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ケラチンフィル

ケラチンフィル

ケラチンフィル

ダメ ジ評

ヘアダメ ジ評

ヘアダメージ評

アダメ ジ評

2013年

2013年

年

ルムを利用した

ルムを利用した

ルムを利用した

評価

新技術

評価の新技術

評価の新技術

評価の新技術

年度版

年度版

年度版

毛髪ケラチンフィルムとは

毛髪から高濃度に抽出した毛髪タンパク質を

シャーレ内でフィルム状に自己集合させたもの

詳しくは、DVDをご覧ください

毛髪ケラチンフィルムの構成

毛髪の損傷や感触を簡便で高精度に検出・評価可能な評価デバイスの提案

外観：淡ベージュ色/不透明

表面形状（SEM観察）

微細粒子とフィラメント

で構成

毛髪の約80％を構成するコルテックスタンパク質の

ケラチンとケラチン結合タンパク質（KAPs）から構成

☆毛髪研究の問題点を解決

ケラチン

フィルム

毛髪

アスパラギン酸

5.3

4.9

グルタミン酸

12.4

11.4

チロシン

2.4

2.0

リシン

1.9

2.7

アルギニン

7.2

5.8

1/2システイン

16.5

17.5

セリン

10.5

11.7

トレオニン

8.1

6.0

アラニン

4.0

4.6

ロイシン

6.2

5.8

フェニルアラニン

1.6

2.2

バリン

5.6

5.8

イソロイシン

2.7

2.6

グリシン

5.5

6.4

プロリン

8.7

8.4

ヒドロキシプロリン

0

0

ヒスチジン

0.9

0.9

メチオニン

0.4

0.6

アミノ酸組成（アミノ酸分析）

ケラチン

ケラチン結合

タンパク質

（KAPs）

構成タンパク質

（電気泳動）

○日常紫外線曝露による毛髪タンパク質の酸化

○ブリーチによるシステイン酸生成の検出

○パーマによるタンパク質流出量の検出

○流出タンパク質の特定

○インバス商品の吸着の評価

１ロット３００枚程度作成可能

研究用途の毛髪代替品としての活用

手法

官能基の検出：SH基、カルボニル基、

システイン酸

タンパク解析：電気泳動、アミノ酸分析

タンパク質量、質量変化

物性評価：表面摩擦

形態：SEM観察、EDS分析、光透過性

色と外観変化

☆原料・薬剤のスクリーニング

☆製品の有用性測定

☆毛髪の基礎研究

・ケラチンフィルム販売

（カスタマイズ可能）

・評価の受託サービス

・毛髪抽出画分の提供

提供実績： １７社

毛髪研究とヘアダメージ研究の問題点を解決

・熱

・シャンプー

・コンディショナー

・トリートメント

ケミカル処理

紫外線

（UV）

① 複数の毛髪由来（個体差・ダメージ履歴を均一化）

② 大量に作製可能（データ精度向上）

③ タンパク質の再抽出可能（生化学的な実験が可能）

簡便で高精度な評価で、研究生産性が飛躍的に向上

活用方法

評価事例

5千倍

5万倍

☆毛髪研究の問題点を解決

☆各種ヘアダメージの分析に適用

毛髪代替デバイス：毛髪ケラチンフィルム

（信州大学 繊維学部 藤井研究室）

ケミカル処理への応用（パーマ）

（信州大学 繊維学部 藤井研究室）

パーマ処理によるSH含量とフィルム形態

還元剤処理

上清の分析

洗浄

酸化剤処理

洗浄

SH 基検出試薬 ＋ 吸光度

乾燥後に分析

乾燥後に分析

2

+

R - S – S - R

2,2’-dithiodipyridine

(2-PDS)

2-thiopyridone

(2-TP)

SH量の測定

パーマ処理による化学的変化

回数とSH量の変動

外観と微細構造

１

回

処

理

コントロール

１剤

１剤 + ２剤

２剤

３

回

処

理

・ 透明性、立体構造、ＳＨ含量が可逆的に変化

・ 繰り返し生じる可逆的な変化

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

W

e

ig

h

t

(m

g)

コントロール

１剤

１ + ２剤

２剤

質量変化

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

So

lu

bil

iz

e

d

pro

te

in

(m

g/

ml

)

5

10 15 20

1 12 24 48 72

(min) (h)

フィルム

毛髪試料

0

銀染色

毛髪

７２ h

毛髪タンパク質

KAPｓ

ケラチン

CBB染色

チオグリコール酸溶出と電気泳動

Extraction time

0

100

200

300

400

500

600

700

800

SH

量

(n

mo

l/

mg

)

Control

1剤

1＋2剤

1剤

1＋2剤

1剤

1＋2剤

１ 回

２ 回

３ 回

フィルム

毛髪

還元剤濃度とSH量、質量、透明性の関係

パーマ処理が引き起こす様々な応答性の分析が可能

透明性

0

200

400

600

800

1000

0

10

20

30

40

50

0

20

40

60

80

100

質量

SH 量

減少量

(m

g)

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0

透過率

(%

T

)

SH

量

(n

mo

l/

mg

)

パーマ１剤 (%)

+

２ R - S Ｈ

パーマ処理

N

_{S S}

N

S

NH

フィルム

１０ min

CBB染色

日常紫外線によるダメージの定量化

（信州大学 繊維学部 藤井研究室）

30分

120分

240分

照射

部位

遮蔽

部位

紫外線吸収剤のスぺクトルと評価

ソーラーシミュレーター照射

15 mW/cm

2

_：

_{真夏屋外の約３倍}

試験品は

均一に塗布

試験溶液

石英板

プレート

ケラチンフィルム

アルミホイル

カルボニル化

カルボニル化の検出

（485/490nm 励起光、520/538nm 蛍光）

5-FTSC染色→洗浄・乾燥→観察/測定

蛍光顕微鏡：可視化

プレートリーダー：数値化

Fluorescein-5-thiosemi-carbazide (5-FTSC)

紫外線

遮蔽部

照射部

43.51 53.33 78.27 264.7 291.0 292.6 299.3 37.93 37.99 40.23 49.72 75.49 259.6 279.5 286.2 292.8 298.8 303.2 36.85 36.57 36.67 38.76 45.22 71.98 255.3 271.0 277.9 278.2 289.0 295.0 301.7 36.00 36.03 35.16 36.57 38.56 44.73 64.04 250.0 264.9 272.2 275.9 281.7 287.6 299.3 305.3 36.77 35.05 34.23 33.85 35.38 35.97 44.36 61.44 243.7 258.3 265.8 271.7 279.2 282.5 293.1 298.4 317.3 35.32 34.43 34.20 33.69 35.14 36.42 44.97 59.61 240.2 261.5 265.5 270.2 273.4 276.7 288.3 295.4 301.7 36.47 34.91 34.50 33.83 34.76 34.97 36.26 43.94 63.81 242.3 264.2 269.8 269.8 272.4 275.0 287.9 291.7 298.5 324.1 35.53 34.31 33.96 34.10 34.64 34.08 35.14 42.76 58.49 237.8 263.7 264.8 269.0 271.0 273.8 282.9 290.5 302.2 306.1 34.78 33.26 33.66 33.13 33.89 33.59 34.02 41.68 57.73 236.1 262.2 264.8 265.4 270.1 271.3 277.7 284.2 293.6 301.0 35.15 33.41 33.96 33.84 33.55 33.88 33.39 40.00 54.74 229.6 257.0 265.7 265.8 270.0 269.5 274.2 280.7 292.2 298.0 35.99 34.50 33.95 34.94 34.15 33.85 33.89 40.45 54.43 221.6 257.4 266.1 266.1 270.3 269.9 274.4 278.3 289.6 290.4 37.38 34.99 34.01 35.36 34.34 34.24 35.65 41.57 55.23 216.2 250.8 263.2 264.1 271.4 271.7 274.8 279.7 284.0 296.2 38.79 36.26 34.60 35.59 35.41 34.53 36.68 42.13 55.76 219.7 252.0 261.2 263.1 272.3 269.9 272.5 277.5 275.4 294.4 38.11 35.93 35.28 36.08 36.79 36.94 41.95 58.58 204.6 248.9 256.1 265.3 271.1 270.0 271.6 274.9 276.1 41.20 38.52 36.24 36.62 38.08 38.55 41.66 56.49 201.2 244.5 260.1 264.3 266.2 270.3 271.8 269.9 283.1 41.23 38.37 36.84 37.31 38.96 41.71 53.57 165.9 245.5 259.4 263.1 269.3 270.2 271.4 281.9 42.25 40.03 38.91 39.19 40.77 50.71 145.3 248.6 266.0 270.7 274.5 273.8 276.2 43.60 41.26 41.49 42.28 51.67 133.3 259.1 273.8 272.3 275.7 272.4 45.89 46.72 56.96 122.0 270.5 275.1 272.7

遮蔽部

照射部

0.0

0.5

1.0

1.5

260

280

300

320

340

360

380

400

波長 (nm)

蛍

光

強

度

蛍

光

強

度

吸

光

度

紫外線によるカルボ二ル形成の定量化

0.002%

0.001%

0

50

100

150

200

250

Ａ

Ｂ

Ｃ

Ｄ

カ

ル

ボ

二

ル

形

成

(a.u.)

0

50

100

150

200

250

0.005 0.01 0.05

0.1

0.5

ベンゾフェノン-3 (%)

市販サンスクリーン

基剤に加えて

肌

用サンスクリーンの評価も可能

CO

HO

OCH

₃

ベンゾフェノン-３

_{照射時間 ：１時間}

製剤の評価

0

50

100

150

200

10

30

60

120

240

遮蔽

照射

R

2

= 0.97

0

100

200

300

400

500

20

40

60

90

R

2

_{= 0.99}

照射時間 （min）

日常紫外線に対応した、高感度なダメージ定量法を確立

UVA

UVB

UVC

未

塗

布

未

塗

布

（ブロードスペクトラム-タイプ）

(a.u.)

(a.u.)

0

ケミカル処理への応用（ブリーチ・ヘアカラー）

（信州大学 繊維学部 藤井研究室）

ヘアカラー処理における色調の確認

ブリーチ処理におけるフィルムの酸化状態の確認

着色および退色の測定ができ、「髪に優しい

水

」の評価も可能

高感度にシステイン酸を検出可能

カルボニル化の確認

（蛍光染色とイムノブロット法）

Control

1% H

2

O

2

Bleach

システイン酸生成 FT-IR（ATR）

ケラチン、KAPsのカルボニル化を確認

1 Hair protein solution

2 Control

3 1% H

2

O

2

4 Bleach

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

950

1000

1050

1100

Wavenumber (cm

-1

₎

A

bs

or

ba

n

c

e

ケラチン

KAPs

染色前

ライト

ブラウン

レッド

ラベンダー

光照射による退色 (ライトブラウン）

発色特性の確認

１

2 3 4 1 2 3 4

タンパク染色

免疫染色

ダーク

ブラウン

Control

H

2

O

2

Bleach

⊿

E

照射前

照射後

照射時間 （h）

0

5

10

15

20

25

30

35

0

5

10

15

照射裏面

照射表面

未染色

照射表面

照射裏面

洗浄による退色（ライトブラウン）

10

15

20

25

30

35

0

1

2

3

蒸留水

水道水

浸水時間 (h)

⊿

E

0

～

～

蒸留水

洗浄後

水道水

洗浄後

熱の影響・ヘアケア商品の評価

（信州大学 繊維学部 藤井研究室）

ヘアアイロンなどによるダメージ評価

摩擦感テスター(KES-SE-U)

（カトーテック社製）

吸着により摩擦係数が変化（KESによる分析）

発展性：洗浄（水洗）中の摩擦係数も計測可能

ケラチンフィルムに成分が吸着 （EDSによる分析）

加熱温度と外観および色調の変化

Control

〜

150℃

〜

200℃

色差計

シャンプー＋水

白髪と類似した変化

フィルムはより均一に変化し、計測が容易

ヘアケア商品の仕上がり感評価

シャンプーのシリコン吸着評価

シャンプー

処理

コンディショナー処理

EDS 観察

摩擦計測

（下図）

元素

Ｃ

Ｏ

Ｓ

Ｓｉ

処理

75.0

15.0

7.8

2.2

未処理

80.5

12.5

7.0

N.D.

質量％

５μm

SEM像

Si のマッピング像

均一に分布し、製品により吸着量は異なる

Ｓｉ 含有製品で処理

0

2

4

6

8

10

12

14

80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

⊿

E

加熱温度 (℃)

ケラチンフィルム

製品 Ａ

0

1

2

3

製品 B

製品 C

製品 D

平

均

摩

擦

係

数

(ＭＩＵ)

ケラチンフィルム

毛髪委託研究とセルフリサイクル

（信州大学 繊維学部 藤井研究室）

将来の展開：セルフリサイクル

（since 2002）

KAPs高含有ケラチンフィルムにも成功

定義：動物や他者を使わず、本人由来の生体物質（組織・成分）

を用いた加工品の創出と適用

目的：高い適合性を有する健康～医療面の製品をつくり、心身

の健康美を保つライフスタイルに貢献

試料の入手と毛髪ダメージ評価の受託研究

KAPs

ケラチン

電気泳動スキーム、アミノ酸分析

セルフリサイクル

切って、捨てるのが当たり前だった髪の毛。これを利用できないか？この発

想の転換からセルフリサイクルは生まれました。このフィルムは、絹と毛髪か

ら抽出したタンパク質が原料で、人工皮膚への応用が期待されています。自

身の体の一部を原料にするため、生体適合性が高く、安心して使えます。

定義、目的、概念図

日本科学未来館での展示

ケラチン

画分

KAPs

画分

フィラメント

マトリックス

毛髪/羊毛

信大法溶液

KAPs/

信大法溶液

KAPs 画分

(-) KAPs 残渣

信大法溶液

ケラチン画分

KAPs/ケラチン

KAPs

ケラチン

アスパラギン酸

2.4

7.9

グルタミン酸

8.5

15.8

チロシン

1.9

2.8

リシン

0.6

2.4

アルギニン

6.2

7.5

1/2システイン

23.9

9.3

セリン

12.5

9.3

トレオニン

10.4

5.9

アラニン

2.1

6.2

ロイシン

3.0

9.2

フェニアルアラニン

1.3

2.0

バリン

5.2

6.1

イソロイシン

1.7

3.6

グリシン

6.1

5.4

プロリン

12.7

5.4

ヒドロキシプロリン

0

0

ヒスチジン

1.0

0.9

メチオニン

0.3

0.6

お問合せ先：株式会社信州ＴＬＯ 〒386-8567 長野県上田市常田３-１５-１ 信州大学繊維学部内

Tel：0268-25-5181 Fax：0268-25-5188 E-mail：[email protected]

★試料の費用：

ケラチンフィルムは、スタンダード（ポリスチレンシャーレΦ35mm 内） で1枚2,000円（税別）です。

ガラスや金属シャーレの場合は別途ご相談となります。

毛髪および羊毛タンパク質類については別途ご相談となります。

★受託試験の費用：

ケラチンフィルム（スタンダード） 20枚あたり12万円～（税別）を基本とし、詳細は打合せ後に決定します。

なお、ケラチンフィルムは別途ご購入となります。

KAPsとその分離技術の確立と応用

【お問合せ先】

【お問合せ先】

【お問合せ先】

転グ

プ

株式会社信州ＴＬＯ 技術移転グループ

株式会社信州ＴＬＯ 技術移転グル プ

〒386 8567 長野県上田市常田３ １５ １

〒386-8567 長野県上田市常田３-１５-１

Tel：0268-25-5181

Fax：0268-25-51

Tel：0268 25 5181

Fax：0268 25 51

本技術のご紹介 http://www shins

本技術のご紹介 http://www.shins

１ 信州大学繊維学部内

１ 信州大学繊維学部内

88

E-mail：[email protected]

88

E mail：info@shinshu tlo.co.jp

shu-tlo co jp/topics/log/eid114 html

shu tlo.co.jp/topics/log/eid114.html