KR20130016575A - 저분자 히알루론산 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저분자 히알루론산의 제조방법에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 불용성 물질인 히알루론산을 알콜 또는 알콜/아세톤 혼합용액에 분산시키고 이용액에 산을 히알루론산의 총중량에 대하여 0.1 내지 25중량%의 산을 첨가하여 일정 시간 동안 침적시켜 반응시켜 제조함으로써 고순도의 저분자 히알루론산을 제조하는 방법에 관한 것이다.
용매에 분산된 상태에서 제조하기 때문에 사용한 용매 및 산의 농도에 따라 원하는 분자의 저분자 히알루론산을 제조할 수 있으며 또한 염산 뿐만 아니라 산의 종류와 관계없이 적은 양의 산으로 제조할 수 있으며 분산된 저분자 히알루론산을 여과-세척하는 것에 의해 순수한 저분자 히알루론산을 제조할 수 있으며 원하는 기능에 따라 분자량을 유지시켜 동물이나 사람의 생체 내에서 용이하게 용해되어 히알루론산의 약리효과를 향상시킬 수 있으며 화장품에 사용하였을 때 보습효과와 ㄷ더불어 주름살 개선효과를 기대할 수 있다.

Description

저분자 히알루론산 제조 방법{A manufacturing method of low molecular weight hyaluronic acid }

본 발명은 저분자 히알루론산의 제조방법에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 냉수 불용성 물질인 히알루론산을 알콜 또는 알콜/아세톤 혼합용액에 분산시키고 이 용액에 산을 소량 첨가하여 일정 시간 동안 침적시켜 반응시켜 저분자 히알루론산의 제조방법에 관한 것이다.

인체의 약 70%는 수분으로 이루어져 있다. 수분은 인체에 필요한 각종 생리활성 물질을 운반해 주는 작용을 하며, 피부가 부드럽고 촉촉한 상태를 유지할 수 있도록 하는 역할을 한다. 피부의 가장 바깥층인 표피의 각질층은 10~20% 정도의 수분을 함유하고 있으며, 수분이 과도하게 증발되는 것을 억제해 줄뿐만 아니라 외부에서 필요 이상의 수분이 체내로 유입되는 것을 막아주는 역할을 한다. 그러나 각질층의 수분이 10% 이하로 되는 경우에는 피부의 생리작용이 저하되어 피부가 본래의 기능을 잃게 되어 거칠어지게 되고 각종 피부 트러블의 원인이 된다. 따라서 피부의 건조를 막기 위한 보습제의 사용은 화장품에서 거의 필수적이다. 화장품에서 요구하는 보습제의 조건으로는 첫째, 적절한 흡습력을 가져야 한다. 둘째, 흡습력이 주의 환경조건의 변화에 의해 영향을 적게 받아야 한다. 셋째, 피부에 대한 친화성이 좋아야 한다. 넷째, 피부와 생체에 대한 안전성이 좋아야 한다. 다섯째, 화장품에서 사용되는 다른 성분들과의 상용성이 우수해야 한다.

보습제로 오래전부터 알려진 것은 글리세린이다. 글리세린은 한 분자 중에 세 개의 수산기를 가지고 있어 수소결합을 통해 물 분자와 친화성이 높다. 그러나 글리세린의 경우 대기중의 상대 습도가 놓은 경우 피부에 수분공급을 더욱 높이게 되지만 대기중의 상대습도가 낮고 사용량이 높은 경우 오히려 피부의 진피층에 함유된 수분을 빼앗아 가기 때문에 오히려 피부를 더욱 건조하게 할 수 있다. 따라서 화장품에 사용되는 보습제들은 대기중의 상대습도, 사용자의 연령, 주변환경 등에 라 광범위 하게 사용될 수 있도록 다양하게 연구되고 있다.

현재 널리 사용되고 있는 보습제로는 글리세린, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜과 같은 폴리올류, 아미노산, 피롤리돈 카르본산염, 젖산염 같은 천연보습인자, 히아루론산염, 콘드로이친 설페이트, 키토산 등의 생체 고분자 물질 등이 있다.

특히, 히알루론산(hyaluronic acid. HA)은 고점도성, 보습성, 생체 적합성 등의 특징을 지닌 수용성 다당류의 생체 고분자 물질로서 콜라젠 및 엘라스틴과 함께 피부 3대 요소 중의 하나이다. 체내에 존재하는 HA는 고분자량의 다낭류로 관절액 주성분이고 조직의 세포외 기질에 널리 분포하며 세포의 분화와 증식에 중요한 역할을 한다. 세포의 활발한 이동과 증식이 보이는 재생 및 재형성(remodeling) 과정에 조직에 풍부하게 존재하는 것은 HA가 초기 조직 치유반응에 관여하는 것을 시사한다. HA의 치료기전에 대해서는 여러 가지 설명이 있고 몇몇 저자들은 실험실 조건에서 HA가 간엽세포(mesen-chymal cell)의 분화를 촉진함으로써 골 모세포 증식을 증가시키는 것으로 보고하기도 했다. HA는 세포간격유지, 세포의 분열과 분화, 이동, 면역 조절 등에 관여하는 것으로 보고된 바 있다. 인체 피부에서의 HA의 양은 노화와 함께 감소되는 것으로 보고되었는데, 피부 탄력 저하 및 수분 함유랑 감소의 집적적인 원인 중 하나로 여겨지고 있다.

HA은 -D-gucuronic acid와 -D-N-acetylglucosamine이 상호베타 결합으로 이뤄진 직쇄상의 긴 고분자 물질로서, 그 원료, 제조법, 정제방법에 따라 0.1 10⁶ - 1010⁶ Da로 매우 다양하다. 수용액상에서 점성, 탄성 및 보습성을 갖으며 이러한 성질은 분자량과 농도에 밀접한 관계가 있다. HA의 분자량 저분자화 방법은 산 염기촉매에 의한 방법, 고온가열, 초음파를 이용한 방법, 효소를 이용한 방법 등이 있으나 가장 작은 분자량 범위가 5,000이상으로 피부투과율이 15%정도에 지나지 않는다. 또한 가수분해 과정에서 갈변이나 부산물이 생성되는 단점이 있다.

따라서 인체 피부에서의 HA의 양은 노화와 함께 감소되는 것으로 보고되어 있으므로 초저분자량(MW 1000이하)의 HA를 제조함으로써 피부의 탄력 저하를 방지하고 및 수분 함유랑을 적당히 유지시켜 줄 뿐만 아니라 세포의 활발한 이동과 증식이 보이는 재생 및 재형성(remodeling) 과정에 조직에 초저분자 히알루론산이 어떤 역할을 하는지 연구할 필요가 있다.

히알루론산의 저분자화에 대한 연구는 수용액중의 산분해에 의한 방법 및 효소에 의한 방법이 보고되어 있다.(일본공개특허 2007-2547, 일본특허 제2587268, 일본 특개평11-124401) 그러나 분자량을 10,000이하로 저분자화하는 경우 갈변하는 문제가 있고 분자구조의 변성에 문제가 있다. 따라서 히알루론산의 저분자화에 있어서 갈변이 없고 고분자량이기 때문에 물에 고농도로 용해시키기 어려운 문제로 대량생산에 어려움이 극복된 대량생산이 가능한 공업적 생산에 적합한 방법이 개발될 필요가 있고 피부에의 침투성을 증가시켜 피부의 탄력을 유지할 뿐만 아니라 초저분자 히알루론산이 피부에 침투하여 어떤한 역할을 하는지 탐구되어야할 것이다.

화장품에서의 보습성은 적절한 흡습력을 가져야하며 피부에 대한 친화성이 좋고 생체에 대한 안전성우 우수해야하며 화장품에서 사용되는 다른 성분과의 상용성이 우수한 소재이어야 한다. 히알루론산은 고점도성, 보습성, 생체적합성 등의 특징을 갖는 수용성 다당류로 분자량에 따라 점성, 탄성, 보습성 등이 달라지고 특히 피부내 침투성은 분자량에 가장 큰 영향을 받는다. 보통 히알루론산은 분자량에 수십만에서 수백만에 이르기 때문에 점도가 높고 피부내 침투성이 낮은 단점이 있어서 세포증식 효과 등 기능성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서 본 발명에서는 히알루론산을 저분자화하는데 있어서 갈변 등 분자구조에 변성이 없고 고분자량이기 때문에 물에 고농도로 용해시키기 어려운 문제로 대량생산에 어려움이 대두되어 산업적 응용이 어렵다는 문제점을 해결하여 대량으로 생산할 수 있는 새로운 기술이 필요하다.

본 발명은 히알루론산을 초저분자량(평균 분자량 10,000이하)으로 분해하여 pH, 열 등에 높은 점도안전성을 갖고 화장품의 다른 성분과 상용성이 우수하며 피부 내 침투성이 우수한 초저분자량의 히알루론산을 제조하는 데 있어서 히알루론산을 에탄올 또는 에탄올/유기용매의 혼합용액에 히알루론산을 용해시키지 않고 분산시킨 상태에서 산을 히알루론산의 총중량에 대하여 0.1 내지 25중량%의 산을 첨가하여 일정 시간 동안 반응시키고 유기용매로 세척하여 산을 모두 제거하여 여과 및 건조함으로써 히알루론산이 변성이 일어나지 않는 고순도의 저분자 히알루론산의 제조할 뿐 아리라 대량생산이 가능한 저분자 히알루론산의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 히알루론산을 초저분자량(평균 분자량 10,000이하)으로 분해하여 pH, 열 등에 높은 점도안전성을 갖고 화장품의 다른 성분과 상용성이 우수하며 피부 내 침투성이 우수한 초저분자량의 히알루론산을 제조하는 데 있어서 히알루론산을 에탄올 또는 에탄올/유기용매의 혼합용액에 히알루론산을 용해시키지 않고 분산시킨 상태에서 산을 히알루론산의 총중량에 대하여 0.1 내지 25중량%의 산을 첨가하여 일정 시간 동안 반응시키고 유기용매로 세척하여 산을 모두 제거하여 여과 및 건조함으로써 히알루론산이 변성이 일어나지 않는 고순도의 저분자 히알루론산의 제조할 뿐 아리라 대량생산이 가능한 저분자 히알루론산의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 저분자 히알루론산의 제조방법에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 수불용성 물질인 히알루론산을 알콜 또는 알콜/아세톤의 혼합용액에 분산시키고 알콜 또는 알콜/아세톤의 혼합용액에 분산된 상태에서 산을 히알루론산의 총중량에 대하여 0.1 내지 25 중량%을 첨가하여 일정 시간 동안 반응시켜 저분자 히알루론산을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 사용된 히알루론산은 균 또는 가금류에서 추출하여 얻은 히알루론산을 사용하였으며 분자량이 1,500,000이상인 초고분자량으로써 시판품을 사용하였다.

본 발명에서 사용할 수 있는 알코올류로는 메틸알코올, 에틸알코올, (이소)프로필알콜, (t-,이소)부틸알코올 등을 사용하는 것이 바람직하나 특히 식품 및 가축용에 사용하는 경우에는 주정(에탄올)을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 또한 알콜 단독 또는 아세톤과 혼합하여 사용할 수 있으나 히알루론산의 분자량을 감안하여 알콜과 아세톤의 비율은 알콜에 대하여 0 내지 100중량%의 아세톤을 혼합하여 반응시키되 반응도중 용매에 반응물이 용해되지 않는 범위내에서 사용하는 것이 바람직하다.

상기에서, 사용되는 산은 무기산 또는 유기산이 사용될 수 있다. 상기 무기산으로는 염산, 황산, 질산 또는 인산 등을 사용할 수 있고, 그 중에서도 염산 또는 인산이 바람직하다. 또한, 유기산으로는 초산, 주석산, 살리실산, 시트르산, 초산, 링고산, 프로피온산, 젓산, 글리세린산, 아스코브산, 아디픽산, 사과산, 술포아민산, 솔비트산 또는 벤조산 등이 사용될 수 있고, 그 중에서도 초산, 젓산, 아스코브산, 시트르산, 사과산을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 무기산 및 유기산 모두를 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 산은 히알루론산에 대하여 0.1 내지 25중량%를 사용하는 것이 바람직하나 특히 히알루론산의 중량에 대하여 10중량%이내로 사용하는 것이 바람직하다.

실시예에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

히알루론산(평균 분자량 150만, 입도 40메쉬) 100g을 주정(95중량%) 400g에 분산시키고 여기에 염산(35%) 0.3중량%을 첨가하여 교반하면서 3시간 60℃에서 반응시켰다. 이를 여과한 후 다시 200g의 주정으로 2회 세척한 후 여과하여 60℃에서 12시간 건조하여 저분자 히알루론산 분말을 얻었다. 이 수용성 히알루론산의 분자량을 측정하기 위하여 평균분자량을 GPC로 분석하였다. 칼럼은 Shodex OHpakSB-801+SB-802+ SB-803(7.5mm ID×300mm L)을 사용하였고 용출액은 0.1M 인산 완충용액을 사용하였으며 유속은 0.8㎖/min으로 조정하여 분석하였을 때 평균 분자량은 4,500이었었다.

실시예 2

실시예 1에서 초산 5%을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 평균분자량은 12,000이었다.

실시예 3

실시예 1에서 분자량 150만인 히알루론산을 사용하고 주정과 아세톤을을 6:4%사용한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다. 저분자 히알루론산의 분자량은 9,300이었다.

실시예 4

실시예 3에서 산을 시트르산을 사용하고 사용량은 히알루론산 중량의 5중량%을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 평균분자량은 26,500이었다.

실시예 5

실시예 1에서 에탄올과 아세톤의 비율을 5:5로하고 사용량은 실시예 1과 동일하게 동일하게 실시하였다. 평균분자량은 17,500이었다.

실시예 6

실시예 1에서 에탄올과 아세톤의 비율을 0:10로하고 사용량은 염산의 양을 5%사용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 동일하게 실시하였다. 평균분자량은 1,200이었다.

Claims (3)

1. 고분자량인 히알루론산을 알콜류/아세톤의 혼합용액에 히알루론산을 용해시키지 않고 분산시킨 상태에서 산을 히알루론산의 총중량에 대하여 0.1 내지 25중량%의 산을 첨가하여 일정 시간 동안 반응시킨 후 알콜(에탄올)용매로 세척하여 산을 모두 제거하여 여과 및 건조함으로써 히알루론산이 변성이 일어나지 않는 고순도의 저분자 히알루론산의 제조방법
   
2. 1항에 있어서, 알코올류로는 메틸알코올, 에틸알코올, (이소)프로필알콜, (t-,이소)부틸알코올 등을 사용하되 알콜 단독 또는 아세톤과 혼합하여 사용할 수 있으나 히알루론산의 분자량을 감안하여 알콜과 아세톤의 비율은 알콜에 대하여 0 내지 100중량%의 아세톤을 혼합하여 반응시키되 반응도중 용매에 반응물이 용해되지 않는 범위내에서 사용하는 것을 특징으로 하는 저분자 히알루론산의 제조방법
   
3. 1항에 있어서, 사용되는 산은 무기산 또는 유기산이 사용할 수 있으며 무기산으로는 염산, 황산, 질산 또는 인산 등을 사용할 수 있고, 유기산으로는 초산, 주석산, 살리실산, 시트르산, 하이드록시초산, 링고산, 프로피온산, 젓산, 글리세린산, 아스코브산, 아디픽산, 사과산, 술포아민산, 솔비트산 또는 벤조산을 사용할 수 있으며 무기산 및 유기산을 혼합하여 사용할 수 있고 산의 사용량은 히알루론산의 총충량에 대하여 0.1 내지 25중량%의 산을 사용하는 것을 특징으로 하는 저분자 히알루론산의 제조방법