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안정성이 우수한 신남알데히드 자가미세유화 약물전달시스템 개발
Development of trans-cinnamaldehyde self-microemulsifying drug delivery system(SMEDDS) with superior stability 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.20 no.12, 2019년, pp.555 - 562  

방규호 (경남과학기술대학교 제약공학과) ,  김경수 (경남과학기술대학교 제약공학과)

초록
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본 연구의 목적은 다양한 항균활성을 지닌 천연물 유래 물질 신남알데히드를 이용한 안정한 자가미세유화 약물전달시스템을 개발하는 것이다. 이러한 목표를 달성하기 위하여 신남알데히드의 주 분해산물인 신남산과 신남알데히드의 동시 정량법을 확립하였으며, 설정된 분석법을 이용한 용해도 시험으로 신남알데히드에 대한 용해도 개선효과가 우수한 계면활성제를 선별하였다. 계면활성제로 Cremophor EL, 공계면활성제로 Transcutol P를 이용한 신남알데히드의 pseudo-ternary phase diagram을 작성하여 에멀전의 입자크기를 최소화시킬 수 있는 조성비로 신남알데히드 : Cremophor EL : Trasncutol P = 10 : 70 : 20%(v/v/v)인 SMEDDS 조성물을 제조한 후 안정성 시험을 통해 신남알데히드의 함량변화 및 에멀전의 입자크기 변화에 대해 확인하였다. 본 연구를 통해 제조된 신남알데히드의 자가유화 나노에멀전은 신남산의 생성량이 적고 신남알데히드의 함량 저하 속도가 느려 안정성이 우수하였으며, 안정성 기간 중에 최초의 입자크기를 잘 유지하는 특성이 확인되었다. 따라서 이 조성물은 신남알데히드를 위한 의약품 제형으로의 활용 가능성이 높을 것으로 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was undertaken to develop a stable self-microemulsifying drug delivery system (SMEDDS) for trans-cinnamaldehyde, a known antibacterial and antifungal agent. A simultaneous analytical method was established for quantification of trans-cinnamaldehyde and its degradant, cinnamic acid. Variou...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구의 목적은 부작용이 적고 안전한 천연물 유래 항균 물질 TCA를 위한 자가미세유화 약물전달시스템을 개발하는 것이다. 또 최종 선정된 formulation의 가속 및 가혹보관조건에서의 함량변화 및 CA로의 분해양상을 확인하고 에멀전 입자크기 변화를 측정하여 안정성이 우수한 항진균제로의 개발가능성을 평가하는 것이다.
  • 본 연구의 목적은 부작용이 적고 안전한 천연물 유래 항균 물질 TCA를 위한 자가미세유화 약물전달시스템을 개발하는 것이다. 또 최종 선정된 formulation의 가속 및 가혹보관조건에서의 함량변화 및 CA로의 분해양상을 확인하고 에멀전 입자크기 변화를 측정하여 안정성이 우수한 항진균제로의 개발가능성을 평가하는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자가유화 나노에멀전 formulation이 TCA 약물전달시스템에 적용에 고려될 수 있는 이유는 무엇인가? 자가미세유화 약물전달시스템(Self-microemulsifying drug delivery system, SMEDDS)은 오일, 계면활성제 및 공계면활성제의 균질한 혼합물로서 가벼운 교반에 의해서도 에멀전의 형성이 가능한 에멀전 formulation이다. 따라서 위장관등의 생체내 환경에서 높은 비표면적을 지니는 나노크기의 에멀전을 생성할 수 있어 난용성 약물에 대한 뛰어난 가용화능 및 점막통과가 우수한 장점을 가질 수 있다[7]. 특히, 나노에멀전(nanoemulsion)은 일반적으로 200 nm 이하[8], 바람직하게는 100 nm 이하의 입자크기를 가지는 투명한 에멀전 제형을 칭하는 용어로, 자가유화 나노에멀전의 경우 상기와 같은 특성을 이용하여 난용성 약물에 대한 제형연구에 다양한 활용이 가능하다.
나노에멀전(nanoemulsion)이란 무엇인가? 따라서 위장관등의 생체내 환경에서 높은 비표면적을 지니는 나노크기의 에멀전을 생성할 수 있어 난용성 약물에 대한 뛰어난 가용화능 및 점막통과가 우수한 장점을 가질 수 있다[7]. 특히, 나노에멀전(nanoemulsion)은 일반적으로 200 nm 이하[8], 바람직하게는 100 nm 이하의 입자크기를 가지는 투명한 에멀전 제형을 칭하는 용어로, 자가유화 나노에멀전의 경우 상기와 같은 특성을 이용하여 난용성 약물에 대한 제형연구에 다양한 활용이 가능하다. 따라서 TCA에 대한 적절한 약물전달시스템으로 자가유화 나노에멀전 formulation의 적용이 고려될 수 있다.
계피를 정제하여 얻어진 trans-cinnamaldehyde(TCA)가 항진균 활성을 나타내는 원리는 무엇인가? Cinnamaldehyde는 한약재, 음료 및 음식에 사용되는 계피유의 주성분으로 특유의 향을 가지고 있으며 항균작용 및 항암작용 등의 다양한 약리학적 활성이 알려지며 국내외적으로 그 약효에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다[1]. 선행연구결과에 따르면 계피로부터 정제하여 얻어진 trans-cinnamaldehyde(TCA)가 진균의 세포벽 성분인 chitin과 β–glucans의 생합성 효소인 chitin synthase 1, 2, 3과 β-(1, 3)-glucan synthase를 저해함으로서 항진균 활성을 나타낸다는 작용기전이 밝혀져 있으며, 이는 진균 세포막 생합성을 저해하는 다른 항균제가 유발하는 인체 정상세포 손상 등의 부작용을 개선할 수 있는 인체에 안전한 기전의 항균 기전이라 할 수 있다[2]. 그러나 TCA를 천연물 유래 항진균제로 개발하여 사용하기 위해서는 이의 물성을 고려한 적절한 formulation 연구가 반드시 필요하다.
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참고문헌 (19)

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  2. K-H. Bang, D-W. Lee, H-M. Park, Y-H. Rhee, "Inhibition of Fungal Cell Wall Synthesizing Enzymes by trans -Cinnamaldehyde", Bioscience, biotechnology and biochemistry, Vol.64, No.5, pp.1061-1063, 2000. DOI: https://doi.org/10.1271/bbb.64.1061 

  3. A. Arfa, L. Preziosi-Belloy, P. Chalier, N. Gontard, "Antimicrobial Paper Based on a Soy Protein Isolate or Modified Strach Coating Including Carvacrol and Cinnamaldehyde", Agricultural and food chemistry, Vol.55, No.6, pp.2155-2162, 2007. DOI: https://doi.org/10.1021/jf0626009 

  4. K-H. Bang, Y-H. Lee, B-S. Min, "Purification and properties of an antifungal component, AF-001, from Cinnamomi Cortex", The Korean Journal of Mycology, Vol.25, No.4, pp.348-353, 1997. 

  5. E. Chen, S. Wu, D. McClements, B. Li, Y. Li, "Influence of pH and cinnamaldehyde on the physical stability and lipolysis of whey protein isolate-stabilized emulsions", Food Hydrocolloids, Vol.69, pp.103-110, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.01.028 

  6. A. Sail, W. Mustapha, S. Yusop, M. Maskat, A.Shamsuddin, "Optimisation of Cinnamaldehyde-in -water Nanoemulsion Formulation using Central Composite Rotatable Design", Sains Malaysiana, Vol.47, No.9, pp.1999-2008, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.17576/jsm-2018-4709-07 

  7. D. Kim, J. Cho, J. Park, Jung. Kim, E. Song et al., "Self-microemulsifying drug delivery system(SMEDDS) for improved oral delivery and photostability of methotrexate", International Journal of Nanomedicine, Vol.14, pp.4949-4960, 2019. DOI: https://doi.org/10.2147/IJN.S211014 

  8. W-L. Tian, L-L. Lei, Q. Zhang, Y. Li, "Physical Stability and Antimicrobial Activity of Encapsulated Cinnamaldehyde by Self-Emulsifying Nanoemulsion", Journal of Food Process Engineering, Vol.39, No.5, pp.462-471, 2016. DOI: https://doi.org/10.1111/jfpe.12237 

  9. O. Mustapha, K. Kim, S. Shafique, D. Kim, S. Jin et al., "Development of novel cilostazol-loaded solid SMEDDS using a SPG-membrane emulsification technique: Physicochemical characterization and in vivo evaluation", Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Vol.150, pp.216-222, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2016.11.039 

  10. K. Kim, J. Kim, S. Jin, D. Kim, D. Kim et al., "Development of novel prasugrel base microsphereloaded tablet with enhanced stability: Physicochemical characterization and in vivo evaluation in beagle dogs", Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Vol.146, pp.754-761, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfb.2016.07.025 

  11. H. Moon, A. Yousaf, K. Cho, C. Yong, J. Kim et., "Evaluation of stability and simultaneous determination of fimasartan and amlodipine by a HPLC method in combination tablets", Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, Vol.9, pp.123-128, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ajps.2014.04.002 

  12. C. Pouton, "Lipid formulation for oral administration of drugs: non-emulsifying, self-emulsifying and 'self-microemulsifying' drug delivery systems", European Journal of Pharmaceutical Sciences, Vol.11, pp.93-98, 2000. DOI: https://doi.org/10.1016/S0928-0987(00)00167-6 

  13. L. Li, C. Zhou, Z. Xu, "Self-nanoemulsifying drug-delivery system and solidified self -nanoemulsifying drug-delivery system", Nanocarriers for Drug Delivery, pp.421-449, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814033-8.00014-X 

  14. K. Bouchemal, S. Briancon, E. Perrier, H. Fessi, "Nano-emulsion formulation using spontaneous emulsification: solvent, oil and surfactant optimisation", International Journal of Pharmaceutics, Vol.280, pp.241-251, 2004. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2004.05.016 

  15. A. Singh, A. Chaurasiya, M. Singh, S. C. Upadhya, R. Mukherjee et al.,, "Exemestane Loaded Self- Microemulsifying Drug Delivery System (SMEDDS): Development and Optimization", AAPS PharmSciTech, Vol.9, pp.628-634, 2008. DOI: https://doi.org/10.1208/s12249-008-9080-6 

  16. A. Sprunk, C. Strachan, A. Graf, "Rational formulation development and in vitro assessment of SMEDDS for oral delivery of poorly water soluble drugs", European Journal of Pharmaeutical Sciences, Vol.46, pp.508-515, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ejps.2012.04.001 

  17. D. Patel, K. Sawant, "Self Micro-Emulsifying Drug Delivery System: Formulation Development and Biopharmaceutical Evaluation of Lipophilic Drugs", Current Drug Delivery, Vol.6, pp.419-424, 2009. DOI: https://doi.org/10.2174/156720109789000519 

  18. P. Balakrishnan, B-J. Lee, D. Oh, J. Kim, Y. Lee et al., "Enhanced oral bioavailability of Coenzyme Q10 by self-emulsifying drug delivery systems", International Journal of Pharmaceutics, Vol.374, pp.66-72, 2009. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2009.03.008 

  19. H. Zayas, N. Truong, D. Valade, Z. Jia, M. Monteiro, "Narrow molecular weight and particle size distributions of polystyrene 4-arm stars synthesized by RATF-mediated miniemulsions", Polymer Chemistry, Vol.4, pp.592-599, 2013. DOI: https://doi.org/10.1039/c2py20709e 

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