커큐민 Nanostructured lipid carrier의 제조방법 및 안정성

Abstract

본 연구에서는 난용성 물질인 커큐민의 이용률을 높이기 위해서 MCT 오일을 이용한 지질수송체 NLC 최적 제조 최적 비율을 선정하고, 커큐민 NLC를 제조하여 저장 온도에 따른 커큐민 NLC의 안정성(입자특성, 커큐민 포집함량)과, 인체 모델 소화시스템에 적용하였을 때의 입자크기 변화 및 커큐민 방출을 분석하였다. 첫 번째로 NLC에 사용할 액체 지질을 선정해야 하는데 대표적으로 많이 쓰이는 MCT 오일과 soybean 오일을 비교하여 커큐민의 용해도를 측정하였다. MCT 오일은 1341,27 ㎍/mL, soybean 오일은 657.06 ㎍/mL로 MCT 오일의 용해도가 높아 MCT 오일을 NLC의 액체 지질로 선정하였다. 커큐민 NLC를 제조하기 앞서 MCT오일을 이용한 안정한 NLC가 제조되어야 한다. NLC는 o/w과 유사하게 오일상이 수상으로 분산되는 형태이기 때문에 처음으로 친수성 유화제인 Tween 80을 이용하였다. Tween 80 0.1-4% (w/v)를 첨가하여 blank NLC를 제조하였을 때 외관을 관찰하였다. 0.3 및 0.4% (w/v)를 제외 한 blank NLC는 응집물 또는 침전물이 관찰되었다. 그리고 안정한 blank NLC를 제조하기 위해 입자크기를 감소시키고 입자분산도를 높이기 위해 초고압 균질 횟수(1회, 2회, 3회)를 달리하여 입자특성을 나타내었다. 초고압 균질 횟수가 증가함에 따라 입자크기 및 입도분포도는 감소하였고, 제타전위의 절대값은 증가하였다. NLC의 입자크기 및 제타전위는 초고속 균질 2회와 유의적인 차이는 없었지만, 입도분포도를 고려해 초고압 균질 횟수는 3회로 선정하였다. 더욱 안정한 NLC를 제조하기 위해 Tween 80 0.3% (w/v) 및 0.4% (w/v)를 첨가 한 후 친유성 유화제인 Span 80을 농도별로 첨가에 따른 blank NLC 입자특성을 측정하였다. 초고압 균질의 횟수가 증가할수록 입자크기 및 입도분포도는 감소하고, 제타전위의 절대값은 증가하였다. Tween 80 0.4% (w/v), Span 80의 첨가량에 따른 제타전위는 유의적인 차이가 없었고, 입자크기는 Tween 0.3% (w/v)의 경우 Span 80의 0.3% (w/v) 이상 첨가하면 감소하였고, Tween 0.4% (w/v)의 경우 Span 80 첨가량에따라 입자크기는 증가하는 경향을 보였다. 입도분포도는 Span 80 첨가량이 증가함에 따라 증가하였지만 유의적인 차이는 없었다. Tween 80 0.3% (w/v)의 경우 Span 80 첨가량이 증가함에 따라 증가하였지만, 0.2% (w/v) 이상부터 유의적인 차이가 없었고, 0.25이하로 단분산상을 나타내었다. MCT 오일을 이용한 blank NLC 최적조건은 Tween 80 0.3% (w/v)와 Sapn 80 0.3% (w/v)로 선정하여 커큐민을 함유한 NLC를 제조하여 포집함량과 입자크키 및 입도분포도를 측정하였다. 커큐민 함량은 0.001-0.018% (w/v)를 첨가하여 제조하였으며, 0.004% (w/v) 이상 첨가하였을 때 포집함량은 유의적으로 감소하였으며, 저장 기간 1일 이후 NLC에 침전물이 관찰되었다. 입자크기는 첨가량에 따라 유의적인 차이가 없었으며, 입도분포도인 경우에는 첨가량에 따라 증가하였다. 이는 포집되지 않은 커큐민의 영향인 것으로 사료되었고, 최적 제조조건으로 커큐민 NLC 제조 한 후 저장 온도 (5°C, 21±2°C, 40°C, 65°C)에 따른 안정성 및 인체 소화시스템에 적용하여 입자특성 및 포집함량 및 커큐민 release를 측정하였다. 저장기간동안 외관으로는 상분리 및 응집, 침전물은 생성되지 않았으나 65°C에서 저장한 커큐민 NLC의 경우 색이 점차 연해지는 것으로 관찰되었다. NLC에 사용된 고체지질의 녹는점은 54-72.5°C로 65°C에서는 고체지질의 결정화가 되지 않았을 것으로 사료되고, 또한 온도에 의한 지질의 산화로 구조적으로 불안정화 되어, 저장기가 동안의 포집함량을 감소하게 되고 감소할수록 색은 연해지는 경향을 보였다. 포집함량은 5°C, 21±2°C의 커큐민 NLC는 0일에서 28일 동안 92.62%에서 각각 83.52%, 82.02%로 비교적 안정하였으며 40°C는 저장기간 28일 65.01%로 저장기간 7일 이후 급격히 감소하였다. 65°C인 경우 저장시간 7시간 이후 급격히 감소하는 경향을 보였으며, 28일에는 24.75%로 측정되었다. 커큐민은 염기성 용매, 산소, 빛에 불안정하여 분해가 일어나는데 분해가 되면 4-vinyl guaiacol로 분해가 되고, 최종적으로는 vanillin, guaiacol과 isoeugenol 등 휘발성 페놀 화합물을 초래한다(Esatbeyoglu et al., 2015). 이에 저장기간 동안 성분들이 휘발되 커큐민 함량이 감소한 것으로 사료된다. 커큐민 NLC의 입자크기는 91.29 nm로 저장온도 5°C, 21±2°C, 65°C에서 저장한 경우 28일 저장하여 각 112.54 nm, 100.84 nm, 118.78 nm로 유의적으로 증가하였으며 40°C에서 저장한 경우 94.95 nm로 증가하였으나 유의적인 차이가 없었다. 5°C에서 저장한 커큐민 NLC는 28일 저장기간동안 제타전위와 입도분포도는 유의적인 차이가 없었고 21±2°C, 40°C 커큐민 NLC인 경우 0일에서 28일 동안 –26.96 mV에서 각각 –24.85 mV, -22.63 mV로 유의적으로 감소하였지만 입도분포도인 경우 유의적인 차이가 없었다. 저장온도 65°C인 경우 저장기간 7일 이후 28일동안 급격히 감소하였다. 제타전위는 –16.88 mV, 입도분포도는 0.093으로 측정되었다. 제타전위인 경우 지질담체의 산화 및 커큐민 방출 및 분해에 의해 감소된 것으로 사료된다. 모델 소화시스템 적용 후 입자크기는 모델 위액에서 2시간 동안 입자는크기는 유지하였으며 모델 장액에서 lipase 및 담즙 추출물에 의해 입자크기가 증가하였다. 커큐민 방출는 pH, lipase 및 담즙 추출물에 의해 입자크기가 증가하여 커큐민 방출에 영향을 미친 것으로 사료된다.

Curcumin has various of healthy effects but low water solubility and bioavailability and poor chemical stability. A delivery system for nanosutructured lipid carriers (NLC) are produced by mixing solid lipids with liquid lipid, which offer the advantage of improved insoluble drug encapsulation efficiency. In this study, high pressure homogenization method was employed to produce NLC. The formulas of NLC developed by using glycerol tristearate (solid lipid), medium chain triglyceride oil (liquid lipid), Span 80, Tween 80 and water. Characterization of NLC consisted of appearance, diameter, zeta potential, polydispersity index, storage stability at 5°C, 21±2°C, 40°C, 65°C and in vitro simulated gastrointestinal. The optimization preparation condition was glycerol tristearate 0.60% (w/v), MCT oil 0.24% (w/v), Span 80 0.3% (w/v), Tween 80 0.3% (w/v) and water 100% (w/v). NLC had particle diameter 91.29 nm, zeta-potential –26.96 nm and polydispersity index 0.22 and encapsulation efficiency 92.62%. During storage for 28 days, NLC maintained particle properties at 5°C and 21°C. Curcumin NLC was decreased encapsulation efficiency 65% even though it maintained particle properties at 40°C. At 65°C, curcumin NLC was also decreased encapsulation efficiency (28.95%) and zeta-potential (-16.88 mV) and polydispersity 0.093 was also decreased but NLC increased diameter of 118.78 nm. In in vitro simulated gastrointestinal test, a particle diameter of curcumin NLC was increased (117.11 nm) and curcumin was released (31.72%) in the simulated oral phase. And curcumin NLC maintained its particle diameter and curcumin release% in the simulated gastric phase (2 h). Finally, particle diameter and curcumin released gradually increased over time in the simulated intestinal phase. This resulted in stable curcumin NLC for 28 days at low temperature and room temperature in a storage test. And curcumin NLC was able to maintain curcumin to the intestine under in vitro simulated gastrointestinal test. In this study, it was suggested that NLC was effective to increase the utilization of curcumin and stable storage stability and water solubility and bioavailability.