KR100987693B1 - 폴리(에틸렌 글리콜)-ｂ-[폴리(Ｌ-세린)-ｇ-폴리(Ｄ,Ｌ-락티드)]의 블록공중합체 및 이를 이용한 약물전달체용 나노입자의 제조 방법 - Google Patents

폴리(에틸렌 글리콜)-ｂ-[폴리(Ｌ-세린)-ｇ-폴리(Ｄ,Ｌ-락티드)]의 블록공중합체 및 이를 이용한 약물전달체용 나노입자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다음 구조식 Ⅰ로 나타낸, 폴리(D,L-락티드) 측쇄를 갖는 폴리(에틸렌 글리콜)-b-폴리(L-세린)의 블록 공중합체의 합성 및 이를 이용한 약물전달체용 나노입자의 제조 방법에 관한 것으로서, 신규한 폴리(에틸렌 글리콜)-b-[폴리(L-세린)-g-폴리(D,L-락티드)]의 공중합체를 제공한다. 본 발명에 따르면, 공중합체의 폴리(L-세린) 블록은 친수성 껍질과 소수성 핵사이의 계면에 존재하며, 그 화학적 구조상에 존재하는 아미드 그룹간의 강한 수소 결합이 형성됨으로 인해 나노입자를 안정화 시킬 수 있다.
Figure 112008072769621-pat00001
구조식 Ⅰ
상기 식에서, m은 3 내지 50의 정수이고, n은 6 내지 400의 정수이다. 그리고 x는 10 내지 150의 정수이다.

Description

폴리(에틸렌 글리콜)-ｂ-[폴리(Ｌ-세린)-ｇ-폴리(Ｄ,Ｌ-락티드)]의 블록 공중합체 및 이를 이용한 약물전달체용 나노입자의 제조 방법{A Block Copolymer of Poly(ethylene glycol)-b-[(Poly-L-serine)-g-(Poly(D,L-lactide)] And Nanoparticles For Drug Delivery Vector Using Thereof}
본 발명은 폴리락티드 측쇄를 갖는 신규한 폴리(에틸렌 글리콜)-b-[폴리(L-세린)-g-폴리(D,L-락티드)]의 블록 공중합체의 합성 및 이를 이용한 약물전달체용 나노입자의 제조 방법에 관한 것이다.
유연한 친수성 사슬로 표면을 개질한 핵-껍질 형태의 나노입자는 표적지향형 약물 전달체로써 최근 큰 관심을 받고 있다. 일반적으로 약물 전달체로서 사용되는 나노입자의 경우 정맥주사를 통해 체내로 주입됐을 때 혈관 내에서 오랜 시간 동안 순환할 수 있어야 한다. 나노입자 표면의 친수성은 혈장 단백질의 흡착과 대식세포 인식을 감소시킴으로써 장기 내의 분산에 영향을 끼쳐 순환 시간의 증대를 가져온다.
유연한 친수성 사슬로써 인체에 무해한 것으로 알려진 폴리에틸렌 글리콜(PEG)의 경우, 높은 수화도를 지님으로써 수용액에서 높은 용해도를 보인다. PEG 사슬들이 소수성 나노입자 표면 위에 촘촘하게 연결되어 있다면, 수용액 상태에서 술 형태(brush conformation)를 형성하면서 표면으로부터 확장된다. PEG 사슬의 친수성과 술 형태는 소수성 단백질의 흡착을 방지하므로 나노입자를 안정화시킨다.
또한 PEG 사슬 말단에 종양에 대한 표적지향적 요소를 도입함으로써 나노입자의 기능을 더 향상시킬 수 있다. 나노입자의 핵으로는 소수성과 생분해성 특성을 지닌 폴리락티드(PLA)와 폴리글리콜리드(PGA)가 많이 사용된다. 소수성 약물은 비공유 결합력으로 핵 내에 담지되며 확산 기전을 통해 나노입자 밖으로 방출된다.
종래에 친수성 블록으로 PEG를, 소수성 블록으로는 생분해성인 PLA, PGA 및 이들의 공중합체(PLGA), 폴리카프로락톤 등을 갖는 블록공중합체의 조성물에 관해서는 이미 공지되어 있으며, 이들을 이용한 약물 전달체용 조성물에 관하여도 많이 공지되어 있다. 그러나 이들로부터 제조한 나노입자를 약물전달체로 사용 시 생체 내에서 빠르게 붕괴되어 효율적인 약물전달에 어려움이 있어 왔다.
지금까지 보고된 대부분의 PEG-PLA(또는 PLGA) 나노입자는 선형 블록으로 이루어져 있다. 높은 분자량의 선형 PLA와 PLGA는 우수한 물리적 성질과 생체적합성을 가지고 있어 약물 전달이나 조직 공학과 같은 의학적 응용 분야에 많이 사용되고 있으나, 이들의 물성이 항상 만족스럽지는 않았다. 예를 들면, 선형 PLA의 경우 단백질 전달에서 "다상(多相)적(polyphasic)" 또는 "이상(二相)적(biphasic)" 방출 거동을 보인다. 이로 인해 구조적 구성을 조절함으로써 약물전달능력을 개선하려는 많은 노력이 있었다. 특히 별 모양, 빗 모양 같은 다양한 가지 구조를 지닌 PLA가 상당한 관심을 받았으며, 이러한 다지형 고분자의 물리화학적 성질은 가지의 수와 길이뿐만 아니라 고분자의 모양에 따라 영향을 받는다.
따라서, 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 친수성인 폴리(에틸렌 글리콜)과 소수성인 폴리(D,L-락티드) 사이에 펩티드 고분자인 폴리(L-세린)이 도입된 신규 공중합체를 합성하였다. 즉, 이로부터 제조된 나노입자는 폴리(L-세린) 블록이 친수성 껍질과 소수성 핵사이의 계면에 존재하는 구조를 갖게 되어, 폴리(L-세린)의 아미드 그룹간의 강한 수소 결합이 형성되고 이로 인해 나노 입자가 더욱 안정화 된다. 또한 폴리(D,L-락티드) 사슬을 공중합체의 주쇄에 빗살 모양으로 연결하여 이로부터 제조한 나노입자의 약물 담지량과 방출기능이 향상된다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 다음 구조식 Ⅰ의 신규한 폴리(에틸렌 글리콜)-b-[폴리(L-세린)-g-폴리(D,L-락티드)]의 블록 공중합체에 의해 달성된다.
Figure 112008072769621-pat00002
구조식 Ⅰ
상기 식에서, m은 3 내지 50의 정수이고, n은 6 내지 400의 정수이다. 그리고 x는 10 내지 150의 정수이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 블록 공중합체로부터 제조된 약물전달체용 나노입자에 의해 달성된다.
본 발명의 또 다른 목적은 유화-용매 증발법, 투석법, 스프레이법을 이용하여 상기 블록 공중합체로부터 나노입자를 제조하는 나노입자 제조방법에 의해 달성된다.
또한 바람직하게는, 본 발명은 상기 나노입자를 약물전달체용으로 사용하는 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 블록 공중합체의 폴리(L-세린) 블록은 친수성 껍질과 소수성 핵사이의 계면에 존재하며, 그 화학적 구조상에 존재하는 아미드 그룹간의 강한 수소 결합이 형성됨으로 인해 나노입자를 안정화 시킬 수 있다.
본 발명은 다음 구조식 Ⅰ로 나타낸, 신규한 폴리(에틸렌 글리콜)-b-[폴리(L-세린)-g-폴리(D,L-락티드)]의 블록 공중합체를 제공한다:
[구조식 1]
Figure 112008072769621-pat00003
상기 식에서, m은 3 내지 50의 정수이고, n은 6 내지 400의 정수이다. 그리고 x는 10 내지 150의 정수이다.
바람직하게는, 본 발명은 상기 블록 공중합체로부터 제조된 약물전달체용 나노입자를 제공한다.
또한, 바람직하게는, 본 발명은 유화-용매 증발법, 투석법, 스프레이법을 이용하여 상기의 블록 공중합체로부터 나노입자를 제조하는 나노입자 제조방법을 제공한다.
또한 바람직하게는 상기 나노입자를 약물전달체용으로 사용하는 방법을 제공한다.
PEG-PLA 나노입자의 약물 전달 거동은 계면영역의 모폴로지(morphology)와 핵 구조에 의해 크게 영향을 받는다. 따라서, 본 발명에서는 PEG 블록과 PLA측쇄를 지닌 폴리(L-세린) 블록으로 구성된 블록 공중합체를 합성하여 계면영역의 모폴로 지를 조절하였다. 또한 유화-용매 증발법(emulsion solvent evaporation method)을 이용해 블록 공중합체로부터 나노입자를 제조하였다. 폴리(L-세린) 주쇄와 PLA 측쇄로 구성된 소수성 블록은 빗 모양의 구조를 지닌다. 이로부터 제조한 나노입자에서 폴리(L-세린) 세그먼트는 친수성 껍질과 소수성 핵 사이의 계면에 존재하며, 그 화학적 구조상에 존재하는 아미드 그룹간의 수소 결합 으로 인해 나노입자를 안정화 시킬 수 있다. 또한, 나노입자의 계면이 펩티드 사슬로 덮여 있어 종양세포에서 과대 발현된 프로테아제가 종양세포 내로 축적된 나노입자의 분해를 촉진시키는 효과를 기대할 수 있다. 공중합체로부터 제조한 나노입자의 사이즈, 사이즈 분포, 표면 전하, 약물 담지량과 1-아미노피렌(aminopyrene)을 이용한 약물 방출 거동과 같은 항목을 분석하였다.
이하, 실시예를 예로 들어 본 발명을 상세히 설명한다.
실시예
물질 준비
트리포스젠(Triphosgene, 98%), O-(3차-부틸)-L-세린, 주석(II) 2-에틸헥사노에이트와 N,N-디메틸포름아미드 (DMF, 99.8%)는 알드리치(Aldrich)에서 구입하여 사용하였다. 메톡시-폴리(에틸렌 글리콜)-아민 (mPEG-아민, MW = 5000)와 D,L-락티드 (3,6-디메틸-1,4-디옥산-2,5-디오네)는 각각 선바이오(SunBio)와 TCI에서 구입해 추가 정제 없이 사용하였으며, 테트라하이드로퓨란(THF)과 톨루엔은 나트륨 금속을 이용해 정제 후 사용하였다. 이 외 다른 반응등급의 용매는 별다른 정제과정 없이 사용하였다.
분석 및 장치
블록 공중합체 및 나노입자의 구조 분석을 위해 핵자기 공명 분석(300 MHz Bruker Avance-300) 장치와 퓨리어 트랜스폼 적외선 흡수분광(fourier transform IR) 분석(Nicolet 6700, Thermo Scientific) 장치를 사용하였다. 블록 공중합체의 분자량 조사를 위해 겔 침투 크로마토그래피(GPC)(Shimadzu 10A GPC) 장치를 이용하였으며 용매로는 DMF를 사용하였다. 블록 공중합체의 열적 성질 조사를 위해 열중량 분석(Q50, TA) 장치를 사용하였다.
제조된 나노입자의 크기와 크기 분포는 동적 광산란(DLS, ELS-Z, Otsuka Electronics Co. Ltd) 장치를 이용해 조사했으며, 입자의 표면 전하는 나노입자를 3차 증류수에 분산시킨 상태로 상온에서 동일 장치의 제타 전위 측정 시스템을 이용해 조사하였다. 나노입자의 모양을 관찰하기 위해 전계방사 주사 전자현미경(JEOL JSM6330F)을 사용했으며 나노입자의 로딩효율과 방출거동 조사를 위해 자외선-가시광선 분광 분석(S-3100, SCINCO) 장치를 사용하였다.
본 발명에 따른 폴리(에틸렌 글리콜)-b-[폴리(L-세린)-g-폴리(D,L-락티드)](PEG-PSER-PDLLA) 블록 공중합체의 합성 및 나노입자 제조방법을 반응도식 1로 나타내었다.
[반응도식 1]
Figure 112008072769621-pat00004
상기 식에서, m은 3 내지 50의 정수이고, n은 6 내지 400의 정수이다. 그리고 x는 10 내지 150의 정수이다.
O-( 3차-부틸)-L-세린 N -카복시 무수물의 합성( O- (3차-부틸)-L-세린 NCA)
O-(3차-부틸)-L-세린(1.50 g, 9.31 mmol)을 아르곤 기류, 50 oC 의 THF(20.0 mL)에서 1 시간 동안 교반시킨 다음, 트라이포스겐(3.31 g, 11.2 mmol)을 10.0 mL의 THF에 녹여 O-(3차-부틸)-L-세린/THF 서스펜션(suspension)에 첨가했다. 트라이포스겐을 첨가한 직후, 반응 혼합물이 투명한 용액(solution)으로 변함을 관찰하고 그 후로 2시간 더 반응을 진행시켰다.
반응 혼합물 용액을 낮은 압력에서 농축시킨 다음, n-헥산에 천천히 떨어뜨려 침전물 상태의 O-(3차-부틸)-L-세린 N-카복시 무수물을 얻었다. Yield, 1.33 g (76.0%). 1H NMR(DMSO-d 6, 300 MHz): δ 8.94 (s, NH, 1H), δ 4.56 (t, CH, 1H, δ 3.63 ◎3.46 (m, CH2, 2H), δ 1.09 (s, -CCH3, 9H).
폴리(에틸렌 글리콜)- b -폴리[ O- (3차-부틸)-L-세린] 블록 공중합체의 합성
적정량의 O-(3차-부틸)-L-세린 NCA를 아르곤 기류 하의 DMF에 녹였다. 분자량 5000의 PEG-아민을 DMF에 녹이고 이를 O-(3차-부틸)-L-세린 NCA/DMF 용액에 첨가한 다음, 반응 혼합물을 40 oC의 온도에서 이틀간 교반시켰다.
용매는 낮은 압력에서 증발시켜 제거하였고 남은 반응 혼합물은 클로로포름에 다시 녹인 후 디에틸 에테르에 침전시켜 폴리(에틸렌 글리콜)-b-폴리[O-(3차-부틸)-L-세린] 블록 공중합체를 얻었다. Yield, 0.87 g (53.0%). 1H NMR (DMSO-d 6, 300 MHz): δ 8.0-7.0 (NH), δ 4.4 (CH), δ 3.5 (OCH2CH2), δ 3.2 (OCH3), δ 1.1 (CCH3).
3차-부틸 그룹의 제거(폴리(에틸렌 글리콜)- b -폴리(L-세린) 블록 공중합체(PEG-PSER))
폴리(에틸렌 글리콜)-폴리[O-(3차-부틸)-L-세린](0.87 g , 0.15 mmol)을 질 소 기류 하의 디클로로메탄 50 mL에 녹였다. 33 wt% 브롬화수소/아세트산 용액(0.28 mL , 1.55 mmol)을 폴리(에틸렌 글리콜)-폴리[O-(3차-부틸)-L-세린]/디클로로메탄 용액에 천천히 첨가한 다음, 반응 혼합물을 24시간 동안 환류 시켰다.
반응 혼합물 용액을 낮은 압력에서 농축시킨 다음, 디에틸 에테르에 침전시켜 PEG-PSER 블록 공중합체를 얻었다. Yield, 0.855 g (96%). 1H NMR (DMSO-d 6, 300 MHz): δ 8.6-7.9 (NH), δ 5.47 (OH), δ 5.1-4.16 (CH2 and CH of oligopeptide), δ 3.5 (OCH2CH2), δ 3.2 (OCH3).
폴리(에틸렌 글리콜)- b -[폴리(L-세린)- g -폴리(D,L-락티드)] 블록 공중합체의 합성(PEG-PSER-PDLLA)
적정량의 PEG-PSER과 D,L-락티드를 톨루엔에 녹인 후, 이를 유리 앰풀(중합 앰풀)로 옮겨 담고 주석(II) 2-에틸헥사노에이트를 첨가했다. 유리 앰풀에 아르곤을 주입하고, 진공-퍼지 상태를 유지하면서 앰풀을 액체 질소에 담갔다. 반응 혼합물 용액이 완전히 얼면 앰풀을 액체 질소에서 꺼내어 상온에서 천천히 녹였다. 이런 과정을 5번 더 실시한다. 진공-퍼지 상태에서 앰풀을 봉하고 130 oC 에서 48시간 반응을 진행시켰다.
용매는 낮은 압력에서 증발시켜 제거하였고 남은 반응 혼합물을 디클로로메탄에 다시 녹인 후 디에틸 에테르에 침전시켜 PEG-PSER-PDLLA 블록 공중합체를 얻 었다. 1H NMR (DMSO-d 6, 300 MHz): δ 8.6-7.9 (NH), δ 5.47-4.06 (CH2 and CH of oligopeptide), δ 5.17 (CH of poly(D,L-lactide)), δ 3.5 (OCH2CH2), δ 3.2 (OCH3), δ 1.51-0.8 (CH3 of poly(D,L-lactide)); FT-IR (KBr disk): 3440 (ν O-H), 3290 (ν N-H), 2880 (ν C-H), 1755 (ν C=O of poly(D,L-lactide)), 1635 (ν C=O, amide I), 1550 (ν CO-NH, amide II), 1455, 1115 (ν C-O-C of mPEG), 1055 (ν C-O-C of poly(D,L-lactide)).
상기와 같이 합성한 폴리(에틸렌 글리콜)-b-폴리[O-(3차-부틸)-L-세린], PEG-PSER 및 PEG-PSER-PDLLA의 핵자기 공명 분석 스펙트럼을 도 1에 나타내었다. 도 1의 (a)에서 폴리(에틸렌 글리콜)-b-폴리[O-(3차-부틸)-L-세린] 블록 공중합체의 에틸렌 글리콜과 3차-부틸기의 양성자 피크를 3.5, 1.1 ppm 에서 각각 관찰할 수 있으며 폴리(L-세린)의 중합도는 위의 두 피크의 적분비를 계산하여 구할 수 있었다. 도 1의 (b)는 PEG-PSER의 핵자기 공명 분석 스펙트럼이다. 도 1의 (b)에서는 1.1 ppm 위치에서 관찰되던 3차-부틸기의 양성자 피크가 사라짐으로써 폴리(에틸렌 글리콜)-b-폴리[O-(3차-부틸)-L-세린] 블록 공중합체의 폴리(O-(3차 부틸)-L-세린) 사슬에 존재하던 3차-부틸기가 브롬산에 의해 제거됐음을 알 수 있었다. 도 1의 (c)는 PEG-PSER-PDLLA의 핵자기 공명 분석 스펙트럼이다. PDLLA에서 메탄기와 메틸 양성자에 해당되는 피크를 5.4, 1.6 ppm 에서 각각 관찰할 수 있다.
블록 공중합체의 분자량을 GPC와 핵자기 공명 분석을 이용해 측정하였다. GPC를 이용해 측정한 블록 공중합체의 분자량은 핵자기 공명 분석으로 계산한 분자량보다 적었다. 이는 블록 공중합체의 빗 구조가 유체역학적 볼륨(hydrodynamic volume)을 감소시키기 때문에 핵자기 공명 분석으로 계산한 분자량보다 적게 측정되는 것이다.
대조군으로 분자량 5000의 MeO-PEG을 개시제로 이용해 폴리(에틸렌 글리콜)-b-폴리(D,L-락티드) 블록 공중합체(PEG-PDLLA)를 개환중합하였다.
참고로, PEG-PSER-PDLLA와 PEG-PDLLA의 특성은 하기의 표 1에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008072769621-pat00005
도 2는 본 실시예에서 블록 공중합체의 열중량 분석을 그래프로 나타낸 도면이다. 열중량 분석 그래프에서 블록 공중합체의 열분해 온도는 하기의 표 2에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008072769621-pat00006
1-아미노피렌(Aminopyrene)이 담지 된 나노입자의 제조
모델 약물인 1-아미노피렌이 담지 된 나노입자를 제조하기 위해서 유화-용매 증발법과 계면활성제를 사용하지 않는 유화-용매 증발법을 사용하였다.
[유화-용매 증발법]
8 mg의 1-아미노피렌과 40 mg의 블록 공중합체를 2 mL의 디클로로메탄에 녹인 후, 이 용액(20 mg/mL)을 600 rpm으로 교반 중인 0.7 % (w/v) 폴리비닐알콜/3차 증류수 용액(20 mL)에 천천히 떨어뜨렸다. 9 시간 후에 서스펜션(suspension) 상태의 혼합물을 5,000 rpm 으로 15 분간 원심분리 시키고, 아래로 분리된 나노입자를 3차 증류수를 이용해 재분산 시킨 후 다시 원심분리를 실시했다. 이와 같은 과정을 3번 실시한다.
아래로 분리된 나노입자를 5 mL의 3차 증류수에 분산시킨 다음 0.80 μm 세공(細孔) 크기의 필터를 이용해 여과하였다. 이것을 동결 건조 시켜 최종적으로 나노입자를 얻었다.
[계면활성제를 사용하지 않는 유화-용매 증발법]
4 mg의 1-아미노피렌과 20 mg의 블록 공중합체를 2 mL의 아세톤에 녹였다. 이 용액(10 mg/mL)을 600 rpm으로 교반 중인 3차 증류수 30mL에 천천히 떨어뜨렸다. 12 시간 후에, 서스펜션(suspension) 상태의 혼합물을 0.80 μm 세공 크기의 필터로 여과한 후 동결 건조 시켜 최종적으로 나노입자를 얻었다.
나노입자의 평균지름은 동적 광산란 장치를 이용해 측정하였다. 제조한 나노입자의 평균지름은 PEG-PSER-PDLLA (1) 나노입자의 경우 207.8 ± 34.2 nm, PEG-PSER-PDLLA (2) 나노입자의 경우 213.7 ± 85.3 nm 로 각각 측정되었다. 대조군인 PEG-PDLLA를 이용해 만든 나노입자의 경우 평균지름은 127.8 ± 91.0 nm 로 측정되었다. 대조군으로 만든 나노입자의 지름과 비교하면 PEG-PSER-PDLLA로 만든 나노입자의 지름이 더 크다. 그 이유는 빗 모양의 고분자 구조가 상분리 되어 나노입자를 형성하는 과정에서 사슬이 촘촘히 배열하는 것을 방해하기 때문이다. PEG-PSER-PDLLA의 PDLLA 분자량과 대조군인 PEG-PDLLA의 PDLLA 분자량이 같다고 하더라도, PEG-PSER-PDLLA의 경우 빗 모양을 띄고 있으므로 PDLLA 사슬 길이가 대조군인 PEG-PDLLA의 PDLLA 사슬 길이보다 매우 짧다. 이러한 사슬의 길이 차이가 PEG-PDLLA와 PEG-PSER-PDLLA의 응집도를 다르게 하는 원인이 된다. PEG-PDLLA는 사슬이 길어서 응집이 잘되어 쉽게 나노입자를 형성하고 나노입자의 크기가 더 작게 된다. 도 3은 PEG-PSER-PDLLA (1)으로 만든 나노입자의 주사전자현미경사진이다. 도 3에서 관찰할 수 있는 바와 같이, 나노입자의 모양이 구형이고 그 크기가 균일함을 알 수 있다.
나노입자를 3차 증류수에 분산시킨 상태에서 입자의 제타전위를 측정하였다. 일반적으로 폴리락티드 나노입자는 말단에 카르복실산을 갖고 있어서 산도 7에서 약 -20 mV 정도의 음의 제타전위를 나타내는 것으로 알려져 있다. 이번 실험에서 대조군인 PEG-PDLLA를 이용해 제조한 나노입자는 친수성을 갖는 PEG 사슬이 나노입자의 표면을 덮고 있기 때문에 나노입자의 제타전위가 일반적인 값에 비해서 0에 가까운 -8.29 ± 0.75 mV로 나타났다. 그러나 PEG-PSER-PDLLA로 제조한 나노입자의 경우 제타전위의 값이 19 mV로 측정되었다. 폴리에틸렌이민이 양의 제타전위를 갖는 고분자임을 고려해 볼 때, PEG-PSER-PDLLA로 제조한 나노입자 경우, 입자 표면에 펩티드 결합과 폴리(L-세린) 사슬 말단의 아민기로 인해 음의 제타전위가 양의 제타전위로 변했음을 알 수 있다.
적외선 흡수분광 분석 장치를 이용해 PDLLA 핵과 폴리(L-세린) 껍질의 구조를 분석하였다. 도 4는 PEG-PSER-PDLLA (1)과 PEG-PSER-PDLLA (1)으로 제조한 나노입자의 적외선 흡수분광 분석 결과를 나타낸다. 도 4에서, 블록 공중합체의 분광 그래프와 비교했을 때, 나노입자의 적외선 흡수분광 그래프의 피크가 점점 넓어지는 것을 확인할 수 있다. 특히, 아미드 N-H 결합의 신축진동(stretching vibration, 3290 cm-1), 아미드 I (C=O 신축진동, 1635 cm-1)과 아미드 II (아미드 N-H 변형진동과 C-N 신축진동, 1550 cm-1)에 나타나는 피크가 블록 공중합체의 그래프에서 보이는 피크보다 더 넓게 나타난다. 위의 결과를 통해 폴리(L-세린) 사슬에 존재하는 아미드 결합으로 인해 강한 수소결합이 형성됐음을 알 수 있다.
또한 친수성인 PEG와 소수성인 PDLLA가 친수성인 코로나(corona) 와 소수성인 핵으로 상분리가 발생하였음을 알 수 있다. 폴리(L-세린)은 PEG 사슬과 PDLLA 사슬을 연결하고 있기 때문에 핵과 corona 사이에 위치하게 되고, 그 사이에서 강한 수소결합을 형성해 나노입자를 안정화시킨다.
1-아미노피렌이 담지 된 나노입자의 로딩 효율
1-아미노피렌이 담지 된 나노입자(5 mg)를 2 mL의 DMF에 녹였다. 이 용액의 로딩효율은 자외선-가시광선 분광 분석법(280 nm)을 통해 계산하였다. 로딩효율의 계산식은 아래와 같다.
Figure 112008072769621-pat00007
1-아미노피렌이 담지 된 나노입자의 방출 거동
1-아미노피렌이 담지된 나노입자(4 mg)를 산도 3 또는 산도 7의 인산염 버퍼 용액 (phosphate buffer silane(PBS))(1 mL)에 분산시켰다. 나노입자를 분산시킨 용액을 투석 튜브(MWCO 3,500)에 채운 다음, 15 mL의 PBS(산도 7.0 또는 산도 3.0)를 채운 시험관에 담갔다. 일정 시간 간격으로, 새로운 PBS가 담긴 시험관으로 교체하고 나노입자에서 방출된 약물은 자외선-가시광선 분광분석법(280 nm)을 이용해 그 양을 측정하였다.
1-아미노피렌이 담지 된 나노입자의 로딩 효율 및 방출 거동 분석 결과
PEG-PSER-PDLLA (1)로부터 만든 나노입자의 약물 담지량은 자외선-가시광선 분광 분석장치를 이용해 조사하였다. 1-아미노피렌을 포함하는 나노입자를 유기용매인 DMF에 녹인 후, 280 nm의 파장에서의 흡수량을 조사함으로써 1-아미노피렌의 농도를 계산할 수 있었다. PEG-PSER-PDLLA (1) 나노입자의 약물 담지량은 PEG-PDLLA로 만든 나노입자의 약물 담지량보다는 약간 낮은 6.68 % 로 나타났다.
또한 산도에 따른 나노입자의 약물방출능력을 측정하기 위해 실온에서 각각 산도 3과 산도 7에서 약물방출실험을 실시하였다. 도 5에 나타낸 바와 같이 나노입자의 약물 방출은 산도 3에서 산도 7보다 약물 방출 속도가 더 빠른 것을 알 수 있다. 24시간 후, 산도 3에서는 80 %의 약물이 방출되었지만, 산도 7에서는 50 % 이하의 약물이 방출되었다. 산성조건 하에서는 나노입자 표면의 폴리(L-세린) 사슬과 1-아미노피렌 사이에 양자부과현상(protonation)이 일어나기 때문에 산도가 낮은 경우에 더 빨리 약물이 방출된다. PEG-PDLLA의 경우에는 펩티드 결합이 존재하지 않기 때문에 앞에서 설명한 양자부과현상이 적게 일어난다.
참고로, 각종 나노입자의 크기와 제타전위는 아래의 표 3에 나타내었다.
Figure 112008072769621-pat00008
도 1은 본 발명에 따른 (a) 폴리(에틸렌 글리콜)-b-폴리[O-(3차 부틸)-L-세린], (b) 폴리(에틸렌 글리콜)-b-폴리(L-세린) (PEG-PSER) 및 (c) 폴리(에틸렌 글리콜)-b-[폴리(L-세린)-g-폴리(D,L-락티드)] (PEG-PSER-PDLLA)의 양성자 핵자기공명 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 블록 공중합체의 열중량 분석 그래프를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PEG-PSER-PDLLA (1)로 만든 나노입자의 주사전자현미경사진을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 PEG-PESR-PDLLA (1) 블록 공중합체와 PEG-PESR-PDLLA (1) 블록 공중합체로 만든 나노입자의 적외선 흡수분광 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 나노입자의 pH에 따른 약물방출능력 실험을 나타낸 도면이다.

Claims (4)

  1. 다음 구조식 Ⅰ로 나타낸, 폴리(에틸렌 글리콜)-b-[폴리(L-세린)-g-폴리(D,L-락티드)]의 블록 공중합체:
    Figure 112008072769621-pat00009
    구조식 Ⅰ
    상기 식에서, m은 3 내지 50의 정수이고, n은 6 내지 400의 정수이며, 그리고 x는 10 내지 150의 정수이다.
  2. 제 1항에 따른 블록 공중합체로부터 제조된 나노입자.
  3. 유화-용매 증발법, 투석법, 스프레이법을 이용하여 제 1항에 따른 블록 공중합체로부터 나노입자를 제조하는 나노입자 제조방법.
  4. 제2항의 나노입자 또는 제3항의 나노입자 제조방법으로 제조된 나노입자를 약물전달체용으로 사용하는 방법.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0788312B2 (ja) * 1982-04-22 1995-09-27 インペリアル・ケミカル・インダストリーズ・ピーエルシー コポリマーを含有する製薬または獣医薬組成物
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0788312B2 (ja) * 1982-04-22 1995-09-27 インペリアル・ケミカル・インダストリーズ・ピーエルシー コポリマーを含有する製薬または獣医薬組成物
KR20080064827A (ko) * 2005-10-05 2008-07-09 도쿄 씨알오 가부시키가이샤 생체 적합성 블록 공중합체, 그 용도 및 제조법
WO2007084126A1 (en) 2006-01-19 2007-07-26 Allexcel, Inc. Solubilization and targeted delivery of drugs with self-assembling amphiphilic polymers

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