KR20210071296A

KR20210071296A - 공유결합성 유기 골격체 및 폴리머를 이용한 경피전달용 복합체

Info

Publication number: KR20210071296A
Application number: KR1020190161334A
Authority: KR
Inventors: 지홍근; 박영아; 강유진; 손승연
Original assignee: (주) 에이치엔에이파마켐
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-06-16
Also published as: EP4070781A4; JP2023504888A; CN115066229A; US20230018579A1; WO2021112437A1; EP4070781A1

Abstract

본 발명은 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체(cyclodextrin-based covalent organic framework) 및 폴리머를 포함하는 경피전달용 복합체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 경피전달용 복합체를 포함하는 화장료 조성물 및 경피전달용 복합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

공유결합성 유기 골격체 및 폴리머를 이용한 경피전달용 복합체{COMPOSITE FOR TRANSDERMAL TRANSFER USING COVALENT ORGANIC FRAMEWORK AND POLYMER}

본 발명은 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체(cyclodextrin-based covalent organic framework) 및 폴리머를 포함하는 경피전달용 복합체에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 경피전달용 복합체를 포함하는 화장료 조성물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 경피전달용 복합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

화장품의 활성(효능) 물질을 피부에 침투시키는 것은 용이하지 않다. 이를 위하여 활성성분을 안정화시키면서 경피투과 효율을 증진시키기 위해서 경피전달시스템(transdermal delivery system, TDS)을 기능성 화장품에 활용하고자 하는 노력과 연구가 활발하다. 기능성 재료의 개발로 인하여 이러한 재료에 보다 높은 안정성을 부여할 수 있는 다양한 기능화 방법이 광범위하게 연구되고 있다.

피부는 외부환경에 항상 노출되어 있으며, 신체를 보호하는 중요한 기관으로 체액의 손실을 막고 유해한 환경으로부터 신체를 보호하는 가장 중요한 일차 방어선이다. 즉 수분과 전해질의 소실을 억제하고, 정상적인 생화학적 대사 환경을 제공하며, 기계적인 자극과 자외선 및 각종 미생물로부터 인체를 보호하는 장벽 기능을 수행한다. 피부는 크게 진피와 표피로 나누어지며, 진피는 그 하부의 피하지방과 밀착되어 있다. 표피는 상피조직의 일부로서 5개의 세포층, 즉 기저세포층, 극세포층, 과립층, 투명층 및 각질층으로 이루어진다. 피부의 최외측에 존재하는 각질층은 장벽기능을 수행하는 일차적인 방어막이다. Elias 등이 회반죽(각질세포간지질)과 벽돌(각질세포)의 두 구획 모델을 제시한 이후 각질층과 피부장벽에 대하여 많은 관심을 가지게 되었다. 즉, 각질층은 각질세포들이 마치 벽돌을 쌓아놓은 것과 같은 모양을 이루고 있고 이 각질세포들을 지지하는 회반죽 같은 역할을 하는 것이 각질세포간지질이다. 각질층은 약 40%의 단백질, 40%의 수분 그리고 10 내지 20%의 지질로 구성되는데, 그 구조는 단백질이 풍부한 각질세포와 그 사이를 채우고 있는 지질로 이루어지며, 이중 특히 지질은 장벽의 주된 역할을 담당한다. 각질층에는 천연보습인자(NMF, Natural Moisturizing Factor)라고 불리는 친수성의 흡습 물질이 존재하여 피부 보습에 중요한 역할을 담당하고 있다. NMF의 조성을 보면 아미노산류, 피롤리돈카르본산, 요소, 암모니아, 요산, 글리코사민, 크레아티닌, 구연산염, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 염소, 마그네슘, 당, 유기산, 펩타이드 등이다. 활성성분의 효과를 극대화하기 위해서 피부세포 간지질 사이인 100 내지 200 ㎚ 보다 작거나 비슷한 크기로 만들어야 피부 깊숙이 침투가 용이하게 될 수 있다.

공유결합성 유기 골격체(covalent organic framework, COF)는 확장된 구조를 갖는 2차원 또는 3차원의 유기 고체로, 빌딩 블록(building blocks)이 강한 공유결합으로 연결되어 있다. 공유결합성 유기 골격체의 합성도 금속-유기 골격체(metal-organic framework, MOF)와 유사하게 미국의 Omar M. Yaghi 교수가 개발한 망상 화학(reticular chemistry)의 원리들을 통하여 디자인될 수 있다. COF 및 MOF 모두에서 디자인을 위한 기본적인 관심 사항은 다공성(porosity)과 구조적 규칙성(structural regularity)에 있다. 한편 배위 결합을 이용하는 결정성 MOF를 형성하기 위한 빌딩 단위(building unit)의 조립은 공유결합을 이용하여 결정성 COF를 만드는 것보다 상대적으로 용이하다. 무기물 제올라이트(zeolite)를 합성하기 위한 디자인 원칙들 또한 COF 디자인을 위한 추가적인 영감을 제공할 수 있다.

다른 다공성 유기 고분자처럼 COF를 만들기 위해서는 다공성에 주목하여야 하는데 공유결합을 이용하여 다공성 고체를 형성하기 위한 디자인 전략은 크게 다음의 두 가지로 구분할 수 있다. 첫 번째는 templating method로 이는 다공성 제올라이트와 메조다공성 오르가노실리카(organosilica)를 합성하기 위한 방법이다. 빌딩 블록을 형성하기 위하여 structural-directing agents를 이용하여 합성하는 것이다. 합성 후에 template를 제거함으로써 최종적인 다공성 고분자를 만들 수 있다. 두 번째는 다공성구조를 만들기 위하여 단단한 빌딩 단위(building units)을 이용하는 방법이다. 단단한 모노머로부터 coupling reaction을 이용하여 여러 가지 형태의 다공성 고분자 복합체들이 성공적으로 합성되었다. 대부분의 다공성 COF 합성은 두 번째 방법을 이용한 것이다. 한편, 사용되는 빌딩 단위의 분자의 길이는 생성되는 COF의 포어(pore) 크기를 지배하고 빌딩 단위의 형태(shape)는 다공성 구조의 topology를 결정한다. 대부분의 결합 그룹들은 boroxines, triazines, imines, hydrazones 등과 같은 단단하고 평평한 구조들이다. 많은 경우 빌딩 단위로 단단한 방향족 물질들이 선호되는데 이는 다공성 구조를 효율적으로 형성할 수 있기 때문이다.

이러한 공유결합성 유기 골격체를 이용한 예로, 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0069242호에서는 니트릴 삼합체화를 통해 형성된 트라이아진기를 갖는 유기 골격체를 기체 포집체로 사용하는 것을 개시하고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2018-0069242호

이에 본 발명은 활성성분을 안정한 상태에서 효율적으로 피부 내로 전달할 수 있는 새로운 경피전달용 복합체를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기 경피전달용 복합체를 포함하는 화장료 조성물을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기 경피전달용 복합체를 제조하기 위한 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체(cyclodextrin-based covalent organic framework, CD-COF) 및 폴리머를 포함하는 경피전달용 복합체를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 경피전달용 복합체를 포함하는 화장료(cosmetic) 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 i) 사이클로덱스트린, 포타슘 염기 및 폴리머를 용매에 용해시키고, ii) 상기 (i) 단계에서 얻은 용액을 기체확산 결정장치를 이용하여 결정화 용매 내에서 결정을 형성하며, iii) 상기 (ii) 단계에서 형성된 결정을 세척한 다음 건조하는 것을 포함하는 경피전달용 복합체의 제조 방법을 제공한다.

이하에서 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체 및 폴리머를 포함하는 경피전달용 복합체가 제공된다.

본 발명에서는 경피전달용 복합체의 일 성분으로 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체(cyclodextrin-based covalent organic framework, CD-COF)를 포함한다.

본 발명에서는 사이클로덱스트린에 기초하여 공유결합성 유기 골격체를 제조한다. 사이클로덱스트린은 고리모양의 올리고당(oligosaccharide)으로, 전분으로부터 효소 전환(enzymatic conversion)을 통하여 생산되며, 5개 이상의 D-글루코피라노사이드(D-glucopyranoside) 단위가 1→4 결합을 통하여 연결된다. 사이클로덱스트린에서 6개, 7개 및 8개의 글루코스 서브유니트(subunits)를 갖는 것을 각각 알파(α)-사이클로덱스트린, 베타(β)-사이클로덱스트린 및 감마(γ)-사이클로덱스트린이라 한다.

본 발명에 따른 일 구체예에서, 사이클로덱스트린은 알파-사이클로덱스트린, 베타-사이클로덱스트린 또는 감마-사이클로덱스트린이다. 본 발명에 따른 다른 구체예에서 사이클로덱스트린은 감마-사이클로덱스트린이다.

본 발명에 따른 다른 구체예에서, 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체는 사이클로덱스트린 및 포타슘 염(salt)으로부터 제조된다. 본 발명에 따른 다른 구체예에서, 상기 포타슘 염은 포타슘 하이드록사이드(KOH)이다.

본 발명에서는 경피전달용 복합체의 일 성분으로 폴리머를 포함한다.

본 발명에 따른 다른 구체예에서, 상기 폴리머는 생분해성 폴리머이다. 본 발명에 따른 다른 구체예에서, 상기 폴리머는 키토산, 플루란(pullulan), 폴리락트산, 숙시닐화 키토산(succinylated chitosan), 플루란 폴리락트산, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-폴리카프로락톤(PCL)-폴리에틸렌글리콜(PEG)의 삼중블록 공중합체(triblock copolymer) 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 본 발명에 따른 다른 구체예에서, 상기 폴리머는 숙시닐화 키토산, 플루란 폴리락트산, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-폴리카프로락톤(PCL)-폴리에틸렌글리콜(PEG)의 삼중블록 공중합체 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.

본 발명에서, 숙시닐화 키토산은 당 분야에 공지된 방법에 따라 합성을 할 수 있고, 예를 들면 숙시닐 무수물(succinyl anhydride)을 키토산과 반응시켜 얻을 수 있다.

본 발명에서 플루란 폴리락트산은 당 분야에 공지된 방법에 따라 합성을 할 수 있고, 예를 들면 트리에틸아민(TEA)을 촉매로 하여 플루란을 락타이드와 반응시켜 얻을 수 있다.

본 발명에서 폴리에틸렌글리콜(PEG)-폴리카프로락톤(PCL)-폴리에틸렌글리콜(PEG)의 삼중블록 공중합체는 당 분야에 공지된 방법에 따라 합성을 할 수 있고, 예를 들면 메톡시폴리(에틸렌 글리콜)(methoxypoly(ethylene glycol), mPEG)과 ε-카프로락톤(ε-caprolactone)으로 PEG-PCL의 이중블록 공중합체를 형성한 다음 이들을 연결하여 PEG-PCL-PEG의 삼중블록 공중합체를 합성할 수 있다.

본 발명에서 폴리머는 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체와 복합체를 형성하여 경피전달 효과를 향상시킨다.

본 발명에 따른 다른 구체예에서, 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체 10 중량부에 대하여 0.01 내지 100 중량부의 폴리머가 경피전달용 복합체를 형성한다.

본 발명에 따른 다른 구체예에서, 상기 경피전달용 복합체는 활성성분을 추가로 포함한다. 본 발명에서 활성성분에 따른 구체적인 제한은 없다. 본 발명에서 활성성분은 예를 들면, 보습제, 미백제, 주름개선제, 자외선 차단제, 육모제, 비타민 또는 그 유도체, 아미노산 또는 펩타이드, 항염증제, 여드름 치료제, 살균제, 여성호르몬제, 각질박리용해제 및 천연물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

보습제로는, 예를 들면 크레아틴, 폴리글루탐산, 젖산 나트륨, 하이드로 프로린, 2-피로리돈-5-카르본산나트륨, 히아루론산, 히아루론산 나트륨, 세라마이드, 피토스테롤, 콜레스테롤, 씨토스테롤, 프로테오글리칸 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 미백제로는, 예를 들면 알부틴 및 알부틴 유도체, 코직산, 비사보놀, 나이이신아마이드, 비타민 C 및 비타민 C 유도체, 프라센타, 알란토인 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 주름개선제로는, 예를 들면 레티놀, 레티놀 유도체, 아데노신, 감초 추출물, 홍삼 추출물, 인삼 추출물 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 자외선 차단제로는, 예를 들면 벤조페논 유도체, 파라아미노안식향산 유도체, 메톡시계피산 유도체, 살리실산 유도체 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 육모제로는 특별한 제한은 없다고 할 것이나, 혈행촉진제 및/또는 국소자극제가 바람직하고, 혈행촉진제로는 예를 들면 월년초 엑기스, 세파라틴, 비타민 E 및 그 유도체, 감마 오리자놀 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 국소 자극제로는 고추 틴크, 생강 틴크, 칸타리스 틴크, 니코틴산 벤질에스테르 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 비타민 또는 그 유도체로는, 예를 들면 비타민 A(레티놀) 및 그 유도체, 비타민 B1, B2, B6, 비타민 E 및 그 유도체, 비타민 D, 비타민 H, 비타민 K, 판토텐산 및 그 유도체, 비오틴, 판테놀, 코엔자임 Q₁₀, 이데베논 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 아미노산 또는 펩타이드로는, 예를 들면 시스틴, 시스테인, 메티오닌, 세린, 라이신, 트립토판, 아미노산 엑기스, 상피세포성장인자(EGF), 인슐린유사 성장인자(IGF), 섬유아세포 성장인자(FGF), 쿠퍼 트리펩타이드-1, 트리펩타이드-29, 트리펩타이드-1, 아세틸 헥사펩타이드-8, 니코티노일 트리펩타이드-35, 헥사펩타이드-12, 헥사펩타이드-9. 팔미토일 펜타펩타이드-4, 팔미토일 펜타펩타이드-3, 팔미토일 테트라펩타이드-7, 팔미토일 트리펩타이드-29, 팔미토일 트리펩타이드-1, 노나펩타이드-7, 트리펩타이드-10 시트룰린(citrulline), sh-폴리펩타이드-15, 팔미토일 트리펩타이드-5, 디아미노프로피오일 트리펩타이드-33, r-스파이더(spider) 폴리펩타이드-1 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 항염증제로는, 예를 들면 베타-글리틸리틴산, 글리틸리탄산 유도체, 아미노카프론산, 하이드로코티손, 베타글루칸, 마데카사이드, 감초 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 여드름 치료제로는, 예를 들면 에스트라디올, 에스트로겐, 에티닐 에스트라리올, 트리크로산, 아젤릭산 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 살균제로는, 예를 들면 염화 벤잘코늄, 염화 벤제토니움(benzethonium chloride), 하로칼반 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 여성호르몬제로는 특별한 제한은 없다고 할 것이나, 에스트로겐이 적합하며, 에스트로겐으로서는 에스트라디올, 에티닐 에스트라디올, 식물성 에스트로겐인 이소플라본 등이 바람직하다. 각질박리용해제로는, 예를 들면 유황, 살리실산, 아하(AHA), 바하(BHA), 레소르신 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 천연물의 추출 엑기스나 그들로부터 얻어진 성분으로, 예를 들면 풍년화, 광대수염, 백화, 대황, 감초, 알로에, 카모마일, 로즈힙, 마로니에, 인삼, 수세미, 오이, 김, 미역, 마, 달팽이, 영여자, 녹차 등의 추출물이나 커큐민(curcumin), 히노키티올, 베타카로틴 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 활성성분으로 오일, 왁스, 버터, 파라핀, 스테아린산과 같은 고급 지방산, 세틸에틸헥사노에이트 같은 에스테르, 실리콘 등과 같은 미용 성분들도 사용될 수 있다. 오일로는, 예를 들면 올리브유, 동백씨유, 아보카도 오일, 마카다미아 오일, 피마자유, 해바라기유, 호호바유, 아몬드유, 살구씨유, 녹차유, 메도폼 씨드(meadowfoam seed) 오일 또는 아르간유 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 왁스로는, 예를 들면 카나우바 왁스, 칸데릴라(candelilla) 왁스, 호호바유, 밀납, 라놀린, 콩왁스, 쌀왁스, 실리콘왁스 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 버터로는, 예를 들면 쉐어버터, 망고버터, 녹차버터 또는 소이(soy)버터 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 탄화수소로는, 예를 들면 유동파라핀, 파라핀, 바세린(petrolatum), 세레신, 마이크로크리스탈린 왁스(microcrystalline wax) 또는 스쿠알란 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 고급지방산으로는, 예를 들면 라우린산, 미리스틴산, 팔미틴산, 스테아린산, 이소스테아린산, 올레산, 리놀레산 또는 리놀렌산 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 고급 알코올로는, 예를 들면 라우릴 알코올, 미리스틸 알코올, 세틸 알코올, 스테아릴 알코올, 올레일 알코올 또는 베헤닐 알코올 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 에스테르류로는, 예를 들면 2-옥틸도데실 미리스테이트, 세틸 2-에틸 헥사노에이트, 디이소스테아릴 말레이트 또는 세틸에틸 헥사노에이트 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 실리콘으로는, 예를 들면 디메치콘류, 사이클로메치콘류, 실리콘고분자류 또는 실리콘오일 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

그 외에 효모 추출물, 콜라겐, 엘라스틴, 알루미늄 수크로오스 옥타설페이트, DHA, EPA, 향 성분 등도 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 경피전달용 복합체를 포함하는 화장료(cosmetic) 조성물이 제공된다. 본 발명에서 화장료 조성물은, 예를 들면 스킨, 로션, 바디 로션, 크림, 에센스 등으로 제형화될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

화장료 조성물에는 본 발명에 따른 경피전달용 복합체가 바람직하게는 1 내지 60 중량%, 더 바람직하게는 2 내지 50 중량%로 포함된다. 본 발명에서 화장료 조성물이 경피전달용 복합체를 1 중량% 미만으로 포함하면 활성성분에 의한 효과가 미비해질 수 있고, 60 중량%를 초과하여 포함하더라도 활성성분에 의한 효과가 그 첨가되는 것에 비례하여 증가하는 것을 더 이상 기대하기 어려워 경제상 바람직하지 않다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면,

i) 사이클로덱스트린, 포타슘 염기 및 폴리머를 용매에 용해시키고,

ii) 상기 (i) 단계에서 얻은 용액을 기체확산 결정장치를 이용하여 결정화 용매 내에서 결정을 형성하며,

iii) 상기 (ii) 단계에서 형성된 결정을 세척한 다음 건조하는 것을 포함하는 경피전달용 복합체의 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 따른 다른 구체예에서, 상기 사이클로덱스트린은 알파-사이클로덱스트린, 베타-사이클로덱스트린 또는 감마-사이클로덱스트린이다. 본 발명에 따른 다른 구체예에서 사이클로덱스트린은 감마-사이클로덱스트린이다.

본 발명에 따른 다른 구체예에서, 상기 포타슘 염기는 포타슘 하이드록사이드(KOH)이다.

본 발명에 따른 다른 구체예에서, 상기 단계 (i)의 용매는 물, 프로필렌글리콜 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.

본 발명에 따른 다른 구체예에서, 상기 단계 (i)에서 용매 100 중량부에 대하여 10 내지 200 중량부의 사이클로덱스트린, 1 내지 100 중량부의 포타슘 염기 및 0.01 내지 50 중량부의 폴리머를 용해시킨다.

본 발명에서 상기 단계 (ii)는 단계 (i)에서 얻은 용액을 기체확산 결정장치를 이용하여 결정화 용매 내에서 결정을 형성함으로써 진행된다.

본 발명에서 기체확산 결정장치를 이용한 결정의 형성은, 기체확산 결정장치의 가운데에 기둥을 세운 다음 단계 (i)에서 얻은 용액을 넣고 이는 캡을 닫지 않고, 기둥 주위에는 결정화 용매를 넣은 다음 기체 확산 결정장치는 공기가 통하지 않게 밀봉 후 방치하면 결정화 용매가 확산됨에 따라 기둥 내에서 결정이 형성된다.

본 발명에 따른 일 구체예에서, 단계 (ii)의 결정화 용매가 메탄올, 에탄올 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.

본 발명에 따른 일 구체예에서, 상기 단계 (i)에서 활성성분을 추가로 용매에 용해시킬 수 있다.

본 발명에 따른 일 구체예에서, 상기 활성성분은 보습제, 미백제, 주름개선제, 자외선 차단제, 육모제, 비타민 또는 그 유도체, 아미노산 또는 펩타이드, 항염증제, 여드름 치료제, 살균제, 여성호르몬제, 각질박리용해제, 천연물, 오일, 왁스, 버터, 파라핀, 고급 지방산, 에스테르 및 실리콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.

본 발명의 경피전달용 복합체는 활성성분을 매우 안정한 형태로 피부 내로 효율적으로 전달하여, 적은 양의 활성성분으로도 장기간 동안 매우 뛰어난 효과를 보일 수 있다.

도 1은 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 (a) 숙시닐화 키토산 및 (b) 플루란 폴리락트산의 화학 구조식이다.
도 3은 PEG-PCL-PEG 삼중블록 공중합체의 합성 과정을 나타낸 개략도이다.
도 4는 기체확산 결정장치를 나타낸 개략도이다.
도 5는 기체확산 결정장치를 이용하여 결정이 형성되는 것을 나타낸 개략도이다.
도 6은 레티놀을 함유하는 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체 및 숙시닐화 키토산 복합체의 입자 직경 크기를 Photal, ELS-Z를 사용하여 측정한 결과이다.
도 7은 레티놀을 함유하는 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체 및 숙시닐화 키토산 복합체의 안정성 측정을 위해 제타포텐셜을 Photal, ELS-Z를 이용하여 측정한 결과이다.
도 8은 레티놀을 함유하는 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체 및 숙시닐화 키토산 복합체의 안정도를 Turbiscan으로 측정한 결과이다.
도 9는 분말 X선 회절시험(XRD)을 수행한 결과이다(γ-CD: 감마-사이클로덱스트린, COF: 공유결합성 유기 골격체, PEG-PCL-PEG: PEG-PCL-PEG 삼중블록 공중합체, SC: 숙시닐화 키토산, PL: 플루란 폴리락트산).
도 10은 실시예 3에서 제조된 커큐민을 함유하는 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체 및 폴리머의 복합체를 퓨리이에 변환 적외선 분광분석법으로 측정한 결과이다.
도 11은 제조예 및 실시예에서 제조된 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체 및 복합체를 동결 전자현미경을 사용하여 확대 촬영한 사진이다(γ-CD: 감마-사이클로덱스트린, COF: 공유결합성 유기 골격체, PEG-PCL-PEG: PEG-PCL-PEG 삼중블록 공중합체, SC: 숙시닐화 키토산, PL: 플루란 폴리락트산).

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.

제조예 1: 숙시닐화 키토산( succinylated chitosan )의 제조

40 mL의 락트산 수용액(5% v/v)에 160 mL의 메탄올을 첨가한 다음 0.5 g의 키토산을 교반과 함께 용해시켰다. 이에 1.0 g의 숙시닐 무수물(succinyl anhydride)을 첨가한 다음 얻어진 용액을 실온에서 교반을 하면서 24시간 동안 방치하였다. 5N NaOH로 pH를 7.4로 조절함으로써 숙시닐화 키토산이 침전되었고, 37°C에서 5분 동안 5,000 rpm으로 원심분리하였다. 원심분리물을 증류수에 재현탁한 다음 증류수에 대하여 72시간 동안 투석(dialysis tubing cellulose, molecular weight cut-off 14,000)한 후 3일 동안 동결건조하였다.

제조예 2: 플루란 폴리락트산 ( pullulan polylactic acid)의 제조

0.2 g의 정제된 플루란을 11 mL의 DMSO에 건조 질소하의 실온에서 교반함으로써 용해시켰다. 얻어진 플루란 용액에 1 g의 L-락타이드를 첨가한 다음 70 내지 75°C로 예열된 유조(oil bath)에서 교반하여 혼합물이 완전히 용해되었을 때 촉매로서 0.17 mL의 트리에틸아민(TEA)을 도입하였다. 12시간의 반응 후, 반응 용액을 0.5 μm 주사기 필터로 여과하였다. 여과물을 투석막(MWCO: 10,000)을 사용하여 증류수에 대하여 2일 동안 투석하였고, 증류수는 첫 12시간 동안 2시간 마다 교환하였다. 생성물을 3일 동안 동결건조한 다음, 사용시까지 -20°C에서 보관하였다.

제조예 3: PEG- PCL -PEG 삼중블록 공중합체의 제조

폴리에틸렌글리콜(PEG)-폴리카프로락톤(PCL)-폴리에틸렌글리콜(PEG) 삼중블록 공중합체를 2 단계로 나누어 제조하였다. 제1 단계는 메톡시폴리(에틸렌 글리콜)(methoxypoly(ethylene glycol), mPEG) 및 ε-카프로락톤(ε-caprolactone, ε-CL)의 이중블록(diblock) 공중합체의 형성이었고, 제2 단계는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate, HMDI)를 사용하여 2개의 이중블록 공중합체 분자를 연결하는 것이었다.

먼저, Dean stark trap을 사용하여 잔류 수분을 제거한 후, 25분 동안 mPEG 8.06 g을 무수 톨루엔 80 mL에 완전히 녹인 다음 3시간 동안 진공 건조시켰다. 그 후 단량체인 ε-CL 4.03 g과 촉매인 SnOct₂ 1.61 g을 각각 첨가한 다음 140℃에서 14시간 동안 반응시켰다. 그 후, HMDI를 반응 혼합물에 첨가하고 60℃에서 8시간 동안 반응시켰다. 생성물을 디에틸 에테르 중에서 분리하고 잔류 용매를 진공하에 제거한 다음 PEG-PCL-PEG 삼중블록 공중합체를 수득하였다. 모든 반응은 질소 분위기 하에서 수행하였다. PEG-PCL-PEG 삼중블록 공중합체의 합성 개략도를 도 2에 나타내었다. 합성된 PEG-PCL-PEG 삼중블록 공중합체의 중량평균분자량은 10,000으로 만들었다.

제조예 4: 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체 ( cyclodextrin -based covalent organic framework, 이하에서 “CD- COF ”)의 제조

390 g의 사이클로덱스트린(알파, 베타 또는 감마) 및 135 g의 KOH를 600 g의 증류수에 용해시켰다. 도 4와 같은 기체확산 결정장치를 준비한 다음 가운데에 기둥을 세우고 나서 사이클로덱스트린 및 KOH가 증류수에 용해된 용액을 이에 넣고 캡을 닫지 않고, 기둥 주위에는 결정화 용매(에탄올 또는 메탄올)를 넣은 다음 기체 확산 결정장치는 공기가 통하지 않게 밀봉 후 방치하면 결정화 용매가 확산됨에 따라 실온에서 12시간 정도 경과하면 기둥 내에서 결정이 형성되기 시작하였다(도 5). 24시간 후에 실험을 종료하고, 형성된 결정을 세척한 다음 24시간 동안 건조하였다.

실시예 1: CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

390 g의 사이클로덱스트린(알파, 베타 또는 감마), 135 g의 KOH 및 5 g의 폴리머(숙시닐화 키토산, 플루란 폴리락트산 또는 PEG-PCL-PEG의 삼중블록 공중합체)를 600 g의 증류수에 용해시켰다. 기체확산 결정장치를 준비한 다음 가운데에 기둥을 세우고 나서 사이클로덱스트린, KOH 및 폴리머가 증류수에 용해된 용액을 이에 넣고 캡을 닫지 않고, 기둥 주위에는 결정화 용매(에탄올 또는 메탄올)를 넣은 다음 기체 확산 결정장치는 공기가 통하지 않게 밀봉 후 방치하면 결정화 용매가 확산됨에 따라 실온에서 12시간 정도 경과하면 기둥 내에서 결정이 형성되기 시작하였다. 24시간 후에 실험을 종료하고, 형성된 결정을 세척한 다음 24시간 동안 건조하였다.

실시예 2: 레티놀을 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

390 g의 사이클로덱스트린(알파, 베타 또는 감마), 135 g의 KOH, 10 g의 폴리머(숙시닐화 키토산, 플루란 폴리락트산 또는 PEG-PCL-PEG의 삼중블록 공중합체) 및 20 g의 레티놀을 700 g의 증류수에 용해시켰다. 기체확산 결정장치를 준비한 다음 가운데에 기둥을 세우고 나서 사이클로덱스트린, KOH, 폴리머 및 레티놀이 증류수에 용해된 용액을 이에 넣고 캡을 닫지 않고, 기둥 주위에는 결정화 용매(에탄올 또는 메탄올)를 넣은 다음 기체 확산 결정장치는 공기가 통하지 않게 밀봉 후 방치하면 결정화 용매가 확산됨에 따라 실온에서 12시간 정도 경과하면 기둥 내에서 결정이 형성되기 시작하였다. 24시간 후에 실험을 종료하고, 형성된 결정을 세척한 다음 24시간 동안 건조하였다.

실시예 3: 커큐민을 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

390 g의 사이클로덱스트린(알파, 베타 또는 감마), 135 g의 KOH, 10 g의 폴리머(숙시닐화 키토산, 플루란 폴리락트산 또는 PEG-PCL-PEG의 삼중블록 공중합체) 및 20 g의 커큐민(curcumin)을 700 g의 증류수에 용해시켰다. 기체확산 결정장치를 준비한 다음 가운데에 기둥을 세우고 나서 사이클로덱스트린, KOH, 폴리머 및 커큐민이 증류수에 용해된 용액을 이에 넣고 캡을 닫지 않고, 기둥 주위에는 결정화 용매(에탄올 또는 메탄올)를 넣은 다음 기체 확산 결정장치는 공기가 통하지 않게 밀봉 후 방치하면 결정화 용매가 확산됨에 따라 실온에서 12시간 정도 경과하면 기둥 내에서 결정이 형성되기 시작하였다. 24시간 후에 실험을 종료하고, 형성된 결정을 세척한 다음 24시간 동안 건조하였다.

실시예 4: 식물 천연물을 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 1의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 5: 해양 천연물을 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 2의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 6: 오일을 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 3의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 7: 왁스를 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 4의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 8: 버터를 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 5의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 9: 파라핀을 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 6의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 10: 고급지방산을 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 7의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 11: 에스테르를 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 8의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 12: 실리콘을 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 9의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 13: 보습제를 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 10의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 14: 미백제를 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 11의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 15: 자외선 차단제를 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 12의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 16: 비타민을 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 13의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 17: 아미노산을 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 14의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 18: 펩타이드를 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 15의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 19: 항염증제를 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 16의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 20: 여드름 치료제를 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 17의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실시예 21: 살균제를 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 제조

다음의 표 18의 조성으로 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

실험예 1: 입자 분포의 측정

실시예 2에서 제조된 레티놀을 함유하는 CD-COF 및 숙시닐화 키토산 복합체의 입자 분포를 Photal, ELS-Z를 사용하여 측정하여 도 6에 나타내었다. 측정 결과 복합체의 평균 입자 크기가 408.8 nm 임을 알 수 있었다.

실험예 2: 레티놀을 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 안정성 측정

실시예 2에서 제조된 레티놀을 함유하는 CD-COF 및 숙시닐화 키토산 복합체의 안정성 측정을 위해 제타포텐셜을 Photal, ELS-Z를 이용하여 측정하여 그 결과를 도 7에 나타내었다. 측정 결과 입자의 전위가 -60.55 mV로 안정함으로 알 수 있었다.

실험예 3: 레티놀을 함유하는 CD- COF 및 폴리머 복합체의 안정도 측정

실시예 2에서 제조된 레티놀을 함유하는 CD-COF 및 숙시닐화 키토산 복합체의 안정도 측정을 위해 Turbiscan을 사용해서 측정한 결과 시간이 지남에 따라 △T, △BS 변화가 거의 없어 복합체가 안정함을 알 수 있었다(도 8).

실험예 4: 분말 X선 회절시험

실시예 2에서 제조된 레티놀을 함유하는 CD-COF 및 폴리머 복합체 및 실시예 3에서 제조된 커큐민을 함유하는 CD-COF 및 폴리머 복합체의 분말 X선 회절시험(XRD)을 수행하여 그 결과를 도 9에 나타내었다. 도 9의 결과로부터 볼 수 있듯이, 일정한 피크가 나타나는 것으로 보아 각각의 복합체가 잘 합성되었음을 알 수 있었다.

실험예 5: Fourier-transform infrared spectroscopy ( FTIR ) 시험

실시예 3에서 제조된 커큐민을 함유하는 CD-COF 및 폴리머 복합체를 퓨리이에 변환 적외선 분광분석법(Fourier-transform infrared spectroscopy, FTIR)으로 측정한 결과를 도 10에 나타내었다.

실험예 6: 동결 전자현미경 촬영

제조예 및 실시예에서 제조된 CD-COF 및 복합체를 촬영하였다. 입자 크기가 너무 미세하여 일반적인 광학 현미경으로는 측정이 불가능하기에 동결 전자현미경(JEM 1010, JEOL사, 일본)을 이용하여 촬영하였다(도 11). CD-COF 및 폴리머 복합체가 잘 형성되었고, 이에 레티놀이 잘 부착되어 있음을 알 수 있었다.

실험예 7: 경피 흡수촉진 효과 실험

다음의 표 19의 조성으로 10%의 레티놀을 함유하는 CD-COF 및 숙시닐화 키토산의 복합체를 갖는 리포좀(리포좀 A) 및 일반적인 리포좀(리포좀 B)를 각각 제조하였다.

인공피부인 태고사이언스의 네오덤을 Franz-type diffusion cell(Lab fine instruments, Korea)에 장착하여 실험하였다. Franz-type diffusion cell의 receptor 용기(5 ㎖)에 50 mM 인산염 완충액(pH 7.4, 0.1M NaCl)을 넣어준 후, diffusion cell을 32℃, 600 rpm으로 혼합, 분산시켜 주었으며, 리포좀 A 및 리포좀 B 각각 50 ㎕를 donor용기에 넣어 주었다. 예정한 시간에 따라 흡수 확산시켜 주었으며, 흡수 확산이 일어나는 피부는 0.64 cm²가 되게 하였다. 유효성분의 흡수확산이 끝난 후에는 건조된 킴와이프스(kimwipes) 또는 10 ㎖의 에탄올로 흡수되지 못하고 피부에 남아 있는 유화물을 씻어주고, 팁-타입 균질기(homogenizer)를 사용하여 유효성분이 흡수 확산되어 있는 피부를 갈아준 후, 피부 내부로 흡수된 레티놀을 4 ㎖의 디클로로메탄을 사용하여 추출하였다. 이후 추출액을 0.45 ㎛ 나일론 멤브레인(nylon membrane) 여과막으로 여과하고, 다음 조건으로 HPLC법으로 레티놀의 함량을 측정한 후에 그 결과를 표 20에 나타내었다.

상기 표 20으로부터 볼 수 있듯이, 본 발명에서 레티놀이 CD-COF 및 폴리머의 복합체에 캡슐레이션되어 효율적으로 피부 내로 전달되는 것을 알 수 있었다.

Claims

사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체(cyclodextrin-based covalent organic framework, CD-COF) 및 폴리머를 포함하는 경피전달용 복합체.
제1항에 있어서, 상기 사이클로덱스트린이 알파-사이클로덱스트린, 베타-사이클로덱스트린 또는 감마-사이클로덱스트린인 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체.
제2항에 있어서, 상기 사이클로덱스트린이 감마-사이클로덱스트린인 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체.
제1항에 있어서, 상기 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체가 사이클로덱스트린 및 포타슘 염으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체.
제4항에 있어서, 상기 포타슘 염이 포타슘 하이드록사이드(KOH)인 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체.
제1항에 있어서, 상기 폴리머가 키토산, 플루란, 폴리락트산, 숙시닐화 키토산(succinylated chitosan), 플루란 폴리락트산, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-폴리카프로락톤(PCL)-폴리에틸렌글리콜(PEG)의 삼중블록 공중합체 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체.
제6항에 있어서, 상기 폴리머가 숙시닐화 키토산, 플루란 폴리락트산, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-폴리카프로락톤(PCL)-폴리에틸렌글리콜(PEG)의 삼중블록 공중합체 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체.
제1항에 있어서, 상기 사이클로덱스트린에 기반한 공유결합성 유기 골격체 10 중량부에 대하여 0.01 내지 100 중량부의 폴리머가 포함되는 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체.
제1항에 있어서, 활성성분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체.
제9항에 있어서, 상기 활성성분이 보습제, 미백제, 주름개선제, 자외선 차단제, 육모제, 비타민 또는 그 유도체, 아미노산 또는 펩타이드, 항염증제, 여드름 치료제, 살균제, 여성호르몬제, 각질박리용해제, 천연물, 오일, 왁스, 버터, 파라핀, 고급 지방산, 에스테르 및 실리콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체.
제9항 또는 제10항의 경피전달용 복합체를 포함하는 화장료 조성물.
제11항에 있어서, 경피전달용 복합체를 1 내지 60 중량%로 포함하는 것을 특징으로 화장료 조성물.
i) 사이클로덱스트린, 포타슘 염기 및 폴리머를 용매에 용해시키고,
ii) 상기 (i) 단계에서 얻은 용액을 기체확산 결정장치를 이용하여 결정화 용매 내에서 결정을 형성하며,
iii) 상기 (ii) 단계에서 형성된 결정을 세척한 다음 건조하는 것을 포함하는 경피전달용 복합체의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 사이클로덱스트린이 알파-사이클로덱스트린, 베타-사이클로덱스트린 또는 감마-사이클로덱스트린인 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체의 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 사이클로덱스트린이 감마-사이클로덱스트린인 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 포타슘 염기가 포타슘 하이드록사이드(KOH)인 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 폴리머가 키토산, 플루란, 폴리락트산, 숙시닐화 키토산(succinylated chitosan), 플루란 폴리락트산, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-폴리카프로락톤(PCL)-폴리에틸렌글리콜(PEG)의 삼중블록 공중합체 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체의 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 폴리머가 숙시닐화 키토산, 플루란 폴리락트산, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-폴리카프로락톤(PCL)-폴리에틸렌글리콜(PEG)의 삼중블록 공중합체 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 단계 (i)의 용매가 물, 프로필렌글리콜 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 단계 (i)에서 용매 100 중량부에 대하여 10 내지 200 중량부의 사이클로덱스트린, 1 내지 100 중량부의 포타슘 염기 및 0.01 내지 50 중량부의 폴리머를 용해시키는 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 단계 (ii)의 결정화 용매가 메탄올, 에탄올 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 단계 (i)에서 활성성분을 추가로 용매에 용해시키는 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체의 제조 방법.
제22항에 있어서, 상기 활성성분이 보습제, 미백제, 주름개선제, 자외선 차단제, 육모제, 비타민 또는 그 유도체, 아미노산 또는 펩타이드, 항염증제, 여드름 치료제, 살균제, 여성호르몬제, 각질박리용해제, 천연물, 오일, 왁스, 버터, 파라핀, 고급 지방산, 에스테르 및 실리콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 경피전달용 복합체의 제조 방법.