JP6887713B2 - 両親媒性高分子 - Google Patents

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Description

本出願は、両親媒性高分子、その製造方法、両親媒性高分子を含むミセル(micelle)およびミセルを含む組成物に関する。本出願は、2016年6月16日付けの韓国特許出願第10−2016−0075036号および2017年6月16日付けの韓国特許出願第10−2017−0076508号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
薬学および化粧品分野においては、皮膚に効能がある各種物質を製品内に安定して捕集しながらも、皮膚に効果的に作用して皮膚の状態を改善させることができる剤形の開発が要求されてきた。
ただし、多くの薬物が難溶性であるか、または、不安定であるので、他の物質と結合したり反応して、薬物の効能を発揮しないか、製剤化するのに困難が存在した。
よって、効能薬物を剤形内により安定的で且つ容易に捕集するための多様な技術が開発されているが、例えば乳化粒子をナノ単位で製造したナノエマルジョン、リン脂質の自己集合特性を利用したリポソーム、固体脂質をナノ微粒化した固状脂質ナノ微粒子または界面活性剤で界面を安定化させた高分子型ナノ微粒子などが例示できる。
しかし、このようなナノ微粒子も、対象薬物の難溶性の問題および分散特性による経皮吸収効果の改善には、依然として難題が存在した。
本出願は、薬物を効果的にカプセル化すると同時に、優れた分散特性を有し得る両親媒性高分子およびその製造方法を提供する。
また、本出願は、油中または水中で効果的に分散しており、且つ、優れた経皮吸収特性を示すことができる両親媒性高分子を含むミセルおよび前記ミセルを含む組成物を提供する。
本出願の前記目的およびその他の目的は、下記に詳細に説明される本出願により全部達成され得る。
本出願に関する一例において、本出願は、両親媒性高分子に関する。本出願による両親媒性高分子は、相分離特性を示すことができるブロック共重合体(block copolymer)であって、自己集合特性を利用して薬物を効果的にカプセル化し、且つ、優れた分散特性を有する状態で、薬学組成物または化粧料組成物などに含まれ得る。
本出願で用語「両親媒性高分子」は、互いに異なる物性、例えば互いに異なる溶解度パラメーター(solubility parameter)を有する領域を同時に含んでいる高分子を意味するものであって、例えば親水性領域および疎水性領域を同時に含む高分子を意味する。
本出願で用語「親水性または疎水性領域」は、各領域が相分離されていることを確認できるほどの状態で、例えばブロックを形成したまま、高分子内に含まれている領域を意味するものであって、それぞれの親水性または疎水性の程度は相対的である。
本出願で用語「自己集合特性(self assembly character)」は、両親媒性ブロック高分子が油中または水中で自発的に微細な相分離を起こして、一定のサイズの規則性を有する現象を意味する。
本出願による両親媒性高分子は、第1ブロック(A)と、前記第1ブロック(A)と相分離する第2ブロック(B)とを含む。また、前記第2ブロック(B)は、下記化学式1を満たす重合性単量体の重合単位(B1)と、単一高分子の溶解度パラメーターが10(cal/cm1/2未満であるアクリル系単量体またはビニル系単量体の重合単位(B2)とを含む。
Figure 0006887713
化学式1でRは、水素、水素結合を形成できる官能基、水素結合を形成できる官能基を含む脂環式炭化水素基または芳香族置換基であり、前記官能基は、ヒドロキシ基、アミン基、ニトロ基、イミド基、アルコキシシラン基およびシアノ基よりなる群から1種以上選択され得る。化学式1でXとXは、それぞれ独立して、炭素または窒素である。
本出願の両親媒性高分子は、互いに相分離する二つのブロックを含んで、対象物質、例えば、後述する薬物を効果的に捕集できる。
本出願で用語「互いに相分離する」というのは、外部作用がない状態で第1ブロックおよび第2ブロックが互いに混ざらずに、各々のブロックを形成している状態を意味する。
前記第1ブロック(A)は、両親媒性高分子の親水性領域を意味するものであって、例えば、溶解度パラメーターが10(cal/cm1/2以上である高分子を含むことができる。
前記溶解度パラメーターを求める方式は、特に限定されず、この分野において公知となった方式によることができる。例えば、前記パラメーターは、当業界においていわゆるHSP(Hansen solubility parameter)として公知となった方式により計算したり、求めることができる。
他の例として、第1ブロック(A)は、溶解度パラメーターが13(cal/cm1/2以上、14(cal/cm1/2以上、15(cal/cm1/2以上、16(cal/cm1/2以上または17(cal/cm1/2以上である高分子を含むことができる。前記第1ブロック(A)の溶解度パラメーターの上限は、特に限定されるものではなく、例えば25(cal/cm1/2以下、または23(cal/cm1/2以下であってもよい。
前記第1ブロック(A)は、前述した溶解度パラメーターを満たすものであって、本出願による薬物を含むことができる両親媒性高分子の親水性領域を形成できるものであれば、公知の高分子が制限なしに含まれ得る。
一例として、第1ブロック(A)は、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール−プロピレングリコール共重合体、ポリビニルピロリドンおよびポリエチレンイミンよりなる群から選択されるいずれか一つであってもよい。
具体的に、第1ブロック(A)は、数平均分子量が500〜100,000の範囲内にあるポリエチレングリコールであってもよいが、これに限らない。本出願で用語「数平均分子量」は、磁気共鳴装置(NMR)で測定した分析数値を意味し、特に別途に規定しない限り、或る高分子の分子量は、当該高分子の数平均分子量を意味する。
一例として、第2ブロック(B)は、下記化学式1を満たす重合性単量体の重合単位(B1)と、単一高分子の溶解度パラメーターが10(cal/cm1/2未満であるアクリル系単量体またはビニル系単量体の重合単位(B2)とを含むことができる。
Figure 0006887713
本出願で用語「アクリル系単量体」とは、(メタ)アクリル酸またはその誘導体を意味する。また、前記用語「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。
本出願の両親媒性高分子の前記第2ブロック(B)は、後述するように、薬物に隣接して薬物の周囲を取り囲み、全体的にミセルの形状を形成する役目を行う部位である。
したがって、前記第2ブロック(B)は、両親媒性高分子内で相対的に疎水性である部位を意味する。
本出願の両親媒性高分子は、第2ブロック(B)に前述した前記化学式1を満たす重合性単量体の重合単位(B1)およびアクリル系単量体またはビニル系単量体の重合単位(B2)を同時に含ませることによって、対象となる薬物に対する捕集能力を向上させ、ミセルの内部(core)で薬物をより安定的に位置させることができる。
化学式1でRは、水素、水素結合を形成できる官能基、水素結合を形成できる官能基を含む脂環式炭化水素基または芳香族置換基であり、前記で水素結合を形成できる官能基は、ヒドロキシ基、アミン基、ニトロ基、イミド基、アルコキシシラン基およびシアノ基よりなる群から1種以上選択され得るが、これに限らない。化学式1でXとXは、それぞれ独立して、炭素あるいは窒素である。
前記水素結合を形成できる官能基は、後述する薬物内に−Hと相互作用し、より具体的に、水素結合を形成して薬物の捕集能力を向上させ、ミセルの内部で薬物をより安定的に位置させることができる電子供与体(electron donor)の役目を行う官能基であれば、その制限がない。
前記水素結合を形成し得る官能基を含む重合性単量体は、例えば、N,N−ジメチル−3−ビニルアニリン、3−ビニルアニリン、4−(3−ビニルフェニル)ピリジン、3−ビニル安息香酸、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジンなどが例示されるが、これに限らない。
Figure 0006887713
このような水素結合を形成し得る官能基を有する化学式1の重合性単量体は、第2ブロック(B)に重合単位(B1)を形成し、前記重合単位(B1)は、例えば、高分子の外側に位置して、薬物を捕集する役目を行うことができる。
前記化学式1で含む芳香族構造は、後述する薬物の芳香族構造とπ−π引力が作用するので、薬物をより効率的に捕集できる。
また、第2ブロック(B)は、前述した化学式1を満たす重合性単量体の重合単位(B1)とアクリル系単量体またはビニル系単量体の重合単位(B2)を所定の重量比率で含むことができる。
例えば、第2ブロック(B)内の化学式1の構造を満たす重合性単量体の重合単位(B1)と単一高分子の溶解度パラメーターが10.0(cal/cm1/2未満であるアクリル系単量体またはビニル系単量体の重合単位(B2)の重量比(B1:B2)は、同じでも異なっていてもよい。例えば、前記重量比(B1:B2)は、0.5:99.5〜50:50の範囲内にあり得る。他の例として、前記重量比(B1:B2)は、10:90〜30:70、20:80〜40:60または30:70〜50:50の範囲内にあり得る。このような重量比(B1:B2)の範囲内で、薬物を効果的に捕集し、水溶液内に安全に分散している両親媒性高分子を形成し得る。
他の例として、前記第2ブロック(B)は、単一高分子の溶解度パラメーターが9.8(cal/cm1/2未満または9.5(cal/cm1/2未満であるアクリル系単量体またはビニル系単量体の重合単位(B2)を含むことができる。前記アクリル系単量体またはビニル系単量体の溶解度パラメーターの下限は、特に限定されるものではなく、例えば2(cal/cm1/2以上、または4(cal/cm1/2以上であってもよい。
前記アクリル系単量体は、下記化学式2または3で表示される化合物が例示されるが、これに限らない。
Figure 0006887713
Figure 0006887713
化学式2および3でQは、水素またはアルキル基であり、化学式1でBは、炭素数1以上の直鎖または分岐鎖アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族置換基またはカルボキシル基であり、化学式3でRおよびRは、それぞれ独立して、水素、炭素数1以上の直鎖または分岐鎖アルキル基、脂環式炭化水素基、または芳香族置換基である。
化学式2および3でQに存在するアルキル基は、炭素数1〜20、炭素数1〜16、炭素数1〜12、炭素数1〜8または炭素数1〜4のアルキル基が使用できる。前記アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状または環状であってもよい。また、前記アルキル基は、任意に一つ以上の置換基で置換されていてもよい。
化学式2および3でB、RおよびRは、それぞれ独立して、炭素数1以上、炭素数3以上、炭素数5以上、炭素数7以上または炭素数9以上の直鎖または分岐鎖アルキル基であってもよく、これは、任意に置換されていてもよく、非置換状態であってもよい。このように相対的に長鎖のアルキル基を含む化合物は、疎水性化合物であると知られている。前記直鎖または分岐鎖アルキル基の炭素数の上限は、特に限定されず、例えば、前記アルキル基は、炭素数20以下のアルキル基であってもよい。
化学式2および3でB、RおよびRは、他の例として、脂環式炭化水素基、例えば、炭素数3〜20、炭素数3〜16または炭素数6〜12の脂環式炭化水素基であってもよく、このような炭化水素基の例としては、シクロヘキシル基またはイソボルニル基などのような炭素数3〜20、炭素数3〜16または炭素数6〜12の脂環式アルキル基などが例示できる。このように脂環式炭化水素基を有する化合物も、相対的に疎水性化合物であると知られている。
化学式2および3でB、RおよびRは、他の例として、芳香族置換基、例えばアリール基またはアリールアルキル基などであってもよい。
前記でアリール基は、例えば、炭素数6〜24、炭素数6〜18または炭素数6〜12のアリール基であってもよい。また、前記アリールアルキルのアルキル基は、例えば、炭素数1〜20、炭素数1〜16、炭素数1〜12、炭素数1〜8または炭素数1〜4のアルキル基であってもよい。前記アリール基またはアリールアルキル基としては、フェニル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基またはナフチル基などが例示できるが、これに限らない。
本出願で前記化学式2および3でアルキル基、アリール基または炭化水素基などに任意に置換されていてもよい置換基としては、塩素またはフッ素などのハロゲン、グリシジル基、エポキシアルキル基、グリシドキシアルキル基または脂環式エポキシ基などのエポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、チオール基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアリール基などが例示できるが、これに限らない。
前記化学式2で表示される化合物は、例えば、アルキル(メタ)アクリレートであってもよい。前記で用語「(メタ)アクリレート」は、アクリレートまたはメタクリレートを意味する。前記アルキル(メタ)アクリレートは、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルブチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレートまたはラウリル(メタ)アクリレートなどが例示されるが、これに限らない。
本出願では、前記のような単量体のうち目的とする両親媒性高分子の物性を考慮して適切な種類が選択されて使用され得る。
一例として、前記化学式2のQは、水素または炭素数1〜4のアルキル基であり、Bは、炭素数7以上のアルキル基または炭素数6〜12の脂環式炭化水素基であってもよいが、これに限らない。
第2ブロック(B)は、単一高分子の溶解度パラメーターが10(cal/cm1/2未満であるビニル系単量体の重合単位(B2)を含むことができ、前記ビニル系単量体は、例えば下記化学式4または5で表示される化合物であってもよい。
Figure 0006887713
化学式4でXは、窒素原子または酸素原子であり、Yは、カルボニル基または単一結合であり、RおよびRは、それぞれ独立して、水素またはアルキル基であるか、または、RとRは、共に連結されてアルキレン基を形成し、Rは、アルケニル基である(但し、Xが酸素原子である場合には、Rは存在しない)。
Figure 0006887713
化学式5で、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素またはアルキル基であり、Rは、シアノ基または芳香族置換基である。
化学式4でYが単一結合である場合には、Yで表示された部分には、別途の原子が存在せず、R5とXが直接連結された構造が具現され得る。
化学式4でRは、例えば、炭素数2〜20、炭素数2〜16、炭素数2〜12、炭素数2〜8または炭素数2〜4の直鎖、分岐鎖または環状のアルケニル基であってもよく、これは、任意に置換または非置換状態であってもよい。一般的に、前記アルケニル基としては、ビニル基やアリル基などが使用できる。
化学式4でRおよびRは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜20、炭素数1〜16、炭素数1〜12、炭素数1〜8または炭素数1〜4の直鎖、分岐鎖または環状アルキル基であるか、または、共に連結されて炭素数1〜20、炭素数2〜16、炭素数2〜12または炭素数2〜8のアルキレン基を形成できる。前記でRおよびRがアルキレン基を形成する場合、化学式4の化合物は、環状化合物であってもよい。
前記化学式4または5で表示されるビニル系単量体は、例えばスチレン、またはメチルスチレンなどのスチレン系単量体;アクリロニトリル;N−ビニルアミド化合物などのアミド系単量体;ビニルエステル化合物などのエステル系単量体;またはビニルエーテル化合物などのエーテル系単量体;などが例示できるが、これに限定されるものではなく、前述した単一高分子の溶解度パラメーターを満たすものであれば、制限なしに本出願の両親媒性高分子に重合単位で含まれるビニル系単量体として使用できる。
第2ブロック(B)は、例えば数平均分子量が500〜100,000の範囲内にあり得る。このような範囲内で目的とする疎水性の特性および薬物に対する捕集能力を確保し得る。
一例として、両親媒性高分子は、第1ブロック(A)と第2ブロック(B)のブロック比(A:B)は、異なっていてもよい。
具体的に、本出願の両親媒性高分子は、第1ブロック(A)および第2ブロック(B)のブロック比(A:B)を1:9〜9:1の範囲内で調節できる。前記で用語「ブロック比(A:B)」は、各ブロック間の質量比率を意味する。
他の例として、第1ブロック(A)および第2ブロック(B)のブロック比(A:B)は、2:8〜8:2、3:7〜7:3または4:6〜6:4であってもよい。
前記両親媒性高分子は、数平均分子量(Mn)が1,000〜500,000の範囲内にあり得る。
本出願に関するさらに他の一例において、本出願は、ミセルに関する。本出願によるミセルは、前記前述した両親媒性高分子を含むことができる。
本出願で用語「ミセル」は、両親媒性高分子の自己集合特性によりコア/シェル構造を有する数ナノ〜数万ナノのサイズの粒子を意味する。
本出願の両親媒性高分子を含むミセルは、油中または水中で優れた分散特性を有し得、且つ、優れた安定性を有し得る。
このようなミセルは、例えば両親媒性高分子によりカプセル化されている薬物をさらに含むことができる。
一例として、図1に示されるように、本出願のミセルは、薬物100と、前記薬物100をカプセル化している両親媒性高分子200とを含む構造であってもよい。また、前記両親媒性高分子200は、第1ブロック201および第2ブロック202を含み、前記両親媒性高分子200の第2ブロック202が薬物100に隣接する構造を有し得る。前記でカプセル化は、図1のように、薬物の周辺を両親媒性高分子が取り囲んでいる構造を意味する用語であって、 本出願では「捕集」と同じ意味で使用される。
通常、薬物は、難溶性であるが、本出願の薬物は、疎水性領域および親水性領域を同時に有する両親媒性高分子によりカプセル化されて、油中または水中で薬物の優れた分散特性を確保し得る
また、本出願のミセルの場合、第1ブロック(A)と第2ブロック(B)のブロック比(A:B)が同じかまたは異なる両親媒性高分子を含んで、前述した分散特性の優秀性をさらに確保でき、また、薬物と所定の相互作用が可能な官能基を含んで、優れたカプセル化特性を有し得る。
本出願のミセルに含まれる薬物は、特に限定されるものではないが、例えば、生理活性物質を含むことができる。
一例として、生理活性物質は、難溶性であってもよい。
このような生理活性物質は、例えばゲニステイン、ダイゼイン、プランゲニジンまたはこれらの誘導体;ポリフェノール;またはこれらの混合物よりなる群から選択されるいずれか一つであってもよい。
前記生理活性物質の一例として、前記ゲニステイン、ダイゼイン、プランゲニジンまたはこれらの誘導体は、大豆に含まれているフェノール系化合物またはその配糖体を意味するものであって、女性ホルモンは、エストロゲンと類似した構造を有し、抗酸化効果などに優れていて、皮膚美容から抗癌治療に至るまで多様な分野において用いられている。
前記ゲニステイン、ダイゼイン、ククルビタシン、プランゲニジンまたはこれらの誘導体などのイソフラボンは、フェノール系化合物であって、分子内水素(−H)を含み、前記分子内水素(−H)は、両親媒性高分子の第2ブロック(B)に含まれている水素結合が可能な官能基と水素結合をして、ミセルの内部に位置する薬物の安定性を向上させることができる。
具体的に、前記イソフラボンは、ゲニステイン(Genistein)または前記ゲニステインの配糖体、例えばアセチルゲニステインまたはマロニルゲニステイン(Malonyl Genistein)などであってもよいが、これに限らない。
前記ミセルに含まれる薬物は、ミセルが剤形で製造されたとき、生理学的活性を発現できるほどの量でミセルに含まれ得る。
一例として、薬物の含量は、ミセルの総重量に対して、1〜60重量%、1〜50重量%、1〜40重量%または1〜20重量%の範囲内であってもよい。薬物の含量が60重量%を超過する場合、効果的な捕集が行われないことがあり、薬物がミセル外に流出して結晶形に凝集したり変性し得る。
このようなミセルは、例えば平均粒径が1nm〜10,000nmの範囲内にあり得る。前記ミセルの平均粒径は、動的散乱方式(Dinamic light scattering)方式により測定された値であって、単一ミセルまたはミセル凝集体(micelle aggregates)自体の粒径を包括する範囲であってもよい。
本出願に関するさらに他の一例において、本出願は、ミセルを含む組成物に関する。本出願による組成物は、前記両親媒性高分子を含むミセルを含む粒子製造用組成物であってもよい。
本出願の粒子製造用組成物は、両親媒性高分子の自己集合特性に起因して形成されたミセルを含む。また、このようなミセルを形成する両親媒性高分子は、例えば薬物をカプセル化していてもよい。
より具体的に、前記粒子製造用組成物に含まれるミセルは、両親媒性高分子および前記両親媒性高分子によりカプセル化されている薬物をさらに含むことができる。
また、本出願は、前記両親媒性高分子を含むミセルを含む薬学または化粧料組成物に関する。具体的に、前記薬学または化粧料組成物に含まれるミセルは、両親媒性高分子および前記両親媒性高分子によりカプセル化されている薬物を含むことができる。
一例として、前記組成物が薬学組成物である場合、ミセル内の薬物は、薬学的に許容される形態で組成物内に含まれ得る。また、薬学組成物は、経口または非経口の様々な剤形であってもよい。
薬学組成物を製剤化する場合には、通常使用する充填剤、増量剤、結合剤、湿潤剤、崩解剤、界面活性剤などの希釈剤または賦形剤を使用して調製され得る。
一例として、経口投与のための固形製剤には、錠剤、丸剤、散剤、顆粒剤、またはカプセル剤などが含まれ、このような固形製剤は、一つ以上の化合物に少なくとも一つ以上の賦形剤、例えば、デンプン、炭酸カルシウム、スクロースまたはラクトース、ゼラチンなどを混合して調製され得る。
一例として、経口投与のための液状製剤としては、懸濁剤、内用液剤、乳剤、またはシロップ剤などが該当するが、頻繁に使用される単純希釈剤である水やリキッドパラフィンの他に、様々な賦形剤、例えば湿潤剤、甘味剤、芳香剤、または保存剤などが含まれ得る。非経口投与のための製剤には、滅菌した水溶液、非水性溶剤、懸濁剤、乳剤、凍結乾燥製剤、または坐剤が含まれ得る。
前記薬学組成物は、それぞれ通常の方法により散剤、顆粒剤、錠剤、カプセル剤、懸濁液、エマルジョン、シロップ、またはエアゾールなどの経口型剤形;軟膏やクリームなどの外用剤;坐剤;または滅菌注射溶液などを含めて薬学的製剤に適したいずれの形態でも剤形化されて使用され得る。
他の例として、前記組成物は、例えば柔軟化粧水、収斂化粧水、栄養化粧水、栄養クリーム、クレンジングフォーム、エッセンス、またはパックなどの剤形を有する皮膚外用剤に含まれ得る化粧料組成物であってもよい。
前記化粧料組成物および皮膚外用剤には、公知の添加剤成分、例えば、粉末状基剤または担体(結合剤、崩壊剤、賦形剤または滑沢剤など)、油性基剤または担体(動植物油、ワックス、ワセリン、パラフィンオイル、シリコーンオイル、高級脂肪酸エステルまたは高級脂肪酸など)、水性基剤または担体(キサンタンガムなどのゲル基剤など)、防腐剤、キレート剤、抗酸化剤、清涼化剤、安定化剤、流動化剤、乳化剤、粘稠剤、緩衝剤、分散剤、吸着剤、保湿剤、湿潤剤、防湿剤、帯電防止剤またはその他樹脂(ポリアミド系樹脂水素添加ポリブテンなどのオレフィン系樹脂など)等が含まれ得る。
一例として、薬学組成物または化粧料組成物は、油中水型または水中油型のエマルジョン形態であってもよい。
前記組成物内にミセルは、例えば凝集体を形成していてもよい。このようなミセル凝集体は、疎水性領域間のファンデルワールス力などに起因して形成されるものであってもよい。このようなミセル凝集体のサイズは、例えば10nm〜10,000nmの範囲内にあり得る。
本出願によるさらに他の一例において、本出願は、本出願による両親媒性高分子の製造方法に関する。本出願による製造方法は、第1ブロック(A)を形成する高分子と第2ブロック(B)を形成する化学式1を満たす重合性単量体の重合単位(B1)および単一高分子の溶解度パラメーターが10.0(cal/cm1/2未満であるアクリル系単量体またはビニル系単量体(B2)を重合する段階を含むことができる。
具体的に前記両親媒性高分子を製造する段階において、第1ブロック(A)を形成する高分子と前述した単量体を重合する方法は、特に限定されるものではないが、狭い分子量分布および目的とする分子量を効果的に達成するために、リビングラジカル重合、例えば原子移動ラジカル重合法(Atom Transfer Radical Polymerization、ATRP)を利用できる。
より具体的に、本出願の両親媒性高分子は、ハロゲン原子を含む第1ブロック(A)の高分子を遷移金属複合体触媒と反応させてラジカルが生成されると、前記ラジカルを介して第2ブロック形成用単量体の二重結合部位から重合されて第2ブロック(B)を形成することによって製造され得るが、これに限らない。
前記第1ブロック(A)を形成する高分子は、例えばハロゲン原子を含むかまたは含まない溶解度パラメーターが10.0(cal/cm1/2以上である高分子であって、もしハロゲン原子を含まない第1ブロック(A)形成用高分子を使用する場合、ハロゲン原子を含む化合物との反応を通じてATRP用開始剤を製造する段階をさらに含むことができる。
本出願によるさらに他の一例において、本出願は、前記のように製造された両親媒性高分子に薬物を混合する段階を含むミセルの製造方法に関する。
前記ミセルを製造するために、両親媒性高分子と薬物を混合する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、両親媒性高分子を所定の有機溶媒、例えば、エタノールなどに溶解させた後、製造された溶液と薬物を含む溶液を混合することを含むことができる。
また、前記工程後に、後続工程として溶媒を除去する工程を含むことができ、これに限定されるものではなく、前記各工程の間にまたは後続工程として公知の追加工程を伴うことができる。
前記溶媒を除去する工程における温度は、各溶媒の沸点によって異なり、例えば50℃ 以上の温度で溶媒を除去できるが、これに限らない。
本出願は、薬物を効果的にカプセル化することができ、また、水溶液上で優れた分散特性を有し得る両親媒性高分子およびその製造方法を提供し得る。
また、本出願は、油中または水中で効果的に分散しており、剤形で製造するとき、優れた経皮吸収特性を示すことができるミセルおよびこれを含む組成物を提供し得る。
図1は、本出願による両親媒性高分子を含むミセルを示す模式図である。
以下、本出願について実施例を通じてより詳細に説明するが、本出願の要旨に限定された実施例に過ぎない。なお、本出願は、以下の実施例で提示する工程条件に限定されるものではなく、本出願の目的を達成するのに必要な条件の範囲内で任意に選択できることは、この技術分野における通常の知識を有する者にとって自明であろう。
実施例1:両親媒性高分子の製造(P1)
第1ブロックを形成するポリエチレングリコールモノメチルエーテル(polyethyleneglycol monomethyl ether;mPEG−OH)高分子(分子量:5000、製造社:Aldrich)をジクロロメタンに30%濃度で溶解させた後、−OH官能基に対して、トリエチルアミン3当量と2−ブロモイソブチリルブロミド2当量を入れ、反応させてATRP用開始剤を製造する。その後、ジエチルエーテル溶媒に沈殿および捕集過程を2回繰り返して乾燥させて、不純物が除去されたプロミン末端のポリエチレングリコール高分子を収得する。前記収得したブロミン末端のポリエチレングリコール高分子100重量部をフラスコ上でアニソール反応溶媒250重量部に溶かし、スチレン(溶解度パラメーター:8.7(cal/cm1/2、B1)17重量部、メチルメタクリレート(溶解度パラメーター:9.5(cal/cm1/2、B2)を154重量部を投入し、ゴム栓でフラスコをシールした。その後、常温で30分間窒素パージングおよび撹拌を通じて溶存酸素を除去し、60℃にセットされているオイルバス(oil bath)に浸漬し、第2臭化銅錯体と触媒還元剤を投入して反応を進めた。所望の分子量が製造されると、反応を終了して、両親媒性高分子(P1)を製造した。前記両親媒性高分子(P1)の分子量およびブロック比(A:B)と第2ブロック(B)内の重合単位重量比(B1:B2)は、下記表1に示された通りである。
実施例2:両親媒性高分子の製造(P2)
第1ブロックを形成するポリエチレングリコールモノメチルエーテル(polyethyleneglycol monomethyl ether;mPEG−OH)高分子(分子量:5000、製造社:Aldrich)ジクロロメタンに30%濃度で溶解させた後、−OH官能基に対して、4−シアノ−4−[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸1.5当量と、1、3−ジシクロヘキシルカルボジイミド1.5当量および4−(ジメチルアミノ)ピリジン1.5当量を入れ、反応させてRAFT用開始剤を製造する。その後、ジエチルエーテル溶媒に沈殿および捕集過程を2回繰り返して乾燥させて、不純物が除去されたRAFT剤の末端のポリエチレングリコール高分子を収得する。前記収得したRAFT剤の末端のポリエチレングリコールモノメチルエーテル高分子をフラスコ上でアニソール反応溶媒に溶かし、N、N−ジメチルビニルベンジルアミン(B1):メチルメタクリレート(溶解度パラメーター:9.5(cal/cm1/2、B2)を10:90の重量比で投入し、ゴム栓でフラスコをシールした。その後、常温で30分間窒素パージングおよび撹拌を通じて溶存酸素を除去し、60℃にセットされているオイルバスに浸漬し、AIBNを投入して反応を進めた。所望の分子量が製造されると、反応を終了して両親媒性高分子(P2)を製造した。前記両親媒性高分子(P2)の分子量およびブロック比(A:B)と第2ブロック(B)内の重合単位重量比(B1:B2)は、下記表1に示された通りである。
実施例3:両親媒性高分子の製造(P3)
TEMPO((2、2、6、6−Tetramethyl−piperidin−1−yl)oxyl)5重量部に対してNaH 2.5重量部を10%濃度でDMF(dimethylformaldehyde)に溶解させて、リフラックス(Reflux)下に1時間撹拌した後、DMF(dimethylformaldehyde)に20%濃度で溶解したブロミン末端のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(実施例1で製造)高分子100重量部を滴下する。24時間リフラックス下に撹拌した後、過量のNaHをメタノールを滴下させて除去した後、ジエチルエーテル溶媒に沈殿および捕集過程を2回繰り返して乾燥させて、不純物が除去されたアルコキシアミン末端のポリエチレングリコール高分子を収得する。前記で製造されたアルコキシアミン末端のポリエチレングリコールモノメチルエーテル高分子をフラスコ上でアニソール反応溶媒に溶かし、4−3−ビニルフェニルピリジン(B1):メチルメタクリレート(溶解度パラメーター:9.5(cal/cm1/2、B2)を30:70重量比で投入した後、ゴム栓でフラスコをシールした。その後、常温で30分間窒素パージングおよび撹拌を通じて溶存酸素を除去し、120℃にセットされているオイルバスに浸漬して反応を進めた。所望の分子量が製造されると、反応を終了して両親媒性高分子(P1)を製造した。前記両親媒性高分子(P1)の分子量およびブロック比(A:B)と第2ブロック(B)内の重合単位重量比(B1:B2)は、下記表1に示された通りである。
実施例4:両親媒性高分子の製造(P4)
第1ブロックを形成するポリエチレングリコールモノメチルエーテル高分子(分子量:5000、製造社:Aldrich)をジクロロメタンに30%濃度で溶解させた後、−OH官能基に対して、4−シアノ−4−[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸1.5当量と、1、3−ジシクロヘキシルカルボジイミド1.5当量および4−(ジメチルアミノ)ピリジン1.5当量を入れ、反応させてRAFT用開始剤を製造する。その後、ジエチルエーテル溶媒に沈殿および捕集過程を2回繰り返して乾燥させて、不純物が除去されたRAFT剤の末端のポリエチレングリコール高分子を収得する。前記収得したRAFT剤の末端のポリエチレングリコールモノメチルエーテル高分子をフラスコ上でアニソール反応溶媒に溶かし、スチレン(B1):メチルメタクリレート(溶解度パラメーター:9.5(cal/cm1/2、B2)を50:50重量比で投入し、ゴム栓でフラスコをシールした。その後、常温で30分間窒素パージングおよび撹拌を通じて溶存酸素を除去し、80℃にセットされているオイルバスに浸漬し、AIBNを投入して反応を進めた。所望の分子量が製造されると、反応を終了して両親媒性高分子を製造した。
比較例1:両親媒性高分子の製造(P5)
第1ブロックを形成するポリエチレングリコールモノメチルエーテル高分子(分子量:5000、製造社:Aldrich)をSn(Oct)と2口丸底フラスコで110℃、真空下に4時間乾燥させて水分を除去した後、反応器を常温に冷却した。窒素雰囲気の反応器にポリエチレングリコールモノメチルエーテルと同量のε−カプロラクトンを添加した後、60℃で1時間真空乾燥した。反応器を窒素雰囲気で130℃に徐々に昇温して、18時間反応させ、室温に冷却して反応を終結させた。室温に冷却した反応器にメチレンクロリドを添加して反応物を溶かした後、過量の冷たいエチルエーテルに徐々に添加しつつ共重合体を沈殿させた。沈殿したブロック共重合体は、フィルタリングした後、48時間40℃で真空乾燥させて、最終的にポリエチレングリコール(A)−ポリカプロラクトン(B)共重合体(P5)を得た。
比較例2:両親媒性高分子の製造(P6)
共重合体の合成時にポリエチレングリコールモノメチルエーテルに対して2倍量のε−カプロラクトンを添加したことを除いて、比較例1と同じ方式で合成して、ポリエチレングリコール(A)−ポリカプロラクトン(B)共重合体(P6)を製造した。
比較例3:両親媒性高分子の製造(P7)
第1ブロックを形成するポリエチレングリコールモノメチルエーテル高分子(分子量:5000、製造社:Aldrich)をジクロロメタンに30%濃度で溶解させた後、−OH官能基に対して、トリエチルアミン3当量と2−ブロモイソブチリルブロミド2当量を入れ、反応させてATRP用開始剤を製造する。その後、ジエチルエーテル溶媒に沈殿および捕集過程を2回繰り返して乾燥させて、不純物が除去されたブロミンの末端のポリエチレングリコール高分子を収得する。前記収得したブロミン末端のポリエチレングリコール高分子100重量部をフラスコ上でアニソール反応溶媒250重量部に溶かし、メチルメタクリレートを150重量部投入し、ゴム栓でフラスコをシールした。その後、常温で30分間窒素パージングおよび撹拌を通じて溶存酸素を除去し、60℃にセットされているオイルバスに浸漬し、第2臭化銅錯体と触媒還元剤を投入して反応を進めた。所望の分子量が製造されると、反応を終了して両親媒性高分子を製造した。
比較例4:両親媒性分子の製造(P8)
TEMPO((2、2、6、6−Tetramethyl−piperidin−1−yl)oxyl)5重量部に対してNaH 2.5重量部を10%濃度でDMF(dimethylformaldehyde)に溶解させてリフラックス下に1時間撹拌した後、DMF(dimethylformaldehyde)に20%濃度で溶解したブロミン末端のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(実施例1で製造)高分子100重量部を滴下する。24時間リフラックス下に撹拌した後、過量のNaHをメタノールを滴下させて除去した後、ジエチルエーテル溶媒に沈殿および捕集過程を2回繰り返して乾燥させて、不純物が除去されたアルコキシアミン末端のポリエチレングリコール高分子を収得する。前記で製造されたアルコキシアミンの末端のポリエチレングリコールモノメチルエーテル高分子をフラスコ上でアニソール反応溶媒に溶かし、スチレン(B1)を投入した後、ゴム栓でフラスコをシールした。その後、常温で30分間窒素パージングおよび撹拌を通じて溶存酸素を除去し、120℃にセットされているオイルバスに浸漬して反応を進めた。所望の分子量が製造されると、反応を終了して両親媒性高分子を製造した。
実験例1−製造された両親媒性高分子のブロック比および分子量の評価
製造された両親媒性高分子(P1〜P8)のブロック比および分子量を下記方法によって評価して、表1に示した。
具体的に、触媒を完全に除去した高分子溶液の精製段階を経て固形化した後、H NMR分析を通じて両親媒性高分子のブロック比を確認した。高分子溶液の精製は、アルミナカラムを通過して銅錯化合物触媒を除去したり、前記段階なしにすぐにヘキサンに撹拌と共に滴下して残留単量体を除去して固形化する。固形化した高分子を真空オーブンで24時間乾燥させる。前記方法で精製した両親媒性高分子は、CDCl溶媒に溶解してH NMRR分析装備で測定する。
実施例1〜4の分析の結果、メチルメタクリレート二重結合末端のCH=C(CH)−に由来する1Hピークは確認されず、ビニル系単量体のCH=C−に由来する1Hピークも確認されなかった。このことから、未反応の単量体が存在しないことを確認できる。
また、実施例1〜4および比較例1〜4の場合、エチレングリコールブロック末端の−OCHに由来する3Hピークが3.2ppm付近で確認され、これを基準として各高分子ブロックの比率と分子量を計算した。高分子で形成されたエチレングリコールの−CHCHO−に由来する450H程度のピーク(4H X反復単位113個)が3.6〜3.8ppm領域で現れ、実施例1〜4および比較例3、4の場合、高分子で形成されたメチルメタクリレートの主鎖に隣接する−CHに由来する3Hピークが3.5〜3.6ppm領域で現れ、高分子で形成された側鎖のベンゼンリングに由来する4H〜8Hピークが7.2ppm以下の領域で現れるので、その面積比を通じて各構成単量体の含量を質量分率で計算した。
比較例1〜2の場合、高分子で形成されたカプロラクトンの鎖である−(COCHCHCHCHCH−O)n−において−CO−の右側の一番目の−CH−に由来する2Hピークが2.3〜2.4ppm領域で現れるので、エチレングリコールブロック末端の−OCHに由来する3Hピーク面積とカプロラクトンの−CO−の右側の一番目の−CH−に由来する2Hピーク面積を通じて分子量を確認した。
Figure 0006887713
実験例2−ミセルの製造および濁度の測定
合成された両親媒性高分子(P1〜P8)を利用して難溶性物質であるゲニステインをカプセル化した。まず、両親媒性高分子10gを30mLのエタノールに溶かした溶液をジプロピレングリコール(Dipropylene glycol、DPG))20gにゲニステイン2gを溶かした溶液と混合した。0.5%ポリビニルアルコール水溶液100mLに撹拌しつつ前記溶液を徐々に添加した。エタノール溶媒を蒸発するために所定時間撹拌して放置した後、残余のエタノールをロータリーエバポレーターを利用して除去して、ゲニステインの含量が2%になるように溶液を製造した。製造した溶液を10倍の精製水で希釈した後、7日間常温(25℃)で保管して、経時変化の有無を濁度測定装置(Turbidity measurement)で確認して表2に示した。Formulaction社のタービスキャン(Turbiscan)を利用して測定し、7日間保管した溶液の上澄み液を分取して透過度を測定し、下記数式1によって濁度(Turbidity)を示した。
Figure 0006887713
Figure 0006887713
ミセル溶液の濁度を測定することによって、サンプルの経時変化を確認し、比較例の場合、捕集されない薬物の凝集によりカプセルの安定化が減少して、7日後に全部沈んだことを確認することができた。
実験例3−薬物の溶解濃度の確認
前記実験例2においてゲニステインの含量が2%になるように製造した溶液を10倍の精製水で希釈した後、シリンジフィルター(気孔サイズ:1μm)で濾過して析出したゲニステインを除去した後、液体クロマトグラフィー(HPLC)から両親媒性高分子ミセル粒子にカプセル化されたゲニステインの含量を測定した。両親媒性高分子の薬物捕集容量(Drug loading capacity)および薬物捕集効率(Drug loading efficiency)は、次のような式により計算され、薬物が捕集された両親媒性高分子を含むミセルの粒子のサイズは、Malvern社のZetasizer 3000を利用して測定した。
Figure 0006887713
Figure 0006887713
Figure 0006887713
100 薬物
200 両親媒性高分子
201 第1ブロック
202 第2ブロック

Claims (26)

  1. 第1ブロック(A)と;
    前記第1ブロック(A)と相分離し、下記化学式1を満たす重合性単量体の重合単位(B1)および単一高分子の溶解度パラメーターが10.0(cal/cm1/2未満であるアクリル系単量体またはビニル系単量体の重合単位(B2)を含む第2ブロック(B)と;を含み、
    前記重合単位(B1)と重合単位(B2)が異なる重合単位である両親媒性高分子であって、
    前記第1ブロックが親水性部位であり、第2ブロックが疎水性部位である、両親媒性高分子
    Figure 0006887713
    化学式1でRは、水素結合を形成し得る官能基、水素結合を形成し得る官能基を含む脂環式炭化水素基または芳香族置換基であり、前記官能基は、ヒドロキシ基、アミン基、ニトロ基、イミド基、アルコキシシラン基およびシアノ基よりなる群から1種以上選択され得る。化学式1でXとXは、それぞれ独立して、炭素または窒素である。
  2. 前記第1ブロック(A)は、溶解度パラメーターが10(cal/cm1/2以上である高分子を含む、請求項1に記載の両親媒性高分子。
  3. 前記第1ブロック(A)は、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール−プロピレングリコール共重合体、ポリビニルピロリドンおよびポリエチレンイミンよりなる群から選択されるいずれか一つである、請求項1に記載の両親媒性高分子。
  4. 前記アクリル系単量体は、下記化学式2または化学式3で表示される化合物である、請求項1に記載の両親媒性高分子:
    Figure 0006887713
    Figure 0006887713
    化学式2および3でQは、水素またはアルキル基であり、化学式2でBは、炭素数1以上の直鎖または分岐鎖アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族置換基またはカルボキシル基であり、化学式3でRおよびRは、それぞれ独立して、水素、炭素数1以上の直鎖または分岐鎖アルキル基、脂環式炭化水素基、または芳香族置換基である。
  5. 前記化学式2のQは、水素または炭素数1〜4のアルキル基であり、Bは、炭素数1以上のアルキル基または炭素数6〜12の脂環式炭化水素基である、請求項4に記載の両親媒性高分子。
  6. 前記ビニル系単量体は、下記化学式4または下記化学式5で表示されることを特徴とする、請求項1に記載の両親媒性高分子:
    Figure 0006887713
    化学式4でXは、窒素原子または酸素原子であり、Yは、カルボニル基または単一結合であり、RおよびRは、それぞれ独立して、水素またはアルキル基であるか、または、RとRは、共に連結されてアルキレン基を形成し、Rは、アルケニル基である(但し、Xが酸素原子である場合には、Rは存在しない)
    Figure 0006887713
    化学式5でR、RおよびRは、それぞれ独立して、水素またはアルキル基であり、Rは、シアノ基または芳香族置換基である。
  7. 前記第2ブロック(B)内の前記化学式1を満たす重合性単量体の重合単位(B1)と単一高分子の溶解度パラメーターが10.0(cal/cm1/2未満であるアクリル系単量体またはビニル系単量体の重合単位(B2)の重量比(B1:B2)は、0.5:99.5〜50:50の範囲内にある、請求項1に記載の両親媒性高分子。
  8. 前記第2ブロック(B)内の前記化学式1を満たす重合性単量体の重合単位(B1)と単一高分子の溶解度パラメーターが10.0(cal/cm1/2未満であるアクリル系単量体またはビニル系単量体の重合単位(B2)の重量比(B1:B2)は、1:99〜30:70である、請求項7に記載の両親媒性高分子。
  9. 前記第1ブロック(A)と第2ブロック(B)のブロック比(A:B)は、互いに異なる、請求項1に記載の両親媒性高分子。
  10. 前記第1ブロック(A)と第2ブロック(B)のブロック比(A:B)は、1:9〜9:1である、請求項1に記載の両親媒性高分子。
  11. 前記第1ブロック(A)と第2ブロック(B)のブロック比(A:B)は、3:7〜7:3である、請求項10に記載の両親媒性高分子。
  12. 請求項1に記載の両親媒性高分子を含むミセル。
  13. 前記両親媒性高分子によりカプセル化されている薬物をさらに含む、請求項12に記載のミセル。
  14. 前記両親媒性高分子の第2ブロックが薬物に隣接する、請求項13に記載のミセル。
  15. 平均粒径が1nm〜10,000nmの範囲内にある、請求項12に記載のミセル。
  16. 前記薬物は、生理活性物質を含む、請求項13に記載のミセル。
  17. 前記生理活性物質は、難溶性である、請求項16に記載のミセル。
  18. 前記難溶性である生理活性物質は、ゲニステイン、ダイゼイン、ククルビタシン、プランゲニジンまたはこれらの誘導体;ポリフェノール;および
    これらの混合物;よりなる群から選択されるいずれか一つである、請求項17に記載のミセル。
  19. 請求項12に記載のミセルを含む粒子製造用組成物。
  20. 前記ミセルは、両親媒性高分子によりカプセル化されている薬物をさらに含む、請求項19に記載の粒子製造用組成物。
  21. 請求項12に記載のミセルを含む薬学組成物。
  22. 前記ミセルは、両親媒性高分子によりカプセル化されている薬物をさらに含む、請求項21に記載の薬学組成物。
  23. 油中水型または水中油型のエマルジョン形態である、請求項22に記載の薬学組成物。
  24. 請求項12に記載のミセルを含む化粧料組成物。
  25. 前記ミセルが両親媒性ポリマーによりカプセル化されている薬剤をさらに含む、請求項24に記載の化粧料組成物。
  26. 油中水型または水中油型のエマルジョン形態である、請求項25に記載の化粧料組成物。
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