グリセリンおよびジグリセリンを用いた保湿剤の肌のナノ構造への作用メカニズムの解明と製品化　No.043

背景
　人間の皮膚最外層には“角層”と呼ばれる20 µm程度の層が存在し、“角層細胞”とそれを取り囲むような“細胞間脂質”から構成されています。これら角層は、水を蓄え体内からの過剰な水分蒸散を制御する機能を持っています。しかし乾燥が続くと、角層の水分が失われ乾燥肌が誘発されます。この乾燥の改善を目的に、スキンケア化粧品などで角層の水分量を高めることを“保湿”と言います。
　グリセリンは安全性が高く、角層の水分量を高める効果を示すため、古くから保湿剤として化粧品や外用剤に経験的に配合されてきました。しかし、保湿剤として使われるグリセリンでさえ、「角層にどのように作用するか」は十分に解明されていませんでした。そのため、ナノレベルでの保湿剤の作用メカニズムの解明が望まれていました。
　角層のナノ構造の解析には、X線構造解析が重要な手法となります。その中で、SPring-8のX線回折装置の利用により、従来の装置では難しかった、複雑なナノ構造からなる実際の皮膚角層の構造変化の解析を試みました。

成果の詳細
　X線解析を用いた新たな評価方法として、今まで使われていた溶液セルを応用し、角層試料の湿潤および乾燥状態における構造変化を追跡する手法を開発しました。
　先ず、角層細胞中のソフトケラチンを形成するαヘリックス鎖の間隔（1 nm）について調べたところ、乾燥角層を水で湿潤させることでαヘリックス鎖の間隔が拡大し、そこから乾燥させると元の間隔まで縮小しました。このことから角層細胞に由来するソフトケラチンは、水により変化することが確認されました。また、角層をグリセリン水溶液の湿潤状態から乾燥させた際は、αヘリックス構造の間隔が緩やかに縮小することも確認され、グリセリンはソフトケラチンに作用し、角層細胞の水を蓄える機能を増強したことが分かりました。
　次に細胞間脂質を形成する短周期ラメラ構造の直方晶充填構造を調べたところ、適正な水分量では構造が安定化し、過度の乾燥では不安定な状態になることが分かりました。さらには湿潤状態から乾燥させる際は、水に比べて、グリセリンおよびジグリセリン水溶液においては、安定な状態が長く続くことが確認され、水分量を制御する機能が向上したことが分かりました。
　これらのことから、グリセリンおよびジグリセリンを保湿剤として用いることにより、角質細胞や細胞間脂質のそれぞれの機能を相乗的に向上させ，保湿効果が向上することを確認しました。この科学的根拠に基づいた報告により、グリセリンを組み合わせた高機能な保湿剤の普及に成功しました。