KR101065255B1 - 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템 - Google Patents

생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101065255B1
KR101065255B1 KR1020090011696A KR20090011696A KR101065255B1 KR 101065255 B1 KR101065255 B1 KR 101065255B1 KR 1020090011696 A KR1020090011696 A KR 1020090011696A KR 20090011696 A KR20090011696 A KR 20090011696A KR 101065255 B1 KR101065255 B1 KR 101065255B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
drug
drug delivery
delivery system
pcl
nanofiber layer
Prior art date
Application number
KR1020090011696A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100092545A (ko
Inventor
김근형
윤현
Original Assignee
김근형
윤현
(주)다스테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김근형, 윤현, (주)다스테크 filed Critical 김근형
Priority to KR1020090011696A priority Critical patent/KR101065255B1/ko
Publication of KR20100092545A publication Critical patent/KR20100092545A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101065255B1 publication Critical patent/KR101065255B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0002—Galenical forms characterised by the drug release technique; Application systems commanded by energy
    • A61K9/0009—Galenical forms characterised by the drug release technique; Application systems commanded by energy involving or responsive to electricity, magnetism or acoustic waves; Galenical aspects of sonophoresis, iontophoresis, electroporation or electroosmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/416—Anti-neoplastic or anti-proliferative or anti-restenosis or anti-angiogenic agents, e.g. paclitaxel, sirolimus

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

본 발명은 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템으로서, 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)을 포함하는 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)와 약물을 포함하는 친수성 전기방사 나노섬유층, 및 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)을 포함하는 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층이 순차적으로 적층되어 있으며, 약물이 상기 친수성 전기방사 나노섬유층으로부터 상기 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층과 상기 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층으로 방출되는 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템(DDS)에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 약물의 확산 속도 및 농도의 조절을 현저히 개선함과 동시에 표적 부위에서의 국소 확산 효과를 증진시키고, 독성을 낮출 뿐만 아니라, 효능, 안전성, 편리성 및 생체적합성 등의 견지에서 탁월한 약물 전달 시스템을 구현할 수 있다.
약물 전달 시스템(Drug Delivery System, DDS), 폴리머, 폴리(ε-카프로락톤 )(PCL), 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO), 용제, N,N-디메틸포름아미드(DMF), 메틸렌 클로라이드(MC), 증류수, 전기방사, 확산 속도, 농도, 독성, 효능, 안전성, 생체적합성, 생분해성.

Description

생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템{NEW DRUG DELIVERY SYSTEM USING ELECTROSPINNING OF BIODEGRADABLE POLYMERS}
본 발명은 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템으로서, 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)을 포함하는 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층 , 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)와 약물을 포함하는 친수성 전기방사 나노섬유층, 및 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)을 포함하는 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층이 순차적으로 적층되어 있으며, 약물이 상기 친수성 전기방사 나노섬유층으로부터 상기 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층과 상기 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층으로 방출되는 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템에 관한 것이다.
약물은 투여가 용이하고 약리효과가 최적으로 발현될 수 있는 제형으로 개발된 후 여러 경로로 생체에 투여된다. 투여된 약물은 제형으로부터 방출된 후 흡수되고 혈류를 따라 각 장기로 분포된 다음, 대사 및 배설로 소실된다. 약물의 약리효과는 생체내 작용부위에 도달한 약물에 의해 약효가 발휘되고 다른 부위로 가는 약물은 주로 부작용의 원인이 된다. 또한, 전통적인 약물 전달은 경구 투여 또는 정맥 주사 등을 통하여 이루어졌으며 이에 따라 혈액내의 약물 농도가 필요 이상으로 높아지거나 낮아지게 됨을 반복하여 부작용이 발생하게 되며, 지속적인 약물의 투여가 필요하게 되는 등 많은 문제점이 있었다. 이와 같은 약물의 부작용을 줄이고 약물의 효능을 극대화시켜 필요한 양의 약물을 효율적으로 전달할 수 있도록 설계한 제형을 약물 전달 시스템(Drug Delivery System, DDS)이라고 한다.
약물 전달 시스템(DDS)은 흡수촉진형, 약효지속형, 표적부위 집중형, 인공지능형 DDS 등으로 분류될 수 있다.
흡수촉진형 DDS는 흡수촉진제(enhancer)를 이용하는 방법, 전구약물 (prodrug) 또는 복합체(complex)를 만드는 방법, 생체필수물질의 수송계 (transporter)를 이용하는 방법, 새로운 투여 경로를 찾는 방법, 이온토프레시스 (iontophresis) 방법으로 나눌 수 있다. 흡수촉진제를 이용하는 방법은 약물의 흡수를 촉진시키는 방법으로 흡수촉진제를 이용하여 주로 경피 흡수나 경점막(직장, 비강, 구강, 안구, 질)에 적용하는 제제에 적용한다. 그러나, 경구용 흡수촉진제는 희석시 촉진 작용이 약해지고 과량 사용시 장관에 손상을 준다. 전구약물이나 복합체를 만드는 방법은 주로 약물의 지용성을 높여 줌으로써 흡수를 촉진시키는 방법이고, 생체필수물질의 수송계를 이용하는 방법은 흡수가 잘 되지 않는 약물을 흡수하기 위해 생체필수물질의 수송계를 이용하는 방법이다. 새로운 투여 경로를 찾는 방법은 종래의 경구로는 흡수되지 않는 펩타이드(peptide)성 약물이나 경구 투여시 불안정하거나 초회 통과 효과를 많이 받는 약물에 대하여 구강, 안구, 질, 직장, 폐, 피부 등 새로운 투여 경로를 찾는 방법이다. 이온토프레시스(iontophresis)는 정전기적 반발력을 구동력으로 피부 흡수가 곤란하거나 또는 거대 분자 약물(예: 인슐린)을 경피 투과시키는 방법이나 아직 상용화되고 있지 않다.
약효지속형 DDS는 복용 후 흡수 부위에서 신속히 녹고 투여 부위로부터 속도가 큰 약물 중에서는 체내로부터의 소실이 크기 때문에 빈번히 투여하지 않으면 유효 혈중 농도를 유지하기 힘들고, 따라서 약효도 오래 가지 못하는 문제점을 가진 약물도 적지 않다. 예컨대, 경구 투여용 서방성 제제는 크게 삼투압 제어 시스템과 펄스(pulse) 방출 시스템, 대장 표적 시스템, 이온교환수지 방출 제어 시스템 등으로 나눌 수 있다.
표적부위 집중형 DDS는 암세포 등 병소에만 약물을 분포시킴으로써 약효를 극대화하고 부작용을 극소화하거나, 또는 특정 장기 또는 암이나 염증 부위 등의 국소에 약물을 집중하여 치료 효과는 높이고 부작용은 감소시킬 목적으로 제제 설계한 DDS로서, 실용화에 가장 가까운 방법으로는 미립자 운반체(리포솜, 에멀젼, 미세소구(microsphere))를 담체로 이용하는 방법이 있다.
인공지능형 DDS는 생체내에서 생리적으로 필요할 때에만 약물이 방출되어 약효를 나타낸 후에는 다시 방출이 정지되게 되는 기능을 가진 DDS로서, 온도나 pH, 혈당 농도 또는 리보솜 효소의 방출과 같은 생체내의 변화를 인식할 수 있는 폴리머의 개발이 먼저 선행되어야 하는데 현재 상품화된 제품은 거의 없다.
미국과 일본을 중심으로 신약 개발의 리스크(risk)를 줄이면서도 신약과 같은 파급 효과를 일으킬 수 있는 신규 약물 전달 시스템 개발에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 특히 마이크로(micro)/나노(nano) 입자를 이용한 약물 전달 시스템이 활발히 연구되고 있다.
약물 전달 시스템(DDS)은 부작용의 강도에 비해 상대적으로 치료 활성을 현저히 증가시키고, 치료 기간 동안 요구되는 약물 투여 회수를 감소시키며, 특수 약물의 투여(예컨대, 반복된 주사)의 필요성을 제거하는데 초점이 맞추어져 있다. 그러나, 종래의 약물 전달 시스템은 예컨대 약물의 방출 속도의 제어에만 치중한 나머지 다양한 제형 및 약물들이 적합한 약물 농도를 유지하는 데에 많은 어려움이 있었다.
미세가공 기술은 다양한 형태의 이식용, 구강용 약물 전달 장치의 제작을 가능하게 하였지만 대부분의 약물 전달 장치들은 실리콘을 기반으로 하고 있는 바, 실리콘은 자연 분해되지 않기 때문에 외과적 수술을 통하여 제거되어야 한다는 단점이 있다. 그러나, 현재는 생체적합성 고분자를 이용하여 적정 시간 및 농도를 유지하며 약물을 방출하는 약물 전달 시스템의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 생분해성 고분자를 기반으로 하는 제작 기술에는 복제 기술(replication technique), 쾌속 조형 기술(rapid prototyping techinque), 레이저 미세 가공(laser micro -matching) 등이 있다.
최근, 생분해성 폴리머(biodegradable polymer)와 적절한 용제(solvent)를 사용하여 전기방사된 나노섬유를 이용한 약물 전달 시스템이 각광을 받고 있다. 이러한 나노섬유는 직경이 예컨대 약 50-1000 nm이고, 비표면적이 크며, 높은 기공도 (porosity)를 가지며, 기공 크기 및 분포가 작고, 생체적합성 및 생분해성을 나타내기 때문에 다양한 치료제(특히, 수술후 국소 치료요법용 항암제)를 적재 및 운반 하여 방출시키는 약물 담체(drug carrier)로서 매우 우수하다고 알려져 있다(문헌 [European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 70 (2008) 165-170] 등 참조).
위와 같은 생분해성 폴리머(biodegradable polymer)를 이용한 약물 전달 시스템으로는 매트릭스형 (matrix type)과 저장조형(resevoir type)으로 분류될 수 있다. 매트릭스형은 폴리머 매트릭스에 치료제(약물)를 균질하게 분산시킨 것으로서, 폴리머 매트릭스를 통한 확산에 의한 약물 방출의 속도가 시간이 경과함에 따라 감소하도록 한다. 저장조형은 이른바 코어-시스(core-sheath) 구조로서, 연속된 순수 폴리머 시스(polymer sheath)에 둘러싸인 코어(core)가 고체 또는 액체 상태의 순수 약물이거나, 또는 연속된 순수 폴리머 시스에 둘러싸인 코어가 폴리머 매트릭스 중에 균질하게 분산된 약물인 것이다.
그러나, 이러한 최근의 생분해성 폴리머를 이용한 약물 전달 시스템도 약물의 국소 전달시 표적 부위에서의 약물 확산에 한계가 있을 수 있으며, 약물과 담체 또는 부형제간의 바람직하지 못한 상호작용이 있을 수 있다.
이에 본 발명자들은 예의 연구한 끝에, 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)을 포함하는 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)와 약물을 포함하는 친수성 전기방사 나노섬유층, 및 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)을 포함하는 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층이 순차적으로 적층되어 있으며, 약물이 상기 친수성 전기방사 나노섬유층으로부터 상기 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층과 상기 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층으로 방출되는 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템을 창안해 냄으로써, 약물의 확산 속도 및 농도의 조절을 현저히 개선함과 동시에 표적 부위에서의 국소 확산 효과를 증진시키고, 독성을 낮출 뿐만 아니라, 효능, 안전성, 편리성 및 생체적합성 등의 견지에서 탁월한 약물 전달 시스템을 구현할 수 있도록 히였다.
본 발명은 약물의 확산 속도 및 농도의 조절을 현저히 개선함과 동시에 표적 부위에서의 국소 확산 효과를 증진시키고, 독성을 낮출 뿐만 아니라, 효능, 안전성 , 편리성 및 생체적합성 등의 견지에서 탁월한 약물 전달 시스템을 구현하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 약물의 국소 전달시 표적 부위에서의 약물 확산을 극대화할 수 있으며, 약물과 담체 또는 부형제간의 바람직하지 못한 상호작용을 극소화할 수 있는 약물 전달 시스템을 구현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)을 포함하는 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)와 약물을 포함하는 친수성 전기방사 나노섬유층, 및 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)을 포함하는 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층이 순차적으로 적층되어 있으며, 약물이 상기 친수성 전기방사 나노섬유층으로부터 상기 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층과 상기 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층으로 방출되는 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 약물 전달 시스템(DDS)는 다공성 구조를 갖는 나노섬유를 이용한 약물 전달 시스템으로서, 외부 나노섬유층들은 소수성이고, 약물(drug)이 포함된 내부 나노섬유층은 친수성이며, 이러한 나노섬유층들을 상호 적층하거나 또는 여러 개의 나노섬유층들을 적층함으로써 효과적으로 이용할 수 있다.
본 발명의 약물 전달 시스템에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층(이상 '외부층')과 친수성 전기방사 나노섬유층('내부층')은 모두 다공성 구조인 것이 바람직하다. 약물(drug)은 친수성 전기방사 나노섬유층(즉, 내부층 )에 포함되어 있다가 외부층으로 방출된다.
나노섬유층의 표면 기공도(ε)를 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있는데, 본 발명의 약물 전달 시스템에 있어서의 나노섬유층들의 표면 기공도(surface porosity)는 99% 이상이다.
ε = 1 - [M/ρhS]
ε: 표면 기공도
M: 나노섬유층의 질량(중량)
ρ: PCL의 밀도(1.145)
h: 나노섬유층의 두께
S: 나노섬유층의 표면적
본 발명의 약물 전달 시스템에 있어서, 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)의 중량 평균 분자량(Mw)은 75,000∼85,000인 것이 바람직하고, 80,000인 것이 가장 바람직하며, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)의 중량 평균 분자량은(Mw)은 85,000∼95,000인 것이 바람직하고, 90,000인 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 약물 전달 시스템은 각종 약물들과 이들의 다양한 제형에 광범위하게 적용될 수 있지만, 특히 펩티드계 항생제 및 항암제의 국소 투여에 탁월한 효 과를 나타낸다.
본 발명의 약물 전달 시스템은 총 두께가 3 mm 이하인 것이 바람직하고, 나노섬유층들의 두께를 조절함으로써, 방출되는 약물의 양과 확산 속도 등을 적절히 제어할 수 있다.
본 발명의 약물 전달 시스템에 있어서, 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)의 적층 시간(deposit time)을 120분 이내에서 조절하고, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)와 약물의 적층 시간을 5분 이내에서 조절함으로써, 약물의 방출을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명은 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템의 제조 방법으로서, (a) 중량 평균 분자량(Mw)이 75,000∼85,000인 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)을 N,N-디메틸포름아미드(DMF)와 메틸렌 클로라이드(MC)의 혼합 용제와 혼합한 폴리머 용액을 전기방사함으로써, PCL을 포함하는 소수성 전기방사 나노섬유를 형성시키는 단계; (b) 중량 평균 분자량은(Mw)이 85,000∼95,000인 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO) 및 약물을 증류수와 혼합한 폴리머 용액을 전기방사함으로써, PEO와 약물을 포함하는 친수성 전기방사 나노섬유를 형성시키는 단계; 및 (c) 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층, 친수성 전기방사 나노섬유층 및 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층을 순차적으로 적층시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
상기 단계 (a)에서 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)는 폴리머 용액의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 6∼10 중량%, 가장 바람직하게는 8 중량%가 사용된다.
상기 단계 (b)에서 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)는 폴리머 용액의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 1∼3 중량%, 보다 바람직하게는 2 중량%가 사용된다.
본 발명에 따르면, 약물의 확산 속도 및 농도의 조절을 현저히 개선함과 동시에 표적 부위에서의 국소 확산 효과를 증진시키고, 독성을 낮출 뿐만 아니라, 효능, 안전성, 편리성 및 생체적합성 등의 견지에서 탁월한 약물 전달 시스템을 구현할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 약물 전달 시스템은 약물의 국소 전달시 표적 부위에서의 약물 확산을 극대화할 수 있으며, 약물과 담체 또는 부형제간의 바람직하지 못한 상호작용을 극소화할 수 있다.
하기 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 범주는 하기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 첨부된 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 도출되는 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형, 수정 또는 응용이 가능하다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.
실시예
중량 평균 분자량(Mw)이 80,000인 폴리(ε-카프로락톤)(PCL) 8 중량%를 N,N-디메틸포름아미드(DMF) 73.55 중량%와 메틸렌 클로라이드(MC) 18.45 중량%의 혼합 용제와 혼합한 폴리머 용액을 전기방사함으로써, PCL을 포함하는 소수성 전기방사 나노섬유를 형성시켰다. 중량 평균 분자량은(Mw)이 85,000∼95,000인 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO) 2 중량%와 로다민 B 0.01 중량%를 증류수 98 중량%와 혼합한 폴리머 용액을 전기방사함으로써, PEO와 약물을 포함하는 친수성 전기방사 나노섬유를 형성시켰다. 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층, 친수성 전기방사 나노섬유층 및 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층을 순차적으로 적층시킴으로써, 본 발명에 따른 약물 전달 시스템을 구축하였다.
한편, 전기방사 장치의 구성요소로는 고전압 공급 장치(High Voltage Power Supply, HVPS, SHV200 40kV/5mA), 시린지 펌프(syringe pump), 노즐(nozzle), 콜렉터(collector)를 사용하였으며, 노즐의 위치는 콜렉터로부터 150 mm 떨어진 곳에서 지면과 수직으로 방사하였고 각각의 폴리머를 일정 시간 동안 방사하여 적층하는 방식을 사용하였다.
나노섬유의 직경을 측정하기 위하여 스퍼터(sputter)를 사용하여 15 mA로 60초 동안 7 nm의 백금(Pt) 코팅을 하였으며, 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하였으며 , 방출되는 로다민 B의 양을 측정하기 위해 분광광도계를 사용하여 543 nm의 빛으로 측정하였다.
적층 조건에 따른 적층 시간 및 순서는 하기 표 1과 같으며 PEO의 적층 시간을 달리함으로써 방출되는 양을 조절할 수 있었다.
나노섬유
샘플		 PCL
적층시간(분)		 PEO/로다민 B
적층시간(분)		 PCL
적층시간(분)		 PEO/로다민 B
적층시간(분)		 PCL
적층시간(분)
A 10 3 10 3 10
B 10 5 10 5 10
주사 전자 현미경을 통하여 관찰한 결과, 상기 샘플 B가 샘플 A보다 섬유 직경이 균일한 것으로 확인되었다. 샘플 A의 경우에는 PEO/로다민 B의 적층량이 적기 때문에 방출이 많지 않았으나, 샘플 B의 경우에는 많은 양의 PEO/로다민 B가 방출되는 것을 알 수 있었다. 즉, 나노섬유층의 두께를 조절함으로써 펩티드가 방출되는 양을 조절할 수 있음을 알 수 있다.
로다민을 펩티드[HPA3NT3(아미노산 서열: FKRLKKLFKKIWNWK) 항생제 단백질]로 대체하여 전기방사를 한 후 펩티드가 방출되는 실험을 하였고, 방사 조건은 하기 표 2와 같이 하였다.
PCL
적층시간(분)		 PEO/로다민 B
적층시간(분)		 PCL
적층시간(분)
나노섬유 1 10 1
시간에 따라 펩티드가 방출되지만 그 시간이 매우 짧았으며 약 2시간 경과 후 펩티드가 더 이상 방출되지 않았다. 로다민 B에 비해 비교적 빠른 시간에 방사가 되었으며, 그 이유로는 PCL의 방사 시간이 상대적으로 짧았기 때문일 것으로 생각된다.
방출된 펩티드의 활성을 측정하기 위하여 E.coli를 이용하여 펩티드의 항생제 활성도를 측정하였다. 펩티드의 투여량은 하기 표 3과 같으며, A는 펩티드를 처리하지 않은 배지에 세포를 배양한 것이고, B와 C는 정상적인 펩티드(normal peptide)fmf 처리하여 세포를 배양한 것이며, D와 E는 방출된 펩티드를 처리하여 세포를 배양한 것이다.

 대조군 펩티드 방출된 펩티드
A B C D E
펩티드 농도
(㎍/㎖)		 0 12.5 6.25 12.5 6.25
E.coli를 이용한 활성도 실험에서 방사 전의 펩티드와 방사 후의 방출된 펩티드의 활성도를 비교하였을 때, 방사 후의 방출된 펩티드도 전기방사 과정에 의해 활성도가 낮아지거나 문제가 되지 않은 것으로 확인되었다.
한편, 본 발명에 따른 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템에 있어서의 시간에 따른 광학 밀도(optical density)(543 nm)의 변화를 나타낸 그래프는 도 6에 나타나 있다.
실험 결과, 방출된 후의 펩티드의 활성도가 전혀 감소되지 않았으며 PCL의 적층수 및 적층 시간에 따라 펩티드의 방출량을 적절히 조절할 수 있음을 알 수 있었다.
도 1은 종래의 각종 약물 전달 시스템의 유형을 나타낸 것이다.
도 2는 종래의 생분해성 폴리머를 이용한 약물 전달 시스템을 도시한 것으로 , A는 매트릭스형의 약물 전달 시스템을 나타낸 것이고, B1은 연속된 순수 폴리머 시스 (polymer sheath)에 둘러싸인 코어(core)가 고체 또는 액체 상태의 순수 약물인 저장조형(코어-시스형)의 약물 전달 시스템을 나타낸 것이며, B2는 연속된 순수 폴리머 시스에 둘러싸인 코어가 폴리머 매트릭스 중에 균질하게 분산된 약물인 저장조형(코어-시스형)의 약물 전달 시스템을 나타낸 것이다.
도 3은 도 2에 도시되어 있는 종래의 생분해성 폴리머를 이용한 약물 전달 시스템의 시간의 경과에 따른 약물 방출 상태를 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템을 나타낸 것이다. 최하층과 최상층은 모두 폴리(ε-카프로락톤 )(PCL)을 포함하는 소수성 전기방사 나노섬유층이고, 중간층은 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)와 약물을 포함하는 친수성 전기방사 나노섬유층이다. 중간층인 친수성 전기방사 나노섬유층에 분포되어 있는 약물은 최상층과 최하층의 소수성 전기방사 나노섬유층 방향으로 방출된다.
도 6은 본 발명에 따른 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템에 있어서의 시간에 따른 광학 밀도(optical density)(543 nm)의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 6에 있어서, A는 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)의 적층 시간 (deposit time)이 10분이고, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)와 로다민 B(Rhodamine B)의 적층 시간이 5분인 경우이고; B는 PCL의 적층 시간이 30분이고, PEO와 로다민 B의 적층 시간이 5분인 경우이며; C는 PCL의 적층 시간이 60분이고, PEO와 로다민 B의 적층 시간이 5분인 경우이고; D는 PCL의 적층 시간이 120분이고, PEO와 약물의 적층 시간이 5분인 경우이다.

Claims (11)

  1. 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)을 포함하는 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)와 약물을 포함하는 친수성 전기방사 나노섬유층, 및 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)을 포함하는 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층이 순차적으로 적층되어 있으며,
    약물이 상기 친수성 전기방사 나노섬유층으로부터 상기 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층과 상기 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층으로 방출되는 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노섬유층들의 표면 기공도(surface porosity)는 99% 이상인 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)의 중량 평균 분자량(Mw)은 75,000∼85,000인 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)의 중량 평균 분자량은(Mw)은 85,000∼95,000인 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 약물은 펩티드계 항생제 또는 항암제인 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 약물 전달 시스템의 총 두께는 3 mm 이하인 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층과 상기 친수성 전기방사 나노섬유층은 모두 다공성 구조인 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    폴리(ε-카프로락톤)(PCL)의 적층 시간(deposit time)을 120분 이내에서 조절하고, 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)와 약물의 적층 시간을 5분 이내에서 조절함으로써, 약물의 방출을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템.
  9. 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템의 제조 방법으로서,
    (a) 중량 평균 분자량(Mw)이 75,000∼85,000인 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)을 N,N-디메틸포름아미드(DMF)와 메틸렌 클로라이드(MC)의 혼합 용제와 혼합한 폴리머 용액을 전기방사함으로써, PCL을 포함하는 소수성 전기방사 나노섬유를 형성시키는 단계;
    (b) 중량 평균 분자량은(Mw)이 85,000∼95,000인 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)및 약물을 증류수와 혼합한 폴리머 용액을 전기방사함으로써, PEO와 약물을 포함하는 친수성 전기방사 나노섬유를 형성시키는 단계; 및
    (c) 제 1 소수성 전기방사 나노섬유층, 친수성 전기방사 나노섬유층 및 제 2 소수성 전기방사 나노섬유층을 순차적으로 적층시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 단계 (a)에서 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)는 폴리머 용액의 총 중량을 기준으로 6∼10 중량%가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서 폴리 에틸렌 옥사이드(PEO)는 폴리머 용액의 총 중량을 기준으로 1∼3 중량%가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020090011696A 2009-02-13 2009-02-13 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템 KR101065255B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090011696A KR101065255B1 (ko) 2009-02-13 2009-02-13 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090011696A KR101065255B1 (ko) 2009-02-13 2009-02-13 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100092545A KR20100092545A (ko) 2010-08-23
KR101065255B1 true KR101065255B1 (ko) 2011-09-16

Family

ID=42757301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090011696A KR101065255B1 (ko) 2009-02-13 2009-02-13 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101065255B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101284368B1 (ko) 2010-07-09 2013-07-15 서울대학교산학협력단 나노섬유시트 기재의 경구용 약물의 제어 전달을 위한 시스템

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ201124A3 (cs) 2011-01-17 2012-06-13 Elmarco S.R.O. Nosic pro oromukosální, zejména pro sublingvální aplikaci fyziologicky aktivních látek
BR102012031954A2 (pt) * 2012-12-14 2015-01-20 Instituto De Pesquisas Tecnológicas Do Est S. Paulo S/A Ipt Nanofibras com subtância ativa para aplicação cosmética de liberação controlada obtidas por eletrofiação e processo
KR20160133062A (ko) * 2015-05-11 2016-11-22 주식회사 아모라이프사이언스 세포 부착성 및 이동성이 개선된 배양 지지체
KR101897218B1 (ko) * 2015-05-11 2018-09-10 주식회사 아모라이프사이언스 수용성 고분자를 이용한 세포 배양 지지체
KR102278255B1 (ko) * 2020-01-30 2021-07-16 서울대학교산학협력단 약물전달체
KR102366747B1 (ko) * 2020-01-31 2022-02-23 한국산업기술대학교산학협력단 전기방사장치를 이용한 무가교 적층형 3차원 구조지지체 및 그 제조방법
CN113797178B (zh) * 2021-03-29 2024-03-22 中山大学附属第三医院（中山大学肝脏病医院） 一种多功能复合材料及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020082212A (ko) * 2000-01-28 2002-10-30 스미스클라인 비참 코포레이션 전기방사 약제학적 조성물
US20050226904A1 (en) 2002-03-15 2005-10-13 Hoon Choi Fibrous composite for tissue engineering
KR20070073851A (ko) * 2004-11-02 2007-07-10 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크. 복합 나노섬유 재료 및 그의 제조 방법
US20080220054A1 (en) 2006-10-13 2008-09-11 Shastri V Prasad Modulation of drug release rate from electrospun fibers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020082212A (ko) * 2000-01-28 2002-10-30 스미스클라인 비참 코포레이션 전기방사 약제학적 조성물
US20050226904A1 (en) 2002-03-15 2005-10-13 Hoon Choi Fibrous composite for tissue engineering
KR20070073851A (ko) * 2004-11-02 2007-07-10 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크. 복합 나노섬유 재료 및 그의 제조 방법
US20080220054A1 (en) 2006-10-13 2008-09-11 Shastri V Prasad Modulation of drug release rate from electrospun fibers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101284368B1 (ko) 2010-07-09 2013-07-15 서울대학교산학협력단 나노섬유시트 기재의 경구용 약물의 제어 전달을 위한 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100092545A (ko) 2010-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101065255B1 (ko) 생분해성 폴리머의 전기방사를 이용한 신규 약물 전달 시스템
Li et al. Strategies to obtain encapsulation and controlled release of small hydrophilic molecules
Afsharian et al. Bioactive electrospun scaffolds for wound healing applications: A comprehensive review
Zamani et al. Advances in drug delivery via electrospun and electrosprayed nanomaterials
Ulubayram et al. Nanofibers based antibacterial drug design, delivery and applications
Kumbar et al. Polymeric nanofibers as novel carriers for the delivery of therapeutic molecules
Maleki et al. Electrospun core–shell nanofibers for drug encapsulation and sustained release
Repanas et al. Dipyridamole embedded in Polycaprolactone fibers prepared by coaxial electrospinning as a novel drug delivery system
KR102371745B1 (ko) 방출가능한 도펀트를 갖는 세라믹 입자들을 함유하는 나노섬유질 매트
EP2644191A1 (en) Nonwoven membrane as a drug delivery system
CN109077994B (zh) 小分子水凝胶-纳米粒复合药物载体及其在皮肤/粘膜给药系统中的应用
Guo et al. Direct site-specific treatment of skin cancer using doxorubicin-loaded nanofibrous membranes
WO2010106063A2 (de) Mit therapeutika und diagnostika beladene kompositmaterialien umfassend polymernanopartikel und polymerfasern
US20140363484A1 (en) Fibrous bio-degradable polymeric wafers system for the local delivery of therapeutic agents in combinations
Hefnawy et al. Facile development of nanocomplex-in-nanoparticles for enhanced loading and selective delivery of doxorubicin to brain
Duan et al. Polymeric nanofibers for drug delivery applications: a recent review
Sa’adon et al. Drug-loaded poly-vinyl alcohol electrospun nanofibers for transdermal drug delivery: Review on factors affecting the drug release
WO2021057007A1 (zh) 一种雷帕霉素纳米缓释剂及其制备方法
CN101843578B (zh) 一种载抗肿瘤光敏剂纳米纤维膜及其制备方法
Liu et al. Recent advances in nano-drug delivery systems for the treatment of diabetic wound healing
CN113577300B (zh) 一种靶向脂质体药物递送系统及其制备方法和应用
Vojoudi et al. Application of electrospun nanofiber as drug delivery systems: A review
US20220354779A1 (en) Nanofiber- and nanowhisker-based transfection platforms
Vohra et al. Scope of using hollow fibers as a medium for drug delivery
CeCe et al. An Overview of the Electrospinning of Polymeric Nanofibers for Biomedical Applications Related to Drug Delivery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee