나노리포좀을 이용한 astaxanthin의 안정화 (Stabilization of Astaxanthin Using Nanoliposome)

서지정보

· 발행기관 : 한국생물공학회
· 수록지 정보 : KSBB Journal / 25권 / 2호 / 130 ~ 136페이지
· 저자명 : 유지민, 김소영, 조은아, 조은혜, 최선주, 정윤주, 하병집, 채희정

초록

아스타잔틴 (astaxanthin, 3,3’-dihydroxy-β,β’-carotene-4,4'-dione, C40H52O4, FW 596.9)은 자연계에 널리 존재하는케토-카로티노이드 (keto-carotenoid)로서 polyisoprenoid와oxygen quenching 기능을 가진 benzenoid ring의 결합 구조로, 베타카로틴 (β-carotene)과 매우 유사한 구조를 지니고 있다. 아스타잔틴은 주황색 또는 붉은색의 색소 물질로갑각류 등 다른 해양생물과 조류에 존재하고, 비타민 E인알파-토코페롤 (α-tocopherol)에 비하여 550배에 해당하는효과가 입증되어 있는 강력한 항산화 물질이다 [1]. 아스타잔틴의 강력한 항산화활성은 구조의 C-4, C-4'에 위치한oxo-group 때문이라고 보고되어 있고 [2], 아스타잔틴의항산화 기작은 일중항 산소 (singlet oxygen)를 제거하거나 [3]자유라디컬 소거능 [4,5], 과산화물 연쇄반응 (peroxide chain reaction)을 정지시키는 것으로 알려져 있다 [6,7]. 아스타잔틴의 항산화 작용은 일중항 산소의 제거에 의해 항암에도효과가 있는 것으로 알려져 있다. 그 예로 아스타잔틴의 활성산소 (oxygen radical) 제거에 의한 개시 (cancer initiation)와 진행 (propagation)의 과정을 감소시켜 난소암, 간암에대한 예방효과 등이 보고된 바 있다 [8-10]. 이 외에도 아스타잔틴의 항암효과에 대한 많은 연구결과가 보고되었다 [11-15]. 또한 아스타잔틴은 면역기능에 활성이 있는 것으로 알려져 있고 [16-21], 심장질환에 대한 치료효과도 보고되었다 [22,23]. 이 외에도 항염증 효과 [24], 자외선 차단효과 [25], 눈 기능과 관련된 효과 [26-29], 간기능에 대한영향 [30]이 보고된 바 있다. 또한, 아스타잔틴의 미백활성이 미백제로 알려진 kojic acid와 비슷한 활성을 지니는 것으로 보고된 바 있다 [31].
현재까지의 연구결과들이 아스타잔틴의 높은 생리활성을 입증하고 있고, 여러 천연자원에서 아스타잔틴의 추출법 등의 연구가 활발히 이루어지고 있지만, 아스타잔틴은이중결합을 가진 불포화화합물로 제조나 저장 시 열과 산화(빛)에 의해 쉽게 파괴되어 활성이 감소하여 응용범위에 한계가 있는 실정이다 [32].
현재 국내외적으로 아스타잔틴의 안정성과 용해도 개선을위한 제형화 연구는 미비한 실정이다. 국내에서는 아스타잔틴을 수용화하기 위한 방법으로 키토산 등 수용성 고분자를 이용한 연구를 진행하였으나, 현재 실용화되지 않은 상태이고, 그 안정성이나 효능 또한 입증되지 않았다 [33]. 또한안정성 향상의 측면에서 아스타잔틴 유액제조에 의한 안정성향상이 보고된 바 있고 [34], chitosan matrix를 이용하여아스타잔틴을 캡슐화하여 온도에 대한 저장성 개선 [35],키토산을 이용하여 헤마토코커스로부터 추출한 아스타잔틴을 캡슐화하여 산화안정성 개선과 저장에 따른 항산화활성이 보고된 바 있다 [36]. 현재까지 국내외적으로 아스타잔틴제형화 연구는 초기 상태이고 안정성과 용해도를 동시에높일 수 있는 기술은 보고된 바 없다. 아스타잔틴을 식품 및화장품으로 용도개발하고 이와 관련된 기술적인 문제를 해결하기 위해서는 제조 및 유통과정에서 변질되지 않고 본래의 활성이 유지될 수 있도록 하는 안정화 기술 즉, 화장품의제형기술이 요구된다.
최근에는 화장품의 유효성분을 유지하면서 안정하게피부에 흡수시킬 수 있는 피부 경피흡수시스템으로써리포좀 제형에 대한 관심이 높아지고 있다. 리포좀은 자기스스로 회합하는 콜로이드 입자들의 구형 인지질 베지클로정의되는데 1960년대 초 Alec Bangham은 물 속에서 인지질 베지클 구조로 형성되는 것을 처음으로 발견하였다 [37].
리포좀은 인지질로 구성된 구형의 소포체 (vesicle)로서친수성 및 친유성 성분을 동시에 포집할 수 있어 vitamin,약품 등과 같은 활성성분에 대한 전달체 (delivery system)로 많은 연구가 진행되고 있다 [38]. 인지질은 생체막의주요 구성성분이기 때문에 리포좀의 인지질막 또한 생체막과 유사한 생리학적 기능 및 특성을 나타낸다. 따라서리포좀은 피부 친화적이며 안전성이 우수하기 때문에제약 및 화장품산업 분야 등에서 효과적인 약물전달체로서 응용되고 있다 [39]. 주름을 개선하거나 미백작용을 높이는데 특수한 효과를 얻기 위해서 활성물질들을피부에 투과시킬 목적으로 리포좀 전달체계 시스템을사용해 왔으며 [38], 활성 물질 중 다양한 생리적 기능을 가진 ascorbic acid는 피부의 미백작용과 주름 개선에우수한 효능을 갖고 있지만 화학적으로 불안정하여 물이나 공기와 접촉하게 되면 산화되어 그 활성이 감소하는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 리포좀내에 ascorbic acid를 포집시켜 안정성 향상이 보고된 바 있다 [40].
리포좀 제형에 나노기술을 적용하게 되면 특정 성분을피부 속에 전달하는 역할을 하는 나노구조체의 크기가 피부를 구성하는 세포보다 작기 때문에 나노입자가 포함된기능성 화장품을 바르면 약효 성분이 피부 깊숙이 잘 스며든다고 알려져 있다.
본 연구에서는 이중결합을 가진 불포화화합물로 제조나저장 시 열과 산화 (빛)에 의해 쉽게 파괴되어 활성이 감소하여 응용범위에 한계가 있는 아스타잔틴을 안정성이 우수한 기능성 원료로써 산업적으로 용도를 넓히고 부가가치를향상시키는 것을 목적으로 나노리포좀 제형기술을 이용하여 접목하였다.

영어초록

Astaxanthin is an unsaturated compound with a double bond. So it is easily decayed by heat and oxidation (light)during its storage and processing of it. Nanoliposome formulation technology was utilized to improve the stability of astaxanthin. Nanoliposome preparation conditions were established and the stability of astaxanthin encapsulated nanoliposome and free astaxanthin was investigated. Thermal stability and UV-stability of astaxanthin encapsulated nanoliposome increased up to two times and tree times, respectively. Astaxanthin encapsulated nanoliposome could be used as a stable functional material for industrial purposes.

참고자료

· 없음