자외선 차단물질을 함유하는 고분자 나노입자 및 그제조방법 document_id A220623045947

발명의 분야 본 발명은 자외선 차단물질을 함유하는 고분자 나노입자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 생체에 적합하면서 인체에 독성이 없고, 분산성이 향상된 자외선 차단물질을 함유하는 고분자 나노입자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 발명의 배경 태양광으로부터 조사되는 자외선은 피부에 홍반이나 부종, 주근깨, 피부암 등을 일으키는 주요원인이 되고있다. 최근 자외선에 인한 여러가지 피부질병들에 대한 많은 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 자외선으로부터 피부를 보호하기 위해 많은 치료 수단이 제안되어 왔다. 일반적으로, 자외선은 태양광선의 일종으로 200nm~400nm 파장의 광선으로, 특히 상층 대기권을 통과하여 지구 표면에 도달하는 햇빛으로부터 나오는 자외선들은 자외선 A, 자외선 B, 자외선 C로 분류될 수 있다. 자외선 A는 320~400nm 파장을 가지며 피부의 진피층까지 투과하여 피부암, 피부노화를 유발하고, 자외선 B는 290~320nm 파장의 자외선으로 진피층 바로 위까지 흡수되며, 일광화상(sunburn)과 염증반응(inflammation)을 일으킨다. 또한, 자외선 C는 200~290nm 파장으로 생명체에 치명적이지만 오존층에서 완전하게 흡수된다. 자외선을 차단하기 위해서 무기계 자외선 산란제와 유기계의 자외선 흡수제 등이 사용되어왔다. 유기계 자외선 흡수제는 주로 중파장인 자외선B를 흡수하고, 에너지로 변환시켜 피부를 보호하고 무기계 자외선 산란제는 주로 장파장인 자외선A를 무기물에 의해 굴절시켜 자외선을 산란시킨다. 하지만 유기계 자외선 흡수제는 유기물질이 가지고 있는 독성에 의해서 그 사용량이 제한적이다. 이로 인해 무기계 자외선 산란제의 사용이 주를 이루며, 이산화티탄과 산화아연이 대표적으로 사용되고 있다. 이산화티탄 입자의 크기가 작아질수록 입자의 내부에 존재하는 원자 대비 표면을 구성하는 원자의 비율이 증가하면서 표면적은 늘어나게 되므로 자외선의 차단율은 증가하게 된다. 하지만 입자의 크기가 나노 수준으로 작아지게 되면 세포 내부로의 침투가 용이해지게 되고, 표면의 활성산소에 의해서 세포에 악영향을 끼치거나 중추신경계에까지 침투할 잠재적 위험성이 존재한다. 또한, 이산화티탄 나노입자는 새로운 물질로 구분하지 않고 크기에 관계없이 기존 물질의 입자와 동일하게 처리하며 어떠한 규제도 없는 실정이다 (Nanotechnology Small matter, many unknowns, Annabelle Hett and contributing authors, Swiss Reinsurance Company 2004). 한편, 생체 친화적 고분자로는 수용성인 다당류(탄수화물)와 폴리펩티드, 그리고 폴리(에틸렌글리콜) 및 폴리(비닐피롤리돈) 등의 수용성 합성 고분자와 물에 녹지 않지만 생분해가 가능한 사슬형 폴리에스테르 등이 있다. 수용성 고분자의 경우, 아민 기 등을 함유하여 산성용액에 녹아 양이온을 띠는 양이온성고분자, 카르복실기 등을 함유하여 염기용액에 녹아 음이온을 띠는 음이온성고분자, 히드록시기 등에 의해 이온성을 띠지 않으면서 물에 잘 녹는 비이온성고분자가 있으며, 대표적인 수용성 생체 친화적 고분자로는 양이온성인 키토산, 젤라틴, 콜라겐, 폴리-L-라이신, 폴리-L-히스티딘, 폴리-L-아르기닌, 폴리디메틸아미노에틸메타아크릴레이트, 음이온성인 히알루론산, 폴리감마글루탐산, 알지네이트, 카르복시메틸셀룰로오즈, 그리고 비이온성인 글리코겐, 아밀로오즈, 덱스트란, 폴리아크릴산, 폴리메타아크릴산, 플루란, 베타글루칸, 스타치, 히드록시에틸셀룰로오즈, 카르복시메틸셀룰로오즈, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐피론리돈공중합체, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알콜, 폴리비닐알킬에테르 등이 있다. 또한, 물에 용해도는 없으나 분해가 가능하여 생체 적합성 고분자로 널리 사용되고 있는 고분자로는 폴리락틱산, 글리글리콜산, 폴리락틱글리콜산, 폴리카프로락톤 등이 있다. 생체 친화적 고분자 중 하나인 키토산은 천연 유래의 아미노폴리사카라이드의 일종으로 게, 새우의 껍질과 오징어뼈, 곰팡이, 버섯류 및 세균 등의 미생물의 세포벽에 함유되어 있는 키틴을 탈아세틸화하여 얻은 D-글루코사민(glucosamin)의 호모폴리머(homopolymer)이다. 생물체에서 이들의 주된 역할은 생체의 외골격을 형성하여 외부환경으로부터 생체를 보호하고 항상성을 유지하는 것이다. 식물의 구성성분인 셀룰로오즈에 비해 그다지 많은 연구가 진행되지는 않았으나 최근에는 폐기물 처리문제와 자원재활용 측면에서 점차 많은 연구가 진행되고 있다. 키토산은 생체 적합성이 우수하며 천연계에 널리 존재하고 풍부한 자원량을 가지고 있는 키틴으로부터 쉽게 얻을 수 있어, 이를 혈액투석막, 항혈전성 재료, 수술용 봉합사 및 인공 피부 등 의료용 재료로서 이용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 키토산은 셀룰로오즈와는 달리 아미노기를 가지고 있으므로 이를 이용하여 여러가지 유도체들을 합성하여 산업적으로 이용하고자 연구되고 있다. 종래 기술분야에서, 기존의 키토산을 이용한 자외선 차단제로는 대한민국등록특허 1998-0150271 "화장료용 유용성분 또는 자외선 차단 물질이 함유된 키토산 마이크로 스피어 및 그를 함유하는 화장료 조성물"이 있는데, 마이크로크기의 자외선 차단물질은 나노크기에 비해 표면적이 적어 자외선 차단율이 낮으며 크기로 인해 분산에도 어려움이 있다. 또한, 자외선 차단효과와 관련된 특허들로, 대한민국공개특허 1998-0053377 "자외선 차단용 화장료 조성물", 대한민국공개특허 1995-0003088 "자외선 차단제 조성물" 등 다수의 공개특허들이 존재하지만, 나노입자를 이용하여 분산성을 향상시키거나, 생체 친화적인 키토산 등의 고분자를 이용하여 생체에 독성이 없는 나노입자에 관한 기술개발은 미비한 실정이다.