키토산 유도체를 이용한 레스베라트롤 함유 나노 입자 제조 및 방출 제어

Abstract

포도껍질과 포도씨 등에 함유되어 있는 resveratrol (RV)은 강력한 항산화 활성을 비롯하여 혈청 콜레스테롤 저하, 항바이러스, 항비만, 신경보호작용, 항염증작용 및 항노화 등 다양한 생리활성을 나타내는 물질이다. 그러나 RV은 난용성 성분으로 음료 등의 수용성 환경에서 활용이 극히 제한적이며, 열이나 빛 등의 외부 환경에 대해 안정성이 낮고 경구 섭취 시에는 체내에서 생체 효율이 낮다는 문제점이 지적되었다. 따라서 본 연구에서는 우수한 생리활성을 가지고 있는 polyphenol계 물질인 RV의 방출을 조절하고 생체이용률을 향상시킬 수 있는 나노 입자를 개발하고자 하였다. 이를 위하여 키토산의 유도체인 trimethyl chitosan (TMC)를 제조한 후, TMC와 tripolyphosphate (TPP)의 ionic gelation을 이용하여 RV를 함유한 TMC-TPP (TP) 나노 입자를 제조하였다. 또한 기본 피복성분인 TMC에 copolymer로 alginate가 첨가되었을 때의 RV 함유 나노 입자를 2 종류로 제조하였다: TMC-alginate (TA)와 TMC-algiante-TPP (TAP) 나노 입자. 다양한 조건의 RV 함유 나노 입자들의 물리화학적 특성과 포집 효율 및 방출특성을 비교 분석하였다. 또한 confocal microscopy와 flow cytometry룰 이용하여 제조된 나노 입자들의 세포 내 투과성과 세포 내 방출되는 속도를 측정하였으며, 나노 입자화됨에 따른 항암활성의 변화를 분석하였디. 나노 입자의 크기와 RV 포집 효율은 RV의 농도가 증가할수록 감소되는 경향을 나타내었다. 또한 중성 및 저온 환경에서 방출되었을 때 RV의 방출속도가 저하되었다. Alginate가 첨가된 TA 및 TAP 나노 입자의 경우, alginate농도가 10%에서 50%로 증가됨에 따라 입자크기와 포집 효율 모두 증가되었다. 또한 alginate가 첨가되었을 때 TPP의 첨가여부와 상관없이 모든 조건에서 방출속도가 저하되었다. 이를 통하여 alginate가 방출속도를 낮추어 방출을 조절할 수 있는 것으로 확인되었다. Caco-2 세포 내에서 RV 나노 입자가 흡수되는 정도 및 방출 특성을 측정하였다. 나노 입자들의 방출속도를 비교해보면, TP 나노 입자로부터의 RV 방출속도보다 alginate가 처리된 TA 및 TAP 나노 입자들의 방출속도가 억제된 경향을 보였고, 이는 in vitro 방출 실험결과와 일치하는 것이다. 또한 나노 입자화되지 않은 RV와 비교하였을 때 TP, TA 및 TAP 모두 나노 입자의 흡수가 더 빠르다는 확인하였다. 나노 입자화하지 않은 RV와 RV 함유 나노 입자에 대한 암세포 성장 억제 효과를 비교 분석한 결과, 모든 종류의 RV 함유 나노 입자들이 나노화되지 않은 RV보다 유의적으로 높은 항암 활성을 나타내었다. 따라서, 키토산 유도체인 TMC와 alginate를 이용한 나노 입자는 RV의 방출을 조절하고 생체이용률을 향상시킬 수 있는 유용한 경구용 전달체로서 향후 식품산업에서 활용 가능성이 높을 것으로 판단된다.