Ascorbic acid is widely known as antioxidant agent. Recently, many ascorbic acid derivatives were produced for improvement of the stability. Ascorbyl 2,6 dipalmitate (ASC-DP) is a fatty ester derivative of ascorbic acid. It can’t form micelle or liposome structure by itself. However, ASC-DP-distearoylphosphatidylethanolamine-polyethylene glycol 2000 (DSPE-PEG) complex was found to form stable nanoparticles. In this study, we prepared and characterized drug-incorporated ASC-DP/DSPE-PEG nanoparticles. DSPE-ASC-DP/DSPE-PEG was used as one of a solubilizing agent. AmphotericinB (AmB) was used as a model drug.
Nanoparticles were prepared by hydration method. ASC-DP/DSPE-PEG nanoparticles were prepared at a molar ratio of 1/1.
loaded nanoparticles were prepared from ASC-DP/DSPE-PEG (1/1 molar ratio) with 10%mol of AmB. Toxicity of AmB-loaded nanoparticles were examined and compared with that of Fungizone® using ddy mouse. Mice were injected intravenously with a single dose of AmB-loaded samples. Minimum lethal dose (MLD) was defined as the minimum dose that produces death in all mice. Renal and hepatic functions were detected by measuring the serum urea, creatinie, GOT and GPT concentrations.
The concentration of AmB in plasma after intravenous administration of each sample was determined by high-pressure liquid chromatography. ASC-DP/DSPE-PEG nanoparticles were obtained with the size of ca. 75-110nm. ASC-DP nanoparticles were prepared only when PEG-lipid derivatives were used as solubilizing agent. ASC-DP/DSPE-PEG nanoparticles enable to incorporate hydrophobic drugs, such as AmB, nystatin, fluconazole, and clarithromycin. AmB (10mol%)-loaded nanoparticles were obtained with an average particle size of ca. 170nm and were stable for more than 1 week. MLD of Fungizone was 4.0mg/
kg, while that of AmB(10mol%)-loaded nanoparticles was up to 12mg/kg. When AmB (10mol%) nanoparticles or Fungizone was administered to mice at a dose of 2.0mg/kg, Fungizone showed higher renal and hepatic toxicity than AmB(10mol%)-loaded nanoparticles. These results indicated that incorporation of AmB in ASC-DP/DSPE-PEG reduced the toxicity of AmB.
AmB(10mol%)-loaded nanoparticles demonstrated higher plasma concentration of AmB than Fungizone when samples were administered to mice at a dose of 1.0mg/kg. In conclusion, AmB was successfully loaded in ASC-DP/DSPE-PEG nanoparticulate system. Because the nanoparticulate system was applicable for the other hydrophobic drugs, it would become a promising drug carrier system.
Formulation development of novel drug-encapsulated nanoparticles using ascorbyl acid derivatives
Kunikazu Moribe*, Keiji Yamamoto, Kenjirou Higashi
Laboratory of Pharmaceutical Technology, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Chiba University
１．緒 言
アスコルビン酸は抗酸化作用を持ち、医薬品、化粧品原 料及び食品添加物等として広く用いられている。近年、ア スコルビン酸の安定性を向上させる目的で各種アスコルビ ン 酸 誘 導 体 が 合 成 さ れ て い る。Ascorbyl dipalmitate
（ASC-DP）は、アスコルビン酸の２位及び６位にパルミト イル基を導入することにより脂溶性を持たせた誘導体で、
抗酸化作用を示すことから化粧品基材等に用いられている。
一方Polyethylene glycol（PEG）脂質誘導体は、疎水性の 脂質部位に親水性のPEGが結合したもので、乳化剤ある いはリポソーム製剤の血中滞留性向上を目的として使用さ れ て い る。 我 々 は、ASC-DPとPEG脂 質 誘 導 体 で あ る Distearoyl phosphatidylethanolamine-PEG2000（DSPE-PEG）からなる複合体が水中において、サブミクロンレベ ルの新規微粒子を形成することを見出した。そこで、本研
究では、新規薬物担体の調製を目的として、薬物封入ナノ 微粒子の調製と物性評価及び毒性・体内動態の検討を行っ た。
２．実 験
用いた主な化合物の構造式をFig. 1に示す。モデル薬物 にはアンホテリシンB（AmB）を用いた。ASC-DPとDSPE-PEGを種々のモル比で有機溶媒（クロロホルム、メタノー ル）に溶解させ、溶媒留去により薄膜を調製した。この薄 膜に水系溶媒（蒸留水、リン酸緩衝液pH7.4）を加え水和し、
得られた微粒子について粒度分布及びゼータ電位測定を行 った。ASC-DPナノ微粒子形成条件を検討するため、各種 可溶化剤を用いたスクリーニングを行った。また、ASC-DP/DSPE-PEGナノ微粒子に封入できる難水溶性薬物のス クリーニングを行った。全数致死量（MLD）はAmB封入 製剤を各種用量でマウスに尾静脈投与し3時間以内での致 死数から評価した。腎毒性の指標（Cre、BUN）と肝毒性 の指標（GOT、GPT）は、AmB封入製剤をAmB量として １mg/kgまたは２mg/kgマウスに尾静脈投与したのち48 時間後の血液サンプルを採取することで評価を行った。各 種製剤の血中滞留性は、試料をマウスに尾静脈投与したの ち経時的に血液試料を採取し、C18 BOND-ELUTEを用い てAmBを抽出後、HPLCで定量した。
千葉大学大学院薬学研究院製剤工学研究室
森 部 久仁一、山 本 恵 司、東 顕二郎
*
３．結果および考察
ASC-DPと各種界面活性剤をモル比 １:１の組成で調製 した試料について、微粒子形成の検討を行った。その結果、
ASC-DP/DSPE-PEGを用いた系では、平均粒子径75-110 nmの微粒子形成が認められ２週間後においても安定に存 在するのが観察された。一方、その他の界面活性剤を用い た系では、24時間後には凝集が観察され安定な微粒子は 得られなかった。ASC-DP、DSPE-PEG モル比１:１の微 粒子へ封入可能な薬物について検討したところ、AmB、
ナイスタチン、フルコナゾール、クラリスロマイシンとい った難溶性医薬品や脂溶性ビタミン、サプリメントで封入 可能であることがわかった（Table 1）。
ASC-DP/DSPE-PEGナノ微粒子懸濁液について安定性 を評価したところ、２週間にわたって凝集が見られず、粒 子径にほとんど変化は認められなかった。安定性に寄与す ると考えられる微粒子表面の電荷を評価した結果、ASC-DP/DSPE-PEG微粒子の表面は-37.9 mVに帯電しており、
静電反発力が微粒子の安定性に寄与していると考えられた。
次にASC-DP/DSPE-PEGからなる薄膜調製段階におい て、抗真菌薬Amphotericin（AmB）を10％添加し、薬物 封入検討を行った。AmBを添加した試料について粒度分 布測定を行ったところ、平均粒子径170nmの微粒子形成 が認められ、さらに24時間後においてもAmBの凝集によ
る沈殿が見られず、安定に存在することが観察された。こ のことから、得られた微粒子にはAmBが封入可能である ことが明らかとなった。次にゼータ電位測定を行い微粒子 表面の電荷を評価したところ、薬物未封入の微粒子の電位 は-39mV、AmB封入微粒子の電位は-34 mVと負電荷の 電荷を示し、静電反発力が微粒子の安定化に寄与している ものと考えられた（Table 2）。
AmB封入ナノ微粒子の臨床応用を目的とし、MLD及び Cre, BUN, GOT, GPTを指標として急性毒性を評価した。
その結果、MLDは市販薬のFungizone（4mg/kg）と比較 して、ナノ微粒子製剤の方が顕著に高い値（12mg/kg）を 示し、ナノ微粒子化による毒性の軽減が示された。また、
AmB封入ナノ微粒子はFungizoneと比較して、AmBの重 篤な副作用である腎毒性及び肝毒性を顕著に抑制した。ナ ノ微粒子に封入したAmBの血中滞留性をFungizoneと比 較したところ、AmB封入ナノ微粒子において優位な血中 滞留性の増大が観察された（Fig. 2）。
４．総 括
以上の結果から、AmBを封入したASC-DP/DSPE-PEG ナノ微粒子は市販のFungizoneと比較して優れたAmB製 剤であることが明らかとなった。ASC-DP/DSPE-PEGナ ノ微粒子には他の難水溶性の薬物の封入も可能であること から、薬物送達キャリアーとしての利用が期待できる。今 Fig.1 Chemical structure of ascorbyl-2,6-dipalmitate (ASC-DP), (B) dis
tearoylphosphatidylethanolamine polyethylene glycol 2000 (DSPE-PEG), and (C) AmB.
Table 1 The mean particle size of the drug (10 mol%)/ASC-DP/DSPE-PEG (1:1 molar ratio) nanoparticles.
アスコルビン酸誘導体を用いた新規薬物含有ナノ微粒子製剤の開発
後は、ナノ微粒子形成に及ぼす組成の影響や得られたナノ 微粒子の構造について検討していく予定である。
なお、本研究成果の詳細は参考文献１に発表した。
（参考文献）
１） Moribe K., Maruyama S., Inoue Y., Suzuki T., Fukami T., Tomono K., Higashi K., Tozuka Y., Yamamoto K., Ascorbyl dipalmitate/PEG-lipid nanoparticles as a novel carrier for hydrophobic drugs. Int. J. Pharm.,387, 236-243 (2010).
２） Tanaka, H., Yamamoto, R., Pharmaceutical studies on ascorbic acid derivatives. Yakugakuzasshi 86, 376–383 (1996).
３） Spiclin, P., Gǎsperlin, M., Kmetec, V., Stability of ascorbyl palmitate in topical microemulsions. Int. J.
Pharm. 222, 271–279 (2001).
４） Gopinath, D., Ravi, D., Rao, B.R., Apte, S.S., Renuka, D., Rambhau, D., Ascorbyl palmitate vesicles (Aspasomes): formation, characterization and applications. Int. J. Pharm. 271, 95–113 (2004).
５） Inoue, Y., Yoshimura, S., Tozuka, Y., Moribe, K., Kumamoto, T., Ishikawa, T., Yamamoto, K., Application of ascorbic acid 2-glucoside as a solubilizing agent for clarithromycin: solubilization and nanoparticle formation. Int. J. Pharm. 331, 38–45 (2007).
６） Moribe, K., Tanaka, E., Maruyama, K., Iwatsuru, M., Enhanced encapsulation of amphotericin B into liposomes by complex formation with polyethylene glycol derivatives. Pharm. Res. 15, 1737–1742 (1998).
Table 2 Mean particle size and zeta-potential of AmB/ASC-DP/DSPE-PEG nanoparticles. a)
Fig.2 Plasma concentration of AmB after mice were intravenously administered AmB/ASC-DP/DSPE-PEG nanoparticles or Fungizone at a dose of 1.0 mg/kg. Each point represents the mean±SD (n = 3–5).
Coenzyme Q (CoQ) is a well-known electron transporter in the mitochondrial respiratory chain. Furthermore, ubiquinol (UQH2)—a reduced form of ubiquinone (UQ)—has been shown to act as a radical-scavenging antioxidant. Some studies have reported the beneficial effect of CoQ addition to cultured cells; however, the cellular uptake and distribution of CoQ have not been elucidated. Our recent study suggests that the added UQ10 as well as UQ10H2 mainly localized in the mitochondrial fraction, which is similar to the localization of endogenous CoQ but different from that of aT. These results suggest a certain system which accumulates CoQ preferentially in mitochondria. Benzoquinone ring of CoQ suggests a redox function, while the isoprenic side chain mediates the arrangement of CoQ in the lipid core of biomembranes; however, detail molecular mechanisms of accumulating system of CoQ in mitochondria are still unknown. In the present study, we examined the cellular distribution of CoQ with different isoprenic side chain. At first, we developed the measurement system of short chain homolog of CoQ using HPLC system. Now we examined the cellular uptake and distribution of short chain homolog of CoQ.
Significance of translocation of coenzyme Q10 to mitochondria in its whitening and anti-aging effects
Yoshiro Saito
Faculty of Life and Medical Sciences, Doshisha University
１．緒 言
コエンザイムQ（以下CoQ）は、ATP合成に必須の分子 であり、酸化型のユビキノール（UQ）と、その還元型であ るユビキノン（UQH2）が存在する1）。さらに、UQH2は活 性酸素を消去する抗酸化作用を持つことが知られている2）。 CoQのベンゾキノン環が酸化還元反応を担い、イソプレ ン側鎖が生体膜内での分布に関与すると考えられている。
ヒトでは、イソプレン側鎖が10残基連なっているCoQ10 が主に存在し、ラットなどのげっ歯類ではCoQ9が存在す る。CoQ10は、生体内で合成される抗酸化物質の一つで あり、主にミトコンドリアで生合成される3）。実際、ミト コンドリアでの含量が他の細胞内小器官に比べて多い。
CoQ10の生体内含量が加齢と共に減少することなどから、
サプリメントとしての摂取が推奨されている。また化粧品 にも多数含まれており、美肌効果や肌の若返り作用、抗酸 化作用などが期待されている。しかしながら、CoQ10の 生理機能およびそのメカニズムについては、不明な点が多 い。特に細胞内分布・細胞内小器官への移行メカニズムに ついては明らかになっていなかった。
筆者らは、これまで神経細胞のモデルであるPC12細胞 を用いて、CoQ10の生理機能・抗酸化作用について検討 してきた。細胞外から添加したCoQ10の細胞内分布を内 在性のCoQ（ラット由来のPC12細胞の場合、CoQ9を生合
成する）と比較した結果、両者が類似の細胞内分布を示し、
ミトコンドリア画分に多く含まれることを見いだした4）。 この結果から、細胞外から添加したCoQ10が未知のメカ ニズムによりミトコンドリアに選択的に蓄積する可能性が 考えられた。
本研究では、側鎖構造の異なるCoQを用いて検討を行 い、ミトコンドリア移行に重要な化学構造を同定し、コス メトロジーの分野において期待されるCoQ10の機能発現 に重要な化学構造を提示することを目的としている。
２．実 験 2. 1. 細胞培養
ラット褐色細胞腫PC12細胞（以下PC12細胞）は、10％
非働化ウシ胎児血清および5％非働化ウマ血清を含む DMEM/F12 Mediumを用いて培養した。短鎖CoQ（エタ ノール溶液）を終濃度10
mM添加し、一定時間培養した細
胞を各種実験に供した。実験に供した短鎖CoQ（CoQ4お よびCoQ 7）は、神戸学院大学 薬学部 岡本教授から供 与された。2. 2. 細胞分画
培養した細胞を回収して洗浄後、ホモジナイズバッファー
（0.25M sucrose, 0.1mM EDTA, 0.7mM 2-mercaptoethanolを 含む50mM Tris-HCl, pH 7.4）に細胞を懸濁し、窒素破砕 した。破砕後、500gで10分間、5000gで10分間、105,000 g で１時間それぞれ遠心し、沈殿に核、ミトコンドリア、細 胞膜を、上清に細胞質画分を得た。得られた各画分につい て、BCA protein assay kit（Pierce社）を用い、ウシ血清 アルブミンを標準物質としてタンパク量を測定した。さら に、 各 画 分 に つ い て そ れ ぞ れ の マ ー カ ー 酵 素 で あ る cytochrome c oxidase （ミトコンドリアマーカー）、NADPH-同志社大学生命科学部