KR101480689B1 - 저분자량의 폴리감마글루탐산을 함유하여 미네랄의 피부흡수를 증진시키는 화장료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저분자량의 폴리감마글루탐산과 미네랄을 함유하는 화장료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명에 함유된 분자량이 1,000Da인 저분자량의 폴리감마글루탐산이 미네랄을 포집함으로써 미네랄의 피부흡수를 용이하게 하므로 본 발명의 화장료 조성물은 미네랄의 피부흡수를 증진시키는 효과를 제공할 수 있다.

폴리감마글루탐산, 미네랄, 피부투과

Description

저분자량의 폴리감마글루탐산을 함유하여 미네랄의 피부 흡수를 증진시키는 화장료 조성물{Cosmetic composition for enhancing the skin permeability of the mineral components containing low molecular weight poly-gamma-glutamic acid}

본 발명은 미네랄의 피부 흡수를 용이하게 하는 저분자량의 폴리감마글루탐산과 미네랄을 함유하여 미네랄의 피부 흡수를 증진시키는 화장료 조성물에 관한 것이다.

폴리감마글루탐산(Poly-γ-glutamic Acid, γ-PGA)은 글루탐산의 γ-카르복실기와 글루탐산의 α-아미노기가 아미드(amide) 결합된 음이온성 아미노산 고분자로서, 볏짚을 이용한 한국의 전통 콩 발효 식품인 청국장, 일본의 전통 콩 발효 식품인 낫또, 네팔의 전통 콩 발효 식품인 키네마 등에서 분리된 바실러스 속 균주로부터 생산된다. 바실러스 속 균주로부터 생산되는 폴리감마글루탐산은 식용, 수용성, 음이온성 및 생분해성을 가지는 물질이다.

최근 폴리감마글루탐산의 생산과 이용에 관하여 난분해성 중합체의 대체상품 소재, 에스테르화 반응에 의한 내열성 플라스틱의 개발과 수용성 섬유 및 막 생산 등에 관심을 둔 연구가 선진국을 중심으로 활발하게 진행되고 있다. 또한 폴리감마글루탐산에 감마선 조사시 야기되는 물성변화 연구와 가교 결합제에 의한 수화겔(hydrogel)의 개발 및 산업화 연구도 추진되고 있다.

수화겔은 바실러스 서브틸리스 청국장이 발효 생산하는 바이오폴리머인 폴리감마글루탐산을 원료로 하여, 분자간 혹은 동일 분자내 가교 결합을 통하여 제조되고, 흡수성, 생분해성 및 가소성의 특징을 가지는 환경 친화적인 소재이다. 가교결합 방법에는 감마선이나 전자선 등의 방사선 조사나 에폭시 수지 등을 이용한 화학가교제 처리 방법 등이 있다. 폴리감마글루탐산 수용액에 방사선을 조사하면 폴리감마글루탐산 분자간에 가교반응이 일어나고, 흡수성, 생분해성 및 가소성을 가지는 폴리감마글루탐산 수지가 얻어진다.

폴리감마글루탐산 조성 및 생산에 미치는 망간의 이온의 영향, 초음파 분해에 의한 수용성 중합체로의 이용에 대한 연구 및 에스테르 유도체의 합성에 의한 저 수용성 플라스틱의 개발에 관한 연구(Biosci. Biotechnol. Bochem., 60(8):1239-42, 1996)와 바실러스 서브틸러스에 의한 폴리감마글루탐산 생산 및 칼슘 용해제로서 골다공증 치료효과를 가진 건강식품으로의 활용연구(일본 공개특허 평제6-32742호), 미네랄 흡수 촉진용 소재로서의 폴리감마글루탐산함유 조성물(일본공개특허 평제5-316999호) 등이 보고되고 있다.

이외에도, 수계의 인 함량을 감소시켜 수질오염을 감소시키는 효과(유럽특허 제838160호)와, 폴리감마글루탐산의 용해, 침전 및 건조에 의한 고형화 생분해성 섬유나 필름 및 필름 성형체로서의 이용(일본 특허공개 평제6-92870호: 일본특허공개 평제6-256220호)에 대한 특허도 공개된 바 있다.

또한 폴리감마글루탐산의 효율적인 생산(대한민국 특허출원 제1997-3404호, 대한민국 특허출원 제1997-67605호)과 고농도 폴리감마글루탐산의 생산방법(대한민국 특허출원 제2001-0106025호)에 대한 특허 및 고분자량의 폴리감마글루탐산을 생산하는 내염성 균주 바실러스 서브틸리스 청국장(국제출원 PCT/KR01/01372)에 대한 특허도 출원되었다.

한편, 초고분자량의 폴리감마글루탐산(PGA)과 미네랄을 함유하는 미네랄의 체내 흡수 촉진과 관련한 식품(대한민국 특허출원 제2005-0006910호, 유럽특허 제0605757호)에 대한 특허도 출원된 바 있다.

종래 미네랄 흡수 촉진소재로서 이용되었던 폴리감마글루탐산의 분자량은 분자량이 10,000Da 이상으로서 체내에서의 식품 소재로서의 응용적인 측면을 제공하였지만 피부에 대한 적용은 보고된 바 없다.

이에 본 발명자들은 저분자량의 폴리감마글루탐산을 피부에서의 흡수 촉진 용도로 적용한 결과, 피부에서의 미네랄 흡수 효과가 매우 우수함을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 미네랄과 함께 분자량 1000Da 이하의 저분자량의 폴리감마글루탐산을 함유하여 미네랄의 피부 흡수를 촉진시킬 수 있는 화장료 조성물을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 평균 분자량이 1000Da 이하인 폴리감마글루탐산과 미네랄을 함유하는 화장료 조성물을 제공한다.

본 발명에 의한 조성물에 함유되는 분자량이 1000Da 이하인 폴리감마글루탐산은 피부 투과율이 높은 물질로서 미네랄의 피부 흡수 촉진제 역할을 하는 바, 이러한 폴리감마글루탐산을 함유한 조성물은 미네랄의 피부 흡수를 용이하게 하여 미네랄의 피부 흡수를 증진시키는 피부외용제 조성물 또는 화장료 조성물로서 유용하게 사용할 수 있다.

본 발명의 화장료 조성물은 하기 화학식 1로 표현되는 평균 분자량이 1000 Da 이하인 저분자량의 폴리감마글루탐산과 미네랄을 함유한다.

본 발명에 함유되는 폴리감마글루탐산(Poly-γ-glutamic Acid, γ-PGA)은 글루탐산의 γ-카르복실기와 글루탐산의 α-아미노기가 아미드 결합된 음이온성 아미 노산 고분자로서, 평균 분자량이 1000Da이며(분자량 300~1200Da), 미네랄을 포집하여 피부 흡수 촉진제로서 사용된다.

또한, 상기 저분자량 폴리감마글루탐산은 조성물 총 중량에 대하여 0.1~20중량%의 양으로 함유되며, 함량이 20중량%를 초과할 경우에는 피부 안전성에 문제가 야기될 수 있다. .

도 1에 나타낸 바와 같이 피부세포의 지질 간극은 약 100-150nm이며, 저분자 폴리감마글루탐산(1000 Da)는 10nm 이하의 크기를 가진다. 따라서, 본원발명에서 사용되는 저분자 폴리감마글루탐산은 세포간극을 통한 투과가 용이하여 진피까지 흡수 가능한 특성을 가진다. 또한 폴리감마글루탐산의 경우 풍부한 음전하를 띠고 있어 전기전도도(electric conductivity)도 우수한 특성을 가지고 있기 때문에 미네랄을 포집하여 양전하를 띠고 있는 피부 속으로 원할한 침투가 가능한 특성을 갖고 있다.

본 발명에서 사용되는 미네랄은 생체에 필수적으로 필요한 것으로서 피부 향상성, 보습 등을 위해 필요한 것이며, 사용 가능한 미네랄이 이에 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 칼륨(K), 아연(Zn), 철(Fe), 셀레늄(Se) 및 리튬(Li)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유한다.

칼슘은 장벽기능향상성에 관여하고 세포막과 뼈를 강화시키며 심장근육과 신경에도 관여한다. 또한 피부에서 과립세포가 각질세포로 각화될 때 튼튼한 각질세포 형성을 위해서도 필요하다. 나트륨은 신체의 적당한 수분 유지, 근육활동 강화, 체액의 조절작용, 삼투압 조절 및 체내외 전해질 균형 유지 등에 관여한다. 마그네 슘은 과립층이 생성한 세포간 지질을 각질층으로의 운반을 도와 상처를 받은 피부보호기능의 회복을 촉진하며, 세포신진대사를 촉진시켜 효과를 활성화시키고 자율신경조절에도 관여한다. 칼륨은 장벽기능향상성에 관여하고 수분유지를 통해 노폐물을 몸 밖으로 배출하여 신진대사에도 관계되어 있다. 아연은 피부의 신진대사를 촉진시켜 탄력을 유지하게 하는데 도움을 준다. 철은 효소를 운반하고 콜라겐의 결합작용을 하며 에너지대사에 관여한다. 셀레늄은 항산화제로서 중금속의 해독작용 및 세포막 유지 등에 관여한다. 리튬은 생식기능을 활성화시키고 혈압을 정상화시키는데 관여하며 항암치료 및 신경통치료에도 사용된다.

본 발명에서 상기 미네랄은 조성물 총 중량에 대하여 0.001~10중량%의 양으로 함유된다. 함량이 10중량%를 초과하여도 피부에서의 효능에 영향을 미치는 것은 아니지만, 피부 투과에 문제가 있을 수 있다.

본 발명에서 사용되는 저분자량의 폴리감마글루탐산은 균주를 이용하여 제조하거나 화학적인 방법으로도 제조할 수 있으며, 제조방법에 이에 한정된 것은 아니다.

본 발명의 화장료 조성물은 저분자량의 폴리감마글루탐산을 이용하여 피부 속으로 피부 향상성에 도움이 되는 필수 미네랄 성분을 투과시키는 것으로, 그 제형에 있어서 특별히 한정되는 바가 없으며, 예를 들면 유연화장수, 수렴화장수, 영양화장수, 영양로션, 영양에센스, 영양크림, 마사지크림, 에센스, 아이크림, 아이에센스, 클렌징크림, 클렌징폼, 클렌징워터, 팩, 젤, 파우더, 메이크업베이스, 보디로션, 보디크림, 보디오일, 보디에센스 등의 화장료 조성물로 제형화될 수 있으 며, 또한 로션, 연고, 겔, 크림, 패취 또는 분무제와 같은 경피 투과형 제형을 갖는 화장료 조성물일 수 있다.

또한, 각각의 제형에 있어서 다른 성분들은 외용제의 종류 또는 사용목적에 따라 당업자가 어려움 없이 적의 선정하여 배합 할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

[참고예] 저분자량 폴리감마글루탐산의 제조

한국 전통 콩 발효 식품인 청국장으로부터 분리된 내염성 균주 바실러스 서브틸러스 청국장(Bacillus subtilis var chungkookjang, KCTC 0697BP)의 배양에 의해 제조된 평균 분자량이 1000Da인 저분자량의 폴리감마글루탐산을 이용하였으며, 본 발명에서는 바이오리더스 사(社)에서 제조한 폴리감마글루탐산을 사용하였다.

[시험예 1] 저분자량 폴리감마글루탐산에 포집되어 있는 미네랄 성분의 피부 흡수 촉진 효과

저분자량의 폴리감마글루탐산 1중량%와 미네랄이 함유되어 있는 수용액 상태로 제조한 다음, 이를 이용하여 피부에서의 미네랄 흡수 촉진 효과를 시험하였다.

농도가 1중량%인 분자량 1000Da의 폴리감마글루탐산과 미네랄 중 칼슘, 마그 네슘, 칼륨, 아연 및 철이 함유되어 있는 용액을 혼합하여 1ml씩 헤어리스 마우스 피부에 도포하였다. 20마리의 6~12주령 수컷 헤어리스 마우스를 사용하였으며 마우스를 각각 10마리씩 2개군으로 나누고, 1군은 실험군으로서 분자량 1000Da의 폴리감마글루탐산 1중량%가 함유된 미네랄 수용액을 도포하였으며, 2군은 대조군으로서 폴리감마글루탐산이 함유되지 않은 미네랄 수용액을 도포하였다.

각각의 군에 대하여 미네랄 수용액을 하루 2회 피부에 도포하였다. 도포 1주 후 대조군과 실험군의 마우스 피부 조직을 직경 8mm로 적출한 다음, 피부조직을 표피에서부터 두께 20mm 간격으로 잘라내어 3 MeV proton beam을 이용한 Micro-PIXE(micro Particle induced X-ray Emission, 이온빔 분석법)로 미네랄을 정량 분석하였다. Micro-PIXE 기술은 이온빔이 시료에 조사될 때 여기된 내각 전자를 외부의 전자들이 채우면서 발생되는 특정 x선을 SI(Li)검출기를 이용하여 스펙트럼을 받을 수 있으며 이 스펙트스펙트부터 원자번호 10(Na) 이상의 원소들을 정량분석하는 분석장비이다.

상기 방법으로 분석한 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

폴리감마글루탐산 흡수 후 피부두께에 따른 미네랄 함량 비교 (단위: ppm)

피부두께	대조군					실험군
	Ca	Mg	K	Zn	Fe	Ca	Mg	K	Zn	Fe
0~20mm	125	87	63	12	37	117	92	71	11	28
20~40mm	105	45	38	2	15	142	84	68	12	26
40~60mm	73	46	29	4	16	125	79	72	9	26
60~80mm	47	37	27	2	12	105	72	57	5	23
80~100mm	32	27	16	5	13	85	54	62	7	18

상기 표 2를 보면, 대조군의 경우에는 피부의 두께 0~20mm일 때 피부에 존재하는 미네랄 수가 가장 많으며, 그 두께를 넘으면 존재하는 미네랄 수가 급격히 감소하는 것을 알 수 있다. 반면, 저분자량의 폴리감마글루탐산을 함유할 경우에는 피부두께에 따른 미네랄 함량이 거의 감소하지 않음을 확인할 수 있다.

따라서, 상기 결과를 통해 저분자량의 폴리감마글루탐산은 피부의 미네랄 흡수를 촉진하는 효과가 매우 우수함을 알 수 있으며, 저분자량의 폴리감마글루탐산은 미네랄의 피부 흡수를 증진시킨 화장료 제품으로의 활용이 가능하다고 볼 수 있다.

[제형예 1] 영양화장수(밀크로션)

하기의 표와 같이 폴리감마글루탐산을 함유하는 영양화장수를 통상의 방법에 따라 제조할 수 있다.

배합성분	중량%
γ-PGA 1% 미네랄 용액	2.0
스쿠알란	5.0
밀납	4.0
폴리솔베이트 60	1.5
솔비탄세스퀴올레이트	1.5
유동파라핀	0.5
카프릴릭/카프릭트리글리세라이	5.0
글리세린	3.0
부틸렌글리콜	3.0
프로필렌글리콜	3.0
카르복시비닐폴리머	0.1
트리에탄올아민	0.2
방부제, 색소, 향료	적량
정제수	to 100

[제형예 2] 유연화장수(스킨로션)

하기의 표와 같이 폴리감마글루탐산 를 함유하는 유연화장수를 통상의 방법에 따라 제조할 수 있다.

배합성분	중량%
γ-PGA 1% 미네랄 용액	2.0
글리세린	3.0
부틸렌글리콜	2.0
프로필렌글리콜	2.0
카르복시비닐폴리머	0.1
PEG 12 노닐페닐에테르	0.2
폴리솔베이트 80	0.4
에탄올	10.0
트리에탄올아민	0.1
방부제, 색소, 향료	적량
정제수	to 100

[제형예 3] 영양크림

하기의 표와 같이 폴리감마글루탐산 를 함유하는 영양크림을 통상의 방법에 따라 제조할 수 있다.

배합성분	중량%
γ-PGA 1% 미네랄 용액	2.0
폴리솔베이트 60	1.5
솔비탄세스퀴올레이트	0.5
PEG60 경화피마자유	2.0
유동파라핀	10
스쿠알란	5.0
카프릴릭/카프릭트리글리세라이	5.0
글리세린	5.0
부틸렌글리콜	3.0
프로필렌글리콜	3.0
트리에탄올아민	0.2
방부제	적량
색소	적량
향료	적량
정제수	to 100

[제형예 4] 마사지크림

하기의 표와 같이 폴리감마글루탐산 를 함유하는 마사지크림을 통상의 방법에 따라 제조할 수 있다.

배합성분	중량%
γ-PGA 1% 미네랄 용액	1.0
밀납	10.0
폴리솔베이트 60	1.5
PEG 60 경화피마자유	2.0
솔비탄세스퀴올레이트	0.8
유동파라핀	40.0
스쿠알란	5.0
카프릴릭/카프릭트리글리세라이드	4.0
글리세린	5.0
부틸렌글리콜	3.0
프로필렌글리콜	3.0
트리에탄올아민	0.2
방부제, 색소, 향료	적량
정제수	to 100

[제형예 5] 팩

하기의 표와 같이 폴리감마글루탐산 를 함유하는 팩을 통상의 방법에 따라 제조할 수 있다.

배합성분	중량%
γ-PGA 1% 미네랄 용액	1.0
폴리비닐알콜	13.0
소듐카르복시메틸셀룰로오스	0.2
글리세린	5.0
알란토인	0.1
에탄올	6.0
PEG 12 노닐페닐에테르	0.3
폴리솔베이트 60	0.3
방부제, 색소, 향료	적량
정제수	to 100

[제형예 6] 젤

하기의 표와 같이 폴리감마글루탐산 를 함유하는 젤을 통상의 방법에 따라 제조할 수 있다.

배합성분	중량%
γ-PGA 1% 미네랄 용액	2.0
에틸렌디아민초산나트륨	0.05
글리세린	5.0
카르복시비닐폴리머	0.3
에탄올	5.0
PEG 60 경화피마자유	0.5
트리에탄올아민	0.3
방부제, 색소, 향료	적량
정제수	to 100

[제형예 7] 유중수 유화형 메이크업화장료

하기의 표와 같이 폴리감마글루탐산 를 함유하는 유증수 유화형 메이크업화장료를 통상의 방법에 따라 제조할 수 있다.

배합성분	중량%
γ-PGA 1% 미네랄 용액	3.0
부틸렌글라이콜	10
소금	1.5
오조케라이트	2.0
디카프릴릴카보네이트	20
소르비탄이소스테아레이트	2.5
세틸 디메치콘 코폴리올	2.0
폴리메틸메타크릴레이트	3.0
산화철	1.5
티타늄옥사이드	12.0
탈크(크기:3.06마이크로)	5.0
방부제, 색소, 향료	적량
정제수	to 100

[제형예 8] 트윈케익, 파우더 화장료

하기의 표와 같이 폴리감마글루탐산 를 함유하는 트윈케익, 파우더 화장료를 통상의 방법에 따라 제조할 수 있다.

배합성분	중량%
γ-PGA 1% 미네랄 용액	1.0
나일론 파우더	5.0
모디파이드 전분	3.0
이산화티탄	3.0
마이카	25.0
스쿠알렌	0.5
디메치콘	0.8
방부제, 색소, 향료	적량
실리콘처리 탈크	to 100

도 1은 분자량이 1,000Da 이하인 저분자량의 폴리감마글루탐산의 피부 흡수 모식도이다.

Claims (5)

1. 미네랄 피부 흡수 촉진제로서 평균 분자량 1000Da 이하의 폴리감마글루탐산과, 미네랄을 함유하는 것임을 특징으로 하는 화장료 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리감마글루탐산은 조성물 총 중량에 대하여 0.1~20중량%의 양으로 함유됨을 특징으로 하는 화장료 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 미네랄은 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 칼륨(K), 아연(Zn), 철(Fe), 셀레늄(Se) 및 리튬(Li)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 화장료 조성물.
4. 제 1항에 있어서, 상기 미네랄은 조성물 총 중량에 대하여 0.001~10중량%의 양으로 함유됨을 특징으로 하는 화장료 조성물.
5. 삭제

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