[논문]벤질트리알킬암모늄계 양이온성 계면활성제가 리포좀 제조와 특성에 미치는 영향

정연석; 정노희

doi:10.12925/jkocs.2016.33.3.428

벤질트리알킬암모늄계 양이온성 계면활성제가 리포좀 제조와 특성에 미치는 영향
Effects of Benzyltrialkylammonium Type Cationic Surfactants on the Preparation and Properties of Liposome 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.33 no.3, 2016년, pp.428 - 434

정연석 (충북대학교 공과대학 공업화학과) , 정노희 (충북대학교 공과대학 공업화학과)

초록
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본 연구에서는 알킬체인의 길이가 서로 다른 benzyltrialkylammonium chloride계 화합물을 합성하여 리포좀 제조에 응용하였다. 제조된 리포좀의 평균 입도분포, 제타전위, 방출거동 및 항균성을 조사하였으며, 사슬 길이에 따른 특성을 비교하였다. 리포좀의 평균 입도는 120~140 nm의 크기분포를 가졌으며 소수성 사슬의 길이가 증가할수록 큰 입자크기를 가졌다. 리포좀 용액의 제타전위는 양이온성 계면활성제인 benzyltrialkylammonium chloride를 첨가함에 따라 +80~90 mV의 값을 가지며 향상된 분산 안정성을 보였다. 방출거동에서는 사슬 길이에 따라 방출 속도를 조절할 수 있었으며 긴 사슬의 계면활성제를 첨가한 리포좀은 증가된 서방형 방출특성을 보였다. 또한, 리포좀의 포집효율은 25.9~27.5% 이었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, benzyltrialkylammonium chlorides with different alkyl chain length were synthesized and applied to liposome. Prepared cationic surfactant embedded liposomes were measured particle size, zetapotential, release property and antibacterial activity. The average particle size of liposomes was 120~140 nm. As alkyl chain length was increased, the liposome size was increased. Zetapotential for the solution of liposomes added cationic surfactants were in the range of +80~90 mV. In release test, collagen release rate could be controlled by alkyl chain length. liposome embedded long alkyl chain surfactant had enhanced sustained release property. Entrapment efficiency of hydrophilic collagen were 25.9~27.5%.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

본 연구에서는 양이온성 계면활성제를 첨가한 리포좀의 최적 제조조건을 찾아내기 위해 cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), benzyltrialkylammonium chloride (BTAC), 제미니 타입인 1,3-propane-bis(N-tetradecanoxyethyl -N,N-dimethyl) ammonium bromide (GE)를 사용하여 리포좀을 제조하였다. 그 중 우수한 항균성을 나타내는 BTAC를 본 연구의 대상 화합물로 선택하여, 소수성 사슬길이를 변화시켜 합성하면서 FT-IR, ¹H-NMR을 통해 구조를 분석하였다. 또한, 리포좀은 얇은막수화법으로 제조 후, 폴리카보네이트 막을 통과시키는 압출법으로 제조하였으며[9], 소수성 사슬길이에 따른 리포좀의 평균 입도분포, 포집효율 및 방출특성을 기존 레시틴과 콜레스테롤만 사용한 리포좀과 비교 및 분석하였다.
포도상구균을 tryptic soy broth (TSB)배지에 1 colony를 접종하여 배양하고, 멸균된 paper disc에 리포좀을 각각 50 ㎕씩 흡수시켰다. 대조군은 양이온성 계면활성제를 첨가하지 않은 리포좀을 사용하며 32℃에서 24시간 배양 후 disc 주변에 생성된 생육저해환 (inhibition zone) 의 직경을 측정하여 항균활성 정도를 비교 분석하였다.
본 연구에서는 양이온성 계면활성제를 첨가한 리포좀의 최적 제조조건을 찾아내기 위해 cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), benzyltrialkylammonium chloride (BTAC), 제미니 타입인 1,3-propane-bis(N-tetradecanoxyethyl -N,N-dimethyl) ammonium bromide (GE)를 사용하여 리포좀을 제조하였다. 그 중 우수한 항균성을 나타내는 BTAC를 본 연구의 대상 화합물로 선택하여, 소수성 사슬길이를 변화시켜 합성하면서 FT-IR, ¹H-NMR을 통해 구조를 분석하였다.
본 연구에서는 항균성을 갖는 리포좀을 제조하기 위해 양이온 계면활성제 3종을 합성하였으며, 이들 화합물을 이용하여 제조한 리포좀의 저장 안정성, 방출거동, 포집효율 등의 특성에 대해 연구한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

BTAC를 합성하기 위해 benzyl chloride (98%, Sigma Aldrich), N,N-dimethylhexadecylamine (98%, Sigma Aldrich), N,N-dimethyltetradecylamine (98%, Sigma Aldrich), N,N-dimethyldodecylamine (98%, Sigma Aldrich)를 사용하였다. 용매는 디클로로메탄 (DCM, 99.
5%, Samchun Chemical), 촉매로는 염산 (36^～38%, SK Chemical)을 사용하였다. 리포좀을 제조하기 위해 레시틴 (85%, CNA Biotech, Korea)과 콜레스테롤 (99%, Sigma Aldrich), 합성한 화합물을 사용하였다. 용매로는 클로로포름 (99.

이론/모형

양이온성 계면활성제를 첨가하여 제조한 리포좀의 항균성 실험은 paper disc method를 사용하였다[11]. 포도상구균을 tryptic soy broth (TSB)배지에 1 colony를 접종하여 배양하고, 멸균된 paper disc에 리포좀을 각각 50 ㎕씩 흡수시켰다.
합성하여 얻은 화합물의 특성을 확인하기 위해 녹는점과 산가를 측정하였으며, HLB 값의 산정은 Davies 방법을 사용하여 산정하였다. 또한, 합성화합물의 작용기와 구조를 확인하기 위하여 FT-IR과 ¹H-NMR을 사용하였다.

성능/효과

2. 합성화합물을 첨가한 리포좀의 평균 입자크기는 AC-C12, AC-C14, AC-C16 각각 120 nm, 127nm, 139 nm 였으며, 콜라겐의 포집효율은 각각 25.9%, 26.5%, 27.5%이었다.
3. 양이온성 계면활성제를 첨가한 리포좀의 제타전위는 +80^～+95 mV 으로 측정 되었으며 일반 리포좀에 비해 4℃와 25℃에서 40% 이상 향상된 저장 안정성을 나타냈다.
4. 리포좀에 포집된 콜라겐의 방출특성은 AC-C12를 첨가한 리포좀은 12시간, AC-C14는 24시간, AC-C16에서는 32시간에 걸쳐 방출이 일어났으며 사슬길이가 늘어날수록 향상된 서방형 방출특성을 확인하였다.
Paper disc method를 통해 실시한 항균성 실험 결과는 Table 2에 나타내었다. 레시틴과 콜레스테롤만 사용하여 제조한 리포좀과 GE 계면활성제를 첨가한 리포좀에서는 생육저해환이 측정되지 않았으며, CTAB와 AC-C16을 첨가한 리포좀에서는 각각 11, 23 mm 크기의 생육저해환이 관찰되었다. 세포막에 피해를 주지 않는 농도에서는 CTAB와 AC-C16의 계면활성제가 황색포도상구균의 세포벽 생성을 저해하는 효과가 나타난 것으로 보이며, GE 계면활성제에서 항균 특성을 보이기 위해선 더 높은 농도가 필요한 것으로 보인다[13].
리포좀의 포집효율은 탄소수가 12개에서 16개로 증가함에 따라 각각 25.9%, 26.5%, 27.5%의 값을 보였으며 사슬길이에 따른 포집효율의 변화는 크지 않았다. Manosroi의 연구결과에 따르면 알킬 사슬의 길이가 12개에서 18개로 길어지면 친유성 약물의 포집효율이 최대 2배 가까이 증가하는 것을 알 수 있는데[14], 본 실험의 결과는 최대 6%가량 증가한 결과값을 보였다.
소수성 사슬의 길이가 서로 다른 BTAC를 첨가하여 제조한 리포좀의 평균 입도분포와 포집효율은 Table 3에 나타내었다. 소수성 사슬의 길이가 증가할수록 평균 입자크기가 증가함을 확인하였으며, 이는 소수성 사슬의 길이가 증가함에 따라서 같은 몰수의 계면활성제가 들어가더라도, 리포좀의 지질이중층에서 소수성 사슬의 길이에 의해 차지하는 면적이 증가하면서 나타나는 현상으로 보인다.
세포막에 피해를 주지 않는 농도에서는 CTAB와 AC-C16의 계면활성제가 황색포도상구균의 세포벽 생성을 저해하는 효과가 나타난 것으로 보이며, GE 계면활성제에서 항균 특성을 보이기 위해선 더 높은 농도가 필요한 것으로 보인다[13]. 이를 통해 4급 암모늄계 계면활성제가 우수한 항균성을 가지는 것을 확인하였고, 그 중에 친수성 분자에 벤질기가 포함되어있는 계면활성제가 세포벽과 흡착하여 항균성을 나타내는 과정에서 우수한 효과가 나타나는 것을 확인하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	리포좀의 안정성 향상을 위해 첨가하는 물질중 콜레스테롤은 어떤 기능을 담당하는가?	리포좀의 안정성 향상을 위해 첨가하는 물질중 콜레스테롤은 반데르발스 결합 또는 수소결합으로 세포막 내의 지방산 사슬을 안정화시키는 작용을 하여 세포막의 유동성을 감소시키며 견고성을 부여하는 기능을 담당한다[6]. 최근 양이온성 계면활성제를 첨가하여 리포좀을 제조하는 연구들은 DNA 전달 및 치료 분야와, 피부 투과성을 향상시키는 리포좀에 대한 연구가 주를 이루고 있다[7, 8].
	리포좀이 약물전달체, 표적형 치료제로의 응용되는 이유와 응용에 있어 단점은 무엇인가?	리포좀은 인체에 무해하고 소수성 물질과 친수성 물질을 모두 포집할 수 있기 때문에, 약물전달체, 표적형 치료제로의 응용이 연구되고 있다[2, 3]. 또한, 리포좀에 포집한 물질은 포집되지 않은 물질보다 700배 이상 체내 흡수에 효과적이라는 연구결과도 리포좀의 약물전달체로서의 응용에 큰 이유가 되고 있다[4]. 그러나 리포좀은 생체 내 흡수가 빨리 이루어져 짧은 반감기를 가지며, 리포좀의 구성 성분인 인지질은 용이한 가수분해성을 가지고 있어 안정성이 낮고 장기간 보관이 어렵다는 단점이 있다[5].
	리포좀이란?	리포좀은 인지질이 물에 분산되면서 분자의 극성 부분이 물 쪽으로 향하고 비극성 부분은 소수성 상호작용을 통해 응집함으로써 형성되는 구형의 소포체를 말한다[1]. 리포좀은 인체에 무해하고 소수성 물질과 친수성 물질을 모두 포집할 수 있기 때문에, 약물전달체, 표적형 치료제로의 응용이 연구되고 있다[2, 3].

참고문헌 (20)

J. M. Yoo, S. Y. Kim, E. A. Cho, E. H. Cho, S. J. Choi, Y. J. Jeong, B. J. Ha and H. J. Chae, "Stabilization of Astaxanthin using Nanoliposome", Journal of Korean Society Biotechnology and Bioengineering, 25(2), 130 (2010).
Y. Barenholz, "Liposome application: Problems and prospects", Journal of Colloid and Interface Science, 6(1), 66 (2001).

상세보기
C. Spuch and C. Navaro, "Liposomes for targeted delivery of active agents against neurodegenerative diseases (Alzheimer's disease and Parkinson's Disease)", Journal of Drug Delivery, 2011, 1 (2011).
Chapman Jr, W. L. Hanson, W. L. Alving, C. R. Hendricks, "Antileishmanial activity of liposome-encapsulated meglumine antimonate in the dog", American journal of veterinary research, 45(5), 1028 (1984).

상세보기
B. S. Jin and J. Y. Yoo, "A study on the characteristics and stability of liposomes", Dongduk Journal Life Science Studies, 74 (2001).
B. Nasseri, "Effect of Cholesterol and Temperature in the Elastic Properties of niosomal membranes", International Journal of Pharmaceutical, 300(1), 95 (2005).

상세보기
W. Li, J. Shi, C. Zhang, M. Li, L. Gan, H. Xu and X. Yang, "Co-delivery of thioredoxin 1 shRNA and doxorubicin by folate-targeted gemini surfactant-based cationic liposomes to sensitize hepatocellular carcinoma cells", Journal of Materials Chemistry B, 2(30), 4901 (2014).

상세보기
S. Duangjit, P. Opanasopit, T. Rojanarata and T. Ngawhirunpat, "Evaluation of meloxicam-loaded cationic transfersomes as transdermal drug delivery carriers", AAPS PharmSciTech, 14(1), 133 (2013).

상세보기
F. Olson, C. A. Hunt, F. C. Szoka, W. J. Vail, and D. Papahadjopoulos. "Preparation of liposomes of defined size distribution by extrusion through polycarbonate membranes." Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Biomembranes, 557(1), 9 (1979).

상세보기
E. Stefanutti, F. Papacci, S. Sennato, C. Bombelli, I. Viola, A. Bonincintro, F. Bordi, G. Mancini, G. Gigli and G. Risuleo, "Cationic liposomes formulated with DMPC and a gemini surfactant traverse the cell membrane withoutt causing a significant bio-damage", Journal of Biochima et Biophysica Acta, 1838(10), 2646 (2014).

상세보기
H. Ericsson, G. Tunevall, and K. Wickman. "The paper disc method for determination of bacterial sensitivity to antibiotics: relationship between the diameter of the zone of inhibition and the minimum inhibitory concentration." Scandinavian journal of clinical and laboratory investigation 12(4), 414 (2010).
R. C. Little, "Correlation of surfactant hydrophile-lipophile balance (HLB) with solubility parameter", Journal of Colloid and Interface Science, 65(3), 587 (1978).

상세보기
T. Hamouda and J. R. Baker, "Antimicrobial mechanism of action of surfactant lipid preparations in electric Gram-negative bacilli.", Journal of Applied Microbiology, 89(3), 397 (2000).

상세보기
A. Manosroi, P. Wongtrakul, J. Manosroi, H. Sakai, F. Sugawara, M. Yuasa, M. Abe, "Characterization of vesicles prepared with various non-ionic surfactants mixed with cholesterol", Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 30(2), 129 (2003).

상세보기
N. B. Mahale, P. D. Thakkar, R. G. Mali, D. R. Walunj, S. R. Chaudhari, "Niosomes: Novel sustained release nonionic stable vesicular systems - An overview" Advances in Colloid and Interface Science, 183(1), 46 (2012).
J. Davidsen, I. Rosenkrands, D. Christensen, A. Vangala, D. kirby, Y. Perrie, E. M. Agger, P. andersen, "Characterization of cationic liposomes based on dimethyldioctadecylammonium and synthetic cord factor from M. tuberculosis (trehalose 6, 6'-dibehenate)- a novel adjuvant inducing both strong CMI and antibody responses.", Biochima et Biophysica Acta (BBA)-Biomembranes, 1718(1), 22 (2005).

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D. G. Fatouros and S. G. Antimisiaris, "Effect of amphiphilic drugs on the stability and zeta-potential of their liposome formulations: a study with prednisolone, diazepam, and griseofulvin" Journal of Colloid and Interface Science, 251(2), 271 (2002).

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J. Sabin, G. Prieto, J. M. Ruso, R. H. Alvarez and F. Sarmiento, "Size and stability of liposomes: A possible role of hydration and osmotic forces.", The European Physical Journal E, 20(4), 401 (2006)

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B. Shi, C. Fang, Y. Pei, "Stealth PEG-PHDCA niosomes: Effects of chain length of PEG and particle size on niosomes surface properties, in vitro drug release, phagocytic uptake, in vivo pharmacokinetics and antitumor activity", Journal of Pharmaceutical Sciences, 95(9), 1873 (2006)

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M. J. Lawrence, "Sufactant: Microemulsions and Vesicles as Vehicles for Drug Delivery", European Journal of Drug Metabolism and Pharmacokinetics, 19(3), 257 (1994)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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