KR102173939B1 - 생분해성 고분자 미세입자의 혼합물로 구성된 성형용 필러 조성물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생분해성 고분자 미세입자의 혼합물로 구성된 성형용 필러 조성물의 제조방법에 관한 것으로서, PDO 미세입자, PLLA 미세입자, 및 PCL 미세입자를 혼합하여 미세입자 혼합물을 제조하되, 상기 PDO 미세입자가 상기 혼합물 전체 중량의 50%가 되도록 제조하여 세포 흡착성을 높여 외부인자반응을 촉진하고 생성된 콜라겐이 장기간 유지되는 필러 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

생분해성 고분자 미세입자의 혼합물로 구성된 성형용 필러 조성물의 제조방법{THE FILLER MAKING METHOD OF MIXTURE OF BIODEGRADABLE, FINE POLYMERS}

본 발명은 생분해성 고분자 미세입자의 혼합물로 구성된 성형용 필러 조성물의 제조방법에 관한 것으로서, PDO 미세입자, PLLA 미세입자, 및 PCL 미세입자를 혼합하여 미세입자 혼합물을 제조하되, 상기 PDO 미세입자가 상기 혼합물 전체 중량의 50%가 되도록 제조하여 세포 흡착성을 높여 외부인자반응을 촉진하고 생성된 콜라겐이 장기간 유지되는 필러 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

피부 치료, 기능성 화장품, 필러 및 보툴리눔 톡신, 미용 서비스 등 안티에이징 산업 고객층은 중산층과 일반 대중으로 확대되고 있으며, 수명 연장, 웰빙트렌드, 바이오 기술의 발전으로 안티에이징에 대한 관심이 사회 전반에 걸쳐 증가하고 있다.

안티에이징 시장은 화장품 등의 소비재 분야, 의료 분야, 서비스 분야 등으로 나눌 수 있다. 의료 분야는 보툴리눔 톡신, 히알루론산 필러 등 관련 의약품과 생체 재료가 다수 개발되면서 성장을 견인하고 있다. 근육 이완효과로 사시치료에 사용되던 보톨리눔 톡신의 경우 우리나라 의료기관의 미용 목적 사용이 90%에 달하고 있고, 히알루론산, 콜라겐 등 안전하면서도 생체흡수가 빠른 의약 재료도 상용화되면서 필러 시장도 빠르게 성장하고 있다.

빠르게 성장하고 있는 필러 제품의 발전은 4세대로 구분할 수 있다.

제1세대는 동물유래 콜라겐 필러로 시술 후 효과의 지속기간이 2~4개월로 짧고 시술 한 달 전 피부과민반응검사를 해야 한다는 번거로움 때문에 최근에는 거의 사용되고 있지 않다.

2세대 피부용 필러는 히알루론산(Hyaluronic acid) 필러로 콜라겐 필러보다 효과 지속시간이 길고 인체의 구성성분과 유사한 다당질로 구성되어 피부과민반응 등의 부작용이 현저히 적어 콜라겐 필러와 같이 피부반응 검사를 요하지 않는다는 점에서 현재 가장 많이 사용되는 필러이다. 특히, 히알루론산은 시술 및 제거가 용이하고, 점탄성(viscoelasticity)이 뛰어나며, 피부의 수분을 유지하고 피부의 볼륨 및 탄력성을 유지하여 피부용 필러의 원료로 매우 적합하다. 최근에는 히알루론산의 가교결합(cross-link)을 유도하여 입자의 크기 및 분자량을 증가시킴으로써 지속 기간을 연장시키도록 하는 연구가 활발하나 유지시간이 6~12개월로 비교적 짧기 때문에 6~12개월마다 반복하여 시술하여야 하는 번거로움이 있다. 유지기간을 늘리기 위해 히알루론산의 가교도를 높일 경우, 즉, 가교제를 많이 사용하게 될 경우 가교제 자체의 독성으로 인해 생체적합성이 떨어지게 되는 부작용이 있어 가교제를 적게 쓰면서도 가교도를 높여야 하는 기술적 도전을 요구받고 있는 실정이다.

칼슘이나 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 이용한 제3세대 필러는 생분해되지 않아 반영구적이라는 장점이 안전성에 문제가 발생하자 단점으로 돌변하면서 성장기로 접어들지 못하고 시장에 출현하자마자 퇴출 위기에 놓였다.

그 뒤를 이어서 제4세대 필러로서 생분해성 고분자 필러가 시장에 등장하여 성장기에 진입하고 있다. 국제공개 특허 WO 1998/56431, WO 2009/014441 등에는 PLA, PCL 등의 생분해성 고분자를 이용한 필러가 개시되어 있으며, 실제로 이 공개특허들에 개시된 필러를 이용한 상용 제품이 출시되어 있다. 생분해성 고분자 필러는 제품 자체의 부피로 피부 조직을 지지하는 기존 히알루론산 필러와 달리 고분자가 생분해되면서 자가 콜라겐 생성을 유도하여 조직을 지지하고 주름을 펴지게 하는 기전으로, 볼륨이 자연스럽고 히알루론산 필러보다 유지기간이 길다는 장점이 있으나, 시술 후 1주일 이내에 초기 볼륨이 대폭 감소했다가 이후 6주~6개월에 걸쳐 서서히 볼륨이 재발현되는 지효성이라는 것이 시장 확대의 가장 큰 걸림돌로 알려지고 있다.

제4세대 필러인 소수성 생분해성 고분자로 이루어진 미세입자는 체내에서 가수분해에 의해 완전히 분해되어 소변으로 배출되는 특징을 지녔고, 고분자의 종류 및 분자량에 따라 길게는 4년, 짧게는 6개월까지 다양하게 조절이 가능한 장점이 있다. 선행특허에 따르면, 소수성 생분해성 고분자인 Poly-L-Lactic acid(PLLA), Poly-ε-caprolactone(PCL), Polydioxanone(PDO) 등으로 구성된 다양한 조성물이 제시되고 있다. 그러나, PDO는 짧은 분해기간으로 인해 장기간 유지하기 어려운 단점이 있으며, PLLA나 PCL은 분해기간은 1년 이상 길게 유지되지만 물을 싫어하는 성질이 PDO보다 높아서, granuloma와 같은 부작용이 심심치 않게 보고되는 문제가 있다. 특히, 인체 내에 소수성 생분해성 고분자의 미세입자가 주입된 이후에는 외부인자반응(foreign body reaction)을 거쳐서 콜라겐이 재생성 되는 효과를 일으킬 수 있는데, 이 과정에서 소수성 생분해성 고분자 미세입자 표면으로의 세포 흡착이 어려워 콜라겐 재생이 느리거나 잘되지 않는 단점이 있다. 따라서, 세포의 흡착이 유리하면서도, 1년 이상의 긴 체내 유지기간을 갖춘 필러가 필요한 실정이다.

등록특허 KR10-1926751 B1 등록특허 KR10-1854540 B1 등록특허 KR10-1967153 B1

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 발명된 것으로 다음과 같은 목적을 가진다.

본 발명은 세포 흡착성을 높여 외부인자반응을 촉진하는 필러 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 외부인자반응으로 생성된 콜라겐이 장기간 유지되는 필러 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 해결 수단에 의하여 구현된다.

본 발명은 생분해성 고분자 PDO(polydioxanone, 폴리디옥사논) 미세입자를 준비하는 단계(S1); PLLA(poly-L-lactic acid, 폴리-L-락트산) 미세입자를 준비하는 단계(S2); PCL(Polycaprolactone, 폴리카프로락톤) 미세입자를 준비하는 단계(S3); 상기 PDO 미세입자, PLLA 미세입자, 및 PCL 미세입자를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계(S4); 히알루론산(Hyaluronic acid, HA)을 용해한 수용액에 상기 S4단계의 혼합물을 분산시키는 단계(S5); 상기 분산액을 동결 및 건조시키는 단계(S6)를 포함하며, 상기 PDO 미세입자가 상기 S4단계의 혼합물 전체 중량의 50% ~ 80%가 되도록 제조하는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 본 발명의 PDO 미세입자를 준비하는 단계(S1)는, PDO를 HFIP(Hexafluoroisopropanol)에 용해시켜 제1 조성물을 제조하는 단계(S1'); 계면활성제인 PVA(Polyvinyl alcohol)를 증류수에 용해시켜 제2 조성물을 제조하는 단계(S2'); 상기 제1 조성물과 상기 제2 조성물을 혼합한 혼합물을 교반하면서 HFIP를 제거하여 PDO 미세입자를 포함하는 제3 조성물을 획득하는 단계(S3'); 상기 교반이 종료된 제3 조성물을 방치하여 고분자 미세입자를 침전시킨 후, 상청액(Supernatant)을 제거하고, PDO 미세입자를 분리하는 단계(S4'); 및 상기 분리된 PDO 미세입자에 증류수를 다시 첨가한 후 재차 교반하여 세척하는 단계(S5')를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명의 PDO 미세입자를 포함하는 조성물에은 PLLA, PCL 미세입자로만 구성된 성형용 필러와 대비하여 볼 때 부작용의 위험을 줄이는 효과를 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 물을 좋아하는 PDO 표면에 세포 흡착이 수월하기 때문이며 안정적으로 세포 흡착이 이루어지면 PDO는 분해되어 없어지고 여기에 남아있는 PLLA, PCL로 인해 장기간 조직수복 효과가 이어지게 되는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 필러 조성물에서 PDO, PLLA, 및 PCL 미세입자의 배치구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예1의 PDO 미세입자 사진이다.
도 3은 실시예 4에 따른 본 발명의 생분해성 고분자 미세입자의 혼합물로 구성된 성형용 필러 조성물 확대 사진이다.

출원인은 이하에서 앞서 본 과제의 해결수단을 상세하게 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지기술에 대한 상세한 내용은 생략한다.

본 발명은 생분해성 고분자 PDO(polydioxanone, 폴리디옥사논) 미세입자를 준비하는 단계(S1); PLLA(poly-L-lactic acid, 폴리-L-락트산) 미세입자를 준비하는 단계(S2); PCL(Polycaprolactone, 폴리카프로락톤) 미세입자를 준비하는 단계(S3); 상기 PDO 미세입자, PLLA 미세입자, 및 PCL 미세입자를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계(S4); 히알루론산(Hyaluronic acid, HA)을 용해한 수용액에 상기 S4단계의 혼합물을 분산시키는 단계(S5); 상기 분산액을 동결 및 건조시키는 단계(S6)를 포함하며, 상기 PDO 미세입자가 상기 S4단계의 혼합물 전체 중량의 50% ~ 80%가 되도록 제조하는 것을 특징으로 한다.

PDO는 체내에서 녹는 관계로 부작용을 최소화하고 안전성을 입증받았지만, 물과 친하여 가수분해가 용이하기 때문에 일반적으로 체내에서 길어야 최대 6개월 정도로 짧다는 한계성을 가지고 있다.

PLLA(poly-L-lactic acid)은 생체 적합성이 우수하고, 인체에 무해한 락틱산으로 가수분해 되고, 체내에서 1~2년 정도 기간 유지되어 지속성이 우수하다. 물과 친하지 않아 가수분해가 적극적으로 일어나지 않는 재료이다.

PCL 성분은 콜라겐 재생을 촉진하기 때문에 자연스러운 볼륨감을 장기간 유지할 수 있는 장점이 있고, 체내에서 자체적으로 콜라겐을 생성하도록 하여 볼륨을 가져오기 때문에 이물감이 적고 자연스럽다는 장점도 있다. PCL 성분은 PDO, PLLA처럼 안전성이 높으면서도 유지 기간이 24개월 이상 유지되는 재료로 상기 PDO, PLLA보다 더 물과 친하지 않은 재료이다.

이들 생분해성 고분자(PDO, PLLA, PCL)의 중량평균분자량은 100,000 ~ 200,000 Da 이며, 해당 생분해성 고분자로 제조된 미세입자의 크기는 20 ~ 100 um 인 것이 24개월 이상의 체내 유지기간을 달성할 수 있어서 바람직하다.

PLLA와 PCL과 같이 물을 싫어하는 표면은 체내에서 세포의 흡착이 어려워 대식세포가 잘 들러붙지 못하며, 이로 인해 외부인자반응에 의한 콜라겐 생성이 잘되지 않는다. 반면에, 물을 좋아하는 PDO 표면은 대식세포가 들러붙기 좋은 표면이며, 따라서 외부인자반응에 의한 콜라겐 생성이 수월하다(참고 문헌: Kim et al., "The efficacy of powdered polydioxanone in terms of collagen production compared with poly-L-lactic acid in a murine model", JCD, 2018)

도 1의 그림을 참고하면, PDO, PLLA, 및 PCL 미세입자를 포함하는 필러 조성물에 있어서, PDO 미세입자가 최소 50% 무게비율로 함유되며, 나머지 PLLA 및 PCL의 미세입자는 합쳐서 최대 50%를 함유될 경우, PCL 혹은 PLLA 입자 주변엔 PDO가 충분히 존재하게 된다. 바람직하게는 PDO 미세입자가 혼합물 전체 중량의 50% ~ 80%가 되도록 함유될 경우, 보다 바람직하게는 PDO입자를 중량기준으로 50% 정도를 함유할 경우에, PCL 혹은 PLLA 입자 주변엔 PDO가 충분히 존재하게 된다.

이와 같은 조성을 가진 필러가 체내 주입 후에는 인체의 면역시스템에 의한 외부인자반응이 일어나게 되면, PDO 입자 주변에 대식세포가 들러붙게 되는데, 이 때에 자연스럽게 PDO 표면에 들러붙은 대식세포가 PDO표면을 기반으로 하여 PCL이나 PLLA 표면을 감싸기 편안한 상태가 마련된다. 이로 인해, PLLA, PCL의 입자만 존재하던 경우에서는 대식세포의 흡착이 어려워, 콜라겐 생성이 느리거나 촉진되기 어려웠던 반면, 해당 조성물을 기반으로 할 경우엔 PLLA 및 PCL에도 콜라겐 생성을 촉진하기 용이한 상태가 마련되는 것이다. PDO, PLLA, 및 PCL 미세입자를 포함하는 필러 조성물에 있어서, PDO 미세입자가 최소 50% 무게비율로 함유되며, 나머지 PLLA 및 PCL의 미세입자는 합쳐서 최대 50%를 함유될 경우, 바람직하게는 PDO입자를 중량기준으로 50% 정도를 함유할 경우, PCL 혹은 PLLA 입자 주변엔 PDO가 충분히 존재하게 된다.

<PDO(polydioxanone, 폴리디옥사논) 미세입자를 준비하는 단계(S1)>

PDO미세입자를 제조하는 공정은 PDO를 HFIP(Hexafluoroisopropanol)에 용해시켜 제1 조성물을 제조하는 단계(S1'); 계면활성제인 PVA(Polyvinyl alcohol)를 증류수에 용해시켜 제2 조성물을 제조하는 단계(S2'); 상기 제1 조성물과 상기 제2 조성물을 혼합한 혼합물을 교반하면서 HFIP를 제거하여 PDO 미세입자를 포함하는 제3 조성물을 획득하는 단계(S3'); 상기 교반이 종료된 제3 조성물을 방치하여 고분자 미세입자를 침전시킨 후, 상청액(Supernatant)을 제거하고, PDO 미세입자를 분리하는 단계(S4'); 및 상기 분리된 PDO 미세입자에 증류수를 다시 첨가한 후 재차 교반하여 세척하는 단계(S5')를 포함한다.

PCL와 PLLA의 미세입자를 만드는 기술은 오랜 기간에 걸쳐 논문으로 자세히 소개가 되어 제조하기가 용이하다. 그러나 PDO는 PLLA/PCL의 제조과정을 따라 똑같이 만들기가 어려운데, 바로 PDO가 MC, Chloroform과 같은 PLLA/PCL 미세입자를 만드는 데에 사용되는 대표적인 용매에 전혀 용해되지 않기 때문이다. 또한, PDO 미세입자를 만드는 연구 자체가 소수의 특허문헌을 제외하고는 거의 발표되지 않고 있다. 이로 인해서 PDO 미세입자를 제조하기 어렵다. 나아가, PLLA/PCL의 물을 싫어하는 표면특성과 PDO의 물과 친한 표면특성을 이용하려는 시도가 없었다.

아래에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명한다. 다음의 실시예는 본 발명을 좀 더 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

실시예 1: PDO 미세입자의 제조

1g의 PDO(Inherent viscosity(IV): 1.55 dL/dg)를 HFIP(Hexafluoroisopropanol) 30 ml에 용해시켜 제1 조성물을 제조하였다. 계면활성제로서 PVA(Polyvinyl alcohol, Mn 130,000 Da) 2g을 증류수 30ml에 용해시켜 제2 조성물을 제조하였다. 제1 조성물과 제2 조성물을 혼합하여 준비된 혼합물을 400rpm으로 5일 동안 교반하면서 HFIP를 제거하였고, 동시에 PDO 미세입자를 포함하는 제3 조성물을 얻었다. 교반이 종료된 후 24시간 이상 방치하여 고분자 미세입자를 침전시킨 다음, 상청액(Supernatant)을 제거하고 PDO 미세입자를 분리하였다. 분리된 PDO 미세입자에 증류수를 다시 첨가한 후 재차 교반하여 세척하였다. 이러한 세척 단계를 총 3회 수행하여, 평균 크기 20 ~ 200μmPDO 미세입자를 제조하였다(도 2의 사진 참조).

PLLA(IV: 0.8 ~ 1.2) 1g을 Methylene chloride(MC) 20ml에 용해시켜 제1 조성물을 얻었다. 계면활성제인 PVA 4g을 400 ml의 증류수에 용해시켜 제2 조성물을 얻었다. 제1 조성물과 제2 조성물을 혼합하여 준비된 혼합물을 400 rpm으로 2일 동안 교반하면서, MC를 제거하였고 동시에 PLLA 미세입자를 포함하는 제3 조성물을 얻었다. 교반이 종료된 후 24시간 이상 방치하여 고분자 미세입자를 침전시킨 후, 상청액을 제거하고 PLLA 미세입자를 분리하였다. 분리된 PLLA 미세입자에 증류수를 다시 첨가한 후 재차 교반하여 세척하였다. 이러한 세척 단계를 총 3회 수행하여, PLLA 미세입자를 제조하였다.

상기 실시예 2에 제시된 PLLA 대신, PCL(IV: 0.8 ~ 1.0)을 사용하였으며 나머지 과정은 동일하게 수행하여 PCL 미세입자를 제조하였다.

실시예 1~3을 통해 제조된 미세입자를 하기 <표 1>의 조성에 따라 혼합하였다.

	PDO	PLLA	PCL
조성(%, 무게)	8	1	1
	7	1.5	1.5
	6	2	2
	5	2.5	2.5

상기 <표 1>에 따라 미세입자를 혼합하여 총 10g의 미세입자 혼합물 4종류를 제조하였다. 각각을 HA(평균 분자량 500,000 ~ 1,000,000 Da)가 용해된 100 ml 수용액(1.5 중량%)에 넣고 교반을 2시간을 하여 완전히 분산된 용액을 제조하였다. 상기 분산액을 반구 형태의 몰드(지름 1cm)에 균일하게 붓고 이를 -75℃의 초저온냉동고에 넣어 12시간 동안 완전히 얼렸다. 이후, 동결건조 하여 완전히 건조된 형태의 복합체를 만들었다. 위 복합체 중에서 PDO: PLLA: PCL의 무게비가 6: 2: 2의 비율로 혼합되어 완성된 최종 복합체의 사진은 도3과 같다.

Claims (4)

1. 생분해성 고분자 PDO(polydioxanone, 폴리디옥사논) 미세입자를 준비하는 단계(S1);
   PLLA(poly-L-lactic acid, 폴리-L-락트산) 미세입자를 준비하는 단계(S2);
   PCL(Polycaprolactone, 폴리카프로락톤) 미세입자를 준비하는 단계(S3);
   상기 PDO 미세입자, PLLA 미세입자, 및 PCL 미세입자를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계(S4);
   히알루론산(Hyaluronic acid, HA)을 용해한 수용액에 상기 S4단계의 혼합물을 분산시키는 단계(S5);
   상기 분산액을 동결 및 건조시키는 단계(S6)를 포함하며,
   상기 PDO 미세입자가 상기 S4단계의 혼합물 전체 중량의 50% ~ 80%가 되도록 제조하되,
   상기 S1단계는,
   PDO를 HFIP(Hexafluoroisopropanol)에 용해시켜 제1 조성물을 제조하는 단계(S1');
   계면활성제인 PVA(Polyvinyl alcohol)를 증류수에 용해시켜 제2 조성물을 제조하는 단계(S2');
   상기 제1 조성물과 상기 제2 조성물을 혼합한 혼합물을 교반하면서 HFIP를 제거하여 PDO 미세입자를 포함하는 제3 조성물을 획득하는 단계(S3');
   상기 교반이 종료된 제3 조성물을 방치하여 고분자 미세입자를 침전시킨 후, 상청액(Supernatant)을 제거하고, PDO 미세입자를 분리하는 단계(S4'); 및
   상기 분리된 PDO 미세입자에 증류수를 다시 첨가한 후 재차 교반하여 세척하는 단계(S5')를 포함하고,
   상기 PDO 미세입자의 평균 크기는 20 ~ 200μm 인 것을 특징으로 하는 성형용 필러 조성물의 제조방법
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항의 방법에 의하여 제조된 생분해성 고분자 미세입자의 혼합물로 구성된 성형용 필러 조성물.
   
   
   

Images