リポソームと化粧品~その効果と未来~

リポソーム(Liposome)とは何か?

まず、私たちの細胞を包む細胞膜と同じ構造を持つ人工的に作られたカプセルとお考え下さい。
すなわち、リポソーム(Liposome)とは私たちの体内にある物質でも器官でも組織でもありません。

何故こんなことを言うかと申しますと、細胞内の構成器官には、「リポソーム(Ribosome)」「リソゾーム(Lysosome)」というよく似た名前の器官がありますから、これと混同しないようにしなければならないからなんです。

細胞構造001

以降で分かりやすく説明させていただきますが、私たちの一つ一つの細胞は、レシチンというリン脂質によって形成された細胞膜に包まれています。

細胞膜の中には、細胞核やエネルギー産生工場であるミトコンドリアやゴルジ体などの様々な器官が収まっています。

左図で、リポソーム(Ribosome)やリソゾーム(Lysosome)」が含まれていることが分かりますね。

ともかくも、リポソーム(Liposome)は細胞膜と同じ構造を持っているリン脂質製の人工膜と認識されておかれてください。

細胞内の各器官がどのような役割を果たしているのかは、本ページの主意ではありませんので割愛させていただきますが、ダイエットや健康にご興味がある方には、「ミトコンドリアがエネルギー生産工場である」ことだけは今覚えておかれて、今後勉強されていくと大変面白いかと思います。

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脂肪滴001

さて、リン脂質を分かりやすくイメージするために、きっとあなたも興味のあるだろう体内の脂肪細胞にある中性脂肪滴の構造で説明していきますね。

あなたのダイエットの敵である中性脂肪は、右図のような構造をしてあなたの体内の脂肪細胞に貯蔵されています。

すなわち、中性脂肪は周囲をリン脂質によって囲まれた形で蓄えられています。

実際には、タンパクがリン脂質にへばりついたり突き刺さったりしていますが、これは省略しています。

リン脂質はご覧のように、親水性(水になじみやすい性質)をもった分子と疎水性(親油性:油になじみやすい性質)を持ったアルキル基の一種である脂肪酸分子が結合してできた物質で、両親媒性物質と呼ばれます。

そして、両親媒性物質が会合し、球殻状あるいは層状に分布した構造をミセル(micelle)構造と呼びます。

何か難しいことのように思われますが、実は、溶媒中で一定のリン脂質が集まると(一定の濃度に達すると)自然にミセルになっていくんですね。

その現象を見て初めて、先人たちは力学的にも電気力学的にも最も安定した配列がミセル構造であり、後述しますベシクル構造だったんだということを考察したのでしょう。
(一般的には球殻状の配置ですが、リン脂質の濃度を上げると棒状などの配置を取るようです)

この自然の性質こそに、細胞膜が形成されていった所以を見ることができます。
また、後述の「リポソーム化」という技術も、ノウハウはあるだろうとはいえ、この自然の物性を利用したものだと言えますね。


さて、リン脂質は、図のように、軸が2本ある双子マッチ棒のような形でよく表現されます。
頭部は親水性を持つリン酸分子、軸に相当する尾部が疎水性(親油性)を持つアルキル基分子を表します。

双子と言ったのは、アルキル基が2鎖あることに対応しています。
後述する界面活性剤は、ほとんどが1鎖で、同じようにミセル構造を取ります。

実は、アルキル基が2鎖の場合はミセル構造よりも後述するベシクル構造を取りやすいようですから、中性脂肪滴が貯蔵という目的に相応しいミセル構造を取っていることは興味深いことです。

さて、もう少し詳しく見ると、親水性を持つ頭部はコリンという物質とリン酸、疎水性を持った尾部のアルキル基は脂肪酸から構成され、実際には、この間にグリセリンで出来た骨格部があります。

脂肪滴の膜では、各リン脂質は外側に頭部の親水性分子、内側に尾部の疎水性脂肪酸分子の向きで球殻状に配列されて膜を形成しています。

このリン脂質は、尾部の比率が大きいため全体としては、水に溶けず油に溶ける性質を示します。
まさに水中で油を包み込んで運ぶカプセルに相応しい配列になっているわけですね。

脂肪細胞の脂肪滴は、組織の細胞とは違って、細胞のかなりの体積を占有しています。
肥満になってくるのは、溜め込まなければならない脂肪が多くて、脂肪滴がどんどん大きくなり、脂肪細胞自体が肥大していくからなんですね。

そして、もうこれ以上大きくなれないよということになれば、今度は作戦を変更して、脂肪細胞の数を増やしていくんです。くれぐれも脂肪を溜め込まないようにご注意くださいね。


中性脂肪滴の例でリン脂質の感覚は概略掴めていただけましたでしょうか?

さて、ミセル構造の代表的なものと言えば、化粧品を選定する上で悩みの種である界面活性剤というやつなんですね。
って言うか、両親媒性物質は界面活性剤なんですね。
だから、リン脂質も界面活性剤なんです。

実は、脂肪滴の膜を成すリン脂質のアルキル基(この場合脂肪酸)は2鎖(双子マッチ棒)だったのですが、 ほとんどの界面活性剤は、これが1鎖(マッチ棒)なんです。(2鎖も存在します)

水と油を混ぜると完全に分離した状態で安定しますよね。

油滴ミセル001

(a)

ここに両親媒性物質である界面活性剤を添加すると、疎水性の尾部は水から逃げて油側に居たいと思い、親水性の頭部は油から逃げて水側に居たいと思いますから、その通りの姿勢で、界面(水と油の境界面)に一列に並びます。
このように、界面活性剤は界面に吸着することが大きな特徴なんですね。

(b)

しかし、界面が満員状態になってしまうと(飽和)、界面活性剤は疎水部が水にはじかれながら仕方なく漂うしかありません。

(c)

さらに界面活性剤を添加すると、あぶれた界面活性剤は、油を吸着した疎水性の尾部同士がお互いに集まることによって水とは隔離された空間を作ってしまうわけですね。
その姿が球殻状に会合した形状になるということは、意外と直感的に予測できることではないでしょうかね。

その他、私たちが食事で摂った脂肪分は、腸管で脂肪酸とグリセリンに分解されたあと、このミセル構造で上皮細胞に運ばれ、再び中性脂肪に合成されてリポタンパクの形で全身に運ばるといった代謝をしていくことも付け加えておきますね。


さて、一方、細胞膜のリン脂質はどうなっているかというと、

細胞膜002

まず、脂肪滴膜のような一重構造(一重膜)ではなく、二重構造(二重膜)になっているんですね。
これを「(リン)脂質二分子膜(構造)」と呼びます。

脂肪滴の膜と同様、外側に頭部の親水性分子、内側に尾部の疎水性脂肪酸分子の球殻状の並びの中心側に、さらに、これに向き合う形でリン脂質が逆向きに配列された層が形成されています。

そして、リン脂質2分子膜構造全体としては疎水性を呈しますから、細胞外マトリクスの環境下で、細胞の単位を崩すことなく存在し得るということです。

[注記1]

左図は、細胞膜の構造を分かりやすくするために不均等に膜厚を分厚く書いています。また、脂肪滴と同様、こちらも実際にはタンパクがリン脂質にへばりついたり突き刺さったりしています。

[注記2]

リン脂質自体は溶媒の中にあるわけですから、固体分子のように身動きが取れないわけではなく、横に行ったり中心方向に出たり入ったりフラフラしています。
すなわち、流動性があるというイメージを付加しておいてくださいね。

如何ですか?
膜の内部、すなわち細胞の内部は親水性物質を保持できるプールとなり、リン脂質の二重層の間、すなわち細胞膜の中では疎水性(親油性)物質を保持できる仕組みが出来上がっていますね。

リン脂質2分子膜の内部には、たんぱく質・糖たんぱく質・糖脂質・コレステロールが含まれ、たんぱく質のようにこの中を自由に流動できるもの(リン脂質自体も流動性があります)とコレステロールのように膜を硬化させるものとのバランスが細胞膜の機能の基になっているんです。

コレステロールの増加がよくないと言われるのは、細胞膜の硬化を促進し新陳代謝を衰えさせるからなんですね。

また、皮膚細胞で言えば、たんぱく質やリン脂質の流動性が低下すると、栄養を取り込む能力が衰え、コラーゲンやエラスチン・ヒアルロン酸の再生と新生の機能が悪くなります。
皮膚が老化するというのは、こういった事情なんですね。


さて、リポソームはこのリン脂質2分子膜構造の細胞膜に似せて、リン脂質の一種であるレシチンで人工的に作られた細胞膜様の小胞体カプセルのことなんです。

人工的にではなく天然由来で出来た小胞体カプセルは「べシクル」と呼ばれ、リポソームとは区別されますが、一般的には同じ意味で使われることも多いようです。

「リポソーム化」あるいは「ベシクル化」なんてことが出来るの?
それが、先ほども申し上げたように、一定の条件を整えてやれば自然に出来るんですよね。
もちろん、製造技術にも、それなりに難しさが付き物であることは言うまでもありませんが・・・。

このリポソームは医療における治療薬の投与や化粧品における美容成分の浸透において、有用成分を届けるためのカプセルとして利用されているのです。
(「カプセル薬だ」と言う時の「カプセル」とは違うことは、ここまででお分かりいただけますね。)

リポソームがどのような役割を果たしているのかの具体的イメージは下記のようになります。

リポソーム001

投与されたリポソームは細胞にアクセスして細胞膜に融合し、その際に、内容物が細胞内に取り込まれるわけです。

有用成分を成分のまま運ぶ。
それが役目ということです。

そのメリットは、

  • 細胞膜と同じリン脂質で作られているので、肌になじみやすくマイルド
  • リポソームの環状の微細小胞の直径が非常に微細であるため、肌のすみずみまで十分に密着する

といったことが挙げられます。

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