KR101646211B1 - 자기공명영상용 조영제의 제조방법 - Google Patents

Abstract

자기공명영상(MRI)용 조영제의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로, 제조시 발생하는 미반응물을 제거하여 부작용을 최소화시킴으로써 안전성이 개선된 자기공명영상용 조영제를 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 제조방법은 란타나이드 및 거대고리 킬레이트를 반응시켜 착물 함유 수용액을 형성하는 단계; 상기 착물 함유 수용액으로부터 자유 란타나이드 및 미반응 거대고리 킬레이트를 제거하기 위해 양이온 교환수지, 킬레이트 수지 및 음이온 교환수지 중 하나 이상의 수지를 사용하여 이온 교환하는 단계; 상기 착물 수용액의 pH를 중성 범위로 조절하는 단계; 및 상기 착물 수용액을 제균하는 단계;를 포함한다.

Description

자기공명영상용 조영제의 제조방법 {Process for preparing contrast agent for magnetic resonance imaging}

본 발명은 자기공명영상(MRI)용 조영제의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로, 제조시 발생하는 미반응물을 제거하여 부작용을 최소화시킴으로써 안전성이 개선된 자기공명영상용 조영제를 제조하는 방법에 관한 것이다.

자기공명영상, X-선 영상, 핵 방사선약물 영상, 자외선/가시광선/적외선 영상 및 초음파 영상을 비롯한 진단용 영상 기술이 수년 동안 의학 진단용으로 사용되어 왔다. 이러한 분야에 일반적으로 사용되는 조영제의 예로는 유기 분자, 금속 이온, 염 또는 킬레이트, 철 입자 또는 표지된 펩티드, 단백질, 중합체 또는 리포좀 등이 알려져 있다.

특히 조영제의 일예인 자기공명영상용 조영제는 1988년 처음 시판된 가도펜테테이트 디메글루민(Gadopentetate dimeglumine, 제품명 Magnevist)를 위시하여 가도디아미드(제품명 Omiscan), 가도테리돌(제품명 Prohance), 가도테레이트 메글루민(제품명 Dotarem), 가도부트롤(제품명 Gadovist) 등이 시판되고 있다. 이들은 이온성 화합물로 혈관을 영상화함으로써 심혈관 질환 및 혈관성 종양 등 광범위한 진단에 사용될 뿐만 아니라, 여러가지 이식이나 수술시 혈관에 대한 중요한 정보를 제공하게 된다.

이와 같은 자기공명영상(MRI) 조영제는 사용량이 적기 때문에 삼투압과 점도로 인한 부작용은 적지만, 자유 가돌리늄(Free gadolinium)이나 미반응 거대고리 킬레이트(macro cycle chelate) 등의 미반응물이 제품 내에 잔류하여 부작용을 유발하는 것으로 널리 알려져 있어 이를 최소화시켜 안전성을 개선할 필요가 있다.
이와 같은 관련 내용은 한국특허 공개 2011-86885 또는 2011-7029604 등에 개시되어 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 미반응물의 함량을 최소화시켜 인체에 미치는 독성을 감소시킴으로써 안전성을 개선할 수 있는 자기공명영상용 조영제의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

란타나이드 및 거대고리 킬레이트를 반응시켜 착물 함유 수용액을 형성하는 단계;

상기 착물 함유 수용액으로부터 자유 란타나이드 이온 및 미반응 거대고리 킬레이트를 제거하기 위해 양이온 교환수지, 킬레이트 수지 및 음이온 교환수지 중 하나 이상의 수지를 사용하여 이온 교환하는 단계;

상기 착물 수용액의 pH를 중성 범위로 조절하는 단계; 및

상기 착물 수용액을 제균하는 단계;를 포함하는 자기공명영상용 조영제의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 자기공명영상용 조영제의 제조방법은 조영제의 제제화 과정 중 발생하는 자유 란타나이드 금속 이온이나 미반응 거대고리 킬레이트의 함량을 감소시킴으로써 이들로 인한 부작용, 예를 들어 신장 독성 등을 최소화시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

이하에서 사용되는 온도, 시간, 공정회수, 이온 교환수지 등의 함량, 및 pH 범위 등은 모두 본 발명에 따른 DOTA의 제조방법에서 최적의 범위임을 밝혀둔다. 또한 모든 %는 달리 표시되지 않았다면 w/v이다.

본 발명에 따른 자기공명영상용 조영제의 제조방법은 란타나이드 이온 및 거대고리 킬레이트를 반응시켜 착물 함유 수용액을 형성하는 단계; 상기 착물 함유 수용액으로부터 자유 란타나이드 이온 및 미반응 거대고리 킬레이트를 제거하기 위해 양이온 교환수지, 킬레이트 수지 및 음이온 교환수지 중 하나 이상의 수지를 사용하여 이온 교환하는 단계; 상기 착물 수용액의 pH를 중성 범위로 조절하는 단계; 및 상기 착물 수용액을 제균하는 단계;를 포함한다.

상기 제조방법에 따르면, 조영제의 제제화 과정에서 잔류할 수 있는 미반응물, 예를 들어 자유 란타나이드 이온 또는 거대고리 킬레이트를 제거하여 그 잔류량을 최소화시킬 수 있으며, 이로 인해 인체 독성을 최소화 할 수 있다.

일구현예에 따르면, 상기 제조방법은 우선, 수계 용매 내에서 란타나이드 및 거대고리 킬레이트를 반응시켜 착물 수용액을 형성하게 된다. 이와 같은 착물 형성 반응은 예를 들어 50 내지 100℃, 또는 70 내지 90℃의 온도에서 1 내지 10시간, 혹은 3 내지 5시간 동안 진행될 수 있다. 이때 사용되는 란타나이드로서는 가돌리늄이며, 산화물, 염화물, 수산화물 등의 형태로 사용할 수 있다.

일구현예에 따르면, 상기 착물 형성 반응에 사용되는 거대고리 킬레이트로서는 예를 들어 하기 화학식 1의 DOTA (1,4,7,10-테트라아자사이클로-도데칸-N,N',N",N'"-테트라아세트산), 하기 화학식 2의 BT-DO3A (1,4,7-트리스(카르복시메틸)-10,11-하이드록시메틸-2,3-디하이드록시프로필-1,4,7,10-테트라아자사이클로도데칸) 이다.

이때, 상기 란타나이드와 상기 거대고리 킬레이트의 함량은 화학양론적으로 사용할 수 있으며, 예를 들어 0.9 내지 1.1 : 0.9 내지 1.1의 몰비로 사용할 수 있다.

상기 반응에 의해 형성된 착물은 예를 들어 하기 화학식 3의 가도테레이트 또는 하기 화학식 4의 가도부트롤일 수 있다.

이어서, 상기와 같은 반응에 의해 얻어진 착물을 함유하는 착물 수용액은 반응 후 자유 란타나이드 이온과 미반응 거대고리 킬레이트를 필연적으로 포함하게 되며, 이들은 독성과 같은 부작용을 일으키는 원인으로 작용하게 되므로 그 잔류량이 최소화될 필요가 있다. 본 발명에서는 이를 위해 이온 교환수지를 사용하여 이들을 제거하게 된다. 이와 같은 이온 교환수지로서는, 양이온 교환수지 및/또는 음이온 교환수지, 킬레이트 수지를 사용할 수 있으며, 예를 들어 킬레이트 수지 단독; 음이온 교환수지와 킬레이트 수지의 조합물; 양이온 교환수지와 킬레이트 수지의 조합물; 양이온 교환수지, 음이온교환수지 및 킬레이트수지의 조합물; 등을 사용할 수 있고, 당업계에 알려져 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다.

상기 양이온 교환수지로서는 강 양이온 교환수지 또는 약 양이온 교환수지를 사용할 수 있으며, 예를 들어 상기 강 양이온 교환수지로는 스타이렌계의 겔 타입과 다공성 타입의 설폰산기를 교환기로 갖는 SK1B, PK216, CGS, CG8, IR118, IR120, HCR-S, C120E, C100, S100, IR122, IR252 등의 레진이 있으며, 약 양이온 교환수지로는 메타크릴계과 아크릴계의 porous type으로 카르복실산기를 교환기로 갖는 PC200, MWC-1, WACG, IRC76, IRC86, MAC-3, C104, CNP-80 등이 있다.

상기 음이온 교환수지로서는 강 음이온 교환수지 또는 약 음이온 교환수지를 사용할 수 있으며, 예를 들어 상기 강 음이온 교환수지로는 스타이렌계 겔 타입의 알킬암모늄기를 교환기로 갖는 SAR10, SAR11, SA10A, SA20A, PA412, SBG1, SBG2, IRA402, IRA400, IR410, IRA900, IRA910, SBR, SAR, MSA-1C, A400, A600, A200, A300, M500, M600, MP600 등 을 사용할 수 있으며, 상기 약 음이온 교환수지로는 아크릴계와 스티렌계로 2차 아민과 3차 아민을 작용기로 하여 교환기로 하는 DIAION WA10, DIAION WA20, DIAION WA30, WBMP, IRA93, IRA92, IRA60, MWA-1, M-63, A100, A103, MP62, AP49 등이 있으며, 킬레이트 레진으로는 스타이렌계와 에폭시계로 DIAION CR11, DIAION CR20, Eporous MX8c, Eporous Z-7, Eporous K-1, Eporous K-3, Eporous K-6, PS400, PS410, PS460, PS470, IRC-718, IRC 748, IRC 747, S930, S940, S920, S910, CR11, XZ95843, XZ87480, XZ95844, TP207, TP260, TP214, SIR-300, SIR-500, SIR-200, 등이 있다.

상기 이온교환 수지들은 미쯔비시(Mitsubishi), 레진테크(Resintech), 롬앤하스(Rohm & Haas), 암베라이트(Amberite), 다우(Dow), 푸롤라이트(Purolite), 바이에르 르웨티트(Bayer lewatit) 사 등에서 생산한 것을 구입하여 사용할 수 있다.

이와 같은 이온 교환수지는 상기 원료물질, 즉 란타나이드나 거대고리 킬레이트의 함량에 비례하여 사용할 수 있으며, 이와 다른 방법으로서 상기 착물 수용액 내에 잔존하는 자유 란타나이드나 미반응 거대고리 킬레이트의 함량을 정량 분석한 후, 그에 상응하는 이온교환수지의 교환 용량을 계산하여 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어 미반응 거대고리 킬레이트의 함량을 분석 후, 몰 대비 음이온 교환수지의 교환 용량을 계산하여 사용할 수 있으며, 또는 자유 란타나이드의 함량을 분석 후, 몰 대비 양이온 교환수지 또는 킬레이트 수지의 교환용량을 계산하여 사용할 수 있다.

이때 이온 교환의 반응시간은 상기 분석 결과에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들어 1 내지 10시간, 또는 2 내지 5시간 동안 수행할 수 있으며, 양이온 교환수지 또는 킬레이트 수지 및 음이온 교환수지 모두 동시에 투입하여 교환 반응을 진행하는 것도 가능하다.

이와 같은 이온 교환 단계에서 사용되는 이온 교환 수지는 교환 용량 대비 0.1-1.0 당량비 또는 그 이상의 당량을 사용할 수 있으며, 또한 필요시 교환 시간 및 속도에 따라 그 함량을 조절하는 것이 가능하다.

상기 이온 교환 공정은 1회 수행하거나, 또는 여러 단계로 반복하여 실시할 수 있으며, 예를 들어 2 내지 5회 정도 반복하여 수행함으로써 상기 미반응물의 잔류량을 최소화시킬 수 있다.

상기 이온 교환단계, 혹은 잔류량 분석단계는 40℃ 이하의 온도, 예를 들어 0 내지 40℃의 온도 범위에서 수행할 수 있으며, 이 범위에서 충분한 이온 교환능을 발휘할 수 있게 된다.

이와 같은 이온 교환 공정에 의해 상기 착물 함유 수용액 내에 잔류하는 자유 란타나이드나 미반응 거대고리 킬레이트가 제거되어 그 함량이 최소화될 수 있으며, 이온 교환된 수지는 여과에 의해 제거될 수 있다.

이와 같은 이온 교환 단계 후, 필요시 상기 착물과 메글루민을 반응시킬 수 있다. 예를 들어 상기 착물이 가도테레이트인 경우, 메글루민을 첨가 반응시킴으로써 하기 화학식 5의 가도테레이트 메글루민(제품명 도타렘)을 형성할 수 있다.

상기 이온 교환단계, 및 필요시 메글루민 첨가반응에 이어서, 상기 착물 수용액의 pH를 중성으로 조절하게 된다. 이와 같은 pH 조절은 인체의 혈액 pH와 유사하게 하여 부작용 방지를 위해 수행된다. 이러한 pH 조절은 무기 산, 예를 들어 염산, 또는 무기 염기, 예를 들어 수산화나트륨을 사용하여 수행되며, 중성, 예를 들어 pH 6.8 내지 7.4의 범위로 조절될 수 있다.

상기 공정 후, 제균 여과 공정을 더 수행할 수 있으며, 이와 같은 제균 여과 공정은 당업계에 알려진 방법을 제한 없이 사용할 수 있다. 필요시 오토클레이브와 같은 고압 밀폐용기에서 추가 멸균을 더 수행할 수 있으며, 이러한 멸균 공정 또한 당업계에 알려진 방법을 제한 없이 사용할 수 있다.

최근 건강진단 및 인체 내의 종양 검사를 위해 자기공명영상용 조영제의 사용이 점차 증가하고 있어 조영제의 안전성이 매우 중요한 바, 본 발명에 따른 조영제의 제조방법을 통해 얻어지는 조영제는 인체 내에 주입 후 발생되는 독성을 최소화킴으로써, 추가적인 부작용을 최소화시켜 안전한 검사를 수행할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

실시예 1

주사용수 4.0ℓ에 DOTA 1.005kg(2.52mol) 및 Gd2O30.468kg(1.29mol)

을 가한 후, 75~80℃에서 5시간 동안 반응시켜 가돌리늄 착물인 가도테레이트를 형성한다. 반응이 완결된 후, 온도를 25℃로 낮추고, 킬레이트 교환수지 IRC-718 20㎖와 음이온 교환수지 SAR10 40㎖를 넣어 2시간 동안 교반 후, 샘플을 취하여 자유 가돌리늄 및 미반응된 거대고리 킬레이트(DOTA)의 잔류량을 적정법과 HPLC 방법으로 분석하였다.

분석 결과, 자유 가돌리늄(free gadolinium) 이온이 0.001(mol/mol)%, 잔존하는 미반응 거대고리 킬레이트(DOTA) 0.01(mol/mol)%가 검출되었다.

사용된 상기 킬레이트 및 음이온 교환 수지를 여과 후, 1.0ℓ의 주사용수로 세척하여 여과된 제품에 혼입하고, 메글루민 0.475kg을 가하여 2시간 교반 후 pH를 2(w/w)% NaOH를 가하여 7.0으로 조절 후, 제균여과를 수행하여 조영제인 가도테레이트 메글루민을 제조하였다.

실시예 2

자유 가돌리늄(free gadolinium)이 0.01(mol/mol)%, BT-DO3A이 0.05(mol/mol)% 함유된, 순도 99.7% 가도부트롤(gadobutrol) 1.512kg을 주사용수 2.0ℓ에 용해한 후, 양이온 교환 수지 IR120 20㎖를 가하고, 음이온 교환수지 IRA67 40㎖를 가하여 25℃에서 3hr을 교반하였다.

상기 이온교환수지를 여과 후, 주사용수 0.5ℓ로 이온교환수지를 세척하여 여과된 제품에 혼합한 전체 용액을 제균 여과 하였다. 이때 자유 가돌리늄(free gadolinium)이 0.001(mol/mol)%로 나타났고 가돌리늄(gadolinium)착물이 되지 않은 BT-DO3A(1,4,7-트리스(카복시메틸)-10-11-하이드록시메틸-2,3-디하이드록시프로필-1,4,7,10-테트라아자 사이클로 도데칸)이 0.01(mol/mol)%로 나타났다. 여기에 1.283g의 칼코부트롤(Calcobutrol)을 부영제로 가하고, 트로메타몰(trometamol)을 3.028g을 가하였다. 3N-HCl 2.0㎖로 PH를 7.0으로 조절하여 제제를 완성하였다.

비교예 1

시판중인 도타렘의 자유 가돌리늄 및 거대고리 킬레이트 잔류량을 측정한 결과 각각 0.01(mol/mol)% 및 0.05(mol/mol)%이었다.

비교예 2

시판중인 가도비스트의 자유 가돌리늄 및 거대고리 킬레이트 잔류량을 측정한 결과 각각 0.008(mol/mol)% 및 0.05(mol/mol)%이었다.

상기 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 잔류 자유 가돌리늄, 및 잔류 거대고리 킬레이트의 함량을 하기 표 1에 기재하였다.

구분	잔류 자유 가돌리늄 (mol/mol)%	잔류 거대고리 킬레이트 (mol/mol)%
비교예 1	0.01	0.05
비교예 2	0.008	0.05
실시예 1	0.001	0.01
실시예 2	0.001	0.01

상기 실시예 1 및 2에 따르면, 자유 가돌리늄(free gadolinium) 이온과 거대고리 킬레이트(Macrocycle chelate)를 가도테레이트 메글루민과 가도부트롤 조제 시, 양이온 수지 또는 킬레이트 수지와 음이온교환수지로 제거하여 두 물질의 잔류량이 비교예 1 및 2보다 낮게 유지되고 있음을 알 수 있다. 그에 따라 본 발명에 따른 조영제는 인체에 미치는 독성을 최소화함으로써 산업적 이용이 가능하고 실제 생산에 용이하게 적용될 수 있게 된다.

Claims (10)

1. 란타나이드 및 거대고리 킬레이트를 반응시켜 착물 함유 수용액을 형성하는 단계;
   상기 착물 함유 수용액으로부터 자유 란타나이드 및 미반응 거대고리 킬레이트를 제거하기 위해 수지를 사용하여 이온 교환하는 단계;
   상기 착물 수용액의 pH를 중성 범위로 조절하는 단계; 및
   상기 착물 수용액을 제균하는 단계;를 포함하며,
   상기 이온 교환 단계를 2 내지 5회 반복하고,
   상기 이온 교환 단계 이후 메글루민을 첨가 반응시켜 상기 착물과 메글루민을 결합시킴으로써 가도테레이트 메글루민 단계를 형성하는 단계를 더 포함하며,
   상기 란타나이드가 가돌리늄이고,
   상기 거대고리 킬레이트가 DOTA (1,4,7,10-테트라아자사이클로-도데칸-N,N',N",N'"-테트라아세트산), BT-DO3A (1,4,7-트리스(카르복시메틸)-10,11-하이드록시메틸-2,3-디하이드록시프로필-1,4,7,10-테트라아자사이클로도데칸)이며,
   상기 수지가 킬레이트 교환수지 IRC-718와 음이온 교환수지 SAR10의 조합물, 또는 양이온 교환 수지 IR120인 것인 자기공명영상용 조영제의 제조방법.
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