KR100560107B1

KR100560107B1 - 주사제용 다기능성 폴리숙신이미드계 고분자

Info

Publication number: KR100560107B1
Application number: KR1020040082347A
Authority: KR
Inventors: 조선행; 이해방; 강길선; 김문석; 임낙현; 정상영
Original assignee: 한국화학연구원
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-03-13

Abstract

본 발명은 주사제용 다기능성 폴리숙신이미드계 고분자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리숙신이미드 고분자의 주사슬에 생체이용률을 증진시켜 주며 생체적합성인 친수성기, 미세나노입자 제조 시 미세나노입자의 형태를 오랜 시간 유지시켜주는 소수성기, 특정 조직에만 미세나노입자가 도달할 수 있도록 하는 표적지향성기 및 MRI 촬영시 원하는 부위를 더 선명하게 해주는 조영제가 포집되어 있는 킬레이트기가 곁사슬로 도입되어, 이를 이용한 미세나노입자 제조 시 내부에는 폴리숙신이미드, 외부에는 상기 여러 기능기가 위치하여 다른 사슬의 영향을 받지 않고 고분자 입자의 크기조절, 약물포집, 생체거부반응의 최소화, 표적지향성, 생분해성 및 조영제 등의 효과가 동시에 발휘 가능한 주사제용 다기능성 폴리숙신이미드계 고분자에 관한 것이다.

폴리숙신이미드 고분자, 친수성 고분자, 소수성 고분자, 표적지향 고분자, 조영제가 포집된 킬레이트 화합물, 주사제

Description

주사제용 다기능성 폴리숙신이미드계 고분자{Various competent polysuccinimide for injection}

도 1은 본 발명에 따라 실시예 1에서 제조된 폴리숙신이미드의 ¹H-NMR을 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따라 실시예 2에서 제조된 폴리숙신이미드의 곁가지에 도입된 폴리에틸렌글리콜의 ¹H-NMR을 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명에 따라 실시예 3에서 제조된 폴리숙신이미드의 곁가지에 도입된 테트라데실아민의 ¹H-NMR을 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명에 따라 실시예 4에서 제조된 폴리숙신이미드의 곁가지에 도입된 폴리에틸렌글리콜 폴레이트의 ¹H-NMR을 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에 따라 실시예 5(1)에서 제조된 디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA)의 ¹H-NMR을 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명에 따라 실시예 5(2)에서 제조된 폴리숙신이미드의 곁가지에 도입된 디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA)의 에너지 분산형 분석(EDS)을 나타낸 것이다.

본 발명은 주사제용 다기능성 폴리숙신이미드계 미세나노 고분자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리숙신이미드 고분자의 주사슬에 생체이용률을 증진시켜 주며 생체적합성인 친수성기, 미세나노입자 제조 시 미세나노입자의 형태를 오랜 시간 유지시켜주는 소수성기, 특정 조직에만 미세나노입자가 도달할 수 있도록 하는 표적지향성기 및 MRI 촬영시 원하는 부위를 더 선명하게 해주는 조영제가 포집되어 있는 킬레이트기가 곁사슬로 도입되어, 이를 이용한 미세나노입자 제조 시 내부에는 폴리숙신이미드, 외부에는 상기 여러 기능기가 위치하여 다른 사슬의 영향을 받지 않고 고분자 입자의 크기조절, 약물포집, 생체거부반응의 최소화, 표적지향성, 생분해성 및 조영제 등의 효과가 동시에 발휘 가능한 주사제용 다기능성 폴리숙신이미드계 미세나노 고분자에 관한 것이다.

현재 우리 나라에서는 한해 사망자의 30%가 넘는 수가 각종 암에 의해 죽어가고 있으며, 암치료를 위해 많은 종류의 항암제가 사용되고 있다. 그러나 대부분의 항암제는 많은 부작용과 독성 때문에 치료효과를 제대로 얻기 어려우며, 항암제로 인한 치료는 효과도 미비할 뿐만 아니라 대부분의 항암제가 난용성이기 때문에 많은 양의 항암제 사용으로 인한 비용 또한 만만치 않은 게 현실이다. 게 다가 약물의 투여량에 따른 약물 효과가 미비하여 경제성이 다른 약물에 비해 떨어지는 단점이 있다.

현재 미세나노입자나 고분자형 미세나노입자를 이용하여 주사제형의 암치료에 대해 많은 연구가 이루어져 왔으며, 이러한 경우 생리활성을 지니는 성분들을 결합시킴으로 물리적이나 화학적인 안정성을 증가시킬 수 있고 생분해성 고분자를 이용하여 초기의 급격한 방출을 제어할 수 있으며 표적지향 유도체를 이용하여 세포조직에 적중화 시킬 수 있는 방법들이 연구 개발되어 왔다[C. Allen, D. Maysinger, A. Eisenberg, Colloid Surface B, 16, 3-27(1999); S. B. La, T. Okano, K. Kataoka, J.Pharm. Sci., 85, 85-90(1996)].

미세나노입자나 고분자 미세나노입자 등의 제형이 혈액내에서 순환하는데 있어서 입자크기가 큰 지배 변수로 현재 연구에서는 양친성 고분자가 수용액상에서 자기결집을 통한 미세나노입자의 제조가 중요한 방법으로 여겨지고 있다[P.C. Hiemenz, R. Rajagopalan, Principles of Colloid and surface Chemistry, Marcel Dekker, 3rd Ed., New York; K. Akiyoshi, S. Deguchi, N. Moriguchi, S. yamaguchi, J. Sunamoto, Macromolecules, 26, 3062-3068(1993)].

현재 연구는 친수성과 소수성을 이용하여 물리적으로 생리활성 성분을 봉입하는 형태가 대부분이고 화학적으로 결합하는 방법이나 이온결합을 통한 복합체를 형성하는 연구에 대해서는 드물게 보고되고 있다[A. Harada, K. Kataoka, Macromolecules, 31, 288-294(1998)].

체내주사제로 개발되는 제형은 생분해성을 지니고 생체적합성을 지니는 고분 자들로 만들어져 왔으며 여기에 다양한 곁사슬을 결합시켜 미세나노입자를 형성하도록 하고 투석이나 침전을 이용하여 입자크기를 조절하도록 하고 있다.

또한, 폴리숙신이미드와 소수성의 헥사데실아민을 결합시켜 미세나노입자를 형성하는 약물전달체로서의 가능성에 대한 연구도 보고되고 있다[Paolo Caliceti, Santina Maria Quarta, Francesco Maria Veronese, Gennara Cavallaro, Elisa Pedone, Gaetano Giammona, Biochimica et Biophysica Acta, 1528, 177-186(2001)].

가돌리늄을 조영제로 사용하기 위하여 DTPA와 가돌리늄을 결합시키는 연구[Pier Lucio Anelli, Franco Fedeli, Ornella Gazzotti, Luciano Lattuada, Giovanna Lux, Fabrizio Rebasti, Bioconjugate Chem, 10, 137-140(1999); Mattew A. Williams, Henry Rapoport, J Org Chem, 58, 1151-1158(1993)]와, 주사제로 조영효과를 얻기 위한 연구로 콜레스테롤에 DTPA를 결합시키고 소수성을 지니는 인지질을 결합시킨 다음 여기에 가돌리늄을 포집시키는 연구가 진행되었다[Luciano Lattuada, Giovanna Lux, Tetrahedron Letters, 44, 3893-3895(2003)].

항암제의 경우 정상조직까지 약효가 나타나기 때문에 부작용이 심각하므로 이를 줄이기 위하여 암조직의 특이성에만 반응하는 곁사슬을 이용하여 체내에 주입하는 연구가 계속되고 있다[J. H Steenis, E. M van Maarseveen, F. J. Verbaan, R. Verrijk, D. J. A. Crommelin, G. Storm, W. E. Hennink, Journal of Controlled Release, 87, 167-176(2003); Wenjin Guo, Robert J. Lee, AAPA Pharmsci, 19, 1-7(1999)].

미국특허 제5,296,578호에서는 말레인산무수물, 물 및 암모니아로부터 폴리숙신이미드를 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 또한 미국특허 제593,187호에서는 말레아민산의 열중합에 의한 폴리숙신이미드의 제조방법이 개시되어 있다. 유럽특허 제604,813호[독일특허 제4,244,031호]에는 말레아민산으로부터 폴리숙신이미드 및 폴리아스파라긴산의 제조방법이 개시 되어있다. 그러나 이와 같은 제조 방법들은 가격이 비싸며 불만족스러운 생분해능을 갖는 생성물을 초래한다는 단점이 있다.

독일특허 제 4,023,463호[미국특허 제5,142,062호]에서는 인산의 존재 하에 폴리숙신이미드의 제조 방법이 기재되어 있으며, 독일특허 제4,221,875호에서는 임의로는 인산 또는 그 유도체를 존재 하에 아스파라긴산과 다른 화합물과의 중축합에 의한 개질된 폴리아스파르트산의 제조방법에 대해 개시하고 있다. 국제출원 제034,908에서는 반복 숙시닐 단위를 갖는 중합체, 특히 폴리숙신이미드 및 폴리아스파라긴산의 개선된 제조방법을 개시하고 있다.

미국특허 제6,207,858호에서는 디에틸렌트리아민펜타아세트산(이하 'DTPA'라 함) 유도체를 합성하기 위한 방법, 미국특허 제5,885,548호 역시 금속착화를 위한 DTPA합성 방법, 미국특허 제6,099,824호에서는 MRI조영제로 사용하기 위한 DTPA 유도체 합성방법이 개시되어 있다. 그러나 이러한 방법들은 단순히 DTPA유도체를 합성하는 방법을 개시하고 여기에 금속을 착화하는 방법에 대해서만 개시하고 있다.

이처럼 폴리숙신이미드를 제조하는 방법과 가돌리늄 조영제를 제조하는 방 법, 콜레스테롤에 가돌리늄 조영제의 결합 등에 대해 다양한 연구논문과 특허들이 개시되어 있지만 이는 단순히 각각의 제조방법에 대한 예시 일뿐 이들의 특성을 결합한 것에 대한 것은 아직 연구된 바가 없다.

이에 본 발명은 약물포집, 생체거부반응의 최소화, 표적지향성, 생분해성 및 조영제 효능의 동시 발휘 가능한 주사제용 고분자 화합물을 제조하는 연구에 관한 것으로서, 생분해성 고분자인 폴리숙신이미드 고분자의 주사슬에, 친수성기, 소수성기, 표적지향성기 및 조영제가 포집되어 있는 킬레이트기가 각각 곁사슬로 도입되어, 곁사슬에 도입된 각 기능기들 중 소수성기와 친수성기에 의해 고분자 미세나노입자가 형성 되고, 체내에서 오랜 시간동안 미세나노입자 형을 유지하여 체내 순환 시 미세나노입자가 파손을 방지하고, 표적지향성기는 원하는 부위에만 미세나노입자가 도달할 수 있도록 하고, 킬레이트에 의해 포집된 조영제는 자기공명(MRI) 촬영이 가능하도록 하는 기능을 하며, 주사슬인 폴리숙신이미드는 고분자량을 지니므로 오랜 시간 혈관순환 시 혈관주변의 정상조직으로의 이행이 일어나지 않게 하여 상기 각각의 곁사슬의 효과 발현을 위한 충분한 시간을 얻을 수 있게 한다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 주사슬인 폴리숙신이미드의 곁사슬에 도입된 각 기능기에 의해 고분자 입자의 크기조절, 약물포집, 생체거부반응의 최소화, 표적지향성, 생분해성 및 조영제 효과가 동시에 발휘 가능한 주사제용 폴리숙신이미드계 고분자를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 분자량이 1,000 ∼ 100,000 범위인 폴리숙신이미드가 주사슬을 이루고 있고, (1) 분자량이 100 ∼ 20,000 범위인 폴리알킬렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈, 덱스트란, 폴리에틸렌옥사이드 또는 폴리비닐알콜로부터 유래된 친수성기, (2) 탄소수 3 ∼ 80의 아민 또는 인지질로부터 유래된 소수성기, (3) 폴레이트 또는 트랜스페린의 표적지향성기, 및 (4) 가돌리늄, 망간, 산화철, 알루미늄, 실리콘, 바륨, 이트륨 및 희토류원소 중에서 선택된 조영제가 포집되어 있는 킬레이트기가 각각 곁사슬로 결합되어 있는 폴리숙신이미드계 고분자에 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 상기 폴리숙신이미드계 고분자를 함유하는 주사제 및 조영제에 또 다른 특징이 있다.

이하 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 여러 기능기를 폴리숙신이미드의 곁가지로 도입하여 약물포집, 생체거부반응의 최소화, 표적지향성, 생분해성, 조영제 효능이 동시 발휘 가능한 50 ∼ 400 nm 입자크기의 폴리숙신이미드게 고분자와 이를 함유하는 주사제 및 조영제에 관한 것이다.

일반적으로 생체적합성 고분자를 이용한 주사제는 여러 가지 제시되고 있으나, 상기 생체적합성 고분자 중 본 발명의 주사슬로 사용된 폴리아미노산 계열의 폴리숙신이미드는 다른 화합물과의 반응성이 좋아 곁사슬의 도입이 쉽고, 현재 널 리 사용되는 생분해성 고분자인 폴리락틱-글리콜산(PLGA)보다는 길며, 생분해되는 시간 조절이 쉬운 특징을 가지고 있다. 따라서 자기공명(MRI) 조영제와 결합시켰을 경우 주사슬인 폴리숙신이미드의 분자량이 커서 혈관에 장시간 머물 수 있으므로 장시간 MRI 촬영이 가능하며, 시간의 제약 없이 임의의 시간에 MRI 촬영이 가능하여 이에 적합한 특성을 가져 본 발명에서 이를 선택 사용한다. 또한, 본 발명에서 사용된 성분들 각각은 공지의 성분이나, 이를 폴리숙신이미드라는 하나의 주사슬에 여러 가지 목적을 달성하기 위한 기능성기 성분을 곁가지로 도입하는 기술구성에 관한 사실은 알려진 바 없다. 즉, 단순한 결합에 의해서 기능기를 곁가지로 도입한 것이 아니라 특정의 고분자인 폴리숙신이미드를 선택하여 인체 투여 시 체내에서 거부반응이 적게 나타나도록 하고, 생분해성 및 생체이용률이 뛰어나도록 하기 위해 혈관 투여 시 인체에 무해하며 원하는 부위, 효과, 시간대 및 시간간격 등의 특정조건에서 MRI 촬영 효과를 얻을 수 있는 각각의 기능기를 선택하여 도입한 것이다. 뿐만 아니라, 상기 곁가지의 도입 시 무촉매 하에서 상온보다 약간 높은 온도에서 반응시켜 비교적 간편하고 안정성이 높으며, 또한 이로 인해서 인체에 무해하다.

본 발명에 따른 폴리숙신이미드계 고분자는 다음 화학식 1로 표시될 수 있으며, 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 화학식 1에서, R₁은 친수성기, R₂는 소수성기, R₃는 표적지향성기 및 R₄는 조영제가 포집되어 있는 킬레이트기를 나타내고, ℓ, m, p, 및 q는 폴리숙신이미드계 고분자를 구성하는 숙신이미드 단위구조 전체 수에 대한 친수성기(R₁), 소수성기(R₂), 표적지향성기(R₃) 및 킬레이트기(R₄)의 결합율을 각각 나타내는 것으로, ℓ은 10 ∼ 15 몰%, m은 5 ∼ 10 몰%, p는 10 ∼ 20 몰%, 및 q는 55 ∼ 75 몰%이다.

상기 주사슬로 사용된 폴리숙신이미드는 생분해성이면서 생체적합성인 폴리아미노산 계열의 고분자로써, 관능기가 고분자의 반복단위당 하나씩 지니고 있어 여러 종류의 사슬에 대한 거부반응 없이 거의 대부분의 기능기 결합이 가능하므로 곁가지 도입에 유리하며, 또한, 상기 곁가지 도입이 주사슬인 폴리숙신이미드와 곁사슬의 관능기에 의해 결합되므로 곁사슬의 도입이 용이하다.

이러한 폴리숙신이미드는 분자량이 1000 ∼ 100000 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 분자량이 1000 미만이면 혈관 투여 시 혈관 주변조직으로의 이행이 나타나기 쉽고 100000을 초과하는 경우에는 너무 오래시간 체내에 축적되는 문제를 야기 시킬 수 있다.

본 발명은 상기 생체적합성 고분자인 폴리숙신이미드 주사슬에 여러 가지 기 능성을 부여하기 위하여 곁사슬에 친수성기, 소수성기, 표적지향성기 및 조영제가 포집되어 있는 킬레이트 화합물을 적절한 몰비로 도입한 것에 기술구성상의 특징이 있다.

먼저, 미세나노입자를 형성하기 위하여 도입되는 친수성기는 분자량이 100 ∼ 20000 범위의 고분자로서, 예를 들면 폴리알킬렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈, 덱스트란, 폴리에틸렌옥사이드 또는 폴리비닐알콜로부터 유래된 것으로 1종 또는 2종 이상, 바람직하기로는 글리세롤, 프로필렌 글리콜 및 에틸렌 글리콜로부터 유래된 것으로 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 좋다. 상기 친수성기 고분자의 분자량이 100 미만인 경우는 쉽게 분해되어 미세나노입자 자체가 분해될 수 있고 20000을 초과하는 경우에는 축적되어 중성지방의 독성증가를 유도하는 문제가 발생한다.

이러한 친수성기 고분자는 주사슬인 폴리숙신이미드 1몰에 대하여 0.1 ∼ 0.25 몰비로 도입되며, 도입량이 0.1 몰비 미만이면 미세나노입자를 형성시키지 못하고 0.25 몰비를 초과하는 경우에는 인체에 독성을 증가시키는 문제가 발생한다.

다음으로 체내에서 약물을 포집하고 있는 미세나노입자가 목적세포에 도달할 때까지 형태를 오래 유지하여 약물을 전달할 수 있도록 소수성 강화를 위해 도입된 소수성기로는 탄소수 3 ∼ 80의 아민 또는 인지질로부터 유래된 것으로 1종 또는 2종 이상을 선택 사용한다. 상기 탄소수 3 ∼ 80의 아민은 예를 들면 테트라데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민 또는 다이옥타데실아민 등이 있다. 또한, 인지질은 소수성을 지님과 동시에 생체막의 주 구성 성분으로 체내 투여시 일어날 수 있는 체내거부반응을 최소화할 수 있다.

이러한 소수성기는 폴리숙신이미드 1 몰에 대하여 0.05 ∼ 0.1 몰비로 도입되며, 도입량이 0.05 몰비 미만이면 미세나노입자 형성 시 미세나노입자를 오랜 시간동안 유지시키지 못하고 0.1 몰비를 초과하는 경우에는 다른 곁사슬 결합에 문제가 될 뿐만 아니라 미세나노입자 크기가 너무 커지는 문제가 발생한다.

다음으로 표적지향화 특히 암세포를 표적지향하기 위한 표적지향성기는 암세포 수용체로서 효과가 입증된 폴레이트(폴릭산) 및 트랜스페린 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 상기 폴릭산을 바로 폴리숙신이미드에 결합시키면 결합도가 현저히 감소하기 때문에 친수성고분자에 합성시킨 다음에 결합시킨다.

이러한 표적지향성기는 폴리숙신이미드 1몰에 대하여 0.05 ∼ 0.2 몰비로 도입되며, 도입량이 0.05 미만인 경우에는 표적지향 역할을 제대로 하지 못하고 0.2를 초과하는 경우에는 체내 독성이 증가하는 문제가 발생한다.

마지막으로 조영효과를 얻기 위하여 조영제로 가돌리늄, 망간, 산화철, 알루미늄, 실리콘, 바륨, 이트륨 및 희토류원소 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 상기 조영제는 그 자체로 폴리숙신이미드에 결합시킬 수 없기 때문에 킬레이트 화합물 사슬에 포집하여 결합한다. 이러한 킬레이트 화합물은 예를 들면 디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA), 1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7,10-테트라아세트산(DOTA), 벤질록시프로피오닉테트라아세트산(BOPTA) 및 1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-(2-하이드록시프로필)-4,7,10-트리아세트산(HPDO3A) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 조영 제로 가돌리늄을 사용하고, 이를 포집하는 킬레이트로 DTPA를 사용하는데, 시중에 이미 DTPA에 포집된 가돌리늄이 혼합된 형태의 조영제가 사용되고 있으며, 이의 안정성과 부작용에 대해서는 지난 15년간의 실사용에서 입증되었다. 그러나 포집을 위해 사용된 킬레이트는 DTPA에 한정되는 것은 아니다.

이러한 조영제가 포집되어 있는 킬레이트기는 폴리숙신이미드 1 몰에 대하여 0.4 ∼ 1 몰비로 도입되며, 도입량이 0.4 몰비 미만인 경우에는 뚜렷한 조영효과를 얻기 힘들며 1회 주입량이 증가하는 단점을 지니고 1 몰비를 초과하는 경우에는 체내 독성이 나타나는 문제가 발생한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 생분해성 고분자인 폴리숙신이미드를 주사슬로 하고, 여기에 곁가지로 친수성기, 소수성기, 표적지향성기 및 조영제가 포집되어 있는 킬레이트기를 도입하여, 이를 이용하여 미세나노입자의 경우 입자크기가 150 ∼ 350 nm로 미세하게 조절이 가능하고, 체내 주입시 생체 거부반응을 최소화하며, 목적세포로의 표적지향성을 극대화하는 효과를 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 폴리숙신이미드계 고분자가 포함되어 있는 조영제 및 주사제 등으로 사용 가능하며, 이외에도 여러 의약 분야에서의 활용도가 기대된다.

이하 본 발명에 대하여 실시예에 의거하여 더욱 자세하게 설명하겠는 바 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 폴리숙신이미드 제조

질소분위기 하에서 아스파르트산 5 g을 디메틸설폭사이드(DMSO) 65 mL에 넣 은 다음 인산 0.1 mL을 넣고 190 ℃에서 24시간 동안 교반시켰다. 상기에서 교반시킨 갈색상의 용액을 에틸에테르에 한 방울씩 떨어뜨려 바닥에 가라앉는 갈색의 가루상을 거름종이를 이용하여 걸러낸 다음 진공에서 24시간동안 보관하여 용매를 모두 제거하면 갈색의 고운 가루를 얻었다.

상기에서 얻어진 가루를 ¹H-NMR 측정을 실시하여 그 결과를 도 1에 나타내었으며, 이로부터 폴리숙신이미드가 제조되었음을 확인할 수 있었다.

실시예 2 : 폴리에틸렌글리콜의 곁가지 도입

질소분위기 하에서 상기 실시예 1에서 합성한 폴리숙신이미드 0.004 mol을 DMSO에 녹인 다음 교반시키면서 폴리에틸렌글리콜아민 0.00015 mol을 DMF에 녹인 용액을 한 방울씩 떨어뜨려 혼합 용액을 제조하였다. 상기에서 제조된 혼합용액을 60 ℃에서 약 25시간 정도 교반시킨 다음 에틸에테르에 한 방울씩 떨어뜨려 갈색의 침전물을 얻었다. 얻어진 침전물을 거름종이에 걸러 진공상태에서 용매를 제거하여 고운 가루형태의 화합물을 얻었다.

상기에서 얻어진 가루를 ¹H-NMR을 측정하여 그 결과를 도 2에 나타내었으며, 이로부터 폴리숙신이미드에 곁가지로 폴리에틸렌글리콜이 도입되었음을 확인할 수 있었다. 이때, 폴리에틸렌글리콜의 분자량은 2000 ∼ 5000이었다.

실시예 3 : 테트라데실아민의 곁가지 도입

질소분위기에서 상기 실시예 2에서 합성된 화합물 0.004 mol을 DMSO　5 mL에 넣어 녹인 다음 교반시키면서 테트라데실아민 0.00036 mol을 DMF 5 mL에 넣어 녹여 한 방울씩 떨어뜨려 혼합용액을 제조하였다. 상기에서 얻어진 혼합용액을 60 ℃에서 7시간동안 교반시킨 다음 에틸에테르에 한 방울씩 떨어뜨려 갈색의 침전물을 얻었다. 얻어진 갈색 침전물을 거름종이에 걸러 진공상태에서 용매를 제거하여 고운 가루형태의 화합물을 얻었다.

상기에서 얻어진 가루를 ¹H-NMR을 측정하여 그 결과를 도 3에 나타내었으며, 이로부터 폴리숙신이미드에 곁가지로 테트라데실아민이 도입되었음을 확인할 수 있었다.

이와 마찬가지로 헥사데실아민, 옥타데실아민, 다이옥타데실아민 및 인지질도 상기와 같은 방법으로 진행되어 곁가지로 도입할 수 있었다.

실시예 4 : 폴리에틸렌글리콜 폴레이트의 곁가지 도입

폴릭산(folic acid) 1 g을 DMSO에 넣어 녹이고 트리에틸아민 0.5 mL을 넣어준 후 교반시킨 다음 N-하이드록시숙신이미드와 다이사이클로헥실카르보이미드를 동일한 몰비율로 넣어주고 빛이 없는 곳에서 밤새 교반시켰다. 이후 거름종이로 부반응물과 미반응물을 걸어내어 냉장 보관한 반응물과 폴리에틸렌글리콜-bis-아민을 동일한 몰비율로 넣고 트리에틸아민 4.0 uL을 넣어 밤새 교반시킨 후, 정제 하여 부반응물과 미반응물을 제거하고 동결건조기를 이용해 용매를 제거하였다. 상기에서 얻어진 가루형태의 화합물을 상기 실시예 2와 동일한 방법으로, 반응을 수행하였다.

상기에서 얻어진 생성물을 ¹H-NMR을 측정하여 그 결과를 도 4에 나타내었으며, 이로부터 폴리숙신이미드에 곁가지로 폴리에틸렌글리콜 폴레이트가 도입되었음을 확인할 수 있었다.

실시예 5 : 조영제의 곁가지 도입

조영제는 킬레이트에 의해 포집된 후에, 반응하여 곁가지로 도입되므로 다음과 같은 킬레이트 합성공정이 요구되었다.

(1) DTPA 합성방법

1 단계 : DMSO 50 mL에 4차부틸브로모아세테이트 69.2 mol을 넣어 녹인 후 탄산수소칼륨 76.8 mmol를 넣은 다음, 에탄올아민 2 mL 을 넣고 0 ℃에서 30분 동안 교반시킨 후 상온에서 밤새 교반시켰다. 상기에서 교반시킨 용액을 에틸에테르와 탄산수소나트륨을 이용하여 반응된 부분만을 추출하여 용매를 제거하여 오일상의 반응물을 얻었다. 상기 오일상의 반응물에 메틸클로라이드을 넣어 녹인 다음, 트리페닐포스핀 35 mmol을 넣고 교반시켜 녹인 후에 브로모숙신이미드 34 mmol 을 넣고 0 ℃에서 2시간동안 교반 시켰다. 그런 다음 용매를 제거하고 남은 고형물을 에텔에테르를 이용하여 반응물을 추출하고 이를 정제하여 부반응물과 미반응물을 완전히 제거하였다.

2 단계 : 상기와 별도로, N6-페닐메톡시카보닐-L-라이신 0.2 mol를 4차부틸아세테이트 700 mL 에 넣어 녹인 후 HClO₄ 19.5 mL를 한 방울씩 떨어뜨려 24시간동안 교반시켰다. 이후 탄산나트륨을 떨어뜨려 미반응물을 침전시켜 거름종이를 이용하여 걸러내었다. 상기 걸러진 용액의 유기층을 10 N의 수산화나트륨 이용하여 pH 10을 맞춘 다음 증류수로 씻어준 후 물을 제거하고 마지막으로 용매를 제거하여 무색의 화합물을 얻을 수 있다.

3 단계 : 상기 1 단계에서 합성한 화합물 0.059 mol을 아세토니트릴에 넣어 녹인 후 이 용액에 상기 2 단계에서 합성한 화합물 0.024 mol을 넣어 교반시킨 후 인산시험액을 넣고 2시간동안 강하게 교반시켰다. 이후 수용액 층에 깨끗한 인산시험액을 넣고 48시간동안 교반시키고 유기 층의 용매를 제거한 다음 메틸클로라이드에 넣어 녹이고 증류수로 씻어준 다음 정제하여 용매를 제거하여 오일상의 화합물을 얻었다.

4 단계 : 상기 3 단계에서 합성한 화합물 0.02 mol을 메탄올에 넣어 녹인 후 팔라듐 0.9 g을 넣고 질소 분위기에서 2시간동안 교반시켰다. 이 후 용액을 거름종이로 걸러주고 용매를 제거한 다음 0.5 N의 염산을 이용하여 부 반응물을 제거하고 1 N의 수산화나트륨과 에틸에테르를 이용하여 세척, 정제한 후 용매를 제거하여 점성을 지니는 오일상의 화합물을 얻었다.

상기에서 얻어진 생성물을 ¹H-NMR을 측정하여 그 결과를 도 5에 나타내었으 며, 이로부터 킬레이트제로 DTPA가 생성되었음을 확인할 수 있었다.

(2) DTPA 킬레이트를 이용하여 가돌리늄 조영제의 곁가지 도입

1 단계 : 상기 실시예 4에서 제조된 폴리숙신이미드 25 mmol을 DMSO에 녹여 교반을 시키면서 상기에서 제조된 DTPA 23 mmol을 DMF에 녹여 한 방울씩 2시간동안 떨어뜨리고 질소 분위기에서 20시간동안 교반시켰다. 이후 에틸에테르에 교반시킨 용액을 한방울씩 떨어뜨려 생긴 침전물을 거름종이에 거른 다음 용매를 제거하여 연갈색의 화합물을 얻었다.

2 단계 : 상기 1 단계에서 제조한 화합물 10 mmol을 포믹산(formic acid)을 이용해 녹인 다음 100 ℃에서 2시간동안 교반시킨 후 증류수를 넣어 1시간동안 교반시켜 반응물을 증류수에 녹여 추출해내었다. 다음으로 거름종이를 이용하여 부산물과 미 반응물을 제거한 다음 용액을 동결건조기를 이용하여 용매를 완전히 제거하여 연한 갈색을 띄는 가루상의 화합물을 얻었다.

3 단계 : 염화가돌리늄 6 mmol을 물에 녹인 용액을 상기 2 단계에서 제조된 화합물 6 mmol을 물에 녹여 한 방울씩 떨어뜨렸다. 여기에 2N의 수산화나트륨을 이용하여 pH 7을 유지시키고 1시간동안 교반시킨 다음 용액을 농축시켜 아세트니트릴에 침전시켰다. 다음으로 침전물을 거름종이를 이용하여 걸러내어 흰색에 가까운 화합물을 얻었다.

상기에서 얻어진 생성물을 EDS를 측정하여 그 결과를 도 6에 나타내고 와 EA 분석하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다. 이로부터 폴리숙신이미드에 곁가 지로 DPT 킬레이트에 포집된 가돌리늄이 도입되었음을 확인할 수 있었다.

구 분 (%)	원소
구 분 (%)	N	C	H	S
Gd 포집 전	8.911348	45.23343	6.163721	0
Gd 포집 후	4.997967	22.12623	2.562378	0.3315924

본 발명에 따라 상기 실시예 1 ∼ 5에 의해 제조된 여러 기능기를 가진 화합물이 곁가지로 도입된 주사제용 폴리숙신이미드계 고분자는 다음과 같은 구조를 형성한다.

상기 구조식에서, i는 0 또는 1 ∼ 230인 정수이고, j는 1 ∼ 230 인 정수이며, n는 각각 1 ∼ 80인 정수이다.

상기한 바와 같이 친수성기, 소수성기, 표적지향성기 및 조영제가 도입된 킬레이트기를 곁사슬로 도입한 폴리숙신이미드계 고분자는 고분자 미세나노입자의 크기조절, 약물포집, 생체거부반응의 최소화, 표적지향성, 생분해성 및 조영제 등의 각 기능기의 목적하는 효과가 동시에 발휘 가능하였다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 폴리숙신이미드 고분자에 친수성기, 소수성기, 표적지향성기 및 조영제가 포집되어 있는 킬레이트기가 곁사슬로 도입되어, 이를 이용한 미세나노입자 형성 시 고분자 입자의 크기조절, 생분해성, 조영성 및 표적지향성이 우수하므로 MRI 등의 여러 의학 분야, 특히 항암제 분야에서 그 활용성이 클 것으로 기대된다.

Claims

분자량이 1,000 ∼ 100,000 범위인 폴리숙신이미드가 주사슬을 이루고 있고, 곁사슬로는

(1) 분자량이 100 ∼ 20,000 범위인 폴리알킬렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈, 덱스트란, 폴리에틸렌옥사이드 또는 폴리비닐알콜로부터 유래된 친수성기,

(2) 탄소수 3 ∼ 80의 아민 또는 인지질로부터 유래된 소수성기,

(3) 폴레이트 또는 트랜스페린의 표적지향성기, 및

(4) 가돌리늄, 망간, 산화철, 알루미늄, 실리콘, 바륨, 이트륨 및 희토류원소 중에서 선택된 조영제가 포집되어 있는 킬레이트기가

각각 결합되어 있는 것임을 특징으로 하는 폴리숙신이미드계 고분자.
제 1 항에 있어서, 상기 킬레이트기는 디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA), 1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7,10-테트라아세트산(DOTA), 벤질록시프로피오닉테트라아세트산(BOPTA) 및 1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-(2-하이드록시프로필)-4,7,10-트리아세트산(HPDO3A) 중에서 선택된 것을 특징을 하는 폴리숙신이미드계 고분자.
제 1 항에 있어서, 다음 화학식 1로 표시되는 것임을 특징으로 하는 폴리숙신이미드계 고분자 :

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R₁은 친수성기, R₂는 소수성기, R₃는 표적지향성기, 및 R₄는 조영제가 포집되어 있는 킬레이트기를 각각 나타내고, ℓ, m, p, 및 q는 숙신이미드 단위구조 전체 수에 대한 친수성기(R₁), 소수성기(R₂), 표적지향성기(R₃) 및 킬레이트기(R₄)의 결합률을 각각 나타내는 것으로, ℓ은 10 ∼ 15 몰%, m은 5 ∼ 10 몰%, p는 10 ∼ 20 몰%, 및 q는 55 ∼ 75 몰%이다.
제 1 항에 있어서, 다음의 구조식으로 표시되는 것임을 특징으로 하는 폴리 숙신이미드계 고분자 :

상기 구조식에서, i는 0 또는 1 ∼ 230인 정수이고, j는 1 ∼ 230 인 정수이며, n는 각각 1 ∼ 80인 정수이다.
제 1 항 내지 제 4 항 중에서 선택된 어느 하나의 폴리숙신이미드계 고분자가 포함된 것임을 특징으로 하는 조영제.
제 1 항 내지 제 4 항 중에서 선택된 어느 하나의 폴리숙신이미드계 고분자가 포함되어 있는 것임을 특징으로 하는 주사제.