KR101490587B1

KR101490587B1 - 양막-알지네이트 겔 복합체를 포함하는 약물 제어 방출형 복합제제 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR101490587B1
Application number: KR20130041873A
Authority: KR
Inventors: 이재휘; 김재찬; 나연주; 김형민; 노지은
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2015-02-06
Also published as: KR20140124952A

Abstract

본 발명은 친수성 약물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염이 탑재된 양막; 및 장벽(barrier)으로 상기 양막에 부착된 알지네이트 겔(alginate gel)을 포함하되, 상기 알지네이트 겔(alginate gel)은 알지네이트와 칼슘을 포함하고, 상기 칼슘은 알지네이트에 가교결합(cross linking)되어 있는 약물 제어 방출형 복합제제에 관한 것이다. 본 발명에 따른 약물 제어 방출형 복합제제는 알지네이트가 Ca²⁺와 가교결합(cross linking)하여 튼튼한 그물조직과 같은 겔(gel)을 형성하고, 이러한 알지네이트 겔이 약물이 탑재된 양막에 부착하여 장벽(barrier)으로서의 역할을 함으로서, 칼슘의 농도 및/또는 알지네이트의 농도에 의해 양막에 탑재된 약물의 제어 방출이 조절될 수 있는바, 안과 질환 치료용 제제에 유용하게 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

Description

양막-알지네이트 겔 복합체를 포함하는 약물 제어 방출형 복합제제 및 이의 제조 방법{COMPOSITION FOR CONTROLLED RELEASE OF DRUGS COMPRISING AMNIOTIC MEMBRANE-ALGINATE GEL COMPLEX, AND PREPARING METHOD THEREOF}

본 발명은 약물 제어 방출형 복합제제 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서,보다 구체적으로는 양막-알지네이트 겔 복합체를 포함하는 약물 제어 방출형 복합제제 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

안과 약물전달(Ophthalmic drug delivery)은 약학에서 가장 매력적이고 도전적인 분야 중 하나이다. 안과 약물전달의 다양한 방법 중에서, 보통 하이드로겔(hydrogel)이 다양한 안질환을 치료하는데 사용된다. 하이드로겔은 바이오메디컬(biomedical) 분야에서 상처 드레싱(dressing) 및 약물 전달체(carrier)로 자주 사용된다. 상처 드레싱은 완쾌를 촉진하기 위해 수분환경(moist environment)을 제공해야 하는데, 대부분의 상처 치료용 제품들은 이러한 조건들을 제공한다(Winter G.D., 1962. Formation of the scab and the rate of epithelization of superficial wounds in the skin of the young domestic pig. Nature 193, 293-294.). 최근 몇 년 사이에, 하이드로겔은 제어 전달 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 방법으로 상당한 관심을 받아왔는데, 그 이유는, 이러한 고분자는 잔류 시간을 연장하고, 투여 빈도를 줄이기 위해 흡수 표면과의 최적의 접촉을 통해 약물 전달을 향상시킬 수 있기 때문이다(Bourlais C.L., Acar L., Zia H., Sado P.A., Needham T., Leverge R., 1998. Ophthalmic drug delivery systems recent advances. Prog. Retin. Eye Res. 17, 33-58.).

그중, 소디움 알지네이트(sodium alginate)는 양이온-유도 겔화(cation-induced gelation)의 특유의 특성 때문에, 식품뿐만 아니라 약학 및 생의학 치료와 같은 다른 산업에서도 광범위하게 사용되어 온 고분자로서, 보다 구체적으로는 1, 4-linked β-D-만누론산 (M)과 α-L-글루론산 (G) 단위체로 이루어진 알긴산(alginic acid)의 1가의 염이고, 하기의 화학식 1의 구조를 갖는다.

[화학식 1]

이러한 소디움 알지네이트는 무독성, 생체적합성(biocompatibility), 생분해성(biodegradability), 친수성(hydrophilicity)과 같은 몇몇의 고유한 특성이 있고, 상대적으로 가격이 낮을 뿐만 아니라, 온화한 조건(mild condition)에서 이온성 겔(ionotropic gel)을 제조하는 것이 쉽기 때문에, 조직공학, 약물전달 시스템, 세포 캡슐화 및 이식을 위한 스캐폴드와 같은 생의학 응용에서 중요한 생체고분자(biopolymer)로 여겨지고 있다.

한편, 양막(amniotic membrane; AM)은 태아를 둘러싸고 있는 얇은 막으로서, 가장 안쪽의 태반층을 포함하며, 보다 구체적으로는 상피층(단일층), 기저막 및 무혈성 기질 매트릭스(avascular stromal matrix) 세 개의 층으로 이루어져 있다. 상피층은 얇은 무혈성 기질 매트릭스(avascular stromal matrix) 상의 연속적인 기저막에 부착되어 있으며, 양막(AM)의 두께는 0.02mm에서 0.5mm로 각각 다르다. 또한, 양막(AM)은 어떠한 혈관도 포함하지 않고, 직접적인 혈액 공급도 없으며, 물과 용해 물질의 이송 및 혈관작동성장 펩타이드(vasoactive peptide), 성장인자, 사이토카인(cytokine)을 포함하는 생리활성 물질의 생산과 같은 다양한 신진대사 기능도 있을 뿐만 아니라(Cunningham F. 2001. Williams obstetrics. 21 ed. Slock, London.), 장벽(barrier) 및 약물 저장 기능도 있다고 보고되어 왔다(Resch M.D., Resch B.E., Csizmazia E., Imre L., Nemeth J., Szabo-Revesz P., Csanyi E., 2011. Drug reservoir function of human amniotic membrane. J. Ocul. Pharmacol. Th. 27, 323-326.). 이러한 양막(AM)은 안구 표면 이식에서 그래프트(graft)로 폭넓게 사용되어 왔으며, 양막(AM) 이식은 HSK(herpes stromal keratitis), 지속적인 각막궤양(corneal ulcer)과 각막염에서 천공, 익상편(pterygium), 및 스티븐스-존슨 증후군(Stevens-Johnson Syndrome)을 포함한 다양한 안구 표면 질환에 유용한 것으로 보고되고 있다.

상기에서 기재된 바와 같이, 안과 약물전달(Ophthalmic drug delivery)에 대한 관심의 증가와 함께, 양막 및 알지네이트 겔을 이용하여 약물의 방출속도를 제어하기 위한 제제에 대한 제공이 중요한 과제로 되고 있으나, 아직 이에 대한 구체적인 연구가 진행되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 알지네이트가 Ca²⁺와 가교결합(cross linking)하여 튼튼한 그물조직과 같은 겔(gel)을 형성하고, 이러한 알지네이트 겔이 약물이 탑재된 양막에 부착하여 장벽(barrier)으로서의 역할을 함으로서, 칼슘의 농도 및/또는 알지네이트의 농도에 의해 양막에 탑재된 약물의 제어 방출이 조절될 수 있는 약물 제어 방출형 복합제제를 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

또한, 본 발명은 상기 약물 제어 방출형 복합제제를 제조하는 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 하고 있다.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 친수성 약물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염이 탑재된 양막; 및 장벽(barrier)으로 상기 양막에 부착된 알지네이트 겔(alginate gel)을 포함하되, 상기 알지네이트 겔(alginate gel)은 알지네이트 단독 또는 알지네이트와 칼슘을 포함하고, 상기 칼슘은 알지네이트에 가교결합(cross linking)되어 있는 약물 제어 방출형 복합제제를 제공한다.

본 발명의 일구현예로, 상기 친수성 약물의 제어방출은 칼슘의 농도 및/또는 알지네이트의 농도에 의해 조절되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구현예로, 상기 친수성 약물은 안과 질환 치료용 약물인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 안과 질환 치료용 약물은 항생제, 항염증제, 상피세포성장인자(EGF) 및 성장인자(growth factor)로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 항생제는 반코마이신인 것을 특징으로 한다.

본 발명은,

(1) 소디움 알지네이트(sodium alginate)와 가소제를 용매에 혼합 및 교반하여 혼합용액을 제조하는 단계;

(2) 상기 혼합용액을 몰드(mold)에 주입 한 후 건조시켜 겔(gel)을 제조하는 단계;

(3) 상기 겔(gel)을 염화칼슘 용액에 침지시켜 알지네이트와 칼슘을 가교결합(cross linking)시키는 단계; 및

(4) 상기 가교결합된 겔(gel) 상에 친수성 약물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염이 탑재된 양막을 부착시키는 단계를 포함하는 약물 제어 방출형 복합제제 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일구현예로, 상기 가소제는 글리세린인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 약물 제어 방출형 복합제제는 알지네이트가 Ca² ⁺와 가교결합(cross linking)하여 튼튼한 그물조직과 같은 겔(gel)을 형성하고, 이러한 알지네이트 겔이 약물이 탑재된 양막에 부착하여 장벽(barrier)으로서의 역할을 함으로서, 칼슘의 농도 및/또는 알지네이트의 농도에 의해 양막에 탑재된 약물의 제어 방출이 조절될 수 있는바, 안과 질환 치료용 제제로 유용하게 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 소디움 알지네이트(SA)의 농도에 따른 알지네이트 겔의 팽윤성을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 염화칼슘의 농도에 따른 알지네이트 겔의 팽윤성을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 소디움 알지네이트(SA)의 농도에 따른 알지네이트 겔의 약물 방출 프로파일 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 염화칼슘의 농도에 따른 알지네이트 겔의 약물 방출 프로파일 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 반코마이신(VCM) 농도에 따른 알지네이트 겔의 약물 방출 프로파일 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 소디움 알지네이트(SA)의 농도에 양막-알지네이트 겔 복합체의 약물 방출 프로파일 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 염화칼슘의 농도에 따른 양막-알지네이트 겔 복합체의 약물 방출 프로파일 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 반코마이신이 탑재된 양막(AM) 단독으로부터의 약물 방출 프로파일 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 양막-알지네이트 겔 복합체의 단면을 고해상도 현미경을 통해 관찰한 결과를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 "제어 방출"이란, 약물의 방출을 지연시키거나(delay), 연장시키거나(extend), 지속시키거나(sustain), 저해하거나(prevent) 및/또는 그렇지 않으면 길게하는(prolong)하는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 약물 제어 방출형 복합제제는 알지네이트가 Ca² ⁺와 가교결합(cross linking)하여 튼튼한 그물조직과 같은 겔(gel)을 형성하고, 이러한 알지네이트 겔이 약물이 탑재된 양막에 부착하여 장벽(barrier)으로서의 역할을 함으로서, 양막에 탑재된 약물의 제어방출의 조절이 가능하며, 보다 구체적으로는 칼슘의 농도 및/또는 알지네이트의 농도에 의해 양막에 탑재된 약물의 제어 방출이 조절될 수 있다. 이때, 사용할 수 있는 친수성 약물은 안과 질환 치료용 약물인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 항생제, 항염증제, 상피세포성장인자(EGF) 및 성장인자(growth factor)로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.

본 발명에서, "친수성 약물"이란 수성 매질중의 특정 정도의 용해도를 나타내며, 친유성 약물과 반대되는 약물을 나타낸다. 특히, 본 발명에 사용된 친수성 약물은 BCS에 규정된 바와 같은 높은 용해도를 갖는다. 이러한 친수성 약물은 약학적으로 허용가능한 염의 형태로 사용할 수 있으며, 본 발명에서 사용되는 용어 약학적으로 허용가능한 염은 화합물이 투여되는 유기체에 심각한 자극을 유발하지 않고 화합물의 생물학적 활성과 물성들을 손상시키지 않는 화합물의 형태를 의미한다.

약학적으로 허용가능한 염으로는 약학적으로 허용 가능한 유리산(free acid)에 의해 형성된 산 부가염이 유용하다. 산 부가염은 염산, 질산, 인산, 황산, 브롬화수소산, 요드화수소산, 아질산 또는 아인산과 같은 무기산류와 지방족 모노 및 디카르복실레이트, 페닐-치환된 알카노에이트, 하이드록시 알카노에이트 및 알칸디오에이트, 방향족 산류, 지방족 및 방향족 설폰산류와 같은 무독성 유기산으로부터 얻는다. 이러한 약학적으로 무독한 염류로는 설페이트, 피로설페이트, 바이설페이트, 설파이트, 바이설파이트, 니트레이트, 포스페이트, 모노하이드로겐 포스페이트, 디하이드로겐 포스페이트, 메타포스페이트, 피로포스페이트 클로라이드, 브로마이드, 아이오다이드, 플루오라이드, 아세테이트, 프로피오네이트, 데카노에이트, 카프릴레이트, 아크릴레이트, 포메이트, 이소부티레이트, 카프레이트, 헵타노에이트, 프로피올레이트, 옥살레이트, 말로네이트, 석시네이트, 수베레이트, 세바케이트, 푸마레이트, 말리에이트, 부틴-1,4-디오에이트, 헥산-1,6-디오에이트, 벤조에이트, 클로로벤조에이트, 메틸벤조에이트, 디니트로 벤조에이트, 하이드록시벤조에이트, 메톡시벤조에이트, 프탈레이트, 테레프탈레이트, 벤젠설포네이트, 톨루엔설포네이트, 클로로벤젠설포네이트, 크실렌설포네이트, 페닐아세테이트, 페닐프로피오네이트, 페닐부티레이트, 시트레이트, 락테이트, 하이드록시부티레이트, 글리콜레이트, 말레이트, 타트레이트, 메탄설포네이트, 프로판설포네이트, 나프탈렌-1-설포네이트, 나프탈렌-2-설포네이트 또는 만델레이트를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.

본 발명에 따른 산 부가염은 통상의 방법, 예를 들면, 친수성 약물을 과량의 산 수용액 중에 용해시키고, 이 염을 수혼화성 유기 용매, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 아세톤 또는 아세토니트릴을 사용하여 침전시켜서 제조할 수 있다. 동량의 친수성 약물 및 물 중의 산 또는 알코올을 가열하고, 이어서 이 혼합물을 증발시켜서 건조시키거나 또는 석출된 염을 흡입 여과시켜 제조할 수도 있다.

또한, 염기를 사용하여 약학적으로 허용가능한 금속염을 만들 수 있다. 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염은 예를 들면 약물을 과량의 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물 용액 중에 용해하고, 비용해 화합물 염을 여과하고, 여액을 증발, 건조시켜 얻는다. 이때, 금속염으로는 나트륨, 칼륨 또는 칼슘염을 제조하는 것이 제약상 적합하다. 또한, 이에 대응하는 은염은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염을 적당한 은염(예, 질산은)과 반응시켜 얻는다.

또한, 본 발명은,

본 발명의 일실시예에 따르면, 증류수에 소디움 알지네이트(SA) 및 글리세린을 혼합하여 겔-형성 용액을 제조하고, 이를 유리 몰드(2.54 x 1.5 cm²)에 주입하고 건조시켜 겔을 형성한 후, 유리몰드로부터 분리하고, 이를 염화칼슘 용액에 침지시켜서 알지네이트 겔을 제조하고, 제조된 알지네이트 겔을 약물(반코마이신)이 탑재된 양막에 부착하여 양막-알지네이트 겔 복합체를 제조하였다(실시예 3 참조)

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제조된 양막-알지네이트 겔 복합체에 대한 약물 방출 실험을 실시하였고, 그 결과, 소디움 알지네이트(SA) 함량 및 염화칼슘의 농도가 감소할수록 반코마이신 방출 속도가 증가한 반면, 반코마이신 농도와는 크게 관련이 없음을 확인했다(실시예 6 참조).

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1. 실험준비

반코마이신(vancomycin hydrochloride)은 CJ 제일제당(안산, 한국)으로부터 구입하였다. 소디움 알지네이트(SA)(Manugel LBA)는 FMC Biopolymer(Cork, Ireland)으로부터 제공받았고, 염화칼슘(calcium chloride)은 Kanto Chemical Co., Inc(Tokyo, Japan)로부터 얻었다. 양막(Amnisite^TM BA)은 바이오랜드(천안, 한국)에 의해 공급되었고, PBS(Phosphate buffered saline) 및 HPLC-등급 인산(HPLC-grade phosphoric acid)은 Sigma-Adrich Company (St. Louis, MO. USA)로부터 구입하였다. HPLC-등급 아세토니트릴(HPLC-grade acetonitrile)은 Burdick and Jackson (Muskegon, MI. USA)로부터 구입하였고, 인산암모늄(Ammonium phosphate)(Monobasic)은 삼전화학(평택, 한국)으로부터 구입했다. 한편, 증류수와 탈이온수가 모든 용액 제조를 위해 사용되었다.

실시예 2. 알지네이트 겔 제조

알지네이트 겔을 제조하기 위해서, 먼저 겔-형성 용액(gel-forming solution)을 제조하였다. 즉, 상온에서 증류수에 소디움 알지네이트(SA), 반코마이신(VCM) 및 가소제로 글리세린을 혼합함으로써 겔-형성 용액을 제조하였고, 이때, 혼합물이 투명해 져서 완전히 용해될 때까지 지속적으로 교반하였다. 제조된 겔-형성 용액 600μL을 유리 몰드(2.54 x 1.5 cm²)에 부은 후 50℃에서 2시간 동안 건조시키고, 염화칼슘 용액 110μL를 상기 유리 몰드에 떨어뜨렸다. 가교결합된 겔을 대기조건에 30분 동안 그대로 두었고, 이후 유리 몰드로부터 분리하였다. 상기 방법에 의해 다양한 함량의 소디움 알지네이트(SA), 반코마이신(VCM), 글리세린 및 염화칼슘를 포함한 알지네이트 겔을 제조하였고, 이의 구체적인 함량 및 농도는 하기의 표 1에 나타내었다.

Formulation	SA concentration (% w/v)	VCMamount added (% w/v)	CaCl₂ concentration (%w/v)	Glycerin concentration (% w/v)
F1	2	0.5	10	0.5
F2	3	0.5	10	0.5
F3	4	0.5	10	0.5
F4	3	0.5	5	0.5
F5	3	0.5	20	0.5
F6	3	0.5	30	0.5
F7	3	0.25	10	0.5
F8	3	1	10	0.5

실시예 3. 양막- 알지네이트 겔 복합체 제조

양막-알지네이트 겔 복합체를 제조하기 위해, 먼저, 약물을 포함하지 않은 겔-형성 용액을 제조하였다. 즉, 증류수에 소디움 알지네이트(SA) 및 가소제로 글리세린을 혼합함으로써 겔-형성 용액을 제조하였고, 이때, 혼합물이 투명해 져서 완전히 용해될 때까지 지속적으로 교반하였다. 제조된 겔-형성 용액 600μL을 유리 몰드(2.54 x 1.5 cm²)에 부은 후 50℃에서 2시간 동안 건조시키고, 건조된 겔을 유리몰드로부터 분리하였다. 이후, 알지네이트 겔을 염화칼슘 용액 5mL에 30분 동안 침지시켰으며, 이때 초과하는 염화칼슘 용액은 표면에서 플러싱용수(flushing water)에 의해 제거되면서 알지네이트 겔을 제조하였다.

그리고 나서, 양막(AM)을 2 x 2 cm² 조각으로 절단하고, 페트리접시(petri dish) 상의 반코마이신(VCM) 10mL에 1시간 동안 침지시킨 후, 양막(AM)을 상기 제조된 알지네이트 겔 상에 배치함으로써, 최종적으로 약물이 탑재된 양막-알지네이트 겔 복합체를 제조하였다.

실시예 4. 알지네이트 겔의 팽윤성 실험

실시예 2에서 제조된 알지네이트 겔의 팽윤성 실험을 하기와 같이 실시하였다.

4-1. 소디움 알지네이트(SA)의 농도에 따른 알지네이트 겔의 팽윤성 확인

실시예 2에서 제조된 가교결합된 알지네이트 겔 중, 염화칼슘 10w/v% 및 글리세린 0.5w/v%를 공통으로 포함하고, 소디움 알지네이트(SA)를 각각 2, 3 및 4 w/v%으로 포함하는 세 개의 알지네이트 겔을 80rpm을 갖는 진탕배양기(shaking incubator)(BS-21, 제이오텍, 대전, 한국)에서 36±0.5℃로 유지되는 팽윤 용액(swelling medium)(0.01M PBS, pH 7.4) 15mL를 포함하는 글래스 바이알(glass vial)에 침지시켰다. 5, 10, 15, 30, 60 및 120 분에서, 겔은 초과되는 물을 닦아내고 즉시 계량되는 용액(medium)으로부터 제거되었으며, 가교결합된 겔의 팽윤비(수분 흡수)를 하기의 수학식 1에 따라 계산하였고(Zactiti E.M., Kieckbusch T.G., 2006. Potassium sorbate permeability in biodegradable alginate films: Effects of the antimicrobial agent concentration and crosslinking degree. J. Food. Eng. 77, 462-467), 그 결과를 도 1에 나타내었다:

여기서, W₀ 및 W_t는 서로 다른 시간대에서 측정된 건조 및 팽윤된 필름의 중량이다.

보다 구체적으로, 도 1의 (A)는 다양한 농도의 소디움 알지네이트(SA)를 갖는 각 알지네이트 겔의 시간별 팽윤 프로파일(profile)을 나타낸 것이고, 도 1의 (B)는 120분에서 각 알지네이트 겔의 팽윤비를 나타낸 것이다.

도 1의 (A)에 나타낸 바와 같이, 다양한 농도의 소디움 알지네이트(SA)를 포함한 각각의 알지네이트 겔의 시간대별 팽윤비가 유사하였고, 마찬가지로 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 120분에서 겔의 팽윤비가 모두 약 38% 정도를 나타냄을 확인할 수 있었다. 상기 결과로부터, 소디움 알지네이트(SA)의 양은 알지네이트 겔의 팽윤 프로파일에 영향을 크게 미치지 않음을 알 수 있었다.

오히려, 알지네이트 겔의 팽윤 특성은 M(1, 4-linked β-D-만누론산)/G(α-L-글루론산) 비율에 의해 큰 영향을 받는 것으로 사료되며, G 잔기는 M 잔기보다 Ca² ⁺에 대한 더 강한 친화도를 나타내는 것을 다른 연구를 통해 확인할 수 있었다(Qin Y., 2004. Gel swelling properties of alginate fibers. J. Appl. Polym. Sci. 91, 1641-1645). 상기 결과들로부터, 낮은 M/G 비율로 이루어진 알지네이트로부터 형성된 겔은 낮은 정도의 팽윤을 가짐을 알 수 있었다.

4-2. 염화칼슘의 농도에 따른 알지네이트 겔의 팽윤성 확인

소디움 알지네이트(SA) 3w/v% 및 글리세린 0.5w/v%를 공통으로 포함하고, 염화칼슘을 각각 5, 10 및 30w/v%으로 포함하는 세 개의 알지네이트 겔을 사용하였다는 점을 제외하고, 실시예 4-1과 동일한 방법으로 실험을 수행하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.

보다 구체적으로, 도 2의 (A)는 다양한 염화칼슘 농도를 갖는 각 알지네이트 겔의 시간별 팽윤 프로파일(profile)을 나타낸 것이고, 도 2의 (B)는 120분에서 각 알지네이트 겔의 팽윤비를 나타낸 것이다.

도 2의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 팽윤 정도는 염화칼슘의 농도가 증가함에 따라 상당히 감소되는 것을 확인할 수 있었고, 120분에서 겔의 팽윤비는 각각 4.9, 38.6 및 126.1%임을 확인할 수 있었다.

상기 결과로부터, 알지네이트 겔의 팽윤성은 칼슘의 농도가 낮아질수록 높아지는 것을 알 수 있으며, 이는 칼슘 농도의 증가가 두꺼운 에그박스(egg-box) 모델을 만드는 알지네이트 가닥(strand)의 수를 증가시키고, 이로 인해 강력한 네트워크 및 물 흡수의 방해를 야기함을 알 수 있었다.

실시예 5. 알지네이트 겔의 약물 방출 실험

실시예 2에서 제조된 알지네이트 겔의 약물성 방출 실험을 하기와 같이 실시하였다.

5-1. 소디움 알지네이트(SA)의 농도에 따른 알지네이트 겔의 약물 방출 프로파일 확인

실시예 2에서 제조된 가교결합된 알지네이트 겔 중, 염화칼슘 10w/v% 및 약물과 글리세린 0.5w/v%를 공통으로 포함하고, 소디움 알지네이트(SA)를 각각 2, 3 및 4w/v%으로 포함하는 세 개의 알지네이트 겔을 80rpm을 갖는 진탕배양기(shaking incubator)에서 36±0.5℃로 유지되는 팽윤 용액(swelling medium)(0.01 M PBS, pH 7.4) 15mL를 포함하는 글래스 바이알(glass vial)에 침지시켰다. 5, 10, 15, 30, 60 및 120 분 간격으로 분액(aliquot) 100μL를 회수하고, 총 용량을 일정하게 유지시키기 위하여 새로운 용액의 동일한 양을 대체하였고, 각 샘플에서 방출된 약물의 양은 고속액체크로마토그래피(high performance liquid chromatography)(Breeze 2 HPLC system, Waters, Milford, MA, USA)에 의해 분석되었고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 이때, Capcell Pak C18 UG80 column (150 x 4.6 mm, 5μm particle size, Shiseido, Tokyo, Japan) 및 1mL/min의 유속의 10% 아세토니트릴(0.01 M monobasic ammonium phosphate, pH 4)로 이루어진 이동상(mobile phase)을 사용하여, 반코마이신(VCM)이 약 4분에서 용출되었으며, 검출 파장은 210nm에 설정되었다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 고분자인 소디움 알지네이트(SA) 함량의 증가는 알지네이트 겔로부터의 약물 방출 속도를 감소시킴을 확인할 수 있었다. 상기 결과로부터, 단위 용액 용량당 생체고분자 수가 증가하면, Ca²⁺ 이온에 대한 결합 자리의 수도 또한 증가하여, 그 결과, 보다 밀집되게 가교결합된 겔 구조가 형성될 수 있고, 이로 인해 약물 방출 속도를 감소됨을 알 수 있었다.

5-2. 염화칼슘의 농도에 따른 알지네이트 겔의 약물 방출 프로파일 확인

소디움 알지네이트(SA) 3 w/v% 및 약물과 글리세린 0.5w/v%를 공통으로 포함하고, 염화칼슘을 각각 5, 10, 20 및 30w/v%으로 포함하는 네 개의 알지네이트 겔을 사용하였다는 점을 제외하고, 실시예 5-1과 동일한 방법으로 실험을 수행하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 약물(반코마이신)의 방출 속도는 가교결합제인 염화칼슘 농도의 감소에 의해 증가됨을 확인할 수 있었다. 상기 결과는 실제로 가교결합 밀도와 관련되어 있으며, 이는 밀도는 가교결합제 농도의 증가로 증가되고, 높은 가교결합 밀도에서는 약물이 방출되는 것이 매우 어렵다는 것을 의미한다.

5-3. 약물의 농도에 따른 알지네이트 겔의 약물 방출 프로파일 확인

소디움 알지네이트(SA) 3w/v%, 염화칼슘 10w/v% 및 글리세린 0.5w/v%를 공통으로 포함하고, 반코마이신(VCM)을 각각 0.25, 0.5 및 1.0w/v%으로 포함하는 세 개의 알지네이트 겔을 사용하였다는 점을 제외하고, 실시예 5-1과 동일한 방법으로 실험을 수행하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 퍼센트로 표현할 때, 약물의 농도에 따른 알지네이트 겔로부터의 약물 방출 프로파일은 큰 차이가 없음을 확인할 수 있었다(도 5의 A). 한편, 1cm²당 반코마이신(VCM)의 방출량은 겔로 첨가된 약물의 양이 증가됨에 따라 증가함을 확인할 수 있었다(도 5의 B).

실시예 6. 양막- 알지네이트 겔 복합체의 약물 방출 실험

6-1. 소디움 알지네이트(SA)의 농도에 따른 양막- 알지네이트 겔 복합체의 약물 방출 프로파일 확인

염화칼슘 10w/v% 및 약물과 글리세린 0.5w/v%를 공통으로 포함하고, 소디움 알지네이트(SA)를 각각 2, 3 및 4w/v%로 포함하는 각각의 알지네이트 겔과 5.0w/v% 반코마이신(VCM) 용액 10mL에 1시간 동안 침지시킨 양막(AM) 조각과 결합하여 제조된 세 개의 양막-알지네이트 겔 복합체와 Franz-diffusion cell system(FCDV-15, Labfine instruments, 안양, 한국)을 사용하여 상기 실험을 수행하였다.

보다 구체적으로, 알지네이트 겔에 부착된 양막(AM)은 Franz-diffusion cell system 내에 고정(mounted)되었고. 효과적인 확산 표면은 0.636cm²이었다. 0.01 M PBS (pH 7.4)가 acceptor phase로 사용되었고, 교반 막대(stir bar)의 회전은 450 rpm으로 설정되었으며, 36±0.5℃에서 수행되었다. 5, 10, 15, 30, 60 및 120 분의 시간 간격에 샘플 100μL를 acceptor phase로부터 회수하고, 총 용량을 일정하게 유지시키기 위하여 새로운 용액의 동일한 양을 대체하였다. 각 샘플에서 방출된 약물의 양을 고속액체크로마토그래피(high performance liquid chromatography)(Breeze 2 HPLC system, Waters, USA)를 사용하여 분석하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 이때, Capcell Pak C18 UG80 column (150 x 4.6 mm, 5μm particle size, Shiseido, Tokyo, Japan) 및 1mL/min의 유속의 10% 아세토니트릴(0.01 M monobasic ammonium phosphate, pH 4)로 이루어진 이동상(mobile phase)을 사용하여, 반코마이신(VCM)이 약 4분에서 용출되었으며, 검출 파장은 210nm에 설정되었고, 최종적으로 양막(AM)(μg/cm²) 1 cm² 당 약물의 방출 양이 계산되었다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 고분자인 소디움 알지네이트(SA) 함량의 감소는 약물이 탑재된 양막(AM)-알지네이트 겔 복합체의 1cm²당 약물 방출량을 증가시킴을 확인할 수 있었다.

6-2. 염화칼슘의 농도에 따른 양막- 알지네이트 겔 복합체의 약물 방출 프로파일 확인

소디움 알지네이트(SA) 3w/v% 및 글리세린 0.5w/v%를 공통으로 포함하고, 염와칼슘을 각각 5, 10, 30w/v%로 포함하는 각각의 알지네이트 겔과 5.0w/v% 반코마이신(VCM) 용액 10mL에 1시간 동안 침지시킨 양막(AM) 조각과 결합하여 제조된 세 개의 양막-알지네이트 겔 복합체를 사용하였다는 점을 제외하고, 실시예 6-1과 동일한 방법으로 실험을 수행하였고, 그 결과를 도 7에 나타내었다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 가교결합제인 염화칼슘 농도의 증가는 약물이 탑재된 양막(AM)-알지네이트 겔 복합체 1cm²당 약물의 방출량을 감소시킴을 확인할 수 있었다. 상기 결과로부터, 염화칼슘 용액의 농도가 증가함에 따라 겔의 두께가 증가하는 것을 알 수 있었고, 이를 통해, 알지네이트 겔이 염화칼슘 용액에 침지될 때, 두 개의 경쟁적 반응, 즉 용액에 의한 알지네이트의 용해 및 Ca² ⁺와 카르복실기 사이의 가교결합 형성에 의한 겔의 불용화가 일어나는 것을 추정할 수 있었다. 즉, 염화칼슘 용액의 농도가 낮으면, 이전 과정(알지네이트 용해)이 겔 두께를 감소시키기 위한 지배적인 요인이 되며(Pavlath, A. E., Voisin, A., Robertson, G. H., 1999. Pectin-based biodegradable water insoluble films. Macromol. Symp. 140, 107-113), 반대로, 염화칼슘 용액 농도가 높으면, 가교결합에 의한 용해가 중지될 수 있다.

6-3. 약물이 탑재된 양막( AM ) 단독으로부터의 약물 방출 프로파일

2.5 및 5.0w/v%의 반코마이신(VCM) 용액 10mL에 1시간 동안 침지시킨 양막(AM) 조각을 이용하여 0.01M PBS 내에 있는 약물이 탑재된 양막(AM) 단독으로부터 반코마이신(VCM)의 방출 프로파일을 측정하였고, 그 결과를 도 8에 나타내었다.

보다 구체적으로 도 8의 (A) 및 (B)는 각각 진탕배양기(shaking incubator) 및 Franz-diffusion cell system을 사용하여 양막(AM)으로부터의 반코마이신(VCM)의 방출 프로파일을 나타낸 것이다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 더 높은 농도의 약물 용액에 침지된 양막(AM)으로부터의 약물 방출량은 동시에 더 낮은 농도의 약물 용액에 침지된 경우에 비교하여 더 많음을 확인할 수 있었다. 한편, 진탕배양기(shaking incubator)를 사용한 경우의 양막(AM)으로부터 방출된 약물의 양이 Franz-diffusion cell system 경우보다 약 2배 높았는데, 그 이유는 양막(AM)이 Franz-diffusion cell type에 고정될 때, 양막(AM)의 한 쪽만이 노출되었기 때문인 것으로 사료된다.

실시예 7. 양막- 알지네이트 겔 복합체의 단면 확인

소디움 알지네이트(SA), 염화칼슘 및 글리세린의 농도가 각각 3, 10 및 0.5w/v%인 알지네이트 겔에 5.0w/v% 반코마이신(VCM) 용액 10mL에 1시간동안 침지시킨 양막(AM) 조각을 부착하여 제조된 양막-알지네이트 겔 복합체를 건조시키고, 파라핀에 담근 후, 블록으로 절단하고, 회전 마이크로톰(RM2255, Leica, Bensheim, Germany)을 사용하여 3μm로 박편을 만들었다. 그리고 나서, 제조된 샘플을 슬라이드 글래스 상에 위치시키고, 고해상도 현미경(Olympus BX51, Olympus Cooperation, Tokyo, Japan, and CytoViva Inc., Auburn, AL, USA)을 사용하여 관찰되었고, 이미지는 카메라(D3S, Nikon, Tokyo, Japan)를 통해 얻었으며, 그 결과를 도 9에 나타내었다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 양막(AM)이 알지네이트 겔의 표면에 밀접하게 부착되어 있는 것을 확인할 수 있었고, 이때 겔의 두께는 약 20μm였다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

반코마이신이 탑재된 양막; 및
장벽(barrier)으로 상기 양막에 부착된 알지네이트 겔(alginate gel)을 포함하되,
상기 알지네이트 겔(alginate gel)은 알지네이트 2-4w/v% 및 칼슘 5-30w/v%을 포함하고, 상기 칼슘은 알지네이트에 가교결합(cross linking)되어 있는, 약물 제어 방출형 복합제제.
삭제
제1항에 있어서, 상기 반코마이신은 안과 질환 치료용 약물인 것을 특징으로 하는, 약물 제어 방출형 복합제제.
삭제
삭제
(1) 소디움 알지네이트(sodium alginate) 2-4w/v%와 가소제를 용매에 혼합 및 교반하여 혼합용액을 제조하는 단계;
(2) 상기 혼합용액을 몰드(mold)에 주입 한 후 건조시켜 겔(gel)을 제조하는 단계;
(3) 상기 겔(gel)을 5-30w/v% 염화칼슘 용액에 침지시켜 알지네이트와 칼슘을 가교결합(cross linking)시키는 단계; 및
(4) 상기 가교결합된 겔(gel) 상에 반코마이신이 탑재된 양막을 부착시키는 단계를 포함하는, 약물 제어 방출형 복합제제 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 가소제는 글리세린인 것을 특징으로 하는, 약물 제어 방출형 복합제제 제조 방법.