KR20230094681A

KR20230094681A - 폴리아미도아민 덴드리머 유도체를 유효성분으로 함유하는 항균용 조성물

Info

Publication number: KR20230094681A
Application number: KR1020210184024A
Authority: KR
Inventors: 최준식; 김연진; 레티쑤이
Original assignee: 충남대학교산학협력단
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-06-28
Also published as: KR102701405B1

Abstract

본 발명은 폴리아미도아민 덴드리머 유도체를 유효성분으로 함유하는 항균용 조성물에 관한 것으로, 상기 폴리아미도아민 덴드리머 유도체는 카나마이신(kanamycin)에 내성을 나타내는 대장균(Escherichia coli)과 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)에 대해 항균 활성이 우수하므로, 항균용 의약품 또는 세정제 등에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

폴리아미도아민 덴드리머 유도체를 유효성분으로 함유하는 항균용 조성물{Antimicrobial composition comprising polyamidoamine dendrimer derivatives as effective component}

본 발명은 폴리아미도아민 덴드리머 유도체를 유효성분으로 함유하는 항균용 조성물에 관한 것이다.

AMR은 Antimicrobial Resistance의 약자로 세균이 특정 항생제에 저항력을 가지고 생존하는 능력으로 항생제 저항성을 의미한다. 미생물들이 약에 대해 저항성을 가지는 자연스러운 현상이지만 시간이 지남에 따라 미생물들은 다양한 약물에 노출이 되었고, 수많은 항생제들로 인한 저항성이 증가되고 있다. 2021년 보고된 'OECD Health Statistics 2021'를 보면, OECD 국가 중 한국은 그리스, 터키에 이어 항생제 사용량이 3번째로 많은 국가이다. 2016년 기준 항생제 내성균에 의해서 70만명이 사망하였고, 앞으로 2050년에는 암으로 인한 사망 인구수인 820만명보다 높은 1000만명의 인구가 사망할 것으로 예상하였다.

현재 보건복지부에서 '한국형 원헬스' 프로그램을 통해 지속적인 항생제에 대한 모니터링과 오용 및 남용를 줄이는 방향으로 진행되고 있지만 적용 범위의 불확실성과 항생제 개발의 한계가 발생하고 있다. 그러므로 항생제 내성을 가진 미생물에 대항하는 다른 메커니즘의 항균성 물질들이 개발되어야 하고, 유전자 변형에 의한 슈퍼박테리아로 기존의 방식(센트럴 도그마에 영향주는 항생제)이 무력화될 수 있기 때문에 사멸을 위한 다른 전략들이 필요하다.

항균 펩타이드(Antimicrobial peptides, AMPs)는 다양한 유기체들이 가지고 있는 첫번째 방어선으로, 자연계에 많이 존재한다. 주로 양이온성과 소수성 특징들을 가지고 있는데, 세균 표면에 존재하는 음전하와 양이온성 특징은 강한 정전기적 인력이 생성되고, 소수성 특징에 의해 세균 세포막의 인지질층과 상호작용하여 구멍을 형성하고 세포막의 투과도를 변화시키는 전략을 이용해 항균 펩타이드를 모방한 연구들이 지속적으로 이루어지고 있다. 하지만 단백질 자체로 존재하면 단백질분해효소에 의해 쉽게 분해되고 반감기가 줄어들어 효과가 낮아지고, 기존 서열이 길다는 단점이 있다.

한편, 덴드리머(dendrimer)는 중심의 핵에서부터 일정한 단위구조가 반복적으로 뻗어나가 특수한 구조를 가진 입체적인 구형의 거대분자로서, 1978년 독일의 V 교수가 처음으로 보고하였다. 고분자가 자라는 모양이 나무의 가지가 뻗어가는 모습을 닮았다 하여, 그리스어로 'tree'라는 뜻의 "Dendron"에서 유래된 말이다. 나노 사이즈의 구형구조로, 핵(core)을 중심으로 층을 이루며 가지의 성장단계에 따라 1세대(G1), 2세대(G2), 3세대(G3) 등으로 구분한다. 세대가 증가하면서 점차 가지의 밀도가 증가하고, 일정 세대 이상이 되면 공간 부족으로 인해 더 이상 가지가 성장하지 못하게 된다. 세대에 따라 평면 타원형에서 조밀한 구형으로 모양이 변화된다. 덴드리머 분자 중심부에는 빈 공간(cavity)이 존재하는데, 이로 인해 다양한 물질의 운반체로 이용될 수 있다. 거대 분자의 바깥 부분에 위치하는 말단 관능기가 덴드리머 분자의 특성을 결정하고, 말단 부분과 용매의 상호작용에 의해 덴드리머의 형태가 결정된다.

한편, 한국등록특허 제1876920호에는 '대장균과 아시네토박터균 및 그 다제내성균에 대해 항생제와 높은 상승적 항균효과를 가지는 항생 펩타이드 및 이의 용도'에 대해 개시하고 있으며, 한국공개특허 제2017-0005407호에는 '액상 항균 조성물'에 대해 개시하고 있다. 하지만, 본 발명의 '폴리아미도아민 덴드리머 유도체를 유효성분으로 함유하는 항균용 조성물'에 대해서는 아직까지 개시된 바가 없다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명은 양이온성 고분자인 폴리아미도아민(Polyamidoamine, PAMAM) 덴드리머(G2 또는 G4 세대)와 양이온 전하를 가지고 있는 아미노산(아르기닌, 히스티딘) 및 소수성 곁사슬을 가진 아미노산(티로신, 트립토판, 페닐알라닌)의 다양한 조합을 이용하여 11종의 폴리아미도아민 덴드리머 유도체를 합성하였고, 상기 합성된 폴리아미도아민 덴드리머 유도체들이 카나마이신(kanamycin)에 내성을 나타내는 대장균(Escherichia coli) 및 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)에 대해 우수한 항균 활성을 나타내는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 폴리아미도아민 덴드리머 G2 세대의 각 말단에 존재하는 1차 아민기에서 하나의 수소 원자를 제거하고, R₁의 기능기로 치환한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 제공한다.

또한, 본 발명은 화학식 2로 표시되는 폴리아미도아민 덴드리머 G4 세대의 각 말단에 존재하는 1차 아민기에서 하나의 수소 원자를 제거하고, R₂의 기능기로 치환한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 제공한다.

또한, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 폴리아미도아민 덴드리머 G2 세대의 각 말단에 존재하는 1차 아민기에서 하나의 수소 원자를 제거하고, R₁의 기능기로 치환한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염; 또는 화학식 2로 표시되는 폴리아미도아민 덴드리머 G4 세대의 각 말단에 존재하는 1차 아민기에서 하나의 수소 원자를 제거하고, R₂의 기능기로 치환한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 유효성분으로 함유하는 항균용 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 항균용 조성물을 포함하는 세정제를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 항균용 조성물을 포함하는 의약품을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 항균용 조성물을 포함하는 화장료 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 항균용 조성물을 포함하는 생물 농약을 제공한다.

도 1은 폴리아미도아민 덴드리머 G2 세대와 이의 유도체 RH-G2 및 R-G2의 ¹H-NMR 분석 결과이다.
도 2는 폴리아미도아민 덴드리머 G2 세대 유도체 RFH-G2, RF-G2 및 RWH-G2의 ¹H-NMR 분석 결과이다.
도 3은 폴리아미도아민 덴드리머 G2 세대 유도체 RW-G2, RYH-G2 및 RY-G2의 ¹H-NMR 분석 결과이다.
도 4는 폴리아미도아민 덴드리머 G4 세대 유도체 R-G4, RF-G4 및 RFH-G4의 ¹H-NMR 분석 결과이다.
도 5는 폴리아미도아민 덴드리머 G2 세대 유도체 8종(R-G2, RH-G2, RY-G2, RYH-G2, RW-G2, RWH-G2, RF-G2, RFH-G2)을 카나마이신(Kanmycin) 내성 대장균에 2시간(A) 및 6시간(B) 처리하였을 때 항균 효과를 나타낸 결과이다. Cell: 무처리군, Kan: 카나마이신 처리군, Amp: 암피실린 처리군, G2: 폴리아미도아민 덴드리머 G2 세대 처리군.
도 6은 폴리아미도아민 덴드리머 G4 세대 유도체 3종(R-G4, RF-G4 및 RFH-G4)을 카나마이신(Kanmycin) 내성 대장균에 2시간(A) 및 24시간(B) 처리하였을 때 항균 효과를 나타낸 결과이다. Cell: 무처리군, Kan: 카나마이신 처리군, Amp: 암피실린 처리군, G4: 폴리아미도아민 덴드리머 G4 세대 처리군.
도 7은 폴리아미도아민 덴드리머 G2 세대 또는 G4 세대 유도체 11종(R-G2, RH-G2, RY-G2, RYH-G2, RW-G2, RWH-G2, RF-G2, RFH-G2, R-G4, RF-G4 및 RFH-G4)을 포도상구균에 24시간 처리하였을 때 항균 효과를 나타낸 결과이다. Cell: 무처리군, Kan: 카나마이신 처리군, Amp: 암피실린 처리군, G2: 폴리아미도아민 덴드리머 G2 처리군, G4: 폴리아미도아민 덴드리머 G4 세대 처리군.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리아미도아민 덴드리머 G2 세대의 각 말단에 존재하는 1차 아민기에서 하나의 수소 원자를 제거하고, R₁의 기능기로 치환한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 제공한다.

상기 R₁은

,

,

,

,

,

,

또는

이다.

본 발명에서는 상기 R₁이라 개시한 각각의 기능기로 치환된 화합물을 순서대로 R-G2, RY-G2, RW-G2, RF-G2, RH-G2, RFH-G2, RWH-G2, RYH-G2라 명명하였다.

상기 R-G2, RY-G2, RW-G2, RF-G2, RH-G2, RFH-G2, RWH-G2, RYH-G2에서 R은 아르기닌(Arginine), F는 페닐알라닌(Phenylalanine), H는 히스티딘(Histidine), Y는 티로신(Tyrosine), W는 트립토판(Tryptophan)이다.

상기 1차 아민기의 80~98%가 R₁의 기능기로 치환된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 본 발명은 하기 화학식 2로 표시되는 폴리아미도아민 덴드리머 G4 세대의 각 말단에 존재하는 1차 아민기에서 하나의 수소 원자를 제거하고, R₂의 기능기로 치환한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 제공한다.

상기 R₂는

,

또는

이다.

본 발명에서는 상기 R₂라 개시한 각각의 기능기가 도입된 화합물을 순서대로 R-G4, RF-G4, RFH-G4라 명명하였다.

상기 R-G4, RF-G4, RFH-G4에서 R은 아르기닌(Arginine), F는 페닐알라닌(Phenylalanine), H는 히스티딘(Histidine)이다.

상기 1차 아민기의 80~98%가 R₂의 기능기로 치환된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 폴리아미도아민 덴드리머 G2 세대의 각 말단에 존재하는 1차 아민기에서 하나의 수소 원자를 제거하고, R₁의 기능기로 치환한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염; 또는 상기 화학식 2로 표시되는 폴리아미도아민 덴드리머 G4 세대의 각 말단에 존재하는 1차 아민기에서 하나의 수소 원자를 제거하고, R₂의 기능기로 치환한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 유효성분으로 함유하는 항균용 조성물을 제공한다.

상기 항균은 대장균(Escherichia coli) 또는 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)에 대한 항균일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 대장균은 항생제 내성을 가지는 대장균일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 항생제는 카나마이신(kanamycin)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 세정제는 세척되고 있는 표면으로부터 고체와 액체 오물을 제거 또는 분산시킬 수 있는 물질 및 제품을 말하고, 상기 세척은 표면으로부터 원하지 않는 물질이나 미생물을 제거하는 것을 말한다.

본 발명의 세정제에 포함되는 성분은 상기 항균용 조성물 이외에 세정제에 통상적으로 이용되는 성분들을 포함한다. 예를 들어 향료, 염료, 용매, 불투명화제, 공중합체계 분산액, 농후화제, 셀룰로즈 유도체, 천연 검, 알부민 유도체, 지방, 오일, 각질용해제, 각화제, 점증제, 안정화제와 같은 통상적인 보조제, 및 담체 등을 포함한다.

본 발명의 세정제는 샴푸, 린스, 비누, 핸드워시, 폼클렌징 등 인체를 세척하기 위한 용도의 세정제, 식기용, 욕실용, 싱크대용, 벽지용 등 생활 환경을 세척하기 위한 용도의 세정제로 사용될 수 있으나, 이로 제한되지는 않는다.

본 발명의 세정제는 당업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있다. 예를 들면, 액체, 고체, 크림, 스프레이제가 있다.

본 발명의 의약품에 포함되는 항균용 조성물은 의약품의 총 중량에 대해서 0.0001 내지 30 중량%, 바람직하게는 0.0001 내지 10 중량%이지만, 이에 제한하는 것은 아니다.

상기 의약품은 치료 목적에 따라 약제학 분야에서 통상적인 제제로 제형화될 수 있으며, 예를 들어, 정제, 캅셀 제, 산제, 과립, 현탁제, 유제, 시럽제, 유탁제, 경고제, 연고제, 스프레이제, 오일제, 겔제, 주정제, 틴크제, 욕제, 리니먼트제, 로션제, 패취제, 패드제, 크림제 등으로 제형화될 수 있다. 또한, 환부에 직접 도포하는 국소투여를 목적으로 하는 피부 외용제로서 바람직하게 사용될 수 있는데, 이 경우 연고제, 로션제, 스프레이제, 젤 등의 형태가 바람직하다. 이들 피부외용제는 또한 치료 부위에 직접 적용될 수 있는 지지 기재(support base) 또는 매트릭스 등에 포함될 수 있으며, 지지 기재의 예는 거즈 또는 붕대를 포함한다. 상기 제형화에 사용되는 식물 추출물 또는 이들의 분획물은 콜로이드 형태 또는 건조된 분말 형태 등일 수 있다.

연고제로 제형화하는 경우, 피부 표면 온도, 피부의 pH, 경피수분손실(transdermal water loss) 값, 표피의 총 지질값 등을 고려하여야 하며, 바세린, 유동파라핀, 파라핀, 플라스티베이스, 실리콘, 돈지(lard), 식물유, 왁스, 정제 라놀린(purified lanolin) 등의 유지성 기재, 수용성 기재, 유제성 기재, 현탁성 기재 등과 배합하여 제형화한다. 이러한 연고제는 산화방지제(예, 토코페롤, BHA, BHT, NDGA 등), 방부제(예, 페놀성 물질, 클로로부탄올, 벤질알코올, 파라벤류, 안식향산 등), 보습제(예, 글리세린, 프로필렌클리콘, 소르비톨), 용해보조제(예, 에탄올, 프로필렌글리콜), 연화보조제(예, 유동파라핀, 글리세린, 프로필렌글리콜, 계면활면성제 등) 등의 첨가제와 함께 배합될 수 있다.

로션제로 제형화하는 경우, 용액형, 현탁형 또는 유제형 등의 로션제로 제조될 수 있으며, 피부에 바르는 로션의 경우 예를 들어 200cps 내지 500cps의 점성을 가지도록 제조할 수 있으며, 도포시 부드러운 느낌을 주기 위하여 글리세린, 프로필렌글리콜 같은 습윤제를 배합하여 제조하는 것이 바람직하다.

스프레이제로 제형화하는 경우, 수분산된 농축물 또는 습윤 분말이 분산되도록 추진제 등이 첨가제와 함께 배합될 수 있다.

패취제로 제형화하는 경우, 피부를 통한 화합물의 흡수를 증가시키기 위해서 흡수촉진제를 사용할 수 있다.

본 발명의 상기 의약품은 경구, 비경구, 국소 투여, 직장 투여, 비내 투여 등 다양한 투여방식으로 투여할 수 있다. 경구 투여하는 경우, 예를 들어 경구용 고형제는 활성물과 함께 희석제(예, 락토즈, 덱스트로즈, 자당, 셀룰로즈, 옥수수 전분, 감자 전분 등), 활탁제(예, 실리카, 탈크, 스테아린산, 마그네슘 또는 칼슘 스테아레이트, 폴리에틸렌 글리콜 등), 결합제(예, 전분, 아라빅 검, 젤라틴 메틸셀룰로즈, 카르복시메틸셀룰로즈, 폴리비닐 피롤리돈 등), 붕해제(예, 전분, 알긴산, 알기네이트, 나트륨 전분 글리콜레이트 등), 포르말 혼합물, 염료, 감미제, 습윤제(예, 레시틴, 폴리솔베이트, 라우릴설페이트 등), 기타 일반적으로 약제에 사용되는 약물학적 불활성 물질 등을 포함할 수 있다. 국소 투여하는 경우, 부형제(예, 락토스, 전분, 셀룰로스, 유당, 폴리에틸렌글리콜 등), 윤활제(예, 마그네슘 스테아레이트, 스테아르산, 글리세릴 베헤네이트(behenate), 활석 등), 보존제(예, 벤질알코늄 클로라이드 등) 등을 포함할 수 있다.

비경구 투여는 전신 효과를 가져오는 주사 또는 고통받는 영역에 직접 투여되는 주사를 포함한다. 비경구 투여의 예로는, 피하, 정맥내, 근육내, 진피내, 경막내, 안내 및 일반적인 주입 기법이 있다.

국소 투여는, 예를 들어 눈, 외이 및 중이 감염을 비롯한 귀, 질, 열리고 봉합된 상처 또는 닫힌 상처 및 피부와 같은 국소 적용에 의해 용이하게 접근가능한 감염 영역 또는 기관의 치료를 포함한다. 또한, 전신 효과를 가져오는 경피 전달을 포함한다.

직장 투여는 좌약의 형태를 포함한다.

비내 투여는 코 에어로졸 또는 흡입 적용을 포함한다.

본 발명의 의약품은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명에서 약학적으로 유효한 양은 의학적 치료 또는 예방에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료 또는 예방하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 질환의 종류 및 이의 중증도, 약물의 활성, 환자의 연령, 체중, 건강 및 성별, 환자의 약물에 대한 민감도, 사용된 특정 추출물의 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료 기간, 사용된 특정 추출물과 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다.

본 발명의 화장료 조성물은 상기 화합물 이외에 화장료 조성물에 통상적으로 이용되는 성분들이 포함되며, 예컨대 항산화제, 안정화제, 용해화제, 비타민, 안료 및 향료와 같은 통상적인 보조제, 그리고 담체를 포함한다.

본 발명의 화장료 조성물은 당업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있으며, 예를 들어, 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제-함유 클렌징, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 및 스프레이 등으로 제형화될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 상세하게는, 유연 화장수(스킨), 영양 화장수(밀크로션), 영양 크림, 맛사지 크림, 에센스, 아이크림, 클렌징 크림, 클렌징 포옴, 클렌징 워터, 팩, 스프레이 또는 파우더의 제형으로 제조될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

재료 및 방법

1. 시약 및 재료

PAMAM G2(Polyamidoamine dendrimer, ethylenediamine core, generation 2.0 solution), PAMAM G4(Polyamidoamine dendrimer, ethylenediamine core, generation 4.0 solution), DMF(N,N-dimethylformamide), 피페리딘(piperidine), TIS(triisopropylsilane), TFA(trifluoroaceticacid), DIPEA(Fmoc-Phe-OH, Diisopropylethylamine), DMSO(dimethylsulfoxide), D₂O(Deuterium oxide)는 Sigma-aldrich사에서 구매하였다. Fmoc-Arg(Pbf)-OH, Fmoc-Trp(Boc)-OH, Fmoc-Tyr(tBu)-OH는 ANASPEC사에서 구매하였다. HOBt(N-hydroxybenzotrizole), HBTU(2-(1H-benzotriazolel-yl)-1,1,3,3-tetramethyluronium), Fmoc-His(Trt)-OH는 Novabiochem사에서 구입하였다. 에틸 에테르(Ethyl ether, 99%)는 Junsei에서 구매하였다.

2. 고분자 합성

액체상 펩티드 합성(Solution Phase Peptide Synthesis) 방법을 이용하여 PAMAM G2 또는 PAMAM G4와 Fmoc-lys(boc)-OH, HOBt, HBTU 및 DIPEA를 1:4:4:4:8의 몰비로 DMF에서 18시간 동안 43℃에서 반응시켰다. 그 후, 합성된 물질은 차가운 디에틸에테르로 침전시키고, 세척하였다. 침전된 합성물을 질소가스로 건조시킨 후 7:3(v/v)의 DMF/피레리딘 혼합물에 용해시켜 암조건 하에서 2시간 동안 Fmoc 보호기를 제거하였다. 이후에 아미노산 서열들을 동일한 방법으로 펩티드 합성을 진행하였다. 아르기닌의 Pbf, 히스티딘의 Trt 등의 보호기 제거를 위해 TFA/TIS/3차 증류수(부피비 95:2.5:2.5)에 용해시키고 7시간 동안 반응시켰다. 이후에 디에틸에테르로 침전 후 세척한 다음, 3차 증류수에 용해시켜 투석막(MWCO 3500, spectra/por)에 옮긴 후 24시간 동안 투석을 진행하였다. 투석 후 수득한 합성 고분자들을 동결건조하였고, 합성률을 확인하기 위해 600MHz 핵자기공명분석(NMR, Nuclear Magnetic Resonance)으로 분석하였다.

3. 입도분석기를 이용한 합성 고분자의 제타전위 측정

상기 수득한 합성 고분자들의 표면전하를 확인하기 위해, 3차 증류수를 첨가하여 2㎎/㎖의 농도로 Zetasizer Nano ZS(Malvern instruments Ltd, Malvern, UK)로 측정하였다.

4. 항균 효과

상기 수득한 합성 고분자가 세균에 미치는 영향을 확인하기 위해 탁도분석법을 이용하여 세균의 생장억제를 확인하였다. 세균은 카나마이신(Kanmycin) 저항성을 가지고 있는 대장균 DH5α(Escherichia coli DH5α, MAX Efficiency™ DH5α Competent Cells from invitrogen)와 항생제 내성이 없는 스타필로코커스 아우레우스 KCTC 1621(Staphylococcus aureus KCTC 1621)을 사용하였다. 하룻밤 사이에 자란 대장균 DH5α(Escherichia coli DH5α)과 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)를 50㎖의 액체배지에 계대배양하여 OD₆₀₀=0.6에 도달할 때까지 재배양하였다. 세균 배양액(900㎕)에 합성한 고분자(100㎕)를 첨가하여 최종농도 0.2㎎/㎖로 맞춘 후, 진탕배양기에서 37℃, 180rpm으로 배양하였다. 합성한 고분자를 첨가한 후 2시간, 6시간 및 24시간째에 자외선 가시광선 분광기(UV/Vis spectrometer)로 흡광도를 측정하였다.

실시예 1. R-G2, RH-G2, RY-G2, RYH-G2, RW-G2, RWH-G2, RF-G2, RFH-G2, R-G4, RF-G4 및 RFH-G4 고분자 합성

양이온성 고분자인 폴리아미도아민(Polyamidoamin, PAMAM) 덴드리머(G2 또는 G4)와 (+) 전하를 가지고 있는 아미노산(아르기닌, 히스티딘) 및 소수성 곁사슬을 가진 아미노산(티로신, 트립토판, 페닐알라닌)의 다양한 조합으로 합성하였다.

그 결과, 총 11종의 고분자(이하 '폴리아미도아민 덴드리머 유도체'라 칭함)를 합성하였으며, 각각 R-G2, RH-G2, RY-G2, RYH-G2, RW-G2, RWH-G2, RF-G2, RFH-G2, R-G4, RF-G4 및 RFH-G4로 명명하였다. R-G2는 PAMAM 덴드리머(G2)에 아르기닌을 합성하였고, RH-G2는 PAMAM 덴드리머(G2)에 히스티딘, 아르기닌 순으로 합성하였으며, 다른 고분자들도 동일한 순서로 RY-G2, RYH-G2, RW-G2, RWH-G2, RF-G2, RFH-G2, R-G4, RF-G4 및 RFH-G4를 합성하였다(표 1).

본 발명의 폴리아미도아민 덴드리머 유도체 11종

PAMAM 덴드리머 유도체	PAMAM 덴드리머	아미노산 구성
R-G2	G2 세대	Arginine
RF-G2		Phenylalanine, Arginine
RFH-G2		Histidine, Phenylalanine, Arginine
RH-G2		Histidine, Arginine
RY-G2		Tyrosine, Arginine
RYH-G2		Histidine, Tyrosine, Arginine
RW-G2		Tryptophan, Arginine
RWH-G2		Histidine, Tryptophan, Arginine
R-G4	G4 세대	Arginine
RF-G4		Phenylalanine, Arginine
RFH-G4		Histidine, Phenylalanine, Arginine

PAMAM 덴드리머 유도체에서 R: 아르기닌(Arginine), F: 페닐알라닌(Phenylalanine), H: 히스티딘(Histidine), Y: 티로신(Tyrosine), W: 트립토판(Tryptophan).

또한, 산화중수소(D₂O)에 녹인 상기 11종의 고분자를 600MHz 핵자기공명분석법(NMR)로 분석한 결과, PAMAM 덴드리머 G2 유도체 8종은 PAMAM 덴드리머 G2의 말단에 존재하는 1차 아민기 16개 중에서 80~98%가 R, RF, RFH, RY, RYH, RW 또는 RWH로 치환된 것이며, PAMAM 덴드리머 G4 유도체 3종은 PAMAM 덴드리머 G4의 말단에 존재하는 1차 아민기 64개 중에서 80~98%가 R, RF 또는 RFH로 치환된 것을 확인하였다(도 1 내지 도 4).

뿐만 아니라, 본 발명의 11종의 폴리아미도아민 덴드리머 유도체는 AMP 서열을 모방하여 양전하의 특징을 가진 고분자로 합성하였기 때문에 실제로 양전하가 나타나는지 확인하기 위해 입도분석기를 이용하여 제타전위를 측정하였다. 그 결과, 11종의 폴리아미도아민 덴드리머 유도체 모두 양전하를 가지고 있음을 확인하였다(표 2 및 표 3).

PAMAM 덴드리머 G2세대 유도체들의 제타전위

	G2	R-G2	RH-G2	RY-G2	RYH-G2	RW-G2	RWH-G2	RF-G2	RFH-G2
Zeta Potential (mV)	-5.54±0.4	42.1±3.8	23.7±1.8	43.5±2.4	36.4±1.9	31.9±0.9	46.2±1.1	49.8±1.3	39.5±1.3

PAMAM 덴드리머 G4세대 유도체들의 제타전위

	G4	R-G4	RF-G4	RFH-G4
Zeta Potential (mV)	12.8±2.8	10.7±0.37	20.4±0.9	20.4±1.22

실시예 2. PAMAM 덴드리머 유도체의 대장균에 대한 항균 효과

11종의 PAMAM 덴드리머 유도체가 대장균에 미치는 영향을 확인하기 위해 탁도분석법을 이용하였다. 카나마이신(Kanmycin) 저항성을 가지고 있는 대장균을 사용하였으며, 카나마이신과 다른 항생제인 암피실린을 대조군으로 사용하였다. 우선, 폴리아미도아민(Polyamidoamin, PAMAM) 덴드리머 G2 세대와 아미노산의 조합으로 합성된 PAMAM 덴드리머 유도체 8종(R-G2, RH-G2, RY-G2, RYH-G2, RW-G2, RWH-G2, RF-G2, RFH-G2)을 대장균 DH5α에 처리한 결과, 2시간 처리한 경우 대장균 DH5α의 생존율이 50% 이하로 감소하였고, 6시간 처리하였을 때 대부분 10% 이하의 생존율을 나타내었으며, 특히 RW-G2, RF-G2 및 RFH-G2가 각각 1.71%. 1.77%, 1.13%로 암피실린(3%)보다 낮은 수치를 나타내어 항균 효과가 매우 우수한 것을 확인하였다. 뿐만 아니라, PAMAM 덴드리머 유도체들이 같은 농도의 PAMAM 덴드리머(G2)를 처리한 것보다 최소 1.5배에서 최대 37배 증가된 항균 효과를 나타내는 것을 알 수 있었다(도 5).

또한, PAMAM의 덴드리머 G4 세대와 아미노산의 조합으로 합성된 PAMAM 덴드리머 유도체 3종(R-G4, RF-G4 및 RFH-G4)을 대장균 DH5α에 처리한 결과, 3종의 PAMAM 덴드리머 유도체 모두 암피실린보다 높은 항균력을 나타내었으며, PAMAM 덴드리머(G4)보다 최소 3배에서 최대 24배까지 대장균 DH5α의 생존율이 현저하게 감소된 것을 확인할 수 있다(도 6).

실시예 3. PAMAM 덴드리머 유도체의 포도상구균에 대한 항균 효과

항생제 저항성이 없는 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)를 이용하여 PAMAM 덴드리머 유도체들의 항균 효과를 확인하였다.

그 결과, 처리 24시간에서 RW-G2가 암피실린(23%)보다 낮은 8%의 세포 생존율로 가장 높은 항균 효과를 나타내었고, RF-G2 및 RFH-G2는 각각 스타필로코커스 아우레우스에 대해 26.7%, 23.2% 생존율을 나타내었다. 이를 통해 PAMAM 덴드리머 유도체가 암피실린과 유사한 수준의 항균 효과를 나타내므로 항생제를 대체할 수 있는 가능성을 확인하였다. 또한, PAMAM 덴드리머 G4 세대와 아미노산의 조합으로 합성된 PAMAM 덴드리머 유도체도 마찬가지로, 처리 24시간에서 RF-G4가 암피실린(16.4%)보다 낮은 5.3%의 세포 생존율을 나타내었고, RFH-G4는 17.8%로 암피실린과 유사한 항균 효과를 나타내었으며, PAMAM 덴드리머(G4)보다 스타필로코커스 아우레우스에 대해 항균 효과가 최소 2배에서 최대 11배까지 증가된 것을 확인하였다(도 7).

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 폴리아미도아민 덴드리머 G2 세대의 각 말단에 존재하는 1차 아민기에서 하나의 수소 원자를 제거하고, R₁의 기능기로 치환한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염:
[화학식 1]

상기 R₁은
,
,
,
,
,
,
또는
이다.
제1항에 있어서, 상기 1차 아민기의 80~98%가 R₁의 기능기로 치환된 것을 특징으로 하는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염.
하기 화학식 2로 표시되는 폴리아미도아민 덴드리머 G4 세대의 각 말단에 존재하는 1차 아민기에서 하나의 수소 원자를 제거하고, R₂의 기능기로 치환한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염:
[화학식 2]

상기 R₂는
,
또는
이다.
제3항에 있어서, 상기 1차 아민기의 80~98%가 R₂의 기능기로 치환된 것을 특징으로 하는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염.
하기 화학식 1로 표시되는 폴리아미도아민 덴드리머 G2 세대의 각 말단에 존재하는 1차 아민기에서 하나의 수소 원자를 제거하고, R₁의 기능기로 치환한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 폴리아미도아민 덴드리머 G4 세대의 각 말단에 존재하는 1차 아민기에서 하나의 수소 원자를 제거하고, R₂의 기능기로 치환한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 유효성분으로 함유하는 항균용 조성물.
[화학식 1]

상기 R₁은
,
,
,
,
,
,
또는
이다.
[화학식 2]

상기 R₂는
,
또는
이다.
제5항에 있어서, 상기 항균은 대장균(Escherichia coli) 또는 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)에 대한 항균인 것을 특징으로 하는 항균용 조성물.
제6항에 있어서, 상기 대장균은 항생제 내성을 가지는 대장균인 것을 특징으로 하는 항균용 조성물.
제7항에 있어서, 상기 항생제는 카나마이신(kanamycin)인 것을 특징으로 하는 항균용 조성물.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 항균용 조성물을 포함하는 세정제.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 항균용 조성물을 포함하는 의약품.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 항균용 조성물을 포함하는 화장료 조성물.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 항균용 조성물을 포함하는 생물 농약.