KR20000067126A - 활성성분의 안정화시키기 위해, 활성성분-함유 다공성 마이크로비드의 표면을 실리콘 또는 그 유도체로 박막처리하는 방법, 및 이러한 방법에 의해 실리콘-박막처리된 활성성분-함유 다공성 마이크로비드를 함유하는 화장료 또는 피부도포용 의약품 조성물 - Google Patents
활성성분의 안정화시키기 위해, 활성성분-함유 다공성 마이크로비드의 표면을 실리콘 또는 그 유도체로 박막처리하는 방법, 및 이러한 방법에 의해 실리콘-박막처리된 활성성분-함유 다공성 마이크로비드를 함유하는 화장료 또는 피부도포용 의약품 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 활성성분을 공극내에 함유하는 다공성 마이크로비드의 표면을 실리콘 및 그 유도체로 박막처리하는 방법에 관한 것으로, 1) 박막처리제인 실리콘과 휘발성 유기용매를 혼합하는 단계; 상기 전 단계의 혼합액에 수용성 활성물질-함유 다공성 마이크로비드를 첨가하여 교반하는 단계; 상기 유기용매를 휘발시키는 단계; 및 실리콘으로 박막처리된 다공성 마이크로비드를 회수하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막처리방법과, 2) 박막처리제로서 폴리실록산계 화합물 단독 또는 2종이상을 혼합하거나 선택적으로 실란계 화합물을 부가한 실리콘 혼합물을, 활성성분이 수용성일 경우는 휘발성 유기용매에 또는 활성성분이 지용성일 경우는 물에 유화시키는 단계; 상기 전 단계의 혼합액에 활성물질-함유 다공성 마이크로비드를 첨가하여 교반하는 단계; 휘발성 유기용매를 사용한 경우에 한하여 상기 휘발성 유기용매를 휘발시키는 단계; 및 실리콘으로 박막처리된 다공성 마이크로비드를 회수하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막처리방법을 제공하고 있다. 또한, 이러한 방법으로 실리콘-박막처리된 활성성분-함유 다공성 마이크로비드를 함유하는 화장료 또는 피부도포용 의약품 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 수용액상으로 존재 혹은 수분과의 접촉시 쉽게 산화되어 불안정한 활성성분을, 다공성 마이크로비드의 공극 내에 포집시킨 후 마이크로비드의 표면에 실리콘 및 그 유도체로 구성된 발수성 박막을 형성시킴으로써 활성성분을 안정화시켰다.
Description
본 발명은 활성성분을 공극내에 함유하는 다공성 마이크로비드의 표면을 실리콘 또는 그 유도체로 박막처리하는 방법, 및 이러한 방법에 의해 실리콘-박막처리된 활성성분-함유 다공성 마이크로비드를 함유하는 화장료 또는 피부도포용 의약품 조성물에 관한 것이다.
보다 상세히 말하자면, 본 발명은 1) 박막처리제인 실리콘과 휘발성 유기용매를 혼합하는 단계; 상기 전 단계의 혼합액에 수용성 활성물질-함유 다공성 마이크로비드를 첨가하여 교반하는 단계; 상기 유기용매를 휘발시키는 단계; 및 실리콘으로 박막처리된 다공성 마이크로비드를 회수하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막처리방법과, 2) 박막처리제로서 폴리실록산계 화합물 단독 또는 2종이상을 혼합하거나 선택적으로 실란계 화합물을 부가한 실리콘 혼합물을, 활성성분이 수용성일 경우는 휘발성 유기용매에 또는 활성성분이 지용성일 경우는 물에 유화시키는 단계; 상기 전 단계의 혼합액에 활성물질-함유 다공성 마이크로비드를 첨가하여 교반하는 단계; 휘발성 유기용매를 사용한 경우에 한하여 상기 휘발성 유기용매를 휘발시키는 단계; 및 실리콘으로 박막처리된 다공성 마이크로비드를 회수하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막처리방법을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명은 이러한 방법으로 실리콘-박막처리된 활성성분-함유 다공성 마이크로비드를 함유하는 화장료 또는 피부도포용 의약품 조성물을 제공하고자 한다.
비타민, 항산화제, 효소 등과 같은 성분은, 과거로부터 미백, 주름개선, 피부탄력증진 및 유해산소제거 등과 같은 다양한 생리작용이 알려져서 화장료 또는 피부과용 의약품에 있어 활성성분으로 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 활성성분들은 빛 또는 공기 중에 노출되는 경우에 쉽게 산화되어 파괴되므로 그 사용이 제한적으로 이루어져 왔다. 이러한 활성성분들은 산화되면서 경시적으로 그 역가가 감소되는 것은 물론 물질에 따라 황변 또는 갈변 등의 변색을 유발시킨다. 따라서, 심미적인 측면이 품질 결정에 있어 중요한 요인인 화장품에 있어서 이러한 활성성분들의 사용은 특히 제한되었다.
산화에 의한 파괴반응은 이러한 활성성분들이 수용액상으로 존재하거나 또는 물과 접촉하는 경우 특히 빠르게 진행된다.
따라서, 종래기술로서 활성성분과 물과의 접촉을 최소화함으로써 이들 활성성분을 안정화 하고자하는 아래와 같은 방법들이 보고되어 있다.
활성성분을 건조한 분말의 형태로 제형화하는 방법(일본특허공개공보 소63-130514)은 활성성분의 안정성이 어느 정도 유지된다는 장점이 있으나, 제형이 분말에 제한된다는 단점이 있어 유화제형이 일반적인 화장료의 경우 적합하지 않다.
이러한 단점을 보완하기 위해 분리된 두 용기에 분말상의 활성성분과 유화형 화장료액을 각각 포장한 후 소비자가 사용직전 혼합하여 사용하는 방법(미국특허 제4,818,512호)이 보고되었으나, 혼합이 번거롭고 포장용기가 고가라는 것이 단점으로 지적되었다.
수분을 함유하지 않는 무수제형의 경우(미국특허 제5,322,683호)도 활성성분의 안정성은 유지되나, 분말과 마찬가지로 적용 가능한 제형이 제한적이며, 피부도포시 과다한 유분 느낌으로 인해 사용감이 좋지 않고, 특히 수용성 활성성분에 적용하기 어렵다는 단점을 갖는다.
한편, 글리세린등의 다중알콜 또는 물과 상용성이 있는 유기용매등을 첨가하는 방법들(미국특허 제5,703,041호, 미국특허 제4,983,382호, 일본특허 제44-22312호, 미국특허 제4,372,874호)이 제시되었는데, 이러한 방법들은 안정도에 있어 약간의 개선만을 기대할 수 있을뿐, 다중알콜 특유의 끈적거리는 느낌으로 인해 피부도포시 사용감의 저하를 초래하고 있다. 특히, 디메틸설폭시드 (Dimethylsulfoxide) 등과 같은 안정화에 효과적인 유기용매의 경우에는 인체독성문제 측면이 우려되고 있다.
상기의 방법 외에도 마이크로캡슐을 이용하여 활성성분의 외부에 물리적 막을 형성함으로써 안정화하고자 하는 방법이 보고되었다(Simon Benita (ed), 1996, Microencapsulation : Methods and industrial applications, Marcel Dekker, Inc. New York). 그러나, 마이크로캡슐을 구성하는 벽재의 피막을 통해, 수분이 내부로 침투되거나, 내부의 활성성분이 확산에 의해 외부로 용출되어, 마이크로캡슐만으로는 완전한 안정화를 꾀하기가 어렵다.
마이크로캡슐과 유사한 방법으로 다공성 마이크로비드의 공극에 활성성분을 포집하는 방법이 보고되었다(William Klein and Alfred DiSapio, 1989, HAPPI magazine, 26:7; 미국특허 제5,145,675호). 마이크로캡슐의 경우 캡슐의 내상과 외상이 캡슐구성성분에 의해 물리적으로 완전히 분리되는 반면, 다공성 마이크로비드의 경우는 활성성분이 존재하는 공극의 내상과 외상이 서로 통해 있다는 차이점이 있다. 그러나, 다공성 마이크로비드에 의해 활성성분을 안정화시키는 방법의 경우에도 내상과 외상이 서로 통해 있다는 사실로 인하여, 공극 내 흡착된 활성성분의 방출속도 및 안정성이, 내상을 구성하는 활성성분 또는 주위 용매의 물리화학적 성질과 외상을 구성하는 외부기제의 물리화학적 성질에 크게 의존하게 된다. 예를들면, 공극내 흡착된 활성성분 또는 활성성분을 함유하고 있는 공극내 용매가 외상을 구성하는 기제와 친화력이 상당히 있는 경우, 활성성분이 외부로 쉽게 유출되어 안정도가 크게 저하된다. 따라서, 활성성분을 함유한 조성물내에서 공극 내상과 외상의 기제를 상호 친화력이 없는 것으로 하여야 한다.
특히, 수분접촉에 민감한 활성성분을 안정화시키기 위해서는 활성성분이 공극내에 존재하면서 물과의 접촉을 최소화하여야 한다. 그런데, 일반적인 화장료 조성물은 다량의 계면활성제가 함유되어 있는 유화제형이고, 이러한 제형내에서는 물과 오일같이 본래 혼합되지 않는 두 용매도 상당부분 혼합되기 때문에, 실제 화장료 조성물내에서 활성성분의 안정화는 활성성분 및 외부기제의 물리화학적 성질에 따라 좌우된다.
본 발명의 목적은, 활성성분이 물과 접촉시 산화에 의해 파괴되므로, 화장료 및 피부도포용 의약품 조성물 내에서 활성성분과 물과의 접촉을 최소화하기 위하여, 활성성분을 함유한 다공성 마이크로비드의 표면을 실리콘 및 그 유도체로 박막처리함으로써, 발수성을 증진시켜 활성성분의 안정도를 유지 및 향상시키고자 하는 것이다.
본 발명은 활성성분을 공극내에 함유하는 다공성 마이크로비드의 표면을 실리콘 및 그 유도체로 박막처리하고자, 1) 박막처리제인 실리콘과 휘발성 유기용매를 혼합하는 단계; 상기 전 단계의 혼합액에 수용성 활성물질-함유 다공성 마이크로비드를 첨가하여 교반하는 단계; 상기 유기용매를 휘발시키는 단계; 및 실리콘으로 박막처리된 다공성 마이크로비드를 회수하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막처리방법을 제공하고, 2) 박막처리제로서 폴리실록산계 화합물 단독 또는 2종이상을 혼합하거나 선택적으로 실란계 화합물을 부가한 실리콘 혼합물을, 활성성분이 수용성일 경우는 휘발성 유기용매에 또는 활성성분이 지용성일 경우는 물에 유화시키는 단계; 상기 전 단계의 혼합액에 활성물질-함유 다공성 마이크로비드를 첨가하여 교반하는 단계; 휘발성 유기용매를 사용한 경우에 한하여 상기 휘발성 유기용매를 휘발시키는 단계; 및 실리콘으로 박막처리된 다공성 마이크로비드를 회수하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막처리방법을 제공하고 있다. 또한, 이러한 방법으로 실리콘-박막처리된 활성성분-함유 다공성 마이크로비드를 함유하는 화장료 또는 피부도포용 의약품 조성물을 제공한다.
아래에서는, 크게 다공성 마이크로비드 내에 활성성분을 포집시키는 방법과 이러한 다공성 마이크로비드를 본 발명에 따라 박막처리하는 방법으로 나누어 살펴보고자 한다.
먼저, 다공성 마이크로비드의 공극내에 활성성분을 포집시키는 방법은 다음과 같이, 활성성분을 메탄올, 에탄올, 글리세린 등이 단독 또는 2종이상의 혼합물로 구성된 용매에 용해시키는 단계; 다공성 마이크로비드와 물리적 접촉시켜, 다공성 마이크로비드의 공극내에 활성성분을 포집시키는 단계; 및 여과를 통해 다공성 마이크로비드만을 분리한 후, 진공건조 또는 세척등의 공정을 통해 활성성분과 함께 흡착된 여분의 용매를 제거하는 단계로 이루어져 있다.
다공성 마이크로비드의 공극내에 활성성분을 포집시키는 방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에서 사용되는 다공성 마이크로비드내 공극은 서로 연결된 매트릭스 (matrix)구조를 이루므로, 활성성분의 포집 및 피부도포시 활성성분의 방출은 주로 모세관 현상을 통한 확산에 의해 일어난다.
본 발명에 사용될 수 있는 다공성 마이크로비드는 하기 고분자 중합체 또는 공중합체가 3차원 가교를 통해 공극을 형성하면서 생성된 것이다. 이러한 고분자 중합체 또는 공중합체로는, 폴리메타크릴릭산(polymethacrylic acid) 공중합체, 폴리메틸메타크릴릭산(polymethylmethacrylicacid)공중합체,알릴폴리메타크릴릭산(allyl-polymethacarylic acid) 공중합체, 폴리스티렌(polystyrene) 중합체, 폴리에틸셀룰로즈(polyethylcellulose) 중합체, 실리카겔(silicagel) 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기한 고분자 중합체 또는 공중합체는 모두 시중에서 쉽게 구입할 수 있고, 이들이 3차원 가교를 통해 형성한 다공성 마이크로비드 역시 시중에서 용이하게 구입이 가능하며, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자이면 화학적으로 합성할 수 있다.
다공성 마이크로비드의 크기는 직경 1∼500㎛정도이면 가능하고, 직경 5∼50㎛의 분포를 갖는 것이 바람직하다.
다공성 마이크로비드의 공극내로 활성성분을 고농도 포집시키기 위해서는 공극율이 높은 것이 좋으나, 이 경우 상대적으로 기계적 강도가 떨어져 다공성 마이크로비드를 함유한 조성물 제조시 문제발생의 소지가 있다. 따라서, 제형화의 용이성과 활성성분의 포집도등 목적에 따라 특성에 맞는 다공성 마이크로비드를 선택하는 것이 바람직하다.
상기의 고분자중합체의 3차원 가교를 통해 구성된 다공성 마이크로비드의 공극 크기는 통상 0.5 ㎛ 이하이기 때문에, 활성성분을 공극 내 포집시키려면 활성성분은 용액상태가 아니면 흡착이 어렵다. 활성성분을 용해하기 위한 용매는, 1) 활성성분을 고농도로 용해시킬 수 있을 것, 2) 활성성분의 공극 내 포집을 저해하지 않을 것, 3) 인체에 독성을 보이거나 피부자극을 유발하는 용매의 경우 포집 후 용이하게 제거할 수 있을 것 등의 조건을 만족하여야 한다.
메탄올 및 에탄올은 수용성 및 지용성 활성성분 대부분을 고농도로 용해시킬 수 있으며, 건조 등의 통상적 방법을 통해 용이하게 제거가 가능하기 때문에, 활성성분을 다공성 마이크로비드 공극 내로 포집시키는 용매로 사용될 수 있다.
글리세린은 점도가 높아 용매로 사용하는 경우 포집율이 떨어진다는 단점이 있으나, L-아스콜빈산과 같은 수용성 활성성분에 대해 높은 용해도를 보이며, 피부에 자극이 없다는 장점이 있다.
다공성 마이크로비드 공극내로의 포집은 통상적으로 다공성 마이크로비드와 활성성분의 용액간의 물리적 접촉에 의해 이루어진다. 포집을 원활히 하기 위해 다공성 마이크로비드 분산액을 교반, 가온하거나 또는 계면활성제를 첨가하는 등의 방법을 동원할 수 있다. 통상적인 포집방법은 기존에 보고된 바 있으나(William Klein and Alfred DiSapio, 1989, HAPPI magazine, 26:7; 미국특허 5,145,675) 활성성분의 물성 및 용매의 선정에 따라 다공성 마이크로비드의 단위중량 당 흡착율이 변할 수 있다. L-아스콜빈산의 경우 상기한 용매의 단독 또는 2종이상의 혼합물을 사용하는 경우 20∼90 중량% 정도의 흡착율을 얻을 수 있다.
포집 종료후 여과를 통해 다공성 마이크로비드를 분리하고, 분리한 다공성 마이크로비드의 표면 및 다공성 마이크로비드입자 사이에 잔류하는 활성성분 용액을 제거하기 위해 세척을 실시한다. 여분의 용액이 다공성 마이크로비드의 표면 및 입자사이에 과도하게 분포하는 경우 후술할 박막처리단계를 저해할 수 있고, 또한 이들이 공극외부에 존재하므로 화장료 및 의약품 조성물에 함유시 외부로 유출되어 안정도를 저하시킬 수 있다.
세척에 사용하는 용매의 조건으로는 활성성분에 대한 용해도가 낮으면서 활성성분용액의 용매와 상용성이 좋은 것 등이 있다. 상술한 용매에 용해된 L-아스콜빈산의 경우 이소프로판올(iso-propanol) 또는 아세톤(acetone)을 세척용매로 사용할 수 있다.
세척공정은 여과 종료후 얻어진 다공성 마이크로비드 여과케이크에 상기한 세척용매를 가한후 재여과하는 공정으로 구성되나, 필요에 따라 여과케이크를 별도로 수거하여 세척용매에 완전히 분산 세척후 재여과할 수도 있다. 과도하게 세척하는 경우 공극내에 포집된 활성성분이 유실될 우려가 있으므로 통상적으로 전자를 행한다.
세척이 끝난 다공성 마이크로비드는 공극내에 존재하는 여분의 용매를 제거하기 위해 상압 또는 감압하에서 건조를 실시한다. 통상적으로 건조공정은 감압건조시 1일이내에 종료하나, 용매의 휘발성에 따라 건조기간을 가감할 수 있다. 메탄올을 용매로 사용하는 경우 감압건조시 통상 1일 건조후이면 전량이 제거된다.
세척 및 건조가 완료된 다공성 마이크로비드는 고형의 분말형태를 띠게 된다. 용매가 건조등에 의해 완전히 제거된 경우 활성성분은 결정형으로 공극 내에 존재하며, 용매의 일부가 공극 내에 잔존하는 경우 활성성분은 과포화 용액의 상태로 존재하게 된다.
이 상태에서 다공성 마이크로비드를 유화 또는 분산상의 화장료 조성물에 함유시킬 경우 다공성 마이크로비드에 흡착된 활성성분은 외부 기제와 상용성이 있는 경우 쉽게 외부로 유출되어 안정성이 크게 저하되게 된다. 예를 들어, 물에 용해도가 높은 L-아스콜빈산(비타민 C)를 다공성 마이크로비드에 포집시킨 후, 화장료에 일반적인 유중수형 유화제형에 함유시키면, L-아스콜빈산은 외상인 물과 접촉하여 쉽게 유출되며, 안정성이 급격히 저하된다.
따라서, 이러한 활성성분의 안정도 저하를 방지하게 위해, 본 발명은 활성성분이 흡착된 다공성 마이크로비드의 표면을 수분이 침투하지 않도록 적당한 화합물로 박막처리하고자 하는 것이다.
이러한 목적으로 박막처리를 할 경우, 다공성 마이크로비드의 공극 내외부의 소통을 영구히 저해하여서는 아니된다. 공극을 영구히 박막처리하여 내외부의 소통을 막으면 활성성분의 안정도는 증가하나, 피부도포시 활성성분이 외부로 유출되지 못하여 활성성분의 화장료 성분 및 의약품으로서의 효능을 구현할 수 없다.
본 발명자는 상기 목적의 박막처리제로 실리콘 및 그 유도체를 선택하였다. 실리콘 및 그 유도체는 1) 발수력이 우수하여 공극 내부로 수분의 침투를 저지할 수 있고, 2) 대다수 화장료용 오일과 상용성이 떨어져 용이하게 섞이지 않으며, 3) 다양한 성질의 제품이 시중에 나와있어 구입이 용이하고, 4) 관능기를 이용하여 마이크로비드와의 결합력이 보다 강한 박막처리가 가능하며, 5) 인체에 독성이 없기 때문이다.
아래에서는 앞에서 제조된 활성성분-함유 다공성 마이크로비드를 실리콘 및 그 유도체로 박막처리방법을 자세히 살펴보고자 한다. 상기 다공성 마이크로비드를 실리콘 및 그 유도체를 이용하여 박막처리하는 데에는 다음과 같은 두가지 방법이 사용될 수 있다.
첫 번째 방법으로는 박막처리제인 실리콘을, 실리콘에 대한 용해능이 높고 휘발성이 강하며 활성성분에 대한 용해능이 없는 유기용매와 혼합한 것을 이용하여 박막처리하는 방법이다.
상기 목적에 사용될 수 있는 실리콘으로는 메티콘(methicone), 디메티콘(dimethicone), 디메티콘 코폴리올(dimethicone copolyol) 및 그 유도체, 디메티코놀(dimethiconol) 및 그 유도체와 각종 공중합체등이 있다. 일반적으로 디메티콘이 바람직하다.
휘발성 유기용매로는 디클로로메탄(dichloromethane), 클로로포름 (chloroform), 에틸아세테이트 (ethyl acetate), 아세톤(acetone) 등이 있으며, 디클로로메탄이 바람직하다.
실리콘의 함량은 박막처리하고자 하는 다공성 마이크로비드의 5∼50 중량% 정도가 바람직하다. 실리콘의 함량이 5중량% 이하일 경우에는 박막처리가 완전하지 않은 다공성 마이크로비드를 얻을 수 있으며, 50중량% 이상일 경우에는 박막의 두께가 과다하게 두껍거나, 다공성 마이크로비드의 표면에 흡착되지 않은 실리콘오일 응집체가 발생할 수 있다.
휘발성 유기용매의 비율은 다공성 마이크로비드가 분산된 후 흐름성질을 유지할 정도로 적당량 취한다.
수용성 활성성분이 포집된 다공성 마이크로비드를 실리콘과 휘발성용매의 혼합액에 분산시킨 후, 교반하면서 상압 또는 감압하에서 건조 또는 증발공정을 거치면, 휘발성 유기용매가 제거되며 실리콘이 다공성 마이크로비드 표면으로 응집되어 실리콘 박막이 형성된다.
휘발성 유기용매가 대부분 증발되면 고형의 파우더상태의 박막처리된 다공성 마이크로비드를 얻을 수 있으며, 휘발성 유기용매를 완전히 제거하기 위해 감압건조를 실시한다
두 번째 방법으로는 박막처리제로 폴리실록산계 화합물과 선택적으로 실란계 화합물을 혼합한 것을 이용하여 박막처리하는 방법이다.
폴리실록산계 화합물은 주로 폴리디메틸실록산 계열의 유도체로서, 선형 사슬의 양 말단 또는 중간부에 반응성 관능기가 존재하여, 폴리실록산계 화합물 단독으로 또는 실란계 화합물의 가교작용에 의해 경화될 수 있다. 이러한 반응성 관능기로는 수산기(-OH), 염소(-Cl), 수소(-H) 등이 있으며 반응성 관능기는 폴리실록산의 실리콘(Si)에 직접 결합되어 있다. 반응성 관능기가 수산기 또는 염소인 경우에는 주로 폴리디메틸실록산 사슬의 양 말단부에 위치하며, 반응성 관능기가 수소인 경우에는 사슬 말단 뿐만 아니라 중간부에도 존재하며 이런 화합물은 폴리(디메틸실록산-메틸하이드로실록산)공중합체[poly(dimethylsiloxane-co-methylhydrosiloxane)]로 불리워진다. 상기 공중합체 중, 수소를 포함하는 메틸하이드로실록산 모노머는 전체의 20% 이하이어야 한다. 수소의 함량이 높으면 반응이 완결되지 않은 경우 박막처리된 다공성 마이크로비드가 화장료 조성물과 같은 최종 제품 내에서 물과 반응하여 수소 가스를 발생할 수 있기 때문이다.
실란계 화합물은 메톡시, 에톡시기가 3개 또는 4개 포함된 알콕시 실란 화합물로, 구체적인 예로는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 글리시독시프로필트리메톡시실란 등이 있다.
이들의 반응기작은 반응식 1에 나타나 있다.
이때, 반응물 1의 X가 OH인 경우는 반응물 2의 R는 H 또는 메틸, 에틸기가 되며, 반응물 1의 X가 H 또는 Cl 인 경우는 반응물 2의 R는 H만이 가능하다. 반응물 1은 반응성 폴리실록산계 화합물을 나타내며, 반응물 2의 R이 메틸, 에틸기일 경우는 반응물 2는 실란계 화합물을 의미하며, R가 H인 경우는 반응물 2는 폴리실록산계 화합물을 의미한다.
실란계 화합물은 위와 같은 기작을 통하여 3-4개의 폴리실록산 분자와 반응할 수 있으므로 가교제 역할을 한다. 표면에 수산기와 같은 반응성 관능기가 없는 다공성 마이크로비드를 사용할 경우, 박막 형성시 이러한 실란계 화합물을 첨가해주어야 하며, 실리카겔과 같이 마이크로비드 표면에 수산기가 존재하는 경우 폴리실록산의 반응성 관능기와 직접 반응할 수 있으므로 이러한 경우에는 반응성 폴리실록산계 화합물의 단일 또는 2 종류 이상의 혼합에 의해서도 박막형성이 가능하다.
폴리실록산 화합물 및 실란계 화합물을 용해시키는 용매는, 사용하고자 하는 폴리실록산 화합물 및 실란계 화합물의 종류와 다공성 마이크로비드에 흡착된 활성성분에 따라 선택한다. 일반적으로, 흡착된 활성성분이 수용성인 경우에는 유기용매를 사용하고, 지용성일 경우에는 물과 유화액 상태로 사용한다.
구체적으로 폴리실록산계 화합물과 선택적으로 실란계 화합물을 혼합한 것을 이용하여 박막처리하는 방법은 다음과 같다.
디클로로메탄 또는 클로로포름과 같은 유기용매에 또는 물과 유화액 상태로, 반응성 폴리실록산계 화합물 단독 또는 2종이상을 혼합하거나 선택적으로 실란계 화합물을 부가한 실리콘 혼합물을 용해시킨다. 이때 실란계 화합물의 양은 반응성 폴리실록산 화합물의 10% 이하로 한다. 실란계 화합물의 양이 너무 많으면 중합도가 떨어지는 반면 박막의 경도가 지나치게 높아지며 미반응 물질이 남게 되어 피부에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다. 필요에 따라 촉매로서 징크 옥토에이트(zinc octoate), 디부틸틴 디로리에이트(dibutyltin dilaurate)등을 폴리실록산 화합물의 0.1∼1중량% 정도 첨가한다. 여기에 활성물질이 포집된 다공성 마이크로비드를 가하고 골고루 섞이도록 2∼3시간 가량 교반하여 준다. 다공성 마이크로비드의 종류에 따라 공극률의 차이가 있으므로 반응성 폴리실록산의 양은 다공성 마이크로비드의 1∼100중량% 정도로 조절한다. 이를 다시 응축기가 설치된 반응기에서 교반하면서 열을 가하여 온도를 40℃ 정도로 유지하여 용매를 휘발시키고 다공성 마이크로비드를 회수한 후 이를 다시 실온에서 3일 가량 방치하여 잔존용매를 제거하여 반응을 완결시킨다. 미반응물질을 제거하기 위하여 이소프로판올 등의 용매로 세척할 수도 있다.
상기 두 번째 방법으로 박막처리하면, 박막과 다공성 마이크로비드 표면사이에 일정거리가 유지되면서 다공성 마이크로비드의 발수력이 증진되는 것이다. 그러므로, 박막처리공정을 활성물질의 흡착전에 실시함이 가능하며, 박막처리를 먼저 실시함으로써 유기용매 및 오일등과 접촉시 실활하기 쉬운 효소와 같은 생물학적 활성성분의 안정화에 유용하게 사용될 수 있다.
이하에서는 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용효과를 상세히 설명하고자 하나, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[활성성분을 함유한 다공성 마이크로비드의 제조]
＜실시예 1＞ 레티놀을 함유한 다공성 마이크로비드의 제조
순수 레티놀을 500㎖의 스쿠알란(squalane)용매에 용해하여, 용액 1g당 레티놀 농도 30만IU가 되도록 하였다. 상기 레티놀 용액에, 알릴메타크릴릭산 공중합체의 3차원 가교로 이루어진 다공성 마이크로비드 10g을 첨가한 후 서서히 교반하면서 완전히 분산시켰다. 그 결과로 나온 분산액을 여과하여 다공성 마이크로비드를 분리한 후 감압하에서 건조하였다. 그 결과로 그램당 66,000 IU 의 레티놀이 함유된 다공성 마이크로비드를 얻었다.
＜실시예 2＞ L-아스콜빈산을 함유한 다공성 마이크로비드의 제조(1)
L-아스콜빈산 분말이 7중량%가 되도록 메탄올에 용해시켜, L-아스콜빈산 용액 500㎖를 제조하였다. L-아스콜빈산 용액에, 알릴메타크릴릭산 공중합체의 3차원 가교로 이루어진 다공성 마이크로비드 10g을 첨가한 후 서서히 교반하면서 완전히 분산시켰다. 그 결과로 나온 분산액을 여과하여 다공성 마이크로비드를 분리한 후, 이로부터 얻어진 다공성 마이크로비드의 여과케이크에 아세톤 1ℓ를 가하여 세척하였다. 감압하에서 건조하여 결정형 L-아스콜빈산이 함유된 다공성 마이크로비드 분말을 얻었다. 다공성 마이크로비드의 L-아스콜빈산 함유율을 높이기 위하여 상기 전공정을 3회 반복하여 L-아스코빌산 함유율 45 중량%의 다공성 마이크로비드를 얻었다.
＜실시예 3＞ L-아스콜빈산을 함유한 마이크로비드의 제조 (2)
L-아스콜빈산 분말이 30중량%가 되도록 글리세린과 에탄올의 혼합액에 분산시켰다. 혼합액중 에탄올의 중량비는 40중량%이었다. 에탄올의 중량비가 40% 이상이면 L-아스콜빈산의 용해도가 감소하고, 40% 이하이면 L-아스콜빈산의 흡착종료후 다공성 마이크로비드 분리과정에서 여과가 어렵다. 분산액을 75℃까지 가온하면 L-아스콜빈산의 용해도가 증가하고 투명한 L-아스콜빈산 용액이 되었다. 고온에서 산화에 의한 L-아스콜빈산의 분해를 방지하기 위해 반응기에 질소를 연속적으로 투입하였다. 고온에서 증발에 의한 에탄올의 유실을 방지하기 위해 반응기 공기출구에 냉각기를 장치후 에탄올을 재순환(recycle)시켰다. 여기에 알릴메타크릴릭산 공중합체의 3차원 가교로 이루어진 다공성 마이크로비드를 첨가하고 서서히 교반한 후 완전히 분산시켰다. 다공성 마이크로비드의 첨가량은 초기에 첨가한 L-아스콜빈산분말과 동량으로 하였다. 상기 분산액을 여과하여 다공성 마이크로비드를 분리한 후, 아세톤을 가하여 세척하였다. 감압 또는 상압하에서 건조하여 용액상태의 L-아스콜빈산이 함유된 다공성 마이크로비드 분말을 얻었다. 그 결과 L-아스콜빈산 함유율 40 중량% 의 마이크로비드를 얻었다.
[활성성분이 함유된 다공성 마이크로비드의 박막처리]
＜실시예 4＞ 레티놀-함유 다공성 마이크로비드를 폴리실록산계 화합물로 구성된 실리콘 혼합물로 박막처리하는 방법
| 구성성분 | 함량(중량%) |
| 수산기말단 폴리디메틸실록산 | 30 |
| 말단이 트리메틸실릴기인 폴리(디메틸실록산)과 메틸하이드로실록산의 공중합체 | 10 |
| Zinc octoate | 0.5 |
| 유화제 | 5 |
| 증류수 | 55 |
| 초산 | 적당량 |
1) 테르지톨 TMN-6(Tergitol TMN-6; Union Carbide)와 이제팔 CO-850(Igepal CO-850; GAF)를 2:3으로 배합하고 교반하여 유화제를 제조하였다.
2) 수산기말단 폴리디메틸실록산(Q1-3563, Dow Corning), 말단이 트리메틸실릴기인 폴리(디메틸실록산)과 메틸하이드로실록산의 공중합체 [ poly(dimethylsiloxane)-co-methylhydrosiloxane, trimethylsilyl terminated, 48237-4 AldrichR], 징크 옥토테이트(zinc octoate)를 상기 표 1의 함량대로 배합하여 교반하였다.
3) 공정 1)의 유화제와 공정 2)의 결과물을 혼합하였다.
4) 초산으로 증류수의 pH를 4∼5 사이로 조절하였다.
5) 공정 3)의 결과물에 공정 4)의 결과물을 천천히 가하면서 강하게 교반하였다. 이때 기포가 너무 많이 생기지 않도록 주의한다.
6) 호모믹서로 (4000rpm) 유화시켜 박막처리용 유탁액을 제조하였다.
실시예 1을 통해 얻어진 레티놀-함유 다공성 마이크로비드 100g을 상술한 방법대로 제조한 박막처리용 유탁액 900g에 가하여 약 4시간 가량 교반한 후 여과하여 다공성 마이크로비드를 회수하고 40℃ 의 진공오븐에서 5시간 가량 방치하였다. 결과물로 박막처리된 레티놀-함유 다공성 마이크로비드를 얻었다.
＜실시예 5＞ L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드를 실리콘으로 박막처리하는 방법(1)
실시예 2를 통해 얻어진 L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드를, DC200 (Dimethicone 점도 1000 CS, Dow Corning) 과 디클로로메탄 (Dichloromethane) 이 1:10 (DC200 : 디클로로메탄) 중량비로 혼합된 혼합액에 분산시켰다. DC200 은 박막처리하고자 하는 다공성 마이크로비드 양의 20 중량%가 되도록 하였다. 분산액을 교반하면서 감압증발 조작을 통해 휘발성 유기용매인 디클로로메탄을 제거하였다. 휘발성 유기용매가 대부분 제거되어 DC200 으로 박막처리된 분말상의 다공성 마이크로비드를 얻었다. 이로부터 얻어진 마이크로비드를 1일간 감압하에서 건조하여 디클로로메탄을 완전히 제거하였다. 결과물로 박막처리된 L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드를 얻었다.
＜실시예 6＞ L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드를 폴리실록산계 화합물 및 실란계 화합물로 구성된 실리콘 혼합물로 박막처리하는 방법(1)
디클로로메탄 800ml에 Q1-3563(수산기말단 폴리디메틸실록산, Dow Corning) 50g, 메틸트리메톡시실란 3g, 디부틸틴 디로리에이트 (dibutyltin dilaurate) 0.5 g을 가하여 혼합하였다. 이러한 혼합액에 실시예 2를 통해 얻어진 L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드 50g을 가하여 패들믹서로 2-3시간 가량 교반하였다. 그리고나서, 응축기가 달린 반응기에 옮기고 40℃로 가열하여 증발을 통해 디클로로메탄을 제거한 후, 다공성 마이크로비드를 회수하여 실온에서 3일간 방치함으로써 잔존용매를 제거하고 가교를 통해 치밀하게 박막처리된 L-아스콜빈산 함유 다공성 마이크로비드를 얻었다.
＜실시예 7＞ L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드를 실리콘으로 박막처리하는 방법(2)
실시예 2을 통해 얻어진 L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드 대신에 실시예 3를 통해 얻어진 L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 같은 방법으로 실시하였다. 결과물로 박막처리된 L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드를 얻었다.
＜실시예 8＞ L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드를 폴리실록산계 화합물및 실란계 화합물로 구성된 실리콘 혼합물로 박막처리하는 방법(2)
실시예 2을 통해 얻어진 L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드 대신에 실시예 3을 통해 얻어진 L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 6과 같은 방법으로 실시하였다. 결과물로 박막처리된 L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드를 얻었다.
[안정화 효과 측정을 위한 유중수형 화장료 제조]
＜실시예 9＞
실시예 4에 따라 박막처리된 레티놀-함유 다공성 마이크로비드의 안정도 증진효과를 측정하기 위해 하기 표 2와 같은 조성의 유중수형 화장료를 제조하였다.
| 성 분 | 중량% |
| 스테아린산 | 1.0 |
| 세토스테아릴알코올 | 0.7 |
| 마이크로크리스탈린납 | 0.2 |
| 모노스테아린산글리세린 | 0.5 |
| 유동파라핀 | 5.0 |
| 모노스테아린산소르비탄 | 0.3 |
| 모노스테아린산 폴리옥시에틸렌소르비탄 | 1.1 |
| 스쿠알란 | 3.5 |
| 정제수 | to 100 |
| 농글리세린 | 6.5 |
| 카르복시비닐폴리머 | 0.12 |
| 히아로로닉엑시드추출물 | 0.5 |
| 산탄검 | 0.02 |
| 방부제 | 적량 |
| 향 | 적량 |
| 활성성분이 함유된 다공성 마이크로비드 | 5∼20 |
＜비교예 1＞
실시예 9 에서 박막처리된 다공성 마이크로비드 내에서의 레티놀 안정도와, 박막처리되지 아니한 다공성 마이크로비드 내에서의 레티놀의 안정도와 비교하기 위해, 비교예로서 실시예 1의 레티놀-함유 다공성 마이크로비드로 표 2와 같은 조성의 유중수형 화장료를 제조하였다.
＜실시예 10＞
실시예 5에 따라 박막처리된 L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드의 안정도 증진효과를 측정하기 위해 표 2와 같은 조성의 유중수형 화장료를 제조하였다.
＜실시예 11＞
실시예 6에 따라 박막처리된 L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드의 안정도 증진효과를 측정하기 위해 표 2와 같은 조성의 유중수형 화장료를 제조하였다.
＜비교예 2＞
실시예 10 및 11에서 박막처리된 다공성 마이크로비드 내에서의 L-아스콜빈산의 안정도와, 박막처리되지 아니한 다공성 마이크로비드 내에서의 L-아스콜빈산의 안정도와 비교하기 위해, 비교예로서 실시예 2의 L-아스콜빈산-함유 다공성 마이크로비드로 표 2와 같은 조성의 유중수형 화장료를 제조하였다.
[실험 1; 레티놀의 안정도]
실시예 9, 비교예 1에서 제조된 유중수형 화장료에서, 박막처리된 다공성 마이크로비드내 레티놀의 안정도 및 박막처리되지 않은 다공성 마이크로비드내 레티놀의 안정도를 측정하기 위해, 45℃, 공기에 노출된 상태에서 레티놀의 경시적 역가변화를 측정하였다. 그 결과는 표 3에 나타나 있다.
| 실시예 9(폴리실록산계 화합물로 박막처리된 것) | 비교예 1(박막처리되지 아니한 것) | |
| 초기 | 3810 | 3700 |
| 2주경과 | 3560 | 2250 |
| 4주경과 | 3520 | 1510 |
표 3의 수치는 마이크로비드를 함유한 화장료 그램당 레티놀의 IU (International Unit) 이며, 레티놀의 분석은 포토디오드어레이가 장착된 HPLC (high pressure liquid chromatography) 를 이용하여 실시하였다.
상기 표 3으로부터, 본 발명에 따라 박막처리한 경우 박막처리하지 않은 경우보다 유중수형 화장료내에서 레티놀이 안정하다는 것을 알 수 있다.
[실험 2; L-아스콜빈산 (비타민 C) 의 안정도]
실시예 10 및 11, 비교예 2에서 제조된 유중수형 화장료에서, 박막처리된 다공성 마이크로비드내 L-아스콜빈산의 안정도 및 박막처리되지 않은 다공성 마이크로비드내 L-아스콜빈산의 안정도를 측정하기 위해, 45℃, 공기에 노출된 상태에서 L-아스콜빈산의 경시적 역가변화를 측정하였다. 그 결과는 표 4에 나타나 있다.
| 실시예 10(실리콘으로 박막처리된 것) | 실시예 11(폴리실록산계 화합물 및 실란계 화합물의 혼합액으로 박막처리된 것) | 비교예 2(박막처리되지 아니한 것) | |
| 초기 | 4.00 | 4.00 | 4.00 |
| 2주경과 | 3.91 | 3.88 | 2.29 |
| 4주경과 | 3.81 | 3.77 | 0.24 |
표 4의 수치는 다공성 마이크로비드를 함유한 화장료내 L-아스콜빈산의 중량%이며, L-아스콜빈산의 분석은 포토디오드어레이가 장착된 HPLC (high pressure liquid chromatography)를 이용하여 실시하였다.
상기 표 4로부터, 본 발명에 따라 박막처리한 경우 박막처리하지 않은 경우보다 유중수형 화장료내에서 L-아스콜빈산이 안정하다는 것을 알 수 있다.
[실험 3; L- 아스콜빈산의 피부투과 측정]
다공성 마이크로비드에 L-아스콜빈산을 흡착시킨 후 L-아스콜빈산의 용해능이 없는 실리콘등을 이용하여 마이크로비드의 표면을 박막처리할 경우 피부에 도포시 L-아스콜빈산이 피부내로 흡수되지 않을 가능성이 있을 수 있다. 이를 검증하기 위해 최종 L-아스콜빈산의 농도를 1% 가 되도록 실시예 10에서 기술한 방법을 통해 화장료 조성물을 제조하였다. 기네아피그의 복부부분 피부를 채취하여 평방 1㎠ 이 되도록 절단한 후 이를 프란쯔 투과 셀(Franz diffusion cell)에 정치하였다. 상술한 화장료 조성물 0.3ml 을 기네아피그의 피부의 한쪽면에 도포하고 반대쪽은 50중량%의 글리세린 수용액과 접촉하도록 하였다. 피부투과 측정시 온도는 사람의 체온인 37℃를 유지하였다. 24시간 경과 후 기네아피그의 피부를 통해 50중량%의 글리세린 수용액으로 투과된 L-아스콜빈산을 상술한 HPLC를 이용하여 분석한 결과 도포된 L-아스콜빈산의 약 19% 가 검출되었다.
비교예로서 비교예 2의 실리콘으로 박막처리 하지 않은 다공성 마이크로비드를 이용하여 최종 L-아스콜빈산 농도가 1% 되도록 상술한 바와 동일한 방법으로 화장료 조성물을 제조한 후 이를 기네아피그의 피부에 도포 후 동일한 조건에서 피부투과도를 측정하였다. 24시간 경과후 도포된 L-아스콜빈산의 약 22%가 검출되었다.
이상의 결과로부터 실리콘 및 그 유도체로 다공성 마이크로비드를 박막처리하면, 화장료 조성물내에서 L-아스콜빈산과 같은 활성성분의 안정도는 크게 증진되는 반면, 피부에 도포시 활성성분의 피부투과에는 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.
본 발명은, 활성성분이 함유된 다공성 마이크로 비드를 실리콘 또는 그 유도체로 박막처리하여 발수성박막을 형성시키므로서, 화장료 및 피부도포용 의약품 조성물 내에서 활성성분과 물과의 접촉을 최소화시켜, 활성성분이 물과 접촉시 산화에 의해 파괴되지 않도록하여, 활성성분의 안정도를 유지 및 향상시켰다.
다시말하자면, 본 발명에 따라 다공성 마이크로비드의 표면을 박막처리함으로써 활성성분의 안정도가 외부기제의 물리화학적 성질에 영향을 받지 않도록 한 것이다.
Claims (12)
- 수용성 활성성분을 공극내에 함유하는 다공성 마이크로비드의 표면을 실리콘 및 그 유도체로 박막처리하는 방법에 있어서, 박막처리제인 실리콘과 휘발성 유기용매를 혼합하는 단계; 상기 전 단계의 혼합액에 활성물질-함유 다공성 마이크로비드를 첨가하여 교반하는 단계; 상기 유기용매를 휘발시키는 단계; 및 실리콘으로 박막처리된 다공성 마이크로비드를 회수하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막처리방법.
- 제1항에 있어서, 박막처리제로서 실리콘은 메티콘(methicone), 디메티콘(dimethicone), 디메티콘 코폴리올(dimethicone copolyol) 및 그 유도체, 디메티코놀(dimethiconol) 및 그 유도체와 각종 공중합체 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 박막처리방법.
- 제1항에 있어서, 실리콘의 함량은 박막처리하고자 하는 다공성 마이크로비드의 5∼50 중량%인 것을 특징으로 하는 박막처리방법.
- 제1항에 있어서, 휘발성 유기용매로는 디클로로메탄(dichloromethane), 클로로포름 (Chloroform), 에틸아세테이트 (ethyl acetate), 아세톤(acetone) 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 박막처리방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법에 의해서 실리콘으로 박막처리된 활성성분-함유 다공성 마이크로비드를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 화장료 또는 피부도포용 의약품 조성물.
- 활성성분을 공극내에 함유하는 다공성 마이크로비드의 표면을 실리콘 및 그 유도체로 박막처리하는 방법에 있어서, 박막처리제로서 폴리실록산계 화합물 단독 또는 2종이상을 혼합하거나 선택적으로 실란계 화합물을 부가한 실리콘 혼합물을, 활성성분이 수용성일 경우는 휘발성 유기용매에 또는 활성성분이 지용성일 경우는 물에 유화시키는 단계; 상기 전 단계의 혼합액에 활성물질-함유 다공성 마이크로비드를 첨가하여 교반하는 단계; 및 휘발성 유기용매를 사용한 경우에 한하여 상기 휘발성 유기용매를 휘발시키는 단계; 및 실리콘으로 박막처리된 다공성 마이크로비드를 회수하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막처리방법.
- 제6항에 있어서, 폴리실록산계 화합물은 그의 반응성 관능기가, 수산기(-OH), 염소(-Cl) 또는 수소(-H)인 것을 특징으로 하는 박막처리방법.
- 제6항에 있어서, 폴리실록산계 화합물의 양은 다공성 마이크로비드의 1∼100 중량%인 것을 특징으로 하는 박막처리방법.
- 제6항에 있어서, 촉매로서 징크 옥토에이트(zinc octoate) 또는 디부틸틴 디로리에이트(dibutyltin dilaurate )를 선택하여 폴리실록산계 화합물의 0.1∼1중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 박막처리방법.
- 제6항에 있어서, 실란계 화합물은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 글리시독시프로필트리메톡시실란에서 선택된 것을 특징으로 하는 박막처리방법.
- 제6항에 있어서, 상기 실란계 화합물의 양은 폴리실록산계 화합물의 10% 이하인 것을 특징으로 하는 박막처리방법.
- 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법에 의해서 실리콘으로 박막처리된 활성성분-함유 다공성 마이크로비드를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 화장료 또는 피부도포용 의약품 조성물.
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