KR20120047491A - 치석 형성 억제에 효과적인 구강용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치석 형성 방지에 효과적인 구강용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 치석 형성 억제제로 초고분자량의 폴리감마글루탐산을 함유함으로써 치석을 형성하는데 중요한 역할을 하는 칼슘 및 마그네슘 등의 금속이온의 봉쇄를 증가시켜 치석의 형성을 방지하는데 매우 효과적인 구강용 조성물에 관한 것이다.

Description

치석 형성 억제에 효과적인 구강용 조성물 {Oral composition for preventing dental calculus}

본 발명은 치석 형성 방지에 효과적인 구강용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 치석 형성 억제제로 초고분자량의 폴리감마글루탐산(Poly-gamma-glutamic acid, PGA)을 함유함으로써 치석을 형성하는데 중요한 역할을 하는 칼슘 및 마그네슘 등의 금속이온의 봉쇄를 증가시켜 치석의 형성을 방지하는데 매우 효과적인 구강용 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 구강 질환은 구강에 살고 있는 각종 세균들에 의해 발생하며, 유해 구강 세균들이 획득 피막에서 음식물 등의 잔유물을 먹고 증식하여 프라그를 형성하고, 프라그는 타액이나 혈액 내의 칼슘 및 마그네슘 등의 금속 이온과 결합하여 석회화된 치석을 형성하게 된다. 이러한 프라그와 치석은 치은염, 치주염 등과 같은 잇몸질환을 일으키며, 더 나아가 치아에 손상을 주게 된다. 규칙적인 칫솔질은 이들 침착물의 빠른 형성을 막는데 도움을 주지만, 규칙적인 칫솔질조차도 치아에 부착된 이러한 침착물을 제거하기에는 충분하지 않다. 그래서 프라그와 치석 형성 억제를 위해 물리적으로는 연마제를 사용하고 화학적으로는 항균제 및 금속 이온 봉쇄제를 사용한다.

구강용 제품에 사용되는 연마제에는 탄산칼슘, 실리카, 수산화알루미늄, 인산칼슘, 베이킹소다, 폴리에칠렌, 폴리염화비닐 등과 같은 고분자물질이 있고, 항균제에는 염화세틸피리디늄, 염화헥살코늄, 염화벤잘코니움, 염화데카리늄, 클로로헥시딘, 트리클로산, 티몰, 이소프로필메칠페놀, 염화알킬디아미노에칠글리산 등이 있으며, 금속 이온 봉쇄제로는 파이로포스페이트, 폴리포스페이트, 폴리포스포네이트, 글리시네이트 및 그 혼합물 등이 있다.

금속 이온 봉쇄제들이 치석 형성 억제를 위해 사용되어 왔으나, 치석 형성 억제 효능에 어느 정도 한계가 있으며, 치석 형성 억제 효능을 높이기 위해 금속 이온 봉쇄제를 과량 첨가하였을 경우 자극이 생길 수 있고, 맛 등의 사용감이 나빠질 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 칼슘 및 마그네슘 등의 금속 이온과 결합을 할 수 있는 음이온 고분자들에는 폴리포스페이트, 폴리카르복실산, 폴리글루탐산, 폴리아스파탐산 등이 있을 수 있으며, 그 중에서 치석 형성 억제 효능이 우수하며, 맛 등의 사용감에는 영향이 적은 초고분자량의 폴리감마글루탐산을 이용한 처방을 개발하였다.

폴리감마글루탐산은 우리나라 고유의 청국장, 일본의 낫또와 같은 콩 발효식품에서 볼 수 있는 끈적끈적한 점액성의 천연 아미노산 고분자 소재이다. 폴리감마글루탐산은 글루탐산의 γ-카르복실기와 글루탐산의 α-아미노기가 아마이드 결합된 γ-폴리펩타이드로 콩 발효식품미생물인 바실러스 서브틸리스(Basillus subtilis)가 보유하고 있는 폴리감마글루탐산 합성계 (γ-PGA synthetase complex) 에 의해서 생성되는 물질이다.

폴리감마글루탐산(PGA)에 관한 기존의 연구로는 폴리감마글루탐산을 유효성분으로 함유하여 히알루로니다아제를 저해하여 피부탄력 유지용 화장료 조성물 및 알러지 개선용에 관한 특허(대한민국특허 등록번호 10-0582120)가 있었으나 구강 잇몸 질환 예방에 관한 효과를 확인하지는 못했다.

그 밖에 폴리감마글루탐산(PGA)에 관한 연구로는 폴리감마글루탐산의 생산에 미치는 망간 이온의 영향, 초음파 분해에 의한 수용성 중합체로의 이용에 대한 연구 및 에스테르 유도체의 합성에 의한 저 수용성 플라스틱의 개발에 관한 연구(Biosci. Biotechno.Biochem., 60:1239, 1996) 등이 보고되어 있으며, 폴리감마글루탐산(PGA)의 이용에 관한 선행 특허에는 바실러스 서브틸리스에 의한 폴리감마글루탐산 생산 및 칼슘 용해제로서의 골다공증 치료효과를 가진 건강식품으로의 활용(일본특허공개 平6-32742호), 수계의 인 함량을 감소시켜 수질오염을 감소시키는 효과(유럽특허 제838160호) 등이 있다.

이에 본 발명자들은 초고분자량의 폴리감마글루탐산이 치석 형성에 필요한 타액 및 혈액 내에 존재하는 칼슘, 마그네슘 등의 금속이온과 결합하여 치석 형성 억제에 효과적인 역할을 함을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 초고분자량의 폴리감마글루탐산을 이용하여 치석 형성 억제 효과가 뛰어나면서, 맛 등의 사용감에는 영향이 적은 구강용 조성물을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 분자량이 1,000kDa~100,000kDa인 폴리감마글루탐산을 함유하는 구강용 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 구강용 조성물은 초고분자량의 폴리감마글루탐산을 사용하여 치석 형성에 필요한 타액 및 혈액 내에 존재하는 칼슘, 마그네슘 등의 금속이온의 봉쇄를 증가시켜 치석 형성 억제에 효과적이다.

본 발명의 구강용 조성물은 초고분자량의 폴리감마글루탐산을 함유한다.

본 발명에서 사용되는 폴리감마글루탐산(Poly-gamma-glutamic acid, PGA)은 치석 형성에 필요한 타액 및 혈액내에 존재하는 칼슘, 마그네슘 등의 금속이온과 결합하여 치석 형성 억제에 효과적인 역할을 한다.

본 발명에 있어서 폴리감마글루탐산은 1kDa~1,000kDa의 경우는 저분자량 또는 고분자량, 1,000kDa 이상의 경우는 초고분자량인 것으로 정의한다.

본 발명에서는 초고분자량의 폴리감마글루탐산을 사용하며, 구체적으로 폴리감마글루탐산의 분자량이 1,000kDa~100,000kDa인 것이 적합하다. 시험관 내 실험에서는 폴리감마글루탐산의 분자량이 증가함에 따라 킬레이팅 효과가 증가하는 경향을 보이지만, 생체내 시험에서는 분자량이 1,000kDa 이상이 경우에 치석 형성 억제에 효과적이기 때문이다. 이는 1,000kDa 이상의 초고분자량의 폴리감마글루탐산이 치아 및 잇몸에 잔류하고 있어 지속적으로 칼슘 및 마그네슘 이온과 결합하여 치석 및 잇몸에 잔류하고 있어 지속적으로 칼슘 및 마그네슘 이온과 결합하여 치석 형성 억제에 더 효과적인 것으로 보인다. 또한 분자량이 100,000kDa 초과의 경우에는 제형화가 어렵고, 가격적인 측면에서도 바람직하지 않기 때문에 적당하지 않다.

또한, 상기 폴리가마글루탐산은 조성물 총 중량에 대하여 0.01~10중량%의 양으로 함유된다. 함량이 0.01중량% 미만인 경우에는 치석 형성 억제효과가 미비하며, 10중량% 초과인 경우에는 제형화가 용이하지 않고 가격적인 측면에서도 좋지 않기 때문이다.

본 발명에서 사용하는 폴리감마글루탐산으로는 상업적으로 구입할 수 있고(예, ㈜바이오리더스사의 폴리감마글루탐산) 또는 미생물 발효에 의하여 생산된 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 미생물 발효에 의하여 생산된 것을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 바실러스 서브틸리스 청국장 균의 발효에 의하여 생산된 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 구강용 조성물은 그 제형에 있어서 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예를 들면, 치약, 구강용 세정제, 치아 미백제 등의 제형을 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 구강용 조성물은 제형 및 사용 목적에 따라 통상적으로 사용하는 연마제, 습윤제, 기포제, 결합제, 감미제, pH 조절제, 방부제, 약효성분, 향료, 증백제, 색소, 용제 등을 함유할 수 있다.

연마제로는 탄산칼슘, 침강 실리카, 수산화알루미늄, 인산일수소칼슘, 불용성 메타인산나트륨 등을 사용할 수 있으며, 이들 연마제를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 60중량%, 바람직하게는 10 내지 50중량%의 양으로 사용한다.

습윤제로는 글리세린, 소르비톨액, 폴리에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜 등을 사용할 수 있으며, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 조성물 총 중량에 대하여 20 내지 60중량%의 양으로 사용한다.

계면활성제로는 설페이트류, 설포석시네이트류, 사코시네이트류, 포스페이트류, 이세치오네이트류, 글루타메이트류, 타우레이트류 등의 음이온 계면활성제나 베타인, 설타인, 암포아세테이트류 등의 양쪽성 계면활성제, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌(경화) 피마자유, 글리세린지방산에스테르, 솔비탄지방산에스테르, 자당지방산에스테르, 알킬올아미드, 알킬글루코시드 등의 비이온 계면활성제, N-알킬디아미노 에틸글리신 등의 양이온성 계면활성제를 사용할 수 있으며, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 10중량%, 바람직하게는 0.5 내지 2.0중량%의 양으로 사용한다.

결합제로는 하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 잔탄검, 카라기난, 알긴산 나트륨 등을 사용할 수 있으며, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 5중량%, 바람직하게는 0.1 내지 2중량%의 양으로 사용한다.

감미제로는 삭카린나트륨, 아스파탐, 스테비오사이드, 자일리톨, 감초산 등을 사용할 수 있으며, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 조성물 총 중량에 대하여 0.05 내지 5중량%의 양으로 사용하는 것이 좋다.

pH조절제로는 인산나트륨, 인산이나트륨, 인산삼나트륨, 피로인산나트륨, 구연산나트륨, 구연산, 주석산 등이 있고, 방부제로는 파라옥시안식향산메틸, 파라옥시안식향산프로필, 안식향산나트륨을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용한다.

약효성분으로는 불화나트륨, 일불소인산나트륨, 불화주석, 클로로헥시딘, 알란토인 클로로히드록시알루미네이트, 아미노카프론산, 트리클로산, 염화세틸피리디움, 염화아연, 염산피리독신, 초산토코페롤 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용하고, 향료로는 페퍼민트오일, 스피아민트오일, 멘톨, 아네톨 등을 적당량 혼합하여 사용하며, 증백제로는 산화티탄을, 색소로는 식용색소를, 정제수 및 에탄올의 용제로 통상의 치약 제조 방법에 따라 제조한다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

[참고예 1] 폴리감마글루탐산 (PGA(Poly-gamma-glutamic acid)) 의 생산

PGA 생산용 기본배지 (5%의 L-글루탐산이 첨가된 GS배지 : 글루코오스 5%, (NH₄)₂SO₄ 1%, KH₂PO₄ 0.27%, Na₂HPO₄?12H₂O 0.42%, NaCl 0.05%, MgSO₄?7H₂O 0.3%, 비타민 용액 1 mL/L, pH 6.8) 3L 에 바실러스 서브틸리스 청국장 (Bacillus subtilis var chungkookjang, KCTC 0697BP) 균주의 배양액을 1% 접종한 후, 교반속도 150rpm, 공기주입 속도 1 vvm으로, 37도에서 72시간 배양한 다음, 2N 황산용액을 가하여 pH가 3.0이 되도록 조절하여 PGA 함유 시료액을 수득하였다.

상기 PGA 함유 시료액을 4도에서 10시간 동안 정치시켜 발효액 내의 다당류를 제거한 다음, 여기에 에탄올을 발효액의 4배 부피가 되도록 가하여 충분히 혼합하였다. 혼합액을 4도에서 10시간 동안 정치시킨 후, 원심분리하여 PGA 침전물을 수득하였다. 수득된 침전물에 증류수를 가하여 용해시키고, 단백질 분해효소를 100μg/mL가 되도록 가하여, 37도 항온기에서 6시간 동안 정치 반응시켜 PGA 시료에 존재하는 세포외 단백질을 분해하였다. 이것을 충분한 양의 증류수에서 투석하여 유리된 글루탐산을 제거한 후, 농축하여 순수한 PGA를 수득하였다. 상기 수득한 PGA 를 GPC(Gel Permeation Chromatography, 겔투과 크로마토그래피)를 이용하여 분자량을 측정하고, 분자량 별로 분리하여, 1kDa, 10kDa, 100kDa, 1,000kDa 및 10,000kDa의 평균분자량을 가지는 PGA를 수득하였다.

[시험예 1] 시험관 내에서 칼슘 이온에 대한 제거 능력 측정

염화칼슘(CaCl₂) 2.7mmol을 물에 용해한 후 수득된 1kDa, 10kDa, 100kDa, 1,000kDa 및 10,000kDa의 평균분자량을 가지는 PGA를 1mmol 첨가하여 골고루 교반한 후 24시간 방치 및 침전시킨 후 여과지를 이용하여 침전물을 걸러낸 후에 이온크로마토그래피를 이용하여 잔존하는 칼슘이온의 양을 정량적으로 측정하였다.

	1kDa	10kDa	100kDa	1,000kDa	10,000kDa
초기 칼슘이온 농도	1,500 ppm
잔존하는 칼슘이온 농도	800ppm	634.19ppm	463.35ppm	290ppm	205.15ppm

상기 표 1을 보면, 폴리감마글루탐산의 분자량이 증가할수록 칼슘이온에 대한 제거율이 증가함을 알 수 있다. 이는 칼슘이온과 결합할 수 있는 카르복실기가 분자량이 증가함에 따라 증가하기 때문에 칼슘 이온 제거율도 증가하는 것으로 보인다.

[참고예 2] 실시예 1~2 및 비교예 1~4의 제조

하기 표 1의 조성에 따라 실시예 1~2 및 비교예 1~4를 당업계의 통상적인 방법을 이용하여 치약 제형으로 제조하였다. 실시예 1~2는 1,000kDa 이상의 초고분자 폴리감마글루탐산을 함유한 경우이고, 비교예 1~3은 1kDa, 10kDa, 100kDa의 저분자와 고분자만의 폴리감마글루탐산을 함유하도록 하였고, 비교예 4는 폴리감마글루탐산을 함유하지 않도록 제조하였다.

성 분	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
불화나트륨	0.30	0.30	0.30	0.30	0.30	0.30
침강실리카	15.00	15.00	15.00	15.00	15.00	15.00
폴리감마글루탐산 (1kDa)			0.5		-
폴리감마글루탐산 (10kDa)				0.5
폴리감마글루탐산 (100kDa)					0.5
폴리감마글루탐산 (1,000kDa)	0.5
폴리감마글루탐산 (10,000kDa)	-	0.5
소르비톨액	50.00	50.00	50.00	50.00	50.00	50.00
카르복시메칠셀룰로오스나트륨	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
삭카린나트륨	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25
파라옥시안식향산메칠	0.20	0.20	0.20	0.20	0.20	0.20
향료	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
라우릴황산나트륨	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00	2.00
정제수	To 100	To 100	To 100	To 100	To 100	To 100

[시험예 2] 생체 내에서 PGA에 의한 치석 형성 억제 효과 평가

치약 제형으로 제조한 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4를 이용하여 폴리감마글루탐산이 치석 형성에 미치는 효과를 평가하였다.

구체적으로, 실험 대상자 120명의 초기 구강 상태를 확인한 후 실험 대상자의 전체치아를 초음파치석제거기를 이용하여 치면을 세마하고, 20명씩 6개 군으로 나누어 각각의 군에 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4를 제공하였다. 그 후, 습관화된 방법으로 칫솔질을 하도록 하고 4주 후, 8주 후에 치석 지수를 검사하였다.

치석 지수 검사 방법으로는 일반적으로 사용하는 방법으로 치석 분포에 따라 아래와 같이 점수를 부여하였다.

1점 : 치경부 1/3 해당부위에만 존재

2점 : 치경부 2/3 해당부위에까지 존재 혹은 탐침시 치은연하에 점상으로 치석 존재

3점 : 치경부 2/3 이상부위에도 치석이 존재 혹은 치은연하에 환상으로 치석 존재

대상 치아는 16, 11, 26, 36, 31, 46번 치아 등 6개의 치아의 각각 협면과 설면을 선택하여 측정하였다.

구분	평균 ± 표준편차
	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
초기치	0.21 ±0.25	0.25 ±0.27	0.22 ±0.20	0.23 ±0.22	0.21 ±0.25	0.22 ±0.24
4주	0.20 ±0.18	0.18 ±0.22	0.37 ±0.20	0.33 ±0.22	0.30 ±0.24	0.45 ±0.24
8주	0.27 ±0.11	0.21 ±0.23	0.44 ±0.21	0.46 ±0.25	0.43 ±0.18	0.50 ±0.19

상기 표 3의 결과를 보면, 폴리감마글루탐산을 함유하지 않은 비교예 4에 비하여 1kDa, 10kDa, 100kDa의 폴리감마글루탐산을 함유한 비교예 1, 2, 3의 경우에는 8주후에 12%, 8%, 14% 감소를 나타내었다. 반면, 1,000kDa 이상의 초고분자량의 폴리감마글루탐산을 함유한 실시예 1과 2는 8주 후에 비교예 4에 비하여 각각 46%, 58% 감소를 나타내어 비교예 1~4에 비하여 현저하게 우수한 치석 억제 효과를 나타냄을 확인할 수 있다.

[시험예 3] 관능 평가

상기 실시예 1~2및 비교예 1~4의 치약을 칫솔에 1g씩 적용하고 프로슈머 120명(25~35세의 연령의 남성 60명, 여성 60명 / 샘플당 20명)에게 3분간 양치질을 시킨 후, 물로 5회 세척한 뒤 사용감 평가를 5점 척도로 양치 직후 평가하게 하였다. 관능 평가 결과는 하기 표 4에 나타내었다.

구분	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
맛	4.30	4.15	3.90	3.80	3.87	3.50
기포력	3.90	3.98	4.00	3.90	3.99	3.95
종합 만족도	4.20	4.28	4.00	3.98	3.95	3.77

평가기준: 매우좋다(5점), 좋다(4점), 보통(3점), 나쁘다(2점), 매우나쁘다(1점)

상기 표 4의 결과를 보면, 기포력에 있어서는 분자량에 따른 유의한 차이가 나타나지 않았다. 그러나 맛에 있어서는 초고분자량의 폴리감마글루탐산을 함유한 경우에 맛이 더 좋다고 느끼고, 저분자량, 고분자량의 경우는 맛에 커다란 영향을 주지 않아 전체적인 만족도는 초고분자량의 폴리감마글루탐산을 함유한 경우가 더 높게 나옴을 알 수 있다.

Claims (3)

1. 분자량이 1,000kDa~100,000kDa인 폴리감마글루탐산을 함유하는 구강용 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리감마글루탐산은 조성물 총 중량에 대하여 0.01~10중량%의 양으로 함유됨을 특징으로하는 구강용 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 폴리감마글루탐산은 치석 형성 억제용임을 특징으로 하는 구강용 조성물.