KR102264494B1 - 천연물 복합 소재를 이용한 골관절염의 예방 개선, 또는 치료용 조성물 - Google Patents

천연물 복합 소재를 이용한 골관절염의 예방 개선, 또는 치료용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선행기술에 비해 항산화 활성, 항염 효과, 연골보호 효과 등이 현저히 개선된 골관절염 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다. 본 발명은 통상적으로 고 활성의 추출물을 얻기 위해 사용되는 유기용매 분획 등의 공정이 아닌 한외여과 공정을 거침으로써, 유기용매 분획 공정에서 발생할 수 있는 제조공정의 복잡성 및 잔류용매로 인한 인체 유해성을 최소화 할 수 있기 때문에, 건강기능식품 및 의약품 등의 분야에서 효과적인 원료 조성물로 유용하게 활용할 수 있다.

Description

천연물 복합 소재를 이용한 골관절염의 예방 개선, 또는 치료용 조성물 {Composition for preventing, improving or treating osteoarthritis using mixture of natural ingredients}
본 발명은 천연물로부터 유래된 복합 소재를 이용한 골관절염의 예방 개선, 또는 치료용 조성물에 관한 것이다. 
노령층에 있어 가장 흔한 만성질환중 하나인 골관절염은 통증, 강직, 부종, 기능저하 등을 수반하는 질환으로서, 연골을 둘러싼 활막의 염증, 연골세포 변화 등 다양한 요인으로 인한 세포외기질 생산량 감소 및 세포외기질 분해효소 활성 증가로 인한 분해촉진으로 연골의 기본구조가 파괴되고, 관절부하를 견디지 못하게 되면서 관절의 변형이 일어나는 것으로 알려져 있다.
대표적인 치료 방법으로 비스테로이드성소염제 (non-steroidal anti-inflammatory drug, NSAID), 아세트아미노펜 등 일반 진통제 또는 펜타닐 등의 마약성 진통제, 글루코사민, 히알루론산 등 통증 개선효과가 보고된 소재 등이 사용되고 있으나, 상부위장관 출혈, 심혈관계 독성 및 중독성, 효과 미비 등 각각의 단점이 뚜렷하기 때문에 부작용 및 인체 유해성을 최소화시키는 동시에 확실한 개선 효과가 기대되는 천연물 유래의 성분조합을 기반으로 한 대체용법의 개발에 대한 수요가 높아지고 있다.
고 활성 추출물의 분리정제를 위해 현재 용매추출, 분획, 초임계추출 등 다양한 방법이 사용되고 있으나, 열처리로 인한 불안정한 생리활성물질의 분해, 유기용매로 인한 인체 유해성 및 유기용매 제거 공정 추가로 인한 제조공정의 복잡성, 고가의 설비로 인한 제조비용 상승 등의 단점들로 인해 실질적인 도입이 이루어지지 못하고 있다.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0068369호
본 출원인의 선행특허(대한민국 공개특허공보 제10-2017-0068369호)에서, 천연물 유래 소재인 쇠무릅, 두충, 석류 추출물의 복합물을 이용하여 골관절염 개선 방법을 제시한바 있으나, 본 발명에서는 유기용매 등의 독성물질의 사용을 최소화하는 추가 공정의 이용을 통해 인체 유해성을 최소화시키면서 선행특허에 비해 현저하게 개선된 효능을 갖는 고 활성의 골관절염 예방 및 치료용 조성물을 제조하고자 한다.
이에 본 발명에서는 다공성 분리막을 통한 한외여과 공정을 이용하여, 유기용매로 인한 인체 유해성 및 공정 복잡성을 최소화하면서, 열에 의한 생리활성물질의 분해를 최소화하는 고 활성 추출물을 제조하고자 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 선행기술에 비해 항산화활성, 항염 효과, 연골 보호 효과 등이 현저히 개선된 골관절염 예방 또는 치료용 조성물을 개발하는 것이다, 특히, 성분 및 효능을 개선하는 과정에서 발생할 수 있는 문제점인 유기용매 분획 공정으로 인한 제조공정의 복잡성, 인체에 미칠 유해성 등의 부작용을 최소화하는데 있다.
상술한 과제의 해결을 위하여, 본 발명에서는 두충 추출물의 한외여과물 및 쇠무릅 추출물의 한외여과물을 유효성분으로 포함하는 골관절염 예방 또는 치료용 조성물 및 이의 제조방법을 제공한다.
보다 구체적으로, 일 실시예에 따라 본 발명에서 상기 두충 추출물의 한외여과물은 두충에 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올 또는 이들의 혼합물을 첨가하여 추출한 뒤 분획분자량 약 10,000 ~ 100,000 dalton의 한외여과막에 통과시킨 분획물임을 특징으로 하는 골관절염 예방 또는 치료용 조성물 및 상기 조성물의 투여를 통한 골관절염 예방 및 치료방법; 또는 상기 조성물의 골관절염 예방 및 치료 용도를 제공한다.
또 다른 실시예에 따라 본 발명에서 상기 쇠무릅 추출물의 한외여과물은 쇠무릅에 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올 또는 이들의 혼합물을 첨가하여 추출한 뒤 분획분자량 약 10,000 ~ 100,000 dalton의 한외여과막에 통과시킨 분획물임을 특징으로 하는 골관절염 예방 또는 치료용 조성물 및 상기 조성물의 투여를 통한 골관절염 예방 및 치료방법; 또는 상기 조성물의 골관절염 예방 및 치료 용도를 제공한다.
또 다른 실시예에 따라, 본 발명은 상기 두충 추출물의 한외여과물 및 쇠무릅 추출물의 한외여과물에 석류 농축물을 첨가하는 것을 특징으로 하는 골관절염 예방 또는 치료용 조성물 및 상기 조성물의 투여를 통한 골관절염 예방 및 치료방법; 또는 상기 조성물의 골관절염 예방 및 치료 용도를 제공한다.
또 다른 실시예에 따라 본 발명은 상기 석류 농축물, 두충 추출물의 한외여과물, 쇠무릅 추출물의 한외여과물의 중량비가 45~55 : 36~44 : 9~11 (석류 농축물: 두충 추출물의 한외여과물: 쇠무릅 추출물의 한외여과물), 바람직하게는 약 50:40:10인 것을 특징으로 하는 골관절염 예방 또는 치료용 조성물 및 상기 조성물의 투여를 통한 골관절염 예방 및 치료 방법; 또는 상기 조성물의 골관절염 예방 및 치료 용도를 제공한다.
또 다른 실시예에 따라 본 발명에서 상기 두충 추출물의 한외여과물은 4 ~ 9 mg/g 의 피노레시놀디글루코시드를 포함하는 것을 특징으로 하는 골관절염 예방 또는 치료용 조성물 및 상기 조성물의 투여를 통한 골관절염 예방 및 치료방법; 또는 상기 조성물의 골관절염 예방 및 치료 용도를 제공한다.
또 다른 실시예에 따라 본 발명에서 상기 쇠무릅 추출물의 한외여과물은 0.6 ~ 1.2 mg/g 의 엑디스테론을 포함하는 것을 특징으로 하는 골관절염 예방 또는 치료용 조성물 및 상기 조성물의 투여를 통한 골관절염 예방 및 치료방법; 또는 상기 조성물의 골관절염 예방 및 치료 용도를 제공한다.
또 다른 실시예에 따라 본 발명에서 상기 조성물은 건강기능식품 조성물 또는 약학 조성물인 것을 특징으로 하는 골관절염 예방 또는 치료용 조성물 및 상기 조성물의 투여를 통한 골관절염 예방 및 치료방법; 또는 상기 조성물의 골관절염 예방 및 치료 용도를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
[두충 및 쇠무릅 추출물의 한외여과물]
본 발명자들은 선행기술에서 사용되었던 두충 및 쇠무릅 추출물의 항산화 활성, 항염 효과, 연골보호 효과 등의 골 관절염 관련 활성 증대 방안에 대하여 다방면으로 탐색한 결과 추출물의 한외여과를 통해 선행기술에 비해 높은 활성을 갖는 두충 및 쇠무릅 추출물의 한외여과물을 수득할 수 있음을 밝혀내었다.
본 발명에서 사용되는 두충(Eucommia Bark)은 두충나무 (Eucommia ulmoides Oliver; 두충과 Eucommiaceae)의 줄기껍질로서 주피를 제거한 것이다. 원재료의 가공 방식에 따라 다양하게 존재할 수 있으나 보통 평판의 형태를 띠고 있으며, 길이와 너비는 일정치 않고 두께는 약 3 ~ 7 mm이다. 바깥쪽은 연한 갈색 또는 회갈색이고, 안쪽은 갈색 ~ 어두운 갈색을 띠는 평활면이다. 일반적으로 이를 건조하여 사용하며, 주요 성분으로는 lignin류의 pinoresinol, epipinoresinol, pinoresinol diglucoside 및 geniposide 등을 함유하고 있다.
본 발명에서 사용되는 쇠무릅은 쇠무릅(Achyranthes japonica Nakai)의 뿌리이다. 원재료의 가공 방식에 따라 다양하게 존재할 수 있으나 일반적으로 원기둥모양의 원뿌리에 가늘고 긴 측근이 붙어있는 형태를 띠고 있으며, 길이는 약 5 ~ 20 cm, 지름은 약 3 ~ 5 mm 이다. 바깥면은 회색빛을 띤 노란색 ~ 연한 노란색이며 꺾으면 황백색 ~ 황갈색의 각질 절단면이 보인다. 주요 성분으로는 ecdysterone, 25R-inokosterone 및 25S-inokosterone 등을 함유하고 있다.
본 발명에 있어서 '추출물'은 물 또는 기타 용매를 이용한 추출 공정에 의해 얻어지는 추출액, 상기 추출액의 희석액 혹은 농축액, 상기 추출액을 건조하여 얻어지는 건조물, 상기 추출액의 조정제물이나 정제물, 또는 이들의 혼합물 등 추출액 자체 및 이를 이용하여 형성 가능한 모든 제형의 추출물을 포함한다.
본 발명의 목적을 저해하지 않는 한도 내에서, 본 발명에 따른 추출물에는 상술한 소재들의 특정 부위 이외에도 잎, 줄기, 뿌리, 나무껍질, 꽃, 과실, 종자, 수액, 전체 식물 등이 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 추출물의 제조를 위하여 원료의 전 처리, 원료의 추출, 추출물의 가공 등 추출 전후 과정에 있어 업계에 공지되어 있는 임의의 적합한 방법을 사용할 수 있다. 일례로, 사용하고자 하는 원료의 전체 혹은 임의의 부분을 분쇄한 다음, 추출 용매를 처리하여 액상의 용매 추출물을 수득할 수 있다. 또한 추출 전 과정에서 원료를 건조하여 분쇄할 수 있으며, 추출 후 얻어진 용매 추출물은 감압증류, 동결건조 혹은 분무건조 등과 같은 추가적인 과정을 통해 분말 상태로 제조할 수도 있다.
상기 추출 과정에 있어 사용되는 추출 용매의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 통상적으로 업계에서 사용되는 임의의 용매를 사용할 수 있다. 일례로, 물; 메탄올, 에탄올, 프로필알코올, 부틸알코올 등의 C1 내지 C4의 저급 알코올; 에틸아세테이트, 아세톤, 헥산, 디클로로메탄 등의 탄화수소계 용매; 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게 물, 저급알코올을 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 용매를 사용하여 1회, 또는 그 이상 반복 추출하여 용매 추출물을 제조할 수 있으며 이를 건조하여 건조 추출물을 제조할 수 있다.
상기 추출 과정에 있어 추출 용매의 양은 이용되는 용매의 종류에 따라 다양할 수 있으나, 일례로 대상 원료의 건조 중량에 대하여 5 ~ 30배, 더 바람직하게 10 ~ 20배로 사용할 수 있다. 추출 온도, 시간, 기압 등의 조건은 제한되지 않으나, 100 ~ 120 ℃, 3 ~ 10시간, 0.1 ~ 0.3 MPa에서 시행될 수 있다.
이밖에도, 업계에서 통상적으로 사용하는 다양한 추출공정, 예를 들어 침출, 마이크로파 보조 추출, 초음파 추출, 초임계 유체 추출 등을 선택하여 사용할 수 있으며, 이들 방법을 동시, 혹은 연속적으로 병행하여 수행할 수도 있다.
본 발명에 있어서 '한외여과'는 상기 추출 과정에서 얻어진 추출물을 일정한 분획분자량에 해당하는 기공 크기를 갖는 여과막에 통과시켜, 크기를 기준으로 용액 중의 분자를 분리시키는 막 기반 분리 공정으로서, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한도 내에서 업계에서 통상적으로 사용되는 다양한 양태의 한외여과 공정을 채용할 수 있다.
본 발명에 있어서 '한외여과물'은 상기 한외여과 공정에 의해 얻어지는 여과물, 상기 여과물의 희석액 혹은 농축액, 상기 여과물을 건조하여 얻어낸 건조물, 상기 여과물의 조정제물 또는 정제물 및 이들의 혼합물 등 여과물 자체 및 이를 이용하여 형성 가능한 모든 제형의 여과물을 포함한다.
상기 한외여과 과정에 있어 여과막의 분획분자량은 10 ~ 100 kDa, 바람직하게는 10초과~100 kDa, 더 바람직하게는 약 100 kDa 의 분획분자량을 갖는 여과막을 이용할 수 있으며 업계에서 통상적으로 사용하는 다양한 재질, 예를 들어 폴리설폰, 재생 셀룰로오스 및 소수성 PVDF 등을 사용할 수 있다.
상기 한외여과 과정에 있어 한외여과 장치의 공정변수는 제한되지 않으나 유입압력 (inlet pressure)의 경우 10 ~ 40 psi, 유출압력 (outlet pressure)의 경우 10 ~ 20 psi의 상온 조건 (room temperature)에서 보류액 (retentate)과 여과액 (permeate)의 비율이 20 : 80 ~ 5 : 95의 중량비율을 가질 때까지 여과할 수 있다. 여과 후 얻어진 한외여과물은 감압증류, 동결건조 혹은 분무건조 등과 같은 추가적인 공정을 통해 분말 상태로 제조할 수도 있다.
본 발명에 따른 두충 추출물의 한외여과물은 4 ~ 9 mg/g의 피노레시놀디글루코시드를 포함하며, 이러한 농도의 피노레시놀디글루코시드를 수득할 수 있는 원인은 원료 산지의 차이, 사용 부위의 종류, 상술한 제조 공정 및 공정변수의 차이 등에 기인한 것으로 추측되기 때문에 본 발명이 이러한 사항에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 쇠무릅 추출물의 한외여과물은 0.6 ~ 1.2 mg/g의 엑디스테론을 포함하며, 이러한 농도의 엑디스테론을 수득할 수 있는 원인은 원료 산지의 차이, 사용 부위의 종류, 상술한 제조공정 및 공정변수의 차이 등에 기인한 것으로 추측되기 때문에 본 발명이 이러한 사항에 한정되는 것은 아니다.
[조성물]
본 발명은, 골관절염 예방 또는 치료 방법에 사용할 수 있는 조성물을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 두충 추출물의 한외여과물, 쇠무릅 추출물의 한외여과물을 유효성분으로 포함하는 골관절염 예방 또는 치료 방법에 사용할 수 있는 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은, 발명에서 기대할 수 있는 골관절염의 예방 및 치료 효과 증진을 위해 상기 조성물에 석류 농축물을 추가하는 것을 특징으로 하는 골관절염 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.
본 발명의 조성물에 포함되는 유효성분은 석류 농축물을 추가로 포함할 수 있는데, 상기 '석류 농축물'은 석류 과육을 착즙하거나, 펙틴아제 등의 전분분해효소 등을 처리하여 얻어낸 석류 즙액을 가열 농축, 감압 농축 등의 방법을 통해 농축한 것, 또는 분무건조, 동결건조 등을 통해 분말화 한 것을 사용할 수 있다.
상기 석류 농축물은 석류농축물의 총 중량 대비 0.5 ~ 3 mg/g의 엘라그산, 바람직하게는 0.5 ~ 2 mg/g의 엘라그산을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어 '유효성분으로 포함된다'는 의미는 본 발명에 따른 조성물에서 해당 성분이 골관절염 개선 또는 치료 효과를 나타낼 수 있는 정도로 첨가되는 것을 의미하고, 이 과정에서 표적 세포로의 전달 또는 조성물의 안정화 등을 위하여 유효성분 이외의 부성분의 첨가를 통해 다양한 형태로 제형화 가능함을 포함하는 의미이다.
일 실시예에 따를 때, 본 발명에 따른 조성물에서 두충 추출물의 한외여과물 및 쇠무릅 추출물의 한외여과물은 2:1 내지 4:1 비율을 가질 수 있다. 또한 효과 증진을 위해 석류 농축물을 추가할 때, 두충 추출물의 한외여과물 및 쇠무릅 추출물의 한외여과물 조합물 100 중량부에 석류 농축물 100중량부를 추가할 수 있다.
다른 실시예에 따를 때, 상기 석류 농축물, 두충 추출물의 한외여과물 및 쇠무릅 추출물의 한외여과물의 중량비는 100:67:33 내지 100:80:20의 비율을 가질 수 있다.
또 다른 실시예에 따를 때, 상기 석류 농축물, 두충 추출물의 한외여과물, 쇠무릅 추출물의 한외여과물의 중량비는 45~55 : 36~44 : 9~11, 바람직하게는 약 50:40:10의 비율을 가질 수 있다.
조성물이 목적으로 하는 효과, 혹은 조성물이 혼입되는 제품의 양태에 따라 상기 추출물, 농축물 및 복합물은 최종 형태 중 약 0.0001% ~ 99% 이상의 범위로 포함될 수 있으며, 이는 조성물의 총 중량 대비 중량 또는 조성물의 총 부피 대비 부피를 기준으로 계산할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 상술한 방법으로 만들어진 두충 추출물의 한외여과물 및 쇠무릅 추출물의 한외여과물, 석류 농축물을 혼합하여 제조될 수 있으며, 이외에 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한도 내에서 조성물의 보관성, 유통성, 안정성 개선 등의 목적으로 다양한 공정 및 첨가물을 더하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 건강기능식품 조성물 또는 약학 조성물 등으로 제품화 될 수 있다.
본 발명은 상기 조성물 중 하나의 조성물을 포함하고 있는 약학적 조성물을 제공한다. 또한 본 발명은 상기 조성물 중 하나의 조성물을 투여하여 골관절염을 예방 또는 치료하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 약학적 조성물은 약학적으로 유효한 양의 석류 농축물, 두충 추출물의 한외여과물, 쇠무릅 추출물의 한외여과물을 단독으로 포함하거나 당 업계에서 통상적으로 사용하는 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 '약학적으로 유효한 양'은 음성 대조군에 비해 그 이상의 반응을 나타내는 양을 말하며, 바람직하게는 골관절염의 개선, 예방 또는 치료의 효과를 나타내기에 충분한 양을 말한다.
상기 '약학적으로 허용 가능한'이란, 인체 투여 시 활성성분의 작용을 저해하지 않으며 통상적으로 위장 장애, 현기증 등의 알레르기 반응 또는 이와 유사한 부작용을 일으키지 않는 생리학적으로 허용된 비독성의 조성물을 말한다.
상기 담체, 부형제, 희석제는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한도 내에서 업계 통상적으로 사용되는 원료를 사용할 수 있으며, 이 밖에도 충진제, 항 응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제, 방부제 등 다양한 부원료를 추가로 포함할 수 있다.
또한 상기 조성물은 활성 성분을 이용한 원활한 목적 달성을 위해 업계 통상적으로 공지된 방법을 사용하여 제형화 할 수 있다. 이는 분말, 과립, 정제, 시럽, 에멀전, 에어로졸, 멸균 주사액, 연질 또는 경질의 캡슐 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물의 투여 경로는 경구적, 비경구적으로 투여될 수 있으며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 경구 투여를 포함하는 경우 상기 조성물은 약제학적으로 허용되는 부형제와 함께 통상의 수단으로 제조할 수 있으며, 원활한 목적 달성을 위해 서방출, 제어방출, 지속방출 등에 적합한 형태로 제형화될 수 있다. 비경구투여의 경우 경피, 비강, 복강, 피하, 근육, 정맥 등의 여러 가지 경로를 포함할 수 있고, 이 또한 약제학적으로 허용되는 부형제와 함께 통상의 수단으로 제조될 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물의 바람직한 투여량은 환자의 상태, 질병의 정도, 약물의 형태, 투여경로 및 기간에 따라 상이할 수 있으며, 따라서 조성물의 농도 및 조성물의 투여량은 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 단독으로, 또는 업계에서 통상적으로 사용되는 골관절염의 개선, 예방 또는 치료방법과 병용하여 사용할 수 있다.
본 발명은 상기 조성물 중 하나의 조성물을 포함하고 있는 식품 조성물을 제공한다. 본 발명은 상기 조성물 중 하나의 조성물을 식이하여 골관절염을 예방 또는 개선하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 식품 조성물은 식품학적으로 유효한 양의 석류 농축물, 두충 추출물의 한외여과물, 쇠무릅 추출물의 한외여과물을 단독으로 포함하거나 당 업계에서 허용 가능한 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 식품 조성물은 식품, 기능성 식품, 영양 보조제, 건강식품 및 식품 첨가제 등의 모든 가공 형태를 포함한다. 상기 식품 조성물은 당 업계 고지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있으며 완제품의 양태, 종류 등은 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 식품용 조성물은 식품에 그대로 첨가하거나 다른 식품 혹은 식품 성분과 병용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효성분의 혼합량은 사용목적 (예방 또는 치료)에 따라 적합하게 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 식품 조성물은 필수성분인 석류 농축물, 두충 추출물의 한외여과물, 쇠무릅 추출물의 한외여과물의 상기 지시된 배합비율 외 다른 성분에는 특별한 제한이 없으며 통상의 제품과 같이 다양한 향미제 또는 천연 탄수화물, 영양제, 비타민, 광물, 풍미제, 착색제 및 증진제, 그 외 업계 통상적으로 사용되는 다양한 목적의 식품첨가물, 천연 과일, 야채 음료의 제조를 위한 과육 등을 함유할 수 있다.
[골관절염의 예방 또는 치료]
본 발명에 따른 조성물은 골관절염의 예방, 개선 또는 치료에 있어 선행기술에 비해 효과적이다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 조성물은 인체 유래 연골 육종세포주를 이용한 실험에서 선행기술에 비해 현저히 개선된 연골세포 보호능, 항염효과 및 연골보호효과를 가지는 것을 확인하였다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 석류 농축물, 두충 추출물의 한외여과물, 쇠무릅 추출물의 한외여과물의 복합 조성물은, 인체 유래 연골 육종세포주인 SW-1353 세포를 이용한 실험에서 H2O2로 인해 유발된 산화적 스트레스로부터의 세포 보호능, PGE2 생성 저해를 통한 항 염증 활성, 기질 금속단백분해효소인 MMP-9 활성 저해를 통한 연골 보호 효과 등에서 선행기술에 비해 탁월한 효능을 가지는 것을 확인하였다.
본 발명에 따른 조성물 중 두충 추출물과 쇠무릅 추출물의 한외여과 조건에 있어, 분획분자량 10,000 dalton의 여과막을 통과한 한외여과물과 분획분자량 100,000 dalton의 여과막을 통과한 한외여과물을 이용하여 만든 조성물의 활성을 비교한 결과, 분획분자량 100,000 dalton의 여과막을 통과한 한외여과물로 만든 조성물이 더 우수한 활성을 가지는 것을 확인하였다.
본 발명의 결과로 선행기술에 비해 항산화 활성, 항염 효과, 연골보호 효과 등이 현저히 개선된 골관절염 예방 또는 치료용 조성물의 제조가 가능하다. 특히, 통상적으로 고 활성의 추출물을 얻기 위해 사용되는 유기용매 분획 등의 공정이 아닌 한외여과 공정을 거침으로써, 유기용매 분획 공정에서 발생할 수 있는 제조공정의 복잡성 및 잔류용매로 인한 인체 유해성을 최소화 할 수 있기 때문에, 건강기능식품, 약품 등의 분야에서 효과적인 원료 조성물로 유용하게 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 한외여과 복합추출물의 제조 일 실시예를 도식화 한 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명 하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예
<비교예> 석류농축분말, 두충 및 쇠무릅 단순 추출 복합물 제조
1. 석류농축분말 제조
석류의 이물질을 제거하고, 깨진 과일을 분리 및 세척하였다. 분류한 원과를 절단하여 껍질을 제거하고, 압착 후 씨를 분리하여 석류 과육을 수득하였다. 여과 후, 100 ~ 105 ℃에서 60초 동안 살균하고, 48 ~ 55 ℃로 냉각하였다. 펙틴아제를 석류 주스 1000 L 당 70 ~ 100 ml 투입하여 48 ~ 55 ℃에서 30분간 전분분해 하였다. 이후 탁도 및 색상의 유지, 공정에 유리한 점도 생성 등을 위하여 석류 주스 10000 L 당 벤토나이트 900 g을 투입하고, 48 ~ 55 ℃에서 10분 간 교반하였다. 이후 1.5 mm 및 1 mm 필터를 이용 진공 여과하고, 가열 농축 (순차적으로, 80 ℃에서 475 mbar로 12 brix까지, 87 ℃에서 626 mbar로 17 brix까지, 95 ℃에서 847 mbar로 31 brix까지, 70 ℃에서 312 mbar로 43 brix까지, 그리고 49 ℃에서 118 mbar로 65 brix까지 가열 농축)한 뒤 다시 0.15 mm 필터를 이용 여과하여 석류 농축액을 얻었다. 상기 석류 농축액을 건조 과정을 통해 석류 농축분말을 제조하였다.
2. 두충 및 쇠무릅 추출물 제조
두충 및 쇠무릅 추출물의 제조를 위해 두충 건피(볶음) 및 쇠무릅(우슬, 뿌리) 건조 원물을 국내 유통업체를 통해 각각 구매하여 사용하였다. 건조된 두충 건피 및 우슬을 정량한 뒤 수세하고 원물:용매 = 1:20의 중량비로 추출기에 넣어 110 ℃ ± 10%, 0.15 MPa에서 6시간동안 추출하는 과정을 반복하여 총 2회 열수 추출하였다. 두충 및 쇠무릅 각각의 추출물을 여과한 후 감압농축하여 25 brix (± 5 brix)의 농축물을 수득, 분무건조 과정을 통해 분말화를 진행하여 각각 두충 추출물 및 쇠무릅 추출물을 제조하였다.
3. 복합물 제조
상기 과정에서 제조한 석류농축분말, 두충추출분말, 쇠무릅 추출분말을 각각 5:4:1의 중량비로 혼합하여 시험물질로 사용하였다.
<실시예> 두충 및 쇠무릅 한외여과 복합추출물 제조
두충 및 쇠무릅 한외여과물을 다음과 같은 공정을 통해 제조하였다. 각각 원료에 대해 동일 조건에서 3개 로트 이상을 제조하여 지표성분의 함량 및 성상등을 분석하였다.
1. 두충 한외여과물 제조
한외여과를 추가한 것을 제외하고는 상기 비교예에서 기술한 것과 동일한 방법을 사용하여 두충 한외여과물을 제조하였다. 구체적으로 두충 추출물의 한외여과물 제조를 위해 두충 건피 건조 원물을 국내 유통업체를 통해 구매하여 사용하였다. 건조된 두충 건피를 정량한 뒤 수세하고 원물:용매 = 1:20의 중량비로 추출기에 넣어 110 ℃ ± 10%, 0.15 MPa에서 6시간 동안 추출 뒤 추출액을 얻어낸 잔여물에 원물:용매 = 1:10의 중량비로 용매를 첨가하여 반복 추출하였다. 1차, 2차 추출과정에서 얻어낸 추출액을 혼합하여 사용하였으며 상기 추출 용매로는 물을 사용하였다.
얻어낸 추출물을 한외여과장치 (Millipore Masterflex I/P, Merck, Germany) 를 이용하여 한외여과 하였다. 상기 한외여과 과정에 있어, 10,000 ~ 100,000 dalton의 분획분자량을 갖는 친수성 폴리설폰 재질의 한외여과막을 사용하였고, 유입압력 10 ~ 40 psi, 유출압력 10 ~ 20 psi를 유지하며 상온 조건에서 보류액과 여과액의 비율이 20:80 ~ 5:95의 중량비를 가질 때까지 여과하여 여과액을 사용하였다. 상기 한외여과물을 감압 농축하여 25 brix (± 5 brix)의 한외여과물을 수득 후 건조공정을 통하여 분말화하였다.
2. 쇠무릅 한외여과물 제조
한외여과를 추가한 것을 제외하고는 상기 비교예에서 기술한 것과 동일한 방법을 사용하여 쇠무릅 한외여과물을 제조하였다. 구체적으로 쇠무릅 추출물의 한외여과물 제조를 위해 쇠무릅 (우슬, 뿌리) 건조원물을 국내 유통업체를 통해 구매하여 사용하였다. 건조된 우슬을 정량한 뒤 수세하고 원물:용매 = 1:20의 중량비로 추출기에 넣어 110 ℃ ± 10%, 0.15 MPa에서 6시간 동안 추출 뒤 추출액을 얻어낸 잔여물에 원물:용매 = 1:20의 중량비로 용매를 첨가하여 반복 추출하였다. 1차, 2차 추출과정에서 얻어낸 추출액을 혼합하여 사용하였으며 상기 추출 용매로는 물을 사용하였다.
얻어낸 추출물을 한외여과장치 (Millipore Masterflex I/P, Merck, Germany) 를 이용하여 한외여과 하였다. 상기 한외여과 과정에 있어, 10,000 ~ 100,000 dalton의 분획분자량을 갖는 친수성 폴리설폰 재질의 한외여과막을 사용하였고, 유입압력 10 ~ 40 psi, 유출압력 10 ~ 20 psi를 유지하며 상온 조건에서 보류액과 여과액의 비율이 20:80 ~ 5:95의 중량비를 가질 때까지 여과하여 여과액을 사용하였다. 상기 한외여과물을 감압 농축하여 25 brix (± 5 brix)의 한외여과물을 수득 후 건조공정을 통하여 분말화하였다.
3. 복합물 제조
상기 과정에서 얻어낸 1만(실시예 1) 또는 10만(실시예 2)의 분획분자량을 갖는 두충, 쇠무릅 한외여과물 분말에 비교예의 방법으로 제조한 석류농축분말을 석류 농축물 : 두충 한외여과물 : 쇠무릅 한외여과물 각각 5:4:1의 중량비로 혼합하여 시험물질로 사용하였다.
<시험예 1> 시험물질의 성분 함량 확인
1. 두충 한외여과물의 성분 함량 확인
실시예로부터 제조된 두충 한외여과물의 주요 성분 함량 확인을 위해 고속액체크로마토그래피를 사용하여 두충 한외여과물을 분석하였다.
보다 구체적으로, 표준 용액 제조를 위해 표준물질 적정량을 50% 에탄올로 용해하여 0.5 mg/mL 가 되게 녹여 표준원액으로 하였다. 상기 표준원액을 진탕하여 녹인 후 50% 에탄올로 희석하여 표준용액으로 하였다. 시험용액 제조를 위해 두충 한외여과물 약 1.0 g을 정밀히 칭량하여 20 mL 용량플라스크에 넣고 50% 에탄올을 넣고 30분간 초음파 추출하였다. 상기 용액에 50% 에탄올을 가하여 표선까지 채운 후, 0.22 ~ 0.45 um PTFE 또는 PVDF 멤브레인 필터로 여과하여 시험용액으로 하였다.
고속액체크로마토그래피 분석조건으로서, 검출기는 자외부흡광광도계(측정파장 230 nm)를 사용하고, 칼럼은 안지름 4 ~ 6 mm, 길이 15 ~ 25 cm인 스테인레스강관에 5 ~ 10 um의 액체크로마토그래프용 옥타데실릴실리카겔을 충전하였다. 칼럼온도는 35℃ 부근의 일정 온도이며, 이동상으로 이동상 A 및 이동상 B를 가지고 단계적 또는 농도기울기적으로 제어하였다. 이동상 A는 0.1% 포름산 수용액이고 이동상 B는 아세토니트릴로 설정하였다.
그 결과 실시예에 따라 제조된 두충 한외여과물 내 주요 성분으로 피노레시놀 디글루코시드가 확인되었으며, 한외여과막 분획분자량 차이에 따른 피노레시놀 디글루코시드 함량 차이 없이 4 ~ 9 mg/g 범위로 나타났다(표 1).
구분 피노레시놀 디글루코시드의 함량(mg/g)
측정 1 4.42
측정 2 6.41
측정 3 8.55
2. 쇠무릅 한외여과물의 성분 함량 확인
실시예로부터 제조된 쇠무릅 한외여과물의 주요 성분 함량 확인을 위해 고속액체크로마토그래피를 사용하여 쇠무릅 한외여과물을 분석하였다.
보다 구체적으로, 표준 용액 제조를 위해 표준물질 적정량을 메탄올로 용해하여 0.5 mg/mL 가 되게 녹여 표준원액으로 하였다. 상기 표준원액을 진탕하여 녹인 후 메탄올로 희석하여 표준용액으로 하였다. 시험용액 제조를 위해 쇠무릅 한외여과물 약 2.0 g을 정밀히 칭량하여 마개달린 시험관에 취한 후 50% 에탄올 20 mL을 넣고 90분간 초음파 추출하였다. 상기 용액을 3,000 rpm으로 5분간 원심분리 한 후, 상등액을 0.22 ~ 0.45 um PTFE 또는 PVDF 멤브레인 필터로 여과하여 시험용액으로 하였다.
고속액체크로마토그래피 분석조건으로서, 검출기는 자외부흡광광도계(측정파장 254 nm)를 사용하고, 칼럼은 안지름 4 ~ 6 mm, 길이 15 ~ 25 cm인 스테인레스강관에 5 ~ 10 um의 액체크로마토그래프용 옥타데실릴실리카겔을 충전하였다. 칼럼온도는 30℃ 부근의 일정 온도이며, 이동상으로 이동상 A 및 이동상 B를 가지고 단계적 또는 농도기울기적으로 제어하였다. 이동상 A는 0.08% 포름산 수용액 : 아세토니트릴 = 85 : 15 이고 이동상 B는 아세토니트릴이다.
그 결과 실시예에 따라 제조된 쇠무릅 한외여과물 내 주요 성분으로 엑디스테론이 확인되었고, 한외여과막 분획분자량 차이에 따른 엑디스테론 함량 차이 없이 0.6 ~ 1.2 mg/g 범위로 나타났다(표 2).
구분 엑디스테론의 함량(mg/g)
측정 1 0.664
측정 2 0.870
측정 3 1.200
<시험예 2> 세포실험을 통한 효능 평가
실시예의 복합조성물과 비교예의 복합조성물의 생리활성 비교를 위해, 인간유래 연골세포인 SW-1353 (HTB-94, ATCC) 세포를 이용하여 세포 보호능, 항염효과, 연골 보호효과에 대해 평가하였다.
1. 산화적 스트레스에 대한 시험물질의 세포 보호능 평가
본 발명에서는 산화적 스트레스로부터 손상되는 연골 세포에 대하여 시험물질의 세포 보호 효과를 평가하기 위해, H2O2를 이용한 산화적 스트레스 모델에서 MTT assay를 통해 시험물질의 세포 보호능을 측정하였다.
보다 구체적으로, 별도의 culture plate에서 배양중인 SW-1353 세포를 수거하여 2 x 104 cells/well 농도로 96 well plate에 접종 후 24시간 동안 배양한 뒤 250 ug/ml 농도의 시험물질을 처리하여 24시간 동안 추가로 반응시켰다. 이후 500 uM 농도의 H2O2를 처리하여 90분 동안 스트레스를 가한 뒤 MTT assay를 통해 세포 독성을 측정하고 그 결과를 표 3에 나타내었다.
시험군 실험결과
(세포 생존율)
효과 (stress 대비)
정상군 100% -
Stress군 50.40±1.54% -
비교예 52.37±1.42% 3.92% 향상
실시예 1(분획분자량 1만) 57.75±0.91% 14.57% 향상
실시예 2
(분획분자량 10만)
59.92±1.98% 18.89% 향상
시험결과, 시험물질로 인해 H2O2에 의한 산화적 스트레스로부터 세포생존율이 향상하는 것이 확인되었다(표 3). H2O2로 인해 산화적 스트레스를 받은 시험군 (Stress군)의 경우 전체 세포의 약 50.40%가 생존한 반면, 비교예의 단순추출복합물을 처리한 결과 약 52.37%의 세포가 생존, stress군 대비 약 3.92%의 세포 생존율 향상을 확인할 수 있었다. 실시예의 한외여과복합추출물을 처리한 결과, 분획분자량 1만의 한외여과물과 석류농축물의 혼합조성물 (실시예 1)을 처리한 실험군에서 약 57.75%의 세포가 생존, stress군 대비 약 14.57%의 세포 생존율 향상을 확인할 수 있었고, 분획분자량 10만의 한외여과물과 석류농축물의 혼합조성물 (실시예 2)을 처리한 실험군에서는 약 59.92%의 세포가 생존, stress군 대비 약 18.89%의 세포 생존율 향상을 확인할 수 있었다. 이러한 세포 생존율의 향상은 비교예의 단순추출복합물에 비해 실시예의 분획분자량 10만 한외여과복합추출물에서 약 4.82배의 현저한 효과를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
2. 시험물질의 항염효과 평가
본 발명에서는 염증유발 물질인 인터루킨에 의한 자극에서 생성되는 염증성 매개물질인 프로스타글란딘 E2 (prostaglandin E2, PGE2)의 발현 확인을 통해 시험물질의 항염효과를 평가하였다.
보다 구체적으로, 별도의 culture plate에서 배양중인 SW-1353 세포를 수거하여 2 x 105 cells/well 농도로 96 well plate에 접종 후 24시간 동안 배양한 뒤 250 ug/ml 농도의 시험물질을 처리하여 24시간 동안 추가로 반응시켰다. 이후 40 ng/ml 농도의 재조합 인간 인터루킨 1-베타 (recombinant human interleukin 1-beta, rhIL-1β)를 처리하여 24시간 동안 자극시킨 뒤 PGE2 ELISA kit을 이용하여 세포 상등액의 PGE2 생성량을 측정하고 그 결과를 표 4에 나타내었다.
실시예 실험결과
(PGE2 농도, pg/ml)
효과 (stress 대비)
정상군 36.72 ± 11.8 -
Stress군 81.41 ± 14.7 -
비교예 57.92 ± 5.24 28.85% 감소
실시예 1(분자량 1만) 52.95 ± 3.99 34.96% 감소
실시예 2
(분자량 10만)
43.03 ± 1.08 47.14% 감소
시험결과, rhIL-1β로 인한 SW-1353 세포의 PGE2 생성에서 시험물질에 의한 현저한 PGE2 생성 감소가 확인되었다(표 4). rhIL-1β로 인해 자극을 받은 실험군(Stress군)에서 PGE2의 발현량이 약 81.41 pg/ml로 증가한 반면, 비교예의 단순추출복합물을 처리한 결과 발현량이 약 57.92 pg/ml로 감소, stress군 대비 약 28.85%의 발현 감소를 확인할 수 있었다. 실시예의 한외여과복합추출물을 처리한 결과, 분획분자량 1만의 한외여과물과 석류농축물의 혼합조성물 (실시예 1)을 처리한 실험군에서 PGE2의 발현량이 약 52.95 pg/ml로 감소, stress군 대비 약 34.96%의 발현 감소를 확인할 수 있었고, 분획분자량 10만의 한외여과물과 석류농축물의 혼합조성물 (실시예 2)을 처리한 실험군에서는 PGE2의 발현량이 약 43.03 pg/ml로 감소, stress군 대비 약 47.14%의 발현 감소를 확인할 수 있었다. 이러한 PGE2 발현량의 감소는 비교예의 단순추출복합물에 비해 실시예의 분획분자량 10만 한외여과복합추출물에서 약 1.63배의 현저한 효과를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
3. 시험물질의 연골 보호효과 평가
세포의 염증반응 매개체로 인해 생성되는 기질 금속단백분해효소 (matrix metalloproteinase) MMP-9는 연골 흡수 지표로서, 연골을 구성하고 있는 구성물질 중 젤라틴, 콜라겐 등을 분해한다. 본 발명에서는 이러한 연골흡수지표 MMP-9의 활성 측정을 통해 시험물질의 연골 보호효과를 평가하였다.
보다 구체적으로, 별도의 culture plate에서 배양중인 세포를 수거하여 2 x 105 cells/well 농도로 96 well plate에 접종하여 24시간 동안 배양한 뒤 적정 농도의 시험물질을 처리하여 24시간 동안 추가로 반응시켰다. 이후 40 ng/ml 농도의 rhIL-1β를 처리하여 24시간 동안 자극시킨 뒤 MMP-9 ELISA kit를 이용하여 세포 상등액의 MMP-9 활성을 측정하고 그 결과를 표 5에 나타내었다.
실시예 실험결과
(MMP-9 농도)
효과 (stress 대비)
정상군 100% -
Stress군 206.5±16.3% -
비교예 194.5±10.2% 5.79% 감소
실시예 1(분자량 1만) 199.4±16.3% 3.43% 감소
실시예 2
(분자량 10만)
166.9±18.4% 19.15% 감소
시험결과, rhIL-1β로 인한 SW-1353 세포의 MMP-9 활성 증가에서 시험물질에 의한 현저한 MMP-9 활성 감소가 확인되었다(표 5), rhIL-1β로 인해 자극을 받은 실험군(Stress군)에서 MMP-9의 활성이 정상군 대비 약 206.5%로 증가한 반면, 비교예의 단순추출복합물을 처리한 결과 활성이 정상군 대비 약 194.5%로 감소, stress군 대비 약 5.79%의 활성 감소를 확인할 수 있었다. 실시예의 한외여과복합추출물을 처리한 결과, 분획분자량 1만의 한외여과물과 석류농축물의 혼합조성물 (실시예 1)을 처리한 실험군에서 MMP-9의 활성이 정상군 대비 약 199.4%로 감소, stress군 대비 약 3.43%의 활성 감소를 확인할 수 있었고, 분획분자량 10만의 한외여과물과 석류농축물의 혼합조성물 (실시예 2)을 처리한 실험군에서는 MMP-9의 활성이 정상군 대비 약 166.9%로 감소, stress군 대비 약 19.15%의 활성 감소를 확인할 수 있었다. 이러한 MMP-9 활성의 감소는 비교예의 단순추출복합물에 비해 실시예의 분획분자량 10만 한외여과복합추출물에서 약 3.31배의 현저한 효과를 갖는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 두충 추출물의 한외여과물 및 쇠무릅 추출물의 한외여과물을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 골관절염 예방, 개선 또는 치료용 조성물로서,
    상기 두충 추출물의 한외여과물 및 쇠무릅 추출물의 한외여과물은 분획분자량 10,000 초과 내지 100,000 이하 달톤(dalton)의 한외여과막에 통과시킨 분획물임을 특징으로 하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 두충 추출물의 한외여과물은 두충을 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 또는 이들의 혼합물로 추출하고 분획분자량 10,000 초과 내지 100,000 이하 달톤(dalton)의 한외여과막에 통과시킨 분획물임을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 쇠무릅 추출물의 한외여과물은 쇠무릅을 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 또는 이들의 혼합물로 추출하고 분획분자량 10,000 초과 내지 100,000 이하 달톤(dalton)의 한외여과막에 통과시킨 분획물임을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유효성분은 석류 농축물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 석류 농축물은 석류 과육에 전분분해효소를 처리한 뒤 가열 농축한 것임을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 상기 석류 농축물, 두충 추출물의 한외여과물 및 쇠무릅 추출물의 한외여과물의 중량비는 45~55 : 36~44 : 9~11 (석류 농축물: 두충 추출물의 한외여과물: 쇠무릅 추출물의 한외여과물)인 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 두충 추출물의 한외여과물은 4 ~ 9 mg/g의 피노레시놀디글루코시드를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 쇠무릅 추출물의 한외여과물은 0.6 ~ 1.2 mg/g의 엑디스테론을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 따른 조성물을 포함하는 건강기능식품.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 따른 조성물을 포함하는 의약품.
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KR20070000650A (ko) * 2005-06-28 2007-01-03 신준식 소염진통 및 관절염 치료, 골세포 증식의 효과가 있는 복합생약 조성물
KR20170068369A (ko) 2015-12-09 2017-06-19 주식회사 에이치엘사이언스 쇠무릅, 두충, 석류 추출물의 복합물(P-Joint 100)의 Cox2, PEG2 억제를 통한 항염효과, MMP-2, 9 억제를 통한 연골보호효과 및 type II collagen 합성 증가를 통한 연골재생효과에 의한 골관절염 개선 방법

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