KR101918346B1 - 난용성 활성물질의 수용성 덴드리머 복합체 - Google Patents

난용성 활성물질의 수용성 덴드리머 복합체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리아미도아민 덴드리머 또는 표면개질된 폴리아미도아민 덴드리머를 이용하여 물에 난용성인 천연 활성물질을 가용화한 수용성 덴드리머 복합체(water-soluble dendrimer complex containing natural bioactive compounds)에 관한 것으로, 항산화 등 다양한 생리활성을 가지고 있으나 물에 난용성인 천연 페놀성 화합물을 가지고 물을 비롯한 수용성 용매에 잘 녹는 덴드리머 복합체 및 이를 제조하는 방법을 제공한다.

Description

난용성 활성물질의 수용성 덴드리머 복합체{Water-soluble dendrimer complex of poorly soluble bioactive compounds}
본 발명은 물에 난용성인 천연 페놀성 화합물 (natural phenolic compounds)의 가용화를 위한 수용성 덴드리머 복합체 (water-soluble dendrimer complex)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물에 난용성인 케르세틴, 커큐민 등과 같은 천연 페놀성 화합물을 대상으로 물을 비롯한 수용성 용매에 잘 녹는 덴드리머 복합체 및 이를 제조하는 방법, 가지형 화합물인 덴드리머의 표면기의 구조를 변화시킨 표면개질 덴드리머를 이용한 천연 페놀성 화합물과의 복합체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 화합물의 안정성에 기반한 최적의 복합체 조성물을 제공한다.
난용성 물질의 가용화 기술로는 입자 분쇄, 리포좀을 비롯한 나노입자 약물전달시스템, 마이크로 에멀젼, 가용성 고분자를 이용한 고체 분산체, 수용성 폴리머를 결합시킨 접합체 등의 다양한 방법들이 응용되어 왔다. 최근에는 바이오폴리머를 이용한 약물 캐리어 개발 연구가 활발하게 진행되고 있는데, 그 중에 나노미터 크기의 덴드리머가 신소재로 크게 주목받고 있다. 덴드리머는 중심 코어에서부터 나뭇가지 모양의 일정한 단위구조가 반복적으로 뻗어 나오는 나뭇가지꼴 거대분자다. 덴드리머는 저분자 또는 초분자가 가지는 분자성과 고분자가 가지는 물질성을 동시에 가질 수 있어 고분자와 초분자 사이에 있는 이중성(분자성과 물질성)을 가지는 거대분자 화합물로 정의된다. 최근 덴드리머가 새로운 약물송달 수송체로 각광을 받고 있는데, 그 이유는 (1) 빈 내부 공간과 열린 구조로 인해 소수성 또는 난용성 약물의 봉입이 쉽고, (2) 표면의 작용기가 많아 다량의 약물을 접합시킬 수 있으며, (3) 이를 통해 난용성 또는 소수성 약물의 용해도를 증가시켜줄 수 있고, (4) 표면의 작용기에 기능성 물질을 접합하면 표적지향성 약물송달이 가능하다는 등의 장점을 가지고 있기 때문이다. 이중 난용성 물질의 가용화를 위한 방법으로는 난용성 화합물을 덴드리머 내부 공간으로 봉입하여 용해시키는 방법이 주로 사용된다. 덴드리머는 의약연구 분야에서 새로운 약물송달 캐리어로 주목받으며 여러 약물에 적용되어 다양한 투여경로에서 캐리어로서의 역할이 검증되어지고 있다.
천연 페놀성 화합물은 수산기가 한 개 이상 치환된 방향족 환을 가지고 있는 천연물 유래 유기 화합물이다. 자연에 존재하는 페놀성 물질은 아주 다양한 형태의 화학구조로 나타나는데, 대표적인 예로는 플라보노이드 (flavonoids), 커큐미노이드 (curcuminoids), 쿠마린 (coumarins), 페닐프로파노이드 (phenylpropanoids), 리그난 (lignans) 및 탄닌 (tannins) 등의 화합물을 들 수 있다. 특히 천연 식물에서 유래한 페놀성 물질 대부분은 항산화 및 라디칼 소거작용을 나타내기 때문에, 여러가지 의약적 용도로서의 가치를 가지는 것으로 알려져 이용되어 왔다.
이들 물질 중 커큐민은 강황 (Curcuma longa Linnaeus)에 주로 포함되어 있는 폴리페놀 화합물의 일종으로 화학식은 C21H20O6이고, 분자량은 368.38이 되는 천연화합물이다. 강황의 뿌리에는 커큐미노이드 (curcuminoid)라는 노란색의 폴리페놀계 색소 화합물이 0.5~6.5% 정도 함유되어 있는데, 그 주성분이 커큐민으로 알려져 있다. 또한 커큐민은 카레, 겨자 등의 주된 천연 색소 성분이며, 고대로부터 향신료나 염증, 각종 피부질환 등의 치료에 활용되어 왔다. 커큐민은 강력한 항산화 활성을 가지고 있으며, 최근 연구들을 통해 항암 효과와 항치매 효과 등이 알려지면서 의학계의 큰 관심을 받고 있다. 2002년 세계보건기구 (WHO)의 자료에 의하면 카레 섭취율이 높은 인도 사람들의 암 발병률이 미국 사람들의 암 발병률의 7분의 1 수준인 것으로 나타났다.
커큐민이 가지는 항산화, 항암, 항염증, 항치매, 간기능보호 등의 활성으로 인해 의약품뿐만 아니라 건강기능성식품, 기능성화장품 등에 대한 응용 가능성이 다각적으로 검토되어 왔으나, 커큐민이 물에 녹지 않는 난용성 물질이라는 점이 항상 개발에 있어서 문제점으로 지적되어 왔다. 커큐민 뿐만 아니라 케르세틴 등의 플라보노이드 화합물도 대부분 물에 대해 난용성 물질이므로 생체내 투여시 흡수가 잘 안되어 효능이 기대보다 낮아 기능성 식의약품 개발에 어려움을 겪고 있다.
한국등록특허 제10-1471633호
따라서 본 발명의 목적은 폴리아미도아민 덴드리머 또는 표면개질된 폴리아미도아민 덴드리머를 이용하여 물에 난용성인 천연 활성물질을 가용화한 수용성 덴드리머 복합체(water-soluble dendrimer complex containing natural bioactive compounds)을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 난용성 천연 활성물질; 및
상기 난용성 천연 활성물질을 물에 가용화시키는 폴리아미도아민 덴드리머;를 포함하는, 수용성 덴드리머-난용성 천연 활성물질 복합체를 제공한다.
본 발명의 일실예에 의하면, 상기 폴리아미도아민 덴드리머는 표면개질된 폴리아미도아민 덴드리머인 것일 수 있다, 상기 표면개질된 폴리아미도아민은 폴리아미도아민 덴드리머 G0, 폴리아미도아민 덴드리머 G1, 폴리아미도아민 덴드리머 G2, 폴리아미도아민 덴드리머 G3, 폴리아미도아민 덴드리머 G4, 폴리아미도아민 덴드리머 G5, 폴리아미도아민 덴드리머 G6, 폴리아미도아민 덴드리머 G7, 폴리아미도아민 덴드리머 G8, 폴리아미도아민 덴드리머 G9 및 폴리아미도아민 덴드리머 G10을 포함한다.
본 발명의 일시예에 의하면, 폴리아미도아민 덴드리머는 아민기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머 G0, G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9 또는 G10에 폴리에틸렌글리콜을 결합시켜 제조한 표면개질 폴리아미도아민 덴드리머일 수 있다.
본 발명의 일시예에 의하면, 폴리아미도아민 덴드리머는 아민기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머 G0, G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9 또는 G10에 숙신산 무수물 (succinic anhydride)을 반응시켜 제조한 카르복실기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머일 수 있다.
본 발명에서 난용성 활성물질은 항산화 활성을 갖는 화합물일 수 있고, 페놀성 화합물, 더욱 바람직하게는 폴리페놀 화합물일 수 있다. 상기 페놀성 화합물은 커큐민 또는 케르세틴일 수 있다.
또한, 본 발명의 복합체를 유효성분으로 포함하는 항산화용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 복합체를 유효성분으로 포함하는 퇴행성 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
위의 해결수단에 의하여 본 발명은 다양한 표면 구조를 가진 덴드리머를 이용하여 난용성인 페놀성 화합물이 고유의 생리활성을 그대로 유지하면서 물을 비롯한 수용성 용매에 잘 녹게 만든 수용성 덴드리머-페놀성화합물 복합체를 제공하는 효과가 있다. 난용성 물질을 가용화시킴으로써 여러 식품, 의약품, 화장품 등의 소재로 활용이 원활해지며, 물질의 안정성에 기반한 조성물을 제공함으로써 제품 생산 및 보관 과정에서 지속적인 활성을 유지하는 효과가 있다.
도 1은 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체 제조시 용해도와 안정성에 대한 pH의 영향을 나타낸 것이다(위쪽: 물 또는 서로 다른 pH 조건에서 제조된 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체의 케르세틴에 대한 용해도; 아래: 물 또는 서로 다른 pH 조건에서 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체 제조시 생성된 케르세틴 분해산물 생성율)
도 2는 폴리아미도아민 덴드리머 G4 (G4-Q)와 서로 다른 크기의 PEG가 결합된 폴리아미도아민 덴드리머들 (G4-PEG-1K-Q, G4-PEG-2K-Q 및 G4-PEG-5K-Q)간의 케르세틴 봉입량 차이를 나타내는 결과이다.
도 3은 제조된 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체 및 PEG결합 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체를 물에 녹여 HPLC로 분석하여 얻은 크로마토그램 결과들이다(위쪽: 케르세틴 표준물질 크로마토그램; 중간: 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체 크로마토그램; 오른쪽: PEG결합 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체 크로마토그램).
도 4는 제조된 폴리아미도아민 덴드리머-커큐민 복합체의 동결전 및 동결건조 후 물에 녹였을 때와 phosphate buffered saline (PBS)에 녹였을 때의 시료를 HPLC로 분석하여 얻은 크로마토그램 결과들이다(왼쪽: 동결전 폴리아미도아민 덴드리머-커큐민 복합체의 크로마토그램; 중간: 동결건조후 물에 녹인 폴리아미도아민 덴드리머-커큐민 복합체의 크로마토그램; 오른쪽: 동결건조후 PBS에 녹인 폴리아미도아민 덴드리머-커큐민 복합체의 크로마토그램)
도 5는 폴리아미도아민 덴드리머를 이용하여 제조한 덴드리머-케르세틴 가 물에 용해됨을 나타내는 결과 사진이다(왼쪽: 물에 케르세틴을 용해시킨 경우; 오른쪽: PEG결합 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체를 물에 용해시킨 경우)
도 6은 폴리아미도아민 덴드리머 G2-커큐민 복합체 (G2-Curcumin) 및 폴리아미도아민 덴드리머 G4-커큐민 복합체 (G4-Curcumin)의 뇌세포 보호 효과 활성을 나타내는 결과이다.
도 7은 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체(G4-Q complex) 및 PEG결합 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체(2K 32PEG-G4-Q complex)의 뇌세포 보호 효과 활성을 나타내는 결과이다.
도 8은 폴리에틸렌글리콜 결합 PAMAM 덴드리머 제조 반응을 나타낸 도이다.
본 발명은 폴리아미도아민 덴드리머 또는 표면개질된 폴리아미도아민 덴드리머를 이용하여 물에 난용성인 천연 활성물질을 가용화한 수용성 덴드리머 복합체(water-soluble dendrimer complex containing natural bioactive compounds)를 제공함에 그 특징이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 수용성 덴드리머-난용성 화합물 복합체는 친수성 아민기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머(polyamidoamine dendrimer) 또는 표면개질된 폴리아미도아민 덴드리머 및 생리활성을 가진 페놀성 화합물의 물리화학적 콤플렉스 화합물인 것을 특징으로 하고, 상기 아민기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머는 폴리아미도아민 덴드리머 G0 (표면아민기 4개, 분자량 517 Da), 폴리아미도아민 덴드리머 G1 (표면아민기 8개, 분자량 1,430 Da), 폴리아미도아민 덴드리머 G2 (표면아민기 16개, 분자량 3,256 Da), 폴리아미도아민 덴드리머 G3 (표면아민기 32개, 분자량 6,909 Da), 폴리아미도아민 덴드리머 G4 (표면아민기 64개, 분자량 14,215 Da), 폴리아미도아민 덴드리머 G5 (표면아민기 128개, 분자량 28,826 Da), 폴리아미도아민 덴드리머 G6 (표면아민기 256개, 분자량 58,048 Da), 폴리아미도아민 덴드리머 G7 (표면아민기 512개, 분자량 116,493 Da), 폴리아미도아민 덴드리머 G8 (표면아민기 1,024개, 분자량 233,383 Da), 폴리아미도아민 덴드리머 G9 (표면아민기 2,048개, 분자량 467,162 Da) 및 폴리아미도아민 덴드리머 G10 (표면아민기 4,096개, 분자량 934,720 Da)으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 수용성 복합체는 친수성 카르복실기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머 및 생리활성을 가진 폴리페놀 화합물의 물리화학적 화합물인 것을 특징으로 하고, 상기 카르복실기 표면을 가지는 덴드리머는 아민기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머 G0, G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9 및 G10에 숙신산 무수물 (succinic anhydride)을 반응시켜 제조한 것으로부터 선택된 어느 하나인 것으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 수용성 복합체는 아민기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머의 전부 또는 일부 아민기에 무독성 바이오폴리머인 폴리에틸렌글리콜 (polyethylene glycol)이 결합된 덴드리머 및 생리활성을 가진 폴리페놀 화합물의 물리화학적 콤플렉스 화합물인 것을 특징으로 하고, 상기 덴드리머는 아민기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머 G0, G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9 및 G10에 폴리에틸렌글리콜을 결합시켜 제조한 것으로부터 선택된 어느 하나인 것으로 할 수 있다.
폴리아미도아민 덴드리머 (이하, PAMAM 덴드리머)는 'ethylene diamine'을 코어로 하는 구형 나노 입자로서 제10세대까지의 지름이 1 nm에서 13 nm의 크기를 가지며 세대당 약 1 nm씩 지름이 증가한다. 최외곽의 표면 말단기는 일차 아민과 카르복실산을 선택적으로 도입할 수 있는 강한 친수성 화합물이다. 본 발명에 있어서는 표면에 아민기 (-NH2)를 가지는 것을 특징으로 하며, 표면아민기가 4개이고 분자량이 517 Da인 PAMAM 덴드리머 0세대를 PAMAM 덴드리머 G0라고 정의하고, 표면아민기가 8개이고 분자량이 1,430 Da인 PAMAM 덴드리머 1세대를 PAMAM 덴드리머 G1라고 정의하고, 표면아민기가 16개이고 분자량이 3,256 Da인 PAMAM 덴드리머 2세대를 PAMAM 덴드리머 G2라고 정의하고, 표면아민기가 32개이고 분자량이 6,909 Da인 PAMAM 덴드리머 3세대를 PAMAM 덴드리머 G3라고 정의하고, 표면아민기가 64개이고 분자량이 14,215 Da인 PAMAM 덴드리머 4세대를 PAMAM 덴드리머 G4라고 정의하고, 표면아민기가 128개이고 분자량이 28,826 Da인 PAMAM 덴드리머 5세대를 PAMAM 덴드리머 G5라고 정의하고, 표면아민기가 258개이고 분자량이 58,048 Da인 PAMAM 덴드리머 6세대를 PAMAM 덴드리머 G6라고 정의한다.
<화학식 1>
Figure 112016042779189-pat00001
<표면아민기가 64개이고 분자량이 14,215 Da인 PAMAM 덴드리머 G4의 구조>
본 발명에서는 표면에 아민기 (-NH2)가 있는 PAMAM 덴드리머 또는 표면에 카르복실기 (-COOH)가 있는 PAMAM 덴드리머 또는 아민 표면기에 폴리에틸렌글리콜이 결합된 PAMAM 덴드리머가 케르세틴 및 커큐민과 콤플렉스를 형성하여 가용화됨이 확인되고 있으며, 이 콤플렉스가 난용성인 케르세틴 및 커큐민과 달리 물을 비롯한 수용성 용매에 잘 녹는 것이 확인되고 있고, 이에 대하여는 아래 실시예 1~4에서 구체적으로 설명한다.
도 1은 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체 제조시 용해도와 안정성에 대한 pH의 영향을 나타내고, 도 2는 폴리아미도아민 덴드리머 G4와 서로 다른 크기의 PEG가 결합된 폴리아미도아민 덴드리머간의 케르세틴 봉입량 차이를 나타낸다. 도 3은 제조된 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체 및 PEG결합 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체를 물에 녹여 HPLC로 분석하여 얻은 크로마토그램 결과들이고, 도 4는 제조된 폴리아미도아민 덴드리머-커큐민 복합체의 동결전 및 동결건조 후 물에 녹였을 때와 인산완충액에 녹였을 때의 시료를 HPLC로 분석하여 얻은 크로마토그램 결과이며, 도 5는 폴리아미도아민 덴드리머를 이용하여 제조한 덴드리머-케르세틴 콤플렉스가 물에 용해됨을 나타내는 결과 사진이다.
도 6은 폴리아미도아민 덴드리머 G2-커큐민 복합체 (G2-Curcumin) 및 폴리아미도아민 덴드리머 G4-커큐민 복합체 (G4-Curcumin)의 뇌세포 보호 효과 활성을 나타내는 결과이다. 도 7은 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체(G4-Q complex) 및 PEG결합 폴리아미도아민 덴드리머-케르세틴 복합체(2K 32PEG-G4-Q complex)의 뇌세포 보호 효과 활성을 나타내는 결과이다. 도 8은 폴리에틸렌글리콜 결합 PAMAM 덴드리머 제조 반응을 나타낸 도이다.
본 발명에서 PAMAM 덴드리머 또는 PEG 결합 PAMAM 덴드리머를 이용하여 제조한 덴드리머-페놀성화합물 복합체는 수용성 용매에 녹인 상태에서 페놀성 화합물이 가지는 항산화 활성을 그대로 유지하고 있음이 확인되었으며, 이에 대하여는 아래 실시예 5에서 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 PAMAM 덴드리머 또는 PEG 결합 PAMAM 덴드리머를 이용하여 제조한 덴드리머-페놀성화합물 복합체는 뇌세포 보호 효과를 가지는 것으로 확인되었으며, 이에 대하여는 아래 실시예 6에서 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 상기와 같은 실험 결과, 상기 본 발명의 복합체는 항산화용 조성물로 사용될 수 있다.
본 발명의 복합체는 항산화 활성을 가지고 있으므로, 활성산소로 인해 발생하는 질환들을 예방, 개선 및 치료하는데 사용될 수 있다. 상기 활성산소로 인해 발생하는 질환들은 이에 제한되지는 않으나, 동맥경화증, 뇌졸중, 심근경색, 고지혈증, 암, 노화, 류마티스 관절염, 간염, 파킨슨병, 당뇨병, 신염, 위궤양, 십이지장궤양, 아토피성 피부염, 백내장, 갱년기 증상 및 고혈압 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 의약품용 항산화 조성물의 유효량은 본 발명의 조성물 총 중량에 대하여 본 발명의 복합체를 0.0001 내지 50 중량%로 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 의약품용 항산화 조성물은
상기 유효성분에 추가로 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상 함유할 수 있다.
본 발명의 의약품용 항산화 조성물에 포함되는 유효성분의 농도는 치료 목적, 환자의 상태, 필요기간 등을 고려하여 결정할 수 있으며 특정 범위의 농도로 한정되지 않는다.
발명의 의약품용 항산화 조성물은 투여를 위해서 상기 기재한 유효성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용 가능한 담체를 1종 이상 포함하여 제조할 수 있다. 본 발명의 의약품용 항산화 조성물에 포함되는 약학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토오스, 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 의약품용 항산화 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.
본 발명의 의약품용 항산화 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다.
한편, 본 발명의 약학적 조성물의 경구 투여량은 바람직하게는 1일 당 0.001-100 mg/kg(체중)이다.
본 발명의 의약품용 항산화 조성물은 경구 또는 비경구로 투여할 수 있고, 비경구로 투여되는 경우, 정맥 내 주입, 피하 주입, 근육 주입, 복강 주입, 경피 투여 등으로 투여할 수 있다. 본 발명의 의약품용 항산화 조성물은 적용되는 질환의 종류에 따라, 투여 경로가 결정되는 것이 바람직하다.
또 다른 양태로써, 본 발명은 복합체를 유효성분으로 포함하는 식품용 항산화 조성물을 제공한다.
본 발명의 복합체는 활성산소를 제거하는 항산화 활성을 가지고 있으므로, 활성산소로 인해 발생하는 질환들을 예방 및 개선하기 위한 항산화 식품, 예컨대 건강기능식품 또는 식품첨가제로 용이하게 활용할 수 있다.
본 발명에 따른 항산화 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는 예를 들어, 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 기능성 식품 등이 있다. 또한 식품에는 특수영양식품 (예, 조제유류, 영, 유아식 등), 식육가공품, 어육제품, 두부류, 묵류, 면류 (예, 라면류, 국수류 등), 빵류, 건강보조식품, 조미식품 (예, 간장, 된장, 고추장, 혼합장 등), 소스류, 과자류 (예, 스넥류), 캔디류, 쵸코렛류, 껌류, 아이스크림류, 유가공품 (예, 발효유, 치즈 등), 기타 가공식품, 김치, 절임식품 (각종 김치류, 장아찌 등), 음료 (예, 과실 음료, 채소류 음료, 두유류, 발효음료류 등), 천연조미료 (예, 라면 스프 등)을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 상기 식품, 음료 또는 식품첨가제는 통상의 제조방법으로 제조될 수 있다.
상기 “기능성 식품”이란 식품에 물리적, 생화학적, 생물공학적 수법 등을 이용하여 해당 식품의 기능을 특정 목적에 작용, 발현하도록 부가가치를 부여한 식품군이나 식품 조성이 갖는 생체방어리듬조절, 질병방지와 회복 등에 관한 체내조절기능을 생체에 대하여 충분히 발현하도록 설계하여 가공한 식품을 의미하며, 구체적으로는 건강 기능성 식품일 수 있다. 상기 기능성 식품에는 식품학적으로 허용 가능한 식품 보조 첨가제를 포함할 수 있으며, 기능성 식품의 제조에 통상적으로 사용되는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더욱 포함할 수 있다.
식품 또는 음료 중의 복합체의 양은 전체 식품 중량의 0.001 중량% 내지 90 중량%로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 40 중량%로 포함할 수 있고, 음료의 경우, 100ml를 기준으로 0.001g 내지 2g,바람직하게는 0.01g 내지 0.1g의 비율로 포함할 수 있으나, 건강 및 위생을 목적으로 하거나 건강 조절을 목적으로 하는 장기간 섭취의 경우에는 상기 범위 이하일 수 있으며, 유효성분은 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 상기 범위 이상의 양으로 사용될 수 있으므로 상기 범위에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 식품용 조성물은 유효성분인 본 발명의 복합체를 함유하는 것 외에 통상의 식품 조성물과 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물의 예는 모노 사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당 알코올이다. 상술한 향미제는 천연 향미제 (타우마틴), 스테비아 추출물 (예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제 (사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 식품용 조성물은 본 발명의 복합체 외에 여러 가지 영양제, 비타민, 광물 (전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제 (치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 본 발명의 식품 조성물은 천연 과일 주스 및 과일 주스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다.
본 발명의 유효성분인 복합체는 독성 및 부작용도 없어 장기간 복용 시에도 안심하고 사용할 수 있다.
또 다른 양태로써 본 발명은 복합체를 유효성분으로 포함하는 화장품용 항산화 조성물을 제공한다.
본 발명의 복합체를 항산화능이 뛰어나 피부노화를 방지하기 위한 기능성 화장품으로 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 화장품은 일반적인 유화 제형 및 가용화 제형의 형태로 제조할 수 있다. 유화 제형의 화장품으로는 영양화장수, 크림, 에센스 등이 있으며, 가용화 제형의 화장품으로는 유연화장수가 있다. 본 발명에 적합한 화장품의 제형으로는 예를 들면 용액, 겔, 고체 또는 반죽 무수 생성물, 수상에 유상을 분산시켜 얻은 에멀젼, 현탁액, 마이크로에멀젼, 마이크로캡슐, 미세과립구 또는 이온형(리포좀), 비이온형의 소낭 분산제의 형태, 크림, 스킨, 로션, 파우더, 연고, 스프레이 또는 콘실 스틱의 형태로 제공될 수 있다. 또한, 포말(foam)의 형태 또는 압축된 추진제를 더 함유한 에어로졸 조성물의 형태로도 제조될 수 있다.
본 발명의 화장품은 추가로 지방 물질, 유기 용매, 용해제, 농축제 및 겔화제, 연화제, 항산화제, 현탁화제, 안정화제, 발포제(foaming agent), 방향제, 계면활성제, 물, 이온형 또는 비이온형 유화제, 충전제, 금속이온 봉쇄제 및 킬레이트화제, 보존제, 비타민, 차단제, 습윤화제, 필수 오일, 염료, 안료, 친수성 또는 친유성 활성제, 지질 소낭 또는 화장품에 통상적으로 사용되는 임의의 다른 성분과 같은 화장품학 또는 피부과학 분야에서 통상적으로 사용되는 보조제를 함유할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 복합체를 포함하는 퇴행성 뇌질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다. 상기 퇴행성 뇌질환은 치매, 경도 인지장애, 뇌졸증, 크로이츠펠트-야콥병, 외상성 두부 손상, 매독, 후천성 면역 결핍증후군, 뇌농양, 뇌종양, 다발성경화증, 저산소증, 파킨슨병, 루게릭병, 헌팅턴병, 픽병, 근위축성 측색 경화증, 간질, 허혈, 중풍, 주의결결핍-과잉행동장애, 정신 분열증, 우울증, 조울증, 외상후스트레스장애, 척수손상 및 척수염을 포함한다.
본 발명의 조성물의 유효량은 본 발명의 조성물 총 중량에 대하여 본 발명의 복합체를 0.0001 내지 50 중량%로 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 상기 퇴행성 뇌질환 예방 또는 치료용 조성물은 상기 유효성분에 추가로 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상 함유할 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 유효성분의 농도는 치료 목적, 환자의 상태, 필요기간 등을 고려하여 결정할 수 있으며 특정 범위의 농도로 한정되지 않는다.
발명의 조성물은 투여를 위해서 상기 기재한 유효성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용 가능한 담체를 1종 이상 포함하여 제조할 수 있다. 본 발명의 조성물에 포함되는 약학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토오스, 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 의약품용 항산화 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.
본 발명의 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다.
한편, 본 발명의 약학적 조성물의 경구 투여량은 바람직하게는 1일 당 0.001-100 mg/kg(체중)이다.
본 발명의 의약품용 항산화 조성물은 경구 또는 비경구로 투여할 수 있고, 비경구로 투여되는 경우, 정맥 내 주입, 피하 주입, 근육 주입, 복강 주입, 경피 투여 등으로 투여할 수 있다. 본 발명의 퇴행성 뇌질환 예방 또는 치료용 조성물은 적용되는 질환의 종류에 따라, 투여 경로가 결정되는 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
덴드리머-케르세틴 복합체 제조
본 발명자들은 대표적인 난용성 플라보노이드 화합물인 케르세틴의 가용화를 위한 PAMAM(poly(amidoamine) 덴드리머 복합체 제조 조건을 개발하였다. 이를 위하여 케르세틴을 2.0 mg/mL 농도가 되도록 메탄올에 녹이고, 물 또는 pH 4, pH 5, pH 6, pH 7, pH 8 및 pH 9의 인산완충액에 PAMAM 덴드리머 G4를 각각 4.0 mg/mL 농도가 되도록 녹인 후, 두 용액을 혼합하였다. 혼합한 용액을 30분 동안 실온에서 인큐베이션한 후 30도 조건에서 Speed-Vac을 이용하여 메탄올을 증발시켜 제거하였고, 10,000 rpm에서 원심분리한 후 상등액을 취해 HPLC로 케르세틴 및 케르세틴 분해산물을 분석하였다. 이때 HPLC 분석은 'Dionex Ultimate 3000 HPLC system'과 'Acclaim 120 C18 column (4.6 x 250 mm, 5 micron particle size, Thermo Scientific)'을 사용하여 수행하였고, 이동상은 '0.1% trifluoroacetic acid in water and acetonitrile'이었으며, 유속은 '1 mL/min'이었고, 용출된 물질은 'UV 280, 295, 370 nm'에서 검출하였다. 이의 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 케르세틴과 PAMAM 덴드리머 간에 물 또는 pH에 따라 최적의 용해도와 안정성을 나타내는 조건의 결과를 보여준다. 용해도 측면에서 pH 7의 인산완충액이 가장 우수하였으며, 분해산물 생성을 억제하는 안정성 측면에서 pH 6의 인산완충액이 가장 우수함을 보여준다.
<실시예 2>
폴리에틸렌글리콜 결합 덴드리머-케르세틴 복합체 제조
본 발명자들은 PAMAM 덴드리머의 표면 아민기에 폴리에틸렌글리콜을 결합시킨 PEG-PAMAM 덴드리머를 제조하였다. PAMAM 덴드리머 G4 및 PAMAM 덴드리머 G5를 10 mg/mL 농도가 되도록 dimethylformamide에 녹인 후, 미국 Laysan Bio사로부터 구입한 평균분자량 1,000 Da의 methoxy PEG-p-nitrophenyl carbonate (mPEG-NPC-1K), 평균분자량 2,000 Da의 mPEG-NPC-2K 및 평균분자량 5,000 Da의 mPEG-NPC-5K를 각각 반응몰비 (PAMAM 덴드리머:mPEG-NPC)가 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64, 1:126이 되도록 24시간 동안 반응시킨 후, 반응물을 반투막 (molecular weight cut-off 10,000)을 이용하여 정제수로 투석하여 정제하였다. 정제된 반응물을 동결건조하고, PAMAM 덴드리머에 결합된 폴리에틸렌글리콜 결합수는 기존 문헌에 나온 방법에 따라 분석하여 결정하였다 (Park et al., Analytical Biochemistry, 2014, 449, 42-44).
제조된 폴리에틸렌글리콜 결합 PAMAM 덴드리머의 세포독성을 마우스유래 HT22 뇌세포에서 MTT assay를 통해 관찰한 결과 PAMAM 덴드리머 G4의 경우 폴리에틸렌글리콜이 8분자 이상 결합되었을 때, 그리고 PAMAM 덴드리머 G5의 경우 폴리에틸렌글리콜이 16분자 이상 결합되었을 때 세포독성이 나타나지 않음이 확인되었다.
케르세틴을 2.0 mg/mL 농도가 되도록 메탄올에 녹이고, mPEG-NPC-1K, mPEG-NPC-2K 및 mPEG-NPC-5K가 결합된 각 PEG-PAMAM 덴드리머 G4 (폴리에틸렌글리콜 결합수 32개)를 4.0 mg/mL 농도가 되도록 물에 녹인 후, 두 용액을 혼합하였다. 혼합한 용액을 30분 동안 실온에서 인큐베이션한 후 30도 조건에서 Speed-Vac을 이용하여 메탄올을 증발시켜 제거하였다. 10,000 rpm에서 원심분리한 후 상등액을 취해 HPLC로 케르세틴 및 케르세틴 분해산물을 분석하였다. 이의 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 있어서 폴리에틸렌글리콜 결합 PAMAM 덴드리머 G4가 표면개질되지 않은 PAMAM 덴드리머 G4에 비해 케르세틴에 대한 가용화 성능이 더욱 우수함을 나타낸다. mPEG-NPC-1K, mPEG-NPC-2K 및 mPEG-NPC-5K가 결합된 각 PEG-PAMAM 덴드리머 G4 모두 10분자 이상의 케르세틴과 복합체를 이루어 가용화함을 확인하였다.
<실시예 3>
덴드리머 -케르세틴 복합체 및 폴리에틸렌글리콜 결합 덴드리머 -케르세틴 복합체의 물에 대한 용해 확인
본 발명자들은 실시예 1 및 2에서 제조한 덴드리머-케르세틴 및 PEG결합 덴드리머-케르세틴 복합체를 동결건조한 후 건조물에 물을 가해 물에 대한 용해도를 측정하였다. 이의 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, PAMAM 덴드리머 G4 및 PEG-PAMAM 덴드리머 G4를 이용하여 제조한 덴드리머-케르세틴 복합체가 동결건조 후 건조물에 물을 가했을 때 용해됨을 확인하였다. 모두 케르세틴이 물에 잘 용해되어 케르세틴 표준물질과 일치하는 단일 피크로 나타남을 보여준다.
도 4에 나타난 바와 같이, 대표적으로 PEG결합 덴드리머-케르세틴 복합체가 동결건조 후 건조물에 물을 가했을 때 용해됨을 확인하였다.
<실시예 4>
덴드리머-커큐민 복합체 및 폴리에틸렌글리콜 결합 덴드리머-커큐민 복합체 제조
본 발명자들은 대표적인 난용성 커큐미노이드 폴리페놀 화합물인 커큐민이 PAMAM 덴드리머 및 PEG결합 PAMAM 덴드리머와 복합체 제조방법을 개발하였다. 이를 위하여 커큐민을 1.0 mg/mL 농도가 되도록 메탄올에 녹이고, 10% 내지 20% 메탄올에 녹인 PAMAM 덴드리머 G2 또는 PAMAM 덴드리머 G4 또는 mPEG-NPC-1K가 결합된 PEG-PAMAM 덴드리머 G4 (폴리에틸렌글리콜 결합수 32개)를 각각 4.0 mg/mL 농도가 되도록 녹인 후, 두 용액을 혼합하였다. 혼합한 용액을 1시간 동안 실온에서 인큐베이션한 후 30도 조건에서 Speed-Vac을 이용하여 메탄올을 증발시켜 제거하였다. 10,000 rpm에서 원심분리한 후 상등액을 취해 가용화된 커큐민을 HPLC로 분석하였다. 이때 HPLC 분석은 'Dionex Ultimate 3000 HPLC system'과 'Acclaim 120 C18 column (4.6 x 250 mm, 5 micron particle size, Thermo Scientific)'을 사용하여 수행하였고, 이동상은 '0.1% trifluoroacetic acid in water and acetonitrile'이었으며, 유속은 '1 mL/min'이었고, 용출된 물질은 'UV 215 nm와 UV 420 nm'에서 검출하였다. 동결전 덴드리머-커큐민 복합체와 동결건조후 물 또는 PBS에 녹였을 때의 HPLC 크로마토그램 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타난 바와 같이, 최종적으로 덴드리머-커큐민 복합체를 동결건조하였으며, 동결건조후 커큐민이 물과 phosphate buffered saline (PBS)에 모두 잘 녹는 것을 확인하였다.
<실시예 5>
덴드리머-폴리페놀 화합물 복합체의 항산화 활성
본 발명자들은 제조한 덴드리머-케르세틴 및 덴드리머-커큐민 복합체가 고유의 항산화 활성을 나타냄을 DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl)를 이용한 항산화효과를 측정하여 확인하였다. 각 농도별로 커큐민 및 케르세틴을 메탄올에 녹이고, 덴드리머-커큐민 복합체 및 덴드리머-케르세틴 복합체를 물에 녹인 후, 각 용액 75 를 0.3 mM DPPH 용액 75 와 혼합하여 실온의 어두운 곳에서 30분간 인큐베이션한 후, UV 517nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 검체의 용매로 사용한 메탄올과 물 및 DPPH 용액을 대조군으로 사용하였고, 아스코르브산을 양성 대조군으로 사용하였다. 이의 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1에 나타난 바와 같이, 덴드리머-커큐민 복합체 및 덴드리머-케르세틴 복합체는 항산화 활성을 갖는 것을 확인하였다.
샘플 Quercetin G4-Quercetin PEG-G4-Quercetin Curcumin G2-Curcumin G4-Curcumin PEG-G4-Curcumin
IC50 (μM) 12.8 31.0 16.4 40.4 45.9 43.1 41.4
< 실시예 6>
덴드리머-폴리페놀 화합물 복합체의 뇌세포보호 효과
본 발명자들은 제조한 덴드리머-케르세틴 및 덴드리머-커큐민 복합체가 세포 수준에서 고유의 생리 활성을 나타냄을 마우스 해마 유래 신경세포주인 HT22 세포에 클루타메이트 (glutamate)로 산화적 스트레스를 유도한 후 세포 생존율을 측정함으로써 확인하였다. 24-well plate에 각 well에 세포를 접종하고 충분히 배양한 후 덴드리머-케르세틴 및 덴드리머-커큐민 복합체 등의 시료를 처리한 후 1시간 후에 5 mM의 글루타메이트를 처리하여 산화적 스트레스를 유발하고 이로부터 24시간 후에 MTT (3-4,5-dimethylthiazol-2yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide) 용액을 4시간 동안 처리하였다. 처리 후 각 well에서 MTT용액을 제거하고 디메틸설폭시드 (DMSO)를 처리하여 생성된 formazan을 575 nm의 파장에서 흡광도를 측정하여 세포생존율을 조사하였다. 이의 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다.
도 6에 나타난 바와 같이, PAMAM 덴드리머 G2-커큐민 복합체 및 PAMAM 덴드리머 G4-커큐민 복합체가 커큐민 고유의 뇌세포보호효과를 나타내는 결과를 보여준다. PAMAM 덴드리머 G2-커큐민 복합체 및 PAMAM 덴드리머 G4-커큐민 복합체 모두 50μM에서 최대 활성을 나타내어 커큐민보다는 약하지만 충분한 생리활성을 가짐을 확인하였다.
도 7에 나타난바와 같이, PAMAM 덴드리머 G4-케르세틴 복합체 및 PEG 결합 PAMAM 덴드리머 G4-케르세틴 복합체가 케르세틴 고유의 뇌세포보호효과를 나타내는 결과를 보여준다. 음성대조물질로 처리한 PAMAM 덴드리머 G4와 mPEG-2K가 결합된 PEG-PAMAM 덴드리머 G4는 모두 활성이 없음이 확인되었고, G4-케르세틴 복합체 및 PEG결합 PAMAM 덴드리머 G4-케르세틴 복합체가 농도 의존적으로 생리활성이 나타남을 확인하였다. PEG 결합 PAMAM 덴드리머 G4-케르세틴 복합체는 30μM에서 최대 활성을 나타내어 PAMAM 덴드리머 G4-케르세틴 복합체보다 강력한 활성을 가짐을 확인하였다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 케르세틴 또는 커큐민 중에 적어도 하나 이상으로 선택되는 난용성 천연 활성물질; 및
    상기 난용성 천연 활성물질을 물에 가용화시키는 폴리아미도아민 덴드리머;를 포함하여 항산화활성효과 및 뇌세포보호효과를 갖는, 수용성 덴드리머-난용성 천연 활성물질 복합체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리아미도아민 덴드리머는 표면개질된 폴리아미도아민 덴드리머인 것인, 복합체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리아미도아민 덴드리머는 아민기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머 G0, 폴리아미도아민 덴드리머 G1, 폴리아미도아민 덴드리머 G2, 폴리아미도아민 덴드리머 G3, 폴리아미도아민 덴드리머 G4, 폴리아미도아민 덴드리머 G5, 폴리아미도아민 덴드리머 G6, 폴리아미도아민 덴드리머 G7, 폴리아미도아민 덴드리머 G8, 폴리아미도아민 덴드리머 G9 및 폴리아미도아민 덴드리머 G10으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나이상인 것을 특징으로 하는, 복합체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리아미도아민 덴드리머는 아민기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머 G0, G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9 및 G10에 폴리에틸렌글리콜을 결합시켜 제조한 표면개질 폴리아미도아민 덴드리머로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는, 복합체
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리아미도아민 덴드리머는 아민기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머 G0, G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9 및 G10에 숙신산 무수물 (succinic anhydride)을 반응시켜 제조한 카르복실기 표면을 가지는 폴리아미도아민 덴드리머로 구성된 군으로부터 선택된 어느 이상인 것을 특징으로 하는, 복합체.
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