40(2) : 103 108 (2009)
103
생약복합제 GCSB-5의 품질 표준화를 위한 방풍의 지표성분 탐색 및 HPLC 분석
차배천
*
·이은희상지대학교보건과학대학 제약공학과
HPLC Analysis and Screening of Standard Compound on Saposhnikoviae Radix for Standardization of GCSB-5 Preparation
Bae Cheon Cha* and Eun Hee Lee
Department of Pharmaceutical Engineering, College of Health Sciences, Sangji University, Wonju, 220-702, Korea
Abstract −
GCSB-5 preparation is a purified extract from a mixture of 6 medicinal plants(Acanthopanacis Cortex, Achyranthis Radix, Saposhnikoviae Radix, Cibotii Rhizoma, Glycine Semen Nigra, Eucommiae Cortex) that have been widely used for the treatment of various bone disorders. The aim of this study was to investigate HPLC analysis method and screening of standard compound on Saposhnikoviae Radix for quality standardization of a medicinal crude drug GCSB-5. Standard compound of Saposhnikoviae Radix was decided with cimifugin by isolation and instrumental analysis such as NMR. HPLC analysis method for the simultaneous determination of cimifugin was established for the quality control of the medicinal plants of Saposh- nikoviae Radix species, GCSB-5 raw material and preparation. And validation of HPLC analysis methods were conformed for verification of HPLC methods by check to specificity, linearity, intra-day precision, inter-day precision and accuracy following ICH guideline.
Key words −
HPLC analysis method, A medicinal crude drug, GCSB-5, Saposhnikoviae radix, Saposhnikovia divaricata Schiskin, Cimifugin, Validation.
예로부터골다공증
,
관절염,
디스크등의각종골질환치료제로널리사용되어오고있는추나약물
(
양근탕,
청파전등자생한방병원고유처방
)
을바탕으로한GCSB-5
는오가피
(Acanthopanacis Cortex, Acanthopanax sessiliflorum Seeman),
우슬(Achyranthis Radix, Achyranthes bidentata Blume),
방풍(Saposhnikoviae Radix, Saposhnikovia divaricata Schiskin),
구척(Cibotii Rhizoma, Cibotium barometz J.
Smith),
흑두(Glycine Semen Nigra, Glycine max Merrill)
및두충
(Eucommiae Cortex, Eucommia ulmoides Oliver)
으로구성된생약복합제로서현재관절염
,
소염,
항경련및골세포퇴행감소치료를위한천연물신약으로개발중이다
. 1)
이와같이다수의생약으로구성되어진생약복합제들에있 어서는약효의유효성과제품의안전성확립을위해함유 되어진생약들에대한품질규격화연구가필요하다
.
이에본연구자들
GCSB-5
에함유된6
종의생약중지표성분이보고되어진오가피
, 2,3)우슬, 4,5)흑두6,7)
및두충8,9)
에대해
6,7)
및두충8,9)
에대해서는생약의품질표준화를위해이들지표성분에대하여
GCSB-5
원료 및GCSB-5
에있어서HPLC
분석법및함량분석을실시하여그결과를보고하였다
. 10,11)그러나 GCSB-
5
에대해보다완전한품질관리를위해서는6
종의생약중지표성분이보고되어져있지않은
2
종의생약인방풍과구척에대해서도지표성분의설정과함께지표성분의
HPLC
분석법과원료및제품에있어서의함량분석도이루어져야한다
.
따라서본연구에서는지표성분이보고되어져있지않은 방풍과구척의
2
종생약중먼저 방풍에대하여
GCSB-5
의품질표준화를위한기준및시험방법연구의하나로방풍으로부터지표성분의선정과함께지
표성분의
HPLC
분석법등을연구하고자하였다.
이에방풍으로부터
column chromatography
에의해방풍특이의성분또는주성분인지표성분을분리한후기기분석등에 의한구조결정연구를실시하여방풍의지표성분을선정
하였다
.
계속하여설정된지표성분에대한HPLC
분석조*교신저자(E-mail):[email protected]
(Tel):033-730-0554
건을검토하여원생약
, GCSB-5
원료및GCSB-5
에있어서의
HPLC
분석법을확립하고자하였으며,
유사방풍류들의분석을통해확보된방풍의지표성분이방풍유사생약들 과구분되어지는지표 성분및분석법인지를확인하였다
.
또한정량분석법의검증을위해서는
ICH
가이드라인에12)
따라특이성
(specificity),
직선성(linearity),
정확도(accuracy),
정밀도
(precision)
등을고려한validation
을수행하였다.
재료 및 방법
실험 재료 − 본실험에사용한
GCSB-5
원료는6
종생약
(
오가피2.143 g,
우슬2.143 g,
방풍2.143 g,
구척1.429 g,
흑두
1.429 g
및두충0.714 g
의비율)
을혼합하여80-100 o C
의열수로
3
시간추출한후여액을UF
막을사용하여단계적으로여과하여분자량
10000
이하인분획을얻고이를저온농축하여
5.1%
로수율로얻어지는분말이며, GCSB-5
는1
캡슐(350 mg)
당GCSB-5
원료300 mg,
부형제인이산화규소
48.5 mg,
활택제로서스테아린산마그네슘1.5 mg
으로혼합 후제조된 생약복합제이다
.
이들GCSB-5
원료와GCSB-5
그리고원생약인방풍(Saposhnikoviae Radix)
과방풍유사생약들은한풍제약
(
한국,
전주)
으로부터제공받아사용하였다
.
기기 및 시약 − 실험에 사용된
HPLC
는Varian Prostar Workstation System(USA)
을 사용하였으며, column
은Thermo(USA)
사의ODS Hypersil (4.6×250 mm, 5
µm)
을사용하였다
. FT-NMR
은Varian Mercury 300 MHz(USA)
를이용하여
TMS
를내부표준물질로사용하여측정하였으며, chemical shift
는δunit
로나타내었다.
융점은Mettler FR-5
융점측정기를사용하였고보정은하지않았다
. FT-IR
은Nicolet Impact 420
을사용하여KBr
법으로측정하였고, UV
는
Milton-Roy Spectronic Genesys-5
분광계를사용하였다.
질량분석은
JEOL JMSAX 505-WA
질량분석계를사용하여측정하였다
.
지표성분분리를위한순상column chroma- tography
용silical gel
은Kiesel gel 60(particle size 70-230 mesh. ASTM. Merck)
을사용하였고,
성분확인용TLC plate
는
Kiesel gel 60F 254 (ART. 5715, Merck)
를 사용하였다. HPLC
용매인MeOH
은HPLC
용인J. T. Baker
사제품을사용하였고
,
증류수는3
차증류수를여과하여사용하였으며,
그외에시료추출을위한용매는특급시약을사용하였다
.
지표 성분의 분리 − 지표성분이미설정된방풍에대하 여지표물질을확보하기위하여성분분리를실시하였다
.
음건한방풍
300 g
에증류수700 ml
를가하여수욕상에서3
시간2
회환류추출하고,
여과 후농축하여방풍H 2 O ext.(23.9 g)
를얻었다.
이H 2 O ext.
를CHCl 3 : MeOH = 20
: 1
에서5 : 1
로단계적으로극성을높인용출용매를사용한
silica gel column chromatography
를실시하여4
개의소분획인
fraction 1(4.3 g), fraction 2(2.5 g), fraction 3(1.2 g)
및
fraction 4(10.4 g)
로나누었으며,
성분확인에의해지표성분이함유된
fraction 3
을CHCl 3 : MeOH = 10 : 1
에서3 : 1
에의한분리및CHCl 3 : MeOH = 7 : 1
에서2 : 1
에의한두차례의정제과정을통해방풍의지표성분인화합 물 1
(0.12 g)
을얻었다.
화합물 1 −
Light yellow powder; m.p. : 107-109 o C ; UV max(MeOH) : 223, 251, 294 nm, IRv KBr max (cm -1 ) 3354(OH), 1718(C=O), 1472, 1432(C=C); 1 H-NMR(CD 3 OD)
δ
: 6.58(1H, s, H-8), 6.21(1H, s, H-3), 4.74(1H, t. J =8.8Hz, H-2'), 4.42(2H, s, 2-CH 2 OH), 3.92(3H, s, -OCH 3 ), 3.32(2H, d. J =8.8Hz, H-3'), 1.29, 1.22[each 3H, s, gem -(CH 3 ) 2 ];
13 C-NMR(CD 3 OD) δ: 178.6(C-4), 167.6(C-2), 165.9(C-5), 159.9(C-7), 155.8(C-8a), 117.2(C-6), 111.1(C-4a), 108.0(C- 3), 93.4(C-8), 91.4(C-2'), 71.0(C-4'), 59.9(-OCH 3 ), 59.8(2- CH 2 OH), 27.6(C-3'), 24.2[ gem -(CH 3 ) 2 ]; EI-MS m/z 306 [M] +
HPLC 분석을 위한 표준액의 제조 − 방풍으로분리한지 표성분인화합물 1을표준물질로하여
MeOH
로용해시켜농도를
0.5 mg/ml
로만들었다.
이용액을단계적으로희석하여농도가각각
5, 10, 20, 50, 100
µg/ml
가되도록시료를 만들고
, 15
초 간vortexing
한 후0.45
µm membrane filter
로여과하여사용하였다.
검액 제조
방풍 및 방풍 유사 생약들의 검액 제조 − 방풍으로부터
지표성분을분리하기위해방풍
ext.
를얻는실험법과동일하게각생약을추출및농축에의해방풍및방풍유사 생약의
H 2 O ext.
를얻고,
검체는방풍및방풍유사생약들의
H 2 O ext. 0.3 g
을각각취한후50% MeOH 10 ml
에녹이고
, 15
초간vortexing
한후0.45
µm membrane filter
로여과하여검액으로하였다
.
GCSB-5 원료의 검액 제조 − 한풍제약으로부터제공받 은
GCSB-5
원료0.3 g
을50% MeOH 10 ml
로녹이고, 15
초간
vortexing
한후0.45
µm membrane filter
로여과하여검액으로하였다
.
GCSB-5의 검액 제조 − 한풍제약으로부터 제공받은
GCSB-5
의캡슐내용물0.3 g
을취하여50% MeOH 10 ml
로 녹이고
, 15
초 간vortexing
한 후0.45
µm membrane filter
로여과하여검액으로하였다.
HPLC 분석 조건 − 방풍으로분리한화합물 1을지표물 질로하여
Renmin
등13)
과김과권14)
의HPLC
분석방법을기초로 하여 분석 조건을 검토하였다
.
칼럼은ODS Hypersil(4.6×250 mm, 5
µm, Thermo)
를사용하였고,
칼럼온도는
40 o C,
검출기는UV 254 nm,
이동상으로는메탄올과 물을사용하여
gradient profile
로 실시하였고,
유속은1 ml/min
를사용하여실험하였다.
분석 방법의 검증(Validation)
특이성(Specificity) −
HPLC
분석법이어느정도의신뢰도와재현성을갖는지 검증하기위해서
ICH(International Conference on Harmonization)
가이드라인12)
에의한분석법validation
을수행하였다.
그중특이성은불순물,
분해산물,
기질물질과같이예상할수없는구성성분의존재하에서 분석물질을확실하게분석하는능력으로
,
다른물질과의간섭없이성분이분리되는것에의해특이성을확인하였다
.
직선성(Linearity) − 각표준액에대하여확립된
HPLC
조건에의하여
5
개의농도(5, 10, 20, 50, 100
µg/ml)
별로피크면적비를구하여표준품농도
(X
축)
와피크면적비(Y
축
)
에대한검량선을작성하였고,
검량선으로부터직선성의상관계수를구하여확인하였다
.
정밀성(Precision) − 일정농도의표준액을일간및일내 변동을알아보기위해설정한
5
가지농도를하루에5
개씩3
일간반복하여측정한결과를피크면적비의변이계수(%)
로검토하였다
.
정확성(Accuracy) − 표준액
3
개농도를각3
회주입하여얻은결과를검량선에대입하여얻은결과와참값의오차 정도
(
회수율, %)
로서정확성을평가하였다.
회수율
(Recovery, %) = × 100
결과 및 고찰
추나약물을바탕으로하여관절염
,
소염,
항경련및골세포퇴행감소치료제로개발되어지고있는
GCSB-5
는오가피
,
우슬,
방풍,
구척,
흑두및두충의6
종생약으로구성된생약복합제로본연구에서는
GCSB-5
의품질규격화를위한연구의하나로
6
가지생약중지표성분이알려져있지않은방풍에대하여지표성분의분리와구조결정및지표
성분의
HPLC
분석법을연구하였다.
방풍은미나리과
(Umbelliferae)
에속하는식물로서진방풍,
산방풍
,
병풍나물,
산방풍나무,
방풍나무뿌리등으로불리며
, 15) 한방에서양음청폐,
거담저해제로쓰이는약재이다.
방풍으로사용되는생약으로는중국산의방풍
( Saposphnikovia divaricata )
과한국에서자생하거나재배하는해방풍( Glehnia
littoralis ),
식방풍( Peucedanum japonicum )
이있다. 16) 식방풍
은갯기름나물
( Peucedanum japonicum Thunberg)
의뿌리를약용으로하며
,
원추형또는방추형의형태로회갈색또는옅은갈색을띄고두통
,
중풍,
해열,
신경통에응용되고있다
. 17) 성분으로는 bergapten, peujaponiside, psolalen, peucedanol umbelliferone
등대부분 coumarin
계성분이보
고되어있으며
, 18-20) peujaponiside
를지표물질로품질표준화에관한연구가이루어져있다
. 18)해방풍은갯방풍( Glehnia littoralis Schmdit et Miquel)
의뿌리및뿌리줄기를약용으
로하며
,
거의원주형의형태로엷은황갈색또는적갈색을띄고한방에서는고혈압이나뇌졸중으로발병하는중풍을 비롯해해열
,
진통,
신경통에자주이용되고있다. 21) 성분으
로는
imperatorin, bergapten,
β-sitosterol, psoralen, umbelli- ferone, petroselinic acid
등이보고되어있으며,
해방풍을통칭원방풍이라하여유통되기도한다
. 22,23) 공정서에명시되
어있는방풍
( Ledebouriella seseloides Wolff = Saposhnikovia divaricata Schiskin)
도역시미나리과에속하며,
뿌리를약용으로사용하며원주상을이루고엷은갈색또는회갈색을 띄며감기
,
두통,
거담제로사용한다. 24)성분으로는 psoralen, bergapten, imperatorin, phelloptern
등 coumarin
계 성분을
함유하고있다
. 17)이와같이해방풍및식방풍과같은방풍
유사생약들과구별할수있는지표성분의방풍으로부터
의분리와
NMR
등의기기분석에의한구조결정,
지표성분의
HPLC
분석및HPLC
분석법의검증을위한validation
실험과 함께 방풍과 방풍 유사 생약
, GCSB-5
원료 및GCSB-5
에있어서의지표성분의분석연구를실시하여다음과같은결과를얻었다
.
지표 성분의 분리 및 구조 확인 − 방풍은현재국내에서 는지표물질이알려져있지않으므로방풍의유사생약인 해방풍의주성분인
isoimperatorin
을14)
지표물질로하여방풍
H 2 O ext.
에대하여확립된HPLC
조건으로분석한결과, Fig. 1
에서보는바와같이isoimperatorin
의18.0
분대피크가방풍
H 2 O ext.
에서는나타나지않아방풍의지표물질로설정할수없음이확인되어지표물질을단리하였다
.
방풍
H 2 O ext.
를silica gel 60
을이용하여 CHCl 3과 MeOH
용
매계에서극성을높여
column chromatography
를실시하여주성분인화합물 1을분리하였다
.
화합물 1은IR spectrum
에 있어
3354 cm -1에서 -OH
에의한 흡수대가 나타나고, 1718 cm -1에서 C=O
에의한흡수대, 1472, 1432 cm -1에서이
C=O
에의한흡수대, 1472, 1432 cm -1에서이
중결합에의한흡수대가나타나며
, UV spectrum
에서223, 251, 294 nm
에서흡수극대가 나타났다.
또한, 1 H-NMR spectrum
의 δ6.58
과6.21
에서singlet
피크가각각나타나는것으로보아화합물은
chromone
계열임을추정할수있었다
. 1 H-NMR
의δ6.58
과6.21
에서나타나는각각의singlet
피크는
H-8
과H-3
에기인하는것임을알수있으며,
δ4.74
에서나타나는
J =8.8 Hz
의triplet
과δ3.32 ppm
에서나타나측정농도 이론농도
Gradient profile Time
(min) Flow
(ml/min) Mobile phase A(MeOH) B(Water)
0:00 1.0 40 60
10:00 1.0 50 50
20:00 1.0 70 30
30:00 1.0 40 60
는
J =8.8 Hz
의doublet
은dihydrofuran
이존재하고있음을알려주고있다
.
δ3.92
에서나타나는1
개의methoxyl
기는5
번위치에
hydroxyl
기가methylation
되어있음을알수있었다
.
또한,
δ4.42
에서나타나는2H
에해당하는singlet
피크와
13 C-NMR spectrum의 δ 59.8
에서나타나는 signal
로부
터
2
번위치에CH 2 OH
가존재함을알수있었다. 1 H-NMR
의 δ
1.29
와1.22
에서 나타나는geminal methyl
에 의한signal
과13 C-NMR의 δ 71.0
과 24.2
에서나타나는 signal
들
로부터
dihydrofuran
의2'
위치에isopropyl
기가존재함을알수있었다
.
이상의기기분석치를문헌치25-27)
의spectral data
와비교분석한결과화합물 1의구조는
Fig. 2
에나타낸것과같이
cimifugin
으로동정하였다.
HPLC 분석 − 표준액및검액의분석을위하여기존의알
려진 분석법
13,14)
을 기초로ODS Hypersil(4.6×250 mm,
5
µm, Thermo)
칼럼과40 o C
의칼럼온도, UV 254nm
파장, 1 ml/mln
의유속에서메탄올과물의이동상을이용한gradient
시스템에서방풍의지표성분인
cimifugin
의분석조건을검토한결과기존의분석방법에서는피크유지시간이길고
,
겹치던피크를이동상의비율과시간을바꾸어
9
분대로옮겨분리하는새로운분석조건을개발하였다
.
그결과방풍의지표성분인
cimifugin
을GCSB-5
원료및GCSB-5
에서다른피크의간섭없이분리할수있는분석조건을확립하
였다
.
또한GCSB-5
의원료로사용된방풍과유통품원방풍
,
식방풍,
해방풍의H 2 O ext.
를확립된HPLC
조건으로분석을실시한결과
, Fig. 3
에나타낸것과같이cimifugin
의
9.2
분대의피크가원방풍H 2 O ext.
에서만나타났으며,
이는원방풍은
HPLC
패턴분석실험에서원료로사용한방풍과유사하다고판명할수있었다
.
그러나cimifugin
이확인되지않는식방풍과해방풍은그들의지표성분이식방풍 은
peujaponiside, 18)해방풍은 isoimperatorin 14)으로알려져
있으므로
,
방풍에서분리한cimifugin
은향후방풍과방풍유사품을구별하는중요한지표성분으로활용될수있을 것으로생각된다
.
분석법의 검증(Validation)
특이성 − 확립된
HPLC
조건으로분석한방풍의지표물질
, GCSB-5
원료인GCSB-5-R
과GCSB-5
의크로마토그램은
Fig. 4
과같다. Cimifugin
의피크유지시간은9.2
분대이고
, GCSB-5
원료와GCSB-5
도9.2
분대로cimifugin
가다른성분들과명확히분리되었고다른물질과의간섭이없음을 확인하였다
.
Fig. 1.
HPLC chromatogram of isoimperatorin(a) and H
2O extract of Saposhnikovia divaricata (b).
Fig. 2.
Structure of cimifugin(compound
1)isolated from H
2O extract of Saposhnikovia divaricata .
Fig. 3.
HPLC chromatogram of cimifugin(a) and H
2O extract
of Bang Pung species.
직선성 − 방풍의지표물질인
cimifugin
을5, 10, 20, 50, 100 µg/ml
의농도별로제조하고확립된HPLC
조건으로분석을실시하여
x
축은농도, y
축은피크면적으로하여검량선을작성한결과
, Table I
에나타낸것과같이직선성(R 2 )
이
1.000
인상관관계를나타내어직선성이인정되었다.
정밀성 − 일내정밀도로서방풍의지표물질인
cimifugin
의
5, 10, 20, 50, 100
µg/ml
농도의표준액을5
회측정하여피크의면적을구하고
,
이로부터구한일내정밀도는Table
II
에나타낸것과같이0.03-0.33%
로양호한값을나타내었다
.
일간정밀도에있어서는일내정밀도를측정한동일한농 도의표준액을
1
일1
회3
일간반복측정하여농도에따른피크의면적을구하고
,
이로부터구한방풍의cimifugin
일간정밀도는
0.02-0.11%
로양호하였으며Table II
에나타내었다
.
정확성 − 방풍의지표물질인
cimifugin
의5, 20, 100
µg/
ml
농도의 표준액을각각3
회측정하여Table I
에나타낸검량선을이용하여원래의농도로환산하였다
.
이로부터구한방풍의
cimifugin
분석법의정확도평균은Table II
에나타낸것과같이각각의농도에서
92-99%
로양호한수치를보였다
.
결 론
GCSB-5
생약복합제에있어6
종의구성생약중지표성분이규정되어있지않은방풍에대하여방풍유사생약인 식방풍및해방풍과구별되는지표성분의설정을위해주 성분의추출
,
분리정제및구조동정에의해cimifugin
을지표성분으로선정하였다
.
선정된cimifugin
을지표물질로하여
HPLC
분석과validation
을실시한결과,
피크유지시간은
9.2
분대로방풍유사생약인식방풍및해방풍에는존재하지않는특이성분이었으며
GCSB-5
원료와GCSB-5
에있어서도다른물질과의간섭이없는특이성을나타내 었다
.
또한상관계수는1.000
으로직선성을나타내었으며1%
이하의일내정밀도와일간정밀도90%
이상의정확도를나타내었다
.
따라서cimigugin
은천연물신약으로개발중인
GCSB-5
에있어서방풍의확인및정량에활용될수있는지표성분으로규정하였고
,
원료및제품에서의HPLC
분석법도확립하였다
.
사 사
본연구는상지대학교
2007
년교내연구비에의해수행되었으며
,
이에감사드립니다.
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Fig. 4.
HPLC chromatogram of cimifugin(a), GCSB-5-R(b) and GCSB-5(c).
Table I.
Calibration curve equations, LOD and LOQ of cimifugin
Sample Equation R
2LOD
(µg/ml) LOQ (µg/ml) Cimifugin y = 23983x - 4836.1 1 0.07 0.20 LOD:3.3×(SD of the response/slope of the calibration curve) LOQ:10×(SD of the response/slope of the calibration curve)
Table II.
Precision and accuracy for the determination of cimifugin
Cimifugin concentration
(
µg/ml)
Precision CV(%)
aAccuracy(%) Intra-day
(n=5) Inter-day (n=5)
5 0.10 0.09 92.20
10 0.13 0.06
20 0.33 0.11 99.80
50 0.06 0.02
100 0.03 0.02 99.56
a
Coefficient of variation = 100 × (S.D./mean)
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(2009년 4월 28일 접수)