WO2017164627A2 - 바이오필름 억제 또는 제거용 조성물 - Google Patents

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WO2017164627A2
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acid
biofilm
inhibiting
hydrogen bond
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임종현
정용범
이정래
이상민
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주식회사 엘지생활건강
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/39—Organic or inorganic per-compounds

Definitions

  • the present invention relates to a composition for inhibiting and removing biofilm production, more specifically. It relates to an oral composition for inhibiting and removing biofilm production, which is safe and effective for the human body.
  • biofilm Generally, bacteria or fungi adhere to the surface of an object to form an aggregate called a biofilm.
  • the stickiness of biofilms derives from the polymer matrix present on the surface.
  • the polymer matrix is composed of polysaccharides, proteins and the like, and is strongly concentrated due to hydrogen bonding between the hydroxyl groups of the polysaccharides.
  • Biofilm exists in various spaces such as oral cavity, skin, kitchen, bathroom, piping, and once formed biofilm is not easily removed, causing rapid bacterial growth. Biofilm formation may cause corrosion of surface materials, infection by pathogens, or the like, oral disease such as tooth decay in the oral cavity.
  • biofilm outer matrix which is densely packed with hydrogen bonds of polysaccharides, prevents chemical fungicides from penetrating into the interior and hinders the action of the chemical fungicides. Therefore, strong acid / strong base treatment or physical direct scraping method is required to remove the biofilm.
  • human biofilms such as oral cavity, can not use the above removal method.
  • the products used in life can not use a strong chemical that can remove the biofilm due to safety problems.
  • compositions including an ionic liquid for biofilm removal and growth inhibition disclose a composition including an ionic liquid for biofilm removal and growth inhibition.
  • the ionic liquid which is an environmentally friendly material, can remove biofilm or inhibit growth, which is an advantage of a composition that is safer for human body than conventional biofilm removal methods.
  • the use of a composition containing an ionic liquid in the oral care product has the advantage that it can be managed to the part that is not brushed with gargle.
  • a high concentration of ionic liquid of 10% by weight is required for the practical effect.
  • an eutectic solvent is a substance in which two or more substances are melted together and have a low melting point, and are generally composed of a combination of a tetravalent ammonium salt and a hydrogen bond donor.
  • a tetravalent ammonium salt for example, when choline chloride having a melting point of 302 °C and urea having a melting point of 133 °C are mixed in a 1: 2 ratio, the mixture of the two substances has a melting point of 12 °C.
  • choline chloride having a melting point of 302 °C and urea having a melting point of 133 °C are mixed in a 1: 2 ratio, the mixture of the two substances has a melting point of 12 °C.
  • a melting point of 12 °C Present as a liquid.
  • the eutectic solvent as a composition for removing or inhibiting biofilm.
  • the composition for inhibiting biofilm removal and production using a specific combination of eutectic solvent made of a material safe for human body there are no examples of using the eutectic solvent as a composition for removing or inhibiting biofilm.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for inhibiting or removing the formation of a biofilm comprising the step of treating the composition on the surface of the biofilm produced by the microorganism.
  • Another object of the present invention is to provide a composition for biofilm removal or inhibition of production, and a product comprising the same.
  • the present invention provides a composition for inhibiting or removing biofilm production, which comprises a eutectic solvent comprising quaternary ammonium and a hydrogen bond providing material represented by the following Chemical Formula 1.
  • a composition for oral cavity Preferably the composition may be a composition for oral cavity.
  • R 1 to R 3 are each independently selected from the group consisting of alkyl, aryl, alkenyl and hydroxyalkyl having 1 to 10 carbon atoms.
  • R 1 to R 3 are each independently alkyl having 1 to 10 carbon atoms, aryl having 6 to 10 carbon atoms, alkenyl having 2 to 10 carbon atoms, and 1 carbon atom. It may be substituted with one or more groups selected from the group consisting of hydroxyalkyl which is from 10 to 10.
  • the quaternary ammonium is beta (N, N, N-trimethyl glycine), N, N, N-triethyl glycine (N, N, N-triethyl glycine) , N, N, N-tripropyl glycine, N, N, N-triisopropyl glycine, N-butyl-N, N- Dimethyl glycine (N-butyl-N, N-dimethyl betaine), N-pentyl-N, N-dimethyl glycine (N-pentyl-N, N-dimethyl glycine), N-hexyl-N, N-dimethyl glycine (N -hexyl-N, N-dimethyl glycine, N-heptyl-N, N-dimethyl glycine, N-octyl-N, N-dimethyl glycine, N-octyl-N N-dimethyl
  • the quaternary ammonium may be betaine (betaine).
  • the hydrogen bond providing material is a carboxylic acid having 1 to 10 carbon atoms, formic acid (acetic acid), acetic acid (acetic acid), propionic acid (propionic acid), butyric acid (butyric acid), valeric acid (valeric acid), caproic acid ( caproic acid, caprylic acid, capric acid, sorbic acid, oxalic acid, malonic acid, fumaric acid, succinic acid ), Glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, oxalacetic acid, phthalic acid, glycolic acid, glycolic acid, citric acid , Lactic acid, glucoronic acid, glyceric acid, glyceric acid, malic acid, tartaric acid, tartronic acid, hydroxybutyric acid, Hydroxypropionic acid, pyruvic acid, geraniol, citronellol, thinner Alcohol (cinnamyl alcohol), linalool, maltol, benzyl alcohol, benz
  • the hydrogen bond providing material may be lactic acid, acetic acid, glycolic acid, or citric acid.
  • the hydrogen bond donor may be sorbitol, erythritol or mixtures thereof.
  • the quaternary ammonium may be included in an amount of 0.001 to 80% by weight based on the total weight of the composition.
  • the quaternary ammonium may be included 0.01 to 70% by weight, preferably 0.05 to 50% by weight, preferably 0.1 to 30% by weight relative to the total weight of the composition.
  • the hydrogen bond providing material may be included in 0.001 to 80% by weight relative to the total weight of the composition.
  • the hydrogen bond providing material may be included 0.01 to 70% by weight, preferably 0.01 to 50% by weight, preferably 0.05 to 50% by weight, preferably 0.1 to 30% by weight relative to the total weight of the composition.
  • the quaternary ammonium and hydrogen bond donor may be included in a weight ratio of 0.5-2.5: 1 (quaternary ammonium: hydrogen bond donor).
  • the quaternary ammonium and hydrogen bond providing material may be included in a weight ratio of 1: 0.1-5.
  • compositions for inhibiting or removing the generation of a biofilm containing a eutectic solvent comprising a quaternary ammonium and a hydrogen bond providing material represented by the following formula (3) Preferably the composition may be a composition for oral cavity.
  • R 1 to R 3 are each independently selected from the group consisting of alkyl, aryl, alkenyl and hydroxyalkyl having 1 to 6 carbon atoms.
  • the quaternary ammonium may be choline.
  • the hydrogen bond providing material is hexanoic acid (hexanoic acid), octanoic acid (octanoic acid), 4-methyloctanoic acid (4-methyloctanoic acid), 2-octennoic acid (2-octenoic acid), citronellic acid (citronellic acid) ), Geranic acid or a mixture of two or more thereof.
  • the hydrogen bond providing material may be geranic acid.
  • the quaternary ammonium may be included in an amount of 0.001 to 50% by weight based on the total weight of the composition.
  • the quaternary ammonium may be included 0.01 to 30% by weight, preferably 0.05 to 20% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight relative to the total weight of the composition.
  • the quaternary ammonium and hydrogen bond providing material may be included in a weight ratio of 1: 1.5-2.5.
  • Another embodiment of the present invention is a metal salt represented by the formula (5); And it provides a composition for inhibiting or removing the biofilm production containing a eutectic solvent (eutetic solvent) comprising a hydrogen bond providing material having a non-covalent electron pair.
  • a eutectic solvent eutetic solvent
  • the composition may be a composition for oral cavity.
  • M is any one selected from Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Pd, Ag, Pt, Au.
  • X is acetate (acetate, CH 3 COO), carbonate (carbonate, CO 3 2-), chlorides (chloride, Cl -), citrate (citrate, C 6 H 6 O 7 2 -), cyanide (cyanide, CN -), fluoride (Flouride, F -), nitrate (nitrate, NO 3 -) age treatment (nitrite, NO 2 -), oxide (oxide, O 2-), phosphate (phosphate, PO 4 3-) , Sulfate (SO 4 2- ) It is any one selected from. n1 and n2 are integers such as 1, 2, 3 and 4.
  • the metal salts may be zinc salts.
  • the metal salt may be zinc chloride.
  • the hydrogen bond donor having the non-covalent electron pair is glycerol, erythritol, xylitol, sorbitol, geraniol, benzyl alcohol, or a mixture of two or more thereof. It may be selected from the group consisting of.
  • the hydrogen bond donor having the non-covalent electron pair may be glycerol, erythritol, geraniol, or a mixture thereof.
  • the quaternary ammonium may be included in an amount of 0.001 to 80% by weight based on the total weight of the composition.
  • the quaternary ammonium may be included 0.01 to 70% by weight, preferably 0.05 to 50% by weight, preferably 0.1 to 30% by weight relative to the total weight of the composition.
  • the hydrogen bond providing material having the unshared electron pair may be included in an amount of 0.001 to 80 wt% based on the total weight of the composition.
  • the hydrogen bond providing material having the unshared electron pair may be included in an amount of 0.01 to 70% by weight, preferably 0.01 to 50% by weight, preferably 0.05 to 50% by weight, preferably 0.1 to 30% by weight, based on the total weight of the composition.
  • the hydrogen bond providing material having a metal salt and a non-covalent electron pair may be included in a molar ratio of 1: 0.1-20 (metal salt: hydrogen bonding providing material having a non-covalent electron pair).
  • the present invention provides a method for producing a composition for inhibiting or removing biofilm production
  • M is any one selected from Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Pd, Ag, Pt, Au.
  • X is acetate (acetate, CH 3 COO), carbonate (carbonate, CO 3 2-), chlorides (chloride, Cl -), citrate (citrate, C 6 H 6 O 7 2 -), cyanide (cyanide, CN -), fluoride (Flouride, F -), nitrate (nitrate, NO 3 -) age treatment (nitrite, NO 2 -), oxide (oxide, O 2-), phosphate (phosphate, PO 4 3-) , Sulfate (SO 4 2- ) It is any one selected from. n1 and n2 are integers such as 1, 2, 3 and 4.
  • (S3) It provides a method for producing a composition for inhibiting or removing biofilm production, comprising the step of adding a eutectic compound of step (S1) to the solvent prepared in step (S2) to obtain a solvent containing a eutectic compound.
  • the composition may be a composition for oral cavity.
  • the step (S1) may be a step of heating the mixture to 80 to 150 °C.
  • the ratio of the mixture of the metal salt represented by the formula (5) and the hydrogen bond providing material having a non-covalent electron pair is mixed in a molar ratio of the metal salt represented by the general formula (5): the hydrogen bonding providing material having a non-covalent electron pair in a ratio of 1: 0.1-20 Can be.
  • the eutectic solvent may be contained from 0.002 to 100% by weight based on the total weight of the composition.
  • composition may further comprise a fungicide or an antimicrobial agent.
  • the fungicide or antimicrobial agent isopropylmethylphenol (IPMP, Isopropylmethylphenol), triclosan (triclosan), cetylpyridium chloride (Cetylpyridium chloride), benzalkonium chloride, chlorohexidine (chlorhexidine) and ofloxacin (ofloxacin ) May be at least one bactericide or antimicrobial agent selected from the group consisting of:
  • the fungicide or antimicrobial agent may be isopropylmethylphenol (IPMP, Isopropylmethylphenol).
  • the fungicide or antimicrobial agent may be included in an amount of 0.001 to 1% by weight based on the total weight of the composition.
  • the biofilm is Streptococcus genus, Porphyromonas genus, Prevotella genus, Fusobacterium genus, Serratia genus, Methylobacterium genus .
  • Genus, Xanthomonas ( Xanthomonas ), Corynebacterium ( Coynebacterium ) or Bacillus ( Bacillus ) may be a biofilm formed.
  • the biofilm may be a biofilm formed by Streptococcus mutans .
  • Another embodiment of the present invention may provide a biofilm generation suppression or removal method comprising the step of treating the biofilm generation inhibition or removal composition of the present invention on the surface of a living or non-living organism.
  • the present invention provides a product for inhibiting or removing a biofilm production comprising the composition for removing a biofilm.
  • the product may be an oral product.
  • the present invention provides a biofilm removal composition containing a eutectic solvent (eutetic solvent) comprising a quaternary ammonium and a hydrogen bond providing material represented by the formula (1).
  • a eutectic solvent eutetic solvent
  • the composition may be a composition for oral cavity.
  • R 1 to R 3 are each independently alkyl having 1 to 10 carbon atoms, aryl having 6 to 10 carbon atoms, alkenyl having 2 to 10 carbon atoms, and hydrogen having 1 to 10 carbon atoms. Any one selected from the group consisting of hydroxyalkyl.
  • alkyl refers to a hydrocarbon group, which may be linear, cyclic, branched, or a combination thereof having a defined number of carbon atoms. Examples of such alkyl include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, t-butyl, isobutyl, sec-butyl, pentyl, iso-amyl, hexyl, octyl, noyl and the like.
  • hydroxyalkyl means alkyl containing a hydroxyl group (hydroxy).
  • aryl refers to a carbocyclic aromatic system comprising one, two or three rings, wherein the rings may be attached or fused together in a pendant manner.
  • aryl includes aromatic radicals and includes, for example, benzyl, phenyl, naphthyl, anthracenyl, phenanthryl, indanyl, indenyl, annurenyl, azulenyl, tetrahydronaphthyl and biphenyl, and the like.
  • alkenyl refers to a substituent including an alkene compound that includes a double bond.
  • the quaternary ammonium represented by Formula 1 is betaine (N, N, N-trimethyl glycine), N, N, N-triethyl glycine (N, N, N-triethyl glycine, N, N, N-tripropyl glycine, N, N, N-triisopropyl glycine, N -Butyl-N, N-dimethyl glycine (N-butyl-N, N-dimethyl betaine), N-pentyl-N, N-dimethyl glycine (N-pentyl-N, N-dimethyl glycine), N-hexyl-N N-hexyl-N, N-dimethyl glycine, N-heptyl-N, N-dimethyl glycine, N-octyl-N, N-dimethyl N-octyl-N, N-dimethyl glycine, N-nony
  • the quaternary ammonium may be betaine (betaine).
  • the betaine may be a compound represented by Formula 2, and may include all of a betaine anhydride, betaine hydrate, or other salts that may release betaine when dissolved in hydrochloride or other water.
  • the betaine can be used both of those extracted from natural products or synthesized by known methods, the production method and the origin thereof is not limited to any.
  • hydrogen bond providing material means a compound capable of hydrogen bonding with the quaternary ammonium.
  • the hydrogen bonding donor may be, for example, an alcohol or a carboxylic acid, preferably an alcohol having 1 to 10 carbon atoms, for example, methanol, ethanol, and propanol.
  • polyhydric alcohols unsaturated aliphatic alcohols or cyclic alcohols having 1 to 10 carbon atoms
  • geraniol citronellol
  • cinnamil alcohol linalul (linalool)
  • maltol benzyl alcohol
  • eugenol eugenol
  • erythritol sorbitol
  • propylene glycol dipropylene glycol
  • butylene glycol butylene glycol
  • hexylene glycol hexylene glycol
  • the present inventors have found a remarkably excellent biofilm removal effect using the polyhydric alcohols erythritol and sorbitol, and therefore, among the various hydrogen bond donors, erythritol and / or sorbitolyl are particularly preferred. Can be.
  • the quaternary ammonium may be included in an amount of 0.001 to 80% by weight based on the total weight of the composition, and preferably 0.01 to 50% by weight. When included in less than 0.001% by weight and when included in more than 80% by weight there is a problem that the biofilm removal effect does not appear or the eutectic solvent may not be formed.
  • the hydrogen bond providing material may be included in an amount of 0.001 to 80% by weight, preferably 0.01 to 50% by weight, based on the total weight of the composition. When included in less than 0.001% by weight and when included in more than 80% by weight there is a problem that the biofilm removal effect does not appear or the eutectic solvent may not be formed.
  • the quaternary ammonium and hydrogen bond providing material may be included in a weight ratio of 0.1-10: 1, preferably in a weight ratio of 0.3-5: 1, more preferably May be included in a weight ratio of 0.5-2.5: 1.
  • the inventors have identified a significant biofilm removal effect using a eutectic solvent comprising the quaternary ammonium and hydrogen bond providing material in a weight ratio of about 2: 1.
  • the eutectic solvent may be contained 0.002 to 100% by weight, preferably 0.01 to 50% by weight, more preferably 0.01 to 10% by weight relative to the total weight of the composition It may be contained. If the eutectic solvent is contained less than 0.002% by weight it may not be able to exhibit an effective biofilm removal effect.
  • the composition according to the present invention has an excellent biofilm removal effect with only the eutectic solvent, it is characterized in that it can replace or supplement the conventional antimicrobial agent (chemical fungicide).
  • composition for removing a biofilm according to the present invention is not limited to which biofilm is formed by any microorganism, but preferably Streptococcus ( Streptococcus ) Genus, Porphyromonas Porphyromonas ) In, Prevotela Prevotella ) Genus, Fusobacterium Fusobacterium ) In Serratia Serratia ), Methyllobacterium ( Methylobacterium ) Pseudomonas Pseudomonas ) Genus, Xanthomonas Xanthomonas ), Corynebacterium Corynebacterium ) Or Bacillus ( Bacillus ) May be a composition for removing a biofilm formed, more preferably Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans ), Pseudomonas aeruginosa ( Psedomonas aeruginosa ), Porpiromonas g
  • the present inventors confirm the excellent biofilm removal effect of the composition according to the present invention using the biofilm formed by Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans ) is most preferably formed by Streptococcus mutans It may be a composition for biofilm removal.
  • the present inventors have found that the composition containing the eutectic solvent removes the biofilm adhered to the hard or soft surface, thereby confirming that the composition containing the eutectic solvent has an excellent biofilm removal effect. Completed.
  • composition according to the present invention is characterized by penetrating the surface of the produced biofilm.
  • the composition of the eutectic solvent is water-soluble, it can preferably be diluted with water and used. In addition, since it consists only of ingredients that are safe for human body, it is easy to utilize in oral care products.
  • the composition may further comprise an antimicrobial agent (chemical fungicide), the antimicrobial agent means an antimicrobial agent that can be used to remove the biofilm, chemical antimicrobial agent and / or natural Antibacterial agents may be included.
  • an antimicrobial agent chemical fungicide
  • IPMP isopropylmethylphenol
  • triclosan triclosan
  • Cetylpyridium chloride Benzalkonium chloride
  • chlorohexidine and chloroxaxidine may be at least one chemical antimicrobial agent selected from the group consisting of, the natural antimicrobial agent is, for example, pak extract, cinnamon extract, cloves extract, eucalyptus extract, garlic extract, goldenseal extract, mustard extract, It may be at least one natural fungicide selected from the group consisting of tea tree extract, thyme extract and oregano extract.
  • the present inventors further confirmed isopropyl methylphenol (IPMP, Isopropylmethylphenol) in the biofilm removal composition according to the present invention further improved biofilm removal effect among the antibacterial agent. That is, not only confirmed the excellent biofilm removal effect of the composition comprising the eutectic solvent according to the present invention compared to the composition containing isopropylmethylphenol alone, the antimicrobial agent to the composition comprising the eutectic solvent according to the present invention If included, the synergistic effect can be confirmed experimentally to effectively remove the biofilm.
  • IPMP isopropyl methylphenol
  • the antimicrobial agent may be included in an amount of 0.001 to 1% by weight, preferably 0.01 to 1% by weight, and more preferably 0.01 to 0.5% by weight, based on the total weight of the composition. When included in less than 0.001% by weight it may be difficult to exhibit excellent antimicrobial effect, when included in more than 1% by weight may be a problem for human stability.
  • composition according to the present invention is difficult to penetrate the biofilm when using only the antimicrobial agent is difficult to exert the already produced biofilm removal effect, by adding the antimicrobial agent with the eutectic solvent according to the present invention to improve the penetration into the biofilm inside
  • the antimicrobial agent can improve the efficacy of the biofilm removal composition.
  • the composition containing the eutectic solvent according to the present invention more specifically forms a biofilm in the oral cavity, that is, the main causative agent of plaque generation, preferably Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans )
  • the biofilm to form can be removed.
  • the composition according to the present invention can be used for the purpose of preventing or treating stomatitis, preventing or treating gingivitis, preventing or treating syringes, removing bad breath, or preventing or treating tooth decay.
  • composition according to the present invention may further include a humectant, an abrasive, a medicinal agent, a sweetener, a pH adjuster, a preservative, a binder, a flavoring agent, a foaming agent or water, etc., which are typically used in the preparation of an oral composition, the content of which is sugar Amounts commonly used in the art may be used.
  • the humectant may be used alone or in combination, for example, but not limited to concentrated glycerin, glycerin, aqueous sorbitol solution, amorphous sorbitol solution, polyethylene glycols or propylene glycol.
  • abrasive examples include, but are not limited to, precipitated silica, silica gel, zirconium silicate, calcium dihydrogen phosphate, anhydrous calcium monohydrogen phosphate, hydrous alumina, hard calcium carbonate, heavy calcium carbonate, calcium pyrophosphate, and insoluble methphosphate. Or aluminum silicate may be used.
  • the medicament agent is, for example, but not limited to sodium fluoride, sodium monofluorophosphate, sodium fluoride, tin fluoride, chlorohexidine, allantoin chlorohydroxy aluminate, aminocaproic acid, zinc chloride, pyridoxine hydrochloride, acetic acid Tocopherol, enzymes, etc. can be used individually or in mixture of 2 or more types.
  • sweetener for example, sodium saccharin, xylitol, erythritol, or aspartame may be used.
  • pH regulator examples include, but are not limited to, sodium phosphate, disodium phosphate, citric acid, triethanolamine, and the like.
  • preservative examples include, but are not limited to, benzoic acid, methylparaben, propylparaben, sodium benzoate, and the like.
  • binder examples include, but are not limited to, sodium carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, guar gum, pectin, polyvinylpyrrolidone, carboxyvinyl polymer, and alginic acid.
  • sodium, laponite, carbomer, carrageenan, xanthan gum, alginates and the like can be used.
  • foaming agent examples include, but are not limited to, anionic surfactants, alkyl sodium sulfate and sodium lauryl sulfate, copolymers of polyoxyethylene polyoxypropylene (non-ionic surfactant) (polyoxamer), polyoxyethylene hardened castor oil Or polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester etc. can be used.
  • composition of the present invention may also use enzymes such as dexteranase as other additives.
  • composition of the present invention may further comprise a residual amount of water, preferably purified water.
  • the composition comprising the eutectic solvent according to the present invention can be used as a composition for removing scale.
  • the scales may occur in areas such as dental appliances, kitchen appliances, bathroom appliances, water purifiers, water and sewage pipes, or washing tubs of washing machines.
  • Such scales are, for example, Serratia marcescens and methyllobacterium ( Methylobacterium) genus Pseudomonas (Pseudomonas), a janto Pseudomonas (Xanthomonas) genus Corynebacterium (Corynebacterium) bacteria such as genus or Bacillus (Bacillus) genus can produce a result of forming a biofilm to multiply the tteodanida the air . That is, the composition according to the present invention can prevent the scale by removing the biofilm by these bacteria. Descaling compositions according to the present invention may further comprise conventional materials that can be used in the art.
  • the present invention is a method for removing a biofilm comprising the step of treating the biofilm removal composition on the surface of a living or non-living organism, preferably comprising a quaternary ammonium and hydrogen bond providing material represented by the formula (1)
  • a method for removing a biofilm by treating a composition containing an eutectic solvent is provided.
  • the present invention provides a product for removing a biofilm comprising the composition.
  • the product is not limited to any product as long as it is a product for use in removing the biofilm, and preferably may be an oral product including the composition.
  • the oral product may include all products manufactured and marketed for oral health, and there is no limitation on the oral product to be applied.
  • the oral product may include, but is not limited to, toothpaste, oral spray, oral cleaner, oral ointment, oral cleanser, gargle product, gum, and the like.
  • Oral products of the present invention may be in the form of liquid, solid, suspension, gel, aerosol, but is not limited thereto.
  • the present invention provides a composition for inhibiting or removing the generation of a biofilm containing a eutectic solvent comprising a quaternary ammonium and a hydrogen bond providing material represented by the following formula (3).
  • the composition may be a composition for oral cavity.
  • R 1 to R 3 are each independently selected from the group consisting of alkyl, aryl, alkenyl and hydroxyalkyl having 1 to 6 carbon atoms.
  • the quaternary ammonium may be choline.
  • the choline may be a compound represented by the following formula (4), and may include all of choline anhydride, choline hydrate, or other kinds of salts which may be advantageous when dissolved in hydrochloride or other water.
  • the choline can be used both extracted from natural products and synthesized by known methods, the production method and the origin thereof is not limited to any.
  • hydrogen bond providing material means a compound capable of hydrogen bonding with the quaternary ammonium.
  • the hydrogen bond providing material may be, for example, a carboxylic acid or an alcohol, preferably a carboxylic acid having 1 to 10 carbon atoms, hexanoic acid, octanoic acid, 4-methyloctanoic acid, 2-octennoic acid, citronellic acid, geranic acid, formic acid, acetic acid, Propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, caprylic acid, caprylic acid, capric acid, sorbic acid, oxalic acid (oxalic acid), malonic acid, malaric acid, fumaric acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, oxalic acid ( oxalacetic acid, phthalic acid, glycolic acid, citric acid, citric acid, lactic acid, glucoronic acid, glyceric acid ( glyceric acid, malic acid, tartaric acid, tartronic
  • the inventors have found that, among the various hydrogen bond donors, especially when it includes geranic acid, there is an excellent effect of inhibiting formation and / or removal of biofilm.
  • the quaternary ammonium may be 0.001 to 50% by weight, preferably 0.01 to 10% by weight, and more preferably 0.1 to 1% by weight based on the total weight of the composition. If less than 0.001% by weight and more than 50% by weight there is a problem that the eutectic solvent may not be formed.
  • the hydrogen bond providing material in the present invention may be 0.001 to 50% by weight, preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 2% by weight relative to the total weight of the composition. If less than 0.001% by weight and more than 50% by weight there is a problem that the eutectic solvent may not be formed.
  • the quaternary ammonium and hydrogen bond providing material may be included in a weight ratio of 1: 1-5, preferably in a weight ratio of 1: 1-3, more preferably May be included in a weight ratio of 1: 1.5-2.5. If it is out of the weight ratio, the eutectic solvent may not be formed, it may not be able to exhibit the effect of removing or suppressing the excellent biofilm.
  • the eutectic solvent may be 0.002 to 100% by weight, preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.01 to 1% by weight relative to the total weight of the composition. have. If it is less than 0.002% by weight, it may not be possible to exhibit the effect of removing or suppressing the excellent biofilm.
  • composition according to the present invention has an excellent biofilm suppression and / or removal effect of the eutectic solvent alone, it can replace or supplement a conventional chemical fungicide (antibacterial).
  • biofilm is formed by attaching bacteria to oral tissue and further attaching bacteria to the attached bacteria, wherein the 'oral tissue' is functionally ingested as part of the digestive system. It refers to the tissue responsible for part of the function of digesting food, and includes hard palate, teeth, alveolar bone, chalky, etc., and soft tissues include gingiva, buccal mucosa, soft palate, tongue, and the like. 'Adhesion' means that bacteria introduced into oral tissue adhere to the oral tissue.
  • the present inventors have found that the composition containing the eutectic solvent promotes penetration of the biofilm, and has confirmed that the composition containing the eutectic solvent has an effect of suppressing formation and / or removal of an excellent biofilm.
  • the present invention was completed by discovering that the antimicrobial agent, which is difficult to pass through the outer wall of the biofilm, may be penetrated into the biofilm by using a composition containing a solvent, thereby improving the efficacy of the antimicrobial agent.
  • the composition may promote the penetration of the biofilm produced.
  • the eutectic solvent is present in the liquid phase, solubility problems can be solved when the solvent is diluted in a solvent, and is easily applied.
  • the eutectic solvent can be diluted and used in water.
  • the composition may further comprise an antimicrobial agent (bactericide), the antimicrobial agent means an antimicrobial agent that can be used to suppress or remove the production of biofilm, chemical antimicrobial agent and / or natural Antibacterial agents may be included.
  • an antimicrobial agent bactericide
  • the antimicrobial agent means an antimicrobial agent that can be used to suppress or remove the production of biofilm
  • chemical antimicrobial agent and / or natural Antibacterial agents may be included.
  • IPMP isopropylmethylphenol
  • triclosan triclosan
  • Cetylpyridium chloride Benzalkonium chloride
  • chlorohexidine and chloroxaxidine may further include one or more antimicrobial agents selected from the group, more preferably isopropylmethylphenol (IPMP, Isopropylmethylphenol), cetylpyridium chloride (Cetylpyridium chloride) or benzalkonium chloride (Benzalkonium chloride) It may further include.
  • the antimicrobial agent may be 0.001 to 1% by weight based on the total weight of the composition, preferably 0.01 to 1% by weight, more preferably 0.01 to 0.5% by weight. If less than 0.001% by weight it may be difficult to exhibit an excellent antimicrobial effect, there may be a problem in the human stability of more than 1% by weight.
  • composition according to the present invention can improve the penetration of the antimicrobial agent into the biofilm to improve the efficacy of the antimicrobial agent.
  • the composition containing the eutectic solvent according to the present invention more specifically to form a biofilm in the oral cavity, that is, the main causative bacteria of plaque production, preferably Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans ) Formation of biofilms can be suppressed or eliminated.
  • the composition according to the present invention can be used for the purpose of preventing or treating stomatitis, preventing or treating gingivitis, preventing or treating syringes, removing bad breath, or preventing or treating tooth decay.
  • composition according to the present invention may have a formulation such as, but not limited to, toothpaste, mouthwash, spray, mouthwash, gum, candy, mouthwash, tooth whitening agent, etc.
  • a formulation such as, but not limited to, toothpaste, mouthwash, spray, mouthwash, gum, candy, mouthwash, tooth whitening agent, etc.
  • Any formulation that may come into contact with oral tissue after infusion may be included without limitation, and may be formulated by conventional means known to those skilled in the art.
  • the present invention is a method for inhibiting or removing the formation of a biofilm comprising the step of treating the composition on the oral surface, preferably a eutectic solvent comprising a quaternary ammonium and hydrogen bond providing material represented by the formula (3)
  • the present invention provides a method of inhibiting or eliminating the formation of a biofilm by treating a composition containing a).
  • the present invention also provides a product for inhibiting or removing biofilm formation comprising the composition.
  • the product is not limited to any product as long as it is a product for inhibiting or removing the formation of the biofilm, and preferably may be an oral product including the composition.
  • the oral product may include all products manufactured and marketed for oral health, and there is no limitation on the oral product to be applied.
  • the oral product may include, but is not limited to, toothpaste, oral spray, oral cleaner, oral ointment, oral cleanser, gargle product, gum, and the like.
  • Oral products of the present invention may be in the form of liquid, solid, suspension, gel, aerosol, but is not limited thereto.
  • the present invention provides a composition for inhibiting and removing the biofilm production containing an eutectic solvent (eutetic solvent) comprising a metal salt of formula (5) and a hydrogen bond providing material having a non-covalent electron pair.
  • an eutectic solvent eutetic solvent
  • M is at least one selected from Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Pd, Ag, Pt, and Au.
  • X is acetate (acetate, CH 3 COO), carbonate (carbonate, CO 3 2), chloride (chloride, Cl -), citrate (citrate, C 6 H 6 O 7 2-), cyanide (cyanide, CN - ), fluoride (Flouride, F -), nitrate (nitrate, NO 3 -) age treatment (nitrite, NO 2 -), oxide (oxide, O 2-), phosphate (phosphate, PO 4 3-), At least one selected from sulfate (SO 4 2- ).
  • n1 and n2 are integers such as 1, 2, 3 and 4.
  • the metal salt may be a zinc salt, more preferably zinc chloride.
  • Zinc chloride anhydrides, zinc chloride hydrates, or hydrochloric acid salts or any other type of salt that may dissipate zinc ions when dissolved in water may be included.
  • the zinc salt may be any of those extracted from natural products or synthesized by a known method, and the production method and the origin thereof are not limited to any one.
  • hydrogen bond donor with lone pairs means having unpaired electrons and molecular dipoles in a molecule.
  • a hydrogen bond providing material having a non-covalent electron pair refers to a compound capable of intermolecular bonds, specifically coordination bonds, with the metal salt.
  • the hydrogen bond donor having the unshared electron pair may be, for example, an alcohol or a carboxylic acid, preferably an alcohol having 1 to 10 carbon atoms, for example, methanol, ethanol, Propanol, butanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, isopropanol Monohydric alcohols including amyl alcohol and the like; Ethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, butylene glycol, pentylene glycol, hexylene glycol, heptylene glycol ( polyhydric alcohols including heptylene glycol, glycerol, erythritol, xylitol, mannitol, sorbitol, and the like; Unsaturated aliphatic alcohols including allyl alcohol, geraniol, propagyl alcohol,
  • polyhydric alcohol unsaturated aliphatic alcohol, or cyclic alcohol having 1 to 10 carbon atoms, for example, glycerol, erythritol, xylitol, sorbitol, geraniol ( geraniol), benzyl alcohol.
  • the inventors have found a remarkably good biofilm removal effect using glycerol, erythritol and geraniol, and therefore among the hydrogen bond donors having various unshared electron pairs, particularly preferably glycerol and / or erythritol and / or Or geraniol.
  • the metal salt may be included in an amount of 0.001 to 80% by weight, preferably 0.003 to 50% by weight, more preferably 0.005 to 40% by weight, even more preferably 0.01 to 30% by weight based on the total weight of the composition including the eutectic solvent. Wt% may be included. When included in less than 0.001% by weight and when included in more than 80% by weight there is a problem that the biofilm generation inhibition and removal effect does not appear or eutectic solvent may not be formed.
  • the hydrogen bond providing material having the lone pair may be included in an amount of 0.001 to 80% by weight, preferably 0.003 to 70% by weight, more preferably 0.0005 to 60% by weight, based on the total weight of the composition including the eutectic solvent, Even more preferably 0.01 to 50% by weight may be included.
  • the biofilm generation inhibition and removal effect does not appear or eutectic solvent may not be formed.
  • the hydrogen salt providing material having a metal salt and a non-covalent electron pair may be included in a molar ratio of 1: 0.1-20, preferably in a molar ratio of 1: 0.5-18, At a molar ratio of 15, at a molar ratio of 1: 0.9-12, at a molar ratio of 1: 1-9, at a molar ratio of 1: 1.5-8, at a molar ratio of 1: 1.7-7, at a molar ratio of 1: 2-6, It may be included in a molar ratio of 1: 2.2-5, more preferably in a molar ratio of 1: 2.5-4, even more preferably in a molar ratio of 1: 2.8-3.5, most preferably in a molar ratio of 1: 3. May be included.
  • the present inventors have found that the eutectic solvent containing the molar ratio of the metal salt: hydrogen-bonding donor having a non-covalent electron pair in the above ratio has
  • the eutectic solvent may be contained 0.0001 to 100% by weight, preferably 0.001 to 50% by weight, more preferably 0.001 to 10% by weight relative to the total weight of the composition It may be contained. When the eutectic solvent is contained less than 0.0001% by weight it may not be able to exhibit an effective biofilm generation suppression and removal effect.
  • the composition according to the present invention has an excellent biofilm suppression and removal effect even with the eutectic solvent, it is characterized in that it can replace or supplement the conventional antimicrobial agent (chemical fungicide).
  • the present inventors have found that the composition containing the eutectic solvent inhibits the production of biofilm and removes the already produced biofilm, confirming that the composition containing the eutectic solvent has an excellent suppression and removal of the production of biofilm.
  • the present invention has been completed.
  • the composition of the eutectic solvent is water-soluble, it can preferably be diluted with water and used. In addition, since it consists only of ingredients that are safe for human body, it is easy to utilize in oral care products.
  • the composition may further comprise an antimicrobial agent (chemical fungicide), the antimicrobial agent means an antimicrobial agent that can be used to suppress or remove the production of biofilm, chemical antimicrobial agent And / or natural antibacterial agents.
  • an antimicrobial agent chemical fungicide
  • the antimicrobial agent means an antimicrobial agent that can be used to suppress or remove the production of biofilm, chemical antimicrobial agent And / or natural antibacterial agents.
  • IPMP isopropylmethylphenol
  • triclosan triclosan
  • Cetylpyridium chloride Benzalkonium chloride
  • chlorohexidine and chloroxaxidine may be at least one chemical antimicrobial agent selected from the group consisting of, the natural antimicrobial agent is, for example, pak extract, cinnamon extract, cloves extract, eucalyptus extract, garlic extract, goldenseal extract, mustard extract, It may be at least one natural fungicide selected from the group consisting of tea tree extract, thyme extract and oregano extract.
  • the antimicrobial agent may be included in an amount of 0.001 to 1% by weight, preferably 0.01 to 1% by weight, and more preferably 0.01 to 0.5% by weight, based on the total weight of the composition. When included in less than 0.001% by weight it may be difficult to exhibit excellent antimicrobial effect, when included in more than 1% by weight may be a problem for human safety.
  • composition according to the present invention is difficult to penetrate the biofilm when using only the antimicrobial agent is difficult to exert the already produced biofilm removal effect, by adding the antimicrobial agent with the eutectic solvent according to the present invention to improve the penetration into the biofilm inside
  • the antimicrobial agent can improve the efficacy of the biofilm removal composition.
  • the composition containing the eutectic solvent according to the present invention more specifically forms a biofilm in the oral cavity, that is, the main causative agent of plaque generation, preferably Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans )
  • the production of the biofilm to be formed can be suppressed and the produced biofilm can be removed.
  • the composition according to the present invention can be used for the purpose of preventing or treating stomatitis, preventing or treating gingivitis, preventing or treating syringes, removing bad breath, or preventing or treating tooth decay.
  • the composition comprising the eutectic solvent according to the present invention can be used as a composition for removing scale.
  • the scales may occur in areas such as dental appliances, kitchen appliances, bathroom appliances, water purifiers, water and sewage pipes, or washing tubs of washing machines.
  • Such scales are, for example, Serratia marcescens and methyllobacterium ( Methylobacterium) genus Pseudomonas (Pseudomonas), a janto Pseudomonas (Xanthomonas) genus Corynebacterium (Corynebacterium) bacteria such as genus or Bacillus (Bacillus) genus can produce a result of forming a biofilm to multiply the tteodanida the air . That is, the composition according to the present invention can prevent the scale by removing the biofilm by these bacteria. Descaling compositions according to the present invention may further comprise conventional materials that can be used in the art.
  • the present invention provides a method for removing a biofilm comprising a step of treating the biofilm removal composition on the surface of a living or non-living organism, preferably a hydrogen bond providing material having a metal salt and a non-covalent electron pair represented by the formula (1)
  • the present invention provides a method of treating a composition containing an eutectic solvent, which contains the same, to suppress the production of the biofilm or to remove the biofilm.
  • the present invention provides a product for inhibiting and removing biofilm production including the composition.
  • the product is not limited to any product as long as it is a product for the purpose of suppressing the production of the biofilm or removing the made biofilm, and preferably may be an oral product including the composition.
  • Another embodiment of the present invention provides a new method for preparing a composition for inhibiting and / or removing biofilm formation by including a eutectic compound in a solvent.
  • M is at least one selected from Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Pd, Ag, Pt, Au.
  • X is acetate (acetate, CH 3 COO), carbonate (carbonate, CO 3 2-), chlorides (chloride, Cl -), citrate (citrate, C 6 H 6 O 7 2 -), cyanide (cyanide, CN -), fluoride (Flouride, F -), nitrate (nitrate, NO 3 -) age treatment (nitrite, NO 2 -), oxide (oxide, O 2-), phosphate (phosphate, PO 4 3-) , Sulfate (SO 4 2- ) is at least one selected from.
  • n1 and n2 are integers such as 1, 2, 3 and 4.
  • step (S3) It may include the step of adding the eutectic compound of step (S1) to the solvent prepared in step (S2) to obtain a solvent containing a eutectic compound.
  • the (S1) may be prepared through eutectic eutectic compound.
  • the step (S1) may be heated to 80 to 150 °C, so as to form a eutectic compound, preferably may be heated to 90 to 140 °C, more preferably 100 to 130 °C.
  • the eutectic compound may be easily formed in the above temperature range.
  • the ratio of the mixture of the metal salt represented by the formula (5) and the hydrogen bond providing material having a non-covalent electron pair is mixed in a molar ratio of the metal salt represented by the general formula (5): hydrogen bonding providing material having a non-covalent electron pair of 1: 0.1-20.
  • a molar ratio of 1: 0.5-18 at a molar ratio of 1: 0.7-15, at a molar ratio of 1: 0.9-12, at a molar ratio of 1: 1-9, and at a molar ratio of 1: 1.5-8.
  • the step of preparing a composition for inhibiting and / or removing biofilm production may be prepared by dissolving components for preparing the composition for oral cavity in a solvent containing a eutectic compound.
  • Toothpaste when manufacturing a toothpaste, a mixture of components used in the industry in the manufacture of toothpaste, such as binders, sweeteners, abrasives, foaming agents, stabilizers, fragrances, etc. in a eutectic solvent containing a eutectic compound according to an embodiment of the present invention Toothpaste can be prepared.
  • a mixture of components used in the industry in the manufacture of toothpaste such as binders, sweeteners, abrasives, foaming agents, stabilizers, fragrances, etc. in a eutectic solvent containing a eutectic compound according to an embodiment of the present invention
  • Toothpaste can be prepared.
  • after dispersing and mixing powder components such as a binder, sweetener, etc. in the eutectic solvent according to an embodiment of the present invention after mixing the secondary agent by mixing the abrasive, the active ingredient, etc. It can also manufacture by tertiary mixing.
  • the method of using the eutectic solvent is not particularly limited, and the method of using the eutectic solvent is not limited as long as it is a method of preparing the composition by mixing the prepared eutectic solvent with components that may be included in the oral composition for biofilm removal and / or inhibition of production. .
  • composition for inhibiting and / or removing the biofilm production according to the present invention weakens the intermolecular bonds of the outer wall of the biofilm, and has an excellent effect of removing the biofilm from the hard or soft surface.
  • the composition of the present invention is excellent in biofilm removal effect.
  • 1 is a graph showing the effect on the biofilm formed by Streptococcus mutans when each component forms a eutectic solvent.
  • Figure 2 is a graph that can confirm that the biofilm sterilization power of the fungicide when the eutectic solvent is used with the fungicide.
  • CPC cetylpyridinium chloride
  • IPMP isopropylmethylphenol
  • Figure 4 is a graph showing the results of evaluating the effect of the sterilization ability and composition ratio of Streptococcus mutans biofilm sterilization ability of each component of the eutectic solvent according to the present invention.
  • 5 is a graph showing the results of evaluating the ability to remove the Streptococcus mutans biofilm by applying the eutectic solvent according to the present invention to the toothpaste composition.
  • FIG. 6 is a graph showing the results of evaluating the eutectic solvent and each component of the Streptococcus mutans biofilm removal ability according to the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the results of evaluating the effect of biofilm maturity on the ability to remove the Streptococcus mutans biofilm of the eutectic solvent according to the present invention.
  • FIG. 9 is an image of a eutectic solvent of Streptococcus mutans biofilm removal ability analyzed by scanning electron microscope.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of evaluating the effect of the concentration of the eutectic solvent according to the present invention on the ability to remove the Streptococcus mutans biofilm.
  • FIG. 11 is a graph showing the results of evaluating the ability to remove Streptococcus mutans biofilm when a eutectic solvent and an antimicrobial agent (IPMP) are present together.
  • FIG. 12 is a graph showing the results of evaluating the insoluble glucan dissolving ability of the eutectic solvent Streptococcus mutans biofilm-derived according to the present invention.
  • FIG. 13 is a graph showing the results of evaluating Streptococcus mutans biofilm removal ability of each component used in the present invention.
  • FIG. 14 is a graph showing the results of evaluating the ability of the eutectic solvent Streptococcus mutans biofilm removal according to the present invention.
  • 15 is a graph showing the results of evaluating the ability to inhibit the production of Streptococcus mutans biofilm of each component used in the present invention.
  • 16 is a graph showing the results of evaluating the ability of the eutectic solvent Streptococcus mutans biofilm generation according to the present invention.
  • 17 shows zinc chloride as a representative example of metal salts and erythritol as a representative example of a hydrogen bond providing material having a non-covalent electron pair, and after preparing a eutectic solvent, confirms the effect of removing and inhibiting biofilm formation.
  • the present inventors used the comparative examples and example compositions shown in Table 1 and Table 2 to confirm the biofilm removal effect.
  • betaine and a hydrogen bond providing material were mixed, heated to 100 ° C., cooled slowly, and dried at 60 ° C. for 48 hours. Then diluted with purified water.
  • composition of the content as described above to verify the efficacy of the eutectic solvent on the biofilm removal.
  • Biofilm model for evaluating the biofilm removal efficacy of the Comparative Example and Example compositions. More specifically, Streptococcus mutans bacteria were cultured in LB liquid medium so that the OD 600 value was 1.0. Cultured Streptococcus mutans bacteria were diluted 1:10 in BHI liquid medium containing 1% sucrose and then transferred to a polystyrene well plate. After further incubation at 37 °C for 72 hours, and replaced with fresh medium every 24 hours to prepare a biofilm model.
  • the present inventors treated the comparative examples and example compositions shown in Table 1 to contact the biofilm prepared by the above method for 10 minutes. After washing with PBS solution and refilled with clean medium, and treated with Alamar blue reagent to quantitatively measure the degree of killed bacteria. After 1 hour, the degree of microbial death was evaluated by fluorescence analysis.
  • Example 1 the mixture of IPMP, betaine and lactic acid (Example 1) had good biofilm sterilization power of about 60%. That is, it was confirmed that betaine and lactic acid were made together with the eutectic solvent to increase the biofilm removal ability of the fungicide when present together with the fungicide.
  • the present inventors used the six eutectic solvent combinations shown in Table 3 below to evaluate the effect of the eutectic solvent according to the present invention on biofilm removal.
  • choline used as a cationic material and six carboxylic acid materials used as anion and hydrogen bond donor were mixed in a molar ratio of 1: 2.
  • carboxylic acid materials used as anion and hydrogen bond donor were mixed in a molar ratio of 1: 2.
  • choline bicarbonate was used to induce the reaction with carboxylic acid, resulting in carbon dioxide and water. After the reaction was dried for 48 hours at 60 °C water was removed, leaving only cation choline and carboxylic acid.
  • Streptococcus mutans bacteria were cultured in a BHI liquid medium to have an OD 600 of 1.0. Cultured Streptococcus mutans bacteria were diluted 1:10 in BHI liquid medium containing 1% sucrose and then transferred to a polystyrene well plate. After further incubation at 37 °C for 72 hours, and replaced with fresh medium every 24 hours to prepare a biofilm model.
  • the present inventors diluted the eutectic solvent and the antimicrobial agent used for evaluation to the concentration of 0.1 weight% in purified water. Diluted materials were treated to contact the biofilm prepared by the above method for 10 minutes. After washing with PBS solution and refilled with clean medium, and treated with Alamar blue reagent to quantitatively measure the degree of killed bacteria. After 1 hour, the degree of microbial death was evaluated by fluorescence analysis.
  • Streptococcus mutans Streptococcus mutans Biofilm Sterilization Capability
  • choline chloride showed little biofilm sterilization. Even using only geranic acid showed much lower bactericidal power than the 1: 2 ratio of choline and geranic acid eutectic solvent. In addition, it was confirmed that even when using a mixture of choline and geranic acid in a 1: 1 ratio, it exhibits much lower sterilizing power than a eutectic solvent in a 1: 2 ratio.
  • the present inventors used the composition of Table 4 to evaluate the sterilization ability of the eutectic solvent in the toothpaste composition.
  • the present inventors have investigated choline chloride, betaine, geraniol, citronellol, cinnamil alcohol, linalul (linalool), maltol, benzyl alcohol, eugenol, eugenol, erythritol, xylitol, sorbitol, propylene glycol, dipropylene glycol ), Biofilm removal power was first evaluated using eutectic solvents in combination of two or more of butylene glycol and hexylene glycol.
  • Streptococcus mutans bacteria were cultured in a BHI liquid medium to have an OD 600 of 1.0. Cultured Streptococcus mutans bacteria were diluted 1:10 in BHI liquid medium containing 1% sucrose and then transferred to a polystyrene well plate. After further incubation at 37 °C for 24 hours to prepare a biofilm model.
  • the present inventors processed the comparative example and the example composition used for evaluation for 10 minutes to contact the biofilm manufactured by the said method. After rinsing with purified water and refilled with clean medium, and treated with Alamar blue reagent for 1 hour in order to quantitatively measure the living microorganisms were analyzed for fluorescence.
  • Streptococcus mutans Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans ) Biofilm Removal Capability
  • the eutectic solvents did not have a sterilizing ability before biofilm generation, that is, floating bacteria.
  • biofilms were removed with high efficiency while microorganisms were attached to the surface, and biofilms were removed to a certain level even when the biofilms were completely mature.
  • the general antimicrobial agent (Comparative Example 12) was excellent in sterilizing ability before biofilm generation, that is, floating bacteria, but did not have a removal ability when biofilm was produced. This is because the antimicrobial agent does not penetrate the outer wall of the biofilm composed of polysaccharides.
  • biofilm removal ability of eutectic solvents is completely different from that of general antimicrobial agents, and it is confirmed that eutectic solvents remove biofilms by removing microorganisms from hard or soft surfaces, rather than sterilizing microorganisms inside biofilms. It was.
  • the present inventors show the biofilm removal ability evaluated by absorbance analysis after eutectic solvent treatment.
  • the absorbance at the wavelength of UV region was absorbed, and the absorbance at 300 nm was measured to identify the microorganisms remaining on the surface.
  • the biofilm removal ability of the eutectic solvent measured by absorbance analysis was the same level as the biofilm removal ability previously evaluated by the Alamar Blue reagent. Since the evaluation method using the Alamar Blue reagent is a method of measuring the amount of microorganisms that survived, and the absorbance assay is a method of measuring the amount of microorganisms remaining on the surface of the substrate regardless of survival, the result of FIG. It does not penetrate and sterilize the biofilm, but means to remove the biofilm from the substrate surface.
  • the present inventors show the results of evaluating the ability to remove Streptococcus mutans biofilm according to the concentration of the eutectic solvent.
  • the biofilm removal ability increases as the concentration of the eutectic solvent increases.
  • the biofilm removal powers of the two eutectic solvents were not significantly different when the eutectic solvents were high, but the beta at low concentrations It can be seen that the eutectic solvent of phosphorus and erythritol combination has better biofilm removal ability.
  • the present inventors show the synergistic effect seen when a eutectic solvent and a chemical antimicrobial agent are used together to remove the Streptococcus mutans biofilm.
  • the chemical antimicrobial agent (Comparative Example 12) by itself does not have a biofilm removal power, but when used with a eutectic solvent (Example 8) can improve the biofilm removal power of the eutectic solvent by about 20%. It can be seen that the eutectic solvent removes the biofilm and also acts to allow the chemical antimicrobial agent to penetrate into the biofilm.
  • the present inventors have eutectic solvent is separating the water-insoluble glucan from Streptococcus mutans Streptococcus mutans (Streptococcus mutans) biofilm to identify the principle of removing (Streptococcus mutans) biofilm, to evaluate the solubility thereto. After mixing the eutectic solvent and 1% by weight insoluble glucan, the absorbance at 550 nm was measured to measure turbidity, and the results are shown in FIG. 12.
  • the eutectic solvent broke the intermolecular bonds of the outer film components of the biofilm, thereby improving the solubility of the insoluble glucan, falling off the biofilm from the substrate surface, and increasing the penetration of the chemical antimicrobial agent.
  • the inventors of the present invention to evaluate the effect of the eutectic solvent according to the present invention on the inhibition and removal of biofilm formation zinc chloride, glycerol, erythritol, xylitol, sorbitol, The biofilm removal ability was first evaluated using eutectic solvents composed of two or more of geraniol and benzyl alcohol.
  • the present inventors cultured Streptococcus mutans bacteria so as to have an OD 600 value of 1.0 in a BHI liquid medium.
  • Cultured Streptococcus mutans bacteria were diluted in a 1:10 ratio in BHI liquid medium containing 1% sucrose, and then transferred to a polystyrene well plate with a sample. After 8 hours further culture at 37 °C to produce a biofilm.
  • Streptococcus mutans bacteria were cultured so that the OD 600 value was 1.0 in BHI liquid medium.
  • Cultured Streptococcus mutans bacteria were diluted 1:10 in BHI liquid medium containing 1% sucrose and then transferred to a polystyrene well plate. After further incubation at 37 °C for 24 hours to prepare a biofilm model.
  • the present inventors processed the comparative example and the example composition used for evaluation for 10 minutes to contact the biofilm manufactured by the said method. After rinsing with purified water and refilled with clean medium, and treated with Alamar blue reagent for 1 hour in order to quantitatively measure the living microorganisms were analyzed for fluorescence.
  • Streptococcus mutans Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans ) Biofilm Removal Capability
  • the evaluation results of the Streptococcus mutans biofilm removal power of the components are shown in FIG. 13, and the biofilm removal power evaluation of the eutectic solvent is shown in FIG. 14.
  • zinc chloride (Comparative Example 16) exhibited a low level of biofilm removal at high concentrations (1% or more), and biofilm removal at high concentrations in glycerol, erythritol, and geraniol (Comparative Examples 17 to 19). It had no effect at all.
  • the treatment of zinc chloride with glycerol, erythritol, or geraniol (Examples 9-11) showed significantly higher biofilm removal than zinc chloride alone.
  • Streptococcus mutans bacteria prior to biofilm formation were incubated with the composition for 8 hours, and then washed with purified water and refilled with clean medium. In order to quantitatively measure the microorganisms remaining on the bottom, fluorescence analysis was performed after treating the Alamar blue reagent for 1 hour.
  • Streptococcus mutans Streptococcus mutans ( Streptococcus mutans ) Biofilm generation inhibitory ability
  • Zinc chloride and erythritol were prepared in the ratio of Table 7 below to evaluate the degree of inhibition and removal of biofilm production. No. below. Means sample number.
  • biofilms are very difficult to remove without physical force because chemical fungicides do not penetrate the biofilm.
  • Treatment with chemical disinfectants has a biofilm removal effect of less than 10%, so the removal difference of about 5% is considered to have a significant improvement in the industry. Therefore, the 10% effect difference can be seen as a very big difference in the research field for biofilm removal.
  • the gargle solution used to prepare the sample is a commercially available gargle solution (LG Health Perio Gargle COOL), which does not contain any chemical disinfectants and is used to refresh the oral cavity.
  • the present invention can be used as a product for biofilm removal.
  • the present invention can be used, for example, as an oral product for removing biofilm present in the oral cavity.

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Abstract

본 발명은 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물, 바람직하게 구강용 조성물에 관한 것이다. 바이오필름의 생성 억제력을 가지는 금속염 또는 4급 암모늄과 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합제공 물질을 혼합한 공융용매 조성물을 사용하면 우수한 바이오필름 생성 억제 효과와 제거 효과를 동시에 가질 수 있다.

Description

바이오필름 억제 또는 제거용 조성물
본 출원은 2016년 3월 21일 출원된 대한민국출원 제10-2016-0033415호, 및 2016년 11월 18일 출원된 대한민국출원 제10-2016-0154213호 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
본 발명은 바이오필름 생성 억제 및 제거용 조성물에 관한 것이며, 더욱 구체적으로. 인체에 안전하고 효과가 우수한 바이오필름 생성 억제 및 제거용 구강 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 세균이나 진균 등은 물체 표면에 부착하여 바이오필름이라는 집합체를 형성한다. 바이오필름의 점착성은 표면에 존재하는 고분자 매트릭스에서 유래한다. 고분자 매트릭스는 다당류와 단백질 등으로 구성되며, 다당류의 수산화기들 사이에 수소결합으로 인해 강하게 밀집되어 있다.
바이오필름은 구강, 피부, 주방, 욕실, 배관 등 다양한 공간에 존재하며, 한번 형성된 바이오필름은 쉽게 제거되지 않기 때문에 빠른 세균 증식의 원인이 된다. 바이오필름 형성은 표면 물질의 부식, 병원균에 의한 감염 등의 원인이 되며, 구강 내에서는 충치 등과 같은 구강 질환을 유발하기도 한다.
다당류의 수소결합으로 밀집되어 있는 바이오필름 외부 매트릭스는 화학 살균제 등이 내부로 침투하는 것을 막아 화학 살균제의 작용을 방해한다. 따라서, 바이오필름 제거를 위해 강산/강염기 처리 또는 물리적으로 직접 긁어 내는 방법 등을 필요로 한다. 하지만 구강과 같은 인체 바이오필름은 위의 제거 방법을 사용하지 못한다. 또한, 생활에서 사용하는 제품은 안전성 등의 문제로 바이오필름을 제거할 수 있는 강한 화학 약품을 사용하지 못한다.
이에 따라서 바이오필름 제거에 있어서 인체에 보다 안전하고 효과적인 방법을 개발하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다.
국제특허 출원번호 PCT-US2012-070949호와 일본특허 출원번호 제2013-158345호는 바이오 필름 제거와 성장 억제를 위한 이온성 액체를 포함한 조성물에 관하여 개시하고 있다. 친환경 소재인 이온성 액체를 통해 바이오필름을 제거하거나 성장을 억제할 수 있기 때문에 기존의 바이오필름 제거 방법보다 인체에 안전한 조성물이라는 장점이 있다. 특별히, 구강 관리용 제품에 이온성 액체를 포함하는 조성물을 활용하면 양치질로 닦여지지 않는 부분까지 관리가 가능하다는 장점이 있다. 하지만 실질적인 효과를 위해서는 10 중량% 수준의 높은 농도의 이온성 액체를 포함해야 하는 단점이 있다.
한편, 공융용매(eutectic solvent)는 2종 이상의 물질이 함께 용융되어 녹는점이 낮아진 상태로 존재하는 물질로서 일반적으로 4가 암모늄염과 수소결합 제공물질(hydrogen bond donor)의 조합으로 이루어진다. 예를 들어 302℃의 녹는점을 가지는 염화콜린(choline chloride)과 133℃의 녹는점을 가지는 요소(urea)가 1:2 비율로 섞여 있을 때 두 물질의 혼합물은 12℃의 녹는점을 가져 상온에서 액체로 존재한다.
그러나 현재까지 이러한 공융용매를 이용하여 바이오필름의 제거 또는 억제용 조성물로 사용한 예는 없다. 또한 인체에 안전한 물질로 이루어지는 특정한 조합의 공융용매를 이용한 바이오필름 제거 및 생성 억제용 조성물에 대한 연구는 부족한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기 조성물을 미생물이 생성한 바이오필름의 표면에 처리하는 단계를 포함하는 바이오필름의 형성 억제 또는 제거 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 바이오필름 제거 또는 생성 억제용 조성물, 및 이를 포함하는 제품을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutetic solvent)를 함유하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물을 제공한다. 바람직하게 상기 조성물은 구강용 조성물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2017003034-appb-I000001
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 10인 알킬(alkyl), 아릴(aryl), 알케닐(alkenyl) 및 하이드록시알킬(hydroxyalkyl)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이다.
상기 화학식 1은 R1 내지 R3이 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 10인 알킬(alkyl), 탄소수가 6 내지 10인 아릴(aryl), 탄소수가 2 내지 10인 알케닐(alkenyl) 및 탄소수가 1 내지 10인 하이드록시알킬(hydroxyalkyl)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환될 수 있다.
상기 4급 암모늄은 베타인(betaine)(N,N,N-트리메틸 글리신(N,N,N-trimethyl glycine)), N,N,N-트리에틸 글리신(N,N,N-triethyl glycine), N,N,N-트리프로필 글리신(N,N,N-tripropyl glycine), N,N,N-트리이소프로필 글리신(N,N,N-triisopropyl glycine), N-부틸-N,N-디메틸 글리신(N-butyl-N,N-dimethyl betaine), N-펜틸-N,N-디메틸 글리신(N-pentyl-N,N-dimethyl glycine), N-헥실-N,N-디메틸 글리신(N-hexyl-N,N-dimethyl glycine), N-헵틸-N,N-디메틸 글리신(N-heptyl-N,N-dimethyl glycine), N-옥틸-N,N-디메틸 글리신(N-octyl-N,N-dimethyl glycine), N-노닐-N,N-디메틸 글리신(N-nonyl-N,N-dimethyl glycine), N-데실-N,N-디메틸 글리신(N-decyl-N,N-dimethyl glycine) 또는 이들의 2 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 4급 암모늄은 베타인(betaine)일 수 있다.
상기 수소결합 제공물질은 탄소수가 1 내지 10인 카르복실산, 포름산(formic acid), 아세트산(acetic acid), 프로피온산(propionic acid), 부티르산(butyric acid), 발레르산(valeric acid), 카프로산(caproic acid), 카프릴산(caprylic acid), 카프르산(capric acid), 소르브산(sorbic acid), 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 푸마르산(fumaric acid), 숙신산(succinic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 피멜산(pimelic acid), 옥살아세트산(oxalacetic acid), 프탈산(phtalic acid), 글리콜산(glycolic acid), 시트르산(citric acid), 젖산(lactic acid), 글루코론산(glucoronic acid), 글리세르산(glyceric acid), 말산(malic acid), 타르타르산(tartaric acid), 타르트론산(tartronic acid), 하이드록시부틸산(hydroxybutyric acid), 하이드록시프로피온산(hydroxypropionic acid), 피루브산(pyruvic acid), 게라니올(geraniol), 시트로넬올(citronellol), 신나밀 알코올(cinnamyl alcohol), 리나룰(linalool), 말톨(maltol), 벤질알코올(benzyl alcohol), 유게놀(eugenol), 에리스리톨(erythritol), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 부틸렌 글리콜(butylene glycol), 헥실렌 글리콜(hexylene glycol) 또는 이들의 2 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 수소결합 제공물질은 젖산(lactic acid), 아세트산(acetic acid), 글리콜산(glycolic acid) 또는 시트르산(citric acid)일 수 있다.
상기 수소결합 제공물질은 솔비톨(sorbitol), 에리스리톨(erythritol) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 4급 암모늄은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게 상기 4급 암모늄은 조성물 총 중량 대비 0.01 내지 70 중량%, 바람직하게 0.05 내지 50 중량%, 바람직하게 0.1 내지 30 중량% 포함될 수 있다.
상기 수소결합 제공물질은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게 상기 수소결합 제공물질은 조성물 총 중량 대비 0.01 내지 70 중량%, 바람직하게 0.01 내지 50 중량%, 바람직하게 0.05 내지 50 중량%, 바람직하게 0.1 내지 30 중량% 포함될 수 있다.
상기 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질은 0.5 - 2.5 : 1 의 중량비(4급 암모늄 : 수소결합 제공물질)로 포함될 수 있다.
상기 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질은 1 : 0.1 - 5 의 중량비로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 하기 화학식 3으로 표시되는 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutectic solvent)를 함유하는 바이오필름의 발생 억제 또는 제거용 조성물을 제공한다. 바람직하게 상기 조성물은 구강용 조성물일 수 있다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2017003034-appb-I000002
상기 화학식 3에서,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 6인 알킬(alkyl), 아릴(aryl), 알케닐(alkenyl) 및 하이드록시알킬(hydroxyalkyl)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이다.
상기 4급 암모늄은 콜린(choline)일 수 있다.
상기 수소결합 제공물질은 헥사노익산(hexanoic acid), 옥탄산(octanoic acid), 4-메틸옥탄산(4-methyloctanoic acid), 2-옥텐산(2-octenoic acid), 시트로넬산(citronellic acid), 제란산(geranic acid) 또는 이들의 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 수소결합 제공물질은 제란산(geranic acid)일 수 있다.
상기 4급 암모늄은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 50 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게 상기 4급 암모늄은 조성물 총 중량 대비 0.01 내지 30 중량%, 바람직하게 0.05 내지 20 중량%, 바람직하게 0.1 내지 10 중량% 포함될 수 있다.
상기 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질은 1 : 1.5 - 2.5 의 중량비로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 하기 화학식 5로 표시되는 금속염; 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutetic solvent)를 함유하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물을 제공한다. 바람직하게 상기 조성물은 구강용 조성물일 수 있다.
[화학식 5]
Mn1Xn2
상기 화학식 5에서,
M은 Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Pd, Ag, Pt, Au에서 선택된 어느 하나이다. X는 아세테이트(acetate, CH3COO), 카보네이트(carbonate, CO3 2-), 클로라이드(chloride, Cl-), 시트레이트(citrate, C6H6O7 2 -), 시아나이드(cyanide, CN-), 플로라이드(Flouride, F-), 나이트레이트(nitrate, NO3 -), 나이트리트(nitrite, NO2 -), 옥사이드(oxide, O2-), 포스페이트(phosphate, PO4 3-), 설페이트(sulfate, SO4 2-)에서 선택된 어느 하나이다. n1과 n2는 1, 2, 3, 4와 같은 정수이다.
상기 금속염은 아연염(zinc salts)일 수 있다.
상기 금속염은 염화아연(zinc chloride)일 수 있다.
상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol), 게라니올(geraniol), 벤질알코올(benzyl alcohol) 또는 이들의 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 게라니올(geraniol), 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 4급 암모늄은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게 상기 4급 암모늄은 조성물 총 중량 대비 0.01 내지 70 중량%, 바람직하게 0.05 내지 50 중량%, 바람직하게 0.1 내지 30 중량% 포함될 수 있다.
상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게 상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 조성물 총 중량 대비 0.01 내지 70 중량%, 바람직하게 0.01 내지 50 중량%, 바람직하게 0.05 내지 50 중량%, 바람직하게 0.1 내지 30 중량% 포함될 수 있다.
상기 금속염 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 1 : 0.1 - 20 의 몰비(금속염 : 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질)로 포함될 수 있다.
본 발명은 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물을 제조하는 방법에 있어서,
(S1) 하기 화학식 5로 표시되는 금속염, 및
비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질을 혼합하여 공융 화합물을 제조하는 단계;
[화학식 5]
Mn1Xn2
상기 화학식 5에서,
M은 Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Pd, Ag, Pt, Au에서 선택된 어느 하나이다. X는 아세테이트(acetate, CH3COO), 카보네이트(carbonate, CO3 2-), 클로라이드(chloride, Cl-), 시트레이트(citrate, C6H6O7 2 -), 시아나이드(cyanide, CN-), 플로라이드(Flouride, F-), 나이트레이트(nitrate, NO3 -), 나이트리트(nitrite, NO2 -), 옥사이드(oxide, O2-), 포스페이트(phosphate, PO4 3-), 설페이트(sulfate, SO4 2-)에서 선택된 어느 하나이다. n1과 n2는 1, 2, 3, 4와 같은 정수이다.
(S2) 물, 에탄올, 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 및 프로필렌글리콜(propylene glycol) 로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 용매를 준비하는 단계; 및
(S3) (S2) 단계에서 준비한 용매에 (S1) 단계의 공융 화합물을 첨가하여 공융 화합물이 포함된 용매를 얻는 단계를 포함하는, 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물의 제조방법을 제공한다. 바람직하게 상기 조성물은 구강용 조성물일 수 있다.
상기 (S1) 단계는 혼합물을 80 내지 150℃로 가열하는 단계일 수 있다.
상기 화학식 5로 표시되는 금속염, 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질이 혼합된 혼합물의 비율은 화학식 5로 표시되는 금속염: 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질의 몰비가 1:0.1-20의 비율일 수 있다.
상기 공융용매는 조성물 총 중량 대비 0.002 내지 100 중량% 함유될 수 있다.
상기 조성물은 살균제 또는 항균제를 더 포함할 수 있다.
상기 살균제 또는 항균제는 이소프로필메틸페놀(IPMP, Isopropylmethylphenol), 트리클로산(triclosan), 염화세틸피리디듐(Cetylpyridium chloride), 염화벤잘코늄(Benzalkonium chloride), 클로로헥시딘(chlorhexidine) 및 오플록사신(ofloxacin)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 살균제 또는 항균제일 수 있다.
상기 살균제 또는 항균제는 이소프로필메틸페놀(IPMP, Isopropylmethylphenol)일 수 있다.
상기 살균제 또는 항균제는 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 1 중량% 포함될 수 있다.
상기 바이오필름은 스트렙토코커스(Streptococcus) 속, 포르피로모나스(Porphyromonas) 속, 프레보텔라(Prevotella) 속, 푸소박테리움(Fusobacterium) 속, 세라티아(Serratia) 속, 메틸로박테리움(Methylobacterium) 속, 잔토모나스(Xanthomonas) 속, 코리네박테리움(Corynebacterium) 속 또는 바실러스(Bacillus) 속이 형성하는 바이오필름일 수 있다.
바람직하게 상기 바이오필름은 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)가 형성하는 바이오필름일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물을 생물체 또는 비생물체의 표면에 처리하는 단계를 포함하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 바이오필름 제거용 조성물을 포함하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 제품을 제공한다. 바람직하게 상기 제품은 구강용 제품일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutetic solvent)를 함유하는 바이오필름 제거용 조성물을 제공한다. 바람직하게 상기 조성물은 구강용 조성물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2017003034-appb-I000003
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 10인 알킬(alkyl), 탄소수가 6 내지 10인 아릴(aryl), 탄소수가 2 내지 10인 알케닐(alkenyl) 및 탄소수가 1 내지 10인 하이드록시알킬(hydroxyalkyl)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이다.
본 명세서에서 사용된 용어, "알킬(alkyl)"은 탄화수소기를 의미하며, 이는 정해진 탄소 원자 수를 가진 선형, 환상, 분지형 또는 이의 조합일 수 있다. 상기 알킬의 예로는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, t-부틸, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, 이소-아밀, 헥실, 옥틸, 노일 등을 포함한다. 또한, 하이드록시알킬은 수산기(하이드록시)가 포함된 알킬을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어, "아릴(aryl)"은 한개, 두개 또는 세개의 고리를 포함하는 카보 환상 방향족계를 의미하며, 여기서 이러한 고리는 펜던트(pendant) 방식으로 함께 부착될 수 있거나 융합될 수 있다. 용어 "아릴"은 방향족 라디칼을 포함하며, 예로서, 벤질, 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트릴, 인다닐, 인데닐, 아눌레닐, 아줄레닐, 테트라히드로나프틸 및 바이페닐 등이 있다.
본 명세서에서 사용된 용어, "알케닐(alkenyl)"은 이중 결합을 포함하는 알켄 화합물을 포함하는 치환기를 의미한다.
즉, 상기 화학식 1로 표시되는 4급 암모늄은 베타인(betaine)(N,N,N-트리메틸 글리신(N,N,N-trimethyl glycine)), N,N,N-트리에틸 글리신(N,N,N-triethyl glycine), N,N,N-트리프로필 글리신(N,N,N-tripropyl glycine), N,N,N-트리이소프로필 글리신(N,N,N-triisopropyl glycine), N-부틸-N,N-디메틸 글리신(N-butyl-N,N-dimethyl betaine), N-펜틸-N,N-디메틸 글리신(N-pentyl-N,N-dimethyl glycine), N-헥실-N,N-디메틸 글리신(N-hexyl-N,N-dimethyl glycine), N-헵틸-N,N-디메틸 글리신(N-heptyl-N,N-dimethyl glycine), N-옥틸-N,N-디메틸 글리신(N-octyl-N,N-dimethyl glycine), N-노닐-N,N-디메틸 글리신(N-nonyl-N,N-dimethyl glycine), N-데실-N,N-디메틸 글리신(N-decyl-N,N-dimethyl glycine) 또는 이들의 2 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 4급 암모늄은 베타인(betaine)일 수 있다. 상기 베타인은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있으며, 베타인 무수물, 베타인 수화물, 또는 염산염이나 그 외 물에 용해시켰을 때 베타인을 유리할 수 있는 다른 종류의 염을 모두 포함할 수 있다. 상기 베타인은 공지된 방법에 의해 천연물로부터 추출된 것이나 합성된 것을 모두 사용할 수 있으며, 그 제조 방법이나 유래는 어떠한 것에 한정되지 않는다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2017003034-appb-I000004
본 발명의 명세서에서 사용된 용어, "수소결합 제공물질"은 상기 4급 암모늄과 수소결합을 할 수 있는 화합물을 의미한다.
본 발명에서 상기 수소결합 제공물질은 예를 들어, 알코올 또는 카르복실산일 수 있으며, 바람직하게는 탄소수가 1 내지 10인 알코올, 예를 들어, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanaol), 부탄올(butanol), 펜탄올(pentanol), 헥산올(hexanol), 헵탄올(heptanol), 옥탄올(octanol), 노난올(nonanol), 데칸올(decanol), 이소프로판올(isopropanol), 아밀알코올(amyl alcohol) 등을 포함하는 1가 알코올; 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol), 부틸렌글리콜(butylene glycol), 펜틸렌글리콜(pentylene glycol), 헥실렌글리콜(hexylene glycol), 헵틸렌글리콜(heptylene glycol), 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 자일리톨(xylitol), 만니톨(mannitol), 솔비톨(sorbitiol) 등을 포함하는 다가 알코올; 알릴 알코올(allyl alcohol), 게라니올(geraniol), 프로파길 알코올(propagyl alcohol), 시트로넬올(citronellol), 리나룰(linalool) 등을 포함하는 불포화 지방족 알코올; 이노시톨(inositol), 멘톨(menthol), 신나밀 알코올(cinnamayl alcohol), 벤질 알코올(benzyl alcohol), 유게놀(eugenol), 말톨(maltol) 등을 포함하는 고리형 알코올; 또는 이들의 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 탄소수가 1 내지 10인 다가 알코올, 불포화 지방족 알코올 또는 고리형 알코올, 예를 들어, 게라니올(geraniol), 시트로넬롤(citronellol), 신나밀 알코올(cinnamyl alcohol), 리나룰(linalool), 말톨(maltol), 벤질알코올(benzyl alcohol), 유게놀(eugenol), 에리스리톨(erythritol), 솔비톨(sorbitol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol), 부틸렌글리콜(butylene glycol) 또는 헥실렌글리콜(hexylene glycol)일 수 있다.
특히, 본 발명자들은 다가 알코올인 에리스티톨과 솔비톨을 사용하여 현저히 우수한 바이오필름 제거 효과를 확인하였으며, 따라서, 다양한 수소결합 제공물질 중에서도 특히 바람직하게는 에리스리톨(erythritol) 및/또는 솔비톨(sorbitol)일 수 있다.
본 발명에서 4급 암모늄은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 50 중량% 포함될 수 있다. 0.001 중량% 미만으로 포함되는 경우와 80 중량% 초과로 포함되는 경우에는 바이오필름 제거 효과가 나타나지 않거나 공융용매가 형성되지 않을 수 있다는 문제가 있다.
본 발명에서 상기 수소결합 제공물질은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 50 중량% 포함될 수 있다. 0.001 중량% 미만으로 포함되는 경우와 80 중량% 초과로 포함되는 경우에는 바이오필름 제거 효과가 나타나지 않거나 공융용매가 형성되지 않을 수 있다는 문제가 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질은 0.1 - 10 : 1 의 중량비로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.3 - 5 : 1 의 중량비로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.5 - 2.5 : 1 의 중량비로 포함될 수 있다. 본 발명자들은 상기 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질을 약 2 : 1 의 중량비로 포함하는 공융용매를 이용하여 현저한 바이오필름 제거 효과를 확인하였다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 공융용매는 조성물 총 중량 대비 0.002 내지 100 중량% 함유될 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 50 중량% 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 10 중량% 함유될 수 있다. 상기 공융용매가 0.002 중량% 미만 함유될 경우에는 유효한 바이오필름 제거 효과를 발휘할 수 없을 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 조성물은 상기 공융용매만으로도 우수한 바이오필름의 제거 효과를 가지고 있으므로, 종래 사용되던 항균제(화학 살균제)를 대체 또는 보완할 수 있다는 특징이 있다.
본 발명에 따른 바이오필름 제거용 조성물은 어떠한 미생물이 형성하는 바이오필름인지에 대하여 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 스트렙토코커스(Streptococcus) 속, 포르피로모나스(Porphyromonas) 속, 프레보텔라(Prevotella) 속, 푸소박테리움(Fusobacterium) 속, 세라티아(Serratia) 속, 메틸로박테리움(Methylobacterium) 속, 슈도모나스(Pseudomonas) 속, 잔토모나스(Xanthomonas) 속, 코리네박테리움(Corynebacterium) 속 또는 바실러스(Bacillus) 속이 형성하는 바이오필름 제거용 조성물일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans), 슈도모나스 애루기노사(Psedomonas aeruginosa), 포르피로모나스 진지발리스(Porphyromonas gingivalis), 프레보텔라 니그레센스(Prevotella nigrescens), 푸소박테리움 누클레아툼(Fusobacterium nucleatum) 또는 세라티아 마르체센스(Serratia marcescens)가 형성하는 바이오필름 제거용 조성물일 수 있다.
특히, 본 발명자들은 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)가 형성하는 바이오필름을 이용하여 본 발명에 따른 조성물의 우수한 바이오필름 제거 효과를 확인하여 가장 바람직하게는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)가 형성하는 바이오필름 제거용 조성물일 수 있다.
본 발명자들은 상기 공융용매를 함유하는 조성물이 경질 또는 연질의 표면에 부착되어 있는 바이오필름을 떼어내는 것을 발견하여 상기 공융용매를 함유하는 조성물이 우수한 바이오필름의 제거 효과를 가지는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명에 따른 조성물은 생성된 바이오필름의 표면을 침투하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공융용매의 조성물은 수용성이기 때문에, 바람직하게는 물에 희석하여 사용할 수 있다. 또한, 인체에 안전한 성분들로만 구성되어 있기 때문에 구강 케어용 제품에 활용하기 용이하다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 조성물은 항균제(화학 살균제)를 더 포함할 수 있으며, 상기 항균제는 바이오필름을 제거하기 위해 사용할 수 있는 항균제를 의미하며, 화학 항균제 및/또는 천연 항균제가 포함될 수 있다. 바람직하게는 예를 들어, 이소프로필메틸페놀(IPMP, Isopropylmethylphenol), 트리클로산(triclosan), 염화세틸피리디듐(Cetylpyridium chloride), 염화벤잘코늄(Benzalkonium chloride), 클로로헥시딘(chlorhexidine) 및 오플록사신(ofloxacin)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 화학 항균제일 수 있고, 상기 천연 항균제는 예를 들어, 후박 추출물, 계피 추출물, 정향 추출물, 유칼립투스 추출물, 마늘 추출물, 골든씰(goldenseal) 추출물, 겨자 추출물, 티트리(tea tree) 추출물, 타임(thyme) 추출물 및 오레가노(oregano) 추출물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 천연 살균제일 수 있다.
특히, 본 발명자들은 상기 항균제 중에서도 이소프로필메틸페놀(IPMP, Isopropylmethylphenol)을 본 발명에 따른 바이오필름 제거용 조성물에 더 포함하여 더욱 향상된 바이오필름 제거 효과를 확인하였다. 즉, 이소프로필메틸페놀을 단독으로 포함하는 조성물과 비교하여 본 발명에 따른 공융용매를 포함하는 조성물의 우수한 바이오필름 제거 효과를 확인하였을 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 공융용매를 포함하는 조성물에 항균제를 포함하는 경우 상승 효과를 실험적으로 확인하여 바이오필름을 효과적으로 제거할 수 있다.
상기 항균제는 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 1 중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.5 중량% 포함될 수 있다. 0.001 중량% 미만으로 포함될 경우에는 우수한 항균효과 발휘가 어려울 수 있으며, 1 중량% 초과로 포함될 경우에는 인체 안정성에 문제가 될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 항균제만을 이용하는 경우에는 바이오필름의 침투가 어려워 이미 생성된 바이오필름 제거 효과를 발휘하기 어려우나, 본 발명에 따른 공융용매와 함께 상기 항균제를 첨가하여 바이오필름 내부로의 침투를 향상시켜 상기 항균제의 효능이 극대화될 수 있으며, 상기 항균제는 바이오필름 제거용 조성물의 효능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 상기 공융용매를 함유하는 조성물은 보다 구체적으로 구강 내에 바이오필름을 형성하는 즉, 프라그 생성의 주 원인균, 바람직하게는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)가 형성하는 바이오필름을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조성물은 구내염 예방 또는 치료, 치은염 예방 또는 치료, 시린이의 예방 또는 치료, 구취 제거용, 또는 충치 예방 또는 치료의 용도로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 통상적으로 구강 조성물의 제조에 사용되는 성분들로서 습윤제, 연마제, 약효제, 감미제, pH 조정제, 방부제, 결합제, 향료, 기포제 또는 물 등을 더 포함할 수 있으며, 그 함량은 당업계에서 통상적으로 사용되는 양을 사용할 수 있다.
상기 습윤제는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 농글리세린, 글리세린, 솔비톨수용액, 비결정성 솔비톨수용액, 폴리에틸렌글리콜류 또는 프로필렌글리콜을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 연마제로는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 침강실리카, 실리카겔, 지르코늄실리케이트, 인산일수소칼슘, 무수인산일수소칼슘, 함수알루미나, 경질탄산칼슘, 중질탄산칼슘, 칼슘피로인산염, 불용성메타인산염 또는 알루미늄실리케이트를 사용할 수 있다.
상기 약효제는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 불화나트륨, 일불소인산나트륨, 불화나트륨, 불화주석, 클로로헥시딘, 알란토인 클로로히드록시알루미네이트, 아미노카프론산, 염화아연, 염산피리독신, 초산토코페롤, 또는 효소류 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 감미제로는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 사카린나트륨, 자일리톨, 에리스리톨, 또는 아스파탐 등을 사용할 수 있다.
상기 pH 조정제로는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 인산나트륨, 인산이나트륨, 구연산, 또는 트리에탄올아민 등을 사용할 수 있다.
상기 방부제로는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 안식향산, 메틸파라벤, 프로필파라벤, 또는 안식향산나트륨 등을 사용할 수 있다.
상기 결합제로는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 카르복시메틸셀룰로오스나트륨, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 구아검, 펙틴, 폴리비닐피롤리돈, 카르복시비닐폴리머, 알긴산나트륨, 라포나이트, 카보머, 카라기난, 잔탄검, 또는 알지네이트류 등을 사용할 수 있다.
상기 기포제로는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 음이온성 계면활성제인 알킬 황산나트륨 및 라우릴 황산나트륨, 비이온성 계면활성제인 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌의 공중합체(폴록사머), 폴리옥시에틸렌경화피마자유 또는 폴리옥시에틸렌솔비탄 지방산에스테르 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물은 기타 첨가제로서 덱스타라나제 등의 효소류를 사용 할 수도 있다.
본 발명의 조성물은 그밖에 잔량의 물, 바람직하게 정제수를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 상기 공융용매를 포함하는 조성물은 물때 제거용 조성물로 사용할 수 있다. 상기 물때는 치과용품, 주방용품, 욕실용품, 정수기, 상하수도 배관 또는 세탁기의 세탁조 등의 부위에 생길 수 있으며, 이러한 물때는 예를 들어, 세라티아 마르체센스(Serratia marcescens), 메틸로박테리움(Methylobacterium) 속, 슈도모나스(Pseudomonas) 속, 잔토모나스(Xanthomonas) 속, 코리네박테리움(Corynebacterium) 속 또는 바실러스(Bacillus) 속 등의 세균이 공기 중에 떠다니다가 번식하여 바이오필름을 형성한 결과 생길 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 조성물은 이러한 균에 의한 바이오필름을 제거하여 물때를 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 물때 제거용 조성물은 통상적으로 당업계에서 사용될 수 있는 통상적인 물질들을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 바이오필름 제거용 조성물을 생물체 또는 비생물체의 표면에 처리하는 단계를 포함하는 바이오필름의 제거 방법, 바람직하게는 화학식 1로 표시되는 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutectic solvent)를 함유하는 조성물을 처리하여 바이오필름을 제거하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 바이오필름 제거용 제품을 제공한다. 상기 제품은 바이오필름을 제거하기 위한 용도의 제품이라면 어느 제품에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 상기 조성물을 포함하는 구강용 제품일 수 있다.
상기 구강용 제품은 구강 건강을 위해 제조, 시판되는 제품들을 모두 포함할 수 있으며, 적용되는 구강용 제품에는 제한이 없다. 예를 들어, 상기 구강용 제품으로는 치약, 구강 스프레이, 구강 세정제, 구강용 연고, 구강 청정제, 가글링 제품, 껌 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 구강용 제품은 액상, 고상, 현탁액, 젤상, 에어로졸 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 3으로 표시되는 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutectic solvent)를 함유하는 바이오필름의 발생 억제 또는 제거용 조성물을 제공한다. 바람직하게 상기 조성물은 구강용 조성물일 수 있다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2017003034-appb-I000005
상기 화학식 3에서,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 6인 알킬(alkyl), 아릴(aryl), 알케닐(alkenyl) 및 하이드록시알킬(hydroxyalkyl)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 4급 암모늄은 콜린(choline)일 수 있다. 상기 콜린은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있으며, 콜린 무수물, 콜린 수화물, 또는 염산염이나 그 외 물에 용해시켰을 때 콜린을 유리할 수 있는 다른 종류의 염을 모두 포함할 수 있다. 상기 콜린은 공지된 방법에 의해 천연물로부터 추출된 것이나 합성된 것을 모두 사용할 수 있으며, 그 제조 방법이나 유래는 어떠한 것에 한정되지 않는다.
[화학식 4]
Figure PCTKR2017003034-appb-I000006
본 발명의 명세서에서 사용된 용어, "수소결합 제공물질"은 상기 4급 암모늄과 수소결합을 할 수 있는 화합물을 의미한다.
본 발명에서 상기 수소결합 제공물질은 예를 들어, 카르복실산 또는 알코올일 수 있으며, 바람직하게는 탄소수가 1 내지 10인 카르복실산, 헥사노익산(hexanoic acid), 옥탄산(octanoic acid), 4-메틸옥탄산(4-methyloctanoic acid), 2-옥텐산(2-octenoic acid), 시트로넬산(citronellic acid), 제란산(geranic acid), 포름산(formic acid), 아세트산(acetic acid), 프로피온산(propionic acid), 부티르산(butyric acid), 발레르산(valeric acid), 카프로산(caproic acid), 카프릴산(caprylic acid), 카프르산(capric acid), 소르브산(sorbic acid), 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 푸마르산(fumaric acid), 숙신산(succinic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 피멜산(pimelic acid), 옥살아세트산(oxalacetic acid), 프탈산(phtalic acid), 글리콜산(glycolic acid), 시트르산(citric acid), 젖산(lactic acid), 글루코론산(glucoronic acid), 글리세르산(glyceric acid), 말산(malic acid), 타르타르산(tartaric acid), 타르트론산(tartronic acid), 하이드록시부틸산(hydroxybutyric acid), 하이드록시프로피온산(hydroxypropionic acid), 피부르산(pyruvic acid) 또는 이들의 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 헥사노익산(hexanoic acid), 옥탄산(octanoic acid), 4-메틸옥탄산(4-methyloctanoic acid), 2-옥텐산(2-octenoic acid), 시트로넬산(citronellic acid) 또는 제란산(geranic acid)일 수 있고, 더욱더 바람직하게는 제란산(geranic acid)일 수 있다.
본 발명자들은 상기 여러 가지 수소결합 제공물질 중에서도 특히 제란산을 포함하는 경우, 우수한 바이오필름의 형성 억제 및/또는 제거 효과가 있다는 것을 확인하였다.
본 발명에서 4급 암모늄은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 50 중량%일 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%일 수 있다. 0.001 중량% 미만인 경우와 50 중량% 초과인 경우에는 공융용매가 형성되지 않을 수 있다는 문제가 있다.
본 발명에서 상기 수소결합 제공물질은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 50 중량%일 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%일 수 있다. 0.001 중량% 미만인 경우와 50 중량% 초과인 경우에는 공융용매가 형성되지 않을 수 있다는 문제가 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질은 1 : 1 - 5 의 중량비로 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 : 1 - 3 의 중량비로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 : 1.5 - 2.5 의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량비를 벗어나는 경우, 공융용매가 형성되지 않을 수 있으며, 우수한 바이오필름의 제거 또는 발생 억제 효능을 발휘할 수 없을 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 공융용매는 조성물 총 중량 대비 0.002 내지 100 중량%일 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%일 수 있다. 0.002 중량% 미만인 경우에는 우수한 바이오필름의 제거 또는 발생 억제 효능을 발휘할 수 없을 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 상기 공융용매만으로도 우수한 바이오필름의 발생 억제 및/또는 제거 효과를 가지고 있으므로, 종래 사용되던 화학 살균제(항균제)를 대체 또는 보완할 수 있다.
본 발명의 명세서에서 사용된 용어, "바이오필름"은 박테리아가 구강조직에 부착하고, 부착한 박테리아에 추가로 박테리아가 결합하여 형성되는 것으로서, 상기 '구강조직'은 기능적으로 소화기계의 일부로서 섭취한 음식물을 소화하는 기능의 일부를 담당하는 조직을 의미하고, 경조직으로서 경구개, 치아, 치조골, 및 백악질 등을 포함하며, 연조직으로 치은, 협점막, 연구개, 혀 등을 포함한다. 상기 '부착'은 구강조직 내로 유입된 박테리아가 구강조직에 붙는 것을 의미한다.
본 발명자들은 상기 공융용매를 함유하는 조성물이 바이오필름의 침투를 촉진하는 것을 발견하여 상기 공융용매를 함유하는 조성물이 우수한 바이오필름의 형성 억제 및/또는 제거 효과를 가지는 것을 확인하였으며, 또한, 상기 공융용매를 함유하는 조성물을 이용하여 바이오필름의 외벽을 통과하기 어려운 항균제를 바이오필름의 내부로 침투시켜, 이를 통해 상기 항균제의 효능이 향상될 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
즉, 상기 조성물은 생성된 바이오필름의 침투를 촉진할 수 있다.
상기 공융용매는 액상으로 존재하기 때문에 용매에 희석하여 사용할 때 용해도 문제를 해결할 수 있어 적용이 용이하며, 바람직하게는 물에 희석하여 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 조성물은 항균제(살균제)를 더 포함할 수 있으며, 상기 항균제는 바이오필름의 생성 억제 또는 제거하기 위해 사용할 수 있는 항균제를 의미하며, 화학 항균제 및/또는 천연 항균제가 포함될 수 있다. 바람직하게는 예를 들어, 이소프로필메틸페놀(IPMP, Isopropylmethylphenol), 트리클로산(triclosan), 염화세틸피리디듐(Cetylpyridium chloride), 염화벤잘코늄(Benzalkonium chloride), 클로로헥시딘(chlorhexidine) 및 오플록사신(ofloxacin)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 항균제를 더 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 이소프로필메틸페놀(IPMP, Isopropylmethylphenol), 염화세틸피리디듐(Cetylpyridium chloride) 또는 염화벤잘코늄(Benzalkonium chloride)을 더 포함할 수 있다.
상기 항균제는 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 1 중량%일 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.5 중량%일 수 있다. 0.001 중량% 미만인 경우에는 우수한 항균효과 발휘가 어려울 수 있으며, 1 중량% 초과인 인체 안정성에 문제가 될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 상기 항균제를 바이오필름 내부로의 침투를 향상시켜 상기 항균제의 효능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 상기 공융용매를 함유하는 조성물은 보다 구체적으로 구강 내에 바이오필름을 형성하는 즉, 프라그 생성의 주 원인균, 바람직하게는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)에 의한 바이오필름의 형성을 억제 또는 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조성물은 구내염 예방 또는 치료, 치은염 예방 또는 치료, 시린이의 예방 또는 치료, 구취 제거용, 또는 충치 예방 또는 치료의 용도로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 그 제형에 있어서 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나 치약, 구강용 세정제, 스프레이, 구강용 청정제, 껌, 캔디류, 구강 양치액, 치아 미백제 등의 제형을 가질 수 있으며, 구강 내 투입 후 구강조직과 접촉할 가능성이 있는 제형이라면 제한되지 않고 포함될 수 있고, 통상의 기술자에게 공지된 통상적인 수단에 의해 제형화될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 구강 표면에 처리하는 단계를 포함하는 바이오필름의 형성 억제 또는 제거 방법, 바람직하게는 화학식 3으로 표시되는 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutectic solvent)를 함유하는 조성물을 처리하여 바이오필름의 형성을 억제 또는 제거하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 바이오필름 형성 억제 또는 제거용 제품을 제공한다. 상기 제품은 바이오필름의 형성을 억제하거나 제거하기 위한 용도의 제품이라면 어느 제품에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 상기 조성물을 포함하는 구강용 제품일 수 있다.
상기 구강용 제품은 구강 건강을 위해 제조, 시판되는 제품들을 모두 포함할 수 있으며, 적용되는 구강용 제품에는 제한이 없다. 예를 들어, 상기 구강용 제품으로는 치약, 구강 스프레이, 구강 세정제, 구강용 연고, 구강 청정제, 가글링 제품, 껌 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 구강용 제품은 액상, 고상, 현탁액, 젤상, 에어로졸 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 5의 금속염 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutetic solvent)를 함유하는 바이오필름 생성 억제 및 제거용 조성물을 제공한다.
[화학식 5]
Mn1Xn2
상기 화학식 5에서,
M은 Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Pd, Ag, Pt, 및 Au에서 선택된 어느 하나 이상이다. X는 아세테이트(acetate, CH3COO), 카보네이트(carbonate, CO3 2), 클로라이드(chloride, Cl-), 시트레이트(citrate, C6H6O7 2-), 시아나이드(cyanide, CN-), 플로라이드(Flouride, F-), 나이트레이트(nitrate, NO3 -), 나이트리트(nitrite, NO2 -), 옥사이드(oxide, O2-), 포스페이트(phosphate, PO4 3-), 설페이트(sulfate, SO4 2-)에서 선택된 어느 하나 이상이다. n1과 n2는 1, 2, 3, 4와 같은 정수이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 금속염은 아연염(zinc salt)일 수 있으며, 더 바람직하게는 염화 아연(zinc chloride)일 수 있다. 염화 아연 무수물, 염화 아연 수화물, 또는 염산 염이나 그 외 물에 용해시켰을 때 아연 이온을 유리할 수 있는 다른 종류의 염을 모두 포함할 수 있다. 상기 아연염은 공지된 방법에 의해 천연물로부터 추출된 것이나 합성된 것을 모두 사용할 수 있으며, 그 제조 방법이나 유래는 어떠한 것에 한정되지 않는다.
본 발명의 명세서에서 사용된 용어, "비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질"은 분자 내 비공유 전자쌍(unpaired electrons)와 쌍극자(molecular dipole)를 가졌다는 의미이다. 또한, 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 상기 금속염과 분자간 결합, 자세하게는 배위결합을 할 수 있는 화합물을 의미한다.
본 발명에서 상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 예를 들어, 알코올 또는 카르복실산일 수 있으며, 바람직하게는 탄소수가 1 내지 10인 알코올, 예를 들어, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanaol), 부탄올(butanol), 펜탄올(pentanol), 헥산올(hexanol), 헵탄올(heptanol), 옥탄올(octanol), 노난올(nonanol), 데칸올(decanol), 이소프로판올(isopropanol), 아밀알코올(amyl alcohol) 등을 포함하는 1가 알코올; 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol), 부틸렌글리콜(butylene glycol), 펜틸렌글리콜(pentylene glycol), 헥실렌글리콜(hexylene glycol), 헵틸렌글리콜(heptylene glycol), 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 자일리톨(xylitol), 만니톨(mannitol), 솔비톨(sorbitiol) 등을 포함하는 다가 알코올; 알릴 알코올(allyl alcohol), 게라니올(geraniol), 프로파길 알코올(propagyl alcohol), 시트로넬올(citronellol), 리나룰(linalool) 등을 포함하는 불포화 지방족 알코올; 이노시톨(inositol), 멘톨(menthol), 신나밀 알코올(cinnamayl alcohol), 벤질 알코올(benzyl alcohol), 유게놀(eugenol), 말톨(maltol) 등을 포함하는 고리형 알코올; 또는 이들의 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 탄소수가 1 내지 10인 다가 알코올, 불포화 지방족 알코올, 또는 고리형 알코올 예를 들어, 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol), 게라니올(geraniol), 벤질알코올(benzyl alcohol) 일 수 있다.
특히, 본 발명자들은 글리세롤, 에리스티톨, 게라니올을 사용하여 현저히 우수한 바이오필름 제거 효과를 확인하였으며, 따라서, 다양한 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질 중에서도 특히 바람직하게는 글리세롤 및/또는 에리스리톨 및/또는 게라니올일 수 있다.
본 발명에서 금속염은 공융용매를 포함하는 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.003 내지 50 중량%, 더 바람직하게는 0.005 내지 40 중량%, 더욱 더 바람직하게는 0.01 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 0.001 중량% 미만으로 포함되는 경우와 80 중량% 초과로 포함되는 경우에는 바이오필름 생성 억제 및 제거 효과가 나타나지 않거나 공융용매가 형성되지 않을 수 있다는 문제가 있다.
본 발명에서 상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 공융용매를 포함하는 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.003 내지 70 중량%, 더 바람직하게는 0.0005 내지 60 중량%, 더욱 더 바람직하게는 0.01 내지 50 중량% 포함될 수 있다. 0.001 중량% 미만으로 포함되는 경우와 80 중량% 초과로 포함되는 경우에는 바이오필름 생성 억제 및 제거 효과가 나타나지 않거나 공융용매가 형성되지 않을 수 있다는 문제가 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 금속염 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 1 : 0.1 - 20 의 몰비로 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 : 0.5 - 18 의 몰비로, 1 : 0.7 - 15의 몰비로, 1 : 0.9 - 12의 몰비로, 1 : 1 - 9의 몰비로, 1 : 1.5 - 8의 몰비로, 1 : 1.7 -7의 몰비로, 1 : 2 - 6의 몰비로, 1 : 2.2 - 5의 몰비로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 : 2.5 - 4 의 몰비로 포함될 수 있으며, 더욱 더 바람직하게 1:2.8-3.5의 몰비로, 가장 바람직하게 1:3의 몰비로 포함될 수 있다. 본 발명자들은 상기 금속염: 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질의 몰비를 상기의 비율로 포함하는 공융용매를 이용하여 현저한 바이오필름 생성 억제 및/또는 제거 효과를 가진다는 것을 확인하였다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 공융용매는 조성물 총 중량 대비 0.0001 내지 100 중량% 함유될 수 있고, 바람직하게는 0.001 내지 50 중량% 함유될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 10 중량% 함유될 수 있다. 상기 공융용매가 0.0001 중량% 미만 함유될 경우에는 유효한 바이오필름 생성 억제 및 제거 효과를 발휘할 수 없을 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 조성물은 상기 공융용매만으로도 우수한 바이오필름의 생성 억제 및 제거 효과를 가지고 있으므로, 종래 사용되던 항균제(화학 살균제)를 대체 또는 보완할 수 있다는 특징이 있다.
본 발명자들은 상기 공융용매를 함유하는 조성물이 바이오필름 생성을 억제하고, 이미 만들어진 바이오필름을 제거하는 것을 발견하여 상기 공융용매를 함유하는 조성물이 우수한 바이오필름의 생성 억제 및 제거 효과를 가지는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
또한, 상기 공융용매의 조성물은 수용성이기 때문에, 바람직하게는 물에 희석하여 사용할 수 있다. 또한, 인체에 안전한 성분들로만 구성되어 있기 때문에 구강 케어용 제품에 활용하기 용이하다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 조성물은 항균제(화학 살균제)를 더 포함할 수 있으며, 상기 항균제는 바이오필름의 생성을 억제하거나 제거하기 위해 사용할 수 있는 항균제를 의미하며, 화학 항균제 및/또는 천연 항균제가 포함될 수 있다. 바람직하게는 예를 들어, 이소프로필메틸페놀(IPMP, Isopropylmethylphenol), 트리클로산(triclosan), 염화세틸피리디듐(Cetylpyridium chloride), 염화벤잘코늄(Benzalkonium chloride), 클로로헥시딘(chlorhexidine) 및 오플록사신(ofloxacin)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 화학 항균제일 수 있고, 상기 천연 항균제는 예를 들어, 후박 추출물, 계피 추출물, 정향 추출물, 유칼립투스 추출물, 마늘 추출물, 골든씰(goldenseal) 추출물, 겨자 추출물, 티트리(tea tree) 추출물, 타임(thyme) 추출물 및 오레가노(oregano) 추출물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 천연 살균제일 수 있다.
상기 항균제는 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 1 중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.5 중량% 포함될 수 있다. 0.001 중량% 미만으로 포함될 경우에는 우수한 항균효과 발휘가 어려울 수 있으며, 1 중량% 초과로 포함될 경우에는 인체 안전성에 문제가 될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 항균제만을 이용하는 경우에는 바이오필름의 침투가 어려워 이미 생성된 바이오필름 제거 효과를 발휘하기 어려우나, 본 발명에 따른 공융용매와 함께 상기 항균제를 첨가하여 바이오필름 내부로의 침투를 향상시켜 상기 항균제의 효능이 극대화될 수 있으며, 상기 항균제는 바이오필름 제거용 조성물의 효능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 상기 공융용매를 함유하는 조성물은 보다 구체적으로 구강 내에 바이오필름을 형성하는 즉, 프라그 생성의 주 원인균, 바람직하게는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)가 형성하는 바이오필름의 생성을 억제하고, 만들어진 바이오필름을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조성물은 구내염 예방 또는 치료, 치은염 예방 또는 치료, 시린이의 예방 또는 치료, 구취 제거용, 또는 충치 예방 또는 치료의 용도로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 상기 공융용매를 포함하는 조성물은 물때 제거용 조성물로 사용할 수 있다. 상기 물때는 치과용품, 주방용품, 욕실용품, 정수기, 상하수도 배관 또는 세탁기의 세탁조 등의 부위에 생길 수 있으며, 이러한 물때는 예를 들어, 세라티아 마르체센스(Serratia marcescens), 메틸로박테리움(Methylobacterium) 속, 슈도모나스(Pseudomonas) 속, 잔토모나스(Xanthomonas) 속, 코리네박테리움(Corynebacterium) 속 또는 바실러스(Bacillus) 속 등의 세균이 공기 중에 떠다니다가 번식하여 바이오필름을 형성한 결과 생길 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 조성물은 이러한 균에 의한 바이오필름을 제거하여 물때를 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 물때 제거용 조성물은 통상적으로 당업계에서 사용될 수 있는 통상적인 물질들을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 바이오필름 제거용 조성물을 생물체 또는 비생물체의 표면에 처리하는 단계를 포함하는 바이오필름의 제거 방법, 바람직하게는 화학식 1로 표시되는 금속염 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutectic solvent)를 함유하는 조성물을 처리하여 바이오필름의 생성을 억제하거나 만들어진 바이오필름을 제거하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 바이오필름 생성 억제 및 제거용 제품을 제공한다. 상기 제품은 바이오필름의 생성을 억제하거나 만들어진 바이오필름을 제거하기 위한 용도의 제품이라면 어느 제품에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 상기 조성물을 포함하는 구강용 제품일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 공융 화합물을 용매에 포함시켜, 바이오필름 생성 억제 및/또는 제거용 조성물을 제조하는 새로운 방법을 제공한다.
구체적으로, 다음의 단계를 포함할 수 있다.
(S1) 하기 화학식 5로 표시되는 금속염, 및
비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질이 혼합된 혼합물을 혼합하여 공융 화합물을 제조하는 단계;
[화학식 5]
Mn1Xn2
상기 화학식 5에서,
M은 Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Pd, Ag, Pt, Au에서 선택된 어느 하나 이상이다. X는 아세테이트(acetate, CH3COO), 카보네이트(carbonate, CO3 2-), 클로라이드(chloride, Cl-), 시트레이트(citrate, C6H6O7 2 -), 시아나이드(cyanide, CN-), 플로라이드(Flouride, F-), 나이트레이트(nitrate, NO3 -), 나이트리트(nitrite, NO2 -), 옥사이드(oxide, O2-), 포스페이트(phosphate, PO4 3-), 설페이트(sulfate, SO4 2-)에서 선택된 어느 하나 이상이다. n1과 n2는 1, 2, 3, 4와 같은 정수이다.
(S2) 물, 에탄올, 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 및 프로필렌글리콜(propylene glycol) 로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 용매를 준비하는 단계; 및
(S3) (S2) 단계에서 준비한 용매에 (S1) 단계의 공융 화합물을 첨가하여 공융 화합물이 포함된 용매를 얻는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에서 상기 (S1)은 가온하는 과정을 거쳐 공융 화합물을 제조할 수도 있다.
바람직하게 상기 (S1) 단계는 공융 화합물이 형성될 수 있도록 화합물을 80 내지 150℃로 가열할 수 있으며, 바람직하게 90 내지 140℃, 더 바람직하게 100 내지 130℃로 가열할 수 있다. 상기 온도 범위에서 공융 화합물의 형성이 용이할 수 있다.
상기 화학식 5로 표시되는 금속염, 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질이 혼합된 혼합물의 비율은 화학식 5로 표시되는 금속염: 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질의 몰비가 1 : 0.1 - 20의 비율일 수 있으며, 바람직하게는 1 : 0.5 - 18 의 몰비로, 1 : 0.7 - 15의 몰비로, 1 : 0.9 - 12의 몰비로, 1 : 1 - 9의 몰비로, 1 : 1.5 - 8의 몰비로, 1 : 1.7 -7의 몰비로, 1 : 2 - 6의 몰비로, 1 : 2.2 - 5의 몰비로 혼합될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 : 2.5 - 4 의 몰비로 혼합될 수 있으며, 가장 바람직하게 1:2.8-3.5의 몰비로 혼합될 수 있다.
예를 들어 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오필름 생성 억제 및/또는 제거용 조성물을 제조하는 단계는, 공융 화합물을 포함하는 용매에 구강용 조성물을 제조하는 성분들을 용해시켜 제조할 수 있다.
예를 들어, 치약을 제조하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 공융 화합물을 포함하는 공융용매에 결합제, 감미제, 연마제, 기포제, 안정제, 향료 등과 같은, 치약 제조에 업계에서 사용되는 성분들을 혼합하여 치약을 제조할 수 있다. 또 다른 실시예에서 본 발명의 일 실시예에 따른 공융용매에 결합제, 감미제 등의 분말 성분을 분산시켜 혼합한 후, 연마제, 약효성분 등을 혼합하여 2차 혼합한 후, 다시 기타 성분들을 포함시켜 3차 혼합하여 제조할 수도 있다. 공융용매를 사용하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 준비된 공융용매에 바이오필름 제거 및/또는 생성 억제를 위한 구강용 조성물 내에 포함될 수 있는 성분을 혼합하여 조성물을 제조하는 방법이라면, 사용방법은 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 바이오필름 생성 억제 및/또는 제거용 조성물은 바이오필름 외벽의 분자 간 결합을 약하게 만들어 바이오필름을 경질 또는 연질 표면에서 떼어내는 효과가 탁월하다. 본 발명의 조성물은 바이오필름 제거 효과가 우수하다.
도 1은 각 구성 성분들이 공융용매를 이룰 때, 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)가 형성하는 바이오필름에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다.
도 2는 공융용매가 살균제와 함께 사용될 때 살균제의 바이오필름 살균력이 향상되는 것을 확인할 수 있는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 공융용매를 이용한 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 살균 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다. CPC : 염화 세틸피리디늄(cetylpyridinium chloride), IPMP : 이소프로필메틸페놀(isopropylmethylphenol)
도 4는 본 발명에 따른 공융용매의 각 성분이 가지는 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 살균 능력 및 구성 비율이 살균 능력에 미치는 영향을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 공융용매를 치약 조성물에 적용하여 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 공융용매 및 각 구성 성분들의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 공융용매의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력에 바이오필름 성숙도가 미치는 영향을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 공융용매의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력을 흡광도 분석을 통해 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 공융용매의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력을 전자주사현미경(scanning electron microscope)으로 분석한 이미지이다.
도 10은 본 발명에 따른 공융용매의 농도가 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력에 미치는 영향을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 공융용매와 항균제(IPMP)가 함께 존재할 때 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 공융용매의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 유래 불용성 글루칸(glucan) 용해 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명에 사용한 각 구성 성분들의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따른 공융용매의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명에 사용한 각 구성 성분들의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 생성 억제 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명에 따른 공융용매의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 생성 억제 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 17은 금속염의 대표적인 예로 염화아연을, 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질의 대표적인 예로 에리스리톨을 선정하여, 공융용매를 제조한 후, 바이오필름 제거 및 생성 억제 효과를 확인한 결과를 나타낸다.
도 18은 염화아연, 에리스리톨로 구성된 공융 화합물의 바이오필름 제거 효과를 가글액 조성물 내에서 확인한 결과를 나타낸다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[바이오필름 제거 실험 1]
1. 실시예 및 비교예 조성물의 제조
본 발명자들은 바이오필름 제거 효과를 확인하기 위하여 하기 표 1 및 표 2에서 제시하는 비교예 및 실시예 조성물을 사용하였다. 공융용매를 만들기 위하여 베타인과 수소결합 제공물질을 혼합한 후 100℃로 가열하고, 서서히 식힌 후 60℃에서 48시간 건조하였다. 이후 정제수를 이용해 희석하였다.
Figure PCTKR2017003034-appb-T000001
Figure PCTKR2017003034-appb-T000002
상기와 같은 함량의 조성물을 이용하여 바이오필름 제거에 미치는 공융용매의 효능을 검증하였다.
2. 바이오필름 모델의 제조
본 발명자들은 비교예 및 실시예 조성물의 바이오필름 제거 효능을 평가하기 위한 바이오필름 모델을 제조하였다. 보다 상세하게는, 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 균을 LB 액체 배지에서 OD600 값이 1.0이 되도록 배양하였다. 배양한 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)균은 1% 수크로오스(sucrose)를 함유한 BHI 액체 배지에 1:10 비율로 희석한 후, 폴리스티렌 재질의 웰 플레이트(well plate)에 옮겼다. 이후 72시간 동안 37℃에서 추가 배양하며, 24시간 마다 새로운 배지로 교체하여 바이오필름 모델을 제조하였다.
3. 실험예 1 - 바이오필름 살균 능력 확인
본 발명자들은 상기 표 1에 나타낸 비교예 및 실시예 조성물을 상기 방법으로 제조한 바이오필름에 10분간 접촉하도록 처리하였다. 이후 PBS 용액으로 씻어준 후 깨끗한 배지로 다시 채워주고, 사멸한 균의 정도를 정량적으로 측정하기 위하여 알라마르 블루(Alamar blue) 시약을 처리하였다. 1시간 후 형광 분석을 통해 미생물 사멸 정도를 평가하였다.
그 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다. 보다 상세하게는, 0.1 중량%의 IPMP(이소프로필메틸페놀, Isopropyl methyl phenol)를 포함한 조성물(비교예 2)의 경우 대략 27%의 바이오필름을 사멸시켰다. 반면에 베타인, 젖산, 그리고 베타인과 젖산 혼합물을 함유한 조성물(비교예 3 내지 5)은 바이오필름 살균력을 가지지 못하였다. IPMP와 베타인 혼합 조성물, IPMP와 젖산 혼합 조성물(비교예 6 및 7)의 경우, IPMP를 포함한 조성물(비교예 2)과 비교하였을 때 살균력에 큰 차이가 없었다. 하지만 IPMP, 베타인, 젖산(실시예 1)의 혼합물의 경우에는 대략 60% 정도의 우수한 바이오필름 살균력을 가졌다. 즉, 베타인과 젖산이 함께 공융용매로 만들어져 살균제와 함께 존재할 때 살균제의 바이오필름 제거 능력이 증가한다는 것을 확인하였다.
또한, 베타인과 젖산의 공융용매뿐 아니라 베타인과 아세트산, 베타인과 글리콜산, 베타인과 시트르산의 공융용매도 살균제의 바이오필름 살균력을 높여준 것을 확인할 수 있었다(실시예 2 내지 4, 도 2).
[바이오필름 제거 실험 2]
1. 실시예 및 비교예 조성물의 제조
본 발명자들은 본 발명에 따른 공융용매가 바이오필름 제거에 미치는 영향을 평가하기 위하여 하기 표 3에서 제시하는 6종의 공융용매 조합을 사용하였다. 공융용매를 만들기 위하여 양이온 물질로 사용한 콜린과 음이온 및 수소결합제공물질로 사용한 6종의 카르복실산 물질들을 1:2의 몰 비율로 혼합하였다. 혼합 과정에 중탄산콜린(choline bicarbonate)을 사용하여 카르복실산과 반응을 유도하였고, 그 결과 이산화탄소와 물이 생성되었다. 이후 반응물은 60℃에서 48시간 건조 과정을 거쳐 물이 제거되고, 양이온 콜린과 카르복실산 만이 남게 되었다.
Figure PCTKR2017003034-appb-T000003
공융용매의 바이오필름 제거 능력을 평가하기 위하여 상기 6종의 공융용매 및 항균제 3종을 이용하여 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력을 평가하였다.
2. 바이오필름 모델의 제조
본 발명자들은 공융용매의 바이오필름 제거 효능을 평가하기 위한 바이오필름 모델을 제조하였다. 보다 상세하게는, 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 균을 BHI 액체 배지에서 OD600 값이 1.0이 되도록 배양하였다. 배양한 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)균은 1% 수크로오스(sucrose)를 함유한 BHI 액체 배지에 1:10 비율로 희석한 후, 폴리스티렌 재질의 웰 플레이트(well plate)에 옮겼다. 이후 72시간 동안 37℃에서 추가 배양하며, 24시간 마다 새로운 배지로 교체하여 바이오필름 모델을 제조하였다.
3. 실험예 2 - 바이오필름 살균 능력 확인
본 발명자들은 평가에 이용한 공융용매 및 항균제를 정제수에 0.1 중량% 농도로 희석하였다. 희석한 물질들은 상기 방법으로 제조한 바이오필름에 10분간 접촉하도록 처리하였다. 이후 PBS 용액으로 씻어준 후 깨끗한 배지로 다시 채워주고, 사멸한 균의 정도를 정량적으로 측정하기 위하여 알라마르 블루(Alamar blue) 시약을 처리하였다. 1시간 후 형광 분석을 통해 미생물 사멸 정도를 평가하였다.
스트렙토코커스 뮤탄스( Streptococcus mutans ) 바이오필름 살균 능력
공융용매 및 항균제 처리에 의한 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 살균 평가 결과를 도 3에 나타내었다.
그 결과, 0.1 중량% CG(콜린과 제란산 혼합 공융용매)의 경우 99% 이상의 바이오필름 살균력을 가지는 것을 확인하였다. 이는 일반적인 화학 살균제인 CPC(Cetyl pyridinium chloride), IPMP(Isopropylmethylphenol)보다 우수한 살균력이었다.
4. 실험예 3 - 공융용매의 구성 비율에 따른 바이오필름 살균 능력
콜린 및 제란산 공융용매를 이루는 각 구성 성분의 살균 능력 및 구성 비율에 따른 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 살균 평가 결과를 도 4에 나타내었다.
그 결과, 염화콜린(choline chloride)의 경우 바이오필름 살균력을 거의 나타내지 못하였다. 제란산 만을 사용할 경우에도 1:2 비율의 콜린 및 제란산 공융용매보다 훨씬 낮은 살균력을 나타내었다. 또한, 콜린 및 제란산을 1:1 비율로 혼합한 물질을 사용하였을 경우도 1:2 비율의 공융용매보다 훨씬 낮은 살균력을 나타내는 것을 확인하였다.
따라서, 공융용매를 구성하는 성분뿐만 아니라 조합 비율 또한 공융용매의 특성을 크게 변화시킨다는 것을 확인하였다.
5. 실험예 4 - 공융용매의 구성 비율에 따른 바이오필름 살균 능력
본 발명자들은 치약 조성물에서 공융용매의 살균 능력을 평가하기 위하여 하기 표 4의 조성물을 사용하였다.
Figure PCTKR2017003034-appb-T000004
상기 비교예 및 실시예 조성물을 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름에 3분간 접촉 처리하여 평가한 살균력 결과를 도 5에 나타내었다.
그 결과, 정제수에 희석된 치약 조성물(비교예 8)의 경우 살균력을 가지지 않는 것을 확인하였으며, 항균제인 IPMP 및 CPC를 포함한 치약 조성물(비교예 9 - 10)의 바이오필름 살균력과 공융용매를 포함한 치약 조성물(실시예 5)의 바이오필름 살균력을 비교할 때 공융용매를 포함한 치약 조성물의 바이오필름 살균력이 2배 이상 우수함을 확인할 수 있었다.
[바이오필름 제거 실험 3]
1. 실시예 및 비교예 조성물의 제조
본 발명자들은 본 발명에 따른 공융용매가 바이오필름 제거에 미치는 영향을 평가하기 위하여 염화 콜린, 베타인, 게라니올(geraniol), 시트로넬올(citronellol), 신나밀 알코올(cinnamyl alcohol), 리나룰(linalool), 말톨(maltol), 벤질알코올(benzyl alcohol), 유게놀(eugenol), 에리스리톨(erythritol), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 부틸렌 글리콜(butylene glycol), 헥실렌 글리콜(hexylene glycol) 중 2종 이상으로 조합된 공융용매들을 이용하여 바이오필름 제거력을 1차 평가하였다.
그 중에서도 우수한 바이오필름 제거력을 나타낸 베타인 및 솔비톨(sorbitol) 조합과 베타인 및 에리스리톨(erythritol) 조합에 대한 실시예를 하기 표 5에서 제시한다.
* IPMP: 이소프로필메틸페놀(isopropylmethylphenol)
Figure PCTKR2017003034-appb-T000005
2. 바이오필름 모델의 제조
본 발명자들은 공융용매의 바이오필름 제거 효능을 평가하기 위한 바이오필름 모델을 제조하였다. 보다 상세하게는, 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 균을 BHI 액체 배지에서 OD600 값이 1.0이 되도록 배양하였다. 배양한 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)균은 1% 수크로오스(sucrose)를 함유한 BHI 액체 배지에 1:10 비율로 희석한 후, 폴리스티렌 재질의 웰 플레이트(well plate)에 옮겼다. 이후 24시간 동안 37℃에서 추가 배양하여 바이오필름 모델을 제조하였다.
3. 실험예 5 - 바이오필름 제거 능력 확인
본 발명자들은 평가에 이용한 비교예 및 실시예 조성물을, 상기 방법으로 제조한 바이오필름에 10분간 접촉하도록 처리하였다. 이후 정제수로 씻어준 후 깨끗한 배지로 다시 채워주고, 생존한 미생물을 정량적으로 측정하기 위하여 알라마르 블루(Alamar blue) 시약을 1시간 처리한 후 형광 분석을 하였다.
스트렙토코커스 뮤탄스( Streptococcus mutans ) 바이오필름 제거 능력
공융용매 및 각 구성성분에 의한 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 평가 결과를 도 6에 나타내었다.
그 결과, 0.066 중량%의 베타인과 0.034 중량%의 솔비톨 혹은 에리스리톨 혼합 조성물(실시예 6, 7)이 현저한 바이오필름 제거력을 가지는 것을 확인하였다. 이는 일반적인 항균제인 IPMP(비교예 12)보다 우수한 바이오필름 제거력이다. 또한 베타인, 솔비톨, 에리스리톨 각 구성 성분만으로는 바이오필름 제거력을 가지지 못하는 것을 확인하였다.(비교예 13 내지 15)
4. 실험예 6 - 바이오필름 성숙도에 따른 공융용매 효능
바이오필름 성숙도에 따른 공융용매의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력 평가 결과를 도 7에 나타내었다.
그 결과, 공융용매(실시예 6, 7)의 경우 바이오필름 생성 전, 즉 부유균에 대한 살균 능력은 지니지 못하였다. 그러나 미생물이 표면에 부착된 상태에서는 바이오필름을 높은 효율로 제거하였고, 바이오필름이 완전히 성숙한 상태에서도 일정 수준 이상으로 바이오필름을 제거하였다. 이에 반해 일반 항균제(비교예 12)의 경우 바이오필름 생성 전, 즉 부유균에 대한 살균 능력은 매우 우수하나 바이오필름이 생성되면 제거력을 지니지 못하였다. 이는 항균제가 다당류로 구성된 바이오필름 외벽을 침투하지 못하기 때문인 것으로 판단되었다.
이와 같이, 공융용매의 바이오필름 제거 능력은 일반 항균제와 전혀 다른 양상을 나타내며, 공융용매가 바이오필름 내부 미생물을 살균하는 것이 아니라 경질 또는 연질 표면으로부터 미생물을 떼어내는 방식으로 바이오필름을 제거한다는 것을 확인하였다.
5. 실험예 7 - 공융용매의 바이오필름 제거 방식
본 발명자들은 공융용매가 바이오필름을 기질 표면에서 떼어내는 작용을 한다는 것을 검증하기 위하여 공융용매 처리 후 흡광도 분석을 통해 평가한 바이오필름 제거 능력을 도 8에 나타내었다.
또한, 공융용매 처리 후 기질 표면에 잔존한 미생물의 이미지를 전자주사현미경을 이용하여 촬영하였고, 이를 도 9에 나타내었다.
흡광도 분석을 통한 스트렙토코커스 뮤탄스 ( Streptococcus mutans ) 바이오필름 제거 능력 평가
스트렙토코커스 뮤탄스 균의 경우 UV 영역 파장의 빛을 흡수하는 특징이 있어 표면에 잔존한 미생물을 확인하기 위해 300 nm 파장에서의 흡광도를 측정하였다. 그 결과, 흡광도 분석을 통해 측정한 공융용매의 바이오필름 제거 능력이 앞서 알라마르 블루 시약을 통해 평가한 바이오필름 제거 능력과 동일한 수준임을 확인하였다. 알라마르 블루 시약을 통한 평가법은 생존한 미생물의 양을 측정하는 방식이고, 흡광도 분석 평가법은 생존 여부에 관계없이 기질 표면에 남아있는 미생물의 양을 측정하는 방식이기 때문에 도 8의 결과는 공융용매가 바이오필름에 침투하여 살균하는 것이 아니라 바이오필름을 기질 표면에서부터 떼어내는 작용을 한다는 것을 의미한다.
전자주사현미경 이미지 분석을 통한 스트렙토코커스 뮤탄스 ( Streptococcus mutans ) 바이오필름 제거 능력 평가
공융용매 처리 후 기질 표면을 확인하기 위해 전자주사현미경을 이용하여 이미지 촬영을 하였고, 그 결과를 도 9에 나타내었다.
공융용매를 바이오필름에 처리하였을 때 기질 표면의 미생물이 줄어들었음을 확인할 수 있었다. 물(비교예 11)과 접촉한 바이오필름의 경우 미생물들이 강하게 밀집되어 있는 반면에 공융용매(실시예 6, 7)와 접촉한 바이오필름은 미생물들 간의 흡착이 줄어들었고, 표면에 잔존한 미생물도 줄어들었다. 이를 통해 공융용매가 표면에 부착되어 있는 미생물을 떼어내는 작용을 한다는 것을 확인할 수 있다.
6. 실험예 8 - 공융용매 농도에 따른 바이오필름 제거 능력
본 발명자들은 공융용매 농도에 따른 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거 능력을 평가한 결과를 도 10에 나타내었다.
그 결과, 공융용매의 농도가 증가할수록 바이오필름 제거력이 증가한다는 것을 확인하였다. 또한, 베타인, 에리스리톨 조합의 공융용매와 베타인, 솔비톨 조합의 공융용매의 바이오필름 제거력을 비교 시 공융용매가 높은 농도일 때 두 공융용매의 바이오필름 제거력은 큰 차이가 없으나 낮은 농도일 때는 베타인, 에리스리톨 조합의 공융용매가 더 우수한 바이오필름 제거력을 지님을 알 수 있다.
7. 실험예 9 - 공융용매와 화학 항균제의 시너지 효과
본 발명자들은 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거에 공융용매와 화학 항균제가 함께 사용될 때 보이는 시너지 효과를 도 11에 나타내었다.
그 결과, 화학 항균제(비교예 12) 자체로는 바이오필름 제거력을 지니지 못하나, 공융용매와 함께 사용될 때(실시예 8) 공융용매의 바이오필름 제거력을 20% 정도 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 공융용매가 바이오필름을 떼어내는 작용을 함과 동시에 화학 항균제가 바이오필름 내부로 침투할 수 있도록 만드는 작용도 함께 하는 것을 알 수 있다.
8. 실험예 10 - 공융용매의 바이오필름 제거 원리
본 발명자들은 공융용매가 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름을 제거하는 원리를 확인하기 위해 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름으로부터 불용성 글루칸을 분리하였고, 이에 대한 용해도를 평가하였다. 공융용매와 1 중량% 불용성 글루칸을 혼합한 후 550 nm 파장에서의 흡광도를 측정하여 혼탁도를 측정하였고, 그 결과를 도 12에 나타내었다.
불용성 글루칸이 베타인과 혼합되었을 때(비교예 13) 혼탁도 감소가 없었고, 에리스리톨과 혼합되었을 때(비교예 15) 혼탁도가 약간 감소하였다. 이에 반해 베타인, 에리스리톨 조합의 공융용매와 혼합되었을 때(실시예 7) 불용성 글루칸 용액의 혼탁도가 크게 감소한 것으로 보아 공융용매가 바이오필름 외벽이 뭉쳐지는 주 원인인 다당류 간 결합력을 약하게 하는 방식으로 불용성 글루칸의 용해도를 향상시킨다는 것을 유추할 수 있다.
즉, 공융용매가 바이오필름 외벽 구성성분들의 분자 간 결합을 깨뜨려, 불용성 글루칸의 용해도가 향상되고, 기질 표면으로부터 바이오필름이 떨어지고, 화학 항균제의 침투가 증가한다는 것을 확인하였다.
[바이오필름 제거 실험 4]
1. 실시예 및 비교예 조성물의 제조
본 발명자들은 본 발명에 따른 공융용매가 바이오필름 생성 억제 및 제거에 미치는 영향을 평가하기 위하여 염화아연(zinc chloride), 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol), 게라니올(geraniol), 벤질알코올(benzyl alcohol) 중 2종 이상으로 조합된 공융용매들을 이용하여 바이오필름 제거력을 1차 평가하였다.
그 중에서도 우수한 바이오필름 제거력을 나타낸 염화아연 및 글리세롤(glycerol) 조합, 염화아연 및 에리스리톨(erythritol) 조합, 염화아연 및 게라니올(geraniol) 조합에 대한 실시예를 하기 표 6에서 제시한다. 아래 표 6의 조성물 제조 후 정제수를 이용하여 10배씩 순차적으로 희석을 해서 평가에 사용하였다.
Figure PCTKR2017003034-appb-T000006
2. 바이오필름 모델의 제조
본 발명자들은 공융용매의 바이오필름 생성 억제를 평가하기 위해 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 균을 BHI 액체 배지에서 OD600 값이 1.0이 되도록 배양하였다. 배양한 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)균은 1% 수크로오스(sucrose)를 함유한 BHI 액체 배지에 1:10 비율로 희석한 후, 시료와 함께 폴리스티렌 재질의 웰 플레이트(well plate)에 옮겼다. 이후 8시간 동안 37℃에서 추가 배양하여 바이오필름을 제조하였다.
또한, 바이오필름 제거력을 평가하기 위해서 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 균을 BHI 액체 배지에서 OD600 값이 1.0이 되도록 배양하였다. 배양한 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)균은 1% 수크로오스(sucrose)를 함유한 BHI 액체 배지에 1:10 비율로 희석한 후, 폴리스티렌 재질의 웰 플레이트(well plate)에 옮겼다. 이후 24시간 동안 37℃에서 추가 배양하여 바이오필름 모델을 제조하였다.
3. 실험예 11 - 바이오필름 제거 능력 확인
본 발명자들은 평가에 이용한 비교예 및 실시예 조성물을, 상기 방법으로 제조한 바이오필름에 10분간 접촉하도록 처리하였다. 이후 정제수로 씻어준 후 깨끗한 배지로 다시 채워주고, 생존한 미생물을 정량적으로 측정하기 위하여 알라마르 블루(Alamar blue) 시약을 1시간 처리한 후 형광 분석을 하였다.
스트렙토코커스 뮤탄스( Streptococcus mutans ) 바이오필름 제거 능력
구성 성분들의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 제거력 평가 결과를 도 13에 나타내었고, 공융용매의 바이오필름 제거력 평가 결과를 도 14에 나타내었다.
그 결과, 염화아연의 경우(비교예 16) 고농도(1% 이상)에서 낮은 수준의 바이오필름 제거력을 나타내었고, 글리세롤, 에리스리톨, 게라니올의 경우(비교예 17 내지 19) 고농도에서도 바이오필름 제거효과를 전혀 가지지 못하였다. 그에 반해 염화아연이 글리세롤, 혹은 에리스리톨, 혹은 게라니올과 혼합된 조성물(실시예 9 내지 11)을 처리할 때 염화아연을 단독으로 처리할 때보다 현저하게 높은 바이오필름 제거력을 나타내었다.
4. 실험예 12 - 바이오필름 생성 억제력 평가
바이오필름을 형성하기 전의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 균을 조성물과 함께 8시간 배양하였고, 이후 정제수로 씻어준 후 깨끗한 배지로 다시 채워주었다. 바닥에 부착되어 잔존한 미생물을 정량적으로 측정하기 위하여 알라마르 블루(Alamar blue) 시약을 1시간 처리한 후 형광 분석을 하였다.
스트렙토코커스 뮤탄스( Streptococcus mutans ) 바이오필름 생성 억제 능력
구성 성분들의 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 바이오필름 생성 억제력 평가 결과를 도 15에 나타내었고, 공융용매의 바이오필름 생성 억제력 평가 결과를 도 16에 나타내었다.
그 결과, 염화아연의 경우(비교예 16) 0.01% 농도에서부터 바이오필름 생성 억제력을 나타내기 시작하였고, 글리세롤(비교예 17)과 에리스리톨(비교예 18)은 바이오필름 생성 억제력을 전혀 가지지 않았다. 또한, 게라니올의 경우(비교예 19) 저농도(0.001%)에서까지 우수한 바이오필름 생성 억제력을 보였다. 염화아연이 글리세롤 혹은 에리스리톨과 혼합된 조성물의 경우(실시예 9, 10) 염화아연의 바이오필름 생성 억제력과 동일한 수준의 생성 억제력을 나타내었고, 염화아연이 게라니올과 혼합된 조성물의 경우(실시예 11) 게라니올의 바이오필름 생성 억제력과 동일한 수준의 생성 억제력을 나타내었다. 즉, 각 구성성분들이 혼합된 조성물의 경우 바이오필름 생성 억제력의 상승 효과는 없으나 각 물질이 가진 바이오필름 생성 억제력을 유지하여 결과적으로 우수한 바이오필름 생성 억제력을 가지게 되었다. 최종적으로 염화아연과 글리세롤 조성물, 염화아연과 에리스리톨 조성물, 염화아연과 게라니올 조성물은 우수한 바이오필름 생성 억제력과 제거력을 동시에 가진다는 것을 확인할 수 있었다.
5. 염화아연과 에리스리톨의 비율에 따른 바이오필름 생성 및 제거 평가
아래 표 7의 비율로 염화아연과 에리스리톨을 준비하여 바이오필름 생성 억제 및 제거 정도를 평가하였다. 아래 No. 는 sample number를 의미한다.
Figure PCTKR2017003034-appb-T000007
그 결과, 바이오필름 생성 억제 효과 측면에서는 유사한 결과를 얻을 수 있었으나, 바이오필름 제거 평가에서는 비율에 따라 현저히 다른 효과를 가지는 것을 확인하였다. 결과는 도 17에 나타냈다.
도 17에서 확인할 수 있듯이, 염화아연과 에리스리톨의 몰비가 1:3 일 때, 바이오필름 제거 효과가 가장 우수하였다. 대부분 30% 미만의 제거 효과를 가졌지만, 염화아연과 에리스리톨의 비율이 1:3일 때, 특별히 40% 이상의 제거 효과를 가지는 것을 확인할 수 있었다.
바이오필름은 형성되면 화학살균제가 바이오필름 내부로 침투하지 못하기 때문에 물리적인 힘 없이 제거하기 상당히 어렵다. 화학살균제를 처리하더라도 10% 이하의 바이오필름 제거 효과를 지니기 때문에, 일반적으로 5% 정도의 제거 차이도 업계에서는 매우 현저히 개선된 효과를 갖는 것으로 판단한다. 따라서 10% 효과 차이는 바이오필름 제거를 위한 연구 분야에서는 매우 큰 효과상 차이라고 볼 수 있다.
6. 가글액에서의 바이오필름 생성 및 제거 평가
아래 표 8의 비율로 염화아연과 에리스리톨 및 염화아연-에리스리톨의 공융 화합물을 포함하는 조성물을 준비하여 바이오필름 생성 억제 및 제거 정도를 평가하였다. 샘플 제조에 사용한 가글액은 시중에서 구매할 수 있는 일반 가글액(LG 생활건강 페리오 가글 COOL)으로 화학살균제가 전혀 포함되어 있지 않고, 구강의 청량감을 위해 사용하는 제품이다.
Figure PCTKR2017003034-appb-T000008
도 18에서 평가 결과를 확인할 수 있듯이, 염화아연, 에리스리톨, 염화아연-에리스리톨 공융 화합물을 가글액에 희석할 때 정제수에 희석할 때와 같은 효과가 나타난다. 즉, 염화아연, 에리스리톨 조합물을 일반적인 가글액에 단순 혼합하여도 동일한 효능을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 염화아연과 에리스리톨은 가글액 혼합 시 가글액 내부에 존재하는 성분들과 화학 반응을 나타내지 않고, 기존 가글액의 물성 및 특성에 영향을 끼치지 않으면서 바이오필름 제거에 탁월한 효과를 나타낸다.
본 발명은 바이오필름 제거용 제품으로 이용될 수 있다. 본 발명은 예를 들어 구강 내에 존재하는 바이오필름을 제거하는 구강용 제품으로 이용될 수 있다.

Claims (40)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutetic solvent)를 함유하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2017003034-appb-I000007
    상기 화학식 1에서,
    R1 내지 R3는 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 10인 알킬(alkyl), 아릴(aryl), 알케닐(alkenyl) 및 하이드록시알킬(hydroxyalkyl)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1은
    R1 내지 R3이 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 10인 알킬(alkyl), 탄소수가 6 내지 10인 아릴(aryl), 탄소수가 2 내지 10인 알케닐(alkenyl) 및 탄소수가 1 내지 10인 하이드록시알킬(hydroxyalkyl)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환된 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 4급 암모늄은 베타인(betaine)(N,N,N-트리메틸 글리신(N,N,N-trimethyl glycine)), N,N,N-트리에틸 글리신(N,N,N-triethyl glycine), N,N,N-트리프로필 글리신(N,N,N-tripropyl glycine), N,N,N-트리이소프로필 글리신(N,N,N-triisopropyl glycine), N-부틸-N,N-디메틸 글리신(N-butyl-N,N-dimethyl betaine), N-펜틸-N,N-디메틸 글리신(N-pentyl-N,N-dimethyl glycine), N-헥실-N,N-디메틸 글리신(N-hexyl-N,N-dimethyl glycine), N-헵틸-N,N-디메틸 글리신(N-heptyl-N,N-dimethyl glycine), N-옥틸-N,N-디메틸 글리신(N-octyl-N,N-dimethyl glycine), N-노닐-N,N-디메틸 글리신(N-nonyl-N,N-dimethyl glycine), N-데실-N,N-디메틸 글리신(N-decyl-N,N-dimethyl glycine) 또는 이들의 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 4급 암모늄은 베타인(betaine)인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수소결합 제공물질은 탄소수가 1 내지 10인 카르복실산, 포름산(formic acid), 아세트산(acetic acid), 프로피온산(propionic acid), 부티르산(butyric acid), 발레르산(valeric acid), 카프로산(caproic acid), 카프릴산(caprylic acid), 카프르산(capric acid), 소르브산(sorbic acid), 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 푸마르산(fumaric acid), 숙신산(succinic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 피멜산(pimelic acid), 옥살아세트산(oxalacetic acid), 프탈산(phtalic acid), 글리콜산(glycolic acid), 시트르산(citric acid), 젖산(lactic acid), 글루코론산(glucoronic acid), 글리세르산(glyceric acid), 말산(malic acid), 타르타르산(tartaric acid), 타르트론산(tartronic acid), 하이드록시부틸산(hydroxybutyric acid), 하이드록시프로피온산(hydroxypropionic acid), 피루브산(pyruvic acid), 게라니올(geraniol), 시트로넬올(citronellol), 신나밀 알코올(cinnamyl alcohol), 리나룰(linalool), 말톨(maltol), 벤질알코올(benzyl alcohol), 유게놀(eugenol), 에리스리톨(erythritol), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 부틸렌 글리콜(butylene glycol), 헥실렌 글리콜(hexylene glycol) 또는 이들의 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수소결합 제공물질은 젖산(lactic acid), 아세트산(acetic acid), 글리콜산(glycolic acid) 또는 시트르산(citric acid)인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수소결합 제공물질은 솔비톨(sorbitol), 에리스리톨(erythritol) 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 4급 암모늄은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수소결합 제공물질은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수소결합 제공물질은 조성물 총 중량 대비 0. 01 내지 50 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질은 0.5 - 2.5 : 1 의 중량비(4급 암모늄 : 수소결합 제공물질)로 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질은 1 : 0.1 - 5 의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  13. 하기 화학식 3으로 표시되는 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutectic solvent)를 함유하는 바이오필름의 발생 억제 또는 제거용 조성물:
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2017003034-appb-I000008
    상기 화학식 3에서,
    R1 내지 R3는 각각 독립적으로 탄소수가 1 내지 6인 알킬(alkyl), 아릴(aryl), 알케닐(alkenyl) 및 하이드록시알킬(hydroxyalkyl)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이다.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 4급 암모늄은 콜린(choline)인 것을 특징으로 하는 바이오필름의 발생 억제 또는 제거용 조성물.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 수소결합 제공물질은 헥사노익산(hexanoic acid), 옥탄산(octanoic acid), 4-메틸옥탄산(4-methyloctanoic acid), 2-옥텐산(2-octenoic acid), 시트로넬산(citronellic acid), 제란산(geranic acid) 또는 이들의 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 바이오필름의 발생 억제 또는 제거용 조성물.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 수소결합 제공물질은 제란산(geranic acid)인 것을 특징으로 하는 바이오필름의 발생 억제 또는 제거용 조성물.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 4급 암모늄은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 바이오필름의 발생 억제 또는 제거용 조성물.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 수소결합 제공물질은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 바이오필름의 발생 억제 또는 제거용 조성물.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 4급 암모늄 및 수소결합 제공물질은 1 : 1.5 - 2.5 의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름의 발생 억제 또는 제거용 조성물.
  20. 하기 화학식 5로 표시되는 금속염; 및
    비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질을 포함하는 공융용매(eutetic solvent)를 함유하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물:
    [화학식 5]
    Mn1Xn2
    상기 화학식 5에서,
    M은 Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Pd, Ag, Pt, Au에서 선택된 어느 하나이다. X는 아세테이트(acetate, CH3COO), 카보네이트(carbonate, CO3 2-), 클로라이드(chloride, Cl-), 시트레이트(citrate, C6H6O7 2 -), 시아나이드(cyanide, CN-), 플로라이드(Flouride, F-), 나이트레이트(nitrate, NO3 -), 나이트리트(nitrite, NO2 -), 옥사이드(oxide, O2-), 포스페이트(phosphate, PO4 3-), 설페이트(sulfate, SO4 2-)에서 선택된 어느 하나이다. n1과 n2는 1, 2, 3, 4와 같은 정수이다.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 금속염은 아연염(zinc salts)인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 금속염은 염화아연(zinc chloride)인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol), 게라니올(geraniol), 벤질알코올(benzyl alcohol) 또는 이들의 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 글리세롤(glycerol), 에리스리톨(erythritol), 게라니올(geraniol), 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 금속염은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 80 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  27. 제20항에 있어서,
    상기 금속염 및 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질은 1 : 0.1 - 20 의 몰비(금속염 : 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질)로 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  28. 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물을 제조하는 방법에 있어서,
    (S1) 하기 화학식 5로 표시되는 금속염, 및
    비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질을 혼합하여 공융 화합물을 제조하는 단계;
    [화학식 5]
    Mn1Xn2
    상기 화학식 5에서,
    M은 Na, Mg, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Pd, Ag, Pt, Au에서 선택된 어느 하나이다. X는 아세테이트(acetate, CH3COO), 카보네이트(carbonate, CO3 2-), 클로라이드(chloride, Cl-), 시트레이트(citrate, C6H6O7 2 -), 시아나이드(cyanide, CN-), 플로라이드(Flouride, F-), 나이트레이트(nitrate, NO3 -), 나이트리트(nitrite, NO2 -), 옥사이드(oxide, O2-), 포스페이트(phosphate, PO4 3-), 설페이트(sulfate, SO4 2-)에서 선택된 어느 하나이다. n1과 n2는 1, 2, 3, 4와 같은 정수이다.
    (S2) 물, 에탄올, 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 및 프로필렌글리콜(propylene glycol) 로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 용매를 준비하는 단계; 및
    (S3) (S2) 단계에서 준비한 용매에 (S1) 단계의 공융 화합물을 첨가하여 공융 화합물이 포함된 용매를 얻는 단계를 포함하는, 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물의 제조방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 (S1) 단계는 혼합물을 80 내지 150℃로 가열하는 것을 특징으로 하는, 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물의 제조방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 화학식 5로 표시되는 금속염, 및
    비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질이 혼합된 혼합물의 비율은 화학식 5로 표시되는 금속염: 비공유 전자쌍을 지닌 수소결합 제공물질의 몰비가 1:0.1-20의 비율인 것을 특징으로 하는, 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물의 제조방법.
  31. 제1항, 제13항, 또는 제20항에 있어서,
    상기 공융용매는 조성물 총 중량 대비 0.002 내지 100 중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  32. 제1항, 제13항, 또는 제20항에 있어서,
    상기 조성물은 살균제 또는 항균제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 살균제 또는 항균제는 이소프로필메틸페놀(IPMP, Isopropylmethylphenol), 트리클로산(triclosan), 염화세틸피리디듐(Cetylpyridium chloride), 염화벤잘코늄(Benzalkonium chloride), 클로로헥시딘(chlorhexidine) 및 오플록사신(ofloxacin)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 살균제 또는 항균제인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 살균제 또는 항균제는 이소프로필메틸페놀(IPMP, Isopropylmethylphenol)인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 살균제 또는 항균제는 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 1 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  36. 제1항, 제13항, 또는 제20항에 있어서,
    상기 바이오필름은 스트렙토코커스(Streptococcus) 속, 포르피로모나스(Porphyromonas) 속, 프레보텔라(Prevotella) 속, 푸소박테리움(Fusobacterium) 속, 세라티아(Serratia) 속, 메틸로박테리움(Methylobacterium) 속, 잔토모나스(Xanthomonas) 속, 코리네박테리움(Corynebacterium) 속 또는 바실러스(Bacillus) 속이 형성하는 바이오필름인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 바이오필름은 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)가 형성하는 바이오필름인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
  38. 제1항, 제13항, 또는 제20항에 따른 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물을 생물체 또는 비생물체의 표면에 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거 방법.
  39. 제1항, 제13항, 또는 제20항에 따른 바이오필름 제거용 조성물을 포함하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 제품.
  40. 제1항, 제13항, 또는 제20항에 있어서,
    상기 조성물은 구강용 조성물인 것을 특징으로 하는 바이오필름 생성 억제 또는 제거용 조성물.
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