KR102697021B1

KR102697021B1 - 순한 계면활성제 제제 및 그 방법

Info

Publication number: KR102697021B1
Application number: KR1020207022448A
Authority: KR
Inventors: 잘릴 벤사키; 티에리 오즈; 요르요스 엔. 스타마타스
Original assignee: 존슨 앤드 존슨 컨수머 인코포레이티드
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2024-08-22
Anticipated expiration: 2038-12-14
Also published as: CN111566754B; WO2019135128A1; ZA202004824B; RU2020125674A3; EP3735701A1; RU2020125673A; RU2020125674A; AU2018399217B2; AU2018399218A1; MX2020007064A; JP7314148B2; RU2020125673A3; JP7317838B2; US20190212324A1; AU2018399218B2; CN111602207A; US11744905B2; BR112020013593A8; JP2021509954A; BR112020013544A2

Abstract

영아(infant) 및 소아(young children)에 적합한 계면활성제 시스템을 선택하는 방법이 개시된다.

Description

순한 계면활성제 제제 및 그 방법

본 발명은, 특히 영아(infant) 또는 소아(young children)를 위한 순한(mild) 계면활성제 시스템을 개발하면서 성인 피부 시험의 분석을 통해 피부 자극 수준을 평가하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 소아 또는 영아에 대한 시험의 필요성을 없애면서 객관적인 데이터로 계면활성제 시스템의 자극 수준을 평가할 수 있게 한다.

피부 클렌저는 계면활성제를 함유하며, 이는 외부 공격자(external aggressor)의 침투에 대한 피부 장벽의 완전성(integrity)을 손상시켜 피부 자극을 초래할 수 있다. 피부에 대한 클렌저 순함(mildness)의 평가는 전형적으로 과장된 패치 시험 또는 과장된 세척 시험 프로토콜에 따라 경피 수분 손실(trans epidermal water loss, TEWL)의 변화의 임상 평가 및 측정에 의해 행해진다. 이들 방법은 부분적으로 주관적이며 종종 결과가 가변적이다.

피부 케어 제품의 순함(특히 잠재적으로 자극적인 계면활성제 시스템을 함유하는 클렌징 제품의 경우)은 전형적으로 정상 사용 시험, 과장된(반복된) 사용 시험 또는 패치 시험을 사용하여 성인의 생체 내에서 평가된다. 아기(baby)용 제품의 경우에도, 평가는 먼저 성인에서 행해지며, 일단 통과되면, 때때로 영아에서의 정상 사용 시험이 뒤따른다. 순함은 자극(전형적으로, 피부 홍반(skin erythema)(발적))이 없는 것으로서 평가된다. 피부 장벽에 대한 효과는 전형적으로 경피 수분 손실(TEWL)의 측정에 의해 기기로 평가된다. 피부 장벽에 대한 제품의 효과는 또한 프란츠 셀(Franz cell)을 사용하고 피부 임피던스(impedance)를 측정하여 생체 외에서 연구될 수 있다.

그러나, 이전의 방법들은 다수의 결함 및 문제를 겪는다. 예를 들어, 정상 사용 시험은 전형적으로 다양한 수준의 순함을 구별하기 위해 큰 패널 크기를 필요로 하는데, 이는 고가이며 시간 소모적일 수 있다. 패치 시험에서, 계면활성제는 정상 사용 조건과 대비하여 폐쇄 사용 조건 하에서 상이하게 반응할 수 있다. 팔 침지(arm immersion) 시험의 결과는 기후-의존적일 수 있다. 플렉스 워시(flex wash) 시험에서는, 시험된 피부 부위가 신체의 다른 영역을 대표하지 않을 수 있다.

또한, 상기 항목들의 각각은 주관적으로 평가되며(임상 관찰), 이는 가변성을 도입할 수 있다. 마지막으로, 이들 시험의 대부분은 영아 피부에 대한 적절한 상관관계 없이 성인 피부에 적합하도록 맞춰져 있거나, 또는 이들 연구는 영아/소아에 대해 수행되며, 영아에 대한 임상 연구는 윤리적인 및 기술적 문제를 제기한다. 언급된 바와 같이, 성인에서 획득된 데이터를 영아 피부의 경우로 직접 이전하는 것의 유효성이 의심되어 왔다. 예를 들어, 프란츠 셀에서는 영아 피부가 전형적으로 사용되지 않으며, 영아 피부로의 이들 데이터의 이전은 의심스럽다. 이들 방법은 항상 불확실성을 반영하는 안전 계수의 여유(전형적으로, 10배)를 수반하여 사용된다.

성인 대상의 피부 내로 침투하는 마커(marker)(예를 들어, 카페인)의 농도 프로파일을 객관적으로 평가함으로써 영아 및/또는 소아 피부 장벽에 대한 계면활성제 시스템의 영향을 평가할 수 있는 방법을 개발하는 것이 유용할 것이다. 본 발명은, 영아/소아 피부에 대한 영향을 평가하는 계산 모델을 사용하여, 성인 피부에 대한 바이오마커(biomarker) 시험의 사용을 통해 영향을 평가하고, 이들 시험 및 분석의 결과로서 계면활성제 시스템을 개발하고자 한다.

보습제는 피부 또는 모발의 외층을 더 부드럽게 만들도록 특별히 설계된 화학제의 혼합물이다. 보습 특성을 갖는 개인 케어 조성물이 공지되어 있다. 소비자는 그러한 조성물이 다양한 요건을 만족시키길 기대한다. 의도된 응용을 결정하는 피부/모발 케어 효과와는 별도로, 피부학적 적합성, 외관, 감각적 느낌(sensory impression), 저장 안정성 및 사용 용이성과 같은 다양한 파라미터에 가치가 부여된다. 다수의 보습제에 의해 제공되는 다른 이점은 외부 환경 및 제제에 대한 노출로부터 피부를 보호하는 것이다.

본 발명은 영아 피부에 대한 피부 케어 제품의 순함 및 구체적으로는 영아의 피부 장벽에 대한 물질 및/또는 제형의 국소 도포의 효과를 평가하는 방법, 및 이러한 평가에 기초하여 계면활성제 시스템을 제조 및/또는 사용하는 방법에 관한 것이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "영아 피부"는 신생아 인간 아이의 피부를 지칭하지만, 또한 최대 12개월령인 아이의 피부를 지칭하고 포함한다. 용어 "소아" 또는 "소아들"은 영아를 지칭하지만, 12 내지 36개월령인 아이를 또한 포함한다.

본 발명의 목적은 안전하게 성인 피부에 대해 제품을 평가함으로써, 영아 및/또는 소아의 피부에 대한 제품 안전성, 순함 등을 평가할 수 있도록 하는 것이다. 이 방법은 성인 피부 상에 물질을 도포하는 단계, 처리된 성인 피부 상의 마커의 침투 데이터를 수집하는 단계, 정보를 성인 피부의 계산 모델로 이전하는 단계, 이 모델로부터 침투 파라미터를 추출하는 단계, 파라미터를 영아 피부의 계산 모델로 이전하여 영아 피부 모델에서 마커의 침투를 시각화하는 단계, 및 영아 피부에 대한 국소 제품의 효과에 대한 결론을 도출하는 단계를 포함한다. 궁극적으로, 이 방법은 이어서 이러한 평가의 결과로서 계면활성제 시스템을 제조하는 단계, 및/또는 이러한 평가 및 시스템의 궁극적인 제조에 기초하여 계면활성제 시스템을 사용하는 단계를 포함한다.

래보러토리즈 익스팬사이언스(Laboratoires Expanscience)의 미국 특허 출원 공개 제20150285787호는, a) 피부 세포의 적어도 하나의 샘플(A)에서 후보 생물학적 마커의 발현 수준을 측정하는 단계로서, 상기 샘플은 16세 미만의 공여자로부터 얻어지는, 상기 단계, b) 피부 세포의 적어도 하나의 대조군 샘플(B)에서 상기 후보 생물학적 마커의 발현 수준을 측정하는 단계, c) 단계 a)의 발현 수준과 단계 b)의 발현 수준 사이의 비를 계산하는 단계, 및 d) 후보 마커가 아이의 피부의 생물학적 마커인지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 아이의 피부의 적어도 하나의 생물학적 마커를 확인하는 방법을 개시한다.

래보러토리즈 익스팬사이언스의 국제특허 공개 WO2015150426호 및 WO2017103195호는 a) 활성제 또는 제형을 재구성된 피부 모델과 접촉시키는 단계로서, 상기 모델은 아이로부터의 피부 샘플로부터 얻어지는, 상기 단계; b) 단계 a) 후의 재구성된 피부 모델을 소변과 접촉시키는 단계; 및 c) 단계 b) 후의 피부 모델에서 일련의 명시된 생물학적 마커 중 적어도 하나의 발현 수준을 측정하는 단계를 포함하는, 생체 내에서 제형을 평가하는 방법을 개시한다.

프록터 앤드 갬블(Procter & Gamble)의 미국 특허 출원 공개 제20180185255호는 a) 클렌저의 도포 전에 피부 영역 상에서 하나 이상의 세라마이드의 수준을 측정하는 단계; b) 상기 피부 영역에 7일 이상 동안 클렌저를 도포하는 단계; c) 상기 피부 영역에 7일 이상의 제품 도포 후에 하나 이상의 세라마이드의 수준을 측정하는 단계를 포함하는, 순함에 대해 클렌저를 스크리닝하는 방법을 개시하며; 클렌저는 하나 이상의 세라마이드의 수준이 무처리 대조군에 비해 10% 이상인 경우 순하다.

프록터 앤드 갬블의 미국 특허 제10,036,741호는 피부 항상성에 대한 퍼투르바겐(perturbagen)의 영향을 평가하고 퍼투르바겐을 포함하는 피부 케어 조성물을 제형화하는 방법을 개시하는데, 이 방법은 컴퓨터 프로세서가 건강하지 않은 피부 유전자 발현 시그니처를 갖는 퍼투르바겐과 관련된 저장된 피부 인스턴스(instance)의 데이터 아키텍처(architecture)를 질의하게 하는 단계를 포함하며, 질의는 건강하지 않은 피부 유전자 발현 시그니처를 각각의 저장된 피부 인스턴스와 비교하고 각각의 인스턴스에 연결성 점수를 할당하는 것을 포함한다.

프록터 앤드 갬블의 유럽 특허 EP 1248830A1호는 계면활성제 순함을 평가하기 위한 팔뚝 제어 도포 시험의 사용을 개시한다.

문헌[Saadatmand et al., Skin hydration analysis by experiment and computer simulations and its implications for diapered skin, Skin Res. Technol., 2017: 1-14]은 시간-의존적 상대 습도, 공기 온도, 피부 온도 및 풍속과 같은 노출 시나리오(scenario)의 함수로서 증발 수분 손실 및 각질층 두께를 시뮬레이션하는 각질층 가역 수화 모델을 개시한다.

문헌[Maxwell et al., Application of a systems biology approach for skin allergy risk assessment, Proc. 6^th World Congress on Alternatives & Animal Use in Life Sciences, pp. 381-388 (2007)]은 전체 생물학적 과정에 대한 각각의 경로의 기여를 특성화하고 정량화하기 위한 피부 감작 유도의 인 실리코(in silico) 모델을 개시한다.

문헌[Strube et al., The flex wash test: a method for evaluating the mildness of personal washing products, J. Soc. Cosmet. Chem., 40:297-306 (1989)]은 플렉스 아암(flex arm)의 1일 3회 60초 세척을 사용하여 세척 제품의 잠재적인 자극을 평가하는 것을 개시한다.

문헌[Keswick et al., Comparison of exaggerated and normal use techniques for accessing the mildness of personal cleansers, J. Soc. Cosmet. Chem., 43:187-193 (1992)]은 팔뚝 시험 및 플렉스 워시 시험을 가정 사용과 비교하여 시험이 애드리브 사용에 얼마나 근접한지를 결정하는 것을 개시한다.

문헌[Frosch et al., Journal of the American Academy of Dermatology, Volume 1, Issue 1, 35 - 41 (1979)]은 스케일링 및 발적의 판독에 의해 8% 용액에 대한 평일 5일의 노출을 수반하는 비누의 자극을 평가하기 위한 챔버 시험을 개시한다.

다수의 생체 내 시험이 영아 피부에 대한 실험적 사용에 허용가능하지 않다. 인용된 참고 문헌은 성인 피부의 평가 및 성분이 영아 피부에 어떻게 영향을 미칠 것인지를 상관시키기 위한 계산 모델의 사용을 개시하거나 제안하지 않는다. 따라서, 본 발명은 영아 피부에 대해 생체 내 시험을 수행할 필요성을 없앤다.

달리 정의되지 않으면, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 용어 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 숙련자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 본 명세서에서 언급된 모든 간행물, 특허 출원, 특허, 및 기타 참고 문헌은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 모든 백분율은 달리 명시되지 않으면 중량 기준이다. 또한, 본 명세서에 기술된 모든 범위는 두 종점(endpoint) 사이의 값들의 임의의 조합 (종점 포함)을 포함함을 의미한다.

본 발명에서, 본 방법은 외부 침투에의 피부 장벽에 대한 효과에 따라 상이한 클렌저 제형들을 구별하는 데 사용될 수 있다. 본 발명은 외부 공격자의 침투에의 피부 장벽에 대한 국소 클렌저의 효과를 객관적으로 평가하는 제형 분석 방법을 기술하며 클렌저 순함을 평가하는 데 사용될 수 있다. 이러한 분석의 결과를 취하여, 영아의 및/또는 어린이의 피부에 순한 것으로 간주되는 적합한 제형을 제공하거나 제조할 수 있다.

본 발명은 대상의 피부, 바람직하게는 어린 영아의 피부에 대한 국소 물질의 순함을 평가하기 위한 예측 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 영아의 피부를 통한 화합물(마커)의 침투를 평가하는 예측 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 영아 피부를 통한 화합물(마커)의 침투에 대한 국소 도포된 물질의 영향을 평가하기 위한 예측 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 국소 물질(들)의 장벽 향상 효과를 측정 및/또는 예측하는 방법을 제공할 수 있다.

일 태양에서, 본 발명은 다수의 공정 단계를 포함할 수 있다. 이는 상 1(생체 내) 및 상 2(인 실리코)와, 선택적인 상 3(지적 과정(intellectual process))을 포함할 수 있으며, 마지막으로 이 공정은 전술된 시험을 통과하도록 분석된 적합한 계면활성제 시스템을 제조하는 것으로 끝나거나, 또는 이 공정은 계면활성제 시스템을 영아 및/또는 소아의 피부 상에 도포하는 것으로 끝난다.

상 I, 생체 내

A. 직접 도포, 또는 패치 또는 다른 전달 시스템 상의 도포를 통해, 성인 피부 상에 국소 물질을 도포하는 단계.

B. 성인 피부 상에 마커를 국소적으로 도포하고 물질 처리된 성인 피부 상에서 상기 마커의 침투 데이터를 수집하는 단계. 이 단계는 마커를 도포하고, 이어서 예를 들어 공초점 라만 마이크로-분광법(CRM)을 사용하여 피부를 통한 그의 농도 프로파일을 따르는 것을 포함한다.

상 II, 인 실리코

C. 정보(침투 데이터)를 성인 피부의 계산 모델로 이전하고 이 모델로부터 침투 파라미터를 추출하는 단계.

이 단계는 또한 모델 침투 프로파일이 실험 데이터와 일치하도록 침투 파라미터(예를 들어, 국소 표면 농도 및 침투성 계수(permeability coefficient))를 최적화함으로써 계산 성인 피부 침투 모델을 사용하여 마커의 침투를 시각화하는 것으로 설명될 수 있다.

D. (적절한 변환 후) 침투 파라미터를 영아 피부의 계산 모델로 이전하고 영아 피부 모델에서의 마커의 침투를 시각화하는 단계.

(선택적인) 상 III, 지적 과정

E. 아기 피부 모델에 침투한 마커의 양에 기초하여, 영아 피부에서의 국소 제품의 순함(효과)에 대한 결론을 도출하는 단계.

일단 전술한 공정 단계가 완료되고 단계 E에서의 결론이 내려지면, 계면활성제 시스템이 사용자에 의해 제조, 도포, 또는 분포될 수 있다.

국소 물질

본 발명은 평가될 하나 이상의 국소 물질을 포함하며, 여기서 국소 물질은 최종 계면활성제 시스템에 사용되는 것이 요구된다. 국소 물질은 각질층의 침투성에 영향을 주는, 피부 상에 도포된 임의의 유형의 물질이다. 국소 물질은 피부를 통한 마커의 침투를 변경시킬 것이다. 마커 침투를 측정함으로써, 국소 물질의 효과를 평가할 수 있다. 전형적으로, 상기에 약술된 시험의 경우, 국소 물질은 마커가 도포되기 전에 30분 동안 피부와 접촉 상태로 유지되는 패치에 함침된다. 패치는 도포 시험을 위한 하나 이상의 국소 물질을 포함할 수 있다.

상이한 유형의 국소 물질이 본 발명의 범주에서 평가될 수 있으며, 예를 들어 국소 물질은, 피부의 장벽 특성을 감소시키고 마커의 침투를 증가시킬 수 있는 가혹한 물질(들)일 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명은 물질(들)의 순함 분류를 생성하게 할 수 있게 하며, 생체 내 또는 시험관 내 시험 없이, 새로운 피부 제품 조성물을 설계할 때 더 순한 해결책을 선택하는 데 도움을 줄 수 있다. 다른 태양에서, 국소 물질은 피부를 보호하고 그의 장벽 특성을 증가시키는 데 도움을 주어, 피부를 통한 마커의 침투를 감소시키도록 설계된 장벽 물질(들)을 포함할 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 본 발명은 영아 피부 상에서 시험관 내 또는 생체 내 시험을 수행해야 할 필요 없이 가장 효율적인 해결책을 선택하는 데 도움을 줄 수 있다.

마커

본 발명은 평가 방법에서 하나 이상의 마커 또는 바이오마커를 사용한다. 마커를 추적하고 농도 프로파일(예를 들어, 침투 데이터)을 생성하기 위한 방법이 존재하기만 한다면, 임의의 유형의 마커가 적합하다. 공초점 라만 마이크로-분광법을 사용하는 예에서, 마커는 라만 스펙트럼에서 추적가능한 신호를 가져야 한다. 다른 예에서, 형광 마커는 공초점 형광 현미경을 사용하여 추적될 수 있다. 마커의 침투 동역학은 이상적으로는 합리적인 시간(예를 들어, 최대 1시간) 내에 정상 상태의 농도 프로파일에 도달하도록 하는 것이어야 한다.

마커는 친수성, 친유성 또는 양쪽성일 수 있으며, 이는 평가자가 어떠한 유형의 장벽 효과를 검사하는지를 한정할 것이다. 예를 들어, 한 가지 적합한 마커는 카페인이다. 카페인의 경우에, 분석은 친수성 물질에 대한 장벽을 검사한다.

본 발명에 따른 마커는, 독성학적으로 및 피부학적으로 안전하고 합리적인 침투 동역학을 가지며 공초점 분석에 의해 추적가능한 임의의 분자를 포함할 수 있다.

- 안전성; 과거에 사용된 일부 마커는 독성의 이유로 인해 허용가능하지 않다((문헌[Paye et al. "Dansyl chloride labelling of stratum corneum: its rapid extraction from skin can predict skin irritation due to surfactants and cleansing products" Contact Dermatitis 30(2), 91-96, 1994]에서 제안된) 단실 클로라이드는 피부 접촉 시 감작 및 피부 부식의 위험 때문에 중단되었다).

- 침투 동역학; 예를 들어, 피부에 침투하는 분자는 충분히 빠르지만 너무 빠르지는 않다. 예를 들어, 카페인에 가까운 침투성 계수를 갖는 분자가 이용될 수 있다: kp = 1.16 × 10^-4 cm/h (문헌[Dias M et al. "Topical delivery of caffeine from some commercial formulations" Int J Pharm 1999182(1):41-7]에 보고됨)

- 공초점 분석은 비침습성이고 마커의 깊이 침투에 대한 데이터를 제공한다. 대조적으로, 예를 들어, 테이프 스트리핑은 침습성이고 장벽을 파괴하며; 이는 본 발명에서 허용가능하지 않다.

침투 데이터

본 발명은 침투 데이터를 분석한다. 침투 데이터는 농도 프로파일이며; 이는 피부를 통한 깊이의 함수로서의 마커의 농도를 의미한다. 본 발명은 피부에서 그리고 더욱 정확하게는 표피 및 특히 각질층에서 깊이의 함수로서의 마커의 농도 프로파일을 측정하는 데 적합한 임의의 원하는 분석 방법을 사용할 수 있다. 임의의 원하는 방법이 사용될 수 있지만, 비침습성 방법이 바람직하다. 비침습성이며, 예를 들어 최대 200 μm 깊이까지, 피부 표면 방향에 수직으로 3 내지 5 μm의 합리적인 분해능을 제공하기 때문에 공초점 기술이 바람직하다. 한 가지 그러한 방법에는 공초점 라만 마이크로-분광법이 포함되지만, 공초점 형광 현미경을 포함하는 다른 방법이 사용될 수 있다.

성인/영아 피부의 계산 모델

본 발명은 시험되는 계면활성제 시스템의 성분들을 평가하기 위해 계산 모델을 사용한다. 피부를 통한 마커의 농도 프로파일을 야기할 수 있는 임의의 모델이 이용될 수 있다. 사용자는, 침투 파라미터를 고려하여 피부를 통한 마커의 농도 프로파일을 생성할 수 있는 임의의 유형의 계산 피부 침투 모델을 선택할 수 있다. 성인 피부 및 피부 모델 둘 모두의 사용은 모델이 피부 구성의 구조 및 이들 둘 사이에 존재하는 차이를 고려할 것을 필요로 한다.

예를 들어, 문헌[Sutterlin et al., "A 3D self-organizing multicellular epidermis model of barrier formation and hydration with realistic cell morphology based on EPISIM", Scientific Reports, volume 7, article 43472, 2017]에 공개된 생리학적 모델을, 피부층들을 통한 물질(예를 들어, 마커) 확산을 통합하도록 변경하여 사용할 수 있다. 수테린(Sutterlin) 등은 상피 장벽, 환경으로의 수분 손실, 및 조직 내 수분 및 칼슘 유동 사이의 조절 피드백 루프를 포함하는 세포 행동 모델(cell behavioural model, CBM)을 개시한다. EPISIM 플랫폼은 2가지 즉시 사용가능한 소프트웨어 도구, 즉 (i) EPISIM 모델러(Modellar)(그래픽 모델링 시스템) 및 (ii) EPISIM 시뮬레이터(Simulator)(에이전트-기반(agent-based) 시뮬레이션 환경)로 이루어진다. 각각의 EPISIM-기반 모델은 적어도 세포 행동 모델 및 생체역학 모델(CBM 및 BM)로 구성된다. BM은 모든 공간 및 생물물리학적 세포 특성을 아우른다. CBM은 세포 결정 모델이다. 모델의 2D 또는 3D 버전이 본 발명에 따라 사용될 수 있다(2D 모델의 버전이지만 각질층 성분이 없는 것이 문헌[Suetterlin et al. "Modeling multi-cellular behavior in epidermal tissue homeostasis via finite state machines in multi-agent systems", Bioinformatics, 25(16), 2057-2063, 2009]에 기재되어 있다).

한 가지 방법에서, 본 공정은 사용자가 시뮬레이션이 상피 항상성에 상응하는 정상 상태에 도달하게 함으로써 시작된다. 이어서, 마커의 국소 도포에 상응하는 주어진 시점에, 평가자가 마커의 피부 표면 농도(C_표면)에 상응하는 사용자 정의 변수를 도입한다. 이러한 파라미터의 값은 실험적으로 얻어진 농도 프로파일로부터 정의되며, 깊이 0(피부 표면)에서의 마커 농도에 상응한다. 세포 변수는 세포 내의 마커의 농도(C_세포)를 한정하는 모델에 도입된다. 각각의 시점에, 이 파라미터는 픽(Fick)의 확산 법칙에 기초하여 변경되는데, 그 이유는 마커가 각각의 셀로부터 그의 바로 이웃으로 확산될 수 있기 때문이다. 픽의 법칙을 적용하기 위해, 침투성 계수 파라미터(P)가 모델에 도입된다. 이러한 침투성 계수 파라미터는 본질적으로 확산 계수, 분배 계수로 인한 확산에 대한 저항성, 및 물질이 하나의 셀에서 다음 셀로 가기 위해 가로질러야 하는 경로의 거리로 인한 확산에 대한 저항성을 고려한다. 각질층(P_SC)에 대한 침투성 계수는 살아 있는 표피(P_VE)에서와 비교하여 상이하다. 물질이 표피의 가장 낮은 부분에 도달하면, 이는 침투 "싱크"(sink)로서 모델링되는 진피 구획으로 확산될 수 있다.

이들 변경은 성인 피부 및 영아 피부 모델 둘 모두에 적용된다.

영아 피부 모델은 아기 피부에서의 더 높은 턴오버 속도(증식 및 탈락(desquamation))를 반영하도록 성인 모델의 파라미터를 변경함으로써 생성된다.

침투 파라미터

침투 파라미터는 침투 동역학, 즉 물질이 얼마나 쉽게 표면을 가로지르고 피부 내로 깊숙이 들어가는 지를 특성화한다. 침투 파라미터는, 예를 들어, 분배 계수, 확산 계수, 및/또는 침투성 계수일 수 있다.

순함 지수

정상 상태에서, 성인 피부 모델에서의 마커의 농도 프로파일을 실험 농도 프로파일과 비교한다. 프로파일들이 일치하지 않는 경우, 침투 파라미터(C_표면, Psc 및 Pve)를 조정하고 시뮬레이션을 반복한다. 일단 두 프로파일이 일치하면, 파라미터를 사용하여 영아 피부 모델에서의 마커 침투에 대한 상응하는 파라미터를 계산한다. 아기 피부는 더 높은 친수성으로 인해 C_표면 파라미터가 더 높은 반면(전형적으로, 성인 피부의 2배^*), 다른 침투 파라미터는 두 모델 사이에서 동일하게 유지된다.^*예를 들어, 문헌[Nikolovski et al., Barrier function and water-holding and transport properties of infant stratum comeum are different from adult and continue to develop through the first year of life, Journal of Investigative Dermatology (2008), Vol. 128]을 참조하는데, 이는 경피 수분 손실(TEWL), 피부 커패시턴스(capacitance), 흡수-탈착, 및 라만 공초점 분광법과 같은 도구를 사용하여 영아의 각질층의 수분 저장 및 수분 수송 특성이 성인의 경우와는 상이함을 입증한다. 특히, 이 참고 문헌은 아래쪽 안쪽 팔의 피부에 물을 도포하고 10초 후에 라만 공초점 마이크로분광법을 통해 외인성으로 도포된 물의 흡수를 관찰하는 것을 개시한다.이 참고 문헌의 (그리고 하기에서 복사된) 도 5a는 12개월령 미만의 영아의 각질층에서 상당한 양의 수분 흡수가 발견되었음을 보여준다. 이 참고 문헌의 (그리고 하기에서 복사된) 도 5b는, 대조적으로, 물 도포 후 성인 피부에서 유의한 수분 흡수가 발견되지 않았음을 나타낸다. 고도로 친수성인 카페인의 침투는 수분의 침투와 유사하게 거동할 것으로 예상된다.

이어서, 마커 침투가 영아 피부 모델에서 정상 상태에 도달하게 된다(대략 1000 단계, 각각의 단계는 30분의 생리학적 시간에 상응함). 정상 상태에서, 마커의 평균 농도 프로파일을 계산한다(깊이의 함수로서의 평균 농도). 정의된 깊이(예를 들어, 20 μm)까지 아래로 농도 프로파일에 대해 곡선 아래 면적(AUC, 적분)을 계산한다.

상이한 생성물 처리에 상응하는 AUC 값으로부터 순함 지수 척도를 정의할 수 있다. 이는 국소 물질의 순함을 분류하는 데 사용되는 임의의 척도이다.

이러한 순함 지수 값은 평가자가 2가지 기준 물질, 즉 물(순함) 및 소듐 라우릴 설페이트(SLS) 0.1%(가혹함)에 대비하여 시험 국소 물질의 순함을 비교할 수 있게 한다. 2가지 기준점으로서 물 및 SLS 0.1%를 사용하여, 다른 국소 물질의 순함을 측정하기 위한 척도를 구축하는 것이 가능하다.

이러한 순함 지표는 선택적인 것이며, 순함 지표를 생략하고, 예측 침투 곡선의 적분(즉, 계산된 AUC 값)에 기초하여 상이한 국소 물질들의 상대적인 순함을 서로 직접 비교할 수 있음에 유의하여야 한다.

실시예

1- 실험(성인), 모델(성인) 및 예측(아기) 사이의 비교

목표:

2가지 극단적인 국소 용액, 즉 가혹한 것(0.1% SLS 함유) 및 순한 것(물)의 영아 피부에 대한 예측 효과를 보여준다.

성인 모델이 실험 데이터와 일치함을 보여준다.

국소 물질이 성인 피부와 영아 피부에 대해 동일한 효과를 갖지 않으며 영아 피부가 마커에 대해 더 침투성임을 보여준다.

그래프 1: 성인 피부 및 영아 피부 상에서 물 및 SLS에 대한 실험, 모델 및 예측 사이의 비교.

라인 참조 부호:

o 수직 크로스 라인(+): 실험(생체 내), 성인 피부, 물.

o 삼각형 라인(Δ): 모델(인 실리코), 성인 피부, 물.

o 대각선 크로스 라인(x): 모델(인 실리코), 영아 피부, 물

o 원형 라인(○): 실험(생체 내), 성인 피부, SLS.

o 마름모 라인(◇): 모델(인 실리코), 성인 피부, SLS.

o 정사각형 라인(□): 모델(인 실리코), 영아 피부, SLS.

상기 그래프 1은 성인 피부(라인(+) 및 라인(○))에 대한 생체 내 실험에 의해 또는 인 실리코 예측 모델(라인(Δ), 라인(×), 및 라인(□))에 의해 얻어지는, 케라틴 그램당 mmol 단위로 표현되는 카페인(마커)의 침투 깊이(μm 단위)를 나타낸다.

카페인 침투에 대한 2가지 국소 용액: 물 및 0.1% SLS의 효과가 그래프 1로 표시되어 있다. 성인에 대한 모델 계산 데이터는 각각 물 및 SLS에 대해, 라인(Δ) 및 라인(◇)으로 나타나 있다. 영아에 대한 예측 데이터는 각각 물 및 SLS에 대해 라인(×) 및 라인(□)으로 나타나 있다.

성인 피부 상에서 생체 내 실험 데이터를 수집하고, 이어서 성인 피부 모델에 이전하여 성인 피부에서의 카페인 침투 깊이를 시뮬레이션한다. 본 발명의 모델에 의해 제안되는 영아 피부에서의 카페인 침투 예측은, 카페인 도포 전에 피부가 물 패치로 처리되는 경우 대각선 크로스 라인(×)으로, 그리고 카페인 도포 전에 피부가 0.1% SLS 패치로 처리되는 경우 정사각형 라인(□)으로 나타나 있다.

피부 깊이 0 μm에서 20 μm까지의 곡선 아래 면적은 국소 물질의 순함 수준의 지표를 제공한다. 더 낮을수록 피부에 더 순하다. 곡선 아래 면적은 상이한 처리를 비교할 수 있는 주요 파라미터이다.

2- 몇몇 계면활성제 제형들 사이의 비교.

목표:

영아 피부에 대한 순함에 기초하여 예측 계면활성제 제형 분류를 생성한다.

단계 2.1: 실험 데이터, 생체 내, 성인 피부에서의 카페인 침투

그래프 2: 생체 내, 성인 피부에서의 카페인 침투

시험된 제형:

o 물: 마름모 라인(◇); 순함에 대한 기준.

o 제형 1: 정사각형 라인(□); 0.1% 소듐-라우릴-설페이트

o 제형 2: 삼각형 라인(Δ); 4.45% PEG 80 소르비탄 라우레이트, 8.41% 15 코크아미도프로필 베타인, 3.7% 소듐 트라이데세스 설페이트; 50% 희석

o 제형 3: 대각선 크로스 라인(x); 0.75% (폴록사머 184; BHT); 50% 희석

o 제형 4: 별표 라인(*); 6% (코크아미도프로필 베타인; 아쿠아; 염화나트륨), 1% (아쿠아; 코코-글루코사이드; 시트르산; 수소화 팜 글리세라이드 시트레이트; 토코페롤; 아스코르빌 팔미테이트; 레시틴; 글리세릴 올레에이트), 0.6% (아크릴레이트/C 10-30 알킬 아크릴레이트 가교중합체), 16% (아쿠아; 코코-글루코사이드);50% 희석

o 제형 5: 원형 라인(○); 5% 소듐 가수분해 감자 전분 도데세닐석시네이트; 50% 희석

실험 프로토콜은 스타마타스(Stamatas) 등의 논문[Development of a non-invasive optical method for assessment of skin barrier to external penetration, Biomedical Optics and 3D Imaging OSA (2012)]의 재료 및 방법에 개시된 바와 같다. 스타마타스 등은 각질층 장벽 기능에 대한 (1) 소듐 라우릴 설페이트 및 (2) 장벽 크림의 영향을 입증하기 위해 카페인의 특징적인 라만 스펙트럼을 사용하여 성인 피부를 통한 카페인 침투를 추적하는 것을 개시한다.

단계 2.2: 실험 데이터 모델링, 인 실리코, 성인 표피 모델에서

그래프 3: 성인 피부에서의 카페인 침투의 모델, 인 실리코

라인 참조 부호:

o 물: 마름모 라인(◇)

o 제형 1: 정사각형 라인(□)

o 제형 2: 삼각형 라인(Δ)

o 제형 3: 대각선 크로스 라인(x)

o 제형 4: 별표 라인(*)

o 제형 5: 원형 라인(○)

단계 2.1에서 수집된 실험 카페인 침투 데이터를 성인 피부의 계산 모델로 이전한다. 각각의 국소 물질에 대해 피부 침투의 시뮬레이션을 수행하는데; 물질당 단일 시뮬레이션이 충분할 수 있다. 카페인 침투 파라미터(국소 표면 농도 및 침투성 계수)를 추출한다.

단계 2.3: 예측 카페인 침투 곡선, 계면활성제 처리 후

그래프 4: 영아 피부에서의 카페인 침투의 예측, 인 실리코

라인 참조 부호:

o 물: 마름모 라인(◇)

o 제형 1: 정사각형 라인(□)

o 제형 2: 삼각형 라인(Δ)

o 제형 3: 대각선 크로스 라인(x)

o 제형 4: 별표 라인(*)

o 제형 5: 원형 라인(o)

단계 2.2에서 성인 피부 모델로부터 얻은 카페인 침투 파라미터를 영아 피부의 계산 모델로 이전한다. 각각의 국소 물질에 대해 영아 피부 침투의 시뮬레이션을 수행한다 예측 카페인 침투 결과를 추출하고 상기 그래프 4에 나타낸다.

단계 2.4: 아기의 각질층에서의 예측 흡수량, 0 내지 10 μm의 깊이에 대한 곡선 아래 면적(mmol 카페인/g 케라틴)

그래프 5: 영아 각질층에 흡수되는 카페인의 예측량

단계 2.3에서 그래프 4에 나타내어진 각각의 국소 제제에 대한 예측 곡선을 통합하여, 각각의 국소 제제에 대해, 영아 각질층에 흡수된 카페인의 예측량을 얻는다. 이들 값은 상기 막대 그래프(그래프 5)에 나타나 있다.

다시 말하면, 이러한 예측 그래프는 카페인이 SC의 처음 10 μm(mm가 아님) 내에 얼마나 많이 침투하는지를 보여준다. 카페인이 더 많을수록, 국소 물질이 더 공격적이다.

결과

놀랍게도, 이 그래프로부터, 국소 제제가 성인 피부에서 얻어지는 실험 값에 의해 항상 반영되는 영아 피부에 관한 순함 지수 값을 갖지 않을 것을 예측할 수 있다:

제형 3은 제형 5보다 더 순할 것이다.

제형 4는 제형 2보다 더 순할 것이다.

이 실험의 결과로서, 상응하여 제형 5 및 제형 2보다 바람직하게 제형 3 및/또는 제형 4에서의 제형을 포함하는 조성물이 제조되고 영아의 피부 및/또는 어린 피부에 도포될 수 있다.

다음 실시 형태에서, 본 발명은, 특히 영아 또는 소아를 위한 장벽 시스템을 개발하면서 성인 피부 시험의 분석을 통해 장벽 효과의 수준을 평가하는 것에 관한 것이다.

본 발명은 소아 또는 영아에 대한 시험의 필요성을 없애면서 객관적인 데이터로 장벽 시스템의 보호 수준을 평가할 수 있게 한다.

방법

상기에 개시된 단계 I 및 단계 II는 동일하게 유지된다. 마커의 영아 피부 침투에 대한 예측 데이터를 생성한다.

단계 III은 , 단계 I A에서 도포된 국소 물질이 영아 또는 아기 피부에 미치는 장벽 효과를 예측하기 위해, 데이터가 피부를 통한 마커의 낮은 침투 및 확산의 사용과 관련된다는 점에서 상이하다 .

이 방법론을 사용하여 잔류형(leave-on) 제품(예를 들어, 크림/보습제)을 평가할 수 있다.

실험

실시예 3

재료 및 방법

연구 전 24시간 이상 동안 그리고 연구 동안 팔뚝에 어떠한 다른 피부 케어 처리도 사용하지 않기로 합의한, 정상 피부를 갖는 건강한 지원자에서 성인 피부에 대한 데이터를 수집하였다.

사용한 기기:

생체 내 공초점 라만 마이크로분광계(네덜란드 로테르담 소재의 리버 다이아그노스틱스(River Diagnostics)의 피부 조성물 분석기 모델 3510)

카페인 패치: 10 mL의 탈염수 중 180 mg의 카페인, 1.8%

실시예 4 : 장벽 크림 시뮬레이션

20 내지 35세의 5명의 여성 지원자에서 실험 데이터를 수집하였다.

시험한 국소 물질:

장벽 크림: 데시틴(Desitin)(등록상표) 크림(기저귀 발진 크림)

미국 INCI 목록: 산화아연 10%, 비활성 성분(알로에 바바덴시스((aloe barbadensis) 잎 즙), 사이클로메티콘, 다이메티콘, 방향제, 메틸파라벤, 미정질 왁스, 광유, 프로필파라벤, 정제수, 붕산나트륨, 소르비탄 세스퀴올레에이트, 비타민 E, 백색 바셀린, 백색 왁스.

프로토콜

1- 항온항습실에서 5분 적응화(acclimatization)

2- 팔뚝 상에 국소 물질 도포

3- 항온항습실에서 30분 적응화

4- 30분 동안 팔뚝(동일한 위치) 상에 카페인 패치의 도포

5- 라만 지문 영역에서의 측정

결과

1- 성인 피부 상에 대한 실험 데이터

데시틴 처리된 피부로부터의 데이터(정사각형)를 기준 미처리 피부(즉, 프로토콜의 단계 2에서 국소 물질이 도포되지 않음)로부터의 데이터(원형)와 비교한다.

실험 결과로부터 침투 데이터를 추출하고 성인 피부의 계산 모델에 이전한다.

2- 모델화 성인 피부

다음 단계는 상기에 제시된 실험 데이터를 정확하게 시뮬레이션할 수 있도록 성인 피부의 계산 모델에 대한 피부 침투 파라미터를 정의하는 것이다.

이들 파라미터는 카페인 침투 프로파일의 기울기로부터 계산된다.

성인 모델로부터의 결과가 하기에 나타나 있다.

장벽 크림 처리된 피부(정사각형)를 기준 미처리 피부(원형)와 비교한다.

계산 성인 모델로부터 침투 파라미터를 추출한다.

3- 영아 피부에 대한 예측 결과

마지막 단계는 적절한 변형을 갖는 카페인 침투 파라미터를 영아 피부 계산 모델로 이전하여 영아 피부에서 예측 카페인 침투를 시뮬레이션하는 것을 포함한다.

장벽 크림 처리된 피부(정사각형) 및 기준 미처리 피부(원형)에서의 카페인 침투에 대한 예측 결과가 하기에 나타나 있다.

마지막으로, 미처리 피부에 대한 곡선 아래 면적(AUC)과 장벽 크림 처리된 피부에 대한 AUC을 관련시키는 하기에 나타낸 비로부터, 장벽 크림의 예측 %보호를 계산할 수 있다:

%보호 = 100 × (AUC(미처리) - AUC(제품)) / AUC(미처리) = 89.18%

실시예 5 보습제 시뮬레이션

18 내지 40세의 6명의 지원자에서 실험 데이터를 수집하였다.

시험한 국소 물질:

- 보습제 A: 글리세린(12%), 바셀린(4%), 다이스테아릴다이모늄 클로라이드, 물을 포함하는 에멀젼

- 보습제 B: 바셀린(40%), 글리세린(12%), 다이스테아릴다이모늄 클로라이드, 물을 포함하는 구조화된 에멀젼

프로토콜

1- 항온항습실에서 5분 적응화

2- 30분 동안 팔뚝 상에 국소 물질의 도포

3- 30분 동안 팔뚝(동일한 위치) 상에 카페인 패치의 도포

4- 지문 영역에서의 측정

결과

1- 성인 피부 상에 대한 실험 데이터

보습제 A 처리된 피부로부터의 데이터(정사각형)를 보습제 B 처리된 피부로부터의 데이터(삼각형) 및 기준 미처리 피부(즉, 프로토콜의 단계 2에서 국소 물질이 도포되지 않음)로부터의 데이터(원형)와 비교한다.

2- 모델화 성인 피부

성인 모델로부터의 결과가 하기에 나타나 있다.

보습제 A 처리된 피부(정사각형)를 보습제 B 처리된 피부(삼각형) 및 기준 미처리 피부(원형)와 비교한다.

계산 성인 모델로부터 침투 파라미터를 추출한다.

3- 영아 피부에 대한 예측 결과

보습제 A 처리된 피부(정사각형), 보습제 B 처리된 피부(삼각형) 및 기준 미처리 피부(원형)에서의 카페인 침투에 대한 예측 결과가 하기에 나타나 있다.

마지막으로, 미처리 피부에 대한 곡선 아래 면적(AUC)과 보습제 처리된 피부에 대한 AUC을 관련시키는 하기에 나타낸 비로부터, 보습제의 예측 %보호를 계산할 수 있다:

보습제 A의 경우

%보호: 적용 불가

보습제 A에 대한 곡선 아래의 면적은 미처리 기준에 대한 곡선 아래 면적보다 우수하다. 이 시뮬레이션은 영아 피부에 대한 보호 효과가 없음을 예측한다.

보습제 B의 경우

%보호 = 100 × (AUC(미처리) - AUC(제품)) / AUC(미처리) = 17.72%.

본 발명의 다양한 태양이 예로서 예시되고 기술되었지만, 본 명세서에 청구된 발명은 이에 제한되는 것이 아니라, 본 출원 및/또는 임의의 파생 특허 출원에 제시된 청구범위의 범주에 따라 달리 다양하게 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims

영아(infant) 피부에 대한 계면활성제 시스템의 잠재적 영향을 평가하는 방법으로서,
a) 성인 피부에 상기 계면활성제 시스템을 국소적으로 도포하는 단계;
b) 상기 계면활성제 시스템 처리된 성인 피부에 마커(marker)를 국소적으로 도포하는 단계;
c) 공초점 형광 현미경을 적용하여, 상기 계면활성제 시스템 처리된 성인 피부 내로의 상기 마커의 침투를 측정하는 단계;
d) 성인 피부 침투 프로파일의 모델이 실험 데이터와 일치하도록, 성인 피부 침투의 계산 모델을 사용하여 침투 파라미터를 최적화함으로써 상기 마커의 침투를 시각화하는 단계;
e) 상기 최적화된 침투 파라미터를 영아 피부의 계산 모델로 이전하는 단계; 및
f) 상기 영아 피부의 계산 모델에서 상기 마커의 상기 침투를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 마커는 카페인인, 방법.
제1항에 있어서, EPISIM 플랫폼이 상기 성인 피부 침투의 계산 모델로서 이용되는, 방법.
제1항의 방법에 의해 영아 및 소아에게 유용한 것으로 평가된 계면활성제 시스템.
제1항에 있어서, 상기 성인 피부 침투의 계산 모델은 에이전트-기반(agent-based) 모델인, 방법.