KR101504190B1 - 복막염 치료용 약물 전달 시스템 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온 컴플렉스된 수용성 약물을 점막 점착성 생체적합성 고분자에 균일하게 혼합하여, 복막염 (천공) 부위를 안정하게 보호함은 물론 수용성 약물의 서방형 방출을 유도할 수 있는 복막염 치료용 약물 전달 시스템 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 전하를 띠는 수용성 약물과 이온성 화합물의 이온 컴플렉스를 통해 비수용성 침전 (water-insoluble precipitation)을 유도하고, 다양한 이온이 존재하는 체액에서 이온교환을 통해 침전된 약물이 다시 서서히 수용화되는 과정을 통해, 국소 환부에 적용시 초기(24시간 이내)에 방출되지 않고, 서방형 방출거동 (일주일 이상)을 보여 국소 환부에 약물의 효과적인 전달이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 생체적합성 고분자 약물 전달체는 점막점착성(muco-adhesiveness)을 가져 천공부위에 적용 시, 번거롭고 어려운 봉합 과정없이도입 부위에 안정하게 존재하여 상처보호 기능(장내 물질의 복강 내로의 유출 억제/상처치유 유도/조직 유착억제) 및 상기 이온 컴플렉스된 수용성 약물이 천공부에 머무를 수 있는 환경을 제공하여 장내 박테리아의 복강 내로의 침투를 억제할 뿐만 아니라 복강에 이미 존재하는 박테리아의 사멸을 유도할 수 있어 임상의에게는 치료의 수월성을, 환자에게는 빠른 치유에 의한 고통경감 효과를 부여할 수 있다.

Description

복막염 치료용 약물 전달 시스템 및 이의 제조방법{Drug delivery system for the treatment of peritonitis and method for preparing the same}

본 발명은 이온 컴플렉스된 수용성 약물을 점막 점착성 생체적합성 고분자에 균일하게 혼합하여, 복막염 (천공) 부위를 안정하게 보호함은 물론 수용성 약물의 서방형 방출을 유도할 수 있는 복막염 치료용 약물 전달 시스템 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

복막염은 복강 및 복강 내 장기를 덮고 있는 얇은 막인 복막에 발생한 염증 혹은 자극증상으로, 국소적 혹은 복강 전반에 걸쳐 나타날 수 있다. 이러한 복막염은 복통이 가장 뚜렷한 증상이며 이외의 자각 증상으로는 복부팽창, 구토, 구역질, 호흡장애 등이 있다.

복막염은 경과에 따라 급성과 만성으로 나뉠 수 있으며, 급성은 중독 증세를 나타낼 때가 많고, 위궤양-샘창자궤양에 의한 천공, 충수염에 의한 천공, 장티프스에 의한 장의 천공, 자궁외 임신의 파열 등이 원인이 된다. 천공 때는 순간적으로 심한 복통이 일어나고, 쇼크 증세를 나타날 수 있다. 만성은 결핵과 암에 기인하는 일이 많으며, 간경화의 말기에도 많이 발생한다. 원인균으로는 대장균, 포도상구균, 임균 등이 있다.

또한, 복막염은 건강에 대한 관심이 높아지면서 시행 횟수가 급격히 늘고 있는 복부내시경 검사 혹은 위장관계 수술시 빈번히 발생되는 천공으로 인한 복강 내 박테리아 감염에 의해 발생되는데, 환자에게 극심한 고통을 유발하고, 조직유착을 일으킬 수 있으며, 심한 경우 패혈증으로 발전하여 생명을 위협할 수도 있다.

천공에 의해 복막염이 발생되었을 경우, 천공 부위를 직접 봉합하고, 박테리아 감염을 억제하기 위한 항생제를 이용한 치료법이 가장 일반적으로 사용되고 있다.

하지만 봉합의 어려움 (천공 부위의 염증 및 조직 약화); 천공 부위의 조직유착 형성; 항생제에 의한 전신독성 (높은 혈중 농도)에도 불구하고 병변부로의 낮은 전달 효율 (염증 부위로 혈관의 접근이 용이치 못함, 경구 및 혈관을 통한 항생제 도입 경우); 및 항생제의 적용부위로 부터의 빠른 소실 [대부분의 항생제는 세포 이입률 향상을 위해 수용화 처리된 약물이 사용되며, 상처부위에 항생제를 직접 도입하여도 (local delivery) 충분한 시간동안 존재하지 못하고 쉽게 씻겨나감]에 기인되는 낮은 항생효과 (천공부에 직접 도입 경우) 등이 해결해야할 숙제로 남아있다.

이런 문제점을 보완하기 위해, 항생제가 포함된 고분자 필름을 천공부위에 직접 적용하는 방법이 연구되고 있으나, 수용성 항생제의 빠른 방출 (burst release) 및 고분자 필름을 통한 장내 박테리아의 복강 내 침투로 인해 복막염 치료용으로 사용하기에 여전히 한계가 있는 것으로 보고되고 있다.

따라서, 천공으로 인해 발생된 복막염의 효과적인 치료를 위해, 천공이 치유되는 동안 봉합없이도 장내 박테리아의 복강 내로의 침투를 억제함은 물론 복강 내에 유입된 박테리아를 효과적으로 제어할 수 있는 약물 전달 시스템이 시급하게 요구되고 있다.

H. Endo, Y. Kado, M. Mitsuish, and T. Miyashita, "Fabrication of Free-standing hybrid nanosheets organized with polymer langmuir-blodgett films and gold nanoparticles", Macromolecules, 39, 5559-5563 (2006).

이에 본 발명은 복막염 치료에 있어서 상기 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 천공의 봉합없이 장내 박테리아의 복강 침투를 안전하게 막을 수 있으며, 수용성 약물의 서방형 방출을 유도하여 복강 내 감염이나 염증을 효과적으로 치료할 수 있는, 새로운 복막염 치료용 약물 전달 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 복막염 치료용 약물 전달 시스템의 제조방법을 제공하는 데도 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 복막염 치료용 약물 전달 시스템은 이온 컴플렉스된 수용성 약물, 및 상기 약물의 전달체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수용성 약물의 이온 컴플렉스는 양이온기 및 음이온기를 가지는 이온성 화합물을 이용하는 것일 수 있다.

상기 수용성 약물은 상기 수용성 약물을 이온 컴플렉스시키는 화합물과 반대 이온을 가지는 것이 바람직하다.

상기 수용성 약물은 염산독소루비신 (Doxorubicin hydrochloride), 황산 젠타마이신 (Gentamicin sulfate), 염산테트라사이클린 (Tetracycline hydrochloride), 염산미노사이클린 (Minocycline hydrochloride), 독시사이클린하이클레이트 (Doxycycline hyclate), 염산독시사이클린 (Doxycycline hydrochloride), 염산반코마이신 (Vancomycin hydrochloride), 황산카나마이신 (Kanamycin sulfate), 황산파로모마이신 (Paramomycin sulfate), 황산스트렙토마이신 (Streptomycin sulfate), 염산이리노테칸 (Irinotecan hydrochloride), 염산린코마이신 (Lincomycin hydrochloride), 황산콜리스틴 (Colistin sulfate), 황산폴리믹스비(Polymyxin B sulfate), 황산네탈마이신 (Netilmicin sulfate), 황산아마카신 (Amikacin sulfate), 황산리보스타마이신( Ribostamycin sulfate), 염산테모카프릴 (Temocapril hydrochloride), 황산토브라마이신 (Tobramycin sulfate), 니트로소우레아 (Nitrosourea), 황산도노루비신 (Daunorubicin HCl), 염산케타민(Ketamine hydrochloride), 염산젬시타빈 (Gemcitabine hydrochloride)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이거나, 및

테이코프라닌 (Teicoplanin), 덱사메타손 다이소디움 포스페이트(Dexamethasone disodium phosphate), 세파로틴 나트륨 (Cefalotin sodium), 콜리스티메테이트 나트륨 (Colistimethate sodium), 아목시실린 나트륨 (Amoxicillin sodium), 암페낙 나트륨 (Amfenan sodium), 세파졸린 나트륨 (Cefazolin sodium), 세폭시틴 나트륨 (Cefoxitin sodium), 세프록심 나트륨 (Cefuroxime sodium), 디클로페낙 나트륨 (Diclofenac sodium), 플루르비프로펜 나트륨 (Flurbiprofen sodium), 인도메타신 나트륨 (Indomethacin sodium), 록소프로펜 나트륨(Loxoprofen sodium), 메클로페남산 나트륨 (Meclofenamate sodium), 나트록센 나트륨 (Naproxen sodium), 및 톨메틴 나트륨 (Tolmetin sodium)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.

상기 수용성 약물은 상기 이온성 화합물과 이온 결합된 것일 수 있다.

상기 양이온기를 가지는 화합물은 Mg^{2 +}, Ca^{2 +}, Sr^{2 +}, Ba^{2 +}, Be^{2 +}, Cr^{2 +}, Co^{2 +}, Cu^{2 +}, Fe²⁺, Mn^{2 +}, Sn^{2 +}, Ni^{2 +}, Zn^{2 +}, Al^{3 +}, Cr^{3 +}, Co^{3 +}, Cu^{3 +}, Ga^{3 +}, Au^{3 +}, Fe^{3 +}, Mn^{3 +}, Ni^{3 +}, Mn^{4 +}, Sn^{4 +}, Cr^{6 +} 및 Mn^{7 +} 로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 양이온기를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 음이온기를 가지는 화합물은 O^{2 -}, S^{2 -}, N^{3 -}, AsO₄ ^{3 -}, PO₄ ^{3 -}, AsO₃ ^{3 -}, HPO₄ ^{2 -}, HPO₄ ^3-, SO₄ ^{2 -}, S₂O₃ ^{2 -}, SO₃ ^{2 -}, CO₃ ^{2 -}, CrO₄ ^{2 -}, Cr₂O₇ ^{2 -}, O₂ ^{2 -}, 및 C₂O₄ ^{2 -} 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 음이온기를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 서방형 약물 전달체는 시트 형태를 가지는 것이 바람직하다.

상기 약물 전달체는 알긴산 (alginic acid), 하이알루론산 (hyaluronic acid), 콜라겐 (collagen), 젤라틴 (gelatin), 엘라스틴 (elastin), 키틴 (chitin), 키토산 (chitosan), 피브린 (fibrin), 카르복시메틸셀룰로우스로스(carboxymethylcellulose), 히드록시프로필메틸셀룰로오스(hydroxymethylcellulose), 덱스트란 (dextran), 카라기난 (carrageenan), 팩틴(pectin), 잔탄검 (xanthan gum), 황산콘드로 (chondroitin sulfate), 검아라빅(gum arabic), 검카라야 (gum karaya) 및 검트라가칸스 (gum tragacanth) 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 생체적합성 고분자일 수 있다.

상기 고분자 약물 전달체를 기준으로 상기 이온 컴플렉스된 수용성 약물은 0.01 ~ 50 중량%로 포함될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 복막염 치료용 약물 전달 시스템의 제조방법은 이온성 화합물 수용액과 약물 수용액을 혼합하여 이온 컴플렉스된 약물을 제조하는 단계; 상기 이온 컴플렉스된 약물을 생체적합성 고분자 용액에 첨가하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 혼합 용액을 동결 건조시켜 이온 컴플렉스된 약물이 포함된 전달체 패치를 제조하는 단계; 및 상기 패치를 압축시켜 시트 상태로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이온성 화합물 수용액은 0.01 ~ 30 중량% 농도이고, 상기 약물 수용액은 0.01 ~ 30 중량%의 농도로 포함될 수 있다.

상기 이온성 화합물 수용액과 약물 수용액의 혼합비는 1:0.01 ~ 1:100 부피비인 것이 바람직하다.

상기 이온 컴플렉스된 약물은 상기 고분자 약물 전달체를 기준으로 0.01 ~ 50 중량%로 포함될 수 있다.

상기 고분자 약물 전달체 제조에 사용되는 생체적합성 고분자 용액은 0.01 ~ 10 중량%의 농도인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 전하를 띠는 수용성 약물과 이온성 화합물의 이온 컴플렉스를 통해 비수용성 침전 (water-insoluble precipitation)을 유도하고, 다양한 이온이 존재하는 체액에서 이온교환을 통해 침전된 (이온 결합된) 약물이 다시 서서히 수용화되는 과정을 통해, 국소 환부에 적용 시 초기 (24시간 이내)에 빠르게 방출되지 않고, 서방형 방출 거동 (일주일 이상)을 보여 국소 환부에 약물의 효과적인 전달이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 생체적합성 고분자 약물 전달체는 점막 점착성 (muco-adhesiveness)을 가져 천공부위에 적용 시, 번거롭고 어려운 봉합 과정없이도입 부위에 안정하게 존재하여 상처보호 기능 (장내 물질의 복강 내로의 유출 억제/상처치유 유도/조직 유착억제) 및 상기 이온 컴플렉스된 수용성 약물이 천공부에 머무를 수 있는 환경을 제공하여 장내 박테리아의 복강 내로의 침투를 억제할 뿐 만 아니라 복강에 이미 존재하는 박테리아의 사멸을 유도할 수 있어 임상의에게는 치료의 수월성을, 환자에게는 빠른 치유에 의한 고통경감 효과를 부여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온성 화합물과 컴플렉스를 형성한 약물의 제조 과정의 모식도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온성 화합물과 컴플렉스를 형성한 약물을 포함하는 알긴산 시트의 제조 과정의 모식도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 복막염 치료용 항생제 전달 시스템의 모식도이고,
도 4는 이온성 화합물과 컴플렉스를 형성한 테트라사이클린의 수율 (mg, %)을 나타낸 그래프이며,
도 5는 Na₂HPO₄, 대조군 1 (순수 테트라사이클린, Free TC), 및 실시예 5 (이온성 화합물과 컴플렉스를 형성한 테트라사이클린, Complex TC)의 이온 결합 여부를 확인한 형광 현미경 사진이고,
도 6은 대조군 1 (순수 테트라사이클린, Free TC), 실시예 5 (이온성 화합물과 컴플렉스를 형성한 테트라사이클린, Complex TC)의 37 ^oC, 완충용액에서의 방출 거동을 나타낸 그래프이며,
도 7은 대조군 2~10 (순수 테트라사이클린, Free TC), 실시예 7~15 (이온성 화합물과 컴플렉스를 형성한 테트라사이클린, Complex TC)의 세포 독성을 정상 세포배양 (대조군 11)과 비교/평가한 그래프이고,
도 8은 대조군 2~10 (순수 테트라사이클린, Free TC), 실시예 7~15 (이온성 화합물과 컴플렉스를 형성한 테트라사이클린, Complex TC)로부터 세포배양액에서 하루 동안 방출된 약물의 농도를 UV/VIS spectrometer를 이용하여 측정한 값을 나타낸 것이며,
도 9는 대조군 (Control)과 실시예 7~15 (이온성 화합물과 컴플렉스를 형성한 테트라사이클린, Complex TC)의 사진을 통한 박테리아 사멸 영역을 측정한 결과로서, (a) E. coli , (b) Salmonella typhimurium, and (c) Bacillus subtilis (N/D, no detection)이고,
도 10은 상기 도 9에서 박테리아가 사멸되는 영역을 Zone of Inhibition (ZOI)으로 나타낸 결과로서, (a) E. coli , (b) Salmonella typhimurium , and (c) Bacillus subtilis에 해당되는 것이며,
도 11은 대조군 5~6, 대조군 12~13, 실시예 10~11의 샘플을 이용하여 생존율을 확인한 동물실험 결과이고,
도 12는 대조군 5~6, 대조군 12~13, 실시예 10~11의 샘플을 시술한 후 7일 동안 사육한 쥐의 복막을 절개하고 육안으로 복강 내 상태를 정상 쥐 (Normal)와 확인한 결과이며,
도 13은 정상 쥐 (Normal), 대조군 5~6, 대조군 12~13, 실시예 10~11의 샘플을 시술한 후 2일 동안 사육한 쥐의 초기 복강 내 박테리아 수 측정을 통한 박테리아 누출 여부를 확인한 결과이고,
도 14는 대조군 5와 실시예 10의 샘플을 시술한 후 일정 기간 1, 2, 4, 7일 동안 사육한 쥐의 복강 내 박테리아 수 측정을 통한 박테리아 누출 여부를 확인한 결과이며,
도 15는 대조군 5, 대조군 12, 대조군 13, 실시예 10의 체내 박테리아 사멸 및 복막염 치료 가능성을 예상한 모식도이다.

이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 발명은 이온 컴플렉스된 수용성 약물을 점막 점착성 생체적합성 고분자에 균일하게 혼합하여, 복막염 (천공) 부위를 안정하게 보호함은 물론 수용성 약물의 서방형 방출을 유도할 수 있는 복막염 치료용 약물 전달 시스템 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 “복막염 치료용 약물 전달 시스템”이란 복막염 치료를 위한 약물을 포함하고, 그 약물을 효과적으로 전달하여 복막염을 치료할 수 있는 약물 자체, 또는 약물을 포함한 전달체 등을 의미한다.

본 발명에 따른 서방형 약물 전달 시스템은 이온 컴플렉스된 수용성 약물, 및 상기 약물의 전달체를 포함할 수 있다.

상기 수용성 약물의 이온 컴플렉스는 양이온기 및 음이온기를 가지는 이온성 화합물을 이용하는 것일 수 있다.

상기 양이온기를 가지는 화합물은 Mg^{2 +}, Ca^{2 +}, Sr^{2 +}, Ba^{2 +}, Be^{2 +}, Cr^{2 +}, Co^{2 +}, Cu²⁺, Fe^{2 +}, Mn^{2 +}, Sn^{2 +}, Ni^{2 +}, Zn^{2 +}, Al^{3 +}, Cr^{3 +}, Co^{3 +}, Cu^{3 +}, Ga^{3 +}, Au^{3 +}, Fe^{3 +}, Mn^{3 +}, Ni^{3 +}, Mn^{4 +}, Sn^{4 +}, Cr^{6 +} 및 Mn^{7 +} 로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 양이온기를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 음이온기를 가지는 화합물은 O^{2 -}, S^{2 -}, N^{3 -}, AsO₄ ^{3 -}, PO₄ ^{3 -}, AsO₃ ^{3 -}, HPO₄ ^{2 -}, HPO₄ ^3-, SO₄ ^{2 -}, S₂O₃ ^{2 -}, SO₃ ^{2 -}, CO₃ ^{2 -}, CrO₄ ^{2 -}, Cr₂O₇ ^{2 -}, O₂ ^{2 -}, 및 C₂O₄ ^{2 -} 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 음이온기를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 상기 수용성 약물은 상기 수용성 약물을 이온 컴플렉스시키는 화합물과 반대 이온을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 따른 약물은 상기 이온성 화합물과 이온 컴플렉스를 형성하는 것이므로, 상기 양이온기를 가지는 화합물과 이온 컴플렉스되는 약물은 이와 반대 이온인 음이온성을 띄는 것이 바람직하고, 또한, 상기 음이온기를 가지는 화합물과 이온 컴플렉스되는 약물은 이와 반대 이온인 양이온성을 띄는 것이 바람직하다.

이러한 약물로는 염산독소루비신 (Doxorubicin hydrochloride), 황산 젠타마이신 (Gentamicin sulfate), 염산테트라사이클린(Tetracycline hydrochloride), 염산미노사이클린 (Minocycline hydrochloride), 독시사이클린하이클레이트(Doxycycline hyclate), 염산독시사이클린 (Doxycycline hydrochloride), 염산반코마이신 (Vancomycin hydrochloride), 황산카나마이신 (Kanamycin sulfate), 황산파로모마이신 (Paramomycin sulfate), 황산스트렙토마이신 (Streptomycin sulfate), 염산이리노테칸 (Irinotecan hydrochloride), 염산린코마이신 (Lincomycin hydrochloride), 황산콜리스틴 (Colistin sulfate), 황산폴리믹스비 (Polymyxin B sulfate), 황산네탈마이신 (Netilmicin sulfate), 황산아마카신 (Amikacin sulfate), 황산리보스타마이신 (Ribostamycin sulfate), 염산테모카프릴(Temocapril hydrochloride), 황산토브라마이신 (Tobramycin sulfate), 니트로소우레아 (Nitrosourea), 황산도노루비신 (Daunorubicin HCl), 염산케타민 (Ketamine hydrochloride), 염산젬시타빈 (Gemcitabine hydrochloride)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이거나, 및

테이코프라닌 (Teicoplanin), 덱사메타손 다이소디움 포스페이(Dexamethasone disodium phosphate), 세파로틴 나트륨 (Cefalotin sodium), 콜리스티메테이트 나트륨 (Colistimethate sodium), 아목시실린 나트륨 (Amoxicillin sodium), 암페낙 나트륨 (Amfenan sodium), 세파졸린 나트륨 (Cefazolin sodium), 세폭시틴 나트륨 (Cefoxitin sodium), 세프록심 나트륨 (Cefuroxime sodium), 디클로페낙 나트륨( Diclofenac sodium), 플루르비프로펜 나트륨 (Flurbiprofen sodium), 인도메타신 나트륨 (Indomethacin sodium), 록소프로펜 나트륨(Loxoprofen sodium), 메클로페남산 나트륨 (Meclofenamate sodium), 나트록센 나트륨 (Naproxen sodium), 및 톨메틴 나트륨 (Tolmetin sodium)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하다.

본 발명에서와 같이 상기 이온성 화합물과 약물을 혼합하게 되면, 상기 약물이 이온성 화합물과 이온 컴플렉스를 통해 침전이 발생된다. 이는 상기 약물 내에 포함되어 있는 이온기와 상기 이온성 화합물에 포함되어 있으며 상기 약물과는 반대되는 이온기 간의 이온 컴플렉스(이온 결합)를 유도하게 되고, 이온 컴플렉스된 약물이 혼합 용액에서 용해도가 감소됨에 따라 침전이 발생되는 것으로 설명될 수 있다.

또한, 침전된 상기 이온 컴플렉스된 수용성 약물은 다양한 이온이 존재하는 체액에서 이온교환을 통해 상기 약물이 다시 서서히 수용화되는 과정을 통해, 수용성임에도 불구하고 서방형 방출이 가능한 시스템을 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 복막염 치료용 약물 전달 시스템은 상기 이온 컴플렉스된 수용성 약물의 전달을 위한 전달체로서 생체적합성 고분자를 포함한다.

상기 약물 전달체 제조를 위한 생체적합성 고분자로는 알긴산 (alginic acid), 하이알루론산 (hyaluronic acid), 콜라겐 (collagen), 젤라틴 (gelatin), 엘라스틴 (elastin), 키틴 (chitin), 키토산 (chitosan), 피브린 (fibrin), 카르복시메틸셀룰로우스 (carboxymethylcellulose, 히드록시프로필메틸셀룰로오스 (hydroxymethylcellulose), 덱스트란 (dextran), 카라기난 (carrageenan), 팩틴(pectin), 잔탄검 (xanthan gum), 황산콘드로이틴 (chondroitin sulfate), 검아라빅 (gum arabic), 검카라야 (gum karaya) 및 검트라가칸스 (gum tragacanth) 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 천연고분자가 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 이온 컴플렉스된 수용성 약물은 상기 고분자 전달체를 기준으로 0.01 ~ 50 중량%, 바람직하기로는 0.1 ~ 30 중량%의 농도로 포함되는 것이 병변부위에 유효한 약물 농도의 유지 및 고분자 전달체의 물성 유지 측면에서 바람직하다.

본 발명에 따른 복막염 치료용 약물 전달 시스템은 시트 형태로 제조되는 것이 천공부를 안정하게 덮고 박테리아의 투과를 억제 할 수 있다는 측면에서 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 복막염 치료용 약물 전달 시스템의 제조방법은 이온성 화합물 수용액과 약물 수용액을 혼합하여 이온 컴플렉스된 약물을 제조하는 단계; 상기 이온 컴플렉스된 약물을 생체적합성 고분자 용액에 첨가하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 혼합 용액을 동결 건조시켜 이온 컴플렉스된 약물이 포함된 전달체 패치를 제조하는 단계; 및 상기 패치를 압축시켜 시트 상태로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 첫 번째 단계는 상기 이온성 화합물 수용액과 약물 수용액을 제조하고, 이를 혼합하여 이온 컴플렉스된 수용성 약물을 제조한다.

상기 이온성 화합물 수용액의 경우, 화합물을 0.01 ~ 30 중량%, 바람직하기로는 0.1 ~ 5 중량%의 농도로 제조하는 것이 좋다. 상기 농도가 0.01 중량% 미만이면 상기 전하를 띠는 약물과 이온 컴플렉스를 형성시키지 못하는 문제가 있고, 농도가 30 중량%를 초과하게 되면 이온성 화합물을 불필요하게 낭비하게 되는 문제가 있다.

또한, 상기 약물 수용액의 경우, 전하를 띠는 약물을 0.01 ~ 30 중량%, 바람직하기로는 0.1 ~ 10 중량%의 농도로 제조한다. 상기 농도가 0.01 중량% 미만이면 약물의 양이 너무 적어 약효를 나타내지 못하는 문제가 있고, 농도가 30 중량%를 초과하게 되면 독성을 나타내는 문제가 있다.

상기와 같이 제조된 전하를 띠는 약물 수용액과 이온성 화합물 수용액을 혼합시켜 본 발명에 따른 이온 컴플렉스된 수용성 약물을 제조하게 되는데, 이들 전하를 띠는 약물 수용액과 이온성 화합물 수용액의 혼합비는 1:0.01 ~ 1:100 부피비인 것이 바람직하다. 상기 혼합비를 벗어난 경우 전하를 띠는 약물과 이온성 화합물 간의 이온 컴플렉스를 형성시키지 못하여 바람직하지 못하다.

상기 이온 컴플렉스된 수용성 약물을 포함하는 수용액을 원심분리하여 상층액을 제거하고, 이온 컴플렉스에 참여하지 않은 이온 (free ion)을 과량의 초순수를 이용한 세척 및 원심분리 과정을 반복하여 제거한다. 최종 원심분리 후 상층액을 제거하고, 동결 건조를 통해 이온 컴플렉스된 약물을 제조할 수 있다.

상기 첫 번째 단계를 거쳐 이온 컴플렉스된 수용성 약물을 제조하는 과정 및 이온 컴플렉스된 약물의 구조는 다음 도 1에 모식화하여 나타낸 바와 같다. 다음 도 1에서는 이온성 화합물로서 Na₂HPO₄를 사용하고, 전하를 띤 약물로서 염산테트라사이클린을 사용한 예로서, 이들 각각의 수용액을 일정한 부피비로 혼합하게 되면, 상기 양전하를 띤 약물의 테트라사이클린과 이온성 화합물의 음이온 HPO₄ 간의 이온 컴플렉스를 통하여 침전이 발생된다.

두 번째 단계는 상기 제1단계에서 제조된 이온 컴플렉스된 약물을 점막 점착성 생체적합성 고분자 (약물 전달체) 수용액에 첨가하여 혼합 용액을 제조하는 단계이다. 상기 생체적합성 고분자 수용액은 약 0.1~10 중량%, 바람직하기로는 0.5 ~ 5 중량%의 농도인 것이 바람직하다. 생체적합성 고분자 수용액의 농도가 10 중량%를 초과하는 경우 용액의 점도가 너무 높아 이온 컴플렉스된 약물을 균일하게 혼합하기 어려운 문제가 있을 수 있다.

상기 이온 컴플렉스된 수용성 약물은 상기 고분자 약물 전달체를 기준으로 0.01 ~ 50 중량%로 포함되는 것이 박테리아를 사멸시킬 수 있는 유효 농도 유지 측면에서 바람직하다.

세 번째 단계는 상기 이온 컴플렉스된 수용성 약물과 생체적합성 고분자 수용액이 고르게 혼합되어 있는 혼합 용액을 일정한 크기의 몰드에 고르게 뿌려준 후 동결 건조시키는 단계이다.

상기 혼합 용액을 동결 건조시키게 되면 형태가 변형되는 등의 문제가 없고, 제조과정에서 이온 컴플렉스의 불필요한 해리를 억제할 수 있는 효과가 있어 바람직하다.

마지막으로, 상기 동결 건조시켜 얻어진 이온 컴플렉스된 약물이 포함된 약물 전달체 패치를 압축시켜 시트 상태로 제조하는 단계이다. 상기 압축 과정은 제조된 패치를 실리콘판 사이에 위치시키고 이를 간단히 압축하여 제조할 수 있다.

상기 이온 컴플렉스된 약물과 생체적합성 고분자 약물 전달체로부터 본 발명에 따른 약물 전달 시스템을 제조하는 과정은 다음 도 2에 나타낸 바와 같다.

또한, 최종 제조된 약물 전달 시스템의 구조를 나타낸 다음 도 3을 참조하면, 이온 컴플렉스된 약물이 생체적합성 고분자 약물 전달체에 고르게 분포된 구조를 가진다. 따라서, 시간이 지남에 따라 상기 이온 컴플렉스된 약물은 다양한 이온이 존재하는 체액에서 이와 반대되는 이온과의 이온교환을 통해 상기 약물이 다시 서서히 수용화되는 과정을 거쳐, 수용성임에도 불구하고 서방형 방출이 가능한 효과를 가진다.

즉, 본 발명에 따른 약물 전달 시스템은 약 1 ~ 14일에 걸쳐 약물이 방출되는 서방형 방출 거동을 나타내는 효과를 가진다.

이러한 본 발명에 따른 서방형 약물 전달 시스템은 복막염, 특히 천공에 의해 발생된 복막염 치료에 효과적으로 사용될 수 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 이하의 실시예에서는 특정 화합물을 이용하여 예시하였으나, 이들의 균등물을 사용한 경우에 있어서도 동등 유사한 정도의 효과를 발휘할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

실시예 1~6 : 이온 컴플렉스된 테트라사이클린 제조

테트라사이클린의 이온 컴플렉스 형성을 위해, 5 wt%의 염산테트라사이클린 수용액과 0.1 (실시예 1), 0.5 (실시예 2), 1 (실시예 3), 3 (실시예 4), 5 (실시예 5), 7 wt% (실시예 6)의 농도를 달리하여 Na₂HPO₄ (HPO₄ ^{2 -}기를 포함하는 이온성 화합물) 수용액을 초순수에서 각각 제조하였다.

상기 제조된 염산테트라사이클린 수용액과 Na₂HPO₄ 수용액을 각각 1:1 (v/v)의 비율로 혼합하여 상기 염산테트라사이클린 수용액과 Na₂HPO₄ 수용액 간의 이온 콤플렉스 (침전)를 유도하였다. 그 다음 이온 컴플렉스된 테트라사이클린을 포함하는 수용액을 12,000 rpm으로 1분간 원심분리하여 상층액을 제거하고, 이온 컴플렉스에 참여하지 않은 이온 (free ion)의 제거를 위해 과량의 초순수를 이용한 세척 및 원심분리 과정을 5회 이상 수행한 후, Na₂HPO₄ 농도에 따른 이온 컴플렉스된 약물의 양을 관찰하였으며, 최종 원심분리후 상층액 제거/동결건조를 통해 이온 컴플렉스된 테트라사이클린을 제조하였다. 이에 대한 제조 과정은 다음 도 1에 나타내었다.

대조군 1

이온성 화합물과 컴플렉스를 형성하지 않은 테트라사이클린을 대조군 1로 사용하였다.

실시예 7 ~ 15 : 이온 컴플렉스된 테트라사이클린이 포함된 알긴산 시트 제조

HPO₄ ^{2 -} 이온에 의해 이온 컴플렉스된 테트라사이클린의 전달체로 점막 점착성을 가지며 조직 유착을 억제할 정도의 체내 안정성을 가지며 생체적합성 고분자인 알긴산 (Medium viscosity, Sigma)이 사용되었다.

2 wt% 알긴산 수용액 (초순수 사용)을 제조하고, 이 수용액에 상기 실시예 1~6에서 제조된 이온 컴플렉스된 분말 형태의 테트라사이클린을 알긴산 대비 0.1 (실시예 7), 0.3 (실시예 8), 0.5 (실시예 9), 1.0 (실시예 10), 3.0 (실시예 11), 10.0 (실시예 12), 15.0 (실시예 13), 20.0 (실시예 14), 30.0 (실시예 15) 중량%로 고르게 혼합하여 주었다. 이온 컴플렉스된 테트라사이클린이 고르게 혼합되어있는 알긴산 수용액을 직경 10 mm, 두께 2 mm의 실리콘 몰드에 0.3 mL 채운 후, 이를 동결건조하여 이온 컴플렉스된 테트사라이클린이 포함된 알긴산 패치를 얻었다.

상기 이온 컴플렉스된 테트라사이클린이 포함된 알긴산 패치를 실리콘판 사이에 위치시키고 이를 압축하여 두께 ∼ 400 ㎛인 이온 컴플렉스된 테트라사이클린이 포함된 시트 형태의 약물 전달 시스템을 제조하였다. 이에 대한 제조 과정은 다음 도 2에 나타내었다.

실시예 16~17 : 이온 컴플렉스된 테이코프라닌 제조

테이코프라닌의 이온 컴플렉스 형성을 위해, 24 wt%의 테이코프라닌 (테이코신, 일동제약) 수용액과 0.2 wt% (실시예 16) 및 1.0 wt% (실시예 17)의 CaCl₂ 수용액을 초순수에서 각각 제조하였다. 제조된 테이코프라닌 수용액과 CaCl₂ 수용액을 각각 1:1 (v/v)의 비율로 혼합하여 테이코프라닌의 이온 컴플렉스 (침전)를 유도하였다 (용액 내 최종 농도: 테이코프라닌 12 wt%, CaCl₂ 0.1 wt% (실시예 16); 테이코프라닌 12 wt%, CaCl₂ 0.5 wt% (실시예 17)).

이온 컴플렉스된 테이코프라닌을 포함하는 수용액을 12,000 rpm으로 1분간 원심분리하여 상층액을 제거하고, 이온 컴플렉스에 참여하지 않은 이온 (free ion)의 제거를 위해 과량의 초순수를 이용한 세척 및 원심분리 과정을 5회 이상 수행한 후, CaCl₂ 농도에 따른 이온 컴플렉스된 약물의 양을 관찰하였으며, 최종 원심분리후 상층액 제거/동결건조를 통해 이온 컴플렉스된 테이코프라닌을 제조하였다.

실시예 18 ~ 19 : 이온 컴플렉스된 테이코프라닌이 포함된 하이알루론산 시트 제조

Ca^{2 +} 이온에 의해 이온 컴플렉스된 테이코프라닌의 전달체로 점막 점착성을 가지는 생체적합성 고분자로 하이알루론산 (MW, ~ 4,800 kDa, Genewel)이 사용되었다.

1 wt% 하이알루론산 수용액 (초순수 사용)을 제조하고, 이 수용액에 상기 실시예 16~17에서 제조된 이온 컴플렉스된 분말 형태의 테이코프라닌을 하이알루론산 대비 각각 1 중량% (실시예 18), 3 중량% (실시예 19)로 혼합하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 7~15와 동일한 방법으로 두께 ∼400 ㎛인 이온 컴플렉스된 테이코프라닌이 포함된 시트 형태의 약물 전달 시스템을 제조하였다.

대조군 2 ~ 10

이온성 화합물과 컴플렉스를 형성하지 않은 순수한 테트라사이클린을 알긴산 대비 0.1 (대조군 2), 0.3 (대조군 3), 0.5 (대조군 4), 1.0 (대조군 5), 3.0 (대조군 6), 10.0 (대조군 7), 15.0 (대조군 8), 20.0 (대조군 9), 30.0 (대조군 10) 중량%로 고르게 혼합하여 실시예 7 ~ 15와 동일한 과정을 통해 이온 컴플렉스를 형성하지 않은 테트라사이클린이 포함된 시트를 제조하였다.

실험예 1 : 이온 컴플렉스된 테트라사이클린 형성여부 확인

이온 컴플렉스된 테트라사이클린을 과량의 NaCl 수용액에 해리시켜 (1가 음이온인 Cl^-와 HPO₄ ^{2 -}의 상호교환에 의해 컴플렉스 해리) 이온 컴플렉스에 참여한 테트라사이클린 양을 확인하고, 그 결과를 다음 도 4에 나타내었다. 5 wt%의 테트라사이클린/0.1 wt%의 Na₂HPO₄ 혼합액을 제외한 0.5, 1, 3, 5, 7 wt% Na₂HPO₄ 수용액을 혼합한 경우 다음 도 1에서와 같이, 테트라사이클린 수용액 (노란빛 투명)과 Na₂HPO₄ 수용액의 혼합에 의해 수용액이 뿌옇게 되는 현상을 관찰함으로써 이온 컴플렉스에 의해 침전이 형성됨을 간접적으로 확인할 수 있었다.

이러한 현상은 테트라사이클린 내에 포함되어 있는 아민기 [-N(CH₃)₂]가 pH ∼ 7.4에서 양이온성을 가지며 짝염으로 포함된 HCl과 짝을 이뤄 안정하게 존재하다가, 첨가된 Na₂HPO₄의 HPO₄ ^{2 -} 이온 (2가 음이온)이 테트라사이클린 분자들 간의 이온 컴플렉스를 유도하고 이를 통해 이온 컴플렉스된 테트라사이클린의 용해도 감소로 설명될 수 있다.

Na₂HPO₄의 농도가 0.1 wt%의 경우 (실시예 1)는 이온 컴플렉스가 다소 약하게 일어며, 0.5∼5 wt%의 농도에서는 이온 컴플렉스된 테트라사이클린의 수득률이 점차 증가하는 것을 알 수 있으나, Na₂HPO₄의 농도가 7 wt%의 경우에는 과량의 Na⁺ 이온이 오히려 이온 컴플렉스를 방해하여 수득률이 다소 낮아진 것으로 보여진다 (도 4 참조). 따라서 본 발명에서는 5 wt%의 테트라사이클린 수용액의 이온 컴플렉스 형성을 위한 Na₂HPO₄의 최적농도로 5 wt% (실시예 5)를 선정하여 사용하였다.

또한, 테트라사이클린이 이온 컴플렉스 되었는지를 확인하기 위해, 테트라사이클린이 특정 파장에서 형광을 띠는 특성을 이용하여 이온 컴플렉스된 테트라사이클린의 형광 특성을 확인하였다.

다음 도 5의 결과에서 보듯이 이온 컴플렉스에 사용한 순수 Na₂HPO₄의 경우 형광을 띠지 않았으나, 순수 테트라사이클린 (대조군 1)과 이온 컴플렉스된 테트라사이클린 (실시예 5)에서는 모두 형광을 띠는, 즉 테트라사이클린이 이온에 의해 컴플렉스를 형성함을 확인하였다.

또한, 양이온성 화합물인 CaCl₂로 이온 콤플렉스된 테이코프라닌을 포함하는 하이아루론산 (실시예 18~19)에서도 상기와 유사한 결과를 나타내었다.

실험예 2 : 약물 방출 거동 확인

순수 테트라사이클린 (대조군 1)과 이온 컴플렉스된 테트라사이클린 (실시예 5)를 완충용액 (PBS)에 넣고 이들로 부터 방출된 약물의 방출거동을 UV/VIS spectrometer을 이용하여 비교하였다.

다음 도 6에서 보듯이, 순수한 테트라사이클린 (대조군 1)은 매우 빠른 시간 내 (< 24 시간)에 대부분의 약물이 방출되는 거동을 보였으나, Na₂HPO₄에 의해 이온 결합된 테트라사이클린 (실시예 5)은 2주일 동안 서서히 서방형으로 방출됨을 관찰할 수 있었다. 이러한 현상은 HPO₄ ^{2 -}에 의해 이온 컴플렉스된 테트라사이클린이 PBS에서, HPO₄ ^{2 -}와 Cl^-의 상호 교환 현상 (테트라사이클린 분자들 간의 가교 역할을 했던 HPO₄ ^{2 -} 이온이 사라짐)이 서서히 진행되며, 이때 해리된 테트라사이클린이 서서히 방출되기 때문인 것으로 판단되어진다.

또한, 양이온성 화합물인 CaCl₂로 이온 콤플렉스된 테이코프라닌을 포함하는 하이아루론산 (실시예 18~19)에서도 상기와 유사한 결과를 나타내었다.

실험예 3 : 세포 독성 평가

순수한 테트라사이클린 (control, 대조군 1) 혹은 이온 컴플렉스된 테트라사이클린이 포함된 알긴산 시트 (실시예 7 ~ 15)의 약물 농도에 따른 세포독성을 의료기기 평가법에 준하여 비교/평가하였다 (시료 1g / 세포배양액 10 mL에서 24시간 추출한 세포배양액을 세포 독성 평가에 사용). 알긴산의 경우, 세포배양액에서 용해되고 점성을 띠므로 이를 이용한 세포배양실험이 불가능하여, 시료 1g 내에 포함된 약물을 10 mL 세포배양액에 넣고 방출된 약물을 추출하여 세포배양에 사용하였다. 각각의 농도 별 테트라사이클린과 이온 컴플렉스된 테트라사이클린을 세포배양액 (RPMI)에 채운 후, 37 ℃의 항온조에서 100rpm으로 흔들어주면서 (orbital shaking) 1일 유지하여 방출된 시료를 얻었다. 세포독성 평가를 위해 섬유아세포 (fribroblast)를 10% 우태혈청 (FBS), 1% 항균제를 함유한 RPMI 배양액에서 37 ℃, 5% CO₂의 조건에서 배양하였으며, 세포들이 80% 정도 confluence를 이루면 0.25% trypsin/EDTA를 이용하여 분리한 후, 2회 계대배양 하여 본 실험에 사용하였다.

상기 세포를 96-well plate에 6.6X10³ 개의 세포를 분주하여 24시간 동안 혈청을 포함하는 세포배양액 (RPMI, 10% FBS)에서 배양하였다. 세포가 80% 정도 confluence 시킨 후, 세포배양액 (대조군 11; 10% FBS 포함) 및 하루 동안 방출된 테트라사이클린을 포함하는 세포배양액 (대조군 2 ~ 7 및 실시예 7 ~ 15; 10% FBS 포함) (200 μL)을 well에 첨가하여 37 ℃, 5% CO₂의 조건에서 하루 동안 배양하였다. 24시간 후 well의 세포배양액을 모두 제거하고 PBS로 세척한 후, MTS 방법을 이용하여 세포독성을 평가하였다. 이때 약물을 포함하지 않은 세포배양액에서 배양된 세포의 농도를 세포 생존률 100%로 하여 결과를 산출하였다.

결과를 도 7에 나타내었으며, 순수한 테트라사이클린 (대조군 2 ~ 10)의 경우 농도가 증가할수록 세포독성이 증가하였으나, 이온 컴플렉스된 테트라사이클린 (실시예 7 ~ 15)의 경우 농도가 증가하여도 세포독성이 낮았으며, 심지어 이온 컴플렉스된 테트라사이클린의 농도가 30%에서도 세포 생존률이 80% 이상의 우수한 세포 생존율을 가짐을 확인할 수 있었다.

세포배양액에서 각 농도별로 최초 1일에 방출된 약물의 양을 UV/VIS spectrometer를 통하여 측정하였으며, 순수한 테트라사이클린 (대조군 2 ~ 10)의 경우 알긴산에 포함된 테트라사이클린의 농도가 높아질수록 방출량이 증가함을 확인할 수 있었으나, 이온 컴플렉스된 테트라사이클린 (실시예 7 ~ 15))의 경우에는 알긴산 시트에 포함된 농도에 상관없이 일정한 농도의 약물이 서방형으로 방출됨을 확인할 수 있었다. 이러한 약물방출거동으로 인해 세포독성은 최소화 되고, 일정기간동안 박테리아를 효과적으로 사멸시킬 수 있으리라 판단된다 (도 8).

또한, 양이온성 화합물인 CaCl₂로 이온 콤플렉스된 테이코프라닌을 포함하는 하이아루론산 (실시예 18, 19)에서도 상기와 유사한 결과를 나타내었다.

실험예 4 : 박테리아 사멸능 평가

상기 세포실험과 동일한 과정을 통해 일정기간마다 (1, 3, 5, 7일) 방출된 약물을 채취하고, 이 약물 수용액을 실시예 7 ~ 15와 동일한 과정을 통해 약물이 포함된 알긴산 시트 (φ, 10 mm; T, ~ 400 μm)를 제조하였으며, 이를 대표적인 장내 박테리아인 E. coli (gram-negative), Salmonella typhimurium (gram-negative), Bacillus subtilis (gram-positive)가 배양된 Petri-dish에 위치시키고 이들에 의한 박테리아 사멸 영역 (Zone of inhibition, ZOI)의 확인을 통해 박테리아 사멸능을 평가하였다.

다음 도 9를 통해 확인할 수 있듯이, 약물이 포함되지 않은 알긴산 시트 (대조군 12)의 경우에는 박테리아의 종류에 상관없이 박테리아를 사멸시키지 못하고 있으나, 이온 컴플렉스된 테트라사이클린이 포함된 알긴산 시트의 경우 박테리아가 사멸된 투명한 영역(clean zone)이 생기는 것을 확인할 수 있었고, 이온 컴플렉스된 테트라사이클린이 1% (실시예 10)이상으로 포함된 경우에서는 7일 동안 박테리아를 효과적으로 제거함을 확인할 수 있었다 (도 10).

또한, 양이온성 화합물인 CaCl₂로 이온 콤플렉스된 테이코프라닌을 포함하는 하이아루론산(실시예 18, 19)에서도 상기와 유사한 결과를 나타내었다.

실험예 5 : 동물 실험

5-1) Viability test

동물실험은 체중 20 g의 마우스 (Male, C57BL/6 mice)를 대상으로 하였다. 마우스는 마리당 Tiletamine/zolazepam (10 mg/kg; Zoletil 50VR, Virbac Laboratories, France), 2% xylazine hydrochloride (2 mg/kg; Rumpun VR, Byely, Korea)을 섞어서 근육주사로 마취하였다. 또한 시술시 맹장에 상처를 내기 위해 멸균된 16G 주사바늘 (직경 1.5 mm)을 사용하였다. 마우스는 No. 15 blade로 복막을 절개하고 맹장을 눌러 팽창시켜 준 후 16G 주사바늘로 찔러 구멍을 내서 천공을 유발하였다. 상처부위에 누출된 이물질을 제거해 준 후 테트라사이클린 (대조군 5, 6) 혹은 이온 컴플렉스된 테트라사이클린 (실시예 10, 11)이 각각 1 혹은 3% 포함된 알긴산 시트를 이용하여 천공부를 덮어주었다. 시술 후 복막은 4-0 Chromic으로 봉합하였고, 피부는 4-0 Blue Nylon으로 연속 봉합하였다. 또한 약물을 포함하지 않은 알긴산 시트군 (대조군 12) 및 천공 후 어떠한 처치도 하지 않은 대조군 13의 동물실험도 진행되었다.

수술 후 7일 동안 viability test를 진행하였다. 이온 컴플렉스된 테트라사이클린이 1, 3% 포함된 알긴산 시트 (실시예 10, 11)의 경우 7일 동안 100% 생존율을 보이는 반면, 천공만 형성한 대조군 12와 알긴산 시트만을 도입한 대조군 12 및 순수한 테트라사이클린이 1, 3%로 포함된 알긴산 시트 (대조군 5, 6)의 모든 경우에서 시간에 따라 마우스의 생존률이 점차적으로 감소함을 확인할 수 있었다. 낮은 생존율을 보이는 것을 확인할 수 있었다 (도 11).

이는 천공에 의한 장내 박테리아의 복강으로의 빠른 침투 (대조군 12, 13)와 순수한 테트라사이클린이 포함된 알긴산 시트로부터 테트라사이클린의 빠른 방출/약물 효능 감소 및 이에 따른 박테리아의 침투에서 기인된 복막염 형성 때문이라 판단된다. 이에 비해 본 발명의 이온 컴플렉스된 약물을 포함하는 알긴산 시트 (실시예 10, 11)는 약물의 서방형 방출 및 알긴산 시트에 의한 천공의 안정한 보호에 의해 장내 박테리아의 복강으로의 침투를 억제하고 이에 기인한 효과적인 복막염 억제/치유로 실험동물의 생존률이 높아졌다고 판단된다. 즉, 천공에 의한 복막염 치료제로 효과적임을 확인할 수 있었다.

또한, 양이온성 화합물인 CaCl₂로 이온 콤플렉스된 테이코프라닌을 포함하는 하이아루론산 (실시예 18, 19)에서도 상기와 유사한 결과를 나타내었다.

5-2) 조직의 유착정도 및 복강 내 상태 확인

수술 후 7일 동안 사육한 마우스의 복부를 절개하고 육안으로 복강 내 상태를 관찰하였다.

다음 도 12의 결과에서와 같이, 천공을 형성시키고 어떠한 처리도 하지 않은 대조군 13은 복막염 뿐 아니라 조직 간의 유착 현상까지 발생된 것을 관찰할 수 있었다.

또한, 대조군 12 (약물이 없는 알긴산 시트)와 대조군 5, 6 (1 혹은 3%의 순수한 테트라사이클린을 포함한 알긴산 시트)의 경우 조직 유착 현상은 없으나, 복막염을 일으켜 맹장의 형태를 알아보기 힘들고, 복강 내 상태가 매우 좋지 않은 것을 확인할 수 있다. 이는 순수한 테트라사이클린이 포함된 알긴 시트를 도입한 경우, 상기 테트라사이클린의 초기 빠른 방출로 인하여 천공이 치유되기도 전에 약물이 모두 사라져 천공을 통한 복강 내로의 박테리아 누출을 막아주지 못했기 때문이라 판단된다.

하지만, 본 발명에 따른 이온 컴플렉스된 테트라사이클린을 포함하는 알긴산 시트를 도입한 실시예 10, 11의 경우 정상 마우스 (Normal)와 맹장의 형태, 복강 내 상태가 동일한 것을 확인함으로써 복막염을 효과적으로 억제/치료함을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 이온 컴플렉스된 약물을 포함하는 알긴산 시트 (실시예 10, 11)의 서방형 약물 방출 및 알긴산 시트에 의한 천공의 안정한 보호 특성 때문이라 판단된다.

또한, 양이온성 화합물인 CaCl₂로 이온 콤플렉스된 테이코프라닌을 포함하는 하이아루론산(실시예 18, 19)에서도 상기와 유사한 결과를 나타내었다.

5-3) 초기 복강 내 박테리아 누출 여부 확인

천공부에 도입된 약물을 포함하는 알긴산이 복강 내 박테리아를 얼마나 효율적으로 제거하는지 정량적으로 분석하기 위해, 복강 내 박테리아 수를 확인하였다. 수술 후 일정기간 사육한 마우스를 ether (Oreiental Chemical Industries, Korea)로 마취시킨 후 멸균된 완충용액 1 mL을 복강 내에 주입하여 흔들어 씻어내 0.5 mL 채취하고, 이를 LB배지 (Luria-Bertani medium (per liter), Bacto trypton 10 g, Bacto yeast extract 5 g, NaCl 5 g, Bacto Agar 15%)에 채취한 용액 10 μL을 spotting한 후 하루 배양하여 박테리아 수를 확인하였다. 동물사육 2일 후, 각 동물실험 군 (대조군 5, 6, 12, 13 및 실시예 10, 11)에서의 박테리아 수 및 테트라사이클린 (대조군 5), 이온 컴플렉스된 테트라사이클린 (실시예 10)을 각각 1% 포함하는 알긴산 시트를 도입한 군에서 시간에 따른 박테리아 수를 확인하였다.

다음 도 13, 14에서와 같이, 정상 마우스 (Normal)의 경우 복강 내에 어떠한 박테리아도 발견되지 않으나, 대조군 12, 13에서는 장내 박테리아가 어떠한 장벽없이 손쉽게 복강으로 침투되고 이들이 대량 증식되고 있는 거동을 보였으며, 순수한 테트라사이클린이 포함된 알긴산 시트 (대조군 5, 6)에서는 초기 박테리아의 증식을 억제하고 있으나 4일 이후에는 약물의 효능이 없는 즉, 초기에 모든 약물이 방출되어 약물효과가 없음을 확인할 수 있었다. 하지만 이온 컴플렉스된 테트라사이클린이 포함된 경우 (실시예 10, 11)에서는 시간에 상관없이 박테리아의 증식을 매우 효율적으로 억제하는, 즉 복막염 치료제로서의 응용가능성이 높음을 확인할 수 있었다.

또한, 양이온성 화합물인 CaCl₂로 이온 콤플렉스된 테이코프라닌을 포함하는 하이아루론산 (실시예 18~19)에서도 상기와 유사한 결과를 나타내었다.

본 발명의 복막염 억제/치료 작용기전은 도 15에 나타내었다.

Claims (21)

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10. 이온성 화합물 수용액과 약물 수용액을 혼합하여 이온 컴플렉스된 수용성 약물을 제조하는 단계,
    상기 이온 컴플렉스된 약물을 전달체인 생체적합성 고분자 용액에 첨가하여 혼합 용액을 제조하는 단계,
    상기 혼합 용액을 동결 건조시켜 이온 컴플렉스된 약물이 포함된 전달체 패치를 제조하는 단계, 및
    상기 패치를 압축시켜 시트 상태로 제조하는 단계를 포함하는 서방형 약물 전달 시스템의 제조방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 이온성 화합물 수용액은 0.01 ~ 30 중량% 농도이고, 상기 약물 수용액은 0.01 ~ 30 중량%의 농도로 포함되는 것인 서방형 약물 전달 시스템의 제조방법.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 이온성 화합물 수용액과 약물 수용액의 혼합비는 1:0.01 ~ 1:100 부피비인 것인 서방형 약물 전달 시스템의 제조방법.
    
13. 제10항에 있어서,
    상기 이온 컴플렉스된 수용성 약물은 상기 약물의 전달체를 기준으로 0.01 ~ 50 중량%로 포함되는 것인 서방형 약물 전달 시스템의 제조방법.
    
14. 제10항에 있어서,
    상기 약물의 전달체인 생체적합성 고분자 용액은 0.01 ~ 10 중량%의 농도인 것인 서방형 약물 전달 시스템의 제조방법.
    
15. 제10항에 있어서,
    상기 이온성 화합물은 양이온기 및 음이온기를 가지는 것인 서방형 약물 전달 시스템의 제조방법.
    
16. 제10항에 있어서,
    상기 수용성 약물은 상기 수용성 약물을 이온 컴플렉스시키는 화합물과 반대 이온을 가지는 것인 서방형 약물 전달 시스템의 제조방법.
    
17. 제15항에 있어서,
    상기 양이온기를 가지는 이온성 화합물은 Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Be²⁺, Cr²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Sn²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Al³⁺, Cr³⁺, Co³⁺, Cu³⁺, Ga³⁺, Au³⁺, Fe³⁺, Mn³⁺, Ni³⁺, Mn⁴⁺, Sn⁴⁺, Cr⁶⁺ 및 Mn⁷⁺ 로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 양이온기를 포함하는 것인 서방형 약물 전달 시스템의 제조방법.
    
18. 제15항에 있어서,
    상기 음이온기를 가지는 이온성 화합물은 O^2-, S^2-, N^3-, AsO₄ ^3-, PO₄ ^3-, AsO₃ ^3-, HPO₄ ^2-, HPO₄ ^3-, SO₄ ^2-, S₂O₃ ^2-, SO₃ ^2-, CO₃ ^2-, CrO₄ ^2-, Cr₂O₇ ^2-, O₂ ^2-, 및 C₂O₄ ^2- 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 음이온기를 포함하는 것인 서방형 약물 전달 시스템의 제조방법.
    
19. 제10항에 있어서,
    상기 약물은 염산독소루비신 (Doxorubicin hydrochloride), 황산젠타마이신 (Gentamicin sulfate), 염산테트라사이클린 (Tetracycline hydrochloride), 염산미노사이클린 (Minocycline hydrochloride), 독시사이클린하이클레(Doxycycline hyclate), 염산독시사이클린 (Doxycycline hydrochloride), 염산반코마이신 (Vancomycin hydrochloride), 황산카나마이신 (Kanamycin sulfate), 황산파로모마이신 (Paramomycin sulfate), 황산스트렙토마이신 (Streptomycin sulfate), 염산이리노테칸 (Irinotecan hydrochloride), 염산린코마이신 (Lincomycin hydrochloride), 황산콜리스틴 (Colistin sulfate), 황산폴리믹스비 (Polymyxin B sulfate), 황산네탈마이신 (Netilmicin sulfate), 황산아마카신 (Amikacin sulfate), 황산리보스타마이신 (Ribostamycin sulfate), 염산테모카프릴(Temocapril hydrochloride), 황산토브라마이신 (Tobramycin sulfate), 니트로소우레아 (Nitrosourea), 황산도노루비신 (Daunorubicin HCl), 염산케타민 (Ketamine hydrochloride), 염산젬시타빈 (Gemcitabine hydrochloride)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이거나, 및
    테이코프라닌 (Teicoplanin), 덱사메타손 다이소디움 포스페이트(Dexamethasone disodium phosphate), 세파로틴 나트륨 (Cefalotin sodium), 콜리스티메테이트 나트륨 (Colistimethate sodium), 아목시실린 나트륨 (Amoxicillin sodium), 암페낙 나트륨 (Amfenan sodium), 세파졸린 나트륨 (Cefazolin sodium), 세폭시틴 나트륨 (Cefoxitin sodium), 세프록심 나트륨 (Cefuroxime sodium), 디클로페낙 나트륨 (Diclofenac sodium), 플루르비프로펜 나트륨 (Flurbiprofen sodium), 인도메타신 나트륨 (Indomethacin sodium), 록소프로펜 나트륨(Loxoprofen sodium), 메클로페남산 나트륨 (Meclofenamate sodium), 나트록센 나트륨 (Naproxen sodium), 및 톨메틴 나트륨 (Tolmetin sodium)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 서방형 약물 전달 시스템의 제조방법.
    
20. 제10항에 있어서,
    상기 이온 컴플렉스된 약물의 전달체는 알긴산 (alginic acid), 하이알루론산 (hyaluronic acid), 콜라겐 (collagen), 젤라틴 (gelatin), 엘라스틴 (elastin), 키틴 (chitin), 키토산 (chitosan), 피브린 (fibrin), 카르복시메틸셀룰로우스 (carboxymethylcellulose), 히드록시프로필메틸셀룰로오스 (hydroxymethylcellulose), 덱스트란 (dextran), 카라기난 (carrageenan), 팩틴(pectin), 잔탄검 (xanthan gum), 황산콘드로이틴 (chondroitin sulfate), 검아라빅 (gum arabic), 검카라야 (gum karaya) 및 검트라가칸스 (gum tragacanth) 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 생체적합성 고분자인 서방형 약물 전달 시스템의 제조방법.
    
21. 제10항의 제조방법에 따라 제조된 시트 형태의 서방형 약물 전달 시스템.
    

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