KR101271217B1 - 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체, 그 제조방법 및 그 혼성체를 포함하는 항산화 기능성 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체, 그 제조방법 및 그 혼성체를 포함하는 항산화 기능성 조성물을 제공한다.
본 발명의 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체는 글루타치온이 층상 규산염광물의 층간에 삽입되어 있고 또한 그 외부를 음이온성 고분자가 코팅하고 있기 때문에 안정성 및 생체전달효율이 매우 우수하다.

Description

글루타치온-층상 규산염광물 혼성체, 그 제조방법 및 그 혼성체를 포함하는 항산화 기능성 조성물{Hybrid of Glutathione and Phyllosilicate Mineral, Method of Preparation Thereof, and Antioxidant Activity Composition Comprising the Same}
본 발명은 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체, 그 제조방법 및 그 혼성체를 포함하는 항산화 기능성 조성물에 관한 것이다.
글루타치온(GSH)은 글라이신, 글루타메이트, 시스테인 세 가지 아미노산으로 구성된 트리펩타이드로서, 간 및 전신의 항산화제(antioxidant), 항독소제(antitoxin), 항암제(anti-carcinogen), 항돌연변이제(anti-mutagen), 항노화(anti-aging), 항염(anti-inflammatory) 및 면역 증강 기능을 가진 생체 영양소로 잘 알려져 있다. 글루타치온은 간에서 생산되나 나이와 함께 또는 질병 정도에 따라 그 수치가 줄어들기 때문에 글루타치온의 결핍은 노화를 촉진시키고, 세포 내 낮은 글루타치온 농도는 세포사멸을 유발하므로 암환자나 에이즈 환자의 경우 글루타치온 섭취가 필수적이라 할 수 있다. 생체 내 글루타치온 농도가 낮아지게 되면 심장 질환, 당뇨, 고혈압, 관절염 등이 호발하는 것으로 알려져 있다. 또한 독성물질이나 알코올 대사가 일어나는 간의 원활한 해독작용을 위해서는 글루타치온의 섭취가 유용하다. 그러나 글루타치온은 섭취를 하더라도 위장관의 낮은 pH 및 소화효소의 작용에 의해 쉽게 분해되므로 흡수율 및 생체이용률이 매우 낮은 편이며, 효소적 또는 비효소적으로 쉽게 산화되어 이황화결합을 형성하면서 두 분자가 결합하게 되면 산화형태의 글루타치온(GSSG)이 되는데, 이러한 산화형태는 항산화 기능성이 결여된다. 따라서 글루타치온의 경구 섭취를 위한 종래의 기술은 글루타치온 자체를 섭취한다기 보다는 글루타치온을 구성하는 각각의 아미노산(글루타메이트, 시스테인, 글라이신)을 섭취하여 체내 합성을 유도하거나, 전구물질인 N-아세틸시스테인(NAC)이나 리포익 에시드(lipoic acid)를 섭취하기도 하며, 또는 글루타치온을 혈관 주사로 투여하여 농도를 올리는 방법을 사용하였다. 한편, 최근 연구에서는 이러한 글루타치온의 생체이용률을 향상시키고자 Eudragit과 같은 폴리머로 글루타치온을 직접 코팅하는 방법(A. Trapani et al., Eur. J. Pharm. Sci. 2007), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)과 글루타치온을 공유결합하여 전달체로 사용하는 방법(S. R. Williams et al., Biomacromolecules, 2009) 등이 제시되었으나, 글루타치온의 흡수율을 증진시키고자 하는 연구는 아주 미비한 실정이다. 또한, 글루타치온을 층상형 무기 전달체에 담지하여 전달효율을 향상시키고자 하는 연구는 거의 이루어진 바가 없다. 상기한 바와 같은 종래의 방법에 따르면, 경구 섭취에 의한 글루타치온의 흡수율은 매우 낮으므로 이를 개선하기 위한 새로운 방법이 필요하다.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
본 발명자들은 경구 섭취에 의해 생체이용률이 매우 낮은 글루타치온의 흡수율 및 생체이용률을 향상시킬 수 있는 방법의 개발을 위하여 예의 연구 노력하였고 그 결과, 글루타치온을 층상 규산염광물의 층 내에 삽입시킨 신규한 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체를 개발하고 상기 혼성체의 안정성 및 생체 전달효율이 우수하다는 것을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 강력한 항산화제인 글루타치온의 생체이용률을 향상시킬 수 있는 신규 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 흡수율 및 생체이용률이 향상된 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체를 포함하는 항산화 기능성의 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 글루타치온(glutathione) 및 층상 규산염광물(phyllosilicate mineral)을 포함하고, 상기 글루타치온은 상기 규산염광물의 층 내에 삽입되어 있는 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체를 제공한다.
본 발명의 혼성체를 구성하는 층상 규산염광물은 평행한 수많은 실리케이트 평면이 모인 것과 같은 형상을 갖는 규산염 광물이다. 층상 규산염광물은 기본 층간의 물을 빨아 들여 팽윤하는 성질이 있으며 다양한 종류의 층간 양이온을 가지고 있는데, 이들 층간 양이온들은 강한 친화성을 가진 다른 양이온들에 의해 치환될 수 있다. 이렇듯 층상 규산염광물은 높은 양이온 교환성(Cation exchange capacity, CEC)을 가지고 있어 층간 삽입의 원리로 다른 양이온 물질을 담지하는 운반체로 이용될 수 있다. 다만, 층상 실리케이트는 층간 간격이 Å(층 두께까지 포함할 경우 10~20 Å 내외)으로 매우 작고 표면이 친수성을 띠므로 펩타이드와 같은 고분자가 층 사이로 삽입되어 들어가기가 매우 어렵다.
본 발명자들은 글루타치온을 매우 낮은 pH로 처리하여 글루타치온이 양이온성 펩타이드가 되도록 하는 유도방법으로 층상 실리케이트와 반응시켜 글루타치온을 상기 규산염광물의 층 내에 성공적으로 삽입시킬 수 있었다.
본 발명의 혼성체에 사용될 수 있는 층상 실리케이트는 양이온 교환성을 가지고 있어 층간에 다른 양이온 물질을 담지할 수 있고 인체에 독성이 없는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예컨대 안티고라이트(Antigorite), 크리소타일(Chrysotile), 리자다이트(Lizardite), 할로이사이트(Halloysite), 카올리나이트(Kaolinite), 일라이트(Illite), 몬모릴로나이트(Montmorillonite), 버미률라이트(Vermiculite), 탈크(Talc), 팔리고르스카이트(Palygorskite), 피로필라이트(Pyrophyllite), 바이오타이트(Biotite), 무스코바이트(Muscovite), 필로고파이트(Phlogopite), 레피돌라이트(Lepidolite), 마르가라이트(Margarite), 글라우코나이트(Glauconite) 및 클로라이트(Chlorite) 등이 있다.
바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 혼성체에 사용되는 상기 층상 규산염광물은 몬모릴로나이트이다. 몬모릴로나이트 층간에 존재하는 Na+ 등의 양이온은 교환성 양이온으로 불리고 있는데, 몬모릴로나이트의 양이온 교환량(CEC)은 70~110 meq/100 g 정도이다. 몬모릴로나이트는 하나 이상의 2가 금속 및 하나 이상의 3가 금속을 포함하며, 상기 2가 금속은 마그네슘(Mg2+), 철(Fe2+) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 상기 3가 금속은 알루미늄(Al3+)이나 철(Fe3+) 및 이들의 조합으로 이루어져 있으며, 층과 층 사이에 존재하는 층간 양이온은 Na+이나 Ca2+로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 혼성체의 제조에 특별한 제한이 있거나 인체에 독성이 없는 것이라면 당해 기술 분야에 공지되어 있는 임의의 몬모릴로나이트가 이용될 수 있다.
다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체는 음이온성 고분자(anionic polymer)를 추가적으로 포함하고, 상기 음이온성 고분자는 상기 글루타치온이 삽입된 층상 규산염광물의 외부를 코팅(coating)하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명자들은 글루타치온을 층상 규산염광물의 층 내에 삽입시키고 이를 음이온성 고분자로 코팅하는 경우, 음이온성 고분자가 양이온성인 규산염광물의 표면을 전기화학적으로 안정하게 둘러싸므로 코팅의 안정성이 매우 우수하게 되며, 이 경우 코팅을 하지 않은 것보다 생체 전달효율이 더욱 우수하다는 것을 확인하였다. 음이온성 고분자가 아닌 폴리머, 예컨대 양이온성, 양쪽성, 중성 고분자 등을 사용하는 경우는 상기와 같은 우수한 코팅의 안정성을 확보할 수 없다.
본 발명이 제공하는 글루타치온의 층상 규산염광물와의 혼성체가 형성되어 위장관 섭취에 의한 생체이용률을 증가시키는 방식을 도 1에 모식적으로 나타내었다. 도 1에 나타난 바와 같이, 층상 규산염광물의 층간에 삽입되어 혼성화된 글루타치온은 위산의 낮은 pH 및 효소작용에 의해 분해되지 않는 층상 규산염광물에 의해 안정하게 위장을 통과하여 소장까지 분해되지 않고 전달되지만, 층상 규산염광물에 의해 혼성화되지 않고 단독으로 존재하는 자유로운 글루타치온은 위장에서 분해되어 소장까지 용이하게 도달하지 않는다. 여기에서 음이온성 고분자 코팅은 위장관 섭취에 의한 안정화 및 방출 제어용으로 추가적으로 사용될 수 있다. 음이온성 고분자 코팅을 추가한 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체가 더욱 높은 생체 흡수율을 나타낸다는 것은 하기 실시예에서 동물모델을 통한 혈중농도 분석 및 조직분포 실험에 의해 확인되었다.
본 발명의 혼성체에 사용되는 음이온성 고분자는 음이온적 성질을 갖고 인체에 독성이 없는 폴리머이기 때문에 제한 없이 사용될 수 있으며, 예컨대 음이온성 폴리아크릴아마이드, 음이온성 폴리-L-글루타메이트(Poly-L-glutamate), PAA(poly acrylic acid), PSSA(polystyrene sulfonic acid) 및 폴리비닐아세탈 디에틸아미노아세테이트(polyvinylacetal diethylaminoacetate, AEA) 등이 있으며, 바람직하게AEA를 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 글루타치온 및 층상 규산염광물을 pH 0 초과 2.12 미만의 수용액 내에서 반응시키는 단계; 및 (b) 상기 글루타치온-층상 규산염광물의 반응물을 취득하는 단계를 포함하는 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체의 제조방법을 제공한다.
펩타이드 화합물인 글루타치온이 층상 규산염광물의 층간으로 삽입되게 하기 하기 위해서는 글루타치온을 pH 2.12 미만, 바람직하게는 pH 0 초과 2.12 미만으로 처리한다. 글루타치온의 pK1=2.12, pK2=3.59이므로 상기 글루타치온의 산성 용액의 pH를 2.12 미만으로 조절하면 글루타치온의 양이온화가 유도되어 안정한 혼성체 화합물을 얻을 수 있으며, pH를 조절하지 않고 글루타치온 자체의 수용액상에서의 pH(pH = 약 3.1)에서 합성을 진행할 경우 혼성체 형성은 가능하나 COO- 음이온 상태로 존재하는 카르복실기로 인하여 몬모릴로나이트와 층 내 정전기적 결합력이 약해지므로 안정성에 있어서 문제가 될 수 있다. 상기 산성 용액은 염산 또는 인산 수용액이 이용될 수 있다.
바람직한 일 구현예에 따르면, 본 발명의 혼성체 제조방법은 상기 (b) 글루타치온-층상 규산염광물의 반응물을 취득하는 단계 이후에 (c) 상기 취득한 글루타치온-층상 규산염광물의 반응물의 수분을 70% 내지 100% 제거하는 단계 및 (d) 상기 수분을 제거한 글루타치온-층상 규산염광물의 반응물 및 음이온성 고분자를 유기용매 내에서 반응시키는 단계를 더 포함하며, 더욱 바람직하게는 상기 단계 (d) 이후에 (e) 상기 유기용매 내에서 반응시킨 반응물을 분무건조하는 단계를 더 거쳐서 음이온성 고분자가 글루타치온이 삽입된 층상 규산염광물의 외부를 코팅(coating)하고 있는 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체를 제조할 수 있다. 즉, 글루타치온을 몬모릴로나이트와 같은 층상 규산염광물에 삽입시킨 후, 층상 규산염광물과 동량의 음이온성 고분자를 첨가하면 음이온성 코팅제가 양이온성 층상 규산염의 층상을 감싸게 됨으로써 코팅된 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체가 얻어질 수 있다.
바람직한 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 글루타치온과 층상 규산염광물은 그 반응 시 상기 글루타치온의 당량(Equivalent weight)이 상기 층상 규산염광물이 가진 양이온 교환당량(Equivalent weight)의 1.5 배 내지 2.0 배가 되도록 반응시킨다. 이는 최대의 층간 담지 반응성을 위한 것으로서 가장 바람직하게는 1.8배가 되도록 하여 반응시킨다.
바람직한 또 다른 구현예에 따르면, 상기 층상 규산염광물은 몬모릴로나이트이다. 상기 글루타치온과 몬모릴로나이트의 혼성체는 우선 산성 용액 내에 글루타치온을 원하는 농도로 용해한 다음, 충분히 팽윤된 몬모릴로나이트 수용액을 첨가하여 pH 2.12 미만으로 조절하면, 양이온화 된 글루타치온이 몬모릴로나이트의 층간에 담지되어 있던 나트륨 이온(Na+) 등의 다양한 층간 이온과 양이온 교환 반응에 의해 층상 규산염광물의 층내에 도입되어 혼성화됨으로써 본 발명의 혼성체가 얻어질 수 있다. 이와 같은 글루타치온의 몬모릴로나이트와의 혼성체는 상기 제조 방법에서의 글루타치온과 몬모릴로나이트의 농도, 글루타치온와 몬모릴로타이트 간의 혼합 비율, 반응 온도, 및 총 반응 시간 등의 조건에 따라, 제조되는 혼성체의 조성, 입형, 및 입도가 달라질 수 있다. 따라서 상기 본 발명의 혼성체를 제조 시 몬모릴로나이트의 양이온 교환량(CEC) 70~110 meq/100 g을 충족시키는 최적의 조건을 확립하는 것이 중요하며, 글루타치온과 몬모릴로나이트와의 비율이 CEC 이상, 반응 온도 37 ℃, 총 반응시간을 4시간 이상으로 하는 것이 바람직하나, 최대의 층간 담지 반응성을 위해서는 CEC 1.8배에 해당 하는 양을 첨가하는 것이 좋다. 또한, 상기 혼성체의 폴리머코팅을 위해서 글루타치온-몬모릴로나이트 반응물의 수분을 70% 이상, 바람직하게는 80%이상 제거한 후 에탄올에 다시 분산시키는 것이 바람직하다. 여기에 메틸렌클로라이드(Methylene chloride, MC)에 분산시킨 몬모릴로나이트와 동량의 음이온성 폴리머, 바람직하게는 AEA를 첨가하여 폴리머 코팅을 진행하는데, 최종적으로 두 용매의 비율은 에탄올 : MC = 8 : 1로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체를 포함하는 항산화 기능성 조성물 제공한다.
본 발명의 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체는 규산염광물의 층간에 혼성화되지 않은 글루타치온에 비해 생체 흡수율이 증가하므로, 혼성체를 형성하지 않는 항산화 기능성의 글루타치온에 비해 적은 첨가량으로 우수한 항산화 기능을 나타낸다.
바람직한 일 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물은 식품 조성물이다. 본 발명의 항산화 기능성 식품의 개발을 위하여 본 발명의 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체를 첨가할 수 있는 식품의 형태는, 예를 들어 떡, 한과, 빵, 과자 및 면 등의 식품류; 차, 쥬스, 탄산음료 및 이온음료 등의 음료류; 우유, 요구르트 등의 가공유류; 껌류; 산제, 정제 및 캡슐제 등의 건강식품 제제류 등이 될 수 있다. 본 발명의 식품 조성물은, 필수성분으로서 상기 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체를 함유하는 것 외에 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 향미제는 천연향미제로 레바우디오시드 A 및 글리시르히진 등의 스테비아 추출물, 또는 타우마틴 등이 함유될 수 있고, 합성향미제로 아스파르탐 등이 함유될 수 있다. 천연 탄수화물은 포도당 및 과당 등의 단당류; 말토스 및 수크로스 등의 이당류; 덱스트린 및 시클로덱스트린 등의 다당류; 또는 자일리톨, 소르비톨 및 에리트리톨 등의 당알콜 등이 있다. 이외에도 필요에 따라 항세균제, 킬레이트제, 완충제, 보존제와 같은 보조제를 포함시킬 수도 있다.
바람직한 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물은 화장료용 조성물이다. 본 발명의 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체는 규산염광물의 층간에 혼성화되지 않은 글루타치온에 비해 안정성이 매우 우수하므로 적은 첨가양으로 노화방지, 주름개선 및 미백 등 우수한 항산화 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물은 상기 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체 이외에도 화장료 조성물에 통상적으로 이용되는 성분들, 예컨대, 안정화제, 용해화제, 계면활성제, 비타민, 색소 및 항료와 같은 통상적인 보조제, 및 담체를 포함할 수 있다. 본 발명의 화장료 조성물은 당업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있으며, 예를 들어, 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제-함유 클린싱, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 및 스프레이 등으로 제형화될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 상세하게는, 유연 화장수, 영양 화장수, 영양 크림, 마사지 크림, 에센스, 아이 크림, 클렌징 크림, 클렌징 포옴, 클렌징 워터, 팩, 스프레이 또는 파우더의 제형으로 제조될 수 있다.
본 발명의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물성유, 식물성유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우에는 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄 히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있고, 특히 스프레이인 경우에는 추가적으로 클로로플루오로히드로카본, 프로판/부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진체를 포함할 수 있다.
본 발명의 제형이 용액 또는 유탁액인 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용해화제 또는 유탁화제가 이용되고, 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌 글리콜, 1,3-부틸글리콜 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르가 있다.
본 발명의 제형이 현탁액인 경우에는 담체 성분으로서 물, 에탄올 또는 프로필렌 글리콜과 같은 액상의 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르와 같은 현탁제, 미소결정성 셀룰로오스, 알루미늄 메타히드록시드, 벤토나이트, 아가 또는 트라칸트 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 제형이 계면-활성제 함유 클린징인 경우에는 담체 성분으로서 지방족 알코올 설페이트, 지방족 알코올 에테르 설페이트, 설포숙신산 모노에스테르, 이세티오네이트, 이미다졸리늄 유도체, 메틸타우레이트, 사르코시네이트, 지방산 아미드 에테르 설페이트, 알킬아미도베타인, 지방족 알코올, 지방산 글리세리드, 지방산 디에탄올아미드, 식물성 유, 라놀린 유도체 또는 에톡실화 글리세롤 지방산 에스테르 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물은 상기 글루타치온-규산염광물 혼성체를 항산화 성분으로 포함하는 것을 제외하고는 당업계에 통상적으로 행하여지는 화장료 조성물의 제조방법에 따라 제조할 수 있다.
바람직한 또 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물은 약제학적 조성물이다. 본 발명의 신규한 조성물은 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체는 규산염광물의 층간에 혼성화되지 않은 글루타치온에 비해 생체 흡수율이 증가하므로, 혼성체를 형성하지 않는 글루타치온에 비해 적은 첨가양으로 강력한 항산화 기능을 나타내어 항암, 항노화 및 항염 작용의 기능성 약제학적 조성물로 제조할 수 있다. 생체 내 글루타치온 농도가 낮아지게 되면 심장 질환, 당뇨, 고혈압, 관절염 등이 유발되며, 독성물질이나 알코올 대사가 일어나는 간의 원활한 해독작용을 위해서도 글루타치온의 섭취가 유용하다. 따라서 본 발명의 약제학적 조성물은 신체의 과산화로 인한 심장 질환, 당뇨, 고혈압, 관절염 등의 예방, 증상 개선 및 치료를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물은 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체 이외에도 약제학적으로 허용되는 담체를 포함할 수 있다. 본 발명의 약제학적 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약제학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences(19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.
본 발명의 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체 함유 조성물을 항산화 기능성약제로 사용하는 경우 경구 또는 비경구 모두 가능하며, 비경구 투여는 정맥내 주입, 피하 주입, 근육 주입, 복강 주입, 경피 투여 등을 포함한다. 상기 조성물의 제형은 사용방법에 따라 달라질 수 있으나, 경고제 (Plasters), 과립제 (Granule), 산제 (Powders), 시럽제 (Syrups), 액제 (solutions), 유동엑스제 (FluidextractsI), 유제 (Emulsions), 현탁제 (Suspensions), 침제 (Infusions), 정제 (Tablets), 주사제 (Injections), 캅셀제 (Capsules) 및 환제(Pills)등으로 제조할 수 있다.
아울러, 본 발명의 약제학적 조성물의 투여량은 환자의 인종, 연령, 성별, 상태, 체내에서 활성 성분의 흡수도, 불활성율 및 병용되는 약물을 고려하여 결정하는 것이 좋으며, 1일 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체를 기준으로 하였을 때 0.001 ㎎/㎏(체중) 내지 500 ㎎/㎏(체중)으로 투여할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(ⅰ) 본 발명은 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체, 그 제조방법 및 그 혼성체를 포함하는 항산화 기능성 조성물을 제공한다.
(ⅱ) 본 발명의 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체는 글루타치온이 층상 규산염광물의 층간에 삽입되어 있고 또한 층상 규산염광물의 외부를 음이온성 고분자가 코팅하고 있기 때문에 안정성 및 생체전달효율이 매우 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체가 형성되어 생체이용률을 향상시키는 방식을 나타낸 모식도이다.
도 2a는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 X-선 회절 패턴이다(a: Pristine MMT, b: GSH-MMT).
도 2b는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 구조 모식도를 나타낸 것이다(a: Pristine MMT, b: GSH-MMT).
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 적외선 분광분석 스펙트럼이다. (a: Pristine MMT, b: GSH, c: GSH-MMT).
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의의 주사 전자현미경 사진이다(a: GSH-MMT, b: Coated GSH-MMT).
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 함량 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 6는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 항산화 능력 평가 결과를 나타낸 그래프로서, 6a는 DPPH 라디칼 소거능, 그리고 6b는 ABTS 라디칼 소거능에 해당된다.
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 경구 투여하여 혈장에서의 시간별 항산화 능력을 ABTS 라디칼 소거능에 의해 평가한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 경구 투여하여 시간별 혈중 글루타치온 농도를 HPLC로 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 경구 투여하여 시간별 간 조직에서의 글루타치온 농도를 HPLC로 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 단회 경구투여하여 14일간 관찰한 몸무게 변화를 나타낸 그래프이다. 10a는 글루타치온 투여군, 10b는 몬모릴로나이트 투여군, 10c는 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체 투여군, 그리고 10d는 코팅된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체 투여군의 몸무게 변화이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명 하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예
하기 실시예에서는 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 본 발명을 대표하는 일 구현예로서 제조하고, 그 물리화학적 구조 분석을 위해 X-선을 이용한 회절분석과 적외선 분광분석을 실시하였으며 주사 전자현미경을 통해 혼성체의 입형 및 입도를 분석하였다.
상기 혼성체로부터 글루타치온의 함량은 고성능액체크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 정량 분석하였다.
마우스를 이용한 동물 실험은 글루타치온 함량을 동일하게 맞춘 혼성화되지 않은 자유 글루타치온과 혼성체를 각각 경구 투여하여 시간 별로 채혈한 다음 혈장에서의 글루타치온 농도를 HPLC를 통해 측정하였다. 또한 경구 투여 후 시간 별로 장기조직을 적출하여 글루타치온 함량을 HPLC로 분석하였는데, 시간에 따른 혈장 및 장기 조직에서의 글루타치온 농도는 흡수율 및 생체이용률에 대한 정보를 제공하는 중요한 결과에 해당된다. 혼성체를 농도별로 경구투여하여 몸무게 변화, 행동이상, 및 치사량에 대한 관찰을 통해 상기 혼성체에 대한 독성결과를 제시하였다.
실시예 1: 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 합성
글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 다음과 같이 합성하였다. 3차 증류수를 이용하여 1%로 분산시킨 몬모릴로나이트(Kunipia-F, Kunimine Corp., Japan)를 상온에서 3시간 이상 교반하여 충분이 팽윤시킨 다음, 1 M 염산 수용액으로 pH 2.0으로 조절하여 양이온화한 CEC(cation exchange capacity) 1.8배의 글루타치온(Sigma-Aldrich, Korea) 수용액을 첨가하여 전체 혼합액의 pH를 2.0으로 1 M 염산 수용액을 이용하여 적정하였다. 상기 혼합액을 37℃에서 4시간 이상 교반하면서 이온교환반응에 의한 혼성체를 제조한 후 동결 건조하여 분말상의 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 완성하였다. 또한 상기 혼성체의 AEA(polyvinylacetal diethylaminoacetate)(Sankyo Co. Ltd., Japan) 폴리머코팅을 위해서는, 수분을 80% 이상 제거한 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 에탄올에 분산시킨 후, 몬모릴로나이트와 동량의 AEA를 메틸렌클로라이드(Methylene chloride)에 분산시켜 용해시켰다. 이때 최종적으로 두 용매의 비율은 에탄올 : 메틸렌클로라이드 = 8 : 1로 조절하여 혼합한 후 스프레이 드라이 방식으로 건조하여 폴리머 코팅된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 제조하였다.
상기 제조된 혼성체 샘플에 X선을 조사하여 얻은 X-선 회절 패턴을 도 2a에 나타내었고(a: Pristine MMT, b: GSH-MMT), 이를 근거로 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 혼성체의 구조 모식도를 도 2b에 나타내었다(a: Pristine MMT, b: GSH-MMT).
또한, 상기 제조된 혼성체 샘플을 적외선 분광 분석기(JASCO FT/IR-6100, Japan)로 분석하고 그 결과를 도 3에 나타내었다(a: Pristine MMT, b: GSH, c: GSH-MMT).
상기 X-선 회절 패턴과 적외선 분광분석 결과에 따르면, 상기 제조된 혼성체는 도 2b에 나타낸 바와 같은 구조 모식도를 갖는다는 것을 알 수 있다. 혼성체에서 -SH 결합이 사라진 것은 GSH가 산화되어서가 아니라 MMT와의 수소결합을 형성하였기 때문으로 보여지며(Shoval and Yariv, Clays and Clay minerals, 27, 19-28, 1979), pristine MMT의 층간 간격과 GSH의 크기를 고려하면 글루타치온은 산화형 GSSG의 형태가 아닌 환원형 GSH 형태로 하나의 층으로 배열되어 층 내부에 삽입되어 있음을 알 수 있다. 또한 혼성화 과정에서 글루타치온이 양이온 형태로 존재하기 위해서 아민기에 수소가 붙은 것을 제외하고는 별다른 화학적 변형을 가져오지 않음을 확인하였다.
또한, 상기 제조된 글루타치온-몬모릴로나이트의 혼성체의 입형 및 입도를 보여주는 주사 전자현미경 사진을 도 4에 나타내었다(a: GSH-MMT, b: Coated GSH-MMT). 도 4에 따르면, 혼성체가 균일하게 코팅된 것으로 나타났다.
실시예 2: 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 함량 분석
상기 실시예 1에서 제조한 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체로 함량 실험을 진행하였다. 100 mg의 혼성체를 HPLC 이동상 100 ㎖에 분산시키고 초음파로 몬모릴로나이트 안에 담지 되어 있는 글루타치온을 모두 방출시킨 후, 용액으로 방출된 글루타치온의 함량을 HPLC(LC10-ADvp, Shimadzu Co., Japan)로 분석하였다. 분석조건은 디스커버리 RP-아미드 16 컬럼(150 x 4.6 mm, 5 ㎛, sigma, USA)과 50 mM NaClO4, 0.1% H3PO4으로 구성된 이동상으로 사용하였고, 유속은 1 ㎖/min, 주입 부피를 20 ㎕로 하였다.
함량분석 결과를 도 5에 나타내었다. 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 글루타치온 함량은 38.57 ± 2.22%, 코팅된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 경우 24.09 ± 0.70% 로 나타났다. 이 결과는 코팅 과정에서 글루타치온 함량이 감소되기는 하였으나 코팅 전 후의 혼성체 모두 글루타치온의 체내 이용률을 향상시키기에 충분한 함량을 보유하고 있음을 제시한다.
실시예 3: 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 in vitro 항산화 능력 평가
상기 실시예 1에서 제조한 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 항산화 실험을 진행하였다. 대조군으로서 혼성체를 형성하지 않은 자유로운 글루타치온을 이용하였다. 항산화 능력은 DPPH(1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl) 라디칼 소거능과 ABTS(2, 2'-azinobis-3-ethyl-benzothiozoline-6-sulphonic acid) 라디칼 소거능으로 각각 평가하였다. DPPH는 화학적으로 안정화된 자유 라디칼을 가지고 있는 수용성 물질로 517 nm 에서 최대 흡광도를 가지며, 항산화 활성이 있는 물질과 만나면 전자를 내어주면서 라디칼이 소멸되고 색깔이 자색에서 노란색으로 변하는 원리를 이용한 것이다. 농도별로 준비한 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체에 메탄올에 용해시킨 DPPH(Sigma-Aldrich, Korea)를 첨가한 후 30분간 상온에서 반응시킨 뒤 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. ABTS는 그 자체가 라디칼 형태는 아니지만 potassium persulfate를 첨가하게 되면 ABTS 라디칼 형태로 변하게 되면서 진 청록색을 나타내게 되는데, 항산화제 존재시 라디칼 감소에 따른 색깔 변화를 734 nm에서 흡광도를 측정함으로써 혼성체의 항산화능력을 평가하였다. 위의 두 방법에서 모두 혼성체에서의 글루타치온 함량을 고려하여 대조군으로서의 글루타치온, 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체, 코팅된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체에서의 글루타치온 농도가 동일하게 유지하도록 조절하였다.
혼성체의 DPPH 라디칼과 ABTS 라디칼 소거능 결과를 도 6a와 6b에 각각 나타내었다. 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체는 자유 글루타치온과 유사한 활성을 보였고, 코팅된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체는 약간 낮은 항산화 활성을 나타냈으나, 이것은 코팅에 의해 글루타치온이 몬모릴로나이트 층상 안에 한 번 더 안정화된 결과에서 비롯됨을 알 수 있다.
실시예 4: 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 in vivo 항산화 능력 평가
상기 실시예 1에서 제조한 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체에 대한 마우스 혈장에서의 항산화 능력을 평가하였다. 대조군으로서 혼성체를 형성하지 않은 자유로운 글루타치온을 이용하였다.
6.5주령의 ICR 마우스(G-bio, Korea)에 상기 실시예 1에서 제조한 혼성체를 경구투여 하였는데, 대조군으로 사용된 글루타치온 및 혼성체의 글루타치온 농도가 100 mg/kg가 되도록 동일량으로 조절하여 투여한 후, 시간별로 15분, 30분, 1시간, 2시간 및 4시간 뒤에 각각 혈액을 채취하여 분석하였다. 채취된 혈액은 원심분리 후 20 μl의 혈장만 취하여 실시예 3에서와 같은 ABTS 라디칼 소거능에 의해 항산화 능력을 평가하였다.
혼성체의 혈장에서의 ABTS 라디칼 소거능을 도 7에 나타내었다. 대조군으로 투여한 글루타치온의 경우 투여 15분 후 ABTS 라디칼 소거능이 유의적으로 증가하는 것으로 나타난 반면, 코팅된 글루타치온-몬모릴로나이트 투여군의 경우 1시간 후 항산화 활성이 유의적으로 증가하여 방출 제어 코팅에 의한 혼성체의 항산화 활성이 지연되어 나타나는 것을 알 수 있다. 통계처리는 Student t-test를 이용하여 p < 0.05에서 검증하였다.
실시예 5: 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 혈장 농도 분석
상기 실시예 1에서 제조한 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 마우스에 투여하여 혈장에서의 농도를 측정하였다. 대조군으로서 혼성체를 형성하지 않은 자유로운 글루타치온을 이용하였다.
6.5주령의 ICR 마우스(G-bio, Korea)에 상기 실시예 1에서 제조한 혼성체를 경구투여 하였는데, 대조군으로 사용된 글루타치온 및 혼성체의 글루타치온 농도가 100 mg/kg가 되도록 동일량으로 조절하여 투여한 후, 시간별로 15분, 30분, 1시간, 2시간 및 4시간 뒤에 각각 혈액을 채취하여 분석하였다. 채취된 혈액은 원심분리 후 혈장만 취하여 혈장 부피 4배의 아세토니트릴(acetonitrile)을 첨가하여 단백질을 침전시켰다. 이것을 다시 원심분리 후 상등액만 취하여 글루타치온의 함량을 HPLC를 이용하여 분석하였다.
혈장에서 글루타치온의 농도를 도 8에 나타내었다. 혼성화하지 않은 자유로운 글루타치온을 투여하였을 때보다 코팅된 혼성체를 투여하였을 경우 혈장에서 글루타치온의 농도가 더 높게 나타났다. 특히, 투여 30분 후 가장 높은 혈장 농도를 보였는데, 같은 시간 대 대조군에 비해 약 6배까지 글루타치온의 농도가 유의적으로 증가되었다(Student t-test, p < 0.05). 이 결과는 생체시스템에서 글루타치온-몬모릴로나이트 복합체에 의해 안정화된 글루타치온의 생체이용률이 향상되었음을 확인할 수 있는 결과이고, 코팅된 혼성체에 의한 혈장 글루타치온의 농도 증가 효과가 우수한 것으로 나타났다.
실시예 6: 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 조직분포도 분석
상기 실시예 1에서 제조한 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 마우스에 투여하여 조직분포를 분석하였다. 대조군으로서 혼성체를 형성하지 않은 자유로운 글루타치온을 이용하였다.
실시예 5에서와 동일조건에서 자유로운 글루타치온 및 혼성체를 각각 경구투여한 후, 시간별로 1시간, 2시간, 4시간 및 6시간 뒤에 뇌, 간, 신장, 심장, 소장 및 폐 등을 적출하였다. 각각의 조직 100 mg에 10 mM EDTA, 50 mM NaClO4 및 0.1% H3PO4로 구성된 균질화 용액을 넣고 조직 분쇄기를 이용하여 균질화 하였다. 이를 원심 분리하여 상등액을 취한 뒤 5% 메타 인산(meta-phosphoric acid)을 첨가하여 단백질을 침전시켜 글루타치온의 함량을 HPLC를 이용하여 분석하였다.
간 조직에서 글루타치온의 농도를 도 9에 나타내었다. 혼성화하지 않은 자유로운 글루타치온을 투여하였을 때보다 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 투여하였을 경우 간 조직에서 1시간 후 약 3.3배의 글루타치온 함량이 유의적으로 증가되었다(Student t-test, p < 0.05). 또한, 코팅된 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 투여하였을 경우 2시간 까지는 글루타치온 함량에 큰 변화가 없으나, 4시간과 6시간 후 함량이 3~3.6배 증가하여 AEA 폴리머 코팅에 의한 방출 제어 효과가 있음을 알 수 있다. 간 조직을 제외한 조직에서는 글루타치온 함량 증가가 나타나지 않았으나, 간 조직이 글루타치온 활성에 중요한 주요 타겟 장기임을 주지해야 한다. 이 결과는 실시예 5에서의 실험 결과인 도 8에 도시한 혈장 글루타치온의 농도 결과에 나타난 바와 같이 생체시스템에서 글루타치온-몬모릴로나이트 복합체에 의해 안정화된 글루타치온의 간 조직으로의 흡수율이 향상되어 생체이용률이 증가하였음을 확인할 수 있는 중요한 결과이다.
실시예 7: 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 in vivo 독성 평가
상기 실시예 1에서 제조한 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 마우스에 투여하여 독성을 평가하였다. 대조군으로서 0.9% 식염수를 투여한 3마리의 동물군을 이용하였다.
6.5주령의 ICR 마우스(G-bio, Korea)에 글루타치온, 몬모릴로나이트 및 상기 실시예 1에서 제조한 혼성체들을 단회 경구투여 하여 14일간 몸무게 변화, 행동 변화 및 치사율을 관찰하였는데, 5 mg/kg, 50 mg/kg, 300 mg/kg 및 2000 mg/kg의 농도로 각각 3마리씩 투여하였다. 혼성화하지 않은 글루타치온 및 혼성체를 투여한 군 모두에서 치사율을 관찰되지 않았고, 특이적인 행동 및 몸무게 변화가 관찰되지 않아 반수치사율(LD50, lethal dose, 50%)은 2000 mg/kg 이상으로 보여진다. 또한 전달체로 사용된 몬모릴로나이트 투여에 의한 독성도 나타나지 않았다. 이는 혼성체및 전달체 자체의 독성이 낮음을 제시하는 중요한 결과이다.

Claims (10)

  1. 글루타치온(Glutathione) 및 몬모릴로나이트(Montmorillonite)를 포함하고, 상기 글루타치온은 상기 규산염광물의 층 내에 삽입되어 있는 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 혼성체는 음이온성 폴리아크릴아마이드, 음이온성 폴리-L-글루타메이트(Poly-L-glutamate), PAA(poly acrylic acid), PSSA(polystyrene sulfonic acid) 및 폴리비닐아세탈 디에틸아미노아세테이트(polyvinylacetal diethylaminoacetate)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 음이온성 고분자(anionic polymer)를 추가적으로 포함하고, 상기 음이온성 고분자는 상기 글루타치온이 삽입된 몬모릴로나이트의 외부를 코팅(coating)하고 있는 것을 특징으로 하는 혼성체.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. (a) 글루타치온 및 몬모릴로나이트을 pH 0 초과 2.12 미만의 수용액 내에서 반응시키는 단계; 및
    (b) 상기 글루타치온-몬모릴로나이트의 반응물을 취득하는 단계를 포함하는 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 방법은 상기 단계(b) 이후에 다음의 단계(c) 및 (d)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
    (c) 상기 취득한 글루타치온-몬모릴로나이트의 반응물의 수분을 70% 내지 100% 제거하는 단계; 및
    (d) 상기 수분을 제거한 글루타치온-몬모릴로나이트의 반응물 및 음이온성 고분자를 유기용매 내에서 반응시키는 단계.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 방법은 상기 단계(d) 이후에 (e) 상기 유기용매 내에서 반응시킨 반응물을 분무건조하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 글루타치온의 당량(Equivalent weight)이 상기 몬모릴로나이트이 가진 양이온 교환당량(Equivalent weight)의 1.5 배 내지 2.0 배가 되도록 상기 글루타치온과 상기 몬모릴로나이트을 반응시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2항의 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 포함하는 항산화 식품 조성물.
  10. 제 1 항 또는 제 2항의 글루타치온-몬모릴로나이트 혼성체를 포함하는 항산화 화장료 조성물.
KR1020110059412A 2010-08-31 2011-06-20 글루타치온-층상 규산염광물 혼성체, 그 제조방법 및 그 혼성체를 포함하는 항산화 기능성 조성물 KR101271217B1 (ko)

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KR20050076463A (ko) * 2004-01-20 2005-07-26 (주)나노하이브리드 이트라코나졸과 층상형 규산염과의 혼성체
KR20060093240A (ko) * 2005-02-21 2006-08-24 (주)나노하이브리드 염기성 고분자가 첨가된 유리 염기형 약물과 층상형 규산염의 하이브리드 및 그의 제조방법

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