KR101528741B1

KR101528741B1 - 실리카 함유 복합 나노입자 및 이를 함유하는 하이드로겔 보습패치

Info

Publication number: KR101528741B1
Application number: KR1020140058013A
Authority: KR
Inventors: 김주원
Original assignee: 김주원
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2015-06-16
Also published as: WO2015174717A1; CN106456465A; US20170151136A1

Abstract

본 발명은 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자, 이의 제조방법 및 이를 함유하는 하이드로겔 보습패치에 관한 것으로서, 본 발명의 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자는 수분과 강한 결합력을 발휘하여 수분의 증발속도를 감소시키고, 수분 유지 및 피부장벽 기능 강화 효과를 나타내므로, 하이드로겔 보습패치 또는 이와 유사한 피부효능을 추구하는 다양한 화장료 제형의 제조를 위한 인공보습인자로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

실리카 함유 복합 나노입자 및 이를 함유하는 하이드로겔 보습패치{SILICA-CONTAINING COMPLEX NANOPARTICLE AND HYDROGEL MOISTURIZING PATCHES COMPRISING THE SAME}

본 발명은 실리카 함유 복합 나노입자 및 이를 함유하는 하이드로겔 보습패치에 관한 것이다.

피부는 외부 유해환경으로부터 우리의 몸을 보호할 뿐만 아니라 우리 몸으로부터 수분의 유출을 차단하는 역할을 수행한다(N. Y. Schurer, et al., Adv . Lipid Res. 24, 27 (1991); D. Bommannan, et al., J. Invest. Dermatol. 95, 403 (1990)). 대부분 유기 구조물로 이루어진 피부가 이러한 탁월한 보호능력과 차단능력을 발휘하는 것은 피부의 최외각층에 각질층이 존재하기 때문이다. 각질층은 각질세포를 지질층이 고정하고 있는 층상구조물이고 15 내지 30μm의 두께를 갖는다 (P. M. Elias, et al., "Skin Barrier", New York: Taylor & Francis Group (2006)).

피부에 첩포된 하이드로겔 패치는 각질층이 발휘하는 고유의 피부보호 성능을 대신할 수 있다. 특히, 피부 외각층이 수분으로 포화되게 함으로써, 피부 내부에서 원활한 피부 재생 활동이 일어날 수 있도록 도와준다. 이러한 패치의 성능을 더욱 강화하기 위해서는 각질층이 그러하듯이 수분을 유지할 수 있는 성능이 탁월해야 한다. 상기 각질층을 구성하는 각질세포는 디스크 형태의 납작한 형상을 지니고 있고, 겹겹이 쌓여서 다층구조물을 형성한다. 각질세포 내부는 케라틴(keratin), 천연보습인자(natural moisturizing factors), 단백질 등으로 구성되어 있는데, 케라틴은 구조 보강제 역할을 하고, 천연보습인자는 강한 흡습성을 발현하여 각질세포 내부를 수분으로 포화시키는 역할을 한다. 따라서, 각질세포 내부는 수분에 의하여 포화되어 있는 하이드로겔(hydrogel)이다 (E. An, et al., Langmuir, 28, 4095 (2012)). 각질세포의 우수한 수분유지능력은 하이드로겔상에 천연보습인자가 함유되어 있기 때문이며, 이러한 각질세포가 대면적의 층상구조물을 형성하고 있는 각질층은 어떻게 보면 거대한 수분패치라고 할 수 있다. 상기 천연보습인자는 각질세포에 20-30% 포함되어 있으며, 수분과 강한 수소결합과 이온결합을 하고 있어 각질세포로부터 수분 증발을 차단한다. 따라서, 천연보습인자의 역할을 대신할 수 있는 인공보습인자(artificial moisturizing factor)를 함유하는 하이드로겔 시스템을 개발하면, 고기능성 수분패치기술이 개발될 수 있을 것으로 기대된다.

현재까지 다양한 형태의 수분패치가 개발되어 왔다. 수용성 고분자를 기반으로 제조된 하이드로겔 패치는 피부에 첩포와 동시에 즉각적으로 피부 외각층을 수화시켜 보습감을 부여하지만, 추가적인 시스템 개선이 없을 경우에는, 수화상태를 장기간 유지하기가 어렵다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 지용성 패치나 에멀젼을 함유하는 패치가 개발되고 있다. 수분을 장기간 유지하기 위해서는 물분자-메트릭스 간에 강한 결합력의 부여가 필요하다. 따라서, 하이드로겔 시스템에서 수분의 증발을 차단할 수 있는 인공보습인자의 개발이 꾸준히 요구되고 있다.

[비특허문헌 1] N. Y. Schurer, et al., Adv. Lipid Res., 24, 27 (1991)

[비특허문헌 2] D. Bommannan, et al., J. Invest. Dermatol., 95, 403 (1990)

[비특허문헌 3] P. M. Elias, et al.,"Skin Barrier", New York: Taylor & Francis Group (2006)

[비특허문헌 4] E. An, et al., Langmuir 28, 4095 (2012)

따라서, 본 발명의 목적은 하이드로겔 시스템에서 수분의 증발을 차단할 수 있는 인공보습인자 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 인공보습인자를 포함하는 하이드로겔 보습패치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 실리카 및 상기 실리카 입자 표면에 박막 코팅된 쌍성이온 고분자로 이루어진, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자를 제공한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은

1) 실리카를 실란 화합물과 커플링 반응시켜 실리카 입자 표면에 아민기를 도입하는 단계;

2) 상기 단계 1)에서 수득한 실리카 입자를 트리클로로아세틸 이소시아네이트와 축합반응시켜 실리카 입자 표면에 트리클로로아세틸기를 도입하는 단계; 및

3) 상기 단계 2)에서 수득한 실리카 입자를 가교제의 존재 하에 고분자 단량체와 중합반응시켜 실리카 입자 표면에 쌍성이온 고분자 박막층을 도입하는 단계

를 포함하는, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 제조방법을 제공한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상기 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자를 포함하는 하이드로겔 보습패치를 제공한다.

본 발명에 따른 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자는 수분과 강한 결합력을 발휘하여 수분의 증발속도를 감소시키고, 수분 유지 및 피부장벽 기능 강화 효과를 나타내므로, 하이드로겔 보습패치 또는 이와 유사한 피부효능을 추구하는 다양한 화장료 제형의 제조를 위한 인공보습인자로 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 인공 보습 인자(AMF)로서 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자를 이용한 하이드로겔 패치 시스템 설계에 대한 모식도를 나타낸 것이다.
도 2에서 (a)는 순수 실리카 나노입자, (b) 및 (c)는 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 투과전자현미경 이미지(50 nm 및 200 nm)를 나타낸 것이다.
도 3은 실리카 및 쌍성이온 고분자의 함량에 따른 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 열중량분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 계면장력 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 5는 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 수분 증발속도를 그래프로 나타낸 것이다.

본 발명은 실리카 및 상기 실리카의 표면에 박막 코팅된 쌍성이온 고분자로 이루어진, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자를 제공한다.

상기 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자는 실리카 및 쌍성이온 고분자를 1:0.5 내지 1:5 (w/w), 바람직하게는 1:0.5 내지 1:3 (w/w)의 비율로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자는 건조 상태에서는 20 내지 30 nm, 바람직하게는 약 20 nm의 직경을 나타내고, 물에 수화된 후에는 50 nm 내지 100 nm의 직경을 나타낸다.

본 발명에서 사용가능한 실리카는 20 내지 25 nm의 평균입경(예를 들어 22 nm)을 가지며, 표면 전위는 음성(negative)인 것이 바람직하다. 상기 실리카는 수상에 분산된 형태를 사용할 수 있다.

본 발명에서 쌍성이온 고분자는 양이온과 음이온을 동일한 분자에 함유하는 단량체를 단일 중합 또는 공중합 과정을 통하여 합성한 고분자를 의미한다.

상기 쌍성이온 고분자는 2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린(2-Methacryloyloxyethyl phosporylcholine, MPC)과 같이 베타인(Betain)기를 포함하는 고분자 단량체일 수 있으며, 본 발명에서는 MPC가 바람직하다.

상기 쌍성이온 고분자는 하이드로겔 형태로 실리카에 박막 코팅될 수 있다(도 2). 본 발명의 일 실시양태에 따르면, 본 발명에 따른 복합 나노입자의 열 중량 분석 결과, 상기 쌍성이온 고분자를 포함하는 박막은 총 중량을 기준으로 12 내지 20중량%, 바람직하게는 15 내지 18중량%의 양으로 실리카 표면에 코팅될 수 있다.

한편, 본 발명은 1) 실리카를 실란 화합물과 커플링 반응시켜 실리카 입자 표면에 아민기를 도입하는 단계; 2) 상기 단계 1)에서 수득한 실리카 입자를 트리클로로아세틸 이소시아네이트와 축합반응시켜 실리카 입자 표면에 트리클로로아세틸기를 도입하는 단계; 및 3) 상기 단계 2)에서 수득한 실리카 입자를 가교제의 존재 하에 고분자 단량체와 중합반응시켜 실리카 입자 표면에 쌍성이온 고분자 박막층을 도입하는 단계를 포함하는, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 제조방법을 제공한다.

상기 방법에서 단계 1)은 반응성을 높이기 위하여 실리카-실란 커플링 반응을 수행하여 실리카 입자 표면에 아민기를 도입하는 단계이다.

실리카는 수분을 증발시켜 파우더 형태로 전환한 후 유기 용매 중에 초음파 등을 조사하여, 분산시켜 3 내지 5중량%, 예를 들어 약 3중량%가 되도록 실리카 분산액을 제조한다. 이때 유기 용매는 톨루엔, 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 테트라하이드로퓨란, 자일렌 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 톨루엔이 바람직하다.

이어, 분산된 실리카 100 중량부를 기준으로 1 내지 300중량부의 실란 화합물을 첨가하여 110 내지 120℃에서 8 내지 9시간 동안 실란 커플링 반응시킴으로써, 실리카 입자 표면에 아민기를 도입시킬 수 있다. 이때 실란 화합물은 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane, APS), 3-아미노프로필트리메톡시실란, 4-아미노부틸트리에톡시실란 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, APS가 바람직하다.

단계 2)는 실리카 입자 표면에 중합개시사이트를 도입하는 단계로서, 상기 단계 1)에서 수득한 실리카 입자의 아민기를 트리클로로아세틸 이소시아네이트기와축합반응시켜 실리카 입자 표면에 트리클로로아세틸기를 도입할 수 있다.

단계 1)에서 수득한 실리카 입자를 상기 언급한 것과 동일한 방식으로 유기 용매 중에 초음파 등을 조사하여 분산시켜, 3 내지 5중량%, 예를 들어 약 3중량%가 되도록 실리카 분산액을 제조한다. 이때 유기 용매는 톨루엔, 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 테트라하이드로퓨란, 자일렌 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 톨루엔이 바람직하다.

이어, 분산된 실리카 100 중량부를 기준으로 10 내지 200중량부의 트리클로로아세틸 이소시아네이트를 디부틸틴 디라우레이트(dibutyltin dilaurate)의 존재 하에 80 내지 90℃에서 8 내지 9시간 동안 축합반응시킴으로써, 실리카 입자 표면에 중합개시사이트로서 트리클로로아세틸기를 도입시킬 수 있다.

이때, 디부틸틴 디라우레이트는 우레탄 반응 촉매제로 사용할 수 있다.

단계 3)은 상기 단계 2)에서 수득한 실리카에 고분자 단량체 및 가교제를 첨가하여 중합반응시킴으로써 실리카 입자 표면에 쌍성이온 고분자 박막층을 도입할 수 있다.

단계 2)에서 수득한 실리카 입자를 용매 중에 분산시켜, 6 내지 8중량%, 예를 들어 약 6중량%가 되도록 분산액을 제조한 후 고분자 단량체 및 가교제를 첨가한다. 상기 용매는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올 및 에탄올과 물의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 에탄올이 바람직하다.

본 발명에서는 고분자 단량체로 MPC와 같은 고분자 성분을 사용할 수 있으며, 가교제로 디비닐벤젠(divinylbenzene, DVB)을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고분자 단량체 및 가교제는 실리카 100 중량부를 기준으로 1 내지 500 중량부의 양으로 첨가할 수 있으며, 65 내지 70℃에서 12 내지 13시간 동안 실리카 입자와 중합반응시킬 수 있다. 이때, 가교제는 고분자 단량체와 가교제의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 50 중량%, 예를 들어 10 중량%의 양으로 사용될 수 있다.

단계 3)에서는 반응속도를 향상시키기 위하여 촉매를 사용할 수 있다. 상기 촉매는 Mo(CO)₆를 사용할 수 있으며, 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%, 예를 들어 0.05 중량%의 양으로 첨가될 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자를 포함하는, 보습용 화장료 조성물을 제공한다. 상기 보습용 화장료 조성물은 하이드로겔 보습패치, 수분패치 및 수분랩(Water Wrap)을 예시할 수 있으나, 하이드로겔 보습패치가 바람직하다.

[실시예]

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 인공 보습인자(실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자)의 합성

시약

실리카(Ludox CL-X)는 알드리치(Aldrich)사에서 구입하여 사용하였다. 상기 실리카의 평균입경은 22 nm이고 실리카 표면전위는 음성(negative)이며 안정화카운터 이온(stabilizing counter ion)으로는 나트륨을 사용하였다. 상기 실리카는 수상에 분산된 형태로서, 농도는 45 중량%이다.

2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린(MPC), 3-아미노프로필트리에톡시실란(APS), 트리클로로아세틸 이소시아네이트, 디부틸틴 디라우레이트 및 디비닐벤젠(DVB)은 모두 시그마-알드리치사에서 구입하였으며, 디부틸틴 디라우레이트는 우레탄 반응 촉매제로 이용하고, DVB는 가교제로 이용하였다.

단계 1) 실리카 입자 표면에 아민기 도입

실리카 입자 표면의 반응성을 높이기 위하여 실리카-실란 커플링 반응으로 아민기를 도입하였다.

먼저, 실리카 입자(Ludox CL-X)에 포함되어 있는 수분을 실온에서 감압 증발시켜 파우더 형태로 전환하였다. 이렇게 얻어진 실리카 분말을 톨루엔에 투입하고 프로브형 초음파조사기 (Sonics & Material Inc., VCX500, USA)를 이용하여 35℃에서 10분간 초음파를 조사하여 재분산하였다. 실리카 입자의 농도는 3 중량%로 고정하였다. 이어서, 아민기를 도입하기 위하여 실리카 입자의 중량 대비 150%의 APS을 첨가하여 110℃에서 8시간 동안 실리카 입자 표면에 반응시켰다. 상기 과정을 거쳐 수득한 아민기가 도입된 실리카 입자는 5,000 rpm에서 5회 이상의 반복적인 원심분리를 통하여 세정 및 회수하였다.

단계 2) 실리카 입자 표면에 트리클로로아세틸기 도입

실리카 입자에 중합개시사이트를 도입하기 위하여, 상기 단계 1)에서 수득한 실리카 입자와 트리클로로아세틸 이소시아네이트를 축합반응시켰다.

먼저, 상기 단계 1)에서 수득한 아민기가 도입된 실리카 입자를 톨루엔에 투입하고 프로브형 초음파조사기 (Sonics & Material Inc., VCX500, USA)를 이용하여 35℃에서 10분간 초음파를 조사하여 재분산하였다. 실리카 입자의 농도는 3 중량%로 고정하였다. 이어서, 상기 재분산된 실리카 입자의 중량 대비 80%의 트리클로로아세틸 이소시아네이트를 총 중량을 기준으로 1중량%의 디부틸틴 디라우레이트와 함께 첨가하여 80℃에서 8시간 동안 교반시켜 축합반응시켰다. 상기 과정을 거쳐 수득한 트리클로로아세틸기가 도입된 실리카 입자는 5,000 rpm에서 5회 이상의 반복적인 원심분리를 통하여 세정 및 회수하였다.

단계 3) 표면중합을 이용한 고분자 박막층 도입

상기 단계 2)에서 수득한 트리클로로아세틸기가 도입된 실리카 입자를 에탄올에 재분산하였다. 이 때 실리카 입자의 농도는 6 중량%로 고정하였다. 이어서, 상기 실리카 재분산액에 MPC 및 DVB를 투입하였다. 이때 DVB의 농도는 MPC 대비 10 중량%로 하였고, 촉매로는 Mo(CO)₆를 총 중량을 기준으로 0.05 중량% 투입하였다. 최종적으로 실리카와 MPC의 함량 비율은 1/0.5(w/w)로 조절하였다. 반응기에 아르곤을 주입하여 산소를 제거한 후, 70℃에서 12시간 동안 고분자 중합반응을 실시하여, 최종적으로 화합물명이 폴리(2-메타크릴로일옥시)에틸-2-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트-코-디비닐벤젠인, 쌍성이온 고분자가 실리카 표면에 코팅된 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자를 합성하였다.

실시예 2: 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 합성

상기 실시예 1의 단계 3에서 실리카와 MPC의 함량 비율을 1/1 (w/w)로 조절한 것을 제외하고는 동일한 방식으로 수행하여, 쌍성이온 고분자가 실리카 표면에 코팅된 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자를 합성하였다.

실시예 3: 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 합성

상기 실시예 1의 단계 3에서 실리카와 MPC의 함량 비율을 1/2 (w/w)로 조절한 것을 제외하고는 동일한 방식으로 수행하여, 쌍성이온 고분자가 실리카 표면에 코팅된 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자를 합성하였다.

실시예 4: 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 합성

상기 실시예 1의 단계 3에서 실리카와 MPC의 함량 비율을 1/3 (w/w)으로 조절한 것을 제외하고는 동일한 방식으로 수행하여, 쌍성이온 고분자가 실리카 표면에 코팅된 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자를 합성하였다.

이렇게 제조된 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자는 리빙 중합(living polymerization) 및 시드 중합(seeded polymerization)법을 조합하여 합성한 것으로서, 건조 상태에서는 20nm은 직경을 나타내고, 물에 수화된 후에는 50 내지 100nm의 직경을 나타낸다. 쌍성이온 고분자는 하이드로겔 형태로 실리카 표면에 수 나노미터 두께(예를 들어 0.5 내지 5 nm)로 코팅되어 있다.

순수한 실리카 나노입자(a) 및 상기 실시예 1에서 제조한 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자(b 및 c)의 투과전자현미경(TEM) 이미지를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 보는 바와 같이, 실리카 나노입자 표면에 쌍성이온 고분자가 박막형태로 도입되었음을 알 수 있다.

또한, 실리카/쌍성이온 고분자의 비율이 1:0.5 및 1:1(w/w)로 제조된 실시예 1 및 2의 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자를 대상으로 열중량분석(TGA)(Q500, TA instrument (USA))을 수행하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3에서 보는 바와 같이, 실리카 표면에 코팅된 쌍성이온 고분자가 고온으로 갈수록 연소되어 중량이 감소하였고, 쌍성이온 고분자층이 약 15 내지 18 중량% 수준에서 도입되었음을 정량적으로 확인할 수 있었다.

시험예: 수분 유지 성능 평가

계면 장력 측정

실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자가 수분을 유지할 수 있는 능력을 효과적으로 발휘하기 위해서는 수상에서 물을 수화시키는 능력이 탁월해야 한다. 수상에서 물을 수화시키기 위해서는 근본적으로 물 분자들과 물리적으로 결합되어야 하는데, 이러한 현상이 발생하면 물의 계면장력이 높아지게 된다.

따라서, 상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자들을 각각 물에 0.1중량%의 농도로 분산시키고 오일-물 계면장력의 변화를 측정하였다.

도 4에서 보는 바와 같이, 쌍성이온 고분자의 비율이 높을수록 계면장력이 증가함을 알 수 있었다. 이는 쌍성이온 고분자로 이루어진 박막층이 물분자와 강하게 결합하여 물분자-물분자 간의 응축력을 증가시키는 역할을 했기 때문으로 해석된다.

수분증발 속도 측정

한편, 이와 같은 물분자 간의 결합력의 증가가 실질적인 물분자 증발속도에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 수분증발 속도를 측정하였다.

정확한 수분증발 속도를 결정하기 위하여, 시험투습도 시험기(Alt-lab사)를 이용하여 순수한 물, 실시예 2의 실리카/쌍성이온 고분자(1:1, w/w) 및 실시예 3의 실리카/쌍성이온 고분자(1:2, w/w)를 대상으로 투습도를 측정하였다. 이때 상기 실리카/쌍성이온 고분자들은 각각 0.1%의 농도로 물에 용해시킨 후 시험에 사용하였다.

상기 3종의 테스트 수용액을 각각 전자 저울에 올려놓고, 온도 (40℃) 및 습도 (30%)를 정확하게 설정한 후 시스템을 밀폐시키고, 시간 변화에 따를 무게 감소를 측정하여 수분증발 속도를 결정하였으며 그 결과를 도 5에 나타내었다.

도 5에서 보는 바와 같이, 순수한 물(a)의 경우에는 시간 경과에 따라 선형적인 수분의 감소가 발생하였다. 물분자간의 수소결합이 선형 상수관계로 가소하여 수분증발로 이어지고 있음을 의미한다. 이에 반하여, 실리카/쌍성이온 고분자 나노입자가 분산되어 있는 수용액(b 및 c)의 경우에는, 증발 초기에 물의 증발속도를 따르다가 서서히 증발속도가 감소함을 알 수 있다. 감소된 증발속도는 물이 모두 증발될 때까지 이어졌다. 이러한 증발속도의 차이는 표면장력 변화와 유사한 거동이다. 이상의 실험결과는 실리카/쌍성이온 고분자 나노입자가 수상에서 물과 강한 결합력을 보유하고 있고 이는 물분자의 증발속도를 감소시키는 기능을 발휘하고 있음을 나타낸다.

천연보습인자가 각질세포 내부의 하이드로겔 상에서 수분 유지력 발현에 주요한 역할을 수행하듯이, 본 발명에서 개발한 실리카/쌍성이온 고분자 나노입자는 수분과 강한 결합력을 발휘하여 수분의 증발속도를 감소시키는 성능을 보유하고 있어 인공보습인자로 유용함을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 인공보습인자를 포함하는 하이드로겔 패치는 수분 유지력 강화 효과 및 피부장벽기능을 강화하는 효과를 동시에 구현할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 본 발명의 인공보습인자는 유사한 하이드로겔 패치 뿐만 아니라, 다양한 보습용 화장료 제형의 원료로 적용 가능할 수 있다.

Claims

실리카 및 상기 실리카 입자 표면에 가교 결합으로 건조두께 0.5~5 nm 박막 코팅된 2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린을 포함하는 단량체 유래 고분자를 포함하며, 상기 단량체 및 가교제 총 함량 대비 0.1~10 중량%의 가교제가 사용된 것을 특징으로 하는, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자.
제1항에 있어서,
상기 복합 나노입자가 실리카 및 쌍성이온 고분자를 1:0.5 내지 1:5 (w/w)의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자.
제1항에 있어서,
상기 쌍성이온 고분자가 12 내지 20중량%로 박막 코팅된 것을 특징으로 하는, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자.
삭제
제1항에 있어서,
상기 복합 나노입자가 건조 상태에서는 20 내지 30 nm의 직경을 나타내고, 물에 수화된 후에는 50 내지 100 nm의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자.
1) 실리카를 실란 화합물과 커플링 반응시켜 실리카 입자 표면에 아민기를 도입하는 단계;
2) 상기 단계 1)에서 수득한 실리카 입자를 트리클로로아세틸 이소시아네이트와 축합반응시켜 실리카 입자 표면에 트리클로로아세틸기를 도입하는 단계; 및
3) 상기 단계 2)에서 수득한 실리카 입자를 가교제의 존재 하에 2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린을 포함하는 단량체와 중합반응시켜 실리카 입자 표면에 건조두께 0.5~5 nm의 쌍성이온 고분자 박막층을 도입하는 단계를 포함하며, 상기 단량체 및 가교제 총 함량 대비 0.1~10 중량%의 가교제가 사용된 것을 특징으로하는, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 단계 1)이, 실리카 100 중량부를 기준으로 1 내지 300중량부의 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane)을 실리카에 첨가하여 110 내지 120℃에서 8 내지 9시간 동안 커플링 반응시킴으로 행해지는 것을 특징으로 하는, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 단계 2)가, 실리카 100 중량부를 기준으로 10 내지 200중량부의 트리클로로아세틸 이소시아네이트를 디부틸틴 디라우레이트(dibutyltin dilaurate)의 존재 하에 80 내지 90℃에서 8 내지 9시간 동안 축합반응시킴으로 행해지는 것을 특징으로 하는, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 단계 3)이, 실리카 100 중량부를 기준으로 1 내지 500 중량부의 2-메타크릴로일옥시에틸 포스포릴콜린 및 디비닐벤젠(divinylbenzene)을 첨가한 후, 65 내지 70℃에서 12 내지 13시간 동안 고분자 중합반응시킴으로 행해지는 것을 특징으로 하는, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 제조방법.
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제6항에 있어서,
상기 단계 3)에서 Mo(CO)₆촉매를 첨가하는 것을 특징으로 하는, 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자의 제조방법.
제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자를 포함하는, 하이드로겔 보습패치.
제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 실리카/쌍성이온 고분자 복합 나노입자를 포함하는, 보습용 화장료 조성물.