KR20070041185A

KR20070041185A - 생분해성 고분자를 이용하여 유용성 활성성분을 안정화한나노입자 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20070041185A
Application number: KR1020050097067A
Authority: KR
Inventors: 조은철; 김용진; 박주영; 김준오; 장이섭
Original assignee: (주)아모레퍼시픽
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2007-04-18
Also published as: KR101114659B1

Abstract

본 발명은 생분해성 고분자를 이용하여 1종 이상의 유용성(oil-soluble) 활성성분을 안정화한 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명에 의한 유용성 활성성분을 안정화한 나노입자는 (1) 유용성 활성성분과 생분해성 고분자를 물과 섞이는 휘발성 유기용매에 용해시키는 단계; (2) 상기 용액을 물에 분산, 교반시킨 후, 나노입자를 형성하는 단계; 및 (3) 상기 나노입자 용액 중 휘발성 유기용매를 증발을 통하여 제거하는 단계;로 제조한다. 상기의 단계로 제조한 나노입자는 2종 이상의 생분해성 고분자를 사용하여 고분자 캡슐화제의 농도를 동일하게 유지시키면서 입자크기를 자유롭게 조절할 수 있으며, 아울러 유용성 활성성분의 농도를 유지시키면서 화장품 제형내에 결정석출 없이 안정하게 존재하게 함으로써 제형의 안정화를 도모할 수 있다.

생분해성 고분자 * 나노입자 * 활성성분 * 안정화

Description

생분해성 고분자를 이용하여 유용성 활성성분을 안정화한 나노입자 및 이의 제조방법{Nanoparticle stabilizing the oil soluble active ingredients by using biodegradable polymers and the process for preparing the same}

도 1은 본 발명의 실시예 2에서 제조한 나노입자의 투과전자현미경 사진이다.

도 2는 본 발명의 제형예 2(a) 및 비교제형예 2(b)의 광학현미경 사진이다.

본 발명은 생분해성 고분자를 이용하여 1종 이상의 유용성(oil-soluble) 활성성분을 안정화한 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명에 의한 유용성 활성성분을 안정화한 나노입자는 (1) 유용성 활성성분과 생분해성 고분자를 물과 섞이는 휘발성 유기용매에 용해시키는 단계; (2) 상기 용액을 물에 분산, 교반시킨 후, 나노입자를 형성하는 단계; 및 (3) 상기 나노입자 용액 중 휘발성 유기용매를 증발을 통하여 제거하는 단계;로 제조한다.

최근 화장료에 쓰이는 활성성분은 미백 및 노화에 관계된 것으로서, L-아스 코르빈산(ascorbic acid) 및 EGCG와 같은 수용성 물질은 그대로 화장료의 성분으로 사용할 수 있다. 그러나, 대부분의 경우 물에 녹지 않은 소수성 형태로 존재하며, 결정성이 매우 강한 물질이다. 이러한 경우 에탄올이나 1,3-부틸렌 글리콜(butylene glycol)에 녹여 화장료에 첨가하여 사용하는 경우도 있으나, 대부분의 경우는 제형내에 재결정이 생성된다. 제형내에서 마이크로 또는 ㎜ 단위의 결정이 석출될 경우 활성성분이 피부에 흡수될 수 없으므로 활성성분의 효능을 기대할 수 없다. 또한, 결정석출이 제형의 안정성뿐 아니라 외관상에도 상당히 나쁜 영향을 줄 수 있다. 아울러, 대부분의 활성물질은 제형내에서 쉽게 산화되기 때문에 변색, 변취의 문제도 야기할 수 있다.

그러므로, 유용성 활성성분의 안정화와 효능을 극대화하기 위해 활성성분을 외부 물질을 통하여 보호받게 함으로써 유용성 활성성분의 결정석출을 방지하고, 화장품 제형내에서 급격히 산화되는 것을 방지할 수 있다. 외부 물질을 통하여 활성성분을 보호받게 하는 가장 많이 알려진 방법은 캡슐화(emcapsulation)을 들 수 있는데, 이는 캡슐화된 입자의 크기에 따라 마이크로 캡슐화 (microcapsulation) 또는 나노캡슐화(nanocapsulation)을 들 수가 있다.

일반적으로, 마이크로캡슐화는 물에 녹지 않은 외부물질을 이용하여 유용성 물질을 보호하는 경우가 대부분이며, 캡슐화하는 외부물질로는 고분자를 사용한다. 캡슐화 하는 방법은 사용하는 목적에 따라 분사(spraying)방법, 용매증발방법(solvent evaporation method), 공용매 확산(co-diffusion method) 방법 등이 있다. 일반적으로 입자의 크기는 수 마이크론 에서 수백 마이크론 사이이며, 제조하 는 방식에 따라 입자의 모양(geometry)이 많이 달라진다.

한편, 나노캡슐화 방법 중 현재까지 가장 널리 알려진 방법은 용매증발 방법(solvent evaporation method)과 용매치환 방법(solvent displacement method)이다. 용매증발 방법은 물에 섞이지 않은 휘발성 유기용매에 캡슐화하는 물질과 유용성 물질을 용해하고, 이 용액을 응집방지제가 첨가된 수용액에 분산시켜 입자를 형성하게 한 후 휘발성 유기 용매를 증류시켜 입자를 제조하는 것이다. 이때, 입자의 크기는 분산시킬때의 교반 속도에 크게 좌우되며, 일반적인 교반기(agitator)를 사용할 경우에는 수 마이크론 단위의 입자가 형성되며, 고속 교반 유화기(homogenizer)를 사용할 경우에는 수백 나노미터의 입자가 형성이 된다. 그러나, 일반적으로 수십 나노수준의 입자를 얻고자 할 경우에는 고압 유화기(high pressure homogenizer)를 사용해야 하며, 이를 이용할 경우 100나노미터 이하 크기의 입자를 얻을 수 있다. 상기 용매증발방법을 이용할 경우 유기용매는 휘발성이 높은 용매를 사용하여야 하며, 구체적인 예로 메틸렌 클로라이드(methylene chloride), 에틸 아세테이트(ethyl acetate) 등이 있다.

한편, 용매치환 방법은 물과 섞이는 휘발성 유기용매에 캡슐화하는 물질과 유용성 물질을 용해하고, 이 용액을 응집방지제가 첨가된 수용액에 분산시켜 입자를 형성하게 한 후 휘발성 유기 용매를 증류시켜 입자를 제조하는 것이다. 이 방법은 물과 섞이는 휘발성 유기용매를 사용하기 때문에 물과 유기용매의 공용매상에서의 캡슐화하는 물질과 유용성 물질의 용해도 차이에 의해 입자가 형성되므로, 응집방지를 위한 수용성 계면활성제 및 기타 계면활성제가 필요하다. 이에는 폴리(에틸 렌옥사이드)-b-폴리(프로필렌옥사이드)-b-폴리(에틸렌옥사이드) (Poly(ethylene oxide)-b-Poly(propylene oxide)-b-Poly(ethylene oxide); (PEO-b-PPO-b-PEO)) 삼중블록 고분자 중 PEO함량이 높은 고분자(예를들어, BASF F68), 폴리비닐알콜(Poly(vinyl alcohol);PVA) 등이 있다. 캡슐화된 유용성 활성물질의 안정화를 위해서 소수성 계면활성제를 사용하며, 이는 소수성 계면활성제의 소수성 부분이 캡슐외벽에 라멜라상을 형성함으로써 외부의 물 및 산소로부터 활성물질이 산화되는 것을 방지할 수 있다고 기타 특허에서 기술하고 있다(한국특허 제2000-0048452호; US2003-0224046). 이러한 소수성 계면활성제에는 PEO-b-PPO-b-PEO 삼중블록 고분자 중 PPO함량이 높은 고분자(예를들어, Unichema Synpersonic L121), PEO가 그래프트된 실리콘계 고분자(예를들어, 다우코닝사의 DC5329) 등이 있다. 상기 용매치환 방법을 이용하여 입자제조시 제조된 입자의 크기에 영향을 미치는 인자는 유기용매와 물의 비율, 사용하는 유기용매에 사용되는 캡슐화제 및 난용성 활성 성분의 농도, 소수성 계면활성제의 양, 친수성 계면활성제의 양, 및 교반속도에 의해 좌우되며, 일반적으로 이러한 구성성분 및 방법을 통해서 얻어지는 입자의 크기는 100~300㎚ 사이가 된다.

종래에는 활성성분을 캡슐화하는 경우 활성성분의 결정석출 방지 및 안정화에 목적이 있어서, 마이크로 캡슐화 방법이 상기 두 가지 목적에 잘 부합되는 시스템이었으며 현재까지도 이용되는 방법들이다. 그러나, 최근 피부에 직접적인 효과를 기대하는 화장품이 요구되면서 활성성분을 안정화시키는 캡슐화제제도 실제적인 효과를 나타낼 수 있도록 설계가 필요하며, 이에 최근에는 나노입자화를 통한 활성 성분의 캡슐화에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다. 실제로 인체의 피부 간극이 수십~100나노미터 사이임을 고려하면 나노미터 크기로 입자가 제조됨으로써 피부 간극을 통하여 활성 성분이 마이크로입자보다 전달될 확률이 높은 것은 자명한 사실이다. 또한, 제조된 나노입자가 피부에 침투할 경우 체내안전성을 고려하여 사용되는 캡슐화제는 생체적합성과 생분해성이 우수하여야 하며, 이러한 캡슐화제에는 폴리카프로락톤(Polycaprolactone), 폴리(d,l-락티드)(Poly(d,l-lactide)), 폴리(L-락티드)(Poly(L-lactide)), 폴리(알킬렌-석시네이트)(poly(alkylene-succinate)), 폴리(알킬렌 아디페이트)(poly(alkylene adipate)) 등이 있다.

나노캡슐화 방법 중 용매증발방법은 고압유화기를 통하여 나노입자를 제조할 경우 수십 ~ 수백 나노미터의 크기조절이 가능하지만, 고압유화기라는 특수한 장비가 필요하고 입자제조 후 유기용매를 효과적으로 제거하지 못할 경우에는 보관도중 침전 및 응집현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 용매치환방법은 입자크기에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 사용하는 캡슐화제의 농도로, 캡슐화제의 농도가 낮을 경우에는 유용성 활성성분을 효과적으로 캡슐화하지 못하여 유용성 활성성분의 결정석출이 야기될 수 있고, 유용성 활성성분과 캡슐화제의 농도가 낮을 경우 화장품 제형에 활성성분이 캡슐화된 용액을 과량 사용해야 하므로 제형의 불안정화는 물론 원하는 제형을 제조할 수 없는 단점이 있다.

이에, 본 발명자들은 수상내에 고농도의 캡슐화제 및 유용성 활성성분을 함 유하면서도 입자조절이 용이하고, 아울러 제조된 나노입자내에 함유된 유용성 활성성분이 효과적으로 안정화될 수 있어 제형내 투입시 물성에 영향을 미치지 않은 활성성분을 함유한 나노입자를 제조하기 위해 연구한 결과, 2종 이상의 생분해성 고분자를 사용하여 나노입자를 제조할 경우 나노입자의 크기를 자유롭게 조절할 수 있을 뿐만 아니라 유용성 활성성분이 제형내에서 안정화된 유지할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 생분해성 고분자를 이용하여 유용성 활성성분을 안정화한 나노입자를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 나노입자의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 유용성 활성성분을 안정화한 나노입자는 (1) 유용성 활성성분과 생분해성 고분자를 물과 섞이는 휘발성 유기용매에 용해시키는 단계; (2) 상기 용액을 물에 분산, 교반시킨 후, 나노입자를 형성하는 단계; 및 (3) 상기 나노입자 용액 중 휘발성 유기용매를 증발을 통하여 제거하는 단계;로 제조하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 유용성 활성성분을 안정화한 나노입자는 종래의 방법으로 유용성 활성성분을 나노입자화 할 경우 고분자 캡슐화제의 농도를 고농도로 유지시키 면서 입자의 크기를 조절하는 것이 용이하지 않은 문제점을 단일성분의 고분자가 아닌 단일 성분의 고분자 및 이종 성분의 고분자 블록공중합체를 함께 고분자 캡슐화제로 사용하여 캡슐화제의 농도를 동일하게 유지시키면서 입자의 크기를 자유롭게 조절할 수 있다.

상기의 고분자 캡슐화제는 고농도를 유지하는데 고농도는 나노입자 용액 전체 중량에 대하여 10 ~ 40중량%를 의미하여, 이에 상응하는 유용성 활성성분의 농도는 나노입자 용액 전체 중량에 대하여 1 ~ 2중량%이다.

본 발명에 의한 나노입자는 하기 (1)~(3)의 단계로 제조한다:

(1) 유용성 활성성분과 생분해성 고분자를 물과 섞이는 휘발성 유기용매에 용해시키는 단계; (2) 상기 용액을 물에 분산, 교반시킨 후, 나노입자를 형성하는 단계; 및 (3) 상기 나노입자 용액 중 휘발성 유기용매를 증발을 통하여 제거하는 단계.

먼저, 유용성 활성성분을 생분해성 고분자 입자내에 포함시키기 위해서는 활성성분을 물과 섞이는 휘발성 유기용매에 용해시켜야 한다.

상기 물과 섞이는 휘발성 유기용매에는 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 아세톤(Acetone), THF(테트라하이드로퓨란) 등이 있으며, 필요에 따라 아세토니트릴(Acetonitrile) 및 1,4-디옥산(Dioxane) 같은 휘발성이 낮은 유기용매도 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 유용성 활성성분은 구체적으로 레티놀, 레티닐 아세티이트, 레티닐 팔미테이트, 토코페롤, 토코페릴 아세테이트, 토코페릴 리놀레이트, 토코페릴 니코티네이트, 리놀레익산, 코엔자임 Q-10, 레즈베라트롤 ((E)-5-[2-(4-hydroxyphenyl ethenyl)]-1,3-benzene diol 3,4,5-trihydroxy stilbene), 리포익산, 감초추출물, 티몰 트리메톡시신나메이트(Thymol Trimethoxycinnamate), 커큐민(Curcumin), 테트라하이드로커큐민(Tetrahydrocurcumin), 올레놀익산(Oleanolic acid), 우르솔산(Ursolic acid), 베툴린(Betulin), 베툴리닉산(Betulinic acid), 디오스메틴(Diosmetin), 퀘르세틴(Quercetin), 리코펜(Lycopene) 등이 있다. 상기 유효성분의 함량은 나노 입자 용액 전체 중량에 대해서 1~ 2 중량%의 양으로 함유된다.

본 발명에서 상기 유용성 활성성분을 캡슐화시키기 위해서 사용하는 고분자는 생분해성과 생체적합성을 갖는 단일 성분의 고분자 및 이종 성분을 포함하는 고분자 블록공중합체를 함께 사용한다. 구체적으로는 단일 성분을 갖는 고분자는 폴리카프로락톤(Polycaprolactone), 폴리(D,L-락티드)(Poly(D,L-Lactide)), 폴리(L-락티드)(Poly(L-lactide)) 등이다.

한편, 본 명세서에 기재된 이종은 "서로 다른", "동일하지 않은"을 의미하며, 이종 성분의 고분자 블록공중합체는 폴리(카프로락톤)-b-폴리(에틸렌옥사이드)(Poly(caprolactone)-b-Poly(ethylene oxide)), 폴리(D,L-락티드)-b-폴리(에틸렌옥사이드)(Poly(D,L-lactide)-b-Poly(ethylene oxide)), 폴리(L-락티드)-b-폴리(에틸렌옥사이드)(Poly(L-lactide)-b-Poly(ethylene oxde)), 폴리(에틸렌옥사이드)-b-폴리(카프로락톤)-b-폴리(에틸렌옥사이드)(Poly(ethylene oxide)-b- Poly (caprolactone)-b-Poly(ethylene oxide)), 폴리(에틸렌옥사이드)-b-폴리(D,L-락티드)-폴리(에틸렌옥사이드)(Poly(ethylene oxide)-b-Poly(D,L-lactide)- Poly(ethylene oxide)), 폴리(에틸렌옥사이드)-b-폴리(L-락티드)-b-폴리(에틸렌옥사이드)(Poly(ethylene oxide)-b-Poly(L-lactide)-b-Poly(ethylene oxide)) 등이 있다.

상기 기술한 고분자의 수 평균분자량은 단일성분의 고분자의 경우에는 10,000~100,000, 바람직하게는 50,000 이하이다. 또한, 이종의 고분자를 갖는 블록 공중합체의 경우에는 5,000~50,000, 바람직하게는 10,000~20,000이다. 상기 고분자를 이용하여 나노입자 제조시 반드시 1종 이상의 단일성분의 생분해성 고분자와 1종 이상의 블록 공중합체를 포함하여야 하며, 단일성분을 갖는 고분자와 블록 공중합체의 비율은 100:1~1:100이 바람직하다.

본 발명에 의한 나노입자는 사용되는 단일성분을 갖는 고분자와 블록 공중합체의 비율에 따라 입자의 크기가 결정되며, 입자의 크기는 30~300㎚까지 제조가능하다. 이러한 나노입자의 크기는 사용하는 유용성 활성성분의 종류에 따라 달라질 수 있다.

본 발명에 의한 유용성 활성성분을 안정화한 나노입자는 화장료 조성물에 조성물 총 중량에 대하여 5~10 중량%의 양으로 함유될 수 있으며, 이때 제형의 점도저하, 제형의 특성변화를 최소화하기 위해 계면활성제 및 응집방지제를 사용하지 않는 것이 특징이다.

본 발명에 의한 나노입자를 함유하는 화장료 조성물의 제형은 특별히 한정되 지 않지만, 스킨, 유액, 크림, 화장수, 에센스, 팩, 젤, 파우더, 메이크업 베이스, 파운데이션, 로션, 연고, 패취, 미용액, 클렌징폼, 클렌징크림, 클렌징워터, 바디로션, 바디크림, 바디오일, 바디에센스, 바디세정제, 비누, 분무제 등과 같은 제형을 들 수 있다.

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

실시예 1: 2종 이상의 생분해성 고분자를 함유한 나노입자

수평균분자량 10,000g/㏖의 폴리카프로락톤(Polycaprolactone)과 14,000g/㏖의 폴리(카프로락톤)-b-폴리(에틸렌옥사이드)를 100:1, 3:1, 1:1, 1:3, 1:100의 중량비로 200㎖의 아세톤에 실온에서 교반하여 완전 용해시켰다. 각각의 용액을 300㎖의 정제수에 넣은 후 교반기에 2-3분가량 교반한 다음, 실온 또는 40℃ 정도의 온도에서 잔류 아세톤을 제거하여 생분해성 고분자 나노입자를 제조하였다.

실시예 2: 2종 이상의 생분해성 고분자를 이용한 레티놀 안정화 나노입자

수평균분자량 10,000g/㏖의 폴리카프로락톤과 14,000g/㏖의 폴리(카프로락톤)-b-폴리(에틸렌옥사이드)와 레티놀/Tween 20 혼합물(1:1조성, BASF Retinol 50C)을 레티놀 순수함량 기준 5:5:1, 15:5:1, 25:5:1, 10:10:1, 15:15:1의 중량비로 200㎖의 아세톤에 실온에서 교반하여 완전 용해시켰다. 다음, 각각의 용액을 300㎖의 정제수에 넣은 후 교반기에 2-3분가량 교반한 다음, 실온 또는 40℃ 정도의 온도에서 잔류 아세톤과 물을 증류하여 레티놀 1중량% 함유한 나노입자를 제조하였다.

실시예 3: 2종 이상의 생분해성 고분자를 이용한 티몰 트리메톡시신나메이트(Thymol Trimethoxycinnamate) 안정화 나노입자

수평균분자량 10,000g/㏖의 폴리카프로락톤과 14,000g/㏖의 폴리카프로락톤-b-폴리(에틸렌옥사이드), 및 티몰 트리메톡시신나메이트를 7:3:1, 14:6:1, 20:10:1 중량비로 200㎖의 아세톤에 실온에서 교반하여 완전 용해시켰다. 다음, 각각의 용액을 300㎖의 정제수에 넣은 후 교반기에 2-3분가량 교반한 다음, 실온 또는 40℃ 정도의 온도에서 잔류 아세톤과 물을 증류하여 티몰 트리메톡시신나메이트 ２중량% 함유한 나노입자를 제조하였다.

실시예 4: 2종 이상의 생분해성 고분자를 이용한 테트라하이드로커큐민(Tetrahydrocucumin) 안정화 나노입자

수평균분자량 10,000g/㏖의 폴리카프로락톤과 14,000g/㏖의 폴리카프로락톤-b-폴리(에틸렌옥사이드), 및 테트라하이드로커큐민을 7:3:1, 14:6:1 중량비로 200㎖의 아세톤에 실온에서 교반하여 완전 용해시켰다. 다음, 각각의 용액을 300㎖의 정제수에 넣은 후 교반기에 2-3분가량 교반한 다음, 실온 또는 40℃ 정도의 온도에서 잔류 아세톤과 물을 증류하여 테트라하이드로커큐민 ２중량% 함유한 나노입자를 제조하였다.

비교예 1: 단일성분 생분해성 고분자만을 함유한 레티놀 나노입자의 제조

수평균분자량 10,000g/㏖의 폴리카프로락톤과 소수성 계면활성제로서 디메틸 에틸렌 옥사이드화된 실리콘(Dow Corning DC5329), 그리고 레티놀/Tween 20 혼합물(1:1조성, BASF Retinol 50C)를 레티놀 순수함량 기준 3:3:1, 7:3:1 중량비로 200㎖ 아세톤에 실온에서 교반하여 완전 용해시켰다. 다음, 각각의 용액을 300㎖의 0.2중량% 폴리에틸렌옥사이드-b-폴리프로필렌옥사이드-b-폴리에틸렌옥사이드 공중합체(BASFＦ68）용액에 투입한 후 교반기에 2-3분가량 교반한 다음, 실온 또는 40℃ 정도의 온도에서 잔류 아세톤과 물을 증류하여 레티놀 1중량% 함유한 나노입자를 제조하였다.

비교예 2: 이종성분의 공중합체로 이루어진 생분해성 고분자만을 함유한 레티놀 나노입자의 제조

수평균분자량 14,000g/㏖의 폴리카프로락톤-b-폴리(에틸렌옥사이드)에 레티놀/Tween 20 혼합물(1:1조성, BASF Retinol 50C)를 레티놀 순수함량 기준 10:1, 20:1 중량비로 200㎖아세톤에 실온에서 교반하여 완전 용해시켰다. 다음, 각각의 용액을 300㎖의 정제수에 넣은 후 교반기에 2-3분가량 교반한 다음, 실온 또는 40℃ 정도의 온도에서 잔류 아세톤과 물을 증류하여 레티놀 1중량% 함유한 나노입자를 제조하였다.

[시험예 1] 제조된 나노입자의 특성분석

상기 실시예 2에서 제조된 나노입자의 캡슐형태를 투과주사현미경으로 관찰하고, 실시예 1~4에서 제조된 나노입자의 입자크기를 동적광산란장치(Dynamic light scattering, Zetasizer 3000HSa Malvern Instruments)를 이용하여 측정하였다. 그 결과를 하기 도 1 및 표 1에 나타내었다.

실시예	조성(PCL:PCL-b-PEO:활성성분)	입자크기(㎚)
1	100:1:0	252
	3:1:0	203
	1:1:0	150
	1:3:0	101
	1:100:0	55
2	5:5:1	98
	15:5:1	130
	25:5:1	180
	10:10:1	115
	15:15:1	140
3	7:3:1	130
	14:6:1	180
	20:10:1	220
4	7:3:1	146
4	14:6:1	250

하기 도 1에서 나타난 바와 같이, 소수성을 가지는 단일성분의 폴리카프로락톤과 블록공중합체의 부분인 폴리카프로락톤이 레티놀과 함께 구성성분이 되어 입자를 형성하고 있으며, 소수성을 갖는 입자의 주위에는 수상에 안전하게 존재할 수 있도록 블록공중합체의 부분인 폴리(에틸렌옥사이드)가 꼬리 형태로 (Tailing) 존재하는 것을 볼 수 있다. 그러므로, 상기 결과로 각각의 구성 성분을 유추해 보면, 나노입자의 내부에는 레티놀과 폴리카프로락톤이 구성성분이 되어 코어(core)부분을 형성하고 폴리카프로락톤이 레티놀을 안정화시켜 레티놀의 결정석출 방지 및 물과 산소로부터의 레티놀 산화를 효과적으로 차단한다고 생각되며, 블록 공중합체의 부분인 폴리(에틸렌옥사이드) 부분은 친수성을 가지므로 수상에서 나노입자가 안정하게 유지하는 역할을 한다고 판단된다.

한편, 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 실시예 1의 결과로부터 사용하는 단일성분의 고분자 및 1종 이상의 단량체를 포함한 블록 공중합체의 양과 비율에 따라 나노입자의 크기가 자유롭게 변하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한, 활성성분을 포함한 나노입자의 제조(실시예 2~4)에 있어서 상기 실시예 1의 경우처럼 고분자의 농도, 단일성분 및 블록 공중합체의 양과 비율에 따라 입자의 크기가 자유롭게 조절하는 것을 관찰할 수 있었다. 일반적으로 유용성 활성물질, 특히 높은 결정성을 갖는 활성물질을 나노입자화 할 경우 높은 비율의 캡슐화제가 첨가되야 하므로 기존에 단일성분의 캡슐화제와 응집방지제 및 계면활성제만으로 캡슐화가 불가능한 활성성분을 자유롭게 입자크기 조절이 가능하게 되었다(하기 시험예 4 참조).

제형예 1~2 및 비교제형예 1~2

하기 표 2의 조성으로 유중수(O/W) 제형을 갖는 제형예 1~2 및 비교제형예 1~2를 제조하였다.

성분 (함량;중량%)	제형예 1	제형예 2	비교제형예 1	비교제형예 2
글리세린	3	3	3	3
1,3-부틸렌글리콜	5	5	5	7
실시예 2에서 25:5:1 비율로 제조된 나노입자용액	7.5	-	-	-
실시예 3에서 14:6:1 비율로 제조된 나노입자용액	-	10	-	-
세틸 알콜	4	4	4	4
레티놀/Tween 20 혼합물 (50:50)	-	-	0.15	-
티몰트리메톡시신나메이트 (100%)	-	-	-	0.2
사이클로메티콘	3	3	3	3
방부제	적량	적량	적량	적량
점증제	0.1~0.2	0.1~0.2	0.1~0.2	0.1~0.2
정제수	To 100	To 100	To 100	To 100

[시험예 2] 제형내 유효성분의 안정도 분석

상기 실시예 2에서 제조된 생분해성 고분자를 이용한 나노입자내 포집된 레티놀의 안정도를 확인하기 위해 상기 제형예 1 및 비교제형예 1을 25℃ 및 40℃에서 용기에 일정시간 보관한 후, 시료를 취하여 액상크로마토그래피를 이용하여 잔여 유효성분들의 양을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

	보관온도(℃)	초기농도 유지율(%)
	보관온도(℃)	1일 후	2주 후	4주 후	8주 후
제형예 1	25	100	100	99	95
제형예 1	40	100	90~95	90	75~80
비교제형예 1	25	100	50	30	10
비교제형예 1	40	100	45	10	3

하기 표 3에 알 수 있는 바와 같이, 제형예 1의 경우 25℃에서는 4주 및 8주에서 95% 이상이 레티놀 초기농도를 유지하고 있었고 40℃, 4주에서는 90%를 유지함을 확인하였다. 반면, 비교제형예 1의 경우에는 캡슐화제를 포함하지 않은 순수한 레티놀만을 함유한 것으로서 역가가 급속하게 떨어짐을 확인할 수 있었다.

[시험예 3] 제형내 유효성분의 결정석출여부 관찰

상기 실시예 3에서 제조된 생분해성 고분자를 이용한 나노입자 내 포집된 유효성분들의 제형안정도를 확인하기 위해, 상기 제형예 2 및 비교제형예 2를 저온 및 40℃에서 용기에 3개월간 보관한 후 시료를 취하여 광학현미경(Olympus BX50)을 이용하여 유효성분들의 결정석출 여부를 관찰하였다. 그 결과를 하기 도 2에 나타내었다.

하기 도 2의 결과로부터 유용성 활성성분인 티몰 트리메톡시신나메이트를 나노캡슐을 이용하지 않고 알코올 및 1,3-butylene glycol 등 용제에 용해하여 제조한 비교제형예 2(도 2a)에서 바로 나타났던 각형 및 침상형태의 티몰 트리메톡시신나메이트 결정은 생분해성 나노캡슐을 이용한 제형예 2(도 2b)에서는 40℃에서 3달이 지난 후에도 결정이 관찰되지 않았으며, 이는 저온에서도 같은 현상을 관찰할 수 있었다.

상기 시험예 2 및 3의 결과로부터, 본 발명에서 제조한 생분해성 고분자를 이용하여 활성성분을 나노입자에 포집할 경우 종래의 기술에서 실현하지 못한 나노입자의 크기를 원하는대로 자유롭게 조절할 수 있음은 물론 불안정한 활성성분들의 안정화를 선진기술 수준정도로 실현할 수 있을 뿐 아니라, 활성성분의 결정석출도 방지할 수 있는 것으로 확인되었다. 나노입자를 이용하여 불안정한 활성성분들을 효과적으로 안정화 할 수 있는 이유는 기존의 마이크로입자와는 달리 나노입자들이 입자내에 공극없이 빽빽하게 활성성분들을 감싸게 되어 공기와 물이 입자내에 유입될 수 있는 통로를 효과적으로 차단할 수 있는데 기인한 것으로 사료된다. 또한, 소수성을 가지는 폴리카프로락톤 주 사슬들과 활성성분의 용해도인자(solubility parameter)가 비슷하여 나노입자 형성시 입자내 고분자 사슬과 활성성분 분자들이 상분리되어 결정을 쉽게 형성하지 못하는 것으로 사료된다.

[시험예 4] 단일성분의 생분해성 고분자 및 고분자 공중합체만을 이용한 레티놀 나노입자의 크기 및 제형내 안정화도 관찰

상기 실시예 2에서 제조한 레티놀 나노입자와 비교예 1 및 2에서 제조된 레티놀 나노입자의 크기를 비교하기 위해서 동적 광산란 장치를 이용하여 비교예 1 및 2에서 제조한 입자의 크기를 측정한 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

비교예	조성				입자크기(㎚)
비교예	PCL	DC5329	PCL-b-PEO	레티놀	입자크기(㎚)
1	3	3	-	1	270
1	7	3	-	1	입자응집
2	-	-	10	1	50
2	-	-	20	1	65

상기 표 4에서 보는 바와 같이, 폴리카프로락톤 단일성분의 생분해성 고분자와 소수성 계면활성제만을 사용하여 입자를 제조하였을 경우 많은 양의 폴리카프로락톤을 사용시에는 응집현상이 발생되어 입자제조가 불가능하였고, 이종성분의 공중합체로 이루어진 생분해성 고분자만을 사용했을 경우 많은 양의 고분자를 사용해도 입자가 형성되었으나, 상기 실시예 2의 경우(상기 표 1 참조)와는 달리 사용되는 양에 따라 입자의 크기가 크게 증가하지 않은 것을 관찰할 수 있었다.

또한, 상기 비교예 1~2에서 제조된 나노입자를 이용하여 비교제형예 1과 동일한 양의 레티놀 입자를 투입(7.5중량%)하여 40℃에서 4주동안 레티놀 농도안정도를 관찰한 결과, 비교예 1의 PCL:DC5329:레티놀 3:3:1의 경우 80%의 안정도가 관찰되었으며, 비교예 2의 경우 제조된 두가지 나노입자 모두 70%의 안정도가 관찰되었다. 이는 비교예 1의 경우 상기 실시예 2의 경우보다 안정도가 10%정도 적은 이유는 사용하는 폴리카프로락톤의 양이 적어 레티놀을 산소 및 물로부터 효과적으로 차단하지 못하는데 기인한 것으로 생각되며, 아울러 비교예 2의 경우 이종성분의 공중합체의 소수성부분인 폴리카프로락톤이 친수성 부분인 폴리에틸렌옥사아드에 묶여있어 조밀한 중심을 형성하지 못하여 레티놀을 산소 및 물을 효과적으로 차단하지 못하는데 기인한다고 사료된다. 반면, 상기 실시예 2의 경우는 단일성분의 폴리카프로락톤이 레티놀을 함유한 중심부분을 조밀하게 만들어 효과적으로 레티놀 안정도를 유지시킬 수 있다고 사료된다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 생분해성 고분자를 이용하여 유용성 활성성분을 안정화한 나노입자는 높은 결정성을 가지는 활성물질을 나노입자화 할 경우 활성물질 대비 높은 비율의 캡슐화제가 첨가되어야 하므로 종래에 단일성분과 응집방지제 및 계면활성제만으로 캡슐화가 불가능한 활성성분을 입자크기를 자유롭 게 조절하여 나노입자를 제조하는 것이 가능하다. 또한, 이렇게 제조된 나노입자들은 기존의 선진기술들이 갖고 있는 활성성분들의 농도안정화뿐 아니라 제형내 결정석출을 방지할 수 있는 시스템이다. 또한, 입자제조시 별도의 계면활성제 및 오일, 응집방지제를 사용하지 않기 때문에 화장품 제형에 투입시 제형의 변성 및 변화를 최소화 할 수 있는 시스템이다.

따라서, 본 발명을 이용하여 유용성 활성성분의 제형내 결정을 방지할 뿐 아니라 활성성분의 제형내 농도를 유지하며 자유로운 입자조절을 통한 활성성분의 피부흡수증진을 유도하여 유용성 활성성분의 효능극대화를 유지할 수 있으리라 기대된다. 또한, 나노입자 제조에 사용되는 소재가 생분해성 및 생체적합성 물질을 사용하기 때문에 기능성 화장품뿐 아니라 의약품분야에도 널리 활용될 수 있을 것이다.

Claims

(1) 유용성 활성성분과 생분해성 고분자를 물과 섞이는 휘발성 유기용매에 용해시키는 단계;

(2) 상기 용액을 물에 분산, 교반시킨 후, 나노입자를 형성하는 단계; 및

(3) 상기 나노입자 용액 중 휘발성 유기용매를 증발을 통하여 제거하는 단계;를 포함하며,

상기 생분해성 고분자는 1종 이상의 단일성분의 생분해성 고분자와 1종 이상의 이종성분의 블록 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유용성 활성성분을 안정화한 나노입자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 유용성 활성성분은 레티놀, 레티닐 아세티이트, 레티닐 팔미테이트, 토코페롤, 토코페릴 아세테이트, 토코페릴 리놀레이트, 토코페릴 니코티네이트, 리놀레익산, 코엔자임 Q-10, 레즈베라트롤 ((E)-5-[2-(4-hydroxyphenyl ethenyl)]-1,3-benzene diol 3,4,5-trihydroxy stilbene), 리포익산, 감초추출물, 티몰 트리메톡시신나메이트(Thymol Trimethoxycinnamate), 커큐민(Curcumin), 테트라하이드로커큐민(Tetrahydrocurcumin), 올레놀익산(Oleanolic acid), 우르솔산(Ursolic acid), 베툴린(Betulin), 베툴리닉산(Betulinic acid), 디오스메틴(Diosmetin), 퀘르세틴(Quercetin), 및 리코펜(Lycopene)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 단일성분의 생분해성 고분자는 폴리카프로락톤(Polycaprolactone), 폴리(D,L-락티드)(Poly(D,L-Lactide)), 및 폴리(L-락티드)(Poly(L-lactide))로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.
제 3항에 있어서, 상기 단일성분의 생분해성 고분자는 10,000~100,000의 수평균분자량을 가진 고분자임을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 블록 공중합체는 폴리(카프로락톤)-b-폴리(에틸렌옥사이드)(Poly(caprolactone)-b-Poly(ethylene oxide)), 폴리(D,L-락티드)-b-폴리(에틸렌옥사이드)(Poly(D,L-lactide)-b-Poly(ethylene oxide)), 폴리(L-락티드)-b-폴리(에틸렌옥사이드)(Poly(L-lactide)-b-Poly(ethylene oxde)), 폴리(에틸렌옥사이드)-b-폴리(카프로락톤)-b-폴리(에틸렌옥사이드)(Poly(ethylene oxide)-b- Poly (caprolactone)-b-Poly(ethylene oxide)), 폴리(에틸렌옥사이드)-b-폴리(D,L-락티드)-폴리(에틸렌옥사이드)(Poly(ethylene oxide)-b-Poly(D,L-lactide)- Poly(ethylene oxide)), 및 폴리(에틸렌옥사이드)-b-폴리(L-락티드)-b-폴리(에틸렌옥사이드)(Poly(ethylene oxide)-b-Poly(L-lactide)-b-Poly(ethylene oxide))로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 블록공중합체는 5,000~50,000의 수평균분자량을 가진 고분자임을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 단일성분을 가진 고분자와 블록공중합체의 비율은 100:1~1:100임을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 유기용매는 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 아세톤(Acetone), THF(테트라하이드로퓨란), 아세토니트릴, 및 1,4-dioxane(디옥산)에서 선택된 것임을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 나노입자의 크기는 30 ~ 300㎚임을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 고분자는 나노입자 전체 중량에 대해서 10~40중량%를 함유함을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노입자는 고분자 캡슐화제의 농도를 고농도로 함유하면서 수상에 응집없이 입자크기를 자유롭게 조절할 수 있음을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.
상기 제 1항 내지 제 10항의 방법으로 제조되는 나노입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 화장료 조성물.
제 12항에 있어서, 상기 나노입자는 유용성 활성성분의 농도를 초기농도와 동일하게 유지하면서 상기 화장료 조성물 내에서 결정 석출 없이 안정하게 존재함을 특징으로 하는 화장료 조성물.