KR101775727B1

KR101775727B1 - 폴리알킬렌글리콜-링커-폴리에스터 공중합체, 그 제조방법 및 용도

Info

Publication number: KR101775727B1
Application number: KR1020100128634A
Authority: KR
Inventors: 나건; 정두용
Original assignee: 가톨릭대학교 산학협력단
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2017-09-19
Also published as: KR20120067177A

Abstract

본 발명은 안토시아닌을 포함한 항산화물질의 전달체로서 이용 가능한 새로운 형태의 공중합체에 관한 것으로, 보다 자세하게는 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터를 포함하고, 상기 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터가 링커에 의해 서로 연결되어 있으며, 상기 링커가 적어도 2개의 작용기를 가지는 C3-30의 유기화합물인, 폴리알킬렌글리콜-링커-폴리에스터 형태의 공중합체, 그 제조방법 및 용도에 관한 것이다.

Description

폴리알킬렌글리콜-링커-폴리에스터 공중합체, 그 제조방법 및 용도 {POLYALKYLENGLYCOL-LINKER-POLYESTER COPOLYMER, METHOD PREPARING THE SAME AND USAGE THEREOF}

본 발명은 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터가 링커에 의해 서로 연결되어 있는 새로운 형태의 공중합체, 그의 제조방법 및 용도에 관한 것이다.

저농도의 활성산소는 세포의 증식이나 방어기작을 약화시키는 반면, 고농도의 활성산소는 노화나 질병을 유발하며, 초고농도의 활성산소는 세포의 사멸을 유발한다. 그렇기 때문에, 세포내 적정 활성산소의 유지는 항상성을 유지하는 측면에서 매우 중요하다고 할 수 있다.

산화스트레스란 이러한 활성산소의 불균형을 뜻한다. 산화스트레스를 유발하는 활성산소에는 슈퍼옥사이드 음이온 라디칼(superoxide anion radical), 싱글렛 산소(singlet oxygen), 과산화수소(hydrogen peroxide), 고반응성 하이드록시 라디칼(highly reactive hydroxyl radical) 등이 있으며, 이들은 두 가지의 중요한 역할을 가지고 있다. 첫째는, DNA의 구조를 파괴하거나, 지질의 과산화, 세포내 단백질의 변성 등 세포의 구성성분에 손상을 입히는 것이고, 둘째는, 특별한 신호전달을 개시하는 것이다. 이 두 가지의 역할은 많은 세포 기전이나, 노화관련 질병, 예를 들면 당뇨, 암, 파킨슨, 아츠하이머 등과 연관 되어 있다.

항산화물질은 라디칼의 생성이나 혹은 이미 생성된 라디칼의 기능 전해, 라디칼에 의한 세포 손상 복구를 통해 산화스트레스를 줄이는데 사용된다. 생체내 시스템에서는 1) 효소 [SOD(superoxide dismutase), 글루타치온 퍼옥시다제(glutathione peroxidase), 카탈라제(catalase) 등], 2) 거대분자 [알부민, 세룰로플라스민(ceruloplasmin), 페리틴(ferritin), 기타 단백질], 3) 작은 분자 [아스코르브산, 글루타치온, 우린산(uric acid), 토코페롤, 카로티노이드 (폴리)페놀류], 4) 호르몬 [에스트로겐, 안지오텐신(angiotensin), 멜라토닌 등]의 4개 종류의 일반적인 항산화물질이 존재한다.

플라보노이드는 식물의 천연발생 폴리페놀류로서, 고리 상의 상이한 치환기의 존재 및 고리 C의 산화 정도에 따라 플라본, 플라보놀, 플라바논, 플라바놀, 플라바놀룰, 이소플라본, 안토시아닌, 프로안토시아니딘, 찰콘, 오론, 히드록시쿠마린 등 여러 군으로 분류될 수 있다.

그 중 안토시아닌은 최근에 가장 주목을 받고 있는 항산화제인데, 천연물로부터 추출이 용이하여 대량생산이 가능하고, 암, 노화, 면역반응, 당뇨, 박테리 감염증, 신경계 질환 등에 약리활성이 우수한 물질로 알려져 있다.

그러나 In vitro에서 활성을 나타내는 안토시아닌은 위장관에서 머무르는 시간, 낮은 장관 벽 투과성, 낮은 용해도, 상업화를 위한 공정상에서의 불안정성이나 온도, 주변의 산소, 빛, 소화관 내에서의 pH, 효소 및 다른 영양분에 의한 분해 등에 의해 In vivo 에서 5% 이하의 낮은 활성을 갖는다. 따라서 체외 환경에서와 동일한 활성을 갖기 위해서는 더 많은 양을 필요로 하는 단점이 있다.

이러한 안토시아닌의 단점을 보완하기 위하여 안토시아닌을 안정화시키거나, 그 항산화 활성을 증대시키기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.

종래 안토시아닌을 안정화시키기 위한 기술로는 아실화, 계면활성제 첨가, 광산화방지제 첨가 등의 방법이 있다(일본공개특허공보 제2006-306966호, 일본공개특허공보 제2001-64531호). 또한 대한민국공개특허 제2006-0082790호는 ω-치환된 C6 내지 C22 지방산을 갖는 플라보노이드 에스테르를 제시하여, 안토시아닌을 포함한 플라보노이드의 화학 안정성을 높이고자 하였다.

그러나 당업계에서는 여전히 안토시아닌을 보다 안정화할 수 있고, 그 항산화 활성을 더욱 증대시킬 수 있는 새로운 기술 개발에 대한 요구가 계속되고 있다.

본 발명은 상기한 요구를 달성하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 안토시아닌을 포함한 항산화물질의 전달체로서 이용 가능한 새로운 형태의 공중합체를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 공중합체의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 공중합체의 용도를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터를 포함하고, 상기 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터가 링커에 의해 서로 연결되어 있으며, 상기 링커가 적어도 2개의 작용기를 가지는 C3-30의 유기화합물인 공중합체를 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 공중합체는 중량평균분자량(g/mol)이 100 내지 100,000 범위이고, 공중합체 내의 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터의 중량비가 1:99 내지 99:1이다.

또한 본 발명은 (i) 링커 화합물을 용매 중에 용해한 후 폴리알킬렌글리콜 과 반응시켜 폴리알킬렌글리콜-링커 접합체를 형성하는 단계; 및 (ii) 링커의 작용기를 개시제로 하여 상기 폴리알킬렌글리콜-링커 접합체에 폴리에스터를 중합시키거나, 혹은 이미 중합된 폴리에스터를 상기 접합체의 링커 부분에 접합시키는 단계를 포함하는, 상기 공중합체의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 공중합체를 이용하여 형성된 항산화물질 전달체를 제공한다.

이 때, 상기 전달체는 본 발명에 따른 공중합체가 자기조립되어 형성된 것으로, 항산화물질은 그 안에 봉입되어 전달된다.

또한, 본 발명은 상기의 항산화물질 전달체 및 상기 전달체에 의해 봉입 가능한 항산화물질을 포함하는 식품 조성물을 제공한다.

본 발명의 공중합체는 친수성이면서 생체적합성을 갖는 폴리알킬렌글리콜과, 소수성이면서 생분해성 특성을 지닌 폴리에스터로 이루어지므로, 인체에 무해할 뿐만 아니라 양친성 특성에 의해 자기조립되어 안토시아닌 등과 같은 항산화물질의 전달체를 효과적으로 형성할 수 있다.

특히, 본 발명의 공중합체는 상기 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터가 적어도 2개의 작용기를 가지는 링커에 의해 서로 연결되어 있기 때문에, 상기 링커 화합물의 구체적인 종류, 작용기의 개수 및 위치, 또는 링커에 결합된 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터의 중합비율 등에 따라, 미셀형, 막대형, 튜브형, 폴리머좀 등 다양한 형태의 전달체를 형성할 수 있다. 또한, 공중합체 내의 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터의 중량비를 조절함으로써 항산화물질의 방출패턴 조절이 가능하다.

따라서 본 발명의 공중합체로부터 형성된 전달체를 이용하면, 항산화물질의 구조적 안정성과 외부 환경 변화로부터의 안정성을 증진시킬 수 있고, 봉입된 항산화물질의 방출속도를 조절함으로써 안토시아닌의 짧은 반감기를 극복하고 적은 양으로도 효율적으로 항산화 활성을 극대화시킬 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 전달체는 용해도와 관계없이 항산화물질을 봉입하므로, 상기 항산화물질의 보관기간을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 미셀형 항산화물질 전달체의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 소수성 코어를 가진 막대형 항산화물질 전달체의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 친수성 코어를 가진 폴리머좀 형태의 항산화물질 전달체의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 친수성 코어를 가진 막대형 튜브모양의 항산화물질 전달체의 모식도이다.
도 5는 실시예 3에서 수득한 안토시아닌 봉입 전달체의 전자현미경 사진이다.
도 6은 실시예 1의 안토시아닌 봉입 전달체 및 비교예 1의 안토시아닌에 대해 구조적 안정성 증진 효과를 평가한 결과이다.
도 7은 실시예 1~3의 안토시아닌 봉입 전달체 및 비교예 1의 안토시아닌에 대해 항산화 활성 증진 효과를 평가한 결과이다.
도 8은 실시예 1~2의 안토시아닌 봉입 전달체 및 비교예 1의 안토시아닌에 대해 방출패턴을 조사한 결과이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명자들은 생체적합성을 갖는 친수성 고분자인 폴리알킬렌글리콜과 생분해성을 갖는 소수성 고분자인 폴리에스터가 링커에 의해 연결된 구조의 공중합체가, 자기조립에 의해 미셀형, 막대형, 튜브형, 폴리머좀형 등 다양한 형태의 구조를 형성하고, 상기 구조가 안토시아닌을 포함한 항산화물질을 구조적으로 안정화시킴으로써, 체내에서 상기 항산화물질의 항산화 활성 증대 및 방출패턴 조절에 매우 효과적이라는 사실을 발견하였다.

따라서 본 발명은 일 측면에 있어서, 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터를 포함하고, 상기 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터가 링커에 의해 서로 연결되어 있으며, 상기 링커가 적어도 2개의 작용기를 가지는 C3-30의 유기화합물인, 폴리알킬렌글리콜-링커-폴리에스터 형태의 공중합체를 제공한다.

본 발명의 공중합체를 구성하는 폴리알킬렌글리콜은 비독성, 비항원성 물질로, 생체적합성이 뛰어나고, 친수성 특성으로 인하여 물질의 용해도를 증진시킨다.

본 발명에서, 상기 폴리알킬렌글리콜은 물질의 환원력을 증가시켜 초과된 자유 라디칼을 중화시킴으로써 산화스트레스로부터 항상성을 유지하고 체내 대사의 불균형을 복원시키는 역할을 한다. 또한, 폴리알킬렌글리콜은 효과적인 라디칼 스캐빈저(radical scavenger)도 아니고, 크산틴 옥시다제(xanthine oxidase)나 다른 슈퍼옥사이드를 생성하는데에 관여하는 효소의 활성을 저해하지도 않지만, 염증 부위에서의 활성산소 생성이나, 세포막의 지질 과산화를 효과적으로 저해하는 역할을 한다고 알려져 있다. 따라서 이를 포함하는 본 발명의 공중합체는 전달하고자 하는 항산화물질의 항산화 활성 증대에 도움을 줄 수 있다.

이러한 폴리알킬렌글리콜은 당분야에 알려진 통상적인 폴리알킬렌글리콜 계열을 제한없이 사용 가능하나, 폴리에틸렌글리콜계를 사용함이 바람직하다. 이 때, 폴리알킬렌글리콜의 말단에는 사용 목적에 따라 타겟팅 분자(targeting molecule)을 접합시킬 수도 있다.

본 발명의 공중합체를 구성하는 또 다른 성분인 폴리에스터는 생분해성 물질로, 역시 생체적합성이 우수하고, 합성과정이 간단하다는 장점을 가진다. 항산화물질 중에서 특히 안토시아닌은 짧은 반감기를 갖는다. 따라서 이를 극복하여 안토시아닌이 체내에서 적정 농도로 유지되도록 함이 중요하다. 폴리에스터는 그러한 문제를 극복할 수 있도록 전달체로부터 항산화물질의 방출을 조절하는데 효과적이다.

이러한 폴리에스터로는 당분야에 알려진 통상적인 생분해성의 폴리에스터를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 생분해성 지방족 폴리에스터 고분자를 사용한다. 상기 생분해성 지방족 폴리에스터의 비제한적인 예로는 폴리락틱산(PLA), 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리(카프로락톤-락타이드) 랜덤 공중합체(PCLA), 폴리(카프로락톤-글리콜라이드) 랜덤 공중합체(PCGA), 폴리(락타이드-글리티콜라이드) 랜덤 공중합체 (PLGA) 또는 이들의 혼합 형태 등이 있다.

한편 본 발명의 공중합체는 상술한 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터의 사이에 링커가 위치하여 상기 고분자들을 서로 연결시키고 있다는 점에 특징이 있다.

상기 링커로는 적어도 2개의 작용기를 가지는 C3-30의 유기화합물을 사용한다. 즉, 상기 링커는 폴리알킬렌글리콜 및 폴리에스터와 각각 결합 가능한 작용기를 2개 이상 가지는 것이다. 바람직하게는 상기 작용기를 3개 이상, 보다 바람직하게는 4개 이상 갖는다.

링커가 작용기를 2개 이상 가지면, 그에 결합되는 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터의 비가 1:1 뿐만 아니라 1:다수, 다수:1로 될 수 있기 때문에, 상기 공중합체의 자기조립 시, 보다 밀집되어 있고, 덴드리틱하며, 폴리머좀 등의 다양한 형태를 갖는 항산화물질 전달체를 형성할 수 있다.

이 때, 상기 작용기 중 적어도 1개는 히드록시기인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 유기화합물이란 기본적으로 탄소와 수소로 이루어진 포화 또는 불포화의, 사슬형이나 고리형의 탄화수소 화합물을 일컫는다. 예컨대, 지방족, 지환족, 헤테로지환족, 방향족, 헤테로방향족 화합물일 수 있다. 이 때, 헤테로 고리형 화합물인 경우에는 그 고리 상에 탄소 외에 N, O, S, P, 할로겐 원소(예: F, Cl, Br, I 등) 등의 다른 원소를 가질 수 있다. 그러나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 링커는 바람직하게는 히드록시기, 카르복실기, 아민기 및 설폰기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2개의 작용기를 가지는 C3-30의, 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족 화합물이다. 이 때, 상기 적어도 2개의 작용기는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

상기에서 링커가 히드록시기, 카르복실기, 아민기 및 설폰기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2개의 작용기를 가지는 C3-30의 헤테로방향족 화합물인 경우, 상기 화합물은 방향족 고리 내에 N, O, S, P 및 C=O로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상을 탄소 대신 함유할 수 있다.

보다 바람직하게는, 상기 링커는 히드록시기, 카르복실기, 아민기 및 설폰기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 3개의 작용기를 가지는 C3-20의 방향족 화합물이다. 마찬가지로 이 경우에도 상기 작용기는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

본 발명은 본 발명에서 제공하는 공중합체를 이용하여 항산화물질을 체내로 안전하게 전달하고, 그 항산화 활성을 증대시키는데 목적이 있다. 이러한 관점에서 볼 때, 상기 링커 또한 항산화 활성을 갖는 화합물이면 더욱 바람직하다.

본 발명에서 사용 가능한 링커의 구체적인 예로는, 갈산(gallic acid), 알로이리트산(Aleuritic acid), 세리놀(serinol), 시아누르산(cyanuric acid), 7-히드록시쿠마리닐-4-아세트산(7-hydroxycoumarinyl-4-acetic acid) 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상술한 구성의 폴리알킬렌글리콜, 링커, 폴리에스터로 이루어진 본 발명의 공중합체는 특별한 제한은 없으나, 중량평균분자량(g/mol)이 100 내지 100,000 범위인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 공중합체 내의 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터의 중량비는 1:99 내지 99:1이 될 수 있는데, 바람직하게는 15:85 내지 85:15이며, 보다 바람직하게는 30:70 내지 70:30이다. 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터의 중량비가 상기 범위 내에 있으면, 본 발명의 공중합체로부터 형성되는 전달체가 항산화물질의 안정성 증진 및 항산화 활성 증진, 그리고 방출패턴 조절 면에서 유리한 효과를 나타낸다.

본 발명의 공중합체로서 가장 바람직한 형태는, 상기 폴리알킬렌글리콜이 폴리에틸렌글리콜이고, 상기 링커가 갈산이고, 상기 폴리에스터가 폴리락틱산이며, 상기 공중합체의 중량평균분자량(g/mol)이 100 내지 100,000 범위이고, 상기 공중합체 내의 폴리에틸렌글리콜과 폴리락틱산의 중량비가 15:85 내지 85:15인 것이다. 이러한 공중합체의 구조를 예를 들어 표시하면, 아래 화학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

[화학식 1]

본 발명의 폴리알킬렌글리콜-링커-폴리에스터 공중합체는, 특별히 제한은 없으나, 예컨대

(i) 링커 화합물을 용매 중에 용해한 후 폴리알킬렌글리콜 과 반응시켜 폴리알킬렌글리콜-링커 접합체를 형성하는 단계; 및

(ii) 링커의 작용기를 개시제로 하여 상기 폴리알킬렌글리콜-링커 접합체에 폴리에스터를 중합시키거나, 혹은 이미 중합된 폴리에스터를 상기 접합체의 링커 부분에 접합시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.

상기 (i) 단계에서, 링커 화합물을 용해하는데 사용되는 용매는 링커 화합물의 종류에 따라 이를 용해시킬 수 있는 임의의 용매가 이용될 수 있으며, 예를 들어 디메틸포름아마이드 등이 이용될 수 있다.

링커 화합물을 용매 중에 용해한 후에는 먼저 촉매와 반응시켜 폴리에틸렌글리콜과의 결합이 촉진되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 촉매로는 임의의 촉매가 적절히 사용될 수 있으나, 예를 들면 N,N-디사이클로헥실카보디이미드, N-히드록시석신이미드 등이 이용될 수 있다. 또한 촉매와의 반응시간은 촉매 및 링커 화합물의 종류에 따라 당업자가 적절히 결정할 수 있으며, 예를 들면 2시간 내지 12시간 동안 반응시킬 수 있다.

링커 화합물을 촉매와 반응시킨 후에는 필터링하여 얻어진 하층액을 폴리에틸렌글리콜과 반응시켜 폴리알킬렌글리콜-링커 접합체를 형성한다. 이때, 상기 반응시간은 예컨대 1시간 내지 36시간을 들 수 있다.

반응이 종결된 후에는 투석 및 적절한 용매에 침전하여 불순물 및 미 반응물을 제거하고, 얻어진 상기 접합체를 동결건조하는 것이 바람직하다.

상기 (ii) 단계에서는, 링커 화합물의 작용기를 개시제로 하여 폴리알킬렌글리콜-링커 접합체에 폴리에스터를 고리 열림 중합반응에 의해 결합시키거나, 또는 이미 중합된 폴리에스터를 상기 접합체의 링커 부분에 접합시킨다.

여기에서 링커 화합물의 작용기와 폴리에스터의 에스테르 결합을 촉진할 수 있는 촉매가 이용될 수 있으며, 예를 들면 트리에틸아민, 스테노우스 옥테이트(stannous octate) 등이 이용될 수 있다. 이 때의 반응온도는 60~180℃로 할 수 있으며, 바람직하게는 100~150℃이다. 반응시간은 약 5시간 내지 48시간, 바람직하게는 약 18시간 내지 30시간 동안 수행할 수 있다.

상기의 중합 반응이 완료된 다음에는 유기용매, 예컨대 에틸이써(ethyl ether)로 침전한 후에 필터하고 진공건조하여 순수한 형태로 얻는 것이 바람직하다.

한편 상기 반응에 사용되는 폴리알킬렌글리콜-링커 접합체와 폴리에스터의 중량비는, 최종적으로 제조하고자 하는 폴리알킬렌글리콜-링커-폴리에스터 중합체에서의 비율에 따라 적절히 조정할 수 있다.

이렇게 제조되는 본 발명에 따른 폴리알킬렌글리콜-링커-폴리에스터 공중합체는 양친매성을 가지므로 자기조립에 의해 미셀 등의 구조를 형성할 수 있고, 상기 구조의 내부에 항산화물질을 봉입할 수 있다.

따라서 본 발명은 다른 측면에 있어서, 상기 본 발명에 따른 공중합체를 이용하여 형성된 항산화물질의 전달체를 제공한다. 본 발명의 전달체는 항산화물질을 그 안에 봉입시켜 전달함으로써, 불안정한 항산화물질을 안정화하고, 그 항산화 활성을 증대시키며, 항산화물질의 서방성 방출을 유도하여 체내 반감기를 증진시킬 수 있다.

앞에서 이미 설명한 바와 같이, 본 발명의 공중합체는 적어도 2개의 작용기를 가지는 링커에 의해서 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터가 결합되어 있는 구조를 갖기 때문에, 상기 링커의 종류에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 이에 의하여 상기 공중합체의 자기 조립에 의해 형성되는 본 발명의 전달체 또한 단순한 미셀형 뿐만 아니라 막대형, 튜브형, 폴리머좀 등 여러 가지 형태를 갖는다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 여러 가지 형태의 전달체의 모식도를 나타낸 것이다.

구체적으로, 도 1은 폴리에스터가 소수성 코어를 형성하고, 폴리알킬렌글리콜이 전달체의 표면 부분에 노출되어 있는, 미셀 구조의 전달체를 보여준다. 또한 도 2는 폴리에스터 물질이 코어를 이루고, 외부에 폴리알킬렌글리콜이 있는 막대형 전달체를 보여준다. 도 3은 내부에 폴리알킬렌글리콜이 친수성 코어를 형성하고, 폴리에스터가 가운데 층을 형성하며, 전달체의 표면에 폴리알킬렌글리콜이 노출되어 있는 풀리머좀 형태의 전달체를 보여준다. 도 4는 폴리알킬렌글리콜이 친수성 코어를 형성하고, 폴리에스터가 가운데 층을 형성하며, 전달체의 표면에 폴리알킬렌글리콜이 노출되어 있는 튜브형의 전달체를 보여준다.

상기에서 항산화물질은 그 성질(수용성, 불용성)에 따라 폴리알킬렌글리콜이 형성하는 친수성 코어, 또는 폴리에스터가 형성하는 소수성 코어 부분에 봉입될 수 있다. 즉 본 발명의 전달체는 용해도와 상관없이 항산화물질의 봉입이 가능하다.

본 발명에서 상기 전달체에 의하여 봉입 가능한 항산화물질은 항산화물질이기만 하면 특별히 제한이 없으나, 바람직하게는 폴리페놀류이다. 보다 바람직하게는 플라보노이드계를 들 수 있는데, 예컨대 플라본, 플라보놀, 플라바논, 플라바놀, 플라바놀룰, 이소플라본, 안토시아닌, 프로안토시아니딘, 찰콘, 오론, 히드록시쿠마린 등이 있다.

더욱 바람직하게는 본 발명의 전달체는 안토시아닌에 대한 전달체이다. 상기 안토시아닌의 예로는 페오니딘(Peonidin), 시아니딘 3-아라비노시드(cyanidin 3-arabinoside), 시아니딘-3-(크실로실글루코오스)-5-갈락토오스(cyanidin-3-(xylosylglucose)-5-galactose), 시아니딘 3-글루코시드(cyanidin 3-glucoside), 시아니딘 3-갈락토시드(cyanidin 3-galactoside), 시아니딘-3-(쿠마로일-크실로실글루코오스)-5-갈락토오스(cyanidin-3-(coumaroyl-xylosylglucose)-5-galactose), 델피니딘 3-글루코시드(delphinidin 3-glucoside), 델피니딘 3-루티노시드(delphinidin 3-rutinoside), 페오니딘 3-아라비노시드(peonidin 3-arabinoside), 페오니딘 3-갈락토시드(peonidin 3-galactoside), 페투니딘 3-글루코시드(petunidin 3-glucoside), 시아니딘(Cyanidin), 델피니딘(delphinidin), 말비딘(malvidin), 펠라르고니딘(pelargonidin), 페오니딘(peonidin), 시아니딘 3,5-디글루코시드(cyanidin 3,5-diglucoside), 시아니딘 3-루티노시드(cyanidin 3-rutinoside), 펠라르고니딘 3-글루코시드(pelargonidin 3-glucoside), 페오니딘 3-글루코시드(peonidin 3-glucoside), 말비딘 3-글루코시드(malvidin 3-glucoside) 및 말비딘 3,5-디글루코시드( malvidin 3,5-diglucoside)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

이 때, 본 발명의 전달체에 사용되는 항산화물질의 양은, 상기 전달체 중량 대비 50 중량% 이하가 적당하며, 30 중량% 이하가 바람직하고, 20 중량% 이하가 보다 바람직하다. 최적 함량은 10 중량%이다. 이와 같이 본 발명의 전달체는 적은 양의 항산화물질을 사용하면서도, 그 방출속도를 지연시켜 항산화 활성을 증진시키는 결과를 나타내므로, 효과 면에서 우수하다.

상기에서 항산화물질의 방출지연은 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터의 중량비율에 따라 조절이 가능하다. 이를 돕기 위하여, 본 발명의 전달체에 방출지연 부형제를 사용하는 것도 가능하다. 상기의 방출지연 부형제는 당업계에서 허용되고 있는 공지의 것이면 제한 없이 이용할 수 있다.

또한 본 발명의 전달체는 나노 내지 마이크로 크기를 가진다. 예를 들면 10 nm 내지 1000 ㎛ 범위의 크기이다.

이러한 본 발명의 전달체는 종래 통상적으로 알려진 방법에 의하여 제조할 수 있다. 이 때, 상기 전달체를 제조함과 동시에 그 안에 항산화물질을 봉입하여, 항산화물질이 봉입된 전달체를 제조할 수도 있다.

상기 제조방법으로는 예컨대, 유기용매나 물 처리, 초음파 처리 등을 이용할 수 있으며, 예를 들어 설명하면 다음과 같다:

1) 본 발명의 공중합체를 유기용매, 예컨대 디메틸설폭시드에 녹이고 증류수에 투석하여 본 발명의 전달체를 형성하거나, 상기 공중합체를 물에 녹인 후에 초음파 분쇄기를 이용하여 본 발명의 전달체를 형성한다. 여기서, 상기 공중합체와 항산화물질을 동시에 녹여 사용하면 항산화물질이 봉입된 전달체를 제조할 수 있다.

2) 또는 본 발명의 공중합체를 유기용매, 예컨대 클로로포름에 녹인 후 반응기에 넣고 완전히 증류하여 얇은 필름을 형성하고, 형성된 필름에 항산화물질을 녹인 증류수를 넣어준 다음 충분히 수화시켜 항산화물질이 봉입된 전달체를 형성할 수 있다.

3) 또는 본 발명의 공중합체를 물에 녹이고, 항산화물질을 물과 섞이는 다른 휘발성 용매에 고농도로 녹인 후, 공중합체 용액에 항산화물질 용액을 천천히 넣어주고 휘발하여 항산화물질이 봉입된 전달체를 형성할 수 있다.

또한 본 발명은 다른 측면에 있어서, 상술한 본 발명의 항산화물질 전달체; 및 상기 전달체에 의해 봉입 가능한 항산화물질을 포함하는 식품 조성물을 제공한다.

여기서 상기 식품 조성물은, 바람직하게는 항산화 활성을 나타낼 수 있는 기능성 식품 조성물이다.

상기 식품의 종류에는 특별한 제한이 없으며, 예를 들면 드링크제, 소시지, 초코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 껌류, 아이스크림을 포함한 유제품, 음료수, 알코올음료 및 비타민 복합제 등이 있다.

본 발명에서 상기의 전달체 및 항산화물질은 식품에 그대로 첨가하거나, 항산화 활성을 나타내는 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있다. 그 첨가량은 사용 목적에 따라 적절하게 결정될 수 있으며, 예를 들면 조성물 전체에 대하여 0.0001 내지 30중량%의 범위이다.

본 발명의 식품 조성물은 상기의 유효 성분 외에 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로 함유할 수 있으며, 그 외에 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수도 있다. 이러한 첨가제 성분은 조성물 100 중량부 당 0.0001 내지 10 중량부로 첨가될 수 있다.

이하 본 발명의 구성을 실시예 및 실험예를 들어 설명하나, 이는 본 발명을 예시하는 것으로, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

[공중합체의 제조: 갈릭산을 링커로 이용한 폴리에틸렌글리콜과 폴리락틱산 공중합체의 제조]

제조예 1

(1) 갈릭산-폴리에틸렌글리콜 접합체의 제조

100 mg의 갈릭산을 디메틸포름아마이드에 녹인 후 185mg의 N,N-디사이클로핵실카보디이미드와 100mg의 N-히드록시석신이미드를 넣고 6시간 반응시켰다. 반응이 종결된 용액을 글라스필터로 필터링하고, 하층액을 폴리에틸렌글리콜 아민(분자량 5000g/mol) 1g과 12시간 동안 반응시켰다. 반응이 종결된 후 투석하여 불순물 및 미 반응물을 제거하고, 동결건조하여 하얀색 파우더를 얻었다.

(2) 갈릭산을 링커로 이용한 폴리에틸렌글리콜과 폴리락틱산 공중합체의 제조

갈릭산의 히드록시기를 개시제로 하여 폴리락틱산을 고리 열림 중합하였다. 이 때, 최종 얻어지는 공중합체 내의 폴리에틸렌글리콜과 폴리락틱산의 중량비가 70:30이 되도록 갈릭산-폴리에틸렌글리콜 접합체와 L-락틱산(L-lactic acid)의 양을 조절하였다.

먼저, (1)에서 얻은 하얀색 파우더와 L-락틱산 모노머를 100ml의 반응기에서 30ml의 톨루엔에 넣고, 120℃의 온도에서 스테노우스 옥테이트(stannous octate)를 촉매제로 이용하여 중합시켰다. 24시간 후에 70℃로 온도를 낮추어 반응을 종결하고, 에틸 이써(Ethyl ether)로 침전한 후에 필터하고 진공건조하여 목적하는 공중합체를 수득하였다.

제조예 2

최종 얻어지는 공중합체 내의 폴리에틸렌글리콜과 폴리락틱산의 중량비가 50:50이 되도록 양을 조절한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 실시하였다.

제조예 3

최종 얻어지는 공중합체 내의 폴리에틸렌글리콜과 폴리락틱산의 중량비가 30:70이 되도록 양을 조절한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 실시하였다.

[전달체의 제조: 안토시아닌이 봉입된 전달체의 제조]

실시예 1

제조예 1에서 수득한 공중합체 0.03 g을 클로로포름 30 ml에 녹인 후 반응기에 넣고 완전히 증류하여 얇은 필름을 형성하였다. 형성된 필름에 안토시아닌 0.003g을 녹인 증류수 30 ml를 넣어주고 60℃에서 3시간 이상 충분히 수화시켜 안토시아닌이 봉입된 전달체를 형성하였다.

실시예 2

제조예 2에서 수득한 공중합체를 이용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실시하였다.

실시예 3

제조예 3에서 수득한 공중합체를 이용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실시하였다.

형성된 안토시아닌 봉입 전달체를 전자현미경으로 촬영한 결과를 도 5에 나타내었다. 도 1에서 보듯이 상기 전달체는 200 nm 이하 크기의 미셀형이었다.

실시예 4

제조예 1에서 수득한 공중합체 0.03 g과 안토시아닌 0.003g을 동시에 디메틸설폭시드 15 ml에 녹이고, 증류수에 투석하여 안토시아닌이 봉입된 전달체를 형성하였다.

실시예 5

제조예 1에서 수득한 공중합체 0.03 g과 안토시아닌 0.003g을 동시에 물 30 ml에 녹인 후에 초음파 분쇄기로 10 분간 분쇄한 후 60℃에서 3시간 이상 충분히 수화시켜 안토시아닌이 봉입된 전달체를 형성하였다.

실시예 6

제조예 1에서 수득한 공중합체 0.03 g을 물 30 ml에 녹이고, 안토시아닌 0.003 g을 에탄올 0.3 ml의 농도로 녹인 후, 공중합체 용액에 안토시아닌 용액을 천천히 넣어주고 6시간 이상 휘발하여 안토시아닌이 봉입된 전달체를 형성하였다.

비교예 1

실시예에서 사용된 안토시아닌의 양과 동일한 양의 안토시아닌을 봉입시키지 않고 이용하였다.

[안토시아닌이 봉입된 전달체의 효과 평가]

실험예 1: 안토시아닌의 구조적 안정성 증진 효과 평가

안토시아닌은 pH에 매우 불안정한 항산화물질로서 구조에 따라 색이 변한다. 따라서 실시예 1에서 수득한 안토시아닌 봉입 전달체와 비교예 1의 안토시아닌을 각각 pH 4, 7, 10의 용액에 넣고 색깔을 비교함으로써 안토시아닌의 구조적 안정성을 비교하였다.

그 결과를 도 6에 표시하였다. 도 6에서 보듯이, 본 발명의 전달체를 이용하여 봉입된 안토시아닌(실시예 1)은 봉입되지 않은 안토시아닌(비교예 1)과 달리 pH 변화에도 일정한 색을 유지하여 안정성이 증진된 모습을 보여주었다.

실험예 2: 안토시아닌의 항산화 활성 증진 효과 평가

실시예 1~3에서 수득한 안토시아닌 봉입 전달체와 비교예 1의 안토시아닌에 대해 DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) 라디칼 스캐빈저 테스트를 통해 안토시아닌의 항산화 활성을 비교하였다. 사용된 DPPH 시약은 4mg의 DPPH를 25 ml의 에탄올에 녹인 후 25 ml의 증류수를 넣어 준비하였다. 샘플 1ml 당 2ml의 DPPH를 넣어 10분간 반응한 후, 518nm에서 흡광도를 측정하였다.

그 결과를 도 7에 표시하였다. 도 7에서 보듯이, 본 발명의 전달체에 봉입된 안토시아닌은 모두, 봉입되지 않은 안토시아닌(비교예 1)에 비해 높은 라디칼 스캐빈저 능력을 나타내었다.

실험예 3: 안토시아닌 방출조절 평가

실시예 1, 2의 안토시아닌 봉입 전달체와 비교예 1의 안토시아닌을 각각 pH 7.4의 PBS에서 투석한 후 투석막 안의 안토시아닌의 흡광도를 560nm에서 측정하여 방출패턴을 조사하였다.

그 결과를 도 8에 나타내었다. 도 8에서 보듯이, 전달체에 사용된 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터의 중량비에 따라 다른 방출패턴을 보임으로써 전달체 내에 봉입된 안토시아닌의 방출을 조절할 수 있음을 확인하였다.

Claims

폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터를 포함하고,
상기 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터가 링커에 의해 서로 연결되어 있으며,
상기 링커가 적어도 2개의 작용기를 가지는 C3-30의 유기화합물인 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체용 공중합체.
제1항에 있어서,
상기 공중합체의 중량평균분자량(g/mol)은 100 내지 100,000 범위이고,
상기 공중합체 내의 폴리알킬렌글리콜과 폴리에스터의 중량비가 1:99 내지 99:1인 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체용 공중합체.
제1항에 있어서,
상기 작용기 중 적어도 1개는 히드록시기인 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체용 공중합체.
제1항에 있어서,
상기 링커는 히드록시기, 카르복실기, 아민기 및 설폰기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2개의 작용기를 가지는 C3-30의, 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족 화합물이고, 상기 적어도 2개의 작용기는 각각 서로 동일하거나 상이한 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체용 공중합체.
제4항에 있어서,
상기 히드록시기, 카르복실기, 아민기 및 설폰기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2개의 작용기를 가지는 C3-30의 헤테로방향족 화합물은, 방향족 고리 내에 N, O, S, P 및 C=O로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상을 탄소 대신 함유하는 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체용 공중합체.
제1항에 있어서,
상기 링커는 히드록시기, 카르복실기, 아민기 및 설폰기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 3개의 작용기를 가지는 C6-20의 방향족 화합물이고, 상기 적어도 2개의 작용기는 각각 서로 동일하거나 상이한 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체용 공중합체.
제1항에 있어서,
상기 링커는 갈산(gallic acid), 알로이리트산(Aleuritic acid), 세리놀(serinol), 시아누르산(cyanuric acid) 및 7-히드록시쿠마리닐-4-아세트산(7-hydroxycoumarinyl-4-acetic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체용 공중합체.
제1항에 있어서,
상기 폴리알킬렌글리콜은 폴리에틸렌글리콜계인 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체용 공중합체.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스터는 생분해성 지방족 폴리에스터인 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체용 공중합체.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스터는 폴리락틱산(PLA), 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리(카프로락톤-락타이드) 랜덤 공중합체(PCLA), 폴리(카프로락톤-글리콜라이드) 랜덤 공중합체(PCGA) 및 폴리(락타이드-글리티콜라이드) 랜덤 공중합체 (PLGA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체용 공중합체.
제1항에 있어서,
상기 폴리알킬렌글리콜은 폴리에틸렌글리콜이고, 상기 링커는 갈산이고, 상기 폴리에스터는 폴리락틱산이며,
상기 공중합체의 중량평균분자량은 100 내지 100,000 범위이고,
상기 공중합체 내의 폴리에틸렌글리콜과 폴리락틱산의 중량비가 15:85 내지 85:15인 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체용 공중합체.
(i) 링커 화합물을 용매 중에 용해한 후 폴리알킬렌글리콜 과 반응시켜 폴리알킬렌글리콜-링커 접합체를 형성하는 단계; 및
(ii) 링커의 작용기를 개시제로 하여 상기 폴리알킬렌글리콜-링커 접합체에 폴리에스터를 중합시키거나, 혹은 이미 중합된 폴리에스터를 상기 접합체의 링커 부분에 접합시키는 단계를 포함하는, 제1항에 따른 항산화물질 전달체용 공중합체의 제조방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 공중합체를 이용하여 형성된 항산화물질 전달체.
제13항에 있어서,
상기 전달체는 상기 공중합체가 자기조립되어 형성된 것이고, 항산화물질은 그 안에 봉입되어 전달되는 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체.
제13항에 있어서,
상기 항산화물질은 폴리페놀류인 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체.
제13항에 있어서,
상기 항산화물질은 플라보노이드계인 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체.
제13항에 있어서,
상기 항산화물질은 안토시아닌인 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체.
제17항에 있어서,
안토시아닌은 페오니딘(Peonidin), 시아니딘 3-아라비노시드(cyanidin 3-arabinoside), 시아니딘-3-(크실로실글루코오스)-5-갈락토오스(cyanidin-3-(xylosylglucose)-5-galactose), 시아니딘 3-글루코시드(cyanidin 3-glucoside), 시아니딘 3-갈락토시드(cyanidin 3-galactoside), 시아니딘-3-(쿠마로일-크실로실글루코오스)-5-갈락토오스(cyanidin-3-(coumaroyl-xylosylglucose)-5-galactose), 델피니딘 3-글루코시드(delphinidin 3-glucoside), 델피니딘 3-루티노시드(delphinidin 3-rutinoside), 페오니딘 3-아라비노시드(peonidin 3-arabinoside), 페오니딘 3-갈락토시드(peonidin 3-galactoside), 페투니딘 3-글루코시드(petunidin 3-glucoside), 시아니딘(Cyanidin), 델피니딘(delphinidin), 말비딘(malvidin), 펠라르고니딘(pelargonidin), 페오니딘(peonidin), 시아니딘 3,5-디글루코시드(cyanidin 3,5-diglucoside), 시아니딘 3-루티노시드(cyanidin 3-rutinoside), 펠라르고니딘 3-글루코시드(pelargonidin 3-glucoside), 페오니딘 3-글루코시드(peonidin 3-glucoside), 말비딘 3-글루코시드(malvidin 3-glucoside) 및 말비딘 3,5-디글루코시드( malvidin 3,5-diglucoside)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체.
제13항에 있어서,
상기 전달체는 미셀형, 막대형, 튜브형 또는 폴리머좀 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체.
제13항에 있어서,
상기 전달체는 10 nm 내지 1000 ㎛ 범위의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 항산화물질 전달체.
제13항의 항산화물질 전달체; 및 상기 전달체에 의해 봉입 가능한 항산화물질을 포함하는 식품 조성물.