KR20190074771A - 기능성 물질의 담지 및 입자의 크기 제어가 가능한 리포좀 입자 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리카로 표면 처리된 리포좀 입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 기능성 물질의 담지를 위한 실리카로 표면 처리된 리포좀 입자 및 교반 속도에 따라 리포좀 입자 크기를 조절할 수 있는 실리카로 표면 처리된 리포좀 입자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 의한 실리카 크기제어형 리포좀 입자는 실리카로 리포좀 표면을 고정하도록 제조함으로써 외부 환경에 안정성을 갖는 이중막을 가지는 리포좀 입자를 제공할 수 있다. 특히, 본 발명에 따라 제조된 리포좀 입자는 내부가 비어있으며 외부 환경으로부터 안정하기 때문에 기능성 물질의 담지체로서 우수하다.

Description

기능성 물질의 담지 및 입자의 크기 제어가 가능한 리포좀 입자 및 이의 제조방법{Liposome particle able to load functional material and control the particle size, And manufacturing method thereof}
본 발명은 기능성 물질의 담지가 가능한 리포좀 입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 실리카로 표면 처리되어 기능성 물질의 담지가 가능한 리포좀 입자 및 교반 속도를 조절하여 생성되는 리포좀 입자 크기를 조절할 수 있는 리포좀 입자의 제조방법에 관한 것이다.
기능성 물질의 담지체로 이용되는 물질로는 담지되는 물질의 특징에 따라 다르기는 하지만 크게 세라믹 소재인 실리카(silica, SiO2), 제올라이트(zeolite), 고분자 수화젤(hydrogel) 등 다양한 소재가 이용되고 있다. 항암제, 항균제, 항원, 항체, 단백질을 비롯한 다양한 약물, 기능성 물질들을 이동시켜 물질을 전달하는 매개체로 리포좀이 이용된다.
리포좀(liposome)은 피부 구성 성분과 유사한 레시틴이 유효성분을 겹겹이 감싸고 있는 구조로, 세포막의 구성비와 같은 비율로 레시틴을 수용액에 풀어놓으면 두 층으로 이루어진 이중막 구조를 형성한다. 리포좀 분자들은 물과 닿는 표면적을 최소화 하기 위해 두 층으로 나뉘며 반데르발스 힘(van der Waals force)에 의해 안정하게 유지된다. 층의 안쪽은 소수성이므로 대부분의 수용성 물질들이 이중막 구조 내부로 침투할 수 없기 때문에 이러한 특성을 이용하여 기능성 물질을 선정, 담지가 가능한 것이다.
하지만, 이러한 리포좀은 물리적인 충격으로 인해 구조적으로 불안정해지기 쉽다. 만약 구조가 불안정하게 될 경우 내부에 담지된 물질들이 외부로 방출되게 되므로 담지체로서의 리포좀 기능에 문제가 발생하게 되어 제형 안정화가 어렵다는 문제점이 있다.
이에 따라 리포좀은 물리적, 화학적, 미생물학적으로 불안정한 요인들을 제어하기 위해서 입자의 크기, 지질의 성분, 전하투과 등을 조절하여 담지체로 제조된다.
본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점들을 극복하기 위하여 예의 연구노력한 결과, 리포좀 내부 및 외부 표면을 실리카로 표면 처리할 경우 물리적인 자극에 의해 불안정했던 리포좀의 안정성을 증가시킬 수 있으며, 리포좀의 내부가 비어 있어 기능성 물질을 담지하기 위한 담지체로서 우수한 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 외부환경 변화로부터 안정하며 기능성 물질을 담지하기 위한 담지체로서 표면이 실리카로 처리된 기능성 물질 담지용 리포좀(liposome) 입자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 본 발명에 의한 실리카로 표면 처리된 기능성 물질 담지용 리포좀(liposome) 입자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 실리카로 표면 처리된 기능성 물질 담지용 리포좀(liposome) 입자를 제공한다.
리포좀(liposome)은 구조적 특성에 의해 기능성 물질을 이동시키기 위한 매개체로 이용되어 왔으나 외부 환경에 대한 안정성이 낮아 담지체로서의 이용되기에는 제한이 있었다. 이에, 본 발명자들은 리포좀 입자의 표면을 실리카로 표면 처리할 경우, 외부 환경으로부터의 안정성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 리포좀 내부가 비어 있어 기능성 물질을 담지하는데 용이한 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 기능성 물질 담지용 리포좀 입자는 내부에 중공을 포함하며, 내부 중공 표면도 실리카로 표면 처리된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 리포좀 입자는 내부에 중공을 포함하는 구조이며, 실리카가 내부 표면뿐만 아니라 내부 중공을 이루는 표면도 코팅하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기능성 물질 담지용 리포좀 입자에 있어서, 상기 리포좀(liposome) 입자는 직경이 0.5 내지 5 um인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기능성 물질 담지용 리포좀 입자에 있어서, 상기 실리카는 리포좀 표면의 15 내지 18% 를 코팅하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기능성 물질 담지용 리포좀 입자는 TGA 분석시 90 내지 110℃, 300 내지 400 ℃ 구간에서 질량 감소가 나타나는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실험예에 따르면, 4시간 동안 교반한 입자의 레시틴의 중량 감소율 및 실리카의 남은 잔여율을 확인한 결과, 100 ℃에서 수분에 의한 중량 감소를 확인하였다. 또한, 확인 결과 300 ~ 400 ℃ 구간에서 레시틴에 의한 중량감소를 확인하였으며, 400 ~ 500 ℃ 구간에서 미반응된 실란 그룹에 의한 중량 감소를 확인하였다. 이를 바탕으로 실리카 크기제어형 리포좀 입자는 표면의 15 내지 18% 가 실리카로 코팅된 것을 확인할 수 있었다(도 4 참조).
본 발명의 기능성 물질 담지용 리포좀 입자는 FT-IR 분석시 1000 내지 1200 cm-1에서 피크가 나타나는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은
A) 에탄올, 정제수 및 레시틴을 2 : 1 : 0.04의 비율로 혼합한 후, 교반하여 리포좀(liposome) 입자가 분산된 용액을 제조하는 단계;
B) 상기 A) 단계의 리포좀 입자가 분산된 용액에 실리카 전구체를 혼합하고 교반하여 리포좀 표면을 실리카로 처리하는 단계; 및
C) 상기 B) 단계의 용액을 원심분리하여 실리카로 표면 처리된 리포좀을 분리하는 단계; 및
D) 분리된 실리카로 표면 처리된 리포좀을 세척 및 건조하는 단계; 를 포함하는 실리카로 표면 처리된 리포좀 입자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실리카로 표면 처리된 리포좀 입자의 제조방법에 있어서, 상기 실리카 전구체는 테트라에틸오르쏘 실리케이트(Tetraethyl orthosilicate), 테트라메틸오르쏘 실리케이트(Tetrmethyl orthosilicate) 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 본 발명에서는 테트라에틸오르쏘 실리케이트(Tetraethyl orthosilicate)를 이용하였다.
본 발명의 실리카로 표면 처리된 리포좀 입자의 제조방법에 있어서, 상기 B)단계에서의 교반은 4시간 내지 24시간 동안 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실리카로 표면 처리된 리포좀 입자의 제조방법에 있어서, 상기 B) 단계의 교반 시간에 따라 생성되는 리포좀(liposome) 입자의 크기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실험예에 따르면, 상기 교반시간에 따라 실리카로 표면 처리된 리포좀 입자의 크기를 0.5 내지 5um로 조절할 수 있으며, 상기 교반 시간이 4시간 이하일 경우 리포좀 입자 표면에 실리카의 표면 처리가 제대로 이루어지지 않으며, 교반 시간이 24시간 이상일 경우, 리포좀 입자가 너무 작아 기능성 물질을 담지시킬 수 없기 때문에 담지체로서의 기능을 하기 어렵다는 문제점이 있다(도 2 참조).
본 발명에 의한 기능성 물질의 담지가 가능한 리포좀 입자는 내부가 비어있으며 이중막을 가지고, 내외부 표면을 실리카로 표면 처리함으로써 외부 환경에 안정하기 때문에 기능성 물질의 담지체로서 우수하다. 또한, 본 발명에 의한 기능성 물질의 담지가 가능한 리포좀 입자의 제조 방법은 교반 속도를 조절하여 원하는 크기의 입자를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실리카 크기제어형 리포좀 입자 개발의 모식도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 의하여 제조된 실리카 크기제어형 리포좀 입자의 SEM 사진을 나타낸다.
도 3는 본 발명에 의하여 제조된 실리카 크기제어형 리포좀 입자의 FT-IR 측정 결과를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 의하여 제조된 실리카 크기제어형 리포좀 입자의 TGA 결과를 나타낸다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
<실시예> 실리카 크기제어형 리포좀 입자 생성
리포좀 제조를 위해 필요한 레시틴(Lecithin)은 1,2-diacyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholine을 TCI 에서 구입하였으며, 실리카 전구체는 Tetraethyl orthosilicate(TEOS)를 시그마알드리치에서 구입하여 사용하였다.
에탄올에 레시틴(Lecithin)을 1 : 0.018 비율로 녹인 후 증류수를 에탄올의 부피비로 1/2을 상온에서 첨가한 후 20분 동안 교반한다. 이 후 용액을 10분 동안 초음파분산 하고 60℃로 온도를 올려 4시간 교반한다.
상기 레시틴 분산 용액의 온도를 낮춘 후 실리카 전구체를 레시틴:실리카 전구체=1:5.4의 부피비로 하여 용액를 천천히 떨어뜨려 반응시킨 뒤, 교반 시간을 4시간 내지 24시간까지 변화시키면서 교반하고 상온에 하루동안 유지시킨다.
원심분리기로 생성된 입자와 미 반응된 레시틴, 실리카 입자를 분리한 후, 생성된 입자만을 물과 에탄올을 이용하여 세척하고 오븐에서 상온 건조해 입자를 제조하였다.
<실험예>
실험예 1:SEM 측정
상기 실시예에서 제조된 4시간 동안 교반하여 제조된 입자에 대해 SEM 사진을 측정하고 그 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다.
도 1 및 도 2에서 확인할 수 있듯이, 리포좀 입자가 약 1 ~ 2 μm 정도의 크기로 균일하게 제조된 것을 알 수 있으며, 실리카 레이어 안쪽으로 입자의 내부는 비어있는 중공을 형성하는 것을 확인 할 수 있다.
또한, 교반시간을 변화시키면서 제조하는 경우 입자의 크기가 교반 시간에 따라 작아지면서 크기가 제어되는 것을 확인할 수 있다.
실험예 2: FT-IR 측정
상기 실시예에서 제조된 4시간 동안 교반하여 제조된 리포좀 입자를 FT-IR(Fourier Transform Infared spectroscopy)을 이용하여 그 성분을 확인하였다.
그 결과, 도 3에서 확인할 수 있듯이, 레시틴이 가지고 있는 C-H와 C=O 기능기를 2925 cm-1, 1750 cm-1, 실리카가 가지고 있는 Si-O-Si구조를 1100 cm-1에서 나타나는 피크를 통해 확인할 수 있었다.
실험예 3: TGA 측정
상기 실시예에서 제조된 리포좀 입자의 열분해 특성을 TGA(Thermogravimetric analysis)를 이용하여 확인하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에서 보는 바와 같이 상기 실시예에서 제조된 4시간 동안 교반하여 제조된 리포좀 입자에서 레시틴에 의한 중량 감소율 및 실리카에 의한 남은 잔여율을 확인한 결과, 100 ℃에서 수분에 의한 중량감소율을 확인하였고, 300 ~ 400 ℃ 구간에서 레시틴에 의한 중량감소를 확인할 수 있었다. 마지막으로 400 ~ 500 ℃ 구간에서 미반응된 실란 그룹에 의한 중량 감소를 알 수 있다.
이를 바탕으로 실리카 크기제어형 리포좀 입자의 실리카가 표면의 18.05% 를 코팅하고 있는 것을 확인하였다.

Claims (10)

  1. 실리카로 표면 처리된 기능성 물질 담지용 리포좀 입자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리포좀 입자는 실리카로 표면 처리된 내부 중공을 포함하는 것인 기능성 물질 담지용 리포좀 입자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 리포좀 입자는 직경이 0.5 내지 5 um인 것인
    기능성 물질 담지용 리포좀 입자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리포좀 입자 표면의 15 내지 18% 가 실리카로 표면 처리되는 것인
    기능성 물질 담지용 리포좀 입자.
  5. 제 1 항에 있어서
    상기 리포좀 입자는 TGA 분석시 90 내지 110℃, 300 내지 400 ℃ 구간에서 질량 감소가 나타나는 것인
    기능성 물질 담지용 리포좀 입자
  6. 제 1 항에 있어서
    상기 리포좀 입자는 FT-IR 분석시 1000 내지 1200 cm-1에서 피크가 나타나는 것인
    기능성 물질 담지용 리포좀 입자
  7. A) 에탄올, 정제수 및 레시틴을 2 : 1 : 0.04 비율로 혼합한 후, 교반하여 리포좀(liposome) 입자가 분산된 용액을 제조하는 단계;
    B) 상기 A) 단계의 리포좀 입자가 분산된 용액에 실리카 전구체를 혼합하고 교반하여 리포좀 표면을 실리카로 처리하는 단계; 및
    C) 상기 B) 단계의 용액을 원심분리하여 실리카로 표면 처리된 리포좀을 분리하는 단계; 및
    D) 분리된 실리카로 표면 처리된 리포좀을 세척 및 건조하는 단계; 를 포함하는 실리카로 표면 처리된 리포좀 입자의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 실리카 전구체는 테트라에틸오르쏘 실리케이트(Tetraethyl orthosilicate), 테트라메틸오르쏘 실리케이트(Tetrmethyl orthosilicate) 또는 이들의 혼합물인 것인
    실리카로 표면 처리된 리포좀 입자의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 B) 단계의 교반 시간은 제조되는 입자 크기에 따라 조절하는 것인
    실리카로 표면 처리된 리포좀의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 B) 단계의 교반 시간은 4시간 내지 24시간 동안 교반 되는 것인
    실리카로 표면 처리된 리포좀의 제조방법.
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