[약제학 실험] 알지네이트 비드 제조 및 평가

1. method

1) Bead의 제조

① Sodium alginate를 증류수에 용해시킨 2% alginate 20 mL (Sodium alginate 0.4 g + 증류수 20 mL)을 제조한다.

② 2% alginate 용액 20 mL에 Sulfadiazine 20 mg과 Methylene blue solution 40 μL을 넣어 용해시킨다.

③ 135 mM의 CaCl2 용액 200 mL에 ② 용액을 3 mL syringe with needle를 이용하여 일정속도로 점적시키고 gel화 시킨다.

④ 제조된 alginate bead를 여과지를 사용하여 분리한 후 증류수 50 mL로 3회 세척한다.

 

2) 키토산 표면 코팅

① Chitosan을 증류수에 용해시켜 0.25% 키토산수용액 50 mL을 제조한다.

② Chitosan 용액에 제조된 alginate bead를 20분간 함침시켜 비드 표면을 코팅시킨다.

 

3) 비드의 건조

① Chitosan 코팅된 alginate bead를 감압여과하여 분리한 후 60도 오븐에서 건조한다. 여액을 따로 보관하여 봉입효율을 측정에 이용한다

 

4) 약물의 봉입효율 측정

① UV 분광법을 이용한 정량 분석을 위해 calibration curve를 만든다. (264nm 파장 흡광도 측정)

② Chitosan 코팅된 alginate bead를 건져내고 잔액에서 1 mL씩을 취하여 여액 중에 존재하는 sulfadiazine의 양을 UV 분광법을 이용하여 측정한다. 봉입효율(Fc, %)는 아래의 식으로 구한다. 𝐹𝑐 = [𝐷𝑐 − 𝐷𝑡] 𝐷𝑐 × 100

③ Dt는 bead를 제조 후 여액 중에 존재하는 sulfadiazine의 양이고, Dc는 제조 시 첨가된 약물의 양이다.

 

5) Alginate bead로부터 약물방출속도 측정

① 제조된 alginate bead 20알을 200 mL 비이커에 넣고 물 100 mL을 채운 후 magnetic stirrer에서 100 rpm으로 교반한다. ② 10분 & 20분 시점에 bead를 몇 개 꺼내 사진을 찍고 그 크기를 확인한다

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-discussion

1. 비드가 생기는 원리 및 이유

알지네이트 비드는 겔화(gelation) 원리를 사용해 제조한다. 알지네이트는 -OH기와 카르복실기를 많이 가지고 있는데 CaCl2와 반응하여 알지네이트가 음이온이 되면서 알지네 이트 비드가 형성된다. 알긴산 나트륨을 녹여서 염화 칼슘 수용액을 떨어트리면 나트륨 이온과 칼슘이온이 치롼되 면서 칼슘이온을 중심으로 두가닥의 알지네이트가 망상을 형성하는 반응이 형성되며 비드를 만들게 된다. 화학반응식: (C6H7O6Na)n+Ca2+→(C6H7O6Ca)n

 

- 알지네이트 비드를 응용한 제품 사례

1) 칼슘 알지네이트 비드를 이용한 미세조류 황화 다당류의 반연속적 생산 위 연구에서는 칼슘 알지네이트 비드를 이용하여 미세조류로부터 황화 다당류를 반연속적으로 생산하는 기술을 개발했다. 알지네이트 비드를 이용하여 미세조류 세포를 고정화시켜 생산성을 높이고, 연속 배양과 추출 공정을 가능하게 했다.

 

2) Alginate bead를 이용한 니켈, 아연, 카드뮴의 흡착특성에 관한 연구 위 논문은 알지네이트 비드를 이용해 니켈, 아연, 카드뮴의 중금속 이온 흡착 특성을 연구했다. 알지네이트 비드의 중금속 이온 흡착 효율을 최적화하기 위한 pH, 농도, 접촉 시간 등의 조건을 평가했다. 이 실험을 통해 수질 정화와 환경 오염 물질 제거에 알지네이트 비드의 가능성을 확인한 논문이다.

출처) Jung, H.-J. (2011). Adsorption Characteristics of Nickel, Zinc and Cadmium Ions using Alginate Bead. Journal of the Chosun Natural Science, 4(2), 130–136. https://doi.org/10.13160/RICNS.2011.4.2.130

 

3) 소디움 알지네이트 농도에 따른 감 칼슘 알지네이트 비드의 물리적 및 관능적 특성 위 논문은 소디움 알지네이트 농도가 칼슘 알지네이트 비드의 물리적 특성과 관능적 특성에 미치는 영향을 연 구한 논문이다. 이 연구는 비드의 농도를 조절해서 비드의 최적의 물리적 특성과 관능적 품질을 제시한다. 연구를 통해 알지네이트 비드를 새로운 식품 개발(분자요리)에 응용할 수 있다는 시사점을 제공한다.

출처) Jung, H.-J. (2011). Adsorption Characteristics of Nickel, Zinc and Cadmium Ions using Alginate Bead. Journal of the Chosun Natural Science, 4(2), 130–136. https://doi.org/10.13160/RICNS.2011.4.2.13