KR20100086779A - 나노필터 구조체를 포함하는 화장품 용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체를 수용하는 용기 본체와, 상기 용기 본체의 입구에 장착되어 상기 유체를 외부로 배출시키는 배출구를 갖는 화장품 용기에 있어서, 상기 배출구와 연결되어 유체 중의 입자 크기를 나노입자 크기로 조절하는 나노필터 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 화장품 용기에 관한 것으로, 본 발명의 화장품 용기는 여러 조성의 화장품을 쉽게 나노 에멀젼 형태로 제조하여 피부 투과도와 안정성을 극대화시킬 수 있다.

나노필터 구조체, 나노 입자, 피부 투과도, 화장품 용기

Description

나노필터 구조체를 포함하는 화장품 용기 {Cosmetic Container comprising Nanofilter Structure}

본 발명은 나노필터 구조체를 포함하는 화장품 용기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여러 조성의 화장품을 쉽게 나노 에멀젼 형태로 제조하는 나노필터 구조체를 포함하여, 화장품의 피부 투과도 및 안정성을 극대화시킬 수 있는 나노필터 구조체를 포함하는 화장품 용기에 관한 것이다.

화장품은 오일성분, 수용액 성분 및 계면활성제를 포함하여 구성되며 여러 가지 제형으로 실시되고 있다. 그 중에서도 유화(emulsion formulation) 제형은 수용성과 지용성 성분을 간단히 혼합할 수 있고, 두 성분을 동시에 혼합하는 경우에 품질이 향상되며, 다양한 사용 목적에 따라 유화상태를 조절하여 제조할 수 있고, 소량의 유효성분을 피부에 균일하게 도포할 수 있는 이점을 가지고 있어 화장품에 많이 이용되고 있다.

그러나 기존의 에멀젼 화장품은 유화 입자의 크기가 불균일한 에멀젼을 형성 하여 피부 투과가 일정하지 못하고 수백 나노 이상의 마이크로 에멀젼 또는 매크로 에멀젼을 형성하여 피부 투과가 효과적이지 못하다.

한편, 화장품 성분으로 널리 사용되는 리포좀 (liposome)은 세포막을 구성하는 지방 성분으로서, 극성 머리 부분과 비극성의 탄화수소 사슬로 구성된 양친성분자이다. 리포좀 내부에 친수성 물질을 첨가하여 세포막과 가장 유사한 형태의 지질 이중막으로 싸서 이를 친수성 용액에 첨가하면, 콜로이드 상태로 안정화시킬 수 있어 피부 투과를 위한 대표적인 제형기술로 널리 사용된다. 리포좀의 제조 방법으로는 SUV(Small Unilamellar Vesicles) 제조를 위한 초음파처리(sonication), 균질화(homogenization), 추출(extrusion) 등의 방법이 사용되고 있다. 그러나 리포좀의 제조에 있어서도 크기가 균일한 리포좀을 제조하는 것은 기술적으로 어려운 한계가 있다.

화장품 내의 입자는 피부 세포 간극을 통해 각질층을 통과하고, 표피층, 진피층까지 깊숙이 침투할 수 있도록 제조되어야 원료 성분이 효능을 발휘할 수 있다. 피부 세포 간극의 크기는 약 20~80nm로써 화장품 성분 역시 나노 크기화 되어야 그 기능성을 갖출 수 있다. 화장품의 주성분인 수용액 성분, 오일 성분, 계면활성제, 침투보조제 등은 그 입자의 크기를 최소화시키는데 한계가 있다. 화장품입자는 리포좀의 피부 투과 효과를 증대시키기 위해 간극을 쉽게 통과할 수 있고 친수성 성분을 안정하게 전달할 수 있도록 최대한 작은 나노 크기로 제조해야 한다.

따라서 화장품 제형의 개발을 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 일반적 으로 유화 입자는 계면장력의 저하 및 기계적 에너지에 의해 일시적으로 미세 입자 상태로 존재하지만 열역학적으로는 불안정하다. 따라서 크리밍 현상이나 입자들 간의 응집 등의 과정을 거치면 서로 분리되는 불안정한 계이다. 따라서 에멀젼 제형의 화장품을 장기간 보관하거나 온도의 변화가 있을시 화장품 중의 오일성분과 수용액 성분이 분리되어 에멀젼 성분의 변화가 초래되어 효능이 저하된다. 따라서 화장품의 제조시뿐만 아니라 장기간 사용시에도 나노 에멀전 상태를 유지할 수 있는 화장품을 나노 에멀젼화할 수 있는 화장품 용기의 개발이 절실하게 요구되고 있다.

본 발명은 종래의 화장품의 피부 투과도에 대한 한계를 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 하나의 목적은 사용 직전 화장품 입자 크기를 나노크기로 조절하여 피부 투과도를 증가시키고, 화장품 성분의 보존성을 증대시켜 화장품의 효과를 극대화시킬 수 있는 화장품 용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 이점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 자명해질 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은

유체를 수용하는 용기 본체와, 상기 용기 본체의 입구에 장착되어 상기 유체를 외부로 배출시키는 배출구를 갖는 화장품 용기에 있어서, 상기 배출구와 연결되어 유체 중의 입자 크기를 나노입자 크기로 조절하는 나노필터 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기에 관한 것이다.

상기 나노필터 구조체는 상기 용기 본체와 배출구 사이에 배치되거나, 상기 용기 본체 내에 배출구 전단에 설치되거나 또는 상기 배출구 내에 설치될 수 있다.

본 발명의 화장품 용기는 나노필터 구조체를 구비하므로 화장품 내의 입자크기를 나노 크기로 유지함으로써 유효 성분의 피부 투과를 촉진시키고 화장품의 안정성을 도모하여 화장품의 효능을 향상시킬 수 있다.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 구현예에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일실시예에 의한 화장품 용기는, 유체를 수용하는 용기 본체, 상기 용기 본체의 입구에 장착되어 상기 유체를 외부로 배출시키는 배출구, 및 상기 배출구와 연결되어 유체가 배출구를 통해서 배출되기 직전에 유체 중의 입자 크기를 나노입자 크기로 만들어서 나노 에멀젼 형태로 유체를 배출하는 나노필터 구조 체를 포함한다.

도 1은 본 발명의 하나의 구현예의 화장품 용기의 단면개략도이다. 도 1을 참고하면, 용기는 유체를 수용하는 용기 본체(200)와, 상기 용기 본체(200)의 입구에 장착되어 상기 유체를 외부로 배출시키는 배출구(300) 및 상기 배출구와 연결되어 유체 중의 입자 크기를 나노입자 크기로 조절하는 나노필터 구조체(100)를 포함한다.

용기 본체(200)는 유리 또는 합성수지로 제작되고, 화장품의 내용물을 수용한다. 이러한 용기 본체(200)의 입구에는 뚜껑 내지 유체를 배출하기 위한 다양한 배출구(300)가 구성된다. 예를 들어, 이러한 배출구(300)는 펌프식, 스프레이식, 가압튜브식 등의 다양한 방식으로 구성될 수 있다.

상기 나노필터 구조체(100)는 상기 용기 본체(200)와 배출구(300) 사이에 배치되거나, 상기 용기 본체(200) 내에 배출구 전단에 설치되거나 또는 상기 배출구(300) 내에 설치될 수 있다.

상기 나노필터 구조체(100)는 다수의 공극을 포함하는 나노 필터가 다층 적층되고, 각 필터의 공극의 크기가 같거나 상이한 구조를 포함한다. 공극의 크기가 다양한 나노 필터로 구성되는 나노필터 구조체를 사용할 경우 공극의 크기가 큰 나노 필터가 상기 나노필터 구조체의 아랫 부분에 위치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 나노필터 구조체(100)는 최하단으로부터 공극의 크기가 390~410인 제1막, 공극의 크기가 190~210nm인 제2막, 공극의 크기가 90~110 nm인 제3막 및 공극의 크기가 40~60nm인 제4막이 차례로 적층되어 구성될 수 있다.

상기 나노필터 구조체(100)는 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 셀룰로오즈에스테르, 실리콘, 니켈, 금, 스텐레스 스틸, SU-8 등의 재료로 제작될 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.

상기 배출구(300)는 펌프식, 스프레이식 또는 가압튜브식 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 배출구에는 화장품 용기 내에 담겨진 내용물의 밀폐를 위한 패킹이 결합될 수 있다. 용기에 결합되는 패킹은 내용물을 밀폐시켜 내용물이 외부로 유출되거나 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 사용된다.

도 1에 도시된 구현예의 용기에서는, 배출구가 펌프식으로 구성된다. 이러한 구현예의 용기에서도 용기 본체(200)에 화장품이 수용되고 사용시 나노필터 구조체(100)를 통해서 펌핑되어 크림 또는 에멀젼 형태의 화장품이 배출된다. 이와 같이 본 발명의 용기에서는 나노필터 구조체를 통과할 때 필요한 압력에 대한 영향을 최소화할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 구현예의 용기의 단면 개략도이다. 도 2를 참조하면, 다른 구현예의 용기는 배출구(320) 부분이 스프레이 방식으로 구현된다.

일반적으로 화장품 용기의 스프레이 펌프는 비교적 점도가 낮은 액체 상태의 화장품을 보관토록 하는 용기의 주입구에 체결되어 내용물을 정량씩 외부로 분무토록 하는 것으로, 이러한 스프레이 펌프는 액상의 화장품 중에서도 특히 스킨, 방향제, 향수 등의 화장품 용기에 적합하게 사용될 수 있다. 용기 본체(200)에 제품이 저장되어 있고 나노필터 구조체(100)를 통과한 후 스프레이 방식의 배출구(300)를 통해 분무된다. 이러한 방식의 용기를 사용하는 경우에는 손을 거치지 않고 얼굴에 바로 분사되기 때문에 피부 흡수를 도와주고, 이때의 나노 입자의 크기를 제한시키면 더 빠르고 많은 양을 흡수시킬 수 있다.

또 다른 구현예의 용기는, 도 3에 도시된 바와 같이, 배출구(330) 안에 나노필터 구조체(100)를 부착시킨 실시예이다. 이러한 구현예의 용기에서는 치약의 튜브와 같은 형태로 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene, LDPE) 튜브 형태의 용기 본체(210) 내에 에멀젼 형태의 제품이 저장되고, 배출구의 배출캡 부분에 200 nm 크기의 셀룰로오스 아세테이트 나노필터 구조체(100)를 부착시켜 구성된다. 이러한 구현예에서도 한 가지 또는 그 이상의 다양한 크기의 나노필터를 사용할 수 있으며, 다양한 크기의 나노필터들을 사용할 경우 공극의 크기가 큰 순서대로 아랫부분에 놓인다.

도 4는 본 발명의 다른 구현예의 용기의 단면개략도이다. 이러한 구현예의 용기는 용기 본체(200) 내에 이미 제조된 임의의 크기의 리포좀이 저장되고, 용기 본체 하단 부분이 스크류부(screw part)(400)로 구성된다. 이는 필터에서 생기는 압력의 영향을 최소화시킬 수 있다. 스크류부(400)를 돌려 용기 본체(200) 내의 제품을 나노필터 구조체(100)로 밀어 올리게 된다. 나노필터 구조체(100)는 한 가지 또는 그 이상의 다양한 공극 크기의 나노 구조체를 사용해도 가능하며, 다양한 크기의 구조체를 사용할 경우 공극의 크기가 큰 순서대로 아랫 부분에 배치된다.

본 발명의 또 다른 구현 예에서는 용기 본체가 다수의 구획 또는 하나 이상의 용기본체로 구현될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 화장품 용기 본체는 각기 다른 액상 또는 겔(gel)상의 내용물을 저장하기 위한 제 1 용기 본체(230) 및 제 2 용기본체(250)를 포함한다. 유성인 유체와 수성인 유체가 각각 제 1 용기 본체(230)와 제 2 용기 본체(250)에 분리하여 저장될 수 있다. 이러한 구현예의 용기는 제 1 유체를 수용하는 제 1 용기 본체(230), 제 2 유체를 수용하는 제 2 용기 본체(250), 상기 용기 본체들 중 하나에 연결되고 유체 중의 입자 크기를 나노입자 크기로 조절하는 나노필터 구조체(100); 및 일단은 상기 나노필터 구조체에 연결되고 하단은 나머지 하나의 용기 본체에 연결되어 사용하기 직전에 수중유 또는 유중수 에멀젼으로 혼합하여 배출하는 혼합배출부(300)를 포함한다. 이 때, 각각의 제 1 용기 본체(230) 및 상기 제 2 용기 본체(250)는 시린지(syringe) 구조로 구성될 수 있다. 상기 혼합배출부(300)는 제 1 및 제 2 용기 본체로부터의 내용물을 혼합해서 배출하는 three-way connection 부 형태로 구현될 수 있다. 이러한 구현예에서도 상기 나노필터 구조체(100)를 혼합배출부(300) 내에 구성할 수도 있다.

이러한 구현예의 용기에서는 제 1용기 본체(230) 및 제 2 용기 본체(250) 가운데 한 쪽의 용기 본체에는 수성의 유체를 넣고, 다른 한 쪽의 용기 본체에는 유성 유체를 수용하여, 안정한 상과 불안정한 상을 분리시켜 보관한 후 사용 직전에 이들을 유중수(w/o) 또는 수중유(o/w) 상의 나노 에멀젼으로 만들어 사용할 수 있다. 이러한 구현예의 용기에 의하면 화장품 보관 시 나타나는 수성상과 유성상의 분리를 방지할 수 있어, 화장품 성분을 좀 더 안정하게 보관할 수 있으며 그 효능을 극대화시킬 수 있다.

실시예

이하에서 실시예를 들어 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이러한 실시예들은 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

실시예 1

둥근 플라스크에 클로로포름 5ml에 넣고 여기에 인지질 (Egg yolk phosphatidylcholine (PC)) 100mg을 가하여 잘 녹인다. 이어서 플라스크를 회전 증발기에 넣고 밤새 클로로포름을 모두 증발시킨다. 클로로포름을 모두 증발시킨 둥근 플라스크 바닥에 박막이 생성되고, 약 30분간 오븐 또는 인큐베이터에 넣어 남아 있는 소량의 클로로포름을 모두 제거한다. 이렇게 제조된 박막에 모델 약물인 칼세인 용액(calcein solution)을 넣는다. 이때 칼세인 용액의 농도는 50mM이다. 칼세인 용액 5ml을 넣고 1분간 중탕 초음파처리(bath sonication)를 통하여 플라스크 바닥에 붙어 있는 지질들을 수화시킨다. 그 후, 유리 비드를 넣고 1시간 동안 좀 더 수화시켜 멀티-라멜라 베지클(Multi lamella vesicle) 리포좀을 수득한다.

이렇게 하여 수득된 리포좀을 도 5의 용기 본체에 채워 나노필터 구조체를 통과시킨다. 이때 나노필터 구조체의 필터 내 공극 크기에 의해 다양한 크기의 나노입자가 제조되는데, 공극 크기가 50nm, 100 nm, 200 nm 및 400nm인 필터를 사용하여 나노필터 구조체를 통과시킨 후, 수득된 에멀젼의 크기는 ELS (Electrophoteric Light Scattering, 오츠카 전기사 제품)을 이용하여 측정하여 도 6에 함께 나타내었다. 도 7은 도 5에서 사용한 공극의 크기가 약 100nm인 폴리카보네이트 나노필터의 SEM 사진이다. 사진에서의 scale bar로 공극의 크기를 측정해 보면 지름이 100nm 임을 확인할 수 있다.

실시예 2

대두 포스파타이딜콜린(soybean phosphatidylcholine)을 이용하여 실시예 1과 동일하게 실시하여 리포좀을 수득하였다. 구체적으로, 용기 본체에 제조된 리포좀을 채운 후 혼합배출구(3-way connection)를 이용하여 출구 부분을 막고, 반대편 시린지로 리포좀을 밀어낸다. 이러한 과정을 여러 번 반복하여 나노입자를 수득한 후, 혼합배출부(3-way connection)를 이용하여 출구부분으로 리포좀을 내보낸다. 이 때, 나노필터의 공극 크기는 50nm와 200nm이다.

도 5의 용기를 통해서 얻은 나노 에멀전은 경피제제 용출시험기(Franz cell kit)를 사용하여 사람 피부 내에 리포좀이 투과되는 정도를 관찰하였다. Franz cell kit 에 스킨을 올리고 제조된 리포좀을 경피제제 용출시험기의 도너(donor) 부분에 넣고 32℃에서 6시간 동안 투과시킨 후 피부 표면을 경피제제 용출시험기로부터 분리한 후 인산염 완충액(Phosphate Buffered Solution)으로 세정하였다. Confocal microscopy를 통해 피부를 관찰할 때 리포좀이 피부 표면에 남아 있게 되면 그 형광의 영향으로 인해 투과된 리포좀의 형광이 영향을 받을 수 있기 때문에 표면을 최대한 깨끗이 세정해주어야 한다. 관찰시 방해가 될 수 있는 피부위의 잔류 형광성분을 제거하여 슬라이드 글래스 위에 올린 후 물기를 최대한 제거하여 커버 클래스를 덮고 Confocal microscopy (공초점 현미경) 로 투과도를 관찰한다.

상기 용기로부터 배출된 리포좀의 크기에 따른 피부투과도 측정을 위해 Confocal microscopy (공초점 현미경) 로 관찰하였다. 이러한 공초점 현미경 사진을 도 8a-b에 나타내었다. 도 8a는 공극의 크기가 50nm인 나노필터를 통과한 리포좀을 이용한 결과를 나타낸 것이고, 도 8b는 공극의 크기가 200nm인 나노필터를 이용한 결과를 나타낸 것이다. 도 8a-b를 통해서 확인되는 바와 같이, 공극의 크기가 더 작은 필터를 사용하였을 경우에 피부내 형광물질(칼세인)이 더 많이 관찰되는 것을 확인하였고, 결과적으로 에멀젼의 입자 사이즈가 작을수록 피부투과도가 우수한 것으로 나타났다.

도 9는 미네랄 오일 상에 1mM의 나일 레드(nile red)10 %(v/v)를 첨가하여 수용액상에 분산시킨 후 나노 구조체를 통과시켜 얻은 나노 에멀젼의 형광현미경사진이다. 이때 상기 수용액상은 PVA 1%로 이루어져 있으며, 오일상은 글리세롤: 물 = 75:25의 비율의 용액에 1mM 의 농도로 나일 레드를 미네랄 오일에 녹인다. 이때 도 5의 형태처럼 양쪽 실린지에 한쪽은 오일상을 다른 한쪽은 수용액상(water)을 넣어 실린지를 오고 가게 됨으로써 수용액상에 오일이 분산되도록 제조하고, 오일상과 수용액상의 비율은 1:20 (v/v)이다. 이렇게 o/w상의 나노 에멀젼을 준비한다. 도 9의 결과를 통해서, 도 5와 같은 본 발명의 용기를 통해서 균일한 크기의 나노입자를 갖는 나노에멀젼이 수득됨을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 예로 들어 상세하게 설명하였으나, 이러한 설명은 단순히 본 발명의 예시적인 실시예를 설명 및 개시하는 것이다. 당업자는 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어남이 없이 상기 설명 및 첨부 도면으로부터 다양한 변경, 수정 및 변형예가 가능함을 용이하게 인식할 것이다. 따라서 본 발명의 이러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 이상의 상세한 설명에서는 주로 화장품에 대해서 설명하였으나, 본 발명의 용기는 반드시 화장품에만 사용이 제한되는 것이 아니고 피부에 도포되는 약품 용기 등 나노 에멀젼의 제조가 요구되는 어떠한 분야에도 범용적으로 응용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 구현예의 화장품 용기의 개략단면도,

도 2는 본 발명의 다른 구현예의 화장품 용기의 개략단면도,

도 3은 본 발명의 또 다른 구현예의 화장품 용기의 개략단면도,

도 4는 본 발명의 또 다른 구현예의 화장품 용기의 개략단면도,

도 5는 본 발명의 또 다른 구현예의 화장품 용기의 개략단면도,

도 6은 다양한 크기의 나노필터를 통과한 나노입자의 크기 분포를 나타낸 그래프,

도 7은 100nm 크기의 필터 구조체의 SEM 사진이고,

도 8a는 공극의 크기가 50nm인 나노필터를 통과한 리포좀의 쌍초점 현미경 사진이고, 도 8b는 공극의 크기가 200 nm인 나노필터를 통과한 리포좀의 쌍초점 현미경 사진이다.

도 9는 형광 물질을 함유한 오일상을 수용액 상에 분산시킨 후 나노구조체를 통과시켜 얻은 나노 에멀젼의 형광현미경사진이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

200: 용기 본체 100 : 나노필터 구조체

230: 제 1 용기본체 250 : 제 2 용기본체

300: 배출구(펌프식) 320 : 배출구(분무식)

400: 가압 유니트 300: 혼합배출부(three way connection)

Claims (6)

1. 유체를 수용하는 용기 본체와, 상기 용기 본체의 입구에 장착되어 상기 유체를 외부로 배출시키는 배출구를 갖는 화장품 용기에 있어서, 상기 배출구와 연결되어 유체 중의 입자 크기를 나노입자 크기로 조절하는 나노필터 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
2. 제 1 유체를 수용하는 제 1 용기 본체,

   제 2 유체를 수용하는 제 2 용기 본체,

   상기 용기 본체들 중 하나에 연결되고 유체 중의 입자 크기를 나노입자 크기로 조절하는 나노필터 구조체; 및

   일단은 상기 나노필터 구조체에 연결되고 타단은 나머지 하나의 용기 본체에 연결되어 사용하기 직전에 수중유 또는 유중수 에멀젼으로 혼합하여 배출하는 혼합배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 나노필터 구조체는 상기 용기 본체와 배출구 사이에 배치되거나, 상기 용기 본체 내에 배출구 전단에 설치되거나 또는 상 기 배출구 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 용기.
4. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 나노필터 구조체는 다수의 공극을 포함하는 나노 필터가 다층 적층되고, 각 필터의 공극의 크기가 같거나 상이한 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 배출구는 펌프식, 스프레이식 또는 가압튜브식인 것을 특징으로 하는 용기.
6. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 용기 본체 및 상기 제 2 용기 본체는 시린지 구조인 것을 특징으로 하는 용기.

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