KR101245469B1 - 초임계이산화탄소에 의해 퍼아세틸레이티드 사이클로덱스트린과 수용성 약물 포접체의 제조방법 및 이의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초임계이산화탄소를 사용하여 퍼아세틸레이티드 사이클로덱스트린(peracetylated cyclodextrin (PAc-CD) 또는 heptakis(2,3,6-tri-O-acetyl) cyclodextrin)에 수용성 약물 성분이 포접된 포접체(inclusion complex)의 제조방법 및 이로써 제조된 포접체의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초임계이산화탄소 내에서 PAc-CD와 수용성 약물을 교반하는 단계, 상기 단계에서 얻어진 혼합물을 취득하기 위하여 초임계이산화탄소를 방출하는 단계를 거쳐 제조되는 포접체의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이다.
본 발명에 따른 포접체의 제조방법은 포접시간이 짧고 포접율이 증가되며, 유해한 잔여물이 남지 않으므로 경구투여에 이용하기 적합하다.

Description

초임계이산화탄소에 의해 퍼아세틸레이티드 사이클로덱스트린과 수용성 약물 포접체의 제조방법 및 이의 용도{Preparation Method of the Inclusion Complex of Peracetylated Cyclodextrin and Water-Soluble Drugs formed in Supercritical Carbon Dioxide and Use Thereof}
본 발명은 초임계이산화탄소 내에서 퍼아세틸레이티드 사이클로덱스트린(PAc-CD)과 수용성 약물을 교반하는 단계, 상기 단계에서 얻어진 혼합물을 취득하기 위하여 초임계이산화탄소를 방출하는 단계를 거쳐 제조되는 포접체의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이다.
수용성 약물 중 하나인 몰시도민(또는 N-(에톡시카르보닐)-3-(4-모르폴리닐)시드논 이민)은 대표적인 신규한 항 협심증 물질, 시드논이민으로 알려져 있으며, 특허 제 6734호에 의한 특정 약물로 알려져 있다. 이 컴파운드는 혈관의 평활근 완화와 혈소판 활성화의 초기상태 저해를 유발하는 모든 형태의 협심증 발작 예방 치료에 특히 유용하게 이용된다. 이 컴파운드의 활성은 그의 생체변형 기간 중 일산화질소(NO) 라디칼을 직접 방출할 수 있게 하는 능력에 기인한다. 보다 상세하게는 몰시도민은 프로드러그(기존 약물의 치료 효과를 향상시키기 위한 약물)이다.
경구 투여 후 몰시도민은 완전히 흡수되고, 간에서 효소적 변형(가수분해 및 탈카르복실화 반응)을 일으키게 된다. 생성된 SIN-1(Linsidiomine, 3-morpholino-sydnonimine)은 그 스스로 빠르게 혈액에서 효소적 간섭 없이 SIN-1A(N-nitroso-N-morpholino-aminoacetonitrile)로 변형된다. SIN-1 및 SIN-1A는 몰시도민의 활성 대사산물인 것이다.
또한, SIN-1A는 산화에 의해 일산화질소(NO)의 방출로 불활성의 SIN-1C(N-cyano-methylamino-morpholine)로 분해된다. SIN-1C는 번드 로센크란쯔(Bernd Rosenkranz)의 몰시도민의 임상적 약력학(Clinical Pharmacokinetics of Molsidomine), Clinical Pharmacokinet. 1996, May; 30(5)372-384 등의 문헌에 기술된 바와 같이 간에서 그 스스로가 대사하게 된다.
몰시도민은 2mg 또는 4mg 복용량을 함유하는 가분의 타블렛 형태로 현재 시판되고 있으며, 일반적으로 진력에 따른 협심증의 치료에는 1일에 3회 투여되고, 휴식 협심증 또는 심각한 진력의 협심증 치료에는 1일에 4회 투여된다.
더욱이 최근에는 하루에 2회 투여되는 8mg의 몰시도민의 신규 서방형(Controlled Released Type) 생약 제형이 협심증의 장기간 예방적 치료용으로 제안되고 있다. 이 제형에 있어, 몰시도민의 최대 혈장 농도는 투여 후 1∼3시간 사이에 관찰된다. 몰시도민은 일반적으로 4mg 복용량으로 4∼5시간 동안, 그리고 8mg 복용량으로는 10∼12시간 동안 작용한다.
일반적으로, 환자의 관점에서 장시간의 치료적 효과를 갖는 생약의 제형이 유리한데, 이는 하루에 약물을 섭취해야 하는 횟수를 감소시키고, 이로 인하여 환자를 보다 편리하게 할 수 있기 때문이다.
한편, 사이클로덱스트린(cyclodextrin)은 1891년 빌리어(Villier)에 의해 처음 발견된 포도당의 중합체로서, 6개 이상의 포도당이 알파-1,4-글루코사이드 결합(α-1,4-glucoside linkage)을 이룬 환상의 비환원성 말토올리고당이다.
특히, 6, 7, 8개의 포도당으로 이루어진 것을, 각각 알파-사이클로덱스트린(α-cyclodextrin), 베타-사이클로덱스트린(β-cyclodextrin), 감마-사이클로덱스트린(γ-cyclodextrin)이라고 한다.
사이클로덱스트린은 환상형의 도우넛 구조로 이루어져 있고, 내측에 소수성 공동을 분자 외부에는 친수성을 갖는 독특한 특성을 가지고 있다. 이러한 특성으로 인해 내측 공동에 각종 소수성 유기화합물을 인식하여 우수한 물성의 포접화합물을 형성할 수 있다.
이러한 성질을 갖는 사이클로덱스트린은 환경분야(문헌[Murai, S, et al., Environ. Sci. Technol., Vol. 32, pp. 782-787, 1998] 참조)에 이용되기도 하고, 소수성 항암제나 약물을 포접시켜서 약물 전달매체로서 약학분야([Hirayama, F., et al., Adv. Drug Del. Rev., Vol.36, pp.125-141, 1999] 참조)에 이용되기도 하며, 그 외에도 식품, 화장품, 농약 분야 등의 다양한 응용 분야에 사용되고 있는 우수한 생체적합성을 가진 물질로 알려져 있다(문헌[Szejtli, J. et al., Comprehensive supramolecular chemistry, vol. 3, Cyclodextrins, Pergamon, 1996] 참조).
이러한 연구들은 사이클로덱스트린의 포접능을 이용하여 불안정한 물질을 안정화하거나 용해도의 변화에 의한 용도 확대뿐 아니라, 특정 물질만을 인식하여 용이하게 분리할 수 있는 가능성을 제시하고 있다.
최근, 초임계이산화탄소는 단백질 추출, bioconversion으로 유망하고, 고분자 합성, 및 의약품의 입자 공학에도 이용되고 있다.
보다 최근에는 초임계이산화탄소내에서 퍼플루오로알킬 에스터 작용기를 포함하는 사이클로덱스트린(perfluoroalkyl ester functionalized cyclodextrin)과 약물의 포집체에 대한 연구(문헌 H.S. Ganapathy, M.Y. Lee, C. Park, K.T. Lim, J. Fluorine Chem. vol. 129 (2008) 1162-1166., H.S. Ganapathy, M.Y. Lee, M.H. Woo, Y.T. Jeong, K.T. Lim, Key Eng. Mater. Vol. 342 (2007) 493-496 참조)가 보고 된 바 있지만, 이 방법은 퍼플루오로알킬 에스터와 사이클로덱스트린과의 복잡한 제조과정이 포함되고, 불소계를 포함하므로 경구투여용으로는 부적합한 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 환경친화적이고 무독성인 초임계이산화탄소를 사용하여 퍼아세틸레이티드 사이클로덱스트린과 수용성 약물의 포접체 제조 및 이의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 초임계 이산화탄소를 사용하여 퍼아세틸레이티드 사이클로덱스트린(PAc-CD)과 수용성 약물의 포접체를 제조하는 기술이다.
구체적으로, 초임계이산화탄소 내에서 PAc-CD와 수용성 약물을 교반하는 단계, 상기 단계에서 얻어진 혼합물을 취득하기 위하여 초임계이산화탄소를 방출하는 단계를 포함한다.
상기 초임계이산화탄소 내에서 PAc-CD와 수용성 약물을 교반하는 단계에서 초임계 이산화탄소의 온도는 31 내지 90 ℃이고, 압력은 7.4 내지 41.4 MPa이며, 보다 바람직한 온도는 45℃이고, 압력은 34.5MPa이다. 온도와 압력이 45℃에서 34.5MPa 이하일 경우 PAc CD의 초임계이산화탄소에 대한 용해력이 포접체 제조에 어려움이 있다.
수용성 약물에는 몰시도민(molsidomine)으로 한정한다.
상기 초임계이산화탄소 내에서 PAc-CD와 수용성 약물을 교반하는 단계에서, PAc-CD와 수용성 약물의 반응비는 0.1 내지 50 이고, 보다 바람직하게는 1:1이 적당하다.
상기 초임계이산화탄소 내에서 PAc-CD와 수용성 약물을 교반시키는 단계에서 PAc-CD는 이산화탄소 대비 20 중량퍼센트로 포함되며, 초임계이산화탄소에 잘 용해된다. 수용성 약물은 초임계이산화탄소에 용해되지 않지만 PAc-CD가 용해된 상태에서는 포접체가 되면서 초임계이산화탄소에 용해되는 것 같은 현상이 나타난다. 반응은 1 분 내지 36 시간 동안 진행되며, 바람직하게는 20 시간이 적당하다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 도2와 같이 이산화탄소 실린더(1)에서 나온 이산화탄소를 고압 실린지 펌프(2)를 거쳐 고압 반응기 셀(5) 내부에 주입한 후 라인(12)을 방출되도록 준비하였다. 상기 고압 셀(5)의 한쪽은 사파이어 셀을 부착하여 관측하기 용이하게 하였고, 항온기(6)에 담궈 온도를 조절하였으며, 균일한 혼합을 위하여 교반기(11)와 마그네틱 바(4)를 이용하였다.
고압 반응기 셀(5) 내부에 PAc-CD와 수용성 약물을 첨가하고 이산화탄소를 주입한 후 45℃ 온도와, 34.5MPa 압력에서 용해시킨다. 상기 PAc-CD와 수용성 약물-이산화탄소 혼합용액을 몇 시간 동안 방치한 뒤 빠르게 감압하여 방출하여 건조시킨다.
본 기술은 간단한 방식으로 잔여물이 남지 않는 초임계이산화탄소를 이용하여 퍼아세틸레이티드 사이클로덱스트린(peracetylated cyclodextrin, PAc-CD)과 수용성 약물인 몰시도민을 이용해 깨끗한 포접체를 제조하고, 제조된 포접체는 장시간의 치료적 효과를 유지할 수 있도록 하는 장점을 가진다.
이 제조방법의 또 다른 장점은 유해한 용매의 잔여물이 없고, 제품의 재이용이 용이하며, 저렴하고 약리작용을 보이지 않을 뿐 아니라 불연성인 특징이 있는 이산화탄소를 사용한다는 것이다.
도 1(a)는 퍼아세틸레이티드-베타-사이클로덱스트린(PAc-β-CD)의 분자구조 모형이다.
도 1(b)는 몰시도민의 분자구조 모형이다.
도 2는 초임계이산화탄소 내에서 포접체의 제조를 위한 초임계장비이다.
도 3(a)는 몰시도민의 XRD 패턴이고, 3(b)는 PAc-β-CD의 XRD 패턴이고, 3(c)는 PAc-β-CD과 몰시도민 물리적 혼합물의 XRD 패턴이며, 3(d)는 PAc-β-CD과 몰시도민 포접체의 XRD 패턴이다.
도 4(a)는 몰시도민의 DSC 그래프이고, 4(b)는 PAc-β-CD의 DSC 그래프이고, 4(c)는 PAc-β-CD과 몰시도민 물리적 혼합물의 DSC 그래프이며, 4(d)는 PAc-β-CD과 몰시도민 포접체의 DSC 그래프이다.
도 5는 oily suspensin된 포접체로부터 몰시도민의 릴리즈 속도를 측정한 그래프이다. (▲)몰시도민 ; (●) PAc-β-CD/약물 포접체
실시예 1
10mL 고압 반응기 셀(5) 내부에 PAc-β-CD(도1a) 12mg과 몰시도민(도1b) 3mg을 첨가하고 이산화탄소 실린더(1)에서 나온 이산화탄소를 고압 실린지 펌프(2)를 거쳐 34.5MPa 압력으로 주입한다. 이후 항온기(6)를 이용하여 온도를 45℃로 유지하며 교반기(11)와 마그네틱 바(4)를 이용하여 교반시킨다. PAc-β-CD는 초임계이산화탄소에 잘 용해되지만 몰시도민은 용해되지 않기 때문에 처음에는 녹지 않는 고형물이 존재하지만 일정한 시간이 지나면서 사라지는 현상이 관찰된다. 이것은 분명하게 사이클로덱스트린과 몰시도민이 포접체가 되었음을 간접적으로 증명할 수 있다. 상기 PAc-CD와 수용성 약물-이산화탄소 혼합용액을 20시간동안 방치한 뒤 빠르게 감압하고 방출(12)하여 건조시킨다.
건조된 포접체의 포접 유무를 관찰하기 위하여 XRD(도3), DSC(도4)로 분석하였다. 그 결과, 물리적 혼합물에서 나타나는 PAc-β-CD와 몰시도민 각각의 피크와 다르게 나타나는 것이 관찰된다.
실시예 2
퍼아세틸레이티드 베타 사이클로덱스트린/약물 포접체의 oily suspension으로부터 몰시도민의 in-vitro release rate는 Japanese Pharmacopoeia XIV에 설명된 dissolution test의 paddle method에 따라서 측정한다.
약물 전달체로 사용되는 것을 실험하기 위하여 1:1 몰 농도의 포접체(몰시도민: 3 mg, PAc-β-CD: 12mg)는 10mL 피넛오일에 서스펜션 된다. 이후 상기 오일 서스펜션은 30mL 물이 첨가되고, 37℃에서 혼합물은 60rpm으로 교반하면서 유지된다. 샘플 용액(0.3mL)은 cotton plug로 drawn되고 물에 희석된다. oily phase에서 몰시도민의 release rate는 스펙트로메타(spectrophotometrically, Lambda 40 UV-vis spectrometer, Perkin Elmer)로 측정한다.
그 결과 도5와 같이 포접체는 15 내지 20%가 30분 후 방출되고, 20 내지 35%가 1시간 후 방출되고, 50 내지 60%가 3시간 후 방출되고, 75 내지 90%가 6시간 후 방출되며, >90%이 7시간 후 방출되는 결과가 나타난다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
1: 초임계이산화탄소, 2: ISCO Pump, 3: 체크 밸브, 4: 마그네틱바, 5: 초임계이산화탄소용 셀, 6: 항온기, 7: 압력조절기, 8: 온도조절기, 9: 트랩, 10: Vent, 11: 교반기, 12: 노즐

Claims (7)

  1. 초임계이산화탄소 내에서 퍼아세틸레이티드 사이클로덱스트린(PAc-CD)과 수용성 약물인 몰시도민(molsidomine)을 교반하여 포접체(inclusion complex)를 형성하는 제1단계, 상기 초임계이산화탄소를 제거하여 포접체를 함유하는 초임계이산화탄소로부터 포접체를 분리하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 퍼아세틸레이티드 사이클로덱스트린은 퍼아세틸레이티드-알파-사이클로덱스트린(PAc-α-CD), 퍼아세틸레이티드-베타-사이클로덱스트린(PAc-β-CD), 퍼아세틸레이티드-감마-사이클로덱스트린(PAc-γ-CD) 중에 선택된 것을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 퍼아세틸레이티드 사이클로덱스트린은 초임계이산화탄소에서 20wt% 이하로 제조되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 퍼아세틸레이티드 사이클로덱스트린과 약물의 비는 0.1 ~ 50 범위에서 제조되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 포접체를 형성시키기 위한 반응 시간은, 1분 내지 36시간인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
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