KR20100036754A - 비타민 ｃ유도체 안정화를 위한 키토산-지방산 입자 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비타민C유도체를 안정화시키기 위한 친수성 키토산 사슬과 친유성 지방산 사슬로 구성된 입자 조성물에 관한 것으로, 키토산 아민기와 지방산 사슬간에 이온복합체를 형성하고, 고온에서 두사슬간의 아마이드반응을 유도하여 양친매성 조성물을 형성하는 기술에 관한 것이다. 상기 친수성-친유성 사슬로 구성된 양친매성 조성물은 수중에서 자기집합 성질에 의해 입자를 형성하는 것을 특징으로 하며 비타민 C유도체를 쉽고 효과적으로 봉입시킬 수 있어 생리활성물질의 운반체로서 유용하게 사용될 수 있다.

양친성 고분자, 키토산, 자기집합성, 입자, 지방산

Description

비타민 Ｃ유도체 안정화를 위한 키토산-지방산 입자 제조 방법{Preparation method of particles composed of chitosan and fatty acid for stabilization of vitamin C derivatives}

본 발명은 비타민C유도체를 안정화시키기 위한 친수성 키토산 사슬과 친유성 지방산 사슬로 구성된 입자 조성물에 관한 것으로, 키토산 아민기와 지방산 사슬간에 이온복합체를 형성하고, 고온에서 두사슬간의 아마이드반응을 유도하여 양친매성 조성물을 형성하는 기술에 관한 것이다.

비타민 C는 피부에 결합조직을 자극하고, 자외선 및 공해 같은 환경요인으로부터 피부조직 방어를 향상하며, 피부의 색소를 제거시키며, 항-유리 라디칼 기능을 갖는다. 특히, 유용한 생물학적 효과인 피부 진피층 내에서 콜라겐합성을 촉진하여 피부탄력성을 증대하고, 자외선 등에서 발생되는 유해산소를 제거하는 피부미백효과 등의 우수성으로 인하여 화장품 분야에서 각종 형태로 응용하기 위하여 여러 가지 방법이 제시되었다.

비타민 C의 상기 생리화학적 이점에도 불구하고 일반적으로 화장품이나 의약품 에 사용되는 비타민C는 빛이나 열에 의해 매우 약하고 분해되기 쉬운 단점을 가지고 있다. 따라서, 화장품에 배합하면 쉽게 변색되고 냄새가 변하는 등 안정성에 문제가 많아 업계에서는 비타민 C의 안정화 기술에 많은 연구 집중하고 있으나 큰 연구 성과를 이루지 못하고 있는 실정이다. 그러므로, 순수 비타민 C를 사용하지 못하고 비타민 C 유도체를 사용하거나 순수 비타민 C를 오일류에 분산시키거나 폴리올에 녹여서 사용함으로써 사용성의 한계를 지니고 있다.

비타민 C의 안정화를 위한 제재로서 대한민국특허 공고번호 92-10272호에서는 다상유화형 유액상 화장료를 이용하였고, 대한민국특허출원 제 98-53973호에서는 2-히드록시 프로필 싸이클로덱스트린을 이용한 유중수형 타입을 이용하였다.

미국특허 제6,10267호는 L-아스코르빈산과 함께 수용성 고분자가 용해된 수용액과 계면활성제를 혼합한 수용액의 혼합물을 오일에 투입하여 유화한 후 냉각함으로써 수용성 고분자와 L-아스코르빈산을 입자형태로 고형하하여 오일에 분산되도록 하는 방법을 제시하고 있다.

본 발명의 목적은 키토산과 지방산으로 구성된 양친성 고분자 합성에 있어, 기존 용매를 이용한 결합법이 아닌, 이온기 조절을 통한 두조성물의 복합체 형성 후 가온, 감압에 의해 결합을 하는 방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 비타민C 유도체의 항산화능력의 훼손이 크게 없이 안정하게 비타민 C유도체를 포획하여 생체내에서 분해없이 장기간 충분히 작용할 수 있는 자기입자형성성 복합체를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 항산화능력이 크게 훼손되지 않은 비타민 C유도체 함입된 자기입자 형성성의 복합체를 제공하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 친수성 키토산 사슬과 친유성 지방산 사슬로 구성된 조성물에 관한 것으로, 기존 용매방식의 합성방법을 사용하지 않고 키토산 아민기에 지방산 사슬의 복합체를 형성한 후 고온에서 두 복합체간의 아마이드반응을 일으켜 자기집합성 입자를 형성하는 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 상기 자기집합성 입자내부에 비타민 C를 함입하여 항산화능력을 충분히 발휘할 수 있도록 하는 복합체를 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 많은 연구를 한 결과 본 발명자는

(a) 키토산 용액에 지방산을 혼합하는 단계;

(b) 상기 혼합물의 온도를 높여 지방산을 녹이고 키토산 아미노산기와 지방산의 카르보닐기와의 복합체 형성 하는 단계;

(c) 상기 복합체를 감압하에서 150～180℃로 올려 아마이드기를 형성하는 단계;

(d) 세척과정을 거쳐 냉동건조에의해 분말상태로 제조하는 단계;

를 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 물질을 개발함으로써 이들이 양친매성을 가져 비타민 C를 포획하여 복합체를 형성함을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명에서 사용되는 비타민 C 유도체(ethyl ascorbyl ether)는 통상의 비타민 C 유도체라면 제한이 없지만, 더욱 좋게는 본 발명에서는 비타민 C의 3위치 수산기(水酸基)를 Ethoxy기로 치환한 화합물이며, 비타민 C 유도체의 안정성의 경우 순수 비타민 C 자체에 비해서 개선되었지만 새로운 안정화 방법에 의해 개선될 여지를 가지고 있으며 본 발명에서는 천연다당류인 키토산과 지방산을 이용한 입자를 제조하여 안정성을 도모하고자 한다.

비타민 C 유도체의 안정성 향상을 위해 사용되는 키토산은 자연계에서 셀룰로오스(cellulose) 다음으로 풍부한 키틴의 탈아세틸화된 형태로서, 게, 새우, 가재 등의 갑각류로부터 얻어지는 키틴을 탈아세틸화시켜 얻은 D-글루코사민의 단당류 또는 이당류가 모노머로 중합되어 있는 폴리사카라이드계 생체고분자 물질로 β-(1,4)-2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose의 기본단위를 가진다.

본 발명에서의 소수성 부분인 지방산은 유지의90% 이상을 차지하고 있으며 탄소사슬에 카르복실시기가 결합되어 있는 구조로 되어있다. 그 골격을 이루는 탄소수와 이중결합수에 따라 명칭이 결정 된다.

- 탄소수 12개 : 라우린산 (lauric acid)

- 탄소수 16개 : 팔미틴산 (palmitic acie)

- 탄소수 18개 : 스테아린산 (stearic acid)

- 탄소수 18개, 이중결합1개 : 올레인산 (oleic acid)

- 탄소수 18개, 이중결합2개 : 리놀레인산 (linoleic acid)

- 탄소수 18개, 이중결합3개 : 리놀레닉산 (linolenic acid)

- 탄소수 20개, 이중결합4개 : 아라키도닉산 (arachidonic acid)

따라서 상기 친수성과 소수성을 동시에 가지고 있는 양친성 고분자는 수용액상에서 계면에너지의 안정화를 위해 소수성 블록간의 상호작용을 통해 자기집합체를 형성하게 된다. 양친성 고분자에 의해 형성된 고분자 입자는 친수성 및 소수성의 정도에 따라 입자의 크기, 분포, 유동학적 성질 및 열역학적 안정성 등이 다르게 나타나는 것으로 알려져 있으며 내부에 쉽게 약물을 포집시켜 효과적인 약물전달체로 이용할 수 있다.

다당류 양친성 고분자의 자기집합에 관련한 특허를 살펴보면 대한민국특허출원 제 10-2001-0049772에서는 자기집합체를 형성하는 항암제와 친수성 키토산으로 구성되는 복합체를 제조하였으며, 10-2003-0048240 및 10-2006-0003468에서도 소수성 담즙산, 친수성 키토산으로 구성되는 자기집합체를 형성하는 복합체를 제조하였 는데 이들을 통해 자기집합체가 항암제를 포함한 다양한 소수성 약물 및 치료용 단백질을 효과적으로 봉입시킬 수 있어 의료용 약물전달체로서 유용하게 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.

대한민국특허출원 제10-2005-0102307에서는 친수성을 가지는 천연 다당류 고분자와 소수성 화합물을 포함하는 수화 겔 자기 집합체를 나노캐리어로 이용하여 활성물질을 안정화시키는 방법을 나타내었다. 대한민국특허출원 제 10-2003-0005472에서는 질산암모늄을 산화환원 개시제로 사용하여 래디컬화된 키토산에 PNIPAAm을 그라프트 공중합시켜 온도민감성을 갖는 다당류 공중합체를 제조하였다. PNIPAAm과 같은 온도 민감성 고분자는 고분자 주쇄에 결합되어 있는 친수성 또는 소수성 부분의 존재비율에 따라 하한임계온도가 변하게 되는데, 이에 키토산을 결함시킴으로서 상전이 온도의 변화를 확인하고 또한 생체적합성을 부여하여 수화겔 형태로써 의료용 온도 감응성 고분자로의 응용 가능성을 확인하였다.

상기 특허들에서 자기집합체를 이루는 약물전달용 양친성 고분자를 살펴보면 약물의 운반이 인체에서 이루어지는 것을 감안할 때 생체친화성이 우수한 천연다당류인 키토산으로 구성된 것을 확인할 수 있다.

이에 본 발명자들은, 비타민 C 유도체를 안정화하기 위하여 항산화성이 우수한 친수성 키토산 주쇄에 소수성 지방산을 그라프트하는 방법을 연구하던 중 기존 용매에 의한 합성방법을 대신하여 단순히 키토산과 소수성 지방산간의 이온성 복합체형성 후 150～180℃에서 아마이드결합이 형성되는 것을 발견하고 상기 방법에 의해 얻어진 물질을 외부의 자극에 대해 비타민 C 유도체의 안정성을 확인하고 본 발 명을 완성하게 되었다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 빛이나 열에 의해 매우 약하고 분해되기 쉬운 단점을 가지는 비타민 C 유도체를 키토산-지방산 복합체를 사용하여 입자안에 함입시켜 안정성을 향상하는 방법을 제공하는 효과가 있으며 본 발명에 따른 키토산-지방산 복합체는 생리활성물질을 안정화하는 화장품 원료로 유용하게 사용될 수 있다. 또한 통상적으로 비타민C의 라디칼 활성도 등이 크게 감소하지 않는 등의 자기응집성 복합체를 사용하여도 그 효과는 유지하고 있음을 알 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.

실시예 1 내지 5:

14.7ml의 증류수와 0.3ml의 염산으로 구성된 용액에 키토산(Mw=30만) 0.6g을 녹이고, 0.6 부터 3 g까지 다양한 중량분율로 지방산(라울릭 산)을 표 1에 기재된 함량으로 추가적으로 넣고 60℃로 올린 후 지방산을 30분간 녹인다. 혼합된 키토산과 지방산용액을 60℃에서 1시간동안 감압하면서 교반하여 증류수를 제거한 후, 키토산과 용융된 지방산을 170℃로 올려 10분동안 감압하에서 교반한 후 상온에서 식힌다. 제조된 복합체를 과량의 아세트산과 증류수에 차례로 넣어 세척해준 후 냉동건조하여 분말상을 얻는다. 얻어진 분말상의 아미드기 형성은 IR 및 H1-NMR을 이용하여 확인하였다.

본 발명에서 제조한 중합체에 의해 형성된 나노자기집합체의 입자 형성유무 및 크기를 확인하기 위하여, 제조된 중합체를 수용액에 분산시킨 후 입자의 형성 유무를 관찰하였다.

실시예 6 내지 10 :

비타민 C 유도체와 포집 및 방출 능력을 확인하기 위하여 실시예 1내지 5에서 제조된 키토산-지방산 중합체 1g을 1ml의 에탄올에 비타민 C유도체 1g을 혼합한 용액에 넣고 교반한 후 증류수에 넣어 입자를 생성시킨다. 포집율을 알아보기 위하여 원심분리 필터를 사용하여 포집되지 않은 비타민 C 유도체를 분리하였으며, 비타민 C 유도체의 양을 고성능 액체 크로마트그래피(HPLC)를 사용하여 측정하였다.

이를 통해 결정된 비타민 C 유도체의 포집 효율은 [표 2]에 나타내었다.

실시예 11 내지 15:

본 발명에서 제조한 복합체의 열적 안정성을 시험하기위하여, 실시예 1내지 5에서 제조된 용액을 25℃, 45℃의 항온조에서 불투명 초자 용기에 담아 2주 동안 보관하고, 보관 후 잔존하는 비타민 C 유도체의 양을 고성능 액체 크로마트그래피(HPLC)를 사용하여 측정하였다. 각각의 잔존율은 아래의 식에 의해 결정하였다.

실시예 16, 비교예 1 내지 2:

본 발명에서 제조한 복합체의 자유라디칼 소거능력을 다음과 같이 측정하였다. 구체적으로는 1,1-디페닐-2-피크릴-히드라진(DPPH)의 방법을 사용하여 측정하였다. DPPH는 비교적 안정한 라디칼로서 517nm에서 최대 흡광을 보이며, 라디칼 소멸시 흡광성을 잃는다.

상기 실시예 3용액을 96웰 플레이트의 각 웰에 100μl씩 넣었다. 여기에 DPPH용액을 10μl씩 첨가한 다음 상온에서 30분간 방치한 후 마이크로 플레이트 리이더를 사용하여 517nm에서의 흡광도를 측정하였다. 이때 대조군으로는 실시예 3용액과 같은 농도의 키토산 및 비타민 C 유도체 각각의 용액 100μl를 넣은 것을 사용하였다.

도 1은 본 발명에 따른 키토산 단량체-지방산 복합체 형성에 대한 분자모식도를 도시한 것이다.

Claims (4)

1. 하기의 단계를 포함하여 제조하는 비타민 C 유도체 안정화된 키토산-지방산 복합체 제조 방법.

   (a) 키토산 용액에 지방산을 혼합하는 단계;

   (b) 상기 혼합물의 온도를 높여 지방산을 녹이고 키토산 아미노산기와 지방산의 카르보닐기와의 복합체 형성 하는 단계;

   (c) 상기 복합체를 감압하에서 용매를 제거하고 150～180℃로 올려 아마이드기를 형성하는 단계;

   (d) 세척 후 감압 증류 및 동결건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과정에 의해 키토산-지방산 양친성 복합체 분말을 제조하는 단계; 및

   (e) 상기 키토산-지방산 양친성 복합체를 용해하는 용매에 녹인 후 비타민C유도체를 혼합하여 물에 분산시켜 입자를 형성하는 단계
2. 제1항에 있어서, 소수성부분인 지방산은 라우린산 (lauric acid)팔미틴산 (palmitic acid), 스테아린산 (stearic acid), 올레인산 (oleic acid), 리놀레인산 (linoleic acid), 리놀레닉산 (linolenic acid), 아라키도닉산 (arachidonic acid) 중 하나 또는 2개 이상의 군으로부터 이루어진 지방산을 사용하는 키토산-지방산 자기입자 형성성 복합체 제조 방법.
3. 키토산의 아미노산기와 지방산의 카르보닐기를 반응시켜 제조한 키토산-지방산 복합체를 용해한 용매에 물과 비타민C 유도체를 투입하여 형성된 비타민 C유도체 함유 키토산-지방산 복합체 용액 조성물.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 복합체 입자는 하기 단계로 제조하는 것을 특징으로 하는 비타민 C유도체 함유 키토산-지방산 복합체 용액 조성물.

   (a) 키토산 용액에 지방산을 혼합하는 단계;

   (b) 상기 혼합물의 온도를 높여 지방산을 녹이고 키토산 아미노산기와 지방산의 카르보닐기와의 복합체 형성 하는 단계;

   (c) 상기 복합체를 감압하에서 용매를 제거하고 150～180℃로 올려 아마이드기를 형성하는 단계;

   (d) 세척 후 감압 증류 및 동결건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과정에 의해 키토산-지방산 양친성 복합체 분말을 제조하는 단계; 및

   (e) 상기 키토산-지방산 양친성 복합체를 용해하는 용매에 녹인 후 비타민C유도체를 혼합하여 물에 분산시켜 입자를 형성하는 단계

Images