintains
liposome integrity and ingredient encapsulation.
美容活性成分を含むという意味の“コスメシューティカル”および“コスメディクス”と呼ばれる製品が、フォーミュレーショ
ンに重点を置き、官能検査と治療学を結び付けた製品へと進化し、高いプライオリティーを得るようになりました。りん
脂質を使った優れた製品を作るためには、大規模な処理とフォーミュレーション技術を必要とし、製品となるリポソー
ムの安定性能とカプセル化による成分の維持能力が高いことはよく知られています。
Colloidal Organization コロイド性有機体
A fundamental property of lipids is their geometric shape. This spatial configuration is
determined by the packing parameter, P, of the lipid. Packing parameters are relative
measure of a given lipid, determined by the size of the polar head and the length of the lipid
hydrocarbon chain. Although empirical, determining the packing parameter, P, gives us a very
useful guide to the aggregate shape of amphiphilic lipids.
脂質の基本特性は、それらの幾何学的な形状にあります。 この形而上の配列は内包特性値となる脂質の P によ
って決定されます。 内包特性値は、与えられた脂質の量により、極ヘッドの大きさと脂質炭化水素鎖の長さで決定
します。 経験上とは言うものの、内包特性値の決定、P 値、などが両親媒性脂質が連鎖形状をとるために必要
な情報となります。
P is defined as: P の定義
P=
v
al,
3
where v is the volume of the molecule, a is its polar head group area and l is the length of
the hydrocarbon chain. For single chain lipids, detergents, and surfactants the polar head is
proportionately larger than the non-polar tail and P<0.75 so they organize into micelles. When
P~1 the lipid is best suited for forming liposomes and when P>1, polar heads are smaller
relative to the non-polar chain and inverse micelles form. Some interesting lipids used in
cosmetic formulating, their packing parameter range, and their shapes and ultimate
organization are shown in Fig. 2.
v：分子の容積 a：極性ヘッド領域 l：炭化水素鎖の長さ
単一鎖脂質類、洗剤類、および界面活性剤類に関しては、極性ヘッドは非極性テールと P<0.75 より大きく、それら
はミセルの中に組み立てられます。脂質が P∼1 の場合、リポソームを成形することに最もよく適しています。脂質が
P>1 の場合、極性ヘッドは非極性チェーンと逆ミセルフォームより小さくなります。いくつかの興味深い脂質は化粧品
に使用されています。内包特性値レンジ、形状、および究極の編成は Figure 2 で見ることが出来ます。
※Micelle（ミセル）：界面活性剤などの両親媒性物質を水に溶かすと, ある濃度以上で親水基を外に親油基を
内に向けて会合する。これをミセルと呼びます。
Figure 2
A Model of Geometric Packing of various amphiphilic lipids into colloidal aggregates.
(Adapted from D.D. Lasic, Liposomes; From Physics to Applications, Elsevier, 1993 pp 51)
コロイド状凝集体の中に編成される様々な両親媒性脂質による幾何学的構築モデル
4
To form a bilayer, lipid head groups and hydrocarbon chains must organize themselves so
that the radius of curvature results in a vesicle. If the hydrocarbon chains are too small
relative to the head group, the radius of curvature will be too large and micelles will form. If
the hydrocarbon chains are too large relative to the head groups, the radius of curvature will
be of the opposite sign and an inverse micelle will form.
二重膜層を形成するために、脂質頭基グループおよび炭化水素鎖は、小胞体の編成によって生じる半径どおりに
自身を組み立てます。炭化水素鎖が頭基に比べて小さい場合、生じる半径は大きくなり、ミセルが形成されます。
また、炭化水素鎖が頭基に比べ大きい場合は、生じる半径は逆符合となり、逆ミセルが形成されます。
New Spontaneous, Thermodynamically Stable Liposomes (STS)
新しい、自然発生的でかつ熱学的に安定したリポソーム（STS）
Most, if not all, known liposome suspensions are not thermodynamically stable. Instead, the
liposomes are kinetically trapped into higher energy states by the energy used in their
formation. Again, energy may be provided as heat, sonication extrusion or homogenization.
Since every high-energy state tries to lower its free energy, known liposomes formulations
experience problems with aggregation, fusion, sedimentation and leakage of liposome
associate material. However, when well prepared the liposomes and final product can remain
stable for years provide they are stored properly and not able to chemically degrade. A
thermodynamically stable liposome suspension, which could avoid some of these difficult to
overcome problems, is desirable.
全てがそうではありませんが、一般的に知られているリポソーム懸濁液は熱学的にほとんど安定していません。 代わ
りに、リポソームは、エネルギーを使って形成することで、より高いエネルギーの条件下で強制的に閉じ込められます。
繰り返しますが、エネルギーとは熱、超音波処理成形、均質化処理として使用されます。あらゆる高エネルギーの状
態がその自由エネルギーを弱めようとするために、リポソームのフォーミュレーションには、形成する材料の凝集、融合、
沈降、漏出などの問題を抱えています。しかし、正しく調合されたリポソームとその完成品であれば、年と言う単位で
の安定性は可能であり、適切な保管によって化学的に劣化することはありません。このような、克服するのが困難な
数々の問題を乗り越えた『熱学的に安定したリポソーム懸濁液』が望まれています。
Notwithstanding their success, and the progress that has been made in expanding the use
of conventional liposomes there are various disadvantages that prompted the search for
novel liposome-forming lipids.
それらの問題の解決と、従来のリポソームに見られた急速な進歩にもかかわらず、新タイプのリポソームを形成するた
めの脂質の開発を急ぐ上で様々な問題があります。
A group of novel lipids, which have fundamental properties that allow thermodynamically
stable liposomes to form easily and cost effectively is presented in this chapter. These lipids
have the general structure in Fig. 3.
熱学的に安定したリポソームを容易に形成することが出来る基本特性を持ち、さらに費用対効果に優れる新しい脂
質グループについてこの章で述べます。 これらの脂質には、Figure 3 の一般構造があります。
5
O(CH2CH2)nOH
O
O
O O
R1 R2
Figure 3
This structure has similarities to phospholipids but the fundamental differences are
essential to the formation of thermodynamically stable liposomes. The essential hydrophilic
head group is a PEG chain, which can range in size anywhere from 8-45 subunits, or 300
Daltons to 5000 Daltons, n=8-45. PEGylated lipids have been incorporated into the
membranes of some liposome compositions (i.e.. StealthR) made from phospholipid liposomes
which have a phosphate head group. Glycerol, a three-carbon chain provides the backbone
and the two hydrocarbon chains R1 and R2 can vary in length, C= 8-25. The size of the PEG
head relative to the length of the hydrophilic chain is the fundamental property that allows
liposome formation when added to water with the addition of little or no energy. When mixed
with water the liposomes form spontaneously and remain in the lowest free energy state.
この構造はリン脂質との類似性を持っていますが、根本的な違いは熱学的に安定したリポソームであるということです。
(チェーンは 8-45 サブユニットの大きさで設定できます)。必須要素の親水性ヘッドは、8-45 サブユニットの広いレンジ
もしくは 300∼5000 Daltons (n=8-45)を持つＰＥＧチェーンです。PEG 結合資質はリン酸頭基を持つリン脂質リポソ
ームから作られたいくつかのリポソーム組成(例：ステアレス)の膜に結合ました。 グリセリン、3 炭素鎖を主要素に、2
炭化水素のチェーンの R1 と R2 は長さ(C=8-25)において様々です。PEG ヘッドのサイズは親水性のチェーンの長さ
に関連し、エネルギーを使うことなく水に添加された時にリポソームを形成する基本特性があります。これらの脂質を
水に混ぜると、リポソームは、最も低い自由エネルギー層に自然に形成され留まります。
※PEG = ポリオキシエチレングリコール：非イオン性界面活性剤
※Dalton = ダルトン：分子や原子サイズでの長さを表す単位。1Dalton = 1/1000nm
By using these lipid molecules little or no energy is needed when mixing the lipid and
an aqueous solution to form liposomes. When mixed with water the lipid molecules disperse
and self assemble into vesicles as the system settles into its natural low free energy state.
The resultant suspension is a thermodynamically stable system containing multilamellar lipid
vesicles. Figure 4 depicts the formation of vesicles when a lipid is mixed with water at the
melting point of the lipid.
リポソームを形成させるために脂質と水溶液を混ぜるとき、これらの脂質分子を使用すればエネルギーは必要としませ
ん。脂質分子は、水と分散する自身と混じる時、つまりシステムがその自然な低い自由エネルギー状態に落ち着く時
に、水泡の中に集合します。その結果、懸濁液は多重膜層を持つ脂質小胞体を含む、熱学的に安定したシステム
となります。
Figure 4 では脂質が、その脂質の融点で水に混ぜられる時の水泡の形成について示します。
6
P~1.0
Figure 4
Working with these lipids in cosmetic formulations is uncomplicated and has made
liposome preparations on both small and large-scale considerably less labor intensive.
Because the melting temperatures of these lipids are low and, heating them to temperatures
near 75oC-80oC is not denaturing, they display excellent versatility in a variety of
dermatological formulations. No organic solvents are necessary to dissolve the lipid prior to
incorporating them into a formulation and simple mixing with conventional processing
equipment is all that is required for liposome formation. Table 1 gives examples of the lipids
that have been used in cosmetic formulations.
化粧品フォーミュレーションにおけるこれらの脂質は、簡単にそして低い仕事量で大小のリポソームの生産をもたらしま
す。これらの脂質の融解温度は低く、75℃∼80℃近くまで加熱してもその特性を失うことは無いので、さまざまな皮
膚医学のフォーミュレーションにおける素晴らしい能力を発揮します。これによりリポソーム形成のフォーミュレーションが、
従来の処理装置での簡単な混合で可能になり、前準備での脂質の溶解に使用する有機溶媒も不要になります。
Table 2 は化粧品のフォーミュレーションで使用された脂質に関する例です。
Lipid
PEG-12
PEG-12
PEG-23
PEG-12
PEG-23
Glyceryl dioleate
Glyceryl dimyristate
Glyceryl palmitate
Glyceryl disterate
Glyceryl disterate
Melting Point
Fluid @ 25oC
Fluid @25oC
31.2oC
40.0oC
39.8oC
Table 2
7
Spontaneous Liposomes at
Melting temperature
Yes
Yes
Yes
Yes
Yes
The liposomes formed using these lipids have a size range of 750-1500A with a mean
bilayer thickness of around 40 A. They appear uniform in size upon microscopic analysis and
tend to be perfectly round as opposed to oval or anomalous shaped that some liposomes
assume. The most likely explanation for this is the purity and uniformity of these synthetic
lipids.
これらの脂質を使用することで形成されたリポソームは、大きさが 750∼1500 A で、二重膜の膜厚はおおよそ 40 A
になります。それらは微視的な分析におけるサイズでは均一に見えますが、その姿は完全な球形と、まれに楕円や異
例の形を成します。このような結果の解釈としては、使用される脂質の純度と均質性が問題のようです。
※A = オングストローム：分子や原子サイズでの大きさを表す単位。 1A = 10-10m ＝ 0.1nm
The ideal way to view liposomes in a cosmetic laboratory and to validate the presence or
absence of liposomes in a formulation is through an optical light microscope with polarized
light. Figure 5 shows a photograph of several multilamellar liposomes formed from PEG-12
GDO and cholesterol. These are the perfectly round, white objects with a demarcating cross
over the center. They are robust and have been stable under stressors; 40oC and 50oC for
90 days and during freeze thaw cycling. In cosmetic formulations these liposomes are able
to withstand higher ionic surfactant levels and a broader pH range, from 2.5 to 9.18 compared
to conventional liposomes. Additionally PEG-12 GDO and PEG-12 GDM have been used as
an ingredient solubilizer with great success, dissolving difficult ingredients including
cholesterol. Because of their thermodynamic stability they will not fuse, aggregate or
destabilize trying to get to the lowest energy state.
化粧品のラボにおいてリポソームフォーミュレーション中のリポソームの存在を確認するには偏光式光学顕微鏡を用い
ます。 Figure 5 は PEG-12 GDO とコレステロールから形成された多重膜層リポソームの写真です。 これらは中心
に境界を示す十字を持つ白い完璧な球体です。 それらは丈夫であり、負荷装置内での 90 日間のテストで 40℃と
50℃の温度下および凍結と解凍の繰り返しの環境下で安定していました。 化粧品のフォーミュレーション中これらの
リポソームは、従来のリポソームと比べて、より高いイオンの界面活性剤レベルと、より広い pH レンジ 2.5∼9.18 で耐
えることができます。 さらに、PEG-12 GDO と PEG-12 GDM は成分溶解補助剤として優れた機能を果たし、コレ
ステロールを含む難しい成分を溶かします。それらは熱力学的に安定するため、溶解せず集合や変動によって最低
エネルギーの状態を得ようとします。
Figure 5
8
Using these non-phospholipid lipids in a cosmetic preparation makes the product less
susceptible to microbial over growth due to the absence of phosphate, an essential microbial
nutrient.
Contributing to their overall stability, the absence of this type of head group
prevents oxidation of the amino group in the polar head of some phospholipids that causes a
fishy smell.7
化粧品の調合時にこれらの非リン脂質を使用することで、微生物の栄養に不可欠のリン酸塩が欠乏し、微生物の
成長に影響されにくい製品を作ることが出来ます。このタイプの頭基の欠如は、生臭いにおいを引き起こすリン脂質
の極ヘッドでのアミノ基の酸化を防ぎ、総合的な安定性をもたらします。
Toxicity of phospholipids has been reviewed thoroughly and they are essentially nontoxic. An extensive test on the toxicity of the lipids in table 2 was recently conducted and
concluded that they are nonirritating and non-toxic. It has also been observed them that
these lipids are well tolerated with all skin phenotypes in many skin care products.
リン脂質の急性毒性は徹底的に見直されました、そして、それらは本質的に非毒性です。 Table 2 の脂質の急性
毒性に関する大規模なテストは最近行われ、それらが非炎症と非毒性であると結論づけられました。 また、これら
の脂質は多くのスキンケア製品への使用を許可されています。
Utility 実用性
Cosmetic products incorporating conventional liposomes have become ubiquitous. At times,
the practical significance of liposomes has been a secondary consideration. Taking
precedence is the label claim and marketing propaganda that publicizes the presence of
liposomes.
The microscopic system of these vesicles with the entrapped freight in a
cosmetically elegant vehicle has a consumer benefit far beyond the limits of cosmetic
labeling, however, meaningful therapeutic amounts of liposomes relative to the ingredient
concentrations need be present to achieve payback.
至る所で従来のリポソームを取り入れる化粧品を見かけるようになりました。 時には、リポソームの実用的な意義は
二の次となり、[リポソーム使用]とラベルにうたう事をマーケティング目的で優先される有様です。化粧品と言うエレガン
トな乗り物の中の可愛そうなこれらの小胞微視システムは、商品の表示ラベルの意味しない部分で消費者利益を
持つようになりました。 しかしながら、成分の濃度が関わる治療に必要な量のリポソームは、その効果を達成するた
めに存在しなければなりません。
Encapsulation Efficiency カプセル封入効率
The tremendous advantages of liposomes in dermatological products are; improved
ingredient solubilization, microencapsulation of the ingredient for improved ingredient stability
in the cosmetic system, enhanced skin penetration resulting in longer residence time of the
ingredient in the skin, sustained release of the ingredient for prolonged effect, the beneficial
effects of the lipid molecule itself by providing lipid material to the skin to improve barrier
function and moisture.8
皮膚医学の商品としてのリポソームの素晴らしい利点； 改良された成分の可溶化、化粧品の成分を安定させるた
めのマイクロカプセル化は、皮膚内のより長い滞留時間で結果として生じる皮膚浸透を機能アップし、スローリリース
による成分の持続性、バリアー機能と水による潤いを改良するために、脂質成分を皮膚に供給する脂質分子自体
の有益効果などをもたらします。
9
In considering the constructs of a cosmetic formulation the art of commingling liquids,
solids, oils, water, crystals, cellulosics, and pastes, among others, is required. As mentioned
earlier in this chapter, although the therapeutic value of a particular product has become a
focus, overlooking the effects of touch, feel and smell of a product would be a mistake.
Therefore, great time and effort are expended on consideration of the concentrations of
each ingredient.
化粧品のフォーミュレーション上の構成物を考える上で、液体、固体、油、水、結晶、セルロース系、およびペースト
を他のものと混ぜ合わせる技術が必要になります。 先の章で述べたように、特定の製品の治療上の価値が焦点に
なったが、手触りの印象の見落とし、製品の感じとにおい誤りでしょう。 そのために、多くの歳月と努力は各成分の構
成を決定するのに費やされます。
The potency of cosmetically active ingredients is low and therefore the usage levels are
in the 1-5% range, generally. In addition, most formulas contain more than one ingredient that
has benefits to the skin. To achieve liposomal encapsulation of the proposed active
ingredients the physico-chemical properties of the materials must be known. Lipophilic
ingredients have a higher encapsulation rate and are entrapped in the acyl chains of the lipid
whereas hydrophilic compounds reside in the water layer and have a lower degree of
encapsulation. The type of lipid, the compounds being encapsulated, the charge of the lipid
and the active, all contribute to the encapsulation efficiency of the active ingredients. A
simple way to empirically begin formulation and potentially achieve maximum encapsulation is
start with a lipid-to-active molar ratio of 2:1. For hydrophilic ingredients a higher relative
amount may be necessary. A comparative study of two liposomal formulations with equal
molar concentrations of lipids found that novel PEG lipid that forms STS liposomes had
greater encapsulation efficiency then the conventional phospholipid liposomes. (Fig. 6)
美容活性成分の濃度は低いです、したがって、一般的な用法レベルは 1-5%の範囲にあります。 さらに、ほとんどの
処方が皮膚に効果をもたらす一つ以上の成分を含んでいます。 計画された活性成分のリポソームカプセル封入を
達成するために、材料の物理化学的な性質の知識は必要です。親油成分はより高いカプセル化レートを持ち脂質
のアシル鎖に入り込むのに対して、水レイヤー中にある親水性化合物のカプセル化レートは低いです。脂質のタイプ
(カプセルに入れられる化合物、チャージした脂質および活性成分)は、すべて活性成分の封入効率に貢献します。
経験によってフォーミュレーションを開始する簡単な方法は、潜在的に最大のカプセル化を達成する 2：1 の活性脂
質モル濃度比で始めます。親水性成分のために、より高い相対的量が必要であるかもしれません。脂質の等しいモ
ル濃度での 2 つのリポゾーム製剤の比較研究において、STS リポソームを成形するその斬新な PEG 脂質は、従来
のリン脂質リポソームに比べ、より大きいカプセル化効率を示しました。 (Figure 6)
※アシル鎖 ＝ 脂質分子の親油基テール部分
※モル濃度 ＝ 溶液の濃度を表示する方法のひとつ。 単位体積の溶液中の溶質の物質量として表される。
10
110
100
Encapsulation %
90
80
70
GDS-12
Liposomes
60
50
Phospholipid
Liposomes
40
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Time (weeks)
Fig. 6
Skin Penetration 皮膚浸透
One of the chief reasons to use delivery vehicles, even in cosmetic products, is their
ability to promote skin penetration. Delivering active ingredients into layers of the skin below
the stratum corneum is desirable for many cosmetic purposes including hydration, improving
barrier function, scavenging for oxy-radicals to prevent aging, fortifying the epidermis and
dermis with nutrients and vitamins such as vitamin A and it’s congeners, the tocopherols,
and vitamin C, and the delivery of other dermally active ingredients for other purported
benefits.
化粧品において送達技術を使用する主な理由の一つは、皮膚への浸透を可能にするその能力です。有効成分を
角皮層の下のレイヤーに送ることは、水による潤いを含むバリア機能の改善、アンチエイジングのための活性酸素の
除去、栄養素やビタミン（ビタミンＡおよび類する物質）による表皮と真皮の強化、トコフェロールとビタミンＣ、他の効
果の知られた皮膚活性成分の送達は、多くの美容目的のために望まれています。
Dermal delivery of liposome encapsulated biologically active ingredients for cosmetic and
drug applications was well underway by the mid 1990’s. The ability of vesicles to promote
cutaneous permeation and sequester active ingredients in the skin is discussed in numerous
studies. This has become an important benefit of liposomal encapsulation; the use of
liposomes not only accelerates the skin permeation of the active but also accelerates and
possibly enhances the ‘therapeutic’ effect.
化粧品と薬のアプリケーションのために、生物学的活性成分をカプセル化したリポソームによる皮膚に関する送達技
術は、1990 年代の半ばまでに素晴らしく進歩しました。皮膚への浸透と活性成分の滞留を促進する水泡の能力に
ついて多くの研究で論議されます。これはリポソームカプセル化の貴重な恩恵になりました； リポソームの使用は、活
性成分の皮膚浸透を加速するだけではなく、加速して、時には“治療法”の効果を高めもします。
A skin penetration study conducted using STS liposome encapsulated caffeine on human
cadaver skin and a continuous flow-through diffusion cell system gave interesting results.
Radio labeled caffeine encapsulated into a liposome made from PEG-12 GDS was compared
to a non-encapsulated oil-water emulsion containing the same concentration of the [C14]11
caffeine. After eight hours more caffeine penetrated the skin and diffused into the receptor
fluid. (Figure 7)
Cumulative caffeine (ug/4 hr) in receptor
fluid
ＳＴＳリポソームによるカプセル化カフェインを使用した皮膚浸透の研究は、死亡人体の皮膚を利用して行われました。
そして、連続フロー拡散システムを使った実験は興味深い結果をもたらしました。 放射線表示されたカフェインは、
PEG-12ＧＤＳから作られたリポソームにカプセル化され、カプセル化しない同量のカフェイン-C14 を添加した水と油に
よる乳化剤と比較されました。 ８時間後、多くのカフェインが皮膚に浸透し、レセプター溶液に拡散しました。
(Figure 7)
6
5
4
o/w Emulsion
Vehicle
GDS-12
Lipsomes
3
2
1
0
Figure 7
Cosmetic Applications 美容アプリケーション
Applications for conventional liposomes continue to show promising outcomes in
therapeutic as well as pharmaceutical areas. Treatments for skin discoloration problems,
which include lightening products as well as vitiligo therapy, have been encouraging.
Stabilizing retinol with liposomes and quenching ingredients has potential to solve a uselimiting problem with a valuable cosmetic ingredient. Another more intrepid cosmeceutical
use of liposomes has been in targeting hair follicles to deliver hair-growth stimulating
molecules and potentially DNA. The ease of use, cost, stability and vast utility of STS
liposomes has created another viable delivery candidate of these applications as well.
従来のリポソームのアプリケーションは、治療法の、そして、製薬の領域に有望な成果を示し続けます。 肌のシミの
解決をはじめ、白斑治療法と同じく美白作用のある製品は奨励しています。 リポソームでレチノールを安定させて、
成分を固定することは、使用に制限のある貴重な化粧品の材料の問題を解決する有力な方法です。
また、リポ
ソームのより大胆な美容目的での使用では、発毛を刺激する分子と潜在性ＤＮＡを、毛小嚢を送達のターゲットと
して行われました。使いやすさ、費用、STS リポソームの持つ安定性と広大なユーティリティは、これらのアプリケーショ
ンによる送達技術を使う可能性のある分野を創造します。
Basic research has established spontaneous, thermodynamically stable (STS) liposomes
in cosmetic science as a viable delivery system. These lipids, principally PEG-12 GDS and
PEG-12 GDO have been used employing this technology in products for therapeutic uses like
acne, dry skin, inflammation, skin lightening, and photo-wrinkles. Laboratory testing has
demonstrated the pharmaceutical capabilities of ingredient solubilization, ingredient stability
and sequestering to be superior to currently available delivery vehicles.
STS liposomes
12
also offer options for the delivery of peptides and growth factors, hydrolyzed wheat proteins,
glycolic acids, retinal, co-factors and co-enzymes.
基礎研究は、実行可能な送達系と自然発生的で熱学的に安定した(STS)リポソームを、化粧品の科学に確立し
ました。 これらの脂質、主に PEG-12 GDS と PEG-12 GDO は、アクネ、ドライスキン、炎症、美白、および加齢の
シワの治療目的の製品に対して、この技術が使われています。 研究所内のテストでは、成分の可溶化、成分の安
定性、および固定について、STS リポソームが現在利用可能な送達物質より優れた能力があることを示しました。
STS リポソームはまた、ペプチドと発毛因子、加水分解小麦たんぱく、グリコール酸、レチノール、補因子および補酵
素の送達のためのオプションを提案します。
Conclusion 結論
Vesicular delivery systems in topical formulations have been available to cosmetic
scientists since the late 1980’s when conventional phospholipid and, to a limited extent due
to patent protection, non-phospholipid vesicles entered this field. During the past 20 years
many success stories have unfolded with topically applied liposomes products. There is
continued focus on the internal ‘operating systems’ of cosmetic formulations where
liposomes are becoming more used and appreciated and consequently seem to be the
system of choice.
化粧品を研究する科学者にとって、斬新なフォーミュレーションによる小胞体送達のシステムは、従来のリン脂質と特
許によって制限のある非リン脂質小胞体がこの分野に加わり、1980 年代遅くに利用可能になりました。 この 20 年
の間に、時勢に合ったリポソーム製品の展開は多くの成功談を生みました。 リポソームがもっと使われ、真価を理解
され、その結果、選りすぐりのシステムとなる美容のフォーミュレーション上、本質的な‘オペレーティングシステム’に引き
続き注目されます。
The ideal cosmeceutical formulation should contain proper concentrations of solubilize
“active” ingredients encapsulated in a vesicle and incorporated in a visually appealing cream,
gel, lotion or serum that contains an engaging fragrance which effortlessly rubs into the skin.
Laboratory formulation and large-scale manufacturing should not require unconventional
processing or expensive equipment to make the resultant product commercial. A novel
delivery system that has can help achieve this idyllic definition has been discussed.
Presently it has over come the barriers of entry to liposome use, and adds another tool to
the dermatological formulators toolbox.
理想的なコスメシューティカルのフォーミュレーションは、皮膚に楽に塗布できて、視覚的にアピールするクリーム、ジェル、
ローション、またはセラムに組みこまれ、魅力的な香りを持つカプセル化した小胞体に、 “活性”成分が適切な濃度で
配合されるべきです。 研究所のフォーミュレーションと大規模な製造は、型破りの処理か高額な装置を必要とし、
営利本位の製品を作るべきではありません。斬新な送達システムは、この素朴な定義を達成するのに役立つかもい
るかもしれません。 リポソームを使用する上での障壁を乗り越える時期はやがて来ます。そして、皮膚医学フォーミュ
レーションの道具箱に別のツールとして加えられることでしょう。
References:
1
Keller, B.C., Lasic, D.D. Faulkner, G., Liposomes in breast milk, Agro-Food Industry Hi-Tech, 11, 3, 6-8 (2000).
Lampen, P., Pitterman. W., Heise H.M., Schmitt M., Jungmann, H., Kietzmann, M., Penetration studies of vitamin
E acetate applied from cosmetic formulations to the stratum corneum of an in vitro model using quantifications by
tape stripping, UV spectroscopy, and HPLC, J Cosmet Sci 2003 Mar-Apr;54(2):119-131
3
Redziniak, G., Liposomes and skin: past present, future, Pathol Biol (Paris). 2003 Jul; 51 (5): 279-281
2
13
4
Kleiber C., Sorenson, M., Whitside, K., Gronstal, B.A., Tannous, R., Topical anesthetics for intravenous insertion
in children: a randomized equivalency study. Pediatrics. 2002 Oct; 110(4): 758-761
5
Kundu, S., Achar, S., principles of office anesthesia: part II. Topical anesthesia. Am Fam Physician 2002 Jul 1;
66(1): 99-102
6
US Patent 4212344 Vanlerberghe, Guy, Hadjani, Rose Marie, 1980.
7
Lasic, DD, Liposomes: from Physics to Applications, Elsevier, Amsterdam, London, New York, Tokyo, (1993); 35.
8
Handjani-Vila, R.m., Ribier, A., Vanlerberghe, g., Liposomes in the cosmetic industry, in: Liposome Technology
VolII, G. Gregoridadis ed., CRC Press, Boca Raton, 1993, 201-213
14