KR102221500B1 - 베타-카로틴을 포함하는 청색광 차단용 콘텍트 렌즈의 제조방법 - Google Patents

Abstract

베타-카로틴을 포함하는 청색광 차단용 콘텍트 렌즈의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조방법으로 제조된 베타-카로틴을 포함한 콘텍트 렌즈는 청색광(380-500nm)을 차단하고, 특히, 청색광 중 복사 강도가 높아 안구에 가장 악영향을 끼치는 450-470nm 영역을 효과적으로 차단하는 바, 관련 산업에 유용하게 이용될 수 있다.

Description

베타-카로틴을 포함하는 청색광 차단용 콘텍트 렌즈의 제조방법{Method for manufacturing contact lens comprising beta-carotene for blocking blue lights}

본 발명은 베타-카로틴을 포함하는 청색광 차단용 콘텍트 렌즈의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 우리가 '빛'이라고 말하는 것은 각종 전자파 중에서도, 사람의 눈으로 볼 수 있는 영역대인 가시광선(380 ~ 780 nm)을 의미한다. 통상적으로 블루 라이트(Blue light)는 380 ~ 500 nm 파장의 빛으로 사람이 볼 수 있는 가시광선, 즉, 망막까지 도달하는 빛 중에서 가장 파장이 짧고 강한 에너지를 가지고 있는 빛을 의미한다.

상기 청색광은 원래 태양빛에서 나오며 태양이 가장 높게 뜨는 한 낮에 제일 많이 방출되고 해가 지면 완전히 사라지게 되는데, 낮에는 주의력이나 반응시간, 감정에 긍정적인 역할을 하지만 밤에는 생체리듬을 파괴하는 건강의 적으로 알려져 있다.

평소 우리 눈의 각막과 수정체, 산란된 빛을 흡수하는 망막색소상피는 청색광을 적절히 조절해 눈을 보호한다. 낮 시간의 자연광이 강하면 눈 속 홍채가 수축해 망막에 닿는 빛의 양을 줄인다. 그러나 밤에는 홍채가 커져 많은 양의 빛이 망막에 도달한다. 이처럼 무방비 상태에서 장시간 스마트폰 청색광에 노출되면 망막과 망막 내 시세포가 손상돼 황반변성으로 이어질 위험이 있다.

이와 같은 청색광은 급속도로 확산되고 있는 스마트폰이나 태블릿, 컴퓨터 모니터 등과 같은 전자기기의 액정화면을 통해서도 발산되고 있으며, 특히 어두운 밤에도 전자기기를 사용하는 사용자들이 늘어나고 있는 추세인 점을 감안할 때, 어두운 밤에도 청색광에 노출될 수 밖에 없는 실정이다.

또한, 그대로 노출되는 청색광에 의해 안구건조증이나 눈의 피로감, 시력 저하는 물론 망막의 기능저하 등 인체에 악영향을 미치게 되며, 또한 인체의 생체리듬을 교란시켜 멜라토닌 호르몬의 교란으로 인한 수면장애를 유발시킴으로써 인체에 악영향을 주는 문제점이 있다.

또한, 청색광이 망막에 전달되는 것을 차단하기 위한 안경 등이 출시되고는 있으나, 이와 같은 안경은 사용자가 항상 착용하여야 하는 불편함은 물론 특히 안경을 착용하지 않는 사용자들에게 많은 불편함을 가져오게 되는 문제점이 있다. 또한, 청색광을 차단하는 콘텍트 렌즈는 현재 전무한 실정으로 이에 대한 개발이 시급한 실정이다.

콘택트렌즈(Contact lens)는 안구에 직접 접촉함으로써, 눈의 안전과 효능을 유지하는 동시에 콘택트렌즈의 투명성과 표면 습윤성을 유지해야 하므로, 대기로부터 산소가 적절하게 공급되어야 하고, 각막으로부터 이산화탄소의 방출이 적절해야한다. 또한, 일반적으로, 콘택트렌즈는 재료에 따라 크게 하드(hard) 콘택트렌즈와 소프트(soft) 콘택트렌즈로 나눌 수 있으며, 기능에 따라 시력교정용, 치료용, 미용 콘택트렌즈 등으로 분류된다.

이에 본 발명자들은 베타-카로틴을 포함하는 콘텍트 렌즈를 제조하는 단계로 제조된 콘텍트 렌즈는 청색광(380-500nm)을 차단하고, 특히, 청색광 중 복사 강도가 높아 안구에 가장 악영향을 끼치는 450-470nm 영역을 효과적으로 차단함을 확인하여는 바, 상기 콘텍트 렌즈의 제조 방법을 확보하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 베타-카로틴을 포함하는 청색광 차단용 콘텍트 렌즈의 제조방법을 제공할 수 있다.

상기 목적의 달성을 위해, 본 발명은 베타-카로틴을 포함하는 청색광 차단용 콘텍트 렌즈의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 콘텍트 렌즈의 제조방법을 이용 시, 베타-카로틴을 포함한 콘텍트 렌즈는 청색광(380-500nm)을 차단하고, 특히, 청색광 중 복사 강도가 높아 안구에 가장 악영향을 끼치는 450-470nm 영역을 효과적으로 차단하는 바, 관련 산업에 유용하게 이용될 수 있다.

도 1은 각 함량의 베타-카로틴 포함 콘텍트 렌즈의 청색광의 각 영역(300, 350, 400, 450, 500, 550, 600nm)의 흡광도를 확인하여 청색광의 차단 효과를 확인한 도이다.

본 발명은 베타-카로틴을 포함하는 청색광 차단용 콘텍트 렌즈의 제조방법을 제공한다.

상기 콘텍트 렌즈는 2-HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate), EGDMA(Ethylene glycol dimethacrylate), MA(Methacrylic acid), DEGMA(Diethylene glycol dimethacrylate), GDMA(Glycerol dimethacrylate), DVB(Divinylbenzene), TMPTMA(Trimethylolpropane Triacrylate) 및 AIBN(Azobisisobutyronitrile)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 중합체를 더 포함할 수 있고, 바람직하게는 2-HEMA, EGDMA, MA 또는 DEGMA일 수 있고, 더욱 바람직하게는 2-HEMA이나, 본 발명의 콘텍트 렌즈의 물성 유지 등을 위한 목적을 달성하기 위해서라면, 이에 제한되지 않는다.

상기 베타-카로틴은 상기 중합체와 0.1~10 : 100 내지 10 : 100의 비율로 혼합될 수 있고, 바람직하게는 0.1 : 100 내지 10 : 100이나, 베타-카로틴 및 중합체를 혼합하여 본 발명의 콘텍트 렌즈의 물성이 안정되면서도 청색광을 효과적으로 차단하기 위한 목적을 달성하기 위해서라면, 이에 제한되지 않는다.

상기 베타-카로틴은 Way protein isolate와 corn oil을 사용해 수용성 베타-카로틴을 제작한 후, 알긴산염(alginate)을 탈이온수(Deionized water)에 혼합한 수용액에 수용성 베타-카로틴을 일정 양으로 혼합하고 염화칼슘(calcium chloride) 수용액에 Drop 방식으로 결합시켜 알긴산염 베타-카로틴 하이드로겔(alginate β-carotene hydrogel)을 제작할 수 있다.

또한, Plga(50:50)을 클로로포름(Chloroform)으로 녹인 후에 특정 양의 베타-카로틴을 주입하고 24시간 동안 교반한다. 그 후 탈이온수로 원심분리 하여 독성을 제거하고 동결건조 하여 베타-카로틴 plga 마이크로 파티클(micro particle)을 제작할 수 있다.

상기 청색광은 450-470nm 영역이고, 본 발명의 콘텍트 렌즈는 청색광의 영역인 380 ~ 500 nm 뿐만 아니라, 상기 청색광의 복사강도(radiant intensity)가 높은 450-470nm 영역, 더욱 바람직하게는 상기 복사 강도가 가장 높은 450nm 영역을 효과적으로 차단할 수 있다.

본 발명에서 용어 "복사강도(radiant intensity)"는 복사의 진행방향에 직각인 단위면적을 단위시간에 통과하는 단위 입체각에 대한 복사에너지를 의미한다. 시각적 인식은 빛이 망막에 도달할 때 시작되며 복사(radiant) 에너지로부터 시각적 인식으로 변환된다. 이에, 상기 복사 에너지는 청색광 영역에도 포함되어 있으며, 종래 콘텍트 렌즈에서는 차단이 어려웠으나, 본 발명의 콘텍트 렌즈에서는 이를 효과적으로 차단함을 확인하였다.

본 발명의 콘텍트 렌즈 조성물은 굴절 교정용 조성물, 각막 및 안구와 관련된 적응증의 예방 및 치료용 약학 조성물 및 진단용 조성물 등으로 이용될 수 있다.

상기 굴절 교정용은 강도굴절이상안, 부동시안(不同視眼), 무수정체안(aphakia)의 교정일 수 있고, 진단용은 뢴트겐진단용 콘택트렌즈, 안저검사(眼底檢査)용 콘택트렌즈, 우각검사(gonioscepy)용 콘택트렌즈, ERG용일 수 있다.

상기 본 발명에 따른 약학 조성물은 유효성분을 약학적으로 허용된 담체에 혼입시킨 형태로 제조될 수 있다. 여기서, 약학적으로 허용된 담체는 제약 분야에서 통상 사용되는 담체, 부형제 및 희석제를 포함한다. 본 발명의 약학 조성물에 이용할 수 있는 약학적으로 허용된 담체는 이들로 제한되는 것은 아니지만, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다.

본 발명의 약학 조성물은 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀전, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 또는 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다.

제제화할 경우에는 통상 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제될 수 있다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 그러한 고형 제제는 유효성분에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면 전분, 칼슘 카르보네이트, 수크로스, 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제될 수 있다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용될 수 있다. 경구투여를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데, 일반적으로 사용되는 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수용성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제 및 좌제가 포함된다. 비수용성용제, 현탁제로는 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브유와 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로젤라틴 등이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 약학 조성물은 개체에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식이 예상될 수 있는데, 예를 들면 경구, 정맥, 근육, 피하, 복강내 주사에 의해 투여될 수 있다.

본 발명에 따른 약학 조성물의 투여량은 개체의 연령, 체중, 성별, 신체 상태 등을 고려하여 선택된다. 상기 약학 조성물 중 포함되는 유효성분의 농도는 대상에 따라 다양하게 선택할 수 있음은 자명하며, 바람직하게는 약학 조성물에 0.01 ~ 5,000 ㎍/ml의 농도로 포함되는 것이다. 그 농도가 0.01 ㎍/ml 미만일 경우에는 약학 활성이 나타나지 않을 수 있고, 5,000 ㎍/ml를 초과할 경우에는 인체에 독성을 나타낼 수 있다.

상기 약학 조성물은 다양한 경구 또는 비경구 투여 형태로 제형화될 수 있다.

경구 투여용 제형으로는 예를 들면 정제, 환제, 경질, 연질 캅셀제, 액제, 현탁제, 유화제, 시럽제, 과립제 등이 있는데, 이들 제형은 유효성분 이외에 희석제(예: 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 만니톨, 솔비톨, 셀룰로즈 및/또는 글리신), 활택제(예: 실리카, 탈크, 스테아르산 및 그의 마그네슘 또는 칼슘염 및/ 또는 폴리에틸렌 글리콜)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 정제는 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 전분 페이스트, 젤라틴, 트라가칸스, 메틸셀룰로즈, 나트륨 카복시메틸셀룰로즈 및/또는 폴리비닐피롤리딘과 같은 결합제를 함유할 수 있으며, 경우에 따라 전분, 한천, 알긴산 또는 그의 나트륨 염과 같은 붕해제 또는 비등 혼합물 및/또는 흡수제, 착색제, 향미제 및 감미제를 함유할 수 있다. 상기 제형은 통상적인 혼합, 과립화 또는 코팅 방법에 의해 제조될 수 있다.

또한, 비경구 투여용 제형의 대표적인 것은 주사용 제제이며, 주사용 제제의 용매로서 물, 링거액, 등장성 생리식염수 또는 현탁액을 들 수 있다. 상기 주사용 제제의 멸균 고정 오일은 용매 또는 현탁 매질로서 사용할 수 있으며 모노-, 디-글리세라이드를 포함하여 어떠한 무자극성 고정 오일도 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 주사용 제제는 올레산과 같은 지방산을 사용할 수 있다.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 내용을 구체화하기 위한 것일 뿐 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 청색광 차단용 콘텍트 렌즈 제조

청색광 차단용 콘텍트 렌즈를 제조하기 위하여, 콘택트렌즈 중합체를 만들기 위한 재료로서 2-HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate)(Junsei, Japan), EGDMA(Ethylene glycol dimethacrylate)(Sigma-Aldrich, U.S.A.), MA(Methacrylic acid)(Junsei, Japan) 및 AIBN(Azobisisobutyronitrile)(Junsei, Japan)을 사용하였다. 청색광 차단 물질로는 베타-카로틴(Sigma-Aldrich, U,S,A.)을 사용하였다. 구체적으로, 상기 99.2wt% 2-HEMA, 0.4wt% EGDMA, 0.2wt% MA 및 0.2wt% AIBN에 0.1wt% 베타-카로틴을 혼합하여 콘텍트 렌즈 중합체를 제작하였으며, 상기 콘텍트 렌즈 중합체는 물성 유지에 적합함을 확인하였다.

<실시예 2> 청색광 차단용 콘텍트 렌즈 중합체의 청색광 차단 효과 확인

베타-카로틴 함량에 따른 본 발명의 청색광 차단용 콘텍트의 청색광 차단 효과를 확인하였다. 구체적으로, 상기 실시예 1에서의 99.2wt% 2-HEMA, 0.4wt% EGDMA, 0.2wt% MA 및 0.2wt% AIBN에 1, 2, 3 및 4wt% 베타-카로틴을 포함하는 콘텍트 렌즈를 제조하였다. 청색광 영역에서의 흡광도를 알기 위해 UV/vis spectrometer를 사용하였다. 베타카로틴의 농도는 wt%를 이용, 콘택트렌즈 중합체의 무게비율에 따라 1, 2, 3, 4 wt%를 정제하여 사용하였다. 콘택트렌즈 중합체에 100% 용해되며, 물성 유지를 위한 적정량을 사용하였다. 실험에 사용하는 베타-카로틴의 경우 필터링하지 않은 상태에서 사용하였다.

Volume percentage	1wt%	2 wt%	3wt%	4wt%
β-carotene	20μl	40μl	60μl	80μl
HEMA polymer	2mL	2mL	2mL	2mL

그 결과, 베타-카로틴의 wt% 차이에 따라 흡광도를 측정하였으며 4 wt%에서 가장 높은 흡광 현상을 일어남을 확인하였다. 이전 실험과 비교하여 베타-카로틴을 필터링하지 않은 상태에서 측정하였기 때문에 비교적 높은 흡광 효과가 나타났다. 흡광도를 이용하여 차단 비율을 계산한 결과, 467nm에서 97.4% 가량이 차단됨을 확인하였다. 가장 적은 양의 1wt%에서도 465nm일 때, 50.7% 가량 차단함으로써 청색광에 대한 우수한 차단 효과를 확인할 수 있었다(도 1).

따라서, 본 발명의 콘텍트 렌즈의 제조방법으로 제조된 렌즈는 청색광 전 영역뿐만 아니라, 복사강도가 가장 높은 약 450-470nm에서 차단효과가 뛰어남을 확인하였다.

Claims (6)

1. 99.2wt% 2-HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate), 0.4wt% EGDMA(Ethylene glycol dimethacrylate), 0.2wt% MA(Methacrylic acid) 및 0.2wt% AIBN(Azobisisobutyronitrile)로 이루어진 중합체 혼합물, 및 상기 중합체 혼합물에 대해 1 내지 4 wt%의 베타-카로틴을 혼합하는 단계를 포함하는 청색광 차단용 콘텍트 렌즈의 제조방법.
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3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 청색광은 380-500nm 영역인 것인, 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 청색광은 450-470nm 영역인 것인, 제조방법.

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