Formulation of Nanostructured Lipid Carriers(NLCs) of 20(S)-Protopanaxadiol(PPD) by Box-Behnken design

Abstract

20(S)-Protopanaxadiol(PPD)는 Compound K와 ginsenoside Rb1에서 당이 떨어진 대사체로서, matrix metalloproteinase-1 (MMP-1) 활성 감소에 의한 피부노화방지 작용을 가지고 있다. 활성 성분의 피부 흡수과정에서 각질층을 통과하는 것이 가장 중요한 단계인데, PPD는 물에 잘 녹지 않고 분자량이 크기 때문에 각질층을 잘 통과하지 못하여 피부 흡수가 잘 안 될 것으로 예측이 된다. 그러므로 Fick의 확산 법칙에 근거하여, PPD의 피부 흡수를 증가시키기 위해서는 이를 가용화 할 수 있는 제형 개발이 필요하다. Lipid nanoparticle의 한 종류인 Nanostructured Lipid Carrier(NLC)는 기존에 알려진 리포좀이나 에멀젼에 비해 여러 장점을 가지고 있는데, 피부수화효과, 약물의 지속방출, 안정성 증가 등이 대표적이다. 본 연구의 목적은 반응표면법 중 하나인 Box-Behnken Design을 이용하여 지용성 물질인 PPD의 피부 흡수를 증가시키기 위한 최적의 NLC 조성을 얻는 것이다. PPD의 양(X1), 오일의 양(X2), 계면활성제의 양(X3)을 세 개의 변수로 설정하였고, 입자의 크기(Y1), polydispersity index (PDI) (Y2), 봉입율(Y3)을 바탕으로 최적화를 진행하였다. 최적 조성으로부터 얻은 예측 값과 실측 값을 비교함으로써 실제로 최적화가 되었는지를 확인 하였다. Y1, Y2, Y3 값 모두 예측 값과 실측 값의 차이가 5%이내인 것으로부터 최적의 조성이 잘 도출되었음을 확인하였다. 또한, X-ray diffraction (XRD)를 통하여 PPD가 NLC 제형에 무정형의 상태로 봉입되어있음을 알 수 있었다. 최적 조성의 NLC를 피부 대체 인공막인 Strat-M™에 적용한 후 시간에 따른 PPD의 잔류량을 평가하였다. PPD를 함유한 suspension과 oil solution에 비해 최적화된 NLC 조성을 적용하였을 때, 3시간과 6시간 후의 PDD 잔류량이 모두 유의성 있게 높은 값을 나타내었다. 이를 통해, PPD의 피부 적용을 위한 최적의 NLC 조성이 Box-Behnken design을 통해 성공적으로 도출되었음을 알 수 있었다.