이 연구는 경표피흡수를 위하여 큐빅액정의 자기조직체의 형성에 관한 것이다. 복수 수산기(-OH)를 가지는 친수부에 4개의 메칠 그룹을 가지는 양친매성지질인 diglyceryl phytylacetate (DGPA)를 합성하여 다양한 성능평가를 수행하였다. DGPA의 유화력은 1%의 적은 농도에서도 고 내상의 물을 함유하는 안정한 W/O water-in-oil)에멀젼이 유지되었다. DGPA, dimethicone (2CS), water의 3성분계의 특정영역에서, 안정한 큐빅상의 액정이 형성되었다. 3상 구조도 작성을 통하여 큐빅 액정영역, 헥사고날 영역, 물과 헥사고날이 혼제된 영역, 역미셀 영역을 확인하였고, SAXS (small angled x-ray scattering)분석을 통하여 그 구조를 증명하였다. 화장품의 응용으로, 큐보좀 (cubosome)에 10%의 마그네슘아스코르빌포스페이트, 5％의 피리독신트리헥사데카노에이트를 봉입하여 캡슐화하였다. 큐보좀의 occlusive 효과는 역미셀(reverse micelle)보다 1.7배 우수한 효과를 가졌다. 큐보좀을 분산제인 poloxamer를 사용하여 W/O 에멀젼을 만든 것으로부터 큐빅구조의 액정상으로 회복되는 것을 새롭게 발견하였다. 따라서, DGPA의 양친매성지질의 특성을 이용하여, 큐빅상의 액정을 형성하는 기재로써 화장품 산업과 의약품분야에서 경표피흡수제로써 응용이 가능할 것으로 기대된다.
이 연구는 경표피흡수를 위하여 큐빅액정의 자기조직체의 형성에 관한 것이다. 복수 수산기(-OH)를 가지는 친수부에 4개의 메칠 그룹을 가지는 양친매성지질인 diglyceryl phytylacetate (DGPA)를 합성하여 다양한 성능평가를 수행하였다. DGPA의 유화력은 1%의 적은 농도에서도 고 내상의 물을 함유하는 안정한 W/O water-in-oil)에멀젼이 유지되었다. DGPA, dimethicone (2CS), water의 3성분계의 특정영역에서, 안정한 큐빅상의 액정이 형성되었다. 3상 구조도 작성을 통하여 큐빅 액정영역, 헥사고날 영역, 물과 헥사고날이 혼제된 영역, 역미셀 영역을 확인하였고, SAXS (small angled x-ray scattering)분석을 통하여 그 구조를 증명하였다. 화장품의 응용으로, 큐보좀 (cubosome)에 10%의 마그네슘아스코르빌포스페이트, 5％의 피리독신트리헥사데카노에이트를 봉입하여 캡슐화하였다. 큐보좀의 occlusive 효과는 역미셀(reverse micelle)보다 1.7배 우수한 효과를 가졌다. 큐보좀을 분산제인 poloxamer를 사용하여 W/O 에멀젼을 만든 것으로부터 큐빅구조의 액정상으로 회복되는 것을 새롭게 발견하였다. 따라서, DGPA의 양친매성지질의 특성을 이용하여, 큐빅상의 액정을 형성하는 기재로써 화장품 산업과 의약품분야에서 경표피흡수제로써 응용이 가능할 것으로 기대된다.
This study is to form the self assembly of cubic crystalline phase to penetrate into the skin epidermis. The various performance synthesized diglyceryl phytylacetate (DGPA) having hydroxyl group (-OH) and 4 methyl chains with phytyl group was carried out as an amphoteric lipid such as emulsifying po...
This study is to form the self assembly of cubic crystalline phase to penetrate into the skin epidermis. The various performance synthesized diglyceryl phytylacetate (DGPA) having hydroxyl group (-OH) and 4 methyl chains with phytyl group was carried out as an amphoteric lipid such as emulsifying power, self assembly. Emulsifying activity of DGPA was very stabilized on only 1% of small content, it could make a W/O emulsion containing high internal phase incorporated with water. Cubic liquid crystal structure with DGPA on three-phase diagram was formed, when mixed DGPA, dimethicone (2CS), and water. Through three-phase diagram forming the cubic liquid crystal area, hexagonal structure zone, and mixing water phase and hexagonal structure area, reversed micelle area were respectively certified. Its structure was proved by the SAXS (small angled x-ray scattering) analysis. As an application, formation of cubosome containing 10% of magnesium ascorbylphosphate and 5% of pyridoxine tris-hexyldecanoate was encapsulated. Occlusive effect of cubosome had above 1.7 times better than reversed micelle. From using poloxamer of dispersing agent, phase structure recovered from W/O emulsion to cubic liquid crystal phase when storage in $33^{\circ}C$ incubator. Therefore, our this study is expected to be as epidermal-dermal skin absorbers in skin care cosmetics and pharmaceuticals industries as raw materials to form a cubic crystal phase through a more in-depth research to DGPA having amphoteric lipid property.
This study is to form the self assembly of cubic crystalline phase to penetrate into the skin epidermis. The various performance synthesized diglyceryl phytylacetate (DGPA) having hydroxyl group (-OH) and 4 methyl chains with phytyl group was carried out as an amphoteric lipid such as emulsifying power, self assembly. Emulsifying activity of DGPA was very stabilized on only 1% of small content, it could make a W/O emulsion containing high internal phase incorporated with water. Cubic liquid crystal structure with DGPA on three-phase diagram was formed, when mixed DGPA, dimethicone (2CS), and water. Through three-phase diagram forming the cubic liquid crystal area, hexagonal structure zone, and mixing water phase and hexagonal structure area, reversed micelle area were respectively certified. Its structure was proved by the SAXS (small angled x-ray scattering) analysis. As an application, formation of cubosome containing 10% of magnesium ascorbylphosphate and 5% of pyridoxine tris-hexyldecanoate was encapsulated. Occlusive effect of cubosome had above 1.7 times better than reversed micelle. From using poloxamer of dispersing agent, phase structure recovered from W/O emulsion to cubic liquid crystal phase when storage in $33^{\circ}C$ incubator. Therefore, our this study is expected to be as epidermal-dermal skin absorbers in skin care cosmetics and pharmaceuticals industries as raw materials to form a cubic crystal phase through a more in-depth research to DGPA having amphoteric lipid property.
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문제 정의
소정량의 성분을 테스트튜브에 취하고, vortex mixer로 3분 동안 교반하여, 25℃의 고온에 정치하여 상분리된 것을 유관판별 및 편광현미경의 입자분석을 토대로 작성하였다. 세가지 성분인 DGPA, dimethicone (2CS)와 정제수의 비율을 조절해가면서 투명한 겔이 형성되는 큐빅상을 형성하는 조건을 찾는데 목적을 두어 실험하였다.
최근, 양친매성지질(amphoteric lipid)을 이용한 자기조직체의 생성에 대하여 새로운 연구들이 활발하게 진행되고 있는데, 대표적으로 폴리머형 베지클(vesicle), 큐빅형(cubic type)의 자기조직체(self assembly), 헥사고날 구조(hexagonal structure) 등의 경표피흡수 기술이 여기에 해당된다. 이 연구의 최종목적은 피부로부터 약물을 투여하는 약물전달체계(drug delivery system; DDS)를 확립하는 기술로, 약물을 빠르게 흡수시키거나, 약물을 서서히 지속적으로 흡수 확산시켜 적절한 침투조절기능을 통하여 보다 효과적인 제형을 개발하는 것이 핵심적 과제인 것이다[8, 9]. 특히 피부의 최외각부에 존재하는 각질층(stratum corneum)은 라멜라구조(lamellar structure)로 형성되어 있다.
또한, 소각X선산란분석을 통한 큐빅구조의 해석, 폐색효과(occlusive effect)를 측정하였다. 화장품에 편리하게 응용할 수 있도록 유효성분이 함유된 큐보좀(cubosome)을 제조하였으며, 경표피흡수에 대하여 메커니즘적으로 규명한 결과를 보고한다.
제안 방법
2에 나타내었다. 1wt%의 DGPA에 4wt%의 dimethicone (2CS)를 바이엘병에 혼합한 다음, 정제수로 채우고 0에서 2분동안 vortex mixer로 흔들었을 경우, 고내상의 W/O에멀젼이 형성되는 진행상태를 기술하였다. Fig.
20~30 wt%의 DGPA에 10~40 wt%의 정제수를 혼합한 다음 10~50 wt%의 dimethicone (2CS)을 혼합하여 교반함으로 큐빅상이 형성되는데, 이때 원하는 유효성분을 일정량 배합하여 터널식의 입체형 안에 봉입함으로 cubosome을 만들었다. 여기에 분산제인 poloxamer를 넣어 미세입자로 분쇄하고, 이것을 고압분쇄기에 넣어 나노 크기에 가까운 입자를 형성하는 것으로부터 안정한 cubosome을 만들 수 있었다.
Cubosome이 하드한 큐빅액정상으로 환원이 되는가를 증명하기 위하여 이 시료를 37°C 인큐베이터에 넣어 일정시간 후의 자기조직체가 변화하는지를 평가하였다.
투명한 겔로 형성된 시료가 큐빅상 액정의 구조를 형성여부를 소각X선 산란분석 장치인 SAXS에 의해 분석하였다. 다중라멜라(multi-lamellar) 구조로 형성된 층과 거리를 측정하여 큐빅구조를 형성하는 가를 확인하였다.
화장품의 응용으로, 10%의 magnesium ascorbyl phosphate, 5％의 pyridoxine trishexyldecanoate이 봉입된 큐보좀을 제조하였다. 두 가지의 성분을 동일한 조건으로 봉입한 다음 poloxamer를 1~3%의 3-block polymer type 의 분산제를 사용하여 큐보좀을 제조할 수 있었다. 이 약물이 봉입된 큐보좀의 분산계에서도 SAXS 분석결과로부터 큐빅상의 구조를 갖고 있었으며, 이 기술은 통상 알고 있는 vesicle이나 liposome 보다 봉입효율이 월등히 높다는 것을 기대할 수 있다.
따라서, 이 연구는 bi-continuous 큐빅액정의 자기조직체를 형성하기 위한 양친매성지질인 폴리글리세롤피틸아세테이트 (polyglycerol phytylacetate)를 합성하였고, 고 내상의 유화능실험, bi-continuous큐빅액정의 생성조건을 3상구조도의 작성을 통하여 증명하였다. 또한, 소각X선산란분석을 통한 큐빅구조의 해석, 폐색효과(occlusive effect)를 측정하였다.
따라서, 이 연구는 bi-continuous 큐빅액정의 자기조직체를 형성하기 위한 양친매성지질인 폴리글리세롤피틸아세테이트 (polyglycerol phytylacetate)를 합성하였고, 고 내상의 유화능실험, bi-continuous큐빅액정의 생성조건을 3상구조도의 작성을 통하여 증명하였다. 또한, 소각X선산란분석을 통한 큐빅구조의 해석, 폐색효과(occlusive effect)를 측정하였다. 화장품에 편리하게 응용할 수 있도록 유효성분이 함유된 큐보좀(cubosome)을 제조하였으며, 경표피흡수에 대하여 메커니즘적으로 규명한 결과를 보고한다.
본 연구는 복수 수산기(-OH)를 가지는 친수부에 4개의 메칠그룹을 가지는 양친매성지질인 DGPA를 합성을 통하여 다음과 같은 특성을 발견하였다.
소정량의 성분을 테스트튜브에 취하고, vortex mixer로 3분 동안 교반하여, 25℃의 고온에 정치하여 상분리된 것을 유관판별 및 편광현미경의 입자분석을 토대로 작성하였다. 세가지 성분인 DGPA, dimethicone (2CS)와 정제수의 비율을 조절해가면서 투명한 겔이 형성되는 큐빅상을 형성하는 조건을 찾는데 목적을 두어 실험하였다.
양친매성지질로써 MGPA, DGPA, triglyceryl phytylacetate (TGPA), erythrityl phytylacetate (ETPA) 를 합성하여 큐빅형성의 가능성을 확인하였다.
이 시료를 37℃, 습도24％의 항온조 안에 보존하였다. 오쿨루시브(in-vitro)효과는 수분증발량을 측정하였다. W/O에멀젼으로부터 Q2상(cubic phase)으로 복원되는 베이스로 하여 dimethicone(2CS)와 정제수를 분산한 W/O에멀젼을 제조하였다.
피부에 응용할 수 있도록 제제개발을 위해, 큐빅상 액정구조를 확인하는 실험(in-vitro)을 수행하였다. DGPA를 사용한 W/O에멀젼이 큐빅상 액정구조로 회복되는 것이 확인되었다.
DGPA를 사용하여 Q2의 내상에 유효성분을 캡슐화시켜, 제제화 가능성을 실험하였다. 화장품의 응용으로, 10%의 magnesium ascorbyl phosphate, 5％의 pyridoxine trishexyldecanoate이 봉입된 큐보좀을 제조하였다. 두 가지의 성분을 동일한 조건으로 봉입한 다음 poloxamer를 1~3%의 3-block polymer type 의 분산제를 사용하여 큐보좀을 제조할 수 있었다.
대상 데이터
화학명으로 5,9,13,17-tetramethyl-4-octadecanoicacidpolyglycerol acetyl ester 형태를 가지는 물질로 직접 합성하여 사용하였다. 본 실험에서는 DGPA를 주 기재로 사용하였다. DGPA의 합성은 diglycerol에 phytylacetate를 pH=4.
본 연구에 사용된 큐빅상액정을 형성할 수 있는 양친매성지질로써 monoglyceryl phytyl acetate(MGPA)를 Fig. 1에 나타내었다. 화학명으로 5,9,13,17-tetramethyl-4-octadecanoicacidpolyglycerol acetyl ester 형태를 가지는 물질로 직접 합성하여 사용하였다.
0범위에서 촉매제를 넣어 14시간 리플럭스하여 ester결합을 통하여 합성하였다. 오일성분으로 dimethicone(2CS), 분산제로써 poloxamer (BASF, 독일), 보습제로 glycerin, 용매로 정제수를 사용하였다. 그 밖의 시료는 화장품용의 원료를 별도처리 없이 그대로 사용하였다.
1에 나타내었다. 화학명으로 5,9,13,17-tetramethyl-4-octadecanoicacidpolyglycerol acetyl ester 형태를 가지는 물질로 직접 합성하여 사용하였다. 본 실험에서는 DGPA를 주 기재로 사용하였다.
이론/모형
큐보좀을 형성시킨 다음 이것을 미세한 에멀젼(fine emulsion)으로 만들기 위하여 사용된 기기는 Homo-mixer(HY-0001A, 한양기계, 한국), 고압분산기인 nanomizer MN-110(마이크로녹스, 한국)을 사용하였다. 입자를 분석하는 장비로 Mastersizer 2000 analyzer (Melvern, 영국)를 사용하였다. 큐빅구조를 형성여부를 확인하기 위하여 SAXS(small angle X-ray scattering; Rigaku, 일본)분석기를 사용하였다.
입자를 분석하는 장비로 Mastersizer 2000 analyzer (Melvern, 영국)를 사용하였다. 큐빅구조를 형성여부를 확인하기 위하여 SAXS(small angle X-ray scattering; Rigaku, 일본)분석기를 사용하였다.
성능/효과
(c))의 여러 가지 피크거리가 Bragg 식의 큐빅상 액정형성의 거리인 1:√2:√3:√4의 조건과 유사한 패턴으로써 일치하는 것을 알 수 있었다.
피부에 응용할 수 있도록 제제개발을 위해, 큐빅상 액정구조를 확인하는 실험(in-vitro)을 수행하였다. DGPA를 사용한 W/O에멀젼이 큐빅상 액정구조로 회복되는 것이 확인되었다. SAXS분석으로부터 Fig.
다섯째; 큐보좀의 occlusive 효과를 평가하여 역미셀보다 1.7배 우수한 효과를 가졌다.
둘째; DGPA는 dimethicone (2CS), 정제수의 3성분계에서 안정한 큐빅액정의 자기조직체가 형성되었다.
셋째; 3상 구조도를 통하여 Q2영역, H2영역, 물과 헥사고날이 혼제된 영역, 역미셀 영역을 확인하였고, SAXS분석을 통하여 그 구조를 증명하였다.
여섯째: 큐보좀을 poloxamer를 이용하여 W/O 에멀젼을 만든 것으로부터 물과 오일이 증발에따라 큐빅액정상으로 회복되는 것을 발견하였다.
큐빅액정은 단순히 오일만 도포한 군(dimethicone 10CS)하고 동등한 수준으로 폐색성능이 아주 우수한 결과를 얻었다. 역미셀(Om)보다는 약 1.7배정도 오쿨루시브 효과가 높다는 것을 알 수 있었다.
겹쳐진 그래프상 약간 옆으로 shift되는 양상을 보이고 있으나, 그 거리는 일정하다는 것을 알 수 있다. 이 결과로부터 DGPA가 선택적인 조건에서 광범위하게 bi-continuous cubic phase의 액정이 형성된다는 것을 SAXS분석결과를 통하여 증명할 수 있었다.
6(b)).이 결과로부터 DGPA를 사용한 통상의 W/O에멀젼이 피부에 도포하고, 8시간 후는 bi-continuous큐빅상 구조로 회복되는 것이 유용한 발견이라고 판단된다. 일반적인 계면활성제를 사용하는 경우, W/O에멀젼에서 온도나 열을 가하더라도 다른 구조로 변하기보다는 유화상이 분리되거나 합일이 되는 현상이 보이지만, 이번 실험에서와 같이 W/O에멀젼에서 큐빅상의 구조로 회복되는 현상은 이례적인 새로운 발견이라고 생각된다.
그 밖에 dimethicone (2CS)이 증가되는 영역에서는 microemulsion이 형성되는 영역임을 알 수 있는데, 이것은 양친매성지질이 오일에 용해되어 역미셀상(Om)상이 되거나 물과 역미셀상이 혼화되어 있는W/Om상의 자기조직체가 형성하는 것이라고 고찰할 수 있다. 이 상평형도로부터 65~95wt％의 DGPA, 0~10 wt％의 dimethicone(2CS), 55~90 wt%의 정제수의 범위에서 가장 안정하고 투명한 Q2의 겔이 형성되는 것을 3상의 상평형도 실험을 통하여 확인할 수 있었다.
두 가지의 성분을 동일한 조건으로 봉입한 다음 poloxamer를 1~3%의 3-block polymer type 의 분산제를 사용하여 큐보좀을 제조할 수 있었다. 이 약물이 봉입된 큐보좀의 분산계에서도 SAXS 분석결과로부터 큐빅상의 구조를 갖고 있었으며, 이 기술은 통상 알고 있는 vesicle이나 liposome 보다 봉입효율이 월등히 높다는 것을 기대할 수 있다.
첫째; DGPA의 유화능은 1%의 적은 농도에서도 고내상의 물을 함유하는 안정한 W/O에멀젼이 형성되었다.
후속연구
따라서, DGPA의 양친매성지질의 자기조직체의 형성에 대하여 더욱 심도 있는 연구를 통하여, 큐빅액정을 형성하는 경피흡수제의 하나의 기재로써 화장품 산업과 의약품분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다.
이 연구에서는 큐보좀의 생성과 형성 조건에 대하여 연구하였으나, 추후 경표피흡수 연구를 통하여 이에 대한 우수성을 검증하고, 응용함으로써 다양한 피부효능을 가지는 퍼뮬레이션 개발에 폭 넓게 적용될 것으로 기대한다.
8(우측), 이때 형성된 큐빅액정은 피부의 각질층과 기저층으로 연결된 생체의 구조와 동일한 구조를 형성하기 대문에 피부흡수가 용이할 것으로 기대할 수 있다. 이것은 L. Noren이 규명한 생체의 피부구조와 동일한 구조로 판단되며, 여기에 유용한 약물을 봉입할 경우, 일반 유화형태의 제형보다는 월등히 우수한 피부흡수효과를 얻을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
각질층은 어떤 구조로 형성되어 있는가?
이 연구의 최종목적은 피부로부터 약물을 투여하는 약물전달체계(drug delivery system; DDS)를 확립하는 기술로, 약물을 빠르게 흡수시키거나, 약물을 서서히 지속적으로 흡수 확산시켜 적절한 침투조절기능을 통하여 보다 효과적인 제형을 개발하는 것이 핵심적 과제인 것이다[8, 9]. 특히 피부의 최외각부에 존재하는 각질층(stratum corneum)은 라멜라구조(lamellar structure)로 형성되어 있다. 이 각질층으로부터 기저층까지 연결되어 있는 피부조직은 라멜라상으로부터 큐빅상의 구조로 형성된 것이 L.
양친매성지질을 이용한 자기조직체의 생성에 대한 새로운 연구에는 어떤 것들이 있는가?
최근, 양친매성지질(amphoteric lipid)을 이용한 자기조직체의 생성에 대하여 새로운 연구들이 활발하게 진행되고 있는데, 대표적으로 폴리머형 베지클(vesicle), 큐빅형(cubic type)의 자기조직체(self assembly), 헥사고날 구조(hexagonal structure) 등의 경표피흡수 기술이 여기에 해당된다. 이 연구의 최종목적은 피부로부터 약물을 투여하는 약물전달체계(drug delivery system; DDS)를 확립하는 기술로, 약물을 빠르게 흡수시키거나, 약물을 서서히 지속적으로 흡수 확산시켜 적절한 침투조절기능을 통하여 보다 효과적인 제형을 개발하는 것이 핵심적 과제인 것이다[8, 9].
O/W (oil-in-water)형의 에멀젼의 외관은?
피부표면에 보호막을 형성하는 O/W (oil-in-water)형의 에멀젼, W/O (water-in-oil)형의 에멀젼의 기술이 대표적이다[1~3]. 이들의 외관은 유백색의 연고 타입으로 흐르는 점성이거나 고점성의 크림형태로 되어 있고, 피부에 도포 시 피부를 맑고 깨끗하게 해주는 피부청정작용, 유수분 공급작용, pH조절작용 등 약효성분의 배합에 따라 다양한 효능을 부여하는 기능을 가지고 있다[4]. 더 나아가 효능을 좀 더 극대화하기 위하여 피부흡수를 빠르게 하기 위하여 다중라멜라베지클(multi-lamellar vesicle; MLV)을 형성하는 MLV liposome의 캡슐레이션 기술, 다중유화시스템중 하나인 W/O/W(water-in-oil-in-water) 에멀젼 기술, 액정유화(liquid crystalline emulsion) 기술이 진보된 기술로 많이 응용되고 있다[4~7].
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