In order to develop an optimum formulation for iontophoretic delivery of vitamine C-2-phosphate (VCP) from Carbopol hydrogel, we have investigated various factors which can affect the iontophoretic flux through skin. Such factors as drug concentration, current density, current profile, current durat...
In order to develop an optimum formulation for iontophoretic delivery of vitamine C-2-phosphate (VCP) from Carbopol hydrogel, we have investigated various factors which can affect the iontophoretic flux through skin. Such factors as drug concentration, current density, current profile, current duration, ionic strength, pH and percutaneous enhancers (ethanol, glycerine, propylene glycerol, sorbitol, urea) were studied. Compared to the flux by passive or anodal delivery, the flux by cathodal delivery increased markedly, and thus, only cathodal delivery was used in the rest of the flux experiments. Flux increased linearly as the drug concentration and current density increased. As the duration of current application increased from 30 min to 120 min, flux increased linearly, however the AUC was not directly proportional to the applied amount of current. Flux also increased as the pH increased, possibly due to the increase in ionization of phosphate group. As the ionic strength increased, flux decreased. No significant increase in flux was observed after enhancer application, indicating that the effect of current on flux is dominating over the effect of percutaneous enhancers (P>0.05). These results provide important informations that are needed for optimal formulation of iontophortic delivery for VCP.
In order to develop an optimum formulation for iontophoretic delivery of vitamine C-2-phosphate (VCP) from Carbopol hydrogel, we have investigated various factors which can affect the iontophoretic flux through skin. Such factors as drug concentration, current density, current profile, current duration, ionic strength, pH and percutaneous enhancers (ethanol, glycerine, propylene glycerol, sorbitol, urea) were studied. Compared to the flux by passive or anodal delivery, the flux by cathodal delivery increased markedly, and thus, only cathodal delivery was used in the rest of the flux experiments. Flux increased linearly as the drug concentration and current density increased. As the duration of current application increased from 30 min to 120 min, flux increased linearly, however the AUC was not directly proportional to the applied amount of current. Flux also increased as the pH increased, possibly due to the increase in ionization of phosphate group. As the ionic strength increased, flux decreased. No significant increase in flux was observed after enhancer application, indicating that the effect of current on flux is dominating over the effect of percutaneous enhancers (P>0.05). These results provide important informations that are needed for optimal formulation of iontophortic delivery for VCP.
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문제 정의
본 연구에서는 약물농도와 전류세기를 고정하고 전류량을 조절하여 flux에 어떤 영향을 미치는지 검토하여 보았다. 전류를 적용한 후 30, 60, 90분에 전류를 끊고 나머지 시간은 passive로 투과시킨 결과가 120분 간 전류를 적용한 경우와 함께 Figure 8에 나와 있다.
본 연구에서는 이온토포레시스 및 Carbopol 하이드로겔을 이용하여 vitamine C-2-phosphate(VCP)를 피부 내로 전달하는데 고려해야 할 여러 조건 즉 전극의 극성, 전류세기, 약물의 농도, 전류적용시간, 이온강도, pH, 피부투과증진제의 영향을 살펴보았다. 음극전달(cathodal), 양극전달(anodal) 및 수동수송(passive)을 측정한 결과 음극전달에 의해 현저한 투과도의 증가를 나타내었으며 약물농도, 전류세기 및 적용된 전류량이 커질수록 또 이온강도가 작을수록 flux는 증가하였으나 수용성피부투과증진제의 효과는 미미하였다.
약물농도와 전류세기를 고정하고 receptor cell을 pH 7.4인 0.1 M 인산 buffer^ 채우고 donor 쪽은 pH 3.0, 5.0 또는 7.4의 인산 buffer(0.1 M)을 이용하여 제조한 Carbopol 하이드로겔을 부착하여 약물의 해리 정도에 따라 flux에 어떤 영향을 나타내는지 알아보고자 하였다. 실험결과 pH가 낮아질수록 flow는 감소하는 것을 볼 수 있었다 (Figure 11).
이 연구에서는 하이드로겔 내의 약물 농도를 5.0 (w/v)로 하여 전류세기를 증가시켜가면서 전류세기가 flow에 미치는 영향을 조사하였다. 전류밀도를 0.
이러한 유도체들의 낮은 투과도를 개선하고 기미치료, 미백 및 주름개선효과를 얻기 위해 충분한 양의 비타민 C를 피부 내로 침투시키기 위해 본 연구에서는 이온토포레시스를 이용한 경피 전달을 시도하였다. 이온토포레시스는 전기적인 반발력을 이용하여 약물의 피부 내 투과도를 증진시키는 방법으로 vitamin C 인산염이 중성 pH에서 음의 전하를 갖게 되므로 음극에서 전기적 반발이 일어나 피부 내로 투과가 크게 증가하게 된다.
제안 방법
VCP의 정량은 HPLC를 이용하였다.2D 사용된 HPLC system으로는 Shimadzu(Kyoto, Japan)사의 CBM-10A system 과 SIL-10A auto Ejector를 시용하였고, 컬럼으로는 Waters사 (Milford, MA, U.S.A.)의 Spherisorb(54.6x250 mm) 아민 컬럼을 사용하였으며 온도는 37℃를 유지하였다. Aceto nitrile :phosphate bufifer(0.
4) 용액을 채웠으며 미리 정해진 시간 마다 receptor 용액 전체를 취하여 HPLC를 이용하여 정량하였고 receptor cell에는 새 PBS 용액을 채워 넣었다. Flux에 영향을 미치는 극성(anodal, cathodal, passive), 약물농도, 전류세기, 전류적용 시간, 전류적용패턴, 이온강도, pH 및 피부투과증진제들의 피부투과에 미치는 영향을 조사하였다.
5°C incubator에서 실시하였다. Side-by-side diffusion cell 사이에 무모생쥐의 피부를 놓고 고정시킨 다음 VCP를 함유한 하이드로겔을 피부 위에 일정량 (20μl) 점적하고 Sn/SnCl2 전극을 덮은 후 투과시험을 실시하였다 (Figure 2). Receptor cell에는 PBS (pH 7.
극성에 따른 투과도의 변화를 조사하기 위하여 수동, 양극 및 음극 전달(passive, cathodal 및 anodal delivery)을 0.4mA/cm2의 전류세기에서 실시하고 그 투과도를 서로 비교하였는데 그 결과가 Figure 3에 나타나 있다. 하이드로겔에 함유된 약물수용액의 농도는 5%(w/v)이었다.
본 연구에서는 vitamine C-2-phosphate(VCP, Figure 1)를 함유한 Carbopol 하이드로겔을 제조하고 이 하이드로겔을 이용하여 이온토포레시스를 실시하여 극성, 약물농도, 전류 세기, 전류적용시간, 전류적용패턴, 이온강도, pH 및 피부투과증진제들이 피부투과에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구에 사용된 하이드로겔은 Cabopol을 이용하여 제조하였는데 Carbopol은 약간 가교된 poly(acrylic acid)로서 중성 pH에서 carboxyl 기의 이온화에 의해 자체 부피보다 수십-수백 배까지 물을 흡수하여 팽창할 수 있으며 controlled release 나 국소제형의 thickening agent 로 많이 사용되고 있다.
약물 함유 Carbopol 하이드로겔은 증류수에 약물농도가 2.5, 5.0, 7.5%(w/v)가 되도록 VCP을 녹인 후 이 VCP 수용액에 Carbopol을 3%(w/v)가 되도록 넣고 완전히 용해될 때까지 교반하여 제조하였다.
약물농도와 전류세기를 고정하고 receptor phase bufifer의 NaCl양을 67, 133 및 266 mM로 조절하여 flux에 어떤 영향을 미치는지 조사하였다. VCP와 경쟁상대인 음전하인 외부이온의 농도가 증가할수록 투과도는 감소하는 것을 알 수 있었다 (Figure 10).
이는 donor 쪽의 약물의 농도가 서서히 감소하기 때문으로 판단된다. 이같이 cathodal deliver의 flux가 크게 나타난 것은 VCP가 Carbopol 하이드로겔 내에서 음이온으로 존재하고 있음을 알려주고 있으며 따라서 본 연구에서는 이후의 모든 실험을 donor쪽에는 cathode, receptor쪽에는 anode를 연결하는 cathodal delivery 로 실험을 실시하였다. 특히 (MmA/cn?의 전류세기에서 불과 5-10분 만에 flux가 120)ig/cm2hr 이상을 나타낸 것은 이온토포레시스에 의해 VCP의 피부투과가 거의 lag time이 없이 신속히 이루어지고 있음을 보여주고 있다.
0 (w/v)로 하여 전류세기를 증가시켜가면서 전류세기가 flow에 미치는 영향을 조사하였다. 전류밀도를 0.2, 0.4 및 0.6mA/cm2로 변화시키고 2시간 동안 전류를 적용하였다. Figure 6에 나타난 바와 같이 전류세기가 증가할수록 즉 흘려준 전류량이 클수록 누적투과량 또는 flux가 증가하였다.
대상 데이터
DC power supply 는 Power Tech Co.(Ansan, Korea)에 의뢰 제작한 PT70-10MDC을 사용하였다.
)에서 구입하였다. Phosphate bufifered saline(이하 PBS) 제조에 사용된 KH2PO4, K2HPO4, NaCl은 덕산이화학(Seoul, Korea)에서 구입하였으며, KCI은 Yakuri Pure chemical사(Tokyo, Japan)에서 구입하였다. 실험에 사용된 증류수는 Nanopure water system (Bamstead, Iowa, U.
피부투과에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구에 사용된 하이드로겔은 Cabopol을 이용하여 제조하였는데 Carbopol은 약간 가교된 poly(acrylic acid)로서 중성 pH에서 carboxyl 기의 이온화에 의해 자체 부피보다 수십-수백 배까지 물을 흡수하여 팽창할 수 있으며 controlled release 나 국소제형의 thickening agent 로 많이 사용되고 있다.18-20) 사용된 피부투과증진제들은 하이드로겔 내에 녹아 있을 수 있어야하므로 수용성인 투과증진제들을 선택하였다.
Phosphate bufifered saline(이하 PBS) 제조에 사용된 KH2PO4, K2HPO4, NaCl은 덕산이화학(Seoul, Korea)에서 구입하였으며, KCI은 Yakuri Pure chemical사(Tokyo, Japan)에서 구입하였다. 실험에 사용된 증류수는 Nanopure water system (Bamstead, Iowa, U.S.A.)을 사용하여 제조하였으며 HPLC에 사용된 acetoni trile, methanol(HPLC grade), H3PO4과 피부투과증진제로 사용 한 ethanol, glycerin, propylene glycil, sorbitol, urea는 덕산이화학(Seoul, korea)에서 구입하여 사용하였다. 피부투과 실험을 위한 확산 cell은 donor chamber 및 receptor chamber의 부피가 최소 (1 ml)가 되도록 유일과학(주) (Pusan, Korea)에서 제작한 것을 사용하였고 donor 및 receptor cell 용액의 stirrmg 목적으로 multi-stirrer(Electro- nicruhrer Poly 15, Variamag, Germany)를 사용하였고 실험 기간 중의 온도는 항온조절이 가능한 incubator (SI-900, Jeio Tech, Ansan, Korea)를 사'용하였다.
전극으로는 막대형 Ag/AgCl 전극과 판상의 Sn/SnCl2 전극을 자체 제작하여 사용하였는데 막대기형 전극은 직경 1mm 의 Ag wire(Aldrich, 99.9%, Millwaukee, WI, U.S.A.)의 한쪽 끝 부분을 AgCl(Aldrich, 99.9%) 용융액에 수회 침적시켜 제조하였고 판상의 Sn/SnCl2 전극은 polyester film 위에 30두께로 Sn 입자(덕산이화학, Seoul, korea)를 입힌 다음 이를 산화시켜 제조하였다.
)을 사용하여 제조하였으며 HPLC에 사용된 acetoni trile, methanol(HPLC grade), H3PO4과 피부투과증진제로 사용 한 ethanol, glycerin, propylene glycil, sorbitol, urea는 덕산이화학(Seoul, korea)에서 구입하여 사용하였다. 피부투과 실험을 위한 확산 cell은 donor chamber 및 receptor chamber의 부피가 최소 (1 ml)가 되도록 유일과학(주) (Pusan, Korea)에서 제작한 것을 사용하였고 donor 및 receptor cell 용액의 stirrmg 목적으로 multi-stirrer(Electro- nicruhrer Poly 15, Variamag, Germany)를 사용하였고 실험 기간 중의 온도는 항온조절이 가능한 incubator (SI-900, Jeio Tech, Ansan, Korea)를 사'용하였다. DC power supply 는 Power Tech Co.
데이터처리
통계학적 분석이 필요한 경우 paired student's t-test를 실시하였으며, p 값이 0.05 미만일 경우에 통계학적으로 유의성 있는 차이가 있다고 판단하였다.
성능/효과
이온토포레시스는 전기적인 반발력을 이용하여 약물의 피부 내 투과도를 증진시키는 방법으로 vitamin C 인산염이 중성 pH에서 음의 전하를 갖게 되므로 음극에서 전기적 반발이 일어나 피부 내로 투과가 크게 증가하게 된다.14)비타민 C 유도체의 이온토포레시스는 진피까지 비타민 C를 침투시킬 수 있어 단순한 피부 적용만으로는 치료가 어려웠던 진피형과 혼합형의 기미에도 높은 치료효과를 나타낼 수 있고 매우 낮은 전류를 사용하므로 피부에 손상을 주지 않으며 전류세기를 조절함으로써 피부투여량을 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다.15-17)
5% 일 때는 268 μg/ci^hr로 나타났다. 2.5% 일 때의 투과량을 1.0으로 하였을 때 5.0% 일 때는 1.3, 7.5% 일 때는 1.6으로 나타나 농도 증가에 따라같은 배수의 증가를 보이지는 않았으며 특히 농도가 높을수록 전달효율이 낮아지는 결과를 관찰하였다. 피부 내에서 전류가 흐르는 부분 또는 전하를 가진 약물이 통과되는 부분은 피부부속기관인 털구멍이나 땀구멍으로 알려져 있다.
특히 피부 내에서는 주된 수용성 항산화제로서 활성산소를 제거하고 지질과 세포막의 보호 역할을 하는 vitamin E의 활용도를 높여주는 역할을 한며 또한 타이로시나제 효소의 활성을 억제하여 멜라닌 색소의 생성을 억제함으로써 기미를 치료하고 미백 효과를 나타내며 활성산소나 radical을 강력하게 제거하는 역할로 주름생성도 억제한다고 알려져 있다.A) Vitamin C는 인체 내에서 합성되지 않으며 대부분이 음식을 통해 섭취된다. 음식을 통한 섭쥐 시 피부로의 분포되는 양은 피부가 체내 조직의 약 8%를 차지하고 있어서 이와 비슷한 비율이 분포된다고 판단된다.
살펴보았다. 음극전달(cathodal), 양극전달(anodal) 및 수동수송(passive)을 측정한 결과 음극전달에 의해 현저한 투과도의 증가를 나타내었으며 약물농도, 전류세기 및 적용된 전류량이 커질수록 또 이온강도가 작을수록 flux는 증가하였으나 수용성피부투과증진제의 효과는 미미하였다. 이상의 결과는 VCP 이온토포레시스 제형의 개발 시 최적의 투과도를 나타낼 수 있는 이온토포레시스 조건의 설정에 유용한 정보를 제공하고 있다.
음극전달(cathodal), 양극전달(anodal) 및 수동수송(passive)을 측정한 결과 음극전달에 의해 현저한 투과도의 증가를 나타내었으며 약물농도, 전류세기 및 적용된 전류량이 커질수록 또 이온강도가 작을수록 flux는 증가하였으나 수용성피부투과증진제의 효과는 미미하였다. 이상의 결과는 VCP 이온토포레시스 제형의 개발 시 최적의 투과도를 나타낼 수 있는 이온토포레시스 조건의 설정에 유용한 정보를 제공하고 있다.
6% mA/cm2 일 때는 281 μg/cuFhr로 나타났다. 즉 0.2mA/cm2의 전류적용 시에 비해 0.4mA/cm2의 전류적용 시 누적투과량이 1.6배 증가하였고 0.6 mA/cm2 적용 시 약 2.1배의 증가를 나타내 누적투과량이 전류밀도에 따라 증가하였는데 농도를 X축으로 하고 2시간 동안의 총투과량을 시간으로 나눈 평균 flux를 y 축으로 하여 플롯하여 보면 전류밀도(전류세기)의 증가에 따라 직선적 증가(R2=0.9945)를 나타냄을 알 수 있다 (Figure 7. ) 이 같은 결과는 농도 증가에 따른 투과도 증가와 함께 중요한 의미를 갖고 있는데 즉 약물의 투여 시 투과도가 농도와 전류세기에 직선적으로 의존하므로 투여 용량을 조절하기가 용이하다는 점이다.
후속연구
피부 내에서 전류가 흐르는 부분 또는 전하를 가진 약물이 통과되는 부분은 피부부속기관인 털구멍이나 땀구멍으로 알려져 있다.27, 28) 농도에 정비례하지 않은 이유는 이 같은 피부 부속기관에서의 약물의 포화에 따른 투과효율의 감소가 한가지 이유라 판단되며 따라서 본 실험에서 사용했던 농도보다 낮은 농도에서 실험을 한다면 보다 정비례적인 투과를 보일 것이라고 사료된다. 한편 농도를 X축으로 하고 2 시간 동안의 총투과량을 시간으로 나눈 평균 flux* y축으로 하여 플롯하여 보면 농도 증가에 따라 직선적 증가 (R2=0.
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