KR100832552B1 - Injectable drug carrier using thermosensitive and biocompatable polyethyleneglycol/polyesters block copolymers - Google Patents

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KR100832552B1
KR100832552B1 KR1020060125541A KR20060125541A KR100832552B1 KR 100832552 B1 KR100832552 B1 KR 100832552B1 KR 1020060125541 A KR1020060125541 A KR 1020060125541A KR 20060125541 A KR20060125541 A KR 20060125541A KR 100832552 B1 KR100832552 B1 KR 100832552B1
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이해방
현훈
김유한
이정원
송인범
조미희
강길선
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한국화학연구원
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Abstract

An injection formulation of a drug is provided to release a desired amount of the drug gradually for a desired time to a portion desired by a drug person administered to the drug by using a bio-compatible and thermosensitive polyethyleneglycol/polyester block copolymer to make the drug semi-solid or gel. An injection formulation comprises a hydrophilic portion consisting of polyethyleneglycol having a molecular weight of 350-2,000g/mole and a biodegradable polyester hydrophobic portion containing a caprolactone(CL) segment as an essential ingredient and at least one of a paradioxanone(PDO) segment and a trimethylene carbonate(TMC) segment and is characterized in that it is prepared by mixing a protein or peptide-based drug with a bio-compatible and thermosensitive polyethyleneglycol/biodegradable polyester block copolymer having a molecular weight of 2,000-7,000g/mole, wherein the protein or peptide-based drug is albumin, calcitonin, octreotide, leuprolide, adenosine deaminase, L-asparaginase, urokinase, interferon alpha-2b, interferon beta-1b, human insulin, insulin-like growth factor-1(IGF-1), erythropoietin(EPO), granulocyte colony stimulating factor(G-CSF), human growth hormone(hGH), nerve growth factor(NGF), brain-derived neurotrophic factor(BDNF), neurotrophin-3(NT-3), fibroblast growth factor(FGF), epidermal growth factor(EGF), endothelial growth factor(VEGF), transforming growth factor-beta(TGF-beta) or platelet-derived growth factor(PDGF).

Description

생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체를 이용한 약물의 주사제형{Injectable drug carrier using thermosensitive and biocompatable polyethyleneglycol/polyesters block copolymers}Injectable drug carrier using thermosensitive and biocompatable polyethyleneglycol / polyesters block copolymers

도 1은 본 발명에 따라 실시예 1에서 제조된 메톡시폴리에틸렌글리콜-(폴리카프로락톤-co-폴리트리메틸렌카보네이트) 블록 공중합체의 1H-NMR을 나타낸 것이다.Figure 1 shows the 1 H-NMR of the methoxy polyethylene glycol- (polycaprolactone-co-polytrimethylene carbonate) block copolymer prepared in Example 1 according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따라 실시예 2에서 제조된 메톡시폴리에틸렌글리콜-(폴리카프로락톤-co-폴리파라다이옥사논) 블록 공중합체의 1H-NMR을 나타낸 것이다.Figure 2 shows the 1 H-NMR of the methoxy polyethylene glycol- (polycaprolactone-co-polyparadioxanone) block copolymer prepared in Example 2 according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따라 제조된 블록 공중합체의 수용액상에서 나타난 졸-젤 상전이 거동이며, (A)는 상온 25 ℃에서 찍은 졸 상태의 사진이고, (B)는 37 ℃에서 젤로 상전이가 일어난 사진을 나타낸 것이며, (C)는 졸 상태의 공중합체 수용액이 주사기를 통하여 분출되는 모습을 나타낸 사진이다.3 is a sol-gel phase transition behavior shown in the aqueous solution of the block copolymer prepared according to the present invention, (A) is a photo of the sol state taken at room temperature 25 ℃, (B) is a photo of the phase transition to gel at 37 ℃ (C) is a photograph showing the state that the aqueous solution of the copolymer in the sol state is ejected through the syringe.

도 4는 본 발명에 따라 실험예 1에서 수행한 블록 공중합체의 온도 변화에 따른 점도의 변화를 통해 졸-젤 상전이를 측정한 것으로서, (A)는 MPEG-PCL/PTMC 블록 공중합체의 농도별로 젤화되는 온도 범위에서 측정되는 점도의 크기를 나타낸 것이고, (B)는 MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체의 농도별로 젤화되는 온도 범위에서 측정되는 점도의 크기를 나타낸 것이며, (C)는 동일한 농도에서 플루로닉(F-127)과 본 발명인 MPEG-PCL/PTMC, MPEG-PPDO 블록 공중합체 수용액을 37 ℃의 일정한 온도에서 5분 간격으로 약 40시간 동안 측정한 점도의 세기 변화를 나타낸 것이다.4 is a sol-gel phase transition was measured by the change in viscosity according to the temperature change of the block copolymer carried out in Experimental Example 1 according to the present invention, (A) is the concentration of the MPEG-PCL / PTMC block copolymer Shows the size of the viscosity measured in the temperature range to be gelated, (B) is the size of the viscosity measured in the temperature range to gelate for each concentration of the MPEG-PCL / PPDO block copolymer, (C) at the same concentration Pluronic (F-127) and the present invention, the MPEG-PCL / PTMC, MPEG-PPDO block copolymer aqueous solution is measured for about 40 hours at a constant temperature of 37 ℃ for about 40 hours shows the change in the intensity of the viscosity.

도 5는 본 발명에 따라 실시예 3에서 수행한 동물 실험으로 졸 상태의 실시예 1에서 제조된 블록 공중합체 수용액에 소혈청알부민을 혼합한 후, 쥐의 피하에 주입하여 생체 내에서 젤화되는 것을 확인한 사진으로서, (A)는 졸 상태의 고분자 용액을 쥐의 피하에 주입하는 사진이고, (B)는 24시간 후 쥐의 피하를 절제하고 주입한 부분에서 형성된 젤을 관찰한 사진이며, (C)는 생체 내에서 형성된 젤을 쥐의 피하 조직에서 분리한 사진을 나타낸 것이다.5 is an animal experiment performed in Example 3 according to the present invention after mixing the bovine serum albumin to the aqueous solution of the block copolymer prepared in Example 1 of the sol state, it is injected into the subcutaneous of the mouse gelation in vivo As a confirmed photograph, (A) is a photograph of injection of a sol state polymer solution into the subcutaneous of the rat, (B) is a photograph of a gel formed from the injection of the rat subcutaneous and injected after 24 hours, (C ) Shows a picture of the gel formed in vivo from the subcutaneous tissue of the rat.

도 6은 본 발명에 따라 실시예 4에서 수행한 생체 외에서 방출된 소혈청알부민의 양을 나타낸 것으로서, 생체 외에서 동일한 농도의 플루로닉(F-127), MPEG-PCL/PTMC, MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체 하이드로 젤에서 소혈청알부민의 방출 경향을 나타낸 것이다.Figure 6 shows the amount of bovine serum albumin released in vitro performed in Example 4 according to the present invention, the same concentration of Pluronic (F-127), MPEG-PCL / PTMC, MPEG-PCL / It shows the tendency of release of bovine serum albumin in PPDO block copolymer hydrogel.

도 7은 본 발명에 따라 실시예 5에서 수행한 생체 내에서 시간의 경과에 따른 쥐의 혈중 소 인슐린의 방출량 및 농도를 나타낸 것이다.Figure 7 shows the release amount and concentration of bovine insulin in rats over time in vivo performed in Example 5 according to the present invention.

본 발명은 생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체를 이용한 약물의 주사제형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체를 제조하여 이 재료를 이용하여 지능형 약물전달체계, 즉 주사시 그 자리에서 반고체 또는 젤이 되도록 함으로써 약물 투여자가 원하는 부위에, 원하는 정도로, 원하는 시간동안 약물을 서서히 방출할 수 있는 주사용 하이드로 젤로 개발한 단백질 또는 펩타이드 약물의 주사제형에 관한 것이다. The present invention relates to the injection of a drug using a biocompatible and temperature sensitive polyethylene glycol / polyester block copolymer, and more particularly, to preparing a biocompatible and temperature sensitive polyethylene glycol / polyester block copolymer By using an intelligent drug delivery system, that is, a protein or peptide drug developed as an injectable hydrogel that can slowly release the drug to a desired area, to a desired time, and to a desired area by allowing the drug recipient to become semi-solid or gel on the spot during injection. It relates to the injection formulation of.

1980년대 이후 생명공학산업의 발달에 따라 많은 종류의 펩타이드 및 단백질계 약물이 다량으로 미국 식품의약 안전청으로부터 허가를 받아 임상에 응용되고 있으며, 40여 종의 단백질의약품이 시장에 등장했고 900여 종의 약물이 개발 중에 있다. 따라서 단백질 및 펩타이드 약물의 상업화는 안정성 및 고효율성을 가진 약물전달체계 개발이 시급하다. 특히, 단백질의약품은 경구 투여시 체내흡수가 안되고 쉽게 효소나 산에 의해 효능을 잃어버리는 성질 등으로 인해 잦은 주사를 피할 수 없기 때문에 단백질약물의 전달체는 생분해성 고분자를 이용한 서방성 주사제로서의 연구가 중요하게 여겨지고 있다. 최근에 일반적인 약물전달시스템은 약물이 혈액 중에 최소 유효농도를 유지하고 독성에 의한 부작용을 최소화할 수 있는 시도가 계속되고 있으나 대부분의 경우에서 일정한 혈중 농도는 약리작용에 있어 내성을 유도하여 특별한 수용 부위에 이전보다 약리효과를 더 잘 나타낼 수 있는 고농도의 약물이 계속 요구되었다. 이러한 관점에서 0차 방출과 같은 일정한 약물 방출이 항상 모든 경우에 효율적인 것은 아니며 외부제어나 자가제어 약 물전달체계 또는 지능형 약물전달체계 등의 새로운 약물전달방식의 개발이 필요하게 되었다. 단백질 약물전달방법인 주입형 약물전달시스템 중에서 주사시 그 자리에서 반고체 및 젤이 되어 약물을 서서히 방출할 수 있는 상전이 고분자, 즉 하이드로 젤은 온도, pH, 전기장 그리고 빛 등과 같은 외부 자극에 민감하게 감응하여 물성이 변화하는 고분자를 말한다. Since the 1980s, with the development of the biotechnology industry, a large number of peptides and protein drugs have been approved by the US Food and Drug Administration in large quantities and applied to clinical applications. Drugs are under development. Therefore, commercialization of protein and peptide drugs is urgently needed to develop a drug delivery system with stability and high efficiency. In particular, protein drugs cannot be absorbed by the body during oral administration, and their frequent injections cannot be avoided due to their ability to be easily lost by enzymes or acids. Therefore, it is important to study sustained-release injections using biodegradable polymers. It is considered to be. In recent years, the general drug delivery system has been attempted to maintain the minimum effective concentration of the drug in the blood and to minimize the side effects due to toxicity, but in most cases, constant blood concentration induces tolerance in pharmacological action, so that the specific receiving site There was a continuing need for high concentrations of drugs that would have better pharmacological effects than before. From this point of view, constant drug release, such as zero-order release, is not always efficient in all cases, and new drug delivery methods such as external control, self-controlled drug delivery systems, or intelligent drug delivery systems are needed. Injectable drug delivery system, which is a protein drug delivery method, is a phase-transfer polymer that can release a drug slowly as it is semi-solid and gel in place when injected, that is, hydrogel is sensitive to external stimuli such as temperature, pH, electric field and light. Refers to a polymer whose physical properties change.

온도감응성 하이드로 젤은 조직재생용 세포전달체와 약물전달시스템에서 가장 널리 연구되고 있다. 많은 고분자들이 온도 전이 특성을 나타내고 있기 때문이다. 일반적 고분자에 물에 용해 또는 팽윤할 수 있는 친수기 그룹을 도입하게 되면 그 고분자는 물에 의해 용해 또는 팽윤된다. 이렇게 제조된 고분자는 일반적으로 온도의 증가에 따라 물에 대한 용해성은 증가하나 친수성과 메틸, 에틸 및 프로필 등과 같은 소수성 부분으로 구성된 고분자는 온도 증가에 따라 물 용해성이 감소하는 저임계 용액온도(LCST)를 갖게 된다. 고분자 용액이 일반적인 온도에서 유체와 같이 흐르는 경우 약물의 포접은 단순한 혼합으로 가능하며 인체 온도 이상의 열이 가해질 경우 고분자 하이드로 젤은 젤이 되고 이 경우 약물은 젤로부터 서방형 방출 거동을 보이게 된다. 고분자가 가교되어져 있을 경우는 팽윤과 수축의 거동을 보이나 가교되어져 있지 않는 경우는 졸-젤의 상전이 거동을 나타낸다. 온도감응성 고분자들은 에테르그룹을 가지고 있는 고분자들과 알코올기를 가지고 있는 고분자들 그리고 질소에 치환된 아마이드기를 가지고 있는 고분자들로 대표된다. Temperature-sensitive hydrogels are the most widely studied in cell transporters and drug delivery systems for tissue regeneration. This is because many polymers exhibit temperature transfer characteristics. When a hydrophilic group capable of dissolving or swelling in water is introduced into a general polymer, the polymer is dissolved or swelled by water. In general, polymers prepared in this way have low solubility in water as the temperature increases, but polymers composed of hydrophilicity and hydrophobic moieties such as methyl, ethyl, and propyl decrease in water solubility with increasing temperature. Will have When the polymer solution flows with the fluid at a normal temperature, the entrapment of the drug is possible by simple mixing. When heat is applied above the human body temperature, the polymer hydrogel becomes a gel, and in this case, the drug exhibits a sustained release behavior from the gel. When the polymer is crosslinked, the swelling and shrinkage behavior is shown, but when the polymer is not crosslinked, the phase transition behavior of the sol-gel is shown. Temperature sensitive polymers are represented by polymers with ether groups, alcohols with polymers and polymers with amide groups substituted with nitrogen.

1960년 PHEMA(Polyhydroxyethyl Methacrylate)를 이용한 하이드로 젤을 처음 선보인 이후로 지속적으로 하이드로 젤을 이용한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 1980년경 칼슘 알지네이트를 이용한 하이드로 젤의 제조는 생체 재료 분야에 큰 전기가 되었다. 그 후 천연 또는 합성 고분자를 이용한 생체재료용 하이드로 젤의 합성은 비약적인 발전을 이루었다. 하이드로 젤의 대표적인 특성은 물에 팽윤할 수 있는 친수기 고분자의 망상구조로서 많은 양의 물을 함유할 수 있다는 것이다. 하이드로 젤의 3차원적 망상구조는 공유결합, 수소결합, 반데르발스(van der Waals) 결합 또는 물리적 응집 등의 여러 요인에 의해 형성될 수 있다. 하이드로 젤은 장에서 효소 또는 pH 등으로부터 약물의 변성을 방지할 수 있고, 또한 여러 인체 내의 자극에 의해 약을 방출하는 특징적 성질을 부여할 수 있다. 이와 같이 자극 반응 가능 센서적 특성을 포함하는 하이드로 젤은 가역적 부피변화 또는 졸-젤 변화를 인체 내의 자극에 의해 단지 수분 이내에 만들 수 있다.Since the introduction of hydrogels using PHEMA (Polyhydroxyethyl Methacrylate) in 1960, various studies using hydrogels have been conducted continuously, and by 1980, the manufacture of hydrogels using calcium alginate became a big electricity in the field of biomaterials. Since then, the synthesis of hydrogels for biomaterials using natural or synthetic polymers has made great strides. A typical property of hydrogels is that they can contain large amounts of water as a network of hydrophilic polymers that can swell in water. The three-dimensional network structure of the hydrogel may be formed by various factors such as covalent bonds, hydrogen bonds, van der Waals bonds, or physical aggregation. Hydrogels can prevent degeneration of drugs from enzymes or pH in the intestine, and can also impart the characteristic properties of releasing drugs by stimulation in various human bodies. Hydrogels that contain sensory properties capable of irritating response can produce reversible volume changes or sol-gel changes within minutes of stimulation in the human body.

외부 자극원으로는 온도, 전기, 용매 변화, 빛, 압력, 소리 및 자기력 등과 같은 물리적 자극과 이온, 특정 분자인식 등과 같은 화학적 자극으로 크게 구분할 수 있으며, 이러한 자극원을 이용한 자극 감응형 하이드로 젤의 개발은 약물의 부작용을 최소화할 수 있는 고효율 및 서방형 약물전달 시스템에 응용 가능할 것으로 전망된다. External stimuli can be classified into physical stimuli such as temperature, electricity, solvent change, light, pressure, sound, and magnetic force, and chemical stimuli such as ions and specific molecular recognition. The development is expected to be applicable to high-efficiency and sustained-release drug delivery systems that can minimize side effects of drugs.

본 발명에 따른 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 공중합체와 같은 LCST를 갖는 고분자로 만들어진 하이드로 젤은 LCST 이상으로 온도가 증가할 때 응축하여 젤이 되는 승온 하이드로 젤이다. 친수성과 소수성 부분으로 구성된 고분자는 낮은 온도에서는 고분자의 친수기와 물 분자 사이의 수소 결합력이 우세하 여 물에 용해되어 졸 상태가 되지만, 온도를 증가시키면 고분자의 소수기 부분의 결합력이 수소 결합력보다 우세하게 되므로 고분자의 소수기 부분이 응집하여 젤 상태로 상전이가 발생한다. 그러므로 고분자에서 소수기 부분의 증가는 LCST를 낮추게 되어 친수기와 소수기의 분자쇄의 조절을 통해 LCST는 변화된다. 이러한 고분자 용액이 일반적인 온도에서 졸 상태로 유체와 같이 흐르는 경우 약물의 포접은 단순한 혼합으로 가능하며 인체 온도 이상의 열이 가해질 경우 고분자 하이드로 젤은 젤이 되고 이 경우 약물은 젤로부터 서방형 방출 거동을 보이게 된다. 고분자가 가교되어 있을 경우는 팽윤과 수축의 거동을 보이나 가교되어 있지 않는 경우는 졸-젤 상전이 거동을 나타낸다. 폴리(N-이소프로필아크릴아마이드)는 체온 부근의 LCST를 갖고 있기 때문에 가장 널리 사용되고 있으며, 부틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등과 공중합 고분자는 다양한 온도 범위에서 졸-젤 변화를 통해 인체 내에서 사용되고 있다. 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드(PEO-PPO)의 공중합체 또한 졸-젤의 변화를 보이는 고분자로서 많은 공중합체가 플루로닉(Pluronic), 폴록사머(Poloxamers), 테트로닉(Tetronic) 등의 상품명으로 사용되고 있다[미국특허 제 4188373호].Hydrogels made of polymers with LCST, such as the polyethyleneglycol / biodegradable polyester copolymers according to the invention, are elevated temperature hydrogels which condense and become gels when the temperature increases above LCST. The polymer composed of hydrophilic and hydrophobic moieties has a high hydrogen bonding force between the hydrophilic group and water molecules of the polymer at low temperature, so that it dissolves in water and becomes a sol state.However, if the temperature is increased, the hydrophobic portion of the polymer has a higher bond strength than the hydrogen bonding force. Therefore, the hydrophobic part of the polymer aggregates to cause phase transition to a gel state. Therefore, the increase of the hydrophobic moiety in the polymer lowers the LCST, and the LCST is changed by controlling the molecular chain of the hydrophilic and hydrophobic groups. When the polymer solution flows with the fluid in a sol state at a normal temperature, the entrapment of the drug is possible by simple mixing, and when the heat is applied above the human body temperature, the polymer hydrogel becomes a gel, in which case the drug exhibits a sustained release behavior from the gel. do. When the polymer is crosslinked, the swelling and shrinkage behavior is shown, but when the polymer is not crosslinked, the sol-gel phase transition behavior is shown. Poly (N-isopropylacrylamide) is most widely used because it has LCST near body temperature. Copolymers such as butyl methacrylate, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and the like are changed in the human body through sol-gel changes at various temperature ranges. Is being used by. Copolymer of polyethylene oxide-polypropylene oxide (PEO-PPO) is also a polymer exhibiting a sol-gel change, and many copolymers are trade names such as Pluronic, Poloxamers, and Tetronic. US Patent No. 4188373.

한편, 상기 졸-젤 고분자는 인체 내에서 사용된 후 인체의 신진 대사에 의해 체외로 방출되어야 한다는 단점이 있어 소수기 부분에 생분해 고분자쇄로서 폴리락타이드-폴리글리콜라이드 공중합체(PLGA) 등을 도입한 졸-젤 고분자 또한 많이 연구 보고되고 있다[미국특허 제 4,882,168호, 제 4,716,203호, 제 4,942,035호, 제 5,476,909호, 제 5,548,035호].On the other hand, the sol-gel polymer has a disadvantage that it must be released to the body by metabolism of the human body after being used in the human body, so that a polylactide-polyglycolide copolymer (PLGA) is introduced as a biodegradable polymer chain in the hydrophobic group. Many sol-gel polymers have also been reported (US Pat. Nos. 4,882,168, 4,716,203, 4,942,035, 5,476,909, 5,548,035).

현재 외부 자극에 반응하는 고분자의 물리화학적 특성을 이용하여 약물전달시스템에 응용하기 위한 지능형 하이드로 젤에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 지능형 하이드로 젤을 주사제형의 약물전달체용으로 응용하기 위해서는 낮은 점도와 빠른 젤의 형성 및 생분해성 그리고 신체 외부로 쉽게 배출되기 위한 낮은 분자량을 가지고 있어야 한다. 또한, 생체 재료에 이용되기 위해서 생체적합성을 가지고 있어야 하며 분해과정이나 배출 시 세포나 인체 대사 장기에 손상이 없어야 한다. Currently, many studies on intelligent hydrogels for application to drug delivery systems using physicochemical properties of polymers in response to external stimuli have been conducted. The application of such intelligent hydrogels for drug delivery in injection formulations requires low viscosity, fast gel formation and biodegradability, and low molecular weight for easy release to the body. In addition, in order to be used in biomaterials, it must have biocompatibility and there should be no damage to cells or metabolic organs during degradation or release.

따라서, 본 발명자들은 온도감응성 하이드로 젤을 생체 재료로서 주사제형의 약물전달체로 응용하기 위해, 친수성 고분자로 물과 유기용매에 높은 용해도를 가지며 비독성이고 면역 작용에 거부반응이 없고, 소수성인 생분해성 에스터계열의 고분자와 화학적 결합을 하여 생체에 적용되었을 경우 이 공중합체에 물의 유입을 증가시켜 분해 기간을 조절할 수 있는 폴리에틸렌글리콜을 사용하고, 또한 인체 내에서 용해, 화학적 가수분해, 그리고 효소에 의한 분해 등을 통하여 생물학적 대사산물로 분해가 되어 신체 외부로 배출되기 때문에 생체적합성이며, 분자량과 화학적 구성성분을 조절함으로써 분해기간을 조절할 수 있는 소수성의 생분해성 에스터계열인 카프로락톤(CL)을 필수구성성분으로 하고, 파라다이옥사논(PDO), 트리메틸렌카보네이트(TMC) 또는 이들이 동시에 특정 함량 비율로 중합하여 수용액상에서 온도와 농도에 따른 졸-젤 상전이 거동을 소수기의 종류 및 화학적 구조의 변화를 통하여 연구하였고, 졸 상태의 공중합체를 쥐에 주사하여 신체 온도 부근에서의 젤 형성을 확인하였고, 폴리에틸렌글리콜로 구성된 친수성부와, 카프로락톤(CL) 세그 먼트가 필수성분으로 함유되고, 파라다이옥사논(PDO) 세그먼트, 트리메틸렌카보네이트(TMC) 세그먼트, 또는 이들 세그먼트가 동시에 함유된 생분해성 폴리에스터계 소수성부로 이루어진 블록 공중합체로서, 공중합체의 분자량이 2,000 ∼ 7,000 g/mole인 생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체를 개발하여 특허 출원한 바 있다[특허 출원 제2006-0023991호].Therefore, the present inventors have applied a thermosensitive hydrogel as a biomaterial as a drug carrier in an injectable form. As a hydrophilic polymer, the present inventors have high solubility in water and organic solvents, and are nontoxic and non-responsive to immune action. When applied to a living body by chemical bonding with ester-based polymers, polyethylene glycol is used to control the decomposition period by increasing the inflow of water into the copolymer, and also dissolves, chemical hydrolysis, and decomposition by enzymes in the human body. It is biocompatible because it is decomposed into biological metabolites through the back and is discharged to the outside of the body. It is an essential component of caprolactone (CL), a hydrophobic biodegradable ester family that can control the decomposition period by controlling molecular weight and chemical components. Paradioxanone (PDO) and trimethylene carbonate (TMC) Or they were simultaneously polymerized at a specific content ratio to study the sol-gel phase transition behavior of the aqueous solution in accordance with the temperature and concentration through the change of the type and chemical structure of the hydrophobic group. Gel formation was confirmed, and the hydrophilic portion composed of polyethylene glycol and caprolactone (CL) segment were included as essential components, and the paradioxanone (PDO) segment, trimethylene carbonate (TMC) segment, or these segments were simultaneously contained. As a block copolymer composed of a biodegradable polyester-based hydrophobic portion, a biocompatible and temperature sensitive polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer having a molecular weight of 2,000 to 7,000 g / mole has been developed and patented. [Patent Application No. 2006-0023991].

이에, 본 발명자들은 특허 출원 제2006-0023991호의 생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체를 이용하여 단백질 또는 펩타이드 약물에 주사제형의 약물전달체로 직접 적용하여 생체 외 및 생체 내에서 수행한 결과, 고분자 수용액의 농도에 따라 원하는 부위에, 원하는 정도로, 원하는 시간동안 약물의 방출량을 조절할 수 있는 가능성을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have applied the biocompatible and temperature sensitive polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymers of Patent Application No. 2006-0023991 directly to protein or peptide drugs as injectable drug carriers in vitro and in vivo. As a result, the present invention was completed by confirming the possibility of controlling the release amount of the drug for a desired time at a desired site according to the concentration of the aqueous polymer solution.

따라서, 본 발명은 상기 선발명 특허의 개량발명으로서, 약물전달체로 생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체를 이용한 단백질 또는 펩타이드 약물의 주사제형을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an injection formulation of a protein or peptide drug using a biocompatible and temperature sensitive polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer as a drug carrier.

본 발명은 폴리에틸렌글리콜로 구성된 친수성부와, 카프로락톤(CL) 세그먼트가 필수성분으로 함유되고, 파라다이옥사논(PDO) 세그먼트, 트리메틸렌카보네이 트(TMC) 세그먼트, 또는 이들 세그먼트가 동시에 함유된 생분해성 폴리에스터계 소수성부로 구성되고 있으며, 분자량이 2,000 ∼ 7,000 g/mole인 생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체를 함유하는 약물전달체에 단백질 또는 펩타이드계 약물을 혼합하여 제조된 주사제형을 그 특징으로 한다.The present invention contains a hydrophilic part composed of polyethylene glycol and caprolactone (CL) segment as essential components, and a biodiode containing paradioxanone (PDO) segment, trimethylene carbonate (TMC) segment, or these segments simultaneously. Manufactured by mixing a protein or peptide-based drug with a drug carrier containing a biocompatible and temperature sensitive polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer having a molecular weight of 2,000 to 7,000 g / mole. Characterized in that the injection form is used.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail as follows.

본 발명은 생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체를 제조하여 이 재료를 이용하여 지능형 약물전달체계, 즉 주사시 그 자리에서 반고체 또는 젤이 되도록 함으로써 약물 투여자가 원하는 부위에, 원하는 정도로, 원하는 시간동안 약물을 서서히 방출할 수 있는 주사용 하이드로 젤로 개발한 단백질 또는 펩타이드 약물의 주사제형에 관한 것이다. The present invention provides a biocompatible and temperature sensitive polyethylene glycol / polyester block copolymer and uses this material to make an intelligent drug delivery system, ie, semi-solid or gel in situ upon injection, to the desired site, To an extent, the present invention relates to an injectable formulation of a protein or peptide drug developed into an injectable hydrogel which can release the drug slowly for a desired time.

먼저, 본 발명에서 약물전단체로 사용되는 생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체에 대해 설명하면 다음과 같다.First, the biocompatibility and temperature-sensitive polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymers used in the entire drug substance in the present invention will be described as follows.

폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체의 중합 개시제로 사용한 폴리에틸렌글리콜(PEG)은 약물 전달 분야에서 많은 장점을 가지고 있어 약물 전달체로서 약물을 쉽게 포접, 방출할 수 있으며 물과 유기 용매에 높은 용해도를 가지며 비독성이고 면역 작용에 거부반응이 없어 뛰어난 생체적합성을 나타내며 인체 내 사용에 있어서 미국 식품 의약 안전청에서 사용이 승인된 재료로서 제약 제제 산업에서 사용되고 있다. 또한, PEG는 친수성 고분자들 중에서 단백질 흡착 억제 효과가 가장 크고 혈액 접촉 물질의 생체적합성을 향상시키기 때문에 생체 재료 로서 많은 응용이 이루어지고 있다. 그러나, PEG를 함유한 생체 재료들을 사용하는 동안 생분해가 일어나지 않는 문제점이 야기되었다. PEG는 비분해성이고 신체에서 축적되기 때문에 복강 내에 주사 후 혈장 콜레스테롤과 중성지방의 독성 증가를 유도하는 것으로 보고되고 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 신장의 여과작용에 의해 신체로부터 제거가 용이한 분자량 5,000 g/mole 이하의 저분자량 PEG와 인체의 신진대사에 의해 생체적합성 산물로 분해될 수 있는 생분해성 에스터계열의 단량체들과 공중합하여 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체를 제조하게 되었다. Polyethylene glycol (PEG), which is used as a polymerization initiator of polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer, has many advantages in the field of drug delivery, and can easily contain and release drug as a drug carrier and has high solubility in water and organic solvents. It is non-toxic and has no rejection of immune action. It has excellent biocompatibility and is approved by the US Food and Drug Administration for use in humans. In addition, since PEG has the largest protein adsorption inhibitory effect among hydrophilic polymers and improves the biocompatibility of blood contact substances, many applications have been made as biomaterials. However, there has been a problem that biodegradation does not occur while using biomaterials containing PEG. Because PEG is non-degradable and accumulates in the body, it has been reported to induce increased toxicity of plasma cholesterol and triglycerides after intraperitoneal injection. Therefore, in order to solve this problem, low molecular weight PEG having a molecular weight of 5,000 g / mole or less that can be easily removed from the body by filtration of the kidney and biodegradable esters that can be decomposed into biocompatible products by metabolism of the human body Copolymerization with the monomers resulted in the production of polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymers.

에스터계열의 생분해성 고분자는 분자량과 화학적 구성성분을 조절함으로써 분해기간을 조절할 수 있는 장점을 가지고 있다. 기본 모델이 된 폴리에틸렌글리콜(PEG)과 폴리카프로락톤(PCL)의 블록 공중합체는 이미 졸-젤 상전이 특성을 보이는 온도감응성 공중합체로서 생체 재료로 응용되고 있다. 그러나, 카프로락톤은 생분해성이면서 여러 고분자와 상용성을 가지며 쉽게 결정화하는 특징을 가지고 있으나 높은 결정성은 생체 적용 시 조직과의 적합성을 감소시키고 장기간의 분해 거동을 나타내는 단점이 있다. Biodegradable polymers of the ester series have the advantage of controlling the decomposition period by controlling the molecular weight and chemical components. Block copolymers of polyethylene glycol (PEG) and polycaprolactone (PCL), which have become basic models, have already been applied to biomaterials as temperature-sensitive copolymers having sol-gel phase transition properties. However, caprolactone is biodegradable and compatible with many polymers and has a feature of easily crystallizing. However, high crystallinity decreases compatibility with tissues and exhibits long-term degradation behavior when applied in vivo.

이에, 카프로락톤에, 생분해성 에스터계열의 파라다이옥사논(PDO), 트리메틸렌카보네이트(TMC) 또는 이들이 동시에 일정한 함량비로 첨가하여 결정성을 낮추고 생분해 기간을 조절하였다. 즉, 다음 화학식 1로 표시되며, 각 세그먼트가 랜덤하게 불규칙적으로 소수성부를 이루고 있다.Thus, to caprolactone, paradeoxanone (PDO), trimethylene carbonate (TMC) of biodegradable ester series or these were added at a constant content ratio to lower crystallinity and control the biodegradation period. That is, it is represented by the following formula (1), each segment forms a random hydrophobic portion at random.

Figure 112006091529039-pat00001
Figure 112006091529039-pat00001

상기 화학식 1에서, x, y 및 z는 각각 소수성 폴리에스터부를 구성하는 각 세그먼트로서, x는 50 ∼ 95 몰%, y+z는 5 ~ 50 몰%이다(y 또는 z가 0인 경우 포함). In Formula 1, x, y and z are each segments constituting the hydrophobic polyester portion, x is 50 to 95 mol%, y + z is 5 to 50 mol% (including when y or z is 0) .

본 발명에서 저분자량(Mn=350 ~ 2000 g/mole)의 폴리에틸렌글리콜을 친수성부로 하여 에스터계열의 카프로락톤(CL)에, 파라다이옥사논(PDO)과 트리메틸렌카보네이트(TMC), 또는 이들이 동시에 개환 공중합을 통하여 합성한다. 합성 방법은 폴리에틸렌글리콜을 공비 증류를 실시하여 건조시킨 후 에스터계의 단량체를 첨가하고 반응 용매로 메틸렌클로라이드(MC) 또는 톨루엔을 넣고 단량체의 활성화제로서 산 촉매를 사용하여 반응 온도를 -40 ∼ 130 ℃의 범위에서 중합을 실시한다. 상기 산 촉매로는 HCl, HBr, CF3COOH, CCl3COOH, BrCH2COOH, CH3COOH, BCl3, BBr3 및 캄포설폰산(Camphorsulfonic acid) 중에서 선택된 1종 이상이 바람직하다. Paradioxanone (PDO) and trimethylene carbonate (TMC), or these are simultaneously ring-opened to ester-based caprolactone (CL) using low molecular weight polyethylene glycol (Mn = 350 to 2000 g / mole) as a hydrophilic part in the present invention. Synthesis via copolymerization. Synthesis method is carried out by azeotropic distillation of polyethylene glycol, followed by addition of an ester monomer, methylene chloride (MC) or toluene as a reaction solvent, using an acid catalyst as the monomer activator, the reaction temperature is -40 ~ 130 The polymerization is carried out in the range of ° C. The acid catalyst is preferably one or more selected from HCl, HBr, CF 3 COOH, CCl 3 COOH, BrCH 2 COOH, CH 3 COOH, BCl 3 , BBr 3 and Camphorsulfonic acid.

합성된 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체의 수용액상이 실온에서는 흐름 특성을 갖는 졸 상태를 유지하고 일정 온도 범위(30 ~ 46 ℃)에 걸쳐 젤을 형성하며, 임계 온도(44 ∼ 47 ℃) 이상에서는 다시 흐름 특성을 보이는 새로운 졸-젤 상전이 거동이 나타나는 온도감응성 재료를 제조하여 시차주사열량계와 X-선 회절기를 이용하여 열적 특성 및 결정성을 분석하였고, 신체 온도 부근에서의 젤 형성을 확인하기 위해 쥐에 주입하여 젤의 형성 및 보전 특성을 확인하였 다. The aqueous solution phase of the synthesized polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer maintains the sol state having flow characteristics at room temperature and forms a gel over a certain temperature range (30 to 46 ° C.), and the critical temperature (44 to 47 ° C.) In the above, a thermosensitive material exhibiting a new sol-gel phase transition behavior showing flow characteristics was prepared, and thermal properties and crystallinity were analyzed by using a differential scanning calorimeter and an X-ray diffractometer. Injected into the rat to confirm the formation and integrity of the gel.

또한, 이러한 온도감응성 블록 공중합체를 주사제형의 약물 전달체나 조직재생용 기능성 지지체로 응용하기 위해서는 낮은 점도와 빠른 젤 형성, 그리고 신체 외부로 쉽게 배출되기 위한 낮은 분자량을 가지고 있어야 하므로 카프로락톤에 에스터계열의 파라다이옥사논(PDO), 트리메틸렌카보네이트(TMC) 또는 이들이 동시에 일정한 함량 비율로 도입함으로써 결정성을 감소시켜 점도를 낮출 수 있었으며, 예상 값에 근접하는 분자량을 얻을 수 있어서 생체적합성 및 온도감응성의 하이드로 젤의 요건 중 하나인 낮은 점도와 낮은 분자량을 유지할 수 있었다. In addition, in order to apply such a temperature-sensitive block copolymer as an injectable drug carrier or a functional support for tissue regeneration, it is necessary to have a low viscosity, fast gel formation, and a low molecular weight to be easily discharged out of the body. Paradioxanone (PDO), trimethylene carbonate (TMC) or by introducing a constant content ratio at the same time was able to reduce the crystallinity by lowering the viscosity, and to obtain a molecular weight close to the expected value, biocompatibility and temperature sensitivity One of the requirements for hydrogels was the low viscosity and low molecular weight.

전체 분자량 2,000 ∼ 7,000 g/mole의 범위의 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체를 합성하는 것이 바람직한데, 전체 분자량이 2,000 g/mole 미만일 경우에는 본 발명의 사용 목적인 인체 온도 범위에서 졸-젤 상전이 거동이 일어나지 않고 계속 졸 상태로 유지가 되는 문제가 있고, 7,000 g/mole을 초과하면 분자량이 커서 생분해가 일어나는데 있어 장기간이 소요되는 문제가 있기 때문이다.It is preferred to synthesize polyethyleneglycol / biodegradable polyester block copolymers having a total molecular weight in the range of 2,000 to 7,000 g / mole, but when the total molecular weight is less than 2,000 g / mole, the sol-gel in the human body temperature range for the purpose of the present invention is used. This is because there is a problem that the phase transition does not occur and is kept in a sol state, and when it exceeds 7,000 g / mole, there is a problem that it takes a long time for biodegradation to occur due to its large molecular weight.

본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체 중 대표적인 예로서 다음 반응식 1로 나타낼 수 있다.As a representative example of the polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer used in the present invention it can be represented by the following scheme 1.

Figure 112006091529039-pat00002
Figure 112006091529039-pat00002

상기 반응식 1에서, n은 친수성부를 구성하는 폴리에틸렌글리콜의 반복 단위를 나타내는 정수이고, x, y 및 z는 각각 소수성 폴리에스터부를 구성하는 각 세그먼트로서 x는 50 ∼ 95 몰%, y+z는 5 ~ 50 몰%이다(y 또는 z가 0인 경우 포함). In Scheme 1, n is an integer representing a repeating unit of polyethylene glycol constituting the hydrophilic portion, x, y and z are each segment constituting the hydrophobic polyester portion, x is 50 to 95 mol%, y + z is 5 ˜50 mol%, including when y or z is zero.

이렇게 제조된 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체는 기본 모델로 한 폴리에틸렌글리콜-폴리카프로락톤 블록 공중합체 보다 낮은 결정성을 가지기 때문에 다루기 쉬운 낮은 점도를 가지고 빠른 젤 형성을 할 수 있으며, 그리고 신체 외부로 쉽게 배출되기 위한 낮은 분자량을 가지고 있어 주사제형의 약물 전달체나 조직공학용 다공성 지지체로 응용할 수 있다. 또한, 장기간의 생분해성을 보이는 카프로락톤에 생분해성 에스터 계열의 파라다이옥사논(PDO), 트리메틸렌카보네이트(TMC) 또는 이들을 동시에 일정한 함량 비율로 첨가함으로써 생분해 기간을 조절할 수 있다. 그리고, 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체 수용액은 파라다이옥사논(PDO) 및/또는 트리메틸렌카보네이트(TMC) 등 다양한 종류의 생분해성 고분자에 따라 다양한 온도 범위에서 졸-젤 상전이 거동을 보이기 때문에 본 발명의 목적인 생체 재료로서 인체에 적용 시 생체 온도에서의 젤화되는 특성뿐만 아니라 생체 온도보다 다소 높거나 낮은 온도에서 젤화를 목적 으로 하는 용도에도 적용될 수 있다. The polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer prepared in this way has lower crystallinity than the polyethylene glycol-polycaprolactone block copolymer based on the basic model, so that the gel can be formed quickly and have a low viscosity that is easy to handle. It has a low molecular weight for easy discharge to the outside and can be applied as a drug carrier in injection form or a porous support for tissue engineering. In addition, it is possible to control the biodegradation period by adding a biodegradable ester-based paradioxanone (PDO), trimethylene carbonate (TMC), or these simultaneously at a constant content ratio to caprolactone showing long-term biodegradability. In addition, since the aqueous solution of polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer shows sol-gel phase transition at various temperature ranges according to various kinds of biodegradable polymers such as paradioxanone (PDO) and / or trimethylene carbonate (TMC) As a biomaterial that is an object of the present invention, when applied to a human body, it may be applied to a gelling property at a temperature slightly higher or lower than the biological temperature as well as the gelling property at the biological temperature.

따라서, 본 발명은 상기 생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체를 약물전달체로 이용하여 여기에 단백질 또는 펩타이드계 약물을 첨가하여 1 ~ 10주간 약물 방출이 가능한 새로운 주사제형을 그 특징으로 한다.Therefore, the present invention uses the biocompatible and temperature-sensitive polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer as a drug carrier to add a protein or peptide-based drug to the new injection formulation that can release the drug for 1 to 10 weeks. It is characterized by.

상기 공중합체와 단백질 또는 펩타이드계 약물의 혼합비율은 공중합제 100 중량부 대비 약물의 함량은 5 × 10-5 ~ 50 중량부가 바람직하며, 0.05 ~ 10 중량부가 더욱 바람직하며, 만일 상기 범위보다 적은 양일 경우에는 원하는 치료효과 및 약리효과를 기대할 수 없고, 상기 범위보다 많을 경우 약물의 과다사용으로 인한 심각한 면역반응을 유발할 수 있는 문제가 있다.The mixing ratio of the copolymer and the protein or peptide-based drug is preferably 5 × 10 -5 to 50 parts by weight, more preferably 0.05 to 10 parts by weight, more preferably less than the range of the drug, relative to 100 parts by weight of the copolymer. In the case of the desired therapeutic and pharmacological effects can not be expected, if there is more than the above range there is a problem that can cause a serious immune response due to overuse of the drug.

또한, 본 발명에서 사용되는 단백질 또는 펩타이드계 약물은 알부민, 칼시토닌(calcitonin), 옥트레오타이드(octreotide), 류프롤라이드(leuprolide), 아데노신 디아미나제(adenosine deaminase), L-아스파라기나제(L-Asparaginase), 유로키나제(urokinase), 인터페론 α-2b(interferon α-2b), 인터페론 β-1b(interferon β-1b) 인슐린(human insulin), 인슐린 성장인자(insulin-like growth factor-1; IGF-1), 적혈구 생성제(erythropoietin, EPO), 과립구 대식세포 집락 자극인자(granulocyte colony stimulating factor, G-CSF), 인간 성장호르몬(human growth hormone, hGH), 신경 성장인자(nerve growth factor, NGF; brain-derived neurotrophic factor, BDNF; neurotrophin-3, NT-3), 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor, FGF), 피부증식인자(epidermal growth factor ,EGF), 혈관내피세포성장인자(endothelial growth factor, VEGF), 전환성장인자(transforming growth factor-β, TGF-β) 또는 혈소판유래 성장 인자(platelet-derived growth factor, PDGF) 등이 있으며, 이에 한정되지 않고 장기 투여 및 방출을 요구하는 모든 약물은 본 발명인 주사제형 하이드로 젤의 대상으로 바람직하다.In addition, the protein or peptide-based drug used in the present invention is albumin, calcitonin (calcitonin), octreotide (leutrelide), leuprolide, adenosine deaminase, L-asparaginase (L) Asparaginase, urokinase, interferon α-2b, interferon β-1b insulin, insulin-like growth factor-1; IGF- 1), erythropoietin (EPO), granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), human growth hormone (hGH), nerve growth factor (NGF); brain-derived neurotrophic factor, BDNF; neurotrophin-3, NT-3), fibroblast growth factor (FGF), epidermal growth factor (EGF), endothelial growth factor, VEGF), transforming growth factor-β, TGF-β, or Platelet-derived growth factor (PDGF) and the like, but not limited to all drugs requiring long-term administration and release is preferred for the subject of the present invention injection type hydrogel.

이러한 주사제형의 제조방법은 다음과 같다.The preparation of such injection formulations is as follows.

상기 생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체를 바이알에 PBS(pH 7.4)를 넣어 용해시켜 졸을 형성한 후 하루 동안 4 ℃ 에서 균일 분산시킨 다음 제조된 졸에 원하는 약물의 함량을 공중합체 100 중량부 대비 5 × 10-5 ~ 50 중량부, 더욱 바람직하게는 0.05 ~ 10 중량부로 첨가하고 강하게 교반하여 물리적으로 완전히 혼합된 주사제형을 제조한다.The biocompatible and temperature sensitive polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer was dissolved in PBS (pH 7.4) in a vial to form a sol, and then uniformly dispersed at 4 ° C. for one day. The content is added in an amount of 5 x 10 -5 to 50 parts by weight, more preferably 0.05 to 10 parts by weight, and vigorously stirred to prepare a physically mixed injection formulation with respect to 100 parts by weight of the copolymer.

기존의 대표적인 온도감응성 하이드로 젤 고분자인 폴리엔아이소프로필아크릴아마이드[Poly(NIPAAM)]는 약물 방출에 있어서 초기 버스트 효과가 나타나며, 8시간 동안의 확산에 의한 짧은 방출 거동을 보인다. 게다가 엔아이소프로필아크릴아마이드(NIPAAM)를 포함한 고분자들은 세포 독성 및 생분해가 되지 않는 단점이 있기 때문에 의약전달체로서의 응용면에서 한계를 가지고 있다. 또한, 플루로닉(Pluronic), 폴록사머(Poloxamers), 테트로닉(Tetronic) 등의 상품명으로 사용되고 있는 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드(PEO-PPO-PEO)의 공중합체 역시 대표적인 온도감응성 하이드로 젤 고분자로서 단백질의약품 및 여러 약물과 혼합하여 주사제형으로 널리 연구되고 있으나 젤이 과량의 수용액 중에서 패킹된 마이셀이 용해되어 인체 내에서 2 ~ 3일 안에 녹아 젤을 유지할 수 없게 되는 단점이 있어서 단기간의 서방성 제제에만 응용해야 하는 한계를 가지고 있다. 반면에, 본 발명에서 사용하는 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체는 기존의 온도감응성 하이드로 젤과 비교해 볼 때 생체 적합성이 우수하여 세포 독성이 없고 체내에서 서서히 생분해가 일어나며, 생분해성의 조절을 통해 형성된 젤은 장기간 동안 유지되며 원하는 기간 동안 약물을 방출할 수 있는 여러 가지 장점이 있다.Polyenisopropylacrylamide [Poly (NIPAAM)], which is a typical temperature-sensitive hydrogel polymer, exhibits an initial burst effect in drug release and shows a short release behavior due to diffusion for 8 hours. In addition, polymers including enisopropylacrylamide (NIPAAM) have limitations in terms of their application as drug carriers because they have the disadvantage of not being cytotoxic and biodegradable. In addition, copolymers of polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide (PEO-PPO-PEO), which are used under the trade names Pluronic, Poloxamers, and Tetronic, are also representative of temperature-sensitive hydros. As a gel polymer, it has been widely studied in the form of an injection by mixing with a protein drug and various drugs, but the gel is dissolved in an excess aqueous solution, so that the gel cannot be dissolved within 2 to 3 days in the human body, so that the gel cannot be maintained. There is a limitation that should be applied only to sustained release preparations. On the other hand, the polyethylene glycol / polyester block copolymer used in the present invention has excellent biocompatibility compared to the conventional temperature sensitive hydrogel, so that there is no cytotoxicity and biodegradation occurs slowly in the body, and the gel formed through the control of biodegradability. Is long lasting and has several advantages for releasing the drug for the desired period.

따라서, 이렇게 제조된 주사제형은 장기간(1 ~ 10주) 약물이 방출되고, 생체에 대한 면역 거부 반응이 적어 염증 반응이 일어나지 않는 등 생체 적합성이 우수하며, 주사 후 체내에서 서서히 분해가 일어나 인체에 무해한 저분자 물질로 변화되어 체외로 배출되기 때문에, 일정기간 약물의 방출 후 별도의 외과적 제거 수술 과정이 없고 또한 잦은 투여가 필요 없어 1회 투여로 약효를 유지하므로 환자의 편이를 도모할 수 있으며, 약효의 안정성 및 효과를 높여 단백질 또는 펩타이드 약물의 전달체로서 유용하리라 기대된다. Therefore, the injection preparation thus prepared is excellent in biocompatibility such as long-term release (1-10 weeks) of drug release, less immune rejection reaction to the living body, no inflammatory reaction, and decomposition gradually occurs in the body after injection. Since it is changed into harmless low-molecular substance and discharged out of the body, there is no separate surgical removal procedure after the release of the drug for a certain period of time, and frequent administration is not necessary, thus maintaining the efficacy of one-time administration, which facilitates the patient's convenience. It is expected to be useful as a carrier of protein or peptide drugs by enhancing the stability and effect of the drug.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 기술할 것이나 본 발명의 범위를 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.

실시예 1 : 메톡시폴리에틸렌글리콜-(폴리카프로락톤-co-폴리트리메틸렌카보네이 트) 블록 공중합체의 제조[MPEG-PCL/PTMC]Example 1: Preparation of methoxypolyethylene glycol- (polycaprolactone-co-polytrimethylene carbonate) block copolymer [MPEG-PCL / PTMC]

분자량 3150 g/mole의 MPEG-PCL/PTMC 블록 공중합체를 합성하기 위하여 개시제인 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG) 1.7 g(2.26 mmol) 및 톨루엔 80 mL을 잘 건조된 100 mL 둥근 플라스크에 넣고 딘 스탁 트랩을 사용하여 3시간동안 130 ℃에서 공비 증류를 실시하였다. 증류 후 톨루엔을 모두 제거하고 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)을 실온으로 냉각시킨 후 미리 정제된 카프로락톤(CL) 5.15 g(2.26 mmol) 및 트리메틸렌카보네이트(TMC) 0.27 g(2.25 mmol)를 넣고 반응용매로서 미리 정제된 메틸렌클로라이드(MC) 25 mL을 넣은 다음 중합 촉매로서 HCl을 4 mL 투여하여 24시간동안 실온에서 교반시켜 주었다. 모든 과정은 고순도 질소 하에서 실시하였다. 반응 후 미반응 단량체나 개시제를 제거하기 위하여 600 mL의 헥산과 150 mL의 메탄올에 반응물을 서서히 떨어뜨리면서 침전시켜 주었다. 침전물은 메틸렌클로라이드(MC)에 녹여 거름종이로 거른 후 회전 증발기를 통하여 용매를 제거하고 감압 하에서 건조시켰다. To synthesize an MPEG-PCL / PTMC block copolymer with a molecular weight of 3150 g / mole, 1.7 g (2.26 mmol) of initiator methoxypolyethylene glycol (MPEG) and 80 mL of toluene were placed in a well-dried 100 mL round flask and Dean Stark Trap. Azeotropic distillation was carried out at 130 ° C. for 3 hours. After distillation, toluene was removed and methoxypolyethylene glycol (MPEG) was cooled to room temperature. Then, 5.15 g (2.26 mmol) of prepurified caprolactone (CL) and 0.27 g (2.25 mmol) of trimethylene carbonate (TMC) were added thereto. 25 mL of pre-purified methylene chloride (MC) was added as a solvent, followed by 4 mL of HCl as a polymerization catalyst, followed by stirring at room temperature for 24 hours. All procedures were carried out under high purity nitrogen. After the reaction, in order to remove unreacted monomer or initiator, the reactant was slowly precipitated in 600 mL of hexane and 150 mL of methanol. The precipitate was dissolved in methylene chloride (MC), filtered through a filter paper, and the solvent was removed through a rotary evaporator and dried under reduced pressure.

상기에서 제조된 공중합체의 구성성분의 몰 비에 대한 분자량은 1H-NMR을 이용하여 측정한 결과[도 1], 이론적인 예상 값과 유사한 분자량 3170 g/mole을 얻을 수 있었고, 다분산도의 측정을 위해 젤 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 확인한 결과 1.19의 매우 좁은 다분산도를 가짐을 확인하였다.Molecular weight relative to the molar ratio of the components of the copolymer prepared above was measured using 1 H-NMR [Fig. 1], molecular weight 3170 g / mole similar to the theoretical expected value was obtained, polydispersity The gel permeation chromatography (GPC) for the measurement of the result confirmed that it has a very narrow polydispersity of 1.19.

실시예 2 : 메톡시폴리에틸렌글리콜-(폴리카프로락톤-co-폴리파라다이옥사논) 블록 공중합체의 제조[MPEG-PCL/PPDO]Example 2: Preparation of methoxy polyethylene glycol- (polycaprolactone-co-polyparadioxanone) block copolymer [MPEG-PCL / PPDO]

분자량 3150 g/mole의 MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체를 합성하기 위하여 개시제인 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG) 1.67 g(2.24 mmol) 및 톨루엔 80 mL을 잘 건조된 100 mL 둥근 플라스크에 넣고 딘 스탁 트랩을 사용하여 3시간동안 130 ℃에서 공비 증류를 실시하였다. 증류 후 톨루엔을 모두 제거하고 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)을 실온으로 냉각시킨 후 미리 정제된 카프로락톤(CL) 5.11 g(2.24 mmol)과 파라다이옥사논(PDO) 0.38 ml(2.24 mmol)를 주입한 후, 반응용매로서 미리 정제된 메틸렌클로라이드(MC) 25 mL을 넣은 다음 중합 촉매로서 HCl을 4 mL 투여하여 24시간동안 실온에서 교반시켜 주었다. 모든 과정은 고순도 질소 하에서 실시하였다. 반응 후 미반응 단량체나 개시제를 제거하기 위하여 600 mL의 헥산과 150 mL의 헵탄에 반응물을 서서히 떨어뜨리면서 침전시켜 주었다. 침전물은 메틸렌클로라이드(MC)에 녹여 거름종이로 거른 후 회전 증발기를 통하여 용매를 제거하고 감압 하에서 건조시켰다. To synthesize an MPEG-PCL / PPDO block copolymer with a molecular weight of 3150 g / mole, 1.67 g (2.24 mmol) of methoxypolyethylene glycol (MPEG) and 80 mL of toluene were placed in a well-dried 100 mL round flask and Dean Stark trap. Azeotropic distillation was carried out at 130 ° C. for 3 hours. After distillation, all of toluene was removed, and methoxy polyethylene glycol (MPEG) was cooled to room temperature, and 5.11 g (2.24 mmol) of purified caprolactone (CL) and 0.38 ml (2.24 mmol) of paradioxanone (PDO) were injected. Then, 25 mL of methylene chloride (MC) purified beforehand as a reaction solvent was added thereto, followed by 4 mL of HCl as a polymerization catalyst, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. All procedures were carried out under high purity nitrogen. In order to remove unreacted monomer or initiator after the reaction, the reactant was slowly dropped to 600 mL of hexane and 150 mL of heptane. The precipitate was dissolved in methylene chloride (MC), filtered through a filter paper, and the solvent was removed through a rotary evaporator and dried under reduced pressure.

상기에서 제조된 공중합체의 구성성분의 몰 비에 대한 분자량은 1H-NMR을 이용하여 측정한 결과[도 2], 이론적인 예상 값과 유사한 분자량 3200 g/mole을 얻을 수 있었고, 다분산도의 측정을 위해 GPC를 이용하여 확인한 결과 1.17의 매우 좁은 다분산도를 가짐을 확인하였다.Molecular weight relative to the molar ratio of the components of the copolymer prepared above was measured using 1 H-NMR [Fig. 2], molecular weight 3200 g / mole similar to the theoretical expected value was obtained, polydispersity As a result of using GPC for the measurement of, it was confirmed that it has a very narrow polydispersity of 1.17.

실험예 1 : 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체의 수용액상에서 의 온도에 따른 졸-젤 상전이 거동 측정Experimental Example 1 Determination of Sol-Gel Phase Transition Behavior with Temperature in Polyethyleneglycol / Biodegradable Polyester Block Copolymer

폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 공중합체의 온도에 따른 상전이 거동을 관찰하기 위하여 실시예 1, 2에서 제조된 MPEG-PCL/PTMC와 MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체 각각을 25, 20 wt%의 농도로 증류수에 용해시킨 후 균일 분산된 고분자의 평형을 유지하기 위해 하루 동안 4 ℃에서 냉장 보관하였다. 제조된 고분자 용액을 점도 측정기를 이용하여 10 ℃부터 60 ℃의 범위로 3분당 1 ℃씩 증가시키면서 스핀 속도는 0.2 rpm으로 고정하여 각각의 온도에서 졸-젤 상전이 거동을 측정하였다. 그리고 각각의 농도별로 용해된 고분자 수용액의 시간에 따른 점도의 세기 변화를 측정하기 위하여 점도계의 온도는 37 ℃, 스핀 속도는 0.2 rpm으로 고정하고 5분 간격으로 약 40시간 동안 점도의 세기 변화를 측정하였다. 그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, 고분자 수용액의 농도가 20 wt%에서 25 wt%로 높아지면 젤화되는 거동을 보이는 온도 범위가 넓어지고 점도의 세기도 증가하는 것을 MPEG-PCL/PTMC(A)와 MPEG-PCL/PPDO(B)에서 확인하였으며, 또한 37 ℃의 일정한 온도에서 점도의 세기 변화는 20 wt%의 농도에서 플루오닉(Pluronic F-127), MPEG-PCL/PTMC, 및 MPEG-PCL/PPDO를 측정한 결과 플루오닉(F-127)의 경우 15시간 이후로 점도의 세기가 점점 감소하면서 45시간에 이르자 완전한 졸 상태로 변하여 점도가 사라지는 것을 관찰할 수 있었고, 반면 MPEG-PCL/PTMC과 MPEG-PCL/PPDO의 경우는 점도의 세기는 차이를 보였으나 모두 시간이 지날수록 점도의 세기가 점점 증가하는 것을 관찰할 수 있었다(C).In order to observe the phase transition behavior of the polyethylene glycol / biodegradable polyester copolymer, the concentrations of 25 and 20 wt% of the MPEG-PCL / PTMC and MPEG-PCL / PPDO block copolymers prepared in Examples 1 and 2, respectively, were measured. After dissolving in distilled water, the mixture was refrigerated at 4 ° C. for one day to maintain equilibrium of uniformly dispersed polymer. The sol-gel phase transition behavior was measured at each temperature by increasing the spin rate at 0.2 rpm while increasing the prepared polymer solution by 1 ° C. per 3 minutes in the range of 10 ° C. to 60 ° C. using a viscosity meter. And in order to measure the change in the strength of the viscosity of the polymer solution dissolved in each concentration over time, the viscosity of the viscometer is fixed at 37 ℃, spin speed is 0.2 rpm and the change in viscosity for about 40 hours at intervals of 5 minutes It was. As a result, as shown in Fig. 4, when the concentration of the aqueous polymer solution is increased from 20 wt% to 25 wt%, the temperature range showing the gelling behavior is widened and the strength of the viscosity is also increased. MPEG-PCL / PTMC (A) And MPEG-PCL / PPDO (B), and the viscosity change at constant temperature of 37 ° C. was determined by Fluronic F-127, MPEG-PCL / PTMC, and MPEG-PCL at a concentration of 20 wt%. / PPDO was measured and it was observed that in the case of fluoric (F-127), the viscosity was gradually decreased after 15 hours, and then reached 45 hours, and the viscosity disappeared, whereas MPEG-PCL / PTMC In the case of and MPEG-PCL / PPDO, the strength of the viscosity was different, but both were observed to increase gradually with time (C).

실시예 3 : 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체의 Example 3 Polyethyleneglycol / Biodegradable Polyester Block Copolymer in vivoin vivo 젤 형성 확인 Check gel formation

신체온도 부근에서의 졸-젤 상전이를 확인하기 위하여 상기 실시예 1에서 제조된 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체 용액을 실온에서 졸 상태로 유지시킨 후 일회용 주사기를 사용하여 1 mL씩 쥐의 피하에 주입하였다. 24시간 후 주사부위를 절제하여 젤 형성을 확인하였다. 따라서, 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체 용액이 생체 내에서 빠르게 젤을 형성하고 장시간 젤이 유지되고 있음을 확인할 수 있었다[도 5].In order to confirm the sol-gel phase transition in the vicinity of the body temperature, the polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer solution prepared in Example 1 was maintained in a sol state at room temperature, and then 1 mL of rats were removed using a disposable syringe. It was injected subcutaneously. After 24 hours, the injection site was excised to confirm gel formation. Therefore, it was confirmed that the polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer solution rapidly formed a gel in vivo and the gel was maintained for a long time [FIG. 5].

실시예 4: 알부민의 용출 실험(Example 4 Elution Experiment of Albumin ( in vitroin vitro ))

상기 실시예 1, 2에서 기술한 방법으로 제조된 MPEG-PCL/PTMC 또는 MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체에 본 실험의 모델약물이며 수용성 단백질이며 형광물질인 FITC가 결합된 소혈청알부민을 함유한 하이드로 젤을 하기의 조건으로 제조하여 알부민이 하이드로 젤 내에서 지속적으로 방출되는지를 확인하였다. 비교모델로 플루오닉(F-127)과 본 발명인 MPEG-PCL/PTMC, MPEG-PCL/PPDO 공중합체를 각각 20 wt%의 농도로 5 ㎖ 바이알에 인산염완충용액(PBS, pH 7.4)을 넣어 용해시켜 졸을 형성한 후 하루 동안 4℃에서 균일 분산 시킨 후 실온에서 알부민을 비교모델인 플루오닉(F-127)과 본 발명인 MPEG-PCL/PTMC, MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체 100 중량부 기준으로 1 중량부(1 ㎎) 첨가하고 물리적으로 혼합하여 37 ℃ 항온조에서 젤을 형성하였다. 위에서 제조된 알부민을 함유한 하이드로 젤에 4 ㎖의 PBS를 넣은 후 37 ℃로 유지되는 항온조에서 100 rpm의 속도로 교반시켜주면서 정해진 시간간격에 1㎖의 분석시료를 취하였고, 동일한 양의 용출액을 보충해 주었다. 약물의 방출을 확인하기 위한 시료는 빛을 차단하여 형광 분광기(F-4500, Hitachi, Tokyo, Japan)를 이용하여 여기 495 ㎚, 방출 525 ㎚의 조건에서 발산 강도를 통하여 정량 분석을 실시하였다. MPEG-PCL / PTMC or MPEG-PCL / PPDO block copolymers prepared by the methods described in Examples 1 and 2 contained bovine serum albumin in which the model drug of this experiment, the water-soluble protein, and the fluorescent substance FITC were bound. Hydrogels were prepared under the following conditions to confirm that albumin was continuously released in the hydrogels. As a comparative model, fluoric acid (F-127) and the present invention, MPEG-PCL / PTMC and MPEG-PCL / PPDO copolymers were dissolved in 5 ml vials of phosphate buffer solution (PBS, pH 7.4) at 20 wt% concentration. After forming a sol and uniformly dispersing at 4 ℃ for one day, albumin was measured at room temperature based on 100 parts by weight of fluoric (F-127), a comparative model of the present invention, MPEG-PCL / PTMC, MPEG-PCL / PPDO block copolymer. 1 part by weight (1 mg) was added and physically mixed to form a gel in a 37 ℃ thermostat. 4 ml of PBS was added to the hydrogel containing albumin prepared above, and 1 ml of analytical sample was taken at a predetermined time interval while stirring at a speed of 100 rpm in a thermostat maintained at 37 ° C. Replenished. Samples for confirming the release of the drug was blocked by light and quantitatively analyzed through a divergence intensity under conditions of excitation 495 nm and emission 525 nm using a fluorescence spectrometer (F-4500, Hitachi, Tokyo, Japan).

도 6은 플루로닉(F-127)과 각 블록 공중합체의 수용액 농도에 따른 방출실험의 결과로서, 시간의 경과에 따라 알부민을 함유한 하이드로 젤로부터 방출된 알부민의 양을 나타낸 그래프이다. 도 6에서와 같이 비교모델인 플루오닉(F-127)의 경우 2일만에 방출이 완료되었으나 본 발명에 의해 제조된 MPEG-PCL/PTMC와 MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체 하이드로 젤의 경우는 점도의 세기에 따라 약물의 방출 조절이 가능함과 지속적인 약물의 방출을 확인할 수 있었다.6 is a graph showing the amount of albumin released from the hydrogel containing albumin over time as a result of the release experiment according to the aqueous solution concentration of Pluronic (F-127) and each block copolymer. In the case of the comparative model fluoric (F-127) as shown in FIG. 6, the release was completed in two days, but the viscosity of the MPEG-PCL / PTMC and MPEG-PCL / PPDO block copolymer hydrogels prepared according to the present invention was measured. According to the strength of the drug can be controlled to control the release of the drug was confirmed.

실시예 5: 인슐린의 용출 실험(Example 5 Elution Experiment of Insulin ( in vivoin vivo ) )

소 인슐린을 함유한 MPEG-PCL/PTMC와 MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체의 하이드로 젤과 비교모델로 플루오닉(F-127)으로부터 인슐린이 지속적으로 방출되는지를 확인하기 위해 다음의 생체 내(in vivo) 조건에서 소 인슐린(Bovine Insulin)의 생체 내 방출 특성을 측정하였다. Containing bovine insulin MPEG-PCL / PTMC with MPEG-PCL / PPDO in the block, in order to ensure that in the hydrogel of Comparative model of the copolymer pluronic (F-127) insulin is continuously emitted from the next of the living body (in In vivo , the release characteristics of bovine insulin (Bovine Insulin) were measured.

상기 실시예 1, 2에서 기술한 방법으로 제조된 MPEG-PCL/PTMC와 MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체와 비교모델인 플루오닉(F-127)을 25, 20 wt%로 2 ㎖의 PBS(pH 7.4)가 함유된 5 ㎖ 바이알에 넣어 용해시켜 졸을 형성한 후 하루 동안 4 ℃에서 균일 분산시킨 후 제조된 졸에 소 인슐린을 비교모델인 플루오닉(F-127)과 본 발명인 MPEG-PCL/PTMC, MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체 100 중량부를 기준으로 1 중량부(1 mg) 첨가하고 강하게 교반하여 물리적으로 완전히 혼합된 용액을 제조하였다. 이와 같이 제조된 인슐린을 함유한 플루오닉(F-127)과 본 발명인 MPEG-PCL/PTMC, MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체 하이드로 젤을 0.6 ㎖씩 주사기(1cc,26G needle)로 뽑은 후 이 중 0.5 ㎖씩을 SD 랫트(male, 8주령, 약 350g) 3 마리의 피하에 각각 주입하였다. 그리고 냉동침(Catheter)을 이용하여 매 정해진 시간마다 쥐의 꼬리 정맥에서 혈액 샘플(300 ㎕)을 식염수(헤파린 : 식염수=1 : 499) 200 ㎕이 함유된 E.P 튜브에 채취하였고 채취된 샘플은 교반 후, 10,000 rpm에서 5분 동안 원심 분리하여 혈장을 분리하였고 샘플은 분석 시까지 냉동(-20 ℃) 보관하였다. 쥐 혈장 내 소 인슐린의 농도와 방출은 소 인슐린 효소결합면역흡착검사(Bovine Insulin ELISA kit, Mercodia)를 이용하였다. 효소결합면역학적 방법은 고정화된 인슐린의 수용체에 항원인 인슐린을 결합시키고 마이크로 플레이트에서 발색반응을 시킨 후 450 nm의 파장을 조사하여 흡광도를 측정하여 인슐린의 방출량을 결정하였다.MPEG-PCL / PTMC and MPEG-PCL / PPDO block copolymers prepared by the methods described in Examples 1 and 2 above were compared to fluoric (F-127), which is a comparative model, at 25, 20 wt%, 2 ml of PBS ( dissolved in 5 ml vials containing pH 7.4) to form a sol, and then uniformly dispersed at 4 ° C. for 1 day. Bovine insulin (F-127), a comparative model, and MPEG-PCL of the present invention 1 part by weight (1 mg) was added based on 100 parts by weight of / PTMC, MPEG-PCL / PPDO block copolymer, and vigorously stirred to prepare a completely physically mixed solution. The fluoric (F-127) containing the insulin thus prepared and the present invention MPEG-PCL / PTMC, MPEG-PCL / PPDO block copolymer hydrogel was extracted with a syringe (1cc, 26G needle) of each 0.6 ml 0.5 ml each was injected subcutaneously into three SD rats (male, 8 weeks old, about 350 g). Using a catheter, a blood sample (300 μl) was collected from the tail vein of the rat at a predetermined time in an EP tube containing 200 μl of saline (heparin: saline = 1: 499), and the sample was stirred. After that, plasma was separated by centrifugation at 10,000 rpm for 5 minutes and samples were stored frozen (-20 ° C.) until analysis. The concentration and release of bovine insulin in rat plasma were measured by Bovine Insulin ELISA kit (Merdia). In the enzyme-linked immunological method, the antigen was bound to the immobilized insulin receptor, the color plate was reacted on the microplate, and the absorbance was measured by measuring the wavelength of 450 nm to determine the amount of insulin released.

도 7은 시간의 경과에 따른 쥐의 혈중 내 소 인슐린의 농도 변화를 나타낸 그래프이다. 동일한 농도 조건에서 점도의 세기가 상대적으로 가장 큰 Pluronic(F-127)의 경우 약물의 초기 방출량이 가장 낮았으며 방출 기간 또한 3일정도로 매우 짧았다. 그리고 상대적인 점도의 세기가 가장 작은 MPEG-PCL/PTMC의 경우가 약물의 초기 방출량이 가장 높았으며, MPEG-PCL/PTMC와 MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체 모두 70일 정도까지 지속적으로 방출되었다(A). 또한, MPEG-PCL/PTMC와 MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체의 수용액 농도를 25 wt%로 증가시켜서 측정한 방출량은 20 wt% 보다 상대적으로 점도의 세기가 큰 25 wt%의 경우 약물의 초기 방출량이 낮아진 것을 확인할 수 있었다(B). 그 결과, 소 인슐린을 함유한 MPEG-PCL/PTMC와 MPEG-PCL/PPDO 블록 공중합체의 하이드로 젤에서 농도에 따라 약 70일까지 약물이 지속적으로 방출됨을 알 수 있었다.7 is a graph showing changes in the concentration of bovine insulin in the blood of rats over time. Pluronic (F-127), which had the highest viscosity intensity at the same concentration, had the lowest initial release of the drug and a very short release period of 3 days. In the case of MPEG-PCL / PTMC with the smallest relative strength, the initial release of drug was the highest, and both MPEG-PCL / PTMC and MPEG-PCL / PPDO block copolymers were continuously released for up to 70 days (A ). In addition, the release amount measured by increasing the aqueous solution concentration of the MPEG-PCL / PTMC and MPEG-PCL / PPDO block copolymers to 25 wt% was 25 wt%, and the initial release amount of the drug was 25 wt% having a relatively high viscosity strength than 20 wt%. It was confirmed that this was lowered (B). As a result, it was found that the drug was continuously released for about 70 days depending on the concentration in the hydrogel of the MPEG-PCL / PTMC and MPEG-PCL / PPDO block copolymer containing bovine insulin.

따라서, 상기와 같은 조건의 변화에 따라 제조된 본 발명은 5일, 10일 20일 또는 70일까지 알부민이나 인슐린과 유사한 펩타이드계 약물 및 단백질 약물의 지속성 제형의 설계에 적용될 수 있음을 확인하였다. Therefore, it was confirmed that the present invention prepared according to the change of the conditions described above can be applied to the design of the sustained formulation of peptide-based and protein drugs similar to albumin or insulin until 5, 10, 20 or 70 days.

기존의 대표적인 온도감응성 고분자로 플루로닉(Pluronic), 폴록사머(Poloxamers) 등의 상품명으로 사용되고 있는 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드(PEO-PPO-PEO)의 공중합체를 본 발명인 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체와 동일한 수용액 농도인 20 wt%로 용해시켜 생체 내에서 약물 방출 실험을 한 결과 플루로닉(Pluronic)과 폴록사머(Poloxamers)의 경우 3일 동안 약물이 방출되는 결과를 보인 반면, 본 발명인 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체의 경우는 1 ~ 10주 동안 약물이 방출되는 결과를 보였다. 또한, 플루로닉(Pluronic)과 폴록사머(Poloxamers)는 20 wt% 미만의 농도로 용해시켜 생체 외(in vitro)에서 약물 방출 실험을 할 경우 1일 이내에 젤이 녹아서 지속적인 약물 방출은 기대할 수 없으나, 본 발명인 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체는 20 wt% 미만의 농도인 15 wt%나 10 wt%의 농도로 용해시켜 약물 방출 실험을 할 경우 20 wt% 농도에서의 약물 방출 결과보다 더욱 지속적인 30일 이상의 약물 방출 결과를 보였으며 형성된 젤은 계속 유지되고 있음을 확인하였다. 또한, 소 인슐린을 함유한 하이드로 젤의 경우는 약 70일까지 약물이 지속적으로 방출됨을 알 수 있었다.A copolymer of polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide (PEO-PPO-PEO), which is used as a representative temperature-sensitive polymer, such as Pluronic and Poloxamers, is polyethylene glycol / Drug release experiments were performed in vivo by dissolving at 20 wt% of the same aqueous solution as the polyester block copolymer, and the results of drug release for 3 days were observed in Pluronic and Poloxamers. In the case of the polyethylene glycol / polyester block copolymer of the present invention, the drug was released for 1 to 10 weeks. In addition, Pluronic and Poloxamers were dissolved at a concentration of less than 20 wt%, and in vitro , the drug melted within 1 day, so the drug release could not be expected. In the present invention, the polyethylene glycol / polyester block copolymer is dissolved at a concentration of 15 wt% or 10 wt%, which is less than 20 wt%, and more continuous than the drug release result at 20 wt% when the drug release experiment is performed. One or more drug release results were shown and the gel formed was confirmed to be maintained. In addition, the hydrogel containing bovine insulin was found to continue to release the drug until about 70 days.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 약물 주사제형은 기존의 하이드로 젤의 주사제형에 비해 생체에 대한 면역 거부 반응이 적어 염증 반응이 일어나지 않는 등 생체 적합성이 우수하며, 주사 후 체내에서 서서히 분해가 일어나 인체에 무해한 저분자 물질로 변화되어 체외로 배출되기 때문에 일정기간 약물의 방출 후 별도의 외과적 제거 수술 과정이 없고, 또한 잦은 투여가 필요 없어 1회 투여로 약효를 유지하므로 환자의 편이를 도모할 수 있으며, 형성된 젤은 장기간 동안 유지되어 원하는 기간 동안 약물을 방출할 수 있는 등 다양한 효과가 탁월하고, 1 ~ 10주 동안의 약물방출기간을 가져 지속적으로 약물 방출이 가능함으로써 장기간의 서방성 제제에 적합하며, 약효의 안정성 및 효과를 높여 단백질 또는 펩타이드 약물의 전달체로서 매우 유용하리라 기대된다.As described above, the drug injection formulation according to the present invention has excellent biocompatibility such as less immune rejection response to the living body than the conventional injection formulation of hydrogel, and thus does not cause an inflammatory reaction, and is gradually degraded in the body after injection. It is transformed into a low-molecular substance that is harmless to the human body and is discharged to the body.Therefore, there is no separate surgical removal procedure after the release of the drug for a certain period of time, and frequent administration is not necessary. The formed gel may be maintained for a long time to release the drug for a desired period of time, and have various effects, and have a drug release period of 1 to 10 weeks to allow the drug to be released continuously for a long time sustained release formulation. It is suitable to increase the stability and effect of the drug, and is very suitable as a carrier of protein or peptide drug. It is expected to be useful.

Claims (4)

분자량이 350 ~ 2000 g/mole인 폴리에틸렌글리콜로 구성된 친수성부와, A hydrophilic part composed of polyethylene glycol having a molecular weight of 350 to 2000 g / mole, 카프로락톤(CL) 세그먼트가 필수성분으로 함유되고, 파라다이옥사논(PDO) 세그먼트, 트리메틸렌카보네이트(TMC) 세그먼트, 또는 이들 세그먼트가 동시에 함유된 다음 화학식 1로 표시되는 생분해성 폴리에스터계 소수성부로 구성되고 있으며, Containing caprolactone (CL) segment as an essential ingredient and containing a paradioxanone (PDO) segment, trimethylene carbonate (TMC) segment, or a biodegradable polyester-based hydrophobic moiety represented by the following formula (1) Being, 분자량이 2,000 ~ 7,000 g/mole인 생체적합성 및 온도감응성의 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체에 단백질 또는 펩타이드계 약물을 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는 주사제형;Injectable formulations prepared by mixing a protein or peptide-based drug with a biocompatible and temperature sensitive polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer having a molecular weight of 2,000 to 7,000 g / mole; [화학식 1][Formula 1]
Figure 112008007151679-pat00010
Figure 112008007151679-pat00010
상기 화학식 1에서, x, y 및 z는 각각 소수성 폴리에스터부를 구성하는 각 세그먼트로서, x는 50 ~ 95 몰%, y+z는 5 ~ 50 몰%이다(y 또는 z가 0인 경우 포함). In Formula 1, x, y and z are each segments constituting the hydrophobic polyester portion, x is 50 to 95 mol%, y + z is 5 to 50 mol% (including when y or z is 0) .
제 1 항에 있어서, 상기 약물은 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체 100 중량부에 대하여 5 × 10-5 ~ 50 중량부의 함량으로 혼합하는 것을 특징으로 하는 주사제형.The injection formulation of claim 1, wherein the drug is mixed in an amount of 5 x 10 -5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer. 제 1 항에 있어서, 상기 단백질 또는 펩타이드계 약물은 알부민, 칼시토닌(calcitonin), 옥트레오타이드(octreotide), 류프롤라이드(leuprolide), 아데노신 디아미나제(adenosine deaminase), L-아스파라기나제(L-Asparaginase), 유로키나제(urokinase), 인터페론 α-2b(interferon α-2b), 인터페론 β-1b(interferon β-1b) 인슐린(human insulin), 인슐린 성장인자(insulin-like growth factor-1; IGF-1), 적혈구 생성제(erythropoietin, EPO), 과립구 대식세포 집락 자극인자(granulocyte colony stimulating factor, G-CSF), 인간 성장호르몬(human growth hormone, hGH), 신경 성장인자(nerve growth factor, NGF; brain-derived neurotrophic factor, BDNF; neurotrophin-3, NT-3), 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor, FGF), 피부증식인자(epidermal growth factor ,EGF), 혈관내피세포성장인자(endothelial growth factor, VEGF), 전환성장인자(transforming growth factor-β, TGF-β) 또는 혈소판유래 성장 인자(platelet-derived growth factor, PDGF) 인 것을 특징으로 하는 주사제형. According to claim 1, wherein the protein or peptide-based drug is albumin, calcitonin (calcitonin), octreotide (leutrelide), leuprolide, adenosine deaminase, L-asparaginase (L) Asparaginase, urokinase, interferon α-2b, interferon β-1b insulin, insulin-like growth factor-1; IGF- 1), erythropoietin (EPO), granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), human growth hormone (hGH), nerve growth factor (NGF); brain-derived neurotrophic factor, BDNF; neurotrophin-3, NT-3), fibroblast growth factor (FGF), epidermal growth factor (EGF), endothelial growth factor, VEGF), transforming growth factor-β, TGF-β, or blood plasma Injection formulation, characterized in that the platelet-derived growth factor (PDGF). 제 1 항에 있어서, 상기 주사제형은 1 ~ 10주의 약물방출기간을 갖는 것을 특징으로 하는 주사제형. The injection formulation of claim 1, wherein the injection formulation has a drug release period of 1 to 10 weeks.
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