KR101447130B1 - Methotrexate encapsulated polymeric micelles of chitosan copolymer grafted with methoxy poly(ethylene glycol) and preparation method thereof - Google Patents

Methotrexate encapsulated polymeric micelles of chitosan copolymer grafted with methoxy poly(ethylene glycol) and preparation method thereof Download PDF

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Abstract

본 발명은 메토트렉세이트의 서방성, 정상세포에 대한 안정성 등이 개선된 메톡시 폴리에틸렌글리콜이 그라프트된 키토산 공중합체에 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymeric micelle in which methotrexate is supported on a chitosan copolymer grafted with methoxypolyethylene glycol having improved release properties of methotrexate and stability to normal cells, and a method for producing the same.

본 발명에 의하면, 엽산(folate) 항종양물질인 메토트렉세이트를 구조적 변화없이 용이하게 메톡시 폴리에틸렌글리콜이 그라프트된 키토산 공중합체에 담지할 수 있고 이를 통해 메토트렉세이트의 서방성을 향상시키고, 정상세포에 대한 독성을 감소시켜 메토트렉세이트의 효용을 높이는 데 유용하게 사용될 수 있다.According to the present invention, methotrexate, which is a folate antitumor substance, can be easily carried on chitosan copolymer grafted with methoxypolyethylene glycol without a structural change, thereby improving the sustained release of methotrexate, Can be usefully used to increase the efficacy of methotrexate by reducing toxicity.

수용성 키토산, 메토트렉세이트, 고분자 미셀, 메톡시 폴리에틸렌글리콜 Soluble chitosan, methotrexate, polymeric micelle, methoxypolyethylene glycol

Description

메톡시 폴리에틸렌글리콜이 그라프트된 키토산 공중합체에 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀 및 이의 제조방법 {Methotrexate  encapsulated polymeric micelles of chitosan copolymer grafted with methoxy poly(ethylene glycol) and preparation method thereof}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polymeric micelle having methotrexate supported on methoxy polyethylene glycol-grafted chitosan copolymer and methotrexate-containing polymeric micelles of chitosan copolymer grafted with methoxy poly (ethylene glycol)

본 발명은 유리 아민기를 갖는 수용성 키토산의 사슬에 친수성기로서 메톡시 폴리에틸렌글리콜이 그라프트된 키토산 공중합체에 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀에 관한 것이다.The present invention relates to a polymeric micelle in which methotrexate is supported on a chitosan copolymer in which methoxypolyethylene glycol is grafted as a hydrophilic group to a chain of a water-soluble chitosan having a free amine group.

키토산은 글루코오스아민(glucosamine)의 피라노스(pyranose) 단위체가 β-1,4 결합된 것으로서, 글루코오스아민 잔기가 5,000 개 이상 결합된 분자량이 100 만 이상이고 다가의 양이온을 가진 다당류(polysaccharide) 계열의 생체고분자물질로 게 껍질이나 새우와 같은 갑각류 및 오징어를 포함하는 수산계로부터 추출할 수 있으며, 그 분자 구조로 볼 때 다당류의 일종인 셀룰로오스와 유사한 구조로서, 생체 친화성이 우수하여 면역 반응시 거부 반응이 일어나지 않기 때문에 의약 산업에 응용되고 있고, 최근 미국의 FDA에서 식품으로서 인증을 받은 후, 키토산은 21세기의 중요한 생물산업 및 생체의료용 물질로 응용되고 있다.Chitosan is a β-1,4-linked pyranose unit of glucosamine. The chitosan has a molecular weight of more than 5,000 and has a polysaccharide family of multivalent cations. Biomolecules can be extracted from fisheries including crustaceans such as crab shells and shrimp, and squid. In terms of its molecular structure, it has a structure similar to cellulose, which is a type of polysaccharide. It has excellent biocompatibility, Has been applied to the pharmaceutical industry since it does not occur. Recently, after being certified as a food by the US FDA, chitosan has been applied as an important biological industry and biomedical materials in the 21st century.

특히, 20,000 ∼ 100,000 이내의 특정 분자량의 범위를 가진 키토산은 강한 생리활성 기능을 띠고 있는 것으로 알려져 있기 때문에 건강 식품분야, 식ㆍ음료 분야, 화장품 분야, 보건위생 분야 및 의약품 분야에 대한 응용성을 기대할 수 있다. In particular, chitosan having a specific molecular weight within a range of 20,000 to 100,000 is known to have a strong physiological activity, so it is expected to be applicable to the fields of health food, food and beverage, cosmetics, healthcare and pharmaceuticals .

그러나, 상술한 특징 및 장점을 갖는 키토산은 서로 이웃하는 분자가 강한 수소결합으로 견고하게 결합되어 물에 녹지 않는 불용성 물질로서, 종래 키토산을 녹이기 위하여 젖산, 초산, 프로피온산, 포름산, 아스코르브산, 및 주석산을 포함하는 유기산 및 염산, 질산 및 황산으로 구성되는 무기산을 사용함으로 생체에 응용하는 데 제한을 주고 있다는 문제점이 있었다. 본 발명자들은 이러한 문제를 해결할 수 있는 획기적인 수용성 키토산을 개발하고 이를 특허출원하여 등록받은바 있다(대한민국 등록특허 제441270호). 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.However, the chitosan having the above-described characteristics and advantages is a water-insoluble substance which is firmly bonded to a neighboring molecule by strong hydrogen bonds and is conventionally known as a water-insoluble substance. To dissolve chitosan, lactic acid, acetic acid, propionic acid, formic acid, ascorbic acid, And inorganic acids composed of hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid, and thus, there is a problem in that application to living bodies is limited. The inventors of the present invention have developed a novel water-soluble chitosan which can solve such a problem and have been registered with a patent application (Korean Patent No. 441270). Specifically, it is as follows.

상기 대한민국 등록특허 제441270호는 "1) 키토산 올리고당의 유기산 또는 무기산 염의 용액을 염기인 트리알킬 아민으로 처리하고, 2) 상기 용액에 유기용매를 첨가하여 키토산 올리고당에 결합되어 있는 유기산 또는 무기산이 트리알킬 아민 염의 형태로 제거된 키토산 올리고당을 회수하고, 3) 상기에서 산이 제거된 키토산 올리고당 용액을 무기산 처리 후, 활성화된 탄소/이온교환수지(activated carbon/ion exchange resin) 컬럼으로 정제하여 1,000 ∼100,000 Da의 분자량을 가 진 순수한 수용성 유리 아민 키토산을 제조하는 방법"을 개시하고 있다.Korean Patent No. 441270 discloses a method for producing a chitosan oligosaccharide which comprises the steps of: 1) treating a solution of an organic acid or inorganic acid salt of a chitosan oligosaccharide with a base trialkylamine, 2) adding an organic solvent to the solution, 3) The acid-removed chitosan oligosaccharide solution is treated with an inorganic acid and then purified by an activated carbon / ion exchange resin column to obtain a chitosan oligosaccharide of 1,000-100,000 A method for producing pure water-soluble free amine chitosan having a molecular weight of Da ".

한편, 메토트렉세이트는 엽산(folate) 항대사물질로서, 급성 림프구증가증 백혈병을 가진 어린이의 악성종양과 골육종, 비호지킨 림프종, 호즈킨 병, 뇌암 그리고 구강암 및 폐암과 유방암, 건선, 융모막암종과 영양막종양에 대하여 다양한 치료제로 사용되고 있다. 그럼에도 불구하고, 메토트렉세이트의 정상세포에 대한 독성 및 약물내성과 신독성을 가지는 특징, 골수억제와 급성 및 장기간에 걸친 간독성과 폐렴 및 장기간에 걸친 폐병의 부작용이 알려지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 메토트렉세이트의 전달체에 대한 다양한 연구가 시도되었다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.On the other hand, methotrexate is a folate antimetabolite, which is used to treat malignant tumors and osteosarcoma, non-Hodgkin's lymphoma, Hodgkin's disease, brain cancer, oral cancer and lung cancer, breast cancer, psoriasis, choriocarcinoma and trophoblastic tumor of children with acute lymphocytosis leukemia Have been used as various therapeutic agents. Nevertheless, it is known that the toxicity of methotrexate to normal cells and the characteristics of drug resistance and nephrotoxicity, myelosuppression, acute and long-term hepatotoxicity, pneumonia and side effects of long-term lung disease. Various studies have been made on the carrier of methotrexate to solve such a problem. Specifically, it is as follows.

Li와 Kwon은 메토트렉세이트를 PEG-block poly(2-hydroxyethyl L-aspartamide)에 결합하였고 이와 같이 메토트렉세이트가 결합되어진 고분자 미셀은 메토트렉세이트의 서방성을 위하여 결합시켰다고 보고하였다(Y. Li, G.S. Kwon, Pharm. Res. 17 (2000) 607-611). 또한, 메토트렉세이트가 결합되어진 고분자 미셀은 pH에 민감함을 확인하였다(Y. Li, G.S. Kwon, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 16 (1999) 217226). Kang 등은 poly(2-hydroxyethyl aspartamide)에 메토트렉세이트가 물리적 화학적 결합으로 인한 자가회합으로 결합된다고 밝혔다(H. Kang, J.D. Kim, S.H. Han, I.S. Chang, J. Control. Release 81 (2002) 135-144).Li and Kwon reported that methotrexate binds to PEG-block poly (2-hydroxyethyl L-aspartamide) and that the macromolecule-bound polymeric micelles bind to methotrexate for sustained release (Y. Li, GS Kwon, Pharm. Res. 17 (2000) 607-611). In addition, it was confirmed that the polymeric micelles to which methotrexate was bound were sensitive to pH (Y. Li, G. S. Kwon, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 16 (1999) 217226). Kang et al. Reported that methotrexate binds to poly (2-hydroxyethyl aspartamide) by self-association due to physical chemical bonding (H. Kang, JD Kim, SH Han, IS Chang, J. Control. ).

Zhang과 Zhuo 역시 ABA 삼중블록 공중합체를 이용하여 메토트렉세이트가 담지된 고분자미셀을 만들고, 봉입효율은 73.0 %((w/w))이었음을 보고하였다(Y. Zhang, R. X.Zhuo, Biomaterials 26 (2005) 20892094). 덱스트란과 같은 다당류를 메토트렉세이트와 공유결합할 경우 항종양 작용이 덱스트란의 분자량에 의존한다는 사실이 보고되었다(D. Nevozhay, R. Budzynska, U. Kanska, M. Jagiello, M.S. Omar, J. Boratynski, A. Opolski, Anticancer Res. 26 (2006) 1135-1143). 그러나, 이러한 종래의 방법들은 메토트렉세이트를 고분자에 직접 화학적으로 결합시킴에 의하여 메토트렉세이트의 고유 특성에 영향을 주고, 항암활성을 저하하는 문제가 있으며, 또한 메토트렉세이트의 봉입에 사용되는 블록 공중합체는 신규의 고분자로 인체내의 독성 및 잔류성 등과 같이 안정성이 보장되지 않는다는 문제점이 있다.   Zhang and Zhuo also reported that the incorporation efficiency of methotrexate-bearing polymeric micelles was 73.0% (w / w) using ABA triblock copolymer (Y. Zhang, RXZhuo, Biomaterials 26 (2005) 20892094). It has been reported that the antitumor action depends on the molecular weight of dextran when covalently conjugating a polysaccharide such as dextran with methotrexate (D. Nevozhay, R. Budzynska, U. Kanska, M. Jagiello, MS Omar, J. Boratynski , A. Opolski, Anticancer Res. 26 (2006) 1135-1143). However, these conventional methods chemically bind methotrexate directly to the polymer, thereby affecting intrinsic properties of methotrexate and deteriorating anticancer activity. In addition, the block copolymer used for encapsulating methotrexate is a novel polymer There is a problem that stability such as toxicity and persistence in the human body can not be guaranteed.

이에, 본 발명자들은 저분자량 수용성 키토산에 MPEG를 그라프트시켜 코어쉘(core-shell) 형태의 공중합체를 제조하고, 그 내부에 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀을 제조함으로써 메토트렉세이트의 서방성을 향상시키고, 정상세포에 대한 독성을 감소시킨 메토트렉세이트가 담지된 ChitoPEG 공중합체 고분자 미셀을 제조하는 방법을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have succeeded in improving the sustained release of methotrexate by preparing a core-shell type copolymer by grafting MPEG to a low molecular weight water-soluble chitosan and producing methotrexate-loaded polymeric micelles therein, The present inventors have found a method for producing methotrexate-loaded ChitoPEG copolymer polymer micelles that reduce toxicity to normal cells, and completed the present invention.

본 발명의 목적은 항암제인 메토트렉세이트가 담지된 항암제-전달체 복합 고분자 미셀을 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 상기 메토트렉세이트가 담지된 항암제-전달체 복합 고분자 미셀의 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an anticancer agent-carrier complex polymeric micelles carrying methotrexate, which is an anticancer agent. Another object of the present invention is to provide a method for preparing the above-described methotrexate-loaded anticancer drug-delivery complex polymer micelles.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전달체로서 유리 아민기를 갖는 수용성 키토산의 사슬에 친수성기로서 메톡시 폴리에틸렌글리콜(methoxy poly(ethylene glycol))이 그라프트된 키토산(Chitosan) 공중합체(ChitoPEG)에 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀 및 이의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a chitosan copolymer (ChitoPEG) in which methoxy poly (ethylene glycol) is grafted as a hydrophilic group to a chain of a water-soluble chitosan having a free amine group as a carrier and methotrexate And a method for producing the same.

본 발명에 의하면, 친수성기가 그라프트된 ChitoPEG의 내부는 고분자와 약물의 이온 복합체로 구성되고, 외부는 친수성인 메톡시 폴리에틸렌글리콜(MPEG)로 구성되는 구조적 특징이 있어 약물의 혈액 내 순환을 장기간 지속시켜주고, 잠복성 종양에 표적성을 지니며, 소수성 약물의 가용화와 서방성을 보장하고, 메토트렉세이트의 정상세포에 대한 독성 등과 같은 부작용을 줄이는 효과가 있으며, 또한 본 발명에 의한 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀은 천연고분자물질인 수용성 키토산을 중심으로 한 고분자의 장점으로 인해 동결건조 후 증류수에서의 재분산 능 력이 매우 뛰어나다는 특징을 가져 항종양제의 전달체로서 유용하게 사용될 수 있다. According to the present invention, the inside of ChitoPEG, in which a hydrophilic group is grafted, has a structural characteristic composed of an ionic complex of a polymer and a drug, and the outside is composed of a hydrophilic methoxypolyethylene glycol (MPEG) The present invention has the effect of securing solubilization and sustained release of hydrophobic drugs and reducing side effects such as toxicity to normal cells of methotrexate, and also has the effect of inhibiting the methotrexate- Micelles are useful as carriers for antitumor agents because they have excellent redispersibility in distilled water after freeze-drying due to the advantages of polymers based on water-soluble chitosan, which is a natural polymer material.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 유리 아민기를 갖는 수용성 키토산의 사슬에 친수성기로서 메톡시 폴리에틸렌글리콜이 그라프트된 키토산 공중합체에 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀을 제공한다.The present invention provides polymeric micelles in which methotrexate is supported on a chitosan copolymer in which methoxypolyethylene glycol is grafted as a hydrophilic group to a chain of water-soluble chitosan having a free amine group.

본 발명에 따른 상기 수용성 키토산은 500 ~ 100,000 Da의 분자량을 갖는 순수한 유리 아민기를 갖는 수용성 키토산이 바람직하고, 1,000 ~ 50,000 Da인 것이 더욱 바람직하다.The water-soluble chitosan according to the present invention is preferably a water-soluble chitosan having a pure free amine group having a molecular weight of 500 to 100,000 Da, more preferably 1,000 to 50,000 Da.

본 발명에 따른 메토트렉세이트가 담지된 ChitoPEG 고분자 미셀의 형태는 ChitoPEG이 메토트렉세이트 분자들을 둘러싸고 있는 구형의 코어쉘(core-shell) 형태를 띄고 있다(도 1 참조). 이러한 구조적 특성에 의해 코어쉘의 내부에 위치하게 되는 메토트렉세이트는 서방성이 보장되고, 정상세포에 대한 독성이 감소될 수 있다.The form of the methotrexate-loaded ChitoPEG polymeric micelle according to the present invention is in the form of a spherical core-shell in which ChitoPEG surrounds the methotrexate molecules (see FIG. 1). Due to such structural characteristics, methotrexate, which is located inside the core shell, is guaranteed to be sustained release and toxicity to normal cells can be reduced.

나아가, 본 발명에 따른 상기 고분자 미셀에 있어서, 상기 ChitoPEG 공중합 체의 메톡시폴리에틸렌글리콜 치환도는 2 ~ 12인 것이 바람직하다. 상기 치환도는 하기 수학식 1에 의해 계산될 수 있다. 본 발명에 있어서 치환도는 고분자 미셀 내의 약물 담지 효율을 결정하는 중요한 인자로서 치환도가 상기 범위를 벗어나는 경우 약물 담지 효율이 저하되는 문제가 있으며, 또한, 메토트렉세이트가 담지된 경우에도 수용액 상에서의 재분산이 곤란한 문제가 있다.Furthermore, in the polymer micelle according to the present invention, the substitution degree of methoxy polyethylene glycol in the ChitoPEG copolymer is preferably 2-12. The degree of substitution can be calculated by the following equation (1). In the present invention, the degree of substitution is an important factor for determining drug loading efficiency in polymer micelles. When the degree of substitution is out of the above range, the drug loading efficiency is lowered. Also, even when methotrexate is loaded, This is a difficult problem.

MPEG의 치환도 = [(ChitoPEG 수평균분자량 - 키토산 수평균분자량)/2000 ]×100Substitution degree of MPEG = [(ChitoPEG number average molecular weight - chitosan number average molecular weight) / 2000] x100

본 발명에 따른 메토트렉세이트가 담지된 상기 고분자 미셀의 입자크기는 50 ~ 300 nm의 범위가 바람직하다. 만약, 상기 미셀 입자의 크기가 50 nm 미만이면 메토트렉세이트가 봉입되기 어렵고, 300 nm를 초과하면 생체 투여시 생체내 분포가 균일하지 않을 수 있고, 수용액에서 재분산시 심각한 응집현상이 발생할 수 있는 문제가 있다.The particle size of the polymeric micelle carrying the methotrexate according to the present invention is preferably in the range of 50 to 300 nm. If the size of the micelle particle is less than 50 nm, the methotrexate is difficult to be encapsulated. If the size of the micelle particle is more than 300 nm, the in vivo distribution may not be uniform when administered to a living body, have.

본 발명에 따른 상기 고분자 미셀은 ChitoPEG 공중합체와 메토트렉세이트가 하기 화학식 1과 같이 수용성 키토산의 유리 아민기의 질소와 메토트렉세이트의 카르복실기의 산소 사이의 상호 이온결합에 의해 고분자 미셀이 될 것으로 판단되나, 반드시 이 이론에 한정되지는 않는다.The polymer micelle according to the present invention is thought to be a polymer micelle due to mutual ionic bonding between nitrogen of the free amine group of the water-soluble chitosan and oxygen of the carboxyl group of the methotrexate as shown in the following Chemical Formula 1, But is not limited to theory.

Figure 112007081272506-pat00001
Figure 112007081272506-pat00001

(상기 식에서, n은 1.7 ~ 310.(Where n is 1.7 to 310; 6 이고6 , m는 45.5 ~ 113.6이다.), and m is 45.5 to 113.6.)

또한, 본 발명은 유리 아민기를 갖는 수용성 키토산을 증류수에 용해시킨 후 메톡시폴리에틸렌글리콜-N-히드록시숙신이미드를 적가하여 공중합체(ChitoPEG) 용액을 제조한 후 동결건조시키는 단계(단계 1); 및 상기 단계 1에서 동결건조된 ChitoPEG을 증류수에 용해시킨 후, 유기용매에 용해시킨 메토트렉세이트를 상기 ChitoPEG 용액에 적가하여 메토트렉세이트를 담지시키는 단계(단계 2)를 포함하여 이루어지는 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention relates to a method for producing a chitosan-containing polymer, which comprises dissolving a water-soluble chitosan having a free amine group in distilled water, adding methoxypolyethylene glycol-N-hydroxysuccinimide dropwise to prepare a copolymer (ChitoPEG) ; And dissolving lyophilized ChitoPEG in distilled water in step 1, and then adding methotrexate dissolved in an organic solvent to the ChitoPEG solution so as to support methotrexate (step 2), thereby preparing a methotrexate-loaded polymeric micelle ≪ / RTI >

이하, 상기 제조방법을 단계별로 설명한다.Hereinafter, the above manufacturing method will be described step by step.

본 발명에 따른 상기 단계 1은 유리아민기를 갖는 수용성 키토산과 메톡시폴리에틸렌글리콜을 반응시켜 공중합체 용액을 제조하는 단계이다. 본 발명의 출발물질로 사용되는 상기 유리아민기을 갖는 수용성 키토산은 불수용성인 키토산 올리고당의 유기산 또는 무기산 염의 용액을 염기로 처리하고, 이를 유기용매로 처리하여 상기 키토산 올리고당에 결합되어 있는 유기산 또는 무기산을 상기 염기 염의 형태로 제거한 키토산 올리고당을 회수하고, 간단한 처리 후 정제하여 얻어지는 수용성 키토산으로서, 본 발명자들의 대한민국 등록특허 제 441,270호에 개시되어 있는 것을 사용할 수 있다.Step 1 according to the present invention is a step of preparing a copolymer solution by reacting water-soluble chitosan having a yuramine group with methoxypolyethylene glycol. The water-soluble chitosan having a yulia-amine group used as a starting material of the present invention is prepared by treating a solution of an organic acid or inorganic acid salt of a water-insoluble chitosan oligosaccharide with a base and treating the solution with an organic solvent to remove the organic acid or inorganic acid bound to the chitosan oligosaccharide As the water-soluble chitosan obtained by recovering chitosan oligosaccharide removed in the form of base salt and purifying after simple treatment, those disclosed in Korean Patent No. 441,270 of the present inventors can be used.

본 발명에 따른 상기 수용성 키토산은 500 ~ 100,000 Da의 분자량을 갖는 순수한 유리 아민기를 갖는 수용성 키토산을 사용하는 것이 바람직하고, 1,000 ~ 50,000 Da를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.The water-soluble chitosan according to the present invention preferably uses water-soluble chitosan having a pure free amine group having a molecular weight of 500 to 100,000 Da, more preferably 1,000 to 50,000 Da.

또한, 본 발명에 따른 수용성 키토산에 메톡시폴리에틸렌글리콜을 그라프팅시키기 위하여 메톡시폴리에틸렌글리콜-N-하이드록시숙신이미드는 상업적으로 시판되는 것을 사용할 수 있다.Further, commercially available methoxypolyethylene glycol-N-hydroxysuccinimide can be used for grafting methoxypolyethylene glycol to the water-soluble chitosan according to the present invention.

본 발명에 따른 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 ChitoPEG에 항암제인 메토트렉세이트를 담지시키는 단계이다.Step 2 according to the present invention is a step of loading methotrexate, which is an anticancer agent, on the ChitoPEG prepared in step 1 above.

상기 단계 1에서 동결건조시켜 제조된 ChitoPEG을 증류수에 용해시키고, 이와는 별도로 유기용매에 메토트렉세이트를 용해시켜 준비한다. 상기 유기용매는 디메틸설폭사이드, 디메틸포마이드, 디메틸아세트아미드, 1,4-디옥산, 하이드로클로릭에시드, 아세틱에시드인 것이 바람직하며, 디메틸설폭사이드인 것이 더욱 바람직하다. 상기 ChitoPEG 수용액에 상기 메토트렉세이트 용액을 서서히 적가함으로써 메토트렉세이트를 ChitoPEG에 담지시킬 수 있다. 이때, 담지가 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 두 용액의 혼합용액을 실온에서 5 ~ 30 분 동안 교반시키는 것이 바람직하다. 담지가 완료되면 혼합용액 중 유기용매를 제거하기 위하여 증류수를 수회 교환하면서 투석을 수행한다. 투석과정이 완료되면 메토트렉세이트가 담지된 ChitoPEG 용액을 동결건조시킴으로써 본 발명의 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀을 얻을 수 있게 된다.ChitoPEG prepared by freeze-drying in step 1 is dissolved in distilled water, and methotrexate is separately dissolved in an organic solvent. The organic solvent is preferably dimethylsulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, 1,4-dioxane, hydrochloric acid or acetic acid, more preferably dimethylsulfoxide. Methotrexate can be carried on ChitoPEG by slowly adding the methotrexate solution to the ChitoPEG aqueous solution. At this time, it is preferable to stir the mixed solution of the two solutions at room temperature for 5 to 30 minutes so that the loading can be smoothly performed. When the support is completed, dialysis is performed while exchanging distilled water several times in order to remove the organic solvent in the mixed solution. When the dialysis process is completed, the methotrexate-loaded polymeric micelles of the present invention can be obtained by lyophilization of the methotrexate-loaded ChitoPEG solution.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

<< 실시예Example 1>  1> ChitoPEGChitoPEG on 메토트렉세이트가Methotrexate 담지된Supported 고분자  Polymer 미셀의Micelle 제조 Ⅰ Manufacturing I

단계 1 : Step 1: ChitoPEGChitoPEG 공중합체의 제조 Preparation of Copolymer

분자량이 1,000 ~ 50,000 Da인 저분자량 수용성 키토산 100 mg을 0.2 ml의 증류수에 용해시켜 저분자량 수용성 키토산 용액을 준비하고, 9.8 ml의 디메틸설폭사이드(DMSO)를 적가하였다. 이후, 상기 용액에 2 ml의 DMSO에 용해시킨 메톡시폴리에틸렌글리콜-N-하이드록시숙신이미드(MPEG-NHS)를 적가하고 질소를 충전한 후 반응시켰다. 상기 반응 용액을 증류수로 투석하고 24 ~ 48시간 동안 동결건조시켜 파우더 형태의 ChitoPEG 공중합체를 얻었다( 0.16 g, 95.1 %, MPEG 치환도 2.5).100 mg of a low molecular weight water-soluble chitosan having a molecular weight of 1,000 to 50,000 Da was dissolved in 0.2 ml of distilled water to prepare a low molecular weight water-soluble chitosan solution, and 9.8 ml of dimethylsulfoxide (DMSO) was added dropwise. Then, methoxypolyethylene glycol-N-hydroxysuccinimide (MPEG-NHS) dissolved in 2 ml of DMSO was added dropwise to the solution, and the solution was reacted after nitrogen was charged. The reaction solution was dialyzed with distilled water and lyophilized for 24 to 48 hours to obtain a powdered ChitoPEG copolymer (0.16 g, 95.1%, MPEG substitution degree 2.5).

단계 2 : Step 2: 메토트렉세이트가Methotrexate 담지된Supported 고분자  Polymer 미셀의Micelle 제조 Produce

상기 단계 1에서 제조된 상기 ChitoPEG 공중합체 20 mg을 5 ml의 증류수에 용해시켜 ChitoPEG 용액을 준비하고, 이후, 상기 용액에 0.1 ml의 DMSO에 용해시킨 메토트렉세이트를 적가한 후 25 ℃에서 10 분간 교반하였다. 상기 반응 용액을 증류수에 12 ~ 24 시간 동안 투석하여 ChitoPEG에 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀을 제조하였다.20 mg of the ChitoPEG copolymer prepared in the step 1 was dissolved in 5 ml of distilled water to prepare a ChitoPEG solution. Then, 0.1 ml of methotrexate dissolved in DMSO was added dropwise to the solution, followed by stirring at 25 ° C for 10 minutes . The reaction solution was dialyzed against distilled water for 12 to 24 hours to prepare polymer micelles carrying methotrexate on ChitoPEG.

<< 실시예Example 2-1 ~ 2-3>  2-1 to 2-3> ChitoPEGChitoPEG on 메토트렉세이트가Methotrexate 담지된Supported 고분자  Polymer 미셀의Micelle 제조 Ⅱ Manufacturing II

MPEG의 치환도가 5.15인 ChitoPEG과 메토트렉세이트의 중량비를 각각 50/5, 50/10, 50/20이 되도록 한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀을 제조하였다.Methotrexate-loaded polymeric micelles were prepared in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of ChitoPEG having a substitution degree of MPEG of 5.15 and methotrexate was 50/5, 50/10, and 50/20, respectively.

<< 실시예Example 3 ~ 4>  3-4> ChitoPEGChitoPEG on 메토트렉세이트가Methotrexate 담지된Supported 고분자  Polymer 미셀의Micelle 제조 Ⅲ Manufacturing III

MPEG의 치환도가 각각 7.3 및 11.5인 ChitoPEG 공중합체를 제조한 것을 제외 하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 ChitoPEG에 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀을 제조하였다.Polymeric micelles carrying methotrexate on ChitoPEG were prepared in the same manner as in Example 1, except that ChitoPEG copolymers having substitution degrees of MPEG of 7.3 and 11.5 were prepared, respectively.

<< 실험예Experimental Example 1>  1> 메토트렉세이트가Methotrexate 담지된Supported 고분자  Polymer 미셀의Micelle 약물함량 및  Drug content and 담지효율의Of carrying efficiency 측정 Measure

실시예 1 ~ 4에서 제조된 메토트렉세이트가 담지된 ChitoPEG 공중합체 고분자 미셀의 약물함량 및 담지효율을 알아보기 위하여 하기의 실험을 수행하였다.The following experiments were performed to investigate the drug content and the loading efficiency of the methotrexate-loaded ChitoPEG copolymer polymer micelles prepared in Examples 1 to 4.

메토트렉세이트가 담지된 ChitoPEG 공중합체 고분자 미셀 5 mg을 0.5 ml의 증류수에 용해시킨 후 9.5 ml의 DMSO를 적가하였다. 상기 용액 중 메토트렉세이트의 양을 UV 분광분석기(303 nm, UV-1601, Shimazu사, 일본)를 이용하여 계산하였다. ChitoPEG 공중합체의 당량은 바탕군(blank test)으로 사용되었고 모든 과정은 암실에서 세 번씩 수행하였다. 약물함량 및 담지효율은 각각 하기의 수학식 2 및 수학식 3에 의해 계산하였고, 그 결과를 하기의 표 1에 요약하였다.Methotrexate-loaded ChitoPEG copolymer 5 mg of polymeric micelle was dissolved in 0.5 ml of distilled water, and then 9.5 ml of DMSO was added dropwise. The amount of methotrexate in the solution was calculated using a UV spectrophotometer (303 nm, UV-1601, Shimazu Corp., Japan). The equivalent of ChitoPEG copolymer was used as a blank test and the whole procedure was performed in the dark room three times. The drug content and the loading efficiency were calculated by the following equations (2) and (3), respectively, and the results are summarized in Table 1 below.

Figure 112007081272506-pat00002
Figure 112007081272506-pat00002

Figure 112007081272506-pat00003
Figure 112007081272506-pat00003

ChitoPEG/
메토트렉세이트
중량비 (mg/mg)
ChitoPEG /
Methotrexate
Weight ratio (mg / mg)
MPEG의 치환도The degree of substitution of MPEG 약물함량
(%(w/w))
Drug content
(% (w / w))
담지효율
(%(w/w))
Loading efficiency
(% (w / w))
실시예 1Example 1 50/550/5 2.52.5 8.68.6 9494 실시예 2-1Example 2-1 50/550/5 5.155.15 8.358.35 91.191.1 실시예 2-2Example 2-2 50/1050/10 5.155.15 14.014.0 81.581.5 실시예 2-3Example 2-3 50/2050/20 5.155.15 24.024.0 78.878.8 실시예 3Example 3 50/550/5 7.37.3 8.38.3 90.190.1 실시예 4Example 4 50/550/5 11.511.5 6.16.1 65.265.2

상기 표 1에서 MPEG의 치환도는 상기 수학식 1의 방법으로 측정하였다.In Table 1, the degree of substitution of MPEG was measured by the method of Equation (1).

상기 표 1에 나타난 바와 같이 약물함량은 8.6, 8.35, 14.0, 24.0, 8.3, 6.1 %(w/w)의 값을 가지며, ChitoPEG 공중합체는 94, 91.1, 81.5, 78.8, 90.1, 65.2 %(w/w)로 메토트렉세이트를 담지하고 있음을 알 수 있다. 또한, 상기 표 1에 의하면 소정의 범위 내(2 ~ 8)로 MPEG 치환도가 유지되는 경우 약물함량은 많게는 24.0 %(w/w)에서 적게는 8.3 %(w/w)이고, 담지효율은 많게는 94 %(w/w)에서 적게는 78.8 %(w/w)로서 우수함을 알 수 있다. 그러나, MPEG 치환도가 11.5인 경우(실시예 4)에는 약물함량 및 담지효율이 저하됨을 알 수 있다.As shown in Table 1, the drug content was 8.6, 8.35, 14.0, 24.0, 8.3 and 6.1% (w / w), and the ChitoPEG copolymer was 94, 91.1, 81.5, 78.8, 90.1, 65.2% / w) &lt; / RTI &gt; in the presence of methotrexate. According to Table 1, when the degree of MPEG substitution is maintained within a predetermined range (2 to 8), the drug content is as much as 8.3% (w / w) at 24.0% (w / w) (W / w) and 78.8% (w / w), respectively. However, when the MPEG substitution degree is 11.5 (Example 4), it is understood that the drug content and the carrying efficiency are lowered.

<< 실험예Experimental Example 2>  2> 메토트렉세이트가Methotrexate 담지된Supported 고분자  Polymer 미셀의Micelle 1One H H NMRNMR 측정 Measure

상기 실시예 1 ~ 4에서 제조된 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀의 1H NMR 스펙트럼을 얻기 위하여 하기의 실험을 수행하였다.The following experiments were performed to obtain 1 H NMR spectra of the methotrexate-loaded polymeric micelles prepared in Examples 1 to 4 above.

실험예Experimental Example 2-1 2-1

먼저, 친수성 물질인 ChitoPEG을 0.5 ~ 1 mg/ml의 농도로 D2O에 용해하여 298 K에서 1H-NMR 분석기(AVANCE 400(400MHz), Bruker사, 독일)로 스펙트럼을 측정하였다(도 2의 (a) 참조).First, the hydrophilic substance is ChitoPEG was measured spectrum with 0.5 ~ 1 H-NMR analyzer at 298 K was dissolved in D 2 O to 1 mg / ml concentration of (AVANCE 400 (400MH z), Bruker, Germany) (FIG. 2 (a)).

다음으로, 소수성 물질인 메토트렉세이트를 0.5 ~ 1 mg/ml의 농도로 D2O와 DCl의 혼합용액에 용해하여 298 K에서 1H-NMR 스펙트럼을 측정하였다(도 2의 (b) 참조).Next, methotrexate, which is a hydrophobic substance, was dissolved in a mixed solution of D 2 O and DCl at a concentration of 0.5 to 1 mg / ml, and a 1 H-NMR spectrum was measured at 298 K (see FIG. 2 (b)).

다음으로, 실시예 2-1에서 제조된 메토트렉세이트를 담지한 고분자 미셀을 0.5 ~ 1 mg/ml의 농도로 D2O에 용해하여 298 K에서 1H-NMR 스펙트럼을 측정하였다(도 2의 (c) 참조).Next, the polymeric micelle carrying the methotrexate prepared in Example 2-1 was dissolved in D 2 O at a concentration of 0.5 to 1 mg / ml, and a 1 H-NMR spectrum was measured at 298 K (see (c ) Reference).

다음으로, 상기 고분자 미셀을 0.5 ~ 1 mg/ml의 농도로 DMSO 및 D2O와 DCl 혼합용액에 각각 용해하여 298 K에서 1H-NMR 스펙트럼을 측정하였다(도 2의 (d) 및 (e) 참조).Next, the polymer micelles were dissolved in a mixture of DMSO and D 2 O and DCl at a concentration of 0.5 to 1 mg / ml, and 1 H-NMR spectra were measured at 298 K (FIGS. 2 (d) and 2 ) Reference).

도 2의 (a)에 나타난 바와 같이, ChitoPEG 공중합체를 D2O에 용해시킨 결과, 3.0 ~ 5.0 ppm 사이에서 ChitoPEG 공중합체의 특성 피크를 나타냄을 확인하였다.As shown in FIG. 2 (a), when the ChitoPEG copolymer was dissolved in D 2 O, it was confirmed that the characteristic peak of the ChitoPEG copolymer was between 3.0 and 5.0 ppm.

도 2의 (b)에 나타난 바와 같이, 메토트렉세이트를 D2O/DCl에 용해시킨 결과, 1.0 ~ 2.0, 3.5 ~ 5.0 및 6.5 ~ 8.0 ppm에서 메토트렉세이트의 특성 피크를 나타냄을 확인하였다.As shown in FIG. 2 (b), when methotrexate was dissolved in D 2 O / DCl, it was confirmed that the characteristic peak of methotrexate was 1.0 to 2.0, 3.5 to 5.0 and 6.5 to 8.0 ppm.

도 2의 (c)에 나타난 바와 같이, 메토트렉세이트가 담지된 ChitoPEG 공중합체 고분자 미셀을 D2O에 녹여 측정한 스펙트럼에서는 도 2의 (a)에서 나타난 피크와 같은 ChitoPEG 공중합체의 특성 피크만 확인할 수 있었다. 이로부터, 증류수에서는 ChitoPEG 공중합체가 메토트렉세이트를 코어쉘(core-shell) 형태로 봉입된 미셀구조를 형성함을 알 수 있다.As shown in FIG. 2 (c), in the spectrum obtained by dissolving methotrexate-loaded ChitoPEG copolymer polymer micelles in D 2 O, only characteristic peaks of the ChitoPEG copolymer as shown in FIG. 2 (a) there was. From this, it can be seen that, in distilled water, the ChitoPEG copolymer forms a micelle structure in which methotrexate is encapsulated in a core-shell form.

한편, 도 2의 (d)에 나타난 바와 같이, 상기 고분자 미셀은 유기용매인 DMSO에 용해시킨 결과, ChitoPEG 공중합체의 특성 피크와 함께 메토트렉세이트의 특성 피크를 동시에 확인할 수 있었다. 이를 통해 유기용매 하에서는 ChitoPEG 공중합체와 메토트렉세이트의 이온 복합체가 일정 부분 분리됨을 알 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 2 (d), when the polymer micelles were dissolved in DMSO as an organic solvent, the characteristic peaks of the ChitoPEG copolymer and the characteristic peaks of methotrexate could be confirmed at the same time. This shows that ionic complexes of ChitoPEG copolymer and methotrexate are partially separated under an organic solvent.

도 3의 (e)에 나타난 바와 같이, 상기 고분자 미셀을 D2O와 DCl의 혼합용액에 용해시킨 결과, ChitoPEG 공중합체의 특성 피크와 메토트렉세이트의 특성 피크를 동시에 확인할 수 있었다. 이로부터 산성 분위기(D2O/DCl)에서는 메토트렉세이트가 ChitoPEG 공중합체에 담지되는 효율이 저하됨을 알 수 있다. As shown in FIG. 3 (e), when the polymer micelle was dissolved in a mixed solution of D 2 O and DCl, the characteristic peak of the ChitoPEG copolymer and the characteristic peak of methotrexate could be confirmed at the same time. From this, it can be seen that the efficiency in which methotrexate is carried on the ChitoPEG copolymer is lowered in the acidic atmosphere (D 2 O / DCl).

한편, 변성되지 않은 메토트렉세이트(도 3의 (b))와 동일한 메토트렉세이트 특성 피크를 확인함으로써, 메토트렉세이트가 ChitoPEG 공중합체에 담지될 때 어떠한 구조적 변화도 생기지 않음을 알 수 있다.On the other hand, by confirming the same methotrexate characteristic peak as unmodified methotrexate (Fig. 3 (b)), it can be seen that no structural change occurs when methotrexate is loaded on the ChitoPEG copolymer.

실험예Experimental Example 2-2 2-2

키토산 주사슬과 메토트렉세이트의 결합 양상을 알아보기 위하여 메토트렉세이트의 함량을 달리하며 담지시킨 ChitoPEG 공중합체를 D2O/DCl 혼합용액에 용해시킨 후 1H-NMR 스펙트럼을 측정하고 그 결과를 도 3에 나타내었다.In order to examine the binding pattern between the chitosan main chain and methotrexate, 1 H-NMR spectrum was measured after dissolving the loaded ChitoPEG copolymer in a D 2 O / DCl mixed solution with different amounts of methotrexate, .

도 3을 참조하면 메토트렉세이트의 특성 피크(b)가 고분자 미셀에 담지되어 있는 경우(c ~ d) 대부분 사라지는 것을 알 수 있으나, 특성 피크 중 7.0과 9.5 피크는 약물 함량이 증가할수록(8, 14, 24 %(w/w)) 점점 강도가 강해지는 것을 알 수 있다. 이로부터, 본 발명에 따른 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀은 증류수에 용해시킨 경우(도 2의 (c))와 달리, 산성 용매(D2O/DCl)에서는 메토트렉세이트와 ChitoPEG 간의 결합이 약해짐을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 고분자 미셀은 메토트렉세이트가 키토산 주사슬과 이온 복합체의 형태로 미셀 내에 봉입됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, when the characteristic peak (b) of methotrexate is observed in the polymer micelles (c to d), most peaks disappear. 24% (w / w)). From this, it can be seen that the binding between methotrexate and ChitoPEG is weakened in the acidic solvent (D 2 O / DCl), unlike the case where the methotrexate-carrying polymeric micelle according to the present invention is dissolved in distilled water (FIG. 2 have. Accordingly, it can be seen that the macromolecular micelles according to the present invention encapsulate methotrexate in micelles in the form of an ion complex with chitosan main chain.

<< 실험예Experimental Example 3>  3> 메토트렉세이트가Methotrexate 담지된Supported 고분자  Polymer 미셀의Micelle 입자크기, 표면전압 및 형태 측정 Particle size, surface voltage and shape measurement

상기 실시예 1 ~ 4에서 제조된 메토드렉세이트가 담지된 ChitoPEG 공중합체의 고분자 미셀의 크기 및 형태를 측정하기 위해 하기의 실험을 수행하였다.The following experiments were carried out to measure the size and shape of the polymer micelles of the methide lecith-bearing ChitoPEG copolymer prepared in Examples 1 to 4 above.

먼저, 동결건조된 상기 고분자 미셀을 농도 1.0 mg/ml로 증류수에 분산시킨 후, He-Ne 레이저가 구비된 ELS-8000 일렉트로포레틱 LS 스펙트로포토미터(NICOMP 380 ZLS zetapotential/particle sizer)를 이용하여 입자크기와 표면전압을 측정하였다.First, the lyophilized polymeric micelles were dispersed in distilled water at a concentration of 1.0 mg / ml, and then analyzed using an ELS-8000 electrophoretic LS spectrophotometer (NICOMP 380 ZLS zetapotential / particle sizer) equipped with a He-Ne laser Particle size and surface voltage were measured.

상기 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The measurement results are shown in Table 2 below.

ChitoPEG/
메토트렉세이트 중량비 (mg/mg)
ChitoPEG /
Methotrexate weight ratio (mg / mg)
입자크기 (nm)Particle Size (nm) 제타
전위
zeta
electric potential
강도
(intensity)
burglar
(intensity)
질량
(weight)
mass
(weight)
입자개수
(number)
Number of particles
(number)
실시예 1Example 1 50/550/5 64.1± 16.964.1 ± 16.9 49.4± 11.949.4 ± 11.9 43.4± 11.543.4 ± 11.5 38.5238.52 실시예 2-1Example 2-1 50/550/5 37.4± 7.237.4 ± 7.2 33.6± 6.233.6 ± 6.2 31.4± 9.031.4 ± 9.0 39.2839.28 실시예 2-2Example 2-2 50/1050/10 42.0± 9.442.0 ± 9.4 36.0± 6.236.0 ± 6.2 31.9± 6.731.9 ± 6.7 30.9230.92 실시예 2-3Example 2-3 50/2050/20 30.6± 6.430.6 ± 6.4 27.3± 5.527.3 ± 5.5 24.9± 4.524.9 ± 4.5 29.5529.55 실시예 3Example 3 50/550/5 35.3± 8.035.3 ± 8.0 30.5± 6.530.5 ± 6.5 27.5± 5.427.5 ± 5.4 27.5827.58 실시예 4Example 4 50/550/5 49.0± 9.049.0 ± 9.0 44.4± 8.044.4 ± 8.0 41.3± 10.441.3 ± 10.4 20.3420.34

표 2 및 도 1의 (a)에 나타난 바와 같이 메토트렉세이트를 담지한 고분자 미셀의 평균 입자크기는 100 nm보다 작았으며, 입자크기 분포도는 좁은 분포도를 보여주었다.As shown in Table 2 and FIG. 1 (a), the average particle size of the polymeric micelles carrying methotrexate was smaller than 100 nm, and the particle size distribution showed a narrow distribution.

또한, 제타 전위는 (+) 20 ~ 40 mV 범위의 값을 갖는 것으로 나타났다. 고분자 미셀의 표면이 (+)값을 나타내는 것으로 보아, 상기 고분자 미셀의 표면을 ChitoPEG 공중합체가 둘러싸고 있음을 알 수 있다. 또한, 제타전위는 메토트렉세이트의 양이 증가함에 따라 낮아졌다. 이를 통해 메토트렉세이트를 담지한 ChitoPEG 공중합체의 고분자 미셀은 상기 공중합체의 주사슬이 메토트렉세이트와 복합체를 형성하였으며, 메토트렉세이트와 상기 공중합체 사이의 복합체 형성이 증가함에 따라 제타 전위가 감소하였음을 알 수 있다.In addition, the zeta potential was found to have a value in the range of (+) 20 to 40 mV. As the surface of the polymeric micelle shows a (+) value, it can be seen that the surface of the polymer micelle is surrounded by the ChitoPEG copolymer. In addition, the zeta potential was lowered with increasing amounts of methotrexate. As a result, the polymeric micelles of methotrexate-loaded polymeric micelle showed that the main chain of the copolymer formed a complex with methotrexate, and the zeta potential decreased as the complex formation between methotrexate and the copolymer increased.

다음으로, 탄소 필름이 코팅된 구리 그리드에 상기 고분자 미셀을 떨어뜨리고 실온에서 24시간동안 건조한 후, 이를 120kV에서 JEOL JEM-2000 FX II를 사용하여 형태를 관찰하였다. 도 1에 나타난 바와 같이 상기 고분자 미셀은 100 nm 이하의 구형 입자임을 알 수 있다.Next, the polymer micelle was dropped on a copper grid coated with a carbon film, dried at room temperature for 24 hours, and observed for morphology using JEOL JEM-2000 FX II at 120 kV. As shown in FIG. 1, it can be seen that the polymer micelle is a spherical particle of 100 nm or less.

<< 실험예Experimental Example 4>  4> 메토트렉세이트가Methotrexate 담지된Supported 고분자  Polymer 미셀의Micelle FTFT -- IRIR 측정 Measure

실시예 1에서 제조된 메토트렉세이트가 담지된 ChitoPEG 공중합체 고분자 미셀의 아민기 및 하이드록시기 간의 봉입 여부를 알아보기 위해 FT-IR 분광 분석기(Shimadzu사, FI-IR 8700)를 이용하여 측정하고 그 결과를 도 4에 나타내었다.IR spectrophotometer (Shimadzu Co., FI-IR 8700) to determine whether the methionine-containing polymeric micelle prepared in Example 1 was encapsulated between the amine group and the hydroxyl group of the polymeric micelle, Is shown in Fig.

도 4를 참조하면, 유리 메토트렉세이트의 IR 피크(a)에 나타나는 1200 cm-1 부근 및 1400 cm-1 부근의 특성 피크가 ChitoPEG과 메토트렉세이트가 물리적으로 혼합된 경우(c)에서는 여전히 관찰됨을 알 수 있다. 그러나, 메토트렉세이트가 ChitoPEG 공중합체에 담지되어 미셀을 형성하는 경우(e)에는 상기 특성 피크가 관찰되지 않았다. 다만, 메토트렉세이트의 함량이 증가됨에 따라 약물 봉입 한도를 초과함으로써 약하게 메토트렉세이트 특성 피크가 관찰되었다(d).Referring to FIG. 4, characteristic peaks near 1200 cm -1 and near 1400 cm -1 appearing in the IR peak (a) of free methotrexate are still observed in (c) when ChitoPEG and methotrexate are physically mixed . However, when the methotrexate was carried on the ChitoPEG copolymer to form micelles, the characteristic peak was not observed in (e). However, as the content of methotrexate was increased, a methotrexate characteristic peak was observed mildly by exceeding the drug encapsulation limit (d).

<< 실험예Experimental Example 5>  5> 메토트렉세이트가Methotrexate 담지된Supported 고분자  Polymer 미셀의Micelle 독성 toxicity

실시예 1 ~ 4에서 제조된 고분자 미셀의 독성을 알아보기 위하여 하기와 같은 실험을 하고 그 결과를 도 5에 나타내었다.In order to examine the toxicity of the polymer micelles prepared in Examples 1 to 4, the following experiment was conducted and the results are shown in FIG.

메토트렉세이트와 고분자 미셀의 항종양효과를 시험하기 위하여, B16F10 흑색종 세포와 MCF7 유방암 세포를 사용하였다. 모든 종양 세포는 5 % CO2 인큐베이터에서 37 ℃에서 유지시켰다. 메토트렉세이트를 100 % DMSO에 용해시키고 10 % 혈청이 추가된 Dulbecco's modified Eagle's medium(DMEM) 용액에 100회 희석시켰다. 고분자 미셀은 DMEM 용액에 용해시키고 메토트렉세이트의 농도와 같은 비율로 희석시켰다. 96 웰(well) 배양기에 약 5,000개의 상기 세포를 100 ㎕씩 분주한 뒤 12 시간동안 인큐베이터에서 배양하여 세포를 안정되게 배양기에 부착시켰다. 그 후, DMEM 용액에 용해시킨 메토트렉세이트와 고분자 미셀을 배양기당 100 ㎕ DMEM 용액으로 적가하였다. 24 ~ 48 시간 경과 후, 메토트렉세이트를 배양기에 적가하고 4시간 동안 인큐베이터에서 배양하였다. 그 후, 상등액을 제거하고 100 ㎕의 DMSO를 적가하였다. 독성의 결과는 마이크로티터플레이트 분석기(microtiter plate reader)를 사용하여 560 nm에서 흡수도를 통하여 측정하였다.To test the antitumor effect of methotrexate and polymer micelles, B16F10 melanoma cells and MCF7 breast cancer cells were used. All tumor cells were maintained at 37 ° C in a 5% CO 2 incubator. Methotrexate was dissolved in 100% DMSO and diluted 100 times in Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) solution supplemented with 10% serum. Polymer micelles were dissolved in DMEM solution and diluted at the same rate as the concentration of methotrexate. Approximately 5,000 of the cells were dispensed in a 96-well incubator at a rate of 100 μl each, and then cultured in an incubator for 12 hours to stably attach the cells to the incubator. Methotrexate and polymer micelles dissolved in DMEM solution were then added dropwise to 100 mu l of DMEM solution per incubator. After 24-48 hours, methotrexate was added dropwise to the incubator and incubated in an incubator for 4 hours. Thereafter, the supernatant was removed and 100 占 퐇 of DMSO was added dropwise. The toxicity results were determined by absorbance at 560 nm using a microtiter plate reader.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 고분자 미셀은 순수한 메토트렉세이트와 비교하여 B16F10 흑색종 세포에 대한 독성이 거의 비슷하게 나타났다. 이를 통해 메토트렉세이트의 본래 독성은 ChitoPEG 공중합체에 담지되어도 영향을 받지 않음을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, the polymer micelles of the present invention showed almost similar toxicity to B16F10 melanoma cells as compared to pure methotrexate. Thus, it can be seen that the inherent toxicity of methotrexate is not affected even if it is carried on a ChitoPEG copolymer.

도 1은 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀의 입자크기 분포 도표 및 고분자 미셀의 투과전자현미경 사진이고,1 is a graph of particle size distribution of methotrexate-loaded polymer micelles and a transmission electron microscope photograph of polymer micelles,

도 2는 (a) D2O 하에서 ChitoPEG 공중합체, (b) D2O/DCl 하에서 메토트렉세이트, (c) D2O 하에서 본 발명의 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀, (d) DMSO 하에서 본 발명의 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀 및 (e) D2O/DCl 하에서 본 발명의 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀의 1H-NMR 스펙트럼을 나타내고,Figure 2 is a graph showing the effect of the present invention on (a) ChitoPEG copolymer under D 2 O, (b) methotrexate under D 2 O / DCl, (c) polymeric micelles carrying the methotrexate of the present invention under D 2 O, (d) (E) 1 H-NMR spectrum of the polymeric micelle carrying the methotrexate of the present invention under D 2 O / DCl, wherein the methotrexate-

도 3은 (a) D2O 하에서 ChitoPEG 공중합체, (b) D2O/DCl 하에서 자유 메토트렉세이트, (c) D2O/DCl 하에서 8.4 %((w/w))의 본 발명의 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀, (d) D2O/DCl 하에서 14.0 %((w/w))의 본 발명의 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀 및 (e) D2O/DCl 하에서 24.0 %((w/w))의 본 발명의 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀의 1H-NMR 스펙트럼을 나타내고,Figure 3 shows the results of (a) ChitoPEG copolymer under D 2 O, (b) free methotrexate under D 2 O / DCl, (c) 8.4% (w / w) of the inventive methotrexate under D 2 O / the polymeric micelles, (d) D 2 O / DCl 14.0% ((w / w)) 24.0% ((w / w under the polymeric micelles, and (e) D 2 O / DCl methotrexate is supported of the invention under a loaded ) &Lt; 1 &gt; H-NMR spectrum of the macromolecular micelle carrying the methotrexate of the present invention,

도 4는 (a) 자유 메토트렉세이트, (b) ChitoPEG 공중합체, (c) 메토트렉세이트와 ChitoPEG 공중합체의 물리적 혼합물 및 (d),(e) 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀의 FT-IR 스펙트럼을 나타내고,4 shows FT-IR spectra of polymeric micelles carrying (a) free methotrexate, (b) ChitoPEG copolymer, (c) a physical mixture of methotrexate and ChitoPEG copolymer, and (d)

도 5는 메토트렉세이트를 14.0 %((w/w))로 담지한 고분자 미셀의 B16F10 흑색종 세포에 대한 독성 시험 결과를 나타낸다. Fig. 5 shows the toxicity test results of polymer micelles carrying B16F10 melanoma cells carrying 14.0% (w / w) of methotrexate.

Claims (8)

유리 아민기를 갖는 수용성 키토산의 사슬에 친수성기로서 메톡시 폴리에틸렌글리콜(methoxy poly(ethylene glycol): MPEG)이 그라프트된 키토산 공중합체(ChitoPEG)에 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀에 있어서,In a polymer micelle in which methotrexate is carried on a chitosan copolymer (ChitoPEG) in which methoxy poly (ethylene glycol) (MPEG) is grafted as a hydrophilic group to a chain of water-soluble chitosan having a free amine group, 상기 수용성 키토산의 분자량은 1,000 ~ 50,000 Da이며,The molecular weight of the water-soluble chitosan is 1,000 to 50,000 Da, 하기 수학식 1에 의해 계산되는 상기 키토산 공중합체의 메톡시폴리에틸렌글리콜의 치환도는 2.5 내지 7.3인 것을 특징으로 하는 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀.Wherein the degree of substitution of the methoxy polyethylene glycol of the chitosan copolymer calculated by the following formula (1) is 2.5 to 7.3. <수학식 1>&Quot; (1) &quot; MPEG의 치환도 = [(ChitoPEG 수평균분자량 - 키토산 수평균분자량)/2000]×100Substitution degree of MPEG = [(ChitoPEG number average molecular weight - chitosan number average molecular weight) / 2000] x100 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀의 입자 크기는 50 ~ 300 nm인 것을 특징으로 하는 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀.The methotrexate-loaded polymeric micelle according to claim 1, wherein the particle size of the methotrexate-loaded polymeric micelle is 50 to 300 nm. 유리 아민기를 갖는 수용성 키토산을 증류수에 용해시킨 후 메톡시 폴리에틸렌글리콜-N-히드록시숙신이미드를 적가하여 메톡시 폴리에틸렌글리콜(methoxy poly(ethylene glycol): MPEG)이 그라프트된 키토산 공중합체(ChitoPEG)가 포함된 용액을 제조한 후 동결건조시키는 단계(단계 1); 및Soluble chitosan having a free amine group was dissolved in distilled water, and then methoxypolyethylene glycol-N-hydroxysuccinimide was added dropwise thereto to prepare a chitosan copolymer (ChitoPEG (meth) acrylate) grafted with methoxypolyethylene glycol ) And then lyophilization (step 1); And 상기 단계 1에서 동결건조된 ChitoPEG을 증류수에 용해시킨 후, 유기용매에 용해시킨 메토트렉세이트를 상기 ChitoPEG 용액에 적가하여 메토트렉세이트를 담지시키는 단계(단계 2)를 포함하며,(Step 2) of dissolving the lyophilized ChitoPEG in the distilled water in the step 1, adding the methotrexate dissolved in the organic solvent to the ChitoPEG solution to carry the methotrexate, 상기 수용성 키토산의 분자량은 1,000 ~ 50,000 Da이며,The molecular weight of the water-soluble chitosan is 1,000 to 50,000 Da, 하기 수학식 1에 의해 계산되는 상기 키토산 공중합체의 메톡시폴리에틸렌글리콜의 치환도는 2.5 내지 7.3인 것을 특징으로 하는 제1항의 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀의 제조방법.The method of claim 1, wherein the degree of substitution of the methoxy polyethylene glycol of the chitosan copolymer calculated by the following formula (1) is 2.5 to 7.3. <수학식 1>&Quot; (1) &quot; MPEG의 치환도 = [(ChitoPEG 수평균분자량 - 키토산 수평균분자량)/2000]×100Substitution degree of MPEG = [(ChitoPEG number average molecular weight - chitosan number average molecular weight) / 2000] x100 제5항에 있어서, 상기 단계 2의 메토트렉세이트의 담지는 ChitoPEG과 메토트렉세이트 혼합용액을 실온에서 5 ~ 30분 교반시킨 다음, 증류수로 투석시킨 후 동결건조시키는 것을 특징으로 하는 제1항의 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀의 제조방법.[7] The method of claim 5, wherein the methotrexate-containing solution of step 2) is prepared by stirring the mixture of ChitoPEG and methotrexate at room temperature for 5 to 30 minutes, dialyzed with distilled water and lyophilized. A method for producing micelles. 제6항에 있어서, 유기용매를 제거하기 위해 상기 증류수를 수회 교환하는 것을 특징으로 하는 제1항의 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀의 제조방법.7. The method of claim 6, wherein the distilled water is exchanged several times to remove the organic solvent. 제5항에 있어서, 상기 유기용매는 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide)인 것을 특징으로 하는 제1항의 메토트렉세이트가 담지된 고분자 미셀의 제조방법.The method of claim 5, wherein the organic solvent is dimethyl sulfoxide. 7. The method of claim 1, wherein the organic solvent is dimethyl sulfoxide.
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키토산에 Methoxy PEG graft시킨 후 이온 복합체 형성을 이용한 Methotrexate)(2007. 05.) *
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