KR20050035954A

KR20050035954A - 리그난 유도체를 함유하는 충치 및 치주염 예방과 치료용항균제 및 구강 조성물

Info

Publication number: KR20050035954A
Application number: KR1020030071229A
Authority: KR
Inventors: 황재관; 정재윤; 임태수; 추정한; 이선희
Original assignee: 황재관
Priority date: 2003-10-13
Filing date: 2003-10-13
Publication date: 2005-04-20
Also published as: KR100691792B1

Abstract

본 발명은 충치 및 치주염 예방과 치료용 항균제 및 구강 조성물에 관한 것으로서, 항균제 및 구강 조성물은 리그난(lignan) 유도체를 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 리그난 유도체는 충치 유발균인 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)와 치주질환 유발균인 포피로모나스 진지바리스(Porphyromonas gingivalis)에 대한 항균활성이 매우 높을 뿐만 아니라, 고온에서도 안정하여 넓은 범위의 온도에서도 가공처리가 가능하다. 따라서 리그난 유도체는 충치와 치주염 예방과 치료에 효과적이며, 항균제뿐만 아니라, 치약조성물, 구강청정제, 검(gum), 캔디(candy), 젤리(gelly), 쵸콜릿(chocolate) 등과 같은 다양한 제형의 구강 조성물에 이용될 수 있다.

Description

리그난 유도체를 함유하는 충치 및 치주염 예방과 치료용 항균제 및 구강 조성물{Antibacterial agent and oral composition for preventing and treating caries and periodontal disease containing lignan derivatives}

본 발명은 충치 및 치주질환을 유발하는 균들에 대한 항균활성을 가진 물질을 분리하는 방법, 그 방법에 의하여 분리된 항균활성물질 및 그 항균활성물질을 함유한 치료용 항균제 및 구강 조성물에 관한 것이다.

충치(dental caries)와 치주염(periodontitis)의 발생 원인은 다양하나, 일반적으로 구강 내에 상주하는 세균의 발효작용에 의하여 치아에 부착된 음식 찌꺼기의 당분이나 전분 등의 탄수화물이 분해되어 생기는 젖산이 치아 경조직의 석회를 탈각시켜 충치가 발생한다. 이에 따라, 혐기성 병원균체들이 대량 증식하게 되고 치주염 균주들에 의해 발생되는 독소성분 등으로 말미암아 잇몸 조직이 파괴되어, 결국 치아가 흔들리고 탈락되는 현상이 일어나게 된다.

이러한 충치와 치주염을 일으키는 병원성 미생물로는 여러 종들이 알려져 있지만, 특히 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)와 포피로모나스 진지바리스(Porphyromonas gingivalis)가 충치와 치주염 발생의 주 병원체 요인으로 작용한다(참조: Liljemark W.F. 등, Crit. Rev. Oral Bio. Med. 7: 180-198, 1996).

스트렙토코커스 뮤탄스는 균체 외 또는 균체 표층에 글루코실트랜스퍼레이즈(glucosyltransferase, GTase)라는 효소를 분비함으로써 음식물 내 수쿠로즈(sucrose)를 기질로 하여 글루코즈(glucose)와 프락토즈(fructose)를 생성하고, 동시에 글루코즈의 중합체인 불용성 글루칸(insoluble glucan)을 치면에 형성하게 된다. 이 글루칸에 의해 구강 내 다른 미생물들이 치면에 부착함으로써 치면 세균막 즉, 치태(dental plaque)를 형성하게 된다. 이 치태 내에서 스트렙토코커스 뮤탄스균을 포함한 젖산균이 증식하여 프락토즈를 탄소원으로 젖산을 생성하고, 부착성 글루칸에 젖산이 포집, 농축된다. 이렇게 농축된 고농도의 산은 치아의 구성성분인 인산칼슘 중 Ca²⁺를 녹아내리게 하여 치아의 외막인 법랑질(enamel)을 용해시킴으로서 충치를 유발하게 되는 것이다(참조: Sigmund, S.S. 등, J. Periodontol. 63: 322-331, 1992).

이러한 충치 및 치주염을 억제하기 위해 사용되는 방법으로서, 스포라마이신(sporamycin), 반코마이신(vancomycin), 클로로헥시딘(chlorhexidine) 등의 항생물질을 이용하는 방법, 유기 또는 무기 불소에 의한 병원성 세균의 억제 방법 등이 이용되고 있다(참조: Mcbain, A.J. 등, Appl. Environ. Microbiol. 69: 4770-4776, 2003).

그러나, 항생물질을 계속 이용하면 미생물이 내성을 갖게 되거나, 설사, 구토 등의 부작용을 유발할 수 있는 단점이 있을 뿐만 아니라, 이러한 항생물질의 남용으로 인해 구강 내 상재 균들의 생육이 저해되는 문제점이 있다.

따라서 약용식물 등의 천연물로부터 부작용이 없는 항충치 및 항치주질환 물질을 분리하는 것이 필요하며, 충치 및 치주질환을 유발하는 균을 선택적으로 사멸시킬 수 있는 강력한 소재 개발이 절실히 요구된다.

최근에는 항충치 및 항치주질환을 해결할 수 있는 새로운 방법으로서 천연물로부터 활성물질을 분리하고자 하는 노력이 시도되고 있다.

그 예로 카카오빈(Cacao bean) 및 감잎 등으로부터 글루코실트랜스퍼라제(GTase) 저해활성을 지닌 탄닌(tannin) 화합물을 분리한 바 있으나 탄닌 화합물은 GTase 뿐만 아니라 거의 모든 효소 작용을 비특이적으로 저해한다는 보고가 있어 산업소재로는 부적합하다(참조: Bruyne, T.D. 등, Biochem. Syst. Ecol. 27: 445-459, 1999).

Sanguinaria canadens에서 분리한 상귀나린(sanguinarine)은 천연 항균제로서 치약 및 구강 세척제로 널리 이용되어 왔으나, 구강내의 백혈구를 감소시킨다는 연구결과가 발표된 후 사용이 제한되고 있다(참조: Mascarenhas, A.K. 등, Epidemiology 12: 741-743, 2001).

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여, 충치 유발균인 스트렙토코커스 뮤턴스(Streptococcus mutans)와 치주질환 유발균인 포피로모나스 진지바리스(Porphyromonas gingivalis)에 대하여 항균활성이 매우 높을 뿐만 아니라, 부작용이 없고 고온에서도 안정하여 넓은 범위의 온도에서도 가공처리가 가능한 충치 및 치주염 예방과 치료용 항균제 및 구강 조성물을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 일반식 1로 표시되는 리그난(lignan) 유도체를 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 충치와 치주염 예방 및 치료용 항균제와 구강 조성물을 제공한다.

〈일반식 1〉

상기 일반식 1에서, R₁, R₂, R₃ 는 (R₁ = MeO , R₂ = OH , R₃ = ), (R₁ = OH , R₂ = MeO , R₃ = ),(R₁ = OH , R₂ = OH , R₃ = ),(R₁ = MeO , R₂ = OH , R₃ = ), (R₁ = OH , R₂ = MeO , R₃ = ), (R₁ = OH , R₂ = OH , R₃ = )로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이다.

본 발명의 항균제 및 구강 조성물에 있어서, 리그난 유도체는 미리스티카 프라그란스(Myristica fragrans)로부터 추출된 것을 사용할 수 있으며, 이러한 리그난 유도체는 약학적으로 허용되는 담체와 함께, 예를 들어 정제, 캅셀제, 연질 캅셀제, 액제, 환제, 주사제 등의 다양한 제형의 항균제로 제조될 수 있다. 또한, 검, 캔디, 젤리, 초콜릿과 같은 식품, 구강청정제, 치약 등의 다양한 구강 조성물에 첨가될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 충치와 치주염 예방 및 치료용 항균제와 구강 조성물에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 충치와 치주염 예방 및 치료용 항균제와 구강 조성물의 유효성분인 리그난 유도체는 하기 일반식 1로 표시되는 화합물이다.

〈일반식 1〉

본 발명에 따른 충치 및 치주염 유발 미생물에 대한 항균제인 상기 일반식 1의 리그난 유도체는 미리스티카 프라그란스(Myristica fragrans)로부터 추출할 수 있다. 미리스티카 프라그란스(Myristica fragrans Houtt)는 육두구과(Myristicaceae family) 식물로서, 넛트맥(netmeg)으로 잘 알려져 있다. 열매부위는 강장제, 강심제, 식욕증진, 분만촉진제, 복통 등에 널리 사용되고, 서양에서는 주로 조리용 향신료로 사용된다.

미리스티카 프라그란스에는 정유 성분이 8-15% 정도 함유하고 있고, 정유성분으로는 알파피넨(α-pinene), 캄펜(camphene), 터르펜 알콜(terpene alcohol), 유게놀(eugenol), 미리스틴산(myrisitic acid)등이 있다(참조: Sonavane, G.S. 등, Pharmacol. Biochem. Be. 71: 247-252, 2002). 미리스틴(myricitin), 엘리미신(elimicin), 디하이드로우 구아이레틴산(dihydroguaiaretic acid)등이 분리된 대표적인 단일 물질로서, 이러한 성분들은 항암 및 항염증효과 를 나타내는 것으로 보고 된 바 있다(참조: Ozaki, Y. 등, Jpn. J. Pharmcol. 49: 155-163, 1989).

본 발명자들은 미리스티카 프라그란스로부터 분리한 리그난 유도체를 이용하여 충치 유발균인 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)와 치주질환 유발균인 포피로모나스 진지바리스(Porphyromonas gingivalis)에 대한 항균활성을 실험한 결과, 이들이 구강 병원성균에 대하여 매우 강력한 항균활성을 나타냄을 밝혀냈다. 따라서, 본 발명에 따라 리그난 유도체를 정제, 캅셀제, 연질 캅셀제, 액제, 환제, 주사제 등과 같은 항균제나, 검, 캔디, 젤리, 초콜릿, 구강청정제, 치약 등과 같은 구강 조성물에 첨가하면 별다른 부작용 없이 충치나 치주염을 예방 및 치료할 수 있다.

본 발명에 따른 항균성분인 리그난 유도체는 미리스티카 프라그란스에 함유되어 있는 것에 한정하지 않으며, 다른 식물로부터 분리된 것과 화학적으로 합성된 것 모두를 포함한다.

본 발명에 따른 항균성분인 리그난 유도체는 미리스티카 프라그란스의 유기용매 추출물이나 이를 압착하여 얻은 오일로부터 분리 정제할 수 있다. 유효성분을 추출할 수 있는 용매로는 정제수(water), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 이소프로판올(isopropanol), 부탄올(butanol), 아세톤(acetone), 에테르(ether), 벤젠(benzene), 클로로포름(chloroform), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 헥산(hexane), 시클로헥산(cyclohexane), 석유에테르(petroleum ether) 등의 각종 용매를 단독으로 혹은 혼합하여 사용할 수 있다. 미리스티카 프라그란스의 추출물로부터 리그난 유도체의 분리 및 정제는 실리카겔(silica gel)이나 활성 알루미나(alumina)등의 각종 합성수지를 충진한 컬럼 크로마토그라피(column chromatography) 및 고속액체 크로마토그라피(HPLC) 등을 단독으로 혹은 병행하여 사용할 수 있다. 그러나, 유효성분의 추출 및 분리정제 방법은 반드시 상기한 방법에 한정되는 것은 아니다.

미리스티카 프라그란스로부터 리그난 유도체를 추출하는 방법에 대하여, 메이스리그난(macelignan)의 추출방법을 예를 들어 상세히 설명한다.

먼저, 건조한 미리스티카 프라그란스를 분쇄한 후 75% 메탄올과 혼합하여 용매 추출한 다음, 용매를 제거하고 추출성분을 농축한다. 농축된 조추출물과 에틸아세테이트를 혼합하여 에틸아세테이트 용해성 성분을 추출한다. 이러한 추출과정은 2회 이상 반복하여 실시하는 것이 바람직하다. 이러한 추출과정을 통하여 얻어진 조추출물과 에틸아세테이트 용해성 추출성분은 단일성분이 아닌 상태임에도 불구하고, 대표적인 구강병원성 균주인 스트렙토코커스 뮤탄스 와 포피로모나스 진지발리스에 대하여 강력한 항균활성을 나타낸다.

다음으로, 에틸아세테이트를 제거하여 에틸아세테이트 용해성 성분을 농축한 다음, 각 성분의 극성차이에 따라 각 성분별로 분리한다. 이때 분리방법으로는 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(silica gel column chromatography)법을 사용하는 것이 바람직한데, 예를 들어, 일차적으로 헥산 (hexane), 에틸아세테이트 (ethyl acetate)를 각각 10 : 1(v/v)의 비율로 혼합한 용매를 이용하여 전개시킴으로서 불순물을 제거하고, 이를 다시 헥산, 에틸아세테이트를 각각 20 : 1(v/v)의 비율로 혼합한 용매를 이용하여 분리하였고, 최종적으로 순수한 단일 항균활성 물질을 분리할 수 있다.

이와 같은 추출 및 분리 과정을 통하여 얻은 항균활성 성분은 하기 화학식 I의 구조(상기 일반식 1에서 R₁ = MeO , R₂ - OH , R₃ = )를 갖는 메이스리그난(macelignan)이다.

[화학식 Ⅰ]

특히, 메이스리그난은 구강병원성 균주인 스트렙토코커스 뮤탄스와 포피로모나스 진지바리스 대한 최소저해농도가 극히 낮게 나타나 항균활성이 매우 높다.

이와 같이 얻어진 메이스리그난과 같은 리그난 유도체는 약학적으로 허용되는 담체와 함께, 예를 들어 정제, 캅셀제, 연질 캅셀제, 액제, 환제, 주사제 등의 다양한 제형의 항균제로 제조될 수 있다.

특히, 검, 캔디, 젤리, 초콜릿과 같은 식품, 구강청정제, 치약 등의 다양한 구강 조성물은 리그난 유도체 또는 이를 함유하는 조추출물과 함께 통상적으로 사용되는 조성물의 성분을 전부 또는 일부 첨가하여 공지의 공법에 따라 제조될 수 있는데, 예를 들어 구강청정제에는 연마제, 약효제로서의 불소화합물, 결합제, 기포제, 향료, 감미제, 완충제, 알콜성분 및 기타 성분들을, 치약조성물에는 연마제, 약효제로서의 불소화합물, 결합제, 기포제, 향료, 감미제, 완충제 등을, 검 조성물에는 검 베이스, 설탕분말, 포도당, 전분 가수분해물, 글리세린, 향료 등을, 캔디에는 통상의 설탕, 물엿, 솔비톨(sorbitol), 유화제, 쇼트닝(shortening) 유지, 향료, 색소, 산미료 등을, 젤리에는 통상의 설탕, 겔화제, 정제수, 시트릭산(citric acid), 액상과당 등을, 초콜릿에는 통상의 설탕, 코코아메스, 분유, 유화제로써 코코아버터 등을 첨가하여 구강용 조성물을 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시 예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.

또한, 하기 실시 예 및 실험 예들에서 특별히 부피% 임을 명시하지 않은 %는 중량%를 나타낸다.

메이스리그난을 함유하는 조추출물 추출예

1차 추출예

건조한 미리스티카 프라그란스를 믹서로 분쇄한 다음, 분쇄한 미리스티카 프라그란스 시료 100 g을 400 ㎖의 75부피% 메탄올을 추출용매로 사용하여 추출하였다. 추출된 시료는 와트만(Whatman) 2번 여과지로 여과하고, 여과된 추출액을 진공회전농축기로 농축하여 용매성분을 제거한 후, 동결 건조하여 물성분을 제거함으로써 조추출물을 얻었다.

조추출물의 열안정성

1차 추출 예에 따라 제조한 조추출물을 각각 60℃, 70℃, 80℃, 90℃ 및 100℃에서 30분 동안, 121℃에서는 15분 동안 열처리한 다음, 0.1%로 희석한 조추출물을 각각의 웰에 0.1 ㎖씩 점적하여 상온에서 1시간 이상 확산시키고 37℃에서 16시간 이상 배양하는 웰확산분석(well diffusion assay)법을 이용하여 스트렙토코커스 뮤탄스에 대한 항균활성을 측정하고 항균활성의 감소여부를 관찰함으로서 열안정성을 평가하였다. 각 처리온도에 따른 조추출물의 항균활성의 감소여부를 하기 표 1에 나타냈다.

[표 1]

상기 표 1을 참조하면, 60℃에서 121℃까지 고온에서 열처리한 조추출물은 열처리 후에도 항균활성의 감소가 거의 일어나지 않아 항균활성성분이 고온에서도 안정하다는 것을 알 수 있다.

생균수측정(Viable cell count)법에 의한 조추출물의 살균활성

1차 추출 예에 따라 제조한 조추출물을 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxide)에 용해시켜 각각 0.002%, 0.003%, 0.005%, 0.01% 농도로 시료를 제조하였다. 제조한 각각의 시료를 37℃에서 각각 1분, 2분, 5분, 10분 동안 반응시킨 후, 순차적으로 10배씩 희석하여 유동플레이트법(pour plate method)을 실시한 다음, 이를 37℃의 인큐베이터에서 배양하여 스트렙토코커스 뮤탄스의 생균수를 측정하였다. 그 결과를 도 1에 나타냈다.

도 1에서, ◆는 대조구인 디메틸술폭사이드, ■는 0.002% 농도의 시료, ▲는 0.003% 농도의 시료, ●는 0.005% 농도의 시료, ×는 0.01% 농도의 시료를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 조추출물을 함유하는 시료는 1분 이내에 스트렙토코커스 뮤탄스의 생균수를 크게 감소시켰으며, 특히 추출물의 농도가 0.01%(100 ㎍/㎖)인 경우 2분 내에 균이 거의 사멸시키는 것으로 나타났다. 이는 다른 약용식물 추출물들이 일반적으로 200-1000 ㎍/㎖의 농도에서 효과적인 저해를 보인다는 점을 고려할 때 본 발명에 따른 항균물질의 저해활성이 매우 우수함을 알 수 있으며, 1 - 2분 사이에 균들이 거의 사멸한다는 것은 사람들이 평균 3분 내외로 양치질을 한다는 것을 고려하면 양치 과정 중에 균들을 충분히 사멸시킬 수 있다는 것을 의미한다.

2차 추출예

건조한 미리스티카 프라그란스를 분쇄기로 분쇄한 다음, 분쇄한 미리스티카 프라그란스 시료 100 g을 75부피% 메탄올 400 ㎖와 혼합하여 상온에서 이틀 동안 반복 추출하였다. 추출된 시료는 와트만여과지 여과지로 여과하여 조추출물을 얻었다. 얻어진 조추출물을 에틸아세테이트와 1:1의 비율로 혼합하여 용해 성분을 2회 반복하여 추출한 후 용매성분을 제거하여 에틸아세테이트분획을 얻었다.

에틸아세테이트분획의 최소저해농도 측정

2차 추출 예에 따라 얻은 에틸아세테이트분획을 0.5% 메탄올에 용해시켜, 준비된 시험관들에 혈액평판배지를 각각 1 ㎖씩 넣고, 처음 시험관에만 1차 추출 예에 따라 얻은 조추출물과 2차 추출 예에 따라 얻은 에틸아세테이트분획을 각각 2% 농도로 하여 1 ㎖씩 넣은 다음, 순차적으로 2배씩 희석하였다.

이 희석액에 스트렙토코커스 뮤탄스 와 포피로모나스 진지바리스 100 ㎕를 2×10⁵ CFU/㎖가 되도록 각각의 시험관에 첨가하고, 37℃에서 16시간 이상 배양한 후 탁도를 나타내지 않는 최소저해농도를 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타냈다.

[표 2]

상기 표 2를 참조하면, 메탄올 조추출물과 에틸아세테이트 용해성 성분은 가공하지 않은 상태임에도 불구하고 대표적인 구강병원성 균주인 스트렙토코커스 뮤탄스와 포피로모나스 진지발리스에 대해서 그 최소저해농도(minimum inhibitory concentration)가 각각 31.3 ㎍/㎖와 125 ㎍/㎖으로 매우 우수한 항균활성을 갖는 것으로 나타났다. 이는 녹차추출물 성분인 카테친(catechin)류의 최소저해농도(250 - 1000 ㎍/㎖)보다 훨씬 낮은 수치이다.

3차 추출예

2차 추출 예에 따라 제조된 에틸아세테이트 용해성 성분을, 실리카겔을 6×15cm로 충진한 칼럼에서 헥산, 에틸아세테이트를 각각 10 : 1(v/v)의 비율로 혼합한 용매시스템을 사용하여 비활성물질들을 제거하고, 이를 다시 헥산(hexane), 에틸아세테이트를 각각 20 : 1(v/v)의 전개용매로 박층 크로마토그라피(TLC, silica gel 60F₂₅₄, Merck)하여 분취한 순서에 따라 분획 1에서 분획 6까지 총 6개의 분획으로 나누어 농축·건조하고, 각 분획의 다음의 방법에 따라 항균활성을 조사하였다. 준비된 시험관에 혈액평판배지를 각각 1 ㎖씩 넣고, 정제된 각 분획의 시료 1 ㎖를 처음 시험관에만 넣은 다음, 2배 희석을 수행하여 순차적으로 희석하였다. 여기에 균 100 ㎕를 2×10⁵ CFU/㎖가 되도록 각각의 시험관에 첨가하여 37℃에서 16시간 이상 배양한 후 탁도를 나타내지 않는 최소저해농도를 측정하였다. 측정한 각 분획의 최소저해농도를 하기 표 3에 나타냈다.

[표 3]

상기 표 3을 참조하면, 분획 3의 최소저해농도값이 16 ㎍/㎖으로 낮게 나타났다. 분획 3을 다시 메탄올 과 물을 각각 8 : 2(v/v)의 전개용매로 박층 크로마토그라피(TLC, RP-18 gel 60F₂₅₄, Merck)하여 Rf=0.3의 값을 가지며, 자외선(254, 365 nm, VL-6-LC, Vilber lourmat)에서 강한 흡수대를 갖는 단일물질을 분리하였다.

상기의 방법으로 분리된 단일물질의 구조결정을 위하여 ¹H-NMR 스펙트럼과 ¹³C-NMR 스펙트럼을 각각 600MHz 와 150MHz(용매: DMSO)에서 측정하여 각각 도 2와 3에 나타내었다. ¹³C-NMR 스펙트럼과 ¹H-NMR 스펙트럼의 결과를 토대로 ¹H- ¹H의 상관관계와 ¹H-¹³C의 상관관계를 측정하기 위하여 ¹H-¹H COSY 스펙트럼과 ¹H-¹³C HMBC 스펙트럼을 측정하여 그결과를 도 4와 5에 나타내었다. ¹H-NMR, ¹³C-NMR, ¹H- ¹H COSY, ¹H-¹³C HMBC의 결과를 종합적으로 분석하여 [표-4]에 나타내었다.

[표 4]

또한 상기 분리된 단일물질의 질량분석을 위해 측정한 EI/MS의 결과를 도 6에 나타내었다. 본 화합물은 EI/MS에서 [M]⁺가 m/z 328에서 관측되어 분자량이 328로 판명되었고, 분자식은 C₂₀H₂₄O₄이다.

이상의 ¹H-NMR, ¹³C-NMR, ¹H-¹H COSY, ¹H-¹³C HMBC 및 EI/MS에 대한 결과와 기존에 발표된 연구보고(참조: Woo, W.S. 등, Phytochemistry 26: 1542-1543, 1987)를 종합하여 볼 때, 본 발명에서 분리된 단일 물질은 상기 화학식 1로 표시되는 메이스리그난(macelignan)으로 결정되었다.

메이스리그난의 항균활성 측정

3차 추출 예에 따라 분리한 메이스리그난를 0.5% 메탄올에 용해시켜, 준비된 시험관들에 혈액평판배지를 각각 1 ㎖씩 넣고, 처음 시험관에만 메이스리그난은 2% 농도로 각각 1 ㎖씩 넣은 다음, 순차적으로 2배씩 희석하였다.

이 희석액에 스트렙토코커스 뮤탄스와 포피로모나스 진지바리스 100 ㎕를 2×10⁵ CFU/㎖가 되도록 각각의 시험관에 첨가하고, 37℃에서 16시간 이상 배양한 후 탁도를 나타내지 않는 최소저해농도를 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 나타냈다.

[표 5]

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 리그난 유도체의 일종인 메이스리그난은 대표적인 구강병원성균인 스트렙토코커스 뮤탄스와 포피로모나스 진지바리스에 대한 최소저해농도 값이 4 ㎍/㎖와 125 ㎍/㎖로 매우 낮게 나타났다.

또한 메이스리그난은 스트렙토코커스 뮤탄스 이외에 다른 구강 미생물인 스트렙토코커스 소브리너스(Streptococcus sobrinus), 스트렙토코커스 상귀스(Streptococcus sanguis), 스트렙토코커스 살리바리어스(Streptococcus salivarius)에 대해서도 대한 최소저해농도 값이 2-16 ㎍/㎖로 매우 낮게 나타났다. 이러한 메이스리그난의 최소저해농도값을 살펴 볼 때, 최소저해농도값이 125 ㎍/㎖인 녹차 추출물과 카바크롤(carvacrol), 최소저해농도값이 250 ㎍/㎖인 아이소유제놀(isoeugenol), 최소저해농도값이 500 ㎍/㎖인 티몰(thymol)과 유칼리프톨(eucalyptol) 등 기존에 사용되고 있는 산업용 구강미생물 항균제와 비교하여 월등히 높으며, 강력한 항생물질(antibiotics)인 반코마이신(vancomycin), 헥시메딘(hexamedine)의 최소저해농도값 1-2 ㎍/㎖에 거의 근접한 수치로서, 항생물질의 부작용을 고려한다면 천연물에서 분리한 메이스리그난의 유용성이 훨씬 크다는 것을 시사하고 있다.

메이스리그난의 열안정성

메이스리그난을 각각 60℃, 70℃, 80℃, 90℃ 및 100℃에서 30분 동안, 121℃에서는 15분 동안 열처리한 다음, 0.1%로 희석된 메이스리그난을 각각의 웰에 0.1 ㎖씩 점적하여 상온에서 1시간 이상 확산시키고 37℃에서 16시간 이상 배양하는 웰확산분석(well diffusion assay)법을 이용하여 스트렙토코커스 뮤탄스에 대한 항균활성을 측정하고 항균활성의 감소여부를 관찰함으로서 열안정성을 평가하였다. 각 처리온도에 따른 메이스리그난의 항균활성의 감소여부를 하기 표 6에 나타냈다.

[표 6]

상기 표 6을 참조하면, 60℃에서 121℃까지 고온에서 열처리한 메이스리그난은 열처리 후에도 항균활성의 감소가 거의 일어나지 않아 항균활성성분이 고온에서도 안정하다는 것을 알 수 있다.

생균수측정(viable cell count)법에 의한 메이스리그난의 살균활성

3차 추출 예에 따라 분리된 메이스리그난을 이용하여 대표적인 구강 병원성 균인 스트렙토코커스 뮤탄스에 대한 항균활성을 측정하였다. 즉, 메이스리그난을 디메틸술폭사이드에 용해시켜 0.002%, 0.001%, 0.0005% 농도의 시료로 제조하고, 제조된 시료를 스트렙토코커스 뮤탄스 균액과 혼합하여 37℃에서 각각 1분, 2분, 5분, 10분 동안 반응시킨 후 순차적으로 10배씩 희석하여 유동플레이트법(pour plate method)을 실시하였고, 이를 37℃의 인큐베이터에서 배양하여 생균수를 측정하였다. 그 결과를 도 7에 도시하였다.

도 7에서,◆는 대조구인 0.02% 디메틸술폭사이드, ■는 0.0005% 농도의 시료, ▲는 0.001% 농도의 시료, ×는 0.002% 농도의 시료를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 메이스리그난을 함유하는 시료는 1분 이내에 스트렙토코커스 뮤탄스의 생균수를 크게 감소시켰으며, 특히 농도가 0.002%(20 ㎍/㎖)인 경우 1분 내에 균이 거의 사멸시키는 것으로 나타났다. 이는 다른 약용식물 추출물과 비교할 때 매우 낮은 농도에서도 효과적인 항균활성을 나타낼 수 있음을 시사하며, 1분 사이에 균들이 거의 사멸한다는 것은 사람들이 평균 3분 내외로 양치질을 한다는 것을 고려하면 양치 과정 중에 균들을 충분히 사멸시킬 수 있다는 것을 의미한다.

조추출물을 함유하는 구강 조성물 제조

실시 예 1 ~ 4

상기 1차 추출 예에 따라 얻은 조추출물을 첨가하고, 하기 표 7에 기재된 성분과 함량으로 구강청정제를 제조하였다.

[표 7]

조추출물을 함유하는 구강청정제의 항충치 활성 측정

실시 예 1 ~ 4에서 제조한 조추출물을 함유하는 구강청정제가 4 ㎖씩 함유된 테스트 튜브에 구강병원성균을 함유하는 액 1 ㎖를 첨가하고, 튜브를 흔들어 주면서 배양한 다음, 시간의 경과에 따라 생균수를 측정하여 항균활성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타냈다.

[표 8]

실시 예 5 ~ 8

상기 1차 추출 예에 따라 얻은 조추출물을 첨가하고, 하기 표 9에 기재된 성분과 함량으로 치약을 제조하였다.

[표 9]

조추출물을 함유하는 치약의 항충치 활성 측정

실시 예 5 ~ 8에 따라 제조한 조추출물을 함유하는 치약을 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법에 따라 생균수를 측정하여 그 결과를 하기 표 10에 나타냈다.

[표 10]

실시 예 9 ~ 12

상기 1차 추출 예에 따라 얻은 조추출물을 첨가하고, 하기 표 11에 기재된 성분과 함량으로 검을 제조하였다.

[표 11]

조추출물을 함유하는 검의 항충치 활성 측정

실시 예 9 ~ 12에 따라 제조한 조추출물을 함유하는 검을 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법에 따라 생균수를 측정하여 그 결과를 하기 표 12에 나타냈다.

[표 12]

실시 예 13 ~ 16

상기 1차 추출 예에 따라 얻은 조추출물을 첨가하고, 하기 표 13에 기재된 성분과 함량으로 캔디를 제조하였다.

[표 13]

조추출물을 함유하는 캔디의 항충치 활성 측정

실시 예 13 ~ 16에 따라 제조한 조추출물을 함유하는 캔디를 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법에 따라 생균수를 측정하여 그 결과를 하기 표 14에 나타냈다.

[표 14]

실시 예 17 ~ 20

상기 1차 추출 예에 따라 얻은 조추출물을 첨가하고, 하기 표 15에 기재된 성분과 함량으로 젤리를 제조하였다.

[표 15]

조추출물을 함유하는 젤리의 항충치 활성 측정

실시 예 17 ~ 20에 따라 제조한 조추출물을 함유하는 젤리를 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법에 따라 생균수를 측정하여 그 결과를 하기 표 16에 나타냈다.

[표 16]

실시 예 21 ~ 24

상기 1차 추출 예에 따라 얻은 조추출물을 첨가하고, 하기 표 17에 기재된 성분과 함량으로 초콜릿을 제조하였다.

[표 17]

조추출물을 함유하는 젤리의 항충치 활성 측정

실시 예 21 ~ 24에 따라 제조한 조추출물을 함유하는 초콜릿을 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법에 따라 생균수를 측정하여 그 결과를 하기 표 18에 나타냈다.

[표 18]

메이스리그난을 함유하는 구강 조성물 제조

실시 예 25 ~ 28

상기 3차 추출 예에 따라 얻은 메이스리그난을 첨가하고, 하기 표 19에 기재된 성분과 함량으로 구강청정제를 제조하였다.

[표 19]

메이스리그난을 함유하는 구강청정제의 항충치 활성 측정

실시 예 25 ~ 28에 따라 제조한 메이스리그난을 함유하는 구강청정제를 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법에 따라 생균수를 측정하여 그 결과를 하기 표 20에 나타냈다.

[표 20]

실시 예 29 ~ 32

상기 3차 추출 예에 따라 얻은 메이스리그난을 첨가하고, 하기 표 21에 기재된 성분과 함량으로 치약을 제조하였다.

[표 21]

메이스리그난을 함유하는 치약의 항충치 활성 측정

실시 예 29 ~ 32에 따라 제조한 메이스리그난을 함유하는 치약을 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법에 따라 생균수를 측정하여 그 결과를 하기 표 22에 나타냈다.

[표 22]

실시 예 33 ~ 36

상기 3차 추출 예에 따라 얻은 메이스리그난을 첨가하고, 하기 표 23에 기재된 성분과 함량으로 검을 제조하였다.

[표 23]

메이스리그난을 함유하는 검의 항충치 활성 측정

실시 예 33 ~ 36에 따라 제조한 메이스리그난을 함유하는 검을 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법에 따라 생균수를 측정하여 그 결과를 하기 표 24에 나타냈다.

[표 24]

실시 예 37 ~ 40

상기 3차 추출예에 따라 얻은 메이스리그난을 첨가하고, 하기 표 25에 기재된 성분과 함량으로 캔디를 제조하였다.

[표 25]

메이스리그난을 함유하는 캔디의 항충치 활성 측정

실시 예 37 ~ 40에 따라 제조한 메이스리그난을 함유하는 캔디를 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법에 따라 생균수를 측정하여 그 결과를 하기 표 26에 나타냈다.

[표 26]

실시 예 41 ~ 44

상기 3차 추출 예에 따라 얻은 메이스리그난을 첨가하고, 하기 표 27에 기재된 성분과 함량으로 젤리를 제조하였다.

[표 27]

메이스리그난을 함유하는 젤리의 항충치 활성 측정

실시 예 41 ~ 44에 따라 제조한 메이스리그난을 함유하는 젤리를 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법에 따라 생균수를 측정하여 그 결과를 하기 표 28에 나타냈다.

[표 28]

실시 예 45 ~ 48

상기 3차 추출 예에 따라 얻은 메이스리그난을 첨가하고, 하기 표 29에 기재된 성분과 함량으로 초콜릿을 제조하였다.

[표 29]

메이스리그난을 함유하는 초콜릿의 항충치 활성 측정

실시 예 45 ~ 48에 따라 제조한 메이스리그난을 함유하는 초콜릿을 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법에 따라 생균수를 측정하여 그 결과를 하기 표 30에 나타냈다.

[표 30]

상기 표 7 내지 30을 참조하면, 메이스리그난을 분리, 정제하지 않은 조추출물을 함유하는 구강 조성물의 경우에도 항균활성이 우수한 것으로 나타났으며, 특히 조추출물로부터 분리, 정제한 메이스리그난을 함유하는 구강 조성물은 그 함량이 미량인 경우에도 우수한 항균활성을 나타냄을 알 수 있다.

미리스티카 프라그란스는 인간이 오랫동안 이용하던 약용식물로서 조추출물은 충치 유발균인 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)와 치주질환 유발균인 포피로모나스 진지바리스(Porphyromonas gingivalis)에 대한 항균활성이 나타냈고, 단일물질로 분리한 메이스리그난은 20 ㎍/㎖의 매우 낮은 농도에서도 1 ~ 2분 사이에 스트렙토코커스 뮤탄스균을 완전히 사멸시키는 강력한 항균활성을 나타낸다. 또한 종래의 천연물로부터 분리한 성분들이 구강병원성균이 생산하는 효소의 활성을 억제하는 2차적인 저해활성을 갖는 것에 비해, 균 자체를 사멸시키는 1차 적인 저해활성을 가지므로 더욱 강력한 항균활성을 나타내게 된다. 사람들이 양치질하는 시간이 평균 3분 내외의 시간임을 고려할 때 기본적으로 안정성이 확보된 조추출물과 리그난 유도체는 산업적 유용성이 매우 높다. 한편 리그난 유도체는 천연물로부터 추출되는 성분으로서 인체에 대한 부작용을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 고온 안정성이 뛰어나 어떤 온도에서도 가공처리가 가능하므로, 성분 추출시 추출수율을 높이고 추출시간을 단축시킬 수 있어 생산성이 높다.

따라서 리그난 유도체는 항균제뿐만 아니라, 치약조성물, 구강청정제, 검, 캔디(candy), 젤리(jelly), 초콜릿(chocolate) 등과 같은 다양한 제형의 구강 조성물에 첨가되어 충치와 치주염 예방과 치료 용도로 효과적으로 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 미리스티카 프라그란스 조추출물의 스트렙토코커스 뮤탄스에 대한 항균활성을 생균수측정법에 의하여 측정한 결과를 나타낸 그래프이고,

도 2는 본 발명의 분리 정제된 메이스리그난의 ¹³C-NMR 스펙트럼이고,

도 3은 본 발명의 분리 정제된 메이스리그난의 ¹H-NMR 스펙트럼이고,

도 4는 본 발명의 분리 정제된 메이스리그난의 ¹H-¹H COSY 스펙트럼이고,

도 5는 본 발명의 분리 정제된 메이스리그난의 ¹H-¹³C HMBC 스펙트럼이고,

도 6은 본 발명의 분리 정제된 메이스리그난의 EI-Mass 스펙트럼이고,

도 7은 본 발명의 분리 정제된 메이스리그난의 스트렙토코커스 뮤탄스에 대한 항균활성을 생균수측정법에 의하여 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

Claims

하기 일반식 1로 표시되는 리그난(lignan) 유도체를 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 충치와 치주염 예방 및 치료용 항균제;

〈일반식 1〉

상기 일반식 1에서, R1, R2, R3는 (R1 = MeO , R2 = OH , R3 = ), (R1 = OH , R2 = MeO , R3 = ), (R1 = OH , R2 = OH , R3 = ), (R1 = MeO , R2 = OH , R3 = ), (R1 = OH , R2 = MeO , R3 = ), (R1 = OH , R2 = OH , R3 = )로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나임.
제1항에 있어서, 상기 리그난 유도체는 미리스티카 프라그란스(Myristica fragrans)로부터 추출된 것을 특징으로 하는 충치와 치주염 예방 및 치료용 항균제.
제1항의 리그난 유도체를 함유하는 것을 특징으로 하는 충치와 치주염 예방 및 치료용 구강 조성물.
제3항에 있어서, 상기 구강용 조성물은 구강청정제, 치약, 검, 캔디, 젤리, 및 초콜릿으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 제형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 충치와 치주염 예방 및 치료용 구강 조성물.