WO2022225239A1 - 레티놀 안정화를 위한 사이클로덱스트린을 포함하는 마이크로니들 제조용 조성물 및 이러한 조성물로 제조된 마이크로니들 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레티놀-탑재 마이크로니들에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레티놀-탑재 마이크로니들은 레티놀의 불안정성을 해결하기 위해 마이크로니들에 사용하기에 최적 조합인 레티놀과 그의 안정화제를 포함한다. 그에 따라, 본 발명의 레티놀-탑재 마이크로니들은 마이크로니들 제형에 특유한 높은 피부 전달 효율을 달성하여 레티놀의 주름 개선 등의 효과를 극대화시킬 수 있다.
Description
본 발명은 마이크로니들 제형에 적용하기 위한 레티놀의 안정화 방법에 관련되며, 보다 구체적으로는 레티놀 안정화를 위한 사이클로덱스트린을 포함하는 마이크로니들 제조용 조성물 및 이러한 조성물로 제조된 마이크로니들에 관한 것이다.
레티놀은 피부 세포의 분화를 촉진하고, 주름에 영향을 주는 콜라겐과 탄력에 영향을 주는 엘라스틴 등의 생합성을 촉진하여 주름을 감소시키고 피부 탄력을 증대시키는 효능이 있는 것으로 알려져 있다(문헌[Reza Kafi, MD; Heh Shin R. Kwak, MD; Wendy E. Schumacher, BS; et al. Arch Dermatol. 2007;143(5):606-612] 참조). 그러나, 레티놀은 이중결합을 가진 구조여서 쉽게 산화되어 자유 라디칼을 형성하거나, 자외선을 받으면 불안정해져 트랜스 형태에서 시스 형태로 변하게 된다(문헌[Int. J. Environ. Res. Public Health 2005, 2(1), 147-155] 참조). 외적 환경의 영향으로 인해 레티놀이 산화되어 자유 라디칼을 형성하거나 불안정한 시스 형태로 변하게 되면, 레티놀이 가진 고유의 주름 개선 등의 효과를 발휘하지 못하게 되는 것은 물론이고 오히려 피부에 악영향을 줄 수 있다는 점에서 문제가 있다.
이와 같이 주름 개선 등의 효과가 확실함에도 불구하고 레티놀은 매우 불안정하고 이를 안정화시키는 기술을 개발하기 어려워 제품화에 성공한 케이스는 아직 소수에 지나지 않는다.
한편, 마이크로니들은 기존의 주사기의 효능 및 패치의 편의성이 결합된 유효 성분의 전달 시스템으로, 유효 성분을 피부 장벽층인 각질층을 통과하여 피부 내부에 직접적으로 전달하는 것이 가능하여 각광받고 있다. 마이크로니들에 레티놀이 탑재되는 경우 그 전달 효율이 크게 개선될 수 있기 때문에, 탑재될 레티놀의 안정성이 담보된다면 현재 시판되고 있는 수중유, 유중수 등의 에멀젼 형태의 레티놀 제품보다 훨씬 뛰어난 효능을 발휘할 것으로 기대된다.
따라서, 마이크로니들 형태로 제조되었을 때 레티놀의 안정성을 향상시킬 수 있는 제형이 요구된다.
이에 본 발명자들은 레티놀의 안정성을 개선할 수 있는 마이크로니들 및 안정화 제형을 개발하기 위하여 예의 노력한 결과, 사이클로덱스트린을 안정화제로 사용한 경우 레티놀의 안정성이 크게 개선된 마이크로니들이 얻어질 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 레티놀 또는 이의 유도체, 사이클로덱스트린, 및 생체분해성 고형화 물질을 포함하는, 마이크로니들 제조용 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은, 상기 조성물을 사용하여 제조된 용해성 마이크로니들을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 마이크로니들을 포함하는 패치를 제공한다.
본 발명에 따른 레티놀-탑재 마이크로니들은 레티놀의 불안정성을 해결하기 위해 마이크로니들에 사용하기에 최적 조합인 레티놀과 그의 안정화제를 포함한다. 그에 따라, 본 발명의 레티놀-탑재 마이크로니들은 마이크로니들 제형에 특유한 높은 피부 전달 효율을 달성하여 레티놀의 주름 개선 등의 효과를 극대화시킬 수 있다.
도 1은 마이크로니들 탑재용 레티놀 원료 후보에 대해 4주 가속 시험을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 레티놀의 안정화제로 토코페롤을 사용하여 제조된 마이크로니들용 샘플에 대해 4주 동안 안정성 시험(가속 + 장기)을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 레티놀의 안정화제로 소듐 아스코르베이트를 사용하여 제조된 마이크로니들용 샘플에 대해 4주 동안 안정성 시험(가속 + 장기)을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 레티놀의 안정화제로 사이클로덱스트린을 사용하여 제조된 마이크로니들용 샘플에 대해 8주 동안 안정성 시험(가속)을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 사이클로덱스트린의 종류 별 마이크로니들에 포함된 함량 안정성을 평가한 실험 결과이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 측면은, 레티놀 또는 이의 유도체, 사이클로덱스트린, 및 생체분해성 고형화 물질을 포함하는, 마이크로니들 제조용 조성물을 제공한다.
본 명세서에 사용되는 용어 "레티놀"은 지용성 비타민 중 하나인 비타민 A로, 세포의 정상적인 분화와 뼈, 치아, 머리카락, 손톱 등의 성장에 필수적인 성분을 지칭한다. 특히, 레티놀은 항산화 활성이 우수하며, 피부 세포의 분화를 촉진하고 주름에 영향을 주는 콜라겐과 탄력에 영향을 주는 엘라스틴 등의 생합성을 촉진하여 주름을 감소시키고 피부 탄력을 증대시키는 효능이 있는 것으로 알려져 있다.
본 명세서에 사용되는 용어 "레티놀 유도체"는 레티놀의 기능성 및 안정성을 향상시키기 위해 레티놀을 변형시켜 얻어지는 화합물을 지칭한다. 레티놀 유도체의 예에는 레티놀 에스테르(예를 들어 레티닐 팔미테이트, 레티닐 아세테이트, 및 레티닐 프로피오네이트), 레티노산, 레티놀 알데하이드, 레티날 등이 포함될 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 상업적으로 입수 가능한 레티놀 원료를 활용하였다. 후술하는 바와 같이, 총 4개의 상업적으로 입수 가능한 레티놀 원료(이하, A 내지 D로 칭함)를 레티놀 원료 후보군으로 삼았다. 그 중 상대적으로 안정성이 높은 어느 하나의 레티놀 원료, 예컨대 A를 선정하여 레티놀 안정화 실험에 사용하였다. 다만, 본 발명 고유의 레티놀 안정화 방법 또는 레티놀 안정화 제재가 특정 레티놀 원료에 대해서만 효과가 있는 것으로 받아들여져서는 안 된다. 당업자라면 누구나 상업적으로 입수 가능한 복수의 레티놀 원료들에 대하여 본 발명 명세서의 교시 내용과 같은 방식의 레티놀 안정화를 얼마든지 용이하게 시도할 수 있고, 동일한 효과를 확인할 수 있다. 따라서 어떠한 레티놀 원료를 사용한 경우라도 본 발명의 레티놀 안정화 방법 또는 제재의 범주에 포함된다.
상기 생체분해성 고형화 물질은 마이크로니들을 형성하여 그 형태를 유지할 수 있고, 피부 투과 후 체내에서 용해되는 물질이라면 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 생체분해성 고형화 물질은 친수성 물질일 수 있다. 상기 생체분해성 고형화 물질은, 예를 들어, 히알루론산(hyaluronic acid, HA) 또는 이의 향장적으로 허용 가능한 염, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리락틱글리콜산, 젤라틴, 콜라겐, 키토산 또는 이들의 혼합물일 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 생체분해성 고형화 물질은 히알루론산 또는 이의 향장적으로 허용 가능한 염일 수 있다. 상기 히알루론산의 평균 분자량은 10 내지 5000kDa, 바람직하게는 40 kDa 내지 150 kDa일 수 있다.
히알루론산은 N-아세틸-D-글루코사민과 D-글루쿠론산이 교대로 사슬 형태로 결합된 생체 유래 고분자 물질로서, 피부, 탯줄 등 동물의 조직에 많이 존재하며, 생체 재료로 적합하고, 물성 조절이 용이한 장점이 있다.
본 발명의 다른 측면은, 상기 조성물을 사용하여 제조된 용해성 마이크로니들을 제공한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "마이크로니들"은 마이크로미터(㎛) 단위의 길이를 가지는 침상의 구조체를 의미하여, 첨단이 바늘과 같이 뾰족한 형태를 가져 피부를 투과할 수 있다. 상기 마이크로니들은 피부의 최외곽층인 각질층에 구멍을 형성하고 이렇게 형성된 구멍을 통해 약물을 전달한다. 또한, 상기 마이크로니들은 길이가 매우 짧아 신경세포에 영향을 미치지 않으므로 통증을 거의 유발하지 않는다.
본 명세서에 사용된 용어 "용해성 마이크로니들"은 피부에 적용되었을 때 체내에서 용해됨으로써 탑재된 약물을 방출시키는 마이크로니들을 지칭한다. 용해성이 아닌 하이드로젤 타입의 마이크로니들의 경우에, 피부에 적용 시 부풀어 오르기 때문에 피부에 압박을 주어 자극이 발생할 수 있으며, 제거 과정에서 통증이 발생할 수 있다. 그러나, 상기 용해성 마이크로니들의 경우 피부에 적용 후 소멸되기 때문에, 피부에 자극이 적고 제거될 필요가 없다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 마이크로니들은 송풍인장(DEN, Droplet Extension) 방식으로 제조될 수 있다.
DEN 방식이란 한쪽 패치 위에 유효 성분으로 구성된 액체방울(Droplet)을 떨어뜨리고, 반대쪽 패치를 접촉한 후 인장(Extension)하여 마이크로니들을 성형하고, 이후 송풍을 통해 고체화시킨 뒤 분리함으로써 동시에 2개의 마이크로니들 패치를 제작하는 기법이다. 이는 기존 마이크로니들 제조 방법인 몰딩 방식에 비해 제조 공정이 단순하고, 양산성이 뛰어나 바이오의약품 탑재에 적합한 독특한 기법이다.
DEN 방식으로 제조되는 마이크로니들에 관해서는 한국 등록 특허 제1254240호, 제1285085호, 제1636069호, 제1816922호, 제2103194호 및 제2127123호를 참조할 수 있으며, 이들 특허의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 마이크로니들은 주름 개선 또는 피부 탄력 증가를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 마이크로니들을 포함하는 패치를 제공한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "패치"는 피부에 부착되어 약물을 체내로 전달시키는 제형을 지칭한다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 마이크로니들용 레티놀 원료 선정
마이크로니들로 제형화되었을 때 안정성이 우수한 레티놀 원료를 선별하기 위하여, 상업적으로 입수 가능한 4가지 레티놀 원료(A, B, C, D)를 후보로 사용하여 안정성 시험을 수행하였다.
상기 4가지 레티놀 원료 후보의 구성성분에 대해서는 하기 표 1을 참조한다.
레티놀 원료 | 구성성분* |
A | 글리신 소야(대두) 오일, 레티놀 |
B | 카프릴릭/카프릭 트리글리세리드, 소듐 아스코르베이트, 토코페롤, 레티놀 |
C | 물, 글리신 소야(Glycine Soja)(대두) 오일, PEG-4, 레티놀, 베헨아미도프로필 디메틸아민 베헤네이트, 베헨산 |
D | 물, 부틸렌 글리콜, 글리신 소야(대두) 오일, 레티놀, 펜틸렌 글리콜, 카르보머, 토코페롤, 아카시아 세네갈 검, 프로필렌 글리콜 알기네이트 |
*구성성분은 CTFA On-Line 데이터베이스에 기초함. |
상기 4가지 레티놀 원료를 각각 마이크로니들 제형을 포장하는 데 사용되는 알루미늄 파우치에 넣어 밀봉한 후에 가속 조건(40 ± 2℃, 상대 습도 75 ± 5%)에 4주 동안 노출시켜 가속 시험을 수행하였다. 1주, 2주 및 4주차에 레티놀의 함량 안정성을 평가하였다.그 결과, 레티놀 원료 후보 A가 상대적으로 높은 안정성을 나타내는 것으로 확인되었다(도 1). 따라서, 레티놀 원료 A를 마이크로니들 탑재를 위한 레티놀 원료로 선정하였다.
실시예 2. 마이크로니들 제형으로 레티놀 안정화제 평가
안정화제 후보 물질로서 하기 표 2에 제시된 4가지 안정화제를 선정하였다. 안정화제 후보 물질의 주요 물리화학적 기능은 표 2에 기재한 바와 같다.
역할 | 이름 | 주요 물리화학적 기능 |
안정화제 | 비에이치티 (Butylated Hydroxytoluene) |
- 산소 제거제(scavenger) 역할을 하며, 화장품의 변질을 방지하는 성분 - 지용성 항산화제 - 민감성 피부에는 두드러기가 생길 수 있는 성분 |
토코페롤 (Tocopherol) |
- 지용성 비타민인 비타민 E로서, 식물성 기름에서 분리되는 천연 산화방지제 - 불포화기를 함유하며, 불포화기가 있는 모든 물질은 자신은 산화되면서 다른 물질의 산화를 보호함. |
|
소듐 아스코르베이트(Sodium ascorbate) | - 아스코르브산의 나트륨 염 - 이중결합을 보호하고, 산소 제거제의 역할을 하여 산화를 방지하는 성분 |
|
사이클로덱스트린 (Cyclodextrin) |
- 많은 약물의 용해도와 안정성을 개선시키는 것으로 알려져 있으며, 약물 전달 시스템에 널리 사용됨. |
상기 안정화제 후보 가운데, 민감성 피부에 적합하지 않은 비에이치티를 제외하고, 나머지 3개 후보에 대해 안정성 시험을 진행하였다. 우선, 히알루론산(HA)을 이용하여 송풍인장(DEN, Droplet Extension) 방식으로 제조되는 마이크로니들에 탑재되는 경우의 안정성을 시험하기 위하여, 고형화제로 히알루론산을 사용하고 여기에 레티놀 원료 A, 안정화제 후보 물질(토코페롤, 소듐 아스코르베이트, 또는 사이클로덱스트린) 및 NaOH 100 mM를 배합하였다. 총 세가지 조성물, 즉 조성물 1 내지 조성물 3에 있어서 안정화제 후보의 종류를 제외한 나머지 성분(히알루론산, 레티놀 원료 A, NaOH) 및 그 조성비는 동일하다. 히알루론산의 함량%는 DEN 방식으로 마이크로니들 형태의 제작이 가능한 정도로 조절하였고, 안정화제는 일반적인 부형제 함량%의 범위에서 조절하였다.위 조성으로 제조된 배합물 시료의 무게를 일정하게 맞춘 후에 본 발명 출원 당시 이미 상용화 되어 있고 상술한 본 출원인의 등록특허들에 그 내용이 상세히 개시된 DEN 공정에 적용하였고, 적절한 송풍 조건을 가하여 고형화하였다.
고형화된 마이크로니들 모사 샘플을 알루미늄 파우치에 넣어 밀봉한 후에 가속 조건(40 ± 2℃, 상대 습도 75 ± 5%)에 4주 동안 노출시켜 가속 시험을 수행하였다. 1주, 2주 및 4주차에 레티놀 안정성을 평가하였다. 4주차까지 우수한 안정성을 나타낸 사이클로덱스트린 함유 샘플의 경우에는 8주차까지 가속 시험을 진행하여 레티놀 안정성을 평가하였다. 레티놀 안정성 평가는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
그 결과, 히알루론산을 고형화제로 사용한 마이크로니들 제형의 경우에 레티놀에 대한 안정성 효과는 사이클로덱스트린 〉 소듐 아스코르베이트 〉토코페롤 순으로 높은 것으로 확인되었다(도 2 내지 4 참조).
도 5는 사이클로덱스트린의 종류 별 마이크로니들에 포함된 함량 안정성을 평가한 실험 결과이다. 그 결과 알파, 베타 및 감마 사이크로덱스트린 모두에 있어서 매우 우수한 레티놀 안정화 달성 효과가 확인되었다.
상술한 바와 같은 사이클로덱스트린의 마이크로니들 제형에서의 안정화 효과는 레티놀이 함유되는 제형에 따라 안정화제의 효과가 달라짐에 기인한 것으로 판단된다.
본 발명의 성과는 산화에 따른 자유 라디칼 형성 또는 트랜스 형태에서 시스 형태로의 변형에 의해 쉽게 고유의 피부 개선 효능을 상실하는 레티놀을 특히 생체분해성 마이크로니들에 포함시켰을 때 레티놀 성분을 효과적으로 보존하는 길을 개척한 것에 있다. 본 발명에 이르기 전에도 레티놀 성분을 안정화 하려는 시도는 다수 존재하였으나, 그 어떠한 시도에서도 생체분해성 마이크로니들 제형에서 본 발명에서와 같이 효과적인 레티놀의 안정화 방법을 확인하지 못하였다. 마이크로니들 제형 내에 레티놀이 처하는 환경은 유중수(w/o), 수중유(o/w), 또는 유중수중유(o/w/o) 유형의 에멀전 내에서의 환경과 명확히 차별화되므로(본 실시예에서 사용된 히알루론산 마이크로니들은 수성(water base) 제형임, 문헌[Katsunori Yoshida, et al., 1999, Stability of vitamin A in oil-in-water-in-oil-type multiple emulsions, Journal of the American Oil Chemists' Society, volume 76, pages 1-6] 참조), 다른 환경에서의 레티놀 안정화 방식이 생체분해성 마이크로니들 제형으로 적용될 수 없다.
정리하면, 히알루론산 마이크로니들에 레티놀이 탑재되는 경우, 사이클로덱스트린이 가장 우수한 레티놀 안정화를 달성함이 밝혀졌고, 더욱이 사이클로덱스트린을 사용한 안정성 시험은 가속 조건하에 4주 동안뿐만 아니라 가속 조건하에 8주차에도 초기 함량 대비 99.32%라는 놀라운 수치를 보여주었다.
Claims (7)
- 레티놀 또는 이의 유도체, 사이클로덱스트린, 및 생체분해성 고형화 물질을 포함하는, 마이크로니들 제조용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 생체분해성 고형화 물질은 친수성인, 마이크로니들 제조용 조성물.
- 제 2 항에 있어서,상기 생체분해성 고형화 물질은 히알루론산 또는 이의 향장적으로 허용 가능한 염인, 마이크로니들 제조용 조성물.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 사용하여 제조된, 용해성 마이크로니들.
- 제 4 항에 있어서,상기 마이크로니들이 송풍인장(DEN, Droplet Extension) 방식으로 제조되는 것인, 용해성 마이크로니들.
- 제 5 항에 있어서,상기 마이크로니들이 주름 개선 또는 피부 탄력 증가를 위해 사용되는, 용해성 마이크로니들.
- 제 4 항에 따른 마이크로니들을 포함하는 패치.
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