KR101114909B1

KR101114909B1 - 피부친화성 폴리락타이드글리코라이드 나노입자의 제조방법

Info

Publication number: KR101114909B1
Application number: KR1020100011928A
Authority: KR
Inventors: 김영부; 김지희; 윤태영; 정민교; 한성식
Original assignee: 고려대학교 산학협력단; 주식회사 아이피어리스
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2012-03-06
Also published as: KR20110092484A

Abstract

본 발명은 폴리락타이드글리코라이드 나노입자를 제조하는 방법에 있어서, 지용성활성성분을 유기용제에 용해시켜 얻어지는 유기용매상과 유화제를 물과 유기용매상 혼합용액에 용해시킨 유화제 용액을 혼합교반시켜 유화제 용액 중에 지용성활성성분을 함유하는 폴리락타이드글리코라이드 용액입자가 분산된 에멀젼으로 만들고, 상기 에멀젼을 고압균질기로 균질화하여 나노입자 크기로 형성시킨 후 유기용제를 증발시켜 지용성활성성분을 함유하는 폴리락타이드글리코라이드 나노입자 용액을 얻고, 여기에 피부친화성 약제를 용매에 용해시킨 용액을 첨가한 후 교반하여 지용성활성성분을 함유하는 폴리락타이드글리코라이드 나노입자 표면에 피부친화성 약제가 피막상으로 도포되도록 한 후 이를 건조시켜 피부친화성 폴리락타이드글리코라이드 나노입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법으로 제조되는 폴리락타이드글리코라이드 나노입자는 피부화장품용 활성성분 전달제로 이용시 피부침투성이 우수하고 입자 중에 함유된 활성성분의 배출패턴을 용이하게 조절해줄 수 있는 효과가 있다.

Description

피부친화성 폴리락타이드글리코라이드 나노입자의 제조방법{preparing method of dermatropic nanoparticle of polylactide-glicolide}

본 발명은 화장품류에 함유된 생체활성성분을 피부 깊숙이 침투시키고 피부에 침투된 생체활성성분의 방출패턴을 정밀하게 조절해줄 수 있는 화장품용 생체활성성분 전달제의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 피부용 화장품류는 여러 가지 성분의 혼합물 형태로 구성되는데 지용성 생체활성성분(liposoluble-bioactive component)이 함유되는 경우가 많다. 생체활성성분으로 지용성성분이 이용되는 것은 인체피부에는 인지질(phospholipid)성분이 광범위하게 분포되어 있고 생체활성성분이 인지질층을 거쳐 모공이나 땀샘과 같은 경로를 통하여 피부에 흡수되게 되므로 지용성활성성분이 피부층으로 용이하게 흡수되게 하기 위해서는 인지질과의 친화성을 가져야 하는 경우가 있기 때문이다.

의약분야에서는 의약품의 체내흡수 후 활성물질의 방출패턴을 정밀하게 조절해주기 위해 미세캡슐 내에 약용활성물질을 수장시키거나 활성물질을 고분자물질로 코팅한 미세입자형태로 제조하여 사용하는 경우가 많이 있다.

고분자를 이용한 나노입자 제조기술은 의약, 화장품, 도료 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 특히 의약품, 화장품 분야에서의 나노입자의 응용은 제품의 효과를 지속시키거나 사이즈를 작게 하여 확산이나 침투력을 높여 고기능화, 고효율화를 위해 이용되고 있다. 입자크기가 나노미터(nanometer) 단위로 표기될 수 있는 미세입자를 나노입자(nanoparticle)라고 칭한다.

여기에 사용되는 고분자물질로서 대표적인 것은 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol:이하 PVA라 한다)이 있다. PVA는 수상에 비교적 균일하게 분산되기 쉽기 때문에 PLGA 나노파티클 제조시 유화제나 코팅제로 흔히 사용된다. 그러나 PVA의 양이 많아지면 나노파티클의 친수성이 증가하여 세포내 유입 (uptake)이 감소하게 되는 단점이 있다.

상기 PVA 이외에도 폴리락틱글리코릭애씨드가 미세캡슐(microcapsule)이나 나노입자(nanoparticle)를 제조하는 고분자 물질로 사용되기도 한다. 젖산(lactic acid)과 글리콜산(glycolic acid)의 공중합체인 폴리락틱-글리코릭애씨드 [poly(lactic-glycolic acid)]를 이 분야에서는 폴리락타이드글리코라이드 [poly(latide-glycolide)]로 호칭되기도 하며 PLGA로 약칭되고 있다.

폴리락타이드글리코라이드(이하 PLGA라 한다)는 생체 내에서 젖산과 글리콜산으로 분해되고 최종적으로 이산화탄소와 물로 배출되는 성질이 있어 미국식품의약청 (FDA)에서도 사람에 대한 임상적 사용이 허용된 물질이다.

로드(Ryde)의 미국특허 제6,375,986호(2002.4.23)에는 난용성 활성성분에 고분자 표면 안정제와 디옥틸소듐설포썩시네이트 (dioctylsodiumsulfosuccinate)를 혼합한 조성물로 나노입자를 제조하여 생체 내에서 난용성 활성성분의 분산성을 증가시키는 기술을 개시하고 있다. 자콥(Jacob)의 미국특허 제6,368,586호(2002.4.9)에는 PLGA 성분을 함유하는 고분자성의 나노입자를 제조하여 주사제 투여시 약물 전달체 또는 진단 시약에서 점막에 부착성을 증가시키는 수단으로 사용하는 방법이 개시되어 있다.

그러나 상기 기술은 PLGA를 주사제로 사용시 약물 전달제나 진단시약으로 사용하는 것으로서 화장품 소재로 피부에 적용시 피부자극을 일으키는 성분이 함유되어 있어 피부화장품 분야에 적합하지 않다.

PLGA는 의약품분야에서 약품전달제로서 유용성이 입증된 것이어서 화장품분야에서도 이의 이용방안에 대하여 관심을 갖고 있었으나 PLGA는 피부친화성이 낮고 입자크기가 커서 피부 침투경로를 통하여 피부 내측으로 잘 흡수되지가 않아 피부흡수율이 낮으며 활성성분의 방출 조절성이 낮아 피부화장품 약물전달제로 이용되지 못하고 있다.

본 발명자들은 PLGA를 피부화장품용 약물 전달제로 이용할 수 있게 하기 위해서는 PLGA의 입자를 피부층 침투가 용이하도록 더욱 세분화(細分化)하고 여기에 피부친화성을 부여할 수 있다면 PLGA도 피부화장품용 약물 전달제로 이용 가능할 것이라는 점에 착안하게 되었고, 레시틴(lecithin) 및 수첨레시틴(hydrogenated lecithin)이 여기에 적합한 피부친화성 성질을 갖고 있는 것을 알게 되었다. 레시틴은 계란이나 콩으로부터 분리되는 물질로서 포스파티딜에탄올아민 (phosphatidylethanolamine), 포스파티딜이노시톨 (phosphatidylinocitol), 포스파티딜세린 (phosphatidylserine)등의 다양한 인지질로 이루어져 있다.

특히 콩으로부터 얻은 대두레시틴은 천연유래의 안전성이 입증된 것이어서 식품이나 화장품에서 많이 사용되고 있다. 극성 머리부분과 비극성 꼬리부분으로 이루어져 계면활성제의 특성도 갖고 있기 때문에 화장품 분야에서는 천연유화제나 습윤제로 사용되고 있는 물질이다. 레시틴이 피부에서는 각질층을 이루는 구성 물질이기 때문에 각질세포 사이의 지질장벽과 친화력이 뛰어나 피부에 쉽게 침투하게 한다. 또한 레시틴은 생체막을 구성하는 주요 성분이고 세포막과 구조가 거의 유사하여 손상된 세포막을 다시 건강하게 만들 뿐만 아니라 세포막은 구조가 유사하기 때문에 세포막은 레시틴을 거부반응 없이 쉽게 받아들인다.

이런 레시틴류의 특성과 장점을 고분자로 이루어진 미세캡슐에 코팅하여 적용하면 고분자 특유의 낮은 피부침투성을 극복할 수 있을 것으로 기대하였다. PLGA 나노입자 표면에 피부와 세포에 친화적인 레시틴류를 코팅하여 피부침투력을 향상시키고 더불어 레시틴류가 손상된 각질층을 복구하는 역할까지 기대할 수 있다.

레시틴은 원래 백담황색의 왁스상 물질 또는 점조액체이지만 불안정하고 공기나 일광에 닿으면 빠르게 착색하여 불투명하게 된다. 이런 레시틴의 불안정한 성질을 지방산 조성을 변화시켜 산화안정성을 증가시킨 것이 수첨레시틴(hydrogenated lecithin)이다. 수첨레시틴은 에탄올에 잘 용해되며 피부에 기능성을 부가하기 위한 각종 리포솜(liposome:인지질의 미세피막) 원료로 사용되고 있는 것이다. 본 발명에서는 레시틴과 화학적 성질이 유사하고 나노 단위의 미세입자 크기에서 입자의 안전성이 높은 수첨레시틴이 레시틴보다 우수한 효과를 나타내는 것을 알 수 있었다.

화장품 분야에서 지용성활성성분으로는, 미백제로서 유용성감초추출물 (Oil Soluble Licorice(Glycyrrhiza) Extract), 비사볼올 (Bisabolol), 아스코빌테트라이소팔미테이트 (AscorbylTetraisopalmitate), 리놀레인산 (Linoleicacid), 주름개선제로서 레티놀 (Retinol), 레티닐팔미테이트 (Retinyl Palmitate), 항산화제로서 토코페롤 (Tocopherol), 토코페릴아세테이트 (Tocopheryl Acetate), 로즈마리닉애씨드 (Rosmarinic Acid), 엘라직애씨드 (Ellagic Acid), 아젤라익애씨드 (Azelaic Acid), 아스타잔틴 (Astaxanthin), 에피갈로카테킨갈레이트 (Epigallocatechin Gallate), 티몰트리메톡시신나메이트 (Thymol Trimethoxycinnamat), 라이코펜 (Lycopene), 항염제로서 올레아놀릭에시드 (Oleanolic acid), 항노화제로서 유비퀴논 (Ubiquinone), 레스베라트롤 (Resveratrol)등이 이용되고 있다.

본 발명의 목적은 PLGA 나노입자 표면에 레시틴류를 코팅하여 피부화장품 중의 지용성활성성분을 피부 깊숙이 침투시켜줄 수 있고 활성성분의 방출패턴을 용이하게 조절해줄 수 있는 피부화장품용 활성성분 전달제의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명자들은 PLGA를 화장품용 활성성분 전달제로 적용하는 방법을 모색하던 중 활성성분을 함유하는 PLGA 나노입자를 만들고 상기 나노입자 표면에 인지질 성분 또는 인지질 유사 성분을 입자크기가 80㎚정도의 나노입자 상태에서 입자의 안정성을 유지할 수 있는 적당한 범위로 코팅해줌으로써 피부화장품 중 활성성분의 피부층유입을 용이하게 하고 PLGA함량과 코팅량을 조절함으로써 활성성분의 방출패턴을 용이하게 조절해줄 수 있는 것을 확인하며 본 발명을 완성한 것이다.

본 발명의 방법으로 제조된 피부친화성 PLGA 나노입자는 피부침투성이 우수하고 PLGA 나노입자 중에 함유된 활성성분의 배출패턴을 용이하게 조절해 줄 수 있는 효과가 있다.

또한 피부화장품에 사용이 제한되었던 PLGA를 화장품용으로 유용하게 활용할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 실시예 1공정에서 얻어지는 수첨레시틴이 코팅되고 토코페릴아세테이트가 함유된 PLGA 나노입자 용액의 동결건조 전 동결투과전자현미경 사진이다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다.

실시예 1

<PLGA-수첨레시틴 나노입자의 제조>

PLGA (상품명:Resomer RG 504H, 독일 보링거 잉겔하임사 제품) 0.5g, 토코페릴아세테이트(tocopheryl acetate) 0.1g, 폴리소르베이트80 (poly sorbate 80) 0.4g, 에칠에세테이트(ethyl acetate) 30g을 혼합하고 60~70℃로 가온하여 유기용매상(有機溶媒相)의 혼합용액(용액1)을 얻고, 슈크로오스스테아레이트(sucrose stearate) 0.1g, 소듐코코일애플아미노산(sodium cocoyl amino acids) 0.2g, 에칠아세테이트 5g을 정제수 60.4g에 가하고 65~75℃로 가온하여 유화제용액(용액2)을 얻은 후 상기 2종의 용액(용액1 및 용액2)을 혼합하고 균질기(homogenizer)로 5000rpm으로 10분간 교반하면 PLGA와 토코페릴아세테이트의 용액이 유화제 용액 중에 구(球)형태로 분산된 에멀젼이 얻어진다.

상기 에멀젼을 고압균질기(high-pressure homogenizer, 모델명: Ilsin autoclave, korea)로 900bar에서 5회 균질화한다.(토코페릴아세테이트를 함유하는 PLGA용액 입자의 미세화공정)

상기 에멀젼을 교반기로 교반해주면 에틸아세테이트는 증발된다. 400rpm으로 24시간 정도 교반 시켜주면 에틸아세테이트는 완전히 증발되고 구(球)상의 토코페릴아세테이트를 함유하는 PLGA 나노입자가 물에 분산된 용액이 얻어진다.

에탄올 3g에 레시틴 0.3g을 첨가하여 수첨레시틴이 용해된 에탄올 용액을 얻고 이를 상기 PLGA 나노입자용액에 첨가하고 45~55℃에서 균질기를 이용하여 1000rpm으로 10분간 교반한 후 이 용액을 동결건조시켜 수첨레시틴이 코팅되고 토코페릴아세테이트가 함유된 분말상 PLGA 나노입자가 얻어진다.

여기서 얻은 PLGA 나노입자의 크기는 다음 표1에 기재하였다.

상기 실시예에서 토코페릴아세테이트는 비타민E로 통칭되는 화장품에 이용되는 생체활성성분으로 지용성(liposoluble)이다.

폴리소르베이트80은 계면활성제이고, 에칠아세테이트는 용제로 사용된 것이다. 슈크로오스스테아레이트, 소듐코코일애플아미노산은 유화제이고, 정제수는 용제로 사용된 것이다. 수첨레시틴은 인지질의 1종이다.

실시예 2

<PLGA-레시틴 나노입자의 제조>

수첨레시틴 대신 레시틴을 사용하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 실시하였다. 여기서 얻은 PLGA나노입자의 크기를 측정하고 다음 표1에 기재하였다.

실시예 3

<형광 PLGA-수첨레시틴 나노입자의 제조>

PLGA 0.5g, 토코페릴아세테이트 0.1g, 폴리소르베이트80 0.4g, 로다민B(Rhodamine B) 0.001g, 에틸아세테이트 30g을 혼합하고 60~70℃로 가온하여 유기용매상의 혼합용액을 얻고(용액1), 슈크로오스스테아레이트 0.1g, 소듐코코일애플아미노산 0.2g, 에칠아세테이트 5.0g을 정제수 60.389g에 가하여 65~75℃로 가온하여 유화제용액(용액2)을 얻은 후 상기 2종의 용액(용액1 및 용액2)을 혼합하고 균질기를 이용하여 5000rpm으로 10분간 교반하면 토코페릴아세테이트와 로다민B가 함유된 PLGA용액이 유화제 용액 중에 구(球)형태로 분산된 에멀젼이 얻어진다.

상기 에멀젼을 고압균질기로 900bar에서 5회 균질화하였다.

상기 에멀젼을 교반기로 교반해주면 에칠아세테이트는 서서히 증발된다. 400rpm으로 24시간 정도 증발시켜주면 용제는 완전히 증발되고 토코페릴 아세테이트와 로다민 B를 함유하는 PLGA 나노입자의 용액이 얻어진다.

에탄올 3g에 수첨레시틴 0.3g과 NBC-PC(형광염료) 0.01g을 첨가하여 수첨레시틴과 형광염료가 용해된 용액을 얻고 이를 상기 PLGA 나노입자 용액에 첨가하고 45~55℃ 에서 균질기를 이용하여 1000rpm으로 10분간 교반한 후 이 용액을 동결건조 시키면 수첨레시틴이 코팅되고 형광염료가 함유된 PLGA 나노입자가 얻어진다.

실시예 3은 형광염료를 이용하여 본 발명 실시예에서 얻어진 PLGA 나노입자의 피부침투성 등의 성능확인을 위하여 실시한 것이다.

여기서 얻은 PLGA 나노입자의 크기는 다음 표1에 기재하였다.

PLGA 나노입자의 평균입도

	실시예 1	실시예 2	실시예 3
평균입자크기(㎚)	86.22	87.43	86.26

<실시예에서 얻어진 PLGA 나노입자의 성능시험>

- 나노입자의 크기측정

나노입자의 평균크기는 동적 광산란 입도분석기(dynamic light scattering, Zetasizer Nano ZS, Malvern Instruments, UK)를 이용하여 측정하였다.

[표 1]에 나타난 바와 같이 평균 입자 크기가 약 80㎚정도인 것으로 확인되었다.

- 나노입자의 형태

나노입자의 형태 관찰을 위해 동결투과전자현미경(cryo-transmission electron microscope, Tecnai G2 spirit TWIN, FEI, USA)을 사용하여 120kV 하에서 관찰하였다.

실시예 1. (수첨레시틴이 코팅된 PLGA 나노입자) : 구형의 나노입자 표면에 두껍게 표면코팅 되거나(A´) 올록볼록(A) 표면코팅 된 것이 관찰되었다.

동결투과전자현미경으로 관찰한 이미지에서 수첨레시틴을 코팅한 PLGA 나노입자는 구형의 PLGA 나노입자에 수첨레시틴 표면처리가 된 것을 확인할 수 있었다.

- 나노입자의 피부 침투성

나노입자를 사용하여 피부 침투성을 관찰하기 위하여 실시예 1에 형광염료를 첨가하여 실시예 3을 실시하였다. 지용성 활성물질의 침투를 확인하기 위해 지용성 형광염료인 로다민B를 부가하고 수첨레시틴의 코팅과 침투를 확인하기 위해 인지질의 일종인 포스파티딜콜린 (phosphatidylcholine, PC)의 지방산 부분에 형광염료가 부가된 NBD-PC를 추가하였다. 나노입자의 피부침투를 관찰하기 위해 무모쥐(hairless mice, SKH1, Orient Bio, Korea)의 피부를 통해 비교시험을 하였고 시험 방법은 다음과 같다.

8주령의 무모쥐(암컷)의 등 부위 피부에 형광염료 처리를 한 실시예 3에서 얻은 PLGA 나노입자를 정제수에 0.1%로 섞어서 도포하였다. 12시간 후 도포 부위의 잔류량은 인산염완충액(phosphate buffer saline)으로 세척한 후 피부를 절제하여 고정액(4% 파라포름알데히드, 2.5% 글루타알데히드 혼합액)에 담궈 24시간 동안 고정하였다. 그 후 인산염 완충액으로 5분씩 3회 세척하고 30% 슈크로오스용액에 담궈 3일 동안 탈수시켰다. 슈크로오스용액을 제거한 후 -20℃에 얼린다.

이를 20㎛ 두께의 현미경 검사조직으로 잘라 슬라이드 유리기판 위에 단편을 올려 -20℃에 보관하였다.

형광염료의 무모쥐 피부를 통한 침투를 확인하기 위해 공초점레이저현미경을 사용하여 관찰하였다.

수첨레시틴이 코팅된 실시예 3의 경우 수첨레시틴과 지용성 활성물질이 표피에 더욱 많은 양이 침투하였고, 모공을 통해서도 침투가 되는 것을 확인하였다. 뿐만 아니라 표피를 지나 진피층까지 침투된 것을 확인할 수 있었다.

이처럼 본 발명에 따른 나노입자는 표면에 수첨레시틴을 코팅하였을 때 더 많은 양의 나노입자가 피부를 통해 흡수되는 것을 확인하였다.

A, A′, 수첨레시틴 코팅층

Claims

폴리락타이드글리코라이드 나노입자를 제조하는 방법에 있어서, 지용성활성성분을 유기용제에 용해시켜 얻어지는 유기용매상과 유화제를 물과 유기용매상 혼합용액에 용해시킨 유화제 용액을 혼합교반시켜 유화제 용액 중에 지용성활성성분을 함유하는 폴리락타이드글리코라이드 용액입자가 분산된 에멀젼으로 만들고, 상기 에멀젼을 고압균질기로 균질화하여 나노입자 크기로 형성시킨 후 유기용제를 증발시켜 지용성활성성분을 함유하는 폴리락타이드글리코라이드 나노입자 용액을 얻고, 여기에 피부친화성 약제를 용매에 용해시킨 용액을 첨가한 후 교반하여 지용성활성성분을 함유하는 폴리락타이드글리코라이드 나노입자 표면에 피부친화성 약제가 피막상으로 도포되도록 한 후 이를 건조시켜 피부친화성 폴리락타이드글리코라이드 나노입자를 제조하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 지용성활성성분이 미백제, 항산화제, 주름개선제, 항노화제 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 피부친화성 폴리락타이드글리코라이드 나노입자의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 피부친화성 약제가 레시틴 또는 수첨레시틴 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 피부친화성 폴리락타이드글리코라이드 나노입자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 유기용제가 에틸아세테이트이고 유화제가 슈크로오스스테아레이트 또는 소듐코코일애플아미노산 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 피부친화성 폴리락타이드글리코라이드 나노입자의 제조방법.