KR101314127B1 - 다면체 형상의 약물 전달 시스템 제조 방법 - Google Patents

다면체 형상의 약물 전달 시스템 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 약물 전달 시스템의 외층을 제조하는 단계; 및 상기에서 제조한 외층의 내부 코어(core)에 약물을 주입하는 단계를 포함하는 다면체 형상의 약물 전달 시스템 제조 방법을 개시한다.

Description

다면체 형상의 약물 전달 시스템 제조 방법{Method for preparing polyhedral drug delivery system}
본 발명은 다면체 형상의 약물 전달 시스템 제조 방법에 관한 것이다.
약물이 생체 내에서 효과적으로 작용하기 위해서는 약물이 의도하는 타겟에서 발현될 수 있어야 하며, 약물의 체내 농도가 일정 기간 이상 치료 효과 범위(therapeutic range) 내에 유지 되어야 한다. 약물이 체내에 과량 존재하면 독성을 나타내게 되고 너무 적은 양의 경우에는 치료 효과가 나타나지 않는데, 약물 전달 시스템은 이를 조절하는 역할을 할 수 있다. 또한 다양한 기능을 가지는 약물 전달 시스템은 약물이 보다 효율적으로 효과를 발휘하도록 할 수 있다.
본 발명은 다면체 형상의 약물 전달 시스템의 제조 방법 및 그에 의해 제조되어 타겟하는 영역에만 표면 처리를 용이하게 할 수 있는 다면체 형상의 약물 전달 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면은 약물 전달 시스템의 외층을 제조하는 단계; 및 상기에서 제조한 외층의 내부 코어(core)에 약물을 주입하는 단계를 포함하는 다면체 형상의 약물 전달 시스템 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일측면은 상기 제조 방법에 의해 제조한 다면체 형상의 약물 전달 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 약물 전달 시스템 제조 방법을 통해 타겟하는 영역에만 표면 처리를 용이하게 할 수 있는 다면체 형상의 약물 전달 시스템을 효과적이고 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일측면에 따른 제조 방법으로 제조한 약물 전달 시스템의 일실시예이다.
도 2는 식각을 통해 패턴을 형성한 기판의 일실시예이다.
도 3은 1회 식각 후 감광제 및 산화제를 적용하고 노광을 진행한 기판의 일실시예이다.
도 4는 제조된 1차 주형의 일실시예이다.
도 5는 1차 주형을 첫 번째 몰딩하는 과정의 일실시예이다.
도 6은 첫 번째 몰딩 후 두 번째 몰딩하는 과정의 일실시예이다.
도 7은 제조된 2차 주형의 일실시예이다.
도 8은 스탬핑을 진행하기 위해 고분자를 증착한 기판의 일실시예이다.
도 9는 고분자가 증착된 기판 및 2차 주형을 이용하여 외층을 제조하는 과정의 일실시예이다.
도 10은 제조된 약물 전달 시스템 외층의 일실시예이다.
도 11은 제조된 외층의 내부 코어에 약물을 주입한 약물 전달 시스템의 일실시예이다.
도 12는 외층의 내부 코어에 약물을 주입하고 덮개층으로 덮은 약물 전달 시스템의 일실시예이다.
본 명세서에서 "약물 전달 시스템(Drug Delivery System)"은 약물 방출 속도를 조절하거나 약물을 타겟 부위에 효율적으로 전달하기 위해 설계한 약물의 제형을 의미한다.
종래 약물 전달 시스템들은 생분해에 의한 약물 방출을 선형적으로 유지하고자 대부분 구(球)의 형상을 가진다. 이러한 구 형상의 생분해성 약물 전달 시스템에 다양한 기능을 부여하기 위해 표면 처리를 하는 경우, 구의 특성상 표면을 몇 개의 영역으로 나누고 특정 영역에만 표면 처리를 하는 것이 용이하지 않기 때문에 약물 전달 시스템들에 다양한 기능을 부여하기가 어려웠다.
이에 반해, 다면체 형상을 가지는 약물 전달 시스템의 경우 외면 중 일부 영역만을 선택하여 특정의 표면 처리를 용이하게 할 수 있다. 이러한 표면 처리를 통해 영역마다 약물 방출율을 다르게 하여 약물 전달 시스템의 약물 방출 속도 또는 방출량이 원하는 대로 조절되도록 하거나, 일부 영역에만 미생물을 처리하여 약물 전달 시스템에 이동성을 부여할 수 있으며, 영역마다 다른 표면 처리를 함으로써 약물 전달 시스템에 보다 다양한 기능을 부여할 수 있다. 따라서 이와 같이 유리한 다면체 형상의 약물 전달 시스템을 효과적으로 제조할 필요성이 있다.
본 발명의 일측면은 약물 전달 시스템의 외층을 제조하는 단계; 및 상기에서 제조한 외층의 내부 코어(core)에 약물을 주입하는 단계를 포함하는 다면체 형상의 약물 전달 시스템 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일측면에서, 상기 외층을 제조하는 단계는 기판에 패턴을 형성하여 1차 주형을 제조하는 단계; 상기 단계에서 제조한 1차 주형을 몰딩(molding)하여 2차 주형을 제조하는 단계; 및 상기 단계에서 제조한 2차 주형의 요철을 이용하여 스탬핑(stamping) 방법으로 외층을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일측면의 1차 주형을 제조하는 단계에서 기판은 실리콘 기판을 포함한다.
본 발명의 일측면의 1차 주형을 제조하는 단계에서, 식각(etching)을 통해 기판에 패턴을 형성할 수 있다. 본 발명의 다른 일측면에서, 식각은 물리적 식각 또는 화학적 식각을 포함한다. 본 발명의 또 다른 일측면에서, 식각은 깊은 반응성 이온 식각(Deep reactive ion etching, DRIE)을 포함한다.
상기에서 깊은 반응성 이온 식각은 1:20 이상, 구체적으로 1:20 내지 1:100의 고종횡비 반응성 이온 식각을 포함한다. 이러한 고종횡비 반응성 이온 식각을 이용하여 보다 정밀하게 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 일측면의 1차 주형을 제조하는 단계에서, 2개 이상, 구체적으로 2 내지 5개의 마스크를 이용한 2 내지 5번의 식각을 통해 기판에 패턴을 형성하여 1차 주형을 제조할 수 있다. 본 명세서에서 "마스크"는 특정 패턴이 나타나 있는 판을 의미한다. 본 발명의 다른 일측면에서, 형성하고자 하는 패턴의 종류에 따라 마스크의 종류 및 개수를 적절하게 선택할 수 있다. 본 발명의 또 다른 일측면에서, 첫 번째 식각 후, 기판에 산화제 및 감광제를 적용하고 노광(exposure)을 진행한 다음, 두 번째 식각을 행할 수 있다.
본 발명의 일측면에서 외층을 제조하는 단계는 1차 주형을 몰딩(molding)하여 2차 주형을 제조하는 단계를 포함한다. 본 발명의 다른 일측면에서, 2차 주형은 스탬핑 방법으로 외층을 제조하기 위한 틀을 의미할 수 있다. 2차 주형은 외층의 재료, 내부 코어 내 약물의 종류 등에 따라 그 재료가 적절하게 선택될 수 있다. 상기 재료는 금을 예로 들 수 있는 금속, 실리콘 또는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA)를 예로 들 수 있는 고분자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 또 다른 일측면에서, "몰딩(molding)"은 2차 주형을 성형하는 과정을 의미하며, 구체적으로 금속을 예로 들 수 있는 2차 주형의 재료를 1차 주형에 적용하고 응고시켜 2차 주형을 성형하는 과정을 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 또 다른 일측면에서, 몰딩을 2회 이상, 구체적으로 2 내지 5회 실시하여 최종 2차 주형을 제조할 수 있다.
본 발명의 일측면에서 외층을 제조하는 단계는 2차 주형의 요철을 이용하여 스탬핑 방법으로 외층을 제조하는 단계를 포함한다. 본 발명의 다른 일측면에서, 제조한 외층은 일반적으로 약물 전달 담체로 이용될 수 있는 모든 물질을 포함하며, 구체적으로 고분자, 더 구체적으로 생분해성 고분자를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 "고분자"는 분자량 1만 이상의 화합물을 의미하며, "생분해성 고분자"는 생체 내에서 분해 가능한 분자량 1만 이상의 화합물을 의미한다. 본 발명의 또 다른 일측면에서, "스탬핑(stamping)" 방법은 요철이 있는 주형에 고분자 물질을 예로 들 수 있는 외층의 재료를 적용하고 응고시킨 후 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 실리콘 기판에 고분자를 증착하고, 2차 주형의 요철을 이용하여 고분자 물질을 특정한 형태로 만들어 응고시킨 후 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일측면에서, 생분해성 고분자는 폴리-락트산(poly-lactic acid, PLA), 폴리-락틱-코-글리콜산(poly-lactic-co-glycolic acid, PLGA), 폴리-글리콜산(poly-glycolic acid, PGA), 폴리-D-락타이드(poly-D-lactide, PDLA), 폴리비닐아세테이트 프탈레이트(polyvinylacetate phthalate), 메타크릴산 공중합체(methacrylic acid polymer) 및 하이드록시프로필 메틸셀룰로오즈 프탈레이트(hydroxypropyl methylcellulose phthalate) 중 하나 이상을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일측면은 외층의 내부 코어(core)에 약물을 주입하는 단계를 포함한다. 본 명세서에서 "내부 코어"는 약물 전달 시스템 내부의 빈 공간을 의미한다.
본 발명의 일측면의 약물을 주입하는 단계에서 미세 주사(micro syringe)를 이용하여 약물을 주입할 수 있다.
본 발명의 일측면에서, 약물은 질병이나 상처를 치료하거나 예방하기 위해 인간을 포함하는 동물 또는 식물에 적용할 수 있는 모든 물질을 포함하며, 일반적인 치료용 약물, 효소 또는 miRNA와 같은 생화학적 물질도 널리 포함하는 개념이다. 본 발명의 다른 일측면에서, 약물은 액상 또는 고상일 수 있다. 본 발명의 또 다른 일측면에서, 약물은 비스테로이드성 소염 진통제, 칼슘 통로 차단제, 안지오텐신 II 길항제, 고지혈증 치료제, 당뇨병 치료제, 리파아제 억제제, 항히스타민제, 소화기계 질환 치료제, 혈소판 응집 억제제, 골다공증 치료제, 항바이러스제, 항생제, 항진균제, 면역 억제제, 호르몬제, 항종양제, 이들의 염 및 이들의 약제학적 유도체 중 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 일측면에서, 약물은 아세트아미노펜, 아세틸살리실산, 이부프로펜, 플루비프로펜, 인도메타신, 나프록센, 케토프로펜, 피록시캄　또는 아세클로페낙을 포함하는 비스테로이드성 소염 진통제; 니페디핀, 니모디핀, 니트렌디핀 또는 암로디핀을 포함하는 칼슘 통로 차단제; 발사르탄, 이르베사르탄, 칸데르사르탄, 올메사르탄　또는 로사르탄을 포함하는 안지오텐신 II 길항제; 아토르바스타틴, 로바스타틴, 심바스타틴, 플루바스타틴, 겜피브로질 또는 페노피브레이트를 포함하는 고지혈증 치료제; 로지글리타존　또는 메트포민을 포함하는 당뇨병 치료제; 오를리스타트를 포함하는 리파아제 억제제; 페닐아민　또는 펙소페나딘을 포함하는 항히스타민제; 오메프라졸, 판토프라졸, 파모티딘 또는 시메티딘을 포함하는 소화기계 질환 치료제; 실로스타졸 또는 클로피도그렐을 포함하는 혈소판응집 억제제; 랄록시펜을 포함하는 골다공증 치료제; 아시클로버, 팜시클로버 또는 라미부딘을 포함하는 항바이러스제; 클라리스로마이신, 씨플로플록사신　또는 세푸록심을 포함하는 항생제; 이트라코나졸, 암포테리신 비, 테르비나핀, 플루코나졸　또는 케토코나졸을 포함하는 항진균제; 사이클로스포린, 타크로리무스 또는 라파마이신을 포함하는 면역 억제제; 테스토스테론, 프레드니솔론, 에스트로겐, 코티손, 하이드로코티손　또는 덱사메타손을 포함하는 호르몬제; 파클리탁셀, 도세탁셀, 독소루비신, 또는 부설판을 포함하는 항종양제; 이들의 염; 및 이들의 약제학적 유도체 중 선택된 하나 이상을 예로 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일측면에 따른 약물 전달 시스템 제조 방법은 내부 코어에 약물을 주입하는 단계 이후, 주입한 약물을 덮는 덮개층을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 덮개층은 약물 전달 시스템의 약물 방출 속도를 조절하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일측면의 덮개층을 제조하는 단계에서 제조한 덮개층은 고분자, 구체적으로 생분해성 고분자를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 일측면에서, 덮개층의 생분해성 고분자는 외층의 생분해성 고분자와 생분해 정도가 다를 수 있으며, 이 때 덮개층의 생분해성 고분자가 외층의 생분해성 고분자보다 생분해 정도가 높아 생체 내에서 빨리 분해될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일측면에서 덮개층을 제조하는 단계는 고분자를 예로 들 수 있는 덮개층의 재료를 미세 주사로 약물 위에 주입한 후 응고시키는 과정을 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 12(100 : 덮개층, 101 : 외층, 110 : 기판, 120 : 산화막, 121 : 감광제, 130 : 2차 주형 제조에서 중간 단계의 주형, 140 : 2차 주형, 150 : 기판, 160 : 약물)는 본 발명의 일측면에 따른 약물 전달 시스템 제조 방법의 모식도이나, 이는 일예시일 뿐 본 발명의 범위가 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일측면은 상기 방법에 의해 제조되고, 약물을 포함하는 내부 코어; 및 내부 코어를 둘러싸고 있으며, 하나 이상의 외면에 표면 처리가 되어 있는 외층을 포함하는 다면체 형상의 약물 전달 시스템을 제공한다. 도 1(100 : 덮개층, 101 : 외층)은 본 발명의 일측면에 따른 약물 전달 시스템의 개념도를 나타내나, 이는 일예시일 뿐 본 발명의 범위가 이에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일측면에 따른 약물 전달 시스템은 상기 제조 방법으로 제조되어 다면체 형상을 가지기 때문에, 기존의 약물 전달 시스템에서는 불가능했던 마이크로 크기의 약물 전달 시스템의 표면을 여러 영역으로 보다 정밀하게 나누고, 타겟하는 일부 영역에만 표면 처리를 하는 것이 가능하다.
본 발명의 일측면에서, 다면체는 표면 처리가 요구되는 영역의 개수 및 다른 필요에 따라 다양한 개수의 면을 가질 수 있다. 본 발명의 다른 일측면에서, 다면체는 3 내지 10면체, 구체적으로 4 내지 8면체, 더 구체적으로 4 내지 6면체를 포함한다. 본 발명의 또 다른 일측면에서, 다면체가 직육면체일 경우 외면을 몇 개의 영역으로 나누고 일부 영역에만 표면 처리하는 것이 특히 용이하여 보다 바람직할 수 있다.
본 발명의 일측면에서, 표면 처리는 약물 전달 시스템에 기능을 부여할 수 있는 다양한 표면 처리 방법을 포함한다. 본 발명의 다른 일측면에서, 표면 처리는 물리적 식각(etching), 화학적 식각, 화학 물질 코팅 및 미생물 흡착 중 하나 이상을 포함한다. 상기에서 화학 물질은 소 혈청 알부민(bovine serum albumin, BSA)을 예로 들 수 있고, 미생물은 대장균(Escherichia Coli), 세라티아 마르세센스(Serratia Marcescens) 또는 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella Typhimurium)을 예로 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 특히 본원 발명에 따른 다면체 형상의 약물 전달 시스템은 플라즈마 처리 또는 화학 물질 증착과 같이 직진성을 가지는 표면 처리를 함에 있어 그 효과가 극대화될 수 있다. 본 발명의 또 다른 일측면에서, 상기 표면 처리 중 미생물 흡착은 약물 전달 시스템에 이동성을 부여하기 위한 것일 수 있다.
상기 설명으로부터, 당업자라면 본 발명의 의도 및 범위를 벗어나지 않으면서 여러 용도 및 조건에 적합하도록 본 발명을 다양하게 변경 또는 변형시킬 수 있다. 이러한 변경 또는 변형은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 본다.
100 : 덮개층
101 : 외층
110 : 기판
120 : 산화막
121 : 감광제
130 : 2차 주형 제조에서 중간 단계의 주형
140 : 2차 주형
150 : 기판
160 : 약물

Claims (11)

  1. 다면체 형상의 약물 전달 시스템 제조 방법으로서,
    약물 전달 시스템의 외층을 제조하는 단계; 및
    상기에서 제조한 외층의 내부 코어(core)에 약물을 주입하는 단계를 포함하되,
    상기 외층을 제조하는 단계는,
    기판에 패턴을 형성하여 1차 주형을 제조하는 단계;
    상기 단계에서 제조한 1차 주형을 몰딩(molding)하여 2차 주형을 제조하는 단계; 및
    상기 단계에서 제조한 2차 주형의 요철을 이용하여 스탬핑(stamping) 방법으로 외층을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다면체 형상의 약물 전달 시스템 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    1차 주형을 제조하는 단계는 깊은 반응성 이온 식각(Deep Reactive Ion Etching)을 통해 실리콘 기판에 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    2차 주형을 제조하는 단계에서 제조한 2차 주형은 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    외층을 제조하는 단계에서 스탬핑 방법으로 제조한 외층은 생분해성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    내부 코어에 약물을 주입하는 단계 이후, 주입한 약물을 덮는 덮개층을 제조하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제조한 덮개층은 생분해성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    약물은 비스테로이드성 소염 진통제, 칼슘 통로 차단제, 안지오텐신 II 길항제, 고지혈증 치료제, 당뇨병 치료제, 리파아제 억제제, 항히스타민제, 소화기계 질환 치료제, 혈소판 응집 억제제, 골다공증 치료제, 항바이러스제, 항생제, 항진균제, 면역 억제제, 호르몬제, 항종양제 및 이들의 염 중 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 6 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되고,
    약물을 포함하는 내부 코어; 및
    내부 코어를 둘러싸고 있으며, 하나 이상의 외면에 표면 처리가 되어 있는 외층을 포함하는 약물 전달 시스템으로서,
    상기 외층은 4 내지 10 면체 중 어느 하나의 형태이고,
    상기 외층은 하나 이상의 외면에 미생물 흡착 처리가 된 것을 특징으로 하는 다면체 형상의 약물 전달 시스템.
  10. 삭제
  11. 삭제
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