KR20230030704A - 피톤치드 함유 폴리비닐파일로리돈 마이셀, 이의 제조 방법 및 이의 용도 - Google Patents

피톤치드 함유 폴리비닐파일로리돈 마이셀, 이의 제조 방법 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피톤치드 함유 폴리비닐파일로리돈 마이셀, 이의 제조 방법 및 이의 용도에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드 함유 폴리비닐파일로리돈 마이셀, 이의 제조 방법 및 이의 화장료 조성물, 약제학적 조성물, 식품 조성물, 건축자재 또는 생활용품에서의 용도에 관한 것이다.

Description

피톤치드 함유 폴리비닐파일로리돈 마이셀, 이의 제조 방법 및 이의 용도{Phytoncide-loaded polyvinylpyrrolidone micelle, method for preparing the same and the use thereof}
본 발명은 피톤치드 함유 폴리비닐파일로리돈 마이셀, 이의 제조 방법 및 이의 용도에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드 함유 폴리비닐파일로리돈 마이셀, 이의 제조 방법 및 이의 화장료 조성물, 약제학적 조성물, 식품 조성물, 건축자재 또는 생활용품에서의 용도에 관한 것이다.
피톤치드(phytoncide, Pht)는 식물에서 배출되는 휘발성 유기물로, 살균작용이 뛰어나 그 이름도 ‘식물의’라는 뜻의 ‘’과 ‘죽이다’라는 ‘’를 포함한다. 휘발성의 형태는 특유의 향을 지녀 호흡기 및 피부를 통해 흡수된다. 중요 피톤치드 인자는 피로회복을 촉진시키고, 항산화 효과가 뛰어나며 진통, 항염, 구강통증을 감소시킨다고 알려져 있으며, 현재 피톤치드의 의학적 및 산업적 활용이 주목받고 있다.
그러나, 추출된 피톤치드는 오일상이므로 물 분산이 어렵고 휘발성이 강해 장기간 향을 유지시키기 어려워 활용에 어려움이 있다. 이러한 피톤치드 오일을 산업분야에서 사용하기 위해서는 수분산성(water-dispersibility), 안정성 및 유효성을 증가시킬 필요가 있다.
대한민국 공개특허 10-2011-0048635
본 발명자들은 피톤치드의 수분산성(water-dispersibility), 안정성 및 유효성을 향상시키기 위해 예의 노력한 결과, 피톤치드를 폴리비닐파이롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 고분자 나노입자에 담지하여 마이셀을 형성하는 경우 수용액 내 분산성 및 안정성이 증가함을 확인한 후, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에 따른 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드 함유 폴리비닐파일로리돈 마이셀의 제조 방법 및 효능에 대한 모식도를 도 1에 나타내었다.
본 발명은 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드 함유 폴리비닐파이롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 마이셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드 함유 폴리비닐파이롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 마이셀의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드 함유 폴리비닐파이롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 마이셀의 화장료 조성물, 약제학적 조성물, 식품 조성물, 건축자재 또는 생활용품에서의 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 피톤치드 함유 폴리비닐파이롤리돈 마이셀은 안정적이고 수분산성이 우수함으로써, 다양한 제형으로의 활용 가능성을 갖는다. 또한, 피톤치드는 항산화 및 항균 효능이 뛰어나 다양한 질환의 개선 및 치료가 가능할 수 있어 항노화 화장품, 주름 및 여드름 개선 화장품, 건강기능식품, 의약품, 건축자재(벽지, 페인트, 시멘트 등), 생활용품(마스크, 비누, 공기청정기, 티슈, 클린저 등) 등에 널리 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
1은 본 발명에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 제조 방법 및 효능의 모식도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 크기를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 분산값을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 표면전하를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 입자 형태 및 크기를 나타낸다 (왼쪽: Pht@PVP360k MC/ 오른쪽: Pht@PVP1300k MC).
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 PBS내 크기 변화를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 PBS내 분산값 변화를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 피톤치드 농도별 황색포도상구균 (S.aureus) 억제력 평가 결과를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 항균활성 평가 결과를 나타낸다 ((a)(i) 대조군 및 (ii) 피톤치드, (iii-v) 분자량 360kDa의 PVP 비율별 Pht@PVP MC와 (vi-viii) 분자량 1300kDa의 PVP 비율별 Pht@PVP MC 처리 후 S.aureus colony의 사진).
도 10은 본 발명의 실시예 4에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 세포독성 평가 결과를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예 5에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 활성산소제거 능력 평가 결과를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예 6에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 항-염증 효능 평가 결과를 나타낸다.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 피톤치드 함유 폴리비닐파일로리돈 마이셀, 이의 제조 방법 및 이의 용도에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 발명의 권리범위 내에서 구현예에 대한 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다. 본 명세서 전체에서 특별한 언급이 없는 한 "포함" 또는 "함유"라 함은 어떤 구성 요소(또는 구성 성분)를 별다른 제한 없이 포함함을 지칭하며, 다른 구성 요소(또는 구성 성분)의 부가를 제외하는 것으로 해석될 수 없다.
제1구현예에 따르면,
본 발명은 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드 함유 폴리비닐파이롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 마이셀을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀에 있어서, 상기 피톤치드와 폴리비닐파이롤리돈의 중량비는 1:4 내지 1:6인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀에 있어서, 상기 폴리비닐파이롤리돈의 분자량은 360 내지 1300 kDa인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀에 있어서, 상기 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 직경은 80 nm 내지 300 nm인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀에 있어서, 상기 피톤치드는 잣나무 또는 편백나무에서 추출된 것을 특징으로 한다. 상기 추출방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려진 방법으로서, 수증기 증류 추출, 압착, 휘발성 용매 추출, 초임계유체 추출 등 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 추출방법이라면 특별한 제한 없이 이용 가능하다.
제2구현예에 따르면,
본 발명은 폴리비닐파이롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 고분자 함유 증류수에 피톤치드를 첨가하는 단계를 포함하는, 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드의 제조 방법에 있어서, 상기 피톤치드와 폴리비닐파이롤리돈의 중량비는 1:4 내지 1:6인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드의 제조 방법에 있어서, 상기 폴리비닐파이롤리돈의 분자량은 360 내지 1300 kDa인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드의 제조 방법에 있어서, 상기 방법은 생성된 반응용액을 8 내지 12시간 동안 2 내지 5℃에서 교반하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
제3구현예에 따르면,
본 발명은 상기 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드 함유 폴리비닐파이롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 마이셀의 화장료 조성물, 식품 조성물, 건축자재 또는 생활용품에서의 용도를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 화장료 조성물은 그 종류나 제형 등은 제한되지 않는다. 본 발명에서, 화장료 조성물은 인체의 피부나 모발 등에 적용되는 것이면 여기에 포함한다. 구체적으로 본 발명에 따른 화장료 조성물은, 그 제품 형태의 종류에 있어서, 미적 아름다움이나 피부 보호 등을 위한 화장품; 피부의 미용과 청결을 위한 비누; 피부에 적용되어 아토피 등의 피부 질환을 치료 또는 예방하는 피부 질환 치료제; 모발의 청결을 위한 샴푸나 린스; 모발의 염색을 위한 염색제; 탈모를 방지하는 탈모 방지제; 및 발모를 촉진하는 발모제 등의 제품을 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 화장료 조성물은 화장품, 비누, 샴푸, 린스, 염색제, 피부 치료제(아토피 치료제 등), 탈모 방지제 및 발모제 등으로부터 선택된 하나 이상의 제품이 될 수 있다. 또한, 경우에 따라서, 본 발명에 따른 화장료 조성물은 치약이나 구강 청결제 등의 구강 제품 등으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 화장료 조성물은 스킨로션, 스킨 소프너, 스킨토너, 아스트린젠트, 로션, 밀크로션, 모이스처 로션, 영양로션, 마사지 크림, 영양크림, 모이스처 크림, 핸드크림, 에센스, 팩, 마스크팩, 마스크시트, 각질제거제, 비누, 샴푸, 클렌징폼, 클렌징로션, 클렌징크림, 바디로션, 바디클렌저, 유액, 프레스파우더, 루스파우더, 아이섀도, 미스트 및 치약으로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나의 제형을 가지는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
실시예 1. 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 제조 및 특성평가
1-1. 실험방법
PVP (0, 40, 80, 120mg)를 1ml의 3차 증류수에 녹인 후 각각의 고분자 용액에 20mg의 피톤치드를 첨가하였다. 생성된 반응용액을 5분간 vortex mixer를 이용해 섞어준 뒤, 약 8~12시간동안 4℃에서 rotatory shaker를 이용해 반응시켰다. 다양한 분자량별 PVP (MW=10, 40, 360, 1300kDa)를 이용하여 동일한 방법으로 피톤치드 함유 PVP 마이셀(이하 “MC”라고 함)을 제조하였다.
1-2. PVP의 분자량 및 중량에 따른 피톤치드의 분산성 확인
상기 제조된 Pht@PVP MC의 최적의 제조 조건을 확인하기 위하여 PVP의 분자량별 및 중량별 피톤치드의 분산 여부를 하기의 표 1에 나타내었다.
Pht:PVP 분자량(kDa)
10 40 360 1300
Pht의 용해 여부 1:0 × × × ×
1:2 × ×
1:4 × ×
1:6 × × ○(HV) ○(HV)
그 결과, 상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, PVP가 존재하지 않는 경우 피톤치드는 물에 분산되지 않고 층분리가 나타났으며, PVP가 존재하더라도 PVP의 분자량이 360kDa 이상인 경우 층 분리됨이 없이 분산성이 향상되는 것으로 관찰되었으며, 이때 PVP의 비율이 증가할수록 Pht@PVP MC의 점성도가 높아지는 것으로 나타났다. HV는 highly viscous를 의미하며 높은 분자량의 PVP의 비율이 1:6인 경우 가장 점성이 높은 것으로 나타났다.
1-3. 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 표면 특성 평가
상기 제조된 Pht@PVP MC의 크기, 분산값 및 표면전하를 Zetasizer (ELSZ-2000, Otsuka) 장비를 이용하여 분석하고 입자 형태를 TEM을 이용해서 관찰하였다. 그 결과, PVP가 존재하지 않는 경우 피톤치드의 크기는 3000nm 이상으로 층 분리된 피톤치드 오일이 관찰된 반면, Pht@PVP MC의 경우 PVP의 비율이 증가할수록 약 300nm에서부터 약 80 nm까지 크기가 작아졌으며(도 2), PVP가 존재하는 경우 Pht@PVP MC의 분산값은 모두 0.3 이하로 크기가 균일하게 제조되는 것으로 확인되었다(도 3). PVP의 비율 및 분자량이 증가할수록 Pht@PVP MC의 표면전하가 less negative해지는 것으로 나타났다(도 4). 또한, Pht@PVP MC의 입자 형태는 구형의 구조를 가지는 것으로 확인되었다(도 5).
실시예 2. 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 안정성 평가
상기 실시예에서 제조된 Pht@PVP360k MC 및 Pht@PVP1300k MC를 PBS(phosphate-buffered saline)에 분산시키고, 이를 37℃, 100rpm의 인큐베이터에서 0, 1 및 2주간 보관 후 나노 입자의 크기 및 분산값 변화를 확인하였다.
그 결과, Pht@PVP1300k MC의 경우 PBS 내 안정성이 떨어져 0주차에도 그 크기가 500nm이상인 것으로 나타났으나, Pht@PVP360k MC의 경우 PVP의 비율이 높을수록 안정성이 증가하는 것으로 확인되었다. 즉, 피톤치드 대 PVP의 비율 1:2인 경우 Pht@PVP360k MC의 크기가 2주 뒤에 약 2500nm로 커졌으나, 피톤치드 대 PVP의 비율이 1:4 및 1:6인 경우 Pht@PVP360k MC의 크기는 일정하게 유지되는 것으로 나타났으며(도 6), 분산값 역시도 0.3 이하로 유지되었다(도 7).
실시예 3. 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 항균활성 평가
황색포도상구균(S.aureus)를 Luria-Bertani broth (LB broth)에 37℃에서 배양하였다. 24시간 후 균을 새 LB broth에 접종하여 흡광도 (600nm)가 0.1이 되도록 희석하였다. 그 다음 Pht 및 Pht@PVP MC를 처리하고 다시 37℃에서 24시간 배양하였다. 이 때 대조군에는 3차 증류수만 처리하였다. 배양된 균을 LB broth에 agar를 첨가해 준비한 고체 배지에 100μl씩 분주하고 유리 bead를 이용해 균일하게 분포시켰다. 37℃의 인큐베이터 내에서 24시간 배양 후 생성된 colony를 counting하여 Pht와 Pht@PVP MC의 항균력을 평가하였다.
그 결과, 피톤치드의 농도가 높아질수록 황색포도상구균에 대한 억제력이 증가하였으며, 피톤치드의 농도가 1v/v%인 경우 황색포도상구균의 colony 수가 급격히 감소하는 것으로 나타났다(도 8). 또한, Pht@PVP MC 처리 후 황색포도상구균의 생존율은 크게 감소하였으며(도 9a), 예를 들면 피톤치드 대 PVP의 비율이 1:4 및 1:6인 경우 황색포도상구균의 생존력이 현저히 감소하였으며, 특히 피톤치드 대 PVP의 비율이 1:4인 경우 황색포도상구균의 생존력은 가장 낮은 것으로 확인되었다(도 9b).
실시예 4. 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 세포독성 평가
상기 실시예 1 내지 3에서 분산성, 안정성 및 항균활성이 가장 우수한 것으로 확인된 Pht@PVP360k MC(1:4)의 세포독성을 평가하였다. 섬유아세포, NIH 3T3를 10% FBS와 1% AA가 첨가된 DMEM에 배양한 후, NIH 3T3 (1 X 104cells/well)를 96-well plate에 분주하고 12시간 동안 37℃, 5% CO2 환경의 인큐베이터에서 배양하였다. 0에서 500μg/ml까지 다양한 농도의 Pht@PVP360k MC(1:4)를 처리하고 24시간 동안 인큐베이터에 보관하였다. 그 다음, CCK-8 용액을 처리하고 인큐베이터 1시간 반응시킨 뒤 상층액의 흡광도를 450nm에서 측정하였다. 그 결과, Pht@PVP360k MC(1:4)는 세포 독성을 일으키지 않는 것으로 확인되었다(도 10).
실시예 5. 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 활성산소제거 능력 평가
NIH 3T3를 10% FBS와 1% AA가 첨가된 DMEM에 배양 후 96-well plate에 분주하고(1 X 104cells/well) 12시간 동안 37℃, 5% CO2 환경의 인큐베이터에서 배양하였다. 그 다음 0, 10, 100μg/ml의 Pht@PVP360k MC(1:4)와 H2O2(50μM)를 100μl씩 처리하고 4시간 동안 인큐베이터에 보관하였다. 그 다음 세포를 PBS로 한 번 washing하고 H2DCFDA(10μM)를 처리하고 90분 동안 반응시킨 뒤 상층액의 형광도를 ex/480nm 및 em/535nm에서 측정하였다.
그 결과, H2O2를 처리한 경우 100%였던 ROS level이 Pht@PVP360k MC(1:4) 처리 후 감소하는 것으로 확인되었다. Oxidative stress가 없는 일반 세포의 ROS level이 17.9%(CTL)일 때, Pht@PVP360k MC(1:4)의 농도가 높을수록 항산화력이 향상되어 100μg/ml의 나노 입자가 ROS level을 18.6%까지 감소시키는 것으로 나타났다(도 11). 이로써 Pht@PVP360k MC(1:4)가 낮은 농도에서도 효과적으로 활성산소를 제거할 수 있는 뛰어난 항산화 물질임을 입증되었다.
실시예 6. 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 항-염증 효능 평가
NIH 3T3를 10% FBS와 1% AA가 첨가된 DMEM에 배양하고 96-well plate에 분주한 후(1 X 104cells/well), 12시간 동안 37℃, 5% CO2 환경의 인큐베이터에서 배양하였다. 그 다음 0, 10, 100μg/ml의 Pht@PVP360k MC(1:4)와 lipopolysaccharides(100ng/ml)를 100μl씩 처리하고 24시간 동안 인큐베이터에 보관하였다. 그 후 100μl의 상층액을 100μl의 Griess reagent와 10분간 반응시고, 세포 내 발생한 Nitric oxide (NO)에 의해 분홍색으로 변한 반응용액의 흡광도를 560nm에서 측정하였다.
그 결과, lipopolysaccharides를 처리한 경우 100%였던 NO가 Pht@PVP360k MC(1:4) 처리 후 감소하는 것으로 확인되었다. 일반 세포의 NO 농도가 13.4%(CTL)일 때, Pht@PVP360k MC(1:4)의 농도가 높을수록 NO 제거 능력이 향상되어 100μg/ml의 나노 입자가 NO를 58.8%까지 감소시키는 것으로 나타났다(도 12). 이로써 Pht@PVP360k MC(1:4)가 낮은 농도에서도 효과적으로 NO를 제거할 수 있는 뛰어난 항염 물질임이 입증되었다.
실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 수분산성 및 안정성이 개선된 피톤치드 함유 폴리비닐파이롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 마이셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피톤치드와 폴리비닐파이롤리돈의 중량비는 1:4 내지 1:6인 것을 특징으로 하는 것인, 피톤치드 함유 PVP 마이셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리비닐파이롤리돈의 분자량은 360 내지 1300 kDa인 것을 특징으로 하는 것인, 피톤치드 함유 PVP 마이셀.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 직경은 80 nm 내지 300 nm인 것을 특징으로 하는 것인, 피톤치드 함유 PVP 마이셀.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피톤치드는 화장료 조성물, 약제학적 조성물, 식품 조성물, 건축자재 또는 생활용품에 사용되는 것을 특징으로 하는 것인, 피톤치드 함유 PVP 마이셀.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 피톤치드 함유 PVP 마이셀의 제조 방법으로,
    상기 방법은 폴리비닐파이롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 고분자 함유 증류수에 피톤치드를 첨가하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 피톤치드와 폴리비닐파이롤리돈의 중량비는 1:4이고, 상기 폴리비닐파이롤리돈의 분자량은 360 kDa인 것을 특징으로 하는 것인, 방법.
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