KR20010099037A - 인중합체를 이용한 항산화 및 항노화 제제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기 화학식(1)로 표현되는 인중합체를 DNA와 결합시켜 자외선 등에 의해 생성된 프리라디칼(free radical)이 DNA를 산화시키는 것을 인중합체가 완충시켜 산화의 억제 또는 방어 하여 노화를 막는 용도에 관한 것이다.

[화학식1]

Description

인중합체를 이용한 항산화 및 항노화 제제 {Polyphosphate protects general molecular and DNA from oxidation by free radical.}

본 발명은 인중합체를 이용하여 외부 자극으로부터 생체분자를 방어 하여 항노화와 항산화를 주효과로 하는 제제에 관한 것으로 DNA와 생체분자에 인중합체를붙임으로 해서 외부 자극으로부터 생성되어진 프리라디칼에 의한 생체분자들의 산화를 생체분자와 인중합체가 이온결합하여 프리라디칼이 산화하기위해 결합하는 것을 차단함으로써 DNA와 생체분자내에 생길 수 있는 데미지를 차단하여 노화를 지연 또는 막을 수 있다.

[화학식1]

인중합체 즉, 폴리포스페이트(polyphosphate)는 두 개 이상의 인(인산염)이 수십개 내지 수백개 연결되어 오르소포스페이트(orthophosphate, Pi)를 이루고 있는 인산염의 선형 중합체이다. 각 결합은 고에너지 무수인산염(phosphoanhydride) 결합으로 되어있고, 무기 폴리포스페이트의 사슬 말단은 P-AMP 포스포트랜스퍼라제, 폴리포스페이트 키나아제, 폴리포스페이트 글루코키나아제 및 엑소폴리포스파타아제의 촉매작용에 의하여 각각 AMP, ADP, 글구코오스 또는 물에 의하여 공격을 받으며, 내부적으로는 엔도폴리포스파타아제에 의하여 공격을 받는다.

폴리포스페이트는 음이온가가 높은 상태이므로 코발트, 구리, 마그네슘, 칼슘, 철, 아연과 같은 다가 양이온과 단단히 결합할 수 있다. 이러한 이류로 정상적인 미생물 대사를 통해 취하여야 할 물질을 안정적으로 결합할 수 있어서 결국 미생물의 성장에 저해요인으로 알려져 있다.

폴리포스페이트는 동물세포에서도 발견은 되었지만, 그 기능은 아직 확실하게 밝혀지지 않았다. 폴리포스페이트는 상당히 폭넓게 이용되어 왔지만 일부 항균작용에 대한 연구만 있었을뿐 폴리포스페이트가 항산화와 항노화에 대해 특허나 학회지등에 보고된바 없다.

항산화제에 대한 연구는 1969년 McCord와 Fridovich가 과산화라디칼(superoxide radical)을 소거하는 효소인 SOD를 발견한 것을 계기로 생체내의 활성산소의 발생, 생물독성 및 방어ㆍ소거기구 등에 관하여 관심을 갖게 되면서 본격적으로 진행되었다. 주로 식품 첨가물로서의 항산화제 개발을 위한 연구에서 최근 각종 질병 및 노화 등에 활성산소 및 과산화물이 직접적인 원인으로 작용한다는 사실이 밝혀지면서 항산화제 연구는 노화억제 및 질병치료제로서의 항산화제를 찾는 연구로 전환되고 있는 실정이다. 지금까지 개발되어 사용되고 있는 항산화제로는 tert-butylhydroxytoluene (BHT), tert-butylhydroxyanisol (BHA)등과 같은 합성 항산화제, α-토코페롤, 비타민C, 카로티노이드, 플라보노이드, 탄닌 등과 같은 일부 천연 항산화제 및 SOD와 같은 항산화 효소에 국한되어 있는 실정이다. 그런데 이들 항산화제는 독성, 저활성 및 용도의 한계성 등의 여러 가지 문제로 인하여 사용에 제한을 받고 있다. 따라서 보다 안전하면서도 강한 항산화제를 천연물 또는 미생물 대사산물로부터 탐색하는 연구가 현재 활발히 수행되고 있다. 연구의 대상이 되는 항산화물질도 지질과산화물 생성 억제물질 (lipid peroxidation inhibitor)에서 생체내에서 산화적 피해를 야기하는 직접적인 원인이 되는 프리라디칼 자체를 직접 소거하는 항산화제 (free radical scavenger) 또는프리라디칼 및 활성산소 생성반응 자체를 억제하는 예방적 항산화물질 (preventive antioxidants) - xanthine oxidase 저해제 등 - 과 같은 보다 적극적인 의미의 항산화제로까지 확대되고 있으며, SOD와 같은 고분자물질과 합성항산화제에서 실용성이 크고 안전한 저분자 천연 항산화제로 초점이 맞추어지고 있다.

폴리포스페이트는 식용육류와 치즈의 발색 촉진제 및 첨가제, 통조림의 응유제거제, 다양한 탄산수 첨가물, 치양 및 위장약에 사용되고 있으며, 미국의 FDA와 농무부(Department of Agriculture)에서 인체무해물질로 공인받은바 있다.

프리라디칼은 외부자극으로부터 생성되어 생체내 분자를 산화하고, 이는 노화를 일으킨다. 이러한 프리라디칼의 피해를 줄일수 있다면 항산화와 항노화를 하여 인간수명 연장을 가능케 할 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 자외선, 약물, 활성산소, 스모킹 등에 외부 자극으로부터 생성되어 생체내분자를 산화시키는 프리라디칼(free radicals)의 피해를 DNA에와 생체내분자에 인중합체를 붙여 산화를 방어, 억제 하여 노화를 억제하려는 용도로서 인중합체를 제공하는데 있다.

도 1은 DNA와 인중합체가 Ca2+를 교각으로 하여 이온결합하여 있는 그림이다. DNA와 폴리포스페이트는 음이온가의 분자이다. 바깥 나선은 polyphosphate을 나타내고, 내부 나선은 DNA를 나타낸다.

도 2는 DNA를 비롯한 일반적인 생체내 분자들과 폴리포스페이트간에 결합을 3차원적으로 나타낸 그림이다. 바깥 나선은 polyphosphate을 나타내고, 내부의 원통 막대는 general molecular 을 나타낸다.

도 3은 자외선, 약물, 스모킹, 활성산소 등의 외부 자극으로부터 프리라디칼이 생성되어 생체분자를 산화시키는 과정을 모식화한 그림이다.

본발명은 생체고분자와 DNA에 다양한 기능을 가진 폴리포스페이트를 결합하여 생체 분자의 기능을 보안할 수 있다.

프리라디칼은 외부 스트레스, 자외선, 스모킹, 약물, 활성산소 등에 의해 신체 내 생성되며 세포구성 성분들인 지질, 단백질, 당, DNA 등에 대하여 비선택적, 비가역적인 파괴작용을 함으로써 노화는 물론 암을 비롯하여 뇌졸중, 파킨슨병 등의 뇌질환과 심장질환, 허혈, 동맥경화, 피부질환, 소화기질환, 염증, 류마티스, 자기면역질환 등의 각종 질병을 일으키는 것으로 알려져 있다. 이렇게 프리라디칼은 세포에 대한 산화적 파괴로 인한 각종 기능장애를 야기함으로써 노화와 질병의 원인이 되기도 한다.

위와같은 영향으로 세포가 산화노화 되는 것을 방지하기 위해 다음과 같은 방법으로 항산화와 항노화를 할 수 있다.

DNA는 음이온가의 고분자이며, 폴리포스페이트 또한 음이온가의 고분자이다. 음이온가의 사이에 결합은 불가능하기 때문에 여기에 2가양이온인 Ca2+과 같은 양이온가의 분자를 교각으로 사용하여 DNA와 생체분자를 폴리포스페이트와 이온결합할 수 있게한다. 도 1 은 DNA와 폴리포스페이트간의 이온결합에서 Ca2+ 이온이 DNA와 폴리포스페이트를 이어주는 교각역할을 하는 것을 그림으로 나타낸 것이다. 이와같이 폴리포스페이트가 DNA에 결합하면 프리라디칼이 산화를 위한 결합을 할 수 없기 때문에 DNA를 산화시킬수 없고 따라서 생체노화를 방지 또는 억제할 수 있다.

도 2는 생체내 분자들의 일반적인 모형을 나타낸 것이며, 생체내 분자들이 프리라디칼에 의한 산화로부터 폴리포스페이트가 붙음으로 해서 산화방지를 하며 산화에 의한 노화를 방지할 수 있을 것이다.

한편, 항산화 및 항노화제재를 화장품에 응용할 수 있다. 항산화제로 많이사용되는 비타민 C, 비타민 E 등은 여러 제형에서 물이나 빛에 의하여 변색되는 등 제형에 한계가 있어 그 사용량이 극히 제한되어 왔다. 폴리포스테이트는 이러한 항산화제가 갖는 제형의 한계를 극복할 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 예에만 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1～3 및 비교예 1～2] 유연화장수

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
1. 정제수	to 100	to 100	to 100	to 100	to 100
2. 글리세린	3	3	3	3	3
3. 1,3-브틸렌 글리콜	2	2	2	2	2
4. 히아루로닉 에시드	1	1	1	1	1
5. 폴리포스페이트	0.001	1	10	-	-
6. 비타민C	-	-	-	1	-
7. 에탄올(95%)	5	1.2	1.2	1.2	1.2
8. 방부제	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
9. 가용화제	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
10. 향	0.13	0.13	0.13	0.13	0.13
11. 비타민E	-	-	-	-	0.5

[제조방법]

1) 1～6 원료를 아지믹싱하여 완전히 용해하였다.

2) 8～11 원료를 30도로 가열하고 믹싱하여 7 원료에 투입하였다.

3) 2)를 1)에 서서히 넣으면서 가용화하여 유연화장수를 제조하였다.

[시험예]

상기에서 제조한 실시예 1～3 및 비교예 1～2의 조성물에 대하여, 제형의 안정도를 측정하는 한 방법인 변색여부, 전반적인 사용감 및 보존 안정성을 평가하였다.

1) 변색여부

변색은 투명한 용기에 넣은 내용물을 대상으로 30도 항온조에서 1주일 후에 관찰하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
변색여부	Ⅹ	Ⅹ	Ⅹ	○	○

상기 표에서 알 수 있듯이 폴리포스페이트를 함유한 수용액 제형은 외관상 변색이 없는 반면 비타민C나 비타민E가 함유된 제형은 노랗게 변색됨을 관찰할 수 있었다.

2) 사용감 시험

20～30세의 여성 20명을 대상으로 하여, 안면에 시료를 도포하게 한 후, 하기 표 2의 항목들에 대하여 다음 기준에 따라 평가하도록 하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.

(평가기준)

1: 매우 나쁨, 2: 나쁨, 3: 보통, 4: 좋음, 5: 매우 좋음

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
퍼짐성	4	4	3	4	4
끈적임	4	4	3	4	4
보습성	3	4	5	4	4
피부도포시 느낌	4	4	3	4	4

표 2으로부터, 폴리포스페이트가 함유된 제형은 일반적인 유연화장수에서 전반적인 사용감을 저해하지 않고 적당량 사용시 보습력을 향상시킴을 알 수 있었다.

3) 안정성

안정성을 확인하기 위하여 온도별 변화에 따른 안정성을 조사하고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
-5℃	1 주일1 개월3 개월	◎◎◎	◎◎◎	◎◎◎	◎◎◎	◎◎◎
5℃	1 주일1 개월3 개월	◎◎◎	◎◎◎	◎◎◎	◎◎△	◎◎△
30℃	1 주일1 개월3 개월	◎◎◎	◎◎◎	◎◎◎	△△Ⅹ	△△Ⅹ
37℃	1 주일1 개월3 개월	◎◎◎	◎◎◎	◎◎◎	△ⅩⅩ	△ⅩⅩ
45℃	1 주일1 개월3 개월	◎◎◎	◎◎◎	◎◎◎	△ⅩⅩ	△ⅩⅩ

◎ 아주 양호, △ 변색, Ⅹ분리

표 3으로부터, 본원 발명에 따른 폴리포스페이트를 갖는 조성물이 수용성 제제에서 안정성이 우수함을 알 수 있다. 또한 이들 결과는 유화제형에서도 마찬가지의 결과를 얻을 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 인중합체는 2가 양이온인 Ca2+ 과 같은 양이온가의 분자를 교각으로 사용하여 DNA와 생체분자를 이온결합할 수 있게 한다. 이와 같이 인중합체가 DNA에 결합하면 프리라디칼이 산화를 위한 결합을 할 수 없기 때문에 DNA를 산화시킬수 없고, 따라서 생체노화를 방지 또는 억제할 수 있다. 아울러 인중합체를 함유한 사용감이 우수하고 안정한 화장품 조성물을 만들수 있다.

Claims (5)

1. 인중합체를 포함하는 항산화제 및 항노화제
2. 제 1항에 있어서, 생체분자와 폴리포스페이트사이에 양이온을 매개로 이온결합하여 항산화와 항노화를 할 수 있는 제제
3. 제 1항에 있어서, 생체분자와 폴리포스페이트사이에 결합이 나선구조를 이루며 항산화와 항노화를 할 수 있는 제제
4. 제 1항에 따른, 항산화 및 항노화 물질을 포함하는 화장품 조성물
5. 제 4항에 있어서, 유연화장수, 영양화장수, 크림, 에센스, 세정제를 추가로 포함하여 가용화, 유화 및 분산기술을 거쳐 제조된 화장품 조성물