KR101551464B1

KR101551464B1 - 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101551464B1
Application number: KR1020140123672A
Authority: KR
Inventors: 박주현; 윤정주; 이예빈; 라비찬드란
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2015-09-09
Also published as: KR20140127186A

Abstract

본 발명은 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자 및 그 제조방법, 및 상기 하이드로겔 입자를 유효성분으로 포함하는 화장료 조성물 및 약학 조성물에 관한 것으로서, 활성 성분을 담지한 상기 하이드로겔 입자를 포함하는 화장료 또는 약학 조성물은, 보습성 및 생체친화도가 뛰어나고, 친수성 및 소수성 활성 성분을 동시에 담지할 수 있는 전달체로 활용할 수 있다.

Description

지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자 및 그 제조방법 {HYDROGEL PARTICLE COATED WITH LIPID BILAYER, AND METHOD FOR PREPARING THEREOF}

본원은 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자 및 그 제조방법, 및 상기 하이드로겔 입자를 유효성분으로 포함하는 화장료 조성물 및 약학 조성물에 관한 것이다.

최근 나노기술의 발달과 더불어 기능성 하이드로겔을 나노 사이즈로 합성하는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 관련하여, 하이드로겔을 기능성 화장품이나 약물 전달 시스템에 적용하여 화장품을 성분이나 약물을 안정하게 전달하는 기술에 대한 노력이 활발하게 진행되고 있다.

현재 국내 화장품 시장은 생산액 기준으로 약 6조원 규모이며 화장품 유형별 생산실적을 보면 기능성 화장품의 생산 비율이 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 기초 화장품과 기능성 화장품을 합친 생산량은 전체 화장품 시장 규모의 64%를 차지하여 화장품 시장의 성장을 이끌고 있다. 최근에는 단순한 기능성 효과에서 벗어나 항아토피, 항여드름 등의 효과를 가진 치료기능의 코스메슈티컬(cosmeceutical) 제품 개발이 더욱 증가될 전망이다.

이때, 화장품의 개발 시 주의해야 할 몇 가지 사항들이 있다. 첫 번째로는, 화장품을 장기간 보관 및 사용 시 미생물이나 외부 요인에 의한 변성을 막기 위해 제형의 안정성이 요구된다는 점이다. 두 번째로는, 피부에 적용된 화장품이 피부의 수분이 빠져나가는 것을 막아주고 장시간 충분한 보습 효과를 가질 것이 요구된다는 점이다. 마지막으로, 피부에 대한 트러블이 거의 없는 안정한 제품이 요구된다는 점이 있다.

피부를 투과하여 약물 및 화장품을 전달하는데 장애의 대부분은 피부 각질층에서 발생하고, 피부 각질층의 틈새로 전달 성분이 잘 침투하기 위해서는 나노 크기의 제형이 요구된다. 따라서, 현재 주로 사용되는 화장품 및 의약 성분의 피부를 투과하여 전달하기 위한 제형으로는 리포솜, 마이셀, 하이드로겔 패치 등이 있다.

리포솜 제형이란, 인지질을 수용액에 현탁할 때 생기는 소포를 의미할 수 있으며, 지질 이중층으로 구성된 막에 의해 외막과 격리되어 있는 구조이다. 이는, 콜레스테롤 당지질 등의 지질이나 막단백질을 막내에 이입시키는 것이 가능하며, 내포된 수용액 층에 이온, 저분자 물질, 핵산, 단백질 등을 포획할 수 있고, DNA, mRNA 등을 내포한 리포솜이 유전정보의 매개체로서 주목받고 있다.

또한, 마이셀 제형은, 상기 계면활성제 등의 양친매성 물질로 인해 형성되는 구조로서, 상기 양친매성 물질을 물에 녹이면 친수기를 밖으로 친유기를 안으로 향해 회합되어 생기는 구조를 의미할 수 있다.

그러나, 상기 리포솜 및 마이셀은 나노 크기로 제조가 가능하나, 안정성이 낮은 문제점이 있다.

상기 하이드로겔 패치는 하이드로겔을 패치 형태로 형성한 것으로서, 현재 친수성 하이드로겔 패치가 사용되고 있다. 피부 각질층의 구조는 소수성 지질 분자로 둘러싸인 방벽과 친수성 세포로 구성되어 있고 전달 성분들은 주로 소수성 방벽 부분을 통해서 전달되므로 전달 수단 및 성분은 소수성을 보유해야 한다. 기존의 친수성 하이드로겔 패치는 소수성 화장품 및 의약성분을 집적시켜 전달하는 능력이 떨어지는 문제점이 있어, 제형에 소수성 성분을 용이하게 집적시킬 수 있는 개념이 요구된다. 또한, 하이드로겔 패치는 겔 형태로서 안정하나 나노 크기로 제조하는데 어려움이 있다.

이에 관한, 선행 문헌으로는, 대한민국 공개특허 제2012-0038662호 및 대한민국 공개특허 제2010-0117201호 등을 예로 들 수 있다.

대한민국 공개특허 제2012-0038662호 대한민국 공개특허 제2010-0117201호

본 발명은 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상기 하이드로겔 입자는 약 300 nm 이하의 나노 크기의 평균 입경을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이드로겔 입자의 하나의 예로서,

하이드로겔 입자;

상기 하이드로겔 입자의 표면에 공유 결합에 의해 연결된 제 1 지질층; 및

상기 제 1 지질층 상에 집적된 제 2 지질층을 포함하는 지질 이중층이 형성된 구조를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 하이드로겔 입자 외곽에 형성된 지질 이중층이 1 회 내지 3 회 반복된 구조를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자의 제조방법을 포함할 수 있으며, 하나의 예로서,

광가교제 및 지질(a)이 공유결합된 수용성 고분자를 제조하는 단계;

상기 고분자에 광개시제를 부가하고 자외선을 조사하여 지질 단일층이 형성된 하이드로겔 입자를 형성하는 단계; 및

상기 지질 단일층이 형성된 하이드로겔 입자와 지질(b)을 혼합 및 교반하여 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 활성 성분을 담지한 본 발명에 따른 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자를 유효성분으로 포함하는, 화장료 조성물을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 활성 성분을 담지한 본 발명에 따른 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자를 유효성분으로 포함하는, 약학 조성물을 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자를 제공하며, 활성 성분을 담지한 상기 하이드로겔 입자를 포함하는 화장료 또는 약학 조성물은, 보습성 및 생체친화도가 뛰어나고, 친수성 및 소수성 활성 성분을 동시에 담지할 수 있는 전달체로서 활용할 수 있다.

도 1은 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 나노입자 모식도이다.
도 2는 제조된 HA-AEMA-DMPE 하이드로겔 입자를 합성하는 과정의 모식도이다.
도 3은 제조된 HA-AEMA-DMPE 하이드로겔 입자의 1H-NMR을 이용한 분석 결과이다.
도 4는 제조된 HA-AEMA-DMPE 하이드로겔 입자의 SEM 사진이다.
도 5는 제조된 HA-MA-DMPE 하이드로겔 입자를 합성하는 과정의 모식도이다.
도 6은 제조된 HA-MA-DMPE 하이드로겔 입자의 1H-NMR을 이용한 분석 결과이다.
도 7은 제조된 HA-MA-DMPE 하이드로겔 입자의 SEM 사진이다.
도 8은 제조된 HA-MA-DMPE 하이드로겔 입자의 TEM 사진이다.
도 9는 제조된 HA-MA-DMPE 하이드로겔 나노입자 표면에 지질 이중층과 소수성 화합물을 집적한 시료의 TEM 사진이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명은 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상기 하이드로겔 입자의 하나의 예로서,

하이드로겔 입자;

상기 제 1 지질층 상에 집적된 제 2 지질층을 포함하는 지질 이중층이 형성된 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 하이드로겔 입자의 카르보닐기(=CO-)와 상기 제 1 지질층 친수성 부분의 질소 원자가 아미드 결합을 통해 공유 결합되며, 상기 제 1 지질층의 소수성 부분에 상기 제 2 지질층의 소수성 부분이 집적된 구조일 수 있다.

구체적으로, 상기 제 1 지질층과 상기 제 2 지질층은 각 층의 소수성 부분이 상호 대향되도록 배열된 구조일 수 있다. 상기 구조를 예로 들어, 상기 제 1 지질층의 소수성 부분과 상기 제 2 지질층의 소수성 부분이 집적되어 있으며, 상기 집적된 각 지질층의 소수성 부분을 기준으로 양쪽에 친수성 성분이 존재하는 구조일 수 있다.

상기 지질 이중층이 형성된 구조를 통해, 친수성 및 소수성 활성 성분을 동시에 담지할 수 있어, 화장료 또는 약물 전달체로서의 효율을 증대시킬 수 있다.

상기 형성된 하이드로겔 입자의 평균 입경은 약 300 nm 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 하이드로겔 입자의 평균 입경은 약 10 nm 내지 약 300 nm, 약 10 nm 내지 약 250 nm, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 20 nm 내지 약 150 nm일 수 있다. 상기 하이드로겔 입자의 평균 입경 범위 내에서 피부 투과도를 증진시킬 수 있으며, 높은 보습성 및 생체친화도를 구현할 수 있다.

상기 하이드로겔 입자는 수용성 고분자로 구성될 수 있으며, 상기 수용성 고분자들은 가교결합된 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 가교결합은 자외선 조사에 의해 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 하이드로겔 입자 외곽에 형성된 지질 이중층은 1 회 이상 반복된 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 지질 이중층은 하이드로겔 입자 외곽에 1 회 내지 10 회, 1 회 내지 8 회, 1 회 내지 5 회, 또는 1 회 내지 3 회 반복되어 형성된 구조일 수 있다. 구체적으로, 상기 하이드로겔 입자의 카르보닐기와 상기 제 1 지질층 친수성 부분의 질소 원자가 아미드 결합을 통해 결합되며, 상기 제 1 지질층의 소수성 부분에 상기 제 2 지질층의 소수성 부분이 집적되어 제 1 지질 이중층을 형성하여 지질 이중층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 과정에서 지질의 소수성 부분 또는 친수성 부분간에 집적과정이 반복되어 1 회 이상 반복된 이중층을 형성할 수 있으며, 이를 통해, 보다 많은 친수성 및 소수성 활성 성분을 전달할 수 있다.

상기 본 발명에 따른 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자의 제조 방법의 하나의 예로서,

지질 단일층이 형성된 하이드로겔 입자와 지질(b)을 혼합 및 교반하여 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자를 형성하는 수용성 고분자는 카르복실기 또는 수산기 중 1 종 이상의 치환기를 함유하는 폴리사카라이드일 수 있다. 구체적으로, 상기 수용성 고분자는 히알루론산(hyaluronic acid), 펙틴(pectin), 헤파린(heparin), 헤파린 설페이트(heparin sulfate), 알긴산(alginic acid), 및 젤란검(gellan gum)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 중합체를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 히알루론산을 사용할 수 있다.

상기 지질(a)는 1차 아민기를 포함하는 지질을 사용할 수 있으며, 예를 들어, L-α-포스파티딜에탄올아민(L-α-phosphatidylethanolamine), L-α-리소포스파티딜에탄올아민(L-α-lysophosphatidylethanolamine), L-α-리소포스파티딜에탄올아민 플라스말로겐(L-α-lysophosphatidylethanolamine plasmalogen), 1,2-디헥사노일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dihexanoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디옥타노일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dioctanoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디데카노일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-didecanoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디라우로일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디미리스토일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디펜타데카노일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dipentadecanoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디팔미토일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디파이타노일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-diphytanoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디헵타데카노일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-diheptadecanoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디스테아로일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디팔미토레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dipalmitoleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디올레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디엘라이도일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dielaidoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디리놀레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dilinoleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디리놀레노일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dilinolenoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디아라키도노일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-diarachidonoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1,2-디도코사헥사에노일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-didocosahexaenoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1-팔미토일-2-올레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1-팔미토일-2-리놀레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1-palmitoyl-2-linoleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1-팔미토일-2-아라키도노일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1-palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1-팔미토일-2-도코사헥사에노일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1-palmitoyl-2-docosahexaenoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1-스테아로일-2-올레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1-stearoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1-리놀레오일-2-올레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1-linoleoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1-스테아로일-2-아라키도노일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1-stearoyl-2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1-도코사헥사에노일-2-올레오일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1-docosahexaenoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1-미리스토일-2-하이드록시-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1-myristoyl-2-hydroxy-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1-팔미토일-2-하이드록시-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1-palmitoyl-2-hydroxy-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), 1-스테아로일-2-하이드록시-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1-stearoyl-2-hydroxy-sn-glycero-3-phosphoethanolamine) 및 1-올레오일-2-하이드록시-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1-oleoyl-2-hydroxy-sn-glycero-3-phosphoethanolamine) 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.

또한, 상기 지질(b)는 상기 지질(a)에 포함될 수 있는 지질을 사용할 수 있으며, 지질 이중층을 형성할 수 있는 지질이라면, 특별히 제한되지 않는다.

상기 하이드로겔 입자의 제조방법 중 광가교제 및 지질(a)이 공유결합된 수용성 고분자를 제조하는 단계는, 광가교제, 지질(a) 및 수용성 고분자를 혼합 및 교반하여 결합될 수 있고, 수용성 고분자는 카르복실기 또는 수산기 중 1 종 이상의 치환기를 함유하며, 광가교제는 수용성 고분자의 카르복실기 또는 수산기와 반응하여 공유결합되고, 지질(a)은 수용성 고분자의 카르복실기 또는 수산기와 반응하여 아미드 결합을 형성할 수 있다.

상기 광가교제는 광(예를 들어, UV)을 조사하여 가교결합을 형성하는 경우라면 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예로서, 상기 광가교제로는 수용성 고분자의 카르복실기 또는 수산기와 반응할 수 있는 아크릴계 가교제를 사용할 수 있다. 이에 포함되는 아크릴계 가교제의 종류는, 상업적으로 입수 가능한 다양한 예들이 있으며, 예를 들어, 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride, 2-(tert-butylamino)ethyl methacrylate, ethylene glycol methacrylate phosphate, glycidyl methacrylate, 2-isocyanatoethyl methacrylate, methacrylic acid N-hydroxysuccinimide ester, methacryloyl chloride, mono-2-(methacryloyloxy)ethyl maleate, (trimethylsilyl)methacrylate, 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate, 3-(trichlorosilyl)propyl methacrylate, 2,4,6-tribromophenyl methacrylate, TEMPO methacrylate, mono-2-(methacryloyloxy)ethyl succinate , pentabromophenyl methacrylate, pentafluorophenyl methacrylate, 2-(trimethylsilyloxy)ethyl methacrylate 및 3-[tris(trimethylsiloxy)sily]propyl methacrylate 중 1 종 이상을 사용할 수 있다. 상업적으로 입수하는 경우에는 SIGMA-ALDRICH에서 판매되는 상품 넘버 #516155, #444332, #463337, #151238, #779342, #477060, #730300, #64120, #523216, #483729, #347493, #440159, #64205, #640239, #730297, #454974, #592439, #741108, #347485 또는 #446130 등을 이용할 수 있다. 상기 광가교제는 자외선을 조사하였을 경우, 수용성 고분자간의 가교결합을 촉진하는 역할을 할 수 있다.

상기 광가교제 및 지질(a)이 공유결합된 수용성 고분자를 제조하는 단계 이후에, 반응물을 여과 후 동결건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 동결건조는 수분을 함유한 재료를 동결시키고 감압함으로써 얼음을 승화시켜 수분을 제거하는 건조 방법으로서, 열에 예민한 물질을 건조하는데 유용할 수 있다.

상기 광가교제 및 지질이 결합된 수용성 고분자를 제조한 후, 동결건조를 통해 수분을 제거한 다음, 상기 수용성 고분자에 광개시제를 부가하고 자외선을 조사하여 지질 단일층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 자외선을 조사함으로써 수용성 고분자간 가교결합을 형성할 수 있다.

상기 광개시제는, 예를 들어, PI113(Wako Pure Chemical), PAG-281(Wako Pure Chemical), PAG-336(Wako Pure Chemical), PAG-337(Wako Pure Chemical), Darocur 1173(BASF), Irgacure 2959(BASF), Irgacure 500(BASF) 및 Irgacure 754(BASF) 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. 상기 광개시제는 자외선을 조사하였을 경우, 에너지를 흡수하여 중합 반응을 시작하게 하는 물질로서, 이를 통해, 하이드로겔 입자를 경화시킬 수 있다.

결과적으로, 수용성 고분자에 광가교제는 공유결합을 통해 결합되어 있으며, 지질(a)는 아미드 결합을 통해 결합되어 하이드로겔 입자에 지질 단일층이 형성된 구조일 수 있다.

상기 하이드로겔 입자의 제조방법 중 지질 단일층이 형성된 하이드로겔 입자와 지질(b)을 혼합 및 교반하여 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자를 제조하는 단계는,

지질 단일층이 형성된 하이드로겔 입자와 지질(b)를 유기 용매 상에서 혼합 및 교반하는 단계;

용매를 건조하는 단계; 및

용매가 건조된 반응물에 물 또는 버퍼 용액을 부가하고 초음파 처리하는 단계를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 방법으로, 자외선 조사를 통해 하이드로겔 입자 표면에 형성된 지질 단일층 상에 제 2 지질층을 집적시킬 수 있다.

본 발명은 활성 성분을 담지한 본 발명에 따른 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자를 유효성분으로 포함하는 화장료 조성물을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 활성 성분을 담지한 본 발명에 따른 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자를 유효성분으로 포함하는 약학 조성물을 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 1을 통해 구체적으로 설명할 수 있다. 도 1을 보면, 하이드로겔 나노입자를 중심으로, 외곽에 지질 이중층이 형성되어 있다. 이는, 하이드로겔 입자 외곽에 형성된 지질 이중층이 2 회 반복된 구조로서, 형성된 (a)제 1 지질 이중층 및 (b)제 2 지질 이중층의 소수성 부분이 대향되어 집적된 사이에 소수성 약학 또는 화장료 조성물을 포함할 수 있으며, (a)제 1 지질 이중층과 (b)제 2 지질 이중층 사이에 친수성 부분이 대향되어 입적된 사이에 친수성 약학 또는 화장료 조성물을 포함하여 전달할 수 있다. 이를 통해, 친수성 및 소수성 성분을 동시에 담지하여 전달할 수 있다.

이하, 본 발명에 따르는 실시예 등을 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 1: HA - AEMA - DMPE 하이드로겔 입자 제조

히알루론산(hyaluronic acid, HA)에 광가교기능기인 2-아미노에틸 메타크릴레이트(2-aminoethyl methacrylate, AEMA)와 리피드분자인 1,2-디미리스토일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine, DMPE)을 결합시켜 HA-AEMA-DMPE 하이드로겔 입자를 제조하였다. 100 mL의 물에 0.005 mol의 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid(MES)와 0.05 mol의 NaCl을 넣어 pH 6.5 인 완충용액을 만들고, 8 mL의 물에 0.0025 mol의 N-hydroxysuccinimide(NHS)와 0.0055 mol의 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide(EDC)를 용해시켜 용매를 제조하였다. 그런 다음, 상기 용매에 0.5 g의 히알루론산 및 22 mL의 완충용액을 넣어 혼합용액을 제조하였다. 그런 다음, 상기 혼합용액을 1 시간 동안 교반하여 NHS와 EDC에 의해 HA에 존재하는 카르복실산이 활성화되도록 한 후, 100 mg의 AEMA, 1 mL의 물 및 4 mL의 완충용액을 넣고 상온에서 24 시간 동안 교반하였다. 그런 다음, 교반된 혼합용액에 100 mg의 DMPE를 넣고 24 시간 동안 교반한 후, 여과삼투막을 이용하여 증류수에서 3 일 동안 투석하여 여과시키고, 동결건조하여 HA-AEMA-DMPE를 제조하였다.

그런 다음, 제조된 0.1 g의 HA-AEMA-DMPE를 2 mL의 극성 혼합용매(메탄올70:물30)에 용해시키고 0.5 mg의 광개시제(Irgacure 2959)를 첨가하였다. 상기 극성용매에 10 mL의 톨루엔 용매를 혼합한 후 2 시간 동안 초음파처리하여 에멀젼을 형성시킨 후 365 nm의 자외선을 2 시간 동안 조사하여 광경화시켰으며, 10 mL의 에탄올을 반응혼합물에 부가한 후 원심분리기를 이용하여 톨루엔을 제거하였다. 이와 같은 에탄올 세척과정을 5 회 이상 반복하여 HA-AEMA-DMPE 하이드로겔 입자를 제조하였다.

상기 제조된 HA-AEMA-DMPE 하이드로겔 입자를 합성하는 과정의 모식도를 도 2에 나타내었다. 또한, 제조된 HA-AEMA-DMPE 하이드로겔 입자의 1H-NMR을 이용한 분석 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타난 피크를 통해 HA-AEMA-DMPE 하이드로겔 입자가 잘 합성된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 제조된 HA-AEMA-DMPE 하이드로겔 입자의 입경 크기를 확인하기 위해 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 촬영하였다. 그 결과는 도 4에 나타냈으며, 이를 통해, 300 nm 이하의 입경을 가진 것을 확인할 수 있었다.

실시예 2: HA - MA - DMPE 하이드로겔 입자 제조

히알루론산(hyaluronic acid, HA)에 광가교기능기인 메타크릴릭 언하이드라이드(methacrylic anhydride, MA)와 리피드분자인 1,2-디미리스토일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민(1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine, DMPE)을 결합시켜 HA-MA-DMPE 하이드로겔 입자를 제조하였다. 25 mL의 물에 0.5 g의 HA와 0.154 g의 MA를 넣고 5 Normal의 NaOH 용액을 이용하여 용액의 pH를 8로 조절한 후, 0℃ 내지 4℃에서 24 시간 동안 교반하였다. 그런 다음, 교반을 통해 공유결합된 HA-MA 반응용액을 여과삼투막을 이용하여 물에서 3 일 동안 정제하고 동결건조하였다. 제조된 HA-MA에 DMPE를 아미드 결합을 통해 부착시키기 위해서 먼저, 25 mg의 DMPE를 10 mL의 혼합용매(THF60:메탄올30:물 10)에 용해시켰고, 0.5g의 HA-MA를 100 mL의 혼합용매(버퍼60:THF30:물10)에 용해시키고 10 mg의 NHS와 15 mg의 EDC를 혼합한 후, 1 시간 동안 교반하여 HA의 카르복실산을 활성화시켰다. 그런 다음, HA가 활성화된 HA-MA 용액에 DMPE가 용해된 용액을 혼합한 후 상온에서 24 시간 동안 교반하였다. 그런 다음, 상기 DMPE가 공유결합된 HA-MA는 여과삼투막을 이용하여 혼합용매(물60:THF30:메탄올10) 중에서 36 시간 동안 정제한 후, 여과삼투막을 이용하여 두 번째 혼합용매(물70:메탄올30) 중에서 36 시간 동안 정제한 후 동결건조하여 HA-MA-DMPE를 제조하였다.

그런 다음, 제조된 0.1 g의 HA-MA-DMPE를 2 mL의 극성 혼합용매(메탄올70:물30)에 용해시키고 0.5 mg의 광개시제(Irgacure 2959)를 첨가하였다. 상기 극성용매에 10 mL의 톨루엔 용매를 혼합한 후 2 시간 동안 초음파처리하여 에멀젼을 형성시킨 후 365 nm의 자외선을 2 시간 동안 조사하여 광경화시켰으며, 10 mL의 에탄올을 반응혼합물에 부가한 후 원심분리기를 이용하여 톨루엔을 제거하였다. 이와 같은 에탄올 세척과정을 5 회 이상 반복하여 HA-MA-DMPE 하이드로겔 입자를 제조하였다.

상기 제조된 HA-MA-DMPE 하이드로겔 입자를 합성하는 과정의 모식도를 도 5에 나타내었다. 또한, 제조된 HA-MA-DMPE 하이드로겔 입자의 1H-NMR을 이용한 분석 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6에 나타난 피크를 통해 HA-MA-DMPE이 잘 합성된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 제조된 HA-AEMA-DMPE 하이드로겔 입자의 입경 크기를 확인하기 위해 SEM을 이용하여 촬영하였다. 그 결과는 도 7에 나타냈으며, 이를 통해, 300 nm 이하의 입경을 가진 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 HA-AEMA-DMPE 하이드로겔 입자를 cryogenic TEM을 이용하여 촬영하였다. 그 결과는 도 8에 나타내었다.

실시예 3: 하이드로겔 입자 표면에 지질 이중층 형성

실시예 1을 통해 제조된 하이드로겔 입자를 이용하여 하이드로겔 입자 표면에 지질 이중층을 형성하였다.

실시예 1을 통해 제조된 HA-AEMA-DMPE 하이드로겔 입자와 DMPC 및 소수성 화합물(4,4’-bis(4’-(N,N-bis(6”-(N,N,N-trimethylammonium)hexyl)amino)-styryl)stilbene tetraiodide, DSSN⁺)을 에탄올 용매에 용해시킨 후, 아르곤 가스 흐름 하에 반응시켰다. 그런 다음, 에탄올을 증발시킨 후, 진공오븐을 이용하여 완전 건조시켜 필름을 형성하였다. 그런 다음, 상기 필름에 물 또는 버퍼 용매를 부가한 후, 2 시간 이상 초음파처리하여 하이드로겔 입자 표면에 DSSN⁺를 함유한 지질 이중층을 집적하였다.

실시예 4: 하이드로겔 입자 표면에 지질 이중층 형성

실시예 2를 통해 제조된 하이드로겔 입자를 이용하여 하이드로겔 입자 표면에 지질 이중층을 형성하였다.

실시예 2를 통해 제조된 HA-MA-DMPE 하이드로겔 입자를 사용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 제조되었다.

Claims

카르복실기 또는 수산기 중 1 종 이상의 치환기를 함유하는 폴리사카라이드 수용성 고분자를 포함하는 하이드로겔 입자;
상기 하이드로겔 입자의 표면에 공유 결합에 의해 연결된 포스포에탄올-함유 아민기를 포함하는 제 1 지질층; 및,
상기 제 1 지질층 상에 집적된 포스포에탄올-함유 아민기를 포함하는 제 2 지질층을 포함하며,
상기 수용성 고분자는 히알루론산을 포함하는 것이고,
상기 제 1 지질층 및 상기 제 2 지질층은 각각 1,2-디미리스토일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민을 포함하는 것인,
지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 지질층과 상기 제 2 지질층은 각 층의 소수성 부분이 상호 대향되도록 배열된 것인, 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자.
제 1 항에 있어서,
상기 하이드로겔 입자의 평균 입경은 300 nm 이하인 것인, 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자.
제 1 항에 있어서,
상기 하이드로겔 입자 외곽에 형성된 상기 지질 이중층이 1 회 내지 10 회 반복된 구조인, 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자.
메타크릴기-함유 광가교제 및 포스포에탄올-함유 아민기를 포함하는 지질(a)이 공유결합된 수용성 고분자를 제조하는 단계;
상기 고분자에 광개시제를 부가하고 자외선을 조사하여 지질 단일층이 형성된 하이드로겔 입자를 형성하는 단계; 및,
상기 지질 단일층이 형성된 하이드로겔 입자와 포스포에탄올-함유 아민기를 포함하는 지질(b)을 혼합 및 교반하여 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 수용성 고분자는 카르복실기 또는 수산기 중 1 종 이상의 치환기를 함유하는 것이고,
상기 광가교제는 2-아미노에틸 메타크릴레이트 또는 메타크릴릭 언하이드라이드를 포함하는 것이고,
상기 수용성 고분자는 히알루론산을 포함하는 것이고,
상기 지질(a) 및 상기 지질(b)는 각각 1,2-디미리스토일-sn-글리세로-3-포스포에탄올아민을 포함하는 것이고,
상기 광개시제는 2-하이드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로파논을 포함하는 것인,
지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자의 제조방법.
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제 5 항에 있어서,
상기 광가교제 및 상기 지질(a)이 공유결합된 상기 수용성 고분자를 제조하는 단계는,
상기 광가교제가 카르복실기 또는 수산기 중 1 종 이상의 치환기를 함유하는 상기 수용성 고분자에 함유된 카르복실기 또는 수산기와 반응하여 공유결합되고,
상기 지질(a)는 카르복실기 또는 수산기 중 1 종 이상의 치환기를 함유하는 상기 수용성 고분자에 함유된 카르복실기 또는 수산기와 반응하여 아미드 결합을 형성하는 것인, 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자의 제조방법.
제 5 항에 있어서,
상기 광가교제는 상기 수용성 고분자의 카르복실기 또는 수산기와 반응 가능한 것인, 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자의 제조방법.
제 5 항에 있어서,
상기 광가교제 및 상기 지질(a)이 공유결합된 상기 수용성 고분자를 제조하는 단계 이후에, 반응물을 여과 후 동결건조하는 단계를 추가 포함하는, 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자의 제조방법.
제 5 항에 있어서,
상기 지질 단일층이 형성된 하이드로겔 입자와 상기 지질(b)를 혼합 및 교반하여 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자를 제조하는 단계는,
상기 지질 단일층이 형성된 하이드로겔 입자와 상기 지질(b)를 유기 용매 상에서 혼합 및 교반하는 단계;
상기 유기 용매를 건조하는 단계; 및,
상기 유기 용매가 건조된 반응물에 물 또는 버퍼 용액을 부가하고 초음파 처리하는 단계를 포함하는, 지질 이중층이 형성된 하이드로겔 입자의 제조방법.