보다 더 나은 효능을 위한 전달 방법, 경피 흡수 시스템(TDDS)

더 효과가 좋은 화장품을 위해서는 피부에 좋은 성분이 손실 없이 고스란히 피부 안까지 얼마나 잘 전달할 수 있느냐에 대한 연구가 필요합니다.

 

이와 연관된 연구로 경피 약물 전달 체계(TDDS)이라는 분야가 있습니다.

Transdermal Drug Delivery System의 약자로, 말 그대로 피부 경피를 통한 약물 전달 시스템을 의미하는데요.
주로 의약 업계에서 많이 사용되는 단어이지만, Cosmeceutical이 떠오르면서 화장품 업계에서도 주목받는 단어입니다. 

Cosmeceutical : 화장품 cosmetic + 의약품 pharmaceutical을 합친 말, 기능성 화장품에 의약품의 전문성을 갖춘 화장품

 

 

 

화장품이 단순히 보습과 같은 기본적인 기능만이 아니라, 이에 더해 의약품에 근접한 효능과 기술을 점점 더 더해 나간다면 분명 더 멋지고 신뢰성 있는 제품이 만들어질 것이라 생각합니다. 물론, 그 이전에 화장품과 의약품의 경계에 대해서 업계의 충분한 고민과 체계가 갖추어져야겠지만요. 

 

이번 글에서는 피부의 구조와 경피 약물 전달 체계에 대해 알아보고, 그 종류와 관련 제형에 대해서 정리해 보았습니다. 

< 피부의 구조와 경피흡수 >

피부는 크게 표피, 진피, 피하지방 3층 구조로 구성되어 있으며, 표피의 각질층은 인체를 보호하는 피부장벽 역할을 합니다. 피부 표피의 각질층은 여러 층의 각화세포로 이루어져 있으며, 소수성의 불용성 섬유상 단백질인 케라틴이 각질 세포를 채우고 있습니다. 각질 세포 사이사이는 세라마이드, 자유 지방산, 콜레스테롤 등으로 구성된 세포 간 지질이 채우고 있습니다. (라멜라구조)

각질층은 일반적인 생체막(인지질, 스핑고미엘린, 콜레스테롤 함유)과는 다르게 수분과 친수성 물질의 투과를 억제하여 훌륭한 장벽기능을 하지만, 반대로 화장품의 유효성분이 쉽게 흡수되지 못합니다.

< 경피흡수의 원리와 경로 >

경피흡수 원리

각질층으로 성분의 확산 (diffusion), 분배(division)가 이루어져 침투가 일어나고, 표피를 통해 진피로 확산하며, 진피에서 모세혈관으로 흡수된 후 전신(systemic circulation)으로 전달됩니다. 표피와 진피에서는 성분의 이동이 각질층에 비해 훨씬 빨리 일어나며 모세혈관으로 전달도 용이합니다. 그러므로 각질층은 경피 투과에 있어서 가장 큰 장벽이라 할 수 있습니다.

경피 약물 전달 시스템(TDDS, Transdermal Drug Delivery System)

경피흡수 제재라고도 하며, 국소 작용을 목적으로 하는 것은 국소 약물 전달 제형(topical drug delivery dosage form)이라고 합니다.

 

각질층에서의 흡수 경로 

Trans cellular (각질 세포 직접 통과), Intercellular (각질 세포 사이 비극성 지질층 통과) 2가지 경로가 있으며, 각질 형성 세포는 거의 결정구조인 Keratin으로 구성되어 있어 세포 내 확산이 어렵기 때문에 Intercellular 경로가 주된 흡수 경로입니다. Intercellular 지질에 대한 유효성분의 분배 계수(partition coefficient)에 의해 유효성분의 흡수가 결정됩니다.

 

경피 흡수 촉진에 영향을 주는 일반 요인

분자량 500nm 이하면서 O/W 제형, 분배 계수(친수성/친유성 : K)는 1 이상 3 이하 정도, Therapeutic window(독성을 나타내는 농도와 최소효과를 나타내는 농도의 범위)가 넓은 소재의 선택이 필요합니다.

 

 

 

 

< 다양한 경피 흡수 방법 및 제형 >

1) 물리적인 접근법이 적용된 제형 

명칭	설명
Iontophoresis	피부에 전위차를 주어 피부의 전기적 환경에 변화시켜 이온성 약물의 투과를 증가시키는 방법으로 전류의 세기를 증가시키면 활성물질의 경피 흡수는 증가하나 홍반, 가려움, 화상 등의 부작용이 증가하기 때문에 적절한 전류를 찾아야 합니다.
Electroporation	고전압을 이용한 약물 침투법입니다.
Sonophoresis	초음파를 이용하여 약물이 생체막을 통과하여 피부에 침투하게 만들어 줍니다.
Tape stripping	테이프를 이용하여 각질층 제거하는 방법입니다.
MTS, AMTS	20만개 이상의 미세바늘이 규칙적으로 배열된 기구를 사용하여 피부에 마이크로 홀을 만들어 유용한 물질들이 효과적으로 흡수될 수 있도록 합니다. 2005년 이후 가장 관심받는 물리적 경피 흡수 방법입니다.

 

2) 경피 흡수에 대한 그 밖의 접근법 

명칭	설명
pH 감응형 P (MMA-co-PEGMA) 고분자 수화젤	pH 감응성을 가지는 고분자 수화 젤을 만들어 외부 환경에 불안정한 활성 물질을 제형 내에서 보존하고, 피부 도포 시 빠르게 피부에 흡수될 수 있는 제형입니다.
고분자 마이셀	친수성과 소수성 고분자가 블록 공중합체의 형태로 결합하여 있는 경우에 형성됩니다. 소수성 활성 성분을 수용 액상에 분산시키는 데 유용합니다. 고분자층의 분해 속도 및 생체 자극 반응 정도에 따라 활성 성분의 방출 속도를 다양하게 제어할 수 있습니다. Core (중심부)는 소수성 약물이나 활성 성분의 담체 역할을 하고, Shell은 친수성 부분으로 외부 환경으로부터 활성 성분 보호하는 역할을 합니다.
나노 에멀젼	일반적으로 입자가 100-500nm 크기를 갖는 에멀전의 한 종류로 일반 에멀젼과 달리 입자들 사이 응집 또는 합일 협상이 없어 저점도 조건에서도 안정합니다. 입자 크기로 인해 투명 또는 반투명으로 보이며 일반 에멀젼에 비해 활성 성분의 높은 경피흡수를 보여줍니다.
탄성 liposome / ethosome	기존 liposome의 피부 흡수율을 높이기 위하여 피부 침투 시 입자 형태가 피부 각질층을 잘 투과할 수 있도록 탄력적으로 변형이 쉽도록 만들어진 소포체 들입니다. ethosome의 경우 피부 투과 증진제로 알려진 에탄올을 인지질에 용해해 만듦. 에탄올은 지질의 극성 머리 부분과 작용하여 계면장력을 감소시킴으로써, 각질층 안에 존재하는 지질 막의 계면장력을 감소시키며, Vesicle 자체의 막을 유연하게 만듭니다. 이로써 피부장벽은 느슨해지며, ethosome의 막은 유연하고 변형이 쉽게 이루어집니다.