KR101151394B1 - 외상용 약물 전달물질로서의 ｐＨ-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 조성물 - Google Patents

외상용 약물 전달물질로서의 ｐＨ-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명의 외상용 드레싱을 위한 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로겔은 알지네이트에 미네랄이 풍부한 벤토나이트를 혼합하여 알지네이트/벤토나이트 하이드로겔 매트릭스를 제조함으로써, 단백질 약물을 탑재할 수 있는 약물 전달 물질을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 외상용 드레싱을 위한 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로겔은 30～90 중량%의 알지네이트와 70～10 중량%의 벤토나이트로 구성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로겔은 알지네이트와 벤토나이트의 가교 화합물로서, 상처 부위의 pH 범위인 7.4～9.2 범위의 pH 값에서 상기 하이드로겔로부터의 모델 단백질 약물(BSA: bovine serum albumin)의 방출 프로파일이 양호한 결과를 나타낸다.
pH 민감성, 알지네이트, 벤토나이트, 하이드로겔, 단백질 약물, 외상용 드레싱

Description

외상용 약물 전달물질로서의 ｐＨ-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 조성물{pH-sensitive Alginate/Bentonate Hydrogel Composition for Drug Delivery as Wound Dressing}
제1도는 소듐 알지네이트(Sodium Alginate: SA)와 본 발명에 따른 SA/벤토네이트 하이드로젤의 FT-IR 스펙트럼이다.
제2도는 하이드로젤 내에서의 벤토나이트 조성비에 따른 팽윤 비율(swelling ratio)을 나타낸 그래프이다.
제3도는 하이드로젤 내에서의 벤토나이트 조성비에 따른 압축 탄성률(compressive modulus)을 나타낸 그래프이다.
제4도는 본 발명에 따른 알지네이트/벤토네이트 하이드로젤의 주사전자 현미경 사진이다.
제5도는 본 발명에 따른 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 다양한 pH에서의 시간경과에 따른 약물 방출 거동을 나타낸 그래프이다.
제6도는 벤토나이트 점토의 흡착 메커니즘을 나타낸 도면이다.
제7도는 본 발명에 따른 알지네이트/벤토나이트 하이드로겔의 세포 독성 테스트 결과를 나타내는 사진이다.
발명의 분야
본 발명은 외상용 약물 전달물질에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 단백질 약물을 탑재할 수 있는 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 성분으로 이루어진 외상용 약물 전달물질에 관한 것이다.
발명의 배경
하이드로젤은 특정 고분자의 화학적 및/또는 물리적 가교에 의해 제조될 수 있는 친수성의 팽윤가능한 3차원구조의 매트릭스이다. 하이드로젤은 의료장치 및 의약에서 약물 수송체로서 광범위하게 사용되어 왔다. 최근, 하이드로젤의 생물학적 상용성, 매트릭스 내에서 약물 확산의 용이성 및 높은 조절성으로 인해 약물 전달 시스템(drug delivery system) 및 조직 공학 분야에서 이를 이용하려는 관심이 늘어나고 있다.
하이드로젤은 다음과 같은 두 가지의 주요한 형태가 있다: 다당류를 기반으로 한 것과 합성된 것이 그것이다. 다당류를 기반으로 한 하이드로젤은 알지네이트, 스크렐로글루칸(scleroglucan: sclg), 및 콘드로이친 설페이트(chondroitin sulfate: CS)를 포함하며, 이들은 순수 다당류들이다. 화학적으로 합성된 하이드로젤은 N-이소프로필아크릴아마이드(PNiPAAm), 폴리(에틸렌 옥사이드)(PEO), 폴리(프로필렌 옥사이드)(PPO), 폴리[(R)-3-하이드록시부틸레이트](PHB), 폴리(락틱산-co-글리콜산)(PLGA), 폴리(에틸렌 글리콜)(PEG), 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA), 메타크릴산(MMA), 및 메타크릴아마이드(MAAm)를 포함한다. 일반적으로, 약물 방출에 있어 천연 고분자와 비교하여, 합성 고분자는 온도나 pH를 통해 쉽게 조절할 수 있다. 따라서, 천연 하이드로젤로부터 온도나 pH조절된 약물을 방출하기 위해서는 첨가제가 필요하다. 그러나, 합성 고분자는 생체적합적이지 않은데 비해, 대부분의 천연 고분자는 선천적으로 양호한 생체 적합성을 갖는다.
알지네이트는 1-4-가교 β-D-만유로닉산(1-4-linked β-D-mannuroic acid) (M) 및 이의 c-5-에피머(c-5-epimer)인 α-L-굴루로닉산(α-L-guluronic acid)(G)으로 구성된 선형 공중합체이다. (M) 및 (G)의 양 및 이들의 연속 분포는 알지네이트 종류에 따라 다양하다. 용해가능한 소디움 알지네이트는 하기와 같이 2가 양이온(예. Ca2+)과 가교됨으로써 하이드로젤로 전환될 수 있다.
COOH ＋ Ca2+＋ COOH → COO-Ca-COO ＋ 2H+
카르복실기의 pKa 값은 3.4 내지 4.4 사이의 범위이다. 이 가교는 산성 조건하에서(예, pH=3-4) 유지된다. 그러나, 중성 또는 염기성 조건하에서는(예. ph=7), 카르복실기의 pKa 특성으로 인해 가교가 붕괴된다. 붕괴된 가교는 하이드로젤의 파열을 야기하고, 이후 약물이 방출될 것이다.
이러한 원리는 식품, 음료, 의약, 및 생명공학 산업 분야에서 다양하게 응용되고 있다. 또한, 최근 알지네이트를 약물 전달 시스템을 위한 생체물질로서 사용하는 방안이 제안되고 있다. 약물투여 경로로는 구강, 경피, 흡입, 점막투여 및 정맥주사 등과 같은 다양한 루트가 있다. 약물은 산성 환경보다는 염기성 환경에서 더 많이 방출되기 때문에 알지네이트 하이드로젤은 구강투여용으로 사용되어 왔다.
그러나, 본 발명자들은 상기 하이드로젤을 외상용 드레싱(wound dressing)에 적용하고자 시도하였다. 알지네이트는 단백질 약물의 장내 전달을 위해 유용한 pH-민감성 특성에 적합한 무독성 다당류이다. 그러나, 알지네이트를 약물 전달에 사용하는 것은 약물 침출 및 높은 pH에서 알지네이트의 급속한 용해에 의해 제한을 받고, 그럼으로써 약물의 봉입률이 낮고 봉입된 단백질 약물이 급격하게 방출되는 문제를 초래할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자들은 알지네이트에 미네랄이 풍부한 벤토나이트를 혼합하여 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 매트릭스를 제조함으로써, 단백질 약물을 충진할 수 있는 외상용 드레싱을 위한 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 성분으로 이루어진 새로운 외상용 약물 전달물질을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단백질 약물을 탑재할 수 있는 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 성분으로 이루어진 새로운 외상용 약물 전달물질을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 pH에 민감하여 약염기 상태에서 양호한 약물의 방출효과를 갖는 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 성분으로 이루어진 새로운 외상용 약물 전달물질을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 벤토나이트 성분에 의하여 약물의 방출 속도가 제어될 수 있는 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 성분으로 이루어진 새로운 외상용 약물 전달물질을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 외상용 드레싱을 위한 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤은 알지네이트에 미네랄이 풍부한 벤토나이트를 혼합하여 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 매트릭스를 제조함으로써, 단백질 약물을 탑재할 수 있는 약물 전달 물질을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 외상용 드레싱을 위한 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로 젤은 30～90 중량%의 알지네이트와 70～10 중량%의 벤토나이트로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤은 알지네이트와 벤토나이트의 가교 화합물로서, 상처 부위의 pH 범위인 7.4～9.2 범위의 pH 값에서 상기 하이드로젤로부터의 모델 단백질 약물(BSA: bovine serum albumin)의 방출 프로파일이 양호한 결과를 나타낸다.
본 발명의 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤은 벤토나이트의 함량이 감소됨에 따라 팽윤도(swelling ratio)도 감소된다. 하지만 팽윤도가 6 이하로 떨어지지는 않는다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
본 발명은 단백질 약물을 충진할 수 있는 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 성분으로 이루어진 외상용 약물 전달물질에 관한 것이다. 본 발명에서는 알지네이트에 미네랄이 풍부한 벤토나이트를 혼합하여 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 매트릭스를 제조함으로써, 단백질 약물을 탑재할 수 있는 외상용 드레싱을 위한 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤을 제조하는 것이다.
알지네이트를 약물 전달에 사용하는 것은 약물 침출 및 높은 pH에서 알지네이트의 급속한 용해에 의해 제한을 받고, 그럼으로써 약물의 봉입률이 낮고 봉입된 단백질 약물이 급격하게 방출되는 문제를 초래할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자들은 알지네이트에 미네랄이 풍부한 벤토나이트를 혼합하여 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 매트릭스를 제조한 것이다.
특히 외상용 드레싱으로 사용하기 위한 약물전달 물질로 사용하기 위해서는 상처 부위의 pH 범위인 7.4～9.2 범위의 pH 값에서 단백질 약물의 방출 프로파일이 양호한 결과를 나타내야 한다. 즉, 이 범위의 pH에서 약물의 방출량이 양호해야 하고, 방출 속도는 충분히 느리게 하여 약물 효과를 극대화할 수 있어야 한다.
본 발명의 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 매트릭스는 pH 값이 4.5일 때 약물의 방출 속도가 가장 느렸고, pH 값이 9.2일 때 가장 빨랐다. 약물 방출 속도는 벤토나이트의 농도와 함께 감소되었다. 벤토나이트의 존재는 높은 pH에서 알지네이트의 급속한 용해를 막아 방출 속도를 느리게 하는 반면, 봉입된 약물을 확실하게 방출시키기 때문에 외상용 드레싱의 약물 전달물질로 사용하기에 적합하다.
본 발명의 외상용 드레싱을 위한 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤은 30～90 중량%의 알지네이트와 70～10 중량%의 벤토나이트로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 알지네이트는 1-4-가교 β-D-만유로닉산(1-4-linked β-D-mannuroic acid) (M) 및 이의 c-5-에피머(c-5-epimer)인 α-L-굴루로닉산(α-L-guluronic acid)(G)으로 구성된 선형 공중합체이다.
본 발명에서 사용되는 벤토나이트는 몬모릴로나이트(montmorillonite), 베이델라이트(beidellite), 논트로나이트(nontronite)와 같은 팽창성 점토 광물로 대부 분이 구성된 3층 구조를 가진 천연 무기 고분자이다. 벤토나이트는 무독성, 다른 원료물질과의 무반응성, 수착특성, 팽창, 및 완벽한 형태와 같은 물리화학적, 기계적, 및 생물학적 유용한 특성으로 인해, 의약 제품분야에서 중요한 첨가제이다. 특히, 벤토나이트는 일반적으로, 자신의 질량보다 10배 까지 물을 흡수할 수 있는 능력을 갖고 있는데, 이는 인체 조직에서 약물이 첨가된 하이드로젤의 생존기간을 증가시켜 준다. 또한, 벤토나이트 점토는 쉽게 사용가능하며, 하이드로젤의 고분자 담체를 위한 기본적 요건를 충족하기에 경제적으로 저렴한 원료물질이다.
본 발명에서의 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤은 표피의 산성 환경에서 너무 빨리 방출되는 것을 막아 단백질 약물이 지속적으로 방출되게 계획되었다.
본 발명에서는 FT-IR을 이용하여 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 화학적 구조를 분석하였고, XTT 분석법을 사용하여 하이드로젤의 세포독성을 실험하였다. 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 팽창, 방출, 및 기계적 특성은 벤토나이트 농도에 영향을 받는 것으로 조사되었다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기의 실시예는 본 발명의 범위를 제한하거나 한정하고자 하는 것은 아니며, 예시적인 목적으로 본 발명을 명확히 하고자 하는 것이다.
실시예
알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 제조 및 약물 충진(Drug Loading):
본 발명에서 사용된 하이드로젤 비드(bead) 직경 2 mm의 주사기를 사용한 고 분자 혼합물의 사출에 의해 제조되었다. 알지네이트 대 벤토나이트의 중량비를 다르게 하여(10/0, 9/1, 8/2, 7/3, 6/4, 5/5, 4/6, 3/7, 2/8, 1/9) 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤이 제조되었다. 여기서 이 중량비의 순서대로 실시예 1 내지 실시예 10으로 명명한다. 우선, 목적하는 농도의 벤토나이트 용액을 제조하였고, 그후, 적절한 양의 알지네이트를 첨가하였으며, 이를 교반하여 균일 혼합물을 얻었다. 이러한 혼합물에, BSA(bovine serum albumin)가 0.2%(w/v)의 농도로 첨가되었고, 잘 혼합되었다. 최종 용액은 일정 시간동안 방치하여 봉입된 공기 거품을 제거하였다. 비드는 0.3 M CaCl2 용액에서 제조되었고, 용액 내에서 1시간 동안 경화되었고, 필터링한 후, 증류수로 세척하여 과량의 CaCl2를 제거하였다.
이 실시예에서는 Samchun Pure Chemical사의 분말형태 소듐 알지네이트가 사용되었고, 필터링되어, 200 ㎛ 이하의 입자들이 회수되었다. 소혈청알부민 또는 보바인 세럼 알부민(BSA) 및 벤토나이트는 미국 Sigma Aldrich사로부터 구입하였다. 염화칼슘은 가교제로 사용되었고, 일본 Yakuri Pure Chemical사의 것이 사용되었다. 상기 현탁액을 제조하기 위해 사용된 화학물질들은 미국 Sigma Aldrich사로부터 구입하였다.
이 실시예에서 제조된 시료로써 하기와 같은 물성을 측정하였다.
FT-IR 스펙트럼:
FT-IR(Nicolet Magna 550 series Ⅱ, Midac사, 미국)을 사용하여 벤토나이트 의 작용기와 하이드로젤의 하이드록시기 사이의 반응을 확인하였다. 상기 하이드로젤은 진공 오븐에서 20시간 동안 건조되었고, 이후, 상기 시편들은 KBr 펠렛 형태로 제조되었다. 상기 FT-IR 분광은 4 cm-1 해상도에서 400 내지 4000 cm-1 사이에서 발견되었다.
주사전자 현미경:
공기-건조 하이드로젤의 표면 형태가 주사전자 현미경(JEOL JSM-5410 LV, 일본)을 사용하여 측정되었다. 하이드로젤 샘플들이 금과 함께 스퍼터링되었고, 20 kv의 가속전압에서 스캔되었다.
압축 탄성률 테스트:
각 하이드로젤 비드(직경=2 mm)의 압출률 테스트가 ASTM D-638에 따라, MiniMat2000(Rheometric Scientific사, 미국)를 이용해 신장률 10 mm/분으로 수행되었다.
알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 팽창 특성:
알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 팽창 특성이 무게비에 의해 측정되었다. 상기 건조 샘플들은 CaCl2 용액에서 6시간 동안 침지되었다. 일정 시간 경과 후, 상기 샘플들은 수거되었고, 종이 타월로 닦아 표면의 과도한 물을 흡수하였다. 상기 샘플들의 팽창률은 하기 식에 의해 계산된다:
Figure 112009011645516-pat00001
상기식에서 Ws는 팽창된 샘플의 중량이고, Wd는 건조 샘플의 중량이다.
단백질 약물 방출 연구:
알지네이트/벤토나이트 하이드로젤은 알지네이트/벤토나이트의 무게비(10/0, 7/3, 5/5, 3/7)가 다른 실시예 1, 4, 6 및 8에 대하여 약물-첨가 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤을 위한 단백질 방출 프로파일을 조사하기 위해, 샘플들이 pH가 4.5, 5.2, 7.4 또는 9.2인 용액에 침지되었다. 사전 결정된 시간에, 상기 용액 800 ㎕가 수거되었고, 분광광도계를 사용하여 브래드포드 방법에 의한 562 nm에서 방출 BSA의 양을 측정하였다. 방출 BSA의 누적 방출량의 퍼센티지는 표준 정량 곡선을 사용하여 측정되었다.
세포독성 테스트:
NIH3T3 세포 배지는 37.5 ℃에서 습윤 5% CO2/ 95% 공기로 이루어진 인큐베이터에서 보관되었다. 상기 세포들은 일반적으로, RPMI 1640, 페니실린 및 스트렙 토마이신(표준농도(stock conc.) 100 IU/㎖), 글루타민(최종농도 2 mM), HEPES(표준농도 1 M, 최종농도 15 mM) 및 FBS 혈청(최종농도 10%)의 혼합으로 구성된 배양 배지, 75 플라스크에서 배양되었다. 필터링은 0.2-마이크론 막을 통해 수행되었다. 알지네이트-벤토나이트 하이드로젤의 세포독성 테스트가 수행되었다. 상기 샘플들은 36.5 ℃에서 24시간 동안 RPMI 1540, 페니실린 및 스트렙토마이신(표준농도 100 IU/㎖), 글루타민(최종농도 2 mM), HEPES(표준농도 1 M, 최종농도 15 mM) 및 FBS 혈청(최종농도 10%)의 혼합으로 구성된 배양 배지에 침지되었다. NIH3T3 세포들은 하이드로젤로 처리된 배양배지에 시드(seed)되었고, 36.5 ℃에서 24시간동안 배양되었다. 트리톤 X로 처리된 배양배지가 양성 대조군으로서 사용되었다. 상기 세포들은 트리톤 X로 처리된 배양액에서 배양되었고, 하이드로젤로 처리된 배양액은 CCD-카메라(WAT-202B, Watec사, 일본)가 설치된 광학 현미경(CBS-HP5, Samwon사, 대한민국)을 이용하여 관찰되었다.
시험 및 물성 결과
FT-IR분광:
벤토나이트는 하이드록실기를 포함하는 다양한 종류의 작용기를 가지고 있다. 소듐 알지네이트 또한 다양한 하이드록실기를 가지고 있으며, 더불어 이의 구조에 카르복실기 또한 포함한다. 벤토나이트 및 소듐 알지네이트의 작용기들이 서로 반응하는지 알아보기 위해, 도1에 도시된 FT-IR- 분광을 얻었고, 이는 소듐 알지네이트가 벤토나이트와 혼합된 후에는 피크에 변화가 없음을 나타내었으며, 알지 네이트 및 벤토나이트의 작용기들 사이에 어떠한 예상치 못한 반응도 일어나지 않았음을 확인하였다. 도1에서, (A)는 알지네이트 하이드로젤 단독의 FT-IR 스펙트럼이고, (B)는 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 FT-IR 스펙트럼이다.
팽윤특성:
도2는 하이드로젤에서 벤토나이트 농도의 기능으로서 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 팽윤도를 나타낸다. 각 데이터점은 평균ㅁ표준오차이고, 직선으로 선형적으로 감소한다. 도2는 테스트되는 하이드로젤에서 벤토나이트 농도의 기능으로서의 팽윤도를 도시한다. 상기 팽윤도는 혼합법칙과 일치하게 벤토나이트의 농도와 함께 거의 선형적으로 감소하였다. 이러한 발견은 매우 타당한 것인데, 이는 벤토나이트의 물 흡수량이 알지네이트의 물 흡수량 보다 낮다고 알려져있기 때문이다.
기계적 특성 - 압축 탄성률:
도3은 알지네이트/벤토나이트 혼합비율에 따른 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 압축 탄성률로서, 데이타는 평균±표준오차로 나타내었다. 도3은 벤토나이트 농도의 기능으로서 하이드로젤의 초기 모듈러스를 나타낸다. 모듈러스는 벤토나이트 농도에 따라 감소하였고, 일반적으로는 모듈러스가 낮을수록 하이드로젤의 약물방출 속도도 낮아진다. 상기 약물방출 속도는 도5에서 곡선의 초기 경사로 나타난다. 여기서 보듯이, 실시예8의 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 초기 경사 는 실시예4의 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 초기 경사보다도 낮다. 따라서, 하이드로젤 모듈러스가 감소하고 벤토나이트 농도가 증가함에 따라서 약물방출 속도는 감소한다.
SEM:
도4(a)는 알지네이트 70%/벤토나이트 30%인 하이드로젤의 표면(×75), (b)는 알지네이트 30%/벤토나이트 70%인 하이드로젤의 표면(×75), (c)는 알지네이트 70%/ 벤토나이트 30%인 하이드로젤의 횡단면(×500), 및 (d)는 알지네이트 30%/ 벤토나이트 70%인 하이드로젤의 횡단면(×500)의 전자현미경 스캔 사진이다.
도4(a), (b)는 약물-충진후 건조 하이드로젤의 표면 모폴로지를 나타낸다. 실시예4의 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 표면은 실시예8의 하이드로젤의 표면보다 훨씬 더 거칠다. 이는 실시예4의 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 팽윤도(swelling ratio)가 실시예8의 하이드로젤의 팽윤도보다 크기 때문일 것이다. 건조후, 더 높은 정도의 탈수가 크게 팽윤된 실시예4의 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 표면에서 일어날 것이다.
하이드로젤의 횡단면상은 하이드로젤에서 벤토나이트의 분배 정도를 알기 위해 구한다. 알지네이트 및 벤토나이트 둘다 친수성 폴리머이므로, 물에서 팽윤되고, 도4(c), (d)에서 보듯이 고루 잘 섞인다.
단백질 방출 거동:
도5는 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤에 있어서, 다양한 pH에서 시간의 기능으로서 약물 방출 거동을 나타낸 그래프로서, (a) pH=4.5, (b) pH=5.2, (c) pH=7.4, 및 (d) pH=9.2에서의 그래프이다.
도5는 4개의 다른 pH 조건에서 하이드로젤의 BSA 방출 프로파일을 나타낸다: 4.5, 5.2(정상 피부)와 7.4, 9.2(상처 부위). 도5에서 보듯이, 누적 방출이 시간에 따라 빠르게 증가하였고, 일정 시간 후에는 평형값에 도달하였다. 평형값은 pH=9.2에서 최고이고, pH=4.5에서 최저이었다. 방출 속도의 척도이기도 한 상기 곡선의 초기 경사는 pH=9.2에서 최고이고, pH=4.5에서 최저이었다.
이러한 결과는 산성 조건에서 하이드로젤이 수축하고 공극 크기가 감소하여 약물 방출이 방해된 것에 기인할 수 있다. 한편, 염기성 조건하에서는 하이드로젤은 팽윤되고, 공극 크기가 증가하여 약물 방출을 촉진한다. 이러한 알지네이트계 하이드로젤의 pH 민감성이 상처 부위로 약물 전달하는데 매우 효율적인 담체로 작용하게 만든다.
도5에서 약물 방출 속도는 벤토나이트 농도에 따라 감소하였다. 방출 속도의 척도이기도 한 상기 곡선의 초기 경사는 관찰된 모든 pH 값에서 실시예 1의 순수한 알지네이트 하이드로젤일 때 가장 높았고, 실시예8의 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤에서 가장 낮았다. 이러한 방출 속도의 감속은 아마도 벤토나이트의 흡착성 때문인 것 같다. 도6에서 보듯이, 벤토나이트는 실리콘 및 알루미늄 클레이의 3개의 층으로 이루어진다. 벤토나이트가 물에서 팽윤될 때, 전기적으로 대전된다. 벤토나이트는 이러한 전기적 대전에 의해 흡착력을 갖는다. 만약 단백질 약물이 벤토 나이트에 잘 흡착된다면, 약물 방출 속도는 감소할 것이다.
방출 속도 및 약물의 양을 조절하는 것은 매우 유용할 것이다. 하이드로젤에 벤토나이트를 첨가함으로써 방출 속도 및 평형값을 억제할 수 있으므로 벤토나이트는 이러한 목적에 매우 유용하다.
세포독성 테스트:
도7은 NIH3T3 세포를 이용한 독성 테스트 사진으로, (a)는 단독 배양 배지에서 배양된 세포, (b)는 24시간 동안 트리톤 X-첨가된 배지에서 배양된 세포, 및 (c)는 24시간 동안 하이드로젤-첨가된 배지에서 배양된 세포이다. 알지네이트-벤토나이트 하이드로젤에 대한 세포독성 테스트는 36.5℃ 섬유아세포에서 수행되었다. 상기 도7(b), 7(c)에서 보듯이, 트리톤 X 보충 배지에서는 모든 세포가 사멸되었고, 하이드로젤 보충 배지에서는 세포들이 잘 배양되고 있다. 이는 하이드로젤이 독성이 없고, 생체적합성이 있다는 것을 의미한다.
약물 방출 속도 및 방출된 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤의 총량은 다른 pH 조건하에서 다르고, 알지네이트/벤토나이트의 혼합비율에 영향을 받음을 알 수 있다. 세포독성 테스트로 하이드로젤이 인간 세포에 독성이 없음을 확인하였다. 결론적으로, 본 발명자들은 새로운 약물 전달 능력을 갖는 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤을 개발하였다. 나아가, 이러한 하이드로젤로부터 약물 방출의 속도 및 양은 벤토나이트의 첨가로 조절될 수 있다.
본 발명은 단백질 약물을 충진할 수 있는 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 성분으로 이루어진 새로운 외상용 약물 전달물질로서, pH에 민감하여 약염기 상태에서 양호한 약물의 방출효과를 갖고, 벤토나이트 성분에 의하여 약물의 방출 속도가 제어될 수 있는 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 성분으로 이루어진 새로운 외상용 약물 전달물질을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (6)

  1. 30~90 중량%의 알지네이트 및 10~70 중량%의 벤토나이트로 이루어지는 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 조성물로, 7.4~9.2 범위의 pH 값에서 상기 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤로부터 단백질 약물(BSA: bovine serum albumin)이 치료에 효과적인 양으로 방출되는 것을 특징으로 하는 외상용 약물 전달물질로서의 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 알지네이트는 1-4-가교 β-D-만유로닉산(1-4-linked β-D-mannuroic acid) 및 이의 c-5-에피머(c-5-epimer)인 α-L-굴루로닉산(α-L-guluronic acid)으로 구성된 선형 공중합체인 것을 특징으로 하는 외상용 약물 전 달물질로서의 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 벤토나이트는 몬모릴로나이트(montmorillonite), 베이델라이트(beidellite), 또는 논트로나이트(nontronite)인 것을 특징으로 하는 외상용 약물 전달물질로서의 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 조성물.
  6. 제4항 또는 제5항의 어느 한 항에 따른 pH-민감성 알지네이트/벤토나이트 하이드로젤 조성물에 외상용 단백질 약물을 함유하는 약학적 조성물.
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