KR102105872B1

KR102105872B1 - 열용융압출법을 이용하여 제조된 구리 나노콜로이드 분산체 및 이의 용도

Info

Publication number: KR102105872B1
Application number: KR1020180057044A
Authority: KR
Inventors: 조현종; 남수영; 이송이; 구자성; 강위수; 채병조; 김민주; 황성준; 박문수
Original assignee: 강원대학교산학협력단
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2020-04-29
Also published as: KR20190131962A

Abstract

본 발명은 열용융압출법을 이용하여 제조된 구리 나노콜로이드 분산체 및 이의 용도에 관한 것으로, 본 발명의 제조법에 의해 무기 금속류의 구리 나노콜로이드 분산체(CuSO₄HME)를 개발할 수 있다. 특히, 황산구리의 입자경을 나노 크기 단위까지 감소시킴으로써 경구 투여 후 위장관에서의 흡수율을 증가시키는데 기여할 수 있다. 또한, 체내 흡수율이 증가될 경우 분변내 포함된 중금속에 의한 환경오염을 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명은 미량으로 존재하는 동물 체내 구리의 효과적인 공급에 크게 기여할 것이므로, 관련 산업에 매우 유용하다.

Description

열용융압출법을 이용하여 제조된 구리 나노콜로이드 분산체 및 이의 용도{Copper nano colloidal dispersion produced by hot-melting extrusion method and uses thereof}

본 발명은 열용융압출법을 이용하여 제조된 구리 나노콜로이드 분산체 및 이의 용도에 관한 것이다.

영양소는 비타민류와 통상적으로 미네랄 또는 금속염의 형태로 있는 일부 원소류를 포함하고, 특히 그 중에서도 원소류로는 칼슘, 인, 칼륨, 철, 아연, 구리, 마그네슘, 망간 및 요오드를 들 수 있다. 미량영양소는 일반적으로 소량으로, 즉 1㎎/일 미만으로 소비되고, 다수의 필수 원소는 촉매 기능을 갖는다. 미량영양소는 극미량으로 존재하는 경우가 많지만, 그 생체이용률은 생존, 성장, 건강 및 생식에 있어서 필수적이다. 미량영양소는 어린이 및 그외 새끼 동물에게 있어서 특히 급성장 시기일 때의 초기 발달기간 동안에 있어서 중요하다. 더욱이, 다수의 동물 신품종은 사료의 소비는 보다 적지만 더욱 빠른 속도로 성장하도록 능력이 개선되어 왔기 때문에, 미량영양소의 추가량이 요구된다. 이러한 집중적 성장은 더욱 큰 대사 스트레스를 부과하여, 비타민 결핍에 대한 감수성을 증가시킨다. 필요한 미량영양소는 식품 또는 사료 내 함유하고 있어서, 이들 영양소가 자연적으로 존재하든 또는 상업적으로 제조되었든 간에 충분한 양으로 존재하지 않는 경우가 많거나 또는 발견되지 않는다는 것은 잘 알려져 있다. 따라서, 사실상 동물의 사료배합 시 비타민 및 미네랄이 추가로 첨가된다. 상업적으로 동물에게 미량영양소를 공급하기 위해 첨가하는 양과 그 비용은 상당하다.

구리는 생체의 필수 미량 원소이며, 약 80 mg 정도를 함유한다. 살아있는 모든 생명체는 구리를 요구하기 때문이다. Cu는 위나 장에서 흡수되어 혈중에서 세룰로플라스민(Ceruloplasmin)이나 알부민 등 단백질과 결합, 전신으로 운반되며, 뇌, 간장, 신장은 비교적 고 농도를 함유하며 적혈구, 담즙에도 들어있다. 혈청 구리의 90%는 세룰로플라스민(Ceruloplasmine)과 결합되어 있다. 호흡 효소 시토크롬 C 산화 효소(cytochrome c oxidase)부터, 철 대사에 중요한 역할을 하는 구리 함유 세룰로플라스민(ceruloplasmin)에 이르기까지 많은 효소의 필수적인 구성 요소이기 때문이다. 신체는 구리의 흡수, 이동, 저장, 배설을 조절함으로써 체내 구리 농도를 일정하게 유지한다.

한편, 무기물 결정, 금속, 그리고 염은 소액성(친화성이 약한) 물질로 분류할 수 있다. 이들의 (물과 같은) 용매에서의 친화성은 매우 낮기 때문에, 이러한 물질들을 용매에 분산시키기 위해서는 열역학적 작업이 필수적이다. 금속을 나노 크기 입자로 개발하기 위한 다양한 제조법들이 개발되어 왔다. 열용융압출법은 쉽게 스케일-업 할 수 있는 반복적인 제조 공정이다. 재료는 압출기 안에 들어가 다이로 이동하여 회전하는 스크류에 의해 균일하게 섞이고, 다이에서 압출되어 나온 열용융압출 공정에서 배럴의 온도는 유리전이 온도와 용융 온도 이상으로 설계되고 고분자 첨가물과 약물은 고분자 매트릭스에 분자적 수준으로 분산된다.

한편, 한국등록특허 제1753222호에는 '용융압출하여 제조된 당귀-고체분산체 및 그 제조방법'이 개시되어 있으나, 본 발명의 '열용융압출법을 이용하여 제조된 구리 나노콜로이드 분산체 및 이의 용도'는 어디에도 개시되어 있지 않다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명은 그동안 열용융압출법을 이용해 유기 물질이 포함된 약제학적 제형을 개발한 예는 많았지만, 무기 물질이 포함된 압출물에 대한 보고는 거의 없었기 때문에, 이중 스크류를 사용한 열용융압출법으로 계면활성제(Span 80 및 Tween 80) 및 가용화제(PEG 6000)와 함께 무기물(황산구리 등)의 균일한 분산체를 제조하는 것이 시도되었다. 단일 스크류 압출기에 비해 이중 스크류 압출기는 다음과 같은 이점을 제공한다; 높은 분산성, 쉬운 재료 공급, 낮은 과열 위험성, 높은 공정 생산성, 공정 파라미터의 효과적인 조정.

상기와 같은 이중 스크류 시스템을 통해 생성되는 강한 힘은 CuSO₄을 PEG 6000 기제에 균일하게 분산시킬 수 있고, 동시에, CuSO₄의 나노 크기의 입자는 유기 고분자(PEG 6000 등)로 뒤덮이게 되고, CuSO₄ 입자 위의 PEG 6000 코팅은 표면 에너지와 응집체 발생을 감소시켰다. CuSO₄ 마이크로 크기 입자와 비교해서, CuSO₄의 나노 크기 입자는 다음과 같은 이점을 가질 수 있다: 정맥투여 가능성, 효과적인 세포 내로의 이동, 향상된 점막투과성.

본 발명의 열용융압출 공정을 통해 제조된 구리 나노콜로이드 분산체(CuSO₄HME)는 원래의 무기물 형태보다 이유자돈의 사양성적 및 소화율에 있어서 개선되는 점을 확인하였다. 특히 훨씬 적은 양이 분변으로 배출되는 것을 확인함으로써, 사양성적에 영향을 받지 않고 사료 내 첨가되는 구리의 함량을 줄일 수 있으며, 더 나아가 환경오염 문제도 개선시킬 수 있는 점을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 구리, 계면활성제 및 가용화제를 혼합한 혼합물을 열용융 압출기를 이용하여 열용융 압출하는 단계를 포함하는 구리 나노콜로이드 분산체를 제조하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 구리 나노콜로이드 분산체를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 구리 나노콜로이드 분산체를 유효성분으로 함유하는 구리 흡수율 개선용 사료첨가제 조성물을 제공한다.

본 발명의 제조법에 의해 무기 금속류의 구리 나노콜로이드 분산체를 개발할 수 있다. 특히, 황산구리의 입자경을 나노 크기 단위까지 감소시킴으로써 경구 투여 후 위장관에서의 흡수율을 증가시키는데 기여할 수 있다. 또한, 체내 흡수율이 증가될 경우 분변 내 포함된 중금속에 의한 환경오염을 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명은 미량으로 존재하는 동물 체내 구리의 효과적인 공급에 크게 기여할 것이므로, 관련 산업에 매우 유용하다.

도 1은 CuSO₄ HME 나노입자 분산액의 입자특성이다. 증류수에 분산된 CuSO₄ HME 제형의 입도분포(A) 및 투과전자현미경사진(B)이다.
도 2는 CuSO₄ 및 CuSO₄ HME의 푸리에 변환 적외선 분광분석 결과이다.
도 3은 (A) CuSO₄, (B) CuSO₄ HME의 X선 광전자 분광분석 결과이다.
도 4은 CuSO₄ 및 CuSO₄ HME의 분말 X선 회절 양상 결과이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 구리, 계면활성제 및 가용화제를 혼합한 혼합물을 열용융 압출기를 이용하여 열용융 압출하는 단계를 포함하는 구리 나노콜로이드 분산체를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 계면활성제는 Span 80 및 Tween 80으로 이루어질 수 있고, 상기 가용화제는 솔루플러스(Soluplus), PEG 400, PEG 1000, PEG 6000, PEG 8000 또는 PEG 20000일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 구리, 계면활성제 및 가용화제는 18~22:15~17:62~66의 중량비로 혼합할 수 있고, 바람직하게는 중량 기준으로 20:16:64로 혼합할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 구리는 바람직하게는 황산구리(CuSO₄)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 혼합물은 황산구리(CuSO₄), Span 80, Tween 80 및 PEG 6000으로 이루어진 혼합물일 수 있고, 바람직하게는, 황산구리(CuSO₄), Span 80, Tween 80 및 PEG 6000이 18~22:10~14:3~5:62~66의 중량비로 혼합될 수 있고, 바람직하게는 20:12:4:64의 중량비로 혼합될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 혼합물은 이온화제를 추가로 포함할 수 있으며, 바람직한 상기 이온화제는 아세트산 또는 오미자일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 오미자는 오미자 분말, 오미자 즙 또는 오미자 추출물을 의미하지만 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 열용융 압출은 배럴 및 다이의 온도는 각각 50~60℃ 및 55~65℃로 유지되며, 스크류의 속도가 120~180 rpm이며, 압출 속도는 40~50g/min으로 수행하는 것일 수 있고, 바람직하게는 배럴 및 다이의 온도는 각각 55℃ 및 60℃이고, 스크류의 속도가 150 rpm이며, 압출 속도는 45g/min으로 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 열용융 압출기는 이중 스크류를 포함하며, 직경이 0.8~1.2mm의 압출다이를 포함하는 것이 바람직하다. 단일 스크류 압출기에 비해 이중 스크류 압출기는 다음과 같은 이점을 제공한다; 높은 분산성, 쉬운 재료 공급, 낮은 과열 위험성, 높은 공정 생산성, 공정 파라미터의 효과적인 조정. 상기와 같은 이중 스크류 시스템을 통해 생성되는 강한 힘은 CuSO₄을 PEG 6000 기제에 균일하게 분산시킬 수 있고, 동시에, CuSO₄의 나노 크기의 입자는 유기 고분자(PEG 6000 등)로 뒤덮이게 되고, CuSO₄ 입자 위의 PEG 6000 코팅은 표면 에너지와 응집체 발생을 감소시켰다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법은 황산구리(CuSO₄), Span 80, Tween 80 및 PEG 6000이 18~22:10~14:3~5:62~66의 중량비로 혼합된 혼합물을 이중 스크류를 포함하고, 압출다이 직경이 0.8~1.2mm인 열용융 압출기를 이용하여 배럴 및 다이의 온도는 각각 50~60℃ 및 55~65℃이고, 스크류의 속도가 120~180 rpm이며, 압출 속도는 40~50g/min으로 열용융 압출하는 것이나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 구리 나노콜로이드 분산체에서, 상기 구리 나노콜로이드 분산체의 크기는 50~500㎚일 수 있고, 바람직하게는 140~160㎚일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 사료 첨가제 조성물은 이유자돈의 사양성적 및 소화율을 개선시킬 수 있다.

본 발명의 일 구현 예에서, 상기 사료첨가제는 추가적으로 포유류 또는 양식 어류 등에 허용되는 담체를 함유할 수 있다. 본 발명에 있어서는 상기 사료첨가제를 그대로 또는 공지의 담체, 안정제 등을 가할 수 있으며, 필요에 따라 비타민, 아미노산류, 미네랄 등의 각종 양분, 항산화제, 항생물질, 항균제 및 기타의 첨가제 등을 가할 수도 있으며, 그 형상으로서는 분체, 과립, 펠릿, 현탁액 등의 적당한 상태일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 사료첨가제를 배합한 사료 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 구현 예에서, 상기 사료첨가제는 사료 조성물 기준으로 1.5~4.5 중량%, 바람직하게는 3 중량% 배합되는 것일 수 있으나, 이제 제한되지 않는다. 또한, 본 발명은 상기 사료 조성물을 가축 또는 양식어류에게 급이하여 가축 또는 양식어류를 사육하는 방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

재료 및 방법

1. 시약

CuSO₄·H₂O (CuSO₄)는 티엠씨사(TMC Co., Ltd., Anyang, Korea)에서 구입한 것을 사용하였다. Span 80 및 Tween 80은 대정화학 및 메탈스 회사(시흥, 한국)에서 구입하였다. PEG 6000은 삼천 퓨어 화학 회사(평택, 한국)으로부터 구입하였다. 다른 모든 화학물질들은 분석 등급을 사용하였으며 화학 중개상에서 구입하였다.

2. CuSO ₄ HME의 제조 및 입자특성 규명

CuSO₄, Span 80, Tween 80 및 PEG 6000은 20:12:4:64의 중량비로 압출 직전에 섞어 압출기에 넣고 45 g/min의 속도로 압출하였다. 이 혼합물은 원형 사출구(1.0 mm 직경)를 가지는 이중 스크류 열용융 압출기(STS-25HS, Hankook E.M. Ltd., Pyoungtaek, Korea)로 제조하였다. 배럴 및 다이의 온도는 55℃ 및 60℃로 각각 유지되었고, 스크류의 속도는 150 rpm으로 하였다. 압출물은 실온에서 식힌 뒤 HBL-3500S 그라인더(Samyang Electronics Co., Gunpo, Korea)를 이용하여 분쇄하였다.

CuSO₄ HME 분산체의 입자 특성은 DW에 녹여서 평가되었다. CuSO₄ HME의 평균 직경, 다분산지수 및 제타 전위를 동적광산란법(dynamic light scattering, DLS)과 레이저 도플러법을 이용하여 제조사의 지침에 따라 측정하였다(ELS-Z1000; Otsuka Electronics, Tokyo, Japan). 고정된 1 mg/mL CuSO₄ 농도에서, 무기물 염 (CuSO₄), 물리적 혼합물 (CuSO₄:Span 80:Tween 80:PEG 6000 = 20:12:4:64, 중량비) 및 HME 제형의 분산체의 유체역학적 크기는 DLS 방법으로 측정되었다. DW에 녹인 CuSO₄ HME 입자 형태는 투과전자현미경(JEM 1010; JEOL, Tokyo, Japan)으로 관찰하였다. 5 mg/mL 농도의 CuSO₄ HME 분산체의 분취량을 구리 격자 필름 상에 두고 10분간 건조시켰다. 건조된 샘플은 투과전자현미경(JEM 1010; JEOL, 도쿄, 한국)으로 관찰하였다. CuSO₄ HME 제형에서 Cu의 함량이 ICP-OES(inductively coupled plasma-optical emission spectrometry; Optima 7300 DV, PerkinElmer, Inc., Waltham, MA, USA)에 의해 정량적으로 분석되었다. ICP-OES 분석 전에, CuSO₄ HME 제형은 절단을 위해 질산에 녹였다.

3. 고체 상태 분석

Frontier^TMFT-IR 분광계(PerkinElmer Inc., Buckinghamshire, UK) 장비에서 감쇠전반사(attenuated total reflectance, ATR) 기법을 이용하여 CuSO₄ 및 CuSO₄ HME 제형의 적외선 분광 스펙트럼을 얻었다. 각 시료의 투과율(%)은 400에서 4,000 cm^-1까지 스캔하였다. CuSO₄ 및 CuSO₄ HME 제형 바깥층의 화학적 구성요소를 분석하기 위한 방법으로 X선 광전자 분광법(K-Alpha⁺, Thermo Fisher Scientific, East Grinstead, UK)을 사용하였다. X선 광전자 분광 분석으로 CuSO₄ 및 CuSO₄ HME 제형의 Na 1s, Cu 2p, O 1s, N 1s, C 1s 및 S 2p 및 Cu 2p, O 1s, C 1s 및 S 2p 원자 분율을 확인할 수 있다. 초점 크기는 400 ㎛였다. CuSO₄ 및 CuSO₄ HME 제형의 X선 회절분석을 Philips X'Pert PRO MPD 회절분석기(PANalytical Corp., Almero, Netherlands)로 진행하였다. 개시 및 종점(2θ)은 10° 및 80°이었다. 스텝 크기 및 스캔 스텝 시간은 0.013°와 8.67 sec/단계였다. 샘플은 30 mA 및 40 kV인 제너레이터 컨디션에서 분석되었다.

4. 동물 실험

총 216 마리의 이유자돈(요크셔×란드라스×듀록)을 초기 BW 평균 체중을 기초(6.36 ± 0.39 kg)로 6개의 처리구로 나누었다. 각 처리구는 반복구마다 6 마리의 돼지로 6 반복구로 실험하였다. 실험 사료는 NRC (2012)에 의해 제안된 영양소 요구량을 초과하였고, 총 28일 동안 2 단계(0 ~ 14일은 단계 1, 15 ~ 28일은 단계 2)의 사료로 급이하였고, 사료의 배합비는 표 1에 나타내었다. 처리구는 다음과 같다 : 1) 기초사료 + CuSO₄로부터 6 mg/kg 농도로 Cu를 첨가, 2) 기초사료 + CuSO₄로부터 120 mg/kg 농도로 Cu를 첨가, 3) 기초사료 + CuSO₄HME로부터 6 mg/kg 농도로 Cu을 첨가 (CuSO₄HME 6); 4) 기초사료 + CuSO₄HME로부터 65 mg/kg 농도로 Cu을 첨가 (CuSO₄HME 65); 5) 기초사료 + CuSO₄HME로부터 120 mg/kg 농도로 Cu을 첨가 (CuSO₄HME 120); 6) 기초사료 + Cu-메티오닌으로부터 120 mg/kg 농도로 Cu을 첨가 (CuMet120).

돼지의 체중은 실험을 개시할 때와 각 단계(phase)가 종료되는 시점에서 개별적으로 측정되었다. ADG(average daily gain, 일당증체량), ADFI(average daily feed intake, 일당사료섭취량) 및 G:F(gain to feed ratio, 사료효율)를 산정하기 위해, 사료 섭취량은 각 단계의 종료시 계산되었다. 확실한 ATTD(apparent total tract digestibility)에 대한 상이한 처리 효과를 조사하기 위해, 불소화성 표시제로 산화크롬(0.25%)이 각 사료에 첨가되었고, 실험의 각 단계의 마지막 5일 동안 분변을 수집하여 건물(dry matter, DM), 총에너지(gross energy, GE) 및 조단백질(crude protein, CP)의 ATTD를 분석하였다. 분변 샘플은 반복구(pen)에서 모아 60℃에서 72시간 동안 에어 오븐에서 건조하였고, Wiley Mill (Thomas Model 4 Wiley Mill, Thomas Scientific, Swedesboro, NJ)로 분쇄하여 분석에 사용하였다.

급이 이후, 각 실험구(반복 당 1마리 돼지)로부터 6 마리의 돼지를 도살하였고, 반복 당 2마리의 돼지로부터 대정맥을 소듐 헤파린을 포함하는 튜브에 수집하고, 혈액 샘플 10 ml을 수집하였다. 혈청 샘플은 3,000 × g, 15분, 4℃에서 원심분리하여 수집하였고, 분석을 위해 -20℃에서 저장하였다.

AOAC(Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists International. 18th ed. Gaithersburg, MD, USA)의 방법에 따라 DM (dry matter, 건물, Method 930.15) 및 CP (crude protein, 조단백질, Method 990.03)에 대한 3 반복구에서 각 샘플을 분석하였다. 사료의 총 에너지(Gross energy, GE) 및 분변(excreta)은 봄베 열량계(Model 1261, Parr Instrument, Molin, IL, USA)를 이용하여 측정하였고, 반면 크롬 농도는 Fenton and Fenton (1979)의 방법(Fenton, T. W. and Fenton, M. 1979 Can. J. Anim. Sci.59(3):631-634)에 따라서 자동화된 분광광도계(Shimadzu, Japan)로 측정하였다. 사료, 분변 및 혈청에서의 Cu 농도는 ICP(inductively coupled plasma emission spectroscopy)를 이용하여 AOAC(2007)에 의해 준비된 회분으로 결정하였다. 본 연구에 사용된 사료 및 분변 샘플은 Cu 농도 결정을 위해 3 반복구에서 측정되었고, 분쇄한 사료 및 분변 샘플 1g은 600℃, 머플로(muffle furnace)에서 1시간 동안 건조된 회분으로 만들었다. 그 후 회분 샘플은 식혀서 10 ml 50% HCl (v/v)을 추가하여 녹이고, 뚜껑을 덮어 밤새 두었다. 각 샘플은 와트만 필터 페이퍼를 사용하여 100 ml 플라스크에서 2~3회 여과하였고, 탈염 이온수로 희석하고, Cu 농도를 ICP로 측정하였다. 1 ml 혈청 샘플은 자제 도가니에서 측정되고 105℃에서 4시간 동안 오븐건조되고 600℃에서 1시간 동안 머플로에서 회분으로 만들었다. 그 후 건조된 회분의 혈청 샘플은 10 ml 50% HCl (v/v)를 첨가하여 녹였고, 뚜껑을 덮어서 밤새 두었다. 샘플은 100ml 플라스크에서 와트만 필터로 2~3회 여과하였고, 탈염 이온수로 희석하고, Cu 농도를 ICP로 측정하였다.

14일 및 28일에, CBC는 자동화된 혈액 분석기(ABC Vet, Horiba ABX, Montpellier, France)로 수집한 후 즉시 결정되었다. CBC는 다음을 포함하였다: 적혈구 세포 (RBC), 헤모글로빈 (Hb), 헤마토크리트 (HCT) 및 백혈구 세포 (WBC).

현재 실험 데이터의 통계 분석은 무작위의 블럭 디자인에서 SAS (SAS Inst. Inc., Cary, NC, USA)의 GLM 프러시져를 이용하여 수행되었다. 처리구간의 유의차는 Tukey's Honestly 유의차 테스트를 이용하여 구분하였다. 축사는 사양성적, 영양소 소화율 및 분변의 구리 농도에 대한 실험적 단위로 고려되었다. 반면 돼지 개체는 혈청의 Cu 농도의 분석을 위한 실험 단위로 사용되었다. 0.05 미만의 확률은 유의적인 것으로 분석했다.

실험 사료의 배합비 구성

첨가물(%)	단계 1 (1-14 d)	단계 2 (15-28 d)
옥수수	41.05	45.14
어분 (60%)	5.00	3.00
훼이분말	20.00	20.00
대두박	25.25	24.83
Hamlet Protein 300	3.00	3.00
소이-오일	3.55	2.23
_L-리신 (98%)	0.45	0.33
_DL-메티오닌	0.21	0.10
콜린 (50%)	0.05	0.05
MCP	0.36	0.16
라임스톤	0.66	0.76
염	0.20	0.20
비타민 프리믹스¹	0.03	0.03
미네랄 프리믹스²	0.15	0.15
_DL-트립토판 (10%)	0.04	0.02
총	100.00	100.00
계산된 화학조성
대사에너지 (kcal/kg)	3,400	3,350
조단백질 (%)	22.00	21.00
유효 인 (%)	0.42	0.33
칼슘 (%)	0.80	0.70
SID ³ 리신 (%)	1.35	1.23
SID 메티오닌 (%)	0.46	0.36
¹⁾사료 1kg당 포함된 양: 45 mg 철, 0.25 mg 코발트, 100 mg 구리, 15 mg 망간, 0.35 mg 요오드, 0.13 mg 셀레늄 ²⁾사료 1kg당 포함된 양:16,000 IU 비티민 A, 3,000 IU 비티민 D₃, 40 IU 비티민 E, 5.0 mg 비티민 K₃, 5.0 mg 비티민 B₁, 20 mg 비티민 B₂, 4 mg 비티민 B₆, 0.08 mg 비티민 B₁₂, 40 mg 판토텐산, 75 mg 니아신, 0.15 mg 비오틴, 0.65 mg 엽산. ³⁾이상적인 소화 기준(Standardized ileal digestible)

실시예 1. CuSO ₄ HME의 제조 및 입자특성 분석

본 실험에서 경구투여를 위한 CuSO₄의나노 크기 입자는 열용융압출법에 의해 제조되었고, CuSO₄, Span 80, Tween 80 및 PEG 6000는 중량비 기준으로 20:12:4:64로 혼합하여 열용융압출법을 수행하였다.

CuSO₄ (무기물) 분산체의 유체역학적 크기는 1㎛보다 더 컸다. 의약품 부형제(Span 80, Tween 80 및 PEG 6000)로 CuSO₄와 혼합한 후 분산체의 평균 직경은 808 ㎚로 감소되었다. 흥미롭게도, 의약품 부형제(Span 80, Tween 80 및 PEG 6000)로 열용융압출법을 수행한 결과, 더 작은 입자(151㎚ 유체역학 크기)를 제공하였다. DW에서 분산된 CuSO₄ HME 입자의 단일 봉우리 입도분포(unimodal size distribution)가 관찰되었다(도 1A). CuSO₄ HME를 증류수에 분산시켰을 경우 제타 전위는 2.8 mV에 가까웠다. CuSO₄ HME의 등가의 입자 크기 및 원형 모양은 투과전자현미경 사진에서도 나타났다(도 1B). CuSO₄ HME 제형에서 ICP-OES 분석으로 결정된 CuSO₄ 봉입 효율은 93.6 ± 8.0%였다.

실시예 2. 고체 상태 분석

CuSO₄및 의약품 부형제(Span 80, Tween 80 및 PEG 6000)의 상호작용에 의해 유도된 기능적 작용기의 교체는 FT-IR로 조사되었다(도 2). CuSO₄의 SO₄ ^2- 피크는 593/625/675 cm^-1 (v₄), 1020 cm^-1 (v₁), 및 1080/1120/1195 cm^-1 (v₃) (Haber, 1977 Chem. Zvesti. 31: 190-196)에서 확인되었다. CuSO₄의 FT-IR 스펙트럼에서, 그러한 피크는 유사한 파수에서 나타났다. Span 80, Tween 80 및 PEG 6000의 기능적 작용기는 CuSO₄ HME 그룹의 FT-IR 스펙트럼에서 존재했다.

CuSO₄ HME 제형에서 바깥층의 구성은 XPS 분석에 의해 결정되었다(도 3). CuSO₄에서 Cu 2p, O 1s, 및 S 2p의 함량은 각각 10.22%, 60.07% 및 12.86%였다(도 3A). 그러나, CuSO₄ HME 그룹에서 Cu 2p, O 1s 및 S 2p 함량은 각각 0.52%, 23.59% 및 0.91%였다(도 3B). CuSO₄ 및 CuSO₄ HME 제형에서 C 1s의 함량은 각각 15.00% 및 74.98%이었다.

CuSO₄ 및 의약품 부형제(Span 80, Tween 80 및 PEG 6000)의 상호작용은 XRD 분석으로 조사되었다(도 4). 피크는 CuSO₄ 결과에서 피크는 13.49°, 18.30°, 18.54°, 26.04°, 26.43°, 27.87°, 28.52°, 31.99°, 35.67°, 36.27°, 54.58° 및 57.74°로 관찰되었다. CuSO₄ HME 제형의 XRD 결과에서. 비록 CuSO₄의 몇개의 피크가 존재하더라도, 의약품 부형제(Span 80, Tween 80 및 PEG 6000)의 다른 특징적인 피크가 관찰되었다.

실시예 3. 동물실험 결과

3-1. 사양성적(Growth performance)

사료에 첨가된 Cu 원료 및 농도에 따른 이유자돈의 사양성적을 조사하였다(표 2). ADG(average daily gain, 일당증체량) 및 ADFI(average daily feed intake, 일당사료섭취량)은 단계 1에서 무기물 Cu 6, 125 및 CuSO₄HME 6 ppm이 첨가된 사료보다 CuSO₄HME 125 ppm이 첨가된 사료에서 개선되었다(p=0.006). 단계 2에서, ADG은 단계 1에서 무기물의 Cu 6 ppm이 첨가된 사료에서보다 CuSO₄HME 65 또는 125 ppm가 첨가된 사료에 의해 개선되었다(p=0.029). 그러므로, 전 단계에서 ADG에 대한 CuSO₄HME의 효과가 있었고, CuSO₄HME 처리구에서 사료 섭취율을 증가시켰다(p<0.001).

3-2. 영양소 소화율

영양소의 ATTD(apparent total tract digestibility)에 대한 CuSO₄HME 첨가의 효과를 표 3에 나타내었다. CuSO₄HME 125 ppm이 공급된 사료를 급이한 이유자돈의 DM 소화율은 단계 1에서 무기물의 Cu 6, 125 또는 CuSO₄HME 6 ppm이 첨가된 사료를 급이한 이유자돈보다 유의적으로 높았다 (p=0.027). CuSO₄HME 125 ppm 처리구의 GE 소화율은 단계 1 및 단계 2에서 무기물 또는 CuSO₄HME 6 ppm 처리구보다 유의적으로 더 높았다(p=0.046, 0.010).

3-3. 혈청 및 분변에서 Cu 농도

혈청 및 분변에서 Cu 농도를 표 4에 나타내었다. 혈청에서 CuSO₄HME 125 ppm이 첨가된 이유자돈의 사료는 단계 1 및 2에서 무기물 또는 CuSO₄HME 6 ppm 처리구와 비교하여 Cu 농도가 유의적으로 더 높았다. 분변에서 Cu 농도는 사료의 Cu 농도가 높아짐에 따라 유의적으로 증가하였다(p=0.018, 0.025). 분변에서 CuSO₄HME 또는 유기물 Cu 125 ppm이 첨가된 이유자돈 사료는 무기물의 125ppm 처리구와 비교하여 유의적으로 낮은 Cu 농도를 나타내었다(p<0.001).

Claims

황산구리(CuSO₄), Span 80, Tween 80 및 PEG 6000이 18~22:10~14:3~5:62~66의 중량비로 혼합된 혼합물을 이중 스크류를 포함하고, 압출다이 직경이 0.8~1.2mm인 열용융 압출기를 이용하여 배럴 및 다이의 온도는 각각 50~60℃ 및 55~65℃이고, 스크류의 속도가 120~180 rpm이며, 압출 속도는 40~50g/min으로 열용융 압출하는 단계를 포함하는 구리 나노콜로이드 분산체를 제조하는 방법.
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제1항의 방법에 의해 제조된 50~500㎚ 크기의 구리 나노콜로이드 분산체.
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제11항의 구리 나노콜로이드 분산체를 유효성분으로 함유하는 구리 흡수율 개선용 사료첨가제 조성물.