KR20080058326A - 나노에멀젼 조성물 및 이의 제조 및 사용 방법 - Google Patents

나노에멀젼 조성물 및 이의 제조 및 사용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 균일하고 분명한 범위에 걸쳐 직경이 분포되어 있는, 직경이 나노-차원인 극 소형 입자를 포함하는 개선된 나노에멀젼에 관한 것이다. 이와 같은 직경 분포의 균일성으로 인하여 예를 들어, 감소된 Tmax, 증가된 Cmax 및 증가된 AUC와 같은 다양한 약물 동력학적 매개 변수로서 나타나는 바와 같이, 통합된 화합물의 생체이용효율이 개선된다. 이와 같이 균일한 나노에멀젼을 제조하는 개선된 방법에서는 미세 유동화 과정을 이용하는데, 이 과정은 나노입자 조성물을 제조하는데 사용되었던 종래의 제분 및 분쇄 기술과 비교하였을 때, 공정과 사용하는 장치면에서 차이가 있다. 뿐만 아니라, 부분적으로는, 실질적으로 가용성인 화합물을 가열된 분산 매질과 혼합하는 신규의 단계로 인하여 본 발명의 방법은 개선되었다. 이는, 불용성 화합물과 가열하지 않은 분산 매질을 혼합하는 기존의 나노입자 조성물의 제조 방법과는 다른 것이다. 뿐만 아니라, 상기 나노에멀젼은 박테리아-저항성을 가지며, 온도 및 pH의 극한 변화에도 안정성을 유지하는 것으로 파악된다. 결과적으로, 본 발명의 나노에멀젼은 기존의 시판 나노에멀젼보다 유통 기한이 훨씬 증가할 것으로 기대된다.

Description

나노에멀젼 조성물 및 이의 제조 및 사용 방법{COMPOSITIONS AND METHODS FOR MAKING AND USING NANOEMULSIONS}
본 발명은 나노에멀젼(nanoemulsion)에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 나노에멀젼은 고 전단 응력 기술에 의해 제조된다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 균일 미세 유동화 나노에멀젼을 포함한다. 다른 구체예에서, 본 발명의 균일 나노에멀젼은 화합물 예를 들어, 약제(pharmaceutical), 기능성 건강 식품(nutraceutical) 또는 약용 화장품(cosmeceutical)을 포함한다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 균일 나노에멀젼은 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼에 비하여 약물 동력학적 매개 변수가 개선된 것이다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 박테리아-저항성 나노에멀젼을 제조하는 방법에 관한 것이다.
마이크로에멀젼/나노에멀젼 기술은 상업적으로 상당한 가치를 가진다. 기능성 건강 식품 분야만을 놓고 보면, 시장에서의 가치는 전 세계적으로 250억 달러인 것으로 추산된다. 결과적으로, 지용성 기능성 건강 식품을 음료에 통합시키는 기술(식품 산업 분야에서 급성장하고 있는 기술임)과 저지방 또는 무 지방 식품 제조 기술은 중요한 위치를 차지하고 있다.
현재 필요한 것은 나노에멀젼 즉, i) 열 안정성 및 pH 안정성이 우수하고; ii) 생체이용효율이 뛰어나며; iii) 미생물에 대한 저항성으로 인하여 유통 기한이 연장된 나노에멀젼이다. 뿐만 아니라, 이 나노에멀젼은 비교적 제조가 용이하며, 생산 비용도 저렴하여야 한다.
발명의 개요
본 발명은 나노에멀젼 분야에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 나노에멀젼은 고 전단 응력 기술을 사용하여 제조된다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 균일 미세 유동화 나노에멀젼을 포함한다. 다른 구체예에서, 본 발명의 균일 나노에멀젼은 화합물 예를 들어, 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품을 포함한다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 균일 나노에멀젼은 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼에 비하여 약물 동력학적 매개 변수가 개선된 것이다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 박테리아-저항성 나노에멀젼을 제조하는 방법에 관한 것이다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 최대 및 최소 직경을 가지는 입자의 집단을 포함하는 나노에멀젼에 관한 것으로서, 여기서, 상기 최대 및 최소 직경 간 차이는 100㎚를 넘지 않는다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 직경이 약 10∼약 110 나노미터인 입자의 집단을 포함하는 나노에멀젼에 관한 것으로서, 여기서, 상기 나노에멀젼은 직경이 110 나노미터를 초과하는 입자에 의해 혼성되어 있지 않다. 하나의 구체예에서, 상기 입자는 화합물을 캡슐화한다. 하나의 구체예에서, 상기 화합물은 약제이다. 다른 구체예에서, 상기 화합물은 기능성 건강 식품이다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 입자의 제1 집단 및 제2 집단을 포함하는 나노에멀젼에 관한 것으로서, 상기 제1 집단을 이루는 대부분의 입자는 직경이 약 10∼약 20 나노미터이고, 상기 제2 집단을 이루는 대부분의 입자는 직경이 약 40∼약 80 나노미터이며, 상기 나노에멀젼은 직경이 110 나노미터를 초과하는 입자에 의해 혼성되어 있지 않다. 하나의 구체예에서, 상기 입자는 화합물을 캡슐화한다. 하나의 구체예에서, 상기 화합물은 약제이다. 다른 구체예에서, 상기 화합물은 기능성 건강 식품이다. 본 발명의 나노에멀젼은 직경이 약 50∼약 150 나노미터인 입자의 집단을 포함하며, 상기 나노에멀젼은 직경이 160 나노미터를 초과하는 입자에 의해 혼성되어 있지 않다. 하나의 구체예에서, 상기 입자는 화합물을 캡슐화한다. 하나의 구체예에서, 상기 화합물은 약제이다. 다른 구체예에서, 상기 화합물은 기능성 건강 식품이다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 다음과 같은 단계들을 포함하는 방법에 관한 것이다: a) i) 화합물과 액체 분산 매질을 포함하는 예비 혼합물(premix)로서, 여기서 상기 화합물의 상기 매질 중 용해도가 30㎎/㎖ 초과인 것인 예비 혼합물, 및 ii) 25,000psi 이상을 유지할 수 있는 미세 유동화기(microfluidizer)를 제공하는 단계; 및 b) 상기 예비 혼합물을 상기 미세 유동화기에 1회 통과 노출시킴으로써 직경이 약 10∼110㎚인 나노에멀젼 입자의 집단을 형성시키는 단계. 하나의 구체예에서, 분산 매질은 수성 매질 및 유성 매질로 이루어진 군으로부터 선택된다. 하나의 구체예에서, 수성 매질은 물, 링거 용액, 덱스트로즈 및 단쇄 알콜로 이루어진 군으로부터 선택된다. 하나의 구체예에서, 유성 매질은 예를 들어, 식물 및 해양 공급원으로부터 유래하는 포화 및 불포화 오일, 실리콘 오일, 미네랄 오일 및 식물성 오일로 이루어진 군으로부터 선택된다. 하나의 구체예에서, 상기 화합물은 예를 들어, 식물성 스테롤, 대구 간유, 토코페롤, 레시틴, 루테인, 제아크산틴 및 대두 단백질로 이루어진 군으로부터 선택된다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 다음의 단계들을 포함하는 방법에 관한 것이다: a) i) 가열 분산 매질, ii) 상기 매질 중 용해도가 큰 화합물, 그리고 iii) 상기 매질로부터 균일 나노에멀젼을 제조할 수 있는 미세 유동화기를 제공하는 단계; b) 70℃ 이상의 온도에서 상기 화합물을 상기 매질에 첨가하여, 예비 혼합물을 제조하는 단계; 및 c) 25,000psi 이상의 압력에서 상기 예비 혼합물을 미세 유동화시켜, 입자 직경이 10∼110㎚인 나노에멀젼을 제조하는 단계. 하나의 구체예에서, 상기 분산 매질은 대두 오일 및 물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 하나의 구체예에서, 상기 분산 매질은 65℃ 이상의 온도로 가열된다. 하나의 구체예에서, 상기 화합물은 식물성 스테롤, 대구 간유, 토코페롤, 레시틴, 루테인, 제아크산틴, 라이코펜, 유청 단백질 및 대두 단백질을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 나노에멀젼은 상기 화합물을 캡슐화한다. 하나의 구체예에서, 상기 입자 중 86%의 직경은 평균 54㎚이다. 하나의 구체예에서, 상기 입자 중 14%의 직경은 평균 16㎚이다. 하나의 구체예에서, 상기 입자 중 82%의 직경은 평균 64㎚이다. 하나의 구체예에서, 상기 입자 중 17%의 직경은 평균 19㎚이다. 하나의 구체예에서, 상기 입자 중 78%의 직경은 평균 88㎚이다. 하나의 구체예에서, 상기 입자 중 22%의 직경은 평균 27㎚이다. 하나의 구체예에서, 상기 입자 중 84%의 직경은 평균 90㎚이다. 하나의 구체예에서, 상기 입자 중 16%의 직경은 평균 23㎚이다. 하나의 구체예에서, 상기 입자 중 80%의 직경은 평균 55㎚이다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 다음의 단계들을 포함하는 방법에 관한 것이다: a) i) 화합물, 제1 항산화제, 제2 항산화제 및 수성 분산 매질을 포함하는 예비 혼합물로서, 여기서 상기 화합물의 상기 매질 중 용해도가 30㎎/㎖ 초과인 것인 예비 혼합물, 및 ii) 25,000psi 이상을 유지할 수 있는 미세 유동화기를 제공하는 단계; 및 b) 상기 예비 혼합물을 상기 미세 유동화기에 1회 통과 노출시킴으로써 직경이 약 40∼110㎚인 나노에멀젼 입자의 집단을 형성시키는 단계로서, 여기서 상기 입자의 직경은 4개월 이상의 기간 동안 안정한 상태로 유지하는 것인 단계. 하나의 구체예에서, 본 발명의 방법은 상기 나노에멀젼 입자의 집단을 저온 살균하는 단계를 추가로 포함하는데, 이때, 상기 입자의 직경은 안정한 상태로 유지된다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 방법은 상기 나노에멀젼 입자의 집단을 동결시키는 단계를 추가로 포함하며, 여기서, 상기 입자의 직경은 안정한 상태로 유지된다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 다음의 단계들을 포함하는 방법에 관한 것이다: a) i) 제1 항산화제를 포함하는 안정한 수성 분산 매질, ii) 천연 유화제를 포함하는 용액, iii) 제2 항산화제를 포함하는 상기 매질 중 용해도가 큰 화합물, 그리고 iv) 상기 매질로부터 균일한 나노에멀젼을 제조할 수 있는 미세 유동화기를 제공하는 단계; b) 상기 화합물과 상기 용액을 상기 매질에 첨가한 후, 이를 50℃ 이상의 온도로 가열하여, 예비 혼합물을 제조하는 단계; 및 c) 25,000psi 이상의 압력에서 상기 예비 혼합물을 미세 유동화시켜, 직경 40∼110㎚인 상기 나노에멀젼을 형성시키는 단계로서, 여기서 상기 직경은 4개월 이상의 기간 동안 안정한 상태로 유지하는 것인 단계. 하나의 구체예에서, 본 발명의 나노에멀젼은 화합물을 캡슐화한다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 방법은 또한 본 발명의 나노에멀젼을 저온 살균하는 단계로서, 여기서 상기 직경은 안정한 상태로 유지하는 것인 단계를 포함한다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 방법은 또한 본 발명의 나노에멀젼을 동결시키는 단계로서, 여기서 상기 입자의 직경은 안정한 상태로 유지하는 것인 단계를 포함한다. 하나의 구체예에서, 상기 용액은 우유를 포함한다. 하나의 구체예에서, 상기 화합물은 DHA 어류 오일을 포함한다. 하나의 구체예에서, 상기 저온 살균 처리는 상기 나노에멀젼을 75℃에 30초 동안 노출시키는 과정을 포함한다. 하나의 구체예에서, 상기 동결 단계는 상기 나노에멀젼을 -4℃에 24시간 동안 노출시키는 것을 포함한다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 다음의 단계들을 포함하는 방법에 관한 것이다: a) i) 치료학적 유효량만큼 투여된 화합물에 반응을 나타내지 않는 개체, 및 ii) 상기 화합물을 캡슐화하고 있는 입자의 집단을 포함하는 나노에멀젼으로서, 여기서 상기 입자의 직경은 약 10∼약 110 나노미터이며, 상기 나노에멀젼은 직경이 110 나노미터 초과의 입자에 의해 혼성되어 있지 않은 것인 단계를 제공하는 단계; b) 상기 화합물의 생체이용효율이 개선되도록 한 조건 하에 상기 나노에멀젼을 상기 환자에게 전달하는 단계로서, 상기 화합물은 치료학적으로 유용한 것인 것인 단계. 하나의 구체예에서, 상기 개선된 생체이용효율은, 감소된 Tmax, 증가된 Cmax 및 증가된 AUC로 이루어진 군으로부터 선택되는 약물 동력학적 매개 변수를 포함한다. 하나의 구체예에서, 상기 전달 방법으로서는 경구, 경피, 정맥내, 복막내, 근육내 및 피하 전달 방법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법을 포함한다. 하나의 구체예에서, 상기 나노에멀젼은 식물성 스테롤을 포함한다. 하나의 구체예에서, 상기 나노에멀젼은 라이코펜을 포함한다.
하나의 구체예에서, 본 발명은, 균일 미세 유동화 나노에멀젼을 제공하는 단계 및 이 균일한 나노에멀젼을 개체에 전달하는 단계를 포함하는, 나노에멀젼의 생체이용효율을 개선하는 방법에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 상기 개체는 포유동물을 포함한다. 하나의 구체예에서, 상기 나노에멀젼은 화합물을 캡슐화한다. 하나의 구체예에서, 상기 나노에멀젼은 경구 투여에 의해 전달된다. 다른 구체예에서, 본 발명의 나노에멀젼은 예를 들어, 경피, 정맥 내, 복막 내, 근육 내 또는 피하 투여 방법과 같은 방법에 의해 전달된다. 하나의 구체예에서, 상기 개선된 생체이용효율로서는, 감소된 Tmax, 증가된 Cmax 및 증가된 AUC로 이루어진 군으로부터 선택되는 약물 동력학적 매개 변수를 포함한다. 하나의 구체예에서, 상기 나노에멀젼은 경구 투여용으로서 제제화된다. 하나의 구체예에서, 상기 나노에멀젼은 식물성 스테롤을 포함한다. 하나의 구체예에서, 상기 나노에멀젼은 라이코펜을 포함한다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 박테리아-저항성을 가지는 나노에멀젼에 관한 것으로서, 상기 나노에멀젼은 상기 화합물을 캡슐화하고 있는 입자의 집단을 포함하며, 이때 상기 입자의 직경은 약 10∼약 110 나노미터이고, 상기 나노에멀젼은 직경 110 나노미터 초과의 입자에 의해 혼성되어 있지 않다. 하나의 구체예에서, 상기 나노에멀젼은 3개월 이상의 기간 동안 박테리아의 성장을 억제한다. 하나의 구체예에서, 상기 박테리아-저항성은 전단력 유도된 세포 용해시에도 유지된다. 하나의 구체예에서, 상기 박테리아-저항성은 산화 환경에서도 유지된다. 하나의 구체예에서, 상기 나노에멀젼은 멸균된 것이다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 박테리아-저항성을 포함하는 균일 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 상기 나노에멀젼은 3개월 이상의 기간 동안 박테리아의 성장을 억제한다. 하나의 구체예에서, 상기 나노에멀젼은 직경 분포가 10∼110 ㎚인 입자들을 포함한다. 하나의 구체예에서, 상기 박테리아-저항성은 전단력 유도된 세포 용해시에도 유지된다. 하나의 구체예에서, 상기 나노에멀젼은 멸균된 것이다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 다음의 단계들을 포함하는 방법에 관한 것이다: a) i) 화합물 및 액체 분산 매질을 포함하는 예비 혼합물, 및 ii) 고압 하에서 연속 난류를 형성할 수 있는 장치를 제공하는 단계; b) 상기 장치를 사용하여 직경이 균일한 나노에멀젼 입자의 집단을 형성시키는 단계. 하나의 구체예에서, 상기 분산 매질은 수성 매질 및 유성 매질로 이루어진 군으로부터 선택된다. 하나의 구체예에서, 수성 매질은 물, 식염수, 링거 용액, 덱스트로즈 및 단쇄 알콜로 이루어진 군으로부터 선택된다. 하나의 구체예에서, 유성 매질은 식물 및 해양 공급원으로부터 유래하는 포화 및 불포화 오일, 실리콘 오일 및 미네랄 오일로 이루어진 군으로부터 선택된다. 하나의 구체예에서, 상기 화합물은 식물성 스테롤, 대구 간유, 토코페롤, 레시틴, 루테인, 제아크산틴 및 대두 단백질로 이루어진 군으로부터 선택된다.
정의
일반적으로, 본원에 사용된 용어는 당 업자에 의하여 일반적으로 인정되는 정의에 따라서 해석된다. 그러나, 이하에 나열된 용어들은 다음과 같은 정의에 따라서 해석되어야 할 것이다.
본원에 있어서 "미세 유동화된", "미세 유동화" 또는 "미세 유동화기"란 용어는, 고압 하에서 연속 난류를 이용하는 장치 또는 방법을 의미하는 것으로서, 예를 들어, 균일 나노에멀젼을 제조하는데 유용할 수 있는 미세 유동화기 등의 장치를 포함한다. 예를 들어, 미세 유동화를 통하여, 30초 이내의 시간에 걸쳐 예비 혼합물로부터 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품을 포함하는 균일한 나노에멀젼을 생산할 수 있다(통상적으로, 이 과정을 1회 통과 노출 과정(single pass exposure)이라 칭함). 통상적으로, 미세 유동화기는 약 25,000psi의 압력에서 작동하여 균일한 나노에멀젼을 생성할 수 있다.
본원에 있어서 "균일 나노에멀젼"이란 용어는, 특정 범위의 직경을 가지는 임의의 에멀젼을 의미하는 것으로서, 여기서, 최소 직경과 최대 직경 사이의 차이는 약 600㎚, 바람직하게는 약 300㎚, 더욱 바람직하게는 약 200㎚, 가장 바람직하게는 약 100㎚를 넘지 않는다[예를 들어, 본원에 있어서 미세 유동화 과정을 통하여는 직경 약 10∼110㎚인 균일한 나노에멀젼이 생산되며, 본원에서는 이 에멀젼을 균일 미세 유동화 나노에멀젼이라 칭함]. 바람직하게, 총 입자 분포도(즉, 100%)는 특정의 직경 범위 내에 포함된다. 나노에멀젼을 구성하는 입자 중 3% 미만의 직경이 특정 범위를 벗어나는 입자 분포를 가지는 경우를 본원에서는 균일한 나노에멀젼이라 간주한다.
본원에 있어서 "집단(population)"이란 용어는, 직경이 특정 범위 내에 분포되어 있는 나노에멀젼 입자의 혼합물을 의미하는 것이다. 예를 들어, 나노에멀젼 입자의 집단의 직경은 약 10∼110㎚일 수 있다.
본원에 있어서 "나노입자"란 용어는, 직경이 300 나노미터(㎚) 미만인 임의의 입자[국립 과학 재단에 의해 규정됨], 바람직하게는 직경이 100㎚ 미만인 임의의 입자[미국 국립 보건원에 의해 규정됨]를 의미한다. 가장 통상적인 기술에 의해서는 평균 직경이 약 300 나노미터(㎚) 이상인 나노입자 조성물이 생성된다.
본원에 있어서 "분산 매질"이란 용어는, 임의의 유성 또는 수성 액체를 의미하는 것으로서, 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품은 가열됨에 따라서 이 매질에 용해될 수 있다. 유성 액체로서는 다음과 같은 것들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 식물 및 해양 공급원으로부터 유래하는 포화 및 불포화 오일, 예를 들어, 대두, 홍화, 올리브, 옥수수, 목화씨, 아마씨, 홍화, 야자, 땅콩, 아마씨, 해바라기, 미강, 참깨, 평지씨, 코코아 버터 등의 오일, 및 이의 혼합물; 실리콘 오일; 및 미네랄 오일. 대안적으로, 수성 매질로서는 물, 염수 용액, 단쇄 알콜, 5% 덱스트로즈, 링거 용액(젖산 염 처리된 링거 주사 용액, 젖산 염 처리된 링거 주사 용액과 5% 덱스트로즈 주사 용액의 혼합물, 아실화된 링거 주사 용액), 노르모졸-M 및 이소라이트 E 등; 그리고 계면 활성이 강한 합성 및/또는 천연 세제, 데옥시콜산염, 사이클로덱스트린, 카오트로픽 염 및 이온 결합제 및 이의 혼합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본원에 있어서 "화합물"이란 용어는, 분산 매질 중에서 실질적으로 가용성인 임의의 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품(즉, 예를 들어, 유기 화학 물질, 지질, 단백질, 오일, 비타민, 결정 및 무기질 등)을 의미하는 것이다.
본원에 있어서 "실질적으로 가용성인"이란 용어는, 임의의 화합물이 분산 매질 중에 농도 30㎎/㎖ 이상으로 용해되는 경우를 의미하는 것이다. 바람직하게, 분산 매질이 가열되면, 상기 화합물도 용해된다.
본원에 있어서 "예비 혼합물"이란 용어는, 추후 나노입자 조성물 또는 균일 미세 유동화 나노에멀젼을 제조하는데 사용되는 임의의 혼합물을 의미한다. 통상적으로, 예비 혼합물은 액상 분산 매질과 화합물, 그리고 임의로는 유화제 및/또는 항산화제를 함유한다.
본원에 있어서 "안정한"이란 용어는, 임의의 나노에멀젼 입자의 집단의 직경이 장기간 동안(예를 들어, 1일∼24개월, 바람직하게는 2주∼12개월, 더욱 바람직하게는 2개월∼5개월) 약 10∼110㎚의 범위 내로 유지되는 경우를 의미한다. 예를 들어, 만일 나노에멀젼 입자의 집단이 장기간 보관될 경우, 이 입자의 직경이 온도 변화 및/또는 pH 변화에 영향받지 않고 약 10∼110㎚로 유지되면, 이 나노에멀젼은 안정한 것이다.
본원에 있어서 "박테리아-저항성"이란 용어는, 박테리아가 성장하는 것을 관찰할 수 없는 경우를 의미한다.
본원에 있어서 "멸균"이란 용어는, 나노에멀젼이 살아있는 박테리아 세포를 함유하지 않는 경우를 의미한다.
본원에 있어서 "약학적으로 허용 가능한"이란 용어는, 화합물, 물질, 조성물 및/또는 투여형이 합리적인 의학적 판단 범위에 속하고, 독성, 자극성, 알레르기 반응 또는 기타 문제나 합병증이 과도하게 발생하지 않아서, 인간 및 동물의 조직과 접촉하여 사용하기 적당하며, 이점/위험 비율(benefit/risk ratio)이 적합한 경우를 의미하는 것이다.
본원에 있어서 "약학적으로 허용 가능한 염"이란 용어는, 모 화합물의 산성염 또는 염기성염을 제조하여 변형된 모 화합물의 유도체를 의미하는 것이다. 약학적으로 허용 가능한 염의 예로서는 염기성 잔류물 예를 들어, 아민의 무기산 염 또는 유기산 염; 산성 잔류물 예를 들어, 카르복시산의 알칼리염 또는 유기 염 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 약학적으로 허용 가능한 염으로서는, 예를 들어, 무독성 무기산 또는 유기산으로부터 형성된 모 화합물의 4차 암모늄염 또는 통상의 무독성 염을 포함한다. 예를 들어, 이와 같은 통상의 무독성 염으로서는, 무기산 예를 들어, 염산, 브롬화수소산, 황산, 설팜산, 인산 및 질산 등으로부터 유래하는 염; 그리고 유기산 예를 들어, 아세트산, 프로피온산, 숙신산, 글리콜산, 스테아르산, 젖산, 말산, 주석산, 구연산, 아스코르브산, 파모인산, 말레산, 하이드록시말레산, 페닐아세트산, 글루탐산, 벤조산, 살리실산, 설파닐산, 2-아세톡시벤조산, 푸마르산, 톨루엔설폰산, 메탄설폰산, 에탄 디설폰산, 옥살산 및 이세티온산 등으로부터 생성된 염을 포함한다.
본원에 있어서 "치료학적 유효량"이란 용어는, 약품의 투여량과 관련하여 사용될 때, 치료를 필요로 하는 다수의 개체에 약품이 투여 또는 전달될 때 구체적인 약학적 반응을 제공하는 투여량을 의미한다. 특정 구체예에서 특정 개체에게 투여되는 "치료학적 유효량"은, 그 양이 당 업자에 의하여 "치료학적 유효량"인 것으로 간주되는 양이라 할지라도, 본원에 개시된 질병 치료시 항상 유효하지는 않을 것이다. 특정의 개체는 실제로 이 "치료학적 유효량"에 "반응을 나타내지 않을(refractory)" 수도 있는 것이다. 예를 들어, 반응을 나타내지 않는 개체는 생체이용효율이 작아서, 임상 효능이 얻어지지 않을 수도 있다. 뿐만 아니라, 약품의 투여량은 구체적으로 경구 투여용으로서 결정되거나, 또는 측정되는 약품의 혈중 수준을 참고로 하여 결정된다.
본원에 있어서 "반응을 나타내지 않는"이란 용어는, 임의의 개체에 화합물을 전달한 이후에 임상 효과가 기대한 만큼 나타나지 않는 즉, 임상 효과가 의료 인력에 의해 통상 관찰되는 정도에 못 미치는 반응을 보이는 경우를 의미하는 것이다.
본원에 있어서 "전달" 또는 "투여"란 용어는, 개체에 약제 또는 기능성 건강 식품을 제공하는 임의의 경로로서, 의료계에서 표준으로서 인정되고 있는 임의의 경로를 의미하는 것이다. 예를 들어, 본 발명은 예를 들어, 경구, 경피, 정맥 내, 복막 내, 근육 내 또는 피하 투여 경로를 포함하는 전달 경로 또는 투여 경로에 관한 것이다.
본원에 있어서 "개체"란 용어는, 본 발명의 임의의 구체예가 전달 또는 투여될 수 있는 임의의 동물을 의미하는 것이다. 예를 들어, 개체로서는 인간, 개, 고양이, 소, 돼지, 말, 마우스, 래트, 저빌(gerbil) 및 햄스터 등일 수 있다.
"캡슐화한(다)", "캡슐화하고 있는" 또는 "캡슐화된(다)"이란 용어는, 임의의 화합물이 보호성 물질에 의해 완전히 둘러싸인 경우를 의미한다. 예를 들어, 화합물은 미세 유동화 과정 중 형성되는 나노에멀젼 입자의 집단에 의해 이 입자들로 이루어진 캡슐에 내포될 수 있다.
"기능성 건강 식품"이란 용어는, 기본적인 영양 가치를 제공하는 것 이외에 건강 또는 의학적 이점을 제공하는 식이 공급원(즉, 예를 들어, 강화 식품 또는 다이어트 보조 식품)에 첨가되는 임의의 화합물을 의미한다.
"약용 화장품"이란 용어는, 화장품의 기능을 가지면서 약품으로서의 기능도 가지는 제제에 첨가되는 임의의 화합물(예를 들어, 과산화벤조일 또는 레티놀)을 의미한다. 약용 화장품은 일반적으로 얼굴이나 전반적인 신체적 외형을 개선하기 위해서 외용되기에 유용하다. 약용 화장품은 예를 들어, 크림, 오일, 거품, 스프레이 및 액체 등과 같은 형태의 조성물로서 도포될 수 있다. 약용 화장품은 예를 들어, 카로티노이드, 페놀계 화합물 또는 수용성 항산화제와 같은 종류의 것들을 포함할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1a는 제조 후 3개월 경과시 미세 유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 1b는 제조 후 3개월 경과시 미세 유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 2는 제조 후 4개월 경과시 미세 유동화 대구 간유 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 3은 제조 후 5개월 경과시 미세 유동화 토코페롤 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 4는 미세 유동화 루테인/제아크산틴 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 5는 미세 유동화 대두 단백질 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 6은 미세 유동화 유청 단백질 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 7은 미세 유동화 오렌지 주스/식물성 스테롤/루테인 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 8은 제조 후 2개월 경과시 미세 유동화 DHA 어류 오일/물의 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 9는 제조 후 3개월 경과시 미세 유동화 DHA 어류 오일/우유의 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 10은 미세 유동화 DHA 어류 오일/우유/토코페롤 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 11은 저온 살균 처리 후 미세 유동화 DHA 어류 오일/우유/토코페롤 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 12는 동결-해동 처리 후 미세 유동화 DHA 어류 오일/우유/토코페롤 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 13은 라이코펜-풍부 먹이를 먹였을 때 저빌의 혈장 내 라이코펜 수준에 관한 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 14는 미세 유동화 라이코펜 먹이를 먹였을 때 저빌의 혈장 내 라이코펜 수준에 관한 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 15는 미세 유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼의 제조시 얻어지는 항-박테리아 특성에 관한 하나의 구체예를 제시하는 것이다.
도 16은 실시예 12에서 사용된 미세 유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼 집단의 직경 분포를 나타내는 예시적 데이터를 제시하는 것이다.
도 17은, 미세 유동화 식물성 스테롤 함유 나노에멀젼 먹이가, 미분 식물성 스테롤 함유 먹이 또는 결정질 식물성 스테롤 함유 먹이보다, 과 콜레스테롤 혈증 햄스터에 있어서 혈장 내 LDL-C를 4주간 더욱 효율적으로 감소시킨다는 사실을 보여주는 예시적인 데이터를 제시하는 것이다.
도 18은 다음과 같은 경우로부터 얻어진 예비 혼합물 콜레스테롤 입자의 직경 분포를 비교한 예시적 데이터를 제시하는 것이다: 패널 A = 트윈(Tween)® 80/물('118 특허); 및 패널 B = 오일/레시틴/트윈® 80/물(본 발명의 하나의 구체예).
도 19는 다음과 같은 경우로부터 얻어진 미세 유동화 콜레스테롤 나노에멀젼 입자의 직경 분포를 비교한 예시적 데이터를 제시하는 것이다: 패널 A = 트윈® 80/물('118 특허)(미세 유동화 과정 반복 실시); 및 패널 B = 오일/레시틴/트윈® 80/물(본 발명의 하나의 구체예)(미세 유동화 과정 1회 실시).
도 20은 다음과 같은 경우로부터 얻어진 미세 유동화 콜레스테롤 나노에멀젼 입자의 직경 분포를 비교한 예시적 데이터를 제시하는 것이다: 패널 A = 트윈® 80/물('118 특허)(1회 통과 노출시킴); 및 패널 B = 오일/레시틴/트윈® 80/물(본 발명의 하나의 구체예)(1회 통과 노출시킴).
발명에 관한 상세한 설명
본 발명은 나노에멀젼 분야에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 나노에멀젼은 고 전단 응력 기술에 의해 제조된다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 균일 미세 유동화 나노에멀젼을 포함한다. 다른 구체예에서, 본 발명의 균일 나노에멀젼은 화합물 예를 들어, 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품을 포함한다. 하나의 구체예에서, 균일 나노에멀젼은 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼에 비하여 약리학적 매개 변수가 개선된 것이다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 박테리아-저항성 나노에멀젼을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 약학 분야에 있어서는 전달 시스템으로서 나노에멀젼이 사용된다. 그러나, 나노에멀젼 기능성 건강 식품을 전달할 때에는 약간의 주의가 필요하다. 예를 들어, 하나의 나노에멀젼 시스템은 식물성 스테롤을 함유한다[Bruce외 다수, "Method for producing dispersible sterol and stanol compounds", 미국 특허 제6,387,411호(2002); 본원에 참고용으로 인용됨]. 그러나, 이 기술은 나노에멀젼을 생산하는데 분쇄법을 사용하므로, 이 나노에멀젼을 구성하는 입자의 직경이 본 발명의 나노에멀젼을 구성하는 입자의 직경에 비하여 6배 이상 크다. 비록 본 발명의 기작을 이해할 필요는 없지만, 이와 같은 직경 차이는 안정성과 효능 면에서, 구체적인 이점을 제공하는 것으로 생각된다(이하 참조). 뿐만 아니라, '411 특허에는 흡수성 미량 영양소를 통합하는 방법에 관하여는 개시되어 있지 않다.
뿐만 아니라, 약용 화장품 분야에서도 전달 시스템으로서 나노에멀젼이 사용된다. 약용 화장품은 예를 들어, 카로티노이드 예를 들어, α-카로틴, β-카로틴, β-크립토잔틴, 라이코펜, 크로세틴, 푸코잔틴, 할로신티아잔틴, 칸타잔틴, 아스트라잔틴, 루테인 또는 제아크산틴; 페놀계 화합물 예를 들어, 케르세틴, 루틴, 미리세틴, 카엠페롤, 카테킨, 에피갈로카테킨, 에피카테킨, 리저바트롤, 토코페롤, 페룰레이트, 유비퀴놀-10, 대두 이소플라본 예를 들어, 제네스타인, 다이드제인, 알파 리포산, 안토시아닌, 엘라직 탄닌(ellagic tannin), 갈산 또는 엘라그산; 또는 수용성 항산화제 예를 들어, 아스코르브산, 요산 또는 빌리루빈을 포함할 수 있다.
본 발명은 모든 흡수성(예를 들어, 지용성) 영양분 예를 들어, 지방산, 카로티노이드, 토코페롤, 토코트리에놀 및 코엔자임-Q를 포함하는 경구 전달용 비이클을 포함하는 나노입자 또는 나노에멀젼의 집단에 관한 것이다. 그러나, 전달 방법으로서는 경구 투여 방법에만 한정되는 것은 아니며, 경피, 정맥 내, 복막 내, 근육 내 또는 피하 투여 방법을 포함하되, 이에 한정되는 것도 아니다. 다른 구체예에서, 카로티노이드로서는 루테인 및 제아크산틴을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 또한 모든 비흡수성(예를 들어, 지용성) 식물 유래 스테롤 화합물 예를 들어, 피토스테롤 및 피토스타놀을 포함하는 경구 전달용 비이클을 포함하는 나노입자 또는 나노에멀젼의 집단에 관한 것이기도 하다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 화합물은 나노입자 또는 나노에멀젼에 의해 캡슐화된다. 하나의 구체예에서, 통상의 유화제는 나노에멀젼을 제조하는데 사용된다. 하나의 구체예에서, 상기 유화제로서는 인지질, 지방산, 모노글리세리드, 지방산 디글리세리드 또는 폴리소르베이트를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 또한 현재 사용되는 방법과 당 업계에 공지되어 있는 조성물에 비하여 생체이용효율을 개선하며, 표면-대-부피 비율(surface-to-volume ratio)을 나타내는 본 발명의 임의의 구체예에 의한 나노에멀젼에 관한 것이기도 하다.
본 발명은 또한 미생물 성장에 대해 저항성인 본 발명의 임의의 나노에멀젼에 관한 구체예에 관한 것이기도 하다. 본 발명의 기작에 관하여 이해할 필요는 없지만, 미세 유동화 과정은 고 전단 응력을 형성하며/형성하거나 산화 환경을 조성하여, 미생물의 일체성을 파괴하고/파괴하거나 미생물의 성장을 예방하는 것으로 생각된다.
I. 나노에멀젼의 제조 방법
나노에멀젼은 다양한 방법에 의하여 제조되어 왔다. 특히, 그러한 방법에서는 직경이 제각각으로 다양하여, 유기 용매 및/또는 중합체를 필요로 하였다. 이와 같은 공지의 나노에멀젼은 경구 투여용 약품 또는 영양분 전달 시스템을 제조하는데 사용되는 것으로서 고려되고 있으므로, 생체이용효율과 생리적 부작용이 중요시되고 있다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 고압 하에서 연속 난류를 발생시켜 나노에멀젼을 제조하는 방법에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 고 전단 난류를 발생시키는 수단으로서는 미세 유동화를 포함한다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 균일한 나노에멀젼은 1회 통과 노출(예를 들어, 30초 이내의 시간)되어 예비 혼합물로부터 제조된다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 균일한 나노에멀젼은 최소 직경 및 최대 직경간 차이가 약 100㎚를 넘지 않는 입자의 집단을 포함한다. 하나의 구체예에서, 균일한 나노에멀젼은 25,000psi 이상의 압력에서 제조된다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 유기 용매 또는 중합체를 사용하지 않고, 균일 미세 유동화 나노에멀젼을 제조하는 방법에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 미세 유동화 나노에멀젼은 현탁액으로부터 제조된다. 다른 구체예에서, 미세 유동화 나노에멀젼은 마이크로에멀젼으로부터 제조된다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 액상 분산 매질 중에서 실질적으로 가용성인 화합물을 포함하는 균일 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 나노에멀젼은 화합물을 캡슐화한다. 하나의 구체예에서, 상기 화합물은 약제 및/또는 기능성 건강 식품을 포함한다.
대표적인 약제 및 다이어트 보조 식품에 관하여는 예를 들어, 문헌[Roberts외 다수, Nutriceuticals:The Complete Encyclopedia of Supplements, Herbs, Vitamins, and Healing Foods(American Nutriceutical Association, 2001); 본원에 구체적으로 참고용으로서 인용됨]에 개시되어 있다. 다이어트 보조 식품 및 기능성 건강 식품에 관하여는 또한 문헌[Physician's Desk Reference for Nutritional Supplements, 1st Ed.(2001) 및 The Physicians' Desk Reference for Herbal Medicine, 1st Ed.(2001); 상기 두 문헌은 본원에 참고용으로서 인용됨]에 개시되어 있다. 기능성 건강 식품 및 다이어트 보조 식품(식물성 화학 물질(phytochemical) 또는 기능성 식품이라고도 칭함)은, 일반적으로 다이어트 보조 식품, 비타민, 무기질, 허브, 또는 신체에 의학적 효능 또는 생물학적 효능을 주는 치유 식품(healing food) 군 중 임의의 것에 해당한다.
대표적인 기능성 건강 식품 또는 다이어트 보조 식품으로서는 루테인, 엽산, 지방산(예를 들어, DHA 및 ARA), 과일 추출물 및 식물 추출물, 비타민 및 무기질 보충 식품, 포스파티딜세린, 리포산, 멜라토닌, 글루코사민/콘드로이친, 알로에 베라, 거글(Guggul), 아미노산(예를 들어, 글루타민, 아르기닌, 이소루신, 루신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 트레오닌, 트립토판 및 발린), 녹차, 라이코펜, 자연 식품, 식품 첨가제, 허브, 식물성 영양분, 항산화제, 과일의 플라보노이드 성분, 달맞이꽃 종자 유, 아마씨, 어류 및 해양 동물 오일, 그리고 생균제를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기능성 건강 식품 및 다이어트 보조 식품은 또한 생명 공학적으로 조작된 식품 즉, 유전자 조작되어 원하는 특성을 보유하도록 만들어진 식품("약용 식품(pharmafood)"이라고도 칭함)을 포함한다.
구체적으로, 이러한 화합물로서는 천연 생성 오일, 지방산 및 단백질을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하나의 구체예에서, 천연 생성 오일로서는 어류의 오일(예를 들어, 대구 간유)을 포함한다. 하나의 구체예에서, 천연 생성 지방산으로서는 오메가-3(예를 들어, DHA)를 포함한다. 하나의 구체예에서, 나노에멀젼은 지방을 거의 포함하지 않거나 아예 포함하지 않는다. 하나의 구체예에서, 천연 생성 단백질로서는 대두 또는 유청을 포함한다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 직경이 10∼110㎚인 입자의 집단을 포함하는 균일 미세 유동화 나노에멀젼을 제조하는 방법에 관한 것이다.
A. 미세 유동화기
미세 유동화는 단일 작동 증압 펌프를 가동시키는 독특한 과정이다. 상기 증압 펌프는 유압을 원하는 수준으로 증강시켜, 이 유압을 생산물 스트림에 전달하는 역할을 한다. 이 펌프가 압력 행정(pressure stroke)에 의해 움직일 때, 이 펌프는 생산물을 일정한 압력으로 상호 작용 챔버에 운반해준다. 상기 상호 작용 챔버가, 특별히 디자인된 고정형 마이크로채널의 형태를 가져 생산물 스트림을 고속으로 가속화하면, 고속의 생산물 스트림은 그 스트림 자체와 내 마모 표면에 작용을 미침에 따라서 균일한 나노에멀젼을 생성하는, 충격력과 고 전단력을 발생시키게 된다.
증압 펌프가 그것의 압력 행정을 완료하면, 다시 방향을 역으로 바꾸어 일정 부피를 가지는 새로운 생산물을 끌어올리게 된다. 흡입 행정을 마칠 때, 상기 펌프는 다시 방향을 역으로 바꾸어 상기 생산물이 일정한 압력으로 이동하도록 만들고, 이와 같은 과정을 반복하게 되는 것이다.
상호 작용 챔버로부터 배출될 때, 생산물은, 이 생산물의 온도를 원하는 온도로 조절해주는 장치 내 열 교환기를 통과하여 흐른다. 이 시점에서, 생산물은 시스템을 재순환하여, 추가의 공정에 도입될 수 있거나, 또는 시스템 외부로 빠져 나가 공정의 다음 단계에 사용될 수도 있다. 문헌[Cook외 다수, "Apparatus For Forming Emulsions", 미국 특허 제4,533,254호; 및 Cook외 다수, "Method Of Forming A Microemulsion", 미국 특허 제4,908,154호(1990)(상기 두 문헌은 본원에 참고용으로 인용됨)]을 참조할 수 있다.
B. 나노입자 조성물
나노입자 조성물을 제조하기 위해 미세 유동화기를 사용하였던 초기에는 액상 분산 매질 중에 거의 용해되지 않는 약품 기질을 필요로 하였었다. 개시된 하나의 기술에서, "거의 용해되지 않는(poorly soluble)"이란, 10㎎/㎖ 미만으로 용해되는 경우로서 정의된다[Bosch외 다수, "Process for preparing therapeutic compositions containing nanoparticles", 미국 특허 제5,510,118호(1996); 본원에 참고용으로 인용됨]. 미세 유동화 과정에는, 수-불용성인 것이 바람직하지만, 유-불용성 화합물이 사용되기도 한다. 상기 '118 특허에는 미세 유동화 과정을, "제분(milling)" 작용으로서 정의하였는데, 이는 곧, 불용성 화합물 입자가 나노입자 조성물 제조시 물리적으로 붕괴 됨을 의미하는 것이다. 뿐만 아니라, 상기 과정은 장기간에 걸친 과정으로서(즉, 미세 유화 주기의 반복), 미세 유동화기 내에서 열 축적 과정을 촉진한다. 결과적으로, 이와 같은 초기의 기술을 수행할 경우에는 가공 온도가 40℃ 미만이어야 하는 것이다. 한 가지 문제점은 이 기술을 통하여는 나노에멀젼을 구성하는 입자의 평균 직경이 약 300㎚라는 점이다. 상기 '118 특허에 따르면, 직경이 보다 작은(즉, 100㎚ 미만인) 입자를 얻을 수 있다고 교시되어 있지만, 이에 대한 실현 가능성을 입증해줄 만한 데이터는 없다. 본원에 제시된 대표적인 데이터를 보쉬(Bosch)외 다수의 방법에 적용하였는데, 그 결과 완전한 직경 분포 프로필을 얻을 수 있었다. 실시예 13을 참조할 수 있다. 이 데이터를 통하여, 보쉬외 다수의 기술은 본 발명에 의한 나노에멀젼과 같은 균일한 나노에멀젼을 생산하지 못함을 알 수 있다.
기타 몇몇 방법에서는 다양한 불용성 화합물을 캡슐화하고 있는 기본적인 '118 기술을 수행하였다. 실제로, 이하에 개시된 바에 따르면, 나노입자 조성물을 "입자 표면상에 흡착되었거나 또는 이 표면과 결합되어 있으며, 거의 용해되지 않는 치료제 또는 진단제와 비-가교형 표면 안정화제로 이루어진 입자"로 정의하였다[Cooper외 다수, "Nanoparticulate Sterol Formulations And Novel Sterol Combinations", 미국 특허 출원 공보 2004/0033202(A1)(2004)(1페이지 세 번째 문단)(본원에 참고용으로 인용됨)]. '118 특허와 유사하게, 쿠퍼(Cooper)외 다수의 문헌에는, 액상 분산 매질(즉, 물, 오일, 알콜 및 글리콜 등) 중에 거의 용해되지 않는 화합물을 사용하여 나노입자 조성물을 제조하는 방법에 관하여 개시되어 있다. 예를 들어, 쿠퍼외 다수의 문헌에는 "물에 거의 용해되지 않는(poorly water-soluble)" 약품을 용해도가 약 30㎎/㎖ 미만인 약품으로서 정의하고 있다. 예를 들어, 하나 이상의 스테롤 또는 스타놀(즉, 시토스테롤 또는 피토스테롤)을 포함하는 식물성 스테롤 나노입자 조성물은 당 업계에 직경이 50㎚ 미만인 입자를 포함하는 조성물로서 정의되어 있다. 쿠퍼외 다수의 문헌에서는 미세 유동화기를 사용하지 않았을 뿐만 아니라, 직경을 10∼110㎚의 범위로 균일하게 제공할 수 있음을 입증하는 어떠한 데이터도 제시되어 있지 않다. 그 대신, 쿠퍼외 다수의 방법은 직경 분포가 10∼110㎚인 균일한 입자를 생산하지 못하는 통상의 제분 과정을 바탕으로 한다.
쿠퍼 외 다수의 방법에서는 당 업계에서 널리 사용되고 있는 제분용 분쇄기(다이노®-밀 KDL(DYNO®-MILL KDL))를 사용한다. 이 장치는 현재 미국에서 글렌 밀스 인코포레이션(Glen Mills Inc.)(Clifton, NJ)에서 시판되고 있으며, 다음과 같은 기술 정보를 가지는 것으로 알려져 있다. 상기 다이노®-밀은 범용 수평 비드 제분 장치로서, 그 용도도 페인트 및 코팅재 제조로부터 약품 제조 및 단백질 추출을 위한 세포 분쇄에 이르기까지 다양하다. 연구 논문에는 이 장치가 입자를 평균 직경 320㎚까지 분쇄한다고 보고된 바 있다. 상기 다이노®-밀은 항상 습한 환경 하에서 작동되는데, 다시 말해서, 분쇄될 물질은 임의의 적당한 액체 중 현탁액의 형태로서 존재한다. 재킷이 장착된 분쇄 챔버는 중심 샤프트(central shaft)의 길이를 따라서 일정한 간격으로 존재하는 일련의 교반자를 포함한다. 분쇄 챔버에 장착된 재킷은 가공될 물질의 온도를 조절하는데 사용된다. 상기 챔버는 한쪽 말단부가 잠가져 있으며, 또한 상기 샤프트 주변에는 캔틸레버(cantilever)가 존재한다. 베어링 말단부는 분리 갭(separator gap)을 포함하는데, 이 갭은 틈새에 대한 공차(20 마이크론 정도로 세팅될 수 있음)를 가지고 있다. 상기 챔버에는 비드가 이 챔버 용량의 약 80%를 차지하도록 충전되어 있다[즉, 폴리밀®(PolyMill®) 500; 직경 500㎛인 분쇄 비드]. 구체적 용도에 따라서, 유리, 세라믹, 금속, 텅스텐 카바이드 및 기타 재료로 제조된 비드를 사용할 수 있다. 가공 물질은 챔버 내에 도입된다. 챔버가 상기 물질과 비드로 가득 찼을 때, 이 기계를 작동시키면 교반 판은 회전하여, 상기 비드가 주변에 충격을 전달하게 되고, 이에 따라서 가공 물질에는 허리케인과 같은 힘이 가하여지게 되는 것이다. 이와 같은 엄청난 분리 충격에 의하여 입자의 크기가 신속하고도 일정하게 감소되는 것이다. 동일한 제분기에서 분쇄 챔버와 갭 세팅을 바꾸어줌으로써, 회분식 가공 및 연속 가공도 실시될 수 있다.
쿠퍼 외 다수의 기술은 입자 중 90%의 직경이 187㎚ 이하인 식물성 스테롤 나노입자 조성물의 제조에 한정되어 있다. 그러나, 실제 직경 분포는 제시되어 있지 않다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 쿠퍼 외 다수의 문헌에 개시된 기술은 입자의 직경 분포를 10∼110㎚로 균일하도록 만들 수 없다는 단점을 극복한 것이다. 실시예 14를 참조할 수 있다. 본 발명의 몇몇 구체예와는 달리, 쿠퍼 외 다수는 가열 단계를 포함하는 나노입자 조성물의 제조 방법에 관한 것은 아니다. 실제, 쿠퍼 외 다수의 문헌에는, 가열 단계를 포함하는 방법을 이용하여 식물성 스테롤 나노입자 조성물을 제조하는 방법은 바람직하지 않으며 또한 문제가 많다고 기술되어 있다. 본 발명의 몇몇 구체예는 이와 같은 문제점들을 해결하였다.
선택된 액상 분산 매질 중에 불용성인 2개의 약품 즉, 멜록시캠과 토피라메이트는, 쿠퍼 외 다수의 나노입자 조성물 제조 기술을 이용하였을 때 임상 투여시의 결과를 개선하는 유효한 후보 물질인 것으로서 알려져 있다[Cooper외 다수, "Nanoparticulate meloxicam formulations", 미국 특허 출원 공보 2004/0229038(2004); 및 Gustow외 다수, "Nanoparticulate topiramate formulations", 미국 특허 출원 공보 2004/0258758(2004)]. 상기 공보 중 어떠한 것에도, 입자의 직경이 약 10∼110㎚로 균일 미세 유동화 마이크로에멀젼이 제조되었다는 것을 입증해 주는 데이터가 제시되어 있지 않다.
C. 나노유화(Nanoemulsification)
주로 작은 입자로 이루어진 균일한 혼합물(예를 들어, 집단)을 형성하는 데에는 "유화"라고 불리는 물리적 과정을 포함할 수 있다. 에멀젼은 통상적으로 당 업계에 "일반적으로 콜로이드보다 크기가 큰 소적의 형태를 가지는 비 혼화성 액체 중에 유화제를 사용하거나 또는 사용하지 않고서 분산시킨 액체로 이루어진 시스템"으로서 정의된다[Medline Plus Online Medical Dictionary, Merriam Webster(2005)]. 결과적으로, 당 업계에서 직경이 보다 작은 입자를 제조할 수 있는 유화제가 개발됨에 따라서, "마이크로에멀젼" 및 "나노에멀젼"이라는 용어도 알려지게 되었다. 개념상 마이크로에멀젼은 직경이 나노에멀젼보다 1000배 이상 크다. 그러나, 비-조절성 유화 과정(non-controlled emulsification process)에 있어서 입자의 직경은 매우 고르게 분포되어 있을 수 있는데, 이러한 특징은 나노에멀젼 기술과 마이크로에멀젼 기술 사이의 상당한 공통점이다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 액상 분산 매질(예를 들어, 가열 액상 분산 매질) 중에서 실질적으로 가용성인(예를 들어, 용해도가 30㎎/㎖ 초과인) 화합물과, 임의로는, 일반적인 유화제 예를 들어, 인지질, 지방산 모노글리세리드, 지방산 디글리세리드 또는 폴리소르베이트를 포함하는 예비 혼합물에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 나노에멀젼은 상기 예비 혼합물을 고압의 연속 난류에 노출시킴으로써 제조되는데, 이때, 상기 압력은 25,000psi 이상이다. 하나의 구체예에서, 고압 난류는 미세 유동화 과정을 포함한다. 하나의 구체예에서, 나노에멀젼은 약제 또는 기능성 건강 식품을 캡슐화하고 있는 입자를 포함한다. 하나의 구체예에서, 나노에멀젼은 안정한 입자를 가지는 균일한 나노에멀젼을 포함한다. 하나의 구체예에서, 미세 유동화 과정은 1회 통과 노출 과정(예를 들어, 약 30초 동안 실행)을 포함한다. 하나의 구체예에서, 균일 미세 유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼은 저밀도 지단백 콜레스테롤 감소 효능이 우수하다.
약품의 투여 방법 중 경구 투여용 약품의 투여 방법은 임의의 개체에 약제 및 기능성 건강 식품을 제공하기 위한 일반적인 방법이다. 나노에멀젼을 전달하는 방법으로서는 경구 투여 방법에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 경피, 정맥 내, 복막 내, 근육 내 또는 피하 투여 방법도 포함한다. 제제(즉, 액체 또는 현탁액)은 비교적 생산 비용이 저렴하며 환경 저항에 잘 견디므로, 경구 투여가 바람직하다. 그러나, 추후 제제 성분의 위장관 내 흡수 과정은 예상과는 다르다. 개체에 도입될 약제 및 기능성 건강 식품에 있어서, 제제는 소화 계와 융화될 수 있어야만 한다. 결과적으로, 지질계 약품 전달 시스템은 다수의 약물 전달 시스템에 대한 담체로서 유용한 것으로 알려져 있다. 그러나, 상기 약물 전달 시스템의 효능은, i) 지질 조성(예를 들어, 분자 크기와 전하); ii) 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품의 화학 구조(즉, 분자의 크기 및 pH 이온화), 그리고 iii) 개체의 전반적인 건강 상태에 따라서 달라질 수 있다. 일반적으로, 지질은 생리학적으로 비 흡수성인 것 또는 흡수성인 것으로 분류된다. 위장관에서의 흡수 과정은 화합물의 용해성과는 상관이 없음을 알아야 할 것이다. 본 발명은 흡수성 또는 비 흡수성 지질을 포함하며, 이것의 생체이용효율을 개선하는, 균일 미세 유동화 나노에멀젼과 관련된 조성물 및 방법에 관한 것이다.
1. 비 흡수성 지질
식물성 스테롤, 스타놀 및 트리터펜 알콜(예를 들어, 오리자놀)은 경구 투여시 혈류에 흡수되지 않거나 또는 거의 흡수되지 않는다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 액상 분산 매질 중에서의 용해도가 우수한 비 흡수성 지질과, 임의로는 일반적인 유화제 예를 들어, 인지질, 지방산 모노글리세리드, 지방산 디글리세리드 또는 폴리소르베이트를 포함하여, 개질된 나노에멀젼을 만드는, 균일한 나노에멀젼(예를 들어, 미세 유동화 나노에멀젼)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 나노에멀젼은 직경이 10∼110㎚인 입자를 포함하므로, 경구 투여에 적당하다.
식물성 스테롤은 비-흡수성이므로, 이 식물성 스테롤 예를 들어, β-시토스테롤을 사용하면 혈중 콜레스테롤 수준을 낮출 수 있다고 알려져 있다. 흡수되지 않은 식물성 스테롤이 위장관계 내에 존재하면, 콜레스테롤의 정상적인 대사를 억제하므로, 혈중 콜레스테롤 수준이 감소하게 되는 것이다. 특히, 결정형 식물성 스테롤을 20그램 정도 투여하면, 혈장 내 콜레스테롤 수준을 약 10% 정도 줄일 수 있다[Pollack외 다수, "Sitosterol", Monographs on Atherosclerosis, Vol.10 Eds. O.J.Pollack & D. Kritchevsky, Basel, New York, Karger(1981)].
뿐만 아니라, 비 흡수성 지질은 부작용이 없기 때문에 기능성 건강 식품으로서 유익하다. 부작용은 보통 통상의 콜레스테롤-강하 약제(예를 들어, HMG CoA 리덕타제 억제제 또는 니아신)를 전신 투여할 때에 관찰된다. 식물성 스테롤은 부작용이 거의 없기 때문에, 이 식물성 스테롤은 전신 투여가 권장되지 않는 보통의 인간들 예를 들어, 어린이에게 처방될 수 있다. 식물성 스테롤을 적당량 섭취하면 혈중 콜레스테롤 수준은 낮아질 것이라고 알려져 있다. 본 발명은 식물성 스테롤 또는 스타놀을 전달하기 위하여 현재 행해지고 있는 방법들을 개선한 방법에 관한 것이다.
제1의 공지 방법은, 식물성 오일-함유 마가린 중에 식물성 스테롤을 식물성 스테롤의 유효 수준까지 용해시키는 과정을 포함한다. 유리 스타놀 또는 스테롤의 지질 내 가용성은, i) 지방산 예를 들어, 올레산 염 또는 리놀레산 염을 내부 에스테르화시키거나; ii) 식물성 오일 중에 혼합시키거나; 또는 iii) 수소화하여 마가린을 형성시킬 경우에 증가하며, 이때 혈장 내 콜레스테롤은 약 30%까지 감소할 수 있다. 식물성 스테롤을 충분히 섭취하기 위해서는, 상기 과정을 통하여 지방을 약 18 그램까지 섭취해야 한다[Miettinen외 다수, "Use of a stanol fatty acid ester for reducing serum cholesterol level", 미국 특허 제5,502,045호(1996); 및 Wester외 다수, "Phytosterol compositions", 미국 특허 제6,589,588호(2003)(본원에 참고용으로 인용됨)]. 마가린을 다량 섭취하는 비만인 미국인들에게, 혈장 내 콜레스테롤 수치를 낮추고자 하는 상기 자연 요법에 의한 방법은 허용될 수 없다. 이 방법의 단점은 과체중 또는 비만인 사람은 콜레스테롤 수준도 높을 수 있다는 점에 있다. 물론 전문가들은 이 개체 군이 식품을 통하여 지방을 과다하게 섭취하지 말 것을 경고한다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 식물성 스테롤을 포함하는 나노에멀젼 음료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 나노에멀젼 음료를 제조하는 본 발명의 방법은 고압의 연속 난류를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 하나의 구체예에서, 고압 연속 난류에는 미세 유동화 과정이 포함된다. 또 다른 구체예에서, 나노에멀젼 음료로서는 오렌지 주스 제품을 포함한다.
제2의 공지 방법은, 종국에는 음료나 식품에 첨가될 수 있는 마이크론 크기의 미셀(즉, 직경이 수천 나노미터인 마이크로에멀젼)을 도입함으로써, 수 분산 식물성 스테롤(예를 들어, 지방에 용해되지 않는 스타놀)을 경구 전달하는 과정을 포함한다[Ostlund Jr., "Sitostanol formulation to reduce cholesterol absorption and method for preparing and use of same", 미국 특허 제5,932,562호(1999)(본원에 참고용으로 인용됨)]. 식물성 스테롤을 함유하는 마이크로에멀젼이 소장에 투여되었을 때, 콜레스테롤 흡수율은 약 37%까지 감소하였다[Ostlund Jr., "Sitostanol formulation to reduce cholesterol absorption and method for preparing and use of same", 미국 특허 제5,932,562호(1999)(본원에 참고용으로 인용됨); 및 Spillburg외 다수, "Fat-free foods supplemented with soy stanol-lecithin powder reduce cholesterol absoption and LDL cholesterol" J Am Diet Assoc. 103:577-581(2003)]. 이 방법의 단점은 상기 마이크로에멀젼 제제를 이루는 입자의 직경이 수천 나노미터에 이르기 때문에(즉, 직경이 마이크론에 이르기 때문에), 최적의 효능을 제공할 수 없다는 점에 있다. 본 발명은 직경이 10∼110㎚인 입자를 제공하는 미세 유동화 과정 및 구체적인 제제화 과정을 포함하는 나노에멀젼 기술에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 나노입자의 pH 안정성과 열 안정성은 개선되었기 때문에, 위장관계 전체에 걸쳐 입자의 일체성이 안정화될 수 있다.
제3의 공지 방법은, 수 분산성 스테롤 생산물을 제조함으로써 식물성 스테롤을 경구 전달하는 것을 포함한다. 이와 같은 수 분산성 생산물은 일반적으로 유화제 예를 들어, 모노글리세리드 및 폴리소르베이트를 포함한다. 이와 같은 수 분산성 제품은 직경이 1000㎚ 미만(평균 = 358㎚)인, 액체/분산액을 이용한 경우 균질화된다고 알려져 있다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 수 분산 식물성 스테롤을 직경이 약 40∼60㎚인 나노에멀젼 중에 유화하는 과정을 개선한, 나노에멀젼(예를 들어, 고압 연속류 방법에 의해 생산된 나노에멀젼)의 미세 유동화 기술에 관한 것이다.
이와 유사하게, 스타놀/스테롤을 고급의 분지형 탄화수소와 함께 용해한 후, 생성된 생성물을 분쇄함으로써, 수 분산성 스테롤/스타놀 또는 스테롤/스타놀 에스테르 조성물을 제조하는 방법도 알려져 있다[Bruce외 다수, "Method for producing dispersible sterol and stanol compounds", 미국 특허 제6,387,411호(2002)(본원에 참고용으로 인용됨)]. 분쇄 방법은 통상적으로 직경이 10∼150 마이크론인 입자들을 생산한다. 수 분산성 스테롤 생산물을 제조하는 것으로 알려진 기타 방법에서는, 유화제 예를 들어, 모노글리세리드 및 폴리소르베이트 중에서 균질화 과정을 수행한다. 이와 같은 균질화 과정을 통해서는, 직경이 1000㎚ 미만(평균 = 358㎚)인 입자를 포함하는 액체/분산액이 생산된다고 보고된바 있다[Stevens외 다수, "Aqueous dispersible sterol product", 미국 특허 제6,623,780호(2003)(본원에 참고용으로 인용됨)]. 이 제제를 오렌지 주스에 첨가하면, LDL 콜레스테롤 수치를 약 12%까지 줄일 수 있다[Devaraj외 다수, "Plant sterol-fortified orange juice effectively lowers cholesterol levels in mildly hypercholesterolemic healthy individuals" Arterioscler Thromb Vasc Biol. 24:25-28(2004)].
비록, 본 발명의 기작을 모두 다 이해할 필요는 없지만, 본 발명에 의하여 제조된, 균일 미세 유동화 나노에멀젼 제제의 표면-대-부피의 비율은 훨씬 더 증가하였으며(예를 들어, 최대 6배) 안정성도 또한 우수한 것으로 생각된다. 뿐만 아니라, 통합된 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품도 그 효능이 개선되었다고 생각된다[예를 들어, 식물성 스테롤에 의해 혈장 내 콜레스테롤 수치가 낮아졌다고 생각된다]. 또한, 공지의 마이크론 크기의 미셀이나 마이크로에멀젼과 비교하였을 때, 본 발명의 하나의 구체예에 의해 고려되는, 소형의 식물성 스테롤-함유 나노입자는, 식품에 포함된 콜레스테롤이 소화관에 보통 미셀의 형태로서 전달될 경우, 이를 보다 잘 분해하는 것으로 생각된다. 예를 들어, 식물성 스타놀을 함유하는, 미리 형성된 마이크론 크기의 미셀은, 결정형의 스타놀 현탁액보다, 콜레스테롤 흡수를 최대 3배까지 더 효율적으로 억제하는 것으로 알려져 있다[Ostlund외 다수, "Sitostanol administered in lecithin micelles potently reduces cholesterol absorption in humans", Am J Clin Nutr 70:826-831(1999)].
2. 흡수성 지질
본 발명은 또한 흡수성 지질 예를 들어, 지방산, 카로티노이드, 토코페롤 및 기타 지용성 비타민, 토코트리에놀 및 코엔자임-Q를 경구 전달하기 위한 비이클로서 나노에멀젼을 사용하는 것에 관한 것이기도 하다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 액상 분산 매질 중에서의 용해성이 우수한 흡수성 지질과, 임의로는 일반적인 유화제 예를 들어, 인지질, 지방산 모노글리세리드, 지방산 디글리세리드 또는 폴리소르베이트를 포함하여, 개질된 나노에멀젼을 제제화하는, 균일 미세 유동화 나노에멀젼의 제조 방법에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 방법은 예비 혼합물을 고압의 연속 난류에 노출시키는 단계를 포함한다. 하나의 구체예에서, 이때의 압력은 25,000psi 이상이다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 나노에멀젼은 카로티노이드 예를 들어, 루테인 및 제아크산틴을 포함한다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 나노에멀젼은 입자의 직경이 10∼110㎚로서, 생체이용효율이 개선된 나노입자를 포함한다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 나노에멀젼의 생체이용효율은 경구, 경피, 정맥 내, 복막 내, 근육 내 또는 피하 전달 후 개선된다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 하나 이상의 카로티노이드를 포함하는 개질된 나노에멀젼을 제공하는, 황반 변성(즉, 65세인 사람에 있어서 실명의 주요 원인인 질병)의 치료 또는 예방 방법에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 상기 카로티노이드는 루테인 또는 제아크산틴을 포함하는 군으로부터 선택된다.
보통의 생리적 조건 하에서, 이러한 유형의 화합물은 위장관계에 의해 거의 흡수될 수 없다. 즉, 지질 영양소의 예상 흡수율은 매우 가변적이어서, 지질의 생체이용효율(예를 들어, 투여형의 흡수율) 또한 매우 가변적이다. 생체이용효율에 영향을 미치는 요인으로서는 식품의 가공 방법, 식품 매트릭스 및 천연 생성 미셀(예를 들어, 지질 미셀 운반 시스템) 중에서의 생리적 가용성을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
지용성 영양소는 고지방-함유 식물성 오일에 통합되어, 지질 매트릭스(예를 들어, 마이크론 크기의 미셀)에 분산될 수 있다. 미셀은 지용성 영양소를 용해하여, 소장에 의해 흡수될 수 있도록 만들어 준다. 예를 들어, 식물성 스테롤이 미셀 내에 전달될 때, 콜레스테롤의 흡수는 최대 3배까지 억제된다[Ostlund외 다수, "Sitostanol administered in lecithin micelles potently reduces cholesterol absorption in human" Am J Clin Nutr 70:826-831(1999)].
이와 유사하게, 카로티노이드를 미셀 중에 용해시킬 때, 시험관 내(세포 배양액 중) 카로티노이드의 생체이용효율은 증가함을 알 수 있다[Xu외 다수, "Solubilization and stabilization of carotenoids using micelles: delivery of lycopene to cells in culture", Lipids 34:1031-1036(1999)]. 그러나, 미셀을 사용함에 있어서의 단점은, 염소 처리된 유기 용매를 사용한다는 점인데, 이는 식품 성분을 가공하는데 있어서 사용하지 말아야 하는 성분이다. 기타 시험관 내 실험을 통하여는, 친지 물질 예를 들어, 지방산, 비타민, 그리고 베타-카로틴의 나노에멀젼 제제가 세포 배양 배지(RPMI-1640)에 전달되어, TK-6 세포에 의해 통합될 수 있다는 사실을 알 수 있다[Zuelli외 다수, "Delivering lipophilic substances into cells using nanoemulsions", 미국 특허 제6,558,941호(2003)(본원에 참고용으로 인용됨)].
II. 균일 나노에멀젼의 약물 동력학
하나의 구체예에서, 본 발명은 고압 하에서 연속 난류에 의해 생산되었으며, 현재 당 업계에 공지된 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼에 비하여 약물 동력학적 특성이 개선된 나노에멀젼에 관한 것이다. 나노입자는 약품(예를 들어, 노르플락신) 및/또는 단백질(예를 들어, 혈청 알부민)을, 미세 입자에 비하여 더욱 효율적으로 전달 및/또는 방출하는 것으로 알려져 있다[Jeon외 다수, "Effect of solvent on the preparation of surfactant-free poly(DL-lactide-co-glycolide) nanoparticles and norfloxacin release characteristics' Int J Pharm 207:99-108(2000); 및 Panyam외 다수, "Polymer degradation and in vitro release of a model protein from poly(DL-lactide-co-glycolide) nano- and microparticles" J Control Release 92:173-187(2003)].
본 발명의 하나의 구체예는 현재 당 업계에 공지되어 있는 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼과 비교하였을 때, 약물 동력학적 특성이 개선된, 균일 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 것이다. 균일 미세 유동화 나노에멀젼의 한 가지 이점으로서는, 입자의 직경 범위가 협소하다는 점이 있다(예를 들어, 10∼110㎚). 가장 통상적으로 당 업계에 공지되어 있는 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼을 구성하는 입자의 직경 분포는 상당히 널리 퍼져 있기 때문에, 소형 입자의 효능과 생체이용효율을 개선하는데 방해가 된다.
본 발명은 입자의 직경이 매우 다양한 나노에멀젼을 제조하는데 있어서의 문제점을 해결하였으며, 또한 종래의 것보다 균일한 소형 입자를 포함하는 나노에멀젼(예를 들어, 안정한 입자를 포함하는 균일 나노에멀젼)을 제공한다. 즉, 이와 같은 균일한 나노에멀젼은, 전달 방식 예를 들어, 경구, 경피, 정맥 내, 복막 내, 근육 내 및 피하 전달 방식 등에 상관없이, 현재 당 업계에 공지되어 있는 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼과 비교하였을 때, 약물 동력학적 매개 변수가 개선된 것이다.
A. 흡수 단계
종래의 나노입자 조성물 또는 나노에멀젼의 작용은 지연되어 개시되기 때문에, 상기 종래의 나노입자 조성물 또는 나노에멀젼을 사용하는 것은 이상적인 방법이 아니다. 이와는 대조적으로, 본 발명에 의한 균일 미세 유동화 나노에멀젼의 치료 효과는 훨씬 신속하게 나타난다.
약제 및 기능성 건강 식품은 일반적으로 경구 투여용으로서 정제, 액체, 겔 캡 및 캡슐 등의 형태로 시판되고 있다. 이들 조성물의 혈장 내 최고 농도는 일반적으로 투여 후 2∼4시간 사이에 얻어진다.
본 발명에 의한 균일 미세 유동화 나노에멀젼이 경구 투여형으로서 제제화되면, 투여된 화합물의 혈장 내 최고 농도는 약 2 시간 미만, 바람직하게는 약 1 시간 미만, 더욱 바람직하게는 약 30분 미만, 가장 바람직하게는 약 1∼15분 경과시에 얻어진다.
B. 투여 횟수 및 투여량
대부분의 약제 및 기능성 건강 식품의 1일 총 권장 투여량은 수 회로 나누어 분할 투여된다. 1일 투여량을 매일 1회 투여하는 것이 매일 다수 회 투여하는 것보다 바람직한 것으로서 당 업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 부분 경련을 일으킨 성인 환자의 경우, 매일 200㎎씩 투여하면 일관된 효능을 나타내며, 매일 400㎎씩 투여하면 그 효능이 떨어지게 된다[Physicians' Desk Reference, 57 sup.th.Edition, pp.2502(2003) 참조].
이와는 대조적으로, 본 발명의 균일 미세 유동화 나노에멀젼 중 일부는 투여 횟수를 줄여서, 보다 적은 양으로, 임의의 투여형 예를 들어, 분산액, 분말, 스프레이, 고상 재분산 투여형, 연고 및 크림 등의 형태로 투여될 수 있다. 본 발명에 유용한 제제의 대표적인 형태로서는, 임의의 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품의 분산액, 겔, 에어로졸(폐 내 및 비강 내 에어로졸), 연고, 크림, 고상 투여형 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 구체예에 의한, 직경이 작은 입자는 보다 완벽하게 흡수될 수 있으므로, 소량으로 투여될 수 있다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 종래의 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품 제제를 치료학적 유효량의 1/6, 1/5, 1/4, 1/3 또는 1/2로 포함하는, 치료학적 유효량의 균일 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 것이다.
C. 경구 투여
종래의 나노입자 또는 나노에멀젼 조성물의 액상 투여형은, 개체 군에게 거부감을 줄 정도로 부피가 비교적 크고, 점성도 큰 것으로 생각된다. 뿐만 아니라, 점성의 용액은 시린지로 투여시 천천히 주입하여야 하고, 또한 튜브에 붙을 수도 있기 때문에, 상기 점성 용액은 비 경구 투여시 문제가 될 수 있다. 뿐만 아니라, 물에 거의 용해되지 않는 활성 제제를 포함하는 종래의 제제는, 활성 제제가 주로 수용성이 큰 물질과 함께 사용되는 정맥 내 투여 기술에 적합하지 않다. 본 발명에 의한 구체예는, 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품이 실질적으로 가용성인 액상의 분산 매질을 이용함으로써 이러한 문제점을 해결하였다.
균일 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 구체예의 액상 투여형은 종래의 나노입자 또는 나노에멀젼의 액상 투여형에 비하여 상당히 유리하다. 하나의 구체예에서, 균일 미세 유동화 나노에멀젼은 점성이 낮다. 다른 구체예에서, 본 발명의 균일한 나노에멀젼은 그 질감이 부드럽다. 이 에멀젼의 이점으로서는 예를 들어, i) 종전의 에멀젼보다 섭취 및 소화하기 용이하여 산뜻한 느낌이 들기 때문에, 개체가 거부감을 느끼지 않는다는 점; ii) 컵이나 시린지를 사용할 수 있기 때문에 분배가 용이하다는 점; iii) 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품이 고 농도로 농축되어 제제화될 수 있어서 투여 부피를 줄일 수 있으므로, 개체가 섭취할 에멀젼의 부피가 작다는 점; 그리고 iv) 전반적으로 제제화하기 용이하다는 점이 있다.
본 발명에 의한 균일한 나노에멀젼의 액상 제제는 섭취가 용이한데, 이러한 특징은 특히, 연소자인 환자의 경우, 병상이 심각한 환자의 경우, 그리고 노인인 환자의 경우에 특히 중요하다. 점성이 있거나 껄끄러운 제제과, 투여 부피를 늘려서 비교적 다량으로 투여해야 하는 제제는 환자들에게 거부감을 준다. 액상 경구 투여형은 정제를 섭취하기 어려운 환자 예를 들어, 유아 및 노인의 경우에 특히 바람직할 수 있다.
본 발명에 의한 나노입자인 토피라메이트계의 액상 투여형의 점도는, 1㎖당 거의 동일한 농도에서의 종래의 나노입자 조성물 또는 나노에멀젼의 액상 경구 투여형의 약 1/200 미만, 약 1/175 미만, 약 1/150 미만, 약 1/125 미만, 약 1/100 미만, 약 1/75 미만, 약 1/50 미만, 또는 약 1/25 미만인 것이 바람직하다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 탁하지 않은, 균일 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 탁하다(turbid)라는 의미는, 나안으로 확인할 수 있거나, 또는 섭취시 "껄끄러운" 느낌이 들 수 있는 과립형 물질의 특성을 나타내는 것이다. 본 발명에 의한 나노에멀젼에 관한 구체예는 용기로부터 물처럼 용이하게 따라낼 수 있거나 뽑아낼 수 있는 것인 반면에, 종래의 나노입자 또는 나노에멀젼 조성물의 액상 투여형은 눌러 붙어서 용이하게 따라지거나 뽑아낼 수 없는 것이다.
D. 생체이용효율의 증가
하나의 구체예에서, 본 발명은, 동일한 투여량으로 투여될 때 종래의 나노입자 조성물과 나노에멀젼에 비하여, 생체이용효율이 증가하였고, 투여량은 적은 균일 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 것이다.
임의의 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품은 특정 기간 동안 특정 투여량만큼 투여될 경우 부작용을 나타낼 수 있다. 그러므로, 다량 투여시 관찰될 수 있는 바와 동일하거나 그보다 우수한 치료 효과를 나타낼 수 있는 정도로 소량 투여하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 균일 미세 유동화 나노에멀젼은 종래의 나노입자 조성물 및 나노에멀젼에 비하여 생체이용효율이 우수하므로, 이와 같이 소량 투여될 수 있으며; 결과적으로, 약제 및 기능성 건강 식품을 소량 투여하여도 원하는 치료 효과를 얻을 수 있는 것이다.
예를 들어, 종래의 나노입자 또는 나노에멀젼 중에 포함된 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품의 상대적 생체이용효율은 (순수한 용액을 기준으로 하였을 때 이것의) 약 85%에 해당할 수 있다. 하나의 구체예에서, 경구 투여 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품의 투여형으로서 제제화된 균일 미세 유동화 나노에멀젼의 상대적 생체이용효율은 약 85% 이상인 것이 바람직하다. 다른 구체예에서, 상대적 생체이용효율은 약 90% 이상이거나, 또는 약 95% 이상, 또는 약 98% 이상이다.
E. 약물 동력학적 프로필
본 발명은 또한 포유동물 개체에 투여될 때의 약물 동력학적 프로필이 개선된 약제 및/또는 기능성 건강 식품이 통합되어 있는, 균일 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 구체예를 제공하기도 한다. 하나의 구체예에서, 상기 프로필은 종래의 나노입자 조성물 및 나노에멀젼에 비하여 개선되었다.
본 발명에 의하여 개선된 약물 동력학적(pK) 프로필은 몇 가지 상이한 유형의 특징을 가진다. 하나의 구체예에서, 균일 미세 유동화 나노에멀젼의 개선된 pK 프로필은 이 나노에멀젼을 소량 투여하였을 경우에도 종래의 나노입자 조성물이나 나노에멀젼과 동일한 pK 프로필을 나타낼 수 있다. 다른 구체예에서, 개선된 pK 프로필로 인하여, 본 발명의 나노에멀젼은 종래의 나노입자 조성물 또는 나노에멀젼에 비해 적은 횟수로 투여할 수 있다. 하나의 구체예에서, pK 프로필이 개선됨에 따라서, 종래의 나노입자 조성물이나 나노에멀젼에 비해 활성을 더욱 신속하게 나타내고/나타내거나 약물의 흡수량도 증가하게 된다[즉, 생체이용효율이 증가하게 된다]. 다른 구체예에서, pK 프로필이 개선됨에 따라서, 개체의 혈장 내 수준은 치료학적 혈장 수준으로 더욱 효과적이고/효과적이거나 신속하게 적정된다.
본 발명은 예를 들어 최대 농도일 때의 시간(Tmax), 최대 농도(Cmax) 및/또는 곡선 아래의 면적(AUC) 프로필과 같은 약물 동력학적 프로필이 개선된, 균일 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 임의의 구체예를 제공한다.
하나의 구체예에서, 균일 미세 유동화 나노에멀젼에 통합된 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품의 투여형은, 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼과 동일 투여량으로 투여되었을 때 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼의 Tmax에 못 미치는 Tmax를 나타낸다. 상기 Tmax는 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼과 동일 투여량으로 투여되었을 때 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼의 Tmax의 약 99% 미만, 약 90% 미만, 약 80% 미만, 약 70% 미만, 약 60% 미만, 약 50% 미만, 약 40% 미만, 약 30% 미만, 약 25% 미만, 약 20% 미만, 약 15% 미만, 또는 약 10% 미만에 해당하는 것이 바람직하다.
다른 구체예에서, 균일 미세 유동화 나노에멀젼에 통합된 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품의 투여형은, 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼과 동일 투여량으로 투여되었을 때 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼의 Cmax보다 큰 Cmax를 나타낸다. 상기 Cmax는 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼과 동일 투여량으로 투여되었을 때 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼의 Cmax의 약 5% 이상, 약 10% 이상, 약 15% 이상, 약 20% 이상, 약 30% 이상, 약 40% 이상, 약 50% 이상, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 80% 이상, 약 90% 이상, 약 100% 이상, 약 110% 이상, 약 120% 이상, 약 130% 이상, 약 140% 이상, 또는 약 150% 이상에 해당하는 것이 바람직하다.
하나의 구체예에서, 균일 미세 유동화 나노에멀젼에 통합된 약제, 기능성 건강 식품 또는 약용 화장품의 투여형은, 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼과 동일 투여량으로 투여되었을 때 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼의 AUC보다 큰 AUC를 나타낸다. 상기 AUC는 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼과 동일 투여량으로 투여되었을 때 종래의 나노입자 조성물 및/또는 나노에멀젼의 AUC의 약 5% 이상, 약 10% 이상, 약 15% 이상, 약 20% 이상, 약 30% 이상, 약 40% 이상, 약 50% 이상, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 80% 이상, 약 90% 이상, 약 100% 이상, 약 110% 이상, 약 120% 이상, 약 130% 이상, 약 140% 이상, 또는 약 150% 이상에 해당하는 것이 바람직하다.
III. 멸균 나노에멀젼
본 발명은 항 박테리아 특성을 갖는 나노에멀젼을 제조하는 방법에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 상기 방법은 예비 혼합물을 고압의 연속 난류에 노출시키는 단계를 포함한다. 하나의 구체예에서, 항 박테리아 나노에멀젼은 미세 유동화에 의하여 제조된다. 하나의 구체예에서, 노출 시간은 약 30초 정도이다. 다른 구체예에서, 노출 압력은 25,000psi 이상이다. 다른 구체예에서, 항 박테리아 나노에멀젼은 대두 단백질을 포함한다.
예를 들어, 분말로 만들어진 대두 단백질 제제는 물에 첨가되어 현탁액을 형성하였다. 이후, 현탁액의 제1 분취액을, 대조군으로서 사용되는 제1 용기(예를 들어, 세포 배양용 팔콘(falcon) 플라스크)에 첨가하였다. 이 현탁액의 제2 분취액은 미세 유동화하여(상동) 나노에멀젼을 형성하였다. 이 제제를 실시예 5에 기술된 바와 같이 미세 유동화하였다. 이후, 미세 유동화된 나노에멀젼을 제2 용기에 첨가하였다. 상기 두 용기를 즉시 냉장시킨 후, 며칠 동안 관찰하였다. 대조군 현탁액은 응집되었으며, 박테리아가 생장하였다. 도 15a 및 도 15b를 참조할 수 있다. 이와는 대조적으로, 대두 단백질을 함유하는 미세 유동화 나노에멀젼은 응집되지 않았으며, 박테리아도 생장하지 않았다. 도 15c 및 도 15d를 참조할 수 있다.
비록 본 발명의 기작을 반드시 이해할 필요는 없으나, 미세 유동화 과정을 통하여 박테리아가 멸균되는 것으로 생각된다. 또한, 미세 유동화 과정의 전단력은 박테리아 세포를 파괴시켜, 그 결과 이후에도 박테리아가 생장하는 것을 예방하는 것으로 생각된다. 결과적으로, 본원에 있어서 미세 유동화 과정은 미생물학적으로 멸균된 조성물을 생산하는 것으로 생각된다.
하나의 구체예에서, 본 발명은 고압에서의 연속 난류 과정을 포함하는 방법에 의해 산화 환경이 조성된 나노에멀젼에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 본 발명의 나노에멀젼은 균일 미세 유동화 나노에멀젼을 포함한다. 하나의 구체예에서, 산화 환경은 박테리아의 생장을 막아준다. 다른 구체예에서, 산화 환경은 살균 환경이다. 다른 구체예에서, 산화 환경은 멸균 나노에멀젼을 제공한다.
산화 나노에멀젼 환경은 표면 대 부피의 비율이 증가함에 따라서 유도될 수 있다. 하나의 구체예에서, 본 발명은 또한 항산화제의 존재 하에서 미세 유동화함으로써 산화 환경이 조성되는 것을 막아주는 방법에 관한 것이다. 하나의 구체예에서, 항산화제는 미세 유동화 나노에멀젼 중에 존재하는 반응성 산소 종(ROS)을 줄여준다. 다른 구체예에서, 항산화제는 나노입자에 의해 캡슐화되어, 추후 개체에 방출된다.
임의의 나노에멀젼 제제 중 ROS 적하 량은 산화 환경 지표를 측정함으로써 정량될 수 있다. 말론디알데히드(MDA)는 공지된 산화 환경 지표이다.
말론디알데히드 형성에 의해 측정되는, 나노에멀젼 제조시 산화 스트레스
제제 시료 1 시료 2 시료 3 평균
혈장 (비 산화 대조군) 4.0 2.8 3.3 3.4
혈장 + FeCl3 (산화 대조군) 12.4 16.0 13.1 13.9
1.5g DHA + 200㎖ 우유 (미세 유동화) 44.0 42.8 45.8 44.1
1.75g DHA + 1000㎎ 비타민 E + 800㎎ 비타민 C + 200㎖ 우유 (미세 유동화되지 않음) 12.8 19.7 20.1 17.4
1.75g DHA + 1000㎎ 비타민 E + 800㎎ 비타민 C + 200㎖ 우유 (미세 유동화) 4.0 6.0 3.5 4.5
1.75g DHA + 800㎎ 비타민 C + 200㎖ 우유 (미세 유동화) 17.5 17.8 20.8 18.7
1.75g DHA + 1000㎎ 비타민 E + 200㎖ 우유 (미세 유동화) 9.8 16.7 11.4 12.6
상기 표 1에서 살펴 볼 수 있는 바와 같이, 미세 유동화 나노에멀젼을 제조하는 과정은 MDA 수준을 약 13배 정도 증가시킨다. 뿐만 아니라, 비타민 C 및/또는 비타민 E가 존재하면 미세 유동화 나노에멀젼 중에 MDA가 생성되는 것을 완전히 막아서, MDA 수준을 생체 내 항상성 혈장 수준으로 되돌려놓았다.
이하 실시예는 본 발명에 의한 특정 구체예 일뿐, 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1: 식물성 스테롤 미세 유동화 나노에멀젼 의 안정한 제제
본 실시예는 하나의 식물성 스테롤을 포함하는 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 하나의 구체예를 제시하는 것이다. 실험 과정은 다음과 같다:
1. 대두 오일 4g을 가열한다.
2. 대두 레시틴 5g을 첨가한 후, 이를 교반하면서 90℃로 가열한다.
3. 식물성 스테롤 1g을 첨가한 후, 이를 교반하면서 10분 동안 가열한다.
4. 250㎎의 폴리소르베이트 80을 첨가한다.
5. 240㎖의 탈 이온수를 70℃로 가열한다.
6. 상기 단계 4의 혼합물을 상기 단계 5의 혼합물에 첨가한 다음, 계속 교반하면서, 30분 동안 가열한다.
7. 상기 단계 6의 혼합물을 2∼4분 동안 균질화한다.
8. 상기 제제를 열판 위에서 10분 동안 교반한다.
9. M-110EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 1회 미세 유동화한다.
10. 맬번 나노 S 장치(Malvern Nano S instrument)를 사용하여 직경 분석을 실시한다.
상기와 같이 하여 얻어진 미세유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼의 평균 직경(즉, 피크 1/피크 2)은 39㎚였다. 도 1a를 참조할 수 있다. 식물성 스테롤 미세 유동화 나노에멀젼의 평균 직경 데이터를 이하 표 2에 나타내었다.
미세 유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 54.16 85.86 14.36
피크 2 15.55 14.14 2.521
피크 3 0 0 0
Z-평균: 38.91; PDI:0.228; 인터셉트: 0.9764
3개월 경과 후, 직경을 다시 측정하였다. 상기 미세 유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼의 평균 직경(즉, 피크 1)은 64.4㎚였다. 도 1b를 참조할 수 있다. 3개월 동안 식물성 스테롤 나노에멀젼의 평균 직경 데이터를 이하 표 3에 나타내었다.
3개월 저장시 미세 유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 74.8 100 120.8
피크 2 0 0 0
피크 3 0 0 0
Z-평균: 64.4; PDI:0.196; 인터셉트: 0.969
실시예 2: 대구 간유 미세 유동화 나노에멀젼 의 안정한 제제
본 실시예는 4개월 이상의 기간 동안에도 직경이 안정한, 대구 간유를 포함하는 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 하나의 구체예를 제시하는 것이다. 실험 과정은 다음과 같다:
1. 대두 오일 5g을 가열한다(65℃).
2. 대구 간유 5g을 첨가한 후, 이를 교반하면서 80℃로 가열한다.
3. 폴리소르베이트 80 6g을 첨가한 후, 이를 교반하면서 20분 동안 가열한다.
4. 탈 이온수 200㎖를 첨가하고, 이를 교반하면서 30분 동안 가열한다.
5. M-110EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 1회 미세 유동화한다.
6. 맬번 나노 S 장치를 사용하여 직경 분석을 실시한다.
상기 대구 간유 미세 유동화 나노에멀젼의 평균 직경(즉, 피크 1/피크 2)은 58㎚였다. 미세 유동화하기 이전에, 대구 간유 현탁액의 평균 직경은 2,842㎚였다. 이는 미세 유동화기를 1회 통과시켰을 때 50배 감소한 정도에 해당한다. 미세 유동화 후 4개월 경과시, 직경을 다시 측정한 결과, 바뀌지 않았음을 알 수 있었다. 도 2를 참조할 수 있다. 4개월 동안 미세 유동화한 시료로부터 얻어진 평균 직경 데이터를 표 4에 제시하였다.
제조 후 4개월 경과시 미세 유동화 대구 간유 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 63.92 82.22 15.62
피크 2 18.51 17.78 2.771
피크 3 0 0 0
Z-평균: 45.15; PDI:0.247; 인터셉트: 0.9707
실시예 3: 토코페롤 미세 유동화 나노에멀젼의 안정한 제제
본 실시예는 직경을 5개월 이상 동안 유지시키는, 토코페롤을 포함하는 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 구체예를 제시하는 것이다. 실험 과정은 다음과 같다:
1. 대두 오일 13.5g을 가열한다.
2. 토코페롤 2g을 첨가한 후, 이를 교반하면서 90℃로 가열한다.
3. 100㎖의 탈 이온 수 중에서 폴리소르베이트 80 2g을 가열한 후, 이를 75℃로 가열한다.
4. 상기 단계 3의 혼합물을 상기 단계 2의 혼합물에 첨가한다.
5. 300㎖의 탈 이온수와 6g의 폴리소르베이트 80을 70℃로 가열한다.
6. 상기 단계 4의 혼합물을 상기 단계 5의 혼합물에 첨가한 다음, 계속 교반하면서 가열한다.
7. 상기 단계 6의 혼합물을 2∼4분 동안 균질화한다.
8. 상기 제제를 열판 위에서 3∼5분 동안 교반한다.
9. M-110EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 1회 미세 유동화한다.
10. 맬번 나노 S 장치를 사용하여 직경 분석을 실시한다.
상기 토코페롤 미세 유동화 나노에멀젼의 평균 직경은 64㎚였다. 미세 유동화하기 이전에, 토코페롤 현탁액의 평균 직경은 1,362㎚였다. 이는 미세 유동화기를 1회 통과시켰을 때 21배 감소한 정도에 해당한다. 미세 유동화 후 5개월 경과시, 직경을 다시 측정한 결과, 바뀌지 않았음을 알 수 있었다. 도 3을 참조할 수 있다. 5개월 동안 미세 유동화한 시료로부터 얻어진 평균 직경 데이터를 표 5에 제시하였다.
제조 후 5개월 경과시 미세 유동화 토코페롤 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 88.06 77.84 19.99
피크 2 26.46 22.16 3.651
피크 3 0 0 0
Z-평균: 58.07; PDI:0.234; 인터셉트: 0.9697
실시예 4: 루테인 및 제아크산틴 미세 유동화 나노에멀젼 의 제제
본 실시예는 루테인/제아크산틴을 포함하는, 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 하나의 구체예를 제시하는 것이다. 실험 과정은 다음과 같다:
1. 대두 오일 5g을 가열한다.
2. 레시틴 2g을 첨가한다.
3. 이 혼합물을 10분 동안 가열하면서 교반한다.
4. 여기에 루테인 125㎎과 제아크산틴 125㎎을 첨가한다.
5. 이 혼합물을 10분 동안 가열하면서 교반한다.
6. 240㎖의 탈 이온수를 50℃로 가열한다.
7. 가열된 물을 상기 혼합물에 첨가한다.
8. 상기 혼합물이 용액이 될 때까지 교반 및 가열한다.
9. M-110EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 1회 미세 유동화한다.
10. 맬번 나노 S 장치를 사용하여 직경 분석을 실시한다.
상기와 같이 하여 얻어진 루테인 및 제아크산틴 미세유동화 나노에멀젼의 평균 직경(즉, 피크 1/피크 2)은 62㎚였다. 도 4를 참조할 수 있다. 상기 시료에 대한 평균 직경 데이터를 이하 표 6에 나타내었다.
미세 유동화 루테인/제아크산틴 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 89.45 83.96 21.1
피크 2 22.81 16.04 2.968
피크 3 0 0 0
Z-평균: 62.26; PDI:0.245; 인터셉트: 0.976
실시예 5: 대두 단백질 미세 유동화 나노에멀젼 의 제제
본 실시예는 대두 단백질을 포함하는, 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 하나의 구체예를 제시하는 것이다. 실험 과정은 다음과 같다:
1. 대두 오일 5g을 가열한다.
2. 액체 레시틴 5g을 첨가한다.
3. 이 혼합물을 10분 동안 70℃로 가열하면서 교반한다.
4. 240㎖의 탈 이온수를 65℃로 가열한다
5. 가열된 물을 상기 혼합물에 첨가한다.
6. 9g의 대두 단백질을 첨가하고, 이를 10분 동안 교반 및 가열한다.
7. 9g의 대두 단백질을 첨가한다.
8. 20분 동안 70℃에서 교반 및 가열한다.
9. 1분 동안 균질화한다.
10. M-110EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 10회 미세 유동화한다.
11. 맬번 나노 S 장치를 사용하여 직경 분석을 실시한다.
상기와 같이 하여 얻어진 바닐라 대두 단백질(센트럴 소야(Central Soya))의 미세유동화 나노에멀젼의 평균 직경(즉, 피크 1/피크 2)은 55㎚였다. 도 5를 참조할 수 있다. 상기 시료에 대한 평균 직경 데이터를 이하 표 7에 나타내었다.
미세 유동화 대두 단백질 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 55.15 80.32 16.45
피크 2 290.8 19.68 82.82
피크 3 0 0 0
Z-평균: 54.97; PDI: 0.283; 인터셉트: 0.9819
실시예 6: 유청 단백질 미세 유동화 나노에멀젼 의 제제
본 실시예는 유청 단백질을 포함하는, 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 하나의 구체예를 제시하는 것이다. 실험 과정은 다음과 같다:
1. 대두 오일 5g을 가열한다.
2. 대두 레시틴 5g을 첨가한다.
3. 250㎎의 폴리소르베이트 80을 첨가한다.
4. 이 혼합물을 10분 동안 70℃로 가열하면서 교반한다.
5. 240㎖의 탈 이온수를 65℃로 가열한다
6. 가열된 물을 상기 혼합물에 첨가한다.
7. 10g의 유청 단백질을 첨가한다.
8. 이 혼합물을 10분 동안 교반 및 가열한다.
9. 이 혼합물을 1분 동안 균질화한다.
10. M-110EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 1회 미세 유동화한다.
11. 맬번 나노 S 장치를 사용하여 직경 분석을 실시한다.
상기와 같이 하여 얻어진 유청 단백질의 미세 유동화 나노에멀젼의 평균 직경(즉, 피크 1/피크 2)은 108㎚였다. 도 6을 참조할 수 있다. 상기 시료에 대한 평균 직경 데이터를 이하 표 8에 나타내었다.
미세 유동화 유청 단백질 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 127.7 91.3 38.09
피크 2 23.72 6.161 2.764
피크 3 5027 2.536 593
Z-평균: 108.2; PDI: 0.263; 인터셉트: 0.948
실시예 7: 오렌지 주스, 식물성 스테롤 및 루테인 미세 유동화 나노에멀젼 의 제제
본 실시예는 오렌지 주스/식물성 스테롤/루테인을 포함하는, 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 하나의 구체예를 제시하는 것이다. 실험 과정은 다음과 같다:
1. 대두 오일을 80℃로 가열한다.
2. 식물성 스테롤 1.5g을 첨가한다.
3. 이를 5분 동안 교반 및 가열한다.
4. 5g의 폴리소르베이트 80을 첨가한다.
5. 70㎎의 루테인을 첨가한다.
6. 이 혼합물을 10분 동안 가열 및 교반한다.
7. 240㎖의 오렌지 주스(트로피카나(Tropicana)®)를 첨가한다.
8. 이 혼합물을 1시간 동안 교반 및 가열한다.
9. M-110EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 2회 미세 유동화한다.
10. 맬번 나노 S 장치를 사용하여 직경 분석을 실시한다.
상기와 같이 하여 얻어진 오렌지 주스/식물성 스테롤/루테인의 미세유동화 나노에멀젼의 평균 직경(즉, 피크 1/피크 2)은 46㎚였다. 도 7을 참조할 수 있다. 상기 시료에 대한 평균 직경 데이터를 이하 표 9에 나타내었다.
미세 유동화 오렌지 주스/식물성 스테롤/루테인 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 61.55 81.57 15.32
피크 2 17.13 16.1 2.433
피크 3 5143 2.329 509.4
Z-평균: 46.41; PDI: 0.322; 인터셉트: 0.9609
실시예 8: DHA 어류 오일/물 미세 유동화 나노에멀젼 의 안정한 제제
본 실시예는 2개월 이상의 기간 동안에도 직경을 유지하는, DHA 어류 오일/물을 포함하는 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 하나의 구체예를 제시하는 것이다. 실험 과정은 다음과 같다:
1. DHA 어류 오일 6.4g을 가열한다.
2. 대두 레시틴 6g을 첨가한다.
3. 250㎎의 폴리소르베이트 80을 첨가한다.
4. 240㎖의 탈 이온수를 75℃로 가열한다.
5. 가열된 물을 상기 혼합물에 첨가한다.
6. 이 혼합물을 20분 동안 가열 및 교반한다.
7. 이 혼합물을 2분 동안 균질화한다.
8. 이 혼합물을 10분 동안 교반 및 가열한다.
9. M-110EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 1회 미세 유동화한다.
10. 맬번 나노 S 장치를 사용하여 직경 분석을 실시한다.
상기 DHA 어류 오일/물 미세 유동화 나노에멀젼의 평균 직경(즉, 피크 1)은 73㎚였다. 미세 유동화하고 나서 2개월 경과시, 직경을 다시 측정한 결과, 바뀌지 않았음을 알 수 있었다. 도 8을 참조할 수 있다. 2개월 동안 미세 유동화한 시료로부터 얻어진 평균 직경 데이터를 표 10에 제시하였다.
안정한 미세 유동화 DHA 어류 오일/물 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 81.73 100 20.38
피크 2 0 0 0
피크 3 0 0 0
Z-평균: 72.58; PDI: 0.205; 인터셉트: 0.9636
실시예 9: DHA 어류 오일/우유 미세 유동화 나노에멀젼 의 안정한 제제
본 실시예는 3개월 이상의 기간 동안에도 직경을 유지하는, DHA 어류 오일/물을 포함하되 임의의 유화제는 포함하지 않는 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 하나의 구체예를 제시하는 것이다. 실험 과정은 다음과 같다:
1. DHA 어류 오일 1.5g을 가열한다(50℃).
2. 전유 200㎖를 50℃로 가열한다.
3. 상기 두 물질을 혼합한다.
4. 이 혼합물을 10분 동안 교반 및 가열한다.
5. M-110EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 1회 미세 유동화한다.
6. 맬번 나노 S 장치를 사용하여 직경 분석을 실시한다.
상기 DHA 어류 오일/우유 미세 유동화 나노에멀젼의 평균 직경(즉, 피크 1)은 93㎚였다. 이 나노에멀젼 제제에는 어떠한 유화제도 첨가하지 않았다. 미세 유동화 후 3주 경과시, 상기 어류 오일은 여전히 용액의 상태로 있었으며, 이때의 직경을 다시 측정한 결과, 바뀌지 않았음을 알 수 있었다. 도 9를 참조할 수 있다. 3주 동안 미세 유동화한 시료로부터 얻어진 평균 직경 데이터를 표 11에 제시하였다.
안정 미세 유동화 DHA 어류 오일/우유 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 106.9 100 32.84
피크 2 0 0 0
피크 3 0 0 0
Z-평균: 93.11; PDI: 0.178; 인터셉트: 0.9341
실시예 10: 미세 유동화 나노에멀젼 의 열 안정성
본 실시예는 가열 또는 냉각 중 어느 하나를 실시한 이후의 미세 유동화 나노에멀젼의 안정성을 제시하는 것이다. 본 실험에서 사용된 제제는 DHA 어류 오일/우유/토코페롤을 포함하였다.
1. 탈 이온수 25㎖ 중에 비타민 C 1g을 용해시킨다.
2. 상기 단계 1의 용액에 200㎖의 전유를 첨가한다.
3. 1.7g의 DHA 어류 오일을 취하여, 이를 800㎎의 델타 토코페롤에 첨가한다.
4. 상기 단계 1 및 상기 단계 2의 물질을 상기 단계 3의 물질에 첨가한다.
5. 10분 동안 50℃에서 교반 및 가열한다.
6. M-110EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 1회 미세 유동화한다.
7. 맬번 나노 S 장치를 사용하여 직경 분석을 실시한다.
상기 DHA 어류 오일/우유/토코페롤 미세 유동화 나노에멀젼의 평균 직경(즉, 피크 1)은 87㎚였다. 도 10을 참조할 수 있다. 이 나노에멀젼 제제에는 어떠한 유화제도 첨가하지 않았다. 기원 나노에멀젼에 대한 평균 직경 데이터를 이하 표 12에 제시하였다.
미세 유동화 DHA 어류 오일/우유/토코페롤 기원 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 91.84 97.86 23.95
피크 2 5179 2.144 485.1
피크 3 0 0 0
Z-평균: 87.09; PDI: 0.216; 인터셉트: 0.9339
상기 기원 미세 유동화 나노에멀젼을 75℃에서 30초 동안 저온 살균 처리하였다. 24시간 경과 후, 오일은 여전히 용액의 상태로 있었으며, 입자의 직경은 기원 나노에멀젼에 비하여 안정하였다. 도 11을 참조할 수 있다. 저온 살균 처리된 미세 유동화 나노에멀젼의 평균 직경 데이터를 표 13에 제시하였다.
미세 유동화 DHA 어류 오일/우유/토코페롤 저온 살균 처리 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 108.3 82.49 28.06
피크 2 45.16 17.51 8.109
피크 3 0 0 0
Z-평균: 87.18; PDI: 0.198; 인터셉트: 0.9281
기원 미세 유동화 나노에멀젼을 -4℃에서 24시간 동안 동결-해동 테스트하였다. 24시간 경과 후, 오일은 여전히 용액의 상태로 있었으며, 입자의 직경은 기원 나노에멀젼에 비하여 안정하였다. 도 12를 참조할 수 있다. 동결-해동 처리한 미세 유동화 나노에멀젼의 평균 직경 데이터를 표 14에 제시하였다.
미세 유동화 DHA 어류 오일/우유/토코페롤 동결-해동 처리 나노에멀젼
직경(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 99.72 100 39.07
피크 2 0 0 0
Z-평균: 87.58; PDI: 0.198
실시예 11: 식품 내 라이코펜의 개선된 생체이용효율
본 실시예는 라이코펜이 통합된 균일 미세 유동화 나노에멀젼 형태의 먹이와 라이코펜이 혼합된 표준적 규정식을 먹였을 경우, 어느 경우가 라이코펜의 생체이용효율을 개선하는지를 관찰하는 것이다.
라이코펜 미세 유동화 나노에멀젼을 다음과 같은 과정에 따라 제조하였다:
1. 대두 오일 5g을 가열한다.
2. 2g의 레시틴을 첨가한다.
3. 이 혼합물을 10분 동안 가열 및 교반한다.
4. 125㎎의 라이코펜을 첨가한다.
5. 이 혼합물을 10분 동안 교반 및 가열한다.
6. 240㎖의 탈 이온수(또는 포도 주스)를 50℃로 가열한다.
7. 가열된 물(또는 포도 주스)을 상기 혼합물에 첨가한다.
8. 상기 혼합물이 용액이 될 때까지 교반 및 가열한다.
9. M-110EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 1회 미세 유동화한다.
10. 맬번 나노 S 장치를 사용하여 직경 분석을 실시한다.
라이코펜 미세 유동화 나노에멀젼의 평균 직경은 74㎚였다.
저빌에 있어서의 생체이용효율
본 발명의 미세 유동화 나노에멀젼을 저작형 먹이에 통합하고, 4주에 걸쳐 이를 저빌에게 먹였다. 대조군은 오일이 풍부한 저작형 먹이를 먹였다. 4주가 다 되었을 때, 채혈하여, 혈장을 수집하고, 상기 두 저빌 군에 있어서의 혈장 내 라이코펜 수준을 HPLC로 측정하였다.
도 13은 대조군 저빌의 혈장 내 라이코펜 수준은 확인할 수 없을 정도로 낮았음을 보여주는 것이다. 그러나, 미세 유동화 라이코펜 나노에멀젼을 포함하는 먹이를 먹였던 저빌의 경우에는, 혈장 내 라이코펜 수준이 상승하였음을 알 수 있었다. 도 14를 참조할 수 있다.
인간에 있어서의 생체이용효율
미세 유동화 라이코펜 나노에멀젼을 물 대신 포도 주스를 사용하여 제조한 후, 4일간에 걸쳐 2명의 사람에게 경구 투여하였다(1회 투여시 125㎎씩, 1일 2회 투여). 이와 같이 미세 유동화 라이코펜 나노에멀젼을 투여한 결과, 혈장 내 라이코펜 수준이 약 38%까지 증가하였다(데이터는 나타내지 않음).
실시예 12: 미세 유동화 나노에멀젼 의 개선된 효능
본 실시예는 미세 유동화 나노에멀젼이 통상의 나노에멀젼보다 효능이 개선되었음을 나타내는 데이터를 제시하는 것이다. 특히, 본 실시예에서는 고 콜레스테롤 혈증 햄스터에 있어서, 3가지 식물성 스테롤 제제가 혈장 내 저 밀도 지단백 콜레스테롤(LDL)의 수준을 감소시키는 효능을 비교하였다.
미세 유동화 혼합 식물성 스테롤(60% 시토스테롤) 나노에멀젼을 다음과 같은 과정에 따라서 제조하였다:
1. 5g의 대두 오일을 가열한다.
2. 5g의 대두 레시틴을 첨가하고, 이를 15분 동안 교반 및 가열한다.
3. 상기 단계 2를 반복 수행한다.
4. 15g의 대두 오일을 첨가하고, 이를 10분 동안 교반 및 가열한다.
5. 4g의 식물성 스테롤을 첨가하고, 이를 10분 동안 교반 및 가열한다.
6. 상기 단계 4를 4회 반복 수행한다.
7. 1g의 폴리소르베이트 80을 첨가하고, 이를 10분 동안 교반 및 가열한다.
8. 200㎖의 미닛메이트 하트와이즈(MinuteMaid Heartwise)® 오렌지 주스를 가열한다(75℃).
9. 1800㎖의 미닛메이트 하트와이즈® 오렌지 주스를 가열한다(70℃).
10. 상기 단계 8의 물질을 상기 단계 7의 물질에 첨가한다음, 이 혼합물을 20분 동안 교반 및 가열한다(80℃).
11. 이 혼합물을 상기 단계 9의 물질에 첨가한다.
12. 1g의 폴리소르베이트 80을 첨가하고, 이를 20분 동안 교반 및 가열한다(80℃).
13. 상기 혼합물을 2∼4분 동안 균질화한다.
14. 상기 균질화물을 열판 위에서 10분 동안 교반한다.
15. M-110EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 미세 유동화한다.
16. 맬번 나노 S 장치를 사용하여 직경 분석을 실시한다.
상기 미세 유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼의 평균 직경은 41.95㎚였다. 도 16을 참조할 수 있다.
40마리의 햄스터를 4개의 군으로 나누었다(각각 10마리로 이루어짐). 제1군에는 대조군 고 콜레스테롤 먹이(HCD)를 공급하였고; 제2군에는 30㎎/d의 결정형 식물성 스테롤을 공급하였으며; 제3군에는 20㎎/d의 미닛메이트 하트와이즈® 미분화 식물성 스테롤(카길(Cargill))을 공급하였고; 제4군에는 10㎎/d의 미세 유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼을 공급하였다. 4주 경과 후, 혈액 시료를 혈장 내 LDL-C 수준에 대해 분석하였다. 미세 유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼은 미닛메이드 하트와이즈® 미분화 먹이보다 2배 더 효과적이었으며, 결정형 식물성 스테롤 먹이보다 3배 더 효과적이었다. 도 17을 참조할 수 있다.
데이터를 통하여, 실시예 11에 기술된 생체이용효율이, 마이크론 크기를 가지거나 또는 결정형인 식물성 스테롤 먹이를 투여하였을 때에 비하여 개선되면, 임상 치료의 효과도 개선됨을 알 수 있다.
실시예 13: 콜레스테롤 나노에멀젼: 불용성 대 가용성 분산 매질
본 실시예는 균일 미세 유동화 나노에멀젼 조성물은 액상 분산 매질 중에서의 용해도가 큰 화합물에 의존성임 입증하는 데이터를 제시하는 것이다. 본 실시예는 미국 특허 제5,510,118호에 개시된 미세 유동화 기술과 본 발명에 의한 하나의 구체예를 비교하는 것이다. 흡수성 액체 콜레스테롤을 시험 화합물로서 선택하였다.
제I군은 '118 특허의 예비 혼합물로서, 콜레스테롤(2g), 물(100㎖) 및 트윈(Tween)® 80(0.2g)을 분배하여 제조된 것인데, 여기서, 상기 콜레스테롤은 액상 분산 매질(물) 중에서 불용성(즉, 용해도가 적어도 30㎎/㎖ 이하)이다. 이후, 상기 콜레스테롤/물/트윈® 80 용액을 M-100EH 유닛을 사용하여 미세 유동화하였다. 상기 용액을 4,000∼20,000psi에서 미세유동화기에 다수 회(10∼15회) 통과시키되, 생성된 열로 인하여 온도가 70℃를 넘지 않을 때까지 통과시켰다[여기서, 상기 온도는 '118 특허에서 권장하는 온도인 30∼40℃보다 더 높았음]. 미세 유동화 이후에, 콜레스테롤이 다량으로 침전되었는지 여부를 관찰하였다. 24시간 경과 후, 제I군 나노에멀젼 제제에는 기원 콜레스테롤이 0.44g(즉 22%) 포함되어 있었다.
제II군은 본 발명의 하나의 구체예로서, 가열된 대두 오일(10g), 대두 레시틴(5g) 및 트윈 80®(0.2g) 중에 콜레스테롤(2g)을 분산시켜 제조된 것인데, 여기서, 상기 콜레스테롤은 분산 매질(오일) 중에서 용해도가 컸다(즉, 용해도가 적어도 30㎎/㎖ 이상). 이후, 상기 콜레스테롤/오일/레시틴/트윈® 80 용액을 100㎖의 가열된 물에 첨가하고, M-100EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 30초 동안 1회 통과시켜 미세 유동화하였다. 미세 유동화 이후, 콜레스테롤 침전은 확인되지 않았다. 24시간 경과 후, 제II군 나노에멀젼 제제에는 기원 콜레스테롤이 1.66g(즉 83%) 포함되어 있었다.
데이터를 통하여, 제I군과 제II군의 예비 혼합물 제제의 직경 분포는 실질적으로 동일함을 알 수 있다. 도 18a 및 도 18b를 각각 참조할 수 있다. 특히, 평균 직경이 약 900㎚인, 700∼1000㎚ 범위에 걸쳐 존재하는 단일 피크는 상기 두 가지 제제에서 모두 관찰된다. 표 15 및 표 16을 참조할 수 있다.
콜레스테롤/트윈® 80/물의 예비 혼합물의 직경: 제I군
지름(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 942.5 100 38.9
Z-평균: 1982; PDI: 0.210; 인터셉트: 0.6797
콜레스테롤/오일/레시틴/트윈® 80/물의 예비 혼합물의 직경: 제II군
지름(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 897.9 100 64.8
Z-평균: 1328; PDI: 0.427; 인터셉트: 0.6989
그러나, 미세 유동화 이후, 직경 분포는 제I군과 제II군에 있어서 매우 상이하였다. 도 19a와 도 19b를 각각 참조할 수 있다. 제I군은 각각 상이한 피크 2개를 분명히 나타내었다. 표 17을 참조할 수 있다. 그러나, 제II군은 균일 미세 유동화 나노에멀젼의 하나의 구체예인 단일의 피크를 나타내었다. 표 18을 참조할 수 있다.
미세 유동화 콜레스테롤/트윈® 80/물 나노에멀젼
지름(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 578.2 67.6 120.8
피크 2 96.7 32.3 14.9
Z-평균: 246.5; PDI: 0.789; 인터셉트: 0.7687
미세 유동화 콜레스테롤/오일/레시틴/트윈® 80/물 나노에멀젼
지름(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 101.3 100 25.1
Z-평균: 86.8; PDI: 0.240; 인터셉트: 0.9455
상기 데이터를 통하여, 본 발명의 몇몇 구체예는 당 업계의 공지의 기술에 비해, 균일 미세 유동화 나노에멀젼을 제조하는데 있어서 상당히 개선되었음을 보여주는 것이다. 구체적으로, 보쉬외 다수의 문헌('118 특허) 및 쿠퍼외 다수의 문헌('758, '038 및 '202 특허 출원 공보)에는, 균일한 직경 분포를 나타내는 미세 유동화 방법에 대해서는 개시되어 있지 않다.
실시예 14: 나노입자 조성물 대 균일 미세 유동화 나노에멀젼
본 실시예는 제분된 나노입자 조성물(예를 들어, 미국 특허 출원 공보 2004/0033202(Cooper외 다수)에 따라서 제조된 조성물)이, 본 발명의 하나의 구체에에 의한 미세 유동화 나노에멀젼과는 달리, 직경 분포가 균일하지 않다는 사실을 입증하는 것이다. 흡수성 피토스테롤이 시험 화합물로서 선택될 것이다.
제I군은 5%(w/w) 피토스테롤/물 용액을 1%(w/w) 트윈® 80과 함께 분산시켜 제조되는, '202 특허의 예비 혼합물로서, 여기서, 상기 피토스테롤은 액상 분산 매질(물) 중에서 불용성(즉 용해도가 적어도 30㎎/㎖ 이하)이다. 이후, 상기 피토스테롤/물/트윈® 80 용액을 10℃에서 1시간 30분∼2시간 동안, 다이노®-밀 KDL(Willy A Bachofen AG, Machinefabrik, Basel, Switzerland)(500㎛ 제분 매질로서 폴리밀(Polymill)® 500 사용; 분쇄 비드)로 제분하였다. 제분한 결과, 피토스테롤 대부분이 침전되었음을 알 수 있었다. 24시간 이상 경과한 후, 제I군의 나노입자 제제는 기원 피토스테롤을 원래 중량의 1/2 미만으로 함유하였다.
제II군은 본 발명의 하나의 구체예로서, 5%(w/w) 피토스테롤/가열 대두 오일 용액; 대두 레시틴과 1% 트윈® 80을 분산시켜 제조된 것인데, 여기서, 상기 피토스테롤은 액상 분산 매질(오일) 중에서 용해도가 컸다(즉, 용해도가 적어도 30㎎/㎖ 이상). 이후, 상기 피토스테롤/오일/레시틴/트윈® 80 예비 혼합물을 100㎖의 가열된 물에 첨가하고, M-100EH 유닛을 사용하여 25,000psi에서 30초 동안 1회 통과시켜 미세 유동화하였다. 미세 유동화 이후, 피토스테롤 침전은 확인되지 않았다. 24시간 경과 후, 제II군 나노에멀젼 제제에는 기원 피토스테롤을 원래 중량의 3/4 이상으로 함유하였다.
데이터를 통하여, 제I군과 제II군의 예비 혼합물 제제의 직경 분포는 실질적으로 동일함을 알 수 있다, 예를 들어, 평균 직경이 약 900㎚인, 700∼1000㎚ 범위에 걸쳐 존재하는 단일 피크는 상기 두 가지 제제에서 모두 관찰된다. 표 19 및 표 20을 참조할 수 있다.
피토스테롤/트윈® 80/물 예비 혼합물의 직경: 제I군
지름(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 942.5 100 38.9
Z-평균: 1982; PDI: 0.210; 인터셉트: 0.6797
피토스테롤/오일/레시틴/트윈® 80/물 예비 혼합물의 직경: 제II군
지름(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 897.9 100 64.8
Z-평균: 1328; PDI: 0.427; 인터셉트: 0.6989
그러나, 가공 후, 직경 분포는 제I군과 제II군이 상당히 상이할 것으로 예상된다. 예를 들어, 제I군에서는 2개 이상의 개별 피크가 명확히 확인될 것이다. 표 21을 참조할 수 있다. 그러나, 제II군에서는 균일 미세 유동화 나노에멀젼에 관한 하나의 구체예를 나타내는 하나의 피크만이 확인될 것이다. 표 22를 참조할 수 있다.
미세 유동화 콜레스테롤/트윈® 80/물 나노에멀젼: 제I군
지름(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 578.2 67.6 120.8
피크 2 96.7 32.3 14.9
Z-평균: 246.5; PDI: 0.789; 인터셉트: 0.7687
미세 유동화 콜레스테롤/오일/레시틴/트윈® 80/물 나노에멀젼: 제II군
지름(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 101.3 100 25.1
Z-평균: 86.8; PDI: 0.240; 인터셉트: 0.9455
상기 데이터를 통하여, 나노입자 조성물은 본 발명의 나노에멀젼에 관한 몇몇 구체예에 의해 고려되는 바와 같이, 균일 직경 분포를 나타낼 수 없음을 알 수 있다. 구체적으로, 쿠퍼외 다수의 문헌('758, '038 및 '202 특허 출원 공보)에는, 균일한 직경 분포를 나타내는 미세 유동화 방법에 대해서는 개시되어 있지 않다.
실시예 15: 종래의 나노입자 조성물에 비하여 개선된 생체이용효율
본 실시예는 본 발명의 하나의 구체예에 의한 균일 미세 유동화 나노에멀젼은 종래의 나노입자 조성물에 비하여 식물성 스테롤의 생체이용효율 및/또는 효능이 개선되었음을 보여주는 데이터를 제공할 것이다.
표준 곡선은 1μCi 3H-콜레스테롤을 사용하여 30마리의 햄스터에 위관 영양법을 수행하였을 때 얻어진 결과로 작성될 것이다. 이후, 혈장 콜레스테롤 수준을 제1일, 제2일, 제4일 및 제7일 경과시에 측정하였다. 이 데이터를 이용하여 7일 동안의 3H-콜레스테롤의 생체이용효율을 계산하였다(곡선 아래의 면적;AUC).
혈장의 방사능 수준을 백그라운드 수준(즉, 약 7.5 콜레스테롤 대사 반감기)으로 복귀시킨 후, 다음과 같은 처리 군(n = 10)을 사용하여 실험을 반복 수행하게 될 것이다:
제I군: 식물성 스테롤과 혼합된 표준 규정식
제II군: 실시예 1에 따라서 제조된 균일 미세 유동화 식물성 스테롤 나노에멀젼과 혼합된 표준 규정식
제III군: '202 특허 출원(Cooper외 다수)에 개시된 바와 같은 종래의 제분 분쇄 기술에 의하여 제조된 종래의 라이코펜 나노입자 조성물과 혼합된 표준 규정식
AUC 측정치를 통하여, 각각의 제제가 혈류에 3H-콜레스테롤이 흡수되는 양을 감소시키는 효능을 평가할 것인데, 이것은 각 제제의 생체이용효율 및/또는 효능과 비례한다.
식물성 스테롤이 균일 미세 유동화 나노에멀젼으로서 투여될 때, 상기 식물성 스테롤의 생체이용효율 및/또는 효능은 다음과 같은 이유들로 인하여 증가하게 될 것이다: i) 균일 미세 유동화 나노에멀젼의 평균 직경이 종래의 나노입자 조성물의 평균 직경보다 작음(예를 들어, 300㎚ vs 50㎚); ii) 미세 유동화에 의하여 제분 또는 균질화로 제조된 입자보다 더욱 안정한 입자를 생산할 수 있음; 그리고 iii) 제분 또는 균질화와는 달리, 미세 유동화에 의해서는 pH-저항성 입자(즉, 위내 산성 환경 또는 소장의 염기 환경에 견딜 수 있는 입자)를 생산함.
실시예 16: 종래의 나노입자 조성물에 비하여 개선된 효능
본 실시예는 본 발명의 하나의 구체예에 의한 균일 미세 유동화 나노에멀젼이 종래의 나노입자 조성물에 비하여, 혈장 내 콜레스테롤 수준을 낮추는데 있어서 보다 우수한 효능을 나타낸다는 사실을 보여주는 데이터를 제공할 것이다.
본 실험은 6주 동안 실시할 것이다. 간단히 말해서, 실험 개시 전 70마리의 햄스터에게 2주 동안 액체 상태인 고 콜레스테롤 먹이를 제공하여, 혈장 내 콜레스테롤 수준을 상승한 상태로 유지시킨다. 이후, 햄스터를 7개의 실험 군(n = 10)으로 나눈다. 각 군에 계속해서 액체 상태인 고 콜레스테롤 먹이와, i) 나노입자 조성물(예를 들어, '202 특허 출원(Cooper외 다수)에 따라서 제조됨); 또는 ii) 본 발명의 하나의 구체예에 의한 균일 미세 유동화 나노에멀젼을, 4주 더 공급한다.
제I군: 고 콜레스테롤 먹이만 공급
제II군: 고 콜레스테롤 먹이 + 0.1%(w/w) 식물성 스테롤 나노입자 조성물
제III군: 고 콜레스테롤 먹이 + 0.5%(w/w) 식물성 스테롤 나노입자 조성물
제IV군: 고 콜레스테롤 먹이 + 1%(w/w) 식물성 스테롤 나노입자 조성물
제V군: 고 콜레스테롤 먹이 + 0.1%(w/w) 식물성 스테롤 균일 미세 유동화 나노에멀젼
제VI군: 고 콜레스테롤 먹이 + 0.5%(w/w) 식물성 스테롤 균일 미세 유동화 나노에멀젼
제VII군: 고 콜레스테롤 먹이 + 1%(w/w) 식물성 스테롤 균일 미세 유동화 나노에멀젼
제0, 2, 3, 4, 5 및 6주 경과시 혈액 시료를 취하여, 당 업계에 공지된 방법으로 혈장 내 콜레스테롤 수준을 측정할 것이다.
식물성 스테롤 균일 미세 유동화 나노에멀젼이 혈장 내 콜레스테롤 수준을 낮추는 효능은 다음과 같은 이유들로 인하여 증가하게 될 것이다: i) 균일 미세 유동화 나노에멀젼의 평균 직경이 종래의 나노입자 조성물의 평균 직경보다 작음(예를 들어, 300㎚ vs 50㎚); ii) 미세 유동화에 의하여 제분 또는 균질화로 제조된 입자보다 더욱 안정한 입자를 생산할 수 있음; 그리고 iii) 제분 또는 균질화와는 달리, 미세 유동화에 의해서는 pH-저항성 입자(즉, 위내 산성 환경 또는 소장의 염기 환경에 견딜 수 있는 입자)를 생산함.
실시예 17: 미세 유동화 1회 수행시 비교
본 실시예는 동일한 미세 유동화 기술을 사용하는 본 발명의 하나의 구체예에 비하여, 보쉬의 기술을 사용할 때가 균일 미세 유동화 나노에멀젼을 생산하지 않는다는 사실을 보여주는 데이터를 제공하는 것이다.
제I군 및 제II군은 실시예 13에 기술된 바에 따라서 제조되었다. 각각의 예비 혼합물을 25,000psi의 미세 유동화기 내에서 1회 통과시켰다. 제I군(보쉬 제제)의 경우 입자의 85%의 평균 직경이 815㎚임을 알 수 있다. 도 20a를 참조할 수 있다. 제II군(본 발명의 하나의 구체예)의 경우 입자의 98%의 평균 직경이 78㎚임을 알 수 있다. 도 20b를 참조할 수 있다. 이는 곧, 평균 직경이 10배 이상 차이가 난다는 것을 보여주는 것이다. 중요한 점은, 보쉬 입자들 중 15%만이 직경이 100㎚ 범위 내에 있는데, 즉, 이는 직경 분포 범위중 하한이 6배 정도 차이가 난다는 것을 보여주는 것이다.
제I군과 제II군 사이의 평균 직경 분포를 이하 표 23 및 표 24에 제시하였다.
미세 유동화 콜레스테롤/트윈® 80/물 나노에멀젼: 1회 통과
지름(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 815.3 84.5 117.7
피크 2 101.8 15.54 10.54
Z-평균: 651.5; PDI: 84.5; 인터셉트: 0.7487
미세 유동화 콜레스테롤/오일/레시틴/트윈® 80/물 나노에멀젼: 1회 통과
지름(㎚) 세기 % 폭(㎚)
피크 1 78.43 97.47 31.43
피크 2 19.63 2.535 2.928
Z-평균: 65.98; PDI: 0.190; 인터셉트: 0.9210

Claims (31)

  1. 직경이 약 10∼약 110 나노미터인 입자의 집단을 포함하는 나노에멀젼으로서, 상기 나노에멀젼은 직경 110 나노미터 초과의 입자에 의해 혼성되어 있지 않은 것인 나노에멀젼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입자는 화합물을 캡슐화한 것인 나노에멀젼.
  3. 제2항에 있어서, 상기 화합물은 약제인 것인 나노에멀젼.
  4. 제2항에 있어서, 상기 화합물은 기능성 건강 식품(nutraceutical)인 것인 나노에멀젼.
  5. 입자의 제1 집단 및 제2 집단을 포함하는 나노에멀젼으로서, 상기 제1 집단내 대부분 입자의 직경은 약 10∼약 20 나노미터이고, 상기 제2 집단내 대부분 입자의 직경은 약 40∼약 80 나노미터이며, 상기 나노에멀젼은 직경 110 나노미터 초과의 입자에 의해 혼성되어 있지 않은 것인 나노에멀젼.
  6. 제5항에 있어서, 상기 입자는 화합물을 캡슐화한 것인 나노에멀젼.
  7. 제6항에 있어서, 상기 화합물은 약제인 것인 나노에멀젼.
  8. 제6항에 있어서, 상기 화합물은 기능성 건강 식품인 것인 나노에멀젼.
  9. a) i) 화합물과 액체 분산 매질을 포함하는 예비 혼합물(premix)로서, 여기서 상기 화합물의 상기 매질 중 용해도가 30㎎/㎖ 초과인 것인 예비 혼합물, 및 ii) 25,000psi 이상을 유지할 수 있는 미세 유동화기(microfluidizer)를 제공하는 단계; 및
    b) 상기 예비 혼합물을 상기 미세 유동화기에 1회 통과 노출시킴으로써 직경이 약 10∼110㎚인 나노에멀젼 입자의 집단을 형성시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 분산 매질은 수성 매질 및 유성 매질로 이루어진 군으로부터 선택하는 것인 방법.
  11. 제2항에 있어서, 상기 수성 매질은 물, 식염수, 링거 용액, 덱스트로즈 및 단쇄 알콜로 이루어진 군으로부터 선택하는 것인 방법.
  12. 제2항에 있어서, 상기 유성 매질은 식물 및 해양 공급원으로부터 유래하는 포화 및 불포화 오일, 실리콘 오일 및 미네랄 오일로 이루어진 군으로부터 선택하 는 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 화합물은 식물성 스테롤, 대구 간유, 토코페롤, 레시틴, 루테인, 제아크산틴 및 대두 단백질로 이루어진 군으로부터 선택하는 것인 방법.
  14. a) i) 화합물, 제1 항산화제, 제2 항산화제 및 수성 분산 매질을 포함하는 예비 혼합물로서, 여기서 상기 화합물의 상기 매질 중 용해도가 30㎎/㎖ 초과인 것인 예비 혼합물, 및 ii) 25,000psi 이상을 유할 수 있는 미세 유동화기를 제공하는 단계; 및
    b) 상기 예비 혼합물을 상기 미세 유동화기에 1회 통과 노출시킴으로써 직경이 약 40∼110㎚인 나노에멀젼 입자의 집단을 형성시키는 단계로서, 여기서 상기 입자의 직경은 4개월 이상의 기간 동안 안정한 상태로 유지하는 것인 단계
    를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 입자의 직경이 안정하게 유지되는 상기 나노에멀젼 입자의 집단을 저온 살균하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 입자의 직경이 안정하게 유지되는 나노에멀젼 입자의 집단을 동결하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  17. a) i) 치료학적 유효량으로 투여된 화합물에 반응을 나타내지 않는 개체, 및 ii) 상기 화합물을 캡슐화하고 있는 입자의 집단을 포함하는 나노에멀젼으로서, 여기서 상기 입자의 직경은 약 10∼약 110 나노미터이며, 상기 나노에멀젼은 직경 110 나노미터 초과의 입자에 의해 혼성되어 있지 않은 것인 나노에멀젼을 제공하는 단계; 및
    b) 상기 화합물의 생체이용효율이 개선되도록 한 조건 하에 상기 나노에멀젼을 상기 환자에게 전달하는 단계로서, 여기서 상기 화합물은 치료학적으로 유용한 것인 단계
    를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 개선된 생체이용효율은 감소된 Tmax, 증가된 Cmax 및 증가된 AUC로 이루어진 군으로부터 선택되는 약물 동력학적 매개 변수를 포함하는 것인 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 전달 단계는 경구, 경피, 정맥내, 복막내, 근육내 및 피하 투여 방법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법을 포함하는 것인 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 나노에멀젼은 식물성 스테롤을 포함하는 것인 방법.
  21. 제17항에 있어서, 상기 나노에멀젼은 라이코펜을 포함하는 것인 방법.
  22. 박테리아-저항성을 가지는 나노에멀젼으로서, 상기 나노에멀젼은 화합물을 캡슐화하고 있는 입자의 집단을 포함하고, 상기 입자의 직경은 약 10∼약 110 나노미터이며, 상기 나노에멀젼은 직경 110 나노미터 초과의 입자에 의해 혼성되어 있지 않은 것인 나노에멀젼.
  23. 제22항에 있어서, 상기 나노에멀젼은 3개월 이상 동안 박테리아의 성장을 억제하는 것인 나노에멀젼.
  24. 제22항에 있어서, 상기 박테리아-저항성은 전단력 유도된 세포 용해를 포함하는 것인 나노에멀젼.
  25. 제22항에 있어서, 상기 박테리아-저항성은 산화 환경을 포함하는 것인 나노에멀젼.
  26. 제22항에 있어서, 상기 나노에멀젼은 멸균된 것인 나노에멀젼.
  27. a) i) 화합물 및 액체 분산 매질을 포함하는 예비 혼합물, 및 ii) 고압 하에 서 연속 난류를 형성할 수 있는 장치를 제공하는 단계; 및
    b) 상기 장치를 사용하여 직경이 균일한 나노에멀젼 입자의 집단을 형성시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 분산 매질은 수성 매질 및 유성 매질로 이루어진 군으로부터 선택하는 것인 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 수성 매질은 물, 식염수, 링거 용액, 덱스트로즈 및 단쇄 알콜로 이루어진 군으로부터 선택하는 것인 방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 유성 매질은 식물 및 해양 공급원으로부터 유래하는 포화 및 불포화 오일, 실리콘 오일 및 미네랄 오일로 이루어진 군으로부터 선택하는 것인 방법.
  31. 제27항에 있어서, 상기 화합물은 식물성 스테롤, 대구 간유, 토코페롤, 레시틴, 루테인, 제아크산틴 및 대두 단백질로 이루어진 군으로부터 선택하는 것인 방법.
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