KR101520642B1 - 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액, 그 제조방법 및 이를 이용한 화장료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중량평균직경 10 ㎛ 이하 및 건조중량 10 ~ 20 % 인 알로에 겔 마이크로캡슐과, 본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐이 분산매에 분산되어 이루어진 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액을 제공한다. 상기 알로에 겔 마이크로캡슐은 균질화된 알로에 겔, 유기용매 및 계면활성제를 혼합하여 유중수적(W/O)형 에멀젼을 제조하는 단계와, 상기 에멀젼을 감압건조하여 상기 유기용매와 계면활성제를 제거하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액은 특히 크림제형 화장품 베이스로 유용하다.

Description

알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액, 그 제조방법 및 이를 이용한 화장료 조성물{ALOE GEL MICROCAPSULE SUSPENSION, PREPARATION THEREOF AND COSMETIC COMPOSITION COMPRISING SAME}

본 발명은 다양한 종류의 화장료 조성물에 유용한 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액 및 그 제조방법에 관한 것이다.

알로에 베라(Aloe vera) 겔(이하, ‘알로에 겔’ 이라고도 함)은 고대부터 전통적으로 피부질환을 치료하거나 증상을 완화시키는 민간요법의 재료로 사용되어 왔으며, 1930년부터는 화상치료 의약품으로 개발되어 사용되었다. 최근에는 무작위, 이중맹검 및 위약대조 시험을 통한 임상연구에서도 알로에 겔은 자외선에 의하여 유도된 홍반의 염증을 완화시키는 효과를 나타내는 것으로 확인되었다.

따라서 알로에는 과거부터 민간요법으로 피부질환 완화 및 보습유지에 사용되었을 뿐만 아니라 최근에는 과학적인 방법 및 임상적으로 알로에의 효능이 입증되면서 화장품 첨가물로 사용되고 있다. 현재 칸델라브라알로에잎추출물, 알로에베라꽃추출물, 알로에베라잎, 알로에베라잎추출물, 알로에베라잎즙, 알로에베라잎즙가루, 알로에베라잎폴리사카라이드, 알로에베라잎수, 알로에잎추출물 및 알로에신이 국내 화장품원료기준에 등록되어 있다.

화장품용 알로에 원료는 주로 토너, 에멀젼, 세럼 및 크림 형태의 화장품에서 제형을 변화시키지 않는 범위 내에서 소량 첨가되거나, 건조된 알로에 분말을 카보폴(Carbopol) 이나 폴록사머(Poloxamer) 등과 같이 물에 녹인 반고형의 투명겔 형태로 사용된다.

종래에 화장품에 사용되는 알로에는 주로 단순 첨가되었으나 알로에 고분자 다당의 용해도가 낮아 사용량이 제한되었다. 따라서 피부개선 효과가 낮지만 용해도를 높인 가수분해된 저분자 알로에 올리고당이 사용되기도 한다. 이와 같이, 알로에 겔을 활용하여 효능이 뛰어난 화장료 조성물을 제조하기 위하여 여러 가지 방안이 연구되었다.

특허문헌 1은 알로에 마이크로캡슐을 포함하는 화장료를 개시하고 있는데, 상기 화장료는 레시틴 1~3중량%. 에탄올 5~10중량%, 카프릭/카프리 트리글리세라이드 5~10중량%, 프로필렌 글리콜 5~10중량%, 알로에 추출물 10~20중량%, 및 나머지의 정제수로 구성되어 생리 활성효과 및 보습력이 향상된 것을 특징으로 한다. 특허문헌 1에 따르면, 알로에 마이크로캡슐 제조과정은 다음과 같다. 알로에 베라 생잎을 세척한 후 박피하여(외피제거) 얻은 알로에 베라 겔을 잘게 분쇄한후 약 70~80℃로 가열하여 규조토에 1차 여과하여 섬유질을 제거한다. 그 결과 얻어진 불투명 알로에 베라 겔을 95℃에서 40분간 가열하면서 활성탄으로 2차 여과한 후 규조토로 3차 여과하여 투명 액상의 알로에 추출물을 얻는다. 이 투명 액상의 알로에추출물을 100℃에서 20분간 멸균처리한 후 레시틴, 에탄올, 카프릭/카프리 트리글리세라이드, 프로필렌글리콜 및 정제수와 혼합, 교반하여 미세 균질기를 통과 시킨후 냉각, 탈포함으로써 알로에 추출물을 캡슐화시켜 '알로에 마이크로캡슐'을 제조한다.

한편, 특허문헌 2는 알로에 겔을 나노입자층에 함유하는 주름개선용 나노입자 조성물 및 이를 이용한 화장료에 대해 개시하고 있다. 상기 주름개선용 나노입자 조성물은 다음과 같은 과정을 거쳐 제조된다. 먼저 폴락사머188, 글리세린, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 메칠파라벤, 정제수를 혼합하여 가온시켜 80-85℃로 유지하면서 초음파 호모믹서로 균질 교반시킨 후 알로에 겔을 첨가하여 혼합 교반시켜 수용액을 만든다. 가온용해시켜 제조된 퍼플루오르이소프로필에테르 유액상을 상기 만들어진 수용액상에 서서히 첨가하면서 초음파 호모믹서로 1차 유화를 시켜 1차 유화액을 얻는다. 상기 얻어진 1차 유화액을 고압균질기(High Pressure Homogenizer)에 통과시켜 알로에 겔을 함유한 주름개선용 나노입자 조성물 유화액을 얻은 후 상기 고압균질기를 통과한 유화액은 온도가 높기 때문에 수냉방식으로 30℃까지 냉각을 시킨 후 성상을 매끄럽게 하며 안정성을 도모하기 위하여 유화물 내에 기포가 없도록 진공 탈포 과정을 거쳐 상온에서 2 내지 3일 동안 보관용기에 숙성시켜 나노입자 조성물의 재배열을 통하여 안정화된 점도를 갖는 알로에 겔을 함유한 주름개선용 나노입자 조성물을 제조한다고 특허문헌 2는 설명하고 있다.

이와 같이 알로에 겔을 함유하는 기능성 화장료 조성물을 제조함에 있어서, 알로에 겔을 처리하는 과정은 매우 복잡하고, 알로에 외의 다른 화학적 성분들을 활용한 제형이다. 그러나 알로에 성분의 함량에 비하여 여러 종류의 화학물질이 과량 포함된 이와 같은 제형들은 상품으로서의 장점은 있으나, 동시에 알로에 잎에서 얻어지는 겔을 직접 피부에 도포하여 피부개선 효과를 얻는 민간요법과는 거리가 있다. 따라서 잎에서 얻어지는 알로에 겔을 최소한으로 가공하여 보관 및 유통이 가능한 제형의 개발이 요구된다 하겠다.

따라서, 알로에의 다당을 분해시키지 않고, 특히 크림제형의 화장품 베이스로 유용한 유변학적 특성과 안정성을 지닌 알로에 겔의 새로운 제형이 요구된다.

대한민국 특허등록 제10-0344156호 대한민국 특허등록 제10-0737391호

본 발명은 알로에 겔을 화장품에 적용할 수 있는 새로운 제형, 특히 크림제형의 화장품 베이스로 유용한 유변학적 특성과 안정성을 지닌 알로에 겔의 새로운 제형을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,

중량평균직경이 10 ㎛ 이하이고 건조중량 10 ~ 20 % 인 알로에 겔 마이크로캡슐을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 알로에 겔 마이크로캡슐이 분산매에 분산되어 이루어진 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액을 제공한다.

또한 본 발명은 1) 균질화된 알로에 겔, 유기용매 및 계면활성제를 혼합하여 유중수적(W/O)형 에멀젼을 제조하는 단계와, 2) 상기 에멀젼을 감압건조하여 상기 유기용매와 계면활성제를 제거하는 단계를 포함하는 알로에 겔 마이크로캡슐 제조 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기와 같이 제조된 알로에 겔 마이크로캡슐을 분산매에 분산시키는 단계를 포함하는 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액 제조 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액을 포함하는 화장료 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐은 간단한 공정으로 제조되며, 알로에 다당 고분자를 유지하면서 그 현탁액이 유화제 없이도 안전한 분산상을 유지할 수 있어 할 수 있어, 본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액을 기본 에멀젼으로 출발하고 여기에 향료 및 안정제 등을 첨가하는 방법으로 다양한 화장품 제형을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐 제조 공정의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라, 미네랄 오일에 현탁된 알로에 겔 마이크로캡슐의 암시야(dark-field) 현미경 사진(A) 및 크기분포(B)와, 공초점 형광현미경사진(C) 이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로캡슐 현탁액의 전단속도 변화에 따른 전단응력 측정결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로캡슐 현탁액의 열처리 효과를 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로캡슐 현탁액의 흐름성 실험결과이다.

이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명은 알로에 겔을 화장품으로 사용하기 위한 새로운 제형으로, 분산매, 바람직하게는 오일에 현탁된 알로에 겔 마이크로캡슐을 제조하는 방법을 개발하였다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 개략적으로 도시한다. 먼저 알로에 잎에서 가공되어 균질화된 액체상태의 알로에 겔을 유기용매와 계면활성제를 첨가하여 혼합함으로써 유중수적형(W/O) 에멀젼을 얻는다. 이 에멀젼을 감압건조한 후 원심분리함으로써 알로에 겔 마이크로캡슐을 얻는다. 이렇게 제조된 알로에 겔 마이크로캡슐을 미네랄오일과 같은 분산매에 계면활성제 첨가없이 현탁하여 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액을 얻을 수 있다.

상기 균질화된 알로에 겔은 알로에 잎에서 분리되어 균질화된 점질 물질을 바로 사용하거나, 한외여과(UF) 농축 알로에 겔을 사용할 수 있으며, 효소처리 또는 물리적인 가공을 통하여 알로에 다당의 분자량을 감소시킨 경우에도 감압 후 입자간 합일되지 않고 분산 상태를 유지하는 경우라면 제한 없이 모두 사용할 수 있다.

본 발명은 알로에 겔이 분산된 W/O 에멀젼을 감압건조시키는 방법을 사용하여, 분산상의 알로에 겔의 수분비율을 감소시켜 마이크로캡슐을 제조하는 새로운 방법이다.

본 발명에서, 입자의 직경(㎛)은 특별한 언급이 없는 한 중량평균직경을 의미한다.

또한 건조중량(%)은 특별한 언급이 없는 한 시료를 105℃에서 60분 동안 건조시킨 후 중량을 건조 전 중량 대비 백분율로 나타낸 것이다.

또한, 충전분율(%)은 분산매에 분산된 알로에 겔 마이크로캡슐의 함량을 분산매 대비 부피기준 백분율로 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐은 중량평균직경 10㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 8 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 5 ㎛ 이하이다. 입자의 90% 이하가 5 ㎛ 이하인 것이 가장 바람직하다.

본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐은 건조중량이 10 ~ 20 %, 더욱 바람직하게는 12 ~ 18 %, 가장 바람직하게는 14 ~ 15 % 이다.

본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐은 분산매에 분산되어 유화제 없이도 안정성이 우수한 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액을 형성한다.

상기 분산매는 오일인 것이 바람직하다, 구체적으로, 미네랄 오일, 스쿠알란, 캐스터오일, 실리콘오일, 에센셜오일 등과 같이 화장품에 사용되는 다양한 오일 종류를 예로 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 현탁액 내 알로에 겔 마이크로캡슐의 함량은 특별히 제한되지 않으며 필요에 따라 자유롭게 조절할 수 있다. 특히 본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐은 약 80% 이하, 가장 바람직하게는 70~80% 에 이르는 높은 충전분율로 오일에 재현탁하여 반고체 크림상의 제형을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐은 1) 균질화된 알로에 겔, 유기용매 및 계면활성제를 혼합하여 유중수적(W/O)형 에멀젼을 제조하는 단계와, 2) 상기 에멀젼을 감압건조하여 상기 유기용매와 계면활성제를 제거하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 단계 2)에서 제거된 유기용매와 계면활성제를 회수하여 상기 단계 1)에서 재사용함으로써 더욱 경제적인 공정 운영이 가능하다.

상기 균질한 알로에 겔은 한외여과(UF) 농축 알로에 겔인 것이 바람직하고, pH는 4 ~ 6 이고, 건조중량은 105 ℃에서 0.5 ~ 0.8 %인 것이 바람직하다.

상기 유기용매는 계면활성제와 함께 알로에 겔이 유중수적형(W/O) 현탁액을 형성할 수 있는 것이면 바람직하다. 구체적인 예로는 데칸, 미네랄오일, 스쿠알란, 캐스터 오일, 실리콘오일, 에센셜오일 등을 예로 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 적절한 계면활성제와 같이 사용하여 유중수적형의 에멀젼을 얻을 수 있는 것이라면 무방하다.

본 발명에 사용가능한 계면활성제는 TWEEN, SPAN 과 같은 중성 계면활성제로서 적절한 유기용매와 함께 유중수적형 에멀젼을 형성되는데 유리한 HLB 값을 가지는 계면활성제라면 단독 도는 혼합물로 제한없이 사용할 수 있다.

또한 본 발명은 상기와 같이 제조된 알로에 겔 마이크로캡슐을 분산매에 분산시키는 단계를 포함하는 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액 제조 방법을 제공한다. 본 발명에서는 알로에 겔 마이크로캡슐을 분산매에 분산시켜 현탁액을 제조함에 있어서 별도의 계면활성제를 첨가하지 않는다는 것을 제외하고는 관련업계에서 통상적으로 사용되는 방법이면 되며 특별히 제한되지 않는다.

또한 본 발명은 상기 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액을 포함하는 화장료 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액은 유화제(계면활성제) 없이도 경시변화에 따른 유변특성이 안정하여 크림제형 화장품 베이스로 유용하다.

알로에 유연세포 조직은 아세틸 만난 및 여러 종류의 다당 고분자가 건조중량으로 약 0.5 % 포함되어 있다고 보고되어 있다. 따라서 99.5 %의 수분을 포함하는 유연세포 겔을 분쇄하거나 균질화하여 얻어진 알로에 겔은 점도가 높은 용액 상태로 존재하며, 원래 알로에 잎의 유연세포 조직처럼 반고체 특성을 가지지 않는다. 가공하여 건조시킨 알로에 겔을 물에 다시 녹이면 반고체의 겔의 형성은 물론이고 점도 또한 소실되는데, 이는 건조 과정에서 알로에 다당 고분자가 상당히 소실되기 때문이다.

따라서, 본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐은 고비용의 건조공정을 거쳐 얻어진 알로에 분말에 비하여, 알로에 다당 고분자가 유지된다는 장점이 있을 것으로 예상된다. 따라서 알로에를 화장품 첨가제로 사용하는 것이 아니라, 본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액을 기본 에멀젼으로 출발하고 여기에 향료 및 안정제 등을 첨가하는 방법으로 새로운 다양한 화장품 제형을 개발할 수 있다.

일반적으로 W/O 에멀젼의 끈적이는 사용감을 줄이기 위하여 다양한 유화제를 사용하여 수상의 비율이 74 % 이상인 안정한 고내상 W/O 에멀젼(high internal phase W/O emulsion)을 제조하기 위한 연구가 진행되고 있다[W. H. Kim, K. S. Lee, and K. K. Lee, An experimental study on the property and stability of W/O emulsion by various structures of smulsifier, J. Soc . Cosmet . Scientists Korea, 38(2), 119-131 (2012); V. O. Ikem, A. Menner, and A. Bismarck, High internal phase emulsions stabilized solely by functionalized silica particles. Angew. Chem. Int. Ed. 47, 82778279, (2008)].

본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐은 고내상 W/O 에멀젼의 경계에 근접하는 73 %의 분산상의 충전분율을 가지므로 사용감의 측면에서도 거부감이 적은 화장품용 크림 제형으로 개발할 수 있을 것으로 예상된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 알로에 겔 마이크로캡슐은 미네랄오일에 재현탁시켜 유변학적인 특성을 조사하였으나, 미네랄오일 뿐만 아니라 화장품에 사용되는 분산매, 바람직하게는 여러 종류의 오일에 재현탁시켜 다앙한 크림베이스로 개발 가능하다.

또한 도 1에 도시된 바람직한 실시예와 같이, 마이크로캡슐을 제조한 후 원심분리공정에서 회수된 유기용매와 계면활성제는 전단계의 알로에 겔과 혼합하여 에멀젼을 만드는 공정에 재사용하게 되면 경제성 측면에서도 유리하다.

본 발명에서는 알로에 겔이 분산된 W/O 에멀젼을 감압 건조하는 방법으로 분산상의 수분을 제거하여 알로에 겔 마이크로캡슐을 제조한다. 본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐은 미네랄오일과 같은 분산매로 세척하고 재현탁시켜 유화제를 제거한 후에도 안정적인 현탁액으로 유지되며, 내부가 균일하게 채워진 직경 약 10 ㎛이하, 바람직하게는 8 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 6.6 ㎛ 이하인 구형 입자로 구성되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 오일에 현탁된 마이크로캡슐은 분율이 41 % 이상에서 급격하게 점도가 증가하였고, 300 Pa 이상의 항복응력을 가진 전단유동화 특성을 나타내었으나, 틱소트로피는 뚜렷하게 관찰되지 않는 유변학적인 특성을 보였다. 오일에 현탁된 알로에 겔 마이크로캡슐의 분율이 높을수록 반고체의 특성이 증가하고 105 ℃에서 15 min 동안 가열하여도 에멀젼의 안정성이 유지됨을 경시적으로 관찰하였다. 따라서 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁 크림을 기본 제형으로 다양한 종류의 알로에 겔 화장품의 개발이 가능할 것으로 예상된다.

실시예

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 들어 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐이므로 본 발명이 하기 실시예로 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범위 내에서 변형 및 개량이 가능하다.

실시예 1

본 실시예에서 사용된 한외여과(UF) 농축 알로에 겔은 (주)KJM 알로에의 김제공장에서 제공받아 사용하였다. UF 농축 알로에 겔은 잎의 유연세포 조직을 분리하고 균질화한 후, 원심분리를 통하여 섬유질을 제거하고, 한외여과(MWCO 50 kDa)를 통하여 약 2배 농축시켜 얻어진 것이다. UF 농축 알로에 겔 용액의 pH는 4.7이고, 건조중량은 105 ℃에서 0.72 ± 0.6 wt%로 확인되었다.

알로에 겔 마이크로캡슐을 제조하기 위하여 먼저 80 mL의 데칸(ndecane)에 계면활성제인 Span 80을 20 mL 넣고 40 ℃에서 교반하여 녹인다. 여기에 UF 농축 알로에 겔을 40 mL 첨가하고 균질기(Polytron PT2100, Kinematica, Switzerland)를 사용하여 26,000 rpm에서 90 s 동안 균질화시켰다. 유백색의 균질화된 혼합액에서 시료를 20 μL 취하여 광학현미경으로 에멀젼 형성을 확인한다. 이 용액을 회전감압증발기(JP/N 1000SW, Eyela, Japan)을 사용하여 40 ℃에서 감압하면서 30 min 동안 수분을 제거하였다. 수분이 제거된 현탁액을 50 mL 튜브에 옮긴 후 4000 rpm에서 원심분리하여 마이크로캡슐을 침전시킨 후 상등액인 데칸을 제거하였다.

여기에 미네랄 오일을 첨가하여 마이크로캡슐을 재현탁시키고 다시 원심분리하여 미네랄오일을 제거하고 다시 순수한 미네랄오일 5 mL 을 첨가하여 마이크로캡슐을 재현탁시켜 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액을 얻었다.

실시예 2

UF 농축 알로에 겔 용액 12 mL을 계면활성제인 Span 80을 20 % 포함한 데칸 24 mL에 첨가하여 균질화시켜 유백색의 혼합액을 얻었다. 혼합액에서 시료를 취하여 광학현미경으로 에멀젼이 형성되었음을 확인한 후 회전진공건조기에 넣고 40 ℃에서 20 min 동안 감압하여 수분을 제거하여 현탁액을 얻었다. 이렇게 얻어진 현탁액을 원심분리하여 계면활성제와 데칸으로 구성된 상등액을 제거하고 약 14 mL의 알로에 겔 마이크로캡슐을 얻었다.

마이크로캡슐의 겉보기 부피가 14 mL인 이유는 투입된 알로에 겔 용액 12 mL이 감압건조과정에서 수분이 제거되었으나 구형의 마이크로캡슐을 형성하여 입자간 공극이 생성됨으로써 겉보기 부피가 14 mL로 늘어난 것으로 판단된다.

열중량분석에서 알로에 겔 마이크로캡슐은 220 ℃까지 85.6 ± 0.5 %의 중량이 감소하였고 이후 400 ℃에서 완전히 분해되었다. 따라서 마이크로캡슐은 감압건조과정을 통하여 원래 알로에 겔의 건조중량 0.73 중량% 에서 마이크로캡슐의 건조중량은 14.4 중량% 로 증가하였다. 이는 투입된 알로에 겔 12 mL 가 감압건조과정에서 10.3 mL로 부피가 감소하였음을 나타내며, 따라서 마이크로캡슐의 충전분율은 0.73이 된다. 이 값은 Gauss가 1831년 수학적으로 증명한 구형입자의 최밀충전 분율인 0.74에 근접한다. 따라서 원심분리 공정에서 침전물로 회수된 알로에 겔 마이크로캡슐은 최밀충전에 가깝게 효율적으로 충전되어 있음을 알 수 있다.

물성 평가

실시예 1에서 얻은 마이크로캡슐이 현탁액을 암시야(dark-field) 현미경으로 관찰하여 구형의 마이크로캡슐이 분산되어 있음을 확인하였다(도 2의 A 참조). 알로에 겔 마이크로캡슐의 크기 및 분포를 측정하기 위하여, FITC로 형광표지된 알로에 겔을 사용하여 마이크로캡슐을 제조하고, 형광현미경을 사용하여 촬영한 마이크로캡슐의 형광 사진을 이미지 분석 소프트웨어인 Image J[C. A. Schneider, W. S. Rasband, and K. W. Eliceiri, NIH Image to Image J: 25 years of image analysis, Nature Methods 9, 671-675 (2012)] 로 분석하여 마이크로캡슐의 크기 분포를 얻었다(도 2의 B 참조). 마이크로캡슐의 수평균 및 중량평균 직경은 1.61 및 4.13 μm이고 다분산도는 2.56으로 계산되었다.

알로에 겔 마이크로캡슐의 내부를 관찰하기 위하여 플루오레신 이소티오시아네이트(fluorescein isothiocyanate(FITC), 0.5 mg/mL ethanol) 100 μL을 UF 농축 알로에 겔 1 mL에 첨가하여 암실에서 30 min 동안 반응시켰다. 이후 같은 방법으로 알로에 겔 마이크로캡슐을 제조하고 20 μL의 현탁액을 취하여 슬라이드글라스에 떨어뜨리고 커버글라스를 덮어 밀봉한 후 레이저 공초점 현미경(confocal laser microscope FV300, Olympus, Japan)을 이용하여 초점면을 변화시키면서 촬영하였다. 공초점 형광현미경으로 초점면을 이동시키며 측정한 형광 표지된 알로에 겔 마이크로캡슐의 단면은 균일한 형광세기를 나타내고 있었다(도 2의 C 참조). 이것은 알로에 겔 마이크로캡슐은 내부가 알로에 겔로 균일하게 채워진 구형의 구조를 형성하고 있음을 나타낸다.

유동 특성

원심분리후 상등액을 제거한 알로에 겔 마이크로캡슐 5 mL에 미네랄오일을 첨가하여 마이크로캡슐 현탁액을 제조하였다. 마이크로캡슐의 공극에 미네랄오일이 잔류하므로, 충전분율 0.73을 적용하면 마이크로캡슐의 부피는 3.75 mL이며 여기에 5, 4, 3, 2 및 1 mL의 미네랄오일을 첨가하면 현탁액의 농도는 36, 41, 46, 52 및 61 vol% 가 된다.

현탁액을 회전점도계에 넣고 20 ℃에서 열적평형상태를 만든 후 전단속도를 변화시키며 전단응력을 측정하였다. 표준물질로 사용된 글리셀롤과 미네랄오일의 전단응력은 전단속도에 비례하여 증가하는 반면, 마이크로캡슐의 농도가 52 %인 현탁액은 전단속도를 증가시키면 전단점도가 줄어드는 전단유동화(shear thinning) 거동을 보이는 비뉴톤 유체의 특성을 나타내었다(도 3의 A 참조). 그러나 전단속도를 감소시키면서 얻어진 전단응력의 곡선의 변화가 적어, 틱소트로피는 뚜렷하게 관찰되지 않았다. 이것은 171 s¹의 전단이 2 min 동안 가해지는 조건하에서도 마이크로캡슐의 전단변형이나 캡슐간 상호작용의 변화가 없었음을 나타낸다.

전단유동화 거동은 36 % 현탁액에서는 나타나지 않았으나 현탁액의 농도가 41 %부터 뚜렷하게 관찰되었고 전단응력도 급격하게 증가하였다 (도 3의 B 참조). 비뉴톤 유체의 전단속도와 전단응력간의 관계를 잘 표현하는 Casson model[D. Quemada, Rheological modelling of complex uids. I. The concept of effective volume fraction revisited, Eur. Phys. J. AP. 1, 119-127 (1998)]을 이용하여 얻어진 항복응력은 36 % 현탁액에서는 36.1 Pa이지만 41 % 이상의 현탁액에서는 324.9, 313.8, 397.0 및 425.2 Pa로 급격하게 증가하였다.

도 3의 C 는 전단속도의 변화에 따른 점도의 변화를 나타낸 것인데, 마이크로캡슐 36 % 현탁액의 점도는 미네랄 오일에 비하여 크게 증가하지 않았으나 현탁액의 농도가 41 % 부터는 약 10배 증가하였다. 특이한 점은 마이크로캡슐 현탁액의 농도가 더 증가하여도 점도는 크게 변하지 않았다.

도 3의 D 는 전단속도가 각각 0.33, 1.33 및 10.7 s¹일 때 현탁액의 농도의 변화에 따른 점도의 변화를 나타낸다. 모두 현탁액의 농도가 36 %에서 41 %로 높아질 때 급격하게 점도가 증가하였으며 이후에는 현탁액의 농도가 증가하여도 점도의 증가는 완만하거나 전단속도가 0.33 s¹보다 낮은 조건에서는 오히려 점도가 감소하였다.

고체입자가 분산된 현탁액의 전단유동화 현상은 전단속도가 증가하면 고체입자들이 벽면에 평행한 평면을 형성하여 점도가 감소하는 shear induced layering에 의한 것으로 보고되고 있다[J. M. Brader and M. Kruger, Density profiles of a colloidal liquid at a wall under shear flow, Mol. Phys. 109(7-10), 1029-1041 (2011)]. 따라서 알로에 겔 마이크로캡슐도 전단속도가 증가하면 캡슐끼리 응집하여 평행전단면을 형성하여 점도가 낮아지는 것으로 추정된다.

항복응력은 현탁액의 캡슐의 분율이 41 % 이상에서 급격하게 증가하고 있음을 보이는데, 이는 마이크로캡슐의 농도가 증가하여 캡슐간 거리가 가까워져 상호인력이 미칠 수 있을 정도의 충전분율에 도달하였다는 것을 추정할 수 있다. 딱딱한 고체입자가 분산된 현탁액에서 충전분율이 증가하여 서로 움직일 수 없을 정도로 꽉 들어찬 상태가 되면 입자간 접촉으로 현택액의 흐름이 방해받아 점도가 무한대로 증가한다. 그러나 도 3의 D 에서는 충전분율이 더 증가하여도 점도는 더 증가하지 않는다.

열 안정성

실시예 1의 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액을 고압멸균기에서 95, 105 및 121 ℃에서 15 min 동안 가열한 후 현탁액의 경시적인 변화와 마이크로캡슐을 현미경하에서 관찰하였다(도 4 참조). 일반적으로 미생물을 멸균할 때 사용하는 121 ℃에서 15 min 가압가열하는 조건에서 현탁액의 색이 변하고 마이크로캡슐이 파괴되는 것을 광학현미경으로 관찰 할 수 있었다. 그러나 105 ℃에서 15 min 가압가열하는 조건에서는 현탁액 및 마이크로캡슐의 변화는 관찰되지 않았다.

흐름성

원심분리를 통하여 회수된 충전분율이 0.72 인 알로에 겔 마이크로캡슐은 흐름성이 없는 반고체이므로, 이를 미네랄오일로 재현탁한 36, 41, 46, 52 및 61 % 현탁액의 흐름성을 조사하였다. 현탁액 4 mL을 평판위에서 빈 튜브에 넣어 원통형으로 유지시킨 후 튜브를 제거하고 10 min 후 현탁액이 주변으로 퍼지는 정도를 측정하였다. 알로에 겔 마이크로캡슐이 36 %인 현탁액은 액체처럼 퍼져나가 측정할 수 없었으나 41, 46, 52 및 61 % 현탁액은 직경이 각각 3.3, 3.0, 2.8 및 2.5 cm의 원판 형태로 변형되었다(도 5 참조).

따라서 알로에 겔 마이크로캡슐의 비율이 41 % 이상인 현탁액은 흐름성이 낮은 겔의 특성을 보였으며, 마이크로캡슐의 비율이 높은 현탁액은 흐름의 중심 부분의 높이가 높아 반고체의 특성이 유지되고 있었다. 이와 같은 현상은 이미 도 3의 D 에서 보인 현탁액의 알로에 겔 마이크로캡슐의 충전분율이 36 에서 41 %로 증가할 때 회전점도계로 측정한 점도가 급격하게 증가하는 점과 일치한다.

이상 실시예에서는 본 발명에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐이 충전분율이 0.73, 직경은 6.6 ㎛ 이하, 건조중량이 14.4 wt%인 내부가 균일하게 채워진 구형캡슐로 확인되었다. 미네랄오일에 재현탁된 마이크로캡슐은 분율 0.41 이상에서 300 Pa 이상의 항복응력을 가지고 전단율 희석성 유체의 특성을 나타내었으나 틱소트로피는 뚜렷하게 관찰되지 않는 유변학적인 특성을 보였다. 아울러 알로에 겔 마이크로캡슐의 비율을 높이면 반고체의 특성이 증가함을 경시적으로 관찰할 수 있다. 따라서 본 발명에서 제조한 알로에 겔이 고농도로 분산된 W/O 에멀젼을 기본 제형으로 시작하고 여기에 첨가물을 더하여 다양한 종류의 화장품의 개발이 가능할 것으로 예상된다.

Claims (10)

1) 균질화된 알로에 겔, 유기용매 및 계면활성제를 혼합하여 유중수적(W/O)형 에멀젼을 제조하는 단계와,
2) 상기 에멀젼을 감압건조하여 수분이 제거된 현탁액을 제조하는 단계 및,
3) 상기 현탁액을 원심분리하여 상등액인 유기용매와 계면활성제를 제거하는 단계를 포함하는
알로에 겔 마이크로캡슐 제조 방법.

제 1 항에 있어서,
상기 단계 3)에서 제거된 유기용매와 계면활성제를 회수하여 상기 단계 1)에서 재사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알로에 겔 마이크로 캡슐 제조 방법.

1) 균질화된 알로에 겔, 유기용매 및 계면활성제를 혼합하여 유중수적(W/O)형 에멀젼을 제조하는 단계와,
2) 상기 에멀젼을 감압건조하여 수분이 제거된 현탁액을 제조하는 단계와,
3) 상기 현탁액을 원심분리하여 상등액인 유기용매와 계면활성제를 제거하고 알로에 겔 마이크로캡슐을 제조하는 단계와,
4) 상기 알로에 겔 마이크로캡슐을, 데칸, 미네랄 오일, 스쿠알란, 캐스터오일, 실리콘오일, 에센셜오일 로 이루어진 군에서 선택되는 분산매에 별도의 계면활성제 첨가없이 현탁시키는 단계를 포함하는
알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액 제조 방법.

제 3 항에 있어서,
상기 단계 3)에서 제거된 유기용매와 계면활성제를 회수하여 상기 단계 1)에서 재사용하는 것을 특징으로 하는 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액 제조 방법.

제 1 항에 따른 방법으로 제조되며, 중량평균직경 10 ㎛ 이하이고 건조중량 10 ~ 20 % 인 알로에 겔 마이크로 캡슐.

제 5 항에 따른 알로에 겔 마이크로캡슐이,
데칸, 미네랄 오일, 스쿠알란, 캐스터오일, 실리콘오일, 에센셜오일 로 이루어진 군에서 선택되는 분산매에 분산되어 이루어진 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액.

제 6 항에 있어서, 상기 알로에 겔 마이크로캡슐의 함량이 상기 분산매 부피 대비 80 % 이하인 것을 특징으로 하는 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액.

삭제

제 6 항 또는 제 7 항의 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액을 포함하는 화장료 조성물.

제 9 항에 있어서, 상기 알로에 겔 마이크로캡슐 현탁액이 크림제형 화장품 베이스인 것을 특징으로 하는 화장료 조성물.

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