KR20170025778A

KR20170025778A - 항산화제를 포함하는 생체 적합성 고분자 히알루론산 유도체 및 그 히알루론산의 가교결합물

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Publication number: KR20170025778A
Application number: KR1020150122723A
Authority: KR
Inventors: 이지연; 이인현; 서중기; 박성영; 고승환; 박용묵; 조영우; 이한구
Original assignee: 대화제약 주식회사; 한국교통대학교산학협력단; 웰이앤씨 주식회사
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2017-03-08

Abstract

본 발명은 항산화제를 포함하는 생체 적합성 고분자 히알루론산 유도체 및 그 히알루론산의 가교결합물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 도 1의 항산화제 함유 히알루론산 가교 화합물은 생체적합성이 뛰어날 뿐 아니라 기존의 히알루론산 가교 화합물에 비하여 멸균 공정 후 하이드로젤의 화학적으로 안정한 제제로 열안정성을 확보한 하이드로젤을 제공할 수 있다.
특히, 주름개선제로 사용 시 생체 내에서 오랜 지속성을 유지할 뿐만 아니라 피부를 보호하고 피부세포의 재생을 도와 노화방지 및 주름 개선 효과를 나타낼 수 있다.

Description

항산화제를 포함하는 생체 적합성 고분자 히알루론산 유도체 및 그 히알루론산의 가교결합물{Biocompatible polymer hyaluronic acid derivative comprising antioxidants, and crosslinked product hydrogel of the hyaluronic acid derivative}

본 발명은 항산화제를 포함하는 생체 적합성 고분자 히알루론산 유도체 및 그 히알루론산의 가교결합물에 관한 것이다.

히알루론산은 D-글루쿠론산과 N-아세틸-D-글루코사민이 반복적 구조로 분자량이 10만에서 500만 정도되는 glycosaminoglycan disaccharide로 생체고분자 물질이다. 히알루론산은 대부분 나트륨염 형태로 존재하는데 이것은 상업적으로 사용가능한 히알루론산의 가장 흔한 형태이다. 히알루론산은 인체의 피부, 관절의 활액, 눈의 유리액 그리고 연골 내부의 scaffolding 및 닭벼슬 등에 많이 존재하며, 세균의 침입 혹은 독성물질의 침투를 막고 세포 부착 및 염증 반응 조절에 관여할 뿐만 아니라, 관절 내에서는 윤활액의 역할을 하는 우수한 생체적합 물질로 자연적으로 발생하는 세포 밖의 매트릭스(extracellular matrix)이다. 70kg의 체중을 가진 평균적인 남성에게는 대략 15g의 hyaluronan이 몸 안에 있고 이 중의 1/3은 매일 분해되고 다시 합성되어 바뀐다. 가장 많은 양의 히알루론산은 피부 조직(평균적인 사람에게서 7-8g)에 있고 따라서 몸 안에 있는 총 히알루론산의 약 50%정도는 피부에 존재한다. 히알루론산은 생체 적합성 면에서 우수하여 주름개선제, 관절기능 개선제, 안과 점안제 및 약물전달 물질 등의 의료 목적 및 화장품 첨가제로 폭넓게 사용되어 지고 있다. 하지만 히알루론산 자체는 생체내 혹은 산 염기 조건에서 쉽게 분해가 된다. 또한 생체내 분해효소에 의해 체내에 머무는 시간이 매우 짧은 단점을 지니고 있다. 따라서 생체내 지속성을 증대시키고자 다양한 연구가 진행되고 있는데, 특히 히알루론산 가교를 통해 지속성 및 적합성을 증대하고자 하는 히알루론산 유도체 개발이 가속화 되고 있다.

한편, 미국 특허 제 4,582,865호는 디비닐술폰(DVS)을 가교제로 사용하여 가교된 히알루론 유도체를 개시하고 있으며, 미국특허 제 5,827,937호는 다기능에폭시화합물을 가교제로 사용하여 히알루론 유도체 가교물을 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 이밖에 미국 등록특허 제 4,500,676호, 제4,713,448호, 제 4,716,154호에는 히알루론산에 다양한 가교제를 사용하여 다양한 형태의 히알루론산 유도체가 개발되어 지고 있다. 그러나 개발된 히알루론산 유도체는 가교되지 않은 히알루론산에 비해 생체내 지속성이 증대 되었지만 이것들 역시 6~9개월 이내에 분해되는 등 생체 지속성 문제는 여전히 숙제로 남아 있다.

또한, 의료기기 품목 분류는 인체 삽입여부, 인체 내 삽입/이익 여부 및 기간 등 인체에 미치는 잠재적 위해성에 따라 4등급으로 분류된다. 조직수복용 생체재료의 경우 제조공정에서 멸균 공정이 요구되며, 생체에 적용할 수 있는 하이드로젤의 경우 고온 멸균 시에 겔의 화학적 안정성에 영향을 미치는 문제점이 있다.

미국 특허 제4,582,865호(1986년 4월 15일 공개) 미국특허 제5,827,937호(1998년 10월 27일 공개) 한국 특허 출원 제10-2008-0074260호(2009년 2월 5일 공개)

이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 다양한 연구를 진행하던 중, 우수한 생체 내 지속성 및 생체 적합성을 갖는 히알루론산 유도체를 제조하고, 용이하게 주사제에 충진되어 생체 조직에 주입될 수 있는 가교 결합된 히알루론산 하이드로젤을 제조하였으며, 여기에 항산화제를 추가로 포함 시에는 겔 성상에 영향을 미치지 않을 뿐 아니라 열에 안정성이 뛰어난 히알루론산 하이드로젤을 제조할 수 있음을 처음으로 확인하고, 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 항산화제를 유효성분으로 포함하는 히알루론산 유도체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 히알루론산 유도체를 항산화제와 함께 용해하여 가교시키는 것을 포함하는 히알루론산 유도체 가교결합물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 히알루론산 유도체 가교결합물을 포함하며, 겔, 주름살 치료용 삽입물, 성형보조물, 관절염 치료용 삽입물 및 약물 전달체로 이루어진 군으로부터 선택되는 생체 적합성 소재를 제공하는 것이다.

나아가 본 발명의 목적은 카테콜 히알루론산, 키탈락 및 항산화제를 TBS 완충용액 하에서 이온 복합체(ionic complex) 방법에 의해 가교시키는 것을 특징으로 하는 가교물 하이드로젤의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 항산화제를 유효성분으로 포함하는 히알루론산 유도체를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 히알루론산 유도체는 히알루론산의 카르복실기에 카테콜계 작용기를 도입한 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 항산화제는 아스코르브산, 토코페롤, 레티놀, 코엔자임 Q10, 갈로카테킨 갈레이트 및 실리빈으로 이루어진 군에서 선택된 1종이상일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 항산화제는 히알루론산 유도체 대비 1.5 ~ 10 중량%로 포함될 수 있다.

또한, 본 발명은 히알루론산 유도체를 항산화제와 함께 용해하여 가교시키는 것을 포함하는 히알루론산 유도체 가교결합물을 제공한다.

본 발명은 상기 히알루론산 유도체 가교결합물을 포함하며, 겔, 주름살 치료용 삽입물, 성형보조물, 관절염 치료용 삽입물 및 약물 전달체로 이루어진 군으로부터 선택되는 생체 적합성 소재를 제공한다.

나아가 본 발명은 카테콜 히알루론산, 키탈락 및 항산화제를 TBS 완충용액 하에서 이온 복합체(ionic complex) 방법에 의해 가교시키는 것을 특징으로 하는 가교물 하이드로젤의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 완충용액의 pH가 7.4 내지 8.5일 수 있다.

본 발명에 따른 도 1의 항산화제 함유 히알루론산 가교 화합물은 생체적합성이 뛰어날 뿐 아니라 기존의 히알루론산 가교 화합물에 비하여 멸균 공정 후 하이드로젤의 화학적으로 안정한 제제로 열안정성을 확보한 하이드로젤을 제공할 수 있다.

특히, 주름개선제로 사용 시 생체 내에서 오랜 지속성을 유지할 뿐만 아니라 피부를 보호하고 피부세포의 재생을 도와 노화방지 및 주름 개선 효과를 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 항산화제가 포함된 히알루론산 유도체 및 그 히알루론산의 가교결합물 제조방법을 나타낸 모식도이다.

본 발명은 항산화제를 유효성분으로 포함하는 히알루론산 유도체를 제공한다.

본 발명에서 ‘히알루론산’은 히알루론산 및 히알루론산 나트륨, 히알루론산 칼슘 등을 포함하는 임의의 히알루론산 염, 화학적 변형 혹은 유도체화된 형태의 히알루론산을 포함하는 넓은 의미로 사용된다.

또한, 본 발명의 ‘항산화제’는 아스코르브산, 토코페롤, 레티놀, 코엔자임 Q10, 갈로카테킨 갈레이트 및 실리빈으로 이루어진 군에서 선택된 1종이상인 것을 특징으로 하며, 이에 제한되지는 않지만 가장 바람직하게는 아스코르브산 또는 토코페롤일 수 있다.

본 발명에서 상기 항산화제는 히알루론산 유도체 대비 1.5 ~ 10 중량%로 포함될 수 있으며, 가장 바람직하게는 1.5 ~ 3 중량%로 포함될 수 있다.

상기‘항산화제’는 아스코르브산, 토코페롤, 레티놀, 코엔자임 Q10, 갈로카테킨 갈레이트 및 실리빈으로 이루어진 군에서 선택된 1종이상인 것을 특징으로 하며, 이에 제한되지는 않지만 가장 바람직하게는 아스코르브산 또는 토코페롤일 수 있다.

또한, 본 발명은 카테콜 히알루론산, 키탈락 및 항산화제를 TBS 완충용액 하에서 이온 복합체(ionic complex) 방법에 의해 가교시키는 것을 특징으로 하는 가교물 하이드로젤의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 도 1은 항산화제가 포함된 히알루론산 유도체 및 그 히알루론산의 가교결합물 제조방법을 나타낸 모식도로서, 보다 구체적으로 설명하면, 항산화제 함유 히알루론산 유도체와 키토산 유도체(키탈락)를 이온 복합체(ionic complex) 반응시켜 코아세르베이트형 하이드로젤을 형성시키고, 반응액과 분리되어 가라앉은 형태로 반응이 일어난다. 반응이 완료되면 이후 원심분리, 감압여과, 워싱 및 동결건조 과정을 수행하여 HA-C:Chitlac 가교물을 얻는다. 이렇게 얻어진 HA-C:Chitlac 가교물을 완충용액의 pH가 7.4인 조건 하에서 팽윤시켜 하이드로젤을 제조한다.

상기 제조 방법에 있어서, 히알루론산 카테콜 유도체와 키탈락의 결합비는 중량비로 하며, 그 중량비는 2:1, 1:1 또는 1:2인 것이 바람직하고, 2:1 또는 1:1 중량비인 것이 더욱 바람직하지만, 상기 중량비에 한정되는 것은 아니다.

상기 제조 방법에 있어서, 히알루론산 카테콜 유도체 가교결합물은 고형분의 농도가 20 ~ 100mg/mL로 포함될 수 있다.

본 발명의 방법으로 제조된 하이드로젤의 경우 항산화제가 첨가되지 않은 하이드로젤과 비교하였을 때 겔의 성상이 투명하고 열에 안정하여 겔, 주름살 치료용 삽입물, 성형보조물, 관절염 치료용 삽입물, 약물 전달체 등의 다양한 생체 적합성(biocompatibility) 소재로 사용되기 더욱 적합하다.

히알루론산 유도체 또는 히알루론산 유도체 가교결합물의 경우 주재료로서 히알루론산이 사용되어 피부 재생, 보습력 및 자외선으로부터 생길 수 있는 피부 노화를 막아주는 효능이 있으며, 본 발명의 방법으로 제조된 하이드로젤은 피부를 보호하는 성분이 다량으로 들어있는 항산화제가 첨가되어 항산화제가 첨가되지 않은 히알루론산 유도체 또는 히알루론산 유도체 가교결합물과 비교하였을 때 피부 주름을 제거 또는 개선시킬 수 있는 효과가 월등히 증가한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1>

항산화제 아스코르브산 함유 히알루론산 카테콜 유도체와 키토산 유도체의 가교물 제조 및 겔의 성상 평가

카테콜 히알루론산(HA-C) 0.8 g에 아스코르브산을 첨가하여 TBS(pH 7.4~8.5) 60 mL 완충용액에 완전히 용해시킨 후, 아민과의 반응으로 가교를 이루기 위해 키토산 유도체(키탈락) 0.8 g을 TBS(pH 8.5) 20 mL에 용해시켰다. 상기 두 용액을 혼합한 후에, 볼텍싱하여 이온 복합체(ionic complex) 반응이 일어나도록 상온에서 1시간 동안 정체 시켰으며, 가교물 하이드로젤을 원심분리를 통해 침전물과 용액을 분리하였다. 여과를 통해 용액 및 불순물을 제거한 뒤, 스캐폴드로 제조하여 동결 건조 후 HA-C:Chitlac 가교물을 얻었다. PBS pH 7.4 조건 하에 농도 50 mg/mL의 팽윤된 하이드로젤을 제조한 뒤 겔의 성상을 확인하였다.

그 결과, 표 1에서 보는 바와 같이 히아루론산 유도체에 첨가한 아스코르브산의 양 및 TBS 용액의 pH에 따라 하이드로겔 형성과 색상에 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 보다 구체적으로 설명하면, 실시예 1-2, 1-3, 1-4에서 팽윤이 가능하며 겔 또한 투명하였다.

따라서, 생체 적합성 고분자 히알루론산 유도체 및 히알루론산 가교 결합물의 제조에 있어서 항산화제로 아스코르브산을 1.5%로 첨가, TBS pH가 8.0일 때 팽윤이 가능하면서 투명한 겔을 얻을 수 있었으며, 아스코르브산을 3.0%로 첨가, TBS pH가 8.0 내지 8.5일 때 팽윤이 가능하면서 투명한 겔을 얻을 수 있음을 확인하였다(표 1 참조).

< 실시예 2>

항산화제 토코페롤 함유 히알루론산 카테콜 유도체와 키토산 유도체의 가교물 제조 및 겔의 성상 평가

카테콜 히알루론산(HA-C) 0.8 g에 토코페롤을 첨가하여 TBS(pH 7.4~8.5) 60 mL 완충용액에 완전히 용해시킨 후, 아민과의 반응으로 가교를 이루기 위해 키토산 유도체(Chitlac) 0.8 g을 TBS(pH 8.5) 20 mL에 녹였다. 상기 두 용액을 혼합한 후에, 볼텍싱하여 이온 복합체(ionic complex) 반응이 일어나도록 상온에서 1시간 동안 정체 시켰다. 가교물 하이드로젤을 원심분리를 통해 침전물과 용액을 분리하였으며, 여과를 통해 용액 및 불순물을 제거한 뒤, 스캐폴드로 제조하여 동결 건조 후 HA-C:Chitlac 가교물을 얻었다. PBS pH 7.4 조건 하에 농도 50 mg/mL의 팽윤된 하이드로젤을 제조한 뒤 겔의 성상을 확인하였다.

그 결과 표 2에서 보는 바와 같이, 히아루론산 유도체에 첨가한 토코페롤의 함량 및 TBS 용액의 pH에 따라 팽윤 가능과 하이드로겔의 성상에 영향을 주는 것을 확인하였다. 보다 구체적으로 설명하면, 실시예 2-2, 2-4, 2-5에서 팽윤이 가능하며 겔 또한 투명함을 알 수 있었다.

따라서, 생체 적합성 고분자 히알루론산 유도체 및 히알루론산 가교 결합물의 제조에 있어서 항산화제로 토코페롤을 1.5 또는 3%로 첨가하였을 때 팽윤이 가능하면서 투명한 겔을 얻을 수 있음을 확인하였다. 특히, 토코페롤 1.5% 첨가군에는 TBS 용액의 pH가 7.4에서보다 8.0일 때 팽윤이 가능하면서 투명한 겔을 얻을 수 있었다(표 2 참조).

< 비교예 1>

히알루론산 카테콜 유도체와 키토산 유도체의 가교물 제조 및 겔 성상 평가

본 발명자들은 항산화제 첨가 유무가 히알루론산 카테콜 유도체와 키토산 유도체의 가교물의 겔 성상 및 특성에 영향을 미치는지 여부를 확인하기 위하여 상기 실시예 1 및 2에서 항산화제가 첨가된 히알루론산 카테콜 유도체와 키토산 유도체 가교물을 제조하여 겔의 성상 및 특성을 평가하였으며, 비교예 1에서 항산화제를 첨가하지 않은 히알루론산 카테콜 유도체와 키토산 유도체의 가교물의 겔 성상 및 특성을 확인하였다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 카테콜 히알루론산(HA-C) 0.8 g에 TBS(pH 7.4) 60 mL 완충용액에 완전히 용해시킨 후, 아민과의 반응으로 가교를 이루기 위해 키토산 유도체(Chitlac) 0.8 g을 TBS(pH 8.5) 20 mL에 용해시켰다. 상기 두 용액을 혼합한 후에, 볼텍싱하여 ionic complex 반응이 일어나도록 상온에서 1시간 동안 정체 시켰으며, 가교물 하이드로젤을 원심분리를 통해 침전물과 용액을 분리하였다. 여과를 통해 용액 및 불순물을 제거한 뒤, 스캐폴드로 제조하여 동결 건조 후 HA-C:Chitlac 가교물을 얻었다. PBS pH 7.4 조건 하에 농도 50 mg/mL의 팽윤된 하이드로젤을 제조한 후 겔의 성상 및 특성을 평가하였다.

그 결과, 표 3에서 나타난 바와 같이 비교예 1의 성상은 약간 갈색을 띄었음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 히알루론산 유도체인 카테콜(도파민)의 산화(pH, 온도, 빛 등)로 하이드로퀴논반응에 의한 것으로 판단된다.

< 실험예 1>

고압증기멸균 후 가교물의 성상 평가

<1-1> 항산화제 아스코르브산을 첨가한 히알루론산 유도체 가교결합물

본 발명 항산화제 아스코르브산을 첨가한 히알루론산 유도체 가교결합물의 멸균후 성상변화를 관찰하기 위하여 하기와 같이 실험을 진행하였다.

먼저, 상기 실시예 1에서 제조한 하이드로젤을 121℃, 1 atm, 15 분간 고압증기멸균방법을 통해 멸균 처리한 후 고온, 고압에서의 겔 성상을 확인하였다.

그 결과, 표 4에서 나타난 바와 같이 멸균 후 실시예 1-2 또는 1-3 범위에서 겔의 성상이 투명하였으며 열 조건에서도 항산화제 첨가에 의한 카테콜의 산화 방지를 통해 화학적으로 안정함을 알 수 있었다.

<4-2> 항산화제 토코페롤을 첨가한 히알루론산 유도체 가교결합물

본 발명의 항산화제 토코페롤을 첨가한 히알루론산 유도체 가교결합물의 멸균후 성상변화를 관찰하기 위하여 하기와 같이 실험을 진행하였다.

먼저, 상기 실시예 5에서 제조한 하이드로젤을 121℃, 1 atm, 15 분간 고압증기멸균방법을 통해 멸균 처리한 후 겔의 성상을 확인하였다.

그 결과, 표 5에서 나타난 바와 같이 멸균 후 실시예 2-2 내지 2-6 범위에서 겔의 성상이 투명하였으며 열 조건에서도 항산화제 첨가에 의한 카테콜의 산화 방지를 통해 화학적으로 안정함을 알 수 있었다.

<4-3> 항산화제를 첨가하지 않은 히알루론산 유도체 가교결합물

비교예로서 항산화제를 첨가하지 않은 히알루론산 유도체 가교결합물의 멸균후 성상변화를 관찰하기 위하여 하기와 같이 실험을 진행하였다.

먼저, 상기 비교예 1에서 제조한 하이드로젤을 121℃, 1 atm, 15 분간 고압증기멸균방법을 통해 멸균 처리한 후 겔의 성상을 확인하였다.

그 결과, 표 6에서 나타난바와 같이 항산화제를 첨가하지 않은 히알루론산 유도체 가교결합물은 항산화제를 첨가한 히알루론산 유도체 가교결합물과 달리 멸균후 겔의 성상이 갈색으로 갈변되는 것으로 보아 열에 불안정함을 알 수 있었다.

따라서, 히알루론산 유도체의 가교결합물은 겔, 주름살 치료용 삽입물, 성형보조물, 관절염 치료용 삽입물, 약물 전달체 등의 다양한 생체 적합성(biocompatibility) 소재로 사용될 수 있음을 알 수 있었으며, 특히 히알루론산 유도체의 가교결합물 제조에 항산화제를 사용 시 생체적합성도 뛰어날 뿐 아니라 겔이 열에 안정함을 알 수 있었다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

항산화제를 유효성분으로 포함하는 히알루론산 유도체.
제1항에 있어서,
상기 히알루론산 유도체는 히알루론산의 카르복실기에 카테콜계 작용기를 도입한 것을 특징으로 하는 히알루론산 유도체.
제1항에 있어서,
상기 항산화제는 아스코르브산, 토코페롤, 레티놀, 코엔자임 Q10, 갈로카테킨 갈레이트 및 실리빈으로 이루어진 군에서 선택된 1종이상인 것을 특징으로 하는 히알루론산 유도체.
제1항에 있어서,
상기 항산화제는 히알루론산 유도체 대비 1.5 ~ 10 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 히알루론산 유도체.
히알루론산 유도체를 항산화제와 함께 용해하여 가교시키는 것을 포함하는 히알루론산 유도체 가교결합물.
제5항에 있어서,
상기 항산화제는 아스코르브산, 토코페롤, 레티놀, 코엔자임 Q10, 갈로카테킨 갈레이트 및 실리빈으로 이루어진 군에서 선택된 1종이상인 것을 특징으로 하는 히알루론산 유도체.
제5항의 히알루론산 유도체 가교결합물을 포함하며, 겔, 주름살 치료용 삽입물, 성형보조물, 관절염 치료용 삽입물 및 약물 전달체로 이루어진 군으로부터 선택되는 생체 적합성 소재.
카테콜 히알루론산, 키탈락 및 항산화제를 TBS 완충용액 하에서 이온 복합체(ionic complex) 방법에 의해 가교시키는 것을 특징으로 하는 가교물 하이드로젤의 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 완충용액의 pH가 7.4 내지 8.5인 것을 특징으로 하는 가교물 하이드로젤의 제조방법.