KR101900944B1

KR101900944B1 - 바이오필름 생성억제 및 제거용 조성물

Info

Publication number: KR101900944B1
Application number: KR1020160154213A
Authority: KR
Inventors: 임종현; 정용범; 이정래; 이상민
Original assignee: 주식회사 엘지생활건강
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2018-09-21
Also published as: KR20180056225A

Abstract

본 발명은 바이오필름 생성억제 및 제거용 조성물에 관한 것이다. 바이오필름의 생성억제력을 가지는 금속염과 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합제공 물질을 혼합한 공융용매 조성물을 사용하면 우수한 바이오필름 생성억제 효과와 제거 효과를 동시에 가질 수 있다.

Description

바이오필름 생성억제 및 제거용 조성물{Composition for inhibition and removal of biofilm}

본 발명은 바이오필름 생성억제 및 제거용 조성물에 관한 것이며, 더욱 구체적으로. 인체에 안전하고 효과가 우수한 바이오필름 생성 억제 및 제거용 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 세균이나 진균 등은 물체 표면에 부착하여 바이오필름이라는 집합체를 형성한다. 바이오필름의 점착성은 표면에 존재하는 고분자 매트릭스에서 유래한다. 고분자 매트릭스는 다당류와 단백질 등으로 구성되며, 다당류의 수산화기들 사이에 수소결합으로 인해 강하게 밀집되어 있다.

바이오필름은 구강, 피부, 주방, 욕실, 배관 등 다양한 공간에 존재하며, 한번 형성된 바이오필름은 쉽게 제거되지 않기 때문에 빠른 세균 증식의 원인이 된다. 바이오필름 형성은 표면 물질의 부식, 병원균에 의한 감염 등의 원인이 되며, 구강 내에서는 충치 등과 같은 구강 질환을 유발하기도 한다.

다당류의 수소결합으로 밀집되어 있는 바이오필름 외부 매트릭스는 항균제 등이 내부로 침투하는 것을 막아 항균제의 작용을 방해한다. 따라서, 바이오필름 제거를 위해 강산/강염기 처리 또는 물리적으로 직접 긁어 내는 방법 등을 필요로 한다. 하지만, 구강과 같은 인체 바이오필름은 위의 제거 방법을 사용하지 못한다. 또한, 생활에서 사용하는 제품은 안전성 등의 문제로 바이오필름을 제거할 수 있는 강한 화학 약품을 사용하지 못한다.

이에 따라서 바이오필름 제거에 있어서 인체에 보다 안전하고 효과적인 방법을 개발하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다.

국제특허 출원번호 PCT-US2012-070949호와 일본특허 출원번호 제2013-158345호는 바이오 필름 제거와 성장 억제를 위한 이온성 액체를 포함한 조성물에 관하여 개시하고 있다. 친환경 소재인 이온성 액체를 통해 바이오필름을 제거하거나 성장을 억제할 수 있기 때문에 기존의 바이오필름 제거 방법보다 인체에 안전한 조성물이라는 장점이 있다. 특별히, 구강 관리용 제품에 이온성 액체를 포함하는 조성물을 활용하면 양치질로 닦여지지 않는 부분까지 관리가 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 실질적인 효과를 위해서는 총 중량 대비 10 중량% 수준의 높은 농도의 이온성 액체를 포함해야 하는 단점과 인체에 안전한 물질만으로 이온성 액체를 만들기 어렵다는 단점이 있다.

한편, 공융용매(eutectic solvent)는 2종 이상의 물질이 함께 용융되어 녹는점이 낮아진 상태로 존재하는 물질로서 일반적으로 4가 암모늄염 혹은 금속염과 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질(hydrogen bond donor)의 조합으로 이루어진다. 예를 들어 302℃의 녹는점을 가지는 염화 콜린(choline chloride)과 133℃의 녹는점을 가지는 요소(urea)가 1:2 비율로 섞여 있을 때 두 물질의 혼합물은 12℃의 녹는점을 가져 상온에서 액체로 존재한다.

현재, 인체에 안전한 물질로 이루어지는 특정한 조합의 공융용매를 이용한 바이오필름 제거용 조성물에 대해서는 연구가 부족한 실정이다.

일본 특허 공개공보 제2014-043568호 (2014.03.13 공개)

본 발명은 미생물에 의해 형성되는 바이오필름의 생성을 억제하거나, 바이오필름을 제거할 수 있는 조성물, 바람직하게는 바이오필름의 생성억제 및 제거용 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명은 미생물에 의해 형성되는 바이오필름의 생성을 억제하거나, 바이오필름을 제거할 수 있는 조성물, 바람직하게 바이오필름의 생성 및 억제를 동시에 할 수 있는 조성물의 제조방법을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 금속염 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutetic solvent)를 함유하는 바이오필름 생성억제 및 제거용 조성물을 제공한다.

[화학식 1]

M_n1X_n2

상기 화학식 1에서,

M은 Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Pd, Ag, Pt, Au에서 선택된 어느 하나이다. X는 아세테이트(acetate, CH₃COO), 카보네이트(carbonate, CO₃ ²), 클로라이드(chloride, Cl^-), 시트레이트(citrate, C₆H₆O₇ ² ^-), 시아나이드(cyanide, CN^-), 플로라이드(Flouride, F^-), 나이트레이트(nitrate, NO₃ ^-), 나이트리트(nitrite, NO₂ ^-), 옥사이드(oxide, O^2-), 포스페이트(phosphate, PO₄ ^3-), 설페이트(sulfate, SO₄ ^2-)에서 선택된 어느 하나이다. n1과 n2는 1, 2, 3, 4와 같은 정수이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 금속염은 아연염(zinc salt)일 수 있으며, 더 바람직하게는 염화 아연(zinc chloride)일 수 있다. 염화 아연 무수물, 염화 아연 수화물, 또는 염산 염이나 그 외 물에 용해시켰을 때 아연 이온을 유리할 수 있는 다른 종류의 염을 모두 포함할 수 있다. 상기 아연염은 공지된 방법에 의해 천연물로부터 추출된 것이나 합성된 것을 모두 사용할 수 있으며, 그 제조 방법이나 유래는 어떠한 것에 한정되지 않는다.

본 발명의 명세서에서 사용된 용어, "비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질"은 분자 내 비공유 전자쌍(unpaired electrons)와 쌍극자(molecular dipole)를 가졌다는 의미이다. 또한, 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 상기 금속염과 분자간 결합, 자세하게는 배위결합을 할 수 있는 화합물을 의미한다.

본 발명에서 상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 예를 들어, 알코올 또는 카르복실산일 수 있으며, 바람직하게는 탄소수가 1 내지 10인 알코올, 예를 들어, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanaol), 부탄올(butanol), 펜탄올(pentanol), 헥산올(hexanol), 헵탄올(heptanol), 옥탄올(octanol), 노난올(nonanol), 데칸올(decanol), 이소프로판올(isopropanol), 아밀알코올(amyl alcohol) 등을 포함하는 1가 알코올; 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol), 부틸렌글리콜(butylene glycol), 펜틸렌글리콜(pentylene glycol), 헥실렌글리콜(hexylene glycol), 헵틸렌글리콜(heptylene glycol), 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 자일리톨(xylitol), 만니톨(mannitol), 솔비톨(sorbitiol) 등을 포함하는 다가 알코올; 알릴 알코올(allyl alcohol), 게라니올(geraniol), 프로파길 알코올(propagyl alcohol), 시트로넬올(citronellol), 리나룰(linalool) 등을 포함하는 불포화 지방족 알코올; 이노시톨(inositol), 멘톨(menthol), 신나밀 알코올(cinnamayl alcohol), 벤질 알코올(benzyl alcohol), 유게놀(eugenol), 말톨(maltol) 등을 포함하는 고리형 알코올; 또는 이들의 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 탄소수가 1 내지 10인 다가 알코올, 불포화 지방족 알코올, 또는 고리형 알코올 예를 들어, 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol), 게라니올(geraniol), 벤질알코올(benzyl alcohol) 일 수 있다.

특히, 본 발명자들은 글리세롤, 에리스티톨, 게라니올을 사용하여 현저히 우수한 바이오필름 제거 효과를 확인하였으며, 따라서, 다양한 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질 중에서도 특히 바람직하게는 글리세롤 및/또는 에리스리톨 및/또는 게라니올일 수 있다.

본 발명에서 금속염은 공융용매를 포함하는 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.003 내지 50 중량%, 더 바람직하게는 0.005 내지 40 중량%, 더욱 더 바람직하게는 0.01 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 0.001 중량% 미만으로 포함되는 경우와 80 중량% 초과로 포함되는 경우에는 바이오필름 생성억제 및 제거 효과가 나타나지 않거나 공융용매가 형성되지 않을 수 있다는 문제가 있다.

본 발명에서 상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 공융용매를 포함하는 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.003 내지 70 중량%, 더 바람직하게는 0.0005 내지 60 중량%, 더욱 더 바람직하게는 0.01 내지 50 중량% 포함될 수 있다. 0.001 중량% 미만으로 포함되는 경우와 80 중량% 초과로 포함되는 경우에는 바이오필름 생성억제 및 제거 효과가 나타나지 않거나 공융용매가 형성되지 않을 수 있다는 문제가 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 금속염 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 1 : 0.1 - 20 의 몰비로 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 : 0.5 - 18 의 몰비로, 1 : 0.7 - 15의 몰비로, 1 : 0.9 - 12의 몰비로, 1 : 1 - 9의 몰비로, 1 : 1.5 - 8의 몰비로, 1 : 1.7 -7의 몰비로, 1 : 2 - 6의 몰비로, 1 : 2.2 - 5의 몰비로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 : 2.5 - 4 의 몰비로 포함될 수 있으며, 더욱 더 바람직하게 1:2.8-3.5의 몰비로, 가장 바람직하게 1:3의 몰비로 포함될 수 있다. 본 발명자들은 상기 금속염: 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질의 몰비를 상기의 비율로 포함하는 공융용매를 이용하여 현저한 바이오필름 생성억제 및/또는 제거 효과를 가진다는 것을 확인하였다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 공융용매는 조성물 총 중량 대비 0.0001 내지 100 중량% 함유될 수 있고, 바람직하게는 0.001 내지 50 중량% 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 10 중량% 함유될 수 있다. 상기 공융 용매가 0.0001 중량% 미만 함유될 경우에는 유효한 바이오필름 생성억제 및 제거 효과를 발휘할 수 없을 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 조성물은 상기 공융용매만으로도 우수한 바이오필름의 생성억제 및 제거 효과를 가지고 있으므로, 종래 사용되던 항균제(화학 살균제)를 대체 또는 보완할 수 있다는 특징이 있다.

본 발명에 따른 바이오필름 생성억제 및 제거용 조성물은 어떠한 미생물이 형성하는 바이오필름인지에 대하여 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 스트렙토코커스(Streptococcus) 속, 포르피로모나스(Porphyromonas) 속, 프레보텔라(Prevotella) 속, 푸소박테리움(Fusobacterium) 속, 세라티아(Serratia) 속, 메틸로박테리움(Methylobacterium) 속, 슈도모나스(Pseudomonas) 속, 잔토모나스(Xanthomonas) 속, 코리네박테리움(Corynebacterium) 속 또는 바실러스(Bacillus) 속이 형성하는 바이오필름 제거용 조성물일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans), 슈도모나스 애루기노사(Psedomonas aeruginosa), 포르피로모나스 진지발리스(Porphyromonas gingivalis), 프레보텔라 니그레센스(Prevotella nigrescens), 푸소박테리움 누클레아툼(Fusobacterium nucleatum) 또는 세라티아 마르체센스(Serratia marcescens)가 형성하는 바이오필름 생성억제 및 제거용 조성물일 수 있다.

특히, 본 발명자들은 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)가 형성하는 바이오필름을 이용하여 본 발명에 따른 조성물의 우수한 바이오필름 생성억제 및 제거 효과를 확인하여 가장 바람직하게는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)가 형성하는 바이오필름 생성억제 및 제거용 조성물일 수 있다.

본 발명자들은 상기 공융용매를 함유하는 조성물이 바이오필름 생성을 억제하고, 이미 만들어진 바이오필름을 제거하는 것을 발견하여 상기 공융용매를 함유하는 조성물이 우수한 바이오필름의 생성억제 및 제거 효과를 가지는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

또한, 상기 공융 용매의 조성물은 수용성이기 때문에, 바람직하게는 물에 희석하여 사용할 수 있다. 또한, 인체에 안전한 성분들로만 구성되어 있기 때문에 구강 케어용 제품에 활용하기 용이하다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 조성물은 항균제(화학 살균제)를 더 포함할 수 있으며, 상기 항균제는 바이오필름의 생성을 억제하거나 제거하기 위해 사용할 수 있는 항균제를 의미하며, 화학 항균제 및/또는 천연 항균제가 포함될 수 있다. 바람직하게는 예를 들어, 이소프로필메틸페놀(IPMP, Isopropylmethylphenol), 트리클로산(triclosan), 염화세틸피리디듐(Cetylpyridium chloride), 염화벤잘코늄(Benzalkonium chloride), 클로로헥시딘(chlorhexidine) 및 오플록사신(ofloxacin)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 화학 항균제일 수 있고, 상기 천연 항균제는 예를 들어, 후박 추출물, 계피 추출물, 정향 추출물, 유칼립투스 추출물, 마늘 추출물, 골든씰(goldenseal) 추출물, 겨자 추출물, 티트리(tea tree) 추출물, 타임(thyme) 추출물 및 오레가노(oregano) 추출물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 천연 살균제일 수 있다.

상기 항균제는 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 1 중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.5 중량% 포함될 수 있다. 0.001 중량% 미만으로 포함될 경우에는 우수한 항균효과 발휘가 어려울 수 있으며, 1 중량% 초과로 포함될 경우에는 인체 안전성에 문제가 될 수 있다.

본 발명에 따른 조성물은 항균제만을 이용하는 경우에는 바이오필름의 침투가 어려워 이미 생성된 바이오필름 제거 효과를 발휘하기 어려우나, 본 발명에 따른 공융용매와 함께 상기 항균제를 첨가하여 바이오필름 내부로의 침투를 향상시켜 상기 항균제의 효능이 극대화될 수 있으며, 상기 항균제는 바이오필름 제거용 조성물의 효능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 상기 공융용매를 함유하는 조성물은 보다 구체적으로 구강 내에 바이오필름을 형성하는 즉, 프라그 생성의 주 원인균, 바람직하게는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)가 형성하는 바이오필름의 생성을 억제하고, 만들어진 바이오필름을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조성물은 구내염 예방 또는 치료, 치은염 예방 또는 치료, 시린이의 예방 또는 치료, 구취 제거용, 또는 충치 예방 또는 치료의 용도로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 조성물은 통상적으로 구강 조성물의 제조에 사용되는 성분들로서 습윤제, 연마제, 약효제, 감미제, pH 조정제, 방부제, 결합제, 향료, 기포제 또는 물 등을 더 포함할 수 있다.

상기 습윤제는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 농글리세린, 글리세린, 솔비톨수용액, 비결정성 솔비톨수용액, 폴리에틸렌글리콜류 또는 프로필렌글리콜을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 연마제로는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 침강실리카, 실리카겔, 지르코늄실리케이트, 인산일수소칼슘, 무수인산일수소칼슘, 함수알루미나, 경질탄산칼슘, 중질탄산칼슘, 칼슘피로인산염, 불용성메타인산염 또는 알루미늄실리케이트를 사용할 수 있다.

상기 약효제는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 불화나트륨, 일불소인산나트륨, 불화나트륨, 불화주석, 클로로헥시딘, 알란토인 클로로히드록시알루미네이트, 아미노카프론산, 염산피리독신, 초산토코페롤, 또는 효소류 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 감미제로는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 사카린나트륨, 자일리톨, 에리스리톨, 또는 아스파탐 등을 사용할 수 있다.

상기 pH 조정제로는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 인산나트륨, 인산이나트륨, 구연산, 또는 트리에탄올아민 등을 사용할 수 있다.

상기 방부제로는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 안식향산, 메틸파라벤, 프로필파라벤, 또는 안식향산나트륨 등을 사용할 수 있다.

상기 결합제로는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 카르복시메틸셀룰로오스나트륨, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 구아검, 펙틴, 폴리비닐피롤리돈, 카르복시비닐폴리머, 알긴산나트륨, 라포나이트, 카보머, 카라기난, 잔탄검, 또는 알지네이트류 등을 사용할 수 있다.

상기 기포제로는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 음이온성 계면활성제인 알킬 황산나트륨 및 라우릴 황산나트륨, 비이온성 계면활성제인 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌의 공중합체(폴록사머), 폴리옥시에틸렌경화피마자유 또는 폴리옥시에틸렌솔비탄 지방산에스테르 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 조성물은 기타 첨가제로서 덱스타라나제 등의 효소류를 사용 할 수도 있다.

본 발명의 조성물은 그밖에 잔량의 물, 바람직하게 정제수를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 상기 공융 용매를 포함하는 조성물은 물때 제거용 조성물로 사용할 수 있다. 상기 물때는 치과용품, 주방용품, 욕실용품, 정수기, 상하수도 배관 또는 세탁기의 세탁조 등의 부위에 생길 수 있으며, 이러한 물때는 예를 들어, 세라티아 마르체센스(Serratia marcescens), 메틸로박테리움(Methylobacterium) 속, 슈도모나스(Pseudomonas) 속, 잔토모나스(Xanthomonas) 속, 코리네박테리움(Corynebacterium) 속 또는 바실러스(Bacillus) 속 등의 세균이 공기 중에 떠다니다가 번식하여 바이오필름을 형성한 결과 생길 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 조성물은 이러한 균에 의한 바이오필름을 제거하여 물때를 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 물때 제거용 조성물은 통상적으로 당업계에서 사용될 수 있는 통상적인 물질들을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 바이오필름 제거용 조성물을 생물체 또는 비생물체의 표면에 처리하는 단계를 포함하는 바이오필름의 제거 방법, 바람직하게는 화학식 1로 표시되는 금속염 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutectic solvent)를 함유하는 조성물을 처리하여 바이오필름의 생성을 억제하거나 만들어진 바이오필름을 제거하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 바이오필름 생성억제 및 제거용 제품을 제공한다. 상기 제품은 바이오필름의 생성을 억제하거나 만들어진 바이오필름을 제거하기 위한 용도의 제품이라면 어느 제품에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 상기 조성물을 포함하는 구강용 제품일 수 있다.

상기 구강용 제품은 구강 건강을 위해 제조, 시판되는 제품들을 모두 포함할 수 있으며, 적용되는 구강용 제품에는 제한이 없다. 예를 들어, 상기 구강용 제품으로는 치약, 구강 스프레이, 구강 세정제, 구강용 연고, 구강 청정제, 가글링 제품, 껌 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 구강용 제품은 액상, 고상, 현탁액, 젤상, 에어로졸 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 또 다른 실시예는 공융 화합물을 용매에 포함시켜, 바이오필름 생성 억제 및/또는 제거용 조성물을 제조하는 새로운 방법을 제공한다.

구체적으로, 다음의 단계를 포함할 수 있다.

(S1) 하기 화학식 1로 표시되는 금속염, 및

비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질이 혼합된 혼합물을 혼합하여 공융 화합물을 제조하는 단계;

[화학식 1]

Mn₁Xn₂

상기 화학식 1에서,

M은 Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Pd, Ag, Pt, Au에서 선택된 어느 하나이다. X는 아세테이트(acetate, CH₃COO), 카보네이트(carbonate, CO₃ ^2-), 클로라이드(chloride, Cl^-), 시트레이트(citrate, C₆H₆O₇ ² ^-), 시아나이드(cyanide, CN^-), 플로라이드(Flouride, F^-), 나이트레이트(nitrate, NO₃ ^-), 나이트리트(nitrite, NO₂ ^-), 옥사이드(oxide, O^2-), 포스페이트(phosphate, PO₄ ^3-), 설페이트(sulfate, SO₄ ^2-)에서 선택된 어느 하나이다. n1과 n2는 1, 2, 3, 4와 같은 정수이다.

(S2) 물, 에탄올, 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 및 프로필렌글리콜(propylene glycol) 로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 용매를 준비하는 단계; 및

(S3) (S2) 단계에서 준비한 용매에 (S1) 단계의 공융 화합물을 첨가하여 공융 화합물이 포함된 용매를 얻는 단계를 포함할 수 있다.

다른 일 실시예에서 상기 (S1)은 가온하는 과정을 거쳐 공융 화합물을 제조할 수도 있다.

바람직하게 상기 (S1) 단계는 공융 화합물이 형성될 수 있도록 화합물을 80 내지 150℃로 가열할 수 있으며, 바람직하게 90 내지 140℃, 더 바람직하게 100 내지 130℃로 가열할 수 있다. 상기 온도 범위에서 공융 화합물의 형성이 용이할 수 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 금속염, 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질이 혼합된 혼합물의 비율은 화학식 1로 표시되는 금속염: 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질의 몰비가 1 : 0.1 - 20의 비율일 수 있으며, 바람직하게는 1 : 0.5 - 18 의 몰비로, 1 : 0.7 - 15의 몰비로, 1 : 0.9 - 12의 몰비로, 1 : 1 - 9의 몰비로, 1 : 1.5 - 8의 몰비로, 1 : 1.7 -7의 몰비로, 1 : 2 - 6의 몰비로, 1 : 2.2 - 5의 몰비로 혼합될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 : 2.5 - 4 의 몰비로 혼합될 수 있으며, 가장 바람직하게 1:2.8-3.5의 몰비로 혼합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 바이오필름 생성 억제 및/또는 제거용 조성물을 제조하는 단계는, 공융 화합물을 포함하는 용매에 구강용 조성물을 제조하는 성분들을 용해시켜 제조할 수 있다.

예를 들어, 본 치약을 제조하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 공융 화합물을 포함하는 공융 용매에 결합제, 감미제, 연마제, 기포제, 안정제, 향료 등과 같은, 치약 제조에 업계에서 사용되는 성분들을 혼합하여 치약을 제조할 수 있다. 또 다른 실시예에서 본 발명의 일 실시예에 따른 공융 용매에 결합제, 감미제 등의 분말 성분을 분산시켜 혼합한 후, 연마제, 약효성분 등을 혼합하여 2차 혼합한 후, 다시 기타 성분들을 포함시켜 3차 혼합하여 제조할 수도 있다. 공융 용매를 사용하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 준비된 공융 용매에 바이오필름 제거 및/또는 생성 억제를 위한 구강용 조성물 내에 포함될 수 있는 성분을 혼합하여 조성물을 제조하는 방법이라면, 사용방법은 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 바이오필름 제거용 조성물은 바이오필름 생성을 억제하고, 만들어진 바이오필름을 제거하는 효과가 우수하다. 본 발명의 공융용매 친수성이기 때문에 물을 포함한 조성물에 사용하기 적절하고, 기존의 구강케어용 조성물에 단순히 혼합하여도 효능을 동일하게 유지시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 사용한 각 구성 성분들의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 공융용매의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3는 본 발명에 사용한 각 구성 성분들의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 생성억제 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 공융용매의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 생성억제 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 금속염의 대표적인 예로 염화아연을, 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질의 대표적인 예로 에리스리톨을 선정하여, 공융용매를 제조한 후, 바이오필름 제거 및 생성 억제 효과를 확인한 결과를 나타낸다.
도 6은 염화아연, 에리스리톨로 구성된 공융 화합물의 바이오필름 제거 효과를 가글액 조성물 내에서 확인한 결과를 나타낸다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

1. 실시예 및 비교예 조성물의 제조

본 발명자들은 본 발명에 따른 공융용매가 바이오필름 생성억제 및 제거에 미치는 영향을 평가하기 위하여 염화아연(zinc chloride), 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol), 게라니올(geraniol), 벤질알코올(benzyl alcohol) 중 2종 이상으로 조합된 공융용매들을 이용하여 바이오필름 제거력을 1차 평가하였다.

그 중에서도 우수한 바이오필름 제거력을 나타낸 염화아연 및 글리세롤(glycerol) 조합, 염화아연 및 에리스리톨(erythritol) 조합, 염화아연 및 게라니올(geraniol) 조합에 대한 실시예를 하기 표 1에서 제시한다. 아래 표 1의 조성물 제조 후 정제수를 이용하여 10배씩 순차적으로 희석을 해서 평가에 사용하였다.

(단위:중량%)	비교예				실시예
(단위:중량%)	1	2	3	4	1	2	3
정제수	90	90	90	90	70	63	56
염화아연	10	-	-	-	10	10	10
글리세롤	-	10	-	-	20	-	-
에리스리톨	-	-	10	-	-	27	-
게라니올	-	-	-	10	-	-	34

2. 바이오필름 모델의 제조

본 발명자들은 공융 용매의 바이오필름 생성억제를 평가하기 위해 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 균을 BHI 액체 배지에서 OD₆₀₀ 값이 1.0이 되도록 배양하였다. 배양한 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)균은 1% 수크로오스(sucrose)를 함유한 BHI 액체 배지에 1:10 비율로 희석한 후, 시료와 함께 폴리스티렌 재질의 웰 플레이트(well plate)에 옮겼다. 이후 8시간 동안 37℃에서 추가 배양하여 바이오필름을 제조하였다.

또한, 바이오필름 제거력을 평가하기 위해서 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 균을 BHI 액체 배지에서 OD₆₀₀ 값이 1.0이 되도록 배양하였다. 배양한 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)균은 1% 수크로오스(sucrose)를 함유한 BHI 액체 배지에 1:10 비율로 희석한 후, 폴리스티렌 재질의 웰 플레이트(well plate)에 옮겼다. 이후 24시간 동안 37℃에서 추가 배양하여 바이오필름 모델을 제조하였다.

3. 실험예 1 - 바이오필름 제거 능력 확인

본 발명자들은 평가에 이용한 비교예 및 실시예 조성물을, 상기 방법으로 제조한 바이오필름에 10분간 접촉하도록 처리하였다. 이후 정제수로 씻어준 후 깨끗한 배지로 다시 채워주고, 생존한 미생물을 정량적으로 측정하기 위하여 알라마르 블루(Alamar blue) 시약을 1시간 처리한 후 형광 분석을 하였다.

스트렙토코커스 뮤탄스 ( Streptococcus mutans ) 바이오필름 제거 능력

구성 성분들의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거력 평가 결과를 도 1에 나타내었고, 공융용매의 바이오필름 제거력 평가 결과를 도 2에 나타내었다.

그 결과, 염화아연의 경우(비교예 1) 고농도(1% 이상)에서 낮은 수준의 바이오필름 제거력을 나타내었고, 글리세롤, 에리스리톨, 게라니올의 경우(비교예 2 내지 4) 고농도에서도 바이오필름 제거효과를 전혀 가지지 못하였다. 그에 반해 염화아연이 글리세롤, 혹은 에리스리톨, 혹은 게라니올과 혼합된 조성물(실시예 1 내지 3)을 처리할 때 염화아연을 단독으로 처리할 때보다 현저하게 높은 바이오필름 제거력을 나타내었다.

4. 실험예 2 - 바이오필름 생성억제력 평가

바이오필름을 형성하기 전의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 균을 조성물과 함께 8시간 배양하였고, 이후 정제수로 씻어준 후 깨끗한 배지로 다시 채워주었다. 바닥에 부착되어 잔존한 미생물을 정량적으로 측정하기 위하여 알라마르 블루(Alamar blue) 시약을 1시간 처리한 후 형광 분석을 하였다.

스트렙토코커스 뮤탄스 ( Streptococcus mutans ) 바이오필름 생성억제 능력

구성 성분들의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 생성억제력 평가 결과를 도 1에 나타내었고, 공융용매의 바이오필름 생성억제력 평가 결과를 도 2에 나타내었다.

그 결과, 염화아연의 경우(비교예 1) 0.01% 농도에서부터 바이오필름 생성억제력을 나타내기 시작하였고, 글리세롤(비교예 2)과 에리스리톨(비교예 3)은 바이오필름 생성억제력을 전혀 가지지 않았다. 또한, 게라니올의 경우(비교예 4) 저농도(0.001%)에서까지 우수한 바이오필름 생성억제력을 보였다. 염화아연이 글리세롤 혹은 에리스리톨과 혼합된 조성물의 경우(실시예 1, 2) 염화아연의 바이오필름 생성억제력과 동일한 수준의 생성억제력을 나타내었고, 염화아연이 게라니올과 혼합된 조성물의 경우(실시예 3) 게라니올의 바이오필름 생성억제력과 동일한 수준의 생성억제력을 나타내었다. 즉, 각 구성성분들이 혼합된 조성물의 경우 바이오필름 생성억제력의 상승 효과는 없으나 각 물질이 가진 바이오필름 생성억제력을 유지하여 결과적으로 우수한 바이오필름 생성억제력을 가지게 되었다. 최종적으로 염화아연과 글리세롤 조성물, 염화아연과 에리스리톨 조성물, 염화아연과 게라니올 조성물은 우수한 바이오필름 생성억제력과 제거력을 동시에 가진다는 것을 확인할 수 있었다.

5. 염화아연과 에리스리톨의 비율에 따른 바이오필름 생성 및 제거 평가

아래 표 2의 비율로 염화아연과 에리스리톨을 준비하여 바이오필름 생성 억제 및 제거 정도를 평가하였다. 아래 No. 는 sample number를 의미한다.

그 결과, 바이오필름 생성 억제 효과 측면에서는 유사한 결과를 얻을 수 있었으나, 바이오필름 제거 평가에서는 비율에 따라 현저히 다른 효과를 가지는 것을 확인하였다. 결과는 도 5에 나타냈다.

도 5에서 확인할 수 있듯이, 염화아연과 에리스리톨의 몰비가 1:3 일 때, 바이오필름 제거 효과가 가장 우수하였다. 대부분 30% 미만의 제거 효과를 가졌지만, 염화아연과 에리스리톨의 비율이 1:3일 때, 특별히 40% 이상의 제거 효과를 가지는 것을 확인할 수 있었다.

바이오필름은 형성되면 화학살균제가 바이오필름 내부로 침투하지 못하기 때문에 물리적인 힘 없이 제거하기 상당히 어렵다. 화학살균제를 처리하더라도 10% 이하의 바이오필름 제거 효과를 지니기 때문에, 일반적으로 5% 정도의 제거 차이도 업계에서는 매우 현저히 개선된 효과를 갖는 것으로 판단한다. 따라서 10% 효과 차이는 바이오필름 제거를 위한 연구 분야에서는 매우 큰 효과상 차이라고 볼 수 있다.

6. 가글액에서의 바이오필름 생성 및 제거 평가

아래 표 3의 비율로 염화아연과 에리스리톨 및 염화아연-에리스리톨의 공융 화합물을 포함하는 조성물을 준비하여 바이오필름 생성 억제 및 제거 정도를 평가하였다. 샘플 제조에 사용한 가글액은 시중에서 구매할 수 있는 일반 가글액(LG 생활건강 페리오 가글 COOL)으로 화학살균제가 전혀 포함되어 있지 않고, 구강의 청량감을 위해 사용하는 제품이다.

단위(중량%)	Sample No.
	8	9	10	11	12	13
정제수	99.91	99.759	99.669	-	-	-
가글액	-	-	-	99.91	99.759	99.669
염화아연	0.09	-	0.09	0.09	-	0.09
에리스리톨	-	0.241	0.241	-	0.241	0.241

도 6에서 평가 결과를 확인할 수 있듯이, 염화아연, 에리스리톨, 염화아연-에리스리톨 공융 화합물을 가글액에 희석할 때 정제수에 희석할 때와 같은 효과가 나타난다. 즉, 염화아연, 에리스리톨 조합물을 일반적인 가글액에 단순 혼합하여도 동일한 효능을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 염화아연과 에리스리톨은 가글액 혼합 시 가글액 내부에 존재하는 성분들과 화학 반응을 나타내지 않고, 기존 가글액의 물성 및 특성에 영향을 끼치지 않으면서 바이오필름 제거에 탁월한 효과를 나타낸다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 금속염; 및
비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질을 포함하고,
상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 솔비톨(sorbitol), 게라니올(geraniol), 벤질알코올(benzyl alcohol) 또는 이들의 2 이상의 혼합물로부터 선택되는 것인, 공융용매(eutetic solvent)를 함유하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물:
[화학식 1]
Mn₁Xn₂

상기 화학식 1에서,
M은 Zn이고,
X는 아세테이트(acetate, CH₃COO), 카보네이트(carbonate, CO₃ ^2-), 클로라이드(chloride, Cl^-), 시트레이트(citrate, C₆H₆O₇ ^2-), 시아나이드(cyanide, CN^-), 플로라이드(Flouride, F^-), 나이트레이트(nitrate, NO₃ ^-), 나이트리트(nitrite, NO₂ ^-), 옥사이드(oxide, O^2-), 포스페이트(phosphate, PO₄ ^3-), 설페이트(sulfate, SO₄ ^2-)에서 선택된 어느 하나이다. n1과 n2는 1, 2, 3, 또는 4이다.
삭제
제1항에 있어서,
상기 금속염은 염화아연(zinc chloride)인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
삭제
제1항에 있어서,
상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 게라니올(geraniol), 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 금속염은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 금속염 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 1 : 0.1 - 20 의 몰비(금속염 : 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질)로 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 공융 용매는 조성물 총 중량 대비 0.0001 내지 100 중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 바이오필름의 생성을 억제하고, 생성된 바이오필름을 제거하는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 항균제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
제11항에 있어서,
상기 항균제는 이소프로필메틸페놀(IPMP, Isopropylmethylphenol), 트리클로산(triclosan), 염화세틸피리디듐(Cetylpyridium chloride), 염화벤잘코늄(Benzalkonium chloride), 클로로헥시딘(chlorhexidine) 및 오플록사신(ofloxacin)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 항균제인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
제11항에 있어서,
상기 항균제는 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 1 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
제11항에 있어서,
상기 항균제는 바이오필름 제거용 조성물의 효능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 바이오필름은 스트렙토코커스(Streptococcus) 속, 포르피로모나스(Porphyromonas) 속, 프레보텔라(Prevotella) 속, 푸소박테리움(Fusobacterium) 속, 세라티아(Serratia) 속, 메틸로박테리움(Methylobacterium) 속, 잔토모나스(Xanthomonas) 속, 코리네박테리움(Corynebacterium) 속 또는 바실러스(Bacillus) 속이 형성하는 바이오필름인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 바이오필름은 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)가 형성하는 바이오필름인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.
삭제
제1항에 따른 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물을 포함하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 제품.
바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물을 제조하는 방법에 있어서,
(S1) 하기 화학식 1로 표시되는 금속염, 및
비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질을 혼합하여 공융 화합물을 제조하는 단계;
[화학식 1]
Mn1Xn2

상기 화학식 1에서,
M은 Zn이다. X는 아세테이트(acetate, CH₃COO), 카보네이트(carbonate, CO₃ ^2-), 클로라이드(chloride, Cl^-), 시트레이트(citrate, C₆H₆O₇ ^2-), 시아나이드(cyanide, CN^-), 플로라이드(Flouride, F^-), 나이트레이트(nitrate, NO₃ ^-), 나이트리트(nitrite, NO₂ ^-), 옥사이드(oxide, O^2-), 포스페이트(phosphate, PO₄ ^3-), 설페이트(sulfate, SO₄ ^2-)에서 선택된 어느 하나이다. n1과 n2는 1, 2, 3, 또는 4이고,
상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 솔비톨(sorbitol), 게라니올(geraniol), 벤질알코올(benzyl alcohol) 또는 이들의 2 이상의 혼합물이다.
(S2) 물, 에탄올, 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 및 프로필렌글리콜(propylene glycol) 로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 용매를 준비하는 단계; 및
(S3) (S2) 단계에서 준비한 용매에 (S1) 단계의 공융 화합물을 첨가하여 공융 화합물이 포함된 용매를 얻는 단계를 포함하는, 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물의 제조방법.
제19항에 있어서, 상기 (S1) 단계는 혼합물을 80 내지 150℃로 가열하는 것을 특징으로 하는, 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물의 제조방법.
제19항에 있어서, 상기 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물에 포함되는 아연염(zinc salts), 및 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 게라니올(geraniol), 또는 이들의 혼합물의 혼합비율은 아연염(zinc salts): 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 게라니올(geraniol), 또는 이들의 혼합물의 몰비가 1:0.1-20의 비율인 것을 특징으로 하는, 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서, 염화아연; 및
글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 게라니올(geraniol), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 공융용매(eutetic solvent)를 함유하는 바이오필름 생성억제 또는 제거용 조성물.