In this study, kaempferol and nicotiflorin loaded elastic liposomes (ELs) were investigated to enhance the transdermal delivery. The physical properties and in vitro permeation studies were performed using constructed ELs composed of egg phosphatidylcholine (PC) and edge activator (cetearyl glucoside). In kaempferol loaded liposomes, particle size ranged from 121.5 to 157.8 nm, deformability was recorded as 2.8~17.6%, and loading efficiency was from 67.5 to 81.2%. In nicotiflorin loaded liposomes, particle size ranged from 125.1 to 143.1 nm, deformability was recorded as 1.1~17.7%, and loading efficiency was from 52.0 to 66.1%. In vitro skin permeation studies demonstrated that elastic liposomes (ELK3 and ELN3) having 15%(w/w) cetearyl glucoside exhibited the higher skin permeability than CLK and CLN, the conventional liposome without cetearyl glucoside. The findings suggest that EL3 selected as the optimal formulation could be used as useful formulation for transdermal delivery of kaempferol and nicotiflorin.

본 연구에서는 kaempferol 및 nicotiflorin의 피부 전달 시스템으로 인지질(PC)과 계면활성제(cetearyl glucoside)로 구성된 탄성 리포좀을 제조하였으며, 그 물리적 특성 및 in vitro 피부 투과능을 평가하였다. Kaempferol을 담지한 리포좀의 입자 크기는 121.5~157.8 nm, 포집 효율은 67.5~81.2%, 가변형률은 2.8~17.6%로 나타났다. Nicotiflorin을 담지한 리포좀의 입자 크기는 125.1~143.1 nm, 포집 효율은 52.0~66.1%, 가변형률은 1.1~17.7%로 나타났다. In vitro 피부 투과 실험 결과, 계면활성제가 15%(w/w)인 ELK3 및 ELN3이 일반 리포좀인 CLK 및 CLN보다 더 높은 피부 투과능을 갖는 것을 확인하였다. 최적 조건으로 선정된 EL3은 kaempferol 및 nicotiflorin 피부 흡수 증진을 위한 유용한 전달체로 이용될 것으로 기대된다.

Keywords: elastic liposome, kaempferol, nicotiflorin, transdermal delivery, skin permeation

돌외(gynostemma pentaphyllum) 및 그라비올라(annonamuricata) 추출물은 항염, 항균 및 항산화 활성과 같은 다양한 약리학적 활성을 나타내는 작용을 한다.^1-3 저자들은 이전 연구에서 돌외 및 그라비올라의 주성분으로 kaempferol과 nicotiflorin이 있음을 보고한 바 있다. 플라보노이드 계열인 kaempferol 및 그 배당체인 nicotiflorin은 산화적 스트레스에 대한 손상 및 지질과산화를 저해한다고 알려져 있다. 또한 라디칼 소거 활성과 세포 보호 효과 그리고 항염 효과 등이 있는 것으로 보고되어 있다.^4-6 하지만, 우수한 활성에도 불구하고 열과 빛에 불안정하며, 용해도가 매우 낮은 이유로 화장품 제형으로 사용할 때 피부에서는 그 효능을 나타내는데 어려움이 있다.⁷
피부는 표피, 진피 및 피하지방의 3개 층으로 구성되어 있고 신체의 전신을 둘러싸고 있다. 그중 표피는 기저층, 유극층, 과립층 및 각질층으로 이루어져 있다. 피부의 최외각 층인 각질층은 각질세포들이 층을 이루고 있고 그 사이는 세포 간지질로 구성되어 있는 brick and mortar 구조이다. 이는 외부의 자극으로부터 피부를 보호하는 강력한 피부장벽의 역할을 담당하고 있어 약물을 투과시키는데 어려움이 있다.^8,9 약물의 피부 투과 경로는 크게 피부 부속물을 통한 투과와 각질층을 통한 투과로 나뉜다. 모공, 땀샘과 같은 피부 부속물은 피부의 0.1% 정도 밖에 차지하지 않기 때문에 각질층을 통한 투과가 일반적이다. 특히 각질층에서 세포간지질을 따라 투과하는 것이 보다 효과적인 것으로 보고되고 있다.¹⁰ 따라서 이러한 피부장벽을 극복하고 세포간지질의 투과 효율을 증진시키기 위한 방안으로 다양한 경피 전달 시스템(transdermal delivery systems, TDS)이 개발되고 있는데, 그중 대표적인 것이 리포좀이다.
리포좀은 양친매성 인지질로 구성된 구형 소포체로 피부지질막과 유사한 지질 이중층 구조이다. 따라서 생체 친화성이 높으며 친수성 또는 소수성 약물을 모두 포집시켜 피부흡수를 증진시키는 전달체이다.^11-13 하지만, 리포좀은 낮은 포집 효율, 제형 내에서의 불안정성, 활성 성분의 물에 대한 낮은 용해도, 지질의 산화 및 가수분해 가능성 등의 여러 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 에토좀, 탄성리포좀, 코팅 리포좀, 양이온 리포좀 등 새로운 전달체 개발에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다.^14,15
탄성 리포좀은 1990년대 초 G. Cevc가 새롭게 제안한 피부전달체로 transfersome, deformable liposome, elastic liposome등으로 불리우며, 구성은 인지질과 단일 사슬 계면활성제로 되어 있다. 이 시스템에서 계면활성제는 edge activator로 작용하여 높은 곡률 반경을 갖게 하고, 지질 이중층 막에 탄성 및 유연성을 갖게 한다. 이러한 특징으로 인하여 탄성 리포좀은 자신의 크기보다 더 작은 각질층의 구멍을 통과할 수 있기 때문에, 기존 리포좀에 비해 유효 성분을 효과적으로 피부에 전달할 수 있는 것으로 알려져 있다.¹⁶ 탄성 리포좀의 연구에서 edge activator로는 sodium cholate, Tween 80, Span 80 등의 계면활성제가 주로 사용되었다.^17-19 화장품 제형에서 널리 사용되는 계면활성제 polyethylene glycols(PEG)은 무독성 수용성 고분자 물질로 자체는 독성이 없지만 화장품 제조공정에서 1,4-dioxane이 부산물로 생성될 수 있으며 독성과 민감성 피부 반응이 보고된 바 있기 때문에 사용이 감소하는 추세이다.²⁰ Cetearyl glucoside는 코코넛 유래의 cetearyl alcohol과 glucose의 축합반응으로 얻을 수 있는 천연 계면활성제로 사용감이 우수하고 피부에 부담을 주지 않는 순한 원료로 각광받고 있다.²¹ 따라서 본문에서는 PEG-free 계면활성제인 cetearyl glucoside를 사용하여 탄성 리포좀을 제조하고자 하였다.
본 연구에서는 항산화 및 피부 세포 보호활성이 있는 플라보노이드 계열의 난용성 물질인 kaempferol 및 nicotiflorin의 피부 흡수 증진을 위한 약물 전달 시스템으로 인지질과 비이온 계면활성제 cetearyl glucoside를 이용한 탄성 리포좀을 제조하였다. 또한 탄성 리포좀의 입자크기, 포집 효율, 가변형률, 제형의 안정성 및 경피 흡수능을 측정하여 비교하였다. 이러한 연구를 통하여 천연 항산화제인 플라보노이드를 담지한 탄성 리포좀 제형이 피부 전달에 어떠한 효과를 나타내는지를 확인함으로써 항노화 및 항산화 화장품 제형으로서의 이용 가능성을 알아보고자 하였다.