KR20230151347A - 괭생이모자반 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체 - Google Patents

괭생이모자반 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체 Download PDF

Info

Publication number
KR20230151347A
KR20230151347A KR1020220050936A KR20220050936A KR20230151347A KR 20230151347 A KR20230151347 A KR 20230151347A KR 1020220050936 A KR1020220050936 A KR 1020220050936A KR 20220050936 A KR20220050936 A KR 20220050936A KR 20230151347 A KR20230151347 A KR 20230151347A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
alginate
drug
oil
drug carrier
confirmed
Prior art date
Application number
KR1020220050936A
Other languages
English (en)
Inventor
안긴내
프리안 샤누라 페르난도 일레쿠티게
한의정
Original Assignee
전남대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전남대학교산학협력단 filed Critical 전남대학교산학협력단
Priority to KR1020220050936A priority Critical patent/KR20230151347A/ko
Publication of KR20230151347A publication Critical patent/KR20230151347A/ko

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14—Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/16—Agglomerates; Granulates; Microbeadlets ; Microspheres; Pellets; Solid products obtained by spray drying, spray freeze drying, spray congealing,(multiple) emulsion solvent evaporation or extraction
    • A61K9/1605—Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/1629—Organic macromolecular compounds
    • A61K9/1652—Polysaccharides, e.g. alginate, cellulose derivatives; Cyclodextrin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14—Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/16—Agglomerates; Granulates; Microbeadlets ; Microspheres; Pellets; Solid products obtained by spray drying, spray freeze drying, spray congealing,(multiple) emulsion solvent evaporation or extraction
    • A61K9/1605—Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/1611—Inorganic compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14—Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/16—Agglomerates; Granulates; Microbeadlets ; Microspheres; Pellets; Solid products obtained by spray drying, spray freeze drying, spray congealing,(multiple) emulsion solvent evaporation or extraction
    • A61K9/1605—Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/1617—Organic compounds, e.g. phospholipids, fats

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

본 발명은 따른 괭생이모자반 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체에 관한 것으로, 상기 약물전달체는 포집된 다양한 생리활성 성분을 세포로 전달할 수 있는 효과를 발휘한다.

Description

괭생이모자반 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체 {Drug Carrier Comprising Alginate Derived from Sagassum Horneri, Nonionic Surfactant, Oil, and Calcium Carbonate}
본 발명은 괭생이모자반 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체에 관한 것이다.
마이크로/나노입자를 사용한 표적 약물 전달 및 제어 방출은 최근 제약연구에서 급부상하는 주제이다. 약물 전달 시스템에 있어서, 마이크로 또는 나노입자는 캡슐화된 활성제가 분해되지 않도록 효과적으로 보호하고, 투여가 용이하며, 몇 시간에서 몇 달에 이르는 기간에 걸쳐 통합된 약물의 방출 속도를 정밀하게 제어하는 등의 특징이 있어 많은 이점이 있다. 다양한 크기의 폴리머들이 캡슐화제로 널리 적용되는데, 이 중 생분해성 고분자는 체내에서 재흡수되는 능력 때문에 제어 약물 전달 응용분야에서 오랫동안 관심을 받아왔다. 생분해성 고분자 중 하나가 알지네이트로, 알지네이트는 생체 적합성, 생분해성, 점막 접착성, 하이드로겔 형성 능력 및 물에 대한 용해도와 같은 많은 바람직한 특성으로 인해 식품 산업 및 제약 분야에서 광범위하게 탐구되는 생체 고분자 중 하나이다.
알지네이트는 작위로 배열된 α-l-guluronate(G 블록) 및 β-d-mannuronate(M 블록) 단위의 선형 비분지 사슬로 구성되며, 유리 히드록실 및 카르복실 작용기가 존재하면 알기네이트가 분자내 및 분자간 수소 결합을 형성할 수 있다. 천연 알지네이트의 구조는 수많은 사슬 길이와 단량체 서열로 인해 매우 이질적이므로, 천연 알지네이트의 개발 및 응용 분야 연구는 계속되는 실정이다.
대한민국 등록공보 제10-1966315호(2019.04.08) 대한민국 등록공보 제10-2025546호(2019.09.26)
일 양상은 괭생이모자반 (Sagassum horneri) 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체를 제공하는 것이다.
일 양상은 괭생이모자반 (Sagassum horneri) 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체를 제공하는 것이다.
일 구체예에 따르면, 상기 괭생이모자반 유래 알지네이트의 분자량은 50kDa 내지 70kDa일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 괭생이모자반 유래 알지네이트의 분자량은 50 kDa 내지 60 kDa에 분포하는 다른 기존 알지네이트과 달리 50 kDa 내지 70 kDa에 포함되어 있는 것을 확인하였다.
일 구체예에 따르면, 상기 괭생이모자반 유래 알지네이트 및 탄산칼슘의 비는 1:30 내지 1:10일 수 있으며, 예를 들면 1:25 내지 1:15, 1:23 내지 1:17, 또는 1:20일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 괭생이모자반 유래 알지네이트의 함량이 탄산칼슘 대비 높게 되면, 구형 형태가 증가하고 전체 응집이 증가하여 입자의 크기가 증가하였다. 또한 상기 탄산칼슘의 비율이 낮으면 구형으로 형성되지 않는 것으로 확인하였다.
일 구체예에 따르면, 상기 괭생이모자반 및 알지네이트와 오일 및 비이온계면활성제의 비는 1:10 내지 1:30일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 괭생이모자반 및 알지네이트와 오일 및 비이온계면활성제의 비에서 오일 및 비이온계면활성제의 비가 증가하게 되면 종횡비가 증가하면서 구형의 형태를 유지할 수 없는 것을 확인하였다.
일 구체예에 따르면, 상기 오일 및 비이온계면활성제에서 비인온계면활성제는 3% 내지 7% 함유된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 오일 및 비이온계면활성제에서 비이온계면활성제의 비율은 입자의 모양과 형태에 영향을 주는 것을 확인하였다. 구체적으로, 장축의 길이에 영향을 미쳐서 입자 크기가 커지고 분포가 넓어져서 구 형태가 왜곡되는 것을 확인하였다.
상기 비이온계면활성제는 소비톨계 비이온계면활성제일 수 있으며, 예를 들면 Span 20 (Sorbitan Monolaurate), Span 60 (Sorbitan Monostearate), Span 80 (Sorbitan Monooleate)일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
일 구체예에 따르면, 상기 약물전달체는 30μm 내지 60μm 직경을 가지는 구형의 미세입자일 수 있다.
상기 구형의 미세입자를 만들기 위한 유화속도는 600rpm 내지 1200rpm, 700rpm 내지 1100 rpm, 800rpm 내지 1100rpm, 750 rpm 내지 1200rpm, 900rpm 내지 1100rpm, 또는 950rpm 내지 1050rpm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 상기 구형의 미세입자는 유화속도에 따라 장축의 길이가 달라지므로, 유화속도가 입자 크기에 영향을 미칠 수 있는 것을 확인하였다.
일 구체예에 따르면, 상기 약물전달체는 pH2 내지 pH8.5에서 활성을 나타내는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 pH에 따라 약물의 방출 속도가 달라지는 것을 확인하였으며, pH2에서는 매우 천천히 방출되었으며 pH8.4에서는 미세입자가 파열되어 약물이 빠르게 방출되는 것을 확인하였다.
일 구체예에 따르면, 상기 약물전달체는 통상의 방법에 따라 경구형 제형, 외용제, 좌제 또는 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용할 수 있으며, 예를 들면 경구형 제형 또는 외용제일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 약물 전달체로 전달할 수 있는 약물은 진경제, 진통제, 항생제 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 약물전달체를 통해 비스테로이드제 항염증제인 인도메타신 및 항콜린성 진경제인 플로로글루시놀이 세포 내로 전달되어 산화스트레스를 완화하는 것을 확인하였다.
본 발명은 따른 괭생이모자반 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체는 포집된 다양한 생리활성 성분을 세포로 전달할 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 알지네이트 구조를 확인한 데이터로, A는 아가로스 겔 전기영동에 의해 분자량을 분포를 분석한 데이터이고, B는 상업용 알지네이트 (Alginate A, Alginate B)와 괭생이모자반에서 정제한 알지네이트 (Alginate sigma)를 FTIR로 분석하여 비교한 데이터이다.
도 2는 다른 조건에서 미세 입자의 모양과 크기를 광학 현미경으로 확인한 데이터 및 입자의 크기의 빈도수를 그래프로 나타낸 데이터이다.
도 3은 F4 입자 형태를 SEM으로 700배, 10.00K 배 확인한 데이터이다.
도 4는 다양한 pH에서 알지네이트 미립자의 부피 팽창 (A), 및 질량 팽창 (B) 정도를 백분율로 나타낸 데이터이다.
도 5는 F4P 및 F4I에서 약물의 캡슐화 효율성 및 적재 용량을 나타낸 데이터이다.
도 6은 미세입자에서 pH에 따른 약물 방출 반응성을 나타낸 데이터로, A는 F4P에 의한 플로로글루시놀 (Phloroglucinol) 및 B는 F4I에 의한 인도메타신 (Indomethacin)을 pH 농도에 따라 방출되는 것을 나타낸 데이터이다.
도 7은 미세입자 투여 농도에 따른 HaCaT의 세포 생존율을 확인한 데이터이다.
도 8은 약물 로딩 미세입자의 FD 유도 HaCaT 세포에서 세포 보호 효과를 확인한 데이터로, A는 세포내 ROS 수준을 확인한 데이터이고, B는 24시간 후 세포생존율을 확인한 데이터이며, C는 48시간 후 세포생존율을 확인한 데이터이다.
도 9는 미세입자 농도에 따른 ROS 수준을 FACS로 분석한 데이터이다.
이하 하나 이상의 구체예를 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 실험재료 준비
본 실험에 사용된 괭생이모자반(Sargassum horneri) 건조 조분말은 서진바이오텍 (천안, 대한민국)에서 구입하였다. 수산화나트륨, 염화칼슘, 에탄올, 포름알데히드, 황산 및 빙초산은 대중화학금속(주) (시흥시, 대한민국)에서 구입하였다. 알기네이트 (Alginate), 트리소듐 시트레이트 (trisodium citrate), MTT ((AAAPN)3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide), 인도메타신 (indomethacin), 플로로글루시놀 (phloroglucinol), DCF-DA (2' 7′-dichlorodihydrofluorescein diacetate), 이소프로판올 (isopropanol), and 스팬 80 (span 80)은 Sigma-Aldrich Co (St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다. DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium), 태아 소 혈청 (fetal bovine serum, FBS) 및 페니실린-스트렙토마이신 혼합물은 GIBCO INC (NY, USA)에서 구입하였다. 본 연구에서 사용된 미세먼지 (이하'FD')인 중국 베이징발 에어로졸(CRM NO.28)은 National Institute for Environmental Studies (Ibaraki, Japan)에서 입수하였다.
실시예 2. 괭생이모자반에서 알지네이트 정제
괭생이모자반 조분말 100g을 40℃에서 24시간동안 70% 에탄올을 사용하여 두번 탈색하였다. 진공 여과 후, 분말을 40℃에서 24시간동안 2% 포름알데히드 용액에 현탁시켰다. 분말을 증류수로 2회 세척한 후, 4000rpm에서 10분간 원심분리하였다. 그 후, 산 치환(acid exchange)을 위해서, 분말을 0.2M H2SO4 용액에 40℃에서 24시간동안 현탁시켰다. 그 후 분말을 원심분리하고 증류수로 세척하였다. 알지네이트 추출은 70℃에서 6시간동안 교반하면서 4% NaOH 용액을 사용하여 추출하였다. 분말에서 두 번 추출한 후 상층액을 0.5M H2SO4와 혼합하여 알긴산을 침전시켰다. 혼합물을 4000rpm에서 20분동안 원심분리한 후, 젤 형태의 펠렛을 에탄올 용액에 옮기고 30분간 교반하였다. pH가 10에 도달할 때까지 pH를 모니터링하면서 5% NaOH를 혼합물에 첨가하였고, 혼합물은 2시간을 더 추가로 교반하였다. 펠렛은 4000rpm에서 20분동안 원심분리하여 회수하였다. 회수한 펠렛을 5000ml의 탈이온수에 녹이고 -80℃에서 얼린 후 동결건조하므로 알지네이트 분말을 획득하였다.
실시예 3. 알지네이트 특성 확인
이중으로 추출한 알지네이트의 분자량(MW)는 아가로스 겔 전기영동을 통하여 확인하였다. 구체적으로, ris-Borate-EDTA running buffer (pH 8.3)에서 아가로스 겔(1%)에 수많은 MW 마커 및 알지네이트를 로딩한 후, 100V에서 20분동안 전기영동을 하였다. 그 후 겔을 3% 아세트산에 용해된 0.02% 톨루이딘 블루 용액에 침지시켜 염색하므로 알지네이트 분자량을 확인하였다.
도 1A에서 보이는 바와 같이, 아가로스 겔 전기영동에 기초하여 정제된 알지네이트의 분자량은 50-70kDa 내에 분포하는 것을 확인하였다.
정제된 알지네이트의 FTIR 스펙트럼을 상업용 알지네이트 FTIR 스펙트럼과 비교하였다. 괭생이모자반 (S. horneri)에서 정제된 알지네이트 및 상업용 알지네이트는 KBr 펠렛 없이 분말 샘플을 분석할 수 있는 UATR 모듈을 사용하여 PerkinElmer Spectrum 400 분광계(Spokane, WA, USA)로 분석하였다.
도 1B에서 보이는 바와 같이, 괭생이모자반의 알긴산나트륨(sodium alginate)의 FTIR 스펙트럼은 시판되는 알지네이트의 FTIR 스펙트럼과 일치하였다. 카르복실레이트 O-C-O의 비대칭 및 대칭 신축 진동 (stretching vibration)과 피라노스 고리 (pyranose ring)의 C-O 신축 진동에 해당하는 1604 cm-1, 1416 cm-1, 1035 cm-1 에서 두드러진 피크가 나타나는 것을 확인하였다. 또한, C-C-H 및 O-C-H의 변형 진동, C-O의 신축 진동, C-O 및 C-C의 피라노스 고리의 신축 진동에 해당되는 1316 cm-1, 1125 cm-1 및 1094 cm-1에서 관찰된 약한 피크도 확인하였다. 도 1B에서 보이는 바와 같이, 948 cm-1, 902 cm-1, 818 cm-1에서 탄수화물의 아노머 영역(950-750 cm-1)이 나타났으며, 948 cm-1 는 우론산 잔기의 C-O 신축 진동이다. 또한, 902 cm-1의 밴드는 β-만누론산 잔류물의 C1-H 변형 진동을 나타내고, 818 cm-1의 약한 피크는 만누론산 잔기의 특징을 나타내는 것이다.
실시예 4. 약물 없는 칼슘 알지네이트 미소구체의 제형화
약물이 없는 미세입자(micro particle)는 기존 논문(D. Sadeghi, A. Solouk, A. Samadikuchaksaraei, A.M. Seifalian, Preparation of internally-crosslinked alginate microspheres: Optimization of process parameters and study of pH-responsive behaviors, Carbohydr. Polym. 255 (2021) 117336.)에서 약간 수정된 유중수 유화/내부 겔화 공정에 의해 제형화하였다. 하기 표 1와 같이, 미세입자 제형에 대한 다양한 가공 매개변수의 효과를 확인하였다. 괭생이모자반 (S. horneri)에서 정제된 알긴산 나트륨은 최종 농도가 1%가 되도록 물에 용해하고, 수화를 위해 4℃에서 밤새 방치하였다. 유상은 하기 표 1에서 주어진 해바라기 기름과 스팬 80 (span 80)의 혼합물로 구성하였다. CaCO3의 분산된 현탁액은 4℃에서 0.25M CaCl2 4ml와 0.25M Na2CO3 4ml를 15ml 원뿔형 튜브(conical tube)에 넣어 볼텍싱하므로 혼합하여 얻었다. CaCO3가 원뿔형 튜브 바닥에 가라앉도록 3시간동안 방치하고 상층액을 제거하여 CaCO3만 남긴 후 다시 증류수 10ml로 1회 세척하고 침전시킨 후 상층액을 제거하여 CaCO3만 회수하였다.
하기 표의 A+C는 CaCO3 (C)를 포함하는 알긴산 용액 (A)의 부피를 의미하는 것이다.
Batch code
(group)		 CaCO3/alginate ratio (w/w) CaCO3 (mg) (C) 1% Alginate (mL) (A) * (A+C) / (O+S) volume ratio (v/v) Total oil volume (mL) O+S Oil (mL) (O) Span 80 (mL) (S) Span 80 concentration in oil (% v/v) Emulsification speed (rpm)
F1 10/1 100 1 1/20 20.00 19.00 1.00 5 1000
F2 8/1 100 1.25 1/20 25.00 23.75 1.25 5 1000
F3 5/1 100 2 1/20 40.00 38.00 2.00 5 1000
F4 20/1 100 0.5 1/20 10.00 9.50 0.50 5 1000
F5 10/1 50 0.5 1/20 20.00 19.00 1.00 5 1000
F6 30/1 150 0.5 1/20 20.00 19.00 1.00 5 1000
F7 40/1 200 0.5 1/20 20.00 19.00 1.00 5 1000
F8 10/1 100 1 1/20 20.00 19.00 1.00 5 600
F9 10/1 100 1 1/20 20.00 19.00 1.00 5 800
F10 10/1 100 1 1/20 20.00 19.00 1.00 5 1200
F11 10/1 100 1 1/20 20.00 19.90 0.10 0.5 1000
F12 10/1 100 1 1/20 20.00 19.80 0.20 1 1000
F13 10/1 100 1 1/20 20.00 19.40 0.60 3 1000
F14 10/1 100 1 1/20 20.00 18.60 1.40 7 1000
F15 10/1 100 1 1/10 10.00 9.50 0.50 5 1000
F16 10/1 100 1 1/30 30.00 28.50 1.50 5 1000
칼슘 알지네이트 비즈 (beads)를 제조하기 위하여, 1% 알긴산 나트륨 용액을 자석교반기 (magnetic stirrer)를 이용하여 CaCO3와 1시간동안 혼합하였다. 그 후, 혼합물을 스팬 80을 함유하는 해바라기유에서 10분동안 상이한 속도로 유화시켰다. 유화시킨 후, 유화된 혼합물을 해바라기 기름과 빙초산의 혼합물로 옮겨 실온에서 200rpm으로 8시간 이상 교반하였다. 그 후, 혼합물을 4000rpm에서 10분동안 원심분리하였다. 상청액을 제거하고 미립자를 함유하는 펠렛을 이소프로필 알코올에 현탁하였다. 원심분리 후, 입자를 1% 아세트산을 함유하는 탈이온수로 3회 더 반복적으로 세척하였다. 마지막으로, 입자를 탈이온수로 세척하고, 탈이온수에 현탁시켜 동결건조하였다.
실시예 5. 이미지 분석을 통한 입자 크기 및 모양 특성 확인
상기 실시예 4에서 제조한 각 그룹의 입자는 탈이온수에 현탁하였고, 1 시간 후 현미경(Thermo Fisher Scientific FL Auto 2 Imaging microscope, Rockford, IL, USA)으로 가시화하였다. 이미지는 Image J 소프트웨어의 Ellipse split 플러그인으로 분석하였다. 면적, 장축 및 단축의 길이 (최대 및 최소 펠렛 직경) 종횡비로 분석하였다. 최대 및 최소 펠렛 지름은 각각 선택 경계에 따라 있는 두 점 사이의 가장 긴 거리와 가장 짧은 거리를 의미한다. 원형도 (Circularity)는 2차원 형상을 특성화하기 위한 매개변수이며, 값이 1이면 완전한 원을 의미하고 값이 낮을수록 원형이 아닌 형상을 나타낸다. 입자의 원형도는 하기 수학식 1에 의해 면적과 둘레를 기준으로 계산하였다.
진원도 (Roundness)는 물체의 형태가 기하학적으로 완전한 원의 형태와 얼마나 유사한지를 측정한 것이다. 반면, 종횡비는 최대 펠렛 직경과 최소 펠렛 직경 사이의 비율이다. 진원도 및 종횡비는 하기 수학식 2 및 3에 의하여 계산하였다.
그 결과, 도 2는 서로 다른 조건에서 합성된 미세입자의 모양을 확인하였다. 형상 기술자 모수 (shape descriptor parameters)를 기반으로, 배치코드 F4에 명시된 조건에 따라 합성된 미세입자가 장축과 단축의 종횡비 (최대 및 최소 펠렛 직경)가 가장 낮은 비율을 나타내었으며, 가장 높은 원형도 (the highest circularity, 0.24±0.01)와 진원도 (roundness 0.80±0.11)를 나타내는 것을 관찰하였다. 이것은 하기 표 2에 나타내었다. 따라서, CaCO3/알지네이트 비율 (w/w) 20/1 과 오일 내 5% 스팬 80 농도 (v/v)는 보다 균일한 미세입자를 확인하는 것을 확인하였다. 또한, 낮은 칼슘 함량 (F5, F6)은 미립자의 구형 형성을 왜곡(distort)하는 것을 확인하였다. 유화 속도 600-1200rpm (F8-F10)은 장축 길이의 감소에 의해 나타난 바와 같이 미세 입자 크기에 큰 변화를 일으키는 것을 확인하였으며, 종횡비에 감소도 확인되었다. 유화제 (스팬 80) 함량의 양은 입자 모양과 형태에 중대한 영향을 미치는 것을 확인하였다. F11에서 보이는 것과 같이, 유화제의 함량이 낮으면 장축의 길이가 더 긴 미세입자 응집이 발생하는 반면, F14에서 보이는 것과 같이, 유화제 함량이 증가하면 입자 크기가 더 넓고 크기 분포가 더 넓어지는 것을 확인하였다. 또한, 유화제 함량이 높을수록 구형 형태가 왜곡된다는 것을 확인하였다. 물과 기름의 비율 (W/O)은 입자 크기와 응집의 변화를 일으키는 것을 확인하였다. F15 및 F16에서 보이는 것과 같이, 높은 W/O 비율은 미립자의 응집을 일으키고, 낮은 W/O 비율은 미립자 입자 크기의 감소와 함께 작은 물방울을 응집시켜 입자가 더 넓은 범위의 크기 분포를 나타내도록 하는 것을 확인하였다.
Method Mean aspect ratio Mean circularity Mean roundness Mean long axis length Coefficient of variation
Mean S.D. Mean S.D. Mean S.D. Mean S.D.
F1 1.343695 0.267282 0.237729 0.014362 0.768435 0.126177 32.1018 16.40919 0.511161
F2 1.28341 0.174258 0.241141 0.008387 0.792651 0.101017 58.4818 15.5309 0.265568
F3 1.39134 0.248506 0.23575 0.013622 0.737772 0.110884 28.4066 10.35975 0.364695
F4 1.27153 0.20059 0.24142 0.010044 0.803434 0.110223 44.4516 14.3299 0.322371
F5 1.394835 0.310355 0.235615 0.014625 0.73966 0.117669 27.77349 10.80412 0.389008
F6 1.420225 0.277168 0.233944 0.015302 0.727373 0.123492 27.18871 11.65764 0.428768
F7 1.365495 0.223851 0.236996 0.01194 0.7501 0.111323 23.36017 9.227358 0.395004
F8 1.431645 0.363778 0.233265 0.01794 0.729647 0.137142 32.16097 14.69726 0.456991
F9 1.41767 0.27798 0.234029 0.015245 0.729072 0.125161 30.52461 15.26352 0.50004
F10 1.406815 0.252494 0.234644 0.013658 0.731943 0.121289 26.34236 12.3786 0.469912
F11 1.423245 0.291031 0.233825 0.016054 0.72692 0.124145 58.39995 20.17739 0.345503
F12 1.401435 0.302646 0.235263 0.014872 0.736085 0.11714 51.66934 17.81641 0.344816
F13 1.378205 0.218047 0.236478 0.01176 0.741899 0.106218 31.48348 11.10292 0.352659
F14 1.49435 0.410767 0.230173 0.019905 0.701635 0.135006 18.64299 10.12864 0.543295
F15 1.431095 0.2815 0.233335 0.015141 0.722276 0.125406 28.89948 14.00832 0.484726
F16 1.34121 0.236526 0.237839 0.012215 0.767019 0.124352 21.24074 8.906716 0.419322
실시예 6. F4에 따라 합성된 미세입자의 표면 형태 확인
탈수 조건에 입자 크기, 모양 및 형태를 분석하기 위하여 SEM 분석을 하였다. 미세입자(micro particle)를 시편 홀더 (specimen holder)에 양면 접착 탄소 테이프로 부착하고 금으로 스퍼터 코팅을 한 다음 5kV에서 Zeiss Sigma 500 주사 전자 현미경 (SEM, Carl Zeiss, Germany)로 가시화하였다.
도 3에서 보이는 바와 같이, F4 입자는 직경이 10-30μm 범위인 다양한 크기로 구성되어 있는 것을 확인하였다. 또한, 입자 표면은 속이 빈 기공들을 표현하는 것을 확인하였다.
실시예 7. pH 에 따른 미소구체의 질량 팽창 및 부피 팽창 확인
약물을 포함하지 않는 미세입자와 약물을 포함하는 미세입자에 따른 질량 및 부피 팽창 정도를 확인하기 위하여, 약물은 인도메타신 (I, indomethacin), 플로로글루시놀 (P, phloroglucinol)을 포함하는 F4를 제조하였다.
구체적으로, 가장 높은 원형도(0.24 ± 0.01) 및 진원도(0.80 ± 0.11), 장축과 단축 사이의 가장 낮은 종횡비 및 낮은 입자 응집을 나타내는 배치 코드 F4에 대해 최적화된 방법을 기반으로 약물 로딩된 미립자를 합성하였다. 약물 로딩은 1% 알긴산나트륨/CaCO3 혼합물 5ml와 함께 플로로글루시놀 또는 인도메타신 25mg을 첨가하여 수행했습니다. 약물을 첨가한 후 마그네틱 스터러를 이용하여 충분히 혼합하여 유화에 사용하였다.
동결 건조된 미세입자 F4는 5mg NaOH 또는 HCl을 사용하여 다양한 pH 값 (2.0, 4.5, 7.4 및 8.5)으로 조정된 PBS에 현탁하였다. 물 흡수로 인한 질량 팽윤은 주어진 공식에 의해 37℃에서 24시간 동안 질량 팽윤 전 (Wb)와 후 (Sa) 입자의 중량 차이를 취하여 중량법으로 측정하였다. 간단히 말해서, 10mg의 미세입자를 24시간동안 다른 PBS 용액에 담그고 50ml 튜브에 필터를 장착하여 여과하였다. 그 후, 튜브를 2분동안 2000rpm에서 원심분리하여 상층의 물을 제거하였다. 부피 팽창을 분석하기 위해서 해당 PBS 용액에서 팽창된 미소구체를 유리슬라이드에 배치하고 현미경 (FL Auto 2 Imaging microscope)으로 이미지를 촬영하였다. Image J 소프트웨어의 Ellipse split 플러그인으로 이미지를 분석하였다. 건조 (Dd) 및 팽윤 (Ds) 미소구체의 평균 직경 (동등한 장축 길이)을 사용하여 부피 팽윤을 계산하였다.
도 4에서 보이는 바와 같이, pH 값에 따라 미세입자의 전반적인 팽윤 및 질량 팽윤이 증가하였다. pH 2에서 팽윤된 정도가 가장 낮아, F4, F4P, 및 F4I 당 각각 38647.37%, 22163.45% 및 38639.34% 인 것을 확인하였다. F4, F4P, 및 F4I를 비교해보면, 가장 높은 전체 팽윤이 F4에 나타났고, 그 다음으로 고려되는 모든 pH값에 대하여 F4I, F4P 순으로 나타났다. 질량 팽창률은 배지의 pH가 증가함에 따라 F4, F4I, 및 F4P 모두 유사한 증가 경향을 나타내었다.
실시예 8. 약물 캡슐화의 효율성 및 적재(loading) 용량 확인
제형에 사용된 약물의 양은 약물 봉입 효율을 계산하는데 사용하였으며, 동결건조된 미세입자에서 구연산 삼나트륨으로 방출된 약물을 측정하여 약물 적재 용량을 계산하였다.
약물이 없는 미소구체와 약물이 적재된 미소구체의 측정 양은 0.2 M 시트르산삼나트륨 용액 (pH 7.4)에 현탁시켰다. 용액의 약물 농도는 UV-vis 분광광도계 (SpectraMax ® M2 Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA)로 각 약물의 보정 곡선과 비교하여 약물인 플로로글루시놀(P) 및 인도메타신(I)에 대하여 각각 266nm 및 235nm 파장에서 측정하였다. 약물 적재 용량과 약물 봉입 효율은 하기 공식에 의해서 계산하였다.
상기 식에서 사용된 M0, M1, M2는 제형에 사용된 약물의 중량 (M0), 미소구체에 포집된 약물 중량 (M1), 및 약물-로딩된 미소구체의 중량(M2)이다.
도 5에서 보이는 바와 같이, 약물 캡슐화 효율은 F4P 및 F4I에 대하여 각각 41.84±2.93% 및 45.86±1.65%인 반면, 적재 용량은 32.69±1.35% 및 31.69±1.98% 인 것을 확인하였다.
실시예 9. pH 의존성 약물 방출 측정
다양한 pH 값 (2.0, 4.5, 7.4 및 8.5)의 PBS 용액에서 약물 방출을 모니터링하였다. 약물이 없는 미립자와 약물이 로딩된 미립자의 일정량을 투석막에 넣고 클리핑으로 밀봉한 다음 별도의 PBS 용액에 옮겼다. 설정을 70rpm에서 교반하면서 37℃에서 인큐베이션하였다. 특정 시간 간격으로 각 배지에서 3ml를 빼내어 4℃에 보관하였다. 싱크 조건을 유지하기 위해서 3ml의 새로운 버퍼를 각 설정에 넣었다. 마지막으로 각 약물의 검량선과 비교하여 플루로글루시놀 및 인도메타신 약물의 경우 각각 266nm 및 235nm에서 추출된 각 샘플의 약물의 양을 UV-vis 분광 광도계로 분석하였다.
도 6A 및 도 6B에서 보이는 바와 같이, 플로로글루시놀과 인도메타신이 로딩된 미세입자 모두 pH2에서 약물이 느리게 방출되었다. pH 4.5, pH 7.4, 및 pH 8.5에서는 누적 방출이 증가되는 것을 확인하였다. 또한, 도 6B에서 보이는 바와 같이, F4I는 pH4.5가 pH 7.4보다 방출 속도가 빠른 특징을 나타내는 것을 확인하였다.
실시예 10. HaCaT 세포에 대한 미세입자의 세포 적합성 및 FD 노출에 대한 세포 보호 효과 확인
세포 생존율을 확인하기 위하여, 96웰에 HaCaT 각질세포를 웰당 1×104 세포를 접종하였다. 24시간 후, 다양한 양의 약물이 없는 미세입자와 약물이 로딩된 미세입자를 웰에 처리하였다. 그 후, 플레이트를 37℃에서 24시간 및 48시간동안 인큐베이션하였다. 세포 생존율은 MTT assay로 측정하였다.
FACS 분석을 하기 위하여, 96웰에 HaCaT 각질세포를 웰당 1×104 세포를 접종하였다. 24시간 후, 세포를 약물이 없는 마이크로입자와 약물이 로딩된 마이크로입자로 처리하고, 150μg/ml의 미세먼지로 자극하였다. DCF-DA 분석에 의한 세포 내 활성산소종 (ROS) 측정을 위해서 플레이트를 37℃에서 2시간동안 배양하고 MTT 분석에 의한 세포 생존력을 결정하기 위해서 24시간 및 48시간 동안 배양하였다. 각 분석 전에 웰을 신선한 배양 배지로 2번 세척하므로 미세먼지 입자를 제거하였다.
미세 입자의 세포 적합성은 50-400μg/mL에 대하여 평가하였다.
그 결과, 도 7에서 보이는 바와 같이, 이 연구에 사용된 미세입자 투여량은 HaCaT 세포에 해롭지 않았다. FD는 HaCaT 세포에서 산화 스트레스를 생성하므로, 약물 로딩된 마이크로입자의 개선 효과를 평가하기 위하여 조사하였다. 도 8에서 보이는 바와 같이, F4P 및 F4I 처리는 용량 의존적으로 세포 내 ROS 수준을 완화시켜 세포 생존율을 증가시키는 것을 확인하였다. 배양 24시간 및 48시간 후에 세포 생존율을 확인하였을 때, 48시간 후에 더 개선되는 것을 확인하였다. 또한, 도 9에서 보이는 바와 같이, FD 처리시 FACS 분석을 통해 세포 내 ROS 수준 상승을 확인하였고, 각 약물이 적재된 미세입자를 처리하였을 때 농도 의존적으로 ROS 수치가 대조군 수치와 비슷하게 나타난다는 점을 확인하였다.
실시예 11. 통계 분석
상기 실시예의 모든 분석은 최소 3번의 독립적인 실험을 통해 수행하였다. 데이터는 평균±표준편차(SD)로 표시하였다. 그룹 간의 통계적 유의성은 PASW Statistics 19.0 소프트웨어 (SPSS, Chicago, IL, USA)를 사용한 Dumcan의 테스트를 통한 일원 분산 분석에 의해 결정하였다. "*" p 0.05 및 "**" p 0.01에서 결과는 통계적으로 유의한 것으로 간주하였다.

Claims (7)

  1. 괭생이모자반 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 괭생이모자반 유래 알지네이트의 분자량은 50kDa 내지 70kDa인,
    약물전달체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 괭생이모자반 유래 알지네이트 및 탄산칼슘의 비는 1:30 내지 1:10인,
    약물전달체.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 괭생이모자반 및 알지네이트와 오일 및 비이온계면활성제의 비는 1:10 내지 1:30인,
    약물전달체.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 오일 및 비이온계면활성제에서 비인온계면활성제는 3% 내지 7% 함유된 것인,
    약물전달체.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 약물전달체는 30μm 내지 60μm 직경을 가지는 구형의 미세입자인,
    약물전달체.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 약물전달체는 pH2 내지 pH8.5에서 활성을 나타내는 것인,
    약물전달체.
KR1020220050936A 2022-04-25 2022-04-25 괭생이모자반 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체 KR20230151347A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220050936A KR20230151347A (ko) 2022-04-25 2022-04-25 괭생이모자반 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220050936A KR20230151347A (ko) 2022-04-25 2022-04-25 괭생이모자반 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230151347A true KR20230151347A (ko) 2023-11-01

Family

ID=88746539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220050936A KR20230151347A (ko) 2022-04-25 2022-04-25 괭생이모자반 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230151347A (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101966315B1 (ko) 2017-04-26 2019-04-08 제주대학교 산학협력단 감태 추출물과 괭생이모자반 추출물을 이용한 면역억제용 조성물
KR102025546B1 (ko) 2017-11-22 2019-09-26 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 히알루론산-칼슘 복합체 및 알지네이트를 포함하는 약물 전달체

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101966315B1 (ko) 2017-04-26 2019-04-08 제주대학교 산학협력단 감태 추출물과 괭생이모자반 추출물을 이용한 면역억제용 조성물
KR102025546B1 (ko) 2017-11-22 2019-09-26 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 히알루론산-칼슘 복합체 및 알지네이트를 포함하는 약물 전달체

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yuan et al. Fabrication of chitosan-coated konjac glucomannan/sodium alginate/graphene oxide microspheres with enhanced colon-targeted delivery
Algharib et al. Preparation of chitosan nanoparticles by ionotropic gelation technique: Effects of formulation parameters and in vitro characterization
Smrdel et al. The influence of selected parameters on the size and shape of alginate beads prepared by ionotropic gelation
CN111848991B (zh) 一种交联透明质酸微球的制备方法
Masalova et al. Alginate and chitosan gel nanoparticles for efficient protein entrapment
Selvakumaran et al. Evaluation of kappa carrageenan as potential carrier for floating drug delivery system: Effect of cross linker
Niknia et al. Gum tragacanth-polyvinyl alcohol cryogel and xerogel blends for oral delivery of silymarin: Structural characterization and mucoadhesive property
JP6117449B2 (ja) フィラー用ポリジオキサノン粒子の製造方法
CN112048080B (zh) 一种微胶囊填充型海藻酸钠基水凝胶及其制备方法
Yew et al. Preparation and characterization of pH dependent κ-carrageenan-chitosan nanoparticle as potential slow release delivery carrier
Fernando et al. Preparation of microspheres by alginate purified from Sargassum horneri and study of pH-responsive behavior and drug release
Tian et al. Formation chitosan-based hydrogel film containing silicon for hops β-acids release as potential food packaging material
Rodriguez et al. Effect of formulation and process parameters on chitosan microparticles prepared by an emulsion crosslinking technique
CN109172517B (zh) 一种具有pH响应的微乳液水凝胶作为芹菜素载体的制备方法
Latha et al. Formulation and evaluation of capecitabine nanoparticles for cancer therapy
KR20230151347A (ko) 괭생이모자반 유래 알지네이트, 비이온 계면활성제, 오일, 및 탄산칼슘을 포함하는 약물전달체
CN114159411A (zh) 一种载药聚合物微球及其制备方法和应用
Chaw et al. Water-soluble betamethasone-loaded poly (lactide-co-glycolide) hollow microparticles as a sustained release dosage form
Cheaburu-Yilmaz et al. Biocompatible and biodegradable chitosan/clay nanocomposites as new carriers for theophylline controlled release
Karp et al. Modulating drug release from poly (lactic‐co‐glycolic) acid microparticles by the addition of alginate and pectin
WO2020110047A1 (en) Green method to prepare plain water-based polysaccharide chitosan solutions
Kim et al. Microencapsulation of catechin with high loading and encapsulation efficiencies using soaking methods
Najwa et al. Encapsulation of protein within alginate-inulin matrix for targeted drug delivery system
CN115068674A (zh) 功能性水凝胶敷料及其制备方法
Deng et al. Controlled release of dual food functional ingredients from octenyl succinic anhydride/β-cyclodextrin nanoparticles integrated carrageenan/polyvinyl alcohol hydrogels