KR20160008206A - 단분산 글리코겐 및 파이토글리코겐 나노입자와, 화장품, 약품, 및 식품에 이를 첨가제로 사용하는 방법 - Google Patents

단분산 글리코겐 및 파이토글리코겐 나노입자와, 화장품, 약품, 및 식품에 이를 첨가제로 사용하는 방법 Download PDF

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Abstract

단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는 수성 또는 알코올성 화장품, 약품, 또는 식품 제제에 사용하는데 적합한 다작용성 첨가제이다. 나노입자는 여러 공급원(옥수수와 같은)으로부터 분리될 수 있고, 선택적으로 일정한 범위의 유기 부분(옥테닐 숙신산과 같은)으로 변형된다. 글리코겐/파이토글리코겐의 단분산 및 미립자 성질은, 이러한 재료를 유동학 조절제(요변성 거동의 조절을 포함하는), 유기 및 생물학적 재료의 안정제, 및 자외선 차단제의 광안정제로 유용하게 하는 것으로 생각된다.

Description

단분산 글리코겐 및 파이토글리코겐 나노입자와, 화장품, 약품, 및 식품에 이를 첨가제로 사용하는 방법{MONODISPERSE GLYCOGEN AND PHYTOGLYCOGEN NANOPARTICLES AND USE THEREOF AS ADDITIVES IN COSMETICS, PHARMACEUTICALS, AND FOOD PRODUCTS}
관련 출원에 대한 상호 참조
이 출원은, 2013년 4월 26일 출원된 미국 특허 출원 제 61/816,686호로부터 우선권을 주장하고, 그 내용은 여기 완전히 포함된다.
기술 분야
본 발명은, 글리코겐(glycogen) 및 파이토글리코겐(phytoglycogen)을 첨가제로 사용하는 방법에 관한 것이다.
글리코겐은 동물에서 단기간 에너지 저장 물질이다. 포유동물에서, 글리코겐은 근육과 간 조직에서 생긴다. 이것은, 분자량 106 ~ 108 달톤을 갖는 α-1,6-글루코시딕 결합을 통해 크게 분지된 1,4-글루칸 사슬로 이루어진다. 글리코겐은 동물 조직에 20 ~ 200㎚ 직경을 갖는 밀집한 입자의 형태로 존재한다. 글리코겐은 또한 미생물, 예를 들어, 세균과 효모균에 축적하는 것으로 밝혀진다.
파이토글리코겐은 그 구조와 물리적 특성의 양쪽 면에서 글리코겐과 매우 유사한 다당류이다. 이것은 기원의 그 식물계 공급원을 기초로 글리코겐과 구분된다. 파이토글리코겐의 가장 두드러진 공급원은 특정한 종류의 쌀, 보리, 및 수수뿐만 아니라, 사탕 옥수수의 알갱이이다.
서로 다른 공급원으로부터 글리코겐과 파이토글리코겐을 제조하는 방법이 이 기술분야에 알려져 있다.
살아있는 생물로부터 글리코겐과 파이토글리코겐을 분리하기 위해 여러 가지 방법이 개발되었다.
공지된 방법은, 글리코겐을 축적하는 그 능력 때문에, 동물 조직, 특히 해양 동물, 특히 연체동물로부터의 추출을 포함한다. 예를 들어, 다음을 참조한다: 미국 특허 5,734,045, 5,597,913; 일본 특허 출원 JP 2006304701; Malcolm, J. 일부 새로운 뉴질랜드 식료품의 조성물. Trans Proc R Soc NZ. 1911 44:265~269; Ward JF 등, 연질 껍질의 대합조개{미아 아레나리아(Mya arenaria)}로부터 글리코겐의 추출. Chesapeake Sci. 1966, 7(4):213~214; Wary C. 등, 비공명 조사를 이용하는 정류 상태 자기화 측정에 의한 용액 내 글리코겐의 동적 특성의 1H NMR 분광법 연구. Carbohydr Res. 1998, 306(4):479~91; Matsui M. 등, 굴 글리코겐의 미세한 구조적 특징: 다중 분지 방식. 탄수화물 중합체, 1996, 31(4):227~235; Sullivan MA 등, 글리코겐에 대한 크기 배제 크로마토그래피 분리의 향상. 저널 오브 크로마토그래피 A, 2014. 인쇄 중; 이들의 기재 내용은 참조로 완전히 포함된다.
글리코겐은 포유동물과, 특히 간 또는 근육 조직으로부터, 여러 방법에 따라 또한 추출될 수 있다. 예를 들어, 다음을 참조한다. Popovski S. 등, 쥐의 간 글리코겐에서 β-입자의 α-입자로의 응집 메커니즘. Biochemical Society Transactions (2000)28, Part 5, A336; Sullivan MA 등, 분자 크기 분포를 사용하는 글리코겐에서 알파 및 베타 입자의 성질. Biomacromolecules. 2010년 4월 12일;11(4):1094-100; Wanson JC & Drochmans P., 토끼 골격 근육 글리코겐. 침전-원심분리 방법에 의하여 분리된 글리코겐 베타-입자의 형태학 및 생화학적 연구. J Cell Biol. 1968. 38(1):130-50; Somogyi, M., 인과 질소를 함유하지 않는 글리코겐의 침전과 용해도. J. Biol. Chem. 1934. 104: 245; Geddes R 등, 간 글리코겐의 분자 크기와 모양. Biochem. J. 1977. 163: 201-209; Devos P 등, 알파 미립자 간 글리코겐. 그 합성과 열화의 동역학에 대한 형태적 접근법. Biochem. J. 1983, 209:159-165; Orrell SA & Bueding E. 글리코겐의 추출을 위해 사용된 여러 절차로 얻어진 생성물의 비교. J Biol Chem. 1964, 239:4021-4026; Brojer JT 등, 말 근육 시료에서 프로글리코겐과 마크로글리코겐의 분리에 대한 추출 시간 및 산 농도의 영향. Can J Vet Res. 2002, 66(3):201-6; Bell D G & F G Young. 간 글리코겐의 화학에 관한 관찰. Biochem. J. 1934, 28:882-0; Stetten MR 등, 산성 및 알칼리성 절차에 의해 분리된 글리코겐의 비교. J Biol Chem. 1958, 232(1):475-488; Wary C 등, 비공명 조사를 이용하는 정류 상태 자기화 측정에 의한 용액 내 글리코겐의 동적 특성의 1H NMR 분광법 연구. Carbohydr Res. 1998, 306(4):479-91; Laskov R & E. Margoliash. 쥐 간의 고 분자량 글리코겐의 특성. 1963. Bull. Res. Counc. Isr. 11: 351-362; Haverstick DM & Gold AH. 쥐 간으로부터 다분산성 고 분자량 글리코겐의 분리. Anal Biochem. 1981년 2월; 111(1):137-45; Parker GJ 등, AMP-활성화 단백질 키나아제는 쥐 간의 글리코겐 알파-입자와 결합하지 않는다. Biochem Biophys Res Commun. 2007, 362(4):811-5; Sullivan MA 등, 글리코겐에 대한 크기 배제 크로마토그래피 분리의 향상. 저널 오브 크로마토그래피 A, 2014. 인쇄 중; 그 각각의 기재 내용은 참조로 완전히 포함된다.
파이토글리코겐은 또한 여러 방법에 따라 식물 재료로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 다음을 참조한다. 미국 특허 US 5,895,686과 유럽 특허 EP0860448B1, 및 Wong, KS 등, 쌀의 당질-1 돌연변이의 배유(endosperm)에서 아밀로펙틴과 파이토글리코겐의 구조와 특성. J. Cereal Sci. (2003) 37: 139-149; Fujita N 등, 이소아밀라아제의 안티센스 억제는 아밀로펙틴의 구조와 쌀 배유에서 전분의 물리 화학적 특성을 변화시킨다. Plant Cell Physiol 2003, 44(6):607-618 (이는 쌀의 낱알로부터 파이토글리코겐을 분리하는 공정을 기술한다); Verhoeven, T. 등, 귀리의 새로운 전분 돌연변이의 분리와 특징 규정. Journal of Cereal Science, 2004, 40(1):69-79 (이는 귀리로부터 파이토글리코겐을 분리하는 것을 기술한다); Burton RA 등, 전분 과립 개시와 성장은 이소아밀라아제 활성이 부족한 보리 돌연변이에서 변한다. Plant J. 2002, 31(1):97-112 (이는 보리에서 파이토글리코겐을 분리하는 것을 기술한다); 국제 특허 출원 공개 번호 WO 2013/019977; 미국 특허 6451362; Rolland-Sabate A. 등, 나이세리아 폴리사카레아 아밀로수크라아제(Neisseria polysaccharea amylosucrase)의 작용에 의한 알파-글루칸의 신장 및 불용화. J Cereal Sci. 2004, 40:17-30; Dinges JR 등, 옥수수 당질-1 자리에서 세 돌연변이의 분자 구조 및 이들의 대립 유전자에 특정한 표현형 효과. Plant Physiol. 2001, 125(3):1406-18; Morris DL & CT Morris, 사탕 옥수수의 글리코겐. Science. 1939, 90(2332):238-239; Miao M 등, 서로 다른 당질 옥수수 돌연변이의 배유 수용성 α-글루칸의 구조와 소화률. Food Chem. 2014, 143:156-62; Miao M 등, 당질 옥수수 가용성 전분 및 찰옥수수 전분의 옥테닐 숙신산 에스테르의 구조와 생리화학적 특성. Food Chem. 2014, 151:154-60; Powell PO 등, 당질-1 옥수수 잎과 알갱이로부터 파이토글리코겐의 추출, 분리, 및 특징 규정. Carbohydr Polym. 2014, 101:423-31; Sullivan MA 등, 글리코겐을 위한 크기 배제 크로마토그래피 분리의 향상. 저널 오브 크로마토그래피 A, 2014. 인쇄 중; Scheffler SL 등, 에멀션의 지질 산화 안정성을 향상시키기 위한 파이토글리코겐 옥테닐 숙시네이트, 양쪽 친매성 탄수화물 나노입자, 및 엡실론-폴리리신. J Agric Food Chem. 2010 Jan 13:58(1):660-7; Scheffler SL 등, 파이토글리코겐 옥테닐 숙시네이트의 생체외 소화율과 에멀션화 특성. J Agric Food Chem. 2010 58(8):5140-6; 및 Huang, L. & Yao, Y., 아밀로글루코시다아제를 사용하여 조사된 파이토글루코겐 나노입자의 미립자 구조. Carbohydr Polymers, 2011, 83:1165-1171 (이는 설탕 옥수수에서 파이토글리코겐을 분리하는 공정을 기술한다); 이들의 모든 기재 내용은 참조로 완전히 포함된다.
글리코겐은, 예를 들어, 그 기재 내용이 참조로 완전히 포함되어 있는, 국제 특허 출원 WO/1997/021828; 미국 특허 6,146,857; 및 Northcote D., 효모균 글리코겐의 분자 구조와 모양. Biochem J. 1953, 53(3): 348-352에 기술되는 여러 방법에 따라 효모균으로부터 또한 얻어질 수 있다.
글리코겐은, 예를 들어, 그 기재 내용이 본 명세서에 참조로 완전히 포함되어 있는, Levine S. 등, 장내 세균의 글리코겐. J. Bacteriol. 1953, 66(6): 664-670; Sigal N. 등, 대장균의 야생형 및 우리딘 디포스페이트 글루코오스 파이로포스포릴라제-음성 균주에 의한 글리코겐 축적. Arch Biochem Biophys. 1964, 108:440-451; Chargaff E. & H. Moore, 세균 글리코겐 상에서: 매우 입자 중량이 큰 폴리글루코산의 조류 결핵균으로부터의 분리. J. Biol. Chem. 1944, 155:493-501; Yoo SH 등, 야생형으로부터 분리되고 가지 형성 효소가 부족한 돌연변이로부터 분리된 시아노 세균 글리코겐의 특징 규정. Carbohydr Res. 2002, 337(21-23):2195-203; Schneegurt MA 등, 시아노박테리윰, 시아노테세 종 균주인 ATCC 51142의 탄수화물 과립의 조성물. Arch Microbiol. 1997, 167(2-3):89-98; 및 Schneegurt MA 등, 시아노박테리윰, 시아노테세 종 균주인 ATCC 51142에서 탄수화물 과립 형태 및 이질소 고정의 진동 거동. Bacteriol. 1994, 176(6):1586-1597에 기술되는 여러 방법에 따라 세균으로부터 또한 얻어질 수 있다.
글리코겐과 파이토글리코겐은 또한 생합성 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 미국 특허 7,670,812는 효소 혼합물을 저 분자량의 덱스트린에 노출하여 글리코겐과 같은 다당류의 생합성 제조를 위한 방법을 기술한다.
글리코겐과 파이토글리코겐은 또한 상업용 공급원으로부터 얻어질 수 있다. 예를 들어, 옥수수로부터 유도된 파이토글리코겐은 IKEDA CORPORATION(일본)과 KEWPIE CORPORATION(일본)에 의해 상업적으로 판매되고; 효소 합성된 글리코겐은 Ezaki Glico Co.에 의해 BIOGLYCOGEN이라는 명칭으로 상업적으로 판매되며; LABORATOIRES SEROBIOLOGIQUES S.A.(프랑스)는 DERMOSACCHARIDES® GY라는 명칭으로 해양 공급원으로부터 유도된 글리코겐을 판매한다. 글리코겐은 또한 핵산의 침전을 위한 공침제로 판매되고, 로슈, 시그마-알드리치, 세르바 일렉트로포리시스 게엠베하, 및 라이프 테크놀러지스와 같은 많은 회사에 의해 상업적으로 공급을 받는다.
글리코겐, 파이토글리코겐, 및 관련 글리코겐과 유사한 재료의 출원이 제안되었다.
미국 특허 6,451,362는, 사탕 옥수수로부터 유도된 파이토글리코겐을, 시리얼 플레이크가 눅눅해지는 것을 늦춰주고 바삭바삭함을 오래가게 하는, 바로 먹을 수 있는 시리얼용 코팅층으로 사용하는 방법을 기술한다. 국제 특허 출원 WO/2011/062999A2는, 화학적으로 변형된 파이토글리코겐을, 식품 용도를 위한 에멀션화 보조물로 사용하는 방법을 기술한다. 미국 특허 출원 공개 번호 2011/0269849A1은, 식품 용도에서 지질의 산화 안정성을 향상시키기 위해 화학적으로 변형된 파이토글리코겐을 사용하는 방법을 기술한다. 일본 특허 출원 JP1999000044901은, 모발에 향상된 빗질 특성과 윤기나는 외관을 제공하는 모발 제제용 첨가제로 파이토글리코겐을 사용하는 방법을 제안한다. 미국 특허 6,224,889는, 냉기의 영향으로부터 인간의 피부를 보호하는데 적합한 여러 성분 중 하나로서 글리코겐을 포함하는 피부 관리 화장품 조성물을 제공한다. 미국 특허 출원 공개 번호 2010/0273736은, 피부 연화/매끄럽게 하는 효과를 위한 활성 성분으로 글리코겐을 함유하는 화장품 제제를 제공하고, 미국 특허 5,093,109는, 화장품 제제에서 이러한 목적을 위해 사용될 수 있는 노화방지제(anti-aging agent)로서 글리코겐을 설명한다. 일본 특허 출원 JP-A-62-178 505는, 화장품 제제에서 연화제(emollient)와 수화제(hydrating agent)로 글리코겐을 사용하는 방법을 기술한다. 미국 특허 출원 공개 번호 2004-0052749는, 재활성화 효과(revitalizing effect)를 갖고 UV 차단을 제공하는 것으로 주장되는 크레아타닌(creatinine) 또는 크레아타닌 유도체, 글리코겐 및 인지질을 포함하는 피부용 수성 젤을 기술한다.
미국 특허 4,803,075는, 주입 가능한 임플란트 생체 재료의 삽입성(intrudability)을 향상시키는 생체 적합성 유체 윤활제로서 글리코겐(말토오스와 함께)을 기술한다.
석유계 화학물질을 대체하기 위해 식품, 개인 위생 용품, 페인트, 코팅 및 이와 다른 산업용 제품에 천연, 비독성, 및 생분해성 물질을 통합할 필요성이 커지고 있다. 특히 다작용성 첨가제는 성분의 개수를 줄이는 것이 제제와 공정을 더 용이하게 하고 제제화 비용을 낮추기 때문에 수요가 크다. 또한, 개인 위생 용품 산업에서, 농축된 액체 형태로 제공될 수 있는 성분이 매우 바람직한데, 이는, 제제화 공정을 단순화하고 자동 디스펜서 및 미터링 펌프에 의해 용이한 취급을 가능하게 하기 때문이다.
일 실시예에서, 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자의 조성물을 제제에 첨가하는 단계를 포함하는, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법이 기술된다.
일 실시예에서, 제제는 요변성(thixotropic)이고 유동학적 거동의 변화는 재건 시간의 증가를 포함한다. 일 실시예에서, 유동학적 거동의 변화는 요변성 거동을 제공하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 제제는 적어도 하나의 소 분자, 중합체, 생체 중합체, 콜로이드 입자 또는 오일의 분산액 또는 용액이다.
일 실시예에서, 제제는 수성 제제이다.
일 실시예에서, 제제는 알코올성 제제이다. 일 실시예에서, 알코올은 에틸 알코올, 프로필 알코올, 이소프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에톡시디글리콜, 글리세롤, 또는 그 조합이다.
일 실시예에서, 조성물은 동적 광 산란에 의해 측정되는 약 0.3 미만의 다분산성 지수를 갖는다.
일 실시예에서, 조성물의 건조 중량을 기준으로 적어도 80%는 약 30㎚ 내지 약 150㎚의 평균 입자 직경을 갖는 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자이다.
일 실시예에서, 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는 화학적으로 변형된다. 일 실시예에서, 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는, 카르보닐기, 아민기, 티올기, 카르복시기, 또는 하이드로카빌과 그 하이드록실기들 중 적어도 하나의 화학 작용화(chemical functionalization)에 의해 변형된다. 일 실시예에서, 하이드로카빌기는 알킬, 비닐 또는 알릴기이다. 일 실시예에서, 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는 옥테닐 숙신산으로 변형된다.
일 실시예에서, 조성물은 천연 검을 포함한다.
일 실시예에서, 조성물은, 식품, 화장품, 개인 위생 용품(personal care product), 기능 식품(nutraceutical), 약품(pharmaceutical), 로션, 젤, 페인트, 코팅, 잉크, 윤활제(lubricant), 부형제(excipient), 표면 막, 안정제, 또는 드릴링 머드(drilling mud)이다.
일 실시예에서, 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자를 포함하는 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제가 기술된다.
일 실시예에서, 첨가제는 동적 광 산란에 의해 측정되는 약 0.3 미만의 다분산성 지수를 갖는다. 일 실시예에서, 첨가제는 동적 광 산란에 의해 측정되는 약 0.2 미만의 다분산성 지수를 갖는다. 일 실시예에서, 첨가제는 동적 광 산란에 의해 측정되는 약 0.1 미만의 다분산성 지수를 갖는다.
일 실시예에서, 첨가제의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 90%는 약 30㎚ 내지 약 150㎚의 평균 입자 직경을 갖는 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자이다.
일 실시예에서, 첨가제의 건조 중량을 기준으로 약 90%는 약 30㎚ 내지 약 150㎚의 평균 입자 직경을 갖는 파이토글리코겐 나노입자이다.
일 실시예에서, 첨가제의 건조 중량을 기준으로 약 90%는 약 60㎚ 내지 약 110㎚의 평균 입자 직경을 갖는 나노입자이다.
일 실시예에서, 첨가제의 건조 중량을 기준으로 약 90%는 약 20㎚ 내지 약 60㎚의 평균 직경을 갖는 글리코겐 나노입자이다.
일 실시예에서, 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는 화학적으로 변형된다. 일 실시예에서, 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는, 카르보닐기, 아민기, 티올기, 카르복시기, 또는 하이드로카빌과 그 하이드록실기들 중 적어도 하나의 화학 작용화에 의해 변형된다. 일 실시예에서, 하이드로카빌기는 알킬, 비닐 또는 알릴기이다. 일 실시예에서, 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는 옥테닐 숙신산으로 변형된다.
일 실시예에서, 다작용성 첨가제는 분말의 형태로 있다.
일 실시예에서, 다작용성 첨가제는 액체의 형태로 있다.
일 실시예에서, 다작용성 첨가제는 젤의 형태로 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 다작용성 첨가제와 수성 또는 알코올성 제제를 포함하는 조성물이 기술된다.
일 실시예에서, 수성 또는 알코올성 제제는 적어도 하나의 소 분자, 중합체, 생체 중합체, 콜로이드 입자 또는 오일의 용액 또는 분산액이다.
일 실시예에서, 조성물은 수성 제제이다.
일 실시예에서, 조성물은 알코올성 제제이다. 일 실시예에서, 알코올은 에틸 알코올, 프로필 알코올, 이소프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에톡시디글리콜, 글리세롤, 또는 그 조합이다.
일 실시예에서, 다작용성 첨가제는 조성물 중 약 5 내지 약 25% w/w 를 포함한다.
일 실시예에서, 조성물은 다작용성 첨가제를 함유하지 않는 동일 조성물과 비교해서 요변성 거동을 갖는다.
일 실시예에서, 조성물은 요변성이고 다작용성 첨가제를 함유하지 않는 동일 조성물과 비교해서 증가된 재건 시간을 갖는다.
일 실시예에서, 조성물은 천연 검을 포함한다.
일 실시예에서, 조성물은, 식품, 화장품, 개인 위생 용품, 기능 식품, 약품, 로션, 젤, 페인트, 코팅, 잉크, 윤활제, 부형제, 표면 막, 안정제, 또는 드릴링 머드이다.
일 실시예에서, 조성물은 다작용성 첨가제를 함유하지 않는 동일 조성물과 비교해서 향상된 용해성과 안정성을 갖는다.
일 실시예에서, 조성물은 분무식 개인 위생 용품(spray on personal care product)이다.
일 실시예에서, 분무식 개인 위생 용품은, 분무식 화장품, 분무식 자외선 차단제(sunscreen), 헤어스프레이, 분무식 탈취제, 분무식 발한 억제제(antiperspirant), 분무식 애프터셰이브 또는 분무식 손 세정제(hand sanitizer)이다.
제제에 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자를 첨가하는 단계를 포함하는 수성 또는 알코올성 제제를 안정화하는 방법이 또한 기술된다.
제제에 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자를 첨가하는 단계를 포함하는 수성 또는 알코올성 제제에 요변성 거동을 제공하는 방법이 또한 기술된다.
제제에 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자를 첨가하는 단계를 포함하는 요변성 수성 또는 알코올성 제제에서 재건 시간을 증가시키는 방법이 또한 기술된다.
제제에 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자를 첨가하는 단계를 포함하는 수성 또는 알코올성 제제에서 유기 화합물의 광안정성을 증가시키는 방법이 또한 기술된다.
생체 활성제를 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자의 조성물과 혼합하는 단계를 포함하는 생체 활성제의 생체 활성을 보호하는 방법이 또한 기술된다.
도 1은, 서로 다른 농도에서 수중(in water) 단분산 파이토글리코겐 나노입자의 점도를 나타내는 도면.
도 2는, 수중 단분산 파이토글리코겐 나노입자의 분산액의 점도에 대한 전단 속도 의존성을 나타내는 도면.
도 3은, 19%(w/w)에서 단분산 파이토글리코겐 나노입자의 분산액의 유동 거동이 전단 속도에 관계 없음을 나타내는 도면.
도 4는, 0.5% 단분산 파이토글리코겐을 함유하고 함유하지 않는 0.5%(w/w) 곤약 검 용액의 피크 유지 유동 시험을 나타내는 도면.
도 5a는, 본 발명의 다작용성 첨가제를 함유하지 않고 0.5% 곤약 검을 함유하는 조성물의 단계식 유동 루프에서의 점도 값을 나타내는 도면.
도 5b는, 0.5% 파이토글리코겐을 함유하고 0.5% 곤약 검을 함유하는 조성물의 단계식 유동 루프에서의 점도 값을 나타내는 도면.
도 6은, 본 발명의 다작용성 첨가제를 함유하지 않고(정사각형), 본 발명의 다작용성 첨가제를 함유하는(원) 크림 베이스에 대한 순환의 첫 번째 부분에서 온도가 증가하고 순환의 두 번째 부분에서 온도가 감소하는, 0 내지 50℃의 온도 스윕 순환(temperature sweep cycle)에서 점도 값을 비교하는 도면.
도 7은, 아미노신나메이트(다이아몬드)와 파이토글리코겐-에틸-4-아미노신나메이트 컨쥬게이트(정사각형)의 광안정성을 나타내는 도면.
도 8은, 건조된 단분산 파이토글리코겐 나노입자 조성물, 글리세롤, PEG 400, 및 히알루론산의 상대적인 물 보유를 보여주는 도면.
도 9는, 단분산 파이토글리코겐 나노입자의 분산액의 점도 값은 이온 강도에 대해 큰 의존성을 나타내지 않음을 보여주는 도면.
도 10은, 폴리(락틱-코-글리콜산)(PLGA)과 비교해서 Hep2(암 간 세포) 상에서 단분산 글리코겐 나노입자(nps)의 죽은 세포에 의해 측정된 세포 독성을 나타내는 도면.
도 11은, 폴리(락틱-코-글리콜산)(PLGA)과 비교해서 Hep2(암 간 세포) 상에서 단분산 글리코겐 나노입자(nps)의 LDH(락테이트 탈수소효소)의 방출에 의해 측정된 세포 독성을 나타내는 도면.
일 실시예에서, 글리코겐과 파이토글리코겐을 포함하는 수성 또는 알코올성 제제에 대한 다작용성 첨가제가 기술되어 있다. 일 실시예에서, 다작용성 첨가제는 글리코겐 또는 파이토글리코겐의 단분산 나노입자이다.
본 출원에서 글리코겐과 파이토글리코겐은 천연 공급원과 합성 글리코겐과 파이토글리코겐으로부터 유도된 글리코겐과 파이토글리코겐 모두를 포함한다.
글리코겐과 파이토글리코겐은 11~12의 평균 사슬 길이를 갖는 α-D 글루코오스 사슬의 분자로서, 1→4 결합을 갖고 분지점은 1→6에서 생기며 약 6% 내지 약 13%의 분지화도(branching degree)를 갖는다.
본 발명의 수성 제제는, 특히, 에멀션과 현탁액(suspension)을 포함하는 분산액과, 소 분자, 중합체, 생체 중합체, 콜로이드 입자, 및 오일 중 하나 이상의 용액을 포함한다.
본 발명의 알코올성 제제는, 특히, 에멀션과 현탁액을 포함하는 분산액과, 하나 이상의 알코올에서 소 분자, 중합체, 생체 중합체, 콜로이드 입자, 및 오일 중 하나 이상의 용액을 포함한다. 일 실시예에서, 알코올은 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 알코올은 에틸 알코올, 프로필 알코올, 이소프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에톡시디글리콜, 글리세롤, 및 그 혼합물로부터 선택된다.
일 실시예에서, 본 명세서에 기술된 신규 방법에 사용된 글리코겐과 파이토글리코겐은 공지된 임의의 방법을 사용하여 얻어지거나 또는 상업용 공급원으로부터 얻어질 수 있지만, 상술된 방법의 수득율과 상업용 제품은, 글리코겐 또는 파이토글리코겐 입자 모두를 포함하고, 뿐만 아니라 다른 제품 및 글리코겐 또는 파이토글리코겐의 열화(degradation) 제품을 포함하며, 특히 글리코겐과 파이토글리코겐의 단분산 조성물의 유동학적 특성을 나타내지 않는 매우 다분산성인 제품이다. 아래 상세하게 기술된 바와 같이, 본 발명자는 글리코겐과 파이토글리코겐 나노입자의 단분산 조성물을 생성하는 방법을 개발하였다. 본 발명자의 조성물의 단분산 및 미립자 성질은 다작용성 첨가제로 사용하는데 매우 적합하게 하는 특성과 연관되어 있다.
따라서, 바람직한 실시예에서, 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자의 단분산 조성물이 사용된다.
일 실시예에서, 본 명세서에 기술된 다작용성 첨가제는 약 25% w/w 이하, 약 5 내지 약 25% w/w, 약 5 내지 약 20% w/w, 약 5 내지 약 15% w/w, 약 5 내지 약 10% w/w, 약 10 내지 약 25% w/w, 약 10 내지 약 20% w/w, 약 10 내지 약 15% w/w의 농도로 제제에 적절하게 사용될 수 있다. 높은 점도가 바람직한 용도에서, 다작용성 첨가제는 약 25% w/w 이상의 농도로 제제에 사용될 수 있다. 젤 또는 반고체가 바람직한 용도에서는, 약 35% w/w 이하의 농도가 사용될 수 있다.
다작용성 글리코겐 또는 파이토글리코겐 첨가제는 비독성으로, 알려진 알레르기 항원성(allergenicity)을 갖지 않고, 인체의 글리코겐 분해 효소(glycogenolytic enzyme)(예를 들어, 아밀라제와 포스포릴라제)에 의해 열화될 수 있다. 효소에 의한 열화의 생성물은 글루코오스의 비독성, 중성 분자이다.
다작용성 첨가제는 에멀션, 계면활성제, 증점제(thickener), 보존제, 및 물리적이고 화학적인 자외선 차단 활성 성분과 같은 대부분의 개인 위생 용품 제제 성분과 융화성이 있다.
아래 상세하게 기술된 바와 같이, 다작용성 첨가제는 광안정성이고, 넓은 범위의 pH, 전해질, 예를 들어, 염 농도에 대해서 또한 안정하다.
본 발명의 소유권자에게 양도되고 그 기재 내용이 참조로 완전히 포함되어 있는 미국 특허 출원 공개 번호 미국 20100272639 A1은 세균(bacteria)과 조개류 바이오매스(shell fish biomass)로부터 글리코겐을 분리하는 공정을 제공한다. 개시된 공정은, 일반적으로, 프렌치 프레싱(French pressing) 또는 화학 처리에 의한 세포 분해; 원심분리에 의한 불용성 세포 성분의 분리; 효소 처리에 이어서 미정제 다당류와 리포다당류(lypopolysaccharide)(LPS)를 함유하는 추출물을 생성하는 투석 또는, 대안적으로, 페놀-물 추출에 의해 세포 용해물(cell lyzate)로부터 단백질과 핵산을 제거하는 것; 약산 가수분해에 의하거나 또는 불용성 LPS 생성물의 침전을 일으키는 다가 양이온의 염을 이용한 처리에 의한 LPS의 제거; 한외여과(ultrafiltration) 및/또는 크기 배제 크로마토그래피에 의한 글리코겐이 풍부한 분율(fraction)의 정제; 적절한 유기 용매 또는 한외여과 또는 초원심분리(ultracentrifugation)에 의해 얻어질 수 있는 농축 글리코겐 용액을 이용한 글리코겐의 침전; 및 글리코겐의 분말을 생성하기 위한 동결 건조의 단계들을 포함한다. 세균 바이오매스(bacterial biomass)로부터 분리된 글리코겐은 MWt 5.3 ~ 12.7 × 106 Da을 특징으로 했고, 직경 35 ~ 40㎚ 입자 크기를 가졌으며, 단분산성이었다.
파이토글리코겐의 단분산 조성물을 생성하는 방법은, 이와 함께 동시에 출원되었고 그 기재 내용이 참조로 완전히 포함되어 있는 "파이토글리코겐 나노입자와 이를 제조하는 방법"이라는 명칭의 국제 특허 출원에 개시되어 있다. 일 실시예에서, 단분산 파이토글리코겐 나노입자를 생성하는 기술된 방법은, a. 분해된 파이토글리코겐 함유 식물 재료를 약 0 내지 약 50℃의 온도에서 물에 잠그는 단계; b. 수성 추출물을 얻기 위해 단계(a.)의 생성물을 고체-액체 분리를 거치도록 하는 단계; c. 약 0.05㎛ 내지 약 0.15㎛의 최대 평균 공극 크기(pore size)를 갖는 미량여과 재료(microfiltration material)를 통해 단계(b.)의 수성 추출물을 통과시키는 단계; 및 d. 단계(c.)의 여과액(filtrate)을 한외여과를 거치게 하여 약 300 kDa 미만, 일 실시예에서는, 약 500 kDa 미만의 분자량을 갖는 불순물을 제거하여, 단분산 파이토글리코겐 나노입자를 포함하는 수성 조성물을 얻는 단계를 포함한다. 방법의 일 실시예에서, 파이토글리코겐 함유 식물 재료는, 옥수수, 쌀, 보리, 수수 또는 그 혼합물로부터 선택된 곡물이다. 일 실시예에서, 단계(c.)는 (c.1) 약 10㎛ 내지 약 40㎛의 최대 평균 공극 크기를 갖는 제 1 미량여과 재료, (c.2) 약 0.5㎛ 내지 약 2.0㎛의 최대 평균 공극 크기를 갖는 제 2 미량여과 재료, (c.3) 약 0.05㎛ 내지 약 0.15㎛의 최대 평균 공극 크기를 갖는 제 3 미량여과 재료를 통해 단계(b.)의 수성 추출물을 통과시키는 단계를 포함한다. 방법은, (e.) 단분산 파이토글리코겐 나노입자를 포함하는 수성 조성물을, 아밀로수크로오스, 글리코실전달효소(glycosyltransferase), 가지형성 효소(branching enzyme) 또는 그 임의의 조합을 사용하는 효소 처리를 거치게 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 파이토글리코겐 재료를 열화시키는 화학, 효소 또는 열 처리의 사용을 피한다. 수성 제제는 추가로 건조될 수 있다.
나노입자 조성물의 다분산성 지수(PDI)는 동적 광 산란(DLS) 기술에 의해 결정될 수 있고, 이 실시예에서, PDI는 평균 직경에 대한 표준 편차의 비의 제곱으로 결정된다 {PDI = (σ/d)2}. PDI는 중합체의 분자량의 분포를 통해서도 표현될 수 있고, 이 실시예에서는, Mw 대 Mn의 비로 정의되고, 여기서, Mw는 중량 평균 몰 질량이고, Mn은 수 평균 몰 질량이다 (이후, 이 PDI 측정은 PDI*로 불린다). 첫 번째 경우에 단분산 재료는 제로(0.0)의 PDI를 가질 것이고, 두 번째 경우에 PDI*는 1.0일 것이다.
일 실시예에서, 다작용성 첨가제는, 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자의 조성물을 포함하거나, 조성물로 필수 구성되거나, 또는 조성물로 이루어진다. 일 실시예에서, 다작용성 첨가제는, 동적 광 산란에 의해 측정되는 약 0.3 미만, 약 0.2 미만, 약 0.15 미만, 약 0.10 미만, 또는 약 0.05 미만의 PDI를 갖는 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자의 조성물을 포함하거나, 조성물로 필수 구성되거나, 또는 조성물로 이루어진다. 일 실시예에서, 다작용성 첨가제는, SEC MALS에 의해 측정되는 약 1.3 미만, 약 1.2 미만, 약 1.15 미만, 약 1.10 미만, 또는 1.05 미만의 PDI*를 갖는 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자의 조성물을 포함하거나, 조성물로 필수 구성되거나, 또는 조성물로 이루어진다.
일 실시예에서, 다작용성 첨가제는, 약 30㎚ 내지 약 150㎚의 평균 입자 직경을 갖는 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자의 조성물을 포함하거나, 조성물로 필수 구성되거나, 또는 조성물로 이루어진다. 일 실시예에서, 다작용성 첨가제는, 약 60㎚ 내지 약 110㎚의 평균 입자 직경을 갖는 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자의 조성물을 포함하거나, 조성물로 필수 구성되거나, 또는 조성물로 이루어진다.
그 기원(origin) 때문에, 단분산 파이토글리코겐 나노입자는 천연, 비건(vegan), 및 유기 제제에 사용하기 적합하다.
예 1에 상세하게 기술되고 "파이토글리코겐 나노입자와 이를 제조하는 방법"이라는 명칭의 국제 특허 출원(이와 동시에 출원되는)에서 교시되는 바와 같이 파이토글리코겐 나노입자를 제조하는 방법은 식품 등급의 조건 하에서 제조할 수 있다.
일 실시예에서, 글리코겐 또는 파이토글리코겐은 변형된다. 작용화는 나노입자의 표면, 또는 입자의 표면과 내부 모두에서 실행될 수 있지만, 단일 분지 동종중합체(branched homopolymer)로서 글리코겐 또는 파이토글리코겐의 구조가 유지된다. 일 실시예에서, 작용화는 나노입자의 표면에서 실행된다.
다작용 글리코겐 또는 파이토글리코겐 첨가제가 식품 또는 개인 위생 용품 용도에서 사용될 것이면, 화학적인 변형은 인간의 피부 접촉시 비자극적이고/이거나 식품 성분으로 소비시 안전해야만 한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 글리코겐의 화학적 특징을 그 친수성이고, 약간 음전하를 띤 본래 상태에서 양 및/또는 음 전하 상태, 또는 부분적으로 또는 매우 소수성 상태로 변화시키는 것이 유리하다. 다당류의 화학적인 가공은 이 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 예를 들어, J. F. Robyt, 탄수화물 화학의 기본, 스프링거(Springer), 1998; 및 M. Smith, and J. March's 고급 유기 화학: 반응, 메커니즘, 및 구조 고급 유기 화학, 윌리(Wiley), 2007을 참조한다.
나노입자는 직접적으로 또는 간접적으로 작용화될 수 있고, 이 경우 하나 이상의 중간 링커(linker) 또는 스페이서(spacer)가 사용될 수 있다. 나노입자는 둘 이상, 셋 이상, 또는 넷 이상의 작용화 단계를 포함하는 하나 이상의 작용화 단계를 거칠 수 있다.
여러 유도체는 글리코겐의 하이드록실기의 화학 작용화에 의해 생성될 수 있다. 이러한 작용기는, 친핵성 및 친전자성 기와, 산성 및 염기성 기, 예를 들어, 카르보닐기, 아민기, 티올기, 카르복시기, 및 하이드로카빌기(알킬, 비닐, 및 알릴기와 같은)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 아미노기는 일차, 이차, 삼차, 또는 사차 아미노기일 수 있다.
일 실시예에서, 다작용성 글리코겐 또는 파이토글리코겐 첨가제는 그 소수성을 증가시키기 위해 숙신산의 여러 유도체를 사용하여 변형된다. 일 실시예에서, 글리코겐은 옥테닐 숙신산(OSA)을 사용하여 변형되어, 0.1 내지 0.4의 치환도로, 부분적으로 소수성인 작용성을 갖는 글리코겐을 생성한다.
작용화 나노입자는, 생체 분자, 소 분자, 치료제, 마이크로- 및 나노입자, 약학적으로 활성인 부분, 거대 분자, 진단 라벨, 킬레이트제, 분산제, 전하 조절제, 점도 조절제, 계면활성제, 응고제(coagulation agent), 및 응집제(flocculant), 뿐만 아니라 이러한 화학 화합물의 여러 조합과 같이, 여러 용도에 중요한 여러 바람직한 분자와 추가 결합될 수 있다.
다당류 작용화 또는 유도체화를 위해 공지된 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 가지 접근법은, C-2, C-3, C-4 및/또는 C-6 위치에서 글루코오스 하이드록실기의 선택적 산화에 의한, 카르보닐기의 도입이다. 과옥소산염(periodate)(예를 들어, 과옥소산 나트륨), 브롬, 디메틸 설폭사이드/아세틱 무수물(DMSO/Ac2O)[예를 들어, 미국 특허 번호 제 4,683,298호], 데스-마틴 퍼아이오디난(Dess-Martin periodinane) 등과 같은, 사용될 수 있는 넓은 범위의 산화제가 있다.
카르보닐기로 작용화될 때 본 명세서에 기술된 나노입자는 일차 또는 이차 아민기를 갖는 화합물과 용이하게 반응성이 있다. 이는, 환원제{예를 들어, 붕소수화 나트륨(sodium borohydrate)}를 이용하여 아민으로 추가 환원될 수 있는 이민 형성을 일으킨다. 그래서, 환원 단계는 이민 중간체보다 더 안정한 아미노-생성물을 제공하고, 또한 하이드록실기의 반응하지 않은 카르보닐을 변환한다. 카르보닐의 제거는 비-표적 분자(예를 들어, 플라스마 단백질)와 유도체화 나노입자의 비-특이성 상호작용의 가능성을 크게 줄인다.
카르보닐 화합물과 아미노 화합물의 반응 및 환원 단계는 하나의 용기(동일한 반응 혼합물에 투입된 적절한 환원제를 갖는)에서 동시에 수행될 수 있다. 이 반응은 직접 환원 아미노화(amination)로 알려져 있다. 여기에서, 카르보닐기, 예를 들어, 시아노붕소수화 나트륨(sodium cyanoborohydrate) 존재 하에 선택적으로 이민을 환원시키는 임의의 환원제가 사용될 수 있다.
카르보닐-작용화 나노입자로부터 아미노-작용화 나노입자를 제조하기 위해, 임의의 암모늄염 또는 일차 또는 이차 아민 함유 화합물, 예를 들어, 아세트산 암모늄, 염화 암모늄, 히드라진(hydrazine), 에틸렌디아민, 또는 헥산디아민이 사용될 수 있다. 이 반응은 물 또는 수성 극성 유기 용매, 예를 들어, 에틸 알코올, DMSO, 또는 디메틸포름아미드에서 수행될 수 있다.
본 명세서에 기술된 나노입자의 환원성 아미노화는 다음의 두 단계 공정을 사용하여 또한 이루어질 수 있다. 첫 번째 단계는, 알릴화(allylation), 즉, 환원제, 예를 들어, 붕소수화 나트륨의 존재 하에 알릴 할로겐과의 반응에 의해 하이드록실기를 알릴기로 변환시키는 것이다. 두 번째 단계에서, 알릴기는 2작용 아미노티올 화합물, 예를 들어, 아미노에탄티올과 반응한다.
아미노-작용화 나노입자는 추가 변형될 수 있다. 예를 들어, 아미노기는 카르보닐 화합물(알데히드와 케톤), 카르복시산과 그 유도체(예를 들어, 염화 아실, 에스테르), 숙신이미딜 에스테르, 이소티오시아네이트, 염화 설포닐 등에 반응성이 있다.
특정 실시예에서, 본 명세서에 기술된 나노입자는 시안화(cyanylation) 공정을 사용하여 작용화된다. 이 공정은 다당류 하이드록실(hydroxyls) 상에 이미도카보네이트와 시아네이트 에스테르의 형성을 일어나게 한다. 이러한 기는 매우 온화한 조건 하에 일차 아민과 용이하게 반응하여, 공유 결합을 형성한다. 브롬화 시안(cyanogen bromide), 및 바람직하게는 1-시아노-4-디에틸아미노-피리디늄(CDAP)과 같은 시안화제(cyanylation agent)가 나노입자의 작용화를 위해 사용될 수 있다.
작용화 나노입자는, 카르보닐 또는 아미노기에 결합할 수 있는 작용기를 갖고 있는 화학 화합물에 직접 부착될 수 있다. 그러나, 어떤 용도에 대해서는, 예를 들어, 중합체 스페이서 또는 링커를 포함하는 스페이서 또는 링커를 통해 화학 화합물을 부착하는 것이 중요할 수 있다. 이러한 것은, 아미노, 카르보닐, 설프하이드릴(sulfhydryl), 숙시미딜(succimidyl), 말레이미딜(maleimidyl), 및 이소시아네이트를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 작용기를 갖는 호모- 또는 헤테로-2작용성 링커, 예를 들어, 디아미노헥산, 에틸렌 글리코비스(설포숙시미딜숙시네이트)(설포-EGS), 디설포숙시미딜 타르타레이트(설포-DST), 디티오비스(설포숙시미딜프로피오네이트)(DTSSP), 아미노에탄티올 등일 수 있다.
특정 실시예에서, 본 명세서에 기술된 나노입자의 소 분자 조절제는, 촉매로 유용할 수 있고 금속-유기 착물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 것일 수 있다.
특정 실시예에서, 나노입자를 위한 조절제로 사용된 약학적으로 유용한 부분은, 소수성 조절제, 약물 동력학 조절제(pharmacokinetic modifier), 생물학적으로 활성인 조절제, 및 검출 가능 조절제를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
특정 실시예에서, 나노입자는, 광 흡수, 광 방출, 형광, 발광, 라만 산란, 형광 공명 에너지 전달, 및 전자발광 특성을 갖는 화학 화합물로 변형될 수 있다.
특정 실시예에서, 다작용성 유도체를 생성하기 위해 두 개 이상의 서로 다른 화학 화합물이 사용된다.
일 실시예에서, 본 명세서에 기술된 다작용성 글리코겐 또는 파이토글리코겐 첨가제는 건조 분말 또는 과립(granulate) 형태로 있다. 다작용성 첨가제는 물에서 용이하게 분산될 수 있고 격렬한 교반에 의해 수상과 직접 혼합될 수 있다. 이것은 예비-분산이나 중화를 필요로 하지 않고, 고온 또는 저온 가공될 수 있다.
일 실시예에서, 다작용성 첨가제는 25% w/w 이하의 농도를 갖는 수용액 형태로 제공된다. 일 실시예에서, 다작용성 첨가제는 35% w/w 이하의 농도를 갖는 젤 또는 반고체 형태로 제공된다.
본 발명은 다작용성 글리코겐 또는 파이토글리코겐 첨가제를 포함하는 수성 및 알코올성 제제를 포함한다.
일 실시예에서, 제제는 천연 검을 포함한다.
일 실시예에서, 조성물은, 식품, 화장품, 개인 위생 용품, 기능 식품, 약품, 로션, 젤, 페인트, 코팅, 잉크, 윤활제, 부형제, 표면 막, 안정제, 또는 드릴링 머드이다.
수상에 용해된 알코올을 함유하는 에멀션 제제는 분무식 화장품, 예를 들어, 자외선 차단제, 발한 억제제, 애프터셰이브, 손 세정제 등에 흔히 사용된다. 이는 피부 표면 상에서 이러한 제제의 빠른 건조를 허용한다. 그러나, 이러한 알코올 함유 제제의 제조는 도전을 제기하는데, 이는 친유성(오일 용해성) 화합물을 수성 알코올성 에멀션 제제에 혼합하는 것이 어렵고, 안정한 에멀션을 얻는 것이 흔히 가능하지 않기 때문이다. 이러한 에멀션은 오일-알코올 계면에서 낮은 계면활성제 흡착 때문에 일반적으로 매우 불안정한 것으로 생각된다.
일 실시예에서, 제제는 알코올 중 오일 분산액(oil in alcohol dispersion)을 포함한다. 일 실시예에서, 알코올은 특별하게 제한되지 않고 적절한 알코올은 조성물의 용도를 기준으로 하여 이 기술 분야의 당업자에 의해 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 알코올은, 에틸 알코올, 프로필 알코올, 이소프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에톡시디글리콜, 글리세롤, 또는 그 조합이다.
본 발명자는, 소수성 변형 글리코겐(hydrophobically modified glycogen)(예를 들어, OSA-변형 글리코겐)이 연화제(emollient), 자외선 차단제, 향수(방향제), 비타민 A, D, 및 E, 정유(essential oil) 등과 같은 유성 화합물을 수성 알코올 함유 제제에 혼합할 수 있도록 하고, 이는 에멀션화제 및 가용화 첨가제에 대한 필요성을 크게 줄이거나 또는 심지어 제거한다는 것을 증명하였다. 본 발명자는, 0.05 내지 0.3의 치환도를 갖는 OSA-변형 글리코겐의 첨가가 85% 이하의 알코올 함량을 갖는 수성 알코올 용액에서 안정한 분산액을 생성함을 발견하였다. 이러한 용액에 사용된 알코올은 에틸 알코올, 프로필 알코올, 이소프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에톡시디글리콜 등과 이러한 알코올의 조합으로부터 선택되었다. 또한, 소수성 변형 글리코겐을 함유하는 수성 알코올 제제의 낮은 점도는, 화장품, 개인 위생 용품, 및 이와 다른 제품에 대한 분무 용도(spray-on application)를 위해 이러한 제제를 사용하는 것을 가능하게 한다.
일 실시예에서, 조성물은 다작용성 첨가제를 함유하지 않는 동일한 조성물에 비해 향상된 용해성과 안정성을 갖는다.
일 실시예에서, 조성물은 분무식 개인 위생 용품이다. 일 실시예에서, 분무식 개인 위생 용품은, 분무식 화장품, 분무식 자외선 차단제, 헤어스프레이, 분무식 탈취제, 분무식 발한 억제제, 분무식 애프터셰이브 또는 분무식 손 세정제이다.
유동학
일 실시예에서, 다작용성 첨가제는 파이토글리코겐 나노입자의 단분산 조성물이다. 일 실시예에서, 파이토글리코겐 나노입자의 단분산 조성물은, 동일 출원인에 의해 이와 함께 동시에 출원되는 "파이토글리코겐 나노입자와 이를 제조하는 방법"이라는 명칭의 국제 특허 출원에 개시된 방법들에 의해 제조되고, 이 방법들은 이 출원의 예 1에 개시된 방법을 포함한다. 이 첨가제는 수중 20~25%(w/w)까지의 농도에서 매우 낮은 점도를 유지함에 있어서 천연 중합체 가운데 유일하다. 검은 일반적으로 1% 용액에서 0.2 내지 100 Pas 점도 값(낮은 전단 속도에서)을 나타낸다. 다작용성 첨가제는 25% 농도(w/w)에서만 3 Pas 점도 값에 도달한다 (도 1). 20%(w/w)가 넘는 농도에 대해서, 현탁액은 농도 증가에 따라 증가하는 전단 감소 거동(shear thinning behavior)을 나타낸다 (도 2). 다작용성 첨가제의 20%(w/w) 미만의 농도에 대해서, 현탁액은 본질적으로 뉴턴 유체(Newtonian fluid)로 작용한다 (점도와 전단 응력 값은 전단 속도 값과 관계없다)(도 3). 첨가제의 분산액의 점도는 공지된 파이토글리코겐 제조물에 고유한 거동을 25%(w/w) 이상 크게 증가시킨다. 카르보머와 다당류 검(검 아라빅, 카라기난 검, 크산탄 검과 같은)의 점도 프로파일은 pH, 전해질과 염 농도에 의존한다. 환경 조건에 대한 이러한 감도는 이러한 점도 조절제의 적용 분야를 좁게 하고 제제화 공정을 복잡하게 한다. 이와 반대로, 염의 첨가는 본 명세서에 기술된 다작용성 첨가제의 점도 프로파일에 크게 영향을 미치지 않는다. 또한, 다작용성 첨가제의 점도 프로파일은 범위 3~9의 pH 변화에 관대하다.
다작용성 첨가제의 분산액의 점도 값은 이온 강도에 큰 의존성을 나타내지 않는다.
수성 분산액의 유동학적 거동에 대한 첨가제의 영향
본 발명자는, 수성 및 알코올성 제제와, 특히, 소 분자, 중합체, 생체 중합체, 콜로이드 입자 또는 오일(예를 들어, 에멀션)의 용액 및 분산액에서 첨가제로 사용시 글리코겐과 파이토글리코겐 나노입자가 유동학 조절제로 작용함을 증명하였다. 적절한 농도에서 사용시, 첨가제는 점도와 점탄성(visco-elastic) 특성을 조절한다. 사용된 특정 농도는 사용된 특정 제제에 의존할 것이고 이 기술 분야의 당업자의 범위 내에 있다. 그러나, 일 실시예에서, 첨가제는 조성물의 중량 기준으로 25% w/w 이하의 양으로 사용된다.
시간 의존성 유동학적 거동은 식품 용도 및 이와 다른 많은 산업의 영역, 예를 들어, 페인트, 코팅, 약학, 화장품 용도에서 유용할 수 있고, 이 경우, 제품은 걸쭉하고 높은 점도의 조직을 갖지만 흔든 후에는 액체와 같게 되어 쉽게 부어질 수 있게 되며, 놓인 직후에는 그 원래의 특성을 되찾게 되는 것이 매우 바람직할 수 있다.
재료에 가해진 전단 응력의 속도를 증가시키는 것이 점도를 감소시키는 결과를 가져오면, 이 현상은 전단 감소(shear thinning)라 불린다 {전단 감소 거동을 나타내는 재료는 의가소성(pseudoplastic)이라 불린다}. 혼합이 멈추면 의가소성 재료의 내부 구조를 재건하는데 시간이 걸리기 때문에, 정의에 의하면 모든 전단 감소 조성물은 요변성이다. 재증점화(re-thickening)에 필요한 시간이 실제 적용에서 중요하다. 단순한 관찰에 의해 재증점화에 현저한 시간이 걸리면 요변성(thixotropy)이라는 용어가 사용된다.
일 실시예에서, 본 발명의 다작용성 첨가제는 전단 감소의 형태로 전단에 반응하여 유동학적 특성을 조절한다. 일 실시예에서, 다작용성 첨가제는 시간 의존성 유동학적 거동을 제공한다. 일 실시예에서, 다작용성 첨가제는 이것이 이미 의가소성인 시스템에 존재하면 재증점화 시간을 증가시킨다. 일 실시예에서, 다작용성 첨가제는 다른 점탄성 시스템에서 요변성 거동을 부여한다.
천연 검은 증점제, 안정제, 및 겔화 및 에멀션화제로 화장품, 식품, 및 이와 다른 산업에 의해 널리 사용된다. 천연 검은 다당류이고 그 화학적 성질 및 구조에 의존하며, 이것이 발휘하는 효과는 제제 안의 다른 성분에 의해 조절될 수 있다. 수성 제제에서, 한 가지를 초과하는 유형의 이러한 수용성 천연 검이 존재하면, 시너지 효과가 일반적으로 관찰된다. 시너지 상호작용에서, 첨가된 개별 값보다 10~50배 더 높은 점도 값이 얻어질 수 있다.
일 실시예에서, 다작용성 첨가제는 천연 검을 포함하는 수성 제제와 사용된다. 점도 값을 크게 높일 수 있는 다른 고 분자량 다당류와 달리, 글리코겐과 파이토글리코겐 나노입자는 다른 검과 점도 조절제를 포함하는 조성물의 특성에 고유 변화를 일으킬 수 있다.
예에서 증명된 바와 같이, 다작용성 첨가제는 수성 분산액에서 천연 검의 시간 의존적인 유동학적 거동을 바꾸기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 다작용성 첨가제를 함유하는 시료의 계수 값(modulus value)은 예비-전단 후 크게 떨어지고 손실된 계수 값(G")은 저장 계수 값(G')보다 더 크게 되었다 (예비-전단이 없으면 G' > G"). 이러한 거동은 제제가 흔들렸을 때 "액체와 같게"되고 잠시 동안 정지되면 그 더 높은 점도 상태로 복귀하는 것을 의미한다. 이러한 거동은, 많은 식품{샐러드 드레싱, 소스, 반죽(batter), 그레이비(gravies) 등과 같은}과 화장품 및 약학 용도(로션, 젤)에서 또한 매우 유익할 수 있다.
안정제로서 첨가제
다작용성 글리코겐 또는 파이토글리코겐 첨가제는 증가된 상 안정성, 증가된 열 안정성, 및 증가된 저장 안정성을 부여하기 위한 성분으로 사용될 수 있다. 또한, 첨가제는 여러 화장품, 의학 및 식품 제제에 일반적으로 사용되는 광에 견디는 화합물(photolabile compound)을 위한 광안정제로 작용한다. 첨가제는 크림 로션 등과 같은 수중유 에멀션(oil in water emulsion)의 향상된 에멀션화(emulsification)와 에멀션 안정화를 또한 제공한다. 이것은 다른 성분들이 제제에 첨가 단계로서 도입될 때 혼합 절차에서 또한 사용될 수 있다.
개인 위생 용품 제제에 대해, 안정성(물리, 화학 및 광화학적)은 결정적인 인자이다. 온도는 안정성에 상당한 영향을 갖는다. 제제 안으로 서로 다른 성분을 도입하는 것은 에멀션의 점도와 또한 응력 및 온도 저항성(temperature tolerance)에 상당한 영향을 가질 수 있다.
점도 히스테리시스(viscosity hysteresis)는 온도 순환 시험(cycling test) 동안 가열과 냉각 단계 사이에서 순환할 때 일반적이다. 히스테리시스가 더 적게 관찰될수록, 가열 응력에 대한 에멀션 저항성은 더 우수하다. 가열과 냉각 순환 후 점도가 원래 값으로 돌아가는 것이 또한 중요한데, 이는, 점도가 동일한 값으로 돌아가지 않으면, 어떤 바람직하지 않은 변화가 일어났음을 나타내기 때문이다. 이러한 "온도 순환" 시험은 실생활 조건을 재현하도록 제작되는데, 이 조건에서 제품은 제조, 선적, 저장, 저장 기간, 소비자 사용 등 사이에서 상당한 온도 변화를 겪을 수 있다.
본 발명자는, 본 명세서에 기술된 글리코겐 또는 파이토글리코겐 다작용성 첨가제가 온도 순환에 대한 에멀션 안정성을 향상시키고, 0~50℃의 온도 범위에서 수중유 에멀션의 "융해(melting)"(G'와 G" 사이의 교차)를 지연시키거나 방지한다.
제제에 새로운 성분을 도입하기 위해 서로 다른 방법이 사용되면, 절차의 성질은 제품의 유동학적 특성에 크게 영향을 미칠 수 있지만, 본 명세서에 기술된 다작용성 첨가제는 이러한 현상에 대한 보호를 제공할 수 있다.
에멀션을 기초로 한 화장품, 식품, 및 약학 제제(일반적으로 수중유 에멀션)의 제조에서는, 잘 혼합된 에멀션{베이스 에멀션(base emulsion)}을 생성하기 위해 물과 오일 상 모두를 50℃ 이상으로 가열하는 것이 필요하다. 그러나, 때로는 추가 열-불안정성(열 민감성), 수용성 성분, 예를 들어, 보존제, 생체 활성제, 방향제 등을 저온, 예를 들어, 35℃ 이하의 온도에서 제제 안으로 도입하는 것이 바람직하다. 이는 베이스 에멀션을 냉각하고 열 민감 성분을 함유하는 제 3 수성 상(water-based phase)을 혼합하여 이루어질 수 있다. 그러나, 최종 생성물의 점도는 제 3 상을 베이스 에멀션에 혼합하는데 사용된 기계적 기술에 강하게 의존할 것이다.
본 명세서에 기술된 바와 같은 글리코겐 또는 파이토글리코겐 다작용성 첨가제의 존재는 기계 응력에 대한 에멀션의 내성을 향상시키고, 더 빠른 고 에너지 혼합 기술, 예를 들어, 균질기를 가능하게 한다.
UV 차단
본 명세서에 기술된 바와 같은 글리코겐 또는 파이토글리코겐 다작용성 첨가제는, 물리적(유기 안료를 함유) 또는 화학적(UV 흡수 화학물질을 함유) 자외선 차단제를 기초로 하든지 햇빛 차단 제제의 SPF 지수를 증가시킨다.
태양광선에 대한 인간의 피부의 과다 노출의 손상 효과는 잘 알려져 있다. 자외(UV) 선(290~400㎚)은 태양 광 스펙트럼 중 가장 유해한 부분이다. 인간의 피부를 유해한 태양광선으로부터 보호하기 위해, 물리 및 화학 작용제를 기초로 한 폭넓은 자외선 차단제 제조물이 개발되었다. 적절한 SPF를 이루기 위해, 제제에는 고 농도의 자외선 차단제가 사용될 필요가 있다. 그러나, 규제 기관(regulatory agency), 예를 들어, FDA는 성분의 안정성 데이터를 기초로 자외선 차단제의 농도를 최대 3~15%로 제한한다. 결과적으로, 제제는 다수의 서로 다른 자외선 차단제 활성물질을 함유해야만 한다.
변형되거나(옥테닐숙신산) 변형되지 않은 글리코겐 및 파이토글리코겐 첨가제는 본 발명자에 의해 호모살레이트(homosalate) 또는 이산화 티타늄을 함유하는 자외선 차단제 제제에 혼합되었다. 생성된 자외선 차단제 제제는 높은 SPF 값과 향상된 광 안정성을 증명한다.
제제의 광안정화
예에 나타난 바와 같이, 본 발명자는, 본 발명에 따른 글리코겐과 파이토글리코겐 나노입자의 다작용성 첨가제가 광안정제로 작용함을 증명하였다.
본 발명의 다작용성 첨가제의 광안정화 효과는 유기 자외선 차단제 제제의 경우에 특히 유용하다. 여러 최근의 연구는, 많은 자외선 차단제 활성물질이 적절하지 않은 광안정성으로 고생하고 자외선을 받으면 그 광차단 능력을 급속하게 상실한다는 것을 증명하였다. 이는, 그 라벨에 표시된 SPF 지수를 충족하지 않을 수 있는 시판용 제품이 나타나도록 한다. 또한, 자외선 차단제의 광불활성화는 증감제(sensitizer) 및 광항원(photoallergen)으로 작용하는 자유 라디칼 중간체 및 화합물을 생성할 수 있다.
본 발명자는, 자외선 차단제 유기 활성물질의 광안정성이 파이토글리코겐을 자외선 차단제 제제에 도입하여 향상될 수 있음을 밝혀내었다.
이러한 결과는 조사(照射)된 제제의 SPF 값이 파이토글리코겐 또는 OSA-변형 파이토글리코겐을 사용하여 상당히 더 높았음을 보여준다. 파이토글리코겐 또는 OSA-변형 파이토글리코겐의 선택은 특별한 유기 자외선 차단제 화합물에 의존할 것이다. 광안정성과 분산성을 향상시키기 위해, 자외선 차단제 활성물질은 또한 파이토글리코겐에 공유 결합될 수 있다.
이론에 의해 제한될 것을 바라지 않으면서, 더 높은 SPF 값은, 자외선 차단제 필터의 광안정성의 향상과, 탈수된 제제에 대해서 필름의 전체적인 불투명성의 증가 모두를 반영한다.
습윤제( humectant )
본 발명의 글리코겐 또는 파이토글리코겐 다작용성 첨가제는 다른 잘 알려져 있는 보습제와 비교했을 때 향상된 수분 보유 특성을 나타낸다.
이론에 의해 제한될 것을 바라지 않으면서, 이러한 독특한 수분 보유 능력은 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자의 물리적 구조 때문일 것 같다. 각 입자는 공극이 있는 반-강성의 구조이다. 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는 당(sugar)으로 만들어지고, 당은 소수성이 크기 때문에, 물이 입자의 공극 안으로 들어가고 그곳에서 강력하게 붙들려 있는 것으로 가정하는 것이 타당한 것으로 보인다. 그래서, 이것은 독특한 나노-물리적 구조와 물을 붙잡는 독특한 능력을 제공하는 당의 고유한 특성의 조합일 가능성이 크다.
본 발명자는, 점도 측정으로부터, 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자가 완전히 수화되고 그 부피의 62% 이하가 물로 충전되며 1.64g 물/g 글리코겐이 수화 글리코겐 구조의 일 부분인 시기를 계산하였다. 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자 첨가제가 높은 수분(98% RH) 환경에서 평형이 되면, 수중 그 자체 중량의 50% 이하를 흡수할 것이다.
예 1. 사탕 옥수수 알갱이로부터 파이토글리코겐의 추출
1㎏의 냉동 사탕 옥수수 알갱이(75% 수분 함량)는 20℃에서 2ℓ의 탈이온수와 혼합되고, 3분 동안 3000 rpm의 블렌더에서 분쇄되었다. 곤죽(mush)은 4℃에서 15분 동안 12,000×g에서 원심분리되었다. 혼합된 상청액 분율(supernatant fraction)은 0.1㎛ 공극 크기를 갖는 막 필터를 사용하여 CFF를 거쳤다. 여과액은, 500kDa의 MWCO를 갖는 막을 사용하고 실온 및 6의 투석부피(diavolume)에서 배치 정용여과(batch diafiltration)에 의해 추가 정제되었다. {투석부피는, 정용여과 동안 작업 안으로 들어온 총 mQ 물 부피 대(對) 농축물 부피(retentate volume)의 비이다.}
농축물 분율(retentate fraction)은 95% 에탄올의 2.5 부피와 혼합되고 4℃에서 10분 동안 8,000×g에서 원심분리되었다. 농축물은 95% 에탄올의 2.5 부피와 혼합되고 4℃에서 10분 동안 8,000×g에서 원심분리되었다. 파이토글리코겐을 함유하는 펠릿은 24시간 동안 50℃에서 오븐 안에서 건조된 다음 45 메시로 분쇄되었다. 건조된 파이토글리코겐의 중량은 97g이었다.
DLS 측정에 따라, 생성된 파이토글리코겐 나노입자는 83.0㎚의 입자 크기 직경과 0.081의 다분산성 지수를 가졌다.
예 2. 옥테닐 -숙신산 무수물과의 수중 반응에 의한 파이토글리코겐의 변형
예 1에 따라 생성된 100.0g의 파이토글리코겐은 2ℓ 유리 반응 용기에서 750㎖의 탈이온수에 분산되었다. 분산액은 일정하게 교반되고 35℃에서 유지되었다. 50㎖의 옥테닐 숙신산 무수물(OSA, 시그마-알드리치)은 40℃로 가열되고 반응 용기 안으로 펌핑되었다. pH는 자동화 제어 시스템을 사용하여 반응 혼합물에 4% NaOH 용액을 첨가하여 8.5에서 일정하게 유지되었다. 100분 후, OSA 펌핑은 중지되고, 반응은 추가 2.5시간 동안 진행하도록 허용되었다. 다음으로, 혼합물의 pH는 1M HCl을 사용하여 7.0으로 조절되고 3 부피의 95% 에탄올과 혼합되며 4℃에서 15분 동안 8,500×g에서 원심분리되었다. 펠릿은 물에 재현탁되고, pH는 7.0으로 조절되었으며, 용액이 침전되고 동일한 조건을 사용하여 두 번 원심분리되었다. 마지막으로, OSA-변형 파이토글리코겐을 함유하는 펠릿은 24시간 동안 50℃에서 오븐 안에서 건조된 다음 45 메시로 분쇄되었다. NMR 분광법에 의해 결정된 치환도는 0.27이었다.
예 3. 요변성을 부여하는 비- 증점 유동학 조절 첨가제로서 글리코겐/ 파이 토글리코겐 {진동 스윕 시험( oscillatory sweep test )}
0.7%(w/w) 곤약 검(konjac gum)과, 0.7%(w/w) 곤약 검 + 0.7%(w/w) 농축액의 예 1에 따라 제조된 파이토글리코겐이 유동학 시험을 위해 사용되었다.
곤약 검은 식품 산업에 의해 겔화제, 증점제, 안정제, 에멀션화제 및 막 형성제로 사용된다. 화학적으로, 이것은, 만노오스(mannose)와 글루코오스 당으로 주로 이루어진 고 분자량의 다당류이다 (글루코만난). 검은 단독으로 또는 다른 천연 검과 조합으로 화장품 제제에 또한 사용된다.
측정은, 원뿔-평판 기하구조{4㎝ 직경(dia) 평판, 1.58°강철 원뿔; 절단 갭(truncation gap) = 50.8㎛}를 사용하여, RA 2000 유동계(Rheometer)(TA 인스트루먼트-워터스 LLC) 상에서 수행되었다. 시험은 20℃에서 실행되었다. 시료를 넣은 후, 4분의 평형화 시간이 있었고, 그 다음에 1㎐에서 1부터 10,000μNm(토크 범위)까지 응력 스윕이 수행되었다. 데이터는 로그 모드(10배마다 10포인트)로 수집되었다. 응력 스윕을 실행하기 전에 예비 전단이 가해진 실행에서, 조성물은 6분 동안 10㎐ 예비 전단을 거쳤다.
곤약 검 분산액의 점도가 예비 전단에 대한 감도를 나타내지 않은 것으로 밝혀졌다. 그러나, 예비 전단은 파이토글리코겐이 존재했을 때 그 응력 내성에서 급격한 변화를 일으켰다: 파이토글리코겐을 함유하는 시료의 계수 값은 예비 전단이 가해진 후 크게 감소하고, 손실 계수 값(G")은 저장 계수 값(G')보다 더 크게 되었으며, 이는 더 "액체와 같은" 거동을 나타낸다. 예비 전단이 없으면, G'는 G"보다 더 컸다.
이러한 거동을 갖는 제제는 혼합되거나 교반되었을 때 "액체와 같게" 되고, 일정 기간 후에는 그 더 높은 점도 상태로 돌아온다. 이러한 거동은 많은 식품(예를 들어, 샐러드 드레싱, 소스, 반죽 등), 화장품과 약학 용도(로션, 젤), 페인트, 코팅과 잉크, 및 석유 화학 산업에서 드릴링 머드에서 매우 유익할 수 있다. 이 실험은, 본 발명의 다작용성 첨가제가 다양한 공업용 제품 제제에 바람직한 유동학적 특성을 부여하는 비-증점 유동학 조절제로 사용될 수 있음을 나타낸다.
예 4. 요변성을 부여하는 비- 증점 유동학 조절 첨가제로서 글리코겐/ 파이 토글리코겐 {피크 유지 시험( peak - hold test )}
이러한 실험에 사용된 시험 조성물은, 글리코겐/파이토글리코겐을 함유하지 않거나 또는 예 1에 따라 제조된 추가 0.5%(w/w) 파이토글리코겐을 함유하는 0.5%(w/w) 곤약 검이었다.
측정은, 원뿔-평판 기하구조(4㎝ 직경, 1.58°강철 원뿔; 절단 갭 = 50.8㎛)를 사용하여, RA 2000 유동계(TA 인스트루먼트-워터스 LLC)를 사용하여 수행되었다. 시험은 20℃에서 실행되었다. 시료를 넣은 후, 4분의 평형화 시간이 있었고, 1시간 동안 10㎐ 전단 속도를 사용하여 피크 유지 유동 시험이 이어졌다 (10초의 시료 지연 시간). 피크 유지 시험 후, 조절 변수로 4 Pa 진동 응력을 사용하여, 1㎐에서 20분 동안 시간 스윕이 수행되었다 (10초의 시료 지연 시간).
파이토글리코겐을 함유하지 않는 제제는 요변성 거동을 나타내지 않았다 (도 4 참조).
파이토글리코겐이 존재하면, 요변성 거동에 따른, 점도의 시간 의존성 감소가 관찰되었고(도 4 참조), 가해진 전단의 처음 2~3분 동안 점도는 급속하게 감소하고 ~12분 후에 정류 상태 값에 도달한다. 전단이 중지되면, "교란되지 않은 상태"의 점도는 단기간에 (2분 이하) 재확립되었다.
이러한 데이터는, 본 발명의 다작용성 첨가제의 첨가가 증점제, 예를 들어, 검을 함유하는 제제에 바람직한 요변성 특성을 부여함을 분명하게 보여준다.
예 5. 요변성을 부여하는 비- 증점 유동학 조절 첨가제로서 글리코겐/ 파이토글리코겐 {단계 유동 루프( step flow loop )}
이러한 시험에 사용된 조성물은, 글리코겐/파이토글리코겐을 함유하지 않거나 또는 예 1에 따라 제조된 추가 0.5% 파이토글리코겐을 함유하는 0.5%(w/w) 곤약 검을 함유했다. 순환의 첫 번째 부분에서 전단 속도가 증가한 다음(상향 유동), 순환의 두 번째 부분에서 전단 속도가 감소하면서(하향 유동), 단계식 유동 루프(stepped flow loop)가 수행되었다.
측정은, 평판-원뿔 기하구조(4㎝ 직경, 1.58°강철 원뿔; 절단 갭 = 50.8㎛)를 사용하여, RA 2000 유동계(TA 인스트루먼트-워터스 LLC) 상에서 수행되었다. 시험은 20℃에서 실행되었다. 시료를 넣은 후, 4분의 평형화 시간이 있었고, 단계식 유동 루프가 이어졌다. 순환의 첫 번째 부분에서, 토크 범위는 1부터 600μNm까지 증가되었다. 순환의 두 번째 부분에서, 토크 범위는 600부터 1μNm까지 감소되었다 (10배마다 10포인트 - 로그 모드; 10초의 일정 시간; 마지막 5초 동안의 평균).
측정의 결과는 도 5a와 5b에 제공된다. 수용액에서 곤약 검에 파이토글리콘을 도입하는 것은, 글리콘 미함유 용액에 대해 얻어진 결과에 비해서 (도 5b), 상향 유동 곡선과 하향 유동 곡선 사이에 유의미한 히스테리시스 루프를 생기게 하였다 (도 5a). 제제에 존재하는 본 발명의 다작용성 첨가제로 상향 유동 및 하향 유동에 대해 측정된 점도 값 사이의 차이는, 유속이 증가하면서 전단 감소가 관찰된 후, 본 발명의 다작용성 첨가제가 재건 시간을 증가시키고 시스템을 요변성으로 만든다는 것을 나타낸다.
예 6. 온도 응력 내성을 제공하는 에멀션을 기초로 한 제제를 위한 유동학 안정화 첨가제로서 글리코겐/ 파이토글리코겐
화장품 제제의 유동학적 특성에 대한 글리코겐/파이토글리코겐의 영향은 메이킹 코스메틱스 인코포레이티드(미국, 워싱턴, 렌턴)의 상업적으로 구매 가능한 "밸런스드 크림 베이스"를 사용하여 조사되었다.
성분(제조업자의): 물, 이소프로필 팔미테이트, 조조바 오일, 카프릴릭 카프릭 트리글리세리드, 스쿠알렌, 1,3 프로판디올, 세테아레스-20, 디메티콘, 글리세릴 스테아레이트, 라즈베리 시드 오일, 세테아릴 알코올, 페그-100 스테아레이트, 라우릴 젖산 나트륨, 옥틸 도데칸올, 밀랍, 에틸헥실글리세린, 카프릴일 글리콜, 토코페릴 아세테이트, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 헥실렌 글리콜, 디소듐 EDTA, 토코페롤, 아스코빌 팔미테이트, 아스코르브산, 구연산, 메틸이소티아졸리논.
제조업자는, 이 제제가, 크림의 과도한 감소 없이, 활성 성분 및/또는 방향제와 같은 추가 액체 성분을 15~20%(부피 퍼센트)까지 첨가하여 제작될 것으로 의도한다.
시료 제조:
제제 1: 크림 베이스는 9:1(w/w)의 비로 밀리-Q 물(18.2 ㏁-㎝의 저항률)과 혼합되었다.
제제 2: 크림 베이스는 9:1(w/w)의 비로 밀리-Q 물에 용해된 22%(w/w) 파이토글리코겐(예 1에 따라 제조된) 용액과 혼합되었다 (w/w; 크림에서 최종 파이토글리코겐의 농도는 2.2%).
제제 3: 크림 베이스는 9:1(w/w)의 비로 밀리-Q 물에 용해된 22%(w/w) OSA-변형 파이토글리코겐(예 2에 따라 제조된) 용액과 혼합되었다 (w/w; 크림에서 최종 OSA-변형 파이토글리코겐의 농도는 2.2%).
"온도 순환" 측정은 원뿔-평판 기하구조(4㎝ 직경, 1.58°강철 원뿔; 절단 갭 = 50.8㎛)를 사용하여, RA 2000 유동계(TA 인스트루먼트-워터스 LLC)를 사용하여 수행되었다. 시료는 냉각 기하구조 안으로 넣어지고, 3분의 평형화 시간 후 온도가 0℃에 도달했고, 5분의 예비 전단이 수행되었다(10㎐). 온도는 먼저 0℃부터 50℃까지 증가하였다 {5℃ 증분(가열 순환), 및 각 증분 후 3분의 평형화 시간을 갖고}. 온도는 다음으로 동일한 방식으로 (5℃ 증분, 3분의 평형화 시간) 50℃부터 0℃까지 감소하였다 (냉각 순환). 시험은 1㎐에서 실행되었다. 두 개의 값의 토크, 즉, 200μNm("고 토크")와 20μNm("저 토크")가 사용되었다. 각각의 "고 토크" 및 "저 토크" 측정을 위해 새로운 시료가 사용되었다.
온도 순환 시험 동안 가열 단계와 냉각 단계 사이에 점도 히스테리시스를 관찰하는 것이 일반적이다. 히스테리시스가 더 낮을수록, 가열 응력에 대한 에멀션의 내성은 더 커진다. 점도는 가열 및 냉각 순환 후 그 원래의 값을 회복하는 것이 또한 중요하다. 만일 점도 값이 회복되지 않으면, 이것은 바람직하지 않은 변화가 일어났음을 나타내는 표시이다. 이러한 "온도 순환" 시험은, 에멀션을 기초로 한 제품이, 예를 들어, 제조 위치, 창고, 및 소매점 사이에서 운송 동안 상당한 온도 변화를 겪는 실생활 조건을 재현하도록 설계된다.
"고 토크" 실험을 위해 도 6에 제시된 데이터에 보일 수 있는 바와 같이, 히스테리시스 루프 영역은 제제에 파이토글리코겐이 존재하면 현저히 더 작다. 또한, 점도는 제제 2(파이토글리코겐을 함유하는)에 대한 가열 및 냉각 순환의 끝에서 그 초기 값을 회복하였다. 이와 반대로, 파이토글리코겐을 함유하지 않는 제제 1의 점도는 온도 순환의 시작에서 점도보다 상당히 더 낮았고, 이는, 아마도 제제 1의 부분적인 탈에멀션화(demulsification) 때문이다. 이는, 파이토글리코겐이 온도 순환으로 에멀션 안정성을 향상시켰음을 나타내었다.
제제 1, 2, 및 3은 "저 토크" 시험을 거쳤고, 저장(G') 및 손실(G") 계수 값의 측정이 측정되었다. 파이토글리코겐을 함유하지 않는 제제 1에 대해서, 가열 순환과 냉각 순환 사이에 큰 히스테리시스가 G'와 G" 계수 값 모두에 대해 관찰되었다. 온도 순환의 끝에서 계수 값은 시작에서보다 상당히 더 낮고, 이는 가능한 바람직하지 않은 탈에멀션화를 나타낸다. 제제 3(OSA-변형 파이토글리코겐을 함유하는)에 대해 상당한 히스테리시스가 또한 관찰되었는데, 이는 온도 순환의 끝에서 계수 값이 시작에서보다 더 컸지만 그 존재가 계수 값 사이의 교차를 방지했기 때문이다. 제제 2(파이토글리코겐을 함유하는)의 시험은 가장 낮은 히스테리시스를 보여주었고 (실험 후 계수 값이 그 초기 값을 회복하면서), 손실 계수 곡선은 저장 계수 곡선을 교차하지 않았다.
이러한 결과는, 본 발명의 다작용성 첨가제가 온도 순환 동안 에멀션을 기초로 한 제제의 안정성을 향상시킴을 보여준다.
예 7. 기계적 응력에 대한 내성(응력 및 변형 내성)을 제공하는 에멀션을 기초로 한 제제를 위한 유동학 안정화 첨가제로서 글리코겐/ 파이토글리코겐
시료는 예 6에서와 같이 제조되었다.
측정은, 원뿔-평판 기하구조(4㎝ 직경, 1.58°강철 원뿔; 절단 갭 = 50.8㎛)를 사용하여, RA 2000 유동계(TA 인스트루먼트-워터스 LLC)를 사용하여 수행되었다. 시험은 20℃에서 실행되었다. 시료를 넣은 후, 평형화는 5분 동안 일어나도록 허용되고, 그 다음에 1㎐에서 1 내지 10,000μNm의 토크 범위를 사용하여 응력 스윕이 수행되었다. 데이터는 로그 모드(10배마다 10포인트)로 수집되었다.
파이토글리코겐 또는 OSA-변형 파이토글리코겐의 존재는 크림의 안정성을 증가시켰는데, 이는, 파이토글리코겐 또는 OSA-변형 파이토글리코겐이 존재할 때 이러한 제제의 선형 점탄성 영역이 더 큰 진동 응력 또는 변형 값까지 확장되었기 때문이다.
이 결과는, 본 발명의 다작용성 첨가제(변형되지 않고 OSA-변형된 모두)가 변형 및 응력의 변화에 대해서 더 큰 안정성을 제공함을 보여준다.
예 8. 기계적 응력에 대한 내성을 제공하는 에멀션을 기초로 한 제제를 위한 유동학 안정화 첨가제로서 글리코겐/ 파이토글리코겐
새 성분의 도입을 위한 서로 다른 방법의 영향을 조사하기 위해, 제제는 예 6에 따르지만, 두 개의 서로 다른 혼합 방법을 사용하여 제조되었다. 제제는 저 전단 기계 교반 또는 고 에너지 균질기(IKA T18 베이식 울트라 튜랙스) 중 어느 하나를 사용하여 혼합되었다. 균질기의 사용이 에멀션을 기초로 한 여러 제품의 제조에 더욱 바람직한데, 이는, 신속한 혼합 및 제조 시간의 상응하는 감소를 허용하기 때문이다.
공정을 완료하는데 필요한 실질적으로 서로 다른 에너지 입력과 곱(times)을 갖는 혼합 방법이 베이스 크림의 추가 주문제조를 위해 사용되면, 제제에 대한 파이토글리코겐의 가능한 영향을 평가하기 위해 진동 응력 시험이 사용되었다.
측정은, 원뿔-평판 기하구조(4㎝ 직경, 1.58°강철 원뿔; 절단 갭 = 50.8㎛)를 사용하여, RA 2000 유동계(TA 인스트루먼트-워터스 LLC)를 사용하여 수행되었다. 시험은 20℃에서 실행되었다. 시료를 넣은 후, 평형화는 5분 동안 일어나도록 허용되고, 그 다음에 1㎐에서 1 내지 10,000μNm의 토크 범위를 사용하여 응력 스윕이 수행되었다. 데이터는 로그 모드(10배마다 10포인트)로 수집되었다.
고 에너지 균질기를 사용하는 제제 1(글리코겐/파이토글리코겐을 함유하지 않는)의 제조는, 저 전단의 기계 교반을 사용하여 제조된 제제 1에 비해 제제의 점도에서 바람직하지 않은 10배의 감소를 가져왔다 (3 Pa*s 대 30 Pa*s). 제제(제제 2)에 파이토글리코겐(예 1에 따라 제조된)을 혼합하여, 균질기를 사용하여 얻어진 점도 값은 저 전단의 기계 교반을 사용하여 얻어진 값에 훨씬 더 가까웠다 (20 Pa*s 대 27 Pa*s). 이 결과는, 파이토글리코겐의 혼합이 기계 응력에 대한 에멀션의 안정성을 급격하게 향상시킴을 증명하였다. OSA-변형 파이토글리코겐(예 2에 따라 제조된)(제제 3)의 혼합은, 균질기를 사용한 고 에너지 혼합에 의해 도입된 감소된 점도의 하락을 또한 가져왔지만 (균질기에 대해 3.4 Pa*s 대 저 전단의 기계 교반에 대해 11 Pa*s), 그 효과는 변형되지 않은 파이토글리코겐(제제 2)에 대해서와 같이 급격하지는 않았다.
대조군 실험(첨가제가 없는)에서, 고 전단 균질기의 사용은 최종 에멀션의 점도에서 바람직하지 않은 감소를 가져왔다. 이와 반대로, 단순한 기계적 교반은 점도에서 이러한 급격한 감소를 일으키지 않았지만, 상을 혼합하기 위해서 바람직하지 않게 오랜 시간을 필요로 했다. 그러나, 본 명세서에 기술된 다작용성 첨가제를 제제에 혼합하는 것은 고 에너지 혼합 기술의 사용을 허용했다.
이 실험은, 본 발명의 다작용성 첨가제의 존재가 기계 응력에 대한 에멀션의 내성을 향상시키고, 더 신속한 고 에너지의 혼합 기술, 예를 들어, 균질기가 사용되도록 한다는 것을 증명한다.
예 9. 글리코겐/ 파이토글리코겐은 유기 자외선 차단제 제제의 햇빛 차단 특성을 향상시킨다
파이토글리코겐 및 옥테닐숙신산으로 변형된 파이토글리코겐(OSA-변형 글리코겐)은 아래 기술된 바와 같이 호모살레이트(UV 흡수 화합물)를 함유하는 자외선 차단제 제제에 혼합되었다.
상 성분 % 중량/중량
I II III



오일		 라놀린
바셀린(petrolatum)
스테아르산
스테아릴 팔미테이트
베헤닐 알코올
파라하이드록시벤조산 프로필
호모살레이트(homosalate)		 4.25
2.6
3.5
1.7
0.9
0.05
7.0		 4.25
2.6
3.5
1.7
0.9
0.05
7.0		 4.25
2.6
3.5
1.7
0.9
0.05
7.0



물		 탈이온수
프로필렌 글리콜
파이토글리코겐
OSA-변형 글리코겐
크산탄 검
트리에탄올아민
EDTA
파라하이드록시벤조산 메틸		 73.65
5.0


0.2
1.0
0.05
0.1		 67.65
5.0
6.0

0.2
1.0
0.05
0.1		 67.65
5.0

6.0
0.2
1.0
0.05
0.1
표 1: 자외선 차단제 제제
파이토글리코겐은 예 1에 기술된 바와 같이 사탕 옥수수로부터 추출되었다. OSA-변형 파이토글리코겐은 예 2에 기술된 바와 같이 제조되었고 생성된 치환도는 0.27이었다.
양쪽 상(물과 오일 상)은 완전히 융해/용해될 때까지 계속 교반하면서 83℃까지 가열되었다. 수상은 오일 상과 혼합하기 전 2분 동안 24 Krpm에서 고 에너지 균질기(IKA T18 베이식 울트라 튜랙스)로 교반되었다. 다음으로, 2분 동안 24 Krpm에서 균질기로 교반하면서 오일 상이 수상에 가해졌고; 천천히 교반하면서 40℃로 냉각된 다음, 1분 동안 24 Krpm에서 균질기로 다시 교반되었다.
생성된 자외선 차단제 제제는 옵토메트릭스(Optometrics) SPF-290S 분광 광도계와 오션 옵틱스(Ocean Optics) UV-VIS 분광계를 사용하여 SPF 값과 광안정성이 시험되었다. 시험 결과는 표 2에 표시된다. SPF 부스트 값(boost value)은 파이토글리코겐 또는 OSA-변형 파이토글리코겐을 함유하지 않은 제제에 대해서 SPF 값의 백분율 증가를 가리킨다.
자외선 차단제 활성물질 SPF 임계 파장
(㎚)		 SPF 증가율
(%)
I 호모살레이트 2.09 328 0
II 호모살레이트 + 파이토글리코겐 2.22 329 6.2
III 호모살레이트 + OSA-변형 파이토글리코겐 2.40 328 14.8
예 10. 글리코겐/ 파이토글리코겐은 무기 자외선 차단제 제제의 햇빛 차단 특성을 향상시킨다
파이토글리코겐 및 OSA-변형 파이토글리코겐은 예 9에 기술된 것과 유사한 절차를 사용하여 이산화 티타늄을 함유하는 자외선 차단제 제제에 혼합되었다.제제의 내용물들은 표 3에 서술된다.
상 성분 % 중량/중량
I II III



오일		 라놀린
바셀린(petrolatum)
스테아르산
스테아릴 팔미테이트
베헤닐 알코올
파라하이드록시벤조산 프로필
광물성 오일		 4.25
2.6
3.5
1.7
0.9
0.05
7.0		 4.25
2.6
3.5
1.7
0.9
0.05
7.0		 4.25
2.6
3.5
1.7
0.9
0.05
7.0



물		 탈이온수
프로필렌 글리콜
이산화 티타늄
글리코겐
OSA-변형 파이토글리코겐
크산탄 검
트리에탄올아민
EDTA
파라하이드록시벤조산 메틸		 67.65
5.0
6.0


0.2
1.0
0.05
0.1		 61.65
5.0
6.0
6.0

0.2
1.0
0.05
0.1		 61.65
5.0
6.0

6.0
0.2
1.0
0.05
0.1
생성된 자외선 차단제 제제는 옵토메트릭스 SPF-290S 분광 광도계와 오션 옵틱스 UV-VIS 분광계를 사용하여 SPF와 광안정성이 시험되었다. 시험 결과는 표 4에 표시된다. SPF 부스트 값은 파이토글리코겐 또는 OSA-변형 파이토글리코겐을 함유하지 않은 제제에 대해서 SPF 값의 백분율 증가를 가리킨다.
자외선 차단제 활성물질 SPF 임계 파장
(㎚)		 SPF 증가율
(%)
I TiO2 2.37 388 0
II TiO2 + 파이토글리코겐 2.64 388 11.4
III TiO2 + OSA-변형 파이토글리코겐 2.78 388 17.3
예 11. 글리코겐/ 파이토글리코겐은 유기 자외선 차단제의 광안정성을 향상시킨다
파이토글리코겐 및 OSA-변형 파이토글리코겐은 예 9에 기술된 것과 같이 화학 자외선 차단제 활성물질을 함유하는 제제에 혼합되었다.
제제는 석영 플레이트 위에 박막(thin film){2~4 ㎎/㎠의 흡착률(surface coverage)}으로 증착되고 30분 동안 공기 중에서 건조되었다. 건조 후, 시료는 4시간 동안 UV 광(두 개의 UV 램프, 15W, 254㎚, UVP 인코포레이티드, 파트 # 34-000-801)으로 조사된 다음, 광학 흡수 스펙트럼을 기록하여 그 광안정성이 시험되었다.
각 제품의 최대 흡수의 감소로부터 광열화(photodegradation)가 계산되었다. 또한, 조사(irradiation) 시간에 따른 SPF 값의 변화는 예 9와 10에 기술되는 제제에 대해서 측정되었다. 결과는 표 5, 6, 7, 및 8에 표시된다.
자외선 차단제 활성물질 308㎚에서
흡수		 4시간 노출 후 308㎚에서 흡수 흡수의 변화
(%)
호모살레이트 7% 1.0 0.86 -24
호모살레이트 7% + 파이토글리코겐, 6% 1.0 1.0 0
호모살레이트 7% +
OSA-변형 파이토글리코겐, 6%		 1.0 0.82 -18
표 5: 글리코겐/파이토글리코겐을 함유하지 않거나 함유하는 제제에서 호모살레이트 광안정성
자외선 차단제 활성물질 316㎚에서
흡수		 4시간 노출 후 316㎚에서 흡수 흡수의 변화
(%)
OM 신나메이트 7% 1.0 0.26 -74.5
OM 신나메이트 7% + 파이토글리코겐, 6% 1.0 1.30 +30.0
OM 신나메이트 7% +
OSA-변형 파이토글리코겐, 6%		 1.0 0.92 -8.0
표 6: 글리코겐/파이토글리코겐을 함유하지 않거나 함유하는 제제에서 옥틸 메톡시신나메이트 광안정성
자외선 차단제 활성물질 308㎚에서
흡수		 4시간 노출 후 308㎚에서 흡수 흡수의 변화
(%)
아보벤존(Avobenzone) 7% 1.0 0.46 -54.0
아보벤존 7% + 파이토글리코겐, 6% 1.0 1.08 +8.0
아보벤존 7% +
OSA-변형 파이토글리코겐, 6%		 1.0 0.53 -47.0
표 7: 글리코겐/파이토글리코겐을 함유하지 않거나 함유하는 제제에서 아보벤존 광안정성
자외선 차단제 활성물질 SPF 4시간 노출 후 SPF SPF 증가율
(%)
호모살레이트 7% 2.00 2.25 12.5
호모살레이트 7% + 파이토글리코겐, 6% 2.45 4.2 71.2
호모살레이트 7% +
OSA-변형 파이토글리코겐, 6%		 3.0 4.5 50.0
표 8: 파이토글리코겐과 OSA-변형 파이토글리코겐을 함유하는 조사된 자외선 차단제 조성물에서 SPF 증가율
이러한 결과는, 조사된 제제의 SPF 값이 파이토글리코겐 또는 OSA-변형 파이토글리코겐을 사용하여 훨씬 더 크다는 것을 보여준다. 변형되지 않거나 OSA-변형된 다작용성 첨가제를 사용하는 것의 선택은 특정한 유기 자외선 차단제 화합물에 의존할 것이다.
예 12. OSA -변형 파이토글리코겐에 의한 비타민 A의 광안정화
비타민 A와 OSA-변형 파이토글리코겐(예 2에 따라 제조된)은 알코올성 에멀션에 혼합되었다. 24㎖의 물 또는 수중(in water) OSA-변형 파이토글리코겐의 20% 용액이 계속적인 교반 하에 74㎖의 95% 에탄올에 가해졌다. 다음으로, 2g의 비타민 A(레티닐 아세테이트)가 첨가되고 혼합물은 실온에서 4분 동안 24 Krpm에서 고 에너지 균질기(IKA T18 베이식 울트라 튜랙스)로 교반되었다. 이는 낮은 점도를 갖는 안정한 에멀션을 생성했고, 이는 분무 용도에 적합하다.
측정은 예 11에 기술된 것과 같이 수행되었다. 광열화는 비타민 A에 대해 371㎚에서, 비타민 A-OSA-변형 파이토글리코겐에 대해 335㎚에서 최대 흡수의 감소로부터 계산되었다.
결과는 표 9에 표시되고 이 결과는 OSA-변형 파이토글리코겐이 비타민 A의 광안정성을 급격하게 향상시킴을 증명한다. 3시간의 광 조사 후, OSA-변형 파이토글리코겐을 함유하지 않은 에멀션에서 비타민 A 농도의 56% 감소와 대비해서, OSA-변형 파이토글리코겐을 함유하는 에멀션에서는 비타민 A 농도의 측정할만한 변화가 없었다.
활성물질 흡수 3시간 노출 후 흡수 흡수의 변화
(%)
비타민 A, 2% 1.0 0.44 -56.0
비타민 A, 2% +
OSA-변형 파이토글리코겐, 6%		 1.0 1.0 0
표 9: OSA-변형 파이토글리코겐을 함유하지 않거나 함유하는 제제에서 비타민 A 광안정성
예 13. 아미노신나메이트를 이용한 글리코겐/ 파이토글리코겐 유도체화의 방법
1g의 숙시노일화(succinoylated)-파이토글리코겐(DS = 0.128)은 12㎖의 밀리Q 물에 용해되고 pH는 5로 조절되었다. 150㎎의 에틸 4-아미노신나메이트가 3㎖의 DMSO에 용해되고 숙시노일화-파이토글리코겐 용액과 혼합되었다. 혼합물은 0℃로 냉각되고, 밀리Q에 용해된 0.2g의 EDAC{N-(3-디메틸아미노프로필)-N'-에틸카보디이미드 하이드로클로라이드}가 격렬한 교반 하에 이에 첨가되었다. 반응은 24시간 동안 실온에서 진행되도록 허용되고, 다음으로 시료는 일 부피의 에탄올로 침전되었다. 침전물은 물에 재현탁(re-suspend)되고, 침전 단계는 두 번 더 반복되었다. 마지막 침전 단계 후, 시료는 물에 용해되고 냉동 건조되었다.
숙시노일화-파이토글리코겐은 다음과 같이 제조되었다:
4g의 파이토글리코겐은 34㎖의 DMSO에 용해되고 0.3g의 DMAP(4-디메틸아미노피리딘)와 0.4g의 숙신산 무수물이 용액에 제공되었다. 시료는 50℃에서 (교반 하에) 배양되었다 (O/N). 배양 후, 50㎖ 증류수가 반응 혼합물에 가해지고 pH는 7로 조절되었다. 시료는 1 부피의 에탄올로 침전되었다. 원심분리 후, 펠릿은 증류수(75㎖)에 분산되고 pH는 7.0 ~ 7.2로 조절되었다. 침전 단계는 두 번 반복되고, 시료는 실온에서, 그 다음에 60℃에서 이틀 동안 공기 건조되었다 (O/N).
예 14. 파이토글리코겐 -에틸-4- 아미노신나메이트 컨쥬게이트 대(對) 아미노신나메이트의 광안정성
아미노신나메이트와 파이토글리코겐-에틸-4-아미노신나메이트 컨쥬게이트는 각각 에탄올 또는 물에 용해되었다.
용액은 석영 플레이트 위에 박막으로 증착되고 30분 동안 공기 중에서 건조되었다. 건조 후, 시료는, 예 11에서와 같이, 4시간 동안 UV 광으로 조사된 다음, 그 광안정성이 시험되었다.
광열화는 각 제품의 최대 흡수의 감소로부터 계산되었다. 결과는 도 7에 표시된다.
도 7에 표시된 데이터로부터, 파이토글리코겐-에틸-4-아미노신나메이트 컨쥬게이트는, 아미노신나메이트에 대한 그 활성의 40%와 비교해서, 4시간의 UV-조사에 대한 노출 후 그 활성의 95%를 유지했음을 볼 수 있다.
예 15.
상대적인 물 보유 대 시간은 예 1에 따라 제조된 다작용성 첨가제, 글리세린, PEG 400, 및 히알루론산(hyaluronic acid)에 대해 비교되었다. 시료는 37℃에서 10일 동안 수분 챔버(moisture chamber)에서 물을 흡수하도록 허용되었다. 물 흡수(water uptake)를 정량한 후, 시료는 건조제를 구비한 밀폐 챔버 안에 놓이고 그 상대적인 물 함량에 대한 시간 의존성이 10일 동안 측정되었다. 결과는, 세 개의 독립 측정의 평균을 나타내는 각각의 데이터 지점으로 도 8에 표시된다.
예 16. 이온 강도에 대한 파이토글리코겐 점도의 내성
20%(w/w) 파이토글리코겐(예 1에 따라 제조된)의 수성 분산액이 유동학 시험을 위해 사용되었다.
측정은, 원뿔-평판 기하구조(4㎝ 직경, 1.58°강철 원뿔; 절단 갭 = 50.8㎛)를 사용하여, RA 2000 유동계(TA 인스트루먼트-워터스 LLC) 상에서 수행되었다. 시험은 20℃에서 실행되었다. 결과는 도 9에 표시된다.
예 17.
조개류에서 분리된 단분산 글리코겐 첨가제의 독성은 Hep2 세포주 상에서 시험되고, 약물 전달 시스템에 일반적으로 사용된 PLGA 나노입자의 독성과 비교되었다(도 10과 11). 실험에서, 죽은 세포의 수(도 10)와 LDH(락테이트 탈수소효소)의 방출(도 11)은, PGLA에 대해 독성일 것으로 알려진 것보다 한 자릿수 더 큰 농도에서 예 1의 다작용성 첨가제에 대해 뚜렷한 독성을 나타내지 않았다.

Claims (48)

  1. 수성 또는 알코올성 제제(formulation)의 유동학적 거동(rheological behavior)을 변화시키는 방법에 있어서,
    단분산 글리코겐(glycogen) 또는 파이토글리코겐(phytoglycogen) 나노입자의 조성물을 상기 제제에 첨가하는 단계를
    포함하는, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제제는 요변성(thixotropic)이고, 상기 유동학적 거동의 변화는 재건 시간(rebuilding time)의 증가를 포함하는, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유동학적 거동의 변화는 요변성 거동을 제공하는 것을 포함하는, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제제는, 적어도 하나의 소 분자(small molecule), 중합체, 생체 중합체(biopolymer), 콜로이드 입자 또는 오일의 분산액 또는 용액인, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제제는 수성 제제(water-based formulation)인, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제제는 알코올성 제제(alcohol-based formulation)인, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 알코올은, 에틸 알코올, 프로필 알코올, 이소프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에톡시디글리콜, 글리세롤, 또는 그 조합인, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은, 동적 광 산란에 의해 측정되는 약 0.3 미만의 다분산성 지수(polydispersity index)를 갖는, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 80%는 약 30㎚ 내지 약 150㎚의 평균 입자 직경을 갖는 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자인, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는 화학적으로 변형된, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는, 카르보닐기, 아민기, 티올기, 카르복시기, 또는 하이드로카빌과 그 하이드록실기들 중 적어도 하나의 화학 작용화(chemical functionalization)에 의해 변형되는, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 하이드로카빌기는 알킬, 비닐 또는 알릴기인, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는 옥테닐 숙신산으로 변형되는, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제제는 천연 검(natural gum)을 포함하는, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제제는, 식품, 화장품, 개인 위생 용품(personal care product), 기능 식품(nutraceutical), 약품(pharmaceutical), 로션, 젤, 페인트, 코팅, 잉크, 윤활제(lubricant), 부형제(excipient), 표면 막, 안정제, 또는 드릴링 머드(drilling mud)인, 수성 또는 알코올성 제제의 유동학적 거동을 변화시키는 방법.
  16. 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자를 포함하는 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 첨가제는, 동적 광 산란에 의해 측정되는 약 0.3 미만의 다분산성 지수를 갖는, 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 첨가제는, 동적 광 산란에 의해 측정되는 약 0.2 미만의 다분산성 지수를 갖는, 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 첨가제는, 동적 광 산란에 의해 측정되는 약 0.1 미만의 다분산성 지수를 갖는, 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제.
  20. 제 16항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 90%는 약 30㎚ 내지 약 150㎚의 평균 입자 직경을 갖는 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자인, 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제.
  21. 제 16항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제의 건조 중량을 기준으로 약 90%는 약 30㎚ 내지 약 150㎚의 평균 입자 직경을 갖는 파이토글리코겐 나노입자인, 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제.
  22. 제 16항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제의 건조 중량을 기준으로 약 90%는 약 60㎚ 내지 약 110㎚의 평균 입자 직경을 갖는 나노입자인, 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제.
  23. 제 16항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제의 건조 중량을 기준으로 약 90%는 약 20㎚ 내지 약 60㎚의 평균 직경을 갖는 글리코겐 나노입자인, 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제.
  24. 제 16항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는 화학적으로 변형된, 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는, 카르보닐기, 아민기, 티올기, 카르복시기, 또는 하이드로카빌과 그 하이드록실기들 중 적어도 하나의 화학 작용화에 의해 변형되는, 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 하이드로카빌기는, 알킬, 비닐 또는 알릴기인, 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제.
  27. 제 24항에 있어서, 상기 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자는 옥테닐 숙신산으로 변형되는, 수성 또는 알코올성 제제를 위한 다작용성 첨가제.
  28. 분말 형태인 제 16항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 기재된 다작용성 첨가제.
  29. 액체 형태인 제 16항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 기재된 다작용성 첨가제.
  30. 젤 형태인 제 16항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 기재된 다작용성 첨가제.
  31. 조성물에 있어서,
    제 16항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 기재된 다작용성 첨가제와,
    수성 또는 알코올성 제제를
    포함하는, 조성물.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 수성 또는 알코올성 제제는, 적어도 하나의 소 분자, 중합체, 생체 중합체, 콜로이드 입자 또는 오일의 분산액 또는 용액인, 조성물.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 조성물은 수성 제제인, 조성물.
  34. 제 32항에 있어서, 상기 조성물은 알코올성 제제인, 조성물.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 알코올은, 에틸 알코올, 프로필 알코올, 이소프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에톡시디글리콜, 글리세롤, 또는 그 조합인, 조성물.
  36. 제 31항 내지 제 35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다작용성 첨가제는 상기 조성물 중 약 5 내지 약 25%(w/w)를 포함하는, 조성물.
  37. 제 31항 내지 제 36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 상기 다작용성 첨가제를 함유하지 않는 동일 조성물과 비교해서 요변성 거동을 갖는, 조성물.
  38. 제 31항 내지 제 36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 요변성이고 상기 다작용성 첨가제를 함유하지 않는 동일 조성물과 비교해서 증가된 재건 시간을 갖는, 조성물.
  39. 제 31항 내지 제 38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 천연 검을 포함하는, 조성물.
  40. 제 31항 내지 제 39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은, 식품, 화장품, 개인 위생 용품, 기능 식품, 약품, 로션, 젤, 페인트, 코팅, 잉크, 윤활제, 부형제, 표면 막, 안정제, 또는 드릴링 머드인, 조성물.
  41. 제 31항 내지 제 39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 상기 다작용성 첨가제를 함유하지 않는 동일 조성물과 비교해서 향상된 용해성과 안정성을 갖는, 조성물.
  42. 제 40항에 있어서, 상기 조성물은 분무식 개인 위생 용품(spray on personal care product)인, 조성물.
  43. 제 42항에 있어서, 상기 분무식 개인 위생 용품은, 분무식 화장품, 분무식 자외선 차단제(sunscreen), 헤어스프레이, 분무식 탈취제, 분무식 발한 억제제(antiperspirant), 분무식 애프터셰이브 또는 분무식 손 세정제(hand sanitizer)인, 조성물.
  44. 수성 또는 알코올성 제제를 안정화하는 방법에 있어서,
    단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자를 상기 제제에 첨가하는 단계를
    포함하는, 수성 또는 알코올성 제제를 안정화하는 방법.
  45. 수성 또는 알코올성 제제에 요변성 거동을 제공하는 방법에 있어서,
    단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자를 상기 제제에 첨가하는 단계를
    포함하는, 수성 또는 알코올성 제제에 요변성 거동을 제공하는 방법.
  46. 요변성 수성 또는 알코올성 제제에서 재건 시간을 증가시키는 방법에 있어서,
    단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자를 상기 제제에 첨가하는 단계를
    포함하는, 요변성 수성 또는 알코올성 제제에서 재건 시간을 증가시키는 방법.
  47. 수성 또는 알코올성 제제에서 유기 화합물의 광안정성을 증가시키는 방법에 있어서,
    단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자를 상기 제제에 첨가하는 단계를
    포함하는, 수성 또는 알코올성 제제에서 유기 화합물의 광안정성을 증가시키는 방법.
  48. 생체 활성제의 생체 활성을 보호하는 방법에 있어서,
    상기 생체 활성제를 단분산 글리코겐 또는 파이토글리코겐 나노입자의 조성물과 혼합하는 단계를
    포함하는, 생체 활성제의 생체 활성을 보호하는 방법.
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