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クリスタルバイオレット（またはゲンチアナバイオレット）は、メチルバイオレット10Bまたはヘキサメチルパラロザニリンクロリドとも呼ばれ、組織染色やグラム染色法による細菌分類に用いられるトリアリールメタン系の色素です。クリスタルバイオレットは抗菌作用、抗真菌作用、駆虫作用を持ち、かつては局所用消毒剤として重要視されていました。現在では、より現代的な医薬品の登場により、医療用途はほぼ廃れていますが、世界保健機関（WHO）の医薬品リストには依然として掲載されています。
ゲンチアナバイオレットという名称は、かつてメチルパラロザニリン染料（メチルバイオレット）の混合物を指すのに使われていましたが、現在ではクリスタルバイオレットの同義語とみなされています。この名称は、リンドウ科の植物の花びらの色に似ていることから付けられたもので、リンドウやスミレから作られているわけではありません。
クリスタルバイオレットを調製するには、いくつかの可能な経路が利用できます。[ 3 ] [ 4 ]ドイツの化学者ケルンとカロによって開発された元の手順では、ジメチルアニリンとホスゲンを反応させて、中間体として4,4′-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(ミヒラーのケトン)を得ました。[ 5 ]これをオキシ塩化リンと塩酸の存在下でさらにジメチルアニリンと反応させました。[ 6 ]
この染料は、ホルムアルデヒドとジメチルアニリンの縮合によってロイコ染料として調製することもできる。[ 3 ] [ 4 ] [ 7 ]
第二に、この無色の化合物は酸化されて有色の陽イオン形態になる（以下、酸素による酸化と表記するが、典型的な酸化剤は二酸化マンガン、MnO 2である）。
水に溶かすと、この染料は青紫色になり、吸収極大は590 nm、消光係数は87,000 M −1 cm −1です。[ 8 ]染料の色は溶液の酸性度に依存します。pHが+1.0の場合、染料は緑色で、吸収極大は420 nmと620 nmですが、強酸性溶液（pH −1.0）では、染料は黄色で、吸収極大は420 nmです。
異なる色は、色素分子の異なる電荷状態の結果です。黄色の形態では、3 つの窒素原子すべてが正電荷を持ち、そのうち 2 つがプロトン化されています。一方、緑色は、2 つの窒素原子が正電荷を持つ色素の形態に対応します。中性 pH では、余分なプロトンは両方とも溶液中に失われ、1 つの窒素原子のみが正電荷を持ちます。2つのプロトンの損失のp Kaは、約 1.15 と 1.8 です。 [ 8 ]
アルカリ溶液中では、求核性の水酸化物イオンが求電子性の中心炭素を攻撃し、無色のトリフェニルメタノール（カルビノール）型の染料を生成する。非常に酸性の条件下でも、窒素原子上の正電荷によって中心炭素の求電子性が高まり、水分子による求核攻撃が可能になるため、トリフェニルメタノールが生成される。この作用により、黄色がわずかに退色する。
クリスタルバイオレットは、例えばシリカゲルなどの湿度指示薬として使用され、乾燥時はオレンジ色で、水分量が増えるにつれて緑色から紫色へと変化します。[ 9 ]
クリスタルバイオレットは、繊維や紙の染料として使用され、印刷、ボールペン、インクジェットプリンター用の紺色と黒色のインクの成分です。歴史的には、ヘクトグラフやディットー機などの初期の複写機で最も一般的に使用されていた染料でした。[ 10 ]肥料、不凍液、洗剤、皮革などのさまざまな製品の着色に使用されることもあります。金属加工で部品をマーキングするために使用されるマーキングブルーは、メチルアルコール、シェラック、ゲンチアナバイオレットで構成されています。 [ 11 ]
DNAゲル電気泳動を行う際、クリスタルバイオレットは、臭化エチジウムなどの蛍光性インターカレーション色素の代替として、毒性のないDNA染色剤として使用できます。この方法で使用する場合、アガロースゲルに組み込むか、電気泳動プロセスが終了した後に適用することができます。10 ppmの濃度で使用し、電気泳動後にゲルを30分間染色すると、16 ngのDNAという微量でも検出できます。メチルオレンジの対比染色剤とより複雑な染色方法を使用することで、感度をさらに向上させて8 ngのDNAまで検出できます。[ 12 ]クリスタルバイオレットを蛍光染色剤の代替として使用する場合、紫外線照射は不要です。このため、クリスタルバイオレットは、 in vitroでDNAクローニングを行う際に、UVによるDNA破壊を回避する手段として人気があります。
クリスタルバイオレットは、 SDS-PAGEで分離されたタンパク質の染色において、クマシーブリリアントブルー（CBB）の代替として使用でき、CBBと比較して5倍の感度向上を示すと報告されている。[ 13 ]
この染料は組織学的染色剤として、特に細菌の分類のためのグラム染色に用いられる。[ 14 ]
生物医学研究では、クリスタルバイオレットは接着細胞の核を染色するために使用できます。[ 15 ]この用途では、クリスタルバイオレットはインターカレーション色素として機能し、細胞数に比例するDNAの定量化を可能にします。
クリスタルバイオレットは、光学顕微鏡切片の作製における組織染色剤としても使用されます。[ 16 ]実験室では、ほとんどの細胞は無色であるため、組織培養で増殖した細胞を保存し、容易に観察できるようにするために、クリスタルバイオレットとホルマリンを含む溶液が同時に固定および染色されることがよくあります。
また、実験用マウスに識別マークを付ける安価な方法として使われることもあります。実験用マウスの多くの系統はアルビノなので、紫色は数週間毛皮に残ります。 [ 17 ]
法医学では、クリスタルバイオレットは指紋の現像に使用されます。生きた人間の皮膚から指紋の痕跡を現像することができます。[ 18 ]
ゲンチアナバイオレットには、抗菌作用、抗真菌作用、駆虫作用、抗トリパノソーマ作用、抗血管新生作用、抗腫瘍作用があります。[ 19 ] [ 20 ]これらの特性のために、特に歯科治療において医療に用いられており、「ピオクタニン」とも呼ばれています。[ 21 ]一般的には、以下の用途に使用されます。
資源が限られた環境では、ゲンチアナバイオレットは、火傷の治療[ 22 ] 、新生児期の臍帯断端の炎症（臍炎）の治療[ 23 ] 、 HIV感染患者の口腔カンジダ症の治療[ 24 ]、麻疹にかかった子供の口内潰瘍の治療[ 25 ]に使用されます。
クリスタルバイオレットは、 1861年にシャルル・ラウスによって初めて合成された染料であるメチルバイオレットの成分の1つです。 [ 27 ] 1866年から、メチルバイオレットはサン＝ドニに拠点を置くポワリエ・エ・シャパ社によって製造され、「バイオレット・ド・パリ」という名前で販売されました。これは、テトラメチル化、ペンタメチル化、およびヘキサメチル化パラロザニリンの混合物でした。[ 28 ]
クリスタルバイオレット自体は、1883年にバーゼルのBindschedler & Busch社で働いていたAlfred Kern（1850–1893）によって初めて合成されました。[ 6 ]非常に毒性の高いホスゲンを使用する困難な合成を最適化するために、KernはBASFのドイツ人化学者Heinrich Caroと共同研究を開始しました。[ 5 ] Kernはまた、ジメチルアニリンではなくジエチルアニリンから始めることで、現在CI 42600またはCI Basic violet 4として知られる密接に関連するバイオレット染料を合成できることを発見しました。 [ 29 ]
「ゲンチアナバイオレット」（ドイツ語ではGentianaviolett ）という名称は、1880 年にライプツィヒで組織学用の染色試薬の販売を専門とする会社を設立したドイツの薬剤師、ゲオルク・グリュブラーによって導入されたと考えられている。[ 30 ] [ 31 ]グリュブラーが販売したゲンチアナバイオレット染色液には、おそらくメチル化パラロザニリン色素の混合物が含まれていた。[ 32 ]この染色液は人気を博し、1884 年にハンス・クリスティアン・グラムが細菌の染色に使用した。彼はアニリン-ゲンチアナバイオレット混合物についてはパウル・エールリッヒに功績を帰している。 [ 33 ]グリュブラーのゲンチアナバイオレットは、 1875 年にヴィクトル・アンドレ・コルニルが染色液として使用したラウトのメチルバイオレットと、同一ではないにしても、非常に似ていたと思われる。[ 34 ]
ゲンチアナバイオレットという名称は組織学的染色には引き続き使用されましたが、染料および繊維産業では使用されませんでした。[ 35 ]染色の組成は定義されておらず、供給業者によって異なる混合物が使用されました。1922年、生物染色委員会は、さまざまな市販製品の適合性を調査するために、ハロルド・コンを委員長とする委員会を任命しました。 [ 30 ]コンは著書『生物染色』の中で、ゲンチアナバイオレットを「バイオレットロザニリンの不明確な混合物」と説明しています。 [ 35 ]
ドイツの眼科医ヤコブ・スティリングは、ゲンチアナバイオレットの殺菌作用を発見したとされている。[ 36 ]彼は1890年に、ゲンチアナバイオレットに似たアニリン染料の混合物と思われる「ピオクタニン」と名付けた溶液の殺菌効果に関するモノグラフを発表した。[ 37 ]彼はE.メルク社と提携し、「ピオクタニン・カエルレウム」を殺菌剤として販売した。[ 38 ]
1902年、ドリガルスキとコンラディは、クリスタルバイオレットが多くの細菌の増殖を阻害するものの、グラム陰性菌である大腸菌（Escherichia coli）とチフス菌（Salmonella typhi ）にはほとんど効果がないことを発見した。[ 39 ] 1912年、ジョン・チャーチマンは、グリュブラーのゲンチアナバイオレットが様々な菌株に及ぼす影響について、より詳細な研究を発表した。[ 40 ]彼は、グラム陽性菌（汚染されたもの）のほとんどは色素に感受性があるが、グラム陰性菌（汚染されていないもの）のほとんどは感受性がなく、この色素は殺菌剤というよりは静菌剤として作用する傾向があることを発見した。
マウスを用いたある研究では、いくつかの異なる臓器部位で用量依存的な発がん性の可能性が示された。 [ 41 ] [ 42 ]
米国食品医薬品局（ FDA）は、ゲンチアナバイオレットが動物飼料への使用において安全であることが十分な科学的データによって証明されていないと判断しました。動物飼料にゲンチアナバイオレットを使用すると、飼料が不純物混入となり、米国の連邦食品・医薬品・化粧品法に違反します。2007年6月28日、FDAは、ゲンチアナバイオレットを含む未承認の抗菌剤が中国産養殖魚介類から継続的に検出されたため、「輸入警告」を発令しました。FDAの報告書には次のように記載されています。
MG（マラカイトグリーン）と同様に、CV（クリスタルバイオレット）は水に触れると魚の組織に容易に吸収され、魚によって代謝されてロイコ体であるロイコクリスタルバイオレット（LCV）に還元されます。米国国家毒性プログラムによるいくつかの研究では、げっ歯類におけるクリスタルバイオレットの発がん性および変異原性効果が報告されています。ロイコ体はマウスに腎臓、肝臓、肺の腫瘍を誘発します。[ 43 ] [ 44 ]
2019年、カナダ保健省（HC）はゲンチアナバイオレットの安全性に関する審査を完了し、人体に直接接触すると発がん性があると判断しました。その結果、HCはヒト用および動物用医薬品メーカーと協力し、ゲンチアナバイオレットを含むすべての医薬品の販売中止と回収を実施しました。また、ゲンチアナバイオレットを含む直接投与型の医薬品をお持ちのお客様には、使用を中止し、残っているものは安全に廃棄するよう勧告しました。
カナダ保健省（HC）は、ポリウレタンフォーム製のドレッシング材に含まれるゲンチアナバイオレットが皮膚に直接接触する可能性は低いとして、ゲンチアナバイオレットを含む医療機器はカナダ市場での販売を継続できると判断した。ただし、HCは、これらのドレッシング材の使用期間を最長でも6ヶ月に制限することを推奨した。
また、乳児の口腔カンジダ症の治療のために授乳中の母親の乳首にゲンチアナバイオレット製剤を使用することも避けるよう勧告した。HCは、妊娠中または授乳中の女性にはゲンチアナバイオレットの使用を一切避けるよう勧告した。妊娠中または授乳中にゲンチアナバイオレットを使用することが安全であることを証明する十分な証拠がないからである。[ 45 ]このため、カナダの工学部では、オリエンテーション中に学生が希釈した染料溶液の入った浴槽に浸かって「紫色」に染めるこの染料の使用について再検討することになった。[ 46 ]
食品中の残留物とその評価 – 使用条件