Most commercially available detonation nanodiamonds (DNDs) require further processing to qualify for use in biomedical applications, as they often contain many impurities and exhibit poor dispersibility in aqueous media. In this work, DNDs are modified to improve purity and impart a high colloidal stability to the particles. The dispersive and adsorption properties of modified DNDs are evaluated in terms of the suitability of DNDs as carriers for non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) in transdermal delivery. The study of adsorption on strongly positively and strongly negatively charged DNDs showed their high loading capacity for NSAIDs, and a pronounced relationship between the drugs and the particles’ charges. Experiments on long-term desorption carried out with DND/NSAID complexes indicate that the nanoparticles exert a sustained effect on the drug release process.

본 논문에서는 양친매성물질인 C12-20 알킬글루코사이드, C14-22 알코올 및 베헤닐알코올로 구성된 액정 에멀젼을 제조하고 그 특성 및 in vitro 피부 투과 연구를 수행하였다. 액정 에멀젼의 배합비 실험 결과, C12-20 알킬글루코사이드 0.8%, C14-22 알코올 3.2% 및 베헤닐알코올 4%에서 선명한 액정 구조가 관찰되었다. 액정 에 멀젼과 비교군으로 O/W 에멀젼의 물리적 특성을 비교한 결과, 액정 에멀젼과 O/W 에멀젼의 점성은 각각 1871.26 ∼ 1.15 Pa⋅s 및 1768.69 ∼ 1.14 Pa⋅s이었으며, 전단응력은 액정 에멀젼은 190.45 ∼ 919.38 Pa, O/W 에멀젼은 178.68 ∼ 909.18 Pa로 측정되었다. 저장 탄성률은 액정 에멀젼은 4487.82 ∼ 8195.59 Pa, O/W 에멀젼은 3428.53 ∼ 9157.45 Pa, 탄성에 대한 점성의 비인 tan (delta) 값은, 액정 에멀젼은 0.23 ∼ 0.25, O/W 에멀젼은 0.43 ∼ 0.19로 나타났다. 경피 수분 함량 측정 결과, 액정 에멀젼은 O/W 에멀젼에 비하 여 사용 후 1 h부터 6 h까지 유의적으로 더 높은 피부 수분 함량을 나타냈으며, 경피 수분 손실에서는 30 min부터 4 h까지 유의적으로 수분 손실 억제 효과를 나타내었다. 글리시리직애씨드를 이용한 피부 투과 실험 결과, 24 h 동안 피부 투과량은 액정 에멀젼(64.58 μg/cm2), O/W 에멀젼(37.07 μg/cm2), 부틸렌글라이콜 용액(41.05 μg/cm2) 순으로 나타났고, 시간별 투과능 관찰 결과는 8 h 이후부터 액정 제형에서 피부 투과능이 증가하는 것으 로 나타났다. 결론적으로 액정 에멀젼은 피부의 보습 효과를 증진시킬 뿐만 아니라 기능성 소재의 효율적인 피부 전달체로서 응용 가능성이 있음을 시사한다.

본 연구에서는 항산화 활성이 우수한 루틴을 담지한 탄성 리포좀을 제조하여, 이 제형의 물리적 특성과 증진된 피부 투과 효과를 평가하였다. 탄성 리포좀은 인지질과 계면활성제의 비율을 달리하여 제조하였다. 루틴을 담지한 탄성 리포좀의 평균 입자 크기는 205.7 ∼ 298.0 nm, 가변형성은 20.9 ∼ 42.5, 포집효율은 52.0 ∼ 71.0 %로 측정되었다. 0.1 % 루틴을 담지한 탄성 리포좀 중에서 인지질과 계면활성제 비율이 85 : 15 인 경우가 가장 높은 포집효율(71.0 %)과 가변형성 지수(42.5)를 나타내었다. 이 제형을 대상으로 피부 투과 실험을 진행하였다. 그 결과 대조군으로 사용된 일반 리포좀(98.0 μg/cm2)과 1,3-butylene glycol (76.3 μg/cm2) 용액보다 탄성 리포좀의 피부 투과능(129.9 μg/cm2)이 훨씬 더 크게 나타났다. 이러한 결과들로 미루어 보아 TegoⓇ care 450을 이용한 탄성 리포좀이 피부를 통한 유효성분 전달에 유용하게 이용될 수 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 H2O2와 rose bengal로 처리된 HaCaT 세포에 있어서 isoquercitrin의 세포 보호 효과를 조사하였다.Isoquercitrin의 피부 전달시스템으로 에토좀 및 탄성 리포좀을 제조하고 입자크기, 포집효율 및 피부 흡수 증진 능력을 평가하였다. Isoquercitrin은 HaCaT 세포에 대해 50 μM의 농도에서 독성을 나타내지 않았다. 5 mM의 H2O2 및 25 μM의 rose bengal로 HaCaT 세포를 처리하였을 때 isoquercitrin은 산화적 손상에 대항하여 농도 의존적(6.25 ~ 50 μM)으로 세포 보호 효과를 나타내었다. 0.03 % Isoquercitrin을 담지한 에토좀의 입자 크기는 222.85 nm, 포집효율은 82.26 %였다. 0.03 % isoquercitrin 함유 에토좀은 제조 후 2주일 동안 안정하였고, 일정한 입자 크기를 유지하였다. 피부 투과 실험 결과 에토좀은 일반 리포좀이나 에탄올 용액에서 보다 우수한 피부 투과능을 보여주었다. 0.1 % Isoquercitrin을 담지한 탄성 리포좀의 최적의 제형은 입자 크기(341.2 nm), 가변형성(59.89), 포집효율(54.3 %) 및 피부투과능 (초기 적하량 대비 54.4 %) 확인을 통해 인지질 대 계면활성제의 비율이 85 : 15인 제형이 가장 우수한 탄성 리포좀 제형임을 나타내었다.`

이전 연구에서 저자들은 여뀌 추출물의 항산화, 항노화, 항균 활성 및 여뀌 추출물을 함유한 크림의 보습 효과에 대한 결과를 보고한 바 있다. 본 연구에서는 여뀌 추출물과 그 주요 성분인 isoquercitrin의 사람 적혈구와 HaCaT 세포에서의 세포 보호 효과를 측정하였다. 여뀌 추출물의 피부 전달시스템으로 에토좀 및 탄성 리포좀을 제조하여 입자크기,포집효율, 안정성 및 피부 흡수 증진 능력을 평가하였다. 적혈구 광용혈에서 여뀌 추출물과 isoquercitrin은 5 μg/mL의 농도에서 α-토코페롤보다도 큰 세포보호효과를 나타내었다. 여뀌 추출물은 HaCaT 세포에 대해 50 μg/mL의 농도에서 독성을 나타내지 않았다, UVB 400 mJ/cm2를 HaCaT cell에 조사하였을 때, 여뀌 추출물은 농도 의존적(12.5 ~ 50 μg/mL)으로 자외선으로부터 세포를 보호하였고, 25 μg/mL의 농도에서 양성 대조군(세포 생존율, 36 %)에 비하여 큰 세포보호 활성(생존율, 90 %)을 나타내었다. 0.04 % 여뀌 추출물을 담지한 에토좀의 입자 크기는 173.0 nm, 포집효율은 55.58 %이였다. 에토좀 제조 후 일주일동안 안정한 단분산 형태를 나타내었다. 피부 투과 실험 결과 에토좀은 일반 리포 좀이나 에탄올 용액에서보다도 더 큰 피부 투과능을 보여주었다. 0.1 % 여뀌 추출물을 담지한 탄성 리포좀의 최적의 제형은 인지질 대 계면활성제(Tego®care 450)의 비율이 95 : 5으로 확인되었다. 0.1 % 여뀌 추출물 함유한 최적의 탄성 리포좀의 입자크기는 176.5 nm, 가변형성은 16.4, 포집효율은 68.8 %이었다. 여뀌 추출물을 담지한 탄성 리포좀은 계면 활성제가 포함되지 않은 제형보다 더 큰 피부 투과능을 나타내었다.

전 세계의 소비자들은 예전에 비해 외모, 건강 및 안락한 삶에 관심을 집중시키고 있다. 이와 같은 경향은 유효성분을 함유한 기능성화장품의 요구 또한 증대시키고 있다. 차별화된 제형을 이용한 감각적인 사용감이 구현된 처방은 실질적인 소비자 인지 수준의 화장품에 이용되고 있으며 그 결과로 화장품시장이 확대되고 있다. 이와 더불어 유효성분의 경피 전달을 통한 소비자 인지 수준의 제품을 개발하기 위해서 화장품 과학자는 첨단 의약품의 다양한 기술을 접목해야 한다. 다양한 경피 흡수 수단의 기술이 기능성 화장품에 사용되고 있다. 본 총설에서는 차세대 경피 전달 시스템으로서 큰 잠재력을 가진 경피 전달 시스템에 대해서 논하고자 한다.

본 연구에서는 입자 크기 뿐만 아니라 베지클 멤브레인의 변형도를 조절할 수 있는 에토좀을 통해 약물의 경피흡수능을 향상시킬 수 있는 새로운 접근을 소개한다. 이를 위해 신규 육모효능성분인 Triaminodil을 포집한 에토좀을 제조하였고 입자 제조 후 추가적인 에너지를 가함으로써 입자의 크기를 조절하였다. 광산란법, 투과전자현미경, 멤브레인 변형도 측정 등을 통해 입자의 변형도가 입자 크기에 의존하는 것을 확인하였다. 또한 in vitro 피부흡수시험과 전임상 성장기 유도평가를 통해 베지클 멤브레인의 변형도가 Triaminodil의 피부 전달효능에 크게 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이러한 결과로부터 담지 된 약물의 전달효능을 극대화 시킬 수 있는 최적 크기의 전달체 영역이 존재함을 확인하였고 이는 입자의 크기와 멤브레인 특성에 큰 영향을 받기 때문에 전달체를 설계하는데 있어 이 두 가지 요인을 고려해야 한다.

본 연구에서는 화장품과 의약품 분야에서 항산화 물질로 널리 사용되고 있는 지용성 비타민인 vitamin E acetate(VEA, tocopheryl acetate)를 이용한 스킨토너 제형의 나노 입자 크기의 에멀젼을 제조하고, 이 에멀젼을 이용해 ICR outbred albino mice (12주령 약 50 g, 암컷) 피부로의 VEA 침투와 receptor phase 조성에 따른 VEA의 용해도 차이에 대한 실험을 수행하였다. VEA를 0.07 wt% 함유한 nano-emulsion의 입자는 에탄올(ethanol, EtOH) 함량이 많을수록 그 크기가 커지는 경향을 보였고 계면활성제 함량이 많은 경우 크기가 작아지는 것을 확인하였다. Receptor phase에서 적절한 EtOH 함량이 VEA의 용해도를 증가시켰다. EtOH 함량이 5.0, 40.0 wt%인 경우보다 10.0, 20.0 wt% 일 때 VEA의 용해도가 높은 것을 확인하였다. Receptor phase의 계면활성제 종류 역시 VEA 용해도에 영향을 주는 것을 확인하였다. 화학구조와 HLB값이 다른 세 가지 계면활성제를 비교한 결과 sorbitan sesquioleate (Arlacel 83; HLB 3.7) > POE (10) hydrogenated castor oil (HCO-10; HLB 6.5) > sorbitan monostearate (Arlacel 60; HLB 4.7)순으로 VEA에 대한 용해도가 증가하였다. Receptor phase에 첨가된 산화 방지제 종류에 따라서도 VEA의 용해도는 차이를 보였다. Ascorbic acid를 함유한 시료는 EDTA-2Na가 첨가된 시료보다 VEA 용해도가 높았고 이 두 가지 산화방지제를 혼합한 시료와 초기에 비슷한 용해도를 보였지만 시간이 지남에 따라 양상이 달라져 최종 24 h 뒤에는 2배 정도의 높은 용해도를 보였다. 네 가지 다른 함량의 VEA 함유 nano-emulsion을 이용하여 쥐 피부 Franz diffusion cell 실험을 수행한 결과 EtOH 함량이 10.0 wt%인 경우에 128.8 μg/㎠으로 VEA가 가장 높게 검출되었다. 이것은 초기 VEA 투입량인 220.057 μg/㎠과 비교하여 58.53 %가 투과된 것으로 EtOH 함량이 1.0, 20.0 wt%인 에멀젼과 비교해 볼 때 각각 45 %, 15 %씩 높았다. 동일한 EtOH 농도로 제조한 에멀젼과 비교했을 때, 0.5 wt% 계면활성제를 사용한 에멀젼의 입자 크기는 계면활성제 0.007 wt% 에멀젼 입자 크기의 1/20 정도인 26.0 nm로 매우 작았다. 하지만 쥐 피부를 투과하는 VEA의 양은 54.848 μg/㎠ 로 128.8 μg/㎠ 의 투과량을 보인 0.007 wt% 계면활성제 함유 에멀젼보다 적었다. 이상의 결과들로 VEA를 함유한 nano-emulsion의 피부 투과도와 receptor phase 조성에 따른 VEA의 용해도 차이를 확인하였다. 이러한 결과들을 이용하여 VEA를 피부 내로 침투시키는 데 필요한 최적의 조건을 확립할 수 있을 것으로 사료된다.

비타민 C는 강력한 환원제로서 멜라닌 색소의 합성을 저해하는 것으로 알려져 있다. 그러나 일반적인 화장품 제형에서는 낮은 안정성과 경피 흡수의 문제점으로 만족할 만한 효과를 나타내지 못한다. 본 연구에서는 안정성이 개선된 비타민 C의 유도체인 ascorbyl glucoside (AsAG)을 유효성분으로 하여 경피흡수를 증가시키고자 하였다. 본 실험에서는 유연하면서도 박막 형태의 배터리를 장착한 패치 화장품을 제조하고 안정성과 경피흡수성을 평가하였다. 피부에 낮은 전류를 증가하는 이온토포레시스를 활용하여 피부에 적용하는 전류의 세기를 증가시키면 물질의 경피흡수는 증가한다. 그러나 전류의 세기를 증가시키면 피부 부작용이 증가하기 때문에 본 연구에서는 한국인의 피부에 맞는 적절한 전류를 선택하여 피부 부작용을 최소화 하였다. 이런 결과들을 바탕으로 유연하면서도 가벼운 박막 배터리를 개발하였으며, 2%의 AsAG을 함유한 이온토포레시스 패치의 안전성, 경피흡수정도, 미백효과 등을 검토한 결과 피부에 가하는 최적의 전류는 1.5 V의 배터리를 사용하여 피부 부작용과 경피흡수를 고려하여 평균 0.1 mA이었다. 또한 패치의 임상실험 결과 유의한 수준의 미백효과를 보였으며 피부 자극도도 통상의 화장품 수준을 나타냈다.