KR20220143266A - Orally cyclodextrin-curcumin encapsulated chitosan/alginate nanoparticles and use thereof in treating colitis - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to orally administrable nanoparticles of cyclodextrin-curcumin encapsulated chitosan/alginate and a use thereof in treating colitis, wherein curcumin (Cur) is added to ring-shaped β-cyclodextrin (CD) to form a water-soluble Cur-CD conjugate and then the Cur-CD conjugate is encapsulated by chitosan/alginate nanoparticles (CANPs). The generated Cur-CD-CANPs have unimodal size distribution and a negatively charged surface. The efficiency of encapsulation of Cur-CD-CANPs is 81.5 ± 7.4 % at an average diameter of 89.7 nm. In addition, as a result of an in vivo experiment, it is shown that oral administration of Cur-CD-CANPs has excellent therapeutic effects in DSS-induced colitis, compared to free CUR. According to a change in the body weight, a degree of bloody excrement, the length of the large intestine, and a result of histopathology, it is shown that the oral administration of Cur-CD-CANPs has excellent effects in treating DSS-induced colitis. Accordingly, the Cur-CD-CANPs of the present invention can be useful as a drug delivery system for oral administration in order to treat ulcerative colitis (UC).

Description

사이클로덱스트린-커큐민 캡슐화된 키토산/알지네이트 경구용 나노입자 및 이의 대장염 치료 용도{Orally cyclodextrin-curcumin encapsulated chitosan/alginate nanoparticles and use thereof in treating colitis}Cytodextrin-curcumin encapsulated chitosan/alginate oral nanoparticles and their use for treating colitis

본 발명은 사이클로덱스트린-커큐민 캡슐화된 키토산/알지네이트 경구용 나노입자 및 이의 대장염 치료 용도에 대한 것이다.The present invention relates to cyclodextrin-curcumin encapsulated chitosan/alginate oral nanoparticles and their use for the treatment of colitis.

염증성 장질환(Inflammatory bowel disease; IBD)은 다양한 유전적 및 환경 적 요인에 의해 야기되는 설사, 복통, 심지어 혈변의 임상적 증상을 나타내는, 회장, 직장 및 대장을 포함하는 특발성 장내 염증성 질환이다. 상기 질환은 궤양성 대장염(ulcerative colitis; UC) 및 크론병(Crohn's disease; CD)을 포함한다. UC의 발병률은 전 세계적으로 빠르게 증가하고 있다. 재발이 쉽고, 치료하기 어렵기 때문에 공중 보건을 심각하게 위협한다. 따라서, IBD의 예방 및 치료는 현대 사회의 주요 과제 중 하나이다.Inflammatory bowel disease (IBD) is an idiopathic inflammatory bowel disease involving the ileum, rectum and large intestine that presents with clinical symptoms of diarrhea, abdominal pain and even bloody stools caused by a variety of genetic and environmental factors. Such diseases include ulcerative colitis (UC) and Crohn's disease (CD). The incidence of UC is increasing rapidly worldwide. It seriously threatens public health because it is easy to relapse and difficult to treat. Therefore, prevention and treatment of IBD is one of the major tasks of modern society.

약물의 경구 투여는 안전성, 높은 순응도 및 비용 효율성이라는 유리한 특징을 가지고 있기 때문에, 가장 접근이 용이한 방법으로 인식되어 있다. 이에, 정제, 마이크로입자 및 리포좀과 같은 다양한 경구 약물 전달 시스템(oral drug delivery systems; ODDSs)이 UC 치료를 위해 개발되었다. 상기 ODDSs 중에서, 폴리머성 NP는 소수성 약물의 수용해도를 향상시키고, 약물의 생체 내(in vivo) 안정성을 개선하며, 약물의 약동학적 특성을 최적화할 수 있다는 가능성을 나타내므로, 엄청난 관심을 받고 있다. 중요한 것은, 이들은 상피 투과상승 및 저류(epithelial enhanced permeability and retention; eEPR) 효과를 통해 대장염 조직에 약물을 특이적으로 전달할 수 있는 능력을 가지고 있다는 것이다. 상기 효과는 염증성 대장의 조직병리학적 이상에 기인하는 것으로 알려져 있는데, 이는 점막층 파괴 및 면역 세포 축적을 포함한다. 다만, eEPR 효과는 염증성 대장 조직에서 ODDS의 축적을 단지 수동적으로만 촉진할 수 있으며, 표적 세포에 대한 낮은 세포 흡수 효율은 치료에 있어 여전히 한계가 있다.Oral administration of drugs is recognized as the most accessible method because it has the advantageous characteristics of safety, high compliance and cost-effectiveness. Accordingly, various oral drug delivery systems (ODDSs) such as tablets, microparticles and liposomes have been developed for the treatment of UC. Among the above ODDSs, polymeric NPs are of great interest because they represent the potential to improve the aqueous solubility of hydrophobic drugs, improve the in vivo stability of drugs, and optimize the pharmacokinetic properties of drugs. . Importantly, they have the ability to specifically deliver drugs to colitis tissues through epithelial enhanced permeability and retention (eEPR) effects. This effect is known to be due to histopathological abnormalities of the inflammatory colon, which include destruction of the mucosal layer and accumulation of immune cells. However, the eEPR effect can only passively promote the accumulation of ODDS in the inflammatory colon tissue, and the low cell uptake efficiency for target cells is still a limitation in treatment.

이전 연구에 따르면, 키토산-알지네이트 나노입자는 유방암 세포에서 커큐민 디에틸 디석시네이트(curcumin diethyl disuccinate; CDD)의 세포 독성 및 세포 흡수를 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 더욱 중요한 것은, 키토산-알지네이트 나노입자는 우수한 안정성을 나타냈으며, 나노입자의 느린 방출은 Caco-2 세포에서 보다 높은 시험관 내(in vitro) 세포 흡수를 나타냈고, Caco-2, HepG2 및 MDA-MB-231 세포에서 향상된 항암 활성을 나타냈다. 많은 키토산-알지네이트 나노입자가 여러 질병에 있어 우수한 치료 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌지만, 덱스트란 소듐 설페이트(dextran sodium sulfate)로 유도된 대장염에서의 항염증 효과에 대해서는 밝혀진 바가 거의 없다. 또한, 경구 투여된 키토산/알지네이트 나노입자(chitosan/alginate nanoparticles; CANPs)가 장내 미생물총에 미치는 영향은 지금까지 보고된 바 없다.According to a previous study, chitosan-alginate nanoparticles were found to enhance the cytotoxicity and cellular uptake of curcumin diethyl disuccinate (CDD) in breast cancer cells. More importantly, chitosan-alginate nanoparticles showed good stability, and slow release of nanoparticles resulted in higher in vitro cellular uptake in Caco-2 cells, and Caco-2, HepG2 and MDA-MB -231 cells showed improved anticancer activity. Although many chitosan-alginate nanoparticles have been shown to exhibit excellent therapeutic effects in various diseases, little has been known about their anti-inflammatory effects in dextran sodium sulfate-induced colitis. In addition, the effect of orally administered chitosan/alginate nanoparticles (CANPs) on the intestinal microflora has not been reported so far.

중국공개특허 CN 107432951 A (2017.12.05 공개)Chinese Patent Publication CN 107432951 A (published on Dec. 5, 2017)

본 발명의 목적은 사이클로덱스트린-커큐민(cyclodextrin-curcumin; Cur-CD) 복합체가 캡슐화된 키토산/알지네이트 나노입자(chitosan/alginate nanoparticles; CANPs)을 유효성분으로 포함하는 수용해도 및 생체이용율이 개선된 경구용 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is an oral cyclodextrin-curcumin (cyclodextrin-curcumin; Cur-CD) complex containing encapsulated chitosan/alginate nanoparticles (CANPs) as an active ingredient with improved water solubility and bioavailability To provide a composition for

본 발명의 다른 목적은 상기 수용해도 및 생체이용율이 개선된 경구용 조성물 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing an oral composition having improved water solubility and bioavailability.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 경구용 조성물을 유효성분으로 포함하는 궤양성 대장염(ulcerative colitis; UC) 예방, 개선 또는 치료용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for preventing, improving or treating ulcerative colitis (UC) comprising the oral composition as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 경구용 조성물을 유효성분으로 포함하는 대장으로의 약물 전달용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for drug delivery to the large intestine comprising the oral composition as an active ingredient.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사이클로덱스트린-커큐민(cyclodextrin-curcumin; Cur-CD) 복합체가 캡슐화된 키토산/알지네이트 나노입자(chitosan/alginate nanoparticles; CANPs)을 유효성분으로 포함하는 수용해도 및 생체이용율이 개선된 경구용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a cyclodextrin-curcumin (cyclodextrin-curcumin; Cur-CD) complex encapsulated chitosan / alginate nanoparticles (chitosan / alginate nanoparticles; CANPs) water solubility and biomaterials containing as an active ingredient An oral composition with improved utilization is provided.

또한, 본 발명은 (1) 수상에 녹인 사이클로덱스트린 및 유상에 녹인 커큐민을 혼합하여 수용성 사이클로덱스트린-커큐민(Cur-CD) 복합체를 형성하는 단계; (2) 상기 형성된 Cur-CD 복합체를 소듐 알지네이트 용액에 혼합하는 단계; (3) 상기 (2) 단계의 혼합액에 염화칼슘 용액을 첨가하여 젤 전(pre-gel) 상태로 제조하는 단계; 및 (4) 상기 (3) 단계의 젤 전(pre-gel) 상태 혼합액에 키토산 용액을 첨가하여, Cur-CD 복합체를 CANPs 내로 캡슐화하는 단계를 포함하는 수용해도 및 생체이용율이 개선된 경구용 조성물 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (1) mixing cyclodextrin dissolved in an aqueous phase and curcumin dissolved in an oil phase to form a water-soluble cyclodextrin-curcumin (Cur-CD) complex; (2) mixing the formed Cur-CD complex with sodium alginate solution; (3) preparing a pre-gel state by adding a calcium chloride solution to the mixed solution of step (2); and (4) adding a chitosan solution to the pre-gel state mixture of step (3), and encapsulating the Cur-CD complex into CANPs. An oral composition with improved aqueous solubility and bioavailability A manufacturing method is provided.

또한, 본 발명은 상기 경구용 조성물을 유효성분으로 포함하는 궤양성 대장염(ulcerative colitis; UC) 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating ulcerative colitis (UC) comprising the oral composition as an active ingredient.

또한, 본 발명은 상기 경구용 조성물을 유효성분으로 포함하는 궤양성 대장염(ulcerative colitis; UC) 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a health functional food composition for preventing or improving ulcerative colitis (UC) comprising the oral composition as an active ingredient.

또한, 본 발명은 상기 경구용 조성물을 유효성분으로 포함하는 대장으로의 약물 전달용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for drug delivery to the large intestine comprising the oral composition as an active ingredient.

본 발명은 사이클로덱스트린-커큐민 캡슐화된 키토산/알지네이트 경구용 나노입자 및 이의 대장염 치료 용도에 관한 것으로, 커큐민(curcumin; Cur)을 고리 모양의 β-사이클로덱스트린(β-cyclodextrin; CD)에 첨가하여, 수용성 Cur-CD 포접 복합체를 형성한 후, 키토산/알지네이트 나노입자(chitosan/alginate nanoparticles; CANPs)로 캡슐화하였다. 생성된 Cur-CD-CANPs는 단분산 크기 분포 및 음성 전하 표면을 나타냈다. Cur-CD-CANPs의 캡슐화 효율은 평균 직경 89.7nm에서 81.5 ± 7.4% 이었다. 또한, 생체 내(in vivo) 실험 결과, Cur-CD-CANPs의 경구 투여는 자유 CUR에 비해 DSS-유도 대장염에 대한 치료 효과가 우수한 것으로 나타났다. 체중 변화, 혈변 정도, 대장 길이 및 조직 병리학 결과에 따르면, Cur-CD-CANPs의 경구 투여는 DSS 유발 대장염에 대한 치료 효과가 우수한 것으로 나타났다. 이에, 본 발명의 Cur-CD-CANPs는 궤양성 대장염(ulcerative colitis; UC) 치료를 위한 경구 투여용 약물 전달 시스템으로 유용하게 활용할 수 있다.The present invention relates to cyclodextrin-curcumin encapsulated chitosan/alginate oral nanoparticles and their use for the treatment of colitis, wherein curcumin (Cur) is added to cyclic β-cyclodextrin (β-cyclodextrin; CD), After forming the water-soluble Cur-CD inclusion complex, it was encapsulated with chitosan/alginate nanoparticles (CANPs). The resulting Cur-CD-CANPs showed a monodisperse size distribution and a negative charge surface. The encapsulation efficiency of Cur-CD-CANPs was 81.5 ± 7.4% at an average diameter of 89.7 nm. In addition, as a result of in vivo experiments, oral administration of Cur-CD-CANPs showed superior therapeutic effect on DSS-induced colitis compared to free CUR. According to the results of body weight change, bloody stool, colon length and histopathology, oral administration of Cur-CD-CANPs showed excellent therapeutic effect on DSS-induced colitis. Accordingly, the Cur-CD-CANPs of the present invention can be effectively utilized as a drug delivery system for oral administration for the treatment of ulcerative colitis (UC).

도 1은 CANPs의 TEM 및 제타 전위 분석 결과를 나타낸다.
도 2는 캡슐화 속도 및 약물 방출 결과를 나타낸다.
도 3은 DSS-유도 대장염에 있어 경구 투여된 Cur-CD-CANPs의 개선 효과를 나타낸다.
도 4는 DSS-유도 동물 모델을 통한 실험 결과를 나타낸다.
도 5는 경구 투여된 CANPs에 의한 마우스 장내 세균총 프로파일 변화를 나타낸다.
도 6은 Cur-CD-CANPs 제조 모식도를 나타낸다.
1 shows the results of TEM and zeta potential analysis of CANPs.
2 shows the encapsulation rate and drug release results.
3 shows the improvement effect of orally administered Cur-CD-CANPs in DSS-induced colitis.
4 shows the experimental results through the DSS-induced animal model.
Figure 5 shows the change of the mouse intestinal flora profile by orally administered CANPs.
6 shows a schematic diagram of the production of Cur-CD-CANPs.

본 발명은 본 발명은 사이클로덱스트린-커큐민(cyclodextrin-curcumin; Cur-CD) 복합체가 캡슐화된 키토산/알지네이트 나노입자(chitosan/alginate nanoparticles; CANPs)을 유효성분으로 포함하는 수용해도 및 생체이용율이 개선된 경구용 조성물을 제공한다.The present invention is a cyclodextrin-curcumin (cyclodextrin-curcumin; Cur-CD) complex encapsulated chitosan / alginate nanoparticles (chitosan / alginate nanoparticles; CANPs) containing as an active ingredient water solubility and bioavailability is improved An oral composition is provided.

바람직하게는, 상기 사이클로덱스트린-커큐민(Cur-CD) 복합체는 커큐민(curcumin; Cur)에 대한 사이클로덱스트린(cyclodextrin; CD)의 몰비(molar ratio)가 1:1(v/v)이고, 수용성 복합체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the cyclodextrin-curcumin (Cur-CD) complex has a molar ratio of cyclodextrin (CD) to curcumin (Cur) of 1:1 (v/v), and a water-soluble complex may be, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 (1) 수상에 녹인 사이클로덱스트린 및 유상에 녹인 커큐민을 혼합하여 수용성 사이클로덱스트린-커큐민(Cur-CD) 복합체를 형성하는 단계; (2) 상기 형성된 Cur-CD 복합체를 소듐 알지네이트 용액에 혼합하는 단계; (3) 상기 (2) 단계의 혼합액에 염화칼슘 용액을 첨가하여 젤 전(pre-gel) 상태로 제조하는 단계; 및 (4) 상기 (3) 단계의 젤 전(pre-gel) 상태 혼합액에 키토산 용액을 첨가하여, Cur-CD 복합체를 CANPs 내로 캡슐화하는 단계를 포함하는 수용해도 및 생체이용율이 개선된 경구용 조성물 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (1) mixing cyclodextrin dissolved in an aqueous phase and curcumin dissolved in an oil phase to form a water-soluble cyclodextrin-curcumin (Cur-CD) complex; (2) mixing the formed Cur-CD complex with sodium alginate solution; (3) preparing a pre-gel state by adding a calcium chloride solution to the mixed solution of step (2); and (4) adding a chitosan solution to the pre-gel state mixture of step (3), and encapsulating the Cur-CD complex into CANPs. An oral composition with improved aqueous solubility and bioavailability A manufacturing method is provided.

또한, 본 발명은 상기 경구용 조성물을 유효성분으로 포함하는 궤양성 대장염(ulcerative colitis; UC) 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating ulcerative colitis (UC) comprising the oral composition as an active ingredient.

본 발명의 약학 조성물 또는 복합 제제는 유효 성분 이외에 약제학적으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 보조제로는 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제 또는 향미제 등의 가용화제를 사용할 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 투여를 위해서 유효 성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용 가능한 담체를 1 종 이상 포함하여 약학 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다. 액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용 가능한 약제학적 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다. The pharmaceutical composition or combination formulation of the present invention may be prepared using a pharmaceutically suitable and physiologically acceptable adjuvant in addition to the active ingredient, and the adjuvant includes an excipient, a disintegrant, a sweetener, a binder, a coating agent, a swelling agent, and a lubricant. , a solubilizing agent such as a lubricant or a flavoring agent may be used. The pharmaceutical composition of the present invention may be preferably formulated into a pharmaceutical composition including one or more pharmaceutically acceptable carriers in addition to the active ingredient for administration. For compositions formulated as liquid solutions, acceptable pharmaceutical carriers are sterile and biocompatible, and include saline, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol, and one of these components. More than the components can be mixed and used, and other conventional additives such as antioxidants, buffers, and bacteriostats can be added as needed. In addition, diluents, dispersants, surfactants, binders and lubricants may be additionally added to form pills, capsules, granules or tablets.

본 발명의 약학 조성물의 약제 제제 형태는 과립제, 산제, 피복정, 정제, 캡슐제, 시럽, 즙, 현탁제 또는 유제 등이 될 수 있다. 본 발명의 약학 조성물의 유효성분의 유효량은 질환의 예방 또는 치료 요구되는 양을 의미한다. 따라서, 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 유효 성분 및 다른 성분의 종류 및 함량, 제형의 종류 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료 기간, 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 예컨대, 성인의 경우, 1일 1회 내지 수회 투여시, 본 발명의 조성물은 1일 1회 내지 수회 투여시, 0.01ng/kg~10g/kg의 용량으로 투여할 수 있다. The pharmaceutical formulation of the pharmaceutical composition of the present invention may be granules, powders, coated tablets, tablets, capsules, syrups, juices, suspensions or emulsions. The effective amount of the active ingredient of the pharmaceutical composition of the present invention means an amount required for preventing or treating a disease. Therefore, the type of disease, the severity of the disease, the type and content of the active ingredient and other ingredients contained in the composition, the type of formulation and the age, weight, general health status, sex and diet of the patient, administration time, administration route and composition It can be adjusted according to various factors including secretion rate, duration of treatment, and drugs used at the same time. Although not limited thereto, for example, for adults, when administered once to several times a day, the composition of the present invention can be administered at a dose of 0.01 ng/kg to 10 g/kg when administered once to several times a day. .

또한, 본 발명은 상기 경구용 조성물을 유효성분으로 포함하는 궤양성 대장염(ulcerative colitis; UC) 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a health functional food composition for preventing or improving ulcerative colitis (UC) comprising the oral composition as an active ingredient.

본 발명의 건강기능식품 조성물은 유기산, 인산염, 항산화제, 유당 카제인, 덱스트린, 포도당, 설탕 및 솔비톨로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 유기산은 이에 제한되는 것은 아니지만 구연산, 후말산, 아디픽산, 젖산 또는 사과산일 수 있으며, 인산염은 이에 제한되는 것은 아니지만 인산나트륨, 인산칼륨, 산성피로인산염 또는 폴리인산염(중합인산염)일 수 있으며, 항산화제는 이에 제한되는 것은 아니지만 폴리페놀, 카테킨, 알파-토코페롤, 로즈마리 추출물, 감초 추출물, 키토산, 탄닌산 또는 피틴산 등의 천연 항산화제일 수 있다. The health functional food composition of the present invention may further include one or more additives selected from the group consisting of organic acids, phosphates, antioxidants, lactose casein, dextrin, glucose, sugar and sorbitol. The organic acid may be, but is not limited to, citric acid, humic acid, adipic acid, lactic acid or malic acid, and the phosphate salt may be, but is not limited to, sodium phosphate, potassium phosphate, acid pyrophosphate or polyphosphate (polyphosphate), and antioxidant The agent may be, but is not limited to, a natural antioxidant such as polyphenol, catechin, alpha-tocopherol, rosemary extract, licorice extract, chitosan, tannic acid or phytic acid.

본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 건강기능식품은 상기 유효성분 이외에도 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 또한 본 발명의 일실시예에 따른 식품 조성물은 천연 과일 주스, 과일 쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the health functional food is, in addition to the active ingredient, various nutrients, vitamins, minerals (electrolytes), flavoring agents such as synthetic flavoring agents and natural flavoring agents, coloring agents and thickening agents (cheese, chocolate, etc.) ), pectic acid and its salts, alginic acid and its salts, organic acids, protective colloidal thickeners, pH adjusters, stabilizers, preservatives, glycerin, alcohols, carbonation agents used in carbonated beverages, and the like. In addition, the food composition according to an embodiment of the present invention may contain fruit for the production of natural fruit juice, fruit juice beverage, and vegetable beverage.

본 발명의 일실시예에 따르면, 건강기능식품의 제형은 이에 제한되는 것은 아니지만 고형, 분말, 과립, 정제, 캡슐, 액상 또는 음료 형태일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the dosage form of the health functional food is not limited thereto, but may be in the form of solid, powder, granule, tablet, capsule, liquid or beverage.

또한, 상기 건강기능식품은 이에 제한되는 것은 아니지만 과자류, 당류, 아이스크림 제품류, 유가공품, 식육제품, 어육제품, 두부류 또는 묵류, 식용유지류, 면류, 다류, 음료류, 특수영양식품, 건강보조식품, 조미식품, 얼음, 인삼제품류, 김치절임식품, 건포류, 과일, 야채, 과일 또는 야채의 건조제품, 절단제품, 과일쥬스, 야채쥬스, 이들의 혼합쥬스, 칩류, 면류, 축산가공식품, 수산가공식품, 유가공식품, 발효유식품, 두류식품, 곡류식품, 미생물발효식품, 제과제빵, 양념류, 육가공류, 산성음료수, 감초류, 허브류 등의 식품의 제조에 사용될 수 있다.In addition, the health functional food is not limited thereto, but confectionery, sugar, ice cream products, dairy products, meat products, fish meat products, tofu or jelly products, edible oils and fats, noodles, teas, beverages, special nutritional foods, health supplements, seasoned foods , ice, ginseng products, pickled kimchi food, raisins, fruits, vegetables, dried fruits or vegetables, cut products, fruit juice, vegetable juice, mixed juices thereof, chips, noodles, processed livestock food, processed seafood, It can be used in the manufacture of foods such as milk processed foods, fermented milk foods, pulse foods, cereal foods, microbial fermented foods, confectionery baking, seasonings, meat products, acidic beverages, licorice, herbs, and the like.

또한, 본 발명은 상기 경구용 조성물을 유효성분으로 포함하는 대장으로의 약물 전달용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for drug delivery to the large intestine comprising the oral composition as an active ingredient.

본 발명에서 사용되는 상기 약물은 동물 또는 사람의 체내에서 생리적인 기능을 촉진 또는 억제하여 목적하는 생물학적 또는 약리학적 효과를 유도할 수 있는 물질로서, 동물 또는 사람에게 투여하기 적합한 화학적 또는 생물학적 물질 또는 화합물을 의미하며, 감염 예방과 같은 원하지 않은 생물학적 효과를 예방하여 유기물에 대한 예방효과를 가지고, 질병으로 생기는 컨디션을 경감시키며, 예를 들어 질병의 결과로 생기는 고통 또는 감염을 완화시키며, 유기물로부터 질병을 완화, 감소 또는 완전히 제거할 수 있는 역할을 할 수 있다.The drug used in the present invention is a substance capable of inducing a desired biological or pharmacological effect by promoting or inhibiting physiological functions in the body of an animal or human, and is a chemical or biological substance or compound suitable for administration to an animal or human has a preventive effect on organic matter by preventing unwanted biological effects, such as preventing infection, alleviating conditions caused by disease, for example, alleviating pain or infection resulting from disease, and removing disease from organic matter It can play a role in mitigating, reducing, or completely eliminating it.

본 발명에서 상기 약물 전달용 조성물은 상기 약물 외에 하나 이상의 약학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the composition for drug delivery may further include one or more pharmaceutically acceptable carriers, excipients or diluents in addition to the drug.

상기 담체, 부형제 및 희석제의 예로는, 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리돈, 물, 메틸하이드록시벤조에이트, 프로필하이드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다.Examples of such carriers, excipients and diluents include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, gum acacia, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methyl cellulose, polyvinylpyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, and mineral oil.

또한, 이외에도 상기 약물 전달용 조성물은 충진제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제 및 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the composition for drug delivery may further include a filler, an anti-aggregant, a lubricant, a wetting agent, a fragrance, an emulsifier, and a preservative.

본 발명에 따른 약물 전달용 조성물은 경구 투여될 수 있으며, 약물의 투여량은 환자의 연령, 성별, 체중 및 환자의 중증도 등의 여러 인자에 따라 적절히 선택될 수 있다. 또한, 본 발명의 약물 전달용 조성물은 약물이 목적하는 효과를 상승시킬 수 있는 공지의 화합물과도 병행하여 투여될 수 있다.The composition for drug delivery according to the present invention may be administered orally, and the dosage of the drug may be appropriately selected according to various factors such as the age, sex, weight and severity of the patient. In addition, the composition for drug delivery of the present invention may be administered in parallel with a known compound capable of increasing the desired effect of the drug.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이며 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐이므로 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, to help the understanding of the present invention, examples will be described in detail. However, the following examples are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art, and are only illustrative of the contents of the present invention, so that the scope of the present invention is limited to the following examples not.

<< 실험예Experimental example >>

하기의 실험예들은 본 발명에 따른 각각의 실시예에 공통적으로 적용되는 실험예를 제공하기 위한 것이다.The following experimental examples are intended to provide experimental examples commonly applied to each embodiment according to the present invention.

1. 실험 재료1. Experimental Materials

커큐민 및 β-사이클로덱스트린은 Solarbio (Beijing, China)로부터 구입하였다. 키토산 (Mw 50,000-190,000 Da, 점도 20-30 cP 및 탈아세틸화 75 %) 및 소듐 알지네이트 (저점도, Mw 80,000-120,000 Da, ≥ 점도 2000 cP)는 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)로부터 구입하였다. 덱스트란 소듐 설페이트(Dextran sodium sulfate; DSS)는 MP Biomedicals (Irvine, CA, USA)로부터 구입하였다. 수컷 C57BL/6 마우스(8-10 주령, 18-22 g)는 Pengyue Laboratory Animal Technology Co., Ltd. (Jinan, China)로부터 구입하였고, 멸균 환경에서 사육하였다. 로다민 B 이소티오시아네이트(Rhodamine B isothiocyanate; RBITC)는 Macklin (Shanghai, China)로부터 구입하였다.Curcumin and β-cyclodextrin were purchased from Solarbio (Beijing, China). Chitosan (Mw 50,000-190,000 Da, viscosity 20-30 cP and deacetylation 75%) and sodium alginate (low viscosity, Mw 80,000-120,000 Da, ≥ viscosity 2000 cP) were synthesized by Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA). ) was purchased from Dextran sodium sulfate (DSS) was purchased from MP Biomedicals (Irvine, CA, USA). Male C57BL/6 mice (8-10 weeks old, 18-22 g) were obtained from Pengyue Laboratory Animal Technology Co., Ltd. It was purchased from (Jinan, China) and bred in a sterile environment. Rhodamine B isothiocyanate (RBITC) was purchased from Macklin (Shanghai, China).

2. 2. 사이클로덱스트린cyclodextrin -- 커규민Curry Min (( CyclodextrinCyclodextrin -- curcumincurcumin ; Cur-CD) 제조; Cur-CD) production

커큐민에 대한 사이클로덱스트린의 몰비(molar ratio)는 1:1(v/v)이었다. 간단히 설명하면, 647mg 사이클로덱스트린은 120mL 물에 녹였고, 147mg 커큐민은 2mL 아세톤에 녹였으며, 유상을 수상 용액에 첨가하여 400r/min 속도로 원심분리하였다. 덮개 없이, 암소에서 24시간 동안 교반하여 아세톤을 휘발시켰고, 1000r/min에서 5분 동안 원심분리하였다. 상등액을 수집하여 동결건조하였고, 수용성 Cur-CD를 회수하였다.The molar ratio of cyclodextrin to curcumin was 1:1 (v/v). Briefly, 647 mg cyclodextrin was dissolved in 120 mL water, 147 mg curcumin was dissolved in 2 mL acetone, and the oil phase was added to the aqueous solution and centrifuged at 400 r/min. The acetone was volatilized by stirring in the dark without a cover for 24 hours, followed by centrifugation at 1000 r/min for 5 minutes. The supernatant was collected and lyophilized, and aqueous Cur-CD was recovered.

3. 나노입자의 제조 및 측정3. Preparation and Measurement of Nanoparticles

도 6에 나타낸 바와 같이, Cur-CD-CANPs는 이온 젤 방법에 의해 제조되었다. 0.0315%(w/v) 소듐 알지네이트 용액 및 0.07%(w/v) 키토산을 물 및 1% 아세트산 용액에 각각 녹여서 밤새도록 교반시켰다. 이후, 1mL 수용성 Cur-CD 및 23.5mL 소듐 알지네이트 용액을 혼합하였고, 고르게 분산시켰다. 이후, 0.2%(w/v) 1.5mL 염화칼슘 용액을 상기 용액에 0.1mL/min의 속도로 떨어뜨리고, 30분 동안 교반하여 젤 전(pre-gel) 상태로 만들었다. 최종적으로, 2ml 키토산 용액을 0.1mL/min 속도로 첨가하였고, 30분 동안 방치하여 골고루 분산된 용액을 형성하였다. 12,000r/min으로 30분 동안 원심분리한 후, 상등액을 제거하고, 초순수로 3번 씻어냈다. 진공 동결 건조하여 분말을 얻었다. 합성 Cur-CD-CANPs의 입자 크기 및 제타 전위는 동적광산란(dynamic light scattering; DLS)을 통해 Zetasizer Nano ZS (Malvern Instrument, UK)로 측정하였다. 투과전자현미경(transmission electron microscopy; TEM)을 이용하여, 오픈 필드 모드에서 형태학적 분석을 수행하였다.As shown in Fig. 6, Cur-CD-CANPs were prepared by the ion gel method. 0.0315% (w/v) sodium alginate solution and 0.07% (w/v) chitosan were dissolved in water and 1% acetic acid solution, respectively, and stirred overnight. Then, 1 mL aqueous Cur-CD and 23.5 mL sodium alginate solution were mixed and dispersed evenly. Then, a 0.2% (w/v) 1.5 mL calcium chloride solution was dropped into the solution at a rate of 0.1 mL/min, and stirred for 30 minutes to make a pre-gel state. Finally, 2ml chitosan solution was added at a rate of 0.1mL/min, and left for 30 minutes to form a uniformly dispersed solution. After centrifugation at 12,000 r/min for 30 minutes, the supernatant was removed and washed 3 times with ultrapure water. The powder was obtained by vacuum freeze-drying. The particle size and zeta potential of the synthetic Cur-CD-CANPs were measured with a Zetasizer Nano ZS (Malvern Instrument, UK) through dynamic light scattering (DLS). Morphological analysis was performed in open field mode using transmission electron microscopy (TEM).

4. 캡슐화 속도 및 약물 방출4. Encapsulation rate and drug release

약물 캡슐화 효율(encapsulation efficiency; EE) 및 로딩 효율(loading efficiency; LE)은 다음의 방법을 통해 측정하였다. 5mg의 합성 Cur-CD-CANPs를 10mL의 무수 에탄올에 분산시켰고, 37℃에서 일정한 온도로 24시간 동안 진동시켜 완전히 팽창된 나노입자를 얻었다. 이후, 상기 용액을 30분 동안 초음파로 세척하였고, 12000rpm으로 30분 동안 원심분리하였다. 상등액 내 Cur의 농도는 자외선 분광분석기를 이용하여, 425nm에서 미리 결정된 표준 곡선에 따라 측정하였다. 최종적으로, EE 및 LE는 다음의 식에 따라 계산하였다.Drug encapsulation efficiency (EE) and loading efficiency (LE) were measured by the following method. 5 mg of synthetic Cur-CD-CANPs were dispersed in 10 mL of absolute ethanol and vibrated at 37° C. at a constant temperature for 24 hours to obtain fully expanded nanoparticles. Then, the solution was ultrasonically washed for 30 minutes and centrifuged at 12000 rpm for 30 minutes. The concentration of Cur in the supernatant was measured according to a predetermined standard curve at 425 nm using an ultraviolet spectrometer. Finally, EE and LE were calculated according to the following equation.

Figure pat00001
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투석 백을 사용하여, 형성된 나노입자의 pH 민감도를 측정하였다. 간단히 설명하면, 5mg의 Cur-CD-CANP를 10mL 물에 분산시켰고, 투석 백으로 옮겼다. 이후, 100 mL의 여러 용액 완충액 (pH 1.2, 6.8 및 7.4)을 방출 배지로 사용하였고, 37℃에서 24시간 동안 섞었다(100 rpm). 동시에, 샘플을 다른 시간에 제거하였고, 자유 Cur의 농도는 425 nm에서 측정하였다. Using a dialysis bag, the pH sensitivity of the formed nanoparticles was measured. Briefly, 5 mg of Cur-CD-CANP was dispersed in 10 mL water and transferred to a dialysis bag. Then, 100 mL of several solution buffers (pH 1.2, 6.8 and 7.4) were used as release media and mixed at 37° C. for 24 hours (100 rpm). At the same time, samples were removed at different times and the concentration of free Cur was measured at 425 nm.

바스켓 회전 방법을 사용하여, 경구 약물이 인간 위장관으로 진입하는 과정을 시뮬레이션하였다. 우선, 나노입자들을 시뮬레이션된 위산 환경 (pH 1.2)에 2시간 동안 노출시킨 후, pH 6.8 완충액 시스템으로 옮겨서 추가적으로 2시간 동안 소장 환경을 시뮬레이션하였다. 최종적으로, 20시간 동안 대장 환경을 시뮬레이션하기 위해 7.4로 옮겼다. 한편, 샘플 용액의 2 mL 분주물은 자유 Cur 함량을 검출하기 위해서 다른 시간에 제거하였고, 동등량의 새로운 서방출 배지에 혼합하였다. 시간 T에서 화합물 입자의 약물 누적 방출 속도는 다음 식에 따라 계산하였다.The basket rotation method was used to simulate the entry of oral drugs into the human gastrointestinal tract. First, the nanoparticles were exposed to a simulated gastric acid environment (pH 1.2) for 2 h, and then transferred to a pH 6.8 buffer system to simulate the small intestine environment for an additional 2 h. Finally, it was transferred to 7.4 to simulate the colonic environment for 20 h. On the other hand, a 2 mL aliquot of the sample solution was removed at different times to detect the free Cur content, and mixed with an equivalent amount of fresh sustained-release medium. The cumulative drug release rate of the compound particles at time T was calculated according to the following equation.

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5. 5. RBITC로to RBITC 키토산의 형광-표지 Fluorescence-labeling of chitosan

RBITC로 표지된 키토산의 합성은 RBITC의 이소티오시아네이트와 키토산의 1차 아미노산기 사이의 반응에 기반한다. 간단히 설명하면, 0.5 g 키토산을 100 mL의 2% (v/v) 아세트산 용액에 30분 동안 전자기적 교반을 통해 녹였다. 이후, 1 mol/L의 NaOH를 사용하여 pH를 7.5로 조정하였다. 교반하면서, RBITC (1 mg)가 포함된 1 mL의 DMSO 용액을 키토산 용액에 첨가하였다. 암소에서 1시간 동안 40℃로 반응시킨 후, 상기 반응은 밤새도록 상온에서 수행하였다. 이후, 상기 용액은 4000 rpm으로 10분 동안 원심분리하였고, 투명한 상등액을 얻을 때까지 증류수로 반복적으로 씻어, 자유 RBITC를 제거하였다. RBITC-표지된 키토산은 RBITC-표지된 Cur-CD-CANPs를 제조하는데 사용하였다.The synthesis of RBITC-labeled chitosan is based on the reaction between the isothiocyanate of RBITC and the primary amino acid group of chitosan. Briefly, 0.5 g chitosan was dissolved in 100 mL of 2% (v/v) acetic acid solution for 30 min via electromagnetic stirring. The pH was then adjusted to 7.5 with 1 mol/L NaOH. While stirring, 1 mL of DMSO solution containing RBITC (1 mg) was added to the chitosan solution. After reacting at 40° C. for 1 hour in the dark, the reaction was carried out at room temperature overnight. Thereafter, the solution was centrifuged at 4000 rpm for 10 minutes, and washed repeatedly with distilled water until a clear supernatant was obtained to remove free RBITC. RBITC-labeled chitosan was used to prepare RBITC-labeled Cur-CD-CANPs.

6. 동물 모델 및 치료6. Animal Models and Treatments

8주령 수컷 C57BL/6 마우스(20-22 g)는 12 시간 명암 주기 및 물 및 음식에 자유 접근할 수 있는 조건으로, 온도 및 습도 조절되는 시설(25 ± 2℃, 50 ± 5% 상대 습도)에서 사육하였다. 식수 대신에 3% DSS (분자량 36-50 kDa)를 7일 연속 마우스에 제공하여 대장염을 유도하였다. 1주의 적응 후, 마우스는 무작위로 6 마리씩 다음 5개의 그룹으로 나누었다. (1) Ctrl: 음성대조군 그룹 및 정상 식수 제공 마우스; (2) DSS 모델 그룹; (3) Cur-CD-처리 DSS 그룹; (4) Cur-CD-CANPs-처리 DSS 그룹; 및 (5) RBITC-표지된 Cur-CD-CANPs-처리 DSS 그룹. 약물 처리 그룹 내 마우스는 동등량의 Cur (50 mg/kg)을 현탁액 형태로 경구 위관을 통해 7일 동안 제공받았다. 그룹 1-4 내의 마우스 상태를 주의 깊게 기록하였고, 질병의 징후에 대해 매일 관측하였다(체중 손실, 배변 상태 및 직장 출혈). 질병 활성 지수(disease activity index; DAI)는 일별 체중 손실, 배변 상태 및 혈변/잠혈의 평균 점수의 백분율에 따라 계산하였다. 실험 마지막에, 그룹 1-4로부터 대변을 수집하였고, 추가 분석을 위해 -80℃에 보관하였다. 대장 및 비장 조직은 신속하게 제거하여, 무게를 측정하였다. 조직은 사진 촬영한 후, 추가 분석을 위해 -80℃에 보관하였다.8-week-old male C57BL/6 mice (20-22 g) were housed in a temperature- and humidity-controlled facility (25 ± 2 °C, 50 ± 5% relative humidity) with a 12-hour light-dark cycle and free access to water and food. was bred in Colitis was induced by providing mice with 3% DSS (molecular weight 36-50 kDa) instead of drinking water for 7 consecutive days. After 1 week of adaptation, mice were randomly divided into the next 5 groups of 6 mice. (1) Ctrl: negative control group and mice provided with normal drinking water; (2) DSS model group; (3) Cur-CD-treated DSS group; (4) Cur-CD-CANPs-treated DSS group; and (5) RBITC-labeled Cur-CD-CANPs-treated DSS group. Mice in the drug treatment group received an equivalent amount of Cur (50 mg/kg) in the form of a suspension via oral gavage for 7 days. The status of mice in groups 1-4 was carefully recorded and observed daily for signs of disease (weight loss, defecation status and rectal bleeding). Disease activity index (DAI) was calculated according to the percentage of daily weight loss, defecation status and mean score of bloody/occult blood. At the end of the experiment, feces from groups 1-4 were collected and stored at -80°C for further analysis. The colon and spleen tissues were quickly removed and weighed. Tissues were photographed and stored at -80°C for further analysis.

그룹 5의 마우스는 대장염에서 CANPs의 조직-표적 효과를 확인하기 위해서 사용되었다. RBITC-표지된 Cur-CD-CANPs (100 μl)는 대장염 모델 확립 후 7일째에 투여되었다. GIT에서 음식으로 인한 배경 간섭을 피하기 위해서, 마우스의 식이를 이미지 분석 전 6시간 동안 제한하였다. 6시간 및 12시간 후, in vivo 3D imaging system (PerkinElmer)을 사용하여, 조직 및 마우스의 살아있는 신체를 이미지 분석하였다. 모든 동물 실험은 칭다오 의과대학의 윤리위원회를 통해 승인되었다.Group 5 mice were used to determine the tissue-targeting effect of CANPs in colitis. RBITC-labeled Cur-CD-CANPs (100 μl) were administered 7 days after establishment of the colitis model. To avoid background interference with food in the GIT, the diet of the mice was restricted for 6 h prior to image analysis. After 6 and 12 hours, using an in vivo 3D imaging system (PerkinElmer), the tissue and the living body of the mouse were image analyzed. All animal experiments were approved through the ethics committee of Qingdao Medical University.

7. H&E 염색 및 ELISA 분석7. H&E Staining and ELISA Analysis

헤마톡실린 및 에오신(Hematoxylin and eosin; H&E) 염색은 Sevicepio (Wuhan, China)으로 수행하였다. 대장 단편은 4% 파라포름알데히드 용액에 24시간 동안 고정하였고, 탈수, 침투 및 파라핀 포매하였다. 4-μm 두께 절편은 슬라이서(slicer)로 얻었고, 슬라이드에 놓았다. 절편들은 H&E로 염색하였다. 200× 및 400× 배율로 현미경을 사용하여 이미지들을 얻었다.Hematoxylin and eosin (H&E) staining was performed with Sevicepio (Wuhan, China). Colonic fragments were fixed in 4% paraformaldehyde solution for 24 hours, dehydrated, infiltrated, and embedded in paraffin. 4-μm thick sections were obtained with a slicer and placed on slides. Sections were stained with H&E. Images were obtained using a microscope at 200× and 400× magnification.

대장 조직은 얼음으로 차갑게 한 PBS (pH 7.4)에서 균질화하였다. 상기 균질물은 14000 rpm으로 5분 동안 4℃에서 원심분리하였고, 상등액을 수집하였다. IL-1β, IL-6 및 TNF-alpha의 농도는 ELISA kit instructions (Nanjing jiancheng Bioengineering Institute, Nanjing, China)에 따라 측정하였다. 결과는 대장 균질물 내 전체 단백질의 mg 당 사이토카인의 pg으로 표시하였다.Colonic tissue was homogenized in ice-cold PBS (pH 7.4). The homogenate was centrifuged at 14000 rpm for 5 minutes at 4°C, and the supernatant was collected. The concentrations of IL-1β, IL-6 and TNF-alpha were measured according to ELISA kit instructions (Nanjing jiancheng Bioengineering Institute, Nanjing, China). Results were expressed as pg of cytokines per mg of total protein in the colon homogenate.

8. 실시간 정량 8. Real-time Quantitation PCRPCR

전체 RNA는 mirVana miRNA Isolation Kit (Ambion,Carlsbad, CA, USA)를 사용하여 조직으로부터 분리하였다. 본 발명의 프라이머들은 Sangong Biotech (Shanghai, China)를 통해 합성하였다. 유전자 발현 수준은 GAPDH에 대해 표준화하였는데, 2-ΔΔCt 방법을 사용하여 유전자 발현의 상대적인 정량화를 수행하였다. 모든 실시간 PCR 반응은 3번 반복으로 수행하였다.Total RNA was isolated from tissues using the mirVana miRNA Isolation Kit (Ambion, Carlsbad, CA, USA). The primers of the present invention were synthesized by Sangong Biotech (Shanghai, China). Gene expression levels were normalized to GAPDH, and relative quantification of gene expression was performed using the 2-ΔΔCt method. All real-time PCR reactions were performed in triplicate.

9. 9. 웨스턴western 블랏blot

대장 조직 내 총 단백질은 RIPA 조직 용출물을 사용하여 추출하였고, 단백질 농도는 비시초닌산(bicinchoninic acid; BCA) 단백질 정량화 키트를 사용하여 측정하였다. 웨스턴 블랏팅 분석은 이전에 보고된 대로 수행하였다.The total protein in the colon tissue was extracted using the RIPA tissue extract, and the protein concentration was measured using a bicinchoninic acid (BCA) protein quantification kit. Western blotting analysis was performed as previously reported.

10. 10. 분변feces 미생물 종 분석 Microbial Species Analysis

qPCR을 사용하여, 각 샘플의 미생물 조성을 분석하였다. TIANamp Stool DNA Kit (Tiangen Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China)를 사용하여, 분변 미생물 샘플의 총 DNA를 추출하였다. NanoDrop spectrophotometer (ThermoFisher, Pittsburgh, PA, USA)를 사용하여 DNA 샘플의 농도를 측정하였다. Power SYBR® Green PCR Master Mix Kit (ABI Co., Ltd. Foster City, CA)로, RT-PCR (Applied Biosystems 7500 Real-Time PCR System, ABI Co., Ltd., Foster City, CA, U.S.A.)을 통해 미생물군을 정량화하였다. 95℃에서 5분 동안 활성화하여 반응을 개시한 후, 40회의 표적 cDNA 증폭 사이클(95℃에서 15초 동안 변성 및 60℃에서 35초 동안 연장)을 수행하였다. 표준 DNA 주형을 사용하여, 표적 DNA 카피수를 정량화하였다. 간단히 설명하면, 표준 산물의 연속적인 10배 구배 희석이 사용되었고, 적어도 6개의 0이 아닌 표준 농도가 각 분석에 적용되었다. 농도는 log10 카피수로서 표시하였다.Using qPCR, the microbial composition of each sample was analyzed. Total DNA of fecal microorganism samples was extracted using TIANamp Stool DNA Kit (Tiangen Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China). The concentration of the DNA sample was measured using a NanoDrop spectrophotometer (ThermoFisher, Pittsburgh, PA, USA). RT-PCR (Applied Biosystems 7500 Real-Time PCR System, ABI Co., Ltd., Foster City, CA, U.S.A.) with Power SYBR® Green PCR Master Mix Kit (ABI Co., Ltd. Foster City, CA) The microbiome was quantified through After initiation of the reaction by activation at 95°C for 5 minutes, 40 cycles of target cDNA amplification (denaturation at 95°C for 15 seconds and extension at 60°C for 35 seconds) were performed. A standard DNA template was used to quantify the target DNA copy number. Briefly, serial 10-fold gradient dilutions of the standard products were used, and at least six non-zero standard concentrations were applied to each assay. Concentrations are expressed as log 10 copies.

11. 통계 분석11. Statistical Analysis

본 발명자들은 GraphPad Prism software (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA)을 사용하여 통계분석을 수행하였다. 결과는 평균 ± SEM으로 표시하였다. 두 그룹 간의 통계적 유의성을 측정하기 위해서, 본 발명자들은 Student's t-test를 수행하여 연관 p-수치를 계산하였다. 다중 그룹 사이의 통계적 유의성은 one-way analysis of variance (ANOVA)를 통해 계산하였다.The present inventors performed statistical analysis using GraphPad Prism software (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA). Results are expressed as mean ± SEM. To measure the statistical significance between the two groups, the present inventors performed Student's t-test to calculate the associated p-value. Statistical significance between multiple groups was calculated through one-way analysis of variance (ANOVA).

<< 실시예Example 1> 1> CANPsCANPs 특성 분석 Characterization

CANPs는 ODDSs 개발을 위한 잠재적인 후보 물질이지만, 대장염 치료에 적용되는 경우는 드물다. 본 발명에서는 소수성 모델 약물로서 Cur을 제공하는데, 여기에 고리-형태의 β-CD을 첨가하여, 수용성 Cur-CD 포접 복합체를 형성하였다. 도 1A에 나타낸 바와 같이, Cur-CD 복합체는 물에 녹인 후, CANPs 내로 캡슐화하였다. 이후, TEM 이미지 분석 결과, 좁은 크기 분포 및 조밀한 구조로 제조된 입자의 구형 형태가 확인되었다. 입자 크기는 약 100~300 nm이었고, 이는 생체 내(in vivo) 미세구의 부착 및 이동을 촉진시켰다(도 1B). 동적광산란(dynamic light scattering; DLS) 이미지 분석 결과, 형성된 Cur-CD-CANPs의 평균 입자 크기는 462.1 nm이었다(도 1C). TEM 샘플 처리의 건조 과정으로 인해, TEM의 입자 크기는 DLS의 입자 크기보다 작을 수 있고, 용액 내에서 측정된 입자 크기는 건조 상태에서의 TEM 입자 크기보다 클 수 있다는 점을 유의해야 한다. 다분산지수(polydispersity index; PDI)는 0.227 ± 0.17이었고, 이는 단분산 크기 분포를 나타낸다. 합성 Cur-CD-CANPs의 제타 전위는 -19 mV이고, 이는 형성된 NPs의 안정도가 우수하다는 것을 뒷받침한다.CANPs are potential candidates for the development of ODDSs, but their application in the treatment of colitis is rare. In the present invention, Cur is provided as a hydrophobic model drug, and a ring-form β-CD is added thereto to form a water-soluble Cur-CD inclusion complex. As shown in Figure 1A, the Cur-CD complex was dissolved in water and then encapsulated into CANPs. Then, as a result of TEM image analysis, the spherical shape of the particles prepared with a narrow size distribution and a dense structure was confirmed. The particle size was about 100-300 nm, which promoted the adhesion and migration of microspheres in vivo (Fig. 1B). As a result of dynamic light scattering (DLS) image analysis, the average particle size of the formed Cur-CD-CANPs was 462.1 nm ( FIG. 1C ). It should be noted that, due to the drying process of TEM sample processing, the particle size of TEM may be smaller than that of DLS, and the particle size measured in solution may be larger than that of TEM in the dry state. The polydispersity index (PDI) was 0.227 ± 0.17, indicating a monodisperse size distribution. The zeta potential of the synthetic Cur-CD-CANPs is -19 mV, which supports the excellent stability of the formed NPs.

<< 실시예Example 2> 캡슐화 효율, 약물 로딩 및 누적 방출율 분석 2> Analysis of encapsulation efficiency, drug loading and cumulative release rate

Cur-CD-CANPs의 EE 및 약물 로딩(drug loading; LC)은 용액 내 잔여 약물 측정을 통해 간접적으로 계산하였다. CANPs의 EE 및 LC는 각각 88.89% 및 3.49였는데, 이는 캡슐화 능력이 효과적이라는 것을 나타낸다. 서로 다른 3개의 pH 배지(각각 pH 1.2, 6.8 및 7.4)에서 Cur의 침투율을 측정하기 위해 투석 백 방법을 사용되었다. 도 2A에서 나타낸 바와 같이, Cur은 pH 7.4에서 최대 속도를 갖는다. pH가 감소되면, 침투도 감소한다. 알지네이트의 카르복실기 및 키토산의 아미노기 사이의 강한 정전기적 결합이 낮은 pH 환경에서 수축 및 젤 형성을 유도하기 때문에, Cur-CD-CANPs는 pH 1.2에서 24시간 내에 단지 15%의 Cur 만을 방출한다. 상기 특성은 GIT 및 공격적인 위 환경으로부터 Cur을 보호한다. GIT에서 CANPs의 보호를 추가적으로 확인하기 위해서, Cur-CD-CANPs를 pH를 점차적으로 변화시킨 배지에 반응시켜, 위장(pH 1.2), 소장(pH 6.8) 및 대장(pH 7.4)을 통한 약물 통과를 시뮬레이션하였다. 단지 12% 및 27%의 Cur 만이 pH 1.2 및 6.8 수준에서 최초 4시간 내에 방출되었는데, 이는 각각 위장 및 소장 상부의 pH 수치를 나타낸다. 다만, 회장(pH 7.4)에서는 약물의 60% 이상이 24시간 내에 폭발적으로 방출되었다(도 2B). 상기 결과는 CANPs가 pH 민감성 및 대장염에 있어서 치료 잠재력이 있음을 나타낸다.The EE and drug loading (LC) of Cur-CD-CANPs were calculated indirectly through measurement of residual drug in solution. The EE and LC of CANPs were 88.89% and 3.49, respectively, indicating that the encapsulation ability is effective. The dialysis bag method was used to measure the permeability of Cur in three different pH media (pH 1.2, 6.8 and 7.4, respectively). As shown in Figure 2A, Cur has a maximum rate at pH 7.4. As the pH is decreased, the permeation also decreases. Because the strong electrostatic bonding between the carboxyl group of alginate and the amino group of chitosan induces shrinkage and gel formation in a low pH environment, Cur-CD-CANPs release only 15% of Cur within 24 hours at pH 1.2. This property protects Cur from GIT and aggressive gastric environment. To further confirm the protection of CANPs in GIT, Cur-CD-CANPs were reacted with a medium with a gradual change in pH to prevent drug passage through the stomach (pH 1.2), small intestine (pH 6.8) and large intestine (pH 7.4). simulated. Only 12% and 27% of Cur was released within the first 4 hours at pH 1.2 and 6.8 levels, representing pH levels in the stomach and upper small intestine, respectively. However, in the ileum (pH 7.4), more than 60% of the drug was explosively released within 24 hours (Fig. 2B). These results indicate that CANPs have therapeutic potential in pH sensitivity and colitis.

<< 실시예Example 3> 생체 내( 3> in vivo ( in in vivoin vivo ) 약물 형성 분포 프로파일 ) drug formation distribution profile

DSS-유도 대장염 마우스 모델은 확립 및 재현이 쉽고, 증상이 인간 UC와 유사하다(eg., 체중 손실, 대장 궤양 및 혈변). 이에, UC 치료를 위한 새로운 약물 또는 담체를 평가하기 위해 널리 사용되고 있다. 생체 내(in vivo) CANPs의 생-분포를 조사하기 위해서, 본 발명자들은 RBITC-포매 Cur-CD-CANPs를 DSS-유도 대장염 마우스에 위관영양시켰고, 상기 약물 제제의 시간-의존적 통과 및 생체 내(in vivo) 표적 효율을 작은 동물 생체 내(in vivo) 3D 이미징 시스템을 사용하여 분석하였다. RBITC-Cur-CD-CANPs의 경구 투여 후, 전체 마우스의 형광 세기는 6시간 및 12시간에 정량적으로 분석되었다(도 3). NPs의 경구 투여 후 형광 신호는 주로 GIT에서 관측되었고, 다른 내부 기관에서는 희미한 신호가 확인되었다. 또한, 주요 GIT 단편(i.e., 위장, 소장 및 맹장 포함 대장)에서 RBITC 양의 백분율을 NPs 투여 후 6시간 및 12시간에 분석하였다. 생체 외(Ex vivo) RBITC 이미지 분석 결과, 신호는 6시간 내에 소화관을 통해 축적되었다. 동시에, UC 마우스의 대장에서 12시간에 강한 신호가 주로 관측되었는데, 이는 대장염을 가진 마우스에서 합성 Cur-CD-CANPs가 강한 대장-표적능 및 잔류능을 가진다는 것을 나타낸다(도 3). 시험관 내(in vitro) 약물 방출(도 2) 및 생체 내(in vivo) GIT 내 NPs의 생-분포(도 3)로부터 얻은 결과들은 대장염 치료에 있어 합성 Cur-CD-CANPs가 엄청난 치료 잠재력이 있음을 나타낸다. The DSS-induced colitis mouse model is easy to establish and reproduce, and its symptoms are similar to human UC (eg, weight loss, colonic ulcers and bloody stools). Therefore, it is widely used to evaluate new drugs or carriers for the treatment of UC. To investigate the bio-distribution of CANPs in vivo , we gavaged RBITC-embedded Cur-CD-CANPs in DSS-induced colitis mice, and time-dependent passage and in vivo ( In vivo ) targeting efficiency was analyzed using a small animal in vivo 3D imaging system. After oral administration of RBITC-Cur-CD-CANPs, the fluorescence intensity of whole mice was quantitatively analyzed at 6 and 12 hours ( FIG. 3 ). After oral administration of NPs, fluorescence signals were mainly observed in GIT, and faint signals were observed in other internal organs. In addition, the percentage of RBITC amount in major GIT fragments (ie, stomach, small intestine and large intestine including caecum) was analyzed 6 and 12 hours after NPs administration. As a result of ex vivo RBITC image analysis, the signal accumulated through the digestive tract within 6 hours. At the same time, a strong signal was mainly observed at 12 h in the colon of UC mice, indicating that synthetic Cur-CD-CANPs have strong colon-targeting and retention capacity in mice with colitis ( FIG. 3 ). Results obtained from drug release in vitro (Fig. 2) and bio-distribution of NPs in GIT (Fig. 3) in vivo indicate that synthetic Cur-CD-CANPs have tremendous therapeutic potential in the treatment of colitis. indicates

<< 실시예Example 4> DSS-유도 대장염을 4> DSS-induced colitis 완화시키는alleviating Cur-CD- Cur-CD- CANPsCANPs

대장염에서 Cur-CD-CANPs의 치료 효과를 평가하기 위해서, DSS-유도 급성 대장염 마우스 모델을 확립하였다. 대장염 유도 및 Cur-CD-CANPs의 치료 프로토콜은 도 4A에 나타냈다. 마우스는 DSS 처리 3일 후에 대장염 및 심각한 설사가 진행되었는데, 입모, 엎드리기 및 저운동성을 동반하였다. 도 4B에 나타낸 바와 같이, DSS로 처리한 마우스는 4일째까지 상당한 체중 감소를 나타낸 반면, Cur-CD 처리는 7일째까지 체중 감소를 예방하였다. Cur-CD-CANPs은 5일째까지 체중 감소를 상당히 예방하였다. DSS 투여는 심각한 염증을 유도하였는데, DSS 처리는 대장 길이를 상당히 감소시켰다(P < 0.001). Cur-CD-CANPs 처리는 대장 길이 감소를 상당히 억제하였다(P < 0.01, 도 4C 및 도 4D). 한편, 질병 심각도는 DAI로 점수화하였다. 대장염 모델군의 DAI 점수는 Cur-CD-CANPs 처리군에 비해 6일째까지 상당히 증가하였다(P < 0.05, 도 4E). 7일째, Cur-CD-CANPs 및 Cur-CD 그룹 둘 다, DAI 점수가 상당히 감소하였다(P < 0.01). 또한, DSS 유도는 비장의 무게를 상당히 증가시켰고(P < 0.05), Cur-CD-CANPs 처리는 비장 무게의 증가를 상당히 억제하였다(P < 0.05, 도 4F-G). 상기 결과는 Cur-CD-CANPs의 처리가 DSS 유도 대장염의 증상을 완화시킨다는 것을 뒷받침하며, 이는 UC에서의 잠재적인 치료 가능성을 나타낸다.To evaluate the therapeutic effect of Cur-CD-CANPs in colitis, a DSS-induced acute colitis mouse model was established. The protocol for induction of colitis and treatment of Cur-CD-CANPs is shown in Figure 4A. Mice developed colitis and severe diarrhea 3 days after DSS treatment, accompanied by piling, prostrate and hypomotility. As shown in Figure 4B, mice treated with DSS showed significant weight loss by day 4, whereas Cur-CD treatment prevented weight loss until day 7. Cur-CD-CANPs significantly prevented weight loss by day 5. DSS administration induced severe inflammation, and DSS treatment significantly reduced colon length ( P < 0.001). Treatment with Cur-CD-CANPs significantly inhibited the decrease in colon length ( P < 0.01, FIGS. 4C and 4D ). Meanwhile, disease severity was scored by DAI. The DAI score of the colitis model group was significantly increased until the 6th day compared to the Cur-CD-CANPs treatment group ( P < 0.05, FIG. 4E). At day 7, both the Cur-CD-CANPs and Cur-CD groups showed a significant decrease in DAI scores ( P < 0.01). In addition, DSS induction significantly increased the weight of the spleen ( P < 0.05), and treatment with Cur-CD-CANPs significantly inhibited the increase in spleen weight ( P < 0.05, FIGS. 4F-G). These results support that treatment with Cur-CD-CANPs alleviates the symptoms of DSS-induced colitis, indicating potential therapeutic potential in UC.

<< 실시예Example 5> DSS-유도 대장염 마우스 모델에서 대장 조직의 조직학적 손상을 감소시키는 Cur-CD-CANPs 5> Cur-CD-CANPs to reduce the histological damage of colon tissue in DSS-induced colitis mouse model

DSS-유도 대장염 마우스 모델에서 대장 조직의 조직학적 손상에 대한 Cur-CD-CANPs의 억제 효과를 추가적으로 확인하기 위해서, 대장 손상 및 염증의 심각도를 H&E 염색을 사용하여 분석하였다(도 4). 예상대로, DSS 투여는 대장 조직에 심각한 손상 및 염증을 유도하였는데, 이는 DAI 점수 및 대장 형태와도 일치하는 결과였다(도 4C 및 도 4E). 대조군 그룹과 비교하여, DSS 그룹은 대장 점막의 심각한 손상; 거의 모든 장샘의 파괴; 배상(goblet) 세포의 급격한 감소; 고유판(lamina propria) 내 염증 세포 침습; 선(glandular) 장애; 및 심각한 궤양을 나타냈다. Cur-CD 처리는 상기 대장염 증상들을 상당히 감소시켰으나, 치료 효과는 Cur-CD-CANPs와 비교할 수 없었다. Cur-CD-CANPs 그룹은 대장 조직의 손상이 없었고, 상대적으로 장샘이 온전하였으며, 선 조직이 깔끔하였고, 배상 세포가 완전하였으며, 대조군 그룹과 유사한 대장 조직 형태를 나타냈다(도 4F 및 도 4G). 상기 결과는 Cur-CD-CANPs의 처리가 DSS-유도 대장염 마우스 모델에서 대장 조직의 염증 반응을 감소시킨다는 것을 나타낸다.To further confirm the inhibitory effect of Cur-CD-CANPs on the histological damage of colon tissues in a DSS-induced colitis mouse model, the severity of colon damage and inflammation was analyzed using H&E staining (FIG. 4). As expected, DSS administration induced severe damage and inflammation in the colon tissue, which was consistent with the DAI score and colon morphology ( FIGS. 4C and 4E ). Compared with the control group, the DSS group had severe damage to the colonic mucosa; destruction of almost all intestinal glands; rapid decrease in goblet cells; Inflammatory cell invasion in the lamina propria; glandular disorders; and severe ulcers. Cur-CD treatment significantly reduced the colitis symptoms, but the therapeutic effect was not comparable to that of Cur-CD-CANPs. In the Cur-CD-CANPs group, there was no damage to the colon tissue, the intestinal glands were relatively intact, the glandular tissue was clear, the goblet cells were complete, and the colonic tissue morphology was similar to that of the control group ( FIGS. 4F and 4G ). The above results indicate that treatment with Cur-CD-CANPs reduces the inflammatory response of colonic tissue in a mouse model of DSS-induced colitis.

<< 실시예Example 6> DSS-유도 대장염 마우스 모델에서 염증을 감소시키고 장내 무결성을 보존하는 Cur-CD-CANPs 6> Cur-CD-CANPs Reduce Inflammation and Preserve Intestinal Integrity in a DSS-Induced Colitis Mouse Model

Cur-CD-CANPs의 항염증 효과를 검증하기 위해서, 여러 항염증 사이토카인들의 유전자 및 단백질 수준을 검출하였다. DSS 투여는 염증성 인자들의 발현을 상당히 유도시켰다(도 5A-B). Cur-CD 그룹과 비교하여, Cur-CD-CANPs은 유전자/단백질의 상대적인 발현을 보다 효과적으로 억제하였다. Cur-CD-CANPs 처리에 따라, 3개의 전-염증성 사이토카인들(TNF-α, IL-1β 및 IL-6)은 DSS-유도 대장염 마우스에서 상당히 감소하였다. 상기 결과는 Cur-CD-CANPs가 DSS-유도 대장염 마우스의 혈청 및 대장 조직에서 염증을 상당히 감소시킨다는 것을 뒷받침한다. To verify the anti-inflammatory effect of Cur-CD-CANPs, gene and protein levels of several anti-inflammatory cytokines were detected. DSS administration significantly induced the expression of inflammatory factors ( FIGS. 5A-B ). Compared with the Cur-CD group, Cur-CD-CANPs inhibited the relative expression of genes/proteins more effectively. Upon treatment with Cur-CD-CANPs, three pro-inflammatory cytokines (TNF-α, IL-1β and IL-6) were significantly reduced in DSS-induced colitis mice. These results support that Cur-CD-CANPs significantly reduce inflammation in the serum and colon tissues of DSS-induced colitis mice.

장내 밀착 연접 조절에 있어 Cur-CD-CANPs의 역할을 추가적으로 밝히기 위해서, 주요 밀착 연접 단백질(ZO-1 및 occludin)을 대장 조직 내에서 웨스턴 블랏 분석을 통해 분석하였다(도 5C-D). DSS 처리는 ZO-1 (P < 0.01) 및 occludin (P < 0.001)의 단백질 발현을 상당히 감소시켰다. 한편, DSS 처리에 의해 감소된 ZO-1 (P < 0.01) 및 occludin (P < 0.01)의 발현은 Cur-CD-CANPs 처리로 상당히 역전되었다. Cur-CD은 DSS-유도 대장염에서 부분적으로 ZO-1 및 occludin의 단백질 발현을 개선시켰으나, 유의성이 있지는 않았다. 상기 결과는 Cur-CD-CANPs의 처리가 DSS 유도 대장염 유도 마우스 장내 벽의 무결성을 개선시킨다는 것을 뒷받침한다. 상기 결과는 Cur-CD-캡슐화된 CANPs가 염증 반응을 감소시키고, 마우스의 장내 무결성을 보호한다는 것을 나타낸다.To further elucidate the role of Cur-CD-CANPs in the regulation of intestinal tight junctions, major tight junction proteins (ZO-1 and occludin) were analyzed in colonic tissues by Western blot analysis (FIGS. 5C-D). DSS treatment significantly reduced protein expression of ZO-1 ( P < 0.01) and occludin ( P < 0.001). On the other hand, the expression of ZO-1 ( P < 0.01) and occludin ( P < 0.01) reduced by DSS treatment was significantly reversed by treatment with Cur-CD-CANPs. Cur-CD partially improved the protein expression of ZO-1 and occludin in DSS-induced colitis, but it was not significant. These results support that treatment with Cur-CD-CANPs improves the integrity of the DSS-induced colitis-induced mouse intestinal wall. These results indicate that Cur-CD-encapsulated CANPs reduce the inflammatory response and protect the intestinal integrity of mice.

<< 실시예Example 7> DSS-유도 대장염 마우스에서 장내 7> Intestine in mice with DSS-induced colitis 균총이상증(dysbacteriosis)dysbacteriosis 에 대한 Cur-CD-CANPs의 보호 효과The protective effect of Cur-CD-CANPs against

장내 균총이상증에 대한 Cur-CD-CANP의 보호 효과를 검증하기 위해서, 수집된 분변 펠렛 샘플에서 장내 세균총의 조성을 분석하였다. 장내 미생물인, Bacteroides, Bifidobacterium , Lactobacillus, Clostridium leptum group C. coccoides의 전체 수준은 qPCR로 정량 분석하였다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 4개 그룹 중, 장내 미생물의 전체 수준에 유의성 있는 차이는 없었다. 다만, 몇몇 장내 세균총의 구조에 유의성 있는 변화가 관측되었다. 마우스 내 Bifidobacterium (P < 0.01) 및 Lactobacillus (P < 0.001) 종은 DSS 처리에 따라 상당히 감소하였다. Cur-CD-CANPs 처리는 DSS 처리로 인한 Bifidobacterium (P < 0.05) 및 Lactobacillus (P < 0.001) 수준 감소를 상당히 역전시킨 반면, Cur-CD 처리의 효과는 Cur-CD-CANPs 그룹에 비해 두드러지지 않았다. 4개 그룹 중, Bacteroides , C. leptum C. coccoides의 수준은 유의성 있는 차이가 관측되지 않았다. 이에, Cur-CD-CANPs를 통한 장내 미생물 구성의 조절은 DSS-유도 대장염 완화에 중심적인 역할을 수행할 수 있다.In order to verify the protective effect of Cur-CD-CANP against intestinal dysplasia, the composition of the intestinal flora was analyzed in the collected fecal pellet samples. The total levels of intestinal microbes, Bacteroides, Bifidobacterium , Lactobacillus, Clostridium leptum group and C. coccoides , were quantitatively analyzed by qPCR. As shown in FIG. 5 , among the four groups, there was no significant difference in the overall level of intestinal microflora. However, significant changes were observed in the structure of some intestinal flora. Bifidobacterium ( P < 0.01) and Lactobacillus ( P < 0.001) species in mice were significantly reduced following DSS treatment. Cur-CD-CANPs treatment significantly reversed the reduction in Bifidobacterium ( P < 0.05) and Lactobacillus ( P < 0.001) levels caused by DSS treatment, whereas the effect of Cur-CD treatment was not as pronounced compared to the Cur-CD-CANPs group. . Among the four groups, no significant difference was observed in the levels of Bacteroides , C. leptum and C. coccoides . Therefore, regulation of intestinal microbial composition through Cur-CD-CANPs may play a central role in alleviating DSS-induced colitis.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 즉, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다.As described above in detail a specific part of the content of the present invention, for those of ordinary skill in the art, it is clear that this specific description is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. do. That is, the substantial scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (6)

사이클로덱스트린-커큐민(cyclodextrin-curcumin; Cur-CD) 복합체가 캡슐화된 키토산/알지네이트 나노입자(chitosan/alginate nanoparticles; CANPs)을 유효성분으로 포함하는 수용해도 및 생체이용율이 개선된 경구용 조성물.Cytodextrin-curcumin (cyclodextrin-curcumin; Cur-CD) complex encapsulated chitosan / alginate nanoparticles (chitosan / alginate nanoparticles; CANPs) as an active ingredient, aqueous solubility and bioavailability is improved oral composition. 제1항에 있어서, 상기 사이클로덱스트린-커큐민(Cur-CD) 복합체는 커큐민(curcumin; Cur)에 대한 사이클로덱스트린(cyclodextrin; CD)의 몰비(molar ratio)가 1:1(v/v)이고, 수용성 복합체인 것을 특징으로 하는 수용해도 및 생체이용율이 개선된 경구용 조성물.The method of claim 1, wherein the cyclodextrin-curcumin (Cur-CD) complex has a molar ratio of cyclodextrin (CD) to curcumin (Cur) of 1:1 (v/v), An oral composition with improved water solubility and bioavailability, characterized in that it is a water-soluble complex. (1) 수상에 녹인 사이클로덱스트린 및 유상에 녹인 커큐민을 혼합하여 수용성 사이클로덱스트린-커큐민(Cur-CD) 복합체를 형성하는 단계;
(2) 상기 형성된 Cur-CD 복합체를 소듐 알지네이트 용액에 혼합하는 단계;
(3) 상기 (2) 단계의 혼합액에 염화칼슘 용액을 첨가하여 젤 전(pre-gel) 상태로 제조하는 단계; 및
(4) 상기 (3) 단계의 젤 전(pre-gel) 상태 혼합액에 키토산 용액을 첨가하여, Cur-CD 복합체를 CANPs 내로 캡슐화하는 단계를 포함하는 수용해도 및 생체이용율이 개선된 경구용 조성물 제조방법.
(1) mixing cyclodextrin dissolved in an aqueous phase and curcumin dissolved in an oil phase to form a water-soluble cyclodextrin-curcumin (Cur-CD) complex;
(2) mixing the formed Cur-CD complex with sodium alginate solution;
(3) preparing a pre-gel state by adding a calcium chloride solution to the mixed solution of step (2); and
(4) by adding a chitosan solution to the pre-gel state mixture of step (3), and encapsulating the Cur-CD complex into CANPs. Preparation of an oral composition with improved water solubility and bioavailability Way.
제1항 또는 제2항의 경구용 조성물을 유효성분으로 포함하는 궤양성 대장염(ulcerative colitis; UC) 예방 또는 치료용 약학 조성물.A pharmaceutical composition for preventing or treating ulcerative colitis (UC) comprising the oral composition of claim 1 or 2 as an active ingredient. 제1항 또는 제2항의 경구용 조성물을 유효성분으로 포함하는 궤양성 대장염(ulcerative colitis; UC) 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물.A health functional food composition for preventing or improving ulcerative colitis (UC) comprising the oral composition of claim 1 or 2 as an active ingredient. 제1항 또는 제2항의 경구용 조성물을 유효성분으로 포함하는 대장으로의 약물 전달용 조성물.A composition for drug delivery to the large intestine comprising the oral composition of claim 1 or 2 as an active ingredient.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116270549A (en) * 2023-03-21 2023-06-23 沈阳药科大学 Colitis-targeted matrine oxide nanoparticle, and preparation method and application thereof
CN117643637A (en) * 2024-01-25 2024-03-05 中国农业大学 Controlled release carrier for improving biological accessibility of curcumin and preparation method thereof
CN117643637B (en) * 2024-01-25 2024-04-19 中国农业大学 Controlled release carrier for improving biological accessibility of curcumin and preparation method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8772265B2 (en) * 2008-05-29 2014-07-08 Universite Libre De Bruxelles Water soluble curcumin compositions for use in anti-cancer and anti-inflammatory therapy
CN107432951A (en) 2017-07-14 2017-12-05 四川省中医药科学院 A kind of sodium alginate chitosan dressing for loading tetrahydro curcumin nano particle and preparation method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8772265B2 (en) * 2008-05-29 2014-07-08 Universite Libre De Bruxelles Water soluble curcumin compositions for use in anti-cancer and anti-inflammatory therapy
CN107432951A (en) 2017-07-14 2017-12-05 四川省中医药科学院 A kind of sodium alginate chitosan dressing for loading tetrahydro curcumin nano particle and preparation method thereof

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 117, p.520-527, 2014. *
Drug. Des. Devel. Ther., 13, p.3269-3280, 2019. *
International Journal of Biological Macromolecules, 164, p.4113-4124, 2020.09.14. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116270549A (en) * 2023-03-21 2023-06-23 沈阳药科大学 Colitis-targeted matrine oxide nanoparticle, and preparation method and application thereof
CN117643637A (en) * 2024-01-25 2024-03-05 中国农业大学 Controlled release carrier for improving biological accessibility of curcumin and preparation method thereof
CN117643637B (en) * 2024-01-25 2024-04-19 中国农业大学 Controlled release carrier for improving biological accessibility of curcumin and preparation method thereof

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