KR101776173B1 - 경피 투과를 증진시키는 액정구조를 포함하는 수중유형 화장료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수용성 유용성분의 경피 투과를 증진시키는 액정 구조를 포함하는 화장료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수용성 유용성분, 양친매성 물질 및 고분자 계면활성제를 함유하여 친유성을 띄는 다각상의 액정 구조가 수중 유형 에멀젼에 안정하게 포함되는 화장료 조성물에 관한 것이다.

Description

경피 투과를 증진시키는 액정구조를 포함하는 수중유형 화장료 조성물{O/W type cosmetic composition containing liquid crystal complex for enhancing skin permeability}

본 발명은 수용성 유용성분의 경피 투과를 증진시키는 액정 구조를 포함하는 수중유형 화장료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수용성 유용성분, 양친매성 물질 및 고분자 계면활성제를 함유하여 친유성을 띄는 다각상의 액정 구조가 수중 유형 에멀젼에 안정하게 포함되는 화장료 조성물에 관한 것이다.

사람의 피부 가장 바깥에 있는 각질층은 피부 장벽기능을 유지해 주는 장기로 외부로부터 들어오는 물질을 차단해 주는 역할을 한다. 피부의 각질층은 각질세포와 각질 세포간 지질로 구성되어 있으며 각질세포간 지질은 각질세포 사이를 채우고 라멜라 액정 구조를 형성하고 있다. 이러한 라멜라 액정은 피부의 유연성 및 보습에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 이러한 피부 특유의 구조는 "Brick and Mortar Model"이라고 알려져 있으며 피부의 매우 중요한 피부 장벽기능(skin barrier function)을 주며 각질층의 수분을 유지함으로써 피부의 탄력성, 유연성, 촉촉한 감을 주게 된다. 이러한 피부 장벽 기능 때문에 화장품에 적용되는 유용성분이 피부 깊숙이 전달되는 데 많은 어려움이 있다. 화장품 분야에서 일반적으로 적용되는 유용성분은 그 분자 구조에 따라 각각 친유성과 친수성을 띄는 성분으로 구분될 수 있다. 인지질의 결합구조로 이루어진 피부 각질층의 특징으로 인해 유용성분 중 특히 친수성을 띄는 성분의 경우 각질층을 통과해서 피부 깊숙이 전달되는 것이 거의 불가능하다.

피부 각질층을 구성하는 액정 구조는 액정을 구성하는 물질에 따라 여러 가지 형태의 액정을 구성하고 있다. 기본적으로 액정 형성 원리에 따라서 크게 두 가지로 분류할 수 있는데, 리오트로픽(Lyotropic) 액정과 써모트로픽(Themotrpic) 액정이며 리오트로픽(Lyotropic) 액정은 농도 전이형 액정이라고 하며 분자구조에 극성(친수성)과 비극성(소수성)을 함께 공유하고 있는 양친매성(amphiphilic) 분자들이다.

화장품에 주로 이용되는 액정은 리오트로픽 액정으로 서로 다른 두 물질이 섞여 있는 경우 그 혼합물은 온도가 변화하거나 혼합물의 한 성분의 농도가 변화하면 다른 액정상을 보이게 되고 이때, 액정상의 변화가 한 성분의 상대적인 농도에 의존하게 되는 액정을 일컫는다. 다시 말하면 양친매성 분자와 극성용매의 상호작용에 의해 발현되는 액정을 말하다.

양친매성 분자인 계면활성제가 극성 용매인 물에 녹을 때 처음에는 계면활성제가 물과 공기의 계면에 단일층(monolayer)으로 존재하거나 어느 농도 이상이 되면 미셀을 형성하게 된다. 이때 친수성 그룹이 소수성 그룹에 대해 충분히 강하지 않으면 분자는 수포(vesicle)을 형성한다. 이 공 모양의 수포는 내부와 외부에 물을 갖는 층을 형성하는 계면활성제 분자들의 이중층이다. 만약 계면활성제의 농도가 더욱 증가하게 되면(보통 50%) 미셀이나 수포는 더 큰 구조를 형성하기 위하여 서로 결합하는 점에 도달한다. 첫째가 육방상으로 긴 원통모양의 막대는 육방배열에 있는 막대의 장축을 따라 배열한다. 둘째가 라멜라상으로 더 높은 농도에서 형성되는데 이는 계면활성제가 물에 의해 서로 분리되어 있는 평평한 이중층을 형성한다. 셋째는 입방상으로 라멜라상과 육방상 사이에 존재하는 것으로 입방상이 서로서로 고립되거나 하는 등의 방법으로 연결되어 있다.

극성용매 중에서 양친매성 물질은 용해 또는 수화되어 있는 상태로 존재하다가 농도에 높아짐에 따라서 구형 미셀(spherical micelle)을 형성하게 되고 농도가 점점 더 높아짐에 따라 구형 미셀은 원통형 미셀(Cylinderical micelle), 원통형 미셀이 쌓여서 형성되는 육방상(Hexagonal phase), 입방상(Cubic phase), 라멜라상(lamellar phase)을 이루게 되고 농도가 더 높아지면 친수성과 친유성 부분이 바뀌어서 더 밀집된 입방상, 역육방상(Reverse hexagonal phase)이 된다. 외부가 친유성을 띄고 내부가 친수성을 띄는 역육방상의 액정은 피부 각질층과 같은 액정구조를 가지고 있으면서 외부가 친유성을 띄고 있어 피부 각질층과 친화도가 높아 각질층과 상호 작용을 하는 효과가 있다.

본 발명에서는 앞서 언급한 친수성 유용물질의 피부투과 문제를 해결하기 위해 제시되고 있는 여러 가지 방법들 중에서 친유성을 띄는 역 육방형 구조를 이루는 액정을 이용하여 친수성 유용물질을 내부에 포집하여 전달 시키는 방법을 이용하려고 한다. 피부 각질층을 이루는 구조인 인지질 액정 구조를 교란시키고 이 각질층 사이로 유용물질을 전달할 수 있는 방법으로 피부각질층의 구조와 유사한 액정을 이용하는 것이다.

이 기술의 경우 의약품 약물전달 분야에서 제한적으로 사용된 사례가 있지만 여러 가지 문제점으로 인해 화장품에 적용되는 것이 매우 힘들었다. 역 육방형 구조의 액정의 경우 연속상이 물인 O/W 에멀젼에 잘 분산되어 고르게 분포하지 못할 뿐 아니라 화장품에 사용되는 계면활성제의 영향으로 인해 그 구조를 온전하게 유지하지 못하는 문제점이 있다.

이에 본 발명자는 친수성 유용성분의 피부투과를 향상시켜주는 다각상 구조의 액정을 수중 유형 에멀젼(O/W Emulision)에 안정하게 포함할 수 있도록 하기 위해 고분자 계면활성제를 함유하여 에멀젼을 만들었고 고압유화기를 이용하여 균일하고 안정한 O/W에멀젼을 만들 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 친수성 유용 성분의 피부투과를 증진시키는 다각상 액정구조를 포함하는 안정한 수중유형 화장료 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 수용성 유용물질, 양친매성 물질 및 고분자 계면활성제를 유효성분으로 포함하여 다각상 액정 구조를 안정화시킨 수중유형 화장료 조성물을 제공한다.

본 발명에 의한 수중 유형 화장료 조성물은 양친매성 물질을 사용하여 다각상 액정을 형성함으로써 친유성 외부가 유용성이 높은 각질층과 상호작용도가 높아 각질층 구조를 쉽게 교란시켜 더 깊숙이 투과될 수 있으므로 액정 내부에 수용성 유용성분이 함께 각질층을 투과하여 흡수될 수 있다. 또한, 고분자 계면활성제로 액정 구조를 고르게 분산되도록 안정화시켜 안정도가 우수하고 장기간 액정 구조를 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분산된 액정 구조의 투과 전자 현미경 사진이다.

본 발명은 수용성 유용물질, 양친매성 물질 및 고분자 계면활성제를 유효성분으로 포함하여 다각상 액정 구조를 안정화시킨 수중유형 화장료 조성물을 제공한다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서 다각상 액정을 형성하기 위해 사용되는 양친매성 물질은 올레인산 모노글리세리드(oleic acid monoglyceride), 부탄트리올(butantriol), 글리세롤 에스테르(glycerol ester)류 등이 사용될 수 있다. 상기 물질들은 HLB값과 밀집구조가 되었을 때 가지는 SC(Spontaneous curvature) 값이 자발적으로 다각상의 액정을 이루는 성질을 지니고 있는 것으로 알려져 있다. 상기 성분을 이용하여 물과 혼합할 경우, 자발적으로 친유성을 지닌 액정구조를 이루어 유용 성분의 피부 침투를 증가시켜준다.

본 발명에서 사용되는 액정구조를 형성하는 양친매성 물질은 조성물의 총 중량에 대하여 5~20 중량%로 함유된다. 그 함량이 5 중량% 미만일 경우 액정구조의 형성이 잘 되지 않고, 20 중량%를 초과할 경우에는 에멀젼에 투입되기 힘들어 적합하지 않다.

이러한 친유성을 띄는 액정구조는 수중유형 에멀젼 내에서 안정하게 존재하도록 하는 것이 어렵다. 수중유형 에멀젼의 연속상인 수상과의 친화성이 매우 떨어지는 다각상 액정의 경우 고르게 분산이 되지 않아 일반적인 사용되는 분산 방법으로는 불균일한 입자크기를 가지게 되고 이러한 경우 조대화(Ostwalt Ripening)에 의해서 합일이 일어나 상이 분리되고 에멀젼의 안정도를 저해시키게 된다. 이와 같이 분산이 쉽지 않은 성분의 분산을 돕기 위해 일반적으로 계면활성력이 있는 유화/분산제를 사용하게 되는데, 이때 일반적으로 사용되는 유화/분산제를 사용할 경우 액정을 이루는 양친매성 물질들과 상호 작용하여 액정구조를 파괴하게 된다. 뿐만 아니라 수중유형 에멀젼을 만들기 위해 사용되는 유화제 역시 액정을 만드는 양친매성 물질들과 상호 작용하여 액정구조를 파괴하게 된다.

본 발명에서는 이를 해결하고자 고분자 형태로 된 계면활성제를 이용하여 액정구조를 분산시키고 수중유형 에멀젼을 만들 때 사용되는 유화제 역시 고분자 형태로 된 계면활성제를 사용하였다. 고분자 계면활성제의 경우에는 분자크기가 매우 커서 계면활성력을 지니고 있음에도 이미 형성된 액정구조의 파괴를 최소화할 수 있다. 본 발명에 사용 가능한 고분자 계면활성제로는 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜 블록 공중합체(PEG/PPG block copolymer), 이눌린 라우릴 카바메이트(Inulin Lauryl Carbamate) 또는 이들의 혼합물 등이 있고, 구체적인 예를 들면 BASF 코포레이션사의 PEG/PPG 블록 공중합체(폴록사머)를 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 고분자 계면활성제는 조성물 총 중량에 대하여 0.1~10중량% 함유된다. 그 함량이 0.1중량% 미만일 경우에는 에멀젼이 불안정하고, 10중량%를 초과하는 경우에는 액정구조가 불안해지고 발림성이 저하되어 적합하지 않다.

본 발명에서 사용하는 수용성 유용물질은 다양하게 적용할 수 있고 일반적으로 물에 용해되는 성질을 가진 성분은 대부분 적용이 가능하다. 구체적인 예를 들면, 마그네슘 L-아스코르빌-2-포스페이트, 나이아신아마이드, 알부틴, 아데노신, 아스코빌글루코사이드, 코직애씨드, 카페인, 칼슘판테테인설포네이트, 트리소듐프룩토오스디포스페이트, 아미노프로필아스코빌포스페이트, 소듐아스코빌포스페이트 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 수용성 유용물질은 조성물의 총 중량에 대하여 0.01~13중량%로 함유된다. 그 함량이 0.01중량% 미만일 경우 피부에서의 효능이 미미하고, 13중량% 초과인 경우에는 액정구조가 내부에 함유되지 않아 피부 투과 증진 효과가 떨어지게 된다.

본 발명은 친수성 유용 성분, 양친매성 물질 및 고분자 계면활성제로 이루어진 액정을 함유하는 에멀젼을 만든 후, 고압유화기를 이용하여 균일하고 안정한 수중유형 에멀젼을 제조한다.

본 발명의 다각상 액정 구조는 보다 바람직하게는 역육방상(Reverse hexagonal phase)의 액정 구조이다.

본 발명의 액정구조를 포함하는 수중유형 에멀젼 화장료 조성물은 바람직하게는 수용성 유용성분을 포함하는 기능성의 크림, 로션류의 제품에 적합하지만 액정구조를 이용한 피부 보습과 보호기능의 일반 크림, 로션류 등으로 용도에 맞게 제조하여 사용할 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 자세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예들은 본 발명을 구체적으로 설명하려는 것이지, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

[실시예 1 및 비교예 1~3]

하기 표 1에 기재된 조성에 따라 실시예 1 및 비교예 1~3의 에멀젼 제형을 제조하였다.

본 발명의 실시예 1은 수용성 유용성분을 10중량%로 함유하고 이 성분의 피부투과를 88% 이상 증진시킬 수 있는 시스템인 역육방상 액정 구조를 양친매성 물질인 글리세롤 에스테르를 이용하여 만들고, 이렇게 만들어진 액정이 수중유형 에멀젼 내에서 안정하게 유지될 수 있도록 하기 위해 고분자 계면활성제인 이눌린 라우릴 카바메이크 및 PEG/PPG 블록 공중합체를 분산안정화제 및 제형 유화제로 사용하였으며, 분산된 액정 구조를 투과 전자 현미경(Cryo TEM)으로 촬영하여 도 1에 나타내었다. 도 1에서 알 수 있듯이, 분산된 액정구조의 입자 직경이 200~250 nm로 균일하게 분포함을 확인할 수 있었다.

비교예 1은 글리콜 에스테르 대신 세라마이드 액정을 제조하여 마그네슘 L-아스코르빌-2-포스페이트를 혼합하여 액정상으로 투입하였고, 비교예 2는 이눌린 라우릴 카바메이트, PEG/PPG 블록 코폴리머 대신 폴리소르베이트 60, 소르비탄스테아레이트를 넣어서 유화하였다. 비교예 3은 실시예 1과 동일한 조성으로 제조하였으나 고압 유화기 공정없이 호모게나이저만을 이용해서 제조하였다.

성분		실시예1 (중량%)	비교예 1 (중량%)	비교예 2 (중량%)	비교예 3 (중량%)
수상	정제수	to 100	to 100	to 100	to 100
	글리세린	5	5	5	5
	부틸렌글라이콜	5	5	5	5
	페녹시에탄올	0.5	0.5	0.5	0.5
	카보머	0.1	0.1	0.1	0.1
	이눌린 라우릴 카바메이트	1.5	1.5	-	1.5
	PEG/PPG 블록 코폴리머	1.5	1.5	-	1.5
	잔탄검	0.2	0.2	0.2	0.2
유상	하이드로지네이티드C6-14올레핀폴리머	3	3	3	3
	세틸옥타노에이트	3	3	3	3
	하이드로지네이티드 호호바 오일	3	3	3	3
	비즈왁스	1	1	1	1
	사이클로메치콘	5	5	5	5
	폴리소르베이트 60	-	-	1.5	-
	소르비탄스테아레이트	-	-	1.5	-
액정상	마그네슘 L-아스코르빌-2-포스페이트	10	10	10	10
	글리세롤 에스테르	10	-	10	10
	세라마이드 액정	-	10	-	-

<제조방법>

1) 수상 성분을 70℃까지 가열하면서 혼합하여 용해하였다.

2) 유상 성분을 별도로 70℃까지 가열하면서 혼합하여 용해하였다.

3) 액정상 성분을 별도의 용기에서 점성이 생길 때까지 고르게 혼합하였다.

4) 상기 1)의 수상 혼합액에 상기 2)의 유상 혼합액을 넣고 호모게나이저(Homogeizer)로 유화하였다.

5) 상기 4)의 유화된 혼합액을 45℃까지 냉각시켰다.

6) 상기 3)의 액정상 혼합액을 상기 5)의 혼합액에 투입하고 호모게나이저(Homogeizer)로 분산하였다.

7) 상기 6)의 고르게 분산된 혼합액을 고압유화기(APV Homogeizer)를 이용하여 고압으로 분산 및 안정화시켰다.

[시험예 1] 피부 투과 측정

상기 실시예 1 및 비교예 1~3에서 제조한 에멀젼의 수용성 유용성분인 마그네슘 L-아스코르빌-2-포스페이트의 피부 투과 정도를 측정하였다. 첫 번째 방법으로 피부세포로부터 배양하여 얻어낸 인공피부 모델을 이용하여 피부 투과 정도를 측정하였다. 인공 피부모델에 마그네슘 L-아스코르빌-2-포스페이트를 가하여 32℃에서 24시간동안 배양하고 세척 후 인공피부 모델의 진피와 표피에 존재하는 마그네슘 L-아스코르빌-2-포스페이트 양을 측정하여 피부 투과도를 계산하였다. 두 번째 방법은 5명의 남성의 전박에 각각 30mg/cm2 의 화장료 조성물을 취하여 흡수시키고 3시간 후, 테이프 박리(tape stripping) 방법을 이용하여 흡수된 마그네슘 L-아스코르빌-2-포스페이트의 양을 측정하였다.

마그네슘 L-아스코르빌-2-포스페이트 회수량(μg)
구분	인공피부 모델 방법	테이트 박리 방법
실시예 1	178	543
비교예 1	108	416
비교예 2	87	389
비교예 3	131	490

상기 표 2의 결과를 살펴보면, 실험 직후 비교예 1~3에 비하여 실시예 1의 경우 더 많은 양의 마그네슘 L-아스코르빌-2-포스페이트가 피부를 투과했음을 확인할 수 있었다. 이는 실시예 1의 경우에 역육방상의 액정이 수중유형 에멀젼에 안정하게 분산되어 수용성 유용성분인 마그네슘 L-아스코르빌-2-포스페이트의 피부 투과가 증진되었음을 보여준다. 실시예 1과 달리 역육방상 액정이 아닌 세라마이드 액정을 이용한 비교예 1의 경우 유용성분의 피부투과가 떨어짐을 확인할 수 있었다. 또한, 역육방상의 액정이 형성되었으나 고분자 계면활성제가 아닌 일반 계면활성제를 이용한 비교예 2의 경우와 고압유화 공정을 거치치 않아 안정도가 저하된 비교예 3 역시 수용성 유용 성분의 피부 투과가 떨어짐을 확인할 수 있었다.

[시험예 2]

실시예 1 및 비교예 1~3에서 제조한 에멀젼에서 제형의 안정도와 액정구조가 유지되는지를 확인하였다. 에멀젼의 제형 안정도 측정은 30℃, 45℃의 항온 조건에서 4주간 보관하여 샘플의 오일 분리 및 유화 붕괴를 상온 보관 샘플과 비교 관찰하여 판단하였다. 액정구조는 상기 조건에서 4주 보관 후 투과 전자 현미경(Cryo TEM) 및 SAXS를 이용하여 측정하였다.

구분	유화 안정도		액정 구조
	30℃	45℃	30℃	45℃
실시예 1	좋음	좋음	있음	있음
비교예 1	좋음	보통	없음	없음
비교예 2	좋음	보통	없음	없음
비교예 3	나쁨	나쁨	있음	없음

상기 표 3의 결과를 살펴보면, 비교예 3을 제외하고 실시예 1, 비교예 1~2의 경우 유화 안정도는 모두 양호한 상태로 존재함을 확인할 수 있었지만, 실시예 1에서만 역육방상의 액정이 존재하고 비교예 1~2에서는 액정구조가 파괴되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 비교예 3의 경우 액정구조가 존재하지만 고온에서는 액정이 파괴되어 안정도가 좋지 않기 때문에 화장료 조성물로 이용되기 힘들었다.

Claims (9)

1. 수용성 유용물질, 양친매성 물질 및 고분자 계면활성제를 유효성분으로 포함하여 다각상 액정 구조를 안정화시킨 수중유형 화장료 조성물로서,
   상기 다각상 액정 구조는 역육방상 액정 구조이고,
   상기 양친매성 물질은 올레인산 모노글리세리드, 부탄트리올 및 글리세롤 에스테르류로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고, 그 함량은 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 20 중량%이며,
   상기 고분자 계면활성제는 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌글리콜 블록 공중합체, 이눌린라우릴카바메이트 또는 이들의 혼합물이고, 그 함량은 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%이며,
   상기 안정화는 고압 분산을 통해 이루어진 것임을 특징으로 하는, 수중유형 화장료 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 수용성 유용물질은 마그네슘 L-아스코르빌-2-포스페이트, 나이아신아마이드, 알부틴, 아데노신, 아스코빌글루코사이드, 코직애씨드, 카페인, 칼슘판테테인설포네이트, 트리소듐프룩토오스디포스페이트, 아미노프로필아스코빌포스페이트 및 소듐아스코빌포스페이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 수중유형 화장료 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 수용성 유용물질의 함량은 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 13 중량%임을 특징으로 하는, 수중유형 화장료 조성물.
4. 제 1항 내지 제 3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 피부 보습 및 피부 장벽 보호 용도임을 특징으로 하는, 수중유형 화장료 조성물.
5. 제 1항 내지 제 3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 수중유형 화장료 조성물을 크림 또는 로션으로 제형화하여 제조한 화장품.
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