KR102633791B1 - 인산염을 포함하는 바이오필름 제거 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인산염을 유효성분으로 포함하는 큐티박테리움 아크니스(Cutibacterium acnes), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 스타필로코커스 에피데르미디스(Staphylococcus epidermidis), 말라세치아(Malassezia), 스트렙토코쿠스(Streptococcus), 프레보텔라(Prevotella), 베일로넬라(Veillonella), 네이세리아(Neisseria), 해모피러스(Haemophilus), 및 바실리우스 섭틸리스(Bacillus subtilis)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 균 제거 기능을 갖는 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 인산염을 특정 농도로 함유하여, 상기 균(들)에 의해 형성된 바이오필름을 효율적으로 제거할 수 있다. 특히 본 발명은 안전성이 확인된 인산염을 상대적 저농도로 사용하면서도 높은 바이오필름 제거 효과를 가져 안전하게 사용할 수 있다. 이러한 본 발명은 상대적으로 뛰어난 안전성으로 인해 화장료 조성물, 의약외품 조성물, 또는 생활용품 조성물로 사용될 수도 있다.
Description
본 발명은 특정 균 제거 기능을 갖는 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인체에 안전하면서 특정 균에 의해 형성된 바이오필름 제거에 우수한 효과를 발휘하는 조성물에 관한 것이다.
화학의 발달로 인해 감염성 질환으로부터 인류는 많은 혜택을 보았다. 균으로부터 감염된 환자나 균이 존재하는 주거 환경으로부터 균을 제거하기 위해서 항균제나 항미생물제가 사용되고 있다. 더 세분화하여 감염성 유기체에 균 별로, 그리고 동일 균이라도 균종 별로 각각에 맞게 항균제를 연구하여 효율적으로 사멸하기 위해 항균제는 더욱더 발전해왔다. 그 결과, 의약의 발달에 이바지할 수 있었고, 감염에 대한 다른 개체들로의 확산 위험이 감소되고 있다.
문제는 화학 화합물을 이용한 항균제가 지극히 인체에 유해할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 가장 효과가 우수한 염소계 락스를 직접적으로 피부 인체에 노출시키는 것은 피부 염증 및 호흡기 통증을 일으킬 수 있어서 지극히 위험한 것이다. 또 한가지 문제는 감염성 유기체의 내성인데, 이러한 내성은 다양한 감염의 효과적인 예방 및 치료를 위협한다. 그리고 치료 과정에서 일어나는 피부 염증과 같은 부작용들 또한 한계이다. 이런 현상들은 근본적으로 균만 박멸하려는 것이 아니라 인근 피부 환경까지 모두 유해성을 입히는 화학물의 높은 반응성에 의해 유발된다. 적은 양과 짧은 노출 시간으로 균을 박멸하려면 반응성이 높은 물질을 선택할 수밖에 없고, 그러다 보니 여러가지 부작용도 함께 이루어지는 것이다. 특히 효율이 좋지 않으면 과다량을 투여해도 효능에 효과가 없는 것이 사실이었다.
다만, 이런 문제는 근본적인 원인을 찾기 전에 문제를 해결하는 데에 초점을 맞추고 있었기 때문에 발생한다. 가령, 욕실에 변색과 미끌거림을 만드는 물때를 일으키는 것은 균이 만들어내는 바이오필름(Biofilm)이지만, 바이오필름의 특성을 파악해서 공략하는 것이 아니라 균과 욕실 타일 타겟 모두를 대상으로 산화성 물질을 투여해서 세포벽을 파괴시키는 것이 방법이었다.
또한, 두피에서도 기름진 머리가 발생하면 이것을 먹고 사는 균이 가려움증을 유발할 것이라 생각하여 두피의 기름을 없애고자 계면활성제를 과다 처방하는 것이 방법이었다. 하지만 최근 들어, 피부의 기름이 균을 유발하는 것이 아니라 균이 있으면 피부의 기름 분비가 촉진됨을 밝히고 있다. 그러므로 이제는 패러다임의 정정이 필요한 상황이다.
바이오필름(Biofilm)이란, 미생물이 감염되거나 부착된 부분에서 나타나는 것으로서, 폴리머 기질로 감싸이며 미생물에 의하여 형성된 미생물 복합체를 이루는 막으로 생물막 또는 균막이라 불리는 것과 균으로 구성된다. 이 막은 균이 만들어내는 폴리사카라이드로, 세포외 중합체 물질(extracellular polymeric substance; EPS) 또는 세포외 폴리사카라이드(extracellular polysaccharide) 라고 불리며, 균을 외부 물질로부터 보호한다. 미생물의 경우 다양한 환경에 적응하여 살아가기 위하여 바이오필름이라는 미생물 군집체를 만드는데, 이러한 바이오필름이 미생물의 생존에 중요한 이유는 미생물에게 보호막의 역할을 해줄 뿐만 아니라, 서로 다른 균체들이 만나서 대사(metabolism)를 공유하기도 하고, 유전자 치환(gene transfer)을 통하여 유익한 성질들을 획득하기도 하기 때문이다. 실제로 피부 여드름 치료를 위해 항생제를 투여할 경우, EPS는 항생제가 균으로 가는 것을 차단하여 여드름 치료에 방해를 일으킴이 밝혀졌다. 즉, 바이오필름은 각종 균들의 집합체임과 동시에, 균 집단의 보호막 기능을 하기 때문에, 균으로 인한 각종 질병의 직/간접적인 원인이 된다.
상술한 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명은 특정 균(Cutibacterium acnes, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Malassezia, Streptococcus, Prevotella, Veillonella, Neisseria, Haemophilus, 또는 Bacillus subtilis)을 제거할 수 있는 조성물을 제공하고자 한다. 특히, 본 발명은 상기 특정 균(들)에 의해 형성된 바이오필름을 효율적으로 제거할 수 있는 조성물을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명은 이러한 조성물을 이용하는 화장료 조성물, 의약외품 조성물, 또는 생활용품 조성물을 제공하고자 한다.
본원에서 개시되는 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본원에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술되는 구체적인 서술에 의하여 본 발명의 범주가 제한된다고 할 수 없다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 인산염을 유효성분으로 포함하는, 큐티박테리움 큐티박테리움 아크니스(Cutibacterium acnes), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 스타필로코커스 에피데르미디스(Staphylococcus epidermidis), 말라세치아(Malassezia), 스트렙토코쿠스(Streptococcus), 프레보텔라(Prevotella), 베일로넬라(Veillonella), 네이세리아(Neisseria), 해모피러스(Haemophilus), 및 바실리우스 섭틸리스(Bacillus subtilis)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 균 제거용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 태양에 있어, 본 발명에 따른 조성물은 상기 특정 균(들)에 의해 형성된 바이오필름(Biofilm) 제거 효과를 갖는다. 보다 상세하게는, 본 발명의 발명자들은 인산염이 상기 특정 균(들)의 이미 형성된 바이오필름에 작용할 때 바이오필름이 효과적으로 제거됨을 확인하여, 이러한 특정 균(들)로 인해 야기된 두피 기름, 피부 유분기, 피부 질환, 가려움증, 각질, 따가움, 비듬, 구강 냄새 등 다른 문제를 해결하고, 더 나아가 항균제로 사용하고자 하였다.
본 발명의 일 태양에 있어, 본 발명에 따른 인산염은 조성물에 0.0001 mM 내지 25 mM 농도, 바람직하게는 0.001 mM 내지 15 mM 농도, 더욱 바람직하게는 0.1 mM 내지 10 mM 농도로 포함된다. 0.0001 mM 미만의 인산염에서는 효과가 미약하였으며, 25 mM 초과의 인산염에서는 바이오필름 제거능이 감소하거나 없었다. 본 발명의 발명자들은 특정 농도의 인산염을 상기 균(들)에 의해 이미 바이오필름이 형성되어 있는 곳에 처리하면 바이오필름이 효과적으로 제거되는 것을 확인하였고, 이를 피부 및 두피, 구강, 그리고 욕실 타일 및 욕조 바닥에 직접 처리하였을 경우 실제로 균이 발생시키는 피지를 없애는 것을 확인하였다. 또한, 본 발명의 조성물은 인산염을 상대적 저농도로 함유하면서 우수한 바이오필름 제거 효과를 가져 상대적으로 안전하게 사용할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 일 태양에 있어, 본 발명에 따른 조성물의 pH는 3 내지 9이다. 본 발명의 바람직한 일 태양에 있어, 본 발명에 따른 조성물의 pH는 5 내지 7이다. pH가 3 미만이거나 pH가 9 초과인 조성물에서는 상기 특정 균(들)에 의해 형성된 바이오필름 개체수를 줄이는 효과가 없었다. 본 발명에 따른 조성물이 액상이 아닌 경우, Skin pH meter pH900PC (Courage-Khazaka, 독일)를 이용하여 pH를 측정하고 제조하며, 조성물 5g을 100ml 비커에 취하고, 증류수로 10배 희석하여 액상으로 만든 후 pH미터 (Beckman 사)를 이용하여 pH를 측정하여 확인할 수 있다.
본 발명에 있어, 본 발명에 따른 인산염은 인산과 금속 이온이 결합된 것을 의미하며, 상기 금속은 예를 들어 나트륨(Na), 칼륨(K) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 태양에 있어, 본 발명에 따른 인산염은 인산암모늄(NH4H2PO4), 인산칼륨(KH2PO4), 인산나트륨(NaH2PO4) 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 인산칼륨, 인산나트륨 또는 이들의 혼합물이다.
본 발명의 일 태양에 있어, 본 발명에 따른 인산염은 인산수소이온(HPO4 2-) 및 인산이수소이온(H2PO4 -)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 형태로 존재한다.
본 발명의 일 태양에 있어, 본 발명에 따른 조성물은 액상, 크림상, 페이스트상, 고상 등의 모든 제형으로 제조된다.
본 발명의 다른 태양에서, 본 발명은 인산염이 상기 특정 균(들)을 제거하는(바람직하게는, 상기 특정 균(들)에 의해 형성된 바이오필름을 제거하는) 화장료 조성물, 의약외품 조성물, 또는 생활용품 조성물을 제공한다.
본 발명의 조성물이 화장료 조성물인 경우 당업계에 공지된 화장품의 형태로 다양하게 제형화될 수 있으며, 그 제형 및 사용목적에 따라 통상적으로 사용 가능한 모든 종류의 첨가제를 임의로 선정하여 적절히 배합할 수 있다. 상기 첨가제로는 예를 들어, 계면활성제, 방부제, 향료, 분산제, 점도조절제, pH 조절제, 용제, 산화방지제, 보습제, 수렴제, 색소, 가용화제, 컨디셔닝 폴리머, 오일, 항생제, 표백제 등을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 첨가제들은 상업적으로 용이하게 구입하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 있어, 본 발명에 따른 화장료 조성물은 계면활성제를 추가로 포함한다. 이러한 계면활성제는 조성물에 포함되는 다른 성분들의 가용화에 도움이 될 수 있다.
본 발명에 있어, 본 발명에 따른 화장료 조성물에 포함될 수 있는 상기 계면활성제로는 음이온 계면활성제로 라우레스황산나트륨 및 아미노산계 계면활성제, 양쪽성 계면활성제로 코카미도프로필베테인, 비이온 계면활성제로 cc 글루코스 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 라우레스황산나트륨, 코카미도프로필베테인, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 보다 상세하게는, 음이온 계면활성제와 양쪽성 계면활성제를 조합하여 코아세르베이션을 만들어 효능 성분의 표면에 대한 전달력을 강화할 수 있다. 즉, 본 발명의 효능 성분들이 코아세르베이션과 함께 쓰이면 효능이 더 증대될 수 있다. 이러한 계면활성제는 조성물 총 중량 대비 1 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 중량% 포함된다.
본 발명에 있어, 본 발명에 따른 화장료 조성물에 포함될 수 있는 상기 방부제로는 안식향나트륨, 페녹시에탄올, 메틸파라벤, 에틸파라벤, 프로필파라벤, 부틸파라벤, 벤질알코올, 소듐벤조에이트 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 방부제로 안식향나트륨이 사용될 수 있다.
본 발명에 있어, 본 발명에 따른 화장료 조성물에 포함될 수 있는 상기 향료로는 멘톨, 카르본, 유칼립투스티트리, 레오도란트, SP-38 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 향료로 SP-38이 사용될 수 있다.
본 발명에 있어, 본 발명에 따른 화장료 조성물에 포함될 수 있는 분산제로는 글리세린, 부틸렌글리콜, 크로듀렛40(croduret 40) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 분산제로 크로듀렛40이 사용될 수 있다.
본 발명에 있어, 본 발명에 따른 화장료 조성물에 포함될 수 있는 컨디셔닝제로는 하이드록시프로필셀룰로오스, 구아검, 셀룰로오스, 알킬 셀룰로오스 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어, 본 발명에 따른 화장료 조성물에 포함될 수 있는 점도조절제로는 염화나트륨(NaCl), 헥실렌글리콜 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 점도조절제로 염화나트륨이 사용될 수 있다.
본 발명에 있어, 본 발명에 따른 화장료 조성물에 포함될 수 있는 pH 조절제로는 구연산, 수산화나트륨, 트리에탄올아민, 아세틱 애시드, EDTA 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 pH 조절제로 아세틱 애시드가 사용될 수 있다.
본 발명에 있어, 본 발명에 따른 화장료 조성물은 앞선 성분들 외에 용제로 물, 정제수, 에탄올 등을 잔량만큼 포함할 수 있으며, 바람직하게는 정제수를 잔량만큼 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 있어, 본 발명에 따른 화장료 조성물은 조성물 총 중량 대비 인산염 0.0001 내지 10 중량%; 폴리머 0.01 내지 5 중량%; 계면활성제 3 내지 15 중량%; EDTA 4Na, 함수구연산 또는 이들의 혼합물 0.01 내지 3 중량%; 방부제, 향료, 분산제, 점도조절제, pH 조절제 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 100 중량%; 및 잔량의 용제를 포함한다.
본 발명의 조성물이 의약외품 조성물인 경우, 인산염 외에 필요에 따라 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 통상적으로 의약외품 조성물에 사용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 담체, 부형제 또는 희석제는 본 발명의 효과를 해하지 않는 한 제한되지 않으며, 예를 들어 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제, 방부제, 향료, 분산제, 점도조절제, pH 조절제, 윤활제, 감미제, 보존제, 가용화제, 에탄올 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 의약외품 조성물에 대하여 상기 화장료 조성물 및 하기 생활용품 조성물의 내용이 준용될 수 있다.
본 발명의 조성물이 생활용품 조성물인 경우, 인산염 외에 필요에 따라 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서, 통상적으로 생활용품 조성물에 사용되는 습윤제, 연마제, pH 조절제, 방부제, 계면활성제, 향료, 분산제, 점도조절제, 결합제, 기포제, 가용화제 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 생활용품 조성물에 대하여 상기 화장료 조성물 및 의약외품 조성물의 내용이 준용될 수 있고, 선택적으로 차아염소산나트륨 같은 염소를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 본 발명은 본 발명에 따른 조성물을 포함하는 제품이며, 상기 균(들)의 제거 (바람직하게는 상기 균(들)에 의해 형성된 바이오필름의 제거)를 위하여 사용할 수 있는 모든 제형 및 종류를 포함하고, 바람직하게는 필름형 또는 패치형(더욱 바람직하게는 투명 패치형) 제품일 수 있다.
본 발명의 다른 태양에서, 본 발명은 본 발명에 따른 조성물을 포함하는 화장품, 의약외품 또는 생활용품인 제품을 제공한다.
본 발명의 조성물은 큐티박테리움 아크니스(Cutibacterium acnes), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 스타필로코커스 에피데르미디스(Staphylococcus epidermidis), 말라세치아(Malassezia), 스트렙토코쿠스(Streptococcus), 프레보텔라(Prevotella), 베일로넬라(Veillonella), 네이세리아(Neisseria), 해모피러스(Haemophilus), 및 바실리우스 섭틸리스(Bacillus subtilis) 중 어느 하나 이상에 대해 우수한 상기 균(들)의 제거, 더욱 바람직하게 상기 균(들)에 의해 형성된 바이오필름의 제거 능력을 가져 화장품, 의약외품 및 생활용품을 포함하는 다양한 제품에 널리 처방이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명에 있어, 상기 화장품은 인체를 청결·미화하여 매력을 더하고 용모를 밝게 변화시키거나 피부의 건강을 유지 또는 증진하기 위하여 인체에 바르고 문지르는 등 이와 유사한 방법으로 사용되는 물품으로서 인체에 대한 작용이 경미한 것을 의미한다. 본 발명에 있어, 상기 화장품은 모발용 제품, 인체 세정용 제품, 기초화장용 제품 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어, 상기 의약외품은 살균제제, 소독제제 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 의약외품의 제제화 방법, 용량, 이용방법, 구성성분 등은 당해 기술분야에 공지된 통상의 기술로부터 적절히 선택될 수 있다.
본 발명에 있어, 상기 생활용품은 주방 세제, 청소용 제제 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 기재된 모든 성분은, 바람직하게는, 한국, 중국, 미국, 유럽, 일본 등의 관련 법규, 규범 (예를 들어, 화장품 안전 기준 등에 관한 규정(한국), 화장품 안전 기술 규범(중국), 위생 규범(중국)) 등에서 규정한 최대 사용치를 초과하지 않는다. 즉, 바람직하게, 본 발명에 따른 조성물은 각국의 관련 법규, 규범에서 허용되는 함량 한도로 본 발명에 따른 성분들을 포함한다.
본 발명은 인산염을 유효성분으로 포함하는 조성물에 관한 것으로, 특정 균(들)(큐티박테리움 아크니스(Cutibacterium acnes), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 스타필로코커스 에피데르미디스(Staphylococcus epidermidis), 말라세치아(Malassezia), 스트렙토코쿠스(Streptococcus), 프레보텔라(Prevotella), 베일로넬라(Veillonella), 네이세리아(Neisseria), 해모피러스(Haemophilus), 및 바실리우스 섭틸리스(Bacillus subtilis)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상)을 제거하는 효과, 특히 상기 특정 균(들)에 의해 이미 형성된 바이오필름을 제거하는 탁월한 효과가 있다. 또한, 본 발명 조성물은 인산염을 상대적으로 저농도인 특정 농도로 함유하여 비교적 안전하게 사용할 수 있다.
도 1은 스타필로코커스 아우레우스의 10배, 200배, 또는 1000배 희석된 원자 현미경(AFM) 이미지이며, 1000배에서 균 한 개가 이루는 바이오필름을 관찰할 수 있다.
도 2는 인산염 농도를 다르게 처리한 스타필로코커스 아우레우스의 원자 현미경 이미지이다. 도 2의 왼쪽 이미지는 인산염 농도 5 mM, 도 2의 오른쪽 이미지는 인산염 농도 20 mM를 처리하였을 때의 이미지이며, 5 mM에서 바이오필름 사이즈가 감소된 것을 관찰할 수 있다. 균 사이즈는 동일하므로 외곽의 EPS가 변화되어 바이오필름 사이즈가 감소된 것으로 볼 수 있다.
도 3은 인산염 농도에 따른 바이오필름으로 개체수를 TOF-SIMS로 측정한 결과를 나타낸 것이다. 인산염 특정 농도에서 바이오필름 개수가 감소한 것을 알 수 있다.
도 2는 인산염 농도를 다르게 처리한 스타필로코커스 아우레우스의 원자 현미경 이미지이다. 도 2의 왼쪽 이미지는 인산염 농도 5 mM, 도 2의 오른쪽 이미지는 인산염 농도 20 mM를 처리하였을 때의 이미지이며, 5 mM에서 바이오필름 사이즈가 감소된 것을 관찰할 수 있다. 균 사이즈는 동일하므로 외곽의 EPS가 변화되어 바이오필름 사이즈가 감소된 것으로 볼 수 있다.
도 3은 인산염 농도에 따른 바이오필름으로 개체수를 TOF-SIMS로 측정한 결과를 나타낸 것이다. 인산염 특정 농도에서 바이오필름 개수가 감소한 것을 알 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실험 1.
in vitro
항균 시험
대표적인 피부균인 큐티박테리움 아크니스(Cutibacterium acnes, C. acnes)와 스타필로코커스 에피데르미디스(Staphylococcus epidermidis, S. epidermidis), 두피균인 말라세치아(Malassezia), 생활 (주거) 환경에서 존재하는 대표적인 균인 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus)균, 대표적인 구강균인 스트렙토코쿠스(Streptococcus)과 식품에서 증식하는 바실리우스(Bacillius)균을 1cm pathway 큐벳에서 흡광도가 1.0이 될 때까지 배양하고 5000g로 5분간 원심분리(centrifugation)하였다. 증류수 1.5 mL를 넣고 볼텍스(voltex) 후 다시 5000g로 5분간 원심분리하였다. 원하는 배수로 희석 후 20 μL를 마이카(mica) 디스크 위에 붓고 드라이기 냉풍을 이용해서 건조하였다. 이것을 원자 현미경(AFM)으로 관찰하여 셀(cell)이 일정량 존재하는지를 확인해가며 다음 실험을 진행하였다.
도 1에서 보는 바와 같이, 표면 바닥에 바이오필름을 포함하는 세포 (균) 또는 단독 세포가 명확하게 존재함을 알 수 있다. 특별히 1000 배로 희석하였을 경우, 기판에 바이오필름을 포함한 균세포가 하나씩 명확하게 있는 것을 볼 수 있었다. 즉, 1000배에서 균 한 개가 이루는 바이오필름을 관찰할 수 있다.
또, C. acnes, S. aureus, S. epidermidis, Malassezia, Streptococcus 및 Bacillius 균을 페트리 디쉬(petri dish)에 키울 때 멤브레인 필터(membrane filter)를 넣고 7일간 배양한 후 PO4 -를 농도별로 다르게 뒤에 첨가하여 30분 간 접촉시킨 후 멤브레인 필터를 자연건조시켰다. 그 후 원자현미경으로 측정함으로써 인산염이 바이오필름에 미치는 영향을 관찰하였다.
원자 현미경 측정 결과 도 2와 같이 관찰된 사이즈가 인산염의 농도를 달리 처리한, 즉 인산염 농도 5 mM과 20 mM에서 다르게 나타남을 알 수 있다. 균 사이즈는 동일하므로, 20 mM보다 5 mM에서 관찰된 사이즈가 작다는 것은 5 mM에서 EPS가 제거되어서 균 1개에 대한 바이오필름이 작아졌거나, 20 mM에서 EPS가 더 성장되어 균 1개에 대한 바이오필름 크기가 더 증가된 것으로 볼 수 있다.
이를 살펴보기 위해 표 1 내지 2의 실험을 실시하였다.
문헌 J. Dermatol. (2019), 234, 287은 S. aureus, C. acnes, 및 S. epidermidis 균의 개체수의 불균형이 피부 여드름 및 질환에 큰 영향을 미치는 것을 균형관계로 보이고 있다. 가령, S. epidermidis는 S. aureus에 효소 작용을 하고, C. acnes에 항균 작용을 주고, C. acnes는 산성 pH로 S. aureus를 견제함으로써 전체적으로 상호 견제를 통해 균 개수 균형을 이뤄준다. 이것들이 하나라도 깨지면 피부 질환이 일어나게 된다. 따라서 본 실험에서는 3개 균을 키워서 이들의 개체수를 가지고 인산염 효능을 살펴보았다. 아울러 두피에 큰 영향을 주는 것으로 알려진 Malassezia와 구강 냄새를 유발하는 Streptococcus, 및 식품에 증식하는 Bacillius균도 함께 관찰 및 측정하였다.
표 1은 AFM으로 측정한 바이오필름 크기(단위: μm)를 나타낸 것이다. 세포 크기는 1μm로 그대로인데 AFM으로 측정한 바이오필름 크기가 작다는 것은 바이오필름을 구성하는 외곽 성분인 EPS가 감소한 것으로, 즉 바이오필름이 제거 또는 파괴되었음을 말한다. 거꾸로 크기가 큰 것은 EPS가 증가한 것으로, 바이오필름이 커져 있다는 것을 말한다.
| 인산염 첨가 농도 (mM) | S. aureus | C. acnes | S. epidermidis | Malassezia | Streptococcus | Bacillius |
| 0 | 2.2 | 2.4 | 2.8 | 3.2 | 2.8 | 2.7 |
| 0.1 | 1.5 | 1.4 | 1.5 | 1.8 | 1.4 | 1.5 |
| 1 | 1.2 | 1.1 | 1.2 | 1.2 | 0.9 | 0.8 |
| 5 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.8 | 0.7 | 0.8 |
| 10 | 1.8 | 1.9 | 1.8 | 1.2 | 1.4 | 1.5 |
| 20 | 2.2 | 2.1 | 2.2 | 2.3 | 2.1 | 2.6 |
| 50 | 2.3 | 2.4 | 2.8 | 3.4 | 2.9 | 2.7 |
다음으로 AFM의 힘 거리 모드(force distance mode)를 통해서 경도를 측정(단위: N/m)하였다. 상기 힘 거리 모드는 AFM 팁이 수직으로 표면에 입사할 때 걸리는 힘을 측정하는 나노인덴터모드로서 이것을 통해서 표면의 경도를 알 수가 있다.
| 인산염 첨가 농도 (mM) | S. aureus | C. acnes | S. epidermidis | Malassezia | Streptococcus | Bacillius |
| 0 | 19 | 17 | 17 | 17 | 18 | 18 |
| 0.1 | 22 | 22 | 23 | 23 | 23 | 24 |
| 1 | 27 | 27 | 25 | 24 | 26 | 25 |
| 5 | 27 | 26 | 25 | 25 | 26 | 25 |
| 10 | 24 | 23 | 23 | 24 | 21 | 22 |
| 20 | 14 | 16 | 17 | 17 | 16 | 17 |
| 50 | 17 | 16 | 16 | 15 | 16 | 17 |
표 2에서 보는 바와 같이 1mM 내지 5mM에서 가장 경도가 강하게 됨을 알 수 있었다. AFM 팁으로 균의 강도를 측정할 때, 바이오필름을 이루는 균 외곽의 EPS가 없어져, 강도 측정 결과값이 커진 것임을 알 수 있었다. 따라서 표 1 내지 2를 통해 특정 농도 부분의 인산염이 바이오필름과 접촉할 때 EPS를 제거하고 있음을 알 수가 있다.
도 3은 인산염 농도에 따른 바이오필름의 개체수를 추정하기 위해 TOF-SIMS (Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)로 바이오필름으로부터의 전자수를 측정한 결과를 나타낸 것이다. Secondary electron의 개수는 바이오필름의 전자수를 뜻하며 특정 질량수가 아닌 전체 전하개수를 전부 다 포집하였다. 그 결과, 5 mM에서 극명하게 바이오필름의 전자수가 감소하였으므로, 바이오필름 개체수가 감소함을 알 수 있었다.
바이오필름의 개체수와 비례하는 바이오필름으로부터의 전자수를 측정한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| 인산염 첨가 농도 (mM) | S. aureus | C. acnes | S. epidermidis | Malassezia | Streptococcus | Bacillius |
| 0 | 5.8 | 7.3 | 6.3 | 5.9 | 6.3 | 6.5 |
| 0.1 | 2.3 | 3.4 | 3.8 | 4.3 | 2.1 | 2.5 |
| 1 | 1.8 | 1.4 | 1.7 | 0.5 | 1.5 | 1.1 |
| 5 | 0.3 | 0.9 | 1.6 | 0.6 | 0.5 | 0.4 |
| 10 | 5.8 | 4.5 | 1.2 | 4.3 | 3.2 | 3.2 |
| 20 | 5.9 | 7.5 | 5.8 | 6.9 | 6.6 | 6.5 |
| 50 | 6.2 | 8.4 | 7.3 | 7.1 | 6.7 | 7.2 |
전자개수 (단위: Counts (×107))
그 결과, 낮은 농도의 인산염으로 처리 시 균 개체 수가 적어짐을 알 수 있었으며, 특히, 5 mM 농도를 기준으로 그 효과가 높음을 확인할 수 있었다. 따라서 상기 평가 결과에 따를 때 인산염은 0.0001 내지 25 mM 농도가 바람직하고, 0.0001 내지 10 mM 농도가 보다 바람직하며, 0.1 내지 10 mM 농도가 더욱 바람직하며, 1 내지 10 mM 농도가 더욱 더 바람직함을 알 수 있었다.
한편 다양성자산(polyprotic acids)에 의한 인산염들을 선택하기 위해서 인산염의 pH를 다르게 하여 5 mM을 S. aureus에 처리하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
| pH | S. aureus |
| 3 (H3PO4 H2PO4 -) | 5.8 |
| 5 (H2PO4 -) | 2.3 |
| 7 (H2PO4 - HPO4 2-) | 0.3 |
| 9 (HPO4 2-) | 5.8 |
| 11 (HPO4 2- PO4 3-) | 5.8 |
(단위: Counts (×107))
그 결과, pH 5 내지 7에서 가장 높은 효능이 발생하는 것을 알 수 있었고, pH 9를 초과하면 바이오필름 개체수를 줄이는 효과가 없었다.
실험 2.
in vivo
항균 시험
실험 1 단락을 바탕으로 실제 인체에 시험을 해보았다. 하기 표 5에 나타난 처방에 따라 통상적인 방법으로 조성물(보다 상세하게는 샴푸)을 제조하였다.
구체적으로, 폴리머 첨가 후 계면활성제를 순차적으로 투입하여 용해시킨 후, EDTA·4Na와 함수구연산을 첨가하여 pH를 중화시켰다. 기타 성분은 방부제, 향료, 분산제, 점도조절제 및 pH 조절제를 첨가하였다. 통상적으로 샴푸에 첨가되는 오일은 두피에 다른 기름의 영향을 없애고 가급적 온전히 두피에서 생성되는 기름양만 측정하기 위해 배제하였다. 인산염은 일인산염(monophosphate)과 이인산염(diphosphate)을 1M씩 만든 후 pH 7.3인 1M 인산염(phosphate)을 제조한 후 후첨하였다. 인산염의 경우 인산나트륨과 인산칼륨 모두를 실험에 사용해보았다.
| 배합성분 | 중량 % | |
| 인산염 (인산칼륨 또는 인산나트륨) | x | |
| 폴리머 | 0.5 | |
| 라우레스황산나트륨(Sodium Laureth Sulfate, SLES) | 8 | |
| 코카미도프로필베테인(Cocamido propyl betaine) | 4.5 | |
| EDTA 4Na, 함수구연산 | 0.1 | |
| 기타 성분 | 안식향나트륨 | 0.05 |
| SP-38 (향) | 0.1 | |
| Croduret40 | 0.4 | |
| NaCl | 0.5 | |
| 아세틱 애시드 | 0.4 | |
| 정제수 | 잔량 (to 100) | |
문헌 J. Invest. Dermatol. (2009), 129, 2093은 햄스터 피부에 C. acnes균을 처리하니 피지 분비량이 증가됨을 보이고 있다. 따라서 두피 기름기 또한 C. acnes균에서 유래한다고 볼 수 있다. 실제로 사람 피부에 가장 많은 균은 C. acnes균으로 보고되고 있다.
지금까지 만든 기술을 두피에 적용하면, 피부 균들의 바이오 필름을 제거함으로써 피지 분비가 감소되는지 확인하였다. 두피 전용 유분측정기 Meibometer (MB560, CK, 독일)로 두피 유분을 측정한 결과를 표 6에 나타내었다.
| 비교예1 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예2 | 비교예3 | |
| 인산염 농도 처리 횟수 |
0 | 5 mM | 10 mM | 20 mM | 30 mM | 50 mM |
| 0 | 855 | 860 | 850 | 850 | 855 | 850 |
| 2 | 890 | 735 | 632 | 854 | 844 | 845 |
| 5 | 874 | 521 | 438 | 636 | 875 | 854 |
| 10 | 833 | 436 | 215 | 642 | 843 | 855 |
| 15 | 875 | 364 | 194 | 785 | 835 | 836 |
| 40 | 873 | 213 | 64 | 774 | 864 | 853 |
두피가 가려운 소비자 50명을 대상으로 두피 유분 측정기로 두피 유분을 측정한 결과인 표 6의 비교예1과 비교해서 인산염 농도 20 mM 이하에서 Sebumeter로 측정한 피지양이 감소하는 것을 알 수 있었다. 특별히 10 mM에서는 사용 횟수가 늘어날수록 피지양이 제일 많이 감소함을 알 수 있었다. 반면 비교예들은 사용횟수가 늘어나도 대체로 피지양이 증가하였다.
상기 표 5에서 제조한 샴푸 세정제로 목 뒷부분을 세정한 결과를 표 7에 나타내었다.
| 비교예4 | 실시예4 | 실시예5 | 실시예6 | 비교예5 | 비교예6 | |
| 인산염 농도 처리 횟수 |
0 | 5 mM | 10 mM | 20 mM | 30 mM | 50 mM |
| 0 | 943 | 954 | 962 | 944 | 955 | 956 |
| 2 | 953 | 864 | 744 | 784 | 953 | 964 |
| 5 | 963 | 735 | 631 | 743 | 944 | 955 |
| 10 | 934 | 532 | 544 | 692 | 955 | 942 |
| 15 | 953 | 436 | 503 | 671 | 962 | 976 |
| 40 | 952 | 314 | 461 | 685 | 953 | 953 |
상기 표 7에 나타난 바와 같이, 피부의 피지양은 두피의 피지양보다 조금 더 높은 것으로 나타났고, 인산염 5 mM이 함유된 경우(실시예 4)에서 처리 횟수가 증가할수록 피부에서 피지 감소량이 특히 컸다.
실험 3. 임상 시험
표 6 내지 7에서 두피와 피부의 피지양이 감소한 것은 인산염이 임상에서도 두피 또는 피부 상재균을 제거하는데 효과가 있음을 보여주는 것이다. 이러한 효과를 얼마나 체감할 수 있는지 실제 임상 실험을 통한 관능평가를 통해 살펴보았다. 민감성 두피를 가진 사람 21명을 모집하고, 그 관능평가 결과를 하기 표 8(단위: 점)에 나타내었다. 1점에 가까울수록 체감된 효능에 대해 부정적이며, 5점에 가까울수록 긍정적인 결과를 나타낸다.
| 사용 | 가려움 | 비듬 | 여드름 |
| 인산염 첨가 | 4.7 | 4.2 | 4.8 |
| 인산염 무첨가 | 1.5 | 2.3 | 1.2 |
상기 표 8에 나타난 바와 같이, 민감성 두피를 가진 사람 21명을 모집하여 상기 표 5에서 제조한 샴푸로 1주간 사용을 하고 얻은 체감을 기록한 결과, 인산염을 첨가하지 않은 샴푸와 비교할 때 인산염을 첨가한 샴푸가 탁월한 만족감을 주는 것으로 조사되었다.
인산염의 구강균 제거 효과가 실제로 어떻게 체감되는지 관능평가를 통해 알아보았다. 물에 인산염을 5 mM 용해시킨 것과 에탄올이 함유된 일반 구강 세정제를 각각 10명의 피시험자에게 10 ml 주고, 식사 후 양치하지 않고 입에 5초간 머금고 뱉게한 후 1분 후에 평가하였다. 그 결과를 하기 표 9(단위: 점)에 나타내었다. 1점에 가까울수록 냄새 또는 건조함이 있음을 의미하며, 5점에 가까울수록 냄새 또는 건조함이 없음을 의미한다.
| 사용 | 냄새 | 건조함 |
| 물에 인산염 첨가 | 4.5 | 4.4 |
| 에탄올 함유 구강 세정제 | 3.5 | 1.2 |
- 구강 세정제 사용할 경우 (1: 있음 5: 없음)
상기 표 9에 나타난 바와 같이, 인산염을 첨가한 것이 에탄올 함유 구강 세정제보다 입냄새 제거에 효과가 더 있었고, 무엇보다도 종래 에탄올 함유 구강 세정제가 일으키던, 구강 내부를 건조하게 만드는 문제를 해결해줌을 알 수 있었다.
인산염을 함유한 용매를 이미 바이오필름이 덮여 분홍색으로 변해있는 욕조에 처리하였다. 욕조는 세정을 오랫동안 하지 않은 타일 위에 실험 환경을 조성하여 두 개의 군으로 나누었다. 대조군으로 일반 시중 염소계 표백제를 함께 처리하였다. 그 결과를 하기 표 10(단위: 점)에 나타내었다. 1점에 가까울수록 색상, 미끈거림, 또는 처리물 냄새가 강함을 의미하며, 5점에 가까울수록 색상, 미끈거림, 또는 처리물 냄새가 약함을 의미한다.
| 사용 | 색상 | 미끈거림 | 처리물 냄새 |
| 물에 인산염 첨가 | 4.2 | 4.4 | 5.0 |
| 염소계 표백제 | 5.0 | 4.5 | 1.0 |
- 물때가 생성된 욕조에 사용할 경우 (1: 강함 5: 약함)
상기 표 10에 나타난 바와 같이, 하루가 경과하였을 경우 인산염을 처리한 것도 바이오필름 제거에 있어 염소계 표백제와 견줄만한 높은 효능을 나타냄을 알 수가 있으며, 이는 특히 S. aureues를 제거하는데서 나타난 것이다. 물에 인산염을 첨가한 것과 염소계 표백제를 사용한 경우를 대비할 때, 물에 인산염을 첨가한 것은 염소계 표백제가 가지는 독한 냄새가 없어서 처리물 자체가 일으키는 독성 냄새가 없으면서도 염소계 표백제와 견줄만한 높은 바이오필름 제거 효과를 갖는다는 장점이 부각된다.
Claims (5)
- 0.1 mM 내지 10 mM 농도의 인산염을 유효성분으로 포함하는,
큐티박테리움 아크니스(Cutibacterium acnes), 스타필로코커스 에피데르미디스(Staphylococcus epidermidis) 및 말라세치아(Malassezia)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 균 제거용 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 조성물은 상기 균에 의해 형성된 바이오필름(Biofilm) 제거 효과를 갖는, 조성물.
- 삭제
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조성물의 pH는 3 내지 9인, 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조성물 내에 포함되는 인산염은 인산암모늄(NH4H2PO4), 인산칼륨(KH2PO4), 인산나트륨(NaH2PO4) 또는 이들의 혼합물인, 조성물.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
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| GRNT | Written decision to grant |