KR102154976B1

KR102154976B1 - 구내염 치료용 하이드로겔

Info

Publication number: KR102154976B1
Application number: KR1020180102725A
Authority: KR
Inventors: 이기영; 김진; 박은지; 박지선; 국민석
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-09-11
Also published as: KR20200025417A

Abstract

본 발명은 구내염 치료용 하이드로겔에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상어 연골 추출물을 포함하는 구내염 치료용 하이드로겔 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

구내염 치료용 하이드로겔{HYDROGEL FOR TREATMENT OF STOMATITIS}

구내염은 구강점막에 생기는 염증으로서 구강염이라고도 하며 구강의 가장 흔한 만성 질환으로서 인구의 5 ~ 25%에 영향을 미치는 질환이다. 일반적으로 구내염은 고립성 또는 다발성인 원형 궤양으로 10 ~ 14 일간 지속되며, 흉터가 생길 가능성은 낮으나, 타액 분비의 증가, 동통, 구취, 물집, 심한 증상으로는 구내 및 혀의 궤양 증세가 나타난다.

구내염의 원인은 유전 인자, 음식 알레르기, 국소 외상, 내분비선 변화, 스트레스, 불안, 금연 및 특정 화학 제품 등 여러 요인이 알려져 있으나, 명확하지 않다.

구강의 점막은 습윤하고 세균의 감염에 취약하며, 지속적인 타액의 분비가 이루어짐에 따라, 크림, 젤 및 페이스트 같은 구내염에 대한 전통적인 구강 약물 전달 시스템은 타액에 의한 침식으로 인하여 국소 약물의 농도가 낮고, 체류 시간이 짧아 정확한 약물을 투여하기가 어렵다. 또한, 타액에 의해 액제가 쉽게 용해 및 제거되어 지속적인 약물의 효과를 기대할 수 없으며, 하루에도 수회씩 약제를 적용해야 하는 불편함이 있었다.

따라서, 짧은 체류시간 및 약물 전달 시스템에 대한 국소화를 개선하기 위해, 점액 또는 상피의 표면에 부착하는 생체 적합성 고분자를 이용한 구내염 치료제에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

점막 접착성 약물 전달 시스템은 점막에 대한 약물 또는 담체의 부착을 기반으로 하며, 수분에 의해 팽창하거나, 수용성 물질에 의해 매트리스 또는 하이드로겔을 형성하는 점막 접착성 고분자를 구내염 치료에 사용하는 것이 일반적이다.

상기 고분자로서, 폴리비닐피롤리돈(poly vinyl pyrrolidone, PVP), 메틸셀룰로오즈(methyl cellulose, MC), 소듐카복시메틸셀룰로오즈(sodium carboxy methyl cellulose, SCMC) 및 하이드록실프로필셀룰로오즈(hydroxyl propyl cellulose, HPC) 등의 친수성 고분자를 물과 접촉시켜 점막에 점착시키는 방법이 사용되고 있다.

또한, 셀룰로오즈 유도체 및 카보폴(carbopol) 등의 합성 고분자 또는 펙틴(pectin), 젤라틴(gelatin), 소듐 알지네이트(sodium alginate), 아카시아(acacia) 및 트라가칸트(tragacanth) 등의 천연고분자를 이용한 하이드로겔을 사용하여 구강 점막에 부착시키는 방법이 사용되고 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2016-0122657호

본 발명은 생체 적합성 및 기계적 물성이 우수하고 독성이 없으며, 동시에 구강 점막에 대한 부착성이 뛰어난 구내염 치료용 하이드로겔을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 구내염 치료용 하이드로겔을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구내염 치료용 하이드로겔로서, 생체 적합성 및 점막 부착성이 우수한 하이드로겔에 관한 것이다.

구체적으로 본 발명의 일 양태는 상어 연골 추출물, 폴리비닐알콜 및 물을 포함하는 구내염 치료용 하이드로겔이다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 하이드로겔은 상어 연골 추출물 0.1 ~ 15 중량%, 폴리비닐알콜 1 ~ 40 중량% 및 물 50 ~ 98 중량%를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 상어 연골 추출물은 상어 연골을 열수추출한 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 상어 연골은 산성 수용액에 침지하고 물로 중화시킨 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리비닐알콜은 중량평균분자량이 10,000 ~ 1,000,000 g/mol인 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 구내염 치료용 하이드로겔은 소염제를 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태는 a) 폴리비닐알콜 용액에 상어 연골 추출물을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및 b) 상기 혼합용액을 동결 및 해동하여 하이드로겔을 제조하는 단계;를 포함하는 구내염 치료용 하이드로겔의 제조방법이다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 상어 연골 추출물은 상어 연골을 열수추출하고 농축 및 정제하여 제조되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 상어 연골 추출물은 분말형인 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 혼합용액 내 폴리비닐알콜의 함량은 1 ~ 40 중량%인 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 혼합용액 내 상어 연골 추출물의 함량은 0.1 ~ 15 중량%인 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 a) 단계에서, 혼합용액에 약물을 첨가하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 동결은 -90 ~ -40℃에서 수행되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 해동은 10 ~ 40℃에서 수행되는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 구내염 치료용 하이드로겔은 생체 적합성이 우수하고 구강점막에 대한 자극성이 낮고 이물감이 없으며, 구내염 치료 효과가 우수한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 구내염 치료용 하이드로겔은 점막 부착성이 우수하여 점액 또는 상피의 표면에 부착되는데 효과적이며, 구내염 치료용 약물의 구강 점막 체류시간을 증대시킴에 따라, 약물 투여 횟수를 감소시키고 치료에 대한 순응도를 향상시키는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 구내염 치료용 하이드로겔 제조방법은 제조 시간이 짧고, 인체 독성을 나타내는 유기용매 및 가교제를 사용하지 않아 생체 적합성이 뛰어나며, 점착강도 등의 우수한 물성을 부여하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구내염 치료용 하이드로겔의 육안 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구내염 치료용 하이드로겔의 약물 방출율을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구내염 치료용 하이드로겔의 햄스터 구강 점막 내 궤양 치유의 육안 사진 및 궤양치유율을 도시한 그래프이다.

이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.

또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.

본 발명의 일 양태는 구내염 치료용 하이드로겔에 관한 것으로, 상기 하이드로겔은 상어 연골 추출물, 폴리비닐알콜 및 물을 포함한다.

상기 폴리비닐알콜은 무독성, 생분해성, 생체적합성, 우수한 기계적 물성 및 높은 함수량 등의 특성을 가짐에 따라, 물리적 또는 화학적 가교를 통해 하이드로겔로 제조하여 의학적 분야에 널리 사용하고 있다.

구체적으로 상기 물리적 가교로서 폴리비닐알콜을 물에 용해시킨 후, 물의 어는 점 이하에서 12 ~ 24 시간 동결시키고, 어는 점 이상의 온도에서 해동시키는 과정을 수 회 반복하여 가교시키는 방법이 종래 사용되고 있으나, 이러한 물리적 가교 방법은 3 일 이상의 긴 시간이 소요되어 공정 효율이 좋지 않은 문제점이 있다. 또한, 화학적 가교는 글루타알데히드 등의 가교제를 사용하여 가교시키는 방법으로서, 가교제에 의한 독성 유발 가능성 및 기계적 물성이 낮은 문제점이 있다.

그러나, 본 발명에 따른 하이드로겔은 폴리비닐알콜을 상기 상어 연골 추출물과 함께 사용함에 따라, 기계적 물성의 저하 없이 효율적인 하이드로겔의 제조가 가능한 장점이 있다.

보다 구체적으로, 상기 상어 연골 추출물을 사용함으로써 단 1 회의 동결 및 해동과정을 통해 폴리비닐알콜 하이드로겔의 제조가 가능하며, 이는 종래 폴리비닐알콜의 물리적 가교방법과 비교하여, 매우 짧은 시간에 폴리비닐알콜의 가교 결합이 형성됨에 따라, 공정 효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 독성을 나타내는 화학적 가교제 없이 생체적합성이 우수한 상어 연골 추출물을 사용함으로써 생체적합성이 뛰어나고 점착성이 우수하여, 점막에 부착하여 사용되는 구내염 치료제로 적용 시 구강 내 체류시간이 향상됨에 따라 치료 효과가 극대화되는 장점을 가진다.

상기 열수추출 방법으로서 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 90 ~ 100℃의 온도로 가열한 물에 상어 연골을 투입하여 열수추출하고, 얻어진 열수추출액을 농축 및 정제하여 상어 연골 추출물을 제조하는 것일 수 있다.

상기 농축 과정에서 발생되는 살 및 불순물은 체 또는 필터 등으로 걸러내어 농축된 열수추출액을 제조하고, 이를 8,000 ~ 19,000 rpm에서 5 ~ 30 분, 더욱 좋게는 10,000 ~ 15,000 rpm에서 10 ~ 20 분간 원심분리하여 상층액을 분리 및 제거하여 정제된 상어 연골 추출물을 얻을 수 있다.

상기의 열수추출 방법을 통해 우수한 수율로 상어 연골 추출물을 제조 할 수 있으며, 얻어진 상어 연골 추출물은 추출물 내 불순물의 함량이 낮은 장점이 있다.

상기 산성 수용액으로서는, 각종 산, 예를 들어 염산 및 황산 등의 무기산 또는 젖산, 발효젖산 및 아세트산 등의 유기산에서 선택되는 산의 수용액을 사용할 수 있다. 산성 수용액의 pH 범위로서는 pH 6 이하, 좋게는 4 이하, 더욱 좋게는 pH 1 내지 3의 산성 수용액을 사용하여 상어 연골을 침지시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이때, 상어 연골과 산성 수용액의 중량비는 1: 0.5 내지 100으로 사용할 수 있으며, 15 ~ 30℃에서 1 ~ 24 시간, 보다 좋게는 20 ~ 25℃에서 4 ~ 8 시간동안 상어 연골을 침지하는 것일 수 있으나, 상기 혼합비와 침지 방법으로 제한하는 것은 아니다.

이어서, 상어 연골의 중화 방법으로 제한하는 것은 아니나, 예를 들어 침지된 상어 연골을 꺼내어 15 ~ 30℃에서 2 ~ 18 시간 동안 흐르는 물로 수세하여 중화시키는 것일 수 있다.

상기의 산성 수용액 침지 및 중화하여 얻어진 상어 연골은 불순물의 함량이 현저히 낮으며, 연골 성분의 분해 및 변성을 방지하는 효과를 가진다.

또한 상기의 상어 연골을 열수추출하여 제조된 상어 연골 추출물과 폴리비닐알콜을 함께 사용 시, 하이드로겔의 형성이 더욱 용이하며 점막 점착성 효과가 향상되는 장점이 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 열수추출을 통해 제조된 액상의 상어 연골 추출물은 분말형인 것 일 수 있다. 액상의 상어 연골 추출물을 분말화하는 방법으로서 제한하는 것은 아니나, 예를 들어 -40℃ 이하에서 2 ~ 5 일간 냉각 및 감압하여 동결건조시키는 것일 수 있다. 상기 동결건조는 상어 연골 내 유효 성분의 손실을 최소화하고 효율적으로 분말화시킬 수 있으며, 분말형 상어 연골 추출물은 보관 및 이동이 용이하고 편의성이 우수하다.

또한 본 발명의 일 양태에서, 상기 상어 연골 추출물은 구내염 치료용 하이드로겔에 0.1 ~ 15 중량%, 좋게는 0.5 ~ 10 중량 %, 더욱 좋게는 1.5 ~ 5 중량%로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위의 상어 연골 추출물은 하이드로겔 내 폴리비닐알콜의 가교 결합을 효과적으로 형성시킴에 따라 독성을 유발하는 화학 가교제 없이 하이드로겔의 제조가 가능한 장점이 있다.

또한, 구내염 치료용 하이드로겔로서 물성의 저하 없이 상어 연골 추출물의 우수한 생체 적합성 및 점착성을 부여함에 따라, 하이드로겔의 구강 점착성을 현저히 향상시킬 뿐만 아니라, 염증을 억제하는 효과가 증가된다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 하이드로겔은 3차원 네트워크를 갖는 하이드로겔로서, 치료 효과를 가지는 약물 등을 담지하여 구강 점막에 부착이 가능하며, 이물감 없이 약물을 안정하게 방출함에 따라 우수한 치료효과를 나타낼 수 있다.

본 발명에서 상기 폴리비닐알콜로서 제한하는 것은 아니나, 중량평균분자량이 10,000 ~ 1,000,000 g/mol, 좋게는 30,000 ~ 500,000 g/mol, 더욱 좋게는 80,000 ~ 200,000 g/mol 일 수 있다. 상기 범위의 폴리비닐알콜은 상어 연골 추출물과 함께 사용 시 빠른 시간 내에 하이드로겔의 용이한 제조가 가능하며, 구강 점막에 부착하여 사용되는 하이드로겔로서 점착강도 등의 우수한 물성을 가지는 효과가 있다.

또한 본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리비닐알콜은 구내염 치료용 하이드로겔에 1 ~ 40 중량%, 좋게는 5 ~ 30 중량%, 더욱 좋게는 10 ~ 20 중량%로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위의 폴리비닐알콜은 60 ~ 90℃로 가온한 물에 완전한 용해가 가능하며, 상어 연골 추출물에 의해 폴리비닐알콜의 가교 결함이 형성됨에 따라 효과적인 하이드로겔의 제조가 가능하다.

또한, 폴리비닐알콜이 갖는 물성의 저하를 최소화하고 하이드로겔에 충분한 구강 점착성능을 부여할 수 있으며, 상기 상어 연골 추출물과 함께 사용함으로써 구강 점착성이 현저히 상승하여 타액에 의해서 하이드로겔이 쉽게 용해 또는 제거되지 않고, 약물의 담지 시 구강 내에서 지속적인 약물의 효과를 부여할 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 구내염 치료용 하이드로겔은 치료용 약물로서 소염제를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 소염제는 트리암시놀론 아세토나이드, 베클로메타손 디프로피오네이트, 베타메타손, 덱사메타손, 플루오시놀론 아세토나이드, 플루오시나이드, 플루메타손, 하이드로코티손, 프레드니솔론, 프레드니손 및 글리시리진산디칼륨에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으며, 좋게는 천연성분으로서 감초에서 추출되는 글리시리진산디칼륨을 사용하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 소염제는 구내염 치료용 하이드로겔에 0.01 ~ 0.5 중량%, 좋게는 0.02 ~ 0.3 중량%, 더욱 좋게는 0.05 ~ 0.15 중량%로 사용되는 것일 수 있으며, 상기 범위에서 약물의 부작용 없이 우수한 치료 효과를 나타낼 수 있다.

본 발명의 일 양태는 구내염 치료용 하이드로겔의 제조방법에 관한 것으로, a) 폴리비닐알콜 용액에 상어 연골 추출물을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및 b) 상기 혼합용액을 동결 및 해동하여 하이드로겔을 제조하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 구내염 치료용 하이드로겔의 제조방법은 종래 화학적 가교제의 사용에 따른 독성 유발 문제를 방지하며, 제조 시간이 오래 걸리는 물리적 가교 방법과 비교하여도 매우 짧은 시간, 보다 구체적으로 단 1 회의 동결 및 해동과정을 통해서 생체 적합성 및 구강 내 점착성이 뛰어난 하이드로겔의 제조가 가능한 장점이 있는데, 이는 본 발명의 하이드로겔 조성물의 특징이기도 하다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 a) 단계는 하이드로겔 용액을 제조하는 단계로서, 폴리비닐알콜 용액과 상어 연골 추출물을 혼합하는 단계이다.

본 발명의 일 양태에서 상기 폴리비닐알콜은 혼합용액 내 1 ~ 40 중량%, 좋게는 5 ~ 30 중량 %, 더욱 좋게는 10 ~ 20 중량%인 것일 수 있다.

상기 폴리비닐알콜 용액으로서 예를 들면, 폴리비닐알콜을 70 ~ 95℃의 가온한 물에 10 분 ~ 2 시간 동안 교반하여 용해시킨 것일 수 있으나, 상기 용매 및 제조 방법으로 제한하는 것은 아니다.

상기 범위의 폴리비닐알콜은 상어 연골 추출물과 함께 사용 시 가교 결합 형성이 용이하여, 물성의 저하 없이 하이드로겔에 우수한 점막 점착성을 부여할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 상어 연골 추출물은 혼합용액 내 0.1 ~ 15 중량%, 좋게는 0.5 ~ 10 중량 %, 더욱 좋게는 1.5 ~ 5 중량%인 것일 수 있다. 상기 범위의 상어 연골 추출물은 이 후 b) 단계에서 동결 및 해동 과정을 통해 폴리비닐알콜의 가교 결합을 효과적으로 형성시킬 수 있다.

상기 열수추출 방법으로서 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 90 ~ 100℃의 온도로 가열한 물에 상어 연골을 투입하여 열수추출하고, 얻어진 열수추출액을 농축 및 정제하여 상어 연골 추출물을 제조하는 것일 수 있다. 이 때, 상기 농축 과정에서 발생되는 살 및 불순물은 체 또는 필터 등을 이용하여 걸러냄으로써, 상어 연골 추출물 내 불순물의 함량을 낮출 수 있다.

또한, 농축된 열수추출액을 8,000 ~ 19,000 rpm에서 5 ~ 30 분, 더욱 좋게는 10,000 ~ 15,000 rpm에서 10 ~ 20 분 원심분리하여 상층액을 분리 및 제거하여 정제하는 것일 수 있으나, 상기 방법으로 제한하는 것은 아니다.

상기 열수추출하여 농축 및 정제시켜 제조되는 상어 연골 추출물은 불순물의 함량이 낮고 높은 수율로 제조가 가능하며, 추출 또한 용이한 장점이 있다.

이어서, 상어 연골의 중화 방법으로서 제한하는 것은 아니나, 침지된 상어 연골을 꺼내어 15 ~ 30℃에서 2 ~ 18 시간 동안 흐르는 물로 수세하여 중화시키는 것일 수 있으며, 상기의 침지 및 중화 과정을 통해 얻어진 상어 연골은 불순물의 함량이 현저히 낮으며, 연골 성분의 분해 및 변성을 방지하는 효과를 가진다.

또한 상기의 상어 연골을 이용하여 열수추출한 상어 연골 추출물을 폴리비닐알콜과 함께 사용 시, 하이드로겔의 형성이 더욱 용이하며 점막 점착성 효과가 보다 향상되는 장점이 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 상어 연골 추출물은 분말형인 것 일 수 있다. 상기 분말형의 상어 연골 추출물은 상어 연골의 열수추출을 통해 제조된 액상의 상어 연골 추출물을 분말화시킨 것일 수 있으며, 분말화 방법으로서 제한하는 것은 아니나, 예를 들어 -40℃ 이하에서 2 ~ 5 일간 냉각 및 감압하여 동결건조시키는 것일 수 있다.

상기 동결건조는 상어 연골 내 유효 성분의 손실을 최소화하고 효율적으로 분말화시킬 수 있으며, 분말화된 상어 연골 추출물은 추출물 내 유효 성분의 손실이 적고, 폴리비닐알콜 용액에 용이하게 투입 가능한 효과가 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 a) 단계는 약물을 첨가하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있으며, 상기 약물로서 구체적으로 예를 들면, 소염제인 트리암시놀론 아세토나이드, 베클로메타손 디프로피오네이트, 베타메타손, 덱사메타손, 플루오시놀론 아세토나이드, 플루오시나이드, 플루메타손, 하이드로코티손, 프레드니솔론, 프레드니손 및 글리시리진산디칼륨에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 약물은 혼합용액에 0.01 ~ 0.5 중량%, 좋게는 0.02 ~ 0.3 중량%, 더욱 좋게는 0.05 ~ 0.15 중량% 첨가하여 약물을 담지한 구내염 치료용 하이드로겔을 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 하이드로겔은 종래 구내염 치료제와 비교하여 타액에 의한 용해 및 제거 없이 오랜 시간 점막에 부착되는 효과를 가짐으로써, 한 번의 사용에도 하이드로겔 내 약물이 구강에 체류하는 시간이 길고, 이에 따라 약물 방출에 따른 치료 효과가 현저히 향상되는 장점이 있다.

다음으로, 상기 b) 단계는 혼합용액을 동결 및 해동하여 가교결합을 통한 구내염 치료용 하이드로겔을 제조하는 단계이다.

본 발명에 따른 하이드로겔 제조방법은 독성을 유발하는 화학적 가교제를 사용하지 않고 생체적합성을 가지는 상어 연골 추출물을 사용하여 폴리비닐알콜을 가교시킴으로써, 무독성의 하이드로겔 제조가 가능하다.

또한, 종래 현저히 낮은 공정 효율을 갖는 폴리비닐알콜의 물리적 가교 방법과 비교하여 단 1 회의 동결 및 해동을 통해 가교 결합시킴으로써 우수한 공정 효율을 가진다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 b) 단계의 동결은 -90 ~ -40℃에서 30 분 ~ 6 시간, 더욱 좋게는 -80 ~ -60℃에서 1 ~ 3 시간 수행되는 것일 수 있다.

또한 본 발명의 일 양태에서, 상기 해동은 10 ~ 40℃에서 1 ~ 12 시간, 더욱 좋게는 상온에서 3 ~ 9 시간 수행되는 것일 수 있다.

상기 범위에서 하이드로겔 수용액을 동결 및 해동시킴으로써 수용액 내 상어 연골 추출물이 폴리비닐알콜 사슬 간 가교 결합의 형성을 촉진시켜 1 회의 동결만으로도 우수한 물성을 나타내는 하이드로겔의 제조가 가능한 장점이 있다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 하이드로겔 제조방법은 종래 폴리비닐알콜 수용액을 3 ~ 4 회에 걸쳐 동결 및 해동을 반복하여 제조되는 물리적 가교방법과 비교하여 긴 시간의 소요 없이 한 번의 동결 과정만으로 하이드로겔의 제조가 가능할 뿐만 아니라, 제조된 하이드로겔은 현저히 향상된 점착특성을 나타낸다.

이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.

또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.

[물성측정방법]

1) 표면 pH

pH Meter (8100, ETI Ltd., UK)를 사용하여 구내염 치료용 하이드로겔의 표면 pH를 측정하였다. 하이드로겔은 각 5 개의 시료를 준비하여 pH 6.8 인산염 완충액에 120 분 동안 침지시킨키고, pH Meter의 전극을 하이드로겔의 표면에 접촉시킨 후 1 분 동안 평형을 이루게 한 후에 측정하였다.

2) 점착강도

UTM (Universal Testing Machine, TO-102D, Test one, Korea)을 사용하여 하이드로겔의 구강 점막에 대한 점착 강도를 측정하였다. 햄스터(Syrian hamster, male, 80 ~ 110 g, 나라바이오텍)로부터 구강점막을 채취한 후, 멸균생리식염수로 세척하여 Cyanoacrylate adhesives(Sigma Aldrich, USA)를 사용하여 인장시험기의 상단 및 하단에 각각 부착시켰다. 이 후, 1 cm x 1 cm의 크기로 준비된 하이드로겔을 인장시험기의 상단 및 하단에 부착된 두 개의 점막과 5 분 동안 접촉시켰다. Loadcell은 10 kgf, cross head의 속도는 10 mm/min 으로 설정하였으며, 하이드로겔과 점막이 완전히 분리될 때까지 측정하였다.

[제조예 1]

5 kg의 상어 연골(영천돔배기)을 물로 헹궈 핏물을 제거한 후 증류수 5 L에 첨가하여 100 ℃에서 8 시간 가열하여 발생되는 불순물은 제거하고 농축시켜 상어 연골 추출액을 제조하였다. 이 후, 25℃로 냉각시키고 12,000 rpm에서 15 분간 원심 분리하여 상층액을 제거하였다. 이 후, -70℃에서 냉각시킨 뒤 동결건조기를 사용하여 -80 ℃에서 5 Torr까지 감압하여 3 일 동안 동결건조하였다. 동결건조 된 추출물을 분쇄기로 분쇄하여, 분말상의 상어 연골 추출물(shark cartilage extract,SCE)을 제조하였다.

[제조예 2]

5 kg의 상어 연골(영천돔배기)을 물로 헹궈 핏물을 제거한 후 0.2 N Acetic Acid(Duksan) 수용액 5 L에 6 시간 동안 침지시킨 후, 상어 연골을 꺼내어 12 시간 동안 흐르는 물에 중화시켰다. 이 후, 중화된 상어 연골을 증류수 5 L에 첨가하고 100 ℃에서 8 시간 가열하여 발생되는 불순물은 제거하고 농축시켜 상어 연골 추출액을 제조하였다. 이 후, 25℃로 냉각시키고 12,000 rpm에서 15 분간 원심 분리하여 상층액을 제거하였다. 이 후, -70℃에서 냉각시킨 뒤 동결건조기를 사용하여 -80 ℃에서 5 Torr까지 감압하여 3 일 동안 동결건조하였다. 동결건조 된 추출물을 분쇄기로 분쇄하여, 분말상의 상어 연골 추출물(shark cartilage extract,SCE)을 제조하였다.

[실시예 1]

15 중량%의 폴리비닐알콜(PVA, fully hydrolyzed, 중량평균분자량:89,000~98,000 g/mol, 시그마 알드리치)을 90℃의 증류수에서 1 시간동안 교반하여 완전히 용해시킨 후, 121℃의 고압멸균기(AC-13, Lab. Companion, Korea)를 이용하여 멸균시켰다. 멸균된 PVA 용액에 제조예 1로부터 제조된 SCE를 사용하여 농도가 1 중량%가 되도록 첨가하고 용해시킨 후, 약물로서 글리시리진산디칼륨(dipotassium glycyrrhizinate, KG, TCI)를 0.1 중량% 첨가하여 분산시켰다. 이 후, 제조된 하이드로겔 수용액을 -70℃에서 3 시간 동결시키고 25℃에서 6 시간 해동하여 하이드로겔을 제조하였다. 제조된 하이드로겔의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

상시 실시예 1에서 SCE를 제조예 2의 SCE를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 제조된 하이드로겔의 육안 사진을 도 1에 도시하였으며, 이의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

상기 실시예 2에서 SCE를 2 중량%가 되도록 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 제조된 하이드로겔의 육안 사진을 도 1에 도시하였으며, 이의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

[실시예 4]

상기 실시예 2에서 SCE를 4 중량%가 되도록 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 제조된 하이드로겔의 육안 사진을 도 1에 도시하였으며, 이의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

상기 실시예 1에서 SCE를 사용하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 제조된 하이드로겔의 육안 사진을 도 1에 도시하였으며, 이의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1
표면 pH	6.42 ± 0.05	6.54 ± 0.09	6.40 ± 0.03	6.34 ± 0.03	6.11 ± 0.03
점착강도 (kPa)	3.29 ± 0.57	4.75 ± 0.24	5.96 ± 0.62	5.12 ± 0.48	2.46 ± 0.82

상기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1은 모두 중성의 표면 pH를 가짐에 따라 타액의 pH와 유사하며, 구강 점막에 대한 자극성이 낮은 것을 확인하였다.

또한, 구강 점막에 대한 점착 강도 측정 결과, 비교예 1은 매우 낮은 점착강도를 나타내는 반면, 실시예 1 내지 4는 우수한 점착 강도를 나타내는 것을 확인하였다.

또한, 상어 연골을 전처리하여 사용한 실시예 2가 실시예 1과 비교하여 점착성이 향상된 것을 확인하였고, 실시예 3에서 가장 높은 점착 강도를 나타내는 것을 확인하였다.

[실시예 5]

구내염 치료용 하이드로겔의 약물 방출시험

본 발명에 따른 구내염 치료용 하이드로겔의 약물 방출 속도를 분석하였다. 상기 실시예 2 내지 4에 따라 제조된 하이드로겔을 pH 6.8 phosphate buffer에 첨가한 후, 37℃, 100 rpm 조건에서 Shaking incubator (HB-201SF, Hanbaek Co., Korea)를 이용하여 일정 시간 간격으로 방출되는 약물의 농도를 측정하였다.

그 결과, 도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 2 내지 4의 하이드로겔에서 약물의 서방출이 나타나는 것을 확인하였으며, 구체적으로, 상어 연골 추출물의 함량이 증가함에 따라 방출속도는 감소하고 약물을 장시간 동안 지속적으로 방출하는 것을 확인하였다.

[실시예 6]

in-vitro 안정성 평가

본 발명에 따른 구내염 치료용 하이드로겔의 세포 독성을 평가하기 위해 NIH-3T3 섬유아세포(한국세포주은행, KCLB)를 이용하여 상기 실시예 2 내지 4에 따라 제조된 하이드로겔의 MTT assay를 실시하였다. 대조군으로는 DMEM(Dulbecco’s Modified Eagle Medium, Gibco, USA) 배지를 사용하였으며, 하이드로겔 용출물의 농도를 100, 50, 25, 12.5 부피%로 세포에 처리하여 세포생존율을 측정하였다.

그 결과, 실시예 2 내지 4의 하이드로겔은 모두 80% 이상의 세포 생존율을 나타내어, 생체 재료로 적용하기에 적합한 것을 확인하였다.

[실시예 7]

in-vitro 급성독성시험

ICR 마우스 (㈜오리엔트바이오, Korea)를 이용하여 본 발명에 따른 구내염 치료용 하이드로겔의 용출물을 정맥 및 복강 내로 투여하여 나타나는 전신적 독성 변화를 평가하였다. 본 시험은 ISO 10993-11 : 2006, Acute Systemic Toxicity에 의거하여 실시하였으며, 한국화학융합시험연구원 헬스케어연구소의 동물윤리위원회에 의해 승인되었다. 상기 실시예 3의 하이드로겔 4 g 당 20 ml의 비율로 온도 37 ± 1 ℃에서 72 ± 2 시간 동안 멸균생리식염수(대한약품공업㈜, Korea)와 면실유(Junsei Chemical Co., Ltd, Japan)로 용출하였다. 그 후 3,000 rpm에서 10 분간 원심분리한 후, 상층액을 취해 0.45 μm 필터로 여과하여 시험물질로 사용하였으며, 음성대조군으로는 멸균생리식염수와 면실유만을 이용하여 같은 조건하에 반응시켰다. 상기 시험물질을 ICR 마우스의 정맥 및 복강에 투여한 후, 72 시간 내에 사망률, 일반증상, 체중변화 및 독성반응을 평가하였다.

그 결과, 72 시간 동안 임상 증상 및 사망 동물은 관찰되지 않았으며, 모든 시험 동물에서 정상적인 체중변화를 보이는 것을 확인하였다.

[실시예 8]

피내반응시험

New Zealand White계 토끼(천안연암대학)를 이용하여 본 발명에 따른 구내염 치료용 하이드로겔의 용출물에 대한 피내반응을 평가하였다. 본 시험은 ISO 10993-10 : 2010, Intracutaneous (intradermal) reactivity Test에 의거하여 실시하였으며, 피내반응을 조사하기 위하여 New Zealand White계 토끼에 피내주사를 실시하여 주사 직후와 주사 후 24, 48 및 72 시간째의 국소반응성을 평가하였다. 시험물질로 상기 실시예 3의 하이드로겔에 대한 멸균생리식염수와 면실유 용출물을 각 0.2 ml씩 사용하였다.

피내반응에 대한 평가표에 의하여 국소자극성을 관찰한 결과, 홍반 및 부종 등의 어떠한 피내반응도 관찰되지 않아, 본 발명에 따른 구내염 치료용 하이드로겔은 피내반응을 유발하지 않는 물질임을 확인하였다.

[실시예 9]

발열성 시험

New Zealand White계 토끼(천안연암대학)를 이용하여 본 발명에 따른 구내염 치료용 하이드로겔의 용출물에 대한 발열성 물질 존재유무를 평가하였다. 본 시험은 ISO 10993-11 : 2006, Information on material-mediated pyrogens에 의거하여 실시하였으며, 발열성물질 존재유무를 조사하기 위하여 3 마리의 New Zealand White계 토끼에 정맥 주사한 후 체온변화, 사망률 및 일반증상을 평가하였다. 시험물질로서 상기 실시예 3의 하이드로겔에 대한 멸균생리식염수 용출물을 kg 당 10 ml씩 사용하였다.

그 결과, 시험기간 중 특이한 일반증상 및 사망동물은 관찰되지 않았으며, 모든 시험 동물에서 정상적인 체중변화를 보이는 것을 확인하였다. 또한 주사 후 3시간 동안 체온을 측정한 결과, 대조체온과 최고체온과의 차는 각각 0.28, 0.00, 0.02 ℃로 0.5 ℃ 이상 체온이 상승한 동물은 관찰되지 않아, 본 발명에 따른 구내염 치료용 하이드로겔은 발열성물질 음성인 것을 확인하였다.

[실시예 10]

구강 점막 궤양 치유 시험

본 시험은 전남대학교 용봉캠퍼스 동물실험윤리위원회에서 승인을 받아 시행되었다(CNU IACUC-YB-R-2017-66). 실험동물로서 Syrian hamster(male, 80~110 g, 나라바이오텍)를 각 그룹당 3 마리의 햄스터의 무게를 잰 뒤, 알팍산(Alfaxan, Jurox Pty Limited, Australia)과 럼푼(바이엘코리아㈜)을 1:1 부피비로 혼합하여 0.1 cc/kg를 준비하였다. 투여부위는 복부 정중선을 중심으로 대퇴부분에 있는 복부 좌우로 복부에 평행하게 피하에 주사침을 5 mm 정도 찌른 뒤, 주사침을 45° 세워서 복강 내로 찌른다. 햄스터의 양측 볼 주머니를 핀셋으로 잡아당겨 꺼낸 다음 점막에 0.5 cm × 0.5 cm 크기로 창상을 유발한 후, 좌측에는 실시예 3의 하이드로겔을, 우측에는 양성대조군 및 음성대조군(무처치)을 처리하였으며, 상기 양성대조군으로서 Taisho®-A(Taisho Pharmaceutical Co., Ltd, Japan, P-control) 및 PVA(중량평균분자량:89,000~98,000 g/mol, 시그마 알드리치)를 사용하였다. 햄스터가 시험물질을 뱉어내지 못하도록 목밴드를 착용시키고, 창상을 유발한 후로부터 1, 3, 5, 9 및 14 일이 경과하였을 때, 이미지 분석 프로그램인 ImageJ를 이용하여 궤양의 크기를 측정하였다. 햄스터 구강 점막 궤양의 모습과 궤양치유율을 도 3에 도시하였으며, 상기 궤양치유율은 창상을 유발했을 때의 궤양 크기를 기준으로 하여 각 군의 치유기간 동안의 치유율을 백분율로 계산하였다.

그 결과, 실시예 3은 치유기간 동안 양성대조군(Taisho®-A, PVA)과 음성대조군(무처치)보다 치유속도 및 치유율이 모두 높은 것을 확인하였으며, 14 일째에 86.71 ± 0.71%의 높은 치유율을 나타내었다. 이는 음성대조군보다 1.19 배, 양성대조군인 Taisho®-A보다 1.04 배, PVA 보다 1.06 배 높은 치유 효과를 나타내는 것을 확인하였다.

Claims

상어 연골 추출물, 폴리비닐알콜 및 물을 포함하고,
상기 상어 연골 추출물과 폴리비닐알콜은 가교결합된 것인 구내염 치료용 하이드로겔.
제 1항에 있어서,
상기 하이드로겔은 상어 연골 추출물 0.1 ~ 15 중량%, 폴리비닐알콜 1 ~ 40 중량% 및 물 50 ~ 98 중량%를 포함하는 구내염 치료용 하이드로겔.
제 1항에 있어서,
상기 상어 연골 추출물은 상어 연골을 열수추출한 것인 구내염 치료용 하이드로겔.
제 3항에 있어서,
상기 상어 연골은 산성 수용액에 침지하고 물로 중화시킨 것인 구내염 치료용 하이드로겔.
제 1항에 있어서,
상기 폴리비닐알콜은 중량평균분자량이 10,000 ~ 1,000,000 g/mol인 것인 구내염 치료용 하이드로겔.
제 1항에 있어서,
상기 구내염 치료용 하이드로겔은 소염제를 더 포함하는 것인 구내염 치료용 하이드로겔.
a) 폴리비닐알콜 용액에 상어 연골 추출물을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및
b) 상기 혼합용액을 동결 및 해동하여 상기 상어 연골 추출물과 폴리비닐알콜은 가교결합된 하이드로겔을 제조하는 단계;
를 포함하는 구내염 치료용 하이드로겔의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 상어 연골 추출물은 상어 연골을 열수추출하고 농축 및 정제하여 제조되는 것인 구내염 치료용 하이드로겔의 제조방법.
제 8항에 있어서,
상기 상어 연골은 산성 수용액에 침지하고 물로 중화시킨 것인 구내염 치료용 하이드로겔의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 상어 연골 추출물은 분말형인 구내염 치료용 하이드로겔의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 혼합용액 내 폴리비닐알콜의 함량은 1 ~ 40 중량%인 것인 구내염 치료용 하이드로겔의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 혼합용액 내 상어 연골 추출물의 함량은 0.1 ~ 15 중량%인 것인 구내염 치료용 하이드로겔의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 a) 단계에서, 혼합용액에 약물을 첨가하는 단계를 더 포함하는 구내염 치료용 하이드로겔의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 동결은 -90 ~ -40℃에서 수행되는 것인 구내염 치료용 하이드로겔의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 해동은 10 ~ 40℃에서 수행되는 것인 구내염 치료용 하이드로겔의 제조방법.