KR101498364B1 - Preparing method of microcapsule of oral delivery of active substance using natural polymer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 천연 고분자를 용매에 용해시켜 전기분무 용액을 준비하는 단계; (b) 상기 전기분무 용액에 유효물질을 첨가하는 단계; (c) 상기 유효물질이 첨가된 전기분무 용액을 전압을 인가한 상태에서 전기분사시켜 마이크로 캡슐을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 마이크로 캡슐 표면을 폴리메틸메타 아크릴레이트를 용매에 용해시킨 코팅 용액으로 코팅하는 단계를 포함하는 유효 물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 천연 고분자를 이용한 유효 물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐 제조 방법에 따르면, 알긴산, 카르복시메틸 셀루로오스, 카르복시메틸 키틴, 카르복시메틸 키토산, 글라이코 키토산, 젤라틴, 피브린 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 천연 고분자와 방사선에 의해 손상된 조직의 재생을 유도할 수 있는 기능성 단백질(또는 항암물질)을 혼합하여 전기분무법을 통해 마이크로 캡슐 제조 후 EUDRAGIT 코팅한 강화형 마이크로캡슐을 제조할 수 있는바, 제조 조건에 따라 다양한 직경을 가지는 마이크로 캡슐을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 단시간에 이루어지는 공정이므로 내부에 함유한 기능성 단백질 및/또는 항암물질 등의 유효물질의 활성유지에도 큰 장점이 있다.
또한, 제조된 천연고분자 마이크로캡슐은 경구투여시 위/장관의 혹독한 환경에서 내부 기능성단백질(또는 항암물질)의 활성을 유지시킬 수 있으며, 손상된 장조직의 치유를 유도할 수 있고, 이로 인해 질병의 진단 및 치료 목적에 따라 다양한 조성의 기능성 단백질 이외에도 세포, 약물, 항암제, 조영제 등을 장 내에 전달하는 것이 가능하다.
(A) preparing an electrospray solution by dissolving a natural polymer in a solvent; (b) adding an effective substance to the electrospray solution; (c) forming a microcapsule by electrospraying the electrospray solution to which the effective material is added in a state of applying a voltage; And (d) coating the surface of the microcapsule with a coating solution in which polymethylmethacrylate is dissolved in a solvent. The present invention also relates to a method for producing microcapsules for oral delivery of an effective substance.
According to the method for preparing microcapsules for oral delivery of an effective substance using a natural polymer according to the present invention, it is possible to provide a microcapsule for oral delivery, which comprises alginic acid, carboxymethylcellulose, carboxymethylchitin, carboxymethylchitosan, glycholchitosan, gelatin, fibrin, (Or an anti-cancer substance) capable of inducing the regeneration of the damaged tissue by radiation, and then preparing EUCD-coated microcapsules by electrospray method to prepare reinforced microcapsules It is possible to produce microcapsules having various diameters in accordance with the production conditions, but it is also a process of short-time processing, and thus it is very advantageous to maintain the activity of active substances such as functional proteins and / or anti-cancer substances contained therein .
In addition, the prepared natural polymer microcapsules can maintain the activity of the internal functional protein (or anti-cancer substance) in the harsh environment of the stomach / intestine when orally administered and can induce healing of the injured intestinal tissue, It is possible to deliver cells, drugs, anticancer agents, contrast agents and the like in the intestines in addition to functional proteins of various compositions according to diagnosis and treatment purpose.

Description

천연 고분자를 이용한 유효 물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐 제조 방법{PREPARING METHOD OF MICROCAPSULE OF ORAL DELIVERY OF ACTIVE SUBSTANCE USING NATURAL POLYMER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a microcapsule for oral delivery of an effective substance using a natural polymer,

본 발명은 경구 전달용 마이크로 캡슐 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 천연 고분자를 이용한 기능성 단백질 또는 항암물질 등의 유효물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐을 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing oral microcapsules, and more particularly, to a method for producing microcapsules for oral delivery of an effective substance such as a functional protein or an anti-cancer substance using a natural polymer.

체내에 암 발병시 투여되는 항암제와 방사선치료는 암조직이 아닌 정상조직에도 높은 독성을 나타내는 심각한 부작용이 있기 때문에 항암치료의 성공여부는 항암치료에 의해 암조직만을 효과적으로 사멸시키는 것에 달려있다. 특히, 소화기 계통에 발생되는 암의 경우는 외과적 시술을 통한 암조직의 절개 후에 방사선 항암요법을 이용하여 치료하게 되지만, 소화기 계통의 조직들은 다른 조직이나 장기에 비해 방사선에 쉽게 손상이 되어 암조직의 사멸과 함께 조직의 형상 및 기능 손상이 수반되는 심각한 부작용이 발생되고 있다.The success of chemotherapy depends on the effective killing of cancer tissues by chemotherapy, because the chemotherapy and radiation therapy that are administered when the cancer develops in the body has serious side effects that are highly toxic to normal tissues, not cancer tissues. In particular, cancer in the gastrointestinal system is treated by radiotherapy after the incision of the cancer tissue through the surgical procedure, but the digestive system tissues are easily damaged by radiation compared with other tissues or organs, There is a serious side effect accompanied by the damage to the shape and function of the tissue.

이러한 방사선 치료의 문제점을 해결하기 위해, 손상된 소화기 계통의 조직재생을 유도할 수 있는 기능성 단백질 등과 같은 유효물질을 체내로 전달하는 방법에 대한 연구가 주요 관심의 대상이 되고 있는데, 그 중 이러한 유효물질을 함유한 캡슐형 전달체에 대한 연구가 주목받고 있다(한국공개특허 제10-2011-0095590호). 이러한 캡슐형 전달체는 휘발성 액체나 활성 물질들의 보호, 냄새, 촉감차폐 및 캡슐화된 물질의 외부로의 방출 시기와 속도 등을 조절할 수 있는 장점을 가질 수 있다.In order to solve the problems of such radiation therapy, research on a method of delivering an effective substance such as a functional protein capable of inducing tissue regeneration of injured digestive system into the body has become a subject of interest, (Korean Patent Publication No. 10-2011-0095590). Such a capsule-shaped carrier may have advantages such as protection of volatile liquids and active substances, odor, tactile shielding, and timing and speed of release of the encapsulated substance to the outside.

하지만 종래의 캡슐형 전달체는 합성 고분자를 이용한 것이어서, 장점착성과 생체적합성이 떨어지는 문제점이 있고, 합성 고분자를 이용하여 캡슐형 전달체를 제조하는 공정이 어렵고 복잡할 뿐만 아니라 시간이 다소 소요되는 문제점도 있다.
However, the conventional capsule-shaped carrier uses a synthetic polymer, which results in a problem of poor long-tackiness and biocompatibility, and it is difficult and complicated to manufacture the capsule-shaped carrier using the synthetic polymer, .

본 발명은 상기와 같은 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, (a) 천연 고분자를 용매에 용해시켜 전기분무 용액을 준비하는 단계; (b) 상기 전기분무 용액에 유효물질을 첨가하는 단계; (c) 상기 유효물질이 첨가된 전기분무 용액을 전압을 인가한 상태에서 전기분사시켜 마이크로 캡슐을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 마이크로 캡슐 표면을 폴리메틸메타 아크릴레이트를 용매에 용해시킨 코팅 용액으로 코팅하는 단계를 포함하는 유효 물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for preparing an electrospray solution comprising: (a) dissolving a natural polymer in a solvent to prepare an electrospray solution; (b) adding an effective substance to the electrospray solution; (c) forming a microcapsule by electrospraying the electrospray solution to which the effective material is added in a state of applying a voltage; And (d) coating the surface of the microcapsule with a coating solution in which polymethylmethacrylate is dissolved in a solvent. The present invention also provides a method for producing microcapsules for oral delivery of an effective substance.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 유효 물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.It is still another object of the present invention to provide a microcapsule for oral delivery of an effective substance prepared by the above method.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은,According to the present invention,

(a) 천연 고분자를 용매에 용해시켜 전기분무 용액을 준비하는 단계;(a) preparing an electrospray solution by dissolving a natural polymer in a solvent;

(b) 상기 전기분무 용액에 유효물질을 첨가하는 단계;(b) adding an effective substance to the electrospray solution;

(c) 상기 유효물질이 첨가된 전기분무 용액을 전압을 인가한 상태에서 전기분사시켜 마이크로 캡슐을 형성하는 단계; 및(c) forming a microcapsule by electrospraying the electrospray solution to which the effective material is added in a state of applying a voltage; And

(d) 상기 마이크로 캡슐 표면을 폴리메틸메타 아크릴레이트를 용매에 용해시킨 코팅 용액으로 코팅하는 단계를 포함하는 유효 물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐 제조 방법을 제공한다.(d) coating the surface of the microcapsule with a coating solution in which polymethylmethacrylate is dissolved in a solvent, to prepare a microcapsule for oral delivery of an effective substance.

본 발명의 일 구현예로, 상기 단계 (a)에서 상기 천연 고분자는 알긴산, 카르복시메틸 셀루로오스, 카르복시메틸 키틴, 카르복시메틸 키토산, 글라이코 키토산, 젤라틴, 피브린 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 천연 고분자인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, in the step (a), the natural polymer is selected from the group consisting of alginic acid, carboxymethylcellulose, carboxymethylchitin, carboxymethylchitosan, glycochitanium, gelatin, fibrin and mixtures thereof And at least one natural polymer.

본 발명의 다른 구현예로, 상기 단계 (b)에서 상기 유효물질은 조영제, 항암제, 세포 또는 박테리아, 및 siRNA로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다. In another embodiment of the present invention, in the step (b), the effective substance is selected from the group consisting of contrast agents, anticancer agents, cells or bacteria, and siRNA.

본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 단계 (b)에서 상기 유효물질은 cytolysin 또는 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 펩타이드인 것을 특징으로 한다. In another embodiment of the present invention, in the step (b), the active substance is a cytolysin or a peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (a) 단계에서의 용매는 디메틸설폭시드 (Dimethyl sulfoxide), 포스페이트 버퍼 셀라인(Phosphate buffered saline), 행크스 버퍼 셀라인 (HBSS), 노말 셀라인 (0.9 wt% 염화나트륨 수용액) 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the solvent in step (a) is selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide, phosphate buffered saline, Hanks buffered saline (HBSS), normal cellulase (0.9 wt. % Sodium chloride aqueous solution) and a mixed solvent thereof.

본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 단계 (c)에서 인가전압은 5~20kV이며, 상기 전기분무 용액을 밀어주는 속도는 0.1~5ml/hr인 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the applied voltage in step (c) is 5 to 20 kV, and the rate of pushing the electrospray solution is 0.1 to 5 ml / hr.

본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 단계 (d)에서, 상기 폴리메틸메타 아크릴레이트는 유드라짓(EUDRAGIT)인 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, in the step (d), the polymethylmethacrylate is Eudragit.

본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (d) 단계에서의 용매는 물, 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 클로로포름(Chloroform), 디클로로메탄 (Dichloromethane) 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.In yet another embodiment of the present invention, the solvent in step (d) is selected from the group consisting of water, methanol, ethanol, chloroform, dichloromethane, .

본 발명은 상기 방법으로 제조된 유효 물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐을 제공한다.
The present invention provides microcapsules for oral delivery of an effective substance prepared by the above method.

본 발명에 따른 천연 고분자를 이용한 유효 물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐 제조 방법에 따르면, 알긴산, 카르복시메틸 셀루로오스, 카르복시메틸 키틴, 카르복시메틸 키토산, 글라이코 키토산, 젤라틴, 피브린 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 천연 고분자와 방사선에 의해 손상된 조직의 재생을 유도할 수 있는 기능성 단백질(또는 항암물질)을 혼합하여 전기분무법을 통해 마이크로 캡슐 제조 후 EUDRAGIT 코팅한 강화형 마이크로캡슐을 제조할 수 있는바, 제조 조건에 따라 다양한 직경을 가지는 마이크로 캡슐을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 단시간에 이루어지는 공정이므로 내부에 함유한 기능성 단백질 및/또는 항암물질 등의 유효물질의 활성유지에도 큰 장점이 있다.According to the method for preparing microcapsules for oral delivery of an effective substance using a natural polymer according to the present invention, it is possible to provide a microcapsule for oral delivery, which comprises alginic acid, carboxymethylcellulose, carboxymethylchitin, carboxymethylchitosan, glycholchitosan, gelatin, fibrin, (Or an anti-cancer substance) capable of inducing the regeneration of the damaged tissue by radiation, and then preparing EUCD-coated microcapsules by electrospray method to prepare reinforced microcapsules It is possible to produce microcapsules having various diameters in accordance with the production conditions, but it is also a process of short-time processing, and thus it is very advantageous to maintain the activity of active substances such as functional proteins and / or anti-cancer substances contained therein .

또한, 제조된 천연고분자 마이크로캡슐은 경구투여시 위/장관의 혹독한 환경에서 내부 기능성단백질(또는 항암물질)의 활성을 유지시킬 수 있으며, 손상된 장조직의 치유를 유도할 수 있고, 이로 인해 질병의 진단 및 치료 목적에 따라 다양한 조성의 기능성 단백질 이외에도 세포, 약물, 항암제, 조영제 등을 장 내에 전달하는 것이 가능하다.
In addition, the prepared natural polymer microcapsules can maintain the activity of the internal functional protein (or anti-cancer substance) in the harsh environment of the stomach / intestine when orally administered and can induce healing of the injured intestinal tissue, It is possible to deliver cells, drugs, anticancer agents, contrast agents and the like in the intestines in addition to functional proteins of various compositions according to diagnosis and treatment purpose.

도 1은 실시예 1-1에서 알긴산 마이크로캡슐을 제조하기 위한 전기분무 장치의 개략도를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예 1-1에서 전기분무법을 이용하여 제조한 알긴산 마이크로 캡슐의 광학현미경으로 촬영한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 1-1에서 전기분무법을 이용하여 제조한 알긴산 마이크로 캡슐의 평균직경 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예 1-2에서 Eudragit으로 캡슐의 물성강화 전, 후의 평균직경의 변화를 분석한 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 1-3에서 알긴산 마이크로 캡슐의 표면형상을 전자현미경(SEM)을 통해 관찰한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 1-3에서 알긴산 마이크로 캡슐의 화학적 변화를 분석하기 위해 적외선 분광기(FTIR)를 이용해 분석한 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예 2-2에서 알긴산 마이크로캡슐에서 방출되는 물질 P의 거동 분석결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시예 2-3에서 알긴산 마이크로캡슐에서 방출된 물질 P에 의한 세포영향을 알아보기 위해 촬영한 골수유래 중간엽 줄기세포의 광학이미지를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시예 2-3에서 알긴산 마이크로캡슐에서 방출된 물질 P에 의한 세포활성 변화를 알아보기 위해 배양된 골수유래 중간엽 줄기세포의 CCK-8 assay 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시예 3-1에서 알긴산 마이크로 캡슐 내에 넣어준 E.coli를 live and dead assay를 통해 염색한 사진을 나타낸 도면이다.
도 11은 실시예 3-1에서 알긴산 마이크로 캡슐 내에 넣어준 E.coli의 생존률을 live and dead assay를 통해 분석한 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 실시예 3-2에서 유전조작 E.coli가 분비한 cytolysin에 의한 종양 및 정상 세포의 영향성을 분석한 MTT assay 결과를 나타낸 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of an electrospray apparatus for producing alginic acid microcapsules in Example 1-1. FIG.
Fig. 2 is a view showing an image taken by an optical microscope of alginic acid microcapsules prepared by using the electrospray method in Example 1-1. Fig.
Fig. 3 is a graph showing the average diameter of alginic acid microcapsules prepared by the electrospray method in Example 1-1. Fig.
FIG. 4 is a graph showing the results of analysis of changes in average diameter before and after enhancement of physical properties of capsules by Eudragit in Example 1-2. FIG.
Fig. 5 is a view showing an image obtained by observing the surface morphology of alginic acid microcapsules in Examples 1-3 through an electron microscope (SEM). Fig.
6 is a diagram showing the results of analysis using an infrared spectroscope (FTIR) to analyze chemical changes of alginic acid microcapsules in Examples 1-3.
7 is a graph showing the results of analysis of the behavior of the substance P emitted from alginic acid microcapsules in Example 2-2.
FIG. 8 is an optical image of bone marrow-derived mesenchymal stem cells taken in order to examine the cell effect of substance P released from alginate microcapsules in Example 2-3. FIG.
FIG. 9 is a graph showing the results of CCK-8 assay of bone marrow-derived mesenchymal stem cells cultured to examine the cell activity change by substance P released from alginate microcapsules in Example 2-3. FIG.
10 is a photograph showing a live and dead assay staining of E. coli in alginic acid microcapsules in Example 3-1.
11 is a view showing a result of analysis of the survival rate of E. coli in alginate microcapsules in Example 3-1 through a live and dead assay.
12 is a graph showing the results of MTT assay in which the cytolysin secreted by the genetically engineered E. coli in Example 3-2 was analyzed for the influence of tumor and normal cells.

본 발명자들은 천연 고분자를 이용한 유효물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐에 대하여 연구한 결과, 알긴산, 카르복시메틸 셀루로오스, 카르복시메틸 키틴, 카르복시메틸 키토산, 글라이코 키토산, 젤라틴, 피브린 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 천연 고분자로 제조된 마이크로 캡슐이 기능성 단백질이나 박테리아를 포함할 경우, 외부로 서방형 형태로 방출되는 기능성 단백질에 의해 세포의 생리활성 조절이 가능하다는 사실을 규명하고, 이에 기초하여 본 발명을 완성하였다.
The inventors of the present invention have studied microcapsules for oral delivery of an effective substance using a natural polymer and found that they are composed of alginic acid, carboxymethylcellulose, carboxymethylchitin, carboxymethylchitosan, glycochitanium, gelatin, fibrin, The present inventors have found that when a microcapsule made of at least one natural polymer selected from the group consisting of a functional protein or a bacterial cell contains a functional protein released in the form of a sustained release to the outside, The present invention has been completed.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은,According to the present invention,

(a) 천연 고분자를 용매에 용해시켜 전기분무 용액을 준비하는 단계;(a) preparing an electrospray solution by dissolving a natural polymer in a solvent;

(b) 상기 전기분무 용액에 유효물질을 첨가하는 단계;(b) adding an effective substance to the electrospray solution;

(c) 상기 유효물질이 첨가된 전기분무 용액을 전압을 인가한 상태에서 전기분사시켜 마이크로 캡슐을 형성하는 단계; 및(c) forming a microcapsule by electrospraying the electrospray solution to which the effective material is added in a state of applying a voltage; And

(d) 상기 마이크로 캡슐 표면을 폴리메틸메타 아크릴레이트를 용매에 용해시킨 코팅 용액으로 코팅하는 단계를 포함하는 유효 물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐 제조 방법을 제공한다.(d) coating the surface of the microcapsule with a coating solution in which polymethylmethacrylate is dissolved in a solvent, to prepare a microcapsule for oral delivery of an effective substance.

상기 단계 (a)에서는, 천연 고분자를 용매에 용해시켜 전기분무 용액을 준비한다. 천연 고분자는 알긴산, 카르복시메틸 셀루로오스, 카르복시메틸 키틴, 카르복시메틸 키토산, 글라이코 키토산, 젤라틴, 피브린 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 천연 고분자를 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 알긴산을 사용할 수 있다. 수용액 형태의 알긴산은 Ca2 +, Ba2 + 및 Sr2 + 과 같은 2가 양이온을 이용하여 손쉽게 이온가교된 캡슐형태로 제조가 가능하다. 마이크로 캡슐을 제조하기 위해 장점착성과 생체적합성이 우수한 천연 고분자를 이용함으로써, 손상된 조직에서만 유효물질(기능성 단백질)의 국부 방출 및 전달이 가능하여 조직재생 효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.In the step (a), the natural polymer is dissolved in a solvent to prepare an electrospray solution. It is preferable to use at least one natural polymer selected from the group consisting of alginic acid, carboxymethylcellulose, carboxymethylchitin, carboxymethylchitosan, glycholchitosan, gelatin, fibrin, and mixtures thereof, Alginic acid can be used. Alginic acid in the form of an aqueous solution can be easily prepared into ion-crosslinked capsules using divalent cations such as Ca 2 + , Ba 2 + and Sr 2 + . By using a natural polymer having excellent adhesiveness and biocompatibility for producing microcapsules, it is possible to local release and transfer of an effective substance (functional protein) only in a damaged tissue, thereby maximizing the tissue regeneration effect.

상기 (a) 단계에서 사용되는 용매로는 디메틸설폭시드 (Dimethyl sulfoxide), 포스페이트 버퍼 셀라인(Phosphate buffered saline), 행크스 버퍼 셀라인 (HBSS), 노말 셀라인 (0.9 wt% 염화나트륨 수용액) 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 사용할 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.Examples of the solvent used in step (a) include dimethyl sulfoxide, phosphate buffered saline, Hanks buffered saline (HBSS), nasal selenium (0.9 wt% aqueous sodium chloride solution) A mixed solvent, and the like, but is not limited thereto.

또한, 상기 단계 (b)의 유효물질은 기능성 단백질 및/또는 항암물질일 수 있고, 조영제, 항암제, 세포 또는 박테리아, 및 siRNA로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않으며, cytolysin, cytolysin을 분비하는 형질전환 박테리아, 또는 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 펩타이드인 물질 P(Substance P, Calbiochem, USA)인 것이 더욱 바람직하나, 이것으로 제한되는 것은 아니다. The active substance of step (b) may be a functional protein and / or an anti-cancer agent, and is preferably selected from the group consisting of a contrast agent, an anticancer agent, a cell or a bacterium, and siRNA, (Substance P, Calbiochem, USA), which is a peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.

상기 단계 (c)에서는, 상기 단계 (a)에 의해 준비된 전기분무 용액을 전압을 인가한 상태에서 전기분사시켜 마이크로 캡슐을 형성하며, 이때 인가전압은 5~20kV로, 전기분무 용액을 밀어주는 속도는 0.1~5ml/hr인 것이 바람직하지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 상기 전기분무법에 의해 마이크로 캡슐이 형성될 수 있으며, 이러한 전기분무법은 제조 조건에 따라 다양한 직경을 가지는 마이크로 캡슐을 제조할 수 있고, 단시간에 이루어지는 공정이므로 내부에 함유한 기능성 단백질 및/또는 항암물질 등의 유효물질의 활성유지에도 큰 장점이 있다.In the step (c), the electrospray solution prepared by the step (a) is injected with a voltage to form microcapsules. At this time, the applied voltage is 5 to 20 kV, the rate of pushing the electrospray solution Is preferably 0.1 to 5 ml / hr, but is not limited thereto. Microcapsules can be formed by the electrospray method. According to the electrospray method, it is possible to produce microcapsules having various diameters according to the production conditions. Since the process is a short-time process, the functional protein and / But also has a great advantage in maintaining the activity of the active substance.

상기 단계 (d)에서는, 단계 (c)에 의해 형성된 마이크로 캡슐 표면을 폴리메틸메타 아크릴레이트를 용매에 용해시킨 코팅 용액으로 코팅한다. 즉, 단계 (c)에 의해 형성된 마이크로 캡슐은 물성이 약하여, 위/장관환경의 pH 변화에 쉽게 분해되고 장의 운동으로 인하여 내부에 함유된 유효물질의 보호가 취약한 문제가 있다. 이를 해결하기 위해, 폴리메틸메타 아크릴레이트로 마이크로 캡슐 표면을 코팅하여 물성을 강화시키며, 이때 폴리메틸메타 아크릴레이트는 유드라짓(EUDRAGIT)인 것이 바람직하지만 이것으로 제한되는 것은 아니다. 또한 (d) 단계에서 사용되는 용매로는 물, 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 클로로포름(Chloroform), 디클로로메탄 (Dichloromethane) 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 사용할 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 단계 (d)에 의해 마이크로 캡슐 표면을 코팅함으로써, 물성이 강화되어 pH 변화 또는 장의 운동으로부터 캡슐 내부에 함유된 유효물질을 완벽히 보호할 수 있다.In the step (d), the surface of the microcapsule formed by step (c) is coated with a coating solution in which polymethylmethacrylate is dissolved in a solvent. That is, the microcapsule formed by the step (c) has a weak physical property and is easily decomposed by the pH change of the stomach / intestinal environment and the protection of the effective substance contained therein is weak due to intestinal motility. To solve this problem, the surface of the microcapsule is coated with polymethylmethacrylate to enhance the physical properties. In this case, the polymethylmethacrylate is preferably EUDRAGIT, but the present invention is not limited thereto. The solvent used in step (d) may be a solvent selected from the group consisting of water, methanol, ethanol, chloroform, dichloromethane, and mixed solvents thereof. This is not restrictive. By coating the surface of the microcapsule with the step (d), the physical properties are enhanced, and the effective substance contained in the capsule can be perfectly protected from the pH change or the movement of the intestines.

본 발명의 일 실시예에서는, 기능성 단백질인 물질P와 알긴산을 혼합한 용액을 전기분무법을 통해 마이크로 캡슐을 형성한 후, Eudragit 코팅을 통해 물성이 강화된 알긴산 마이크로캡슐을 제조하고(실시예 2-1 참조), 기능성 단백질의 방출거동을 분석한 결과, 생체 유사조건 하에서 내부에 존재하는 물질 P의 서방형 방출거동을 조절할 수 있음을 확인하였다(실시예 2-2 참조). 또한 본 발명의 다른 실시예에서는, 항암물질인 cytolysin을 분비하는 유전조작 박테리아인 E.coli와 알긴산을 혼합한 용액을 전기분무법을 통해 마이크로 캡슐을 제조한 후, Eudragit 코팅을 통해 물성이 강화된 알긴산 마이크로캡슐을 제조하고, 캡슐 내부에 존재하는 유전조작박테리아의 생존률을 평가한 결과, 유전조작 박테리아의 생존률을 유지시킴을 확인하였다(실시예 3-1 참조).In one embodiment of the present invention, a microcapsule is formed by a spraying method using a solution of a substance P, which is a functional protein, and alginic acid, and alginic acid microcapsules having enhanced physical properties are prepared through Eudragit coating (Example 2- 1). As a result of analyzing the release behavior of the functional protein, it was confirmed that the sustained-release behavior of the substance P existing in the living body under bio-similar conditions can be controlled (see Example 2-2). In another embodiment of the present invention, a microcapsule is prepared by a spraying method of a solution of a genetically engineered bacterium, E. coli, which secretes an anti-cancer substance, cytolysin, and alginic acid. Then, microcapsules are prepared by coating with Eudragit, Microcapsules were prepared, and the survival rate of the genetically engineered bacteria present in the capsule was evaluated. As a result, it was confirmed that the survival rate of genetically engineered bacteria was maintained (see Example 3-1).

이에, 본 발명에서는 상기 제조 방법으로 제조된 유효 물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐을 제공한다. 상기 마이크로캡슐은 조영제 전달체,항암제 전달체, 세포 또는 박테리아 전달체, siRNA 전달체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용도를 가질 수 있다.
Accordingly, the present invention provides a microcapsule for oral delivery of an effective substance prepared by the above-described method. The microcapsule may have one or more uses selected from the group consisting of a contrast agent carrier, an anticancer agent carrier, a cell or a bacterial carrier, and an siRNA carrier.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[실시예][Example]

실시예 1. 알긴산 마이크로 캡슐의 제조 및 물리적, 화학적 분석Example 1. Preparation and physical and chemical analysis of alginic acid microcapsules

1-1. 전기분무법을 이용한 알긴산 마이크로 캡슐의 제조1-1. Preparation of alginic acid microcapsules by electrospray method

본 실시예에서는, 알긴산 마이크로 캡슐을 제조하기 위해 자유낙하시키는 알긴산 수용액에 전기장을 가해 마이크로 사이즈의 캡슐을 제조하는 시스템인 전기분무법을 적용하였다. 전기분무법을 이용하여 제조한 알긴산 마이크로캡슐은 인가전압, 용액을 밀어주는 속도 등에 따라서 캡슐의 사이즈와 사이즈 분포를 손쉽게 조절할 수 있다. In the present embodiment, an electrospray method, which is a system for producing capsules of micro size by applying an electric field to an alginic acid aqueous solution falling freely to make alginic acid microcapsules, was applied. The alginic acid microcapsules prepared by the electrospray method can easily control the size and size distribution of the capsules according to the applied voltage and the speed of pushing the solution.

보다 구체적으로, 알긴산 마이크로캡슐을 제조하기 위해, 알긴산 (sigma aldrich, USA)을 2 wt%의 농도로 0.9% 염화나트륨 (NaCl, Sigma aldrich, USA) 용액에 약 6시간 가량 녹인 후, 이를 전기분무 장치의 주사기에 넣었으며, 상기 전기분무 장치의 대략적인 개략도는 도 1에 나타내었다. 이후 알긴산을 가교 시키는 용액으로 50 mM의 염화칼슘 (CaCl2, Sigma aldrich, USA) 용액을 준비하였으며, 주사기 바늘과 알긴산 가교 용액까지의 거리는 약 10cm 이며, 전위차를 발생시키는 지름 10 cm의 구리선을 주사기 바늘과 가교용액이 담긴 포집기 사이에 위치 시켰다.이후 알긴산 수용액을 밀어주는 속도는 주사기펌프 (KD science, USA)를 이용하여 0.1~1ml/hr로 조정하고, 인가전압은 고전압 전원발생기(Wookyung Tech, Korea)를 이용하여 8~20 kV로 조정해가며 다양한 직경을 가지는 알긴산 마이크로캡슐을 제조하였다. 이렇게 제조한 알긴산 마이크로캡슐을 잔류 이온가교제인 염화칼슘을 제거하기 위해 30분 동안 0.9% 염화나트륨 용액으로 5회에 걸쳐 세척하여 주었다.More specifically, alginic acid (Sigma Aldrich, USA) was dissolved in a 0.9% sodium chloride solution (NaCl, Sigma Aldrich, USA) at a concentration of 2 wt% for about 6 hours to prepare alginic acid microcapsules, , And a schematic schematic view of the electrospray device is shown in FIG. Thereafter, a solution of 50 mM calcium chloride (CaCl 2 , Sigma aldrich, USA) was prepared as a solution for crosslinking alginic acid. The distance between the syringe needle and the alginic acid cross-linking solution was about 10 cm. A copper wire having a diameter of 10 cm The concentration of alginic acid solution was adjusted to 0.1 ~ 1ml / hr by using a syringe pump (KD science, USA), and the applied voltage was measured using a high voltage power generator (Wookyung Tech, Korea ) To prepare alginic acid microcapsules having various diameters by adjusting to 8 to 20 kV. The alginic acid microcapsules thus prepared were washed five times with 0.9% sodium chloride solution for 30 minutes in order to remove calcium chloride as a residual ion crosslinking agent.

상기 제조된 알긴산 마이크로 캡슐을 광학현미경으로 이용하여 직경을 분석하였고, 그 결과를 도 2 및 도 3에 나타내었다.The alginic acid microcapsules prepared above were analyzed using an optical microscope for the diameter, and the results are shown in FIG. 2 and FIG.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 전기분무법의 다양한 조건을 변환하여 얻어진 알긴산 마이크로 캡슐이 균일한 사이즈로 형성됨을 확인할 수 있었고, 알긴산을 밀어주는 속도를 변환한 것보다 인가전압이 올라갈수록 마이크로 캡슐의 평균직격이 감소함을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, it was confirmed that the alginic acid microcapsules obtained by converting various conditions of the electrospray method were formed in a uniform size, and it was confirmed that the microcapsules And the average straightness of.

1-2. 알긴산 마이크로 캡슐의 물성강화 코팅1-2. Alginic acid microcapsule reinforced coating

실시예 1-1의 전기분무법을 이용하여 제조한 알긴산 마이크로캡슐의 물성강화를 위해 EUDRAGIT (Evonik Rhm GmbH Pharma Polymers, Germany)으로 캡슐표면을 코팅하였다. 보다 구체적으로, 사용한 EUDRAGIT은 L100-55, L100, S100으로 각각을 10 wt%의 농도로 에탄올 수용액 (에탄올:물의 부피비=9:1)에 상온에서 약 1시간 가량 녹였다. 표면물기를 제거한 알긴산 마이크로캡슐을 종이필터 위에 위치시킨 후 필터 밑면에서 음압을 걸어주며 각각의 EUDRAGIT 용액을 캡슐에 부어 주었다. 표면코팅된 알긴산 마이크로캡슐을 5분간 자연건조 시킨 후 광학현미경을 이용해서 관찰하였고, 이러한 결과를 이용하여 EUDRAGIT 용액을 이용하여 코팅 전, 후와 각각의 EUDRAGIT 코팅에 따른 마이크로캡슐의 직경을 분석하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.The capsule surface was coated with EUDRAGIT (Evonik Rhm GmbH, Pharma Polymers, Germany) to enhance the physical properties of alginic acid microcapsules prepared by the electrospray method of Example 1-1. More specifically, the EUDRAGIT used was dissolved in an aqueous solution of ethanol (ethanol: water ratio = 9: 1) at a concentration of 10 wt% at L100-55, L100 and S100 for about 1 hour at room temperature. Alginic acid microcapsules with surface water removed were placed on the paper filter, and negative pressure was applied from the bottom of the filter. Each EUDRAGIT solution was poured into capsules. The microcapsules were coated with EUDRAGIT solution and coated with EUDRAGIT. The microcapsules were coated with the EUDRAGIT coating solution before and after coating, The results are shown in Fig.

도 4에 나타낸 바와 같이, EUDRAGIT 코팅 후 EUDRAGIT의 용매에 알콜에 의해 알긴산 마이크로 캡슐의 탈수가 유발되어 마이크로캡슐의 평균 직경이 약 40 %정도 감소됨을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 4, after the EUDRAGIT coating, dehydration of alginic acid microcapsules was induced in the solvent of EUDRAGIT by alcohol, and the average diameter of the microcapsules was reduced by about 40%.

1-3. 알긴산 마이크로 캡슐의 물리적, 화학적 분석1-3. Physical and chemical analysis of alginate microcapsules

EUDRAGIT 코팅 후 알긴산 마이크로캡슐의 물리적 형상변화를 분석하기 위해 전자현미경을 이용해 캡슐 표면을 분석하였다. 실시예 1-1 및 1-2에서 제조한 알긴산 마이크로캡슐을 상온에서 12시간 동안 자연건조 후 EUDRAGIT 코팅 전, 후와 각각의 코팅 후 변화를 분석하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.After the EUDRAGIT coating, the capsule surface was analyzed using an electron microscope to analyze the physical shape changes of the alginic acid microcapsules. The alginic acid microcapsules prepared in Examples 1-1 and 1-2 were naturally dried at room temperature for 12 hours, and then analyzed before and after EUDRAGIT coating and after coating, respectively. The results are shown in FIG.

도 5에 나타낸 바와 같이, 코팅 전, 후 사이즈의 캡슐의 직경변화는 없었으며, EUDRAGIT 코팅에 의해 마이크로캡슐의 중앙부분이 함몰된 형상임을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 5, there was no change in the diameter of the capsules before and after coating, and it was confirmed that the center portion of the microcapsules was depressed by the EUDRAGIT coating.

또한, 알긴산 마이크로캡슐의 EUDRAGIT 코팅 전, 후의 화학적 변화 분석을 위해 적외선 분광기 (Fourier transform infrared spectroscopy, Tensor 27, Germany)를 이용해 분석하였다. 이를 위해 실시예 1-1 및 1-2에서 제조한 마이크로캡슐을 약 12시간 동안 진공건조 후 브롬화칼륨과 혼합하여 시편을 제작하고, 4000~500 cm-1 파장영역대에서의 시료의 분광특성을 관찰하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.The alginate microcapsules were analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (Tensor 27, Germany) for chemical change analysis before and after EUDRAGIT coating. For this purpose, the microcapsules prepared in Examples 1-1 and 1-2 were vacuum-dried for about 12 hours and then mixed with potassium bromide to prepare specimens. The spectroscopic characteristics of the samples in the wavelength range of 4000-500 cm -1 were measured And the results are shown in Fig.

도 6에 나타낸 바와 같이, 코팅 전, 후 알긴산과 각각의 EUDRAGIT의 특성 피크들이 잘 나타나 있음을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 6, it was confirmed that characteristic peaks of alginic acid and each EUDRAGIT appeared well before and after coating.

실시예 2. 기능성 단백질이 함유된 알긴산 마이크로캡슐 제조 및 성능 평가Example 2 Preparation and Performance Evaluation of Alginic Acid Microcapsules Containing Functional Protein

2-1. 전기분무법을 통한 기능성 단백질 함유 마이크로캡슐 제조2-1. Preparation of functional protein-containing microcapsules by electrospray method

물질 P(substance P)는 Neuropeptide로서 신경조절 및신경 전달 물질로 11개의 아미노산으로 구성되어 있으며, 서열번호 1의 아미노산 서열(Arg-Pro-Lys-Pro-Gln-Gln-Phe-Phe-Gly-Leu-Met)로 이루어져 있다. 물질 P는 인체 내 손상된 조직 주변에서 중배엽 줄기세포가 환부로 이동 및 성장하는 것을 촉진시키며, 손상된 조직의 재생 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Reid TW, Murphy CJ, Iwahashi CK, Foster BA, Mannis MJ (August 1993), "Stimulation of epithelial cell growth by the neuropeptide substance P", Journal of Cellular Biochemistry 52 (4): 476-85.Substance P is a neuropeptide composed of 11 amino acids as neurotransmitter and neurotransmitter and has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 (Arg-Pro-Lys-Pro-Gln-Gln-Phe-Phe- -Met). Substance P is known to promote the migration and growth of mesenchymal stem cells to the affected area in the vicinity of injured tissue in the human body and has a regenerating effect on damaged tissues (Reid TW, Murphy CJ, Iwahashi CK, Foster BA, Mannis MJ 1993), "Stimulation of epithelial cell growth by the neuropeptide substance P", Journal of Cellular Biochemistry 52 (4): 476-85.

상기 실시예 1에서 정립한 전기분무법을 이용하여 기능성 단백질 방출이 가능한 알긴산 마이크로 캡슐을 제조하였다. 보다 구체적으로, 2 wt%의 알긴산 용액을 0.9 wt%의 염화나트륨 수용액에 놓인 후 여기에 물질 P (Substance P, Calbiochem, USA)를 100 ng/ml의 농도로 녹였다. 이렇게 제조한 용액을 전기분무 장치(도 1 참조)를 이용해 기능성 단백질인 물질 P가 함유된 알긴산 마이크로캡슐을 제조하였다. 이때 인가전압은 8~15kV였고, 알긴산 용액을 밀어주는 속도는 0.5~1.0 ml/hr 였으며, 주사기 바늘과 알긴산 가교 용액사이의 거리는 약 10 cm 이었고, 그 사이에 전위차를 발생시켜 줄 구리선을 위치시켰다. 이렇게 제조한 알긴산 마이크로 캡슐은 잔류 가교제를 제거하기 위해 0.9 wt%의 염화나트륨 용액으로 30분 동안 5회에 걸쳐 세척하였다. 이후 실시예 1-2에서 시행한 EUDRAGIT 코팅법을 통해 물질 P가 함유된 알긴산 마이크로캡슐의 물성을 강화시켰다.
The alginic acid microcapsules capable of releasing the functional protein were prepared using the electrospray method set forth in Example 1 above. More specifically, 2 wt% of alginic acid solution was immersed in a 0.9 wt% aqueous solution of sodium chloride, and then substance P (Substance P, Calbiochem, USA) was dissolved at a concentration of 100 ng / ml. Alginic acid microcapsules containing the substance P, which is a functional protein, were prepared by using the thus-prepared solution using an electrospray (see Fig. 1). At this time, the applied voltage was 8 to 15 kV, the rate of pushing the alginic acid solution was 0.5 to 1.0 ml / hr, the distance between the syringe needle and the alginic acid cross-linking solution was about 10 cm, and the copper wire was positioned to generate a potential difference therebetween . The alginic acid microcapsules thus prepared were washed with 0.9 wt% sodium chloride solution for 5 minutes for 30 minutes to remove residual crosslinking agent. The physical properties of the alginate microcapsule containing the substance P were enhanced through the EUDRAGIT coating method conducted in Example 1-2.

2-2. 기능성 단백질의 2-2. Functional protein 방출거동Release behavior 분석 analysis

알긴산 마이크로 캡슐로부터 방출되는 물질 P의 거동을 분석하기 위해 면역효소면역분석(R&D system, USA)을 실시하였다. 실시예 2-1에서 제조한 물질 P가 함유된 마이크로 캡슐을 동일한 개수로 나누어 10 ml의 PBS에 담근 후 37 ℃의 온도조건에서 100 rpm으로 교반해주며 1 주일간 캡슐 외부로 방출되는 물질 P의 거동을 분석하였다. 방출 거동을 분석하기 위해 실험 시작 후 3, 7, 12, 24, 72, 168 시간에 PBS 용액을 채취하여 면역효소분석을 실시하였고, 그 결과를 도 7에 나타내었다.Immunoenzymatic immunoassay (R & D system, USA) was performed to analyze the behavior of substance P released from alginate microcapsules. The microcapsules containing the substance P prepared in Example 2-1 were divided into the same number and immersed in 10 ml of PBS, stirred at 100 rpm at a temperature of 37 ° C, and the behavior of the substance P released to the outside of the capsule for 1 week Respectively. In order to analyze the release behavior, the PBS solution was collected at 3, 7, 12, 24, 72, and 168 hours after the start of the experiment to perform immunoenzymatic analysis, and the results are shown in FIG.

도 7에 나타낸 바와 같이, 물성강화 코팅을 하지 않은 알긴산 캡슐로부터는 초기에 상대적으로 많은 양의 물질 P가 방출되었지만, 코팅한 캡슐은 물질 P의 서방형 방출을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 7, a relatively large amount of the substance P was initially released from the alginate capsule without the physical property-enhancing coating, but the coated capsule could confirm the sustained release of the substance P.

2-3. 기능성 단백질이 함유된 알긴산 마이크로캡슐의 세포영향 평가2-3. Cellular effect evaluation of alginic acid microcapsules containing functional protein

알긴산 마이크로 캡슐에서 방출된 물질P의 세포영향을 분석하기 위해 Cell culture insert (Corning, USA)을 이용하였다. Tissue culture plate (TCP, Corning, USA)의 바닥면에 각각 5000개의 골수유래 중간엽 줄기세포 (계대수: 10번, Lonza, USA)를 파종 후, 실시예 2-1에서 제조한 마이크로 캡슐을 Cell culture insert에 각각 동일 양을 넣어준 후 각 TCP 위에 걸쳐주어 캡슐로부터 방출된 물질P가 골수유래 중간엽 줄기세포에 미치는 영향을 7일간에 걸쳐 광학현미경과 Cell counting kit (CCK-8, Dojindo Molecular Technologies, JAPAN)을 이용하여 분석하였다. 이때 사용한 세포 배양 배지는 Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM, low glucose, Invitrogen, USA)에 10 v/v % 의 Fetal bovine serum (FBS, Welgene, Korea)와 1 v/v%의 antibiotics (Welgene, Korea)가 혼합된 배지를 사용하였으며, 1주 일간 37 ℃에서 5 % 농도의 이산화탄소의 조건에서 세포를 배양하였으며, 배양 시작 후 1, 4, 7 일에 걸쳐 세포를 관찰 및 분석하였고, 그 결과를 도 8 및 도 9에 나타내었다. A cell culture insert (Corning, USA) was used to analyze the cellular effects of substance P released from alginate microcapsules. Five thousand bone marrow-derived mesenchymal stem cells (passage number: 10, Lonza, USA) were inoculated on the bottom of a tissue culture plate (TCP, Corning, USA), and the microcapsules prepared in Example 2-1 culture inserts were injected onto each TCP and the effect of substance P released from capsules on bone marrow-derived mesenchymal stem cells was assessed by optical microscopy and cell counting kit (CCK-8, Dojindo Molecular Technologies , JAPAN). The cell culture medium used was 10 v / v% Fetal bovine serum (FBS, Welgene, Korea) and 1 v / v% antibiotics (Welgene, Korea) in Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM, low glucose, Invitrogen, USA) The cells were cultured under the condition of 5% CO 2 at 37 ° C for 1 week, and the cells were observed and analyzed 1, 4, and 7 days after the start of culture. The results are shown in FIG. 8 And Fig. 9.

도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, EUDRAGIT 코팅을 하지 않은 마이크로캡슐에서는 초기에 물질 P가 다른 그룹에 비해 급격하게 방출되어 골수유래 중간엽 줄기세포의 증식을 촉진시키는 것을 확인할 수 있었다. 반면에, 물성강화 코팅된 알긴산캡슐로부터 방출되는 물질 P는 1주일간에 걸쳐 서서히 방출됨에 따라 1주일간 지속적으로 줄기세포의 증식을 촉진함을 확인할 수 있었다.
As shown in FIGS. 8 and 9, in the microcapsules without EUDRAGIT coating, it was confirmed that the substance P was rapidly released earlier than the other groups, thereby promoting the proliferation of bone marrow-derived mesenchymal stem cells. On the other hand, it was confirmed that the substance P released from the alginate capsule coated with the physical property enhances stem cell proliferation continuously for 1 week as it is gradually released over a week.

실시예Example 3. 항암물질 분비형 유전조작박테리아를 함유한 알긴산 마이크로캡슐 제조 및 성능 평가 3. Preparation and performance evaluation of alginate microcapsules containing anticancer substance-secreted genetically engineered bacteria

3-1. 캡슐 내부에 존재하는 유전조작박테리아의 3-1. Of the genetically engineered bacteria present in the capsule 생존률Survival rate 평가 evaluation

본 실시예에서는 항암 물질인 사이토라이신 (Cytolysin)을 분비하는 유전조작 박테리아 (E. coli)를 장/관 조직에 전달할 목적으로 유전조작 박테리아를 함유한 알긴산 마이크로캡슐을 제조하였다. 이를 위해 실시예 1에서 정립한 전기분무법을 이용하여 2 wt%의 알긴산 용액에 유전조작 E. coli를 1.0×105 CFU/ml의 농도로 분산시킨 후 전기분무 장치(도 1 참조)를 이용해 E. coli가 함유된 알긴산 마이크로캡슐을 제조하였다. 이때 인가전압은 8~15 kV 였고, 알긴산 용액을 밀어주는 속도는 0.5~1.0 ml/hr 였으며, 주사기 바늘과 알긴산 가교 용액사이의 거리는 약 10 cm 이었고, 그 사이에 전위차를 발생시켜 줄 구리선을 위치시켰다. 이렇게 제조한 알긴산 마이크로 캡슐은 잔류 가교제를 제거하기 위해 0.9 wt%의 염화나트륨 용액으로 10분 동안 5회에 걸쳐 빠르게 세척하여 주었다. 이후 실시예 1-2에서 시행한 EUDRAGIT 코팅법을 통해 E. coli가 함유된 알긴산 마이크로캡슐의 물성을 강화시켰다.In this Example, alginic acid microcapsules containing genetically engineered bacteria were prepared for the purpose of delivering a genetically engineered bacterium ( E. coli ) which secretes an anticancer substance, Cytolysin, to intestinal / ductal tissues. Using Example 1 Genetic manipulation of E. coli 1.0 × 10 5 CFU / ml was dispersed at a concentration of (see Fig. 1) electrospray devices at a alginate solution of 2 wt% using an electrical spraying established for this purpose in E The alginic acid microcapsules containing . coli were prepared. At this time, the applied voltage was 8 to 15 kV, the rate of pushing the alginic acid solution was 0.5 to 1.0 ml / hr, the distance between the syringe needle and the alginic acid crosslinking solution was about 10 cm and the copper wire to generate the potential difference therebetween . The alginic acid microcapsules thus prepared were rapidly washed with sodium chloride solution of 0.9 wt% for 5 minutes for 10 minutes in order to remove residual crosslinking agent. The physical properties of alginate microcapsules containing E. coli were enhanced by EUDRAGIT coating method in Example 1-2.

상기 제조된 알긴산 마이크로캡슐 내에 E. coli의 생존률을 Live & Dead kit(Invitrogen, USA)을 이용해 측정해 보았다. 분석에 앞서 제조한 알긴산 마이크로캡슐 내에 존재하는 E. coli를 빼내기 위해 동일 양의 마이크로캡슐을 각각 튜브에 담았다. 이후 이온가교된 알지네이트를 가위로 분쇄 후, 55 mM sodium citrate (sigma aldrich, USA), 30 mM EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid, sigma aldrich, USA), 0.15 M NaCl의 혼합용액에 담궈 알긴산을 용출시켰다. 이후 원심분리기를 이용해 4000 rpm으로 5분간 박테리아를 침전시킨 후 Live & Dead kit을 이용해 염색을 실시하였다. 염색 후 박테리아 용액을 형광 현미경과 miroplate reader(Molecular Devices, USA)를 통해 분석하였고, 그 결과를 도 10 및 도 11에 나타내었다.The survival rate of E. coli in the prepared alginate microcapsules was measured by Live & Dead kit (Invitrogen, USA). Prior to the analysis, the same amount of microcapsules were placed in each tube to remove the E. coli present in the prepared alginate microcapsules. After the ion-crosslinked alginate was pulverized by scissors, alginate was eluted by immersing it in a mixed solution of 55 mM sodium citrate (Sigma Aldrich, USA), 30 mM EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid, Sigma aldrich, USA) and 0.15 M NaCl. Then, bacteria were precipitated at 4000 rpm for 5 minutes using a centrifuge and then stained with Live & Dead kit. After staining, the bacterial solution was analyzed using a fluorescence microscope and a miroplate reader (Molecular Devices, USA), and the results are shown in FIGS. 10 and 11.

도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 박테리아의 생존률 분석결과 대조군에 비해 알긴산 마이크로캡슐에 존재하는 박테리아의 생존률이 약 90%인 것을 확인할 수 있었고, 이후 물성강화 코팅작업을 한 캡슐들 내의 박테리아의 생존률은 약 60%인 것을 확인할 수 있었다.
As shown in FIGS. 10 and 11, the survival rate of the bacteria was found to be about 90% in the alginate microcapsules as compared with the control group, and the survival rate of the bacteria in the capsules Was about 60%.

3-2. 유전조작 박테리아가 분비한 항암물질의 종양세포 사멸효과 평가3-2. Evaluation of tumor cell killing effect of anticancer substances secreted by genetically engineered bacteria

유전조작된 E. coli가 분비한 cytolysin이 종양세포에 미치는 영향을 알아보기 위해 각 종양세포 Lovo(ATCC: American type culture collection), HCT-8(ATCC: American type culture collection), WiDr(KCLB: Korean Cell Line Bank), 및 정상 세포인 NF-46(Young Science, KOREA)를 culture plate에 각 well 당 2×104/ml 개의 세포를 파종 후 37℃, 5% CO2 조건에서 배양하였으며, 배지는 DMEM 또는 RPMI1640에 10 %의 FBS를 첨가하여 사용하였다. 24시간 동안 세포를 안정화한 후, 각 세포의 배지에 0, 2.5, 5, 15, 50, 125 ug의 cytolysin 를 첨가하였다. 이후 47시간 동안 배양 후 1시간 동안 (3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay를 이용하여 평가하였고, 그 결과를 도 12에 나타내었다.To investigate the effect of cytolysin secreted by genetically engineered E. coli on tumor cells, the tumor cells were cultured in Lovo (American Type Culture Collection), HCT-8 (ATCC: American Type Culture Collection), WiDr Cell line bank) and NF-46 (Young Science, KOREA), a normal cell, were cultured in culture plates at 2 × 10 4 / ml cells per well at 37 ° C and 5% CO 2. DMEM or RPMI1640 was added with 10% FBS. Cells were stabilized for 24 hours and then 0, 2.5, 5, 15, 50, and 125 ug of cytolysin were added to each cell culture medium. Thereafter, the cells were cultured for 47 hours and evaluated for 1 hour using 3- (4,5-Dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay. The results are shown in FIG.

도 12에 나타낸 바와 같이, 15 ug 처리군을 기준으로 할 때, ClyA에 대한 민감한 정도는 HCT-8, WiDr, NF46, Lovo 순서임을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로, WiDr 그룹은 2.5 ug의 ClyA에 대해 약 40 % 정도의 세포활성을 나타냈으며, 농도가 증가할수록 활성은 저하되었다. Lovo 그룹의 경우는 5 ug까지는 80% 이상의 활성을 보여 저항성을 나타냈으며, 농도 비례로 활성이 서서히 감소하였다. HCT-8 그룹은 5 ug까지는 80% 이상의 활성을 보여 저항성을 나타냈으나 15 ug 이상의 그룹에서는 세포활성이 15% 이하로 급격히 떨어졌다. Primary cultured cell인 NF46은 ClyA 농도 비례로 활성이 떨어졌다.
As shown in FIG. 12, it was confirmed that the degree of sensitivity to ClyA was in the order of HCT-8, WiDr, NF46 and Lovo on the basis of the group treated with 15 μg. More specifically, the WiDr group showed about 40% cell activity for 2.5 ug of ClyA, and the activity decreased as the concentration increased. In the case of Lovo group, the activity was more than 80% at 5 ug. The HCT-8 group showed more than 80% activity up to 5 ug, but the activity of the HCT-8 group fell to 15% or less in the group of 15 ug or more. NF46, the primary cultured cell, decreased in activity in proportion to ClyA concentration.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

<110> Korea Institute of Radiological Medical Sciences <120> PREPARING METHOD OF MICROCAPSULE OF ORAL DELIVERY OF ACTIVE SUBSTANCE USING NATURAL POLYMER <130> PB13-11396 <160> 1 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> amino acid sequence of Neuropeptide substance P <400> 1 Arg Pro Lys Pro Gln Gln Phe Phe Gly Leu Met 1 5 10 <110> Korea Institute of Radiological Medical Sciences <120> PREPARING METHOD OF MICROCAPSULE OF ORAL DELIVERY OF ACTIVE          SUBSTANCE USING NATURAL POLYMER <130> PB13-11396 <160> 1 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> amino acid sequence of Neuropeptide substance P <400> 1 Arg Pro Lys Pro Gln Gln Phe Phe Gly Leu Met   1 5 10

Claims (9)

(a) 알긴산을 염화나트륨 용액에 용해시켜 전기분무 용액을 준비하는 단계;
(b) 상기 전기분무 용액에 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 펩타이드 또는 유전자조작 E.coli를 첨가하는 단계;
(c) 상기 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 펩타이드 또는 유전자조작 E.coli가 첨가된 전기분무 용액을 전압을 인가한 상태에서 전기분사시켜 마이크로 캡슐을 형성하는 단계; 및
(d) 상기 마이크로 캡슐 표면을 폴리메틸메타 아크릴레이트를 에탄올 수용액에 용해시킨 코팅 용액으로 코팅하는 단계를 포함하는, 유효 물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐 제조 방법.
(a) dissolving alginic acid in a sodium chloride solution to prepare an electrospray solution;
(b) adding peptide or genetically engineered E. coli consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 to said electrospray solution;
(c) forming a microcapsule by electrospraying an electrospray solution to which a peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or a genetically engineered E. coli is applied under a voltage; And
(d) coating the surface of the microcapsule with a coating solution in which polymethylmethacrylate is dissolved in an aqueous ethanol solution.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 단계 (c)에서 인가전압은 5~20kV이며, 상기 전기분무 용액을 밀어주는 속도는 0.1~5ml/hr인 것을 특징으로 하는, 마이크로 캡슐 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the applied voltage in step (c) is 5 to 20 kV, and the rate of pushing the electrospray solution is 0.1 to 5 ml / hr.
삭제delete 삭제delete 제1항의 방법으로 제조된 제약적으로 유효 물질의 경구 전달용 마이크로 캡슐.A microcapsule for oral delivery of a pharmaceutically effective substance prepared by the method of claim 1.
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