KR101756961B1 - 액정 나노 입자, 이의 제조방법 및 친유성 약물이 봉입된 액정 나노입자를 함유하는 약물 전달 시스템 - Google Patents

액정 나노 입자, 이의 제조방법 및 친유성 약물이 봉입된 액정 나노입자를 함유하는 약물 전달 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친유성 약물의 약동학 특성을 향상시키는 액정 나노 입자, 이의 제조방법 및 이를 함유하는 약물 전달 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 장기 보관성, 물성 및 형태에 대한 안정성이 우수하고, 친유성 약물 전달 시 약물의 지속적인 방출, 높은 혈장 농도 등의 약동학적 특성을 우수하게 향상되었을 뿐만 아니라, 간에만 선택적으로 친유성 약물을 전달할 수 있으므로, 효과적인 약물 전달 시스템으로 사용될 수 있다. 또한, 적은 에너지 및 비용을 사용해 손쉽게 제조가 가능하여 액정 나노 입자의 생산 단가를 낮추고 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

액정 나노 입자, 이의 제조방법 및 친유성 약물이 봉입된 액정 나노입자를 함유하는 약물 전달 시스템{liquid crystal nanoparticle, preparation method thereof, and drug delivery system comprising the liquid crystal nanoparticle that encapsulate lipophilic drug}
본 발명은 액정 나노 입자, 이의 제조방법 및 친유성 약물이 봉입된 액정 나노입자를 함유하는 약물 전달 시스템에 관한 것이다.
현재 의약품으로 사용되고 있는 친유성 약물은 생체에 투여되었을 때 낮은 용해도로 인해 낮은 생물학적 이용 가능성(bioavailability)을 보인다. 개발 중인 약물 후보군 중 상당수가 친유성으로 제제화에 어려움을 겪고 있다. 따라서 친유성 약물의 가용화를 위한 많은 다양한 제제 방법들이 연구되어 왔지만, 현재까지 그 효과가 미비하거나 응용이 제한적이었다. 이에, 친유성 약물을 가용화하기 위한 약물 전달 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 현재까지 리포좀, 페길레이티드(peglated) 펩티드, 고체 상태의 지질 나노 입자 등의 사례가 보고되었다.
상기 친유성 약물 전달 시스템에서 구체적으로, 리포좀은 생체 내 지질과 유사한 성분으로 제조된 인공 지질막 소포(vesicle)로, 리포좀 내에 약물을 봉입하여 투여함으로써 약물의 생체 흡수율을 높인다. 또한, 페길레이티드(peglated) 펩티드는 단백질 또는 펩티드 약물의 N-말단 아민 그룹에 폴리에틸렌글리콜을 붙여서 투여함으로써, 약물의 생체 내 지속 시간을 증가시켜 약물의 약효가 균일하게 나타날 수 있도록 한다. 나아가, 고체 상태의 지질 나노 입자는 생체 내 지질과 유사한 성분으로 제조되어 생체 적합성을 높였으며, 약물을 고체 상태의 지질 나노 입자 내에 봉입함으로 약물의 제어 방출, 약물의 안정성을 증가시킨다.
그러나, 상기 리포좀은 소포 자체의 안정성이 장기간 유지되지 못하고, 상기 페길레이티드(peglated) 펩티드는 상기 폴리에틸렌글리콜이 붙을 수 있는 위치가 제한적이라는 문제점이 있다. 또한, 상기 고체 상태의 지질 나노 입자는 제조 시 사용되는 유기 용매에 의한 잠재적인 독성을 띄고 있어 면역학적 문제가 있으며, 고체 상태의 지질 입자 내에 봉입된 약물의 방출이 느리다는 문제가 있다.
상술한 바와 같은 리포좀, 페길레이티드(peglated) 펩티드, 고체 상태의 지질 입자 등의 약물 전달 시스템의 문제점을 보완하기 위하여, 액정 나노 입자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
구체적으로, 액정 나노 입자란 결정(crystal) 및 액체(liquid)가 혼재되어 있는 상태의 나노 입자로, 유기화합물, 물, 계면활성제 들이 혼합되어 물 성분, 오일 성분에 의해 형성된 친수성 및 소수성 부분을 포함한다. 상기 액정 나노 입자의 친수성 부분에는 라멜라 구조의 계면막을 형성한 오일 성분이 친수성 부분에서 분산되어 있고, 이러한 특성에 의해 물에 잘 녹지 않는 약물을 상기 친수성 부분에 분산시켜 생체 내로 전달한다. 또한, 상기 액정 구조는 온도, pH등의 생체 내 다양한 환경 조건에서 친유성 약물의 활성 성분을 보호할 수 있어, 친유성 약물의 가용화를 위한 제형으로 광범위하게 활용되고 있다.
그러나, 상술한 종래 기술에 따른 액정 나노 입자는, 라멜라 구조의 계면막이 견고하게 유지되지 못해 시간이 경과함에 따라 약물이 방출되는 문제가 있을 뿐만 아니라, 열역학적으로 불안정하여 입자의 물성 및 형태에 대한 안정성이 높지 않다. 또한, 약물의 방출량, 약물 방출의 지속력 등의 약제학적 성과도 크지 않아, 이를 개선하기 위한 많은 연구가 계속되고 있으나 아직까지 만족할만한 성과를 보이고 있지 않다.
구체적으로, 최근 액정 구조를 이용한 입자에 대한 연구 결과는 다음과 같이 예시할 수 있다. 구체적으로, 특허문헌 1은 모노올레인, 방출조절제 및 계면활성제를 포함하는 액정 나노 입자를 개시하고 있고(특허문헌 1 참조), 비특허문헌 1은 백색 바셀린, 경질 미네랄 오일, 이소프로필 미리스테이트, 소르비탄 모노라우레이트, 세틸알콜, 사이클로메타콘, 시트르산, 칼슘시트레이트, 세토마크로골, 정제수, 프로필렌 글리콜, 페녹시에탄올, 클로베타솔 및 프로피오네이트를 포함하는 나노 입자를 개시하고 있으며, 비특허문헌 2는 피탄트리올 및 글리세릴 모노레이트를 기반으로 하는 나노 입자를 개시하고 있으나(비특허문헌 1 및 2 참조), 상기 선행기술문헌에서는 입자의 크기, 형태 등의 물리적 안정성에 대해 입증하지 못하였다.
따라서, 종래 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자보다 입자의 크기, 형태 등을 장기간 일정하게 유지시킬 수 있고, 약물 방출량, 혈장 농도 등의 약동학적 특성을 향상시킬 수 있는 액정 나노 입자의 개발이 필요하다.
이에, 본 발명자들은 물리화학적, 약제학적 성과가 향상된 액정 나노 입자를 개발하기 위해 노력하던 중, 본 발명에 따른 친유성 약물의 약동학적 특성을 향상시킨 액정 나노 입자를 개발하여, 친유성 약물을 고함량으로 봉입함에도 불구하고 작은 입자 크기를 형성하여 장기간 일정하게 유지시킬 수 있으며, 약물 방출량, 혈장 농도 등의 약동학적 특성을 향상시킬 수 있음을 보이고 본 발명을 완성하였다.
KR 1020130076685
Mol.Pharmaceutics 2014,11, 1435-1449 ACS Nano, 2014, 8, 6986-6997
본 발명의 목적은 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 액정 나노 입자를 제공하는 것이다.
[화학식 1]
Figure 112016044912652-pat00001
상기 화학식 1에서,
m은 10 내지 24의 정수이고, n은 0 내지 25의 정수이다;
[화학식 2]
Figure 112016044912652-pat00002
상기 화학식 2에서,
p는 10 내지 24의 정수이다;
[화학식 3]
Figure 112016044912652-pat00003
상기 화학식 3에서,
q, r은 각각 독립적으로 10 내지 24의 정수이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 액정 나노 입자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 친유성 약물이 봉입된 상기 액정 나노 입자를 포함하는 약물 전달 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 액정 나노 입자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112016044912652-pat00004
상기 화학식 1에서,
m은 10 내지 24의 정수이고, n은 0 내지 25의 정수이고,
[화학식 2]
Figure 112016044912652-pat00005
상기 화학식 2에서,
p는 10 내지 24의 정수이며,
[화학식 3]
Figure 112016044912652-pat00006
상기 화학식 3에서,
q, r은 각각 독립적으로 10 내지 24의 정수이다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 혼합하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 혼합된 혼합물을 70-120℃로 가열하여 용융시킴으로써 고체 상태에서 액체 상태로 상 전이(phase inversion)시키는 단계(단계 2);
상기 액체 상태의 화합물에, 70-100℃로 가열한 물을 혼합한 후 교반하는 단계(단계 3); 및
상기 교반된 혼합물을 5-30℃로 냉각시키는 단계(단계 4);를 포함하는 상기 액정 나노 입자의 제조 방법을 제공한다.
*[화학식 1]
Figure 112016044912652-pat00007
상기 화학식 1에서,
m은 10 내지 24의 정수이고, n은 0 내지 25의 정수이고,
[화학식 2]
Figure 112016044912652-pat00008
상기 화학식 2에서,
p는 10 내지 24의 정수이며,
[화학식 3]
Figure 112016044912652-pat00009
상기 화학식 3에서,
q, r은 각각 독립적으로 10 내지 24의 정수이다.
나아가, 본 발명은 친유성 약물이 봉입된 상기 액정 나노 입자를 포함하는 약물 전달 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 액정 나노 입자는 장기 보관성, 물성 및 형태에 대한 안정성이 우수하고, 친유성 약물 전달 시 약물의 지속적인 방출, 높은 혈장 농도 등의 약동학적 특성을 우수하게 향상되었을 뿐만 아니라, 간에만 선택적으로 친유성 약물을 전달할 수 있으므로, 효과적인 약물 전달 시스템으로 사용될 수 있다. 또한, 적은 에너지 및 비용을 사용해 손쉽게 제조가 가능하여 액정 나노 입자의 생산 단가를 낮추고 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자의 온도에 따른 전도도(μS)의 그래프이다.
도 2는 (a) 친유성 약물, (b) 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 (c)실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 HPLC 분석 그래프이다.
도 3은 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 X-선 회절 분석 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 액정 나노 입자의 라멜라(lamella) 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 시차주사열량 분석 그래프이다.
도 6은 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 투과전자현미경 이미지이다.
도 7은 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 동작레이저산란 분석 그래프이다.
도 8은 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자로부터 친유성 약물 방출량 및 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC(호스트-게스트 컴플렉스)로부터 친유성 약물 방출량에 대한 그래프이다.
도 9는 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자 및 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC(호스트-게스트 컴플렉스)를 각각 쥐에 투여 시 시간에 따른 혈장 내 약물 농도에 대한 그래프이다.
도 10A는 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자 및 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC를 쥐에 정맥 투여하였을 시의 각 조직에서의 친유성 약물의 농도에 대한 그래프이고, 도 10B는 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자 및 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC를 쥐에 경구 투여하였을 시의 혈장에서의 친유성 약물의 농도와 조직내에서의 친유성 약물의 농도 비에 대한 그래프이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 나노 입자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112016044912652-pat00010
상기 화학식 1에서,
m은 10 내지 24의 정수이고, n은 0 내지 25의 정수이고;
[화학식 2]
Figure 112016044912652-pat00011
상기 화학식 2에서,
p는 10 내지 24의 정수이고;
[화학식 3]
Figure 112016044912652-pat00012
상기 화학식 3에서,
q, r은 각각 독립적으로 10 내지 24의 정수이다.
이하, 본 발명에 따른 상기 액정 나노 입자에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 사방 정계 측면으로 적층되어 라멜라(lamella) 구조로 형성된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 액정 나노 입자의 평균 입자 크기는 친유성 약물의 농도에 비례하며, 친유성 약물을 봉입시킬 수 있는 크기라면 특별히 제한되지 않으나, 평균 입자 크기가 150 nm 이하인 것이 바람직하고, 20 nm - 150 nm 인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에 따른 액정 나노 입자의 평균 입자 크기가 20 nm 미만이면 본 발명에 따른 액정 나노입자의 내상(inter-phase)비율이 낮아져 봉입할 수 있는 친유성 약물의 농도가 낮아지는 문제점이 발생하고, 150 nm를 초과하면 내상(inter-phase)비율이 늘어나 봉입할 수 있는 친유성 약물의 농도는 증가하나, 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자 자체의 크기가 커져 상(phase) 분리가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 사방 정계 구조로 측면으로 적층된 라멜라(lamella) 구조로 형성되며, 상기 라멜라(lamella) 구조에서 적층된 층과 층 사이의 거리는 라멜라(lamella) 구조를 형성할 수 있는 거리라면 특별히 제한되지 않으나, 5.0 - 15.0 nm인 것이 바람직하고, 7.0 - 12.0 nm인 것이 보다 바람직하고, 8.0 - 11.0 nm인 것이 가장 바람직하다. 라멜라(lamella) 구조의 층과 층 사이의 거리가 5.0 nm 미만인 것은 본 발명에 사용된 계면활성제의 길이를 고려할 때 제조될 수 없고, 15.0 nm 초과이면 액정층이 지나치게 습윤되어 액정 구조의 안정성이 떨어지는 문제점이 있다
나아가, 본 발명에 따른 액정 나노 입자의 라멜라(lamella) 구조는 액정 나노 입자를 구성하고 있는 성분에서 탄화수소 사슬 부분이 사방 정계 구조로 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 사방 정계 구조를 형성하는 탄화수소 사슬 간의 간격은 사방 정계 구조를 형성할 수 있으면 특별히 제한되지 않으나, 0.1 - 1.0 nm 간격이 바람직하고, 0.2 - 0.5 nm 보다 바람직하다. 상기 탄화수소 사슬 간의 간격이 0.1 nm 미만인 것은 탄화수소 사슬의 전자 구름이 겹쳐져 물리적 반발력이 발생하므로 제조될 수 없고, 1.0 nm 초과이면 사슬 간의 반데르발스 힘이 약하여 사방 정계 구조를 유지하지 못하고 액정 구조가 해리되는 문제가 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정 나노 입자의 성분으로는 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112016044912652-pat00013
상기 화학식 1에서,
m은 10 내지 24의 정수이고, n은 0 내지 25의 정수이고;
[화학식 2]
Figure 112016044912652-pat00014
상기 화학식 2에서,
p는 10 내지 24의 정수이고;
[화학식 3]
Figure 112016044912652-pat00015
상기 화학식 3에서,
q, r은 각각 독립적으로 10 내지 24의 정수이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 액정 나노 입자의 성분으로서, 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이라면 특별한 제한은 없으나, 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물의 각각의 예시로는 다음과 같다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 세테아레스, 세토스테아릴알콜, 폴리옥시에틸렌 세토스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릴에테르 및 폴리옥시에틸렌 세틸에테르 등을 들 수 있으며, 세테아레스, 세토스테아릴알콜 및 폴리옥시에틸렌 세토스테아릴에테르인 것이 보다 바람직하다.
또한,상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 글리세롤 모노스테아레이트, 글리세롤 디스테아레이트, 수크로오스 모노스테아레이트, 수크로오스 디스테아레이트, 수크로오스 트리스테아레이트, 수크로오스 테트라스테아레이트, 세테아릴 글루코사이드, 세틸 글루코사이드, 스테아릴 글루코사이드, 베헤닐 글루코사이드, 미리스틸 글루코사이드 등을 들 수 있으며, 글리세롤 모노스테아레이트인 것이 보다 바람직하다.
나아가, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 세틸팔미테이트, 테트라데실 테트라데카노에이트 및 베헤닐 베헤네이트 등을 들 수 있으며, 세틸팔미테이트, 테트라데실 테트라데카노에이트인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 액정 나노 입자의 성분으로서, 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물의 혼합물로는 상기 세테아레스, 세토스테아릴알콜, 글리세롤 모노스테아레이트 및 세틸팔미테이트의 혼합물; 폴리옥시에틸렌 세토스테아릴에테르; 및 테트라데실 테트라데카노에이트 등이 바람직하다.
이때, 상기 폴리옥시에틸렌 세토스테아릴에테르가 상기 세테아레스, 세토스테아릴알콜, 글리세롤 모노스테아레이트 및 세틸팔미테이트의 혼합물 1 중량부를 기준으로 0.1-6.0 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 0.5-2.5 중량부로 포함되는 것이 보다 바람직하며, 0.5-1.5 중량부로 포함되는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 테트라데실 테트라데카노에이트는 상기 세테아레스, 세토스테아릴알콜, 글리세롤 모노스테아레이트 및 세틸팔미테이트의 혼합물 1 중량부를 기준으로 0.1-8.0 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 0.5-4.0 중량부로 포함되는 것이 보다 더 바람직하며, 0.5-2.5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
나아가, 본 발명에 따른 액정 나노 입자의 성분으로서, 상기 세테아레스, 세토스테아릴알콜, 글리세롤 모노스테아레이트 및 세틸팔미테이트의 혼합물의 구체적인 예시로는 Emulgade SE-PF 등을 들 수 있으며, 상기 Emulgade SE-PF를 대체하여 사용하는 경우에는 Emulgade SE-PF의 구성 성분별 조성비를 동일 또는 유사하게 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 액정 나노 입자의 구성 성분이 상기 중량부 범위를 벗어나는 경우에는 구성 성분들끼리 서로 섞이지 않고 분리되어 있거나, 매크로에멀젼(macroemulsion), 겔링(gelling), 침전(precipitation) 등의 문제가 발생한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 70-120℃ 구간 내에 상 전이 온도(phase-inversion temperature)에서 상 전이(phase inversion)가 일어남을 알 수 있다(실험예 1 및 도 1 참조).
또한, 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 SAXD(small angle X-ray diffraction;저각 X-선 회절 분석) 및 WAXD(wide angle X-ray diffraction;광각 X-선 회절 분석)한 결과, 액정 나노 입자의 라멜라(lamella) 구조의 층과 층 사이가 대략 9.7 nm이고, 탄화수소 사슬 사이의 거리가 0.419 nm 및 0.379 nm를 나타냄으로써, 사방 정계 구조가 측면으로 적층된 액정 나노 입자의 구조임을 알 수 있다(실험예 3 및 도 3 참조).
나아가, 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 37℃ 이하에서 2개월 동안 보관하여도 일정한 크기로 유지되어 안정성이 향상됨을 알 수 있고, 본 발명에 따른 액정 나노 입자에 친유성 약물을 봉입시킨 경우, 친유성 약물의 농도에 상관없이 액정 나노 입자의 모양이 일정하게 유지된 것을 알 수 있으며, 특히, 37℃ 이하에서 2개월 동안 보관하여도 입자 크기 및 친유성 약물의 함유량에 대한 안정성을 나타내므로 약물 전달 시스템으로 유용하게 사용할 수 있다(하기 실험예 4-7, 도 5-7 참조).
또한, 본 발명은 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 혼합하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 혼합된 혼합물을 70-120℃로 가열하여 용융시킴으로써 고체 상태에서 액체 상태로 상 전이(phase inversion)시키는 단계(단계 2);
상기 액체 상태의 화합물에, 70-100℃로 가열한 물을 혼합한 후 교반하는 단계(단계 3); 및
상기 교반된 혼합물을 5-30℃로 냉각시키는 단계(단계 4);를 포함하는 상기 액정 나노 입자의 제조 방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 상기 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 상기 액정 나노 입자의 제조 방법에 있어서, 단계 1은 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 혼합하는 단계로, 상기 액정 나노 입자의 주요 성분이 되는 화합물을 균일하게 섞는 단계이다. 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 혼합되는 순서는 제한하지 않으며 동시에 혼합할 수도 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 상기 액정 나노 입자의 제조 방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1의 혼합물을 70-120℃로 가열하여 용융시킴으로써 고체 상태에서 액체 상태로 상 전이(phase inversion)시키는 단계이다.
구체적으로, 상기 단계 2는 상기 단계 1의 혼합물을 상기 단계 1의 혼합물의 상 전이 온도(phase inversion temperature)인 70-120℃의 온도로 가열하는 단계이다. 상기 온도로 가열하면, 상기 혼합물을 형성하는 친유성과 친수성 부분 간의 간격이 멀어져 고체 상태에서 액체 상태로 상(phase)이 변이한다. 상기 단계 2의 가열 온도를 70℃ 미만으로 가열하는 경우 상기 혼합물은 상 전이가 일어나지 않고, 120℃를 초과하여 가열하는 경우에는, 이미 액체 상태로 상 전이가 완료되어 120℃ 이상으로 열을 가할 필요가 없다.
본 발명에 따른 상기 액정 나노 입자의 제조 방법에 있어서, 단계 3은 액체 상태의 화합물에, 70-100℃로 가열한 물을 혼합하고 교반하는 단계이다.
구체적으로, 상기 단계 3은 물을 상기 액체을 분산시키기 위한 용매로 사용한다. 상기 용매는 액체을 분산시킬 수 있는 수용성 용매이면 특별히 제한되지 않으나, 물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 물은 상기 액체 및 물을 포함하는 전체 중량 대비 65-80 중량%로 혼합하는게 바람직하다. 상기 물이 65 중량% 미만이면 상기 액체가 균일하게 분산되지 못하고, 상기 물이 80 중량%를 초과하면 상기 액체의 중량에 비해 상기 물의 중량이 많아져 액정 나노 입자의 액정 구조를 얻을 수 없다.
본 발명에 따른 상기 액정 나노 입자의 제조 방법에 있어서, 단계 4는 상기 교반된 혼합물을 5-30℃로 냉각하여 액정 나노 입자를 제조하는 단계이다.
구체적으로, 상기 단계 4는 상기 교반된 혼합물을 5-30℃로 냉각함으로써, 물 내에 분산된 상기 액체 상태의 혼합물이 온도가 낮아짐에 따라 친유성/친수성 부분끼리 뭉쳐 라멜라(lamella) 구조 및 액정 구조를 포함하는 액정 나노 입자를 제조할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 액정 나노 입자에 친유성 약물이 봉입시키는 제조방법은 상술한 액정 나노 입자 제조 방법의 단계 1에서, 친유성 약물을 더 혼합하고, 상술한 액정 나노 입자 제조 방법의 단계 2-4를 동일하게 수행할 수 있다.
나아가, 본 발명은 친유성 약물이 봉입된 상기 액정 나노 입자를 포함하는 약물 전달 시스템을 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 액정 나노 입자에 봉입되는 친유성 약물은, 친유성을 나타내는 약물이라면 특별한 제한이 없으나, 하기 화학식 4로 표시되는 바이페닐다이아마이드 유도체, 이의 약학적으로 허용 가능한 염 또는 이의 광학 이성질체가 바람직하다.
[화학식 4]
Figure 112016044912652-pat00016
상기 화학식 4에서,
R1은 -H; C1-4의 직쇄 또는 측쇄 알킬; C1-4의 직쇄 또는 측쇄 알콕시; 비치환 또는 할로겐, C1-4의 직쇄 또는 측쇄 알킬, C1-4의 알콕시로 치환된 C6-12의 아릴; 또는 C1-4의 알콕시카보닐로 치환된 아미노이고;
R2는 -H; C1-4의 직쇄 또는 측쇄 알킬; C1-4의 직쇄 또는 측쇄 알콕시; 또는 1 이상의 C1-4의 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 C1-4의 알콕시카보닐로 치환된 아미노이고;
상기 R1 및 R2는 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께 질소(N) 원자, 산소(O) 원자 및 황(S) 원자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 헤테로 원자를 포함하는 5 내지 7원자 헤테로사이클로알킬을 형성할 수 있고;
상기 X는 산소(O) 원자, 황(S) 원자 또는 메틸렌(CH2)이다(등록특허 101507914 참조).
보다 바람직하게는, 상기 화학식 4로 표시되는 바이페닐다이아마이드 유도체의 예로 하기의 화합물들을 들 수 있다.
(1) 다이메틸 (2R,2'R)-1,1'-((2S, 2'S)-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(3-메틸-1-옥소부탄-2,1-다이일)다이카바메이트;
(2) (S,2S,2'S)-N,N'-(바이페닐-4,4'-다이일)비스(1-((S)-2-(다이메틸아미노)-2-페닐아세틸)피롤리딘-2-카복스아마이드);
(3) (S,2S,2'S)-N,N'-(바이페닐-4,4'-다이일)비스(1-((S)-2-(다이에틸아미노)-2-페닐아세틸)피롤리딘-2-카복스아마이드);
(4) 다이메틸 (1S,1'S)-2,2'-((2S, 2S')-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(2-옥소-1-페닐에탄-2,1-다이일)다이카바메이트
(5) (R,2S,2'S)-N,N'-(바이페닐-4,4'-다이일)비스(1-((R)-테트라하이드로퓨란-2-카보닐)피롤리딘-2-카복스아마이드;
(6) 다이메틸 (2S, 2'S)-1,1'-((2S,2R')-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(1-옥소프로판-2,1-다이일)다이카바메이트;
(7) 다이메틸 (2S,2S')-1,1'-((2S,2R')-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(3,3-다이메틸-1-옥소부탄-2,1-다이일)다이카바메이트;
(8) 다이메틸 (2S,2'S)-1,1'-((2S, 2'R)-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(3-메틸-1-옥소부탄-2,1-다이일)다이카바메이트; 및
(9) 다이메틸 (1S,1S')-2,2'-((4R,4'R)-4,4'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(티아졸리딘-4,3-다이일))비스(2-옥소-1-페닐에탄-2,1-다이일)바이카바메이트.
상기 친유성 약물은 상기 액정 나노 입자에 0.01 - 3.00 중량%으로 봉입되는 것이 바람직하고, 0.1 - 1.5 중량%로 봉입되는 것이 보다 바람직하다. 상기 친유성 약물이 0.01 중량% 미만으로 봉입되는 경우, 약물 전달량이 미비해 약효가 나타나지 않고, 친유성 약물이 3.00 중량%로 초과하여 봉입되는 경우, 상기 액정 나노 입자의 크기가 커지는 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 친유성 약물이 봉입된 상기 액정 나노 입자를 포함하는 약물 전달 시스템은 친유성 약물의 농도에 상관없이 액정 나노 입자의 모양이 일정하게 유지된 것을 알 수 있으며, 특히, 37℃ 이하에서 2개월 동안 보관하여도 입자 크기 및 친유성 약물의 함유량에 대한 안정성을 나타내며(하기 실험예 4-7, 도 5-7 참조), 친유성 약물을 포함하는 HGC(호스트-게스트 컴플렉스)보다 약물 방출량 및 지속 시간이 증가하여 약동학적 특성이 향상됨을 알 수 있고(실험예 7 도 8 참조), 투여 후 0.5시간 이내에 300 nmol/L 이상의 혈장 농도에 도달할 수 있다(실험예 8, 도 9, 표 3 참조)
따라서, 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 종래 약물 전달 시스템과 비교하여 동일 시간 내에 혈장 내로 약물을 효율적으로 전달시키는 약동학적 특성이 향상됨을 알 수 있어, 약물 전달 시스템으로 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 생체 조직 내 약물 분포를 확인한 결과, HCG를 통하여 투여된 친유성 약물은 혈장, 신장, 폐에서 동시에 높은 농도로 존재하는 반면, 본 발명에 따른 액정 나노 입자에 봉입되어 투여된 친유성 약물은 간에서 가장 높은 농도로 존재하고, 타 조직에는 낮은 농도로 존재함으로써, 친유성 약물이 간에 선택적으로 전달됨을 알 수 있다(실험예 9 및 도 10 참조).
따라서, 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 장기 보관성, 물성 및 형태에 대한 안정성이 우수하고, 친유성 약물 전달 시 약물의 지속적인 방출, 높은 혈장 농도 등의 약동학적 특성을 우수하게 향상되었을 뿐만 아니라, 간에만 선택적으로 친유성 약물을 전달할 수 있으므로, 효과적인 약물 전달 시스템으로 사용될 수 있다. 또한, 적은 에너지 및 비용을 사용해 손쉽게 제조가 가능하여 액정 나노 입자의 생산 단가를 낮추고 생산성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명은 친유성 약물이 봉입된 상기 액정 나노 입자를 포함하는 약물 전달 시스템의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 제조방법은 상술한 액정 나노 입자 제조 방법의 단계 1에서, 친유성 약물을 더 혼합하고, 상술한 액정 나노 입자 제조 방법의 단계 2-4를 동일하게 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 약물 전달 시스템의 제조 방법은 상술한 액정 나노 입자 제조 방법의 단계 1에서, 친유성 약물을 더 혼합함으로써 용이하게 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예, 비교예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 액정 나노 입자의 제조
글리세롤 모노스테아레이트, 세테아레스-20, 세테아레스-12, 세테아릴알콜 및 세틸 팔미테이트의 혼합물(1.500 g, Emulgade SE-PF, 바스프 사, 독일), 폴리에틸렌글리콜-12 세토스테아릴 에테르(1.500 g) 및 테트라데실 테트라데카노에이트(3.000 g)의 혼합물과 물(14.000 g)을 각각 약 85℃로 가열한 후 혼합하고, 반투명해질 때까지 저어준 후 얼음을 넣은 물수조에서 25℃로 냉각하여 액정 나노 입자를 제조하였다.
< 실시예 2> 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 제조 1
글리세롤 모노스테아레이트, 세테아레스-20, 세테아레스-12, 세테아릴알콜 및 세틸 팔미테이트의 혼합물(1.493 g, Emulgade SE-PF, 바스프 사, 독일), 폴리에틸렌글리콜-12 세토스테아릴 에테르(1.493 g), 테트라데실 테트라데카노에이트(2.985 g) 및 친유성 약물로서 다이메틸 (1S,1'S)-2,2'-((2S,2'S)-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(2-옥소-1-페닐에탄-2,1-다이일)다이카바메이트(0.03 g)의 혼합물과 물(14.000 g)을 각각 약 85℃로 가열하였다. 상기 세테아레스, 글리세롤 모노스테아레이트, 세틸팔미트산 및 세테아릴알콜의 혼합물, 폴리에틸렌글리콜-12 세토스테아릴 에테르, 테트라데실 테트라데카노에이트 및 다이메틸 (1S,1'S)-2,2'-((2S,2'S)-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(2-옥소-1-페닐에탄-2,1-다이일)다이카바메이트의 혼합물에 상기 물을 첨가하고, 반투명해질 때까지 저어준 후 얼음을 넣은 물수조에서 25℃로 냉각하여 액정 나노 입자를 제조하였다.
상기 다이메틸 (1S,1'S)-2,2'-((2S,2'S)-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(2-옥소-1-페닐에탄-2,1-다이일)다이카바메이트는 C형 간염 바이러스 비 구조 단백질(HCV NS5A ; hepatitis C virus nonstructure protein 5A)을 저해하는 친유성 약물이다(등록특허 10-1507914 참조).
< 실시예 3> 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 제조 2
글리세롤 모노스테아레이트, 세테아레스-20, 세테아레스-12, 세테아릴알콜 및 세틸 팔미테이트의 혼합물(1.478 g), 폴리에틸렌글리콜-12 세토스테아릴 에테르(1.478 g), 테트라데실 테트라데카노에이트(2.955 g) 및 다이메틸 (1S,1'S)-2,2'-((2S,2'S)-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(2-옥소-1-페닐에탄-2,1-다이일)다이카바메이트(0.09 g)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일하게 수행하여 액정 나노 입자를 제조하였다.
< 실시예 4> 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 제조 3
글리세롤 모노스테아레이트, 세테아레스-20, 세테아레스-12, 세테아릴알콜 및 세틸 팔미테이트의 혼합물(1.463 g, Emulgade SE-PF, 바스프 사, 독일), 폴리에틸렌글리콜-12 세토스테아릴 에테르(1.463 g), 테트라데실 테트라데카노에이트(2.925 g) 및 다이메틸 (1S,1'S)-2,2'-((2S,2'S)-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(2-옥소-1-페닐에탄-2,1-다이일)다이카바메이트(0.15 g)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 액정 나노 입자를 제조하였다.
< 실시예 5> 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 제조 4
글리세롤 모노스테아레이트, 세테아레스-20, 세테아레스-12, 세테아릴알콜 및 세틸 팔미테이트의 혼합물(1.425 g, Emulgade SE-PF, 바스프 사, 독일), 폴리에틸렌글리콜-12 세토스테아릴 에테르(1.425 g), 테트라데실 테트라데카노에이트(2.850 g) 및 다이메틸 (1S,1'S)-2,2'-((2S,2'S)-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(2-옥소-1-페닐에탄-2,1-다이일)다이카바메이트(0.30 g)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 액정 나노 입자를 제조하였다.

 액정 나노 입자
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
물(g) 14.000 14.000 14.000 14.000 14.000
글리세롤 모노스테아레이트, 세테아레스-20, 세테아레스-12, 세테아릴알콜 및 세틸 팔미테이트의 혼합물(g) 1.500 1.493 1.478 1.463 1.425
폴리에틸렌글리콜-12 세토스테아릴 에테르(g) 1.500 1.493 1.478 1.463 1.425
테트라데실 테트라데카노에이트(g) 3.000 2.985 2.955 2.925 2.850
친유성 약물(g) 0 0.0300 0.0900 0.1500 0.3000
(친유성 약물;다이메틸 (1S,1'S)-2,2'-((2S,2'S)-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(2-옥소-1-페닐에탄-2,1-다이일)다이카바메이트)
< 비교예 1> 친유성 약물을 포함하는 HGC(호스트-게스트 복합체)의 제조
본 발명에 따른 친유성 약물이 봉입된 실시예와 비교하기 위해 HGC(호스트-게스트 복합체)를 제조하였다. 상기 HGC(호스트-게스트 복합체)는 기본 골격을 형성하는 분자(Host)와 그에 의해서 싸여지는 화학종(guest)간에 생기는 하나의 착물로서 다음과 같은 방법으로 제조하였다.
구체적으로, HP-β-CD(하이드로프로필-β-싸이클로데스트린, 20.0g)에 정제된 물(100 ml)을 천천히 적가하여 HP-β-CD 용액 만들었다. 상기 HP-β-CD 용액에, 다이메틸 (1S,1'S)-2,2'-((2S,2'S)-2,2'-(바이페닐-4,4'-다이일비스(아잔다이일))비스(옥소메틸렌)비스(피롤리딘-2,1-다이일))비스(2-옥소-1-페닐에탄-2,1-다이일)다이카바메이트(5.00 mg)을 DMSO(디메틸설폭사이드, 0.25 ml)에 녹이고 폴리에틸렌글리콜-15 하이드록시스테아레이트(0.5 ml)을 첨가한 용액을 넣어 HGC를 얻었다.
< 실험예 1> 액정 나노 입자의 상 전이(phase inversion) 평가
본 발명에 따른 액정 나노 입자의 상 전이(phase inversion)를 알아보기 위하여, 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자에 대하여 전도율계(Cond 6+, 유텍 인스트루먼트, 싱가폴)를 사용하여 온도에 따른 전도도(μS)를 측정하여, 이에 대한 결과를 도 1에 그래프로 나타내었다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자의 온도에 따른 전도도(μS)의 그래프이다.
도 1의 결과를 보면, 실시예 1의 전도도(μS)는 80℃에서 약 140μS이고, 95℃에서는 20μS 이하로 감소해, 실시예 1이 상 전이(phase inversion)함으로써 전도도(μS)가 변화한 것을 알 수 있었다. 따라서, 전도도(μS)가 변화하는 80-100℃ 구간 내에 상 전이 온도(phase-inversion temperature)가 존재해 액정 나노 입자의 상 전이(phase inversion)가 일어났음을 알 수 있었다.
< 실험예 2> 친유성 약물의 액정 나노 입자 봉입 여부
친유성 약물의 액정 나노 입자 봉입 여부를 측정하기 위해, HPLC(고속액체크로마토그래피;high performance liquid chromatography) 방법을 이용해 친유성 약물, 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자를 측정하여 비교하였다.
구체적으로, 각각의 내경 250 x 4.6 mm의 컬럼에 테트라하이드로퓨란에 녹인 친유성 약물, 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자를 충진하고, 0.1% 트리플루오로아세트산·물 및 아세토니트릴을 이동상으로써, 0.1% 트리플루오로아세트산·물은 100%로 농도로 사용하고, 상기 아세토니트릴은 0분, 10분, 20분, 22분 및 25분 시간 간격마다 0%, 100%, 100%, 0% 및 0%로 농도를 조절하여 사용하였으며, 이에 대한 도 2에 (a) 친유성 약물, (b) 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 (c)실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자에 대한 HPLC 측정 결과를 나타내었다.
도 2는 (a) 친유성 약물, (b) 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 (c)실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 HPLC 분석 그래프이다.
도 2에서, 친유성 약물만의 HPLC 분석 그래프인 도(a)와 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 HPLC 분석 그래프인 도(c)를 비교하면, 유사한 한 개의 피크값이 나타나므로 본 발명에 따른 액정 나노 입자에 친유성 약물이 봉입되었음을 확인할 수 있고, 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자의 HPLC 분석 그래프인 (b)와 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 HPLC 분석 그래프인 도(c)를 비교하면, 도(b)에는 상기 친유성 약물이 나타내는 유사한 피크값은 나타나지 않고, 액정 나노 입자가 자체가 나타내는 피크가 유사한 위치에서 나타나고 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 액정 나노 입자에 친유성 약물이 우수하게 봉입되어 있음을 확인할 수 있다.
< 실험예 3> 액정 나노 입자의 라멜라 (lamella) 구조 분석
본 발명에 따른 액정 나노 입자의 라멜라(lamella) 구조를 확인하기 위해 농업과학공동기기센터(NICEM, 한국)의 SAXpace(안톰파, 오스트리아)를 사용하여 SAXD(small angle x-ray diffraction; 저각 X선 회절)와 WAXD(wide angle x-ray diffraction; 광각 X선 회절)으로 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자를 측정하여, 산란 벡터에 따른 산란 강도를 측정하고, 그 결과를 도 3에 나타냈다. 도 3의 (a)는 SAXD로 측정한 결과이고, (b)는 WAXD로 측정한 결과이다.
도 3은 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 X-선 회절 분석 그래프이다.
도 3의 (a)의 그래프에 나타난 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자는 유사한 산란 패턴 및 순차적으로 유사한 두 개의 피크를 보였고, 이는 액정 나노 입자가 라멜라(lamella) 구조를 포함하고 있음을 알 수 있게 한다. 이러한 상관 관계는 두 개의 피크값인 0.65(1/nm) 및 1.3(1/nm)와 관련이 있다. 각각의 피크값 0.65 nm를 Q1, 1.3 nm를 Q2로 정의하면, 2Q1=Q2이고, 브래그의 식 d=2π/q으로 계산하여 액정 나노 입자 라멜라(lamella) 구조의 층과 층 사이의 거리가 대략 9.7 nm임을 알 수 있다.(q=(4πsinθ)/λ, θ는 산란각도, λ는 파장)
따라서 본 발명에 따른 액정 나노 입자 및 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자는 친유성 약물의 농도에 상관없이 9.7 nm 거리를 갖는 라멜라(lamella) 구조임을 알 수 있다(도 4 참조) .
또한, 도 3의 (b)의 그래프에 나타난 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자는 두 개의 유사한 피크값을 갖는 산란 패턴을 보였고, 이는 액정 나노 입자가 사방 정계임을 알 수 있게 한다. 이러한 상관 관계는 두 개의 피크값인 15.0(1/nm) 및 16.6(1/nm)와 관련이 있는데, 브래그의 식 d=2π/q으로 계산되어 액정 나노 입자의 사방 정계 구조에서 탄화수소 사슬 사이의 거리를 0.419 nm 및 0.379 nm로 구할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 실시예는 사방 정계 구조가 측면으로 적층되는 라멜라(lamella) 구조를 갖고 있음을 알 수 있다(도 4 참조).
< 실험예 4> 친유성 약물의 농도에 따른 액정 나노 입자의 물성 분석
친유성 약물의 농도에 따른 액정 나노 입자의 물성을 측정하기 위해 농업과학 공동기기센터에 열 분석 데이터 시스템으로 구비된 DSC-q1000(TA 인스트루먼트, 미국)을 이용해 시차주사열량법으로 본 발명의 실시예를 측정하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 시차주사열량 분석 그래프이다.
도 5의 결과를 보면, 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자의 주요 피크는 33-36℃에서, 작은 피크는 25-32℃로 나타났고, 이는 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자와 크게 차이를 보이지 않았다.
따라서, 친유성 약물의 농도에 상관없이 액정 나노 입자의 물성이 크게 변화하지 않아, 본 발명에 따른 액정 나노 입자의 물성에 대한 안정성이 향상되었음을 알 수 있다.
< 실험예 5> 친유성 약물의 농도에 따른 액정 나노 입자 모양 분석
친유성 약물의 농도에 따른 액정 나노 입자의 모양을 측정하기 위해 투과전자현미경(TEM ; transmission electron microscope)을 이용해 본 발명의 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자를 측정하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
구체적으로, 각각의 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자(0.10 ml) 물(25℃, 1.0 ml)로 희석하고, 희석된 액정 나노 입자 용액을 카본 필름(CF300-Cu) 위에 떨어뜨린 후, 감압 하에 하루 동안 건조하고, 전자현미경(EM-2010, 지올)에 200kV의 전압을 걸어 액정 나노 입자의 이미지를 얻었다.
도 6은 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 투과전자현미경 이미지이다.
도 6의 결과를 보면, 친유성 약물의 농도가 증가함에 따라 액정 나노 입자의 크기가 커지는 것을 알 수 있었으나, 이에 대한 차이가 크지 않은 것을 확인할 수 있었고, 액정 나노 입자의 모양은 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자와 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 모양이 크게 다르지 않았다.
따라서, 액정 나노 입자의 모양이 일정하게 유지되어 형태에 대한 안정성이 향상되었음을 알 수 있다.
< 실험예 6> 온도 및 시간 경과에 따른 액정 나노 입자의 크기 분석
온도 및 시간 경과에 따른 액정 나노 입자의 크기를 측정하기 위해 동작 레이저 산란(DLS;Dynamic Light Scattering) 방법을 이용해 본 발명의 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 크기를 측정하고, 그 결과를 도 7에 나타내었다.
구체적으로, 각각의 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자(0.2 ml)를 정제된 물(25℃, 10 ml)로 희석하고, 희석된 액정 나노 입자 용액(3 ml)를 DLS-8000HL(오츠카 일렉트로닉스, 일본)의 ψ21 실린더 세포에 첨가한 후, 4℃, 37℃의 온도 조건에서 헬륨-네온 레이저 10 mW로 검출각도 90℃, 30번 조사하였다. 각각의 실시예마다 3번 반복하여 측정한 결과를 도 7 (a) 4℃일 때, (b) 37℃일 때로 나누어 나타내었다.
도 7은 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 동작 레이저 산란 분석 그래프이다.
도 7의 결과를 보면, 4℃의 온도 조건에서 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 3에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 크기가 크게 변화하지 않았다. 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자는 실시예 1에서 제조된 액정 나노 입자 및 실시예 2 내지 3에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자보다 크기가 증가하였으나, 증가한 입자의 크기가 2개월이 경과한 후에도 150 nm 미만이었다. 37℃의 온도 조건에서는 실시예 3 내지 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 크기가 증가한 것을 알 수 있었으나, 실시예 3에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자는 약 150 nm로부터 큰 폭으로 더 증가하지 않았다.
따라서, 본 발명의 액정 나노 입자는 37℃ 이하의 온도 조건일 때 일정한 크기로 보존되어 크기에 대한 안정성이 향상되었다. 이에 본 발명의 액정 나노 입자는 장기 보관이 가능해 약동학적 특성이 향상됨을 알 수 있어, 약물 전달 시스템 또는 약학적 제제에 유용하게 사용할 수 있다.
< 실험예 7> 친유성 약물의 방출량 측정
액정 나노 입자에 포함된 친유성 약물이 방출되는 양을 측정하기 위한 것으로, 하기 방법을 사용해 본 발명의 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자에 대한 친유성 약물의 방출량을 측정하였고, 그 결과를 도 8에 나타내었다.
구체적으로, 비교예 1에서 제조된 HGC(1.5 ml)와 카르보폴 겔(0.5 중량%, 4 ml)을 혼합한 후, 인산완충용액(pH 6.5, 50 mM, 38.5 ml)에 분산하여 HGC 용액을 만들고, 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자(0.2 ml)와 카르보폴 겔(0.5 중량%, 4 ml)을 혼합한 액정 나노 입자를 인산완충용액(39.8 mL)에 분산하여 액정 나노 입자 용액을 만들었다. 상기 HGC 용액(11 ml)과 액정 나노 입자 용액(11 ml)을 각각 투석 가방(분획분자량 10 kDa, 써모피셔사이언티픽)에 넣고, 인산완충용액(90 ml)의 부피가 유지되도록 지속적으로 넣어주었다.
도 8은 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자로부터 친유성 약물 방출량 및 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC(호스트-게스트 컴플렉스)로부터 친유성 약물 방출량에 대한 그래프이다.
도 8의 결과를 보면, HGC 용액은 3시간 동안 3.87%, 69시간 동안 3.51% 방출되었고, 액정 나노 입자 용액은 12시간 동안 19.5%, 60시간 동안 32.0% 방출되어 0.995의 기울기로 약물이 방출되어 약물 방출량 및 지속 시간이 증가하였다.
따라서, 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 약물 방출량 및 지속 시간이 증가하여 약동학적 특성이 향상됨을 알 수 있어, 약물 전달 시스템 또는 약학적 제제에 유용하게 사용할 수 있다.
< 실험예 8> 혈장 내 친유성 약물의 농도 측정
친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자에 의해 전달된 혈장 내 친유성 약물의 농도를 측정하기 위해, 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자 및 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC를 정맥 주사 및 경구 투여하여, 시간에 따라 변화하는 혈장 내 약물 농도를 측정하고, 그 결과를 도 9 및 표 3에 나타내었다.
구체적으로, 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, SD(spraque-dawley, Sipper-BK lab animal Ltd, 중국) 쥐에 상기 비교예 1에서 제조된 HGC 또는 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자를 투여하였다. 투여 방법은 각각 정맥 주사와 경구로 투여하되, 투여하는 약물의 공칭 농도(nominal concentration)는 1.0 mg/mL이다. 정맥 주사는 약물을 투여하기 직전의 몸무게 1kg 당 용액 5 mL씩 꼬리 정맥용 볼루스 주사로 투여하였다. 경구 투여는 위관 튜브(gavage tube)를 통해 몸무게 1kg 당 10 mL의 용액을 투여하였다.
그룹 처리
화합물 투여기준량
(mg/kg)		 투여부피
(mL/kg)		 농도
(mg/ml)		 투여
방법		 약물
운반체
1 비교예1 5.00 5.00 1.00 정맥주사 HGC
2 비교예1 10.00 10.00 1.00 경구투어 HGC
3 실시예4 5.00 5.00 1.00 정맥주사 액정 나노 입자
4 실시예4 10.00 10.00 1.00 경구투어 액정 나노 입자
혈장채취 채취시간;0.083(정맥주사일때만), 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 24h
시험 대상 : 상온, 밤새 먹이를 주었음
정맥 주사한 SD 쥐는 0.083, 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8 및 24시간의 간격을 두고 혈액을 채취하고, 경구 투여한 SD 쥐는 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8 및 24시간의 간격을 두고 혈액을 채취해, 혈액응고방지제로서 EDTA(에틸렌디아민테트라아세틱에시드)-K2을 포함한 폴리프로필렌 튜브에 채취한 혈액 0.2-0.3 mL을 넣는다. 채취한 혈액은 얼음을 넣은 물수조에 저장하고, 저장 직후 1시간 이내로 6000rpm, 8분간 원심분리하여 혈장을 얻어, LC-MS/MS를 이용해 혈장 내 약물의 농도를 측정하였다. 이에 대한 결과를 도 9에 그래프로 나타내었다.
도 9는 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자 및 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC(호스트-게스트 컴플렉스)를 각각 쥐에 투여 시, 시간에 따른 혈장 내 약물 농도에 대한 그래프이다.
또한, 도 9의 그래프로부터 반감기(T1/2z), 최대농도까지 걸린 시간(Tmax), 최대농도(Cmax), 그래프 면적(AUC), 그래프 분산 부피(Vz/F), 혈장클리어런스(CLz/F), 평균체류기간(MRT(0-t)) 및 생물학적 이용 가능성(F)을 계산하여 하기 표 3에 나타내었다. 상기 반감기(T1/2z), 최대농도까지 걸린 시간(Tmax), 최대농도(Cmax)는 그래프의 X축 및 Y축의 수치로 판단하였다. 그래프 면적(AUC)은 혈장 내 약물의 농도 누적량을 알아보기 위해 그래프의 X축 및 Y축의 수치를 곱하여 산출하였다. 그래프 분산 부피(Vz/F)는 평균 혈장 농도를 알아보기 위해, 그래프 분산 부피(Vz/F) = 투여량/lambda z * AUC(0-∞)(lambda z=종말 제거속도 상수)으로 계산하였고, 혈장클리어런스(CLz/F)는 투입된 약물이 혈장 내에서 얼마나 제거되었는지를 알아보기 위해 혈장클리어런스(CLz/F) = 투여량/AUC(0-∞)으로 계산하였다. 평균체류기간(MRT(0-t))은 혈장 내 약물이 존재하는 평균 시간을 알아보기 위해 평균체류기간(MRT(0-t)) = AUMC/AUC(AUMC는 시간 경과에 따른 농도 그래프의 적분값)으로 계산하였다. 생물학적 이용 가능성(F)은 생리학적 효과로 상기 혈장 내 약물 농도에 비례하며, 생물학적 이용 가능성(F) = lambda z * AUC(0-∞)/100 으로 계산하였다.
비교예1 실시예 4
정맥주사 경구투여 정맥주사 경구투여
반감기 (h) 1.50±0.565 2.23±0.312 1.50±0.847 2.06±0.616
최대농도까지걸린시간 (h) - 2.40±0.894 - 1.30±1.52
최대농도(nmol/L) 20,600±4,890 149±40.7 3,340±1,420 306±119
AUC(0-t) (h·nmol/L) 11,200±2,640 686±259 3,03±0459 999±220
AUC(0-∞) (h·nmol/L) 11,200±2,650 762±270 3,100±495 1,070±202
그래프 분산부피 (L/kg) 1.43±0.876 3.63±0.678 4.74±2.92 2.72±0.377
혈장클리어런스 (L/h/kg) 0.617±157 61.1±21.6 2.16±0.301 38.5±15.0
평균저장기간 (h) 0.761±0.0864 18.8±5.67 1.22±0.349 12.7±2.48
생물학적이용가능성 (%) - 3.08±1.16 - 16.5±3.62
도 9의 결과를 보면, 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노입자를 경구 투여한 경우, 상기 친유성 약물을 포함하는 HGC(호스트-게스트 컴플렉스)보다 빠르게 최대 혈장 농도에 도달하는 것을 확인할 수 있었고, 특히, 0.5 시간 이내에 300 nmol/L이상의 혈장 농도에 도달하여 혈장 내 약물이 다량 존재하는 것을 알 수 있었다.
또한, 표 3의 결과를 보면, 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자를 경구 투여했을 때 최대 농도가, 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC(호스트-게스트 컴플렉스)을 경구 투여했을 때보다 약 2배 높았고, 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자를 경구 투여했을 때 최대 농도까지 걸린 시간도 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC(호스트-게스트 컴플렉스)을 경구 투여했을 때 최대 농도까지 걸린 시간보다 1시간 가량 빨랐다. 나아가, 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자의 생물학적 이용 가능성은 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC(호스트-게스트 컴플렉스)을 투여했을 때보다 약 5배 증가하여, 상기 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자에 의해 혈장 농도가 높게 유지되고 있을 뿐만 아니라, 약물 방출량도 증가한 것을 알 수 있어, 상기 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 약정 나노 입자에 의해 약물이 우수하게 전달되고 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 종래 약물 전달 시스템과 비교하여 동일 시간 내에 혈장 내로 약물을 효율적으로 전달시키는 약동학적 특성이 향상됨을 알 수 있어, 약물 전달 시스템으로 유용하게 사용할 수 있다.
< 실험예 9> 친유성 약물의 조직 내 분포 측정
친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자에 의해 전달된 혈장 내 친유성 약물의 조직 내 분포를 측정하기 위해, 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자 및 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC를 정맥 주사하여, 시간에 따라 변화하는 혈장 내 약물 농도를 측정하고, 그 결과를 도 10A 및 10B에 나타내었다.
구체적으로, SD(Sprague Dawley, 190 내지 216 g의 체중, Sippr-BK Lab Animal Ltd.) 수컷 쥐 6마리를 두 그룹으로 나눠 본 발명에 따른 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노입자 및 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC를 각각 정맥주사하되, 공칭 농도(nominal concentration)는 1.0 mg/mL이며, 약물을 투여하기 직전의 몸무게 1kg 당 용액 5 mL씩 꼬리 정맥용 볼루스 주사로 투여하였다. 뇌척수액(cerebrospinal fluid, CSF), 혈액(blood, 0.150-0.200 mL), 폐, 간, 신장, 비장, 피부 및 근육의 샘플을 항응고제로서 EDTA-K2를 함유하는 폴리프로필렌 튜브에 넣고, 원심분리 수행 전까지 얼음수조에서 보관하였다. 상기 샘플을 저장 직후 30분 이내에 6000rpm, 8분간 원심분리하고, 얻은 혈장을 냉동고에 LC-MS/MS 분석 전까지 보관하였다. 상기 조직은 5 배 부피의 인산 완충 식염수로 균질화시켰다. LC-MS/MS 분석은 Shimadzu LC-20AD를 사용하여 수행하였다. 각 조직내에서의 친유성 약물의 농도를 측정하여 도 10A에 나타내었다.
또한, 본 발명에 따른 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노입자 및 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC를 쥐에 각각 경구 투여 한 후, (조직에서의 친유성 약물의 농도)/(혈장에서의 친유성 약물의 농도) 비를 측정하여 도 10B에 나타내었다.
도 10A는 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자 및 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC를 쥐에 정맥 투여하였을 시의 각 조직에서의 친유성 약물의 농도에 대한 그래프이고, 도 10B는 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자 및 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC를 쥐에 경구 투여하였을 시의 혈장에서의 친유성 약물의 농도와 조직내에서의 친유성 약물의 농도 비율에 대한 그래프이다.
도 10A에 나타난 바와 같이, 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자가 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC와 비교하여 혈장 내에서 친유성 약물이 1/4 이하의 매우 낮은 농도로 존재하는 것을 확인하였다. 이는 본 발명에 따른 액정 나노 입자가 조직내에서 장기 체류하지 때문이다. 또한, 본 발명에 따른 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자가 투여된 후, 타 조직에서 보다 간에서 친유성 약물의 농도가 가장 높은 반면, 비교예 1의 HGC의 경우, 간 보다는 신장, 혈장 및 폐에서 높은 농도로 친유성 약물이 존재함을 알 수 있었다.
또한, 도 10B에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 4에서 제조된 친유성 약물이 봉입된 액정 나노 입자를 투여하였을 때, 비교예 1에서 제조된 친유성 약물을 포함하는 HGC를 투여하였을 때보다 혈장 내 친유성 약물의 농도에 대한 간 내 친유성 약물의 농도 비가 10배 이상 높은 것을 확인하였다. 이때, 신장 및 폐에서도 비교예 1의 HGC에 비하여 높은 것을 확인할 수 있으나, 이는 비교예 1의 HGC가 경우 투여하였을 때, 본 발명에 따른 실시예 4의 액정 나노 입자를 투여하였을 때보다 혈장 내 친유성 약물의 농도가 높기 때문이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 간에만 선택적으로 친유성 약물을 전달할 수 있으며, 뇌척수액에서 친유성 약물의 농도가 매우 낮은 것으로 보아, 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 뇌 혈관 장벽을 침투하지 못함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 액정 나노 입자는 장기 보관성, 물성 및 형태에 대한 안정성이 우수하고, 친유성 약물 전달 시 약물의 지속적인 방출, 높은 혈장 농도 등의 약동학적 특성을 우수하게 향상되었을 뿐만 아니라, 간에만 선택적으로 친유성 약물을 전달할 수 있으므로, 효과적인 약물 전달 시스템으로 사용될 수 있다. 또한, 적은 에너지 및 비용을 사용해 손쉽게 제조가 가능하여 액정 나노 입자의 생산 단가를 낮추고 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 세테아레스, 세토스테아릴알콜, 글리세롤 모노스테아 레이트 및 세틸팔미테이트의 혼합물 1 중량부를 기준으로,
    폴리옥시에틸렌 세토스테아릴에테르를 0.1-6.0 중량부; 및
    테트라데실 테트라데카노에이트를 0.1-8.0 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 나노 입자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정 나노 입자는 사방 정계 측면으로 적층되어 라멜라(lamella) 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 나노 입자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 라멜라(lamella) 구조는 적층된 층과 층 사이의 거리가 5.0 - 15.0 nm인 것을 특징으로 하는 액정 나노 입자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액정 나노 입자는 평균 입자 크기가 20 nm - 150 nm 인 것을 특징으로 하는 액정 나노 입자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액정 나노 입자는 탄화수소 사슬(hydrocarbon chain) 부분이 0.1 - 1.0 nm 간격의 사방 정계 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 나노 입자.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 세테아레스, 세토스테아릴알콜, 글리세롤 모노스테아 레이트 및 세틸팔미테이트의 혼합물 1 중량부를 기준으로,
    폴리옥시에틸렌 세토스테아릴에테르를 0.1-6.0 중량부; 및
    테트라데실 테트라데카노에이트를 0.1-8.0 중량부;를 혼합하는 단계(단계 1);
    상기 단계 1에서 혼합된 혼합물을 70-120℃로 가열하여 용융시킴으로써 고체 상태에서 액체 상태로 상 전이(phase inversion)시키는 단계(단계 2);
    상기 단계 2에서 상 전이된 액체 상태의 화합물에, 70-100℃로 가열한 물을 혼합한 후 교반하는 단계(단계 3); 및
    상기 단계 3에서 교반된 혼합물을 5-30℃로 냉각시키는 단계(단계 4);를 포함하는 제1항의 액정 나노 입자의 제조 방법.
  12. 친유성 약물이 봉입된 제1항의 액정 나노 입자를 포함하는 약물 전달 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 친유성 약물은 상기 액정 나노 입자에 0.01 - 3.00 중량%으로 봉입되는 것을 특징으로 하는 약물 전달 시스템.
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