KR20170132052A - 비타민 c 나노입자를 함유하는 미백 활성 화장료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리감마글루탐산의 카르복시기에 페닐알라닌 유도체의 아민기와 결합되어 있는 나노입자에 비타민 C 유도체가 봉입된 나노입자를 포함하는 화장료 조성물dp 관한 것이다. 나노입자에 봉입된 비타민 C 나노입자는 수 분산성, 안정성, 미백효능을 향상시킬 수 있으며 화장품 또는 의약에 사용함으로써 봉일물질의 효율적인 적용을 달성할 수 있다.

Description

비타민 C 나노입자를 함유하는 미백 활성 화장료 조성물 {Cosmetic composition having whitening activity containing vitamine C nano particle }

본 발명은 미백 활성을 나타내는 비타민 C를 봉입하여 그의 수 분산성, 안정성 및 효능을 증가시킬 수 있는 나노입자 및 그의 기본 구성물질의 개발에 관한 것이다.

화장품이나 의약의 원료 물질들 중에는 난용성 및 낮은 안정성이 문제가 되는 물질들이 다수 존재한다. 화장품 원료 물질로 많이 사용되는 지용성 비타민은 난용성 및 낮은 안정성이 문제가 되는 물질 군이다. 비타민은 피부에 소량의 용량으로도 피부의 대사 및 생리기능을 정상화시킬 뿐만 아니라 항산화효과, 신진대사 촉진, 면역력 증가, 세포벽 보호 등의 효과를 보이는 것으로 알려져있다(Pierre Stocker et al., Biochimica et Biophysica Acta, 2003, 1621, 1-8; RFGrimble, International Journal for Vitamin and Nutrition, 1997, 67(5), 312-320). 또한 피부 미용에 있어서 비타민은 자외선 차단, 주름 개선, 피부건조 및 각화방지, 피부 보습, 색소침착 방지 등 피부 건강을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 이러한 비타민에는 비타민 C(아스코르빈산), 비타민 D(에르고칼시페놀), 비타민 E(토코페롤), 비타민 K(필로퀴논)등이 있으며, 비타민 C는 미백기능을 나타내는 미백 기능성 화장품 원료물질로 사용되고 있으나 물리화학적으로 매우 불안정하기 때문에 열, 빛, 산소, 습기, 알칼리 등에 의해 쉽게 파괴된다. 또한 비타민 자체의 효능 및 기능이 저하되거나 변색 또는 변취가 발생한다.

난용성 약물은 화합물의 구조상 소수성 부위를 포함하고 있어 물에 잘 녹지않는 약물을 의미하며, 난용성으로 인해 그 실용성이 제한되는 경우가 많다. 신약으로 개발되는 약물 중 약 41% 이상이 난용성으로 인하여 중도에 개발이 중단되고 있으며, 미국 약전(US Pharmacopeia)에 등재된 약물의 약 1/3이상이 난용성 약물로 분류되고 있다(대한민국 공개특허 제2010-0096038호). 난용성 약물의 용해도를 개선하기 위하여 염의 형성, 계면활성제를 사용하여 가용화 시키기도 하는데 이러한 방법에는 가용화 용제의 독성으로 인하여 부작용이 발생하는 문제가 있다. 항암제인 탁솔(taxol)의 난용성으로 인하여 용되는 가용화제인 크레머포어(cremophore)의 경우, 크레머포어의 독성으로 인한 심각한 아나필락스양 반응, 고지혈증, 적혈구의 응집 및 말초 신경병증 등을 일으키는 부작용이 보고되고 있다(H.Gelderblom et al., European Journal of Cancer, (2001), 37,1590-1598).

난용성 물질의 수용액 중에서의 용해도를 증강 시키는 방법으로 합성 고분자소재의 나노입자가 연구되고 있다. 그러나 합성 고분자 소재 나노 입자의 경우, 분해시의 분해 산물에 의한 독성 문제로 인하여 실제 임상에 적용되는 고분자 소재 나노입자는 폴리-락티드-글리콜리드 (poly-lactide-glycolide)소재를 제외하면 거의 없는 실정이다.

한편 폴리감마글루탐산은 D.L-글루탐산이 감마-글루타밀과 결합된 중합체로,점액성 물질이며, 폴리감마글루탐산은 한국의 전통발효식품 중 하나인 청국장과 일본의 낫또, 네팔의 키네마 등에서 분리된 바실러스속 균주로부터 생산되는데, 이 폴리감마글루탐산은 식용, 수용성 및 생분해성 고분자물질로서 흡습제 및 보습제로 이미 화장품의 원료 물질로 널리 이용되고 있다(Aditya R Bhat et al., AMB express, 2013, (1), 36; Joerg M. Buescher et al., Critical Reviews in Biotechnology, 2007, 27, 1-19).

본 발명은 미백활성을 나타내는 비타민 C를 봉입하여 그의 수 분산성, 안정성 및 효능을 증가시킬 수 있는 나노입자 개발과 그것을 포함하는 화장료 조성물 개발을 목적으로 한다.

하기와 같은 본 발명의 구체적인 양태를 통하여 상기의 목적을 달성할 수 있었다:

(1) 폴리감마글루탐산의 카르복시기에 페닐알라닌 유도체의 아민기와 결합되어 있는 폴리감마글루타민산 유도체;

(2) 친수성기와 친유성기를 함께 가지는 기본물질로서 상기 (1)의 폴리감마

글루타민산 유도체를 포함하는 나노입자;

(3) 상기 (2)에 있어서, 나노입자의 크기가 20 내지 500 nm인 나노입자;

(4) 상기 (2) 또는 (3)에 있어서, 비타민C 또는 이의 유도체가 봉입된

나노입자;

(5) 상기 (4)의 나노입자를 포함하는 화장품 조성물

본 발명의 폴리감마글루타민산 유도체로 제조된 나노입자는 화장품 혹은 의약에 있어서 활성물질의 효율적인 전달시스템으로 적용가능한 나노입자의 제조를 가능케 한다.

이러한 본 발명의 폴리감마글루타민산 유도체로 제조된 나노입자는 입자의 내부는 소수성이고 외부는 친수성이기 때문에 활성물질을 입자 내부에 안정적으로 봉입시킬 수 있으며 봉입된 활성물질은 나노입자 상태로서 수 중에 용이하게 안정적으로 분산되므로 난용성 활성물질의 화장품 혹은 의약으로의 적용을 가능케하며 나아가 효율적인 적용을 제공한다.

또한 본 발명의 폴리감마글루타민산 유도체로 제조된 나노입자는 외부의 환경으로부터 활성물질의 노출을 차단함으로써 물리화학적 안정성을 높이는 효과를 나타내며 특히 산화에 불안정한 활성물질의 경우 효율적으로 화장품 혹은 의약으로의 적용을 가능케 한다.

도 1은 폴리감마글루타민산 유도체에 비타민 C 유도체인 아스코빌테트라이소팔미테이트를 봉입시킨 실시예(4)-1 나노입자의 입자도 시험결과이며,
도2는 폴리감마글루타민산 유도체에 비타민 C 유도체 봉입시 실시예(5) 적정 봉입효율 조사시험결과이며,
도3는 폴리감마글루타민산 유도체에 비타민 C 유도체 함유 화장료 조성물의 실시예(5)-1 가혹조건에서 pH 안정성 시험결과이며,
도4은 폴리감마글루타민산 유도체에 비타민 C 유도체 함유 화장료 조성물의 실시예(6)-1 가혹조건에서 점도 안정성 시험결과이며,
도5는 폴리감마글루타민산 유도체에 비타민 C 유도체 함유 화장료 조성물의 실시예(6)-2 피부자극 임상테스트 시험결과이며,
도6는 폴리감마글루타민산 유도체에 비타민 C 유도체함유 화장료 조성물의 실시예(6)-3 피부톤 완화 미백효능에 관한 임상시험결과이며,
도7는 폴리감마글루타민산 유도체에 비타민 C 유도체함유 화장료 조성물의 실시예(6)-3 포피린 감소에 관한 임상시험결과이다.

본 발명은 미백활성을 나타내는 비타민 C를 봉입하여 그의 수 분산성, 안정성 및 효능을 증가시킬 수 있는 나노입자 및 그의 기본 구성물질의 개발에 관한 것이다.

본 발명자들은 친수성이 강한 천연 소재 고분자인 폴리감마글루탐산을 이용하여 나노 입자를 제조하는 방법을 개발하였고, 미백활성을 나타내는 비타민C 유도체를 이 나노입자에 봉입하여 분산성, 안정성 및 효능을 증가시킬 수 있는 자가 조립하는 나노입자 제조에 성공하였다. 본 미백 기능성을 나타내는 나노입자는 다양한 화장품제형에 첨가하여 사용할 수 있다.

페닐알라닌의 아민기 (-NH2)를 폴리감마글루탐산의 카르복실기 (-COOH)에 선택적으로 결합시키기 위해서는 페닐알라닌의 카르복실기를 차폐한 형태의 페닐알라닌 유도체를 이용하는 것이 바람직하다. 페닐알라닌 유도체의 예로서는 페닐알라닌 메틸 에스터, 페닐알라닌 에틸 에스터, 페닐알라닌 프로필 에스터, 페닐알라닌부틸 에스터, 페닐알라닌 펜틸 에스터, 페닐알라닌 헥실 에스터 및 페닐알라닌 벤질 에스터 등이 있다. 이러한 페닐알라닌 유도체를 이용하여 페닐알라닌 카르복실기를 차폐한 다음 페닐알라닌의 아민기를 폴리감마글루탐산의 카르복실기와 결합시키는 것이 효율적이다. 바람직하게는 상기 페닐알라닌 유도체로서 페닐알라닌 에틸에스터를 이용할 수 있다.

본 발명의 폴리감마글루탐산 유도체는 바람직하게는 폴리감마글루탐산의 카르복시기들 중 10 내지 60%가 페닐알라닌 유도체의 아민기와 결합되어 있는 것이다. 이러한 접합비율이 10% 미만일 경우 폴리감마글루탐산 유도체에 있어서 페닐알라닌의 비율이 소수성 내부 (hydrophobic core)를 형성하는데 충분하지 않아 미셀을 형성하기 어렵고 결국 나노입자가 형성되기 어렵다. 접합비율이 60% 초과일 경우 페닐알라닌의 비율이 지나치게 많아져 소수성이 지나쳐 미셀을 형성하지 못한채 응집 (aggregating)되어 버린다.

본 발명의 폴리감마글루탐산 유도체 중 폴리감마글루타민산의 분자량은 3K내지 450K 인 것이 바람직하다. 분자량이 3K 미만인 폴리감마글루타민산을 이용하여 제조된 폴리감마글루탐산 유도체의 경우 분자의 크기가 너무 작아져서 수 중에서 미셀 형성이 어렵고 결국 이를 이용한 나노입자를 제조하기 곤란하다. 반면 분자량이 450K 초과인 폴리감마글루타민산을 이용하여 제조된 폴리감마글루탐산 유도체의 경우 분자의 크기가 너무 커져서 수 중에 분산시킬 때 점성이 지나쳐서 역시 나노입자를 제조하기 곤란하다.

이렇게 제조된 본 발명의 폴리감마글루탐산 유도체는 중심축 (backbone)을 이루는 글루탐산들이 친수성 부분을 구성하고 치환되어 들어간 페닐알라닌 부분이 소수성 부분을 구성한다. 즉 본 발명의 폴리감마글루탐산 유도체는 양친매성을 갖는다. 따라서 본 발명의 폴리감마글루탐산 유도체는 수 중에 분산시켰을 때 친수성부분이 밖을 향하고 소수성 부분이 구의 중심쪽으로 모여 미셀을 용이하게 형성하며 이것이 나노입자를 제조하는 원리가 된다. 이때 지용성 혹은 난용성 활성물질은 나노입자의 내부 소수성 부분의 안쪽에 자연스럽게 위치하게 되므로 비타민 C유도체 유도체 활성물질을 나노입자 내에 용이하게 봉입할 수 있는 것이다. 나노입자 내에 봉입되지 않은 상태에서 비타민 C 유도체가 물에 접하게 되면 바로 석출되거나 오일인 경우 물 표면에 떠올라 바로 층분리가 일어나겠지만, 나노입자 내에 봉입된 지용성 혹은 난용성 활성물질은 수 중에 분산되어도 나노입자 표면에는 글루탐산들에 의한 친수성 부분이 차지하고 있으므로 안정적으로 분산되어 있을 수 있다. 또한 나노입자 내에 봉입된 활성물질은 나노입자 외부 환경에 노출되어 있지않고 나노입자 구성물질에 의하여 보호되어 있기 때문에 예를 들어 나노입자 외부환경이 산화적 환경일지라도 내부에 봉입되어 있는 활성물질은, 봉입되어 있지 않아 산화적 환경에 그대로 노출된 상태에 비하여 안정성을 월등하게 보장받을 수 있다.

본 발명의 폴리감마글루탐산 유도체 기반 나노입자는 나노입자를 안정적으로형성하기만 하면 나노 단위 내에서 그 크기에 특별한 한정은 없다. 다만, 나노입자의 크기가 20 내지 500 nm인 것이 특히 바람직하다.

이하 실시예 등을 통하여 본 발명의 폴리감마글루타민산 유도체를 기반으로 하는 비타민 C 유도체 나노입자 제조에 관하여 구체적인 예를 기술하지만 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것을 아니다.

실시예 (1). 폴리감마글루탐산 유도체의 제조

250ml 둥근 플라스크에 분자량 50K의 폴리감마글루탐산 1g을 탄산수소나트륨 0.3M 농도 40ml의 용액에 녹인다. 페닐알라닌과의 커플링을 위해 분자량 50K의 폴리감마글루탐산에 1:387의 당량 비율로 에틸디메틸아미노프로필카보디이미드[ethyl dimethylaminopropyl carbodiimide: EDC]를 1.5g을 탄산수소나트륨 0.3M농도 5ml에 용해시켜 250ml 둥근 플라스크에 첨가하여 0℃ 환경에서 30분 동안 반응시킨다. 그 후 페닐알라닌 에틸 에스터를 1 : 387 당량 비율로 1.8g을 15ml 코니칼 튜브 (conical tube)에 담은 후 가루채로 250ml 둥근 플라스크에 단계적으로 녹이면서 첨가한 후 탄산수소나트튬 0.3M 농도 5ml의 용액으로 워싱 후 250ml 둥근플라스크에 첨가하여 12시간 동안 반응 시킨다.

그 후, MWCO (molcular weight cut off) 3,500의 여과막을 이용하여 하루 동안은 삼차 증류수상에서, 다음 이틀은 메탄올 (MeOH)상에서 반응하지 못한 페닐알라닌, 에틸(디메틸아미노프로필)카보디이미드(EDC) 그리고 탄산수소나트륨을 여과시킨다. 페닐알라닌이 결합된 폴리감마글루탐산을 여과막에서 250ml 둥근 플라스크로 다시 옮겨 여과막으로 인한 용매치환의 결과인 메탄올(MeOH)을 감압장치를 이용하여 제거하여 본 발명의 폴리감마글루탐산 유도체 (폴리감마글루탐산의 분자량 50K및 페닐알라닌 접합비율 30%)를 수득하였다.

실시예 (2). 폴리감마글루탐산 유도체의 제조

폴리감마글루탐산의 분자량 및 폴리감마글루탐산에 대한 페닐알라닌 에틸 에스터의 접합 비율을 하기 표 1과 같이 조정한 것을 제외하고는 상기 실시예 (1)와 동일한 방법으로 본 발명에 따르는 폴리감마글루탐산 유도체를 각각 제조하였다.

실시예 (3). 나노 입자의 제조

상기 실시예 (1)에서 제조한 폴리감마글루탐산 유도체를 모두 삼차 증류수50ml에 분산시킨 후 동결건조 하여 하얀색 파우더로서 본 발명의 나노입자 (폴리감마글루탐산의 분자량 50K 및 페닐알라닌 접합비율 30%의 폴리감마글루탐산 유도체로 제조된 나노입자) 1 g을 수득하였다.

실시예 (4) 비타민 C유도체가 봉입된 나노입자 제조

실시예 (가)에서 제조한 폴리감마글루탐산 유도체를 10mg/ml의 농도로 메탄올(MeOH)에 용해시켰다. 또한 비타민 C 유도체로써 아스코빌 테트라이소팔미테이트(Ascorbyl tetraisopalmitate)를 10mg/ml의 농도로 클로로포름에 용해시켰다. 그런 다음, 두 용액을 질량 비율 1:1로 섞은 후 회전 감압기를 이용하여 용매를 제거한 뒤 삼차증류수 1ml로 분산시키고 교반하여 나노 입자 현탁액을 수득하였다. 그 후, 동결건조를 하여 나노입자를 분말 형태로 보관하였다.

실험예 1. 나노 입자의 크기 측정

실시예 (4)의 나노 입자를 각각 삼차증류수에 분산시키고 이렇게 형성된 나노 입자 현탁액에 대하여 광산란 나노 입도 분석장비 (ELSZ-1000, Photal OTSUKA electronics, Japan)를 이용하여 입자크기를 측정하였다. 비타민 C 유도체가 봉입된 나노 입자는 균일한 크기를 가지고 있음을 확인할 수 있었으며 각각 약 215 nm의 입자 크기를 나타내었다(도 1).

실험예 2. 나노입자에의 봉입에 의한 수 분산성 향상 확인 실험

비타민 C 유도체의 수 분산성 (water dispersability)이 본 발명의 나노입자에 봉입한 후 향상되는지 그 여부를 확인하기 위하여 실험을 하였다. 나노입자에 봉입하지 않은 비타민 C 유도체와 본 발명의 나노입자에 봉입된 비타민 C 유도체 (실시예 (4))의 수 분산성을 비교 실험하였다. 먼저, 나노입자에 봉입하지 않은 비타민 C 유도체의 경우, 비타민 C 유도체를 1 mg으로 무게를 재어 삼차증류수 1ml에 가한 다음, 분산을 시키기 위해 초음파를 이용하였다. 비타민 C 유도체가 봉입된 분말상의 나노입자는 1mg/ml의 농도로 삼차 증류수에 분산시켰다. 이렇게 각각 삼차증류수에 분산시킨 상태를 사진 찍어 수 분산성의 차이를 비교하였다(도 ). 그 결과, 나노입자에 봉입하지 않은 비타민 C 유도체 자체인 경우 비타민 C 유도체는 수 분산되거나 용해되지 않고 명확한 층 분리 현상이 일어났다. 그러나 본 발명의 나노입자에 비타민 C 유도체가 봉입되어 있는 상태인 경우, 비타민 A가 봉입된 나노입자가 삼차증류수에 안정된 상태로 분산됨을 확인할 수 있었다.

실시예 (5). 나노입자에 비타민 C 봉입시 적정 봉입효율조사

적정봉입효율 조사를 위해 상기 실시예(3)의 나노유도체 100mg에 비타민 C 유도체를 각각 10 mg, 20mg, 30mg, 40mg, 50mg 가하고 봉입후 동결건조하여 분말형태로 얻었다. 분말 10 mg을 methanol : chloroform = 1 : 1용액 10 ml에 녹여서 250nm에서 흡광도를 측정하여 비타민 C 유도체의 양을 검량선에 대입하여 봉입 함량을 계산하였다. 10mg이상에서는 12%내외 로 나타났다. 따라서 경제적 효율을 감안하여 비타민 C 유도체의 양을 나노유도체 100 mg당 20 mg으로 가해주는 것이 가장 효율적인 비율로 확인하였다(도 2).

실시예 (6) 비타민 C유도체가 봉입된 나노입자를 함유하는 미백화장료 조성물 제조

실시예 (4)의 비타민C 유도체가 봉입된 나노입자를 100ppm으로 하고 부틸렌글라이콜, 글리세린, 글리세릴아크릴레이트/아크릴릭애씨드코폴리머, 에톡시디글라이콜, 소듐아스코빌포스페이트, 아스코빌글루코사이드, 소듐하이알루로네이트, 1,2-헥산디올, 카프릴릴글라이콜, 팔각회향추출물, 소듐폴리아크릴레이트, 디메치콘, 사이클로펜타실록산, 트리데세스-6, 피이지/피피지-18/18디메치콘, 알로에베라잎즙, 하이드롤라이즈드태반추출물, 토코페릴아세테이트, 소듐하이알루로네이트, 초피나무열매추출물, 할미꽃추출물, 어스니어추출물, 제라늄오일, 베타인, 마그네슘알루미늄실리케이트, 폴리소르베이트60, 폴리소르베이트80, 디페닐실록시페닐트리메치콘, 폴리글루타믹애씨드 , 네오펜틸글라이콜디헵타노에이트, 세테아릴알코올, 세테아릴글루코사이드,

하이드록시에칠셀룰로오스, 셀룰로오스검, 자몽껍질오일, 레몬껍질오일, 잔탄검, 피피지-26-부테스-26, 피이지-40하이드로제네이티드캐스터오일 등을 적량으로 하는 세럼제형의 화장료 조성물을 제조하였다.

실험예 1. 비타민 C 유도체 봉입 나노입자의 안정성 조사

실시예(5)에서 제조한 발명의 비타민 C 유도체 봉입 나노입자를 포함하는 화장료 조성물을 가혹조건 안정성 시험을 수행하였다. 시험법은 가이드라인에 따라 50℃ -> 상온 -> -20℃를 반복하여 보관하며 2주간 점도, pH 및 경시변화를 조사한 결과 아래와 같았다. 나타난 바와같이 점도, pH, 경시변화상에 큰 변화가 나타나지않는 안정적인 결과를 나타냄을 확인하였다(도 3과 4).

실험예 2. 비타민 비타민 C 유도체 봉입 나노입자를 함유하는 화장료조성물의 피부자극실험

실시예(5)에서 제조한 발명의 비타민 C 유도체 봉입 나노입자를 포함하는 화장료 조성물을 세명대학교 한방바이오산업 임상지원센터에 피부자극 임상시험을 의뢰하였다. 30대 ~5 0대여성 30명을 대상으로 실시하였으며 피험자의 피부유형과 상태는 자극이 전혀 없는 무자극으로써 안전한 것으로 확인되었다(도 5).

실험예 3. 비타민 비타민 C 유도체 봉입 나노입자를 함유하는 화장료조성물의 미백활성 임상적 효능실험

실시예(5)에서 제조한 발명의 비타민 C 유도체 봉입 나노입자를 포함하는 화장료 조성물을 야누스시스템을 이용한 임상시험을 진행하였다. LG생활건강 기술연구원의 IRB심의를 거쳐 20 - 30대 남녀를 대상으로 4주간 임상시험을 수행하였다. 제품도포 전(0주)과 도포 4주 경과후 Facial analysis system Janus 전용프로그램을 사용하였으며, 신뢰수준 95% 수준에서 P<0.05로 피부톤 개선 미백 효과상에 유의적 차이가 있는 것으로 나타났으며(도 6), 항염지표인 포피린 비를 감소시키는 데도 도움을 주는 것으로 확인되었다(도 7).

* 사업명 : 경제협력권산업 육성사업 (Encouragement Program for The Industries of Economic Cooperation Region)

* 본 연구는 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원이 지원하는 경제협력권산업 육성사업으로 수행된 연구결과입니다 (This research was supported by the Ministry of Trade, Industry & Energy(MOTIE), Korea Institute for Advancement of Technology(KIAT) through the Encouragement Program for The Industries of Economic Cooperation Region).

특이사항없음

Claims (2)

1. 폴리감마글루탐산의 카르복시기에 페닐알라닌 유도체의 아민기와 결합되어 있는 나노입자에 비타민 C 유도체가 봉입된 나노입자를 포함하는 화장료 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 나노입자의 크기가 20 내지 500 nm인 나노입자.

Images