KR20190029108A

KR20190029108A - Dna 단편 혼합물을 포함하는 마이크로니들 어레이

Info

Publication number: KR20190029108A
Application number: KR1020170116243A
Authority: KR
Inventors: 김익수; 이수연
Original assignee: 주식회사 파마리서치프로덕트
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2019-03-20

Abstract

본 발명은 DNA 단편 혼합물의 효과적인 투여 및 효능 발현을 위한 투여 제형 또는 시스템을 제공한다. 본 발명에서는 DNA 단편 혼합물을 피부 내 생분해성 또는 용해성 마이크로니들에 안정하게 함침하고, 피부 내로 효과적으로 전달됨으로서, 우수한 효과를 발휘할 수 있다. 본 발명에 따른 마이크로니들 어레이는 피부 미백 개선 등에 특히 효과적이며, 특히, DNA 단편 혼합물의 함침에 의하여 니들의 강도가 높아짐에 따라 피부의 침투율이 증가하여 유효성분의 피부 내 공급을 안정적으로 가능하게 하여 효력을 증대시켰다.

Description

DNA 단편 혼합물을 포함하는 마이크로니들 어레이{Microneedle array comprising mixture of DNA fragments}

본 발명은 DNA 단편 혼합물의 효율적인 투여를 위한 특정 제형 또는 시스템에 관한 것이다.

몸 안에 약물을 전달하는 방법들에 따라서 비효율적이거나 환자가 고통을 느끼는 등의 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, 경구 투여방법은 편리하고 안정적이어서 가장 많이 이용되는 약물 복용 제형이지만 소화 작용에 의해 분해되거나 흡수 정도가 떨어지므로 약물 전달 효율이 매우 낮다. 다른 약물 전달방법인 주사제형은 가장 기본적인 방법이지만 환자들이 느끼는 고통이 크고, 사용 시 전문가의 손길이 필요하며 1회 투여 시 최소 1주일에서 수개월 지속을 요구한다는 번거로움이 있다.

위와 같은 약물전달 방식은 투여하고자 하는 약물이 일시에 체내로 전달되므로, 체내의 대사 작용에 의해서 약물의 농도가 점차 낮아지게 된다. 체내에서 흡수되는 약물의 농도가 적정농도보다 높을 때는 인체에 해를 끼칠 수 있고 낮을 때는 약물의 효과를 기대하기 어렵다. 따라서 약물이 적정농도를 유지하며 체내에 투여될 수 있는 효과적인 약물 전달 방법이 필요하다.

마이크로니들(microneedle)은 새로운 능동적 방식의 경피 약물 전달 시스템으로, 피부를 찌름에 의해 각질에 통로를 형성하여 약물의 피부에 대한 투과도를 증가시키고, 500Da 이상의 친수성 약물을 통증 없이 전달할 수 있다(Prausnits M.R., 2004). 또한, 마이크로니들이 진피층에 침투되면 피부 세포는 자연적 상처치유 작용을 일으켜 피부 세포에 자체 콜라겐 생성을 유도하여 주름 및 탄력개선, 모공축소, 색소침착 완화, 피부주름 개선 등의 효과를 피부세포에서 나타낸다(박정현, er al., 2013).

이러한 기능과 효능으로 인해 약물의 체내 주입에 용이한 제형으로 선택되어 많은 사업화가 이루어졌으며, 생체 내 주입 효율을 증가시키고, 유용한 성분의 안정적인 피부 내 공급을 위한 많은 개선 노력이 추진되었다.

일반적으로 DNA 단편 혼합물은 인산, 4종류의 염기, 데옥시리보오스와 같은 생체 고분자들로 이루어져 있으며, 이들 성분이 혼합된 조성물은 세포의 필수 구성성분들임으로 이들 혼합물을 상처부위 등에 주입함으로서 치료 및 개선 등을 목적으로 하는 의약품이나 세포활성과 관련된 주름 개선 등을 목적으로 하는 화장품 등 여러 가지 용도로 사용되고 있다.

DNA 단편 혼합물은 폴리데옥시리보뉴클레오티드(Polydeoxyribonucleotide)또는 폴리뉴클레오티드(polynucleotide)를 말하며, 이들 구성 물질은 용해시 적은 농도에서도 겔화되는 특성에 의하여 피부 주입 시 잔존감을 나타내고, 유지되어 지속적으로 피부 내의 생체 활성화 환경을 조성하여 피부 스스로 회복하는 기능을 갖는 것으로 알려져 있다.

본 발명자들은 DNA 단편 혼합물이 낮은 농도에서도 겔화되는 특성을 이용하여, 마이크로니들의 강도를 높임으로 인해 마이크로니들의 침투율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 유효성분의 투과율이 향상시켰다. 또한 DNA 단편 혼합물이 가지고 있는 생체 활성화 환경 조성이 피부 깊숙한 곳에서 이루어져 근본적인 미백 효과를 확인하고 이를 완성하였다.

Prausnitz M.R., Microneedles for transdermal drug delivery, Adv. Drug Deli. Rev., 56(5), 581-587, 2004. 박정현, et al., 약물 전달 시스템의 네트워크 연구: 마이크로니들과 피부, 한국지식정보기술학회 논문지, 8(2), 127-135, 2013.

본 발명의 목적은 DNA 단편 혼합물을 피부 내에 직접 공급하기 위하여, 마이크로니들의 강도를 증가시키고 피부 투과율을 높여, 효과를 증대시키는 투여 제형 또는 시스템을 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 DNA 단편 혼합물을 유효성분으로 포함하는 마이크로니들 어레이를 제공한다. 상기 마이크로니들은 생분해 또는 피부 내 용해되어 내부에 함침된 DNA 단편 혼합물을 방출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 함침된 DNA 단편 혼합물은 마이크로니들의 강도를 증가시켜 피부 투과율이 높아져 피부 개선효과도 증대된다.

본 발명자들은 DNA 단편 혼합물의 유용한 기능(특히, 피부 미백능)을 바탕으로 제품을 개발하고자 다양한 시도를 하였다. 그러나 DNA 단편 혼합물의 분자량이 보통 상태의 피부를 투과하는 것은 쉽지 않았다. DNA 단편 혼합물인 폴리데옥시리보뉴클레오티드는 50 ~ 1,500 kDa의 분자량, 폴리뉴클레오티드는 그 이상의 분자량으로 정의되고 있기 때문에, 통상적으로 사용되는 피부 외용제 조성물을 구성하여 피부에 도포하는 방식으로는 피부 투과를 통한 미백 개선 작용을 하기 에는 경피 투과량이 미미한 실정이다.

이에, 본 발명자들은 여러 노력 끝에 생분해성 또는 피부 내 용해성 마이크로니들 어레이 내에 DNA 단편 혼합물을 포함시킴으로서, 마이크로니들의 강도를 증가시키고, DNA 단편 혼합물을 효과적으로 피부 내로 직접 전달할 수 있는 제형을 개발하였다.

본 발명에 있어서, DNA 단편 혼합물을 유효성분으로 포함하는 생분해성 또는 피부 내 용해성 마이크로니들 어레이이다.

상기 DNA 단편 혼합물은 폴리데옥시리보뉴클레오티드(Polydeoxyribonucleotide), 폴리뉴클레오티드(Polynucleotide)로부터 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.

상기 유효성분은 마이크로니들 어레이 총 중량을 기준으로 1 내지 5% 함유될 수 있다.

상기 마이크로니들 어레이는 히알루론산, 소듐 카르복시메틸 셀룰로오스, 비닐피롤리돈-비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피릴리돈 및 당으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상으로 제조될 수 있다.

상기 당은 트레할로스 일 수 있다.

상기 마이크로니들 어레이는 피부 미백 개선을 위해 사용될 수 있다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

상기 마이크로니들 어레이는 DNA 단편 혼합물의 함량이 마이크로니들 어레이 총 중량을 기준으로 1 내지 5% 일 수 있다.

상기 DNA 단편 혼합물의 함량은 마이크로니들 제조를 위하여 만든 혼합용액 안에 들어 있는 DNA 단편 혼합물의 함량을 의미한다. DNA 단편 혼합물은 혼합용액의 총 중량 대비 1% 내지 5중량% 포함될 수 있다. 1% 이하면 충분한 효과가 나타나기 어려우며, 5% 초과면 혼합용액 제조 시 DNA 단편 혼합물이 충분히 용해되지 않아 어레이 주형에 도포할 때 균일하게 퍼지지 않고 뭉침이 나타나는 현상이 확인되어 마이크로니들이 균일하게 제조되지 않을 수 있다.

상기 DNA 단편 혼합물은 폴리데옥시리보뉴클레오티드(Polydeoxyribonucleotide), 폴리뉴클레오티드(Polynucleotide) 일 수 있다. DNA 단편 혼합물은 유전적 활성이 제거된 DNA 단편이 혼합된 물질을 사용하게 되는데, 피부 도포 시에 분자 크기가 커, 피부 투과가 어려운 DNA 단편 혼합물을 적용하는 것이 바람직하다.

상기 마이크로니들 어레이는 피부에 적용된 마이크로니들이 용해 또는 붕괴되어야 하므로, 이를 위해 마이크로니들을 형성하는 물질은 피부 내에서 생분해되거나 용해되는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 히알루론산, 소듐 카르복시메틸 셀룰로오스, 비닐피롤리돈-비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피릴리돈 및 당 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 당으로는 수쿠로스(sucrose), 말토스(maltose), 락토스(lactose), 트레할로스(trehalose)를 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 트레할로스를 사용할 수 있다.

상기 마이크로니들 어레이는 DNA 단편 혼합물의 효능에 상승 작용을 일으키기 위한 추가 성분들을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 생리활성 펩타이드류(peptide)와 그의 유도체 및 화장품에 사용되는 약물들을 포함할 수 있으며, 인체에 유해한 성분을 제외하고는 제한하지 않는다.

상기 마이크로니들 어레이는 피부 미백 개선을 목적으로 사용될 수 있다.

본 발명은 DNA 단편 혼합물을 포함하는 마이크로니들 어레이에 관한 것으로, 마이크로니들에 DNA 단편 혼합물을 포함함으로서, 피부 미백 효과가 높아질 뿐만 아니라, 니들의 강도가 증가 되고, 피부 내 투과율이 높아진 마이크로니들 어레이를 제공하였다.

또한, 마이크로니들 어레이의 강도가 높아짐에 따라, 다른 고분자 물질 또는 약물과 혼합 시에도, 효율적인 약물 전달 및 방출이 가능하여 다양한 산업분야에 적용할 수 있는 제형으로 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1-2의 마이크로니들 어레이를 전자현미경을 통해 확인한 결과를 보여주고 있다.
도 2는 실시예 1-2의 마이크로니들 어레이를 이용하여 피부 투과도를 확인한 결과를 보여주고 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지고, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.

제조예 1. 마이크로니들 어레이 주형(mold) 제조

PDMS(Polydimethylsiloxiane, Sylgard 184 Silicone elastomer base: Sylgard R 184 Silicone elastomer curing agent=10:1) 혼합용액으로부터 기포를 완전히 제거시킨 후 70℃ 오븐에서 건조시켜 경화시켰다. 경화된 PDMS를 레이저 라이터를 이용하여 깊이 230㎛로 에칭(etching) 한 후 세척하여 마이크로니들 어레이 주형을 제작하였다.

실시예1. DNA 단편 혼합물을 포함하는 마이크로니들 어레이의 제조

DNA 단편 혼합물인 폴리데옥시리보뉴클레오티드(상품명: PDRN®, 파마리서치프로덕트, 대한민국 성남시)를 이용하여 마이크로니들을 제조한다. 본 명세서에 있어 조성물들의 함량은 특별한 언급이 없는 한 중량%로 나타내었으며, 각 조성물들은 표1에 나타내었다.

	PDRN®	HA	CMC	Trehalose	Water
실시예 1-1	0	6	6	10	to 100
실시예 1-2	1	6	6	10	to 100
실시예 1-3	3	6	6	10	to 100

보다 구체적으로, 다음과 같이 PDRN®이 함침된 용해성 마이크로니들을 제조하였다. 먼저, 히알루론산(Hyaluronic acid, HA), 카르복시메틸 셀룰로오스 (Carboxymethyl cellulose, CMC), 트레할로스(Trehalose) 및 PDRN®을 정제수에 용해하여 용액을 제조하였다. 제조한 용액을 상기 제조예 1에서 제조한 마이크로니들 어레이 주형에 붓고 공기방울 제거 및 주형의 끝부분까지 용액이 들어가도록 3,000rpm으로 3분간 원심분리하였다. 용액을 부은 주형을 진공상태에서 1시간 정도 방치하여 2차 공기 방울을 제거하고 60℃ 오븐에서 하룻밤 건조시킨 후, 마이크로니들 어레이를 주형으로부터 분리하여 본 발명의 마이크로니들 어레이를 제조하였다. 제조한 마이크로니들 어레이를 광학현미경을 이용하여 마이크로니들의 제조여부를 관찰하였고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.

<비교예 1. sodium DNA를 포함하는 마이크로니들의 제조>

PDRN®과의 비교를 위하여 화장품 원료로 사용되는 sodium DNA를 이용하여 마이크로니들을 제조하였다. sodium DNA는 피부컨디셔닝제로서 화장품원료집에 등재되어 있는 것으로, 피부 흡수를 목적으로 하는 저분자 DNA로 정의된다. 구성은 하기 표2와 같았다. 본 명세서에 있어 조성물들의 함량은 특별한 언급이 없는 한 중량%로 나타내었다.

	sodium DNA	HA	CMC	Trehalose	Water
비교예 1-1	1	6	6	10	to 100
비교예 1-2	3	6	6	10	to 100

보다 구체적으로, 다음과 같이 Sodium DNA가 함침된 용해성 마이크로니들을 제조하였다. 먼저, 히알루론산(Hyaluronic acid, HA), 카르복시메틸 셀룰로오스 (Carboxymethyl cellulose, CMC), 트레할로스(Trehalose) 및 Sodium DNA를 정제수(Water)에 용해하여 용액을 제조하였으며, 이후의 제조방법은 실시예 1의 DNA 단편 혼합물을 포함하는 마이크로니들 어레이의 제조의 제조방법을 인용하였다.

<실험예 1. 피부 미백 개선 효과>

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 마이크로니들의 피부 미백 효과를 확인하는 실험을 진행하였다. 건강한 남녀 50명을 각각 10명씩 그룹으로 나눈 후 실시예 1 및 비교예 1의 마이크로니들 어레이 부착 전후의 변화를 측정하였다. 마이크로니들은 피부를 10분 동안 충분히 안정시킨 다음 광대 주위 가로 x 세로 3cm²의 정사각형 부위에 1일 1회 1시간 동안 부착하도록 유도하였으며, 실험은 2주 동안 진행되었다. 피부의 변화는 Chromameter CR-300(Minolta, Japan)를 이용하여 CIE(Commision Internationale de Leclairage) L*, a*, b* 값 변화를 측정하였다. CIE L*a*b* 색 공간에서 L* 값은 밝기를 나타낸다. L* = 0 이면 검은색이며, L* = 100 이면 흰색을 나타낸다. 측정 결과는 표3에 나타내었다.

	실시예 1-1	실시예 1-2	실시예 1-3	비교예 1-1	비교예 1-2
개선효과가 확인된 피험자 수	0	8	9	2	3
개선된 피험자의 평균 L*값 변화	0	7.8	8.1	1.1	1.3

상기 표3에 나타난 것처럼 PDRN®이 함유된 마이크로니들 어레이에서 대부분의 피험자가 피부 개선 효과를 느낀 것으로 확인되었으며, 개선 수치 또한 큰 폭으로 변화된 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명에 따른 제품을 사용하여 효과적인 미백 효과가 나타났음을 알 수 있다.

<실험예 2. 니들 강도 개선 효과>

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 마이크로니 어레이의 강도 개선 효과를 확인하는 실험을 진행하였다. 니들의 강도는 확실한 피부 투과를 위한 중요한 요인이다. 피부 투과 실험은 돼지 피부(porcine skin)을 이용하여 실시하였다. 돼지 피부는 -80℃에서 보관하였고, 사용하기 전에 -4℃에서 2시간 이상 녹인 후 상온에서 사용하였다. 마이크로니들 어레이로 찌르기 전에 돼지 피부는 각 모서리를 잡아당겨 피부의 팽팽함을 유지하여 실제 피부와 비슷한 기계적 성질을 가질 수 있도록 조절하였다. 마이크로니들 어레이를 피부에 찌른 후, 0.01%의 트리판 블루(Trypan blue) 용액을 피부 표면에 도포하여 피부를 염색한 후 마이크로니들 어레이에 의해 피부 표면에 뚫린 구멍의 개수를 확인하여 니들의 강도 변화와 피부 투과도를 도2와 같이 확인하였다. 결과는 실시예 1-1을 비교군으로 하여 상대적 투과도로 나타내었으며, 표4에 결과를 기재하였다.

구성	투과도(%)
실시예 1-1	-
실시예 1-2	34
실시예 1-3	38
비교예 1-1	3
비교예 1-2	5

비교예 1-1 및 1-2는 실시예 1-1에 비하여 투과도에 큰 변화가 없는 것을 알 수 있었으나, 실시예 1-2 및 실시예 1-3은 투과도가 큰 폭으로 증가된 것을 알 수 있었다.

이를 통해, 본원 발명의 DNA 단편 혼합물을 포함하는 마이크로니들 어레이가 피부를 투과하기에 충분한 강도를 가질 수 있도록 영향을 주어 피부 투과도를 증가 시켰음을 알 수 있었다.

Claims

DNA 단편 혼합물을 유효성분으로 포함하는 생분해성 또는 피부 내 용해성 마이크로니들 어레이
제1항에 있어서, 상기 DNA 단편 혼합물은 폴리데옥시리보뉴클레오티드(Polydeoxyribonucleotide), 폴리뉴클레오티드(Polynucleotide)로부터 선택된 어느 하나 이상으로 제조된 것을 특징으로 하는 마이크로니들 어레이
제1항에 있어서, 상기 유효성분은 1~5% 포함되어 제조된 것을 특징으로 하는 마이크로니들 어레이
제1항에 있어서, 상기 마이크로니들 어레이는 수용성 고분자인 히알루론산, 소듐 카르복시메틸 셀룰로오스, 비닐피롤리돈-비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피릴리돈 및 당으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상으로 제조된 것을 특징으로 하는 마이크로니들 어레이
제4항에 있어서, 상기 당은 트레할로스 인 것을 특징으로 하는 마이크로니들 어레이
제1항에 있어서, 상기 마이크로니들은 피부 미백 개선을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 어레이