KR20210025037A - 폴리페놀 전달용 용해성 마이크로니들 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리페놀을 함유하는 마이크로니들에 관한 것으로, 주름 개선 효과가 있는 폴리페놀의 피부 투여 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 폴리페놀의 피부 전달율을 증가시킬 수 있다. 본 발명은 피부 주름 개선 효과가 있는 폴리페놀의 피부 투여용 마이크로니들을 제공한다.

Description

폴리페놀 전달용 용해성 마이크로니들 {Soluble Microneedle for polyphenol delivery}

본 발명은 용해성 마이크로니들에 관한 것으로, 주름 개선 효과가 우수한 폴리페놀을 함유한, 용해성 마이크로니들에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 상기 용해성 마이크로니들을 이용한 폴리페놀의 피부 투과 시스템을 제공한다.

피부를 통하여 약물을 전달하는 것은 이의 사용 편리성으로 인하여, 다양한 분야 및 형태로 사용되고 있다. 이러한 피부를 통과하는 약물은, 주로 피부를 통하여 체순환계(systemic circulation)로 전달시키기 위한 것이나, 이외에도 아토피 치료제, 미백 또는 주름 개선용 화장품 등의 약물은 피부 자체의 기관에 전달시키려는 목적으로 사용되기도 한다. 이런 편리성 및 기능성에도 불구하고, 피부의 구조상 약물을 피부를 통과하여 전달하는 것에는 많은 어려움이 존재하여, 피부를 통과하는 약물을 개발하는 것이 쉽지 않다. 피부의 각질층은, 케라틴이 풍부한 각질세포로 이루어져 있는 브릭(brick) 구조와, 이러한 각질세포 사이를 세라마이드(ceramide), 지방산(fatty acid), 또는 왁스(wax) 등과 같은 지질이 채운 모르타르(mortar) 구조로 이루어져 있다. 이러한 구조는 장벽으로 역할하여 물질 투과성이 아주 낮은 특성을 가지게 된다. 500Da 이하의 저분자 구조 성분들만이 확산 방식에 의해서 피부 내로 전달될 수 있으며, 지질 친화성이 우수한 물질만이 피부를 통과할 수 있다.

한편 신경전달물질의 배출은, 신경전달물질을 함유하는 신경말단에 위치하는 시냅스 소포 (synaptic vesicle)와 시냅스전막(presynaptic membrane)이 융합된 후 두 경계 간의 통로가 형성됨에 의해 발생된다. 소포 단백질 VAMP(synaptobrevin)와 원형질막 결합단백질인 신택신(Syntaxin) 1a, SNAP-25로 이루어진 3종의 단백질 복합체인 SNARE 단백질이 시냅스 소포와 시냅스 전막의 융합에 근원적인 힘을 제공한다. 여기서 시냅스 소포와 시냅스 전막 간의 막 융합에 의해 신경전달물질 배출 통로가 열리는 것은, 표적 막(target membrane)에 부착되어 있는 신택신 1a 단백질과 SNAP-25 단백질 2종의 복합체인 t-SNARE 및 소포(vesicle)에 부착되어 있는 v-SNARE의 작 용에 따른 결과이다. 상기 막 융합 시에는 지질이중층 (lipid bilayer)의 재배열이 일어나게 된다. 생체막들은 서로 강하게 밀어내므로, 이들 막은 자발적으로 융합되지 않고 외부에서 강한 힘이 주어져 막들 간의 반발력을 극복하여야 하는데, 이러한 힘을 제공하는 것이 SNARE 단백질인 것으로 알려졌다. 이와 같이 SNARE 복합체의 형성은 신경전달물질의 배출을 포함하는 세포외 배출작용(exocytosis)의 핵심 현상이다.

최근 들어 상기 식물성 폴리페놀들이 신경전달물질 배출을 조절하여 보톡스와 유사한 효능을 발휘한다는 점을 이용하여 바르는 형태의 화장품이나 실제 보톡스를 사용할 수 없는 상황에 적용하려는 노력이 존재하나, 대부분의 폴리페놀류는 용해성이 좋지 않아, 화장료 제형 내에 함유시킬 수 있는 양이 제한적이며, 이에 따라 피부 투과량이 매우 낮아 효능을 나타내기 어려운 문제점이 존재하였다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 피부 투과량이 우수한, 폴리페놀 성분이 함침된 용해성 마이크로니들을 제공하고자 한다.

신경전달을 차단하여 주름개선 효과가 우수한 폴리페놀을 용해성 마이크로니들에 함침시켜, 피부에 적용하여 마이크로니들에 의해 통증없이 피부 내로 투과되고, 마이크로니들이 피부 내 수분에 의해 용해되면서 및 약물을 피부 내로 전달되는 용해성 마이크로니들을 제공하고자 한다.

본 발명은 일반 화장료 조성물에서 용해성이 좋지 못하여 폴리페놀류의 사용량에 제한이 있었던 문제를 해소하고, 폴리페놀류의 용해도를 향상시켜 피부에 적용할 수 있는 피부 전달 시스템을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 폴리페놀 또는 이의 유도체를 포함하는 마이크로니들을 제공한다. 바람직하게 본 발명은 폴리페놀을 함유하며, 주름 개선 효과를 갖는 마이크로니들을 제공한다. 상기 마이크로니들을 형성하는 물질은 피부 내에서 용해되거나 생분해성일 수 있으며, 상기 마이크로니들은 피부 적용 시 마이크로니들이 용해 또는 붕괴됨으로써 폴리페놀이 방출되며, 상기 폴리페놀이 안정적으로 피부로 전달할 수 있게 된다.

본 발명자들은 다양한 투여 시스템을 연구하였으며 어떠한 시스템도 상기 언급한 바와 같이, 폴리페놀은 용해도가 낮아 일반 화장품에 적용하여 피부에 도포하는 것만으로는 적용에 한계가 있었다. 본 발명자들은 여러 노력 끝에 피부 내 용해성(soluble) 마이크로니들 내에 폴리페놀을 함유함으로써 효과적으로 신경전달 물질의 전달을 감소시켜 주름 개선 효과를 나타낼 수 있는 놀라운 발명을 하였다.

위와 같은 과제를 달성하기 위해, 마이크로니들은 피부 내에서 용해성이어야 하며, 용해성 마이크로니들을 형성하기 위해서 히얄루로닉산 (Hyaluronic acid), 소디움-카르복시메틸 셀룰로오스 (Na-CMC, Sodium carboxymethyl cellulose), 비닐피롤리돈-비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알코올(Poly vinyl alcohol), 및 폴리비닐피릴리돈(Poly vinyl pyrrolidone) 등의 수용성 고분자; 자일로즈(Xylose), 수크로스(Sucrose), 말토오스(Maltose), 락토오스(Lactose), 트레할로스(Trehalose) 등의 당류; 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 특히, 마이크로니들의 피부 투과 강도, 피부 내에서의 용해속도 등을 종합적으로 고려하면 히얄루로닉산 (Oligo-Hyaluronic acid), 소디움-카르복시메틸 셀룰로오스 (Na-CMC, Sodium carboxymethyl cellulose), 및 당류 (saccharide) (더욱 바람직하게는, 트레할로스(Trehalose))의 혼합물이 더욱 바람직하며, 후술하는 글리세린(Glycerine)까지 혼합된 것이 더욱더 바람직하다. 바람직하게, 본 발명에 따른 마이크로니들은 마이크로니들을 형성하는 상기 언급된 성분들 이외에 가소제, 계면활성제, 보존제, 항염제 등을 추가적으로 포함할 수 있다.

상기 가소제(plasticizer)로는, 예를 들어, 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol), 프로필렌 글리콜(Propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(Dipropylene glycole), 뷰틸렌 글리콜(Butylene glycol), 글리세린(Glycerine) 등의 폴리올이 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 마이크로니들은 신경전달물질 배출을 조절하며, 주름 개선 효과를 갖는 폴리페놀을 마이크로니들 총 중량 대비 0.01 내지 10 중량% 함유하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량% 함유할 수 있다.

상기 마이크로니들은 폴리페놀 성분을 고함량 포함할 수 있으며, 피부에 전달되는 양이 일반적인 화장료 조성물의 제형에 비해 월등히 증가된 폴리페놀 피부 전달 시스템을 제공할 수 있다.

폴리페놀 성분은 용해성이 좋지 못하여 화장료 조성물에 함유되는 양이 극히 적었으나, 본 발명의 마이크로니들은 물의 함량이 극히 적어 폴리페놀 성분의 석출없이 고함량 적용하여 피부에 전달할 수 있다.

상기 폴리페놀은 캠페롤, 케르세틴, 미리세틴, 루테올린, 델치니딘, 시아니딘, 부테인, 엘라지산, 암펠롭신, 헤스피리딘, 아우란티니딘(Aurantinidin), 유로피니딘(Europinidin), 펠라고니딘(Pelargonidin), 말비딘(Malvidin), 페오니딘(Pheonidin), 페투니딘(Petunidin), 및 로시니딘(Rosinidin) 및 이들의 유도체들로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 암펠롭신, 헤스페리딘 또는 이의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.

본 명세서에서 상기 폴리페놀의 유도체는 유리형태(유리 산 또는 염기 형태) 및 모든 프로드러그(prodrug), 다형체(polymorph), 수화물(hydrate), 용매화물(solvate), 토토머(tautomer), 입체이성질체(stereoisomer) 등 달리 특정하지 않는다면 상기한 바와 같은 모든 약학적으로 허용 가능한 형태를 포함하며, 상기 화합물의 모든 활성 형태를 포함하는 의미로 사용되었다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 폴리페놀을 함유하는 마이크로니들은 SNARE의 복합체 형성을 저해하여 막융합을 저해하고, 그 결과 신경전달물질, 예를 들어, 아세틸콜린의 방출을 저해하여, 근육세포의 수축을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은 위와 같은 마이크로니들이 부착되어 있는 폴리페놀 또는 이의 유도체 투여용(전달용) 마이크로니들 패치(patch) 시스템을 제공한다.

본 발명의 마이크로니들은 업계의 통상적인 용해성 마이크로니들을 제조하는 방법으로 제조될 수 있으며, 제조방법은 특별히 제한되지 않는다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 마이크로니들을 이용하는 것을 특징으로 하는 용해도가 향상되고, 피부 전달율이 향상된 폴리페놀의 피부 투여 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 신경전달물질 배출을 조절하며, 주름 개선 효과를 갖는 폴리페놀 또는 이의 유도체를 함유하는 마이크로니들의 주름 개선 용도를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 폴리페놀 또는 이의 유도체를 함유하며, SNARE 복합체 형성을 저해하는 마이크로니들을 제공한다.

본 발명은 피부 주름 개선 효과를 갖는 마이크로니들을 제공한다.

본 발명은 주름 개선 효과를 갖는 폴리페놀 또는 이의 유도체의 피부 투과 효율을 향상시킬 수 있는, 피부 투여용 마이크로니들을 제공한다. 본 발명은 또한 이러한 마이크로니들을 이용하는 것을 특징으로 하는 폴리페놀 또는 이의 유도체의 피부 투여 방법을 제공한다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로니들을 제조하는 여러 방법 중 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로니들의 약물 방출 거동을 평가하기 위한 Franz diffusion cell을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 보톡스 유사 효과를 갖는 폴리페놀을 예시적으로 나타낸 것이다. 미리세틴, 델치니딘, 시아니딘, 캠페롤, 케르세틴, 피세틴, 부테인, 루테올린, 엘라지산, EGCG(Epigallocatechin gallate), 암펠롭신, 헤스페리딘 및 이의 유도체들이 이용될 수 있다.
도 4는 캠페롤, 미리세틴, 및 암펠롭신의 SNARE 형성 저해 확인 결과를 나타낸다. (Cell line: C2C12(근육세포)+NG108-15(신경세포) 조건, 농도: ppm)
도 5는 돼지 피부 및 acceptor solution 내 암펠롭신 함량을 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 인체를 대상으로 암펠롭신 크림과 암펠롭신 마이크로니들의 주름개선 효과를 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 캠페롤, 미리세틴, 및 암펠롭신의 근수축 억제 효과를 확인한 결과를 나타낸다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서에 기재된 함량은 특별한 언급이 없는 한 중량%로 나타내었다.

<Soluble Micro Needle 제조>

Soluble Micro Needle은 solution casting 방법으로 제조되며, solution을 mold에 casting하여 진공 혹은 centrifuge로 미세 mold에 액을 채운 후 건조하여 제조하고 이때 Micro Needle 구조체를 형성하는 material은 일반적인 합성 및 천연 수용성 고분자를 사용하였다.

<SNARE형성 억제 폴리페놀 Microneedle 제조>

하기 표 1의 조성을 갖는 마이크로니들을 제조하였다. Hyaluronic acid (Oligo-HA™), Sodium carboxymethyl cellulose (Na-CMC) 및 Trehalose를 정제수에 용해한 후 Glycerin, PEG-40 hydrogenated castor oil (HCO-40™) 및 암펠롭신 용액(암펠롭신 10%, DPG 90%)을 첨가하여, 암펠롭신 용액을 제조하였다 (DPG: Dipropylene glycol). 제조한 폴리페놀 분산 용액을 Silicone Micro Needle mold에 casting 한 후, 3,000 rpm에서 10분간 centrifugation 하여 미세 mold에 액을 충진하였다.

용액 충진 후 건조 오븐 (70 ℃)에서 3시간 동안 건조하고, 접착 필름을 이용하여 Micro Needle을 silicone mold로부터 분리하였다. 하기 표 1의 함량은 중량%로 나타냈다.

제조과정은 도 1에 나타냈다.

	폴리페놀 MN
oligo-HA	6
Na-CMC	6
Trehalose	10
Glycerin	5
HCO-40	0.2
암펠롭신-DPG 용액(10%)	1.5
water	To 100

<SNARE형성 억제 폴리페놀 수중유화제형(Oil-in-Water) 크림 제조>

Microneedle에 함침된 폴리페놀의 피부 투과량을 비교하기 위하여, 비교예로 일반적인 수중유화제형의 크림에 폴리페놀의 함침하여 비교하였다.

성분	제형예
C14-22알코올, C12-20알킬글루코사이드 (혼합물 C14-22알코올:C12-20알킬글루코사이드 = 80:20 중량비) 글리세릴스테아레이트, 피이지-100스테아레이트 (혼합물 50:50 중량비) 글리세릴스테아레이트 세테아릴알코올 폴리글리세릴-3메칠글루코오스디스테아레이트 하이드로제네이티드폴리데센 사이클로헥사실록산 카보머 트로메타민 글리세린 DPG 1,2-헥산디올 암펠롭신 정제수	1.5 1.2 0.9 1.5 1.5 4.5 3.5 0.2 0.2 3 5 2 0.5 잔여량 (To 100)

<약물 방출 거동>

돼지 피부를 장착한 Franz diffusion cell을 이용하여 위에서 제조한 마이크로니들로부터의 암펠롭신 방출을 평가하였다 (도 2 참조). 수용액(acceptor solution)으로는 30 중량%의 DPG가 함유된 PBS 용액을 사용하였다.

즉, Franz diffusion cell을 이용하여, 시간에 따른 돼지피부 조직 및 acceptor solution의 암펠롭신 함량을 Liquid Chromatography를 이용하여 측정하였다.

암펠롭신을 포함한 크림은 피부를 통해 투과되는 양이 미미하였으나, Micro Needle에 함침된 암펠롭신은 Needle에 의해 피부로 직접 투과하여 그 투과량이 크림 대비 높은 피부 투과량을 나타내었다.

암펩롭신을 포함한 크림은 피부를 통해 투과되는 양이 약 1ug으로 그 양이 미미하였으나, Microneedle에 함침된 폴리페놀은 Needle에 의해 피부로 직접 투과하여 그 투과량이 13ug 이상으로 약 13배 이상 크림 대비 높은 피부 투과량을 나타내었다. 그 결과를 도 5에 나타냈다.

<주름 개선 효과>

암펩롭신 크림과 암펠롭신이 함침된 Microneedle을 눈가 주름에 12주간 매일 처리하여, 주름 개선 정도를 실리콘 모사판(silicone replica) 및 주름 영상 분석 방법으로 통해 확인하였다. (N=20)

암펩롭신 크림에 비해 암펠롭신이 함침된 Microneeedle에서 5배 이상 우수한 개선효과를 보였으며, 이는 암펠롭신이 Microneedle에 의해 피부내로 효과적으로 침투하여, 주름 개선 효과가 높게 나타난 것을 확인하였다. 이러한 결과는 도 6에 나타냈다.

<SNARE complex 형성 저해 실험>

암펠롭신, 캠페롤, 미리세틴 등 폴리페놀의 SNARE 복합체 형성 저해 여부를 확인하기 위해, SDS-PAGE (Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis) 분석을 수행하였다. SNARE 단백질인 SNAP25, SynH3, Vps 단백질을 1:1:1의 몰 농도로 혼합했을 때 형성되는 복합체가, 1 - 50 ppm의 농도로 폴리페놀 화합물 첨가에 의해 억제되는지를 확인하였다. 각각의 단백질을 1ml 튜브에 점적한 후 폴리페놀 화합물을 넣어 혼합 후 실온에서 30분간 반응시켰다. 이 후 12% SDS-PAGE상에서 전기영동하여 SNARE 복합체 형성 여부를 확인하였다.

캠페롤, 미리세틴, 암펠롭신 모두 농도 의존적으로 SNARE 복합체를 효과적으로 저해하는 것이 확인되었다. 실험결과 미리세틴에 비해 캠페롤과 암펠롭신이 낮은 농도에서 SNARE 복합체 형성 억제 능력이 활발한 것을 확인할 수 있었다. 미리세틴, 암펠롭신(디하이드록시미리세틴), 캠페롤, A440의 SNARE 형성 저해 효과를 확인하여 도 4에 나타냈다. (Cell line: C2C12(근육세포)+NG108-15(신경세포) 조건, 농도: ppm)

<근수축 억제 실험>

C2C12세포를 플레이트에 10% 태아 송아지 혈청과 1% 항생물질이 들어간 DMEM배지에서 배양하였다. 이후 신경아세포를 같은 플레이트에 추가적으로 공동 배양하였다. 이후 C2C12세포의 세포 수축이 시작할 때 30초간 C2C12 세포의 수축횟수를 측정하고, 배지를 모두 제거한 후 PBS로 3회 세정한 후 송아지 혈청이 들어있지 않은 배지와 폴리페놀 화합물 50ppm을 넣고 2시간 동안 반응시켰다. 이후 C2C12 세포의 수축횟수를 다시 30초간 측정하여 근 수축 억제 정도를 확인할 수 있었다.

캠페롤, 미리세틴, 암펠롭신이 신경세포로부터의 신경전달물질의 배출을 억제하여 C2C12 세포의 수축 횟수를 감소시키는 결과를 확인할 수 있었다. 이 중 암펠롭신과 캠페롤이 미리세틴에 비해 방출을 저해하는 효과가 상대적으로 높게 측정되었다. 그 결과는 도 7에 나타냈다.

본 발명의 암펠롭신을 포함하는 화장료 조성물을 제조하는 경우, 0.5% 미만(PEG400 5%, 물 70% 기준)의 암펠롭신을 포함할 수 있으나, 본 발명의 마이크로니들 제조방법으로 제조된 마이크로니들은 암펠롭신 함유량을 마이크로니들 건조중량 대비 5% 내외로 증가시킬 수 있다. 따라서 고농도의 폴리페놀을 함유하는 제품을 제조할 수 있다.

Claims (5)

1. 암펠롭신, 캠페롤, 케르세틴, 미리세틴 및 루테올린으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 폴리페놀을 함유하는 수용해성 마이크로니들로서,
   상기 마이크로니들은 리포좀을 포함하지 않는 것이고, 상기 폴리페놀은 상기 마이크로니들의 구조체 중에 함침된 것이고, 상기 수용해성 마이크로니들의 구조체를 형성하는 물질은 수용해성 고분자를 포함하고,
   상기 수용해성 마이크로니들을 피부에 적용 시 마이크로니들이 피부 내 수분에 의해 용해 또는 붕괴됨으로써 폴리페놀이 방출되는 것을 특징으로 하는 수용해성 마이크로니들.
2. 제1항에 있어서, 상기 수용해성 마이크로니들은 마이크로니들 총 중량 대비 0.01 내지 10 중량%의 폴리페놀을 함유하는 것을 특징으로 하는 수용해성 마이크로니들.
3. 제1항에 있어서, 상기 수용해성 마이크로니들의 구조체를 형성하는 물질은 히얄루로닉산 (Hyaluronic acid), 소디움-카르복시메틸 셀룰로오스(Sodium carboxymethyl cellulose), 비닐피롤리돈-비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알코올(Poly vinyl alcohol), 폴리비닐피릴리돈(Poly vinyl pyrrolidone), 당류 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수용해성 마이크로니들.
4. 제3항에 있어서, 상기 수용해성 마이크로니들은 마이크로니들의 구조체를 형성하는 물질 이외에 가소제(plasticizer)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수용해성 마이크로니들.
5. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 수용해성 마이크로니들을 포함하는, 주름개선용 마이크로니들 패치.

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