KR102320684B1 - Use of nanocomposite comprising a combination of calcium and natural substance for treatment of osteoporosis - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a nanocomposite material comprising calcium, vitamin D, and Rhodiola rosea, and a pharmaceutical composition for preventing or treating osteoporosis comprising the same as an active ingredient. When Rhodiola rosea is further included, the present invention synergistically improves calcium absorption to promote osteoblast differentiation and inhibit osteoclast differentiation, thereby inhibiting the onset of osteoporosis, as well as exhibiting a more excellent therapeutic effect on an osteoporosis animal model.

Description

칼슘 및 천연물 조합 나노복합소재의 골다공증의 예방 또는 치료 용도{Use of nanocomposite comprising a combination of calcium and natural substance for treatment of osteoporosis}Calcium and natural product combination nanocomposite for preventing or treating osteoporosis {Use of nanocomposite comprising a combination of calcium and natural substance for treatment of osteoporosis}

본 발명은 칼슘, 비타민 D 및 로디올라 로제아(Rhodiola rosea)를 포함하는 나노복합소재 및 이를 유효성분으로 포함하는 골다공증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a nanocomposite material comprising calcium, vitamin D and Rhodiola rosea , and a pharmaceutical composition for preventing or treating osteoporosis comprising the same as an active ingredient.

골다공증(osteoporosis)은 골밀도에 영향을 주고 골 내의 칼슘 및 인산 수준을 감소시켜 골재흡수를 야기하는 전신성 질환(systemic disease)이다. 또한, 골다공증은 환자에서 아무런 증상 없이 수년 이상 진행하여 주로 엉덩이(hip), 척추(spine), 및 손목(wrist)에서 갑작스런 골절 및 골손상을 유발하기도 한다. 나아가, 이는 인간의 건강과 삶의 질을 저하하고 사회에 잠재적 위험을 유발할 수 있다. 이의 가장 대표적인 원인은 칼슘 결핍, 불균형화된 갑상선(thyroid) 호르몬, 및 유전이다. 그러나, 골다공증의 근본적인 생리학적 원인은 골재흡수 및 골형성의 비율 변화이다. 골다공증 과정 동안, 조골세포의 골형성능이 감소하는 대신 파골세포의 골재흡수 기능이 활성화되어 골밀도 손실을 유발한다. 따라서, 항골다공증(antiosteoporotic) 약물의 약리학적 효과(pharmacological effects)는 골밀도 및 경도를 증가시키기 위하여 파골세포 분화를 억제하고 조골세포 기능을 촉진할 필요가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION Osteoporosis is a systemic disease that affects bone density and causes bone resorption by reducing calcium and phosphate levels in the bone. In addition, osteoporosis progresses for more than several years without any symptoms in the patient, leading to sudden fractures and bone damage mainly in the hip, spine, and wrist. Furthermore, it can impair human health and quality of life and pose potential risks to society. The most representative causes of this are calcium deficiency, imbalanced thyroid hormone, and heredity. However, the underlying physiological cause of osteoporosis is a change in the rate of bone resorption and bone formation. During the osteoporosis process, the bone-forming ability of osteoblasts is reduced, but the osteoclast's bone resorption function is activated, leading to loss of bone density. Therefore, the pharmacological effects of antiosteoporotic drugs need to inhibit osteoclast differentiation and promote osteoblast function in order to increase bone density and hardness.

다른 약물이나 보충물(supplements)에 비해, 칼슘 및 비타민 D(Vit D)가 골다공증의 치료에 널리 사용되고 있다. 일반적으로, 칼슘은 골 매트릭스의 손실을 방지하고 혈중 칼슘 항상성(homeostasis)을 통해 골 구조의 리모델링을 가속화한다. 추가적으로, 비타민 D는 칼슘 및 인산의 장내 흡수를 증가시키는데 중요한 역할을 한다. 뿐만 아니라, 칼슘과 함께, 비타민 D는 골 강도를 유지하는 것을 돕는다.Compared to other drugs or supplements, calcium and vitamin D (Vit D) are widely used in the treatment of osteoporosis. In general, calcium prevents loss of bone matrix and accelerates remodeling of bone structures through blood calcium homeostasis. Additionally, vitamin D plays an important role in increasing intestinal absorption of calcium and phosphoric acid. In addition, along with calcium, vitamin D helps maintain bone strength.

한편, 나노스케일은 약물의 용해를 향상시키는데 도움이 된다. 나노스케일의 칼슘은 이온 방출 패턴을 개선하고, 위에 대한 손상을 예방하며, 신장 결석 형성을 예방하는데 도움이 된다.On the other hand, nanoscale helps to improve drug dissolution. Nanoscale calcium helps to improve ion release patterns, prevent damage to the stomach, and prevent kidney stone formation.

R. 로제아는, 기분 전환(improve mood), 우울증 완화(alleviate depression), 스트레스 극복(fight stress), 및 신체의 면역력 강화(strengthen the body's immunity)를 돕는, 혈관신생(angiogenesis) 및 적응성(adaptogenicity)을 유도하기 위한 치료적 효과를 갖는 것으로 알려져 있다. R. 로제아의 활성 화합물은 골원성 분화(osteogenic differentiation)를 촉진하는 것으로 연구된 살리드로사이드(salidroside)이다. 실라짓은 골 치유 및 예방을 포함한 몇가지 약리학적 효과에 대해 아유르베다 의술(ayurvedic medicine)에서 연구 및 사용되고 있다. 또한, 실라짓은 골 광물화를 지지하고, 완전한 칼슘 침적을 촉진하며, 나아가 실리콘, 마그네숨, 및 칼슘과 같은 미네랄의 풍부한 원천으로 인해 골형성(bone formation or osteogenesis)을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 이러한 치료상의 이온은 혈관 신생 및 골형성을 위한 잘 알려진 화학적 요소이다. R. rosea has angiogenesis and adaptogenicity, helping improve mood, alleviate depression, fight stress, and strengthen the body's immunity. ) is known to have a therapeutic effect for inducing The active compound of R. rosea is salidroside, which has been studied to promote osteogenic differentiation. Shilajit has been studied and used in Ayurvedic medicine for several pharmacological effects, including bone healing and prevention. Shilajit has also been shown to support bone mineralization, promote complete calcium deposition, and further enhance bone formation or osteogenesis due to its rich source of minerals such as silicon, magnesium, and calcium. These therapeutic ions are well-known chemical components for angiogenesis and bone formation.

본 발명자들은 천연 칼슘과 비타민 D의 조합에 천연 물질을 부가하여 보다 우수한 골다공증의 예방 또는 치료 효과를 나타내는 조합을 발굴하고자 예의 연구 노력한 결과, 비타민 D를 함유하는 칼슘에 허브의 일종인 로디올라 로제아를 추가로 포함하는 경우 칼슘의 흡수를 시너지적으로 향상시켜 조골세포로의 분화는 촉진하고 파골세포로의 분화는 억제함으로써 골다공증의 발병을 억제함은 물론, 골다공증 동물 모델에서 보다 탁월한 치료 효과를 나타냄을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.As a result of intensive research efforts to discover a combination that exhibits better prevention or treatment effects of osteoporosis by adding a natural substance to the combination of natural calcium and vitamin D, the present inventors have made intensive research efforts to discover a combination of vitamin D containing calcium and Rhodiola rosea, a kind of herb. When additionally included, it synergistically enhances calcium absorption to promote differentiation into osteoblasts and inhibits differentiation into osteoclasts, thereby inhibiting the onset of osteoporosis and exhibiting a more excellent therapeutic effect in osteoporosis animal models. was confirmed, and the present invention was completed.

상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 칼슘, 비타민 D 및 로디올라 로제아(Rhodiola rosea)를 포함하는 나노복합소재를 제공한다.As one aspect for achieving the above object, the present invention provides a nanocomposite material comprising calcium, vitamin D and Rhodiola rosea.

본 발명은 칼슘과 비타민 D에 허브의 일종인 R. 로제아를 추가로 포함하는 나노복합소재가 시너지적으로 현저히 향상된 칼슘 흡수, 조골세포 생성 촉진 및/또는 파골세포 생성 억제 효과를 나타내므로, 상기 R. 로제아 대신에 천연 광물질인 실라짓을 포함하는 소재는 물론 R. 로제아와 함께 실라짓을 추가로 포함하는 경우에 비해서도 보다 우수한 골다공증의 예방 또는 치료 효과를 발휘할 수 있음을 발견한 것에 기초한다.According to the present invention, the nanocomposite material further comprising R. rosea, a kind of herb, in addition to calcium and vitamin D exhibits synergistically significantly improved calcium absorption, osteoblast formation promotion and/or osteoclast formation inhibitory effect. Based on the discovery that a material containing silajit, a natural mineral, instead of R. rosea, can exert a better prevention or treatment effect for osteoporosis than when additionally containing silajit together with R. rosea do.

본 발명의 용어, "로디올라 로제아(Rhodiola rosea)"는 홍경천(紅景天)이라고도 불리는 다년생 식물로서, 상기 학명 이외에 arctic root, golden root 등 다양한 명칭으로 알려져 있다. 스트레스를 완화하고, 피로를 낮추며, 우울증 증상을 감소시키고, 뇌의 기능 및/또는 운동성을 향상시킴은 물론 항암 효과를 갖는 것으로 알려져 전통의학에서 약재로 사용되기도 한다. 현재 미국에서도 이러한 목적으로 로디올라 로제아 추출물을 함유하는 건강보조제가 시판되고 있다.The term of the present invention, " Rhodiola rosea (Rhodiola rosea)" is a perennial plant also called rhododendron (紅景天), and is known by various names such as arctic root and golden root in addition to the above scientific name. Relieves stress, lowers fatigue, reduces symptoms of depression, improves brain function and/or mobility, and is known to have anticancer effects, and is also used as a medicinal in traditional medicine. Currently, health supplements containing Rhodiola rosea extract are commercially available in the United States for this purpose.

본 발명의 나노복합소재는 상기 로디올라 로제아를 전체 조성물의 중량을 기준으로 0.05 내지 5wt%의 함량으로 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 구체적인 실시예에서는 1wt%의 적은 양만으로도 원하는 효과를 충분히 달성할 수 있었다. 이때, 로디올라 로제아는 분말형태로 준비하여 사용할 수 있다. 예컨대, 원물을 작게 잘라 스프레이 건조 방식으로 수분을 건조하여 획득한 분말형태의 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The nanocomposite material of the present invention may include the Rhodiola rosea in an amount of 0.05 to 5 wt% based on the weight of the total composition, but is not limited thereto. In a specific embodiment of the present invention, a desired effect could be sufficiently achieved even with a small amount of 1 wt%. In this case, Rhodiola rosea can be prepared and used in powder form. For example, a powder obtained by cutting the raw material into small pieces and drying the moisture by a spray drying method may be used, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 나노복합소재는 상기 칼슘으로서 천연 칼슘(natural calcium)을 활용할 수 있다. 천연 칼슘은 정제된 칼슘이나 통상 사용되는 칼슘카보네이트 또는 칼슘시트레이트 등의 다른 칼슘원과는 달리 MgO 및 SiO2와 같이 조골세포의 분화나 신생혈관 형성 등 칼슘과 동반하여 시너지적인 효과를 나타낼 수 있는 물질들을 추가로 포함하는 바, 이에 따른 부수적인 효과를 기대할 수 있다.The nanocomposite material of the present invention may utilize natural calcium as the calcium. Unlike other calcium sources such as purified calcium or commonly used calcium carbonate or calcium citrate, natural calcium can exhibit synergistic effects with calcium such as osteoblast differentiation or neovascularization, such as MgO and SiO 2 . By additionally including substances, ancillary effects can be expected.

나아가, 상기 칼슘은 평균 100 내지 700 nm 크기로 조절된 입자를 사용할 수 있다. 이상과 같이 나노스케일의 입자로 조절된 칼슘을 사용함으로써 표면적을 넓혀 흡수를 촉진하고, 추후 다양한 형태로 제형화할 수 있는 장점을 갖는다. 이때, 입자 크기의 조절은 볼 밀링 등 당업계에 공지된 방법으로 크기를 줄이고 원하는 크기 범위의 체로 걸러냄으로써 달성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이와 같이 작은 나노스케일의 입자를 사용함으로써 표면적을 넓혀 흡수를 향상시킬 수 있다. 반면, 이보다 큰 입자 크기의 예컨대, 수 내지 십수 μm 크기의 마이크로 스케일의 칼슘을 사용하는 경우, 위에 자극을 주어 내벽을 손상시키고 심한 경우 육안으로 확인될 정도로 위의 형태를 변형시킬 수 있으며, 상기 낮은 흡수율로 인한 과량의 투여로 신장에서 결석을 형성할 수 있다.Furthermore, the calcium may use particles adjusted to an average size of 100 to 700 nm. As described above, by using calcium adjusted to nanoscale particles, the surface area is widened to promote absorption, and it has the advantage of being able to formulate in various forms later. In this case, the control of the particle size may be achieved by reducing the size by a method known in the art, such as ball milling, and filtering it through a sieve in a desired size range, but is not limited thereto. By using such small nanoscale particles, absorption can be improved by increasing the surface area. On the other hand, when micro-scale calcium having a particle size larger than this is used, for example, several to tens of μm in size, it can stimulate the stomach to damage the inner wall and in severe cases can transform the shape of the stomach to the extent that it can be seen with the naked eye, Overdosage due to the rate of absorption may lead to the formation of stones in the kidneys.

본 발명의 나노복합소재에 함유된 칼슘 성분은 천연 칼슘을 소결 및/또는 탈지유로 강화한 것일 수 있다. 상기와 같이 탈지유로 강화한 칼슘을 사용함으로써 체내에서의 칼슘 흡수를 가속화할 수 있다. 나아가, 이상의 과정을 통해 칼슘 함량을 증가시킬 수 있으며, 상기 소결을 통해 탄산칼슘을 산화칼슘으로 전환할 수 있다. 이러한 성분의 변화는 XRD를 통해 확인할 수 있다(도 1B). 이때, 입자 크기 및/또는 형태의 변화는 수반되지 않는다(도 1A). The calcium component contained in the nanocomposite material of the present invention may be natural calcium fortified with sintered and/or skim milk. Calcium absorption in the body can be accelerated by using calcium fortified with skim milk as described above. Furthermore, the calcium content can be increased through the above process, and calcium carbonate can be converted into calcium oxide through the sintering. Changes in these components can be confirmed through XRD (FIG. 1B). At this time, no change in particle size and/or shape is involved (FIG. 1A).

또한, 본 발명의 나노복합소재는 천연 광물질의 일종인 실라짓을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the nanocomposite material of the present invention may further include silajit, which is a kind of natural mineral.

본 발명의 용어, "실라짓(shilajit)"은 무미조(mumijo) 또는 무미요(moomiyo)라고도 불리는 흑갈색(blackish-brown) 분말 또는 고산 암반으로부터의 삼출물(exudate)로서 미네랄, 휴믹산(humic acid), 풀빅산(fulvic acid) 등 약 85종의 성분을 함유한다. 히말라야 산맥의 고지대에서 발견되며, 고대 인도전통의학 시스템인 아유르베다(Ayurveda)에서 가장 중요한 성분의 하나로 간주되기도 한다. 이의 주성분인 풀빅산은 칼슘, 마그네슘, 철, 비타민, 아미노산 등의 필수미네랄과 많은 영양소 및 다량의 용존산소 성분으로 우수한 활성산소 제거력과 살균작용력을 갖는 것으로 알려져 있으며, FDA에 등록된 물질로 인체나 동물에 부작용이 없다. 특히, 강한 항산화 효과를 기반으로 다양한 질환을 예방할 수 있는 것으로 여겨지며, 독성물질과 중금속을 중화 및 해독하여 체외로 배출시키고 강력한 천연전해질로 인체의 전기 화학적 균형을 회복시키는 등 인체에 이로운 작용을 하는 것으로 알려져 BT 분야에서 주목받고 있는 물질이다.As used herein, the term "shilajit" refers to blackish-brown powder or exudate from alpine rock, also called mumijo or momiyo, a mineral, humic acid. , fulvic acid, and about 85 kinds of ingredients. It is found in the highlands of the Himalayas and is considered one of the most important ingredients in Ayurveda, the ancient system of traditional Indian medicine. Its main ingredient, fulvic acid, is known to have excellent active oxygen removal and sterilization action as essential minerals such as calcium, magnesium, iron, vitamins, and amino acids, as well as many nutrients and a large amount of dissolved oxygen. no side effects on In particular, it is believed to be able to prevent various diseases based on its strong antioxidant effect, and has beneficial effects on the human body, such as neutralizing and detoxifying toxic substances and heavy metals, excreting them out of the body, and restoring the body's electrochemical balance with powerful natural electrolytes. It is a known material that is attracting attention in the BT field.

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 칼슘, 비타민 D 및 로디올라 로제아를 포함하는 나노복합소재를 유효성분으로 포함하는 골다공증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of osteoporosis comprising a nanocomposite material comprising calcium, vitamin D and Rhodiola rosea as an active ingredient.

본 발명의 용어, "골다공증(osteoporosis)"은 골강도가 감소가 골절의 위험성을 증가시키는 질환으로, 이에 의해 골절이 유발되기 쉬운 부위는 척추뼈, 팔뚝뼈, 엉덩이뼈 등이다. 골다공증은 실제 골절이 일어나기 전에는 보통 아무런 증상이 나타내지 않으나, 사소한 스트레스로 인해 또는 자발적으로 부러질 수 있을 정도로 약화시킨다. 골절 이후에는 만성적인 통증이 수반되거나 일상적인 활동 수행 능력이 저하될 수 있다. 골다공증은 골 부피가 정상 수치보다 낮거나 골소실이 많이 일어나서 생길 수 있고, 폐경 이후에 에스트로겐 수치가 나아질 때 골소실이 증가할 수 있다. 또한 골다공증은 알코올 중독, 거식증, 갑상선 기능 항진증, 신장 질환, 및 난소의 외과적 절제와 같은 질환이나 치료에 의해 발생할 수 있다. 항암제, 화학 요법, 양성자 펌프 억제제, 선택적 세로토닌 재흡수 억제제, 포도당 내성 억제제 등의 일부 약물은 골소실을 증가시키며, 운동 부족이나 흡연 또한 골다공증을 유발할 수 있는 위험 요인이다. 젊은 성인의 골밀도보다 표준 편차의 2.5배 낮을 때 골다공증으로 정의된다.As used herein, the term “osteoporosis” refers to a disease in which a decrease in bone strength increases the risk of fracture, and the sites prone to fracture by this are the vertebrae, forearm, hip, and the like. Osteoporosis usually shows no symptoms until the actual fracture occurs, but it is weakened by minor stress or spontaneously to the extent that it can break. After a fracture, chronic pain may accompany or the ability to perform daily activities may decrease. Osteoporosis can be caused by a lower-than-normal bone volume or by excessive bone loss, and when estrogen levels improve after menopause, bone loss can increase. Osteoporosis can also be caused by diseases or treatments such as alcoholism, anorexia, hyperthyroidism, kidney disease, and surgical resection of the ovaries. Some drugs, such as anticancer drugs, chemotherapy, proton pump inhibitors, selective serotonin reuptake inhibitors, and glucose tolerance inhibitors, increase bone loss, and lack of exercise and smoking are also risk factors for osteoporosis. Osteoporosis is defined as 2.5 times the standard deviation of bone density in young adults.

골다공증을 치료하기 위해서는 기본적으로 생활양식을 개선하는 방안을 고려할 수 있으나, 이에 의한 치료가 충분하지 않은 경우에는 여성호르몬제, SERM(selective estrogen receptor modulator), 비스포스포네이트, 부갑상선 호르몬 등의 약물을 사용할 수 있다. 약물을 이용한 치료에 앞서 생활양식의 개선이 중요하다. 우선 골다공증 환자는 칼슘, 비타민 D 및 단백질 등의 영양소를 균형있게 섭취해야 한다. 칼슘의 경우, 하루 1,000 내지 1,500 mg을 섭취해야 하며, 비타민 D는 하루 400 IU를 섭취해야 한다. 비타민 D의 경우 섭취도 중요하나 태양빛에 적절한 노출로 체내 합성을 늘리는 것이 좋다. 나아가, 골다공증 환자의 골절을 예방하기 위해 넘어짐을 유발할 수 있는 여러 위험 요소를 미리 제거하고, 흡연과 과도한 음주를 삼가는 것이 바람직하며, 지속적인 운동은 골밀도 감소 방지에 도움이 된다.In order to treat osteoporosis, basic lifestyle changes can be considered, but if the treatment is not sufficient, drugs such as female hormones, SERM (selective estrogen receptor modulator), bisphosphonates, and parathyroid hormone can be used. . Lifestyle improvement is important prior to drug treatment. First of all, osteoporosis patients need a balanced intake of nutrients such as calcium, vitamin D, and protein. For calcium, 1,000 to 1,500 mg per day should be consumed, and for vitamin D, 400 IU per day. In the case of vitamin D, intake is important, but it is good to increase synthesis in the body through proper exposure to sunlight. Furthermore, in order to prevent fractures in osteoporotic patients, it is desirable to remove various risk factors that can cause falls in advance, refrain from smoking and excessive drinking, and continuous exercise helps to prevent loss of bone density.

전술한 바와 같이, 본 발명의 칼슘, 비타민 D 및 소정의 로디올라 로제아를 포함하는 나노복합소재는 세포 독성이 없고 인체에도 해가 없는 성분들을 유효성분으로 포함하며, 시너지적으로 칼슘 흡수를 향상시키고 조골세포의 형성을 촉진하며 파골세포를 억제할 수 있으므로 골다공증의 예방 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 나노복합소재는 칼슘 흡수를 향상시켜 골형성을 촉진하는 효과를 나타내는 데 그 특징이 있으므로, 이를 적용할 수 있는 질환으로서의 골다공증은 문언적 해석에 따른 좁은 의미의 골다공증 뿐만 아니라 치과 및/또는 정형외과에서 발생할 수 있는 골결손 질환을 폭넓게 포함할 수 있다.As described above, the nanocomposite material containing calcium, vitamin D and a predetermined Rhodiola rosea of the present invention contains ingredients that are not cytotoxic and harmless to the human body as active ingredients, and synergistically improves calcium absorption It can be useful for preventing or treating osteoporosis because it can promote the formation of osteoblasts and inhibit osteoclasts. As described above, since the nanocomposite material of the present invention exhibits the effect of promoting bone formation by improving calcium absorption, osteoporosis as a disease to which it can be applied is not only osteoporosis in a narrow sense according to literal interpretation. In addition, it may include a wide range of bone defect diseases that may occur in dentistry and/or orthopedics.

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 약학적 조성물을 이를 필요로 하는 개체에 투여하는 단계를 포함하는 골다공증의 예방 또는 치료방법을 제공한다.As another aspect, the present invention provides a method for preventing or treating osteoporosis, comprising administering the pharmaceutical composition to an individual in need thereof.

본 발명의 용어 "예방"이란 본 발명의 약학적 조성물의 투여로 골다공증의 발생, 확산 및 재발을 억제시키거나 지연시키는 모든 행위를 의미하고, "치료"란 본 발명의 약학적 조성물의 투여로 상기 질환의 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.The term "prevention" of the present invention refers to any action that inhibits or delays the occurrence, spread, and recurrence of osteoporosis by administration of the pharmaceutical composition of the present invention, and "treatment" refers to the It refers to any action that improves or beneficially changes the symptoms of a disease.

본 발명의 구체적인 일 구현예에서, 상기 치료는 골다공증의 징후의 감소 또는 완화, 상기 질병의 정도의 축소, 질병의 지연 또는 완행(slowing), 질병 상태의 일시적 완화(palliation) 또는 안정화, 및 그 외 이로운 결과를 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In a specific embodiment of the present invention, the treatment comprises reducing or alleviating the signs of osteoporosis, reducing the severity of the disease, delaying or slowing the disease, palliation or stabilization of the disease state, and others. It may mean, but is not limited to, beneficial results.

본 발명의 용어 "개체"란, 골다공증이 발명하였거나 발병할 수 있는, 골다공증이 의심되는 개체로서, 인간을 포함한 원숭이, 소, 말, 양, 돼지, 닭, 칠면조, 메추라기, 고양이, 개, 마우스, 쥐, 토끼 또는 기니아 피그를 포함한 모든 동물을 의미하고, 본 발명의 약학적 조성물을 이들 개체에게 투여함으로써 상기 질환을 효과적으로 예방 또는 치료할 수 있다. 또한, 본 발명의 약학적 조성물은 기존의 치료제와 병행하여 투여함으로써 시너지적인 효과를 나타낼 수 있다.As used herein, the term "individual" refers to an individual suspected of having osteoporosis invented or may develop osteoporosis, including humans, monkeys, cattle, horses, sheep, pigs, chickens, turkeys, quails, cats, dogs, mice, It refers to all animals, including rats, rabbits, or guinea pigs, and by administering the pharmaceutical composition of the present invention to these individuals, the disease can be effectively prevented or treated. In addition, the pharmaceutical composition of the present invention may exhibit a synergistic effect by administering in parallel with the existing therapeutic agent.

본 발명의 용어 "투여"란, 임의의 적절한 방법으로 환자에게 소정의 물질을 제공하는 것을 의미하며, 본 발명의 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 피내 투여, 경구 투여, 국소 투여, 비내 투여, 폐내투여, 직장내 투여될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 본 발명의 약학적 조성물은 활성 물질이 표적 세포로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수도 있다. 바람직한 투여방식 및 제제는 정맥 주사제, 피하 주사제, 피내 주사제, 근육 주사제, 점적 주사제 등이다. 주사제는 생리식염액, 링겔액 등의 수성 용제, 식물유, 고급 지방산 에스테르(예, 올레인산에칠 등), 알코올 류(예, 에탄올, 벤질알코올, 프로필렌글리콜, 글리세린 등) 등의 비수성 용제 등을 이용하여 제조할 수 있고, 변질 방지를 위한 안정화제(예, 아스코르빈산, 아황산수소나트륨, 피로아황산나트륨, BHA, 토코페롤, EDTA 등), 유화제, pH 조절을 위한 완충제, 미생물 발육을 저지하기 위한 보존제(예, 질산페닐수은, 치메로살, 염화벤잘코늄, 페놀, 크레솔, 벤질알코올 등) 등의 약학적 담체를 포함할 수 있다.The term "administration" of the present invention means providing a predetermined substance to a patient by any suitable method, and the administration route of the composition of the present invention may be administered through any general route as long as it can reach the target tissue. have. Intraperitoneal administration, intravenous administration, intramuscular administration, subcutaneous administration, intradermal administration, oral administration, topical administration, intranasal administration, intrapulmonary administration, may be administered intrarectally, but is not limited thereto. In addition, the pharmaceutical composition of the present invention may be administered by any device capable of transporting an active substance to a target cell. Preferred administration modes and formulations are intravenous injections, subcutaneous injections, intradermal injections, intramuscular injections, drip injections, and the like. For injection, aqueous solvents such as physiological saline solution and Ringer's solution, vegetable oil, higher fatty acid esters (eg, ethyl oleate), and non-aqueous solvents such as alcohols (eg, ethanol, benzyl alcohol, propylene glycol, glycerin, etc.) Stabilizers for preventing deterioration (e.g., ascorbic acid, sodium hydrogen sulfite, sodium pyrosulfite, BHA, tocopherol, EDTA, etc.), emulsifiers, buffers for pH control, to inhibit the growth of microorganisms Pharmaceutical carriers such as preservatives (eg, phenylmercuric nitrate, thimerosal, benzalkonium chloride, phenol, cresol, benzyl alcohol, etc.) may be included.

예컨대, 본 발명의 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체, 희석제 또는 부형제를 추가로 포함할 수 있으며, 각각의 사용 목적에 맞게 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁제, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구 제형, 멸균 주사 용액의 주사제 등 다양한 형태로 제형화하여 사용할 수 있으며, 경구 투여하거나 정맥내, 복강내, 피하, 직장, 국소 투여 등을 포함한 다양한 경로를 통해 투여될 수 있다. 이러한 조성물에 포함될 수 있는 적합한 담체, 부형제 또는 희석제의 예로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸셀룰로즈, 미정질셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 충전제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제, 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다.For example, the composition of the present invention may further include a pharmaceutically acceptable carrier, diluent or excipient, and may be powder, granule, tablet, capsule, suspension, emulsion, It can be formulated and used in various forms such as oral formulations such as syrups and aerosols, injections of sterile injection solutions, etc. . Examples of suitable carriers, excipients or diluents that may be included in such compositions include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, gum acacia, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, and cellulose, methylcellulose, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, and mineral oil. In addition, the composition of the present invention may further include a filler, an anti-agglomeration agent, a lubricant, a wetting agent, a fragrance, an emulsifier, a preservative, and the like.

경구 투여를 위한 고형 제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형 제제는 상기 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면 전분, 탄산칼슘, 수크로스, 락토즈, 젤라틴 등을 혼합하여 제형화한다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크와 같은 윤활제가 사용될 수 있다.Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, and the like, and such solid preparations include at least one excipient in the composition, for example, starch, calcium carbonate, sucrose, lactose, gelatin, etc. are mixed and formulated. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate and talc may be used.

경구용 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 예시될 수 있으며, 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 액체 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다.Oral liquid formulations may include suspensions, solutions, emulsions, syrups, etc., and various excipients such as wetting agents, sweeteners, fragrances, preservatives, etc. in addition to water and liquid paraffin, which are commonly used simple diluents, may be included. can

비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액제, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔, 마크로골, 트윈61. 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다. 한편, 주사제에는 용해제, 등장화제, 현탁화제, 유화제, 안정화제, 방부제 등과 같은 종래의 첨가제가 포함될 수 있다.Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, lyophilized formulations, and suppositories. Non-aqueous solvents and suspending agents include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate. The suppositories are Witepsol, Macrogol, and Tween61. Cacao butter, laurin fat, glycerogelatin, etc. may be used. On the other hand, the injection may contain conventional additives such as solubilizers, isotonic agents, suspending agents, emulsifiers, stabilizers, preservatives, and the like.

상기 제형은 통상적인 혼합, 과립화 또는 코팅 방법에 의해 제조될 수 있으며 활성 성분을 약 0.1 내지 75 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 50 중량%의 범위에서 함유할 수 있다. 약 50 내지 70 kg의 포유동물에 대한 단위 제형은 약 10 내지 200 mg의 활성성분을 함유한다.The formulation may be prepared by a conventional mixing, granulating or coating method and may contain the active ingredient in the range of about 0.1 to 75% by weight, preferably about 1 to 50% by weight. A unit dosage form for a mammal weighing about 50 to 70 kg contains about 10 to 200 mg of active ingredient.

이때, 본 발명의 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명의 용어 "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분하며 부작용을 일으키지 않을 정도의 양을 의미하며, 유효용량 수준은 환자의 건강상태, 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 방법, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료 기간, 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고, 종래의 치료제와 순차적으로 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.In this case, the composition of the present invention is administered in a pharmaceutically effective amount. As used herein, the term "pharmaceutically effective amount" refers to an amount sufficient to treat a disease at a reasonable benefit/risk ratio applicable to medical treatment and not to cause side effects, and the effective dose level depends on the patient's health condition, disease type, severity, drug activity, sensitivity to drug, administration method, administration time, administration route and excretion rate, duration of treatment, factors including drugs used in combination or concomitantly, and other factors well known in the medical field. can The composition of the present invention may be administered as an individual therapeutic agent or in combination with other therapeutic agents, may be administered sequentially or simultaneously with conventional therapeutic agents, and may be administered singly or multiple times. In consideration of all of the above factors, it is important to administer an amount that can obtain the maximum effect with a minimum amount without side effects, which can be easily determined by those skilled in the art.

예컨대, 투여 경로, 질병의 중증도, 성별, 체중, 연령 등에 따라서 증감될 수 있으므로 상기 투여량이 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.For example, the dosage may be increased or decreased depending on the route of administration, the severity of the disease, sex, weight, age, etc., and thus the dosage is not intended to limit the scope of the present invention in any way.

본 발명의 화합물의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물의 형태, 투여 경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 그러나, 바람직한 효과를 위해서, 본 발명의 화합물을 1일 0.0001 내지 100 mg/kg(체중), 바람직하게는 0.001 내지 100 mg/kg(체중)으로 투여하는 것이 좋다. 투여는 1일 1회 또는 분할하여 경구 또는 비경구적 경로를 통해 투여될 수 있다.The preferred dosage of the compound of the present invention varies depending on the condition and weight of the patient, the severity of the disease, the form of the drug, the route and duration of administration, but may be appropriately selected by those skilled in the art. However, for a desirable effect, it is preferable to administer the compound of the present invention at 0.0001 to 100 mg/kg (body weight) per day, preferably 0.001 to 100 mg/kg (body weight). Administration may be administered once a day or in divided doses via oral or parenteral routes.

본 발명의 골다공증의 예방 또는 치료용 조성물은, 포유동물에 투여된 후 활성 성분의 신속, 지속 또는 지연된 방출을 제공할 수 있도록 당업계에 잘 알려진 방법을 사용하여 약학적 제형으로 제조될 수 있다. 제형의 제조에 있어서, 활성 성분을 담체와 함께 혼합 또는 희석하거나, 용기 형태의 담체 내에 봉입시킬 수 있다.The composition for preventing or treating osteoporosis of the present invention may be prepared into a pharmaceutical formulation using a method well known in the art to provide rapid, sustained or delayed release of an active ingredient after administration to a mammal. In the preparation of formulations, the active ingredient may be mixed or diluted with a carrier or enclosed in a carrier in the form of a container.

이에 따라, 본 발명의 약학적 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체, 희석제 또는 부형제를 추가로 포함할 수 있으며, 각각의 사용 목적에 맞게 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁제, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구 제형, 멸균 주사 용액의 주사제 등 다양한 형태로 제형화하여 사용할 수 있으며, 경구 투여하거나 정맥내, 복강내, 피하, 직장, 국소 투여 등을 포함한 다양한 경로를 통해 투여될 수 있다. 이러한 조성물에 포함될 수 있는 적합한 담체, 부형제 또는 희석제의 예로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸셀룰로즈, 미정질셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 충전제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제, 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다.Accordingly, the pharmaceutical composition of the present invention may further include a pharmaceutically acceptable carrier, diluent or excipient, and powder, granule, tablet, capsule, suspension according to a conventional method for each purpose of use. Oral formulations such as emulsions, syrups, aerosols, etc., can be formulated and used in various forms such as injections of sterile injection solutions. can be Examples of suitable carriers, excipients or diluents that may be included in such compositions include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, gum acacia, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, and cellulose, methylcellulose, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, and mineral oil. In addition, the composition of the present invention may further include a filler, an anti-agglomeration agent, a lubricant, a wetting agent, a fragrance, an emulsifier, a preservative, and the like.

경구 투여를 위한 고형 제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형 제제는 상기 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면 전분, 탄산칼슘, 수크로스, 락토즈, 젤라틴 등을 혼합하여 제형화한다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크와 같은 윤활제가 사용될 수 있다.Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, and the like, and such solid preparations include at least one excipient in the composition, for example, starch, calcium carbonate, sucrose, lactose, gelatin, etc. are mixed and formulated. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate and talc may be used.

경구용 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 예시될 수 있으며, 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 액체 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다.Oral liquid formulations may include suspensions, solutions, emulsions, syrups, etc., and various excipients such as wetting agents, sweeteners, fragrances, preservatives, etc. in addition to water and liquid paraffin, which are commonly used simple diluents, may be included. can

비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액제, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔, 마크로골, 트윈61. 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다. 한편, 주사제에는 용해제, 등장화제, 현탁화제, 유화제, 안정화제, 방부제 등과 같은 종래의 첨가제가 포함될 수 있다.Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, lyophilized formulations, and suppositories. Non-aqueous solvents and suspending agents include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate. The suppositories are Witepsol, Macrogol, and Tween61. Cacao butter, laurin fat, glycerogelatin, etc. may be used. On the other hand, the injection may contain conventional additives such as solubilizers, isotonic agents, suspending agents, emulsifiers, stabilizers, preservatives, and the like.

상기 제형은 통상적인 혼합, 과립화 또는 코팅 방법에 의해 제조될 수 있으며 활성 성분을 약 0.1 내지 75 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 50 중량%의 범위에서 함유할 수 있다. 약 50 내지 70 kg의 포유동물에 대한 단위 제형은 약 10 내지 200 mg의 활성성분을 함유한다.The formulation may be prepared by a conventional mixing, granulating or coating method and may contain the active ingredient in the range of about 0.1 to 75% by weight, preferably about 1 to 50% by weight. A unit dosage form for a mammal weighing about 50 to 70 kg contains about 10 to 200 mg of active ingredient.

이때, 본 발명의 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명의 용어 "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분하며 부작용을 일으키지 않을 정도의 양을 의미하며, 유효용량 수준은 환자의 건강상태, 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 방법, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료 기간, 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다.In this case, the composition of the present invention is administered in a pharmaceutically effective amount. As used herein, the term "pharmaceutically effective amount" refers to an amount sufficient to treat a disease at a reasonable benefit/risk ratio applicable to medical treatment and not to cause side effects, and the effective dose level depends on the patient's health condition, disease type, severity, drug activity, sensitivity to drug, administration method, administration time, administration route and excretion rate, duration of treatment, factors including drugs used in combination or concomitantly, and other factors well known in the medical field. can

본 발명의 화합물의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물의 형태, 투여 경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 그러나, 바람직한 효과를 위해서, 본 발명의 화합물을 1일 0.0001 내지 100 mg/kg(체중), 바람직하게는 0.001 내지 100 mg/kg(체중)으로 투여하는 것이 좋다. 투여는 1일 1회 또는 분할하여 경구 또는 비경구적 경로를 통해 투여될 수 있다.The preferred dosage of the compound of the present invention varies depending on the condition and weight of the patient, the severity of the disease, the form of the drug, the route and duration of administration, but may be appropriately selected by those skilled in the art. However, for a desirable effect, it is preferable to administer the compound of the present invention at 0.0001 to 100 mg/kg (body weight) per day, preferably 0.001 to 100 mg/kg (body weight). Administration may be administered once a day or in divided doses via oral or parenteral routes.

예컨대, 투여 경로, 질병의 중증도, 성별, 체중, 연령 등에 따라서 증감될 수 있으므로 상기 투여량이 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.For example, the dosage may be increased or decreased depending on the route of administration, the severity of the disease, sex, weight, age, etc., and thus the dosage is not intended to limit the scope of the present invention in any way.

또한 본 발명의 약학적 조성물은 골다공증의 예방 및 치료를 위하여 단독으로, 또는 수술, 호르몬 치료, 약물 치료 및 생물학적 반응 조절제를 사용하는 방법들과 병용하여 사용할 수 있다. 본 발명의 목적상, 본 발명에 따른 약학적 조성물은 골다공증의 치료에 통상적으로 사용되는 하나 이상의 추가적인 약물과 병용 투여될 수 있다.In addition, the pharmaceutical composition of the present invention can be used alone or in combination with methods using surgery, hormone therapy, drug therapy, and biological response modifiers for the prevention and treatment of osteoporosis. For the purposes of the present invention, the pharmaceutical composition according to the present invention may be administered in combination with one or more additional drugs commonly used for the treatment of osteoporosis.

본 발명에 따른 약학적 조성물을 골다공증의 치료를 위해 투여하는 경우, 골다공증의 치료 또는 예방에 효과가 있는 성분 및/또는 약제 1종 이상과 병용 및/또는 조합하여 투여할 수 있다. 이때 전술한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다When the pharmaceutical composition according to the present invention is administered for the treatment of osteoporosis, it may be administered in combination and/or in combination with one or more ingredients and/or drugs effective for the treatment or prevention of osteoporosis. At this time, it is important to administer an amount that can obtain the maximum effect with a minimum amount without side effects in consideration of all of the above factors, which can be easily determined by those skilled in the art.

구체적으로 상기 병용 및/또는 조합 투여는 본 발명의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염과 상기 하나 이상의 추가적인 약물을 각각 동시, 순차적, 또는 역순으로 투여할 수 있으며, 적절한 유효량의 조합으로 동시에 투여하거나, 각각 별도의 용기에 보관한 후 동시, 순차적 또는 역순으로 병용 투여할 수 있다.Specifically, the combination and/or combination administration may include simultaneous, sequential, or reversed administration of the compound of the present invention or a pharmaceutically acceptable salt thereof and the one or more additional drugs, and may be administered simultaneously in an appropriate effective amount in combination, or , can be administered concurrently, sequentially, or in reverse order after storing each in a separate container.

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 칼슘, 비타민 D 및 로디올라 로제아를 포함하는 나노복합소재를 유효성분으로 포함하는 골다공증의 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공한다.As another aspect, the present invention provides a food composition for preventing or improving osteoporosis, comprising a nanocomposite material comprising calcium, vitamin D and Rhodiola rosea as an active ingredient.

상기 "골다공증", 및 "예방"은 상기에서 설명한 바와 같다.The “osteoporosis” and “prevention” are the same as described above.

본 발명의 "개선"은 상기 화학식 1의 화합물 또는 이의 식품학적으로 허용가능한 염을 포함하는 조성물을 이용하여 대상 질환의 의심 및 발명 개체의 증상이 호전되거나 이롭게 되는 모든 행위를 말한다."Improvement" of the present invention refers to any action in which the symptoms of the subject disease and the subject of the invention are improved or beneficial by using the composition comprising the compound of Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof.

본 발명에 따른 식품 조성물은 환제, 분말, 과립, 침제, 정제, 캡슐 또는 액제 등의 형태를 포함하며, 본 발명의 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는, 예를 들어, 각종 식품류, 예를 들어, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강보조 식품류 등이 있다.The food composition according to the present invention includes the form of pills, powders, granules, needles, tablets, capsules or liquids, and the food to which the composition of the present invention can be added, for example, various foods, for example , beverages, gum, tea, vitamin complexes, and health supplements.

본 발명의 식품 조성물에서 포함할 수 있는 필수 성분으로 상기 화학식 1의 화합물 또는 이의 식품학적으로 허용가능한 염의 함유 외에는 다른 성분에는 제한이 없으며 통상의 식품과 같이 여러 생약추출물, 식품 보조 첨가제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다.As an essential ingredient that can be included in the food composition of the present invention, there is no limitation on other ingredients other than the inclusion of the compound of Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof, and various herbal extracts, food supplement additives or natural carbohydrates, such as conventional food may be contained as an additional component.

또한, 상기 식품 보조 첨가제는 당업계에 통상적인 식품 보조 첨가제, 예를 들어 향미제, 풍미제, 착색제, 충진제, 안정화제 등을 포함한다.In addition, the food supplement additives include food supplement additives conventional in the art, for example, flavoring agents, flavoring agents, coloring agents, fillers, stabilizers, and the like.

상기 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 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 당알코올이다. 상술한 것 이외에 향미제로서 천연 향미제(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다.Examples of the natural carbohydrate include monosaccharides such as glucose, fructose and the like; disaccharides such as maltose, sucrose and the like; and polysaccharides such as conventional sugars such as dextrin and cyclodextrin, and sugar alcohols such as xylitol, sorbitol, and erythritol. Natural flavoring agents (eg, rebaudioside A, glycyrrhizin, etc.) and synthetic flavoring agents (saccharin, aspartame, etc.) can be advantageously used as flavoring agents other than those described above.

상기 외에 본 발명의 식품 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 충진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 천연 과일쥬스 및 과일 쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.In addition to the above, the food composition of the present invention includes various nutrients, vitamins, minerals (electrolytes), flavoring agents such as synthetic and natural flavoring agents, coloring agents and fillers (cheese, chocolate, etc.), pectic acid and its salts, alginic acid and its salts, organic acids, protective colloidal thickeners, pH adjusters, stabilizers, preservatives, glycerin, alcohols, carbonation agents used in carbonated beverages, and the like. In addition, it may contain the flesh for the production of natural fruit juice and fruit juice beverages and vegetable beverages. These components may be used independently or in combination.

본 발명에서 상기 식품 조성물은 건강기능식품 및 건강보조식품 등을 포함한다.In the present invention, the food composition includes health functional food and health supplement food.

상기 건강 기능(성) 식품(functional food)이란, 특정보건용 식품(food for special health use, FoSHU)과 동일한 용어로, 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 제조 및/또는 가공한 식품으로서, 영양 공급 외에도 생체조절기능이 효율적으로 나타나도록 가공된 의학, 의료효과가 높은 식품을 의미한다. 여기서 "기능(성)"이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 이상과 같이 인체에 유용한 성분을 포함하는 식품으로서 식약처가 그 기능과 안정성을 인정한 식품을 건강기능식품이라 하며, 이외 식약처의 허가를 받지는 않았으나, 인체에 유리한 효과를 갖는 식품으로 여겨지는 것을 건강(보조)식품이라 구분한다. 본 발명의 식품은 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조 가능하며, 상기 제조시에는 당 업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한 상기 식품의 제형 또한 식품으로 인정되는 제형이면 제한 없이 제조될 수 있다. 본 발명의 식품 조성물은 다양한 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어나다.The functional food (functional food) is the same term as food for special health use (FoSHU), and food manufactured and/or processed using raw materials or ingredients having useful functionality in the human body. As such, it refers to foods with high medical and medical effects that are processed to efficiently exhibit bioregulatory functions in addition to nutritional supply. Here, "function (sex)" means to obtain a useful effect for health purposes such as regulating nutrients or physiological action with respect to the structure and function of the human body. As described above, foods that contain ingredients useful to the human body and whose functions and safety have been recognized by the Ministry of Food and Drug Safety are called health functional foods. It is classified as (supplementary) food. The food of the present invention can be prepared by a method commonly used in the art, and at the time of manufacture, it can be prepared by adding raw materials and components commonly added in the art. In addition, the formulation of the food may be prepared without limitation as long as it is a formulation recognized as a food. The food composition of the present invention can be prepared in various forms, and unlike general drugs, it has the advantage of not having side effects that may occur during long-term administration of the drug using food as a raw material, and has excellent portability.

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 칼슘, 비타민 D 및 로디올라 로제아를 포함하는 나노복합소재를 유효성분으로 포함하는 골다공증의 예방 또는 개선용 사료 조성물을 제공한다.As yet another aspect, the present invention provides a feed composition for preventing or improving osteoporosis comprising a nanocomposite material comprising calcium, vitamin D and Rhodiola rosea as an active ingredient.

상기 "골다공증", "예방", 및 "개선"은 상기에서 설명한 바와 같다.The "osteoporosis", "prevention", and "improvement" are as described above.

본 발명의 용어, "사료"는 동물이 먹고, 섭취하며, 소화시키기 위한 또는 이에 적당한 임의의 천연 또는 인공 규정식, 한끼식 등 또는 상기 한끼식의 성분을 의미한다.As used herein, the term "feed" means any natural or artificial diet, meal, etc., or a component of said meal, intended for or suitable for eating, ingestion, and digestion by an animal.

상기 사료의 종류는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 사료를 사용할 수 있다. 상기 사료의 비제한적인 예로는, 곡물류, 근과류, 식품 가공 부산물류, 조류, 섬유질류, 제약 부산물류, 유지류, 전분류, 박류 또는 곡물 부산물류 등과 같은 식물성 사료; 단백질류, 무기물류, 유지류, 광물성류, 유지류, 단세포 단백질류, 동물성 플랑크톤류 또는 음식물 등과 같은 동물성 사료를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.The type of feed is not particularly limited, and feed commonly used in the art may be used. Non-limiting examples of the feed include plant feeds such as grains, root fruits, food processing by-products, algae, fibers, pharmaceutical by-products, oils and fats, starches, gourds or grain by-products; and animal feeds such as proteins, inorganic materials, oils and fats, minerals, oils and fats, single cell proteins, zooplankton or food. These may be used alone or in mixture of two or more.

본 발명의 사료는 분말 사료, 고형 사료, 모이스트 펠릿 사료, 드라이 펠릿 사료, EP(Extruder Pellet) 사료, 날먹이 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The feed of the present invention may be powder feed, solid feed, moist pellet feed, dry pellet feed, EP (Extruder Pellet) feed, raw feed, etc., but is not limited thereto.

본 발명의 사료용 조성물은 품질 저하를 방지하기 위하여 첨가하는 결착제, 유화제, 보존제 등이 있을 수 있으며, 상기 사료용 조성물은 사료 첨가제를 포함할 수 있다. 효용 증대를 위하여 사료에 첨가하는 아미노산제, 비타민제, 효소제, 향미제, 비단백질태질소화합물, 규산염제, 완충제, 추출제, 올리고당 등이 있을 수 있다. 그 외에도 사료 혼합제 등을 추가로 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The composition for feed of the present invention may include a binder, an emulsifier, a preservative, etc. added to prevent quality deterioration, and the composition for feed may include a feed additive. There may be amino acids, vitamins, enzymes, flavoring agents, non-protein nitrogenous compounds, silicates, buffers, extractants, oligosaccharides, etc. added to feed to increase the efficacy. In addition, it may further include a feed mixture and the like, but is not limited thereto.

본 발명의 칼슘, 비타민 D 및 소정의 로디올라 로제아를 포함하는 나노복합소재는 시너지적으로 칼슘 흡수를 향상시키고 조골세포의 형성을 촉진하며 파골세포를 억제할 수 있으며, 특히 인체에 무해한 물질들을 유효성분으로 포함하므로 골다공증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물은 물론, 식품 조성물 또는 사료 조성물로 유용하게 사용될 수 있다. The nanocomposite material comprising calcium, vitamin D and a predetermined Rhodiola rosea of the present invention can synergistically improve calcium absorption, promote the formation of osteoblasts, and inhibit osteoclasts, and in particular, substances that are harmless to the human body. Since it is included as an active ingredient, it can be usefully used as a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of osteoporosis, as well as a food composition or a feed composition.

도 1은 천연 Ca의 특성분석 및 이온 방출 가능성(ion release potential)을 나타낸 도이다. (A)는 천연 Ca의 소결 전/후의 SEM 이미지, 입자 크기, 및 원소 분석 결과를, (B)는 소결 후 탄산 칼슘으로부터 산화 칼슘으로의 피크 이동을 나타내는 X-선 회절 분석 결과를, (C)는 Ca 나노복합소재 및 R. 로제아(Ca+R), 실라짓(Ca+S) 및 이들의 조합(Ca+R+S)을 포함하는 실험군으로부터 칼슘 이온 방출 경향을 나타낸다.
도 2는 Ca 나노복합소재에 대한 세포 독성 측정 방법 및 그 결과를 나타낸 도이다. (A)는 3일까지의 세포 생존율을 나타낸 것으로, 세포 단독 군과 Ca+R 군 사이의 유의한 차이가 존재하였다. (B)는 라이브 앤드 데드 염색 결과를 나타낸 것으로, 심각한 세포 독성을 나타내지 않았다(*p < 0.05 & **p < 0.01 세포 단독 대조군과 비교, n = 3).
도 3은 Ca 나노복합소재의 골형성 분화 가능성을 나타낸 도이다. (A)는 골형성 분화에 관련된 유전자 발현(OCN, ALP, 및 BSP)을 qRT-PCR로 정량분석한 결과를 나타낸다. (B)는 면역염색에 의한 BMP2 단백질 발현 검출 결과를 나타낸다. (C)는 ALP 염색 결과를 나타낸 것으로 Ca+R 군에서 골형성 분화가 o/c 군에서에 비해 향상되었음을 나타낸다. (D)는 세포 광물화를 ARS 염색에 의해 정량적으로 분석한 결과를 나타낸 것으로, 광물화 정도는 세포 단독 군에 비해 Ca+R 군에서 현저히 증가하였다(*p < 0.05 및 **p < 0.01 세포 단독 대조군과 비교, n = 3).
도 4는 Ca 나노복합소재에 의한 파골세포 억제를 나타낸 도이다. (A)는 TRAP 어세이를 통해 Ca+R 군 및 Ca+S 군에서 파골세포의 형태 변화를 나타낸다. (B)는 TRAP-양성 세포의 정량화 및 평균 크기(**p<0.01 and *** p<0.001 vs o/c group)를 나타낸다.
도 5는 경구 투여를 통한 Ca 나노복합소재 전달 후 골다공증 랫트 모델 분석 결과를 나타낸 도이다. (A)는 H&E 염색에 의한 대퇴골의 저배율 및 고배율 이미지를 나타내며, 그 결과는 OVX 군에서 뼈의 다공성 구조 및 다른 군에서의 증가된 골밀도를 나타낸다. (B)는 골-관련 단백질 마커를 염색한 결과로, OVX 군에 비해 Ca+R 군에서 현저히 증가된 발현이 나타났고(OCN 및 Col1), 나노복합소재 군(Ca+R 및 Ca+S)에서 파골세포 발현은 감소되었다. C)는 상기 염색 세기에 기초한 단백질 발현을 정량화하여 나타낸 결과이다(n=4, p < 0.05 및 **p < 0.01 OVX 대조군과 비교).
도 6은 Ca 나노복합소재 처리 후 대퇴골의 μ CT 분석 결과를 나타낸 도이다. (A)는 대퇴골의 대표적인 2D 이미지를 나타낸다. (B)는 대퇴골(빨간색)의 상부 및 내부 밀도의 대표적인 3D 일러스트레이션으로서, Ca-처리된 군의 골밀도가 OVX 군의 그것에 비해 증가되었음을 나타낸다.
도 7은 45일 동안 경구 투여 후 내부 장기에 대한 독성을 확인하기 위한 H&E 염색 결과를 나타낸 도이다. 내부 장기의 생체적합성은 대조군에서와 비슷하였으며 각 군의 장기에서 심각한 손상은 나타나지 않았다. 스케일바: 200 μm.
도 8은 위 및 신장의 생체적합성을 확인하기 위한 H&E 및 TUNEL-AP 염색 결과를 나타낸 도이다. 비교된 모든 군은 비슷한 경향을 나타내었다.
도 9는 랫트 모델에서 측정한 체중 변화 및 혈중 칼슘 농도를 나타낸 도이다. (A)는 시간 경과에 따른 체중 변화를 나타낸 것으로, OVX 군의 랫트는 체중이 증가하였으나, 표지된 화합물의 경구 투여 후 체중은 감소하였으며, 이때 체중은 건강군 랫트의 그것에 근접하였다. (B)는 혈중 칼슘 농도를 나타낸 것으로, 표지된 화합물의 경구 전달 후 혈중 칼슘 농도는 증가하였다.
도 10은 랫트 모델에 투여시 복합소재의 입자 크기에 따른 영향을 나타낸 도이다. (A)는 본 발명의 일 실시예에 따른 Ca 나노복합소재(좌측) 및 비교예로서 마이크로 입자로 된 복합소재(우측)의 형태 및 크기를 나타내는 이미지를, (B)는 각각 이들 복합소재를 투여한 랫트로부터 적출한 위의 형태를 나타낸다.
1 is a diagram showing the characterization and ion release potential of natural Ca. (A) is an SEM image, particle size, and elemental analysis results of natural Ca before/after sintering, (B) is an X-ray diffraction analysis result showing the peak shift from calcium carbonate to calcium oxide after sintering, (C) ) shows the tendency of calcium ion release from the experimental group including Ca nanocomposite and R. rosea (Ca+R), silaget (Ca+S), and combinations thereof (Ca+R+S).
2 is a diagram showing a method for measuring cytotoxicity and the results for Ca nanocomposite. (A) shows the cell viability up to 3 days, and there was a significant difference between the cell-only group and the Ca+R group. (B) shows the live-and-dead staining results, which did not show severe cytotoxicity (*p < 0.05 & **p < 0.01 compared with the control group, n = 3).
3 is a diagram showing the osteogenic differentiation potential of Ca nanocomposite material. (A) shows the results of qRT-PCR quantitative analysis of gene expression (OCN, ALP, and BSP) related to osteogenic differentiation. (B) shows the detection result of BMP2 protein expression by immunostaining. (C) shows the results of ALP staining, indicating that osteogenic differentiation was improved in the Ca+R group compared to the o/c group. (D) shows the results of quantitative analysis of cell mineralization by ARS staining, and the degree of mineralization was significantly increased in the Ca+R group compared to the cell-only group (*p < 0.05 and **p < 0.01 cells). compared to control alone, n = 3).
Figure 4 is a diagram showing the inhibition of osteoclasts by the Ca nanocomposite material. (A) shows the morphological changes of osteoclasts in the Ca+R group and the Ca+S group through the TRAP assay. (B) shows quantification and average size of TRAP-positive cells (**p<0.01 and ***p<0.001 vs o/c group).
5 is a diagram showing the analysis results of the osteoporosis rat model after Ca nanocomposite delivery through oral administration. (A) shows the low and high magnification images of the femur by H&E staining, and the results show the porous structure of the bone in the OVX group and the increased bone density in the other groups. (B) is a result of staining the bone-related protein marker, the Ca + R group compared to the OVX group showed significantly increased expression (OCN and Col1), and the nanocomposite group (Ca + R and Ca + S) In the osteoclast expression was decreased. C) shows the results of quantifying protein expression based on the staining intensity (n=4, p < 0.05 and **p < 0.01 compared to OVX control).
6 is a view showing the μ CT analysis results of the femur after Ca nanocomposite treatment. (A) shows a representative 2D image of the femur. (B) is a representative 3D illustration of the upper and inner density of the femur (red), indicating that the BMD of the Ca-treated group was increased compared to that of the OVX group.
7 is a diagram showing H&E staining results for confirming toxicity to internal organs after oral administration for 45 days. The biocompatibility of the internal organs was similar to that of the control group, and no serious damage was observed in the organs of each group. Scale bar: 200 μm.
8 is a diagram showing the results of H&E and TUNEL-AP staining for confirming the biocompatibility of the stomach and kidney. All compared groups showed similar trends.
9 is a diagram showing changes in body weight and blood calcium concentration measured in a rat model. (A) shows the change in body weight over time. Although the weight of rats in the OVX group increased, the body weight decreased after oral administration of the labeled compound, and the body weight was close to that of the healthy group rats. (B) shows the blood calcium concentration, and the blood calcium concentration increased after oral delivery of the labeled compound.
10 is a diagram showing the effect of the particle size of the composite material when administered to a rat model. (A) is an image showing the shape and size of a Ca nanocomposite material (left) according to an embodiment of the present invention and a micro-particle composite material (right) as a comparative example, (B) is each of these composite materials The form of the stomach extracted from the administered rat is shown.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1: Ca 강화(fortification) 및 천연물의 첨가Example 1: Ca fortification and addition of natural products

천연 칼슘을 몽골의 약물 연구원(drug research institute in Mongolia)으로부터 제공받았다. 칼슘 함량(calcium content)을 높이기 위해 미가공(raw) Ca을 900℃에서 소결(sinter)하고 압밀(compaction)을 위해 지르코니아 볼과 혼합하였다. 소결된 Ca을 체질하여(sieved) 24시간 동안 건조 오븐에서 인큐베이션하였다. 나아가, Ca을 0.25% 탈지유(skim milk)로 강화하고, 상기 강화된 Ca에 Vit D를 첨가하여 최종 생성물을 제조하였다. 추가적으로, R. rosea(1 wt %) 및 Shilajit(1 wt %)을 각각 상기 Ca에 첨가하였다. 일일(daily) Ca 흡수율(uptake)은 1200 mg이고, 일일 Vit D 흡수율은 400 IU였다. 이를 참조하여 개별 정제 당 상기 일일 권장량에 상응하는 함량으로 칼슘 및 Vit D를 포함하도록 정제를 제조하였다. 실험군을 4개 군으로 나누어 다음과 같이 표지하였다: Ca(Ca with Vit D), Ca+R+S(all cocktails with Ca and Vit D), Ca+R(R. rosea with Ca and Vit D) 및 Ca+S(Shilajit with Ca and Vit D).Natural calcium was provided by a drug research institute in Mongolia. In order to increase the calcium content, raw Ca was sintered at 900° C. and mixed with zirconia balls for compaction. The sintered Ca was sieved and incubated in a drying oven for 24 hours. Further, Ca was fortified with 0.25% skim milk, and Vit D was added to the fortified Ca to prepare a final product. Additionally, R. rosea (1 wt %) and Shilajit (1 wt %) were each added to the Ca. The daily Ca uptake was 1200 mg and the daily Vit D uptake was 400 IU. With reference to this, tablets were prepared to contain calcium and Vit D in amounts corresponding to the daily recommended amount per individual tablet. The experimental groups were divided into 4 groups and labeled as follows: Ca (Ca with Vit D), Ca + R + S (all cocktails with Ca and Vit D), Ca + R ( R. rosea with Ca and Vit D) and Ca+S (Shillajit with Ca and Vit D).

실시예 2: Ca의 특성분석Example 2: Characterization of Ca

Ca의 크기 및 형태를 주사전자현미경(scanning electron microscopy; SEM, JEOL JSM 6510)으로 관찰하였다. 입자 크기 분포를 SEM 이미지에 기초하여 측정하고, 나노복합소재의 원소 분석(elemental analysis)을 에너지분산분광법(energy dispersive spectroscopy; EDS) 측정으로 수행하였다. 또한, X-선 회절(X-ray diffraction; XRD)을 수행하여 Ca의 결정학적 위상(crystallographic phase)을 관찰하였다(Philips MRD CuKa, 40 kV, 20 mA). 칼슘 이온 방출을 검출하기 위하여, 각 정제를 10 ml 배양 배지에 담근 후 상층액을 회수하였다. 유도 결합 플라즈마-원자 방출 분광법(inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry; ICP-AES) 분석에 앞서 상기 상층액에 질산(nitric acid)을 첨가하였다. 각 무기 화합물의 성분을 동정하기 위하여 X-선 형광 분광법(X-ray fluorescence spectroscopy; XRF) 측정을 수행하였다.The size and shape of Ca was observed with a scanning electron microscope (SEM, JEOL JSM 6510). The particle size distribution was measured based on the SEM image, and elemental analysis of the nanocomposite was performed by energy dispersive spectroscopy (EDS) measurement. In addition, X-ray diffraction (XRD) was performed to observe the crystallographic phase of Ca (Philips MRD CuKa, 40 kV, 20 mA). To detect calcium ion release, each tablet was immersed in 10 ml culture medium and the supernatant was recovered. Nitric acid was added to the supernatant prior to inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES) analysis. In order to identify the components of each inorganic compound, X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) measurement was performed.

실시예 3: 골형성 분화 잠재력Example 3: Osteogenic Differentiation Potential

골형성 분화를 연구하기 위하여 랫트 골수-유래 MSCs를 사용하였다. 상기 세포는 단국대학교의 동물실험 윤리위원회(Animal Ethics Committee of Dankook University)에 의해 승인된 지침에 따라 성체 랫트의 대퇴골(femora) 및 경골(tibiae)로부터 분리하였다. 상기 분리된 세포는 원심분리하고 수차례 여과하여 적혈구 세포를 제거하였다. 나아가, 상기 상층액을 회수하여 10% 소태아혈청(fetal bovine serum; FBS), 100 U/mL 페니실린(penicillin) 및 100 mg/mL 스트렙토마이신(streptomycin)을 포함하는 알파-최소 필수 배지(alpha-minimal essential medium; αMEM)에 부유시켰다. 세포를 37℃에서 5% CO2의 가습된 분위기에서 유지시켰다. MSCs는 3 내지 4계대에 사용하였다. 골형성 세포 분화 배지를 준비하기 위하여, αMEM 배지에 50 ng/ml 소디움 아스코르베이트(sodium ascorbate), 10 mM b-글리세롤 포스페이트(b-glycerol phosphate), 및 100 nM 덱사메타손(dexamethasone)을 첨가하여 사용하였다. 상기 세포를 연구하기 위하여, 각 군의 시료를 정제로 준비하여 10 ml 세포 배지에 24시간 동안 담궜다. 회수한 상층액을 4℃에 보관하고 새로운 배지로 희석하였다.To study osteogenic differentiation, rat bone marrow-derived MSCs were used. The cells were isolated from adult rat femora and tibiae according to guidelines approved by the Animal Ethics Committee of Dankook University. The isolated cells were centrifuged and filtered several times to remove red blood cells. Furthermore, the supernatant is recovered and an alpha-minimum essential medium (alpha-) containing 10% fetal bovine serum (FBS), 100 U/mL penicillin and 100 mg/mL streptomycin (streptomycin). It was suspended in minimal essential medium (αMEM). Cells were maintained at 37° C. in a humidified atmosphere of 5% CO 2 . MSCs were used for 3 to 4 passages. To prepare the osteogenic cell differentiation medium, 50 ng/ml sodium ascorbate, 10 mM b-glycerol phosphate, and 100 nM dexamethasone were added to αMEM medium. did. To study the cells, samples of each group were prepared as tablets and immersed in 10 ml cell medium for 24 hours. The recovered supernatant was stored at 4°C and diluted with fresh medium.

제형된 정제를 먼저 멸균한 후 10 ml의 세포 배지 또는 골형성 분화 배지에 37℃에서 24시간 동안 담궜다. 상층액을 회수하여 여과한 후 세포 연구에 사용하였다. 세포 생존율을 테스트하기 위하여, 3×104 MSCs를 24-웰 플레이트에 24시간 동안 분주하고, 상기 배지를 추출 배지(extract media)로 교환하여 3일까지 배양하였다. 세포 계수 키트 어세이(cell counting kit assay, CCK-8; DOJINDO, Japan)를 사용하여 세포 생존율 어세이를 수행하였다. CCK 용액을 상기 세포에 첨가하여 2시간 동안 인큐베이션한 후, 마이크로플레이트 리더(iMark; BIO-RAD, USA)를 사용하여 450 nm 파장에서 흡광도를 측정하였다. 나아가 세포 독성에 대한 칼슘 나노복합소재의 효과를 라이브 앤드 데드 염색 키트(live and dead staining kit)로 확인하였다.The formulated tablet was first sterilized and then immersed in 10 ml of cell medium or osteogenic differentiation medium at 37° C. for 24 hours. The supernatant was collected, filtered, and used for cell research. In order to test the cell viability, 3×10 4 MSCs were aliquoted in a 24-well plate for 24 hours, and the medium was exchanged with an extract medium and cultured for up to 3 days. A cell viability assay was performed using a cell counting kit assay (CCK-8; DOJINDO, Japan). After CCK solution was added to the cells and incubated for 2 hours, absorbance was measured at a wavelength of 450 nm using a microplate reader (iMark; BIO-RAD, USA). Furthermore, the effect of the calcium nanocomposite on cytotoxicity was confirmed with a live and dead staining kit.

골-관련 유전자(bone-associated genes) 오스테오칼신(octeocalcein; OCN), 알칼리 인산분해효소(Alkaline phosphatase; ALP) 및 골 시알로단백질(bone sialoprotein; BSP)을 RT-PCR로 분석하고, 골형성 분화를 결정하였다. 이에, MSCs(7.5×105 세포)를 12-웰 플레이트에 분주하고, 정제가 담긴 골형성 배지로부터 회수한 상층액을 첨가하였다. 14일 동안 배양한 후, 세포를 회수하여 총(total) RNA를 제조업자의 지시에 따라 RNeasy 미니 키트(Gene all, South Korea, 304-150)로 정제하였다. 다음으로, 분리된 RNA를 열순환기(thermal cycler)를 이용하여 AccuPower RT-PCR 프리믹스(Bioneer, South Korea)로 cDNA로 역전사시켰다. Sensimix Plus SYBR 마스터 믹스(Gene all, South Korea)를 사용하여 PCR 증폭을 수행하였다. 비교(comparative) 전산화 단층촬영(computed tomography; CT) 기법을 수행하여 유전자 발현을 분석하고 각 유전자의 발현을 GAPDH 하우스키핑 유전자에 대해 정상화하였다. 골형성 분화 유전자 증폭에 사용된 프라이머를 표 1에 나타내었다.Bone-associated genes (octeocalcein; OCN), alkaline phosphatase (ALP) and bone sialoprotein (BSP) were analyzed by RT-PCR, and osteogenic differentiation was analyzed by RT-PCR. decided. Accordingly, MSCs (7.5×10 5 cells) were dispensed in a 12-well plate, and the supernatant recovered from the osteogenic medium containing the tablets was added. After culturing for 14 days, cells were harvested and total RNA was purified by RNeasy mini kit (Gene all, South Korea, 304-150) according to the manufacturer's instructions. Next, the isolated RNA was reverse transcribed into cDNA using AccuPower RT-PCR premix (Bioneer, South Korea) using a thermal cycler. PCR amplification was performed using Sensimix Plus SYBR master mix (Gene all, South Korea). A comparative computed tomography (CT) technique was performed to analyze gene expression, and the expression of each gene was normalized to the GAPDH housekeeping gene. The primers used for osteogenic differentiation gene amplification are shown in Table 1.

GeneGene Forward(5'-3')Forward(5'-3') Reverse(5'-3')Reverse(5'-3') Hoousekeeping genehousekeeping gene Rat GAPDHRat GAPDH CAAGGATACTGAGAGCAAGAGCAAGGATACTGAGAGCAAGAG ATGGAATTGTGAGGGAGATGATGGAATTGTGAGGGAGATG Osteogenic markersOsteogenic markers ALPALP CTCTGCCGTTGTTTCTCTATCTCTGCCGTTGTTTCTCTAT AGGTGCTTTGGGAATCTGAGGTGCTTTGGGAATCTG BSPBSP GTACATCTGAACGGCTAAGGGTACATCTGAACGGCTAAGG GTTTGGTAAATCTGGCAACTCGTTTGGTAAAATCTGGCAACTC OCNOCN GCTTCAGCTTTGGCTACTGCTTCAGCTTTGGCTACT CGTTCCTCATCTGGACTTTATCGTTCCTCATCTGGACTTTAT

골형성 분화를 면역염색(immunostaining), ALP 활성(14일에서), 및 알리자린 레드 염색(Alizarin red staining)(21일에서)으로 평가하였다. 세포(3.0×104 cells/well)를 24-웰 플레이트에 분주하고, 추출된 배지는 매 2일마다 교체하여 14일 및 21일까지 계속 배양하였다.Osteogenic differentiation was assessed by immunostaining, ALP activity (at day 14), and Alizarin red staining (at day 21). Cells (3.0×10 4 cells/well) were aliquoted in a 24-well plate, and the extracted medium was replaced every 2 days, and culture continued until days 14 and 21.

골형성단백질-2(Bone morphogenic protein-2; BMP2) 단백질 발현을 다음의 프로토콜에 따라 검출하였다: 세포를 세척하고 4% 파라포름알데하이드 용액으로 고정하고, 세포막 투과화(permeabilization)를 위해 고정된 세포에 0.05% Triton X-100를 10분 동안 적용하였다. 나아가, 상기 세포를 2회 세척하고, BMP2에 대한 1차 항체(1:200, polyclonal, Santa Cruz Biotechnology, USA)를 첨가하여 밤새도록 인큐베이션하였다. 다음날, 상기 세포에 Alexa Fluor 555-표지된 2차 항체(1:200, Life Technologies)를 처리하고 세포골격(cytoskeleton)을 표지하기 위한 팔로이딘(phalloidin)과 세포 핵을 표지하기 위한 DAPI(P36935, Invitrogen)로 공염색하였다.Bone morphogenic protein-2 (BMP2) protein expression was detected according to the following protocol: cells washed, fixed with 4% paraformaldehyde solution, and fixed for cell membrane permeabilization 0.05% Triton X-100 was applied for 10 minutes. Furthermore, the cells were washed twice, and a primary antibody against BMP2 (1:200, polyclonal, Santa Cruz Biotechnology, USA) was added and incubated overnight. The next day, the cells were treated with Alexa Fluor 555-labeled secondary antibody (1:200, Life Technologies), and phalloidin for labeling the cytoskeleton and DAPI for labeling the cell nucleus (P36935, Invitrogen) was co-stained.

ALP 염색을 위하여, 세포를 14일 동안 추출된 배지로 처리하고, PBS로 세척한 후, ALP 완충액(0.6 ml)과 1시간 동안 인큐베이션하였다. 이어서, ALP활성을 검출하기 위하여 염색된 세포를 광학현미경(light microscope, IX71, Olympus, Tokyo, Japan)으로 가시화하였다. 21일 동안 추출된 골형성 배지로 처리 후 세포 광물화(cell mineralization)를 관찰하기 위하여 알리자린 레드 S(Alizarin red S; ARS) 염색을 수행하였다. 세포를 포획하고 어세이 키트로부터 10분 동안 40 mM (pH 4.2) ARS 용액과 인큐베이션 후 정량화하였다. 세포 중 염색된 칼슘을 분리하기 위하여, 400 ml의 10% 세틸피리디늄 클로라이드(cetylpyridinium chloride; CPC)를 시료에 첨가하고, 405 nm에서 OD 값을 측정하였다.For ALP staining, cells were treated with the extracted medium for 14 days, washed with PBS, and incubated with ALP buffer (0.6 ml) for 1 hour. Then, the stained cells were visualized with a light microscope (IX71, Olympus, Tokyo, Japan) to detect ALP activity. Alizarin red S (ARS) staining was performed to observe cell mineralization after treatment with the osteogenic medium extracted for 21 days. Cells were captured and quantified after incubation with 40 mM (pH 4.2) ARS solution for 10 min from the assay kit. In order to separate the stained calcium from the cells, 400 ml of 10% cetylpyridinium chloride (CPC) was added to the sample, and the OD value was measured at 405 nm.

실시예 4: RAW 267.4 세포를 이용한 파골세포 억제 연구Example 4: Study of osteoclast inhibition using RAW 267.4 cells

파골세포 분화에 대한 모델 세포로서 연구를 위하여 RAW 264.7 세포를 선택하였다. 파골세포는 골재흡수 과정(bone resorption process) 또는 골 구조의 붕괴(breakdown of the bone structure)에 관여한다. 먼저, RAW264.7 세포를 10% FBS 및 1% PS를 포함하는 DMEM에 배양하였다. 나아가, RAW 264.7 세포의 배지에 50 ng/ml RANKL(receptor activator of nuclear factor-κligand)을 매일 첨가하여 파골세포 분화를 유도하였다. 각 군의 정제를 10 ml 세포 배지에 24시간 동안 미리 담그고, 50 ng/ml RANKL을 포함하는 1 ml 상층액을 상기 세포에 5일 동안 첨가하였다. 5일 간의 배양 후, 상기 세포를 PBS로 세척하고 파라포름알데하이드로 5분 동안 고정한 후 TRAP (Tartrate-resistant acid phosphatase) 염색 어세이(Cosmo Bio)를 수행하였다. 나아가, 파골세포 억제를 관찰하기 위하여 세포를 광학현미경(IX71, Olympus, Japan)으로 캡쳐하였다. 현미경 이미지에 기초하여 파골세포 수를 정량하고, 세포의 평균 크기를 ImageJ 소프트웨어로 측정하였다.RAW 264.7 cells were selected for study as model cells for osteoclast differentiation. Osteoclasts are involved in the bone resorption process or breakdown of the bone structure. First, RAW264.7 cells were cultured in DMEM containing 10% FBS and 1% PS. Furthermore, osteoclast differentiation was induced by daily addition of 50 ng/ml receptor activator of nuclear factor-κligand (RANKL) to the medium of RAW 264.7 cells. The tablets of each group were pre-soaked in 10 ml cell medium for 24 hours, and 1 ml supernatant containing 50 ng/ml RANKL was added to the cells for 5 days. After culturing for 5 days, the cells were washed with PBS, fixed with paraformaldehyde for 5 minutes, and then TRAP (Tartrate-resistant acid phosphatase ) staining assay (Cosmo Bio) was performed. Furthermore, cells were captured with an optical microscope (IX71, Olympus, Japan) to observe osteoclast inhibition. The number of osteoclasts was quantified based on the microscopic image, and the average size of the cells was measured with ImageJ software.

실시예 5: 골다공증 모델의 Example 5: Osteoporosis model In vivoin vivo 실험 Experiment

골다공성 약물의 가능성을 연구하기 위하여 16주령의 난소적출된(ovariectomized) 암컷 Sprague-Dawley 랫트를 사용하였다. 매일, 랫트에15 mg/rat 용량으로 경구 투여하여 약물을 전달하였다. 실험동물을 조절된 환경 하에 상태습도(30-70%) 및 온도(20-24℃)의 12시간 명암주기(light/dark cycle)에서 유지하였다. 동물실험 및 실험동물 케어의 실험적 프로토콜은 단국대학교 동물실험윤리위원회(Animal Care and Use Committee, Dankook University, Cheonan, Korea)에 의해 확립된 지침에 따라 심의 및 승인되었다.To study the possibility of osteoporotic drugs, 16-week-old ovariectomized female Sprague-Dawley rats were used. Daily, the drug was delivered by oral administration at a dose of 15 mg/rat to rats. Experimental animals were maintained in a 12-hour light/dark cycle of condition humidity (30-70%) and temperature (20-24° C.) under a controlled environment. The experimental protocol for animal experiments and laboratory animal care was reviewed and approved according to guidelines established by the Animal Care and Use Committee (Dankook University, Cheonan, Korea).

실시예 6: 마이크로-CT 및 조직학적 분석Example 6: Micro-CT and Histological Analysis

혈액 시료를 경정맥으로부터 수집하고 30일 및 45일에 혈청의 생화학적 분석(Ca 이온)을 확인하였다. 근육내 주사(intramuscular injection, 케타민(ketamine, 80 mg/kg) 및 자일라진(xylazine, 10 mg/kg) 혼합물)로 랫트를 마취하고, 마이크로-CT(μCT scanner 1176; Skyscan, Belgium)로 골밀도를 평가하였다. 12.56 mm/1 mm 알루미늄의 카메라 픽셀 크기, 0.5°의 회전 스텝, 및 180°의 회전 각도로 대퇴골 및 경골을 스캔하였다. 스캔한 X-선 튜브는 279 ms의 노출시간, 65 kV의 전압 및 385 mA의 전류를 갖는다. 대퇴골의 중심을 관심 영역(region of interest; ROI)으로 선택하고 대퇴 골두(femur head) 내에 새롭게 형성된 대퇴골을 선택하였다. ROI 영역에서 신생 골부피 백분율을 측정하고, 3D μCT 이미지를 컴퓨터 분석 프로그램, CTAn (Skyscan)으로 재구축하였다. ROI 내의 신생골의 골부피 백분율(%), 골면적(mm), 및 골표면밀도(1/mm)를 상기 3D 구축된 이미지를 기반으로 정량하였다.Blood samples were collected from the jugular vein and confirmed for biochemical analysis of serum (Ca ions) on days 30 and 45. The rats were anesthetized by intramuscular injection (a mixture of ketamine, 80 mg/kg) and xylazine (10 mg/kg), and bone density was measured by micro-CT (μCT scanner 1176; Skyscan, Belgium). evaluated. The femur and tibia were scanned with a camera pixel size of 12.56 mm/1 mm aluminum, a rotation step of 0.5°, and a rotation angle of 180°. The scanned X-ray tube had an exposure time of 279 ms, a voltage of 65 kV and a current of 385 mA. The center of the femur was selected as a region of interest (ROI), and a newly formed femur in the femur head was selected. The percentage of new bone volume in the ROI area was measured, and the 3D μCT image was reconstructed with a computer analysis program, CTAn (Skyscan). Bone volume percentage (%), bone area (mm), and bone surface density (1/mm) of new bone in the ROI were quantified based on the 3D constructed image.

45일에 랫트를 치사시키고, 중성 포르말린에 24시간 동안 담궈(submersion) 고정시킨 후, 상기 조직을 2주 동안 석회질제거 용액(decalcification solution, RapidCal solution, USA)에 옮겼다. 자일렌과 에탄올 시리즈로 처리한 후 조직학적 염색을 계속하고 시료를 파라핀에 포매시켰다. 조직학적 분석을 위하여, 분리된 조직 시료를 탈파라핀화하고(deparaffinized) 일련의 자일렌 및 에탄올 용액에 담궜다. 나아가, 수화된(hydrated) 조직 슬라이드를 헤마톡실렌 및 에오신으로 염색하여 광학 현미경 하에 가시화하였다.On day 45, the rats were sacrificed, and after being fixed by submersion in neutral formalin for 24 hours, the tissues were transferred to a decalcification solution (RapidCal solution, USA) for 2 weeks. After treatment with xylene and ethanol series, histological staining was continued and the samples were embedded in paraffin. For histological analysis, isolated tissue samples were deparaffinized and immersed in a series of xylene and ethanol solutions. Furthermore, hydrated tissue slides were stained with hematoxyylene and eosin and visualized under a light microscope.

면역조직화학 염색을 위해, 절단된 조직(sectioned tissues)을 다음과 같이 준비하고, 상기 조직을 OCN(1:200, Santa Cruz), Col 1(1:200, Santa Cruz), 및 RANKL(1:200, Santa Cruz)에 대한 각각의 항체와 밤새도록 인큐베이션한 후; Alexa Fluor 555-표지된 2차 항체(1:200, Life Technologies)와 인큐베이션하고, 세포골격을 위한 팔로이딘과 세포 핵을 위한 DAPI(P36935, Invitrogen)로 공염색하였다. 상기 조직을 가시화하기 위하여, 각 시료를 형광 현미경(IX71, Olympus, Japan)으로 이미지화하고, 그 세기를 ImageJ 소프트웨어로 정량하였다.For immunohistochemical staining, sectioned tissues were prepared as follows, and the tissues were treated with OCN (1:200, Santa Cruz), Col 1 (1:200, Santa Cruz), and RANKL (1: 200, Santa Cruz) after overnight incubation with each antibody; Incubated with Alexa Fluor 555-labeled secondary antibody (1:200, Life Technologies) and co-stained with phalloidin for cytoskeleton and DAPI (P36935, Invitrogen) for cell nucleus. To visualize the tissue, each sample was imaged with a fluorescence microscope (IX71, Olympus, Japan), and the intensity was quantified with ImageJ software.

실시예 7: 통계학적 분석Example 7: Statistical Analysis

실험적 어세이는 3회 수행하고, 데이터를 평균(mean)±표준편차(one standard deviation)로 표현하였다. 본페로니 사후 교정(Bonferroni post hoc correction)을 수반하는 일원분산분석(one-way analysis of variance; ANOVA)에 의해 통계적 분석을 수행하였다. p <0.05 및 p<0.001은 달리 언급되지 않는 한 유의미한 차이를 나타내었다.Experimental assays were performed three times, and the data were expressed as mean ± one standard deviation. Statistical analysis was performed by one-way analysis of variance (ANOVA) with Bonferroni post hoc correction. p<0.05 and p<0.001 showed significant differences unless otherwise noted.

실험예 1: Ca 나노복합소재의 특성분석Experimental Example 1: Characterization of Ca nanocomposite material

먼저, Ca을 소결하고 볼-밀링법으로 크기를 줄였다. Ca의 형태를 SEM으로 관찰하고, SEM 이미지에 기초하여 입자를 정량하였다(도 1A). SEM 이미지에 따르면, 소결 후 입자 크기에서 유의적인 차이는 없었으나, EDS 측정에 기초하여 확인한 바, 10%만큼 칼슘 함량이 현저히 증가하였다. 구체적으로, 평균 입자 크기는 소결 전과 후 모두에서 약 ~ 400 nm였다. 다음으로, XRD 결과는 탄산칼슘의 산화칼슘으로의 전환을 나타내었으며, 결정 구조의 변화를 도 1B에 나타내었다. CaCO3의 평균 피크는 소결 후 이동하였으며, 이는 하소(calcination) 발생시 CaO의 전환을 나타내는 것이다.First, Ca was sintered and the size was reduced by a ball-milling method. The morphology of Ca was observed by SEM, and particles were quantified based on the SEM image ( FIG. 1A ). According to the SEM image, there was no significant difference in particle size after sintering, but as confirmed based on EDS measurement, the calcium content was significantly increased by 10%. Specifically, the average particle size was about ~400 nm both before and after sintering. Next, the XRD result showed the conversion of calcium carbonate to calcium oxide, and the change in the crystal structure is shown in FIG. 1B . The average peak of CaCO 3 shifted after sintering, indicating the conversion of CaO during calcination.

소결된 Ca 및 Vit D를 골다공성 약물 제제의 기초 물질(base materials)로 선택하였으며, R. rosea(golden root) 및 Shilajit을 독립적으로 첨가하였다. R. rosea는 활성 화합물 사리드로시드(salidroside)를 기초로 골형성을 유도하는 것으로 알려져 있으며, Shilajit은 골형성을 촉진하는 미네랄로 구성된다. 실험을 위해, 모든 성분을 혼합하고 성형하여 정제 형태를 얻었다. Ca2+ 이온 방출을 시험하기 위하여 각 정제를 10 ml 배양 배지에 담궜다. 초기 방출은 약 ~ 250 ppm이었고, 이후 시간에 따라 다소 증가하였다(도 1C). 그러나, Ca 군은, Ca 함량의 보다 높은 농도까지 방출되는, Ca2+ 이온의 증가된 방출을 나타내었다.Sintered Ca and Vit D were selected as base materials for osteoporotic drug formulation, and R. rosea (golden root) and Shilajit were independently added. R. rosea is known to induce bone formation based on the active compound salidroside, and Shilajit is composed of minerals that promote bone formation. For the experiment, all ingredients were mixed and molded to obtain a tablet form. To test Ca 2+ ion release, each tablet was immersed in 10 ml culture medium. The initial release was about ∼250 ppm and then increased somewhat with time ( FIG. 1C ). However, the Ca group showed an increased release of Ca 2+ ions, released up to higher concentrations of Ca content.

1 wt %의 R. Rosea 및 Shilajit을 강화된(fortified) Ca 나노복합소재에 첨가하고, XRF로 조성적 차이(compositional difference)를 연구하였다(표 2).1 wt % of R. Rosea and Shilajit were added to fortified Ca nanocomposites, and compositional differences were studied by XRF ( Table 2 ).

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Figure 112020105573096-pat00001

상기 조성적 차이에 따르면, Ca+R 군은 Ca 단독 군에 비해 보다 많은 산화실리콘, 산화철 및 산화칼슘을 포함하였다. 나아가, Ca+S 군은 다른 제제에 비해 더 많은 산화칼륨 및 인산 그룹을 나타내었다.According to the compositional difference, the Ca + R group contained more silicon oxide, iron oxide and calcium oxide than the Ca alone group. Furthermore, the Ca+S group showed more potassium oxide and phosphoric acid groups than other formulations.

실험예 2: 조골세포 분화 및 파골세포 억제Experimental Example 2: Osteoblast differentiation and osteoclast inhibition

수득한 정제 형태를 세포 배지에 24시간 동안 담근 후, 세포에서 간접적 사용을 위해 상층액을 회수하였다. 세포생존율을 위해, 조건배지(conditioned media)를 상기 세포에 첨가하고 매 2일 마다 교체하였다. CCK 어세이 결과는 어떠한 군에서도 심각한 독성을 나타내지 않았다(도 2A). 더욱이, 라이브 앤드 데드 염색은 3일 동안 배양 후 매우 적은 수의 죽은 세포를 나타내었다(도 2B).After immersing the obtained purified form in the cell medium for 24 hours, the supernatant was recovered for indirect use in the cells. For cell viability, conditioned media was added to the cells and replaced every 2 days. CCK assay results did not show severe toxicity in any group ( FIG. 2A ). Moreover, live-and-dead staining showed very few dead cells after 3 days of incubation ( Fig. 2B ).

다음으로, 14일까지 간접적 방법으로 골형성 분화 연구를 수행하고, qRT-PCR로 정량화하였다(도 3A). 상기 결과는 세포 단독 군에 비해 Ca+R 군에서 OCN, ALP, 및 BSP 유전자 발현의 현저한 상향조절을 나타내었으며, 다른 조합인 Ca, Ca+S 및 Ca+R+S 군에 비해서도 증가된 발현을 나타내었다(*p<0.05 또는 **p<0.01). 면역염색은 BMP-2 발현을 나타내었으며, 상기 유전자 발현에서와 마찬가지로, 다른 군들에 비해 Ca+R 군에서 더 높은 단백질 발현이 관찰되었다(도 3B). 일반적으로, 다른 군들에서의 BMP2 단백질 발현에서 현저한 차이는 없었으며, 이는 모든 제제에서 유사한 산화칼슘 함량과 관련될 수 있다. 나아가, Ca+R 군은 다른 군들에 비해 더 많은 ALP 발현을 나타내었다(도 3C). 유사하게, Ca+R 군은 증가된 수준의 ARS 발현을 나타내었으며, 이는 보다 높은 칼슘 이온 함량 및 세포 광물화에 대한 활성 사리드로시드 화합물 효과와 관련될 수 있다(도 3D).Next, osteogenic differentiation studies were performed by an indirect method up to day 14 and quantified by qRT-PCR ( FIG. 3A ). The results showed a significant upregulation of OCN, ALP, and BSP gene expression in the Ca + R group compared to the cell alone group, and increased expression compared to the other combinations of Ca, Ca + S and Ca + R + S groups. (*p<0.05 or **p<0.01). Immunostaining revealed BMP-2 expression, and as in the above gene expression, higher protein expression was observed in the Ca + R group compared to other groups ( FIG. 3B ). In general, there were no significant differences in BMP2 protein expression in the different groups, which may be related to the similar calcium oxide content in all formulations. Furthermore, the Ca+R group showed more ALP expression than the other groups ( FIG. 3C ). Similarly, the Ca+R group showed increased levels of ARS expression, which may be related to higher calcium ion content and the effect of active saridroside compounds on cellular mineralization ( FIG. 3D ).

RAW267.4 세포를 이용하여 Ca 나노복합소재로부터 파골세포 세포 조절(cell regulation)을 연구하였으며, 파골세포 세포 분화를 유도하기 위하여 상기 RAW267.4 세포에 RANKL을 첨가하였다. 파골세포를 TRAP 어세이 키트로 염색하였다(도 4). 염색된 이미지에 기초하여, RANKL-처리된 대조군에서 다핵세포(multinucleated cells)가 명확히 관찰되었으며, 이는 RAW267.4 세포가 파골세포로 성공적으로 분화되었음을 나타낸다(도 4A). 흥미롭게도, 상기 실험은 5일차에 Ca+R 군에서 다핵 세포 크기 감소 및 보다 적은 TRAP-양성 세포의 명확한 증거를 제공하였다(**p<0.01 또는 ***p<0.001)(도 4B).Using RAW267.4 cells, osteoclast cell regulation from Ca nanocomposite was studied, and RANKL was added to the RAW267.4 cells to induce osteoclast differentiation. Osteoclasts were stained with a TRAP assay kit ( FIG. 4 ). Based on the stained images, multinucleated cells were clearly observed in the RANKL-treated control, indicating that RAW267.4 cells were successfully differentiated into osteoclasts ( FIG. 4A ). Interestingly, the experiment provided clear evidence of multinucleated cell size reduction and fewer TRAP-positive cells in the Ca+R group on day 5 (**p<0.01 or ***p<0.001) ( FIG. 4B ).

따라서, R. rosea와의 조합은 파골세포 분화 억제에 대한 긍정적인 효과를 가질 수 있다. 몇몇 리포트는 이러한 가정을 뒷받침한다; 사리드로시드는 R. rosea의 활성 화합물이며, 파골세포 억제 및 조골세포 세포 분화 촉진이 연구되고 있다. 추가적으로, Shilajit은 파골세포형성(osteoclastogenesis) 저해가 연구되고 있고 MSCs의 조골세포 분화의 강력한 자극제이다. 게다가, 다른 리포트의 증거는 0.1 g/kg 용량의 Shilajit이 골에서 유합조직(캘러스; callus) 형성을 촉진하고 인 흡수를 증가시킴을 제안하였다. 유사하게, 본 발명의 Ca+R 군은 파골세 세포 억제하고 추가적으로 골재흡수를 감소시켰다. 따라서, 본 발명의 결과는 골재흡수의 조절(modulation) 및 골형성 분화 유도를 나타낸 것이라 할 수 있다.Therefore, the combination with R. rosea may have a positive effect on the inhibition of osteoclast differentiation. Several reports support this assumption; Saridroside is an active compound of R. rosea , and has been studied to inhibit osteoclasts and promote osteoblast differentiation. Additionally, Shilajit has been studied to inhibit osteoclastogenesis and is a potent stimulator of osteoblast differentiation of MSCs. In addition, evidence from other reports suggested that Shilajit at a dose of 0.1 g/kg promotes callus formation in bone and increases phosphorus absorption. Similarly, the Ca+R group of the present invention inhibited osteoclasts and further reduced aggregate resorption. Therefore, it can be said that the results of the present invention indicate the modulation of aggregate resorption and the induction of osteogenic differentiation.

실험예 3: 골다공증 질환 모델 연구Experimental Example 3: Osteoporosis disease model study

골다공성 랫트에 62 mg/kg의 일일허용량(daily dose)으로 45일 동안 Ca 나노복합소재를 경구로 전달하였다. 골다공증 모델(대퇴골 및 경골)의 주요 변수를 조직학적 염색 및 μCT로 분석하였다(n=4).Ca nanocomposite was orally delivered to osteoporotic rats at a daily dose of 62 mg/kg for 45 days. Key parameters of the osteoporosis model (femur and tibia) were analyzed by histological staining and µCT (n=4).

상기 시료를 H&E 및 면역조직화학(immunohistochemistry; IHC) 염색으로 추가로 조직학적으로 분석하였다. 조직병리학적(histopathological) 관찰에 따르면, OVX 군의 대퇴골은 악화되었다(deteriorated). 건강군(healthy group)과 비교하여, OVX 군은 골절된 대퇴부 섬유주(broken femoral trabeculae) 및 증가된 골 섬유주 간격(bone trabecular spacing)을 나타내었다(도 5A). 그러나, 건강군과 비교하여, Ca+R 군은 지주골(trabecular bone)의 치유된 구조(healed structure)를 보였으며, 유사한 패턴을 나타내었고, Ca+S 군은 비후된 피질성 골구조(thickened cortical bone structure)를 나타내었다. IHC 염색은 다른 군들에 비해 Ca+R 군에서 보다 높은 OCN 및 Col1 단백질 발현을 나타내었다(도 5B). 골재흡수 과정에 관여되고 파골세포의 활성화 및 분화를 조절하는 단백질인 RANKL은 OVX 군에서 고도로 발현되었으며, 이는 골다공성 모델에서 활성화된 파골세포를 나타내며, 처리된 군들은 현저히 감소된 RANKL 발현을 나타내었다. 이전의 세포 데이터는 조골세포 활성화 및 파골세포 억제와 같은 in vivo 실험 결과와 유사한 결과를 나타내었으며, 이는 R. rosea 군에 대한 상기 나노복합소재의 약리학적 효과를 강조한다. 이는, 전통적인 방식으로 사용되는 것과 같이, 천연물이 이병조직(diseased tissue)을 치료하기 위한 좋은 후보군일 수 있음을 입증하는 것일 수 있다.The samples were further histologically analyzed by H&E and immunohistochemistry (IHC) staining. According to histopathological observations, the femur in the OVX group was deteriorated. Compared to the healthy group, the OVX group exhibited broken femoral trabeculae and increased bone trabecular spacing ( FIG. 5A ). However, compared with the healthy group, the Ca+R group showed a healed structure of trabecular bone and showed a similar pattern, and the Ca+S group showed a thickened cortical bone structure (thickened). cortical bone structure) was shown. IHC staining showed higher OCN and Col1 protein expression in the Ca+R group compared to other groups ( FIG. 5B ). RANKL, a protein involved in the process of bone resorption and regulating the activation and differentiation of osteoclasts, was highly expressed in the OVX group, indicating activated osteoclasts in the osteoporosis model, and the treated group showed significantly reduced expression of RANKL. . Previous cell data showed similar results to in vivo experimental results, such as osteoblast activation and osteoclast inhibition, highlighting the pharmacological effect of the nanocomposite on the R. rosea group. This may prove that natural products, as used in traditional ways, may be good candidates for treating diseased tissue.

다음으로, 대퇴골 및 경골의 구조를 마이크로-CT(μCT)를 이용하여 평가하였다. 2차원(two-dimensional; 2D)(도 6A) 및 3차원(three-dimensional; 3D) 섬유주 미세구조(trabecular microstructures)(도 6B)를 구축하기 위하여 모든 대퇴골두(femoral head) 시료를 스캔하였다. 구축된 2D 및 3D 이미지는 건강군에 비해 OVX 군에서 해면골(cancellous bone)에 대한 에스트로겐 결핍의 가능한 결과를 나타내었으며, 대퇴골두는 많은 공간으로 가로막혔으며 상호연결을 잃었다.Next, the structures of the femur and tibia were evaluated using micro-CT (μCT). All femoral head samples were scanned to construct two-dimensional (2D) ( FIG. 6A ) and three-dimensional ( 3D) trabecular microstructures ( FIG. 6B ). The constructed 2D and 3D images showed a possible outcome of estrogen deficiency for cancellous bone in the OVX group compared to the healthy group, and the femoral head was blocked by many spaces and lost its interconnection.

내부 장기(간, 비장, 폐, 위 및 신장)의 생체적합성을 조직학적 염색으로 분석하였다. H&E 염색은 모든 군에서 심각한 독성 효과를 나타내지 않았으며, 조직 구조에서 특이적인 변화를 나타내지 않았다(도 7). 나아가, TUNEL-AP 염색에 의해 위와 신장에서 세포사멸성 세포는 거의 검출되지 않았으며(도 8), 이러한 결과는 약물이 전달된 후 위와 신장에 심각한 손상이 없음을 나타내는 것이다.The biocompatibility of internal organs (liver, spleen, lung, stomach and kidney) was analyzed by histological staining. H&E staining did not show serious toxic effects in any group, and did not show specific changes in tissue structure ( FIG. 7 ). Furthermore, almost no apoptotic cells were detected in the stomach and kidneys by TUNEL-AP staining ( FIG. 8 ), indicating that there was no serious damage to the stomach and kidneys after drug delivery.

호르몬의 변화에 따라, OVX 랫트의 체중은 건강 대조군의 체중에 비해 높았으며, 건강한 랫트의 체중에 비해, OVX 랫트의 체중은 45일까지 감소하지 않았다(p<0.01)(도 9A). 그러나, 처리군 랫트의 체중은 첫주로부터 감소하기 시작하였으며, 결과로서 지속적으로 감소하였으나 45일에 건강군 랫트, 특히 Ca+R 군 랫트 및 Ca+S 군 랫트의 체중과 비교하여 유의한 차이는 없었다. 칼슘 및 천연 성분 처리 후 호르몬이 균형을 유지하게 됨을 가정할 수 있다. 나아가, 처리 전과 후 각 군으로부터 혈청을 수집하였고, 혈중 칼슘 농도는 OVX 군과 비교하여 45일에 처리군에서 현저히 증가하였다(*p<0.05 or **p<0.01)(도 9B).According to the hormonal change, the body weight of the OVX rats was higher than that of the healthy control group, and compared to the body weight of the healthy rats, the body weight of the OVX rats did not decrease until day 45 (p<0.01) ( FIG. 9A ). However, the body weight of the treatment group rats started to decrease from the first week and continued to decrease as a result, but at 45 days there was no significant difference compared with the body weight of the healthy group rats, especially the Ca+R group and Ca+S group rats. . It can be assumed that after treatment with calcium and natural ingredients, the hormones will be in balance. Furthermore, serum was collected from each group before and after treatment, and the blood calcium concentration was significantly increased in the treatment group on day 45 compared to the OVX group (*p<0.05 or **p<0.01) ( FIG. 9B ).

이러한 결과는 칼슘과 함께 투여되었을 때 R. rosea와 같은 천연 화합물이 긍정적인 효과를 가질 수 있고, 이들 화합물이 골다공증 치료를 위한 좋은 후보군일 수 있음을 제안한다. 특히, Ca+R 군은 조골세포의 분화 및 파골세포의 억제에 있어서 시너지적인 효과를 가질 수 있다. These results suggest that natural compounds such as R. rosea may have a positive effect when administered with calcium, and that these compounds may be good candidates for the treatment of osteoporosis. In particular, the Ca + R group may have a synergistic effect in the differentiation of osteoblasts and inhibition of osteoclasts.

실험예 4: 입자 크기에 따른 효과Experimental Example 4: Effects of Particle Size

사용되는 입자 크기에 따른 영향을 확인하기 위하여 상기 실시예 1에 따라 준비한 평균 500 nm 크기의 입자로 된 나노복합소재와 평균 20 μm 크기의 입자로 된 복합 소재를 랫트에 경구투여하고, 치사 후 위를 적출하여 그 형태를 확인하여, 도 10에 나타내었다. 도 10에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 나노복합소재를 투여한 랫트의 위는 정상적인 형태를 유지하였으나, 마이크로 입자로 된 복합소재를 투여한 랫트의 위는 상당히 변형되었다. 이는 나노스케일로 복합소재를 제공하는 것이 표면적 증가에 의한 흡수율 향상의 측면에서는 물론 개체의 안전성 측면에서도 바람직함을 나타내는 것이다.In order to check the effect of the particle size used, the nanocomposite material prepared according to Example 1 and the composite material having an average particle size of 20 μm prepared according to Example 1 were orally administered to rats, and after death, the gastric was extracted and the shape thereof was confirmed, and is shown in FIG. 10 . As shown in FIG. 10 , the stomach of the rat administered with the nanocomposite material of Example 1 maintained a normal shape, but the stomach of the rat administered with the microparticle composite material was significantly altered. This indicates that providing the composite material at the nanoscale is preferable in terms of improving the absorption rate by increasing the surface area, as well as in terms of the safety of the individual.

<결론><Conclusion>

본 발명자들은 골형성 분화 및 파골세포 억제 가능성을 조절하는 골다공증을 위한 천연 Ca-기반 나노복합소재 제제를 고안하였다. 추가적인 아유르베다 성분(ayurvedic ingredients)을 Ca에 첨가하였을 때 골다공증 모델 랫트의 치료에 대해 긍정적인 효과를 나타내었다. Ca-기반 제제, 특히 Ca+R은, 골형성 유전자 발현을 상향조절시키고 파골세포 기능을 억제하였다.The present inventors devised a natural Ca-based nanocomposite formulation for osteoporosis that modulates osteogenic differentiation and osteoclast inhibition potential. When additional ayurvedic ingredients were added to Ca, it showed a positive effect on the treatment of osteoporosis model rats. Ca-based agents, particularly Ca+R, upregulate osteogenic gene expression and inhibit osteoclast function.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. In this regard, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention should be construed as being included in the scope of the present invention, rather than the above detailed description, all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims described below and their equivalents.

Claims (8)

100-700nm 크기의 입자로 조절된 칼슘; 비타민 D; 및 전체 조성물의 중량을 기준으로 0.5 내지 2wt%의 로디올라로제아(Rhodiola rosea)를 포함하는 칼슘 기반 나노복합소재.
Calcium controlled with particles of size 100-700 nm; vitamin D; and 0.5 to 2 wt% of Rhodiola rosea based on the weight of the total composition. A calcium-based nanocomposite material comprising: Rhodiola rosea.
제1항에 있어서,
상기 칼슘은 천연 칼슘(natural calcium)인 것인, 칼슘 기반 나노복합소재.
According to claim 1,
The calcium is natural calcium (natural calcium), a calcium-based nanocomposite material.
제1항에 있어서,
상기 칼슘은 천연 칼슘을 소결한 것인, 칼슘 기반 나노복합소재.
According to claim 1,
The calcium is a sintered natural calcium, calcium-based nanocomposite material.
삭제delete 제1항에 있어서,
실라짓을 추가로 포함하는 것인, 칼슘 기반 나노복합소재.
According to claim 1,
Calcium-based nanocomposite material that further comprises Shilajit.
100-700nm 크기의 입자로 조절된 칼슘, 비타민 D 및 전체 조성물의 중량을 기준으로 0.5 내지 2wt%의 로디올라 로제아(Rhodiola rosea)를 포함하는 칼슘기반 나노복합소재를 유효성분으로 포함하는 골다공증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
Osteoporosis comprising a calcium-based nanocomposite containing as an active ingredient calcium, vitamin D, and 0.5 to 2 wt% of Rhodiola rosea based on the weight of the total composition, adjusted to particles having a size of 100-700 nm A pharmaceutical composition for prophylaxis or treatment.
100-700nm 크기의 입자로 조절된 칼슘, 비타민 D 및 전체 조성물의 중량을 기준으로 0.5 내지 2wt%의 로디올라 로제아(Rhodiola rosea)를 포함하는 칼슘 기반 나노복합소재를 유효성분으로 포함하는 골다공증의 예방 또는 개선용 식품 조성물.
Osteoporosis comprising a calcium-based nanocomposite containing as an active ingredient calcium, vitamin D, and 0.5 to 2 wt% of Rhodiola rosea based on the weight of the total composition, adjusted to particles having a size of 100-700 nm A food composition for prevention or improvement.
100-700nm 크기의 입자로 조절된 칼슘, 비타민 D 및 전체 조성물의 중량을 기준으로 0.5 내지 2wt%의 로디올라 로제아(Rhodiola rosea)를 포함하는 칼슘 기반 나노복합소재를 유효성분으로 포함하는 골다공증의 예방 또는 개선용 사료 조성물.Osteoporosis comprising a calcium-based nanocomposite containing as an active ingredient calcium, vitamin D, and 0.5 to 2 wt% of Rhodiola rosea based on the weight of the total composition, adjusted to particles having a size of 100-700 nm Feed composition for prevention or improvement.
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