KR20200025180A - 향상된 흡수력을 갖는 경피 흡수 마이셀 및 이를 포함하는 경피 흡수 조성물 - Google Patents
향상된 흡수력을 갖는 경피 흡수 마이셀 및 이를 포함하는 경피 흡수 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 향상된 흡수력을 갖는 경피 흡수 마이셀 및 이를 포함하는 경피 흡수 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양친성 결정성 공중합체, 양친성 비결정성 공중합체 및 세포 투과성 펩타이드를 포함하는, 경피 흡수 마이셀; 및 경피 흡수 마이셀을 포함하는 경피 흡수 화장료 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 향상된 흡수력을 갖는 경피 흡수 마이셀 및 이를 포함하는 화장료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생체 적합성 및 생분해성을 갖는 여러 종의 양친성 다중 블록고분자를 혼합하여 결정성이 제어된 자기회합체를 제조하여 표피-진피 경계선까지 경피 흡수가 가능하도록 향상된 흡수력을 갖는 경피 흡수 마이셀 및 이를 포함하는 경피 흡수 조성물에 관한 것이다.
피부를 통한 활성 성분의 침투/투과 기술을 이용한 제품들이 화장품 및 제약 분야에서 다양하게 시판되고 있다. 특히, 이러한 전달 방식에서 피부 투과성을 증가시키기 위해 다각적인 방법이 시행되고 있으며, 일례로 활성 성분을 미립자 안에 밀봉하여 전달하는 방법, 인지질 또는 이의 유도체로 밀봉하여 전달하는 방법, 계면 활성제 및 세포 투과 펩타이드 등을 이용하는 방법들이 사용되고 있다.
그 중 최근에 널리 사용되고 있는 하나의 방법으로 고분자 마이셀(micell)을 형성하여 상기 마이셀 내 활성 성분을 포접하는 기술이 각광받고 있다. 고분자 마이셀 형성에 사용되는 고분자의 예로 친수성 고분자와 소수성 고분자로 이루어진 블록 공중합체(block copolymer)를 사용할 수 있으며, 이 경우 지용성 약물이 높은 함량으로 내포하고 가용화가 가능하다는 이점이 있다.
예를 들어, 대한민국 특허공개 제2014-0033676호는 소수성 블록(A), 친수성 블록(B) 및 결합 블록(C)으로 구성되며, 상기 결합 블록(C)에 세포투과성 펩타이드(P)가 화학 결합된 것을 특징으로 하는 멀티 블록 공중합체-세포투과성 펩타이드 컨쥬게이트를 개시하고 있다. 그러나, 종래 마이셀은 예를 들어 상용화된 PEG-PCL 등의 양친성 블록 고분자를 이용하며, 이러한 블록고분자는 양친매성을 특징으로 하여 자기회합하는 특성을 가지고 있고, 다양한 화장품 제형에서 구조적으로 매우 안정하다. 그러나, 이러한 강한 구조는 오히려 피부 흡수의 측면에서 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
한편, 약물을 효과적으로 피부에 침투시키기 위해서 다양한 경피 흡수 시스템에 관한 연구가 진행되고 있다. 약물이 피부 깊숙이 전달되기 위해서는 피부 표피층의 최상부에 존재하는 각질층 극복 및 표피-진피 경계에 도달할 수 있는 경피 흡수 기술이 필요하며, 이러한 경피 흡수 효율을 증대시키는 기술은 크게 물리적 및 제형적인 기술이 있다. 물리적 기술로는 마이크로 규격의 니들을 피부 조직에 삽입하여 약물을 전달시키는 마이크로니들, 피부에 전위차를 주어 피부의 전기적 환경을 변화시킴으로써 이온성 약물을 전달시키는 이온도입법(iontophoresis), 고전압을 이용하여 약물 전달 경로를 생성시켜 약물을 전달하는 전기천공법(electroporation), 이 외에도 초음파를 이용하거나(ultrasound), 자기장을 이용한 자기영동(magnetophoresis), 레이저 기술 등이 있다. 이러한 물리적인 자극에 노출되는 피부의 안정성을 고려하였을 때보다 합리적인 것은 제형적 기술이다.
제형적 기술로는 저분자 및 고분자 계면활성제를 이용하여 소수성 활성성분을 수용액 상에 분산시키는데 있어서 효율적이고 나노 사이즈의 입자 크기를 가져 장기간 안정성을 보유하는 나노마이셀 및 에멀젼, 세포막과 구조적으로 유사한 지질 이중층으로 구성되어 세포막과 융합하여 활성성분을 효과적으로 전달할 수 있도록 만든 리포좀, 피부 흡수 효과를 높이기 위해 막을 유연하고 변형되기 쉽게 만든 탄성 리포좀 등이 있다. 또한, 이러한 제형에 세포투과성 펩타이드 및 화학적 활성 물질을 결합시켜 각질층의 장벽기능을 감소시키고 표피-진피 경계로의 투과를 향상시키는 화학적 기술들도 연구되고 있다.
그러나, 이와 같은 경피 흡수용 나노전달체의 제조 시 저분자 계면활성제와 인지질로 구성된 전달체들은 제형 내에서 고유의 마이셀 구조를 유지하는데 한계가 있는 실정이다. 예컨데, 양친성 블록 고분자로 만든 고분자 마이셀은 견고한 구조를 지니기 때문에 내구성은 강화되지만, 마이셀의 결정성이 커짐으로써 피부와의 친화력이 감소하여 피부 투과를 저해할 수 있다. 또한, 경피흡수 증진을 위해 쓰이는 상술한 바와 같은 물리적 접근법은 효과적인 피부투과가 가능하지만 직접적인 물리적 힘을 가하기 때문에 피부 자극이나 안전성 관점에서 문제를 야기할 수 있다.
따라서, 막 구조의 물리적인 안정성을 유지하면서도 효과적인 피부 투과 성능을 지닌 마이셀이 요구되고 있으므로, 구조적으로 변형이 가능하여(deformable) 각질층에 보다 깊이 있게 흡수될 뿐만 아니라 표피-진피 경계로의 투과율이 극대화된 경피 흡수 기술이 개발되는 경우 관련 분야에서 널리 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
이에 본 발명의 한 측면은 표피진피경계(dermoepidermal junction)로의 흡수율이 향상된 경피 흡수 마이셀을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 상기 경피 흡수 마이셀을 포함하여 흡수력이 향상된 경피 흡수 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 견지에 의하면, 양친성 결정성 공중합체, 양친성 비결정성 공중합체 및 세포 투과성 펩타이드를 포함하는 경피 흡수 마이셀이 제공된다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 상기 본 발명의 경피 흡수 마이셀을 포함하는 경피 흡수 화장료 조성물이 제공된다.
본 발명에 의하면, 고분자 나노마이셀의 결정성을 제어함으로써 향상된 피부 투과력이 획득될 수 있으며, 균일한 입자 크기를 갖는 나노마이셀의 제조가 가능하여 생산의 다양화와 품질의 정량화 및 외관의 균일성을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 마이셀의 제조방법은 그 공정이 간단하여 대량생산이 용이하다. 따라서, 본 발명의 고분자 나노마이셀 시스템은 경피 흡수기술의 새로운 플랫폼을 제공하여 제약, 화장품 분야에서 전달체로서 활발히 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 마이셀의 제조 과정 및 마이셀 구조를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2 (A)는 PEO-b-PPO-b-PEO 함량에 따라 제조된 나노마이셀의 입자 크기, 그리고 도 2 (B)는 φPEO-b-PPO-b-PEO =0.2(실시예 2), (C)는 φPEO-b-PPO-b-PEO =0.3(실시예 3), (D)는 φPEO-b-PPO-b-PEO =0.5(비교예 2)인 경우 투과전자현미경 이미지를 각각 나타낸 것이다. 도 2(A) 있어서, "φ"의 기호는 부피 분율(volume fraction)을 의미하는 것으로 총 공중합체(결정성+비결정성)의 부피를 기준으로 하는 PEO-b-PPO-b-PEO 부피의 비를 의미하는 것이다.
도 3(a)은 PEO-b-PPO-b-PEO 첨가로 인한 마이셀의 결정성 변화를 나타낸 것으로, PEO-b-PPO-b-PEO 농도에 따른 (A) XRD 분석 결과, (B) IR 분석 결과, 그리고 (C) 1H NMR T2 완화시간(relaxation time)을 나타낸 것이다. 도 3 (A) 및 (C)에 있어서, "φ"의 기호는 부피 분율(volume fraction)을 의미하는 것으로 총 공중합체(결정성+비결정성)의 부피를 기준으로 하는 PEO-b-PPO-b-PEO 부피의 비를 의미하는 것이다.
도 4는 (A) MEL 및 (B) MEL 기초 말레이미드 펩타이드 링커 합성 중간체의 1H NMR 스펙트럼 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 제조된 나노마이셀의 (A) 세포 독성, (B) 세포 투과도, 및 (C) 실시예 5의 형광 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 6은 마이셀의 피부 흡수도 성능 평가 결과를 나타낸 것으로, (A) 비교예 1, (B) 실시예 3, 및 (C) 실시예 5의 공초점레이저주사현미경 이미지 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 나노마이셀의 피부 흡수도 성능 평가 결과를 나타낸 것으로, (A) 피부 깊이 별 도포된 샘플에 따른 형광 세기, 및 (B) 전체 피부 층에서 평균 형광 세기 비교 결과를 나타낸 것이다.
도 2 (A)는 PEO-b-PPO-b-PEO 함량에 따라 제조된 나노마이셀의 입자 크기, 그리고 도 2 (B)는 φPEO-b-PPO-b-PEO =0.2(실시예 2), (C)는 φPEO-b-PPO-b-PEO =0.3(실시예 3), (D)는 φPEO-b-PPO-b-PEO =0.5(비교예 2)인 경우 투과전자현미경 이미지를 각각 나타낸 것이다. 도 2(A) 있어서, "φ"의 기호는 부피 분율(volume fraction)을 의미하는 것으로 총 공중합체(결정성+비결정성)의 부피를 기준으로 하는 PEO-b-PPO-b-PEO 부피의 비를 의미하는 것이다.
도 3(a)은 PEO-b-PPO-b-PEO 첨가로 인한 마이셀의 결정성 변화를 나타낸 것으로, PEO-b-PPO-b-PEO 농도에 따른 (A) XRD 분석 결과, (B) IR 분석 결과, 그리고 (C) 1H NMR T2 완화시간(relaxation time)을 나타낸 것이다. 도 3 (A) 및 (C)에 있어서, "φ"의 기호는 부피 분율(volume fraction)을 의미하는 것으로 총 공중합체(결정성+비결정성)의 부피를 기준으로 하는 PEO-b-PPO-b-PEO 부피의 비를 의미하는 것이다.
도 4는 (A) MEL 및 (B) MEL 기초 말레이미드 펩타이드 링커 합성 중간체의 1H NMR 스펙트럼 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 제조된 나노마이셀의 (A) 세포 독성, (B) 세포 투과도, 및 (C) 실시예 5의 형광 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 6은 마이셀의 피부 흡수도 성능 평가 결과를 나타낸 것으로, (A) 비교예 1, (B) 실시예 3, 및 (C) 실시예 5의 공초점레이저주사현미경 이미지 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 나노마이셀의 피부 흡수도 성능 평가 결과를 나타낸 것으로, (A) 피부 깊이 별 도포된 샘플에 따른 형광 세기, 및 (B) 전체 피부 층에서 평균 형광 세기 비교 결과를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의하면 고분자 기반의 단단한 마이셀 구조에 있어서 소프트한 특성을 향상시켜 피부전달 능력을 극대화한 나노 전달체인 경피 흡수 마이셀이 제공된다.
보다 상세하게, 본 발명의 경피 흡수 마이셀은 양친성 결정성 공중합체, 양친성 비결정성 공중합체 및 세포 투과성 펩타이드를 포함하는 것이다.
본 발명의 양친성 공중합체는 양친성 결정성 공중합체 및 양친성 비결정성 공중합체를 포함하는 것으로, 상기 양친성 결정성 공중합체는 예를 들어 폴리(에틸렌옥사이드)-b-폴리(ε-카프로락톤) 공중합체(PEO-b-PCL), PE-b-PCL (poly(ethylene)-b-poly(ε-caprolactone), PHBA-b-PEO (poly(3-hydroxybutyric acid)-b-poly(ethylene oxide), PEO-b-PAA (poly(ethylene oxide)-b-poly(acrylic acid), PEO-b-PGA (poly(ethylene oxide)-b-poly(glycolic acid), PMPC-b-PBMA (poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine)-b-poly(butylmetacrylate), 및 PEO-b-PCL-b-PEO (poly (ethylene oxide)-b-poly(ε-caprolactone)-b-poly(ethylene oxide) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 양친성 비결정성 공중합체는 예를 들어, 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드(PEO-PPO-PEO) 공중합체, PEO-b-PBLA (poly(ethylene oxide)-b-poly(β-benzyl-l-aspartate), PS-b-PEO (poly(styrene)-b-poly(etylene oxide), PEO-b-PLGA-b-PEO ((poly (ethylene oxide)-b-poly(L-lactic acid-coglycolide)-b-poly(ethylene oxide) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 양친성 비결정성 공중합체의 함량은 전체 양친성 공중합체의 총 중량을 기준으로 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 10 내지 30 중량%인 것이 보다 바람직하다. 상기 양친성 비결정성 공중합체의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우 공중합체의 막 결정성이 현저히 낮아져 공중합체끼리 합일 현상이 나타나는 문제가 있으며, 상기 범위 미만인 경우 막 결정성이 충분히 연화되지 않는 문제가 있다.
나아가, 본 발명의 경피 흡수 마이셀은 세포투과성 펩타이드(Cell penetrating peptide, CPP)를 추가로 포함하는 것이 바람직하며, 상기 세포투과성 펩타이드는 Tat 펩타이드(Transactivator of transcription peptide), VP22, transportain, polyarginine 등의 천연유래 및 신규 합성 세포투과 펩타이드 등일 수 있으며, 바람직하게는 Tat 펩타이드를 사용한다.
한편, 상기 세포투과성 펩타이드는 비등방성 지질을 링커로 하여 이에 결합된 것이 바람직하며, 이때 세포투과성 펩타이드를 비등방성 지질에 결합하는 공정은 특히 제한되는 것은 아니며, 당업계에 알려진 어떠한 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어 비등방성 지질의 하이드록시기를 펩티드 링커(peptide linker)로 치환하고, 펩티드 콘주게이션의 대표적인 반응인 말레이미드-티올(maleimide-thiol) 반응을 이용하여 세포투과성 펩타이드가 콘주게이션 된 마이셀을 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 마이셀의 평균 입경은 50-150nm일 수 있으며, 바람직하게는 100-150nm, 예를 들어 110-130nm인 것이다. 마이셀의 입경이 50nm 미만인 경우에는 인체 내 흡수로 인한 독성 문제가 있으며, 150nm를 초과하는 경우에는 각질 층을 통과하는데 어려움이 있기 때문에 피부에 잘 흡수가 되지 않는 문제가 있을 수 있다.
한편, 상기 비등방성 지질은 세포투과성 펩타이드의 링커 역할을 수행하는 것으로, 이의 함량은 전체 양친성 공중합체 및 비등방성 지질의 총 중량을 기준으로 5 내지 40 중량%일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 30 중량%일 수 있다. 비등방성 지질의 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 세포투과성 펩타이드의 링커 역할이 불충분한 문제가 있으며, 40 중량%를 초과하는 경우에는 상대적으로 다른 상분의 함량이 낮아지게 되므로 마이셀 구조 형성 측면에서 바람직하지 않으며, 마이셀 내 비등방성 지질이 특정 농도 이상에서는 고분자와 지질의 상이 분리될 수 있다.
나아가, 본 발명의 상기 세포투과성 펩타이드의 함량은 50μM 내지 200 μM일 수 있으며, 바람직하게는 75μM 내지 150 μM인 것이다. 세포투과성 펩타이드의 함량이 50μM 미만인 경우에는 효과가 미미한 문제가 있으며, 200 μM를 초과하는 경우에는 세포독성의 문제가 있다.
본 발명에 의해 획득되는 상기 마이셀은 결정성 블록 고분자와 비결정성 블록 고분자를 혼합하여 물리적으로 안정하면서도 변형이 가능한 특성을 가지며, 구조적으로 안정하고 유연한 막을 갖는 최적의 조성을 획득할 수 있다. 또한, 세포투과성 펩타이드를 이러한 최적 조성을 갖는 나노마이셀에 컨쥬게이션하여 세포 내 투과를 향상시켜 표피-진피로의 향상된 흡수 성능을 획득할 수 있다.
나아가, 본 발명의 다른 견지에 의하면 상기 본 발명의 경피 흡수 마이셀을 포함하는 경피 흡수 화장료 조성물이 제공된다. 본 발명의 경피 흡수 조성물은 그 용도가 특히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 화장료 조성물, 약학 조성물, 식품 조성물 등일 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 화장료 조성물은 에멀젼, 로션, 연고, 패취, 분무제, 크림(수중유적형, 유중수적형, 다중상), 용액, 현탁액(무수 및 수계), 무수 생성물(오일 및 글리콜계), 젤, 마스크, 팩 또는 분말 등의 제형일 수 있으며, 그 제형은 특히 제한되지 않는다. 이때, 상기 본 발명의 경피 흡수 마이셀을 제외한 다른 성분들은 제형 또는 사용목적 등에 따라 당업자가 적의 선정하여 배합할 수 있다.
보다 상세하게, 본 발명의 화장료 조성물은 피부외용 연고, 크림, 유연화장수, 영양화장수, 팩, 에센스, 헤어토닉, 샴푸, 린스, 헤어 컨디셔너, 헤어 트리트먼트, 젤, 스킨로션, 스킨소프너, 스킨토너, 아스트린젠트, 로션, 밀크로션, 모이스처 로션, 영양로션, 마사지 크림, 영양크림, 모이스처 크림, 핸드 크림, 파운데이션, 영양에센스, 선스크린, 비누, 클렌징폼, 클렌징로션, 클렌징크림, 바디 로션 및 바디 클렌저로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나의 제형을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이들 각 제형으로 이루어진 화장료 조성물은 그 제형의 제제화에 필요하고 적절한 각종의 기제와 첨가물을 함유할 수 있으며, 이들 성분의 종류와 양은 당업자에 의해 용이하게 선정될 수 있다.
한편, 본 발명의 경피 흡수 마이셀을 포함하는 경피 흡수 조성물은 마이셀 내에 경피 전달을 목적으로 하는 유효 성분을 포함할 수 있으며, 이때 상기 유효 성분은 특히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 다양한 미백 성분, 주름개선 성분, 항상화 성분, 노화 방지 성분, 보습 성분 등을 포함하는 피부 미용 성분이거나, 또는 약학적 성분일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 마이셀 내에는 상기 성분 중 지용성을 특징으로 하는 성분으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분, 예를 들어 주름에 효과가 있는 레티놀과 같은 성분이 포집될 수 있다.
본 발명의 조성물은 유효 성분 이외에 화장품 제제에 있어서 수용가능한 담체를 포함할 수 있다. 여기서 "화장품 제제에 있어서 수용가능한 담체"란 화장품 제제에 포함될 수 있는 이미 공지되어 사용되고 있는 화합물 또는 조성물이거나 앞으로 개발될 화합물 또는 조성물로서 피부와의 접촉 시 인체가 적응 가능한 독성 이상의 독성이 없는 것을 말한다. 상기 담체는 본 발명의 조성물에 그것의 전체 중량에 대하여, 상기 본 발명의 추출물의 잔부의 함량으로 100 중량%가 되는 양으로 포함될 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물에 포함되는 상기 담체의 구체적인 함량은 화장품의 전술한 바의 제형에 따라 또 그것의 구체적인 적용 부위(얼굴이나 손)나 그것의 바람직한 적용량 등에 따라 달라지는 것이다.
한편, 상기 담체로서는 알코올, 오일, 계면활성제, 지방산, 실리콘 오일, 습윤제, 보습제, 점성 변형제, 유제, 안정제, 자외선 차단제, 발색제, 향료 등이 예시될 수 있다. 상기 담체로서 사용될 수 있는 알코올, 오일, 계면활성제, 지방산, 실리콘 오일, 습윤제, 보습제, 점성 변형제, 유제, 안정제, 자외선 차단제, 발색제, 향료로 사용될 수 있는 화합물 또는 조성물 등은 이미 당업계에 공지되어 있기 때문에 당업자라면 적절한 해당 물질 또는 조성물을 선택하여 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 화장료 조성물의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물섬유, 식물섬유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라가칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물의 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우에는 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄 히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있고, 특히 스프레이인 경우에는 추가적으로 클로로플루오로히드로카본, 프로판-부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진체를 포함할 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물의 제형이 용액 또는 유탁액의 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용매화제 또는 유탁화제가 이용되고, 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸글리콜 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르가 있다.
본 발명의 화장료 조성물의 제형이 현탁액인 경우에는 담체 성분으로서 물, 에탄올 또는 프로필렌 글리콜과 같은 액상 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르와 같은 현탁제, 미소결정성 셀룰로오스, 알루미늄 메타히드록시드, 벤토나이트, 아가 또는 트라칸트 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물의 제형이 계면-활성제 함유 클렌징인 경우에는 담체 성분으로서 지방족 알코올 설페이트, 지방족 알코올 에테르설페이트, 설포숙신산 모노에스테르, 아세티오네이트, 이미다졸리늄 유도체, 메틸타우레이트, 사르코시네이트, 지방산 아미드 에테르 설페이트, 알킬아미도베타인, 지방족 알코올, 지방산 글리세리드, 지방산 디에탄올아미드, 식물성 유, 리놀린 유도체 또는 에톡실화 글리세롤 지방산 에스테르 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물은 형광물질, 살진균제, 굴수성 유발물질, 보습제, 방향제, 방향제 담체, 단백질, 용해화제, 당 유도체, 일광차단제, 비타민, 식물 추출물 등을 포함하는 부형제를 추가로 함유할 수 있다.
상기 본 발명의 경피 흡수 조성물은 경피 흡수 마이셀을 전체 조성물의 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%의 함량으로 포함하는 것이 바람직하다. 경피 흡수 마이셀이 전체 조성물의 중량을 기준으로 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 효과가 미미한 문제가 있으며, 기준으로 10 중량%을 초과하여 포함되는 경우에는 독성의 문제가 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1. 재료
본 발명에 사용된 양친성 결정성 블록공중합체 폴리(에틸렌옥사이드)-b-폴리(ε-카프로락톤) 공중합체(PEO-b-PCL) 및 양친성 비결정성 블록공중합체 폴리(에틸렌옥사이드)-b-폴리(프로필렌옥사이드)-b- 폴리(에틸렌옥사이드) 공중합체(PEO-b-PPO-b-PEO)는 Sigma-aldrich(미국)로부터 입수하였다. MEL(Mannosylerythritol lipids)은 다미화학(대한민국)으로부터 입수하였다. TAT 펩타이드(YGRKKRRQRRR-시스테아민)은 펩트론(대전, 대한민국)으로부터 구입하였다. 돼지 피부(porcine skin)는 메디키네틱스(평택, 대한민국)으로부터 구입하였다.
N,N-디이소프로필에틸아민 (TCI, 일본)을 염기(base)로 사용하였다. 4-니트로페닐클로로포르메이트, 메틸렌 클로라이드, 암모늄 클로라이드(NH4Cl), 마그네슘 설페이트(MgSO4), 아세토니트릴, N-(2-아미노에틸) 말레이미드 트리플루오로아세테이트 염, 에틸아세테이트(EtOAc) 및 n-헥산은 모두 Sigma-Aldrich(USA)로부터 구입하였다. 테트라히드로퓨란(>98%, TCI, 일본)을 제거성 용매(removable solvent)로 사용하였다. 나일 레드(Nile red)을 형광 탐침(fluorescence probe)으로 사용하였다. 한편, 모든 실험에서 탈이온 이차 증류수(deionized double distilled water)를 사용하였다.
2. 나노전달체
마이셀의
제조
(1) MEL에 기초한 펩타이드 링커의 합성
CPP를 폴리머 나노 전달체에 컨쥬게이선하기 위해, 펩타이드 링커 부(moiety)를 갖는 MEL를 두 단계 유기 합성 반응을 통해 합성하였다.
첫 번째 단계로 둥근바닥 플라스크를 MEL(1g)으로 충진하고 질소로 퍼지(purge)하였다. 무수 메틸렌 클로라이드(32mL), 피리딘(367μL) 및 N,N-디이소프로필에틸아민(87 μL)을 순차적으로 상기 플라스크에 첨가하였다. 무수 메틸렌클로라이드(4mL) 내 4-니트로페닐클로로포르메이트(551mg)를 상기 혼합물에 실린지를 통해 첨가하여 획득되는 용액은 상온(room temperature)에서 2분 동안 교반하였다. 포화(aq) NH4Cl을 첨가하고, 층을 분리하였다. 수성층을 메틸렌클로라이드를 이용하여 2회 추출하였다. 유기층을 결합하여 황산마그네슘(MgSO4)을 이용하여 건조하고, 여과하고, 그리고 회전 농축기를 이용하여 농축하였다. 그 결과 잔류물을 실리카겔 상 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 오르토포름산염(orthoformate) 화합물 (1)(750 mg)을 무색의 오일로 획득하였다.
두 번째 단계로 둥근 바닥 플라스크를 상기 오르토포름산염(orthoformate) 화합물 (1)(100 mg)로 충진하였다. 상기 플라스크를 증발시키고(evaporate) 질소로 더시 채웠다. 아세토니트릴(2.8 mL), 후속적으로 N,N-디이소프로필에틸아민(73μL)을 추가하였다. N-(2-아미노에틸)말레이미드 트리플루오로아세테이트 염(53 mg)을 일회분(single portion)으로 첨가하고, 상온에서 12 시간 동안 교반을 수반하여 반응시켰다. 감압 하에서 용매를 제거하였다. 잔류물을 메틸렌 클로라이드에 용해하고 그 후 회전 농축기를 이용하여 농축하였다. 그 결과 잔류물을 실리카겔 상 플래쉬 컬럼 크로마토그래피(EtOAc:n-헥산=1:2)에 의해 정제하여 말레이미드 (2)(56 mg)을 무색의 오일로 획득하였다.
핵자기공명 (NMR, 400MHz Solid FR-NMR Spectrometer, Bruker)을 이용한 1H-NMR 분석을 통하여 이들의 합성의 여부를 확인하고 도 4에 나타내었다.
(2) 마이셀의 제조
실시예
1-3 및
비교예
1 내지 5
고분자 나노 전달체의 제조를 위해 PEO-b-PCL, PEO-b-PPO-b-PEO 40℃에서 10분간 초음파처리(sonication)하여 테트라히드로푸란(THF)에 완전히 용해시켰다. 이 때, 전체 고분자 대비 PEO-b-PPO-b-PEO의 농도는 약 30%로 조절하였다. 이때, 각 성분의 함량은 하기 표 1에 정리하였다.
후속적으로, 탈이온수(정제수, DI water)를 강한(vigorously) 교반을 수반하여 45℃에서 상기 혼합물에 적가하여 고분자 용액을 균일하게 교반하였다. 이러한 공정에서 유속(flow rate) 100 μL min-1의 실린지 펌프(Pump11Elite, Harvard Apparatus, USA)를 사용하였다. PEO-b-PPO-b-PEO, PEO-b-PCL, MEL, 및 MEL-기초(based) 펩타이드 링커의 자가조립(self-assembly)에 의해 나노 전달체가 제조되었다. 이와 같이 수분산형 나노마이셀을 제조한 후 용액 상에 존재하는 테트라히드로푸란은 감압 증류하여 완벽히 제거하였다. 마이셀 입자 크기를 작게 하기 위하여, 탐침형 초음파 조사기(VCX130, Sonic & Materials Inc., USA)를 이용하여 5분간 초음파를 조사하였다.
PEO-b-PPO-b-PEO는 마이셀 상태를 이룰 때, 비결정질 상태를 갖는 고분자 이다. 이러한 특성 때문에 PEO-b-PPO-b-PEO과 PEO-b-PCL의 코어셈블리(co-assembly)가 효과적으로 마이셀 코어의 결정성을 부드럽게 한다.
실시예
4-6:
TAP-부착된 고분자 나노 전달체의 제조
고분자 나노 전달체의 제조를 위해 PEO-b-PCL, PEO-b-PPO-b-PEO, 및 MEL-기초 펩타이드 링커를 40℃에서 10분간 초음파처리(sonication)하여 테트라히드로푸란(THF)에 완전히 용해시켰다. 이 후 상기 마이셀의 제조 과정과 동일하게 진행하였다.
나노전달체의 피부전달능력을 극대화하기 위하여 나노마이셀에 CPP(cell penetrating peptide)의 일종인 TAT 펩타이드(TATp) 콘주게이션을 진행하였다. CPP를 콘주게이션 하기 위하여 MEL의 하이드록시기를 펩타이드 링커로 치환하는 합성을 진행하였고, 이때 펩티드 콘주게이션의 대표적인 반응인 말레이미드-티올 반응을 이용하여 TATp가 콘주게이션 된 마이셀을 제조하였다. 각 성분의 함량은 하기 표 1에 정리하였으며, PEO-b-PPO-b-PEO 함량을 변화시키면서 제조하였다.
이때, MEL-기초(based) 펩타이드 링커는 0.02 %로 설정되었다. THF는 40℃에서의 증발에 의해 완전히 제어되었다. 그 후, 상온에서 12 시간 동안 천천히 교반하면서 조절된 양의 TAT을 나노디스퍼전에 첨가하였다. 이와 같은 합성 과정은 도 1에 도식적으로 나타내었다.
| PEO-b-PCL (중량%) |
PEO-b-PPO-b-PEO(중량%) | MEL-기초 펩타이드 링커(중량%) | TATp(μM) | 정제수 | |
| 비교예 1 | 3 | 0 | 0 | 0 | to 100% |
| 실시예 1 | 2.7 | 0.3 | 0 | 0 | to 100% |
| 실시예 2 | 2.4 | 0.6 | 0 | 0 | to 100% |
| 실시예 3 | 2.1 | 0.9 | 0 | 0 | to 100% |
| 비교예 2 | 1.5 | 1.5 | 0 | 0 | to 100% |
| 비교예 3 | 1.2 | 1.8 | 0 | 0 | to 100% |
| 비교예 4 | 0.9 | 2.1 | 0 | 0 | to 100% |
| 비교예 5 | 0.6 | 2.4 | 0 | 0 | to 100% |
| 실시예 4 | 2.1 | 0.9 | 0.02 | 50 | to 100% |
| 실시예 5 | 2.1 | 0.9 | 0.02 | 100 | to 100% |
| 실시예 6 | 2.1 | 0.9 | 0.02 | 200 | to 100% |
* MEL-기초 펩타이드 링커의 중량% 단위는 전체 양친성 공중합체 및 비등방성 지질의 총 중량을 기준으로 함.* PEO-b-PCL 및 PEO-b-PPO-b-PEO의 중량% 단위는 이들 성분의 합을 기준으로 함.
* 실시예 1 내지 7에서 PEO-b-PCL 및 PEO-b-PPO-b-PEO의 총 중량은 전체 나노마이셀 중량을 기준으로 3 중량%로 설정됨.
3. 나노전달체의 특성
(1) PEO-b-PPO-b-PEO 함량에 따른 고분자 마이셀 비이클의 입자 크기 변화
마이셀 방울의 형태는 투과형 전자 현미경(TEM, Energy-Filtering Transmission Electron Microscope, LIBRA 120, Carl Zeiss, Germany)을 120kV에서 작동하여 분석하였다. TEM 분석 전에 모든 실험 시료는 1 wt% 우라닐 아세테이트로 음성 염색하였다. 고분자 나노전달체의 입자 크기와 제타 포텐셜은 동적 광산란을 이용한 입도분석기(DLS, ELS-Z, Otsuka electronics, Japan)에 의해 25℃에서 측정하였다. 다중 산란 효과를 피하기 위해, 모든 시료는 방울(droplet) 사이즈 측정 전에 물을 이용하여 희석되었다(도 2).
전체 고분자 대비 PEO-b-PPO-b-PEO의 함량이 30 중량% 이내인 비교예 1 및 실시예 1에서 3까지의 경우 미셀의 평균 입도 사이즈는 100 nm을 유지하였으며 이 후의 농도에서는 합일의 효과로 입자의 크기가 증가했다.
(2) PEO-b-PPO-b-PEO 함량에 따른 고분자 마이셀 비이클의 결정성 변화
미셀의 결정성 확인을 위해 두 개의 theta/theta 스캐닝 모드, 40kV/100mA X-ray 및 RINT 2000 광각 각도계를 구비하는 X-ray 회절계(XRD, Rigaku, Japan)를 이용하여 확인하였다(도 3(a)). 측정 시, 2 θ는 5˚ 내지 40˚사이에서 가변하였다. 나아가, 적외선 분광법(IR) (도 3(b)), 핵자기공명 (NMR, 400MHz Solid FR-NMR Spectrometer, Bruker)을 통하여 코어의 결정성을 비교하고 그 결과를 도 3에 나타내었다(도 3(c)).
도 2와 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 코어의 결정성은 연화시키면서 입자가 합일되지 않고 크기와 모양을 유지하는 실시예 3의 경우가 입자 내의 결정성 고분자와 비결정성 고분자가 적절히 혼합되어 최적의 결정성을 보이는 것을 알 수 있었다.
4. 본 발명의
미셀의
적용 실험
(1) 세포 독성 및 세포 투과도 실험
인간 신장세포 293T를, 10% 소태아혈청 (FBS; Gibco, Rockville, MD), 2mM L-글루타민 (Gibco, Rockville, MD), 0.1mM 비 필수 아미노산(Sigma, St. Louis, Mo), 및 1% 페니실린-스트렙토마이신이 포함된 Dulbecco Modified Eagle Medium (DMEM; Gibco, Rockville, MD) 최소필수영양배지에서 37℃ 온도, 5% CO2 조건에서 배양하였다. 나노전달체는 사용 전 DMEM 용액을 이용하여 희석하였다. 배양된 293T 세포에 나노전달체 처리를 위해 배양액(media)을 세포 배양 플레이트로부터 제거하고 100㎕의 나노전달체 용액에서 4시간 동안 96 웰 플레이트(3.5 x 103 cells) 에서 인큐베이션하였다. Phosphase buffure saline (PBS) 로 2회 세척한 후 형광 발광(fluorescence)을 561/594 (excitation/emission, nm)에서 마이크로플레이트 리더(microplate reader, BioTek, Winooski, VT)를 이용하여 측정하였다. 면역세포화학을 위해, 배양된 세포의 커버글라스를 메탄올로 5분간 고정하고 PBS 용액을 이용하여 2회 세척하였다. 형광 발광 이미지는 형광현미경(Axio Vert. A1, Carl Zeiss, Germany)을 이용하여 촬영하였다.
그 결과, 도 5에 나타난 바와 같이 나노마이셀에 사용된 고분자와 TAT 단백질이 세포에 독성이 없음을 확인할 수 있었고(도 5(a)), TAT가 부착된 결정성이 제어된 나노마이셀(실시예 6, 5, 4)의 세포 투과도가 순서대로 가장 우수하였고, 결정성이 제어된 나노마이셀(실시예 3)도 우수한 세포 투과도를 나타내었으나, 결정성이 제어되지 않고 높은 나노마이셀(비교예 1)은 상대적으로 낮은 세포 투과도를 보인 것을 확인할 수 있었다. 도 5(b)는 각각의 마이셀을 세포에 처리한 후 그 세포에 투과된 양을 형광 분석기(fluorescence spectroscopy)를 이용하여 측정한 결과를 나타낸 것이다.
(2) 경피흡수 성능 확인
세포에 대한 흡착이 향상되는지 여부 및 본 발명의 나노마이셀의 성능 평가를 위하여 돼지 피부에 비교예 1, 실시예 3 및 5에서 제조된 마이셀을 12시간 동안 도포한 후, 공초점레이저주사현미경 (Confocal Laser Scanning Microscopy)을 이용하여 도포된 샘플이 피부에 흡수되는 양을 2 μm 깊이마다 관찰하고 피부 깊이 별로 정량화하여 그 결과를 도 6과 7에 나타내었다.
본 실험에서는 돼지 피부를 사용하였으며, 돼지 피부의 경우 평균적으로 20~36 μm에서 표피진피경계가 관측(현미경 이미지)되어 평균적인 이미지와 값으로 확인하였다.
그 결과, 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, (A) 비교예 1, (B) 실시예 3, 및 (C) 실시예 5의 공초점레이저주사현미경 이미지 결과 실시예 3의 경우가 가장 우수한 경피흡수 성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
도 6을 참고하면, 결과적으로 피부 깊이 36 μm 이내에 투과된 양을 비교했을 때, 본 발명 실시예 5에서 제조된 마이셀이 가장 깊이 투과된 것을 확인하였다.
한편, 도 7은 비교예 1, 실시예 3 및 실시예 5에 대한 나노마이셀의 피부 흡수도 성능 평가 결과를 나타낸 것으로, (A) 피부 깊이 별 도포된 샘플에 따른 형광 세기, 및 (B) 전체 피부 층에서 평균 형광 세기 비교 결과를 나타낸 것이다. 그 결과 비교예 1에 비하여 실시예 3 및 실시예 5의 경우 세포 투과도가 현저하게 향상된 것을 확인할 수 있었다.
도 7(a)은 표피진피경계 부근의 형광 세기를 나타낸 것으로, 실시예 5의 마이셀이 가장 많이 침투한 것을 확인할 수 있으며, 도 7(b)는 피부 내에 투과된 평균 형광 세기를 나타낸 것으로, 이 결과 또한 실시예 5의 마이셀이 다른 마이셀 보다 더 많은 양이 침투한 것을 확인할 수 있다. 상기 도 7의 형광 세기는 돼지 피부에 마이셀을 처리하고, 도 6의 깊이별 이미지에서 형광이 나타나는 이미지 값을 계산하여 도출한 값이다.
이와 같이, 본 발명에 의해 획득된 고분자 나노마이셀은 결정성이 제어되어 보다 향상된 피부 투과력을 나타내는 것을 확인할 수 있으며, 균일한 입자크기를 갖는 나노마이셀의 제조가 가능하여 생산의 다양화와 품질의 정량화 및 외관의 균일성을 확보할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
Claims (12)
- 양친성 결정성 공중합체, 양친성 비결정성 공중합체 및 세포투과성 펩타이드(Cell penetrating peptide, CPP)를 포함하는, 경피 흡수 마이셀.
- 제1항에 있어서, 비등방성 지질을 추가로 포함하는, 경피 흡수 마이셀.
- 제2항에 있어서, 상기 세포투과성 펩타이드는 비등방성 지질에 결합된, 경피 흡수 마이셀.
- 제1항에 있어서, 상기 양친성 결정성 공중합체는 폴리(에틸렌옥사이드)-b-폴리(ε-카프로락톤) 공중합체(PEO-b-PCL)인, 경피 흡수 마이셀.
- 제1항에 있어서, 상기 양친성 비결정성 공중합체는 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드(PEO-PPO-PEO) 공중합체인, 경피 흡수 마이셀.
- 제2항에 있어서, 상기 비등방성 지질은 만노실에리쓰리톨 지질(mannosylerythritol lipids, MEL)인, 경피 흡수 마이셀.
- 제1항에 있어서, 상기 세포투과성 펩타이드는 Tat 펩타이드(Transactivator of transcription peptide)인, 경피 흡수 마이셀.
- 제1항에 있어서, 상기 마이셀의 평균 입경은 50-150nm인, 경피 흡수 마이셀.
- 제1항에 있어서, 세포투과성 펩타이드의 함량은 50μM 내지 200 μM인, 경피 흡수 마이셀.
- 제1항 내지 9항 중 어느 한 항의 경피 흡수 마이셀을 포함하는, 경피 흡수 화장료 조성물.
- 제10항에 있어서, 상기 화장료 조성물은 에멀젼, 로션, 크림, 용액, 현탁액, 젤, 팩 또는 분말 제형인, 경피 흡수 화장료 조성물.
- 제10항에 있어서, 상기 화장료 조성물은 경피 흡수 마이셀을 전체 화장료 조성물의 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%의 함량으로 포함하는, 경피 흡수 화장료 조성물.
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| KR20220147163A (ko) * | 2021-04-23 | 2022-11-03 | 주식회사 신세계인터내셔날 | 특정 세포 표적화가 가능한 나노전달체 및 이의 제조방법 |
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| KR20140033676A (ko) * | 2012-09-10 | 2014-03-19 | 코웨이 주식회사 | 멀티 블록 공중합체-세포투과성 펩타이드 컨쥬게이트, 이의 제조방법 및 용도 |
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