KR100752702B1 - Biodegradable polymer nanoparticles and method for preparing the same - Google Patents

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김병수
전오주
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

Provided are biodegradable polymer nanoparticles which contain a large quantity of a protein having affinity to heparin or antibody, and release the protein for a certain period of time without loss of physiological activity and initial burst of the protein, and a method for preparing the same nanoparticles. The biodegradable polymer nanoparticles contain polyester-based polymer nanoparticles and heparin or antibody immobilized to the polymer nanoparticles, and have the average diameter of 1-1000 nm and micropores in the surface, wherein the polyester polymer is polylactic acid, polyglycolic acid, polylactide-co-glycolide, polycaprolactone, polyvalerolactone, polyhydroxy butyrate, polyhydroxy valerate and a mixture thereof. A sustained release agent contains the biodegradable polymer nanoparticles and a drug such as protein or peptide.

Description

생분해성 고분자 나노입자 및 그 제조방법{BIODEGRADABLE POLYMER NANOPARTICLES AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}Biodegradable polymer nanoparticles and its manufacturing method {BIODEGRADABLE POLYMER NANOPARTICLES AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

도 1은 실시예 1에 따라 제조된 헤파린이 고정화된 폴리에스테르계 고분자 나노입자의 주사 전자 현미경 사진이다.1 is a scanning electron micrograph of heparin-immobilized polyester-based polymer nanoparticles prepared according to Example 1. FIG.

도 2는 실시예 1에 따라 제조된 헤파린이 고정화된 폴리에스테르계 고분자 나노입자의 입자크기 분포를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the particle size distribution of heparin-immobilized polyester-based polymer nanoparticles prepared according to Example 1.

도 3은 실시예 2에 따라 제조된 헤파린이 고정화된 생분해성 고분자 나노입자로부터 염기성 섬유아세포 성장인자의 약물 방출 거동을 도시한 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the drug release behavior of basic fibroblast growth factor from heparin-immobilized biodegradable polymer nanoparticles prepared according to Example 2.

도 4는 실시예 2에 따라 제조된 헤파린이 고정화된 생분해성 고분자 나노입자로부터 β-신경성장인자의 약물 방출 거동을 도시한 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the drug release behavior of β-nerve growth factor from heparin-immobilized biodegradable polymer nanoparticles prepared according to Example 2.

본 발명은 생분해성 고분자 나노입자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지속적으로 약물 조절방출이 가능한 헤파린 또는 항체가 고정화된 생분해성 고분자 나노입자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biodegradable polymer nanoparticles and a method for producing the same, and more particularly, to a biodegradable polymer nanoparticles immobilized heparin or antibody capable of continuously controlled drug release and a method for producing the same.

종래에 서방형 약물전달계(DDS; Drug Delivery System) 제제들의 일반적인 제조방법은 코아세르베이션법이나 유탁액 상분리법 또는 분무 건조에 의한 캡슐화 및 유기 또는 수상중의 용매 증발법 등이 알려져 있다. 이러한 방법 중에서도 수상 중 용매 증발법이 가장 많이 사용되고 있는데 이는 크게 이중 유화 증발법과 단일 유화 증발법으로 분류된다. Conventionally, a method for preparing a sustained-release drug delivery system (DDS) preparations is known as coacervation method, emulsion phase separation method, encapsulation by spray drying, and solvent evaporation in organic or aqueous phase. Among these methods, the solvent evaporation method in water phase is the most widely used, which is largely classified into a double emulsion evaporation method and a single emulsion evaporation method.

일반적으로 펩타이드나 단백질과 같은 수용성 약물의 봉입에 사용되는 이중 유화 증발법은 수용액에 약물을 용해하여 제조된 약물함유 수용액을 생분해성 고분자를 함유하는 유기용매에 분산시켜 1차 에멀젼을 형성한 다음 이를 수상에 분산시키는 방법이다. 이 방법은 유기용매상의 고분자가 수상에 분산되는 과정에서 유기용매가 추출 또는 증발 등에 의해 제거됨으로써 고분자의 용해도가 감소함으로 인하여 고형화되고 결과적으로 미립구가 형성되도록 하는 방법이다. 일반적으로 이중 유화 증발법에 의해 제조된 미립구는 약물을 미립구 안에 함유시킬 때 유기용매를 사용하므로 펩타이드나 단백질과 같은 약물은 생리활성능력이 감소된다는 특징이 있다.In general, the double emulsion evaporation method used for encapsulating a water-soluble drug such as a peptide or a protein is formed by dissolving a drug-containing aqueous solution prepared by dissolving the drug in an aqueous solution in an organic solvent containing a biodegradable polymer to form a primary emulsion. It is a method to disperse in an aqueous phase. This method is a method in which the organic solvent is removed by extraction or evaporation in the process of dispersing the polymer in the organic solvent in the water phase, so that the solubility of the polymer is reduced, so that the microspheres are formed. In general, the microspheres prepared by the double emulsion evaporation method is characterized by the fact that drugs such as peptides and proteins are reduced in bioactivity because the organic solvent is used when the drug is contained in the microspheres.

이 같은 생분해성 미립구를 담체로 하여 미립구 안에 약물을 봉입한 제형은 일정 기간 동안 약물의 방출을 정확히 조절하는 것이 어려운데, 이는 약물의 초기 과다 방출이 일어나기 때문이다. 약물의 초기 과다 방출은 생분해성 고분자 담체의 분해 기작에 의해 일어나기 보다는 약물의 확산에 의하여 일어난다. 특히, 이같은 약물의 초기 과다방출은 펩타이드나 단백질 등과 같은 친수성 약물인 경우에 더욱 큰 문제가 되며, 이를 해결하기 위하여 다양한 미립구 및 필름 제조방법에 대한 연구가 진행되어 왔다. It is difficult to precisely control the release of the drug for a certain period of time in a formulation in which the drug is encapsulated in the microsphere using the biodegradable microsphere as a carrier, because the initial overrelease of the drug occurs. The initial overrelease of the drug is caused by the diffusion of the drug rather than by the degradation mechanism of the biodegradable polymer carrier. In particular, the initial over-release of such drugs is a greater problem in the case of hydrophilic drugs such as peptides and proteins, and researches on various microspheres and film production methods to solve this problem.

또한, 작은 분자량을 가진 화합물에 비하여 펩타이드나 단백질과 같은 거대분자 화합물을 미립구내에 도입하는 것은 여러 가지 문제를 가지고 있다. 구체적으로, 고분자와 펩타이드나 단백질 사이의 상호작용에 의하여 펩타이드나 단백질이 고분자 미립구 내에서 균질 분산되기 어렵고, 낮은 용해도로 인하여 미립구 제조시 수용액과 유기용매의 혼합에 있어서 좀더 복잡하고 어려운 혼합공정을 요구하게 된다. 뿐만 아니라 약물이 도입되는 양이 감소되며 공극이 매우 불규칙한 담체가 생성되게 되며, 약물의 안정성이 온도나 pH 변화에 따라 변화될 가능성이 저분자량 약물에 비하여 높은 것으로 알려져 있다.In addition, the introduction of macromolecular compounds such as peptides and proteins into the microspheres has various problems as compared with compounds having a small molecular weight. Specifically, due to the interaction between the polymer and the peptide or protein, the peptide or protein is difficult to homogeneously disperse in the polymer microspheres, and due to the low solubility, a more complicated and difficult mixing process is required in the mixing of the aqueous solution and the organic solvent in the preparation of the microspheres. Done. In addition, it is known that the amount of drug introduced is reduced and a very irregular carrier is produced, and that the stability of the drug is more likely to change with temperature or pH change than that of a low molecular weight drug.

본 발명의 목적은 초기 과다 방출 없이 일정기간 동안 지속적으로 약물을 방출할 수 있는 생분해성 고분자 나노입자를 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide biodegradable polymer nanoparticles that can release a drug continuously for a period of time without initial overrelease.

본 발명의 다른 목적은 상기 생분해성 고분자 나노입자의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the biodegradable polymer nanoparticles.

본 발명의 또다른 목적은, 유기용매를 사용하여 약물을 미립구 안에 봉합하는 기존의 약물방출시스템이 약물의 생리활성을 감소시키는 것과 달리, 펩타이드나 단백질의 생리활성의 감소 없이 일정기간 동안 지속적으로 약물을 방출할 수 있는 생분해성 고분자 나노입자를 포함하는 서방성 제제를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is that, unlike the conventional drug release system using an organic solvent to suture the drug into the microspheres, the drug physiological activity of the drug is reduced, the drug continues for a period of time without a decrease in the biological activity of the peptide or protein. It is to provide a sustained release formulation comprising a biodegradable polymer nanoparticles that can release.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리에스테르계 고분자 나노입자 및 상기 고분자 나노입자에 고정화된 헤파린 또는 항체를 포함하는 생분해성 고 분자 나노입자를 제공한다. 상기 헤파린 또는 항체는 생분해성 고분자 나노입자에 화학적 공유결합을 통해 결합된다. In order to achieve the above object, the present invention provides a biodegradable high molecular nanoparticle comprising a polyester-based polymer nanoparticles and heparin or an antibody immobilized on the polymer nanoparticles. The heparin or antibody is bound to the biodegradable polymer nanoparticles through chemical covalent bonds.

본 발명은 또한 폴리에스테르계 고분자 나노입자를 제조하고, 상기 나노입자 표면에 헤파린 또는 항체를 고정화하는 생분해성 고분자 나노입자의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method for producing biodegradable polymer nanoparticles for preparing polyester-based polymer nanoparticles, and immobilizing heparin or antibodies on the surface of the nanoparticles.

본 발명은 또한 상기 헤파린 또는 항체가 표면에 결합되어있는 생분해성 고분자 나노입자와 약물을 포함하는 서방성 제제를 제공한다.The present invention also provides a sustained release formulation comprising a biodegradable polymer nanoparticles and a drug in which the heparin or antibody is bound to the surface.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 생분해성 고분자 나노입자는 하나 이상의 작용기를 갖는 폴리에스테르계 고분자 나노입자의 표면에 헤파린 또는 항체가 고정화된 것이다.In the biodegradable polymer nanoparticles of the present invention, heparin or an antibody is immobilized on the surface of a polyester-based polymer nanoparticle having one or more functional groups.

상기 폴리에스테르계 고분자 나노입자의 재료는 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리락타이드-co-글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리발레로락톤, 폴리하이드록시 부티레이트, 및 폴리하이드록시 발러레이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 것으로, 보다 바람직하기로는 폴리락타이드-co-글리콜리이드(PLGA)이다. 상기 고분자는 생체내에서 분해될 수 있어 약물 전달 시스템에 유용하게 사용될 수 있다.The material of the polyester-based polymer nanoparticles is polylactic acid, polyglycolic acid, polylactide-co-glycolide, polycaprolactone, polyvalerolactone, polyhydroxy butyrate, and polyhydroxy valerate in the group At least one selected, more preferably polylactide-co-glycolide (PLGA). The polymer may be degraded in vivo and thus may be usefully used in drug delivery systems.

본 발명에서 상기 "생분해성 고분자 나노입자"는 말단에 헤파린 또는 항체와 친화성이 있는 작용기를 가지는, 수평균 분자량이 1,000 내지 1000,000인 생분해성 고분자로 제조된 미립구를 의미한다. 상기 미립구의 직경은 1 내지 1000 nm, 바람직하게는 10 내지 1000 nm, 더욱 바람직하게는 10 내지 800nm, 더욱더 바람직하게는 10 내지 500nm이다. 상기 미립구의 직경이 1 nm 미만의 경우에는 제조하기 어 렵고 1000 nm 를 초과하는 경우에는 단위 무게당 표면적이 작아 결합될 수 있는 헤파린이나 항체의 양이 적어 바람직하지 않다 .In the present invention, the "biodegradable polymer nanoparticles" means microspheres made of biodegradable polymers having a number average molecular weight of 1,000 to 1000,000 having functional groups that are compatible with heparin or an antibody at the terminal. The diameter of the microspheres is 1 to 1000 nm, preferably 10 to 1000 nm, more preferably 10 to 800 nm, even more preferably 10 to 500 nm. When the diameter of the microspheres is less than 1 nm, it is difficult to prepare, and when the diameter of the microspheres exceeds 1000 nm, the amount of heparin or antibody that can be bound is small because of the small surface area per unit weight.

상기 헤파린 또는 항체는 고분자 나노입자의 표면에 공유결합에 의하여 연결되는 것이 바람직하다. 상기 공유결합은 일정 부분(moiety)이 서로 직접적으로 공유 결합되거나 또는 다른 스페이서, 링커, 또는 멀티리간드를 통하여 간접적으로 공유 결합되는 것도 포함한다. 상기 스페이서 또는 링커로는 폴리알킬렌 글리콜 등이 사용될 수 있다. 여기서 폴리알킬렌 글리콜은 탄소수 2 내지 100의 알킬렌을 포함하는 것이 바람직하고, 바람직한 예로는 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜 등이 있다. 폴리에스테르계 고분자 나노입자와 헤파린 또는 항체 사이의 공유결합은 자연적 가수분해 및 효소에 의해서 끊어질 수 있다.The heparin or antibody is preferably connected to the surface of the polymer nanoparticles by covalent bonds. The covalent bonds also include those in which a moiety is covalently bonded directly to each other or indirectly through another spacer, linker, or multiligand. As the spacer or linker, polyalkylene glycol or the like may be used. Here, the polyalkylene glycol preferably includes alkylene having 2 to 100 carbon atoms, and preferred examples thereof include polyethylene glycol or polypropylene glycol. Covalent bonds between polyester-based polymer nanoparticles and heparin or antibodies can be broken by natural hydrolysis and enzymes.

상기 폴리에스테르계 고분자 나노입자와 헤파린 또는 항체는 1:1000 내지 1:0.001의 몰비, 바람직하게는 1:10 내지 1:1의 몰비로 결합될 수 있다. 이러한 몰비는 약물 및 커플링제의 종류에 따라 최소한의 헤파린 또는 항체로 최대의 결합율을 얻는 몰비로 사용될 수 있다. 상기 고분자 나노입자에 대한 헤파린 또는 항체의 몰비가 0.001 미만인 경우에는 고분자 나노입자의 충분한 서방성을 얻을 수 없으며, 1000을 초과하는 경우에는 헤파린 또는 항체를 과다 사용하여 바람직하지 않다.The polyester-based polymer nanoparticles and heparin or the antibody may be combined in a molar ratio of 1: 1000 to 1: 0.001, preferably in a molar ratio of 1:10 to 1: 1. This molar ratio may be used as the molar ratio to obtain the maximum binding rate with the minimum heparin or antibody, depending on the type of drug and coupling agent. When the molar ratio of heparin or antibody to the polymer nanoparticles is less than 0.001, sufficient sustained release of the polymer nanoparticles may not be obtained. When the molar ratio of heparin or antibody is greater than 1000, it is not preferable to use heparin or an antibody excessively.

본 발명에서는 나노사이즈의 입자를 사용하므로 고분자의 양을 적게 사용하면서도 헤파린 또는 항체의 결합율을 높일 수 있다. In the present invention, since the nano-sized particles are used, the binding rate of heparin or antibodies can be increased while using a small amount of polymer.

상기 생분해성 고분자 나노입자의 표면에서는 미세기공이 형성되어 있을 수 있다.Micropores may be formed on the surface of the biodegradable polymer nanoparticles.

상기 헤파린 또는 항체가 고정화된 폴리에스테르계 고분자 나노입자는 다음과 같이 제조된다. The polyester polymer nanoparticles to which the heparin or antibody is immobilized are prepared as follows.

먼저, 생분해성 폴리에스테르계 고분자를 제조한다. 폴리에스테르계 고분자는 일반적인 폴리에스테르 고분자의 합성방법에 의하여 제조될 수 있다.First, a biodegradable polyester-based polymer is prepared. Polyester-based polymer may be prepared by the synthesis method of the general polyester polymer.

상기 폴리에스테르계 고분자중 폴리락타이드-co-글리콜라이드의 합성방법을 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 락타이드와 글리콜라이드를 개환중합하여 폴리락타이드-co-글리콜라이드를 제조하고, 이 공중합체로부터 미반응 단량체 및 개시제를 제거하기 위하여 폴리락타이드-co-글리콜라이드를 유기용매에 용해한 후 비용매(non-solvent)에 침전시켜 정제한다. 상기 유기용매로는 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 비용매로는 메탄올, 에탄올, 헥산, 에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 용매를 사용할 수 있다. 상기 중합반응은 약 12 내지 24시간 실시하는 것이 바람직하다.The synthesis method of the polylactide-co-glycolide in the polyester-based polymer is described as follows. Polylactide-co-glycolide is prepared by ring-opening polymerization of lactide and glycolide, and polylactide-co-glycolide is dissolved in an organic solvent in order to remove unreacted monomer and initiator from the copolymer. Purify by precipitation in non-solvent. Chloroform, methylene chloride, or a mixture thereof may be used as the organic solvent. The non-solvent may be used a solvent selected from the group consisting of methanol, ethanol, hexane, ether and mixtures thereof. Preferably, the polymerization reaction is carried out for about 12 to 24 hours.

락타이드는 L-락타이드, D-락타이드 및 D,L-락타이드의 이성질체가 존재하며, 이러한 락타이드와 글리콜라이드의 개환 중합시에 염화주석, 옥토산주석, 산화주석, 염화아연, 산화아연 등의 촉매의 사용이 가능하나, 이중에서 생체적합성을 갖는 L-락타이드와 글리콜라이드의 제조에는 미국 FDA의 승인을 받은 옥토산 주석이 생분해성 고분자 재료의 합성에 가장 널리 이용되고 있다. Lactide is the presence of L-lactide, D-lactide and D, L-lactide isomers.In the ring-opening polymerization of lactide and glycolide, tin chloride, octosan tin oxide, tin oxide, zinc chloride, and oxidation Although a catalyst such as zinc can be used, octosan tin, which is approved by the US FDA, is most widely used for the synthesis of biodegradable polymer materials for the production of L-lactide and glycolide, which are biocompatible.

중합반응시 단량체인 L-락타이드와 글리콜라이드 및 개시제의 비율을 조절함으로써 다양한 분자량을 갖는 폴리락타이드-co-글리콜리이드를 제조할 수 있으며, 또한 고분자량의 폴리락타이드-co-글리콜리이드의 제조가 가능하다. By controlling the ratio of L-lactide, glycolide and initiator, which are monomers in the polymerization reaction, polylactide-co-glycolide having various molecular weights can be prepared, and also of high molecular weight polylactide-co-glycolide Manufacturing is possible.

락타이드와 글리콜라이드의 개환중합반응은 괴상중합법, 용액중합법, 현탁중합법 등이 가능하나 유기용매, 현탁안정제 등의 혼입 방지를 고려하면, 용융상태로 실시하는 괴상중합법에 의한 개환중합반응이 바람직하다. 락타이드 및 글리콜라이드와 같은 지방족 폴리에스테르의 반응 온도는 130 내지 180 ℃ 정도가 가장 적당하며, 200 ℃ 이상에서는 에스테르 교환 반응이 발생하여 원하는 구조의 고분자를 형성할 수 없다.The ring-opening polymerization reaction of lactide and glycolide may be a bulk polymerization method, a solution polymerization method, or a suspension polymerization method, but the ring-opening polymerization is performed by a bulk polymerization method in a molten state in consideration of the prevention of mixing of organic solvents and suspension stabilizers. The reaction is preferred. The reaction temperature of aliphatic polyester, such as lactide and glycolide, is most suitable about 130 to 180 ℃, transesterification reaction occurs above 200 ℃ can not form a polymer of the desired structure.

반응 후 폴리락타이드-co-글리콜라이드는 유기용매에 매우 잘 용해되며, 이러한 용액은 비용매에서 추출함으로써 미반응 단량체 및 개시제 등을 효과적으로 제거할 수 있다. After the reaction, the polylactide-co-glycolide dissolves very well in the organic solvent, and this solution can be effectively removed by removing the unreacted monomer and initiator by extracting from the non-solvent.

한편, 얻어지는 폴리락타이드-co-글리콜리이드 말단의 작용기는 히드록시기이며, 이러한 작용기는 합성 시에 사용되는 개시제의 종류에 따라서 그 수를 조절할 수 있다. 이러한 개시제로는 말단에 히드록시기를 가지는 알코올이 바람직하게 사용될 수 있으며, 구체적으로는 도데칸올, 1,6-헥산디올, 데칸디올, 펜타에리트리톨, 다이펜타에리트리톨, 트라이펜타에리트리톨 등을 들 수 있다. 상기 개시제중 1,6-헥산디올은 2개의 히드록시기를 갖는 2가 알코올로서 반응 후 생성되는 폴리락타이드-co-글리콜리이드의 양 말단을 모두 히드록시기로 유도할 수 있다. On the other hand, the functional group at the end of the polylactide-co-glycolide obtained is a hydroxy group, and the number of such functional groups can be adjusted according to the kind of initiator used at the time of synthesis. As such an initiator, an alcohol having a hydroxyl group at the terminal may be preferably used. Specifically, dodecanol, 1,6-hexanediol, decandiol, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, and the like can be given. have. 1,6-hexanediol in the above initiator is a dihydric alcohol having two hydroxyl groups, and both ends of the polylactide-co-glycolide produced after the reaction can be derived to a hydroxyl group.

상기 옥토산 주석을 촉매로 사용하고 1,6-헥산디올을 개시제로 사용하는 폴리락타이드-co-글리콜리이드의 중합반응은 하기 반응식 1과 같다.The polymerization reaction of polylactide-co-glycolide using tin octosan as a catalyst and 1,6-hexanediol as an initiator is shown in Scheme 1 below.

Figure 112006016501227-pat00001
Figure 112006016501227-pat00001

락타이드 글리콜라이드 폴리락타이드-co-글리콜라이드 Lactide Glycolide Polylactide-co-glycolide

이렇게 제조된 폴리에스테르계 고분자 나노입자의 표면에 헤파린 또는 항체를 고정하는 방법은 다음과 같다. The method of immobilizing heparin or an antibody on the surface of the polyester-based polymer nanoparticles thus prepared is as follows.

일례로, 폴리에스테르계 고분자 나노입자의 말단에 아민기를 도입하여 생분해성 나노입자의 아민기와 헤파린 또는 항체의 카르복실기를 커플링제를 이용하여 공유 결합시킬 수 있다. 이 같은 폴리에스테르계 고분자 나노입자와 헤파린 또는 항체를 공유 결합시키는 방법은, 헤파린 또는 항체의 카르복실기를 활성화한 후 폴리에스테르계 고분자 나노입자의 아민기와 반응하여 아미드 결합을 통해서 고분자와 결합된다.For example, an amine group may be introduced at the terminal of the polyester-based polymer nanoparticle to covalently bond the amine group of the biodegradable nanoparticle to the carboxyl group of the heparin or the antibody using a coupling agent. Such a method of covalently binding the polyester-based polymer nanoparticles and heparin or the antibody, after activating the carboxyl group of the heparin or antibody, reacts with the amine groups of the polyester-based polymer nanoparticles are bonded to the polymer through an amide bond.

아미드 결합을 통해 결합하는 방법을 구체적으로 살펴보면, 먼저 헤파린 또는 항체를 전활성화한다. 헤파린 또는 항체를 전활성화하는 것은 폴리에스테르계 고분자 나노입자의 아민기에 선택적으로 헤파린 또는 항체의 카르복실기가 결합하도록 하기 위한 것으로서, 구체적으로는 카르복실기를 갖는 헤파린 또는 항체를 용매에 녹인 후 커플링제와 염기성 촉매를 첨가하여 0 내지 25 ℃에서 1 내지 4 시간 동안 활성화한다. Specifically, the method of binding through amide bonds first preactivates heparin or an antibody. The preactivation of heparin or antibody is to selectively bind the carboxyl group of heparin or antibody to the amine group of the polyester-based polymer nanoparticles. It is activated for 1 to 4 hours at 0 to 25 ° C by addition.

이같이 헤파린 또는 항체를 활성화시킨 후, 이를 폴리에스테르계 고분자 나 노입자가 분산되어 있는 분산액에 첨가하고, 아미드화 반응시켜 폴리에스테르계 고분자 나노입자와 헤파린 또는 항체를 공유결합시킨다. 공유결합된 폴리에스테르계 고분자 나노입자-헤파린 또는 항체를 일련의 과정을 통해 정제한다. 정제공정은 원심분리 공정 등이 이용될 수 있다.After activating the heparin or the antibody as described above, it is added to the dispersion in which the polyester polymer nanoparticles are dispersed and amidated to covalently bond the polyester polymer nanoparticle with the heparin or antibody. Covalently bound polyester-based polymer nanoparticles-heparin or antibodies are purified through a series of procedures. The purification process may be a centrifugation process or the like.

상기 폴리에스테르계 고분자 나노입자와 헤파린 또는 항체는 아미드 결합 외에도 에스테르 결합, 언하이드라이드 결합, 카바메이트 결합, 카보네이트 결합 또는 이민 결합을 통해 결합될 수도 있다. 상기 에스테르 결합은 폴리에스테르계 고분자 나노입자의 말단의 히드록시기와 헤파린 또는 항체의 카르복실산기를 결합시키는 것이므로 상기 고분자 나노입자의 말단을 아민기로 치환하는 공정을 거치지 않아도 된다.The polyester-based polymer nanoparticles and heparin or an antibody may be bonded through an ester bond, an unhydride bond, a carbamate bond, a carbonate bond or an imine bond in addition to an amide bond. Since the ester bond is to bind the hydroxyl group of the terminal of the polyester-based polymer nanoparticles and the carboxylic acid group of heparin or the antibody, it is not necessary to go through the step of replacing the terminal of the polymer nanoparticles with an amine group.

폴리에스테르계 고분자 나노입자의 말단에 아민기와 같이 반응성이 큰 작용기를 도입하는 방법으로는 첫째 말단에 보호기를 도입하고 그런 다음 보호기를 제거한 후 반응성이 큰 작용기로 아민기를 도입할 수 있다.As a method of introducing a highly reactive functional group such as an amine group into the terminal of the polyester-based polymer nanoparticles, a protecting group may be introduced into the first terminal and then the protecting group may be removed, and then an amine group may be introduced into the highly reactive functional group.

상기 보호기를 도입하는 공정은 보호기를 포함하는 화합물과 커플링제를 폴리에스테르계 고분자와 반응시켜 실시한다. 상기 커플링제로는 1-(3-다이메틸 아미노프로필)-3-에틸카보이미드(EDC), 다이사이클로헥실 카보이미드(DCC), 비스(2-옥소-3-옥사졸리디닐)포스피닉 클로라이드(BOB-Cl), 다이석신이미딜 카보네이트(DSC), 다이이소프로필 카보이미드(DIPC), N-히드록시석신 이미드(N-Hydroxysuccinimide; NHS) 또는 이들의 혼합물 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 보호기를 제거하는 공정에는 트리플루오로아세트산과 같은 약산 또는 황산, 염산, 질산, 초산 등과 같은 강산도 사용할 수 있다. The step of introducing the protecting group is carried out by reacting a compound containing a protecting group and a coupling agent with a polyester-based polymer. Examples of the coupling agent include 1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide (EDC), dicyclohexyl carbodiimide (DCC), bis (2-oxo-3-oxazolidinyl) phosphonic chloride ( BOB-Cl), disuccinimidyl carbonate (DSC), diisopropyl carbodiimide (DIPC), N-hydroxysuccinimide (NHS), or a mixture thereof. In the process of removing the protecting group, a weak acid such as trifluoroacetic acid or a strong acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, or the like may be used.

상기 염기성 촉매로는 트리에틸아민, N,N-디메틸아미노피리딘, 피리딘, N-메틸몰폴린, N,N-다이이소프로필 에틸아민 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다.As the basic catalyst, one selected from triethylamine, N, N-dimethylaminopyridine, pyridine, N-methylmorpholine, and N, N-diisopropyl ethylamine can be used.

상기 아민기의 도입 반응은 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, N,N-다이메틸포름아마이드, 테트라하이드로퓨란, 디메틸설폭사이드, 1,4-다이옥산 등의 용매에서 진행하는 것이 바람직하다.The introduction reaction of the amine group is preferably carried out in a solvent such as chloroform, methylene chloride, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,4-dioxane and the like.

이러한 폴리에스테르계 고분자의 말단에 아민기를 도입하는 공정을 폴리락타이드-co-글리콜리이드를 일예로 하여 설명하면 하기 반응식 2와 같다. 첫째, 폴리락타이드의 말단기에 t-Boc-글라이신을 도입하고, 다음으로는 말단의 t-Boc 그룹을 제거하여 아민기로 치환시키는 과정이다. Referring to the process of introducing an amine group to the terminal of the polyester-based polymer using polylactide-co-glycolide as an example, it is shown in Scheme 2 below. First, t-Boc-glycine is introduced into the terminal group of the polylactide, and then, a terminal t-Boc group is removed to substitute the amine group.

Figure 112006016501227-pat00002
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상기 반응식 2에서 보는 바와 같이 폴리락타이드-co-글리콜라이드의 말단에는 히드록시기가 존재하며, 이러한 히드록시기와 t-Boc-글라이신을 커플링제로 다 이사이클로헥실 카보이미드(DCC)를 이용하여 커플링시킴으로써 t-Boc-글라이신을 도입할 수 있다. 이러한 과정에서 사용되는 커플링제로는 1-(3-다이메틸 아미노프로필)-3-에틸카보이미드(EDC), 다이사이클로헥실 카보이미드(DCC) 등을 사용할 수 있으나, 여러 단계의 평가과정을 통해 DCC와 N,N-디메틸렌아미노피리딘(DMAP)을 동시에 사용하였을 경우 가장 높은 반응율을 나타내었다. As shown in Scheme 2, a hydroxyl group is present at the terminal of the polylactide-co-glycolide, and the hydroxy group and t-Boc-glycine are coupled to each other using dicyclohexyl carbodiimide (DCC) as a coupling agent. t-Boc-glycine may be introduced. Coupling agents used in this process may include 1- (3-dimethyl aminopropyl) -3-ethylcarbodiimide (EDC), dicyclohexyl carbodiimide (DCC), etc. The highest reaction rate was obtained when DCC and N, N-dimethyleneaminopyridine (DMAP) were used simultaneously.

말단이 t-Boc-글라이신인 폴리락타이드-co-글리콜라이드는 트리플로로아세트산과 반응하여 t-Boc 보호기가 제거되고 말단이 아민기로 치환된다. 이때 용매로는 무수 상태인 메틸렌클로라이드가 사용되고 25 ℃에서 3시간 반응시킨다. The polylactide-co-glycolide whose terminal is t-Boc-glycine is reacted with trifluoroacetic acid to remove the t-Boc protecting group and to replace the terminal with an amine group. At this time, anhydrous methylene chloride is used as the solvent and reacted at 25 ° C. for 3 hours.

이와 같은 방법으로 제조된 폴리락타이드-co-글리콜라이드 공중합체는 90% 이상의 정량적인 수율로 얻어졌으며, 1H-NMR 측정에 의해서 각각의 작용기의 반응을 통한 말단기의 치환반응을 확인할 수 있었다. The polylactide-co-glycolide copolymer prepared in this manner was obtained in a quantitative yield of 90% or more, and the substitution reaction of the terminal group through the reaction of each functional group was confirmed by 1 H-NMR measurement. .

상기와 같은 말단이 아민기로 치환된 폴리락타이드-co-글리콜라이드 공중합체를 나노입자화 하는 방법은 통상의 O/W(oil in water) 단일유화법을 사용할 수 있다.As a method for nanoparticle-forming a polylactide-co-glycolide copolymer in which the terminal is substituted with an amine group, a conventional oil in water (O / W) monoemulsion method may be used.

반응성이 큰 작용기 가지는 폴리에스테르계 고분자 나노입자와 활성화된 헤파린 또는 항체를 결합하여 제조된 생분해성 폴리에스테르계 고분자 나노입자와 약리학적 활성 성분을 포함하는 서방성 제제를 제조할 수 있다. Sustained release preparations comprising a biodegradable polyester-based polymer nanoparticle prepared by combining a polyester-based polymer nanoparticle having a highly reactive functional group with an activated heparin or an antibody and a pharmacologically active ingredient can be prepared.

기존의 약물전달시스템은 생분해될 때 산성을 나타내는 고분자 미립구 안에 약물을 봉합하거나, 봉합할 때 유기용매를 사용하기 때문에 약물활성이 크게 감소 되는 문제점이 있다. 이에 반해, 본 발명의 약물전달시스템은 약물을 미립구 안에 봉합하지 않고 유기용매를 사용하지 않고 고분자 나노입자 표면에 약물을 결합시키기 때문에 약물활성을 크게 감소시킬 수 있고 약물의 초기 과다 방출을 방지할 수 있다. Existing drug delivery system has a problem in that the drug activity is greatly reduced because the organic solvent is used to seal the drug in the polymer microspheres that exhibit acidity when biodegradable. In contrast, the drug delivery system of the present invention binds the drug to the surface of the polymer nanoparticles without sealing the drug in the microspheres and without using an organic solvent, thereby greatly reducing drug activity and preventing the initial over-release of the drug. have.

상기 약리학적 활성 성분은 헤파린 또는 항체와 친화성이 있는 단백질이면 모두 사용될 수 있으며, 특히 성장인자가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 성장인자의 구체적인 예로는 염기 섬유아세포 성장인자, β-신경성장인자, 혈관내피세포성장인자, 형질전환 성장인자(Transforming growth factor-β), 골형성 단백질(Bone morphogenic protein) 등을 들 수 있다. 본 발명의 서방성 제제는 심근경색, 버거시 병 등의 허혈성 질환의 치료에 유용하게 사용될 수 있으며, 혈관 재생, 뼈 재생 등에 효과적으로 사용될 수 있다. The pharmacologically active ingredient may be used as long as it is a protein having affinity with heparin or an antibody, and in particular, growth factors may be preferably used. Specific examples of the growth factor include base fibroblast growth factor, β-nerve growth factor, vascular endothelial growth factor, transforming growth factor-β, bone morphogenic protein, and the like. . The sustained release preparation of the present invention can be usefully used for the treatment of ischemic diseases such as myocardial infarction and Burger's disease, and can be effectively used for blood vessel regeneration and bone regeneration.

이러한 약리적 활성성분은 분산액, 입자, 과립, 또는 분말로 존재할 수 있다. 또한 약제학적 활성 성분은 결합제, 분산제, 유화제 또는 습윤제, 및 염료 등을 추가로 포함할 수 있다. 기타 부형제, 예를 들면 락토즈, 마그네슘 스테아레이트, 미세결정 셀룰로즈, 전분, 스테아르산, 인산 칼슘, 글리세롤 모노스테아레이트, 수크로스, 폴리비닐피롤리돈, 젤라틴, 메틸셀룰로스, 나트륨 카르복시메틸셀룰로스, 솔비톨, 만니톨, 폴리에틸렌 글리콜, 및 통상적으로 안정제로 이용되거나 약물 제제에 사용되는 다른 성분을 포함할 수 있다. 상기 담체는 필요에 따라 서방성 제제의 총량에 대하여 0 내지 80 중량%의 양으로 사용할 수 있다.Such pharmacologically active ingredients may be present in dispersions, particles, granules, or powders. In addition, the pharmaceutically active ingredient may further comprise a binder, dispersant, emulsifier or wetting agent, dyes, and the like. Other excipients such as lactose, magnesium stearate, microcrystalline cellulose, starch, stearic acid, calcium phosphate, glycerol monostearate, sucrose, polyvinylpyrrolidone, gelatin, methylcellulose, sodium carboxymethylcellulose, sorbitol , Mannitol, polyethylene glycol, and other ingredients typically used as stabilizers or used in drug formulations. The carrier may be used in an amount of 0 to 80% by weight based on the total amount of the sustained-release preparation, if necessary.

상기 약리학적 활성 성분은 서방형 제제 총량의 1 내지 70 중량%로 존재한 다. 상기 약리학적 활성 성분 사용량이 1 중량% 미만이면 유효물질의 농도가 적어 투여되는 과립의 양이 많아야 하고, 70 중량%를 초과하면 유효물질의 농도가 높아 서방성을 조절하기 어려운 문제가 있다.The pharmacologically active ingredient is present in 1 to 70% by weight of the total amount of the sustained release preparation. If the amount of the pharmacologically active ingredient is less than 1% by weight, the amount of granules to be administered should be large due to the low concentration of the active substance, and if the amount exceeds 70% by weight, it is difficult to control the sustained release.

본 발명의 서방성 제제는 약리학적 활성 성분과 헤파린 또는 항체가 결합된 생분해성 나노입자를 혼합한 후 이를 제제화하여 제조할 수 있다. Sustained release formulations of the present invention may be prepared by mixing biodegradable nanoparticles in which pharmacologically active ingredients are combined with heparin or antibodies.

상기 제제화는 정제, 당의정, 경질 또는 연질의 캡슐제 등의 제형으로 제조하는 것이 일반적이다. 제형이 정제, 코팅된 정제, 당의정 및 경질 캡슐제인 경우 락토스, 옥수수 전분 또는 그 유도체, 활석, 스테아르산 또는 그 염을 사용할 수 있다. 또한 제형이 연질 캡슐제의 경우에는 식물성 오일, 왁스, 지방, 반고체 및 액체의 폴리올이 사용가능하다. The formulation is generally prepared in the form of tablets, dragees, hard or soft capsules and the like. If the formulations are tablets, coated tablets, dragees and hard capsules, lactose, corn starch or derivatives thereof, talc, stearic acid or salts thereof can be used. Also in the case of soft capsule formulations, polyols of vegetable oils, waxes, fats, semisolids and liquids can be used.

투여 방법은 제형에 따라 용이하게 선택될 수 있으며, 경구 또는 비경구 투여될 수 있다. 투여량은 환자의 체중, 병증의 정도, 성별, 연령에 따라 다를 수 있으나 통상 건강한 성인 남성의 경우 1일 1 μg/kg 내지 10 mg/kg의 양으로 투여되는 것이 바람직하다. 투여회수 또한 환자의 체중, 병증의 정도, 성별, 연령에 따라 용이하게 조절될 수 있다. The method of administration can be readily selected according to the dosage form and can be administered orally or parenterally. The dosage may vary depending on the weight, severity, sex, and age of the patient, but in the case of a healthy adult male, the dosage is preferably 1 μg / kg to 10 mg / kg per day. The number of doses can also be easily adjusted according to the weight, severity, sex, and age of the patient.

본 발명의 서방성 제제는 약물 활성 성분이 0차(zero-order)에 가까운 방출을 나타내어 유효 약물의 방출속도를 효과적으로 제어할 수 있으므로 유효약물의 농도를 국소적으로 일정하게 유지할 수 있음을 알 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 헤파린 또는 항체가 고정화된 나노입자는 생분해가 가능하여 약물 방출 후에 인체 내에서 자연히 생분해되어 흡수되기 때문에 사용된 제제의 제거를 위한 별도의 추 가적인 시술이 불필요하다. It is understood that the sustained release formulation of the present invention exhibits a zero-order release of the active ingredient, thereby effectively controlling the release rate of the effective drug, thereby maintaining a locally constant concentration of the active drug. have. Of course, the heparin or antibody-immobilized nanoparticles according to the present invention is biodegradable and is naturally biodegradable and absorbed in the human body after drug release, so that no additional procedure for removing the used agent is necessary.

이하, 본 발명의 실시예에 의거 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, described in detail based on the embodiment of the present invention as follows, the present invention is not limited by the embodiment.

[실시예 1]Example 1

건조된 500 mL 유리 앰플에 단량체인 L-락타이드 100 g(0.6944몰)와 글리콜라이드 80 g(0.6944몰)을 넣고, 촉매로서 옥토산 주석 2.8007 g(0.0069몰)과 개시제로서 1.2543 g(0.0106몰)의 1,6-헥산디올을 첨가하였다. 테플론으로 코팅된 마그네틱 바를 앰플에 넣고 반응물이 담긴 앰플을 0.01 mmHg에서 2시간 진공 상태를 유지하여 수분을 제거하고 건조 질소를 주입하였으며, 이 과정을 5회 반복하고 진공하에서 앰플을 토치램프로 가열하여 봉합하였다. Into a dried 500 mL glass ampoule, 100 g (0.6944 mole) of L-lactide and 80 g (0.6944 mole) of glycolide were added, 2.8007 g (0.0069 mole) of octosan tin as a catalyst and 1.2543 g (0.0106 mole) as an initiator. ) Was added 1,6-hexanediol. The Teflon-coated magnetic bar was placed in an ampoule, and the ampoule containing the reactant was vacuumed at 0.01 mmHg for 2 hours to remove water and injected with dry nitrogen.The process was repeated five times, and the ampoule was heated under a torch lamp under vacuum. Sutured.

봉합된 앰플을 150 ℃의 오일조에 넣고 교반하여 24시간 동안 중합을 진행하였다. 중합이 진행됨에 따라 중합계는 점도가 높아졌으며, 교반이 불가능하게 되었다. 반응을 종결한 후 앰플을 액체질소를 사용하여 냉각시킨 후 파괴하고 중합체를 회수하였다. 회수된 시료는 클로로포름에 용해 후 메탄올에 침전시켜 촉매와 미반응 단량체 및 저분자량의 폴리머를 제거하였다. 얻어진 시료는 상온에서 24시간 이상 진공 건조하였다. The sealed ampoule was placed in an oil bath at 150 ° C. and stirred to proceed polymerization for 24 hours. As the polymerization proceeded, the polymerization system became more viscous, and stirring became impossible. After the reaction was completed, the ampoule was cooled using liquid nitrogen and then destroyed to recover the polymer. The recovered sample was dissolved in chloroform and precipitated in methanol to remove the catalyst, the unreacted monomer and the low molecular weight polymer. The sample obtained was vacuum dried at room temperature for at least 24 hours.

얻어진 중합체는 흰색을 띄었으며, 수득률은 95% 이상의 정량적인 수치로 얻어졌다. 수소(1H) 핵자기 공명 분석으로부터 개시제에 의해 락타이드와 글리콜라이드가 개환되었고, 양 말단기에 히드록시기가 도입되었음을 확인하였다. 말단기와 단량체의 적분비를 통해 수평균 분자량이 약 50000임을 확인하였다.The obtained polymer was white in color, and the yield was obtained at quantitative value of 95% or more. Hydrogen ( 1 H) nuclear magnetic resonance analysis confirmed that lactide and glycolide were ring-opened by the initiator, and that hydroxyl groups were introduced at both terminal groups. It was confirmed through the integration ratio of the terminal group and the monomer that the number average molecular weight is about 50000.

500 mL 플라스크에 중합된 중합체 9.00 g(0.0003몰)와 t-Boc-글라이신 0.9023 g(0.003몰)/DCC을 각각 첨가하고, 촉매로서 DMAP 0.9319 g(0.0076몰)을 첨가하였다. 용매로는 100 mL의 메틸렌클로라이드를 사용하여 상온에서 24시간 반응시켰다. 반응 후 메탄올에 침전시켜 t-Boc-글라이신 및 촉매를 제거하였다. 얻어진 시료는 상온에서 24시간 이상 진공 건조하였다. 반응 후 수소(1H) 핵자기 공명 분석으로부터 말단에 t-Boc-글라이신이 도입되었음을 확인하였다.In a 500 mL flask, 9.00 g (0.0003 mol) of polymerized polymer and 0.9023 g (0.003 mol) / DCC of t-Boc-glycine were added respectively, and 0.9319 g (0.0076 mol) of DMAP was added as a catalyst. 100 mL of methylene chloride was used as the solvent and allowed to react at room temperature for 24 hours. After reaction, precipitated in methanol to remove t-Boc-glycine and catalyst. The sample obtained was vacuum dried at room temperature for at least 24 hours. Hydrogen ( 1 H) nuclear magnetic resonance analysis after the reaction confirmed that t-Boc-glycine was introduced at the end.

500 mL 플라스크에 얻어진 수득물 4.50 g(0.00015몰)을 50 mL의 메틸렌클로라이드와 50 mL 트리플로로아세트산을 사용하여 상온에서 3시간 반응시킨 후 메탄올에 침전시켜서 얻어진 시료는 상온에서 24시간 이상 진공 건조하였다. 반응 후 수소(1H) 핵자기 공명 분석으로부터 말단에 아민기가 도입되었음을 확인하였다. 얻어진 수득물을 이용한 PLGA 고분자 나노입자의 제조는 O/W(oil in water) 단일 유화방법을 사용하였다. 4.50 g (0.00015 mol) of the obtained product in a 500 mL flask were reacted with 50 mL of methylene chloride and 50 mL of trichloroacetic acid at room temperature for 3 hours, and then precipitated in methanol. The sample was vacuum dried at room temperature for at least 24 hours. It was. Hydrogen ( 1 H) nuclear magnetic resonance analysis after the reaction confirmed that the amine group was introduced at the end. For the production of PLGA polymer nanoparticles using the obtained product, an oil in water (O / W) single emulsification method was used.

상기 제조된 1 g의 PLGA가 10 ㎖ 메틸렌클로라이드에 용해된 용액을 3 % (w/v)의 폴리비닐알코올(분자량 30,000 내지 70,000)을 계면 활성제로 사용하여 100 ㎖의 증류수에 15분간 초음파 세척기(Sonicator, S-450D, Branson)로 유화시켰다. 그 다음, 12 시간동안 상온, 상압하에서 교반하여 메틸렌클로라이드를 공기중으로 증발시켰다. 이런 과정을 거쳐 딱딱하게 굳어진 나노입자는 15000rpm에서 20 분간 원심분리하여 수거한 뒤, 다섯 차례에 걸쳐 증류수로 씻어 내고, 동결 건조시 켰다. 이렇게 얻어진 PLGA 고분자 나노입자의 SEM 사진을 도 1에 도시하였다. 도 1에 도시된 바와 같이 PLGA 고분자 나노입자의 평균직경은 160 nm인 것으로 확인되었다. 1 g of PLGA dissolved in 10 ml of methylene chloride was prepared using an ultrasonic cleaner in 100 ml of distilled water for 15 minutes using 3% (w / v) of polyvinyl alcohol (molecular weight 30,000 to 70,000) as a surfactant. Sonicator, S-450D, Branson). Then, methylene chloride was evaporated into air by stirring at room temperature and atmospheric pressure for 12 hours. After this process, the hardened nanoparticles were collected by centrifugation at 15000 rpm for 20 minutes, washed five times with distilled water, and freeze-dried. The SEM image of the PLGA polymer nanoparticles thus obtained is shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, the average diameter of the PLGA polymer nanoparticles was found to be 160 nm.

도 2는 실시예 1에 따라 제조된 PLGA 고분자 나노입자의 입자크기 분포를 나타낸 것이다. 도 2에서 보는 바와 같이 입자크기가 100 내지 250nm인 것으로 나타났다. Figure 2 shows the particle size distribution of the PLGA polymer nanoparticles prepared according to Example 1. As shown in FIG. 2, the particle size was found to be 100 to 250 nm.

[실시예 2]Example 2

개시제로서 다이펜타에리트리톨을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에서 기재된 것과 동일한 방법으로 스타형 폴리락타이드-co-글리콜라이드를 이용하여 생분해성 고분자 나노입자를 제조하였다.Biodegradable polymer nanoparticles were prepared using the star polylactide-co-glycolide in the same manner as described in Example 1, except that dipentaerythritol was used as the initiator.

[실시예 3]Example 3

실시예 1과 2에서 단일 유화방법에 의해 제조된 나노입자 1g을 50 mL MES 완충용액에 분산시킨 후 헤파린 100 mg을 용해시킨 다음, 1-(3-다이메틸 아미노프로필)-3-에틸카보이미드(EDC), N-히드록시석신 이미드(N-Hydroxysuccinimide; NHS) 및 N,N-디메틸렌아미노피리딘(DMAP)을 첨가시켜 5 시간동안 교반하여 반응을 진행시켰다. 초고속 원심분리기를 이용하여 10분 동안 원심분리하여 헤파린이 고정화된 생분해성 나노입자를 얻었으며, 증류수로 5번 이상 수세하여 미반응물을 제거하였다.1 g of the nanoparticles prepared by the single emulsification method in Examples 1 and 2 was dispersed in 50 mL MES buffer, and then 100 mg of heparin was dissolved, followed by 1- (3-dimethyl aminopropyl) -3-ethylcarbide. (EDC), N-hydroxysuccinimide (N-Hydroxysuccinimide; NHS), and N, N-dimethyleneaminopyridine (DMAP) were added and stirred for 5 hours to proceed with the reaction. Heparin-immobilized biodegradable nanoparticles were obtained by centrifugation for 10 minutes using an ultrafast centrifuge, and washed with distilled water five times or more to remove unreacted materials.

헤파린이 고정화된 폴리에스테르계 나노입자 10 mg을 톨루이딘블루 5 % 용액 3 mL에 분산시킨 후 30 분간 교반하였다. 그 후 노말헥산 3 mL을 첨가하여 1 분간 교반한 후 나노입자-헤파린-톨루이딘블루 복합체를 원심분리하여 제거하였다. UV 스펙트로미터를 이용하여 631 nm 파장에서 흡광도를 측정하여 나노입자 표면에 고정화된 헤파린의 농도를 계산하였다. 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.10 mg of heparin-immobilized polyester-based nanoparticles were dispersed in 3 mL of toluidine blue 5% solution and stirred for 30 minutes. Thereafter, 3 mL of normal hexane was added thereto, followed by stirring for 1 minute, and then the nanoparticle-heparin-toluidine blue complex was removed by centrifugation. Absorbance was measured at 631 nm using a UV spectrometer to calculate the concentration of heparin immobilized on the nanoparticle surface. The results are shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

개시제Initiator 수평균분자량Number average molecular weight 고정화된 헤파린의 양Amount of immobilized heparin 실시예 1Example 1 1,6-헥산디올1,6-hexanediol 49,00049,000 0.535mg/g0.535 mg / g 실시예 2Example 2 다이펜타에리트리톨Dipentaerythritol 53,00053,000 4.894mg/g4.894 mg / g

상기 표 1의 결과에서 고분자에 헤파린이 고정되어 있음을 확인하였다.In the results of Table 1, heparin was fixed to the polymer.

[비교예 1]Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 제조된 1 g의 PLGA가 10 ㎖ 메틸렌클로라이드에 용해된 용액을 3 % (w/v)의 폴리비닐알코올(분자량 30,000~70,000)을 계면 활성제로 사용하여 100 ㎖의 증류수에 15분간 700rpm의 교반기로 교반하여 유화시켰다. 그 다음, 12 시간동안 상온, 상압 하에서 교반하여 메틸렌클로라이드를 공기중으로 증발시켰다. 이런 과정을 거쳐 딱딱하게 굳어진 마이크로입자는 40에서 70 μm의 필터로 분리하여 수거한 뒤, 다섯 차려에 걸쳐 증류수로 씻어 내고, 동결 건조시켜 40 내지 70 μm의 PLGA 마이크로입자를 제조하였다. 1 g of PLGA prepared in Example 1 was dissolved in 10 ml methylene chloride, and 15% in 100 ml of distilled water using 3% (w / v) of polyvinyl alcohol (molecular weight 30,000-70,000) as a surfactant. Stirred with 700 rpm stirrer for a minute to emulsify. Then, the mixture was stirred at room temperature and atmospheric pressure for 12 hours to evaporate methylene chloride into air. Through this process, the hardened microparticles were separated and collected with a filter of 40 to 70 μm, washed with distilled water over five different sizes, and lyophilized to prepare 40 to 70 μm PLGA microparticles.

[실험예 1]Experimental Example 1

헤파린이 고정화된 나노입자로부터의 약물 방출 거동을 알아보기 위해 실시예 2에서 얻어진 헤파린이 고정화된 나노입자 14 mg과 헤파린과 친화성이 있는 염기 섬유아세포 성장인자 4 μg을 4 ℃에서 120분간 결합시킨 후 5 mL 37℃, 인산완 충용액(PBS)에서 약물의 방출량을 5회에 걸쳐 면역효소측정법(ELISA)를 이용하여 측정하였으며, 그 결과는 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 헤파린이 고정화된 나노입자로부터 염기 섬유아세포 성장인자는 약 15일 동안 0차(zero-order)에 가까운 방출을 나타내어 유효약물의 방출속도를 효과적으로 제어하여 유효약물의 농도를 국소적으로 일정하게 유지할 수 있음을 알 수 있다. To investigate the drug release behavior from the heparin-immobilized nanoparticles, 14 mg of the heparin-immobilized nanoparticles obtained in Example 2 and 4 μg of a base fibroblast growth factor compatible with heparin were bound at 4 ° C. for 120 minutes. After 5 mL 37 ℃, the release of the drug in phosphate buffer solution (PBS) was measured five times using the immunoassay (ELISA), the results are shown in FIG. As shown in Figure 3, the base fibroblast growth factor from the heparin-immobilized nanoparticles prepared according to the present invention exhibits near zero-order release for about 15 days to effectively control the release rate of the effective drug. It can be seen that the concentration of the effective drug can be kept locally constant.

[실험예 2]Experimental Example 2

성장인자로서 β-신경성장인자를 사용한 것을 제외하고는, 실험예 1에서 기재된 것과 동일한 방법으로 방출거동을 조사하였다. 그 결과를 도 4에 도시하였다. 도 4에서 보는 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 헤파린이 고정화된 나노입자로부터 β-신경성장인자는 약 15일 동안 0차(zero-order)에 가까운 방출을 나타내어 유효약물의 방출속도를 효과적으로 제어하여 유효약물의 농도를 국소적으로 일정하게 유지할 수 있음을 알 수 있다. The release behavior was examined in the same manner as described in Experiment 1, except that β-nerve growth factor was used as the growth factor. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 4, β-nerve growth factor from heparin-immobilized nanoparticles prepared according to the present invention exhibits near zero-order release for about 15 days to effectively control the release rate of an effective drug. It can be seen that the concentration of the effective drug can be kept constant locally.

[실험예 3] Experimental Example 3

PLGA의 입자크기와 성장인자 단백질의 양과의 관계를 알아보기 위하여 실시예 1의 PLGA 나노입자와 비교예 1의 PLGA 마이크로입자에 함유시킬 수 있는 최대 성장인자 단백질의 양을 측정하였다. 얻어진 헤파린이 고정화된 PLGA 나노입자와 PLGA 마이크로입자 각각 10 mg과 염기 섬유아세포 성장인자 0.2, 1, 5, 10, 20, 50, 70, 100, 및 150 μg을 4 ℃에서 인산완충 용액에서 120분간 결합시킨 후, 15000rpm에서 20 분간 원심분리하여 상등액에 남아있는 미결합된 염기 섬유아세포 성장인자의 양을 5회에 걸쳐 면역효소측정법(ELISA)을 이용하여 측정하였다. 그 결과를 표 2에 기재하였다. In order to determine the relationship between the particle size of PLGA and the amount of growth factor protein, the amount of the maximum growth factor protein that can be contained in the PLGA nanoparticles of Example 1 and the PLGA microparticles of Comparative Example 1 was measured. 10 mg each of the obtained heparin-immobilized PLGA nanoparticles and PLGA microparticles, and basic fibroblast growth factors 0.2, 1, 5, 10, 20, 50, 70, 100, and 150 μg, respectively, at 120 ° C. in a phosphate buffer solution for 120 minutes. After binding, the amount of unbound base fibroblast growth factor remaining in the supernatant by centrifugation at 15000 rpm for 20 minutes was measured by immunoassay (ELISA) five times. The results are shown in Table 2.

[표 2]TABLE 2

초기 사용된 염기 섬유아세포 성장인자의 양 (μg)Amount of Base Fibroblast Growth Factor Initially Used (μg) 0.20.2 1One 55 1010 2020 7070 100100 150150 미결합된 염기 섬유아세포 성장인자의 양 (μg)Amount of Unbound Base Fibroblast Growth Factor (μg) 실시예 1Example 1 0.00.0 0.00.0 0.00.0 0.00.0 0.00.0 0.20.2 5.55.5 57.157.1 비교예 1Comparative Example 1 0.00.0 0.70.7 4.84.8 9.79.7 19.919.9 69.869.8 99.799.7 149.8149.8

표 2에서 보듯이, PLGA 나노입자는 PLGA 마이크로입자보다 표면에 더 많은 양의 성장인자 단백질을 함유할 수 있다.As shown in Table 2, PLGA nanoparticles may contain more growth factor proteins on the surface than PLGA microparticles.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 헤파린 또는 항체가 표면에 고정화된 생분해성 나노입자를 개발하여 약물전달을 위하여 사용하면, 헤파린 또는 항체가 고정화된 생분해성 나노입자와 성장인자의 혼합만으로 생분해성 나노입자에 성장인자를 결합시킬 수 있어 기존의 약물이 봉입된 미립구 제조과정에서 야기될 수 있는 약물의 생리활성저하를 줄일 수 있으며, 약물의 초기 방출 속도 또한 줄일 수 있다. As described in detail above, when heparin or antibody according to the present invention is developed for use in drug delivery to the surface-immobilized biodegradable nanoparticles, heparin or antibody is biodegradable by mixing only the biodegradable nanoparticles and growth factors immobilized The growth factor can be combined with sex nanoparticles to reduce the bioactive degradation of drugs that can occur during the preparation of microspheres encapsulated with existing drugs, and also reduce the initial release rate of drugs.

Claims (10)

폴리에스테르계 고분자 나노입자, 및 Polyester-based polymer nanoparticles, and 상기 고분자 나노입자에 고정화된 헤파린 또는 항체Heparin or antibody immobilized on the polymer nanoparticle 을 포함하는 생분해성 고분자 나노입자; 및 Biodegradable polymer nanoparticles comprising a; And 약물을 포함하는 서방성 제제.Sustained release preparations comprising the drug. 제1항에 있어서, 상기 나노입자의 평균직경은 1 내지 1000 nm인 서방성 제제.The sustained-release preparation of claim 1, wherein the nanoparticles have an average diameter of 1 to 1000 nm. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르계 고분자는 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리락타이드-co-글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리발레로락톤, 폴리하이드록시 부티레이트, 폴리하이드록시 발러레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 서방성 제제.The method of claim 1, wherein the polyester-based polymer is polylactic acid, polyglycolic acid, polylactide-co-glycolide, polycaprolactone, polyvalerolactone, polyhydroxy butyrate, polyhydroxy valerate and their Sustained release formulations selected from the group consisting of mixtures. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 고분자 나노입자의 표면에 미세기공이 형성되어 있는 것인 서방성 제제.The sustained-release preparation according to claim 1, wherein micropores are formed on a surface of the biodegradable polymer nanoparticles. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르계 고분자와 헤파린 또는 항체는 1:1000 내지 1:0.001의 몰비로 결합되어 있는 것인 서방성 제제.The sustained-release preparation according to claim 1, wherein the polyester-based polymer and heparin or antibody are bound in a molar ratio of 1: 1000 to 1: 0.001. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 약물은 단백질 또는 펩타이드인 것인 서방성 제제.The sustained release formulation of claim 1, wherein the drug is a protein or a peptide.
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