KR20240019689A - 디오스게닌 또는 이의 유도체를 포함하는 바이오필름 형성 억제용 조성물 - Google Patents

디오스게닌 또는 이의 유도체를 포함하는 바이오필름 형성 억제용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디오스게닌 또는 이의 유도체를 유효성분으로 포함하여 바이오필름의 형성을 억제할 수 있는 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조성물은 디오스게닌 또는 이의 유도체를 포함하여 미생물의 생장에는 영향을 미치지 않으면서, 바이오필름의 형성만을 특이적으로 억제할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 조성물은 내성균 출현의 우려 없이 바이오필름 억제 효과를 나타낼 수 있으므로, 피부 개선용 화장료 조성물, 바이오필름으로 인한 감염성 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물 및 기능성 식품에 효과적으로 사용될 수 있다.

Description

디오스게닌 또는 이의 유도체를 포함하는 바이오필름 형성 억제용 조성물{Composition for Preventing Biofilm Formation Comprising Diosgenin or Derivatives Thereof}
본 발명은 디오스게닌 또는 이의 유도체를 포함함으로써 바이오필름의 형성을 억제할 수 있는 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 디오스게닌 또는 이의 유도체를 포함하여 미생물의 생장에는 영향을 미치지 않으면서 바이오필름의 형성을 특이적으로 억제할 수 있는 조성물에 관한 것이다.
바이오필름(생물막, biofilm)은 미생물에 의해 형성된 막 형태의 군집체를 의미하는 것으로, 미생물은 고체 표면에 부착되어 군락을 형성하고 서서히 성장하면서 세포외 폴리머에 의해 덮인 바이오필름을 형성한다. 바이오필름은 미생물의 성장이 가능한 다양한 환경에서 흔하게 발견되며 인간에게 유해한 영향을 미치는데, 예를 들어 바이오필름으로 오염된 의료용 장치나 이식물을 인체에 사용하는 경우 심각한 감염증을 유발할 수 있다.
바이오필름 형태의 미생물은 물리적인 세척으로 제거가 어렵고, 부유 상태의 미생물에 비하여 화학적 살균제 및 항생제에 대해 저항성이 매우 높다는 특징이 있다. 특히, 바이오필름을 형성하는 미생물 중 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)은 그람 양성 병원균으로서 피부염, 장염, 농양 등 다양한 감염증을 유발하는 원인균이며, 메티실린과 같은 항생제에 대한 내성이 높다. 따라서 황색포도상구균에 의해 바이오필름이 형성되면 항생제를 사용하더라도 세균의 억제 또는 제거가 매우 어렵다는 문제가 있다.
이에 따라, 살균제 또는 항생제로 바이오필름을 형성한 세균을 억제하기 위해서는 매우 많은 양의 제제를 사용해야 한다. 그런데, 미생물에 다량의 항생제를 지속적으로 사용하게 되면 항생제에 대한 저항성이 더욱 높아지고 내성균이 출현하며, 내성균 출현에 의해 바이오필름의 억제가 더욱 어려워지는 문제가 발생한다.
바이오필름의 형성을 억제하기 위한 기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1691123호에서는 시트랄(citral), 히노키티올(hinokitiol) 및 리날로올(linalool)을 이용하여 메티실린 내성 균주에 항균 활성을 나타내어 바이오필름을 억제하는 기술을 기재하고 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2021-0108207호에서는 트리페닐포스포니움을 포함하는 지질친화성 양이온 화합물을 이용하여 내성균에 대해서도 항균 활성을 나타내어 그람 양성균의 바이오필름 형성을 억제할 수 있는 조성물을 기재하고 있다. 상기 기술들에 따르면 항생제 내성균에 대해서도 바이오필름 억제 활성을 나타낼 수 있다는 효과가 있으나, 미생물의 생장을 억제하는 활성이 동시에 나타나기 때문에 항균제의 반복 사용에 따른 저항성 증가 문제는 해결할 수 없다는 한계가 있었다.
이에 따라, 내성균 출현의 우려 없이 바이오필름을 효과적으로 억제하기 위하여, 미생물의 생장에는 영향을 미치지 않으면서 바이오필름 형성만을 특이적으로 억제할 수 있는 새로운 전략이 필요한 상황이다.
본 발명의 목적은 미생물의 생장을 저해하지 않으면서 바이오필름 형성을 특이적으로 억제할 수 있는 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 포함하는 피부 개선용 화장료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물을 포함하는 감염성 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물을 포함하는 감염성 질환의 예방 또는 개선용 기능성 식품을 제공하는 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 디오스게닌 또는 이의 유도체를 유효성분으로 포함하는 바이오필름 형성 억제용 조성물을 제공한다.
본 발명에서, 상기 디오스게닌 또는 이의 유도체의 농도는 1 내지 1,000μM일 수 있다.
본 발명에서, 상기 조성물은 포도상구균 속(Staphylococcus sp.) 미생물에 의한 바이오필름 형성을 억제하는 것일 수 있다.
본 발명에서, 상기 포도상구균 속 미생물은 황색포도상구균, 항생제 내성 황색포도상구균 및 표피포도상구균으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명은 또한, 디오스게닌 또는 이의 유도체를 유효성분으로 포함하는 바이오필름 형성 억제용 조성물을 포함하는 피부 개선용 화장료 조성물을 제공한다.
본 발명에서, 상기 화장료 조성물은 아토피 피부 또는 여드름 피부 개선용일 수 있다.
본 발명은 또한, 디오스게닌 또는 이의 유도체를 유효성분으로 포함하는 바이오필름 형성 억제용 조성물을 포함하는 감염성 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명에서, 상기 감염성 질환은 포도상구균 속(Staphylococcus sp.) 미생물의 바이오필름에 의해 유발되는 것일 수 있다.
본 발명에서, 상기 감염성 질환은 식중독, 피부염, 농양, 심내막염, 골수염, 폐렴, 장염, 패혈증, 균혈증, 근막염, 방광염 및 복막염으로 구성된 군에서 선택되는 질환일 수 있다.
본 발명은 또한, 디오스게닌 또는 이의 유도체를 유효성분으로 포함하는 바이오필름 형성 억제용 조성물을 포함하는 감염성 질환의 예방 또는 개선용 기능성 식품을 제공한다.
본 발명에서, 상기 감염성 질환은 포도상구균 속(Staphylococcus sp.) 미생물의 바이오필름에 의해 유발되는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 디오스게닌 또는 이의 유도체를 포함하여 미생물의 생장에는 영향을 미치지 않으면서, 바이오필름의 형성만을 특이적으로 억제할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 조성물은 내성균 출현의 우려 없이 바이오필름 억제 효과를 나타낼 수 있으므로, 피부 개선용 화장료 조성물, 바이오필름으로 인한 감염성 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물 및 기능성 식품에 효과적으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 디오스게닌을 처리한 후 황색포도상구균의 세포 밀도(a) 및 바이오필름 형성(b) 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 디오스게닌을 처리한 후 피부동정 황색포도상구균의 세포 밀도(a) 및 바이오필름 형성(b) 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 디오스게닌을 처리한 후 피부동정 표피포도상구균의 세포 밀도(a) 및 바이오필름 형성(b) 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 구현 형태에 대해서 보다 상세히 설명한다. 다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명은 디오스게닌 또는 이의 유도체를 포함하는 바이오필름 형성 억제용 조성물에 관한 것이다.
바이오필름(생물막, biofilm)은 미생물에 의해 형성된 막 형태의 군집체를 의미한다. 미생물은 고체 표면에 부착되어 군락을 형성하고, 서서히 성장하면서 세포외 폴리머(extracellular polymeric substance, EPS)에 의해 덮인 바이오 필름을 형성한다.
바이오필름 제거 활성은 일반적인 항균 활성과 구별되는 개념으로, 바이오필름 형태의 미생물은 물리적인 세척으로 제거가 어렵고, 부유 상태의 미생물에 비하여 화학적 살균제 및 항생제에 대해 저항성이 매우 높다. 따라서, 살균제 또는 항생제로 바이오필름을 제거하거나 바이오필름에 의한 감염을 치료하기 위해서는 매우 많은 양의 제제를 사용해야 한다. 그런데, 항생제의 과다 사용이 반복되면 저항성이 더욱 높아지고 내성균 출현에 의해 미생물에 의한 바이오필름 형성 제어가 더욱 어려워지는 문제가 발생한다.
본 발명에서는, 디오스게닌 또는 이의 유도체를 이용하여 내성균 출현의 우려 없이 바이오필름을 효과적으로 억제할 수 있는 새로운 전략을 제안한다.
본 발명에서 사용되는 디오스게닌(C27H42O3)은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물로서, 식물성 스테로이드 사포닌의 일종으로 트리테르펜(triterpene)에 속하며 참마, 호로파 등에서 추출되는 화합물이다. 디오스게닌은 비만 억제, 간기능 보호, 운동기능 및 성기능 강화 등 여러 효능이 보고되었지만, 바이오필름 억제 효과는 알려진 바 없다.
[화학식 1]
본 발명에서, 상기 디오스게닌의 유도체란 디오스게닌에 포함된 산소 또는 수소의 일부가 다른 원소 또는 치환기로 치환된 것을 의미할 수 있다. 이 때, 치환기는 수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 에스터기, 카보닐기, 아민기 또는 헤테로알킬기; 히드록시기; 싸이올기; 아미노기; 시아노기; 카르복실기; 알데히드기; 인산기; 이인산기; 술폰산기 및 할로겐으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 작용기일 수 있다.
상기 용어 "알킬기(alkyl group)"는 단일결합으로 연결된 탄화수소기를 의미하는 것으로, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸 등일 수 있다. 상기 용어 "알케닐기(alkenyl group)" 및 "알키닐기(alkynyl group)"는 탄화수소기 내에 하나 이상의 이중결합 또는 삼중결합을 갖는 것일 수 있으며, 예를 들어 알케닐기는 비닐, 2-프로페닐, 2-이소펜테닐 등일 수 있고, 알키닐기는 에티닐, 프로피닐, 3-부티닐 등일 수 있다. 본 발명에서, 탄화수소기는 직쇄형 및 분지쇄형을 포괄하는 의미로 해석될 수 있다.
본 발명에서, 상기 용어 "알콕시기(alkoxy group)"는 산소에 탄화수소기가 연결된 작용기, 예를 들어 -OCH3, -OCH2CH3 등일 수 있고, 상기 용어 "에스터기(ester group)"는 에스터 결합을 형성하는 작용기, 예를 들어 -C(=O)-O-CH3, -C(=O)-O-CH2CH3 등일 수 있으며, 상기 용어 "카보닐기(carbonyl group)"는 케톤 결합을 형성하는 작용기, 예를 들어 -C(=O)-CH3, -C(=O)-CH2CH3 등일 수 있고, 상기 용어 "아민기(amine group)"는 질소에 탄화수소기가 연결된 작용기, 예를 들어 -NHCH3, -N(CH3)2 등일 수 있다. 또한, 상기 용어 "헤테로알킬기(heteroalkyl group)"는 탄화수소기 내에서 산소(O), 질소(N) 및 황(S)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 헤테로 원자가 2개 이상의 탄소와 연결된 구조를 갖는 작용기, 예를 들어 -CH2-CH2-O-CH3, -CH2-CH2-NH-CH3, -CH2-CH2-N(CH3)-CH3 등일 수 있다.
본 발명의 조성물은 디오스게닌 또는 이의 유도체를 포함함으로써 미생물의 생장에는 영향을 미치지 않으면서 바이오필름의 형성만을 특이적으로 억제할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 기존의 항생제나 살균제와 달리 미생물의 내성 증가 문제를 유발하지 않으면서 우수한 바이오필름 형성 억제 효과를 나타낼 수 있다. 이 때, "유효성분으로 포함하는"이라는 표현은 디오스게닌 또는 이의 유도체의 효능 또는 활성을 달성하는 데 충분한 양을 포함하는 것을 의미한다.
본 발명의 조성물에서 디오스게닌 또는 이의 유도체의 농도는 1 내지 1,000μM일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 500μM일 수 있다. 상기 농도 범위에서, 미생물의 생장에 영향을 미치지 않으면서 바이오필름의 형성만을 특이적으로 억제하는 효과가 나타날 수 있다.
본 발명의 조성물은 포도상구균 속(Staphylococcus sp.) 미생물에 의한 바이오필름 형성을 억제할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 조성물은 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) 또는 표피포도상구균(Staphylococcus epidermidis)에 의한 바이오필름 형성을 억제할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 조성물에서 디오스게닌 또는 이의 유도체의 농도가 10 내지 500μM인 범위에서 황색포도상구균에 대해 생장에는 영향을 미치지 않으면서 바이오필름을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 피부동정 황색포도상구균에 대해서는 디오스게닌 또는 이의 유도체 농도가 40 내지 300μM인 범위에서 균의 생장에는 영향을 미치지 않으면서 바이오필름을 효과적으로 억제할 수 있으며, 피부동정 표피포도상구균에 대해서는 10 내지 500μM의 농도 범위에서 이와 같은 효과를 발휘할 수 있다.
관련하여, 본 발명의 실시예에서는 황색포도상구균에 대해 디오스게닌을 15 내지 240μM 농도로 처리하였을 때 전체 농도 범위에서 균의 생장에 큰 영향을 미치지 않은 반면 바이오필름에 대해서는 높은 억제율을 보이는 것을 확인하였다. 또한, 피부동정 황색포도상구균에 대해 디오스게닌은 45 내지 240μM의 범위, 특히 45 내지 180μM의 농도에서 균의 생장에는 영향이 적은 반면, 동일 범위에서 상기 균에 의한 바이오필름은 효과적으로 억제하는 결과를 확인하였다. 아울러, 피부동정 표피포도상구균에 대해 디오스게닌이 15 내지 90μM, 특히 15 내지 60μM의 농도에서 균의 생장에 큰 영향을 미치지 않으면서 바이오필름 억제율이 우수한 것을 확인하였다.
본 발명은 또한, 항생제 내성균에 의한 바이오필름 형성 억제에도 적용될 수 있다. 본 발명에서, 상기 항생제 내성균은 메티실린(methicillin), 반코마이신(vancomycin), 세팔로스포린(cephalosporin) 및 리팜피신(rifampicin)으로 구성된 군에서 선택되는 항생제에 대한 내성균일 수 있으며, 예를 들어 메티실린 내성 황색포도상구균(Methicillin Resistant Staphylococcus aureus, MRSA)일 수 있다.
본 발명의 조성물은 바이오필름의 형성을 억제하는 효과가 우수하므로, 미생물의 생장 또는 증식이 가능한 표면에 코팅제로 사용되어 바이오필름의 형성을 방지할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 바이오필름 형성 억제용 조성물은 의료용 장치 또는 이식물(implant)에 적용될 수 있다. 의료용 장치 또는 이식물은 의료 목적으로 생체에 적용되는 것이지만, 이러한 장치 또는 이식물이 바이오필름에 의해 오염되는 경우 오히려 생체를 위협하고 감염을 일으키는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명은 상기 문제를 해결할 수 있는 것으로, 의료용 장치 또는 이식물에 바이오필름이 형성되는 것을 막고 이에 의한 감염을 방지할 수 있다.
본 발명에서, 상기 의료용 장치는 진찰용 장치, 진단용 장치, 수술용 장치, 치료용 장치, 임상시험용 장치, 방사선 관련 장치, 재활의학용 장치, 물리치료용 장치, 응급처치용 장치, 제약 관련 장치, 한방 관련 장치 등일 수 있다. 이 때, 의료용 장치란 의료 목적으로 사용되는 재료, 도구, 기구, 용품, 기기, 설비 및 장비를 포함하는 개념으로 해석된다. 또한, 상기 의료용 이식물은 생체 내에 일시적으로 또는 영구적으로 삽입되는 삽입물, 예를 들어 카테터(catheter), 배액관(stent), 인공 장기(artificial organs), 인공 뼈, 인공 관절, 렌즈, 임플란터블 센서(implantable sensor) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 바이오필름 형성 억제용 조성물은 주방용 기구 또는 장치에 코팅될 수 있다. 주방용 기구 또는 장치는 바이오필름에 의해 오염되기 쉬우며, 바이오필름은 물리적인 세척이나 일반 소독제 처리 과정에서 쉽게 제거되지 않고, 살균소독제를 이용하는 경우 내성 및 유해성의 문제가 있다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하여, 디오스게닌 또는 이의 유도체를 이용하여 주방용 기구 또는 장치에 바이오필름이 형성되는 것을 막고 이에 의한 세균성 식중독을 방지할 수 있다.
상기 주방용 기구 또는 장치는 조리, 요리, 식품 가공, 식품 보관, 식품 처리에 사용되는 기구 또는 장치로서, 도마, 식칼, 주걱, 국자 등의 조리용 기구; 유리 용기, 플라스틱 용기, 실리콘 용기 등의 식품 보관 용기; 커피머신, 토스터, 오븐, 냉장고 등의 주방 가전 등을 포함할 수 있다. 또한, 바이오필름은 식품의 표면에도 형성될 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 본 발명의 조성물을 식품에 직접 적용하는 것도 가능하다.
본 발명의 바이오필름 형성 억제용 조성물이 코팅되는 대상체는 이에 한정되지 않으며, 바이오필름 형성의 우려가 있는 다양한 생활 용품에 사용될 수 있다.
본 발명은 또한, 디오스게닌 또는 이의 유도체를 포함하는 화장료 조성물을 제공한다. 디오스게닌 또는 이의 유도체를 화장료에 적용하는 경우, 피부에서 미생물에 의한 바이오필름의 형성을 억제할 수 있으므로 피부 개선 효과를 나타낼 수 있다.
포도상구균 속의 미생물인 황색포도상구균 및 표피포도상구균은 피부의 표면 및 모공에 상재할 수 있으며, 그 중 황색포도상구균은 다른 포도상구균과 달리 정상인에게도 질병을 일으키는 병원균으로, 피부의 황색포도상구균은 피부에서 바이오필름을 형성하여 농양 등 다양한 표피 감염을 일으킬 수 있다. 특히 아토피 환자의 피부와 같이 피부 장벽이 손상된 상태에서는 이와 같은 현상이 더 잘 일어나 증상을 악화시키게 되며, 면역력이 약한 상태에서는 표피포도상구균에 의한 바이오필름 형성에 의해서도 피부 질환이 발생할 수 있다.
본 발명에 따라 디오스게닌 또는 이의 유도체를 피부 외용제로 적용하면, 피부에서 포도상구균 속 미생물에 의한 바이오필름 형성을 억제할 수 있으므로 피부 보호 및 장벽 기능 개선에 효과가 있다. 더욱이, 본 발명을 이용하면 항생제에 내성을 갖는 황색포도상구균에 의한 바이오필름 형성도 억제할 수 있으므로, 항생제의 지속 사용에 의해 내성균이 다량 존재하는 피부에도 효과적으로 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 화장료 조성물은 피부 장벽 강화, pH 조절, 보습 등 피부 상태를 개선하기 위한 기능성 화장품으로 활용될 수 있으며, 특히 아토피 피부, 여드름 피부 등 문제성 피부의 개선에 이용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 화장료 조성물의 제형은 당업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있고, 예를 들어 용액, 유탁액, 현탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 클렌징, 오일, 분말 또는 스프레이로 이루어진 군에서 선택된 제형일 수 있다.
본 발명에서, 화장료 조성물의 제형이 용액 또는 유탁액인 경우 담체 성분으로서 용매, 용매화제 또는 유탁화제를 이용할 수 있다. 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸카보네이트, 에틸아세테이트, 벤질알코올, 벤질벤조에이트, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸글리콜 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르를 이용할 수 있다.
본 발명에서, 화장료 조성물의 제형이 현탁액인 경우 담체 성분으로서 물, 에탄올 또는 프로필렌글리콜과 같은 액상 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르와 같은 현탁제, 미소결정성 셀룰로오스, 알루미늄 메타히드록시드, 벤토나이트, 아가 또는 트라칸트 등이 이용될 수 있다.
본 발명에서, 화장료 조성물의 제형이 페이스트, 겔, 크림 또는 로션인 경우 담체 성분으로서 동물섬유, 식물 섬유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있다.
본 발명에서, 화장료 조성물의 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있고, 특히 스프레이인 경우에는 추가적으로 클로로플루오로히드로카본, 프로판/부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진체를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 화장료 조성물의 제형이 클렌징인 경우에는 담체 성분으로서 지방족 알코올 설페이트, 지방족 알코올 에테르 설페이트, 설포숙신산 모노에스테르, 이세티오네이트, 이미다졸리늄 유도체, 메틸타우레이트, 사르코시네이트, 지방산 아미드 에테르 설페이트, 알킬아미도베타인, 지방족 알코올, 지방산 글리세리드, 지방산 디에탄올아미드, 식물성 오일, 리놀린 유도체 또는 에톡실화 글리세롤 지방산 에스테르 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 화장료 제형은 또한, 본 발명이 목적으로 하는 주 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서, 바람직하게는 주 효과에 상승 효과를 줄 수 있는 다른 성분 등을 화장료의 제형 또는 사용목적에 따라 어려움 없이 선정하여 배합할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 화장료 조성물의 용도 및 기능은 특별히 제한되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 화장료 조성물은 스킨로션, 스킨소프너, 스킨토너, 아스트린젠트, 로션, 밀크로션, 모이스쳐 로션, 영양 로션, 맛사지크림, 영양크림, 모이스처크림, 핸드크림, 파운데이션, 에센스, 영양에센스, 팩, 비누, 클렌징폼, 클렌징로션, 클렌징크림, 바디로션 및 바디클렌저로 군에서 선택된 하나 이상의 용도 및 기능을 가질 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물은 디오스게닌 또는 이의 유도체 외에 화장료 조성물에 통상적으로 이용되는 성분들을 더 포함할 수 있으며, 예컨대 항산화제, 안정화제, 보습제, 용해화제, 비타민, 자외선 흡수제, 안료 및 향료와 같은 통상적인 보조제를 포함할 수 있고, 이외에 방부제 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 디오스게닌 또는 이의 유도체를 유효성분으로 포함하는 감염성 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 디오스게닌 또는 이의 유도체를 유효성분으로 포함하여, 미생물의 바이오필름, 특히 포도상구균 속(Staphylococcus sp.) 미생물이 형성하는 바이오필름에 의해 유발되는 감염성 질환을 예방하거나 치료하는 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명에서, 상기 감염성 질환은 식중독, 피부염, 농양, 심내막염, 골수염, 폐렴, 장염, 패혈증 및 균혈증을 비롯하여, 혈류 감염에 의해 파생되는 다양한 체내 감염, 예를 들어 근막염, 방광염, 복막염 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 감염성 질환은 의료용 장치 및 이식물의 바이오필름에 의해 유발되는 의료 관련 감염(healthcare-associated infection, HAI)일 수 있다. 예를 들어, 상기 질환은 카테터 혈류 감염(catheter-related blood stream infection, CRBSI), 카테터 요로 감염(catheter-associated urinary tract infections, CAUTI), 복막 투석 복막염(CAPD Peritonitis) 등일 수 있다.
본 발명에서, 상기 감염성 질환은 항생제 내성균의 바이오필름에 의한 질환, 예를 들어 "감염병의 예방 및 관리에 관한 법률"에서 법정감염병으로 지정된 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA) 감염증, 반코마이신 내성 황색포도상구균(VRSA) 감염증 등일 수 있다.
상기 약학 조성물은 디오스게닌 또는 이의 유도체 외에, 통상의 방법에 따른 적절한 약제학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 약제학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 약학 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약제학적으로 허용되는 담체 및 제제화에 관해서는 레밍턴의 문헌[Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)]에 개시되어 있는 방법을 이용하여 각 성분에 따라 바람직하게 제제화할 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 경구 또는 비경구 투여 모두 가능하며, 비경구 투여는 경피 투여, 정맥내 주입, 피하 주입, 근육 주입, 복강 주입 등을 포함한다. 바람직하게, 본 발명의 약학 조성물은 외용제로 이용되어 경피 투여될 수 있다.
경구 투여용 제형으로는 예를 들면 정제, 환제, 경질, 연질 캅셀제, 액제, 현탁제, 유화제, 시럽제, 과립제 등이 있는데, 이들 제형은 유효성분 이외에 희석제(예: 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 만니톨, 솔비톨, 셀룰로즈 및/또는 글리신), 활택제(예: 실리카, 탈크, 스테아르산 및 그의 마그네슘 또는 칼슘염 및/또는 폴리에틸렌 글리콜)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 정제는 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 전분 페이스트, 젤라틴, 트라가칸스, 메틸셀룰로즈, 나트륨 카복시메틸셀룰로즈 및/또는 폴리비닐피롤리딘과 같은 결합제를 함유할 수 있으며, 경우에 따라 전분, 한천, 알긴산 또는 그의 나트륨염과 같은 붕해제 또는 비등 혼합물 및/또는 흡수제, 착색제, 향미제 및 감미제를 함유할 수 있다. 상기 제형은 통상적인 혼합, 과립화 또는 코팅 방법에 의해 제조될 수 있다.
또한, 비경구 투여용 제형의 대표적인 것은 주사용 제제이며, 주사용 제제의 용매로서 물, 링거액, 등장성 생리 식염수 또는 현탁액을 들 수 있다. 상기 주사용 제제의 멸균 고정 오일은 용매 또는 현탁 매질로서 사용할 수 있으며 모노-, 디-글리세라이드를 포함하여 어떠한 무자극성 고정오일도 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 주사용 제제는 올레산과 같은 지방산을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명에 있어서, "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 환자의 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 통상의 지식을 가진 기술자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 조성물의 유효량은 환자의 나이, 성별, 체중에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로는 체중 1kg 당 0.001 내지 500mg, 바람직하게는 0.01 내지 100mg을 매일 또는 격일 투여하거나 1일 1 내지 3회로 나누어 투여할 수 있다. 그러나 투여 경로, 성별, 체중, 연령 등에 따라서 증감될 수 있으므로 상기 투여량이 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명은 또한, 디오스게닌 또는 이의 유도체를 유효성분으로 포함하는 기능성 식품을 제공할 수 있다.
본 발명에 따라 디오스게닌 또는 이의 유도체를 식품에 적용하는 경우, 감염성 질환, 구체적으로 포도상구균 속(Staphylococcus sp.) 미생물이 형성하는 바이오필름에 의해 유발되는 감염성 질환의 예방 또는 개선에 도움을 주는 기능성 식품을 제공할 수 있다.
본 발명에서, 기능성 식품이란 건강 기능 식품, 영양 보조제, 식품 첨가제 등을 포함하는 의미일 수 있다.
상기 기능성 식품은 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강보조 식품류일 수 있으며, 더욱 자세히는, 유제품, 제과물, 조미료, 음료 및 드링크제, 스낵, 캔디류, 젤리류, 아이스크림 및 냉동용 디저트, 아침 곡물류, 영양바, 스낵 바 초콜렛 제품, 가공 식품, 곡물 제품 및 파스타, 스프, 소스 및 드레싱, 과자 제품, 오일 및 지방 제품, 유제품 음료(dairy drink) 및 우유 음료, 차, 두유 및 콩 유제품(soy dairy-like product), 냉동식품, 조리 음식 및 대체 음식, 육류 제품, 치즈, 요구르트, 빵, 롤빵, 케이크, 쿠키 및 크래커로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 기능성 식품은 디오스게닌 또는 이의 유도체를 포함하는 캡슐, 정제, 분말, 액상 현탁액, 환제 및 과립제 등의 제형으로 제조될 수 있다.
본 발명에서, 상기 기능성 식품은 디오스게닌 또는 이의 유도체 외에도 유효성분으로 서 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 기능성 식품은 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, 알코올, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있으며, 과일주스나 야채 음료 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다.
본 발명의 기능성 식품은 디오스게닌 또는 이의 유도체를 유효성분으로 포함함으로써 미생물의 생장에는 영향을 미치지 않으면서 바이오필름 형성을 특이적으로 억제할 수 있으므로, 내성균 출현의 우려 없이 감염성 질환의 예방 및 개선에 도움을 주는 등 건강 증진 효과를 나타낼 수 있다.
실시예
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위하여 일부 실험방법과 구성을 나타낸 것으로, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 제한되는 것은 아니다.
실험 준비: 균주 전배양
황색포도상구균으로서 Staphylococcus aureus ATCC 6538, 피부동정 황색포도상구균으로서 CW N0A1(Staphylococcus aureus strain S33 R) 및 피부동정 표피포도상구균으로서 HN SN 2A2(Staphylococcus epidermidis strain Fussel)를 고체배지(Tryptic soy agar)에 3단 도말하여 37℃에서 24시간 동안 배양하였다. 그 후 단일 콜로니를 취하여 5mL 액체배지(Tryptic soy broth)에 넣고 37℃, 250rpm, 24시간 조건으로 배양하여 생장시킨 후, 실험에 사용하였다.
실험예 1: 디오스게닌 농도에 따른 황색포도상구균의 생장 및 바이오필름 변화 측정
황색포도상구균의 생장 및 바이오필름 형성에 있어서, 디오스게닌의 농도에 따른 영향을 확인하기 위하여 실험을 수행하였다.
먼저, 균의 생장에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 5mL 액체배지(Tryptic soy broth)에 화합물을 50μL 처리하고, 전배양한 균을 0.1(Abs600nm)의 농도가 되도록 접종하였다. 이 용액을 96-well plate에 100μL씩 넣고 37℃, 250rpm, 24시간 조건으로 배양한 후, microplate reader로 600nm 파장에서 흡광도를 측정하여 균의 생장을 확인하였다. 측정한 값과 대조군 값에 대해 t-검정(t-test)을 실시하여 p값이 0.05 이상이 되면 화합물이 균의 생장에 영향을 미치지 않는 것으로 확인하였다.
한편, 바이오필름 형성에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 균의 생장 흡광도를 측정한 후 96-well plate내에 있는 부유균(planktonic cell)은 버리고 2차 증류수로 3회 세척하였다. 그 후, 1% crystal violet 용액을 100μL씩 넣어 실온에서 15분 동안 염색하고, 다시 2차 증류수로 3번 세척하여 염색된 바이오필름만 남도록 하였다. 95% 에탄올을 100μL씩 넣고 실온에서 15분 동안 놔둔 후, microplate reader로 600nm 파장에서 흡광도를 측정하여 바이오필름 형성을 확인하였다.
상기 방법을 이용하여, 디오스게닌의 처리 농도를 각각 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180 및 240μM가 되도록 조절하여 실험을 수행하였으며, 농도에 따른 디오스게닌의 황색포도상구균에 대한 바이오필름 억제율의 구체적인 수치를 표 1에 나타내었다. 도 1은 디오스게닌 처리 후 황색포도상구균의 생장(a) 및 바이오필름 형성(b)에 대한 결과 그래프를 나타낸 것이다.
농도(μM) 15 30 45 60 90 120 180 240
바이오필름 억제율(%) 41.1 53.7 55.9 58.7 62.5 63.5 74.9 76.1
상기 실험 결과를 참고하면, 디오스게닌을 15 내지 240μM 농도로 처리하였을 때 전체 농도 범위에서 균의 생장에 큰 영향을 미치지 않은 반면, 바이오필름에 대해서는 15μM의 저농도에서도 41.1%의 높은 억제율을 보였고, 240μM에서는 억제율이 76.1%로 매우 우수한 결과가 나타났다.
이에 따라, 디오스게닌에 의한 바이오필름 형성 억제 활성은 항균 효과에 의한 것이 아니라 바이오필름 만을 특이적으로 억제하는 효과에 의한 것임을 확인할 수 있었다.
실험예 2: 디오스게닌 농도에 따른 피부동정 황색포도상구균의 생장 및 바이오필름 분석
피부동정 황색포도상구균에 디오스게닌을 다양한 농도로 처리하여 균의 생장 및 바이오필름 형성에 미치는 영향을 확인하였다. 균의 생장 및 바이오필름 형성은 실험예 1과 동일한 방법으로 확인하였다.
도 2는 디오스게닌 처리 후 피부동정 황색포도상구균의 생장(a) 및 바이오필름 형성(b)에 대한 결과 그래프를 나타낸 것이다. 디오스게닌의 피부동정 황색포도상구균에 대한 바이오필름 억제율의 구체적인 수치를 표 2에 나타내었다.
농도(μM) 15 30 45 60 90 120 180 240
바이오필름 억제율(%) 21.5 28 40.2 35.9 39.2 37.7 36 30.1
상기 실험 결과를 참고하면, 피부동정 황색포도상구균에 대해 디오스게닌은 45 내지 240μM의 범위에서 균의 생장에 영향을 미치지 않았으나, 동일 범위에서 상기 균에 의한 바이오필름은 효과적으로 억제하는 결과가 나타났으며, 특히 45 내지 180μM의 농도 범위에서 이러한 효과가 우수한 것을 확인하였다.
실험예 3: 디오스게닌 농도에 따른 피부동정 표피상구균의 생장 및 바이오필름 분석
피부동정 표피포도상구균에 디오스게닌을 다양한 농도로 처리하여 균의 생장 및 바이오필름 형성에 미치는 영향을 확인하였다. 균의 생장 및 바이오필름 형성은 실험예 1과 동일한 방법으로 확인하였다.
도 3은 디오스게닌 처리 후 피부동정 표피포도상구균의 생장(a) 및 바이오필름 형성(b)에 대한 결과 그래프를 나타낸 것이다. 디오스게닌의 피부동정 표피포도상구균에 대한 바이오필름 억제율의 구체적인 수치를 표 3에 나타내었다.
농도(μM) 15 30 45 60 90 120 180 240
바이오필름 억제율(%) 51.4 33.9 39.7 32.8 25.7 3.6 12.2 20.4
실험 결과, 피부동정 표피포도상구균에 대해 디오스게닌은 실험 농도(15 내지 240μM) 범위에서 균의 생장에 큰 영향을 미치지 않았으나, 15 내지 90μM의 범위에서 바이오필름의 억제율이 25% 이상이고, 특히 15 내지 60μM에서 억제율이 30% 이상으로 더 높은 것을 확인하였다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 디오스게닌(diosgenin)을 유효성분으로 포함하는 바이오필름 형성 억제용 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디오스게닌의 농도가 1 내지 1,000μM인, 바이오필름 형성 억제용 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물이 포도상구균 속(Staphylococcus sp.) 미생물에 의한 바이오필름 형성을 억제하는, 바이오필름 형성 억제용 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 포도상구균 속 미생물이 황색포도상구균, 항생제 내성 황색포도상구균 및 표피포도상구균으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인, 바이오필름 형성 억제용 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는 피부 개선용 화장료 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 화장료 조성물이 아토피 피부 또는 여드름 피부 개선용인, 화장료 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는, 감염성 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 감염성 질환이 포도상구균 속(Staphylococcus sp.) 미생물의 바이오필름에 의해 유발되는, 감염성 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 감염성 질환이 식중독, 피부염, 농양, 심내막염, 골수염, 폐렴, 장염, 패혈증, 균혈증, 근막염, 방광염 및 복막염으로 구성된 군에서 선택되는, 감염성 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는, 감염성 질환의 예방 또는 개선용 기능성 식품.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 감염성 질환이 포도상구균 속(Staphylococcus sp.) 미생물의 바이오필름에 의해 유발되는, 감염성 질환의 예방 또는 개선용 기능성 식품.
KR1020230068538A 2022-08-04 2023-05-26 디오스게닌 또는 이의 유도체를 포함하는 바이오필름 형성 억제용 조성물 KR20240019689A (ko)

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