KR102072419B1 - 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물에 관한 것으로, 항암제 봉입 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자 마이셀 100중량부에 대하여, 중량평균분자량 1,500 내지 2,500인 폴리에틸렌글리콜 0.3 내지 0.7중량부 및 만니톨 0.3 내지 0.7중량부를 포함하여, 항암제가 봉입된 PEG-PLA-PEG 마이셀을 이용하여 동결건조 후 성공적으로 재구성될 수 있는 마이셀 제제 조성물을 제공함으로써 저장을 위한 실질적인 항암 나노약물을 제시할 수 있고, 이는 전신독성을 최소화하고 지속적인 약물방출을 제공할 수 있어 항종양 효과를 극대화할 수 있다.
Description
본 발명은 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물에 관한 것으로서, 도세탁셀과 같은 항암제가 봉입된 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자 마이셀을 성공적으로 재구성하기 위한 마이셀 제제 조성물에 관한 것이다.
최근, 다양한 나노캐리어가 종양 표적 약물 전달을 통해, 높은 효능을 보임에도 불구하고 용해도 부족으로 인해 생물학적 유효성이 낮은 약물의 한계를 극복할 가능성을 보여 왔다.
항암 치료를 위한 나노캐리어로써 양친매성(amphiphilic) 블록 공중합체에 기초한 고분자 마이셀에 대한 많은 관심과 연구가 진행되어져 왔다.
수상 환경에서 임계 마이셀 농도(critical micelle concentration, CMC) 보다 더 높은 농도를 갖는 양친매성 블록 공중합체는 자가조립에 의한 열역학적으로 안정된 상태로써 코어-쉘 구조를 형성한다. 이러한 소수성 코어는 소수성 약제의 봉입에 있어서 중요한 역할을 한다.
종래에 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자(PEG-PLA-PEG)는 종양-표지 약물 전달용으로 개발되었는바, 구체적으로 본 출원인은 폴리에틸렌글리콜(B)을 친수성 블록으로 갖고 폴리락트산(A)을 소수성 블록으로 갖는 BAB형 삼중 블록공중합체와 이를 이용한 약물전달체에 관련한 기술을 기 출원하여 특허받은 바 있다(대한민국 등록특허 제10-1286854호, 2013.07.10.공고). 구체적으로 소수성 블록으로 폴리락트산(A)을 포함하고, 친수성 블록으로 폴리에틸렌글리콜(B)을 포함하며, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 BAB형 삼중 블록 공중합체로, 이는 항암제와 같은 소수성 약물의 물리적 봉입이 가능하여 의료용 약물전달체로서 유용하게 사용될 수 있으며, 뿐만 아니라 폴리에틸렌글리콜 말단의 관능기를 변화시켜 표적성 물질을 결합시킴으로써 그 치료 효과를 증대시킬 수 있음에 대해 개시하였다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1은 H 또는 CH2-COOH 중 어느 하나이고,
R2는 H, CH3 또는 CH2-CH2-COOH 중 어느 하나이며,
m은 7 내지 70의 정수이고,
l 및 n은 23 내지 455의 정수임.
생체적합성 수용성 폴리머로써, PEG는 뛰어난 수용성, 사슬 이동성, 비독성 및 비-면역성으로 인해 친수성 블록으로써 널리 사용되어 왔다. 또한 폴리(락타이드)(Poly(lactide), PLA)는 면역성이 낮고 제약 및 생물의학 응용 분야에 유리한 기계적 특성을 갖는 생체적합성이고 생분해성인 폴리머이다.
상술한 PEG-PLA-PEG 트리블록 공중합체는 Steglich 에스테르화에 의해 제조되며, PEG-PLA 디블록 공중합체와 대비하여, 높은 안정성, 높은 약물 로딩율, 성공적인 재구성을 포함한 유망한 특성을 보여주었다. 또한, PEG-PLA-PEG은 높은 치료효과를 갖는 종양-표적 약물 전달에 의해 전이 유방암에 대한 항암 나노약물로서의 잠재성을 보여주었다.
그런데, 제약산업적 관점에서 보면, 수용성 용액 중의 마이셀 제형은 저장 중에, 봉입된 약물과 고분자를 포함한 부형제들의 분해를 야기할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 고려할 수 있는 방안은 가루형태의 동결 건조 제제일 수 있는데, 약물에 따라 용해도 등 그 물리화학적 특성이 달라 동결 건조 제제에 있어서 다양한 문제들이 유발될 수 있다.
이와 관련된 선행기술의 일예로는 대한민국 등록특허 제10-0776557호에 기재된 기술을 들 수 있는데, 여기에는 약물 내포 고분자 미셀과 안정화제로서의 당류 및/또는 폴리에틸렌글리콜을 함유하는 동결건조 제제를 제조하기 위한 조성물에 대해 기재하고 있으며, 특히 파크리탁셀이나 아드리아마이신 약물을 내포한 폴리에틸렌글리콜-폴리아미노산에스테르 고분자 마이셀을 특정 분자량의 폴리에틸렌글리콜과 말토오스로 안정화시켜 동결건조 제제를 제조하는 방법이 개시되어 있다.
본 발명은 항암 약물전달체로서 개발된 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜을 이용하여 용해성이 극히 저조한 항암제인 도세탁셀을 마이셀로 제조하는 데 있어서 후속 연구개발이 필요하고, 또한 이 항암제 봉입 고분자 마이셀을 나노약물로 실용화하기 위해서는 이를 성공적으로 재구성(reconstitution)하는 것과 관련하여 연구 개발이 요구되어 안출된 것으로,
본 발명은 동결건조 후 재구성될 수 있는 항암 나노약물의 안정적인 제형화를 제공하고자 하며, 특히 전신독성을 최소화할 수 있으며, 항종양 효과를 극대화할 수 있어 나노약물로 유용한 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 항암제 봉입 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자 마이셀 100중량부에 대하여, 중량평균분자량 1,500 내지 2,500인 폴리에틸렌글리콜 0.3 내지 0.7 중량부; 및 만니톨 0.3 내지 0.7 중량부를 포함하는, 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 예에 따르면, 항암제는 도세탁셀 또는 파클리탁셀일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 예에 따르면, 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자는 다음 화학식 1로 표시되는 것으로, 각각의 폴리에틸렌글리콜 유래의 반복단위의 중량평균 분자량이 2,000 내지 5,000 이고, 폴리락타이드 유래의 반복단위의 중량평균 분자량이 4,000 내지 8,000인 것일 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1은 H 또는 CH2-COOH 이고,
R2는 H, CH3 또는 CH2-CH2-COOH 이며,
m은 7 내지 70의 정수이고,
l 및 n은 23 내지 455의 정수임.
본 발명의 보다 바람직한 일 예에 따르면, 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자는 각각의 폴리에틸렌글리콜 유래의 반복단위의 중량평균 분자량이 2,000이고, 폴리락타이드 유래의 반복단위의 중량평균 분자량이 6,000인 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 예에 따르면, 항암제 봉입 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자 마이셀은 항암제가 고분자 중량 100중량부에 대하여 5 내지 9중량부로 봉입된 것일 수 있다.
본 발명의 보다 바람직한 일 예에 따르면, 폴리에틸렌글리콜은 중량평균분자량이 1,800 내지 2,200인 것일 수 있다.
본 발명은 또한 상술한 일예들의 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물의 동결건조물을 제공한다.
본 발명은 또한 이러한 동결건조물의 재수화물을 제공한다.
본 발명은 또한 이러한 동결건조물이나 이의 재수화물을 유효성분으로 포함하는 암질환 치료 또는 예방용 약학조성물을 제공할 수 있으며, 여기서의 암질환은 비인두암, 유방암, 자궁경부암, 난소암, 혈액암, 전립선암, 뇌암, 식도암, 위암, 간암, 췌장암, 방광암, 신장암, 소장암, 대장암 및 직장암 중에서 선택된 것일 수 있다.
제약개발의 견지에서, 본 발명은 항암제가 봉입된 PEG-PLA-PEG 마이셀을 이용하여 동결건조 후 재구성될 수 있는, 저장을 위한 실질적인 항암 나노약물을 제시할 수 있다. 견고하게 형성된 마이셀은 이들의 높은 안정성에 기인하여 전신독성을 최소화하고 지속적인 약물방출을 제공할 수 있고, 또한 항종양 효과를 극대화할 수 있다. 성공적으로 재구성된 항암제가 봉입된 PEG-PLA-PEG 마이셀 제제는 종양 처치에 대한 유력한 나노약물로써 고려될 수 있다.
도 1은 도세탁셀이 로딩된 PEG-PLA-PEG 마이셀(DTBM, 표적약물로딩량 10%인 겨우)의 특성을 도시한 것으로, (a) 동적광산란(DLS)을 이용한 입자 크기분포도이고, (b) FE-SEM으로 관찰한 형태학적 특성이다.
도 2는 블랭크 마이셀의 재구성에 있어서 다양한 계면활성제와 보호제의 효과를 보여주는 결과들로, (a) 계면활성제에 따른 마이셀(PBS를 이용하여 제조)의 입자크기(첨가량은 0.1w/v%로 한 것임), (b) 계면활성제에 따른 마이셀(증류수를 이용하여 제조) 중에서의 입자크기(첨가량은 0.1w/v%로 한 것임), (c) PEG 2K의 농도에 따른 마이셀(PBS를 이용하여 제조)의 재구성에 따른 마이셀(증류수를 이용하여 제조)의 입자크기, (d) 다양한 보호제를 적용한 제형의 마이셀(PBS를 이용하여 제조)의 입자크기(단, 보호제 첨가량은 4%w/v임)를 측정한 결과이다.
도 3은 계면활성제로서 PEG 2K와 보호제로서 만니톨을 포함하는 도세탁셀 로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀 제제 조성에 있어서 부형제의 농도에 따른 효과를 보여주는 결과들로, (a) PBS를 이용하여 봉입한 마이셀의 입자크기, (b) 증류수를 이용하여 봉입한 마이셀의 입자크기로, 여기서 Man은 만니톨을 나타내고, Original micelle은 도세탁셀 로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀 자체를 의미하며, No excipient는 일체의 계면활성제 및 보호제를 포함하지 않고 도세탁셀 로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀을 동결건조한 결과물을 의미하며,
(c) PEG 2K 0.5 w/v%와 만니톨 0.5 w/v%를 함유하여 성공적으로 재구성된 도세탁셀 로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀 제제(DTBM-R)의 수화물에 대한 육안관찰 및 (d) 부형제없이 동결건조된 폴리머계 마이셀의 열악한 재구성물의 수화물의 육안관찰 결과이다.
도 4는 KB 세포 내에서 48시간 동안, (a) 시판 제품(Product)과 DTBM-R에 대한 약물방출 프로파일, (b) 시판 제품(Product), DTBM 또는 DTBM-R에 대한 세포독성 결과이고, 도 5는 PEG-PLA-PEG 및 부형제들에 대한 세포독성 결과이다.
도 6은 KB 종양 내포 누드 쥐의 꼬리 정맥에 정맥 주사 후 Cy5.5-태그 마이셀의 비침투적 in vivo 형광이미지로, (a) 정맥주사 후 소정시간대에서의 몸 전체 이미지, (b) 주사 24시간 후 얻은 종양 및 조직에 대한 Ex vivo 광학 및 형광 이미지, (c) 종양 및 주요 장기에 대한 정량적 형광도에 의한 PEG-PLA-PEG 마이셀의 상대적인 생물학적분배(Relative biodistribution)로, 종양에 대하여 비장, 간, 신장의 상대적 생물학적분배는 각각 33.3, 10.1, and 14.8%임.
도 7은 In vivo (a) 상대적 종양 체적과 (b) 각각 식염수(Control), PEG-PLA-PEG, Nanoxel M(Product) 및 도세탁셀-로딩 트리블록 마이셀(DTBM, 2 mg/kg DTX 해당량, n=3 )로 주사된 KB 종양-내포 쥐에 있어서 체중으로, 여기서 상대적 종양 체적은 초기 체적에 대한 소정시간 간격(0-15일)에서 종양의 체적비로 정의된다.
도 8은 PEG-PLA-PEG를 이용한 도세탁셀-로딩 마이셀 제제의 개략적 개념도로, (a) 성공적인 재구성을 위해 PEG 2K와 만니톨을 사용한 DTBM-R 제조, (b) 정맥투여 후 DTBM-R의 in vivo 성능.
도 2는 블랭크 마이셀의 재구성에 있어서 다양한 계면활성제와 보호제의 효과를 보여주는 결과들로, (a) 계면활성제에 따른 마이셀(PBS를 이용하여 제조)의 입자크기(첨가량은 0.1w/v%로 한 것임), (b) 계면활성제에 따른 마이셀(증류수를 이용하여 제조) 중에서의 입자크기(첨가량은 0.1w/v%로 한 것임), (c) PEG 2K의 농도에 따른 마이셀(PBS를 이용하여 제조)의 재구성에 따른 마이셀(증류수를 이용하여 제조)의 입자크기, (d) 다양한 보호제를 적용한 제형의 마이셀(PBS를 이용하여 제조)의 입자크기(단, 보호제 첨가량은 4%w/v임)를 측정한 결과이다.
도 3은 계면활성제로서 PEG 2K와 보호제로서 만니톨을 포함하는 도세탁셀 로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀 제제 조성에 있어서 부형제의 농도에 따른 효과를 보여주는 결과들로, (a) PBS를 이용하여 봉입한 마이셀의 입자크기, (b) 증류수를 이용하여 봉입한 마이셀의 입자크기로, 여기서 Man은 만니톨을 나타내고, Original micelle은 도세탁셀 로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀 자체를 의미하며, No excipient는 일체의 계면활성제 및 보호제를 포함하지 않고 도세탁셀 로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀을 동결건조한 결과물을 의미하며,
(c) PEG 2K 0.5 w/v%와 만니톨 0.5 w/v%를 함유하여 성공적으로 재구성된 도세탁셀 로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀 제제(DTBM-R)의 수화물에 대한 육안관찰 및 (d) 부형제없이 동결건조된 폴리머계 마이셀의 열악한 재구성물의 수화물의 육안관찰 결과이다.
도 4는 KB 세포 내에서 48시간 동안, (a) 시판 제품(Product)과 DTBM-R에 대한 약물방출 프로파일, (b) 시판 제품(Product), DTBM 또는 DTBM-R에 대한 세포독성 결과이고, 도 5는 PEG-PLA-PEG 및 부형제들에 대한 세포독성 결과이다.
도 6은 KB 종양 내포 누드 쥐의 꼬리 정맥에 정맥 주사 후 Cy5.5-태그 마이셀의 비침투적 in vivo 형광이미지로, (a) 정맥주사 후 소정시간대에서의 몸 전체 이미지, (b) 주사 24시간 후 얻은 종양 및 조직에 대한 Ex vivo 광학 및 형광 이미지, (c) 종양 및 주요 장기에 대한 정량적 형광도에 의한 PEG-PLA-PEG 마이셀의 상대적인 생물학적분배(Relative biodistribution)로, 종양에 대하여 비장, 간, 신장의 상대적 생물학적분배는 각각 33.3, 10.1, and 14.8%임.
도 7은 In vivo (a) 상대적 종양 체적과 (b) 각각 식염수(Control), PEG-PLA-PEG, Nanoxel M(Product) 및 도세탁셀-로딩 트리블록 마이셀(DTBM, 2 mg/kg DTX 해당량, n=3 )로 주사된 KB 종양-내포 쥐에 있어서 체중으로, 여기서 상대적 종양 체적은 초기 체적에 대한 소정시간 간격(0-15일)에서 종양의 체적비로 정의된다.
도 8은 PEG-PLA-PEG를 이용한 도세탁셀-로딩 마이셀 제제의 개략적 개념도로, (a) 성공적인 재구성을 위해 PEG 2K와 만니톨을 사용한 DTBM-R 제조, (b) 정맥투여 후 DTBM-R의 in vivo 성능.
이와 같은 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물에 관한 것으로, 이는 구체적으로 항암제 봉입 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자 마이셀 100중량부에 대하여, 중량평균분자량 1,500 내지 2,500인 폴리에틸렌글리콜 0.3 내지 0.7 중량부, 및 만니톨 0.3 내지 0.7 중량부를 포함하는, 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물이다.
여기서, 항암제 봉입 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자 마이셀에 있어서, 항암제는 특히 그 용해도가 극히 저조한 항암제인 도세탁셀 또는 파클리탁셀일 수 있고, 구체적인 일예로 항암제는 도세탁셀일 수 있다.
한편, 본 발명에서 고분자 마이셀 제조에 사용할 수 있는 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자로 대표적인 것은, 대한민국 등록특허 제10-1286854호에 기재되어 있는 중합체 또는 이들로부터 유도된 것일 수 있다. 고분자 마이셀 또한 여기에 기재된 방법에 따라 형성할 수 있다.
구체적인 일예로, 본 발명의 일 실시예에 사용된 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자는 다음 화학식 2로 표시되는 BAB형 삼중 블록 공중합체일 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1은 H 또는 CH 2-COOH 중 어느 하나이고,
R2는 H, CH3 또는 CH2-CH 2-COOH 중 어느 하나이며,
m은 7 내지 70의 정수이고,
l 및 n은 23 내지 455의 정수임
이와 같은 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자는 a) 폴리에틸렌글리콜의 하이드록시기를 중합개시제로 사용하여 락트산 단량체의 개환중합(ring opening polymerization)에 의해 폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 diblock 공중합체를 합성하는 단계 및 b) 커플화제 및 촉매존재 하에서 상기 diblock 공중합체와 말단에 적어도 하나의 카르복실기를 포함하는 폴리에틸렌글리콜을 반응시키는 단계를 포함하는 방법을 통해 얻어질 수 있다.
그런데, 항암제 봉입 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자 마이셀에 있어서 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자의 소수성 세그먼트와 친수성 세그먼트의 중량비율은 항암제의 종류에 따라서 항암제 로딩율 및 마이셀 형성에 영향을 미칠 수 있는데, 이러한 측면에서 본 발명의 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자는 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜 유래의 반복단위가 각각 중량평균분자량 2,000 내지 5,000, 좋기로는 2,000이고, 폴리락타이드 유래의 반복단위의 중량평균 분자량이 4,000 내지 8,000, 좋기로는 6,000인 것일 수 있다.
만일 항암제가 도세탁셀인 경우 폴리에틸렌글리콜 유래의 반복단위가 상기 분자량 범위를 벗어나고, 또한 폴리락타이드 유래의 반복단위가 상기 분자량 범위를 벗어나는 것을 사용하는 경우, 고분자 마이셀이 형성되지 않고 응집이 발생하게 되어 성공적으로 약물전달이 되지 않는 문제가 있을 수 있다.
이러한 항암제와 고분자를 이용한 항암제 봉입 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자 마이셀은 정용여과법, 둥근바닥플라스크법 및 투석법 등을 통해 얻어질 수 있다.
바람직하기로는 투석법을 통해 항암제 봉입 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자 마이셀을 얻는 것일 수 있다.
상기와 같은 소수성 세그먼트와 친수성 세그먼트의 중량분율을 만족하는 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자에 항암제를 봉입하는 경우, 항암제 봉입 PEG-PLA-PEG 고분자 마이셀 중 로딩되는 항암제는 항암제가 고분자 중량 100중량부에 대하여 5 내지 9중량부로 다량의 약물을 봉입할 수 있는 측면에서 유리할 수 있다.
제약적 관점에서 보면, 수용성 용액 중의 마이셀 제형은 저장 중에, 봉입된 약물과 고분자를 포함한 부형제들의 분해를 야기할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 고려할 수 있는 방안이 동결 건조 제제일 수 있는데, 본 발명에 있어서 상술한 항암제 봉입 PEG-PLA-PEG 고분자 마이셀의 경우 폴리에틸렌글리콜과 만니톨의 조합을 통해 성공적으로 동결건조될 수 있다.
특히 폴리에틸렌글리콜은 중량평균분자량이 1,500 내지 2,500, 바람직하기로는 1,800 내지 2,200인 것일 수 있는데, 그 이유는 이같은 분자량을 갖는 폴리에틸렌글리콜을 이용하여 재구성된 마이셀이 재구성 이전의 마이셀과 가장 유사한 입자 크기를 보여주는 측면에서 바람직할 수 있다.
이러한 폴리에틸렌글리콜은 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물 중의 항암제 봉입 고분자 마이셀 100중량부에 대하여 0.3 내지 0.7 중량부로 첨가하는 것이 재구성된 마이셀의 입자크기를 재구성 이전의 마이셀 대비하여 적정한 수준으로 유지할 수 있는 측면에서 바람직할 수 있다. 가장 최적하기로는 0.5중량부인 것이다.
한편, 만니톨은 항암제 봉입 고분자 마이셀을 성공적으로 재구성화하는 데 있어서 어떠한 붕괴를 일으키지 않고 동결건조 후로 'good cake'로서의 적합한 형상을 나타내도록 해줄 수 있으며, 특히 일관된 입자크기를 갖도록 하는 측면에서 가장 바람직한 보호제일 수 있다.
이와 같은 폴리에틸렌글리콜과 만니톨은 나노입자를 안정화시키고 동결 및 건조시 스트레스에 대해 계면활성제 및 보호제로 작용하여 동결건조동안 마이셀의 응집을 방지할 수 있다. 특히, 마이셀 표면 상에 PEG가 존재하고 마이셀 입자 사이가 근접하며 또한 추가적으로 계면활성제로서 PEG를 추가함으로 인해, 마이셀의 재구성을 방해하는 결정화된 PEG의 내외부 각각의 결합이 동결건조 동안에 형성될 수 있는데, 만니톨의 첨가는 분자내 수소결합을 통해 유사-수화상태로 PEG corona를 유지하게 할 수 있다.
이러한 만니톨은 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물 중의 항암제 봉입 고분자 마이셀 100중량부에 대하여 0.3 내지 0.7 중량부로 첨가하는 것이 바람직할 수 있으며, 가장 최적하기로는 0.5중량부인 것이다.
이와 같은 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물은 통상의 방법에 따라 동결건조되어 동결건조물의 형태로 제공될 수 있고, 또한 이러한 동결건조물은 수용액 중에서 재수화될 수 있다.
상기한 바와 같이 특정 분자량 범위의 폴리에틸렌글리콜과 만니톨의 조합을 통해 항암제 봉입 고분자 마이셀을 동결건조하는 경우, 재구성된 마이셀이 오리지널 마이셀과 유사한 입자크기를 가지면서 동결건조 과정 중 어떠한 붕괴나 응집을 일으키지 않으면서 'good cake'로서의 적합한 형상을 만족시킬 수 있다.
또한 이와 같은 동결건조물은 수용액 중에서 재구성된 후 깨끗한 용액 상태를 보여줄 수 있고, 항암제의 회수율이 높게 재구성할 수 있는 측면에서 바람직하다.
본 발명에 따른 함암약물 봉입 마이셀 제제 조성물은 동결건조 후 재구성될 수 있는 저장을 위한 실질적인 항암 나노약물을 제시할 수 있고, 견고하게 형성된 마이셀은 이들의 높은 안정성에 기인하여 전신독성을 최소화하고 지속적인 약물방출을 제공할 수 있다. 또한 재구성된 약물은 항종양 효과를 극대화할 수 있다. 이로써, 성공적으로 재구성된 약물은 종양 처치에 대한 유력한 나노약물로서의 유용성을 기대할 수 있다.
본 발명은 또한 이러한 동결건조물이나 이의 재수화물을 유효성분으로 포함하는 암질환 치료 또는 예방용 약학조성물을 제공할 수 있으며, 여기서의 암질환은 비인두암, 유방암, 자궁경부암, 난소암, 혈액암, 전립선암, 뇌암, 식도암, 위암, 간암, 췌장암, 방광암, 신장암, 소장암, 대장암 및 직장암 중에서 선택된 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
이하의 실시예에서는 PEG-PLA-PEG를 이용한 트리블록 공중합체 마이셀에 로딩된 항암제, 특히 도세탁셀과 나노약물의 제약적 응용을 포괄적으로 연구하였다. 항암제가 로딩된 PEG-PLA-PEG의 제조, 성공적으로 재구성된 마이셀 제제의 최적화, in vitro 연구 및 in vivo 치료적 평가를 제약 개발의 관점에서 PET-PLA-PEG를 이용한 고분자 나노캐리어의 잠재성을 설명하기 위해 수행하였다.
<사용원료>
폴리에틸렌글리콜 2000(Mw 2 kDa, PEG 2K), 디메틸포름아마이드(DMF), 폴리비닐알코올, Pluronic F68, PEG 5000(PEG 5K), PEG 400, tween 80, 트레할로오스, 수크로오스, 락토오스, 글리신 및 D-만니톨 (mannitol)을 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)로부터 입수하였다.
테트라하이드로퓨란(THF), 톨루엔, 아세톤 및 디클로로메탄(DCM)을 Honeywell Burdick & Jacksonㄾ (Muskegon, MI, USA)으로부터 입수하였다.
도세탁셀(이하, 'DTX'로 약칭함)과 상업적 DTX 제제(나녹셀엠주 80mg)를 Samyang Co.로부터 입수하였다.
디에틸 에테르와 헥산을 Samchun Chemical(Hunt Valley, MD, USA)로부터 입수하였다.
Cyanine 5.5 amine(Cy5.5 amine)을 Lumiprobe (Waltham, MA, USA)로부터 입수하였다.
KB 세포를 Korean Cell Line Bank (Jongno-gu, Seoul, Korea)로부터 입수하였다.
RPMI 1640 배지, DPBS, 페니실린-스트렙토마이신 용액, 트립신-EDTA 용액, 및 소혈청(FBS)을 웰젠으로부터 입수하였다.
Cell Counting Kit-8(CCK-8)을 Dojindo Molecular Technologies, Inc. (Rockville, MD, USA)로부터 입수하였다.
한편, PEG-PLA-PEG 트리블록 공중합체는 본 출원인에 의해 기 특허받은 방법에 따라 합성하된 것을 사용하였다. 구체적인 합성법은 대한민국 등록특허 제10-1286854호의 "BAB 삼중 블록 공중합체의 합성"방법에 따랐으며, 개략적으로 다음 반응식 1과 같다. 이하에서, 이러한 공중합체를 통칭하여 트리블록 공중합체 또는 PEG-PLA-PEG 트리블록 공중합체로 표기할 수 있다.
[반응식 1]
한편, 실시간 근적외선 형광 종양 이미징을 위해, 이와 같이 얻어진 PEG-PLA-PEG에 Cy5.5-태그는, DMSO 중에서 Cy 5.5 amine(1몰비)을 일 말단이 카복실화된 PEG-PLA-PEG와 12시간 동안 반응시켜 얻었다(NHS chemistry 이용).
이의 개략적인 반응식은 반응식 2와 같다.
[반응식 2]
<제조 및 평가방법>
(1) 약물 로딩 마이셀의 제조(Preparation of drug-loaded micelles)
(a) 투석법
DTX-로딩 마이셀의 제조를 위해, DMF와 증류수(DMF:DW = 2:5 부피비)의 혼합용액 7 ml중에서 0.5 mg의 DTX를 5 mg의 트리블록 공중합체와 혼합하고 24시간 동안 증류수(또는 PBS)에 대해 투석하였다(MWCO 3.5 kDa, Spectrum, USA). 이 용액을 5000rpm에서 5분 동안 원심분리하여 로딩되지 않은 약물을 침전시켰다. 약물-로딩 마이셀이 포함된 상등액을 회수하여 분석하였다.
얻어진 DTX-로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀을 이하에서는 "DTBM"으로 약칭한다.
(b) 둥근바닥 플라스크법
DTX-로딩 마이셀의 제조를 위해, DCM 10 ml 중에서 0.5 mg의 DTX를 5 mg의 트리블록 공중합체와 혼합하고 rotary evaporator를 이용하여 감압증류 고정을 45℃에서 용매가 모두 휘발될 때까지 진행하였다. 둥근바닥플라스크 내부에 반투명 혹은 투명한 막이 생김을 확인한 후, 증류수(또는 PBS)를 이용하여 재분산시킨 후 5000rpm에서 5분 동안 원심분리하여 로딩되지 않은 약물을 침전시켰다. 약물-로딩 마이셀이 포함된 상등액을 회수하여 분석하였다.
얻어진 DTX-로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀을 이하에서는 "DTBM"으로 약칭한다.
(c) 용매 기화법
DTX-로딩 마이셀의 제조를 위해, 증류수(또는 PBS) 10ml에 0.5 mg의 DTX와 5 mg의 트리블록 공중합체를 점적하며 45℃에서 가열 교반하며 용매가 모두 휘발될 때까지 이를 진행하였다. 유기용매가 모두 날아감을 초기 증류수(또는 PBS) 부피기준을 통하여 확인하고 5000rpm에서 5분 동안 원심분리하여 로딩되지 않은 약물을 침전시켰다. 약물-로딩 마이셀이 포함된 상등액을 회수하여 분석하였다.
얻어진 DTX-로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀을 이하에서는 "DTBM"으로 약칭한다.
상기와 같은 다양한 방법으로 DTX-로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀을 제조하였는데, 다만 본 발명의 구체적인 실험예에서는 이러한 방법들 중 특히 약물봉입의 효율성 측면에서 투석법을 통해 얻어진 DTBM을 이용하였다.
(2) HPLC에 의한 DTX 농도의 측정(Measurement of DTX concentration by HPLC)
마이셀 및 다른 시료 중의 DTX 농도를 자동주입기, 고압구배펌프 및 UV-Vis 검출기가 장착된 HPLC(high-performance liquid chromatography system , Agilent 1200 series, Agilent Tech., CA, USA )를 이용하여 분석하였다.
역상C18 컬럼(ZORBAX Eclipse Plus C18, 4.6×150 mm, pore size 5 ㎛, Agilent Tech., CA, USA)을 분리에 사용하였다. 아세토니트릴:증류수(55:45 부피비) 용제를 사용하여 isocratic system을 구성하는 이동상을 펌프를 이용하여 유속 1 ml/min으로 흘려보냈다. 컬럼 유출물이 230nm에서 감지되었고, DTX 농도를 표준 DTX 선형검량곡선에 근거하여 산출하였다. 약물 로딩 함량 및 효율을 각각 다음 식 1 및 식 2에 의해 산출하였다:
<식 1>
약물 로딩 함량 (%) = (마이셀 중 로딩된 약물 중량) / (제제 중 블록공중합체 중량) × 100
<식 2>
약물 로딩 효율 (%)= (마이셀 중 로딩된 약물 중량) / (제형에 첨가된 초기 약물 중량) × 100
(3) 입자 크기 측정(Particle size measurement)
마이셀의 입자크기(유효한 유체역학 직경)를 Multi Angle Sizing Option (BI-MAS)이 장착된 Zetasizer Nano-ZS(Malvern Instruments, UK)를 사용한 광전자 상관분광기(photon correlation spectroscopy)로 분석하였다. 온도조절 셀 중에서 주사각 173ㅀ(backscatter, NIBS Default)로 측정하였다. 제작사에 의해 제공된 소프트웨어를 유효 유체역학 직경치 계산에 사용하였다.
(4) 형태학적 특성
증류수 중에 희석된 DTBM 분산액(0.1 mg/ml)을 슬라이드 글라스에 정치시키고 진공 하에서 건조시켰다. DTBM의 형태학적 특성을 백금(Pt) 코팅하여 FE-SEM (field emission scanning electron microscopy, Sigma, Carl Zeiss, Germany)을 이용하여 관찰하였다.
(5) 마이셀 제제의 재분산
도세탁셀-로딩 트리블록 마이셀의 제제를 제조하기 위해, 다양한 계면활성제 (PVA, Pluronic F68, PEG 5000 (PEG 5K), PEG 2000 (PEG 2K), PEG 400, 및 tween 80)와 보호제 (trehalose, sucrose, lactose, glycine, 및 mannitol)를 이용하여 마이셀 재구성에 대해 연구하였다.
동결건조 이전에, 상술한 계면활성제와 보호제들을 도세탁셀없이 고분자 마이셀 용액(9 ml)에 첨가하였다(블랭크 마이셀: 약물을 봉입하지 않은 고분자 마이셀). 얻어진 마이셀 용액을 동결건조기(FDB-5503, Operon, Gimpo-si, Gyeonggi-do, Korea) 내에서 동결건조하고 부드럽게 수동 교반하면서 증류수 9 ml를 첨가함으로써 재구성(reconstitution)하였다. 재수화 공정이 10 ml 바이알(clear 10-ml crimp finish vials, with thicker sealing lip, SUPELCO, Bellefonte, PA, USA)에서 육안관찰되었다.
또한, 상술한 공정을 이용하여 DTBM, PEG 2000 (0.5 w/v%), 및 만니톨(0.5 w/v%)로 재구성된 DTBM(이하, DTBM-R)을 제조하였다. 간략하게는, DTBM, PEG 2000, 및 만니톨을 동결건조 이전에, 10 ml 유리 바이알 중에서 균질하게 혼합하였다. DTBM을 증류수 9ml를 첨가하고 부드럽게 교반함으로써 재구성시켰다. 입자크기와 DTX 회수율(recovery)을 재구성 후 DTBM-R과 DTBM을 비교하여 DLS와 HPLC를 사용하여 각각 구하였다.
(6) 약물 방출 프로파일(Drug release profile)
약물 방출을 결정하기 위해, DTBM-R과 25 mg의 DTX 시판제품을 pH 7.4에서 PBS중에 분산시키고 분자량 컷-오프 3500인 Spectra/Por 투석 멤브레인 튜브로 이송하였다. 각각의 멤브레인 튜브를 25 ml의 0.9% NaCl 용액을 함유하는 바이얼에 현탁시켰다. DTBM-R로부터 DTX의 방출을 37℃에서 100rpm으로 기계적 교반 하에서 평가하였다. 소정의 시간 간격에서, 투석 멤브레인의 외부상의 1 ml 시료들을 약물 농도 분석을 위해 수집하고 가라앉은 상태를 유지하기 위해 동일양의 새로운 배지로 교체하였다.
(7)
In vitro
항암효능
KB 세포를 10% FBS로 보충된 RPMI 1640에 유지시키고 습식배양기에서 5% CO2 분위기하 37℃에서 배양하였다. 세포를 배양 단층에서 수확하고 세포독성시험 이전에, 96-웰 플레이트에 24시간 동안 분배하여 배당하였다(웰 당 100 μL의 RPMI 1640에서 5,000개의 세포). 배양 후, 배지를 제거하고 세포를 DPBS로 세척하였다. 세포를 농도를 달리하여 시판제품, DTBM 또는 DTBM-R로 처리하고, 5% CO2 분위기하 37℃에서 48시간 동안 배양하였다. KB 세포의 생존도를 CCK 분석에 의해 결정하였다. 간략히, CCK 용액(10부피%)을 함유하는 새로운 배지를 각각의 웰에 첨가하고 플레이트를 추가적으로 2시간 동안 인큐베이션하였다. 각각의 웰의 흡광도를 450nm 파장을 이용하여 Flexstation 3 마이크로플레이트 리더기(Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA)로 판독하였다. 시료들로 처리된 세포의 세포독성을 동일 배지 내의 무처리 세포군과 비교하였다. IC50 값을 GraphPad Prism 5 소프트웨어로 산출하였다.
(8)
In vivo
연구
1) Animal care
Animal care와 모든 동물 실험은 National Institute of Health Guidelines Principles of Laboratory Animal Care과 Animal Protection Law in Republic of Korea를 준수하고 중앙대학교의 동물보호관리위원회(IACUC )의 승인을 받아 수행되었다.
종양이종이식을 BALB/c 누드 마우스 (Orient Bio Inc., Seoul, Korea)에 0.1 mL의 DPBS에 현탁된 1 × 107 KB 세포를 정맥주사하여 수립하였다.
종양 체적을 다음 식에 의해 산출하였다: 종양 체적 = 길이 × (폭)2 / 2.
종양 체적이 대략 10 내지 30 mm3S에 근접하였을 때 마이셀의 체내분포(biodistribution)와 항암효과의 연구를 시작하였다.
2) 약물 로딩 마이셀의 체내분포
실시간 근적외선형광 종양 이미징를 위해, Cy5.5??PEG-PLA-PEG 10%와 관능기를 갖지 않는 PEG-PLA-PEG을 함유하는 고분자 마이셀(in 0.9M NaCl) 90%를 KB 종양이 있는 쥐의 꼬리정맥에 주사하였다. 주사 후 각기 다른 시간대에서 마이셀의 체내분포를 FOBI system(Fluorescence In Vivo Imaging System, Neo Science, Suwon, Korea)을 이용하여 Cy5.5에 대한 레드 채널로 모니터링하였다. 주사후 24시간에서, 종양과 다른 주요한 장기들을 마이셀의 축적을 확인하기 위해 분리하였다. in vivo 및 ex vivo 형광레벨을 NEO이미지 소프트웨어(Neo Science, Suwon, Korea)로 결정하였다.
3)
In vivo
항암효능 및 독성
종양을 내포하는 BALB/c 누드 마우스들을 네 개의 군으로 랜덤하게 분리하였다. PEG-PLA-PEG, 시판제품 및 DTBM-R을 종양-내포 쥐에 꼬리정맥을 통해 2 mg/kg 도스로 정맥주사하였다. 대조군으로서의 쥐는 꼬리정맥으로 식염수(0.2 mL)를 정맥주사하여 얻었다.
상대적 종양 체적(%)은 초기의 종양 체적에 대한 소정시간 간격(0-15일)에서의 종양의 체적 백분율로 정의하였다. 쥐의 종양크기와 중량의 변화를 15일 동안 매3일에 모니터링하였다.
<결과 및 고찰>
(1) DTBM의 특성
시판 항암제인 DTX를 투석법을 이용하여 PEG-PLA-PEG 트리블록 공중합체에 기반한 마이셀로 로딩하기 위한 전형적인 불용성 약물로 선택하였다. 각각 10, 20 및 30중량% 표적 약물 로딩양으로 제조된 DTBM의 특성을 표 1에 나타내었다.
표적약물로딩량 (%) a |
약물로딩함량 (%) b |
약물로딩 효율(%) c | 크기 (nm) |
PDI d |
10 | 7.4 | 81.9 | 124.6 ± 2.65 | 0.24±0.005 |
20 | 10.9 | 65.3 | 84.1 ± 2.03 | 0.26±0.015 |
30 | 12.4 | 53.5 | 83.2 ±4.21 | 0.29±0.015 |
㈜ a표적약물로딩량 (%) = (마이셀 중 표적 약물 중량)/(제제 중 블록공중합체 중량) × 100.
b약물로딩함량 (%) = (마이셀 중 로딩된 약물 중량)/ (제제 중 블록공중합체 중량) × 100
c약물 로딩 효율 (%) = (마이셀 중 로딩된 약물 중량)/(제제에 첨가된 약물의 초기중량) × 100
dPDI: 다분산도(determined by dynamic light scattering.)
DTX의 표적 약물 로딩량이 증가함에 따라, DTBM들은 입자크기와 다분산도가 약간 줄어들었고 약물 로딩 효율도 감소되었다. 표적 약물 로딩량이 20중량%에서 30중량%로 증가될 때, DTBM 중의 DTX 로딩 함량은 표적 약물 로딩량이 10중량%인 것과 대비하여 감소하였다. 이러한 결과에 근거하여, DTX에 대한 DTBM에의 로딩능(loading capacity)은 대략 7.4중량%일 것으로 예측되었다. 마이셀 중에서 이러한 고DTX 로딩능은 약물분자와 마이셀의 소수성 코어 사이의 소수성 상호작용에 의해 고분자 마이셀 내에서 소수성 약물의 물리적인 갇힘을 가능케하는 소수성 PLA 블록에 기인한 것일 수 있다. 10% DTX 로딩으로 제조된 DTBM은 그 크기가 125nm인 구형구조를 갖고 증류수 중에서 좁은 크기 분포를 나타내었다. 이를 도 1로 나타내었다.
다만, 여기서 사용된 PEG-PLA-PEG 트리블록 공중합체는 분자량이 2K-6K-2K를 갖는 것(즉, PEG 유래의 반복단위의 중량평균분자량이 각각 2,000이고, 폴리락타이드 유래의 반복단위의 중량평균분자량이 6,000인 것)으로, 여기에 개시하지 않았으나 PEG-PLA-PEG로 4K-5K-4K인 것은 마이셀을 형성하지 않았다.
이에 본 실험에서는 PEG-PLA-PEG로 2K-6K-2K인 것을 사용하여 도세탁셀 로딩 PEG-PLA-PEG 마이셀로 제조한 것이다.
(2) 마이셀의 재분산(Redispersion of the micelles)
본 실험에서는 다양한 계면활성제와 보호제들을 제약적 응용을 위한 동결건조에 의해 DTBM을 분말상으로 제조하는 데 적용하였다. 다양한 계면활성제를 첨가하여 동결건조하여 마이셀 재구성에의 영향을 확인하여 그 결과를 도 2로 나타내었다.
PEG 2K를 이용하여 재구성된 마이셀이 오리지널 마이셀과 가장 유사한 입자 크기를 보여줌을 도 2 (a) 및 2 (b)의 결과로부터 확인할 수 있다. PEG 2K의 농도는 0.5w/v%인 것이 최적한데, 이는 더 낮은 농도의 PEG 2K로 재구성된 마이셀이 더 큰 입자 크기를 보여주었기 때문이다(도 2c).
유사하게, 다수의 보호제들을 DTBM에 적용하였다. 이들 중, 글리신과 만니톨로 동결건조된 DTBM들이 성공적인 재구성화를 방해하는 어떠한 붕괴 상태도 일으키지 않고 동결건조 후로 'good cake'로서의 적합한 외형을 나타내었다. 가장 좋기로는, 만니톨을 사용하여 제조된 DTBM이 글리신을 사용한 것과 대비하여 재구성 후 보다 더 일관된 입자크기를 보여주었다(도 2d).
이러한 결과로부터, PEG 2K와 만니톨은 나노입자를 안정화시키고 동결 및 건조시 스트레스에 대해 계면활성제 및 보호제로써 작용하여 동결건조 동안 이들의 응집을 방지하였음을 확인하였다.
한편, 마이셀 표면 상에서 PEG의 존재, 마이셀 입자 사이의 근접성 및 계면활성제로서 PEG 추가로 인하여, 마이셀의 재구성을 방해하는 결정화된 PEG의 내외부 각각의 결합이 동결건조 동안 형성될 수 있다. 그런데, 만니톨의 첨가는 DTBM의 재분산을 가능케할 수 있는 분자내 수소결합을 통해 유사-수화상태로써 PEG corona를 유지하게 할 수 있다.
이와 같은 결과에 따라, PEG 2K와 만니톨을 성공적으로 재구성된 DTBM 제제(DTBM-R)를 위한 계면활성제와 보호제로서 채택하였다.
한편, 재구성된 마이셀의 입자크기(Size(nm))와 PBS와 증류수 중 DTX 회수 농도(DTX reconstitution(%))를 측정하여 도 3으로 나타내었는데, 이러한 측정 결과에 따라 PEG 2K 0.5 w/v%와 mannitol 0.5 w/v%의 조합이 최적함을 알 수 있다(도 3a 및 b). 이와 같은 최적 조합인 경우 증류수 중 DTBM-R은 약 110nm의 나노크기 입자이고 90% 이상의 DTX회수율을 나타내었다(도 3b).
또한, 최적 조합을 통해 성공적으로 재구성된 DTBM-R을 PEG 2K와 만니톨없이 PEG-PLA-PEG로 열악하게 재구성된 PEG-PLA-PEG 마이셀과 비교하여 광학이미징으로 시각화하였다. 증류수에 의해 재구성 후 DTBM-R은 깨끗한 용액을 형성한 반면(도 3c), 상기한 계면활성제와 보호제가 없는 고분자 마이셀은 불투명한 용액을 형성하였다(도 3d).
(3) 약물 방출 및 세포생존능( Drug release and cell viability)
마이셀로부터 DTX 방출을 조사하기 위해, DTBM-R을 pH 7.4, PBS에 노출시켜 그 방출 프로파일을 도 4a와 같이 얻었다. DTBM-R로부터 DTX 방출 프로파일은 72시간 이상 50% 미만의 최대 누적약물방출량으로 지속적인 약물 방출을 나타내었다. 반면에, 시판 제품은 DTX 방출에서 격렬한 증가를 보여주었다. 이와 같이 DTBM-R로부터 DTX의 지속적인 방출은 약물 손실을 최소화하고 혈액순환 중 전신독성을 감소시킬 것이다. 이것은 PEG-PLA-PEG(2K-6K-2K)에 의해 야기된 DTBM-R의 높은 안정성 때문인 것으로 보인다. 기 보고된 바와 같이, 트리블록 공중합체는 안정한 고분자 마이셀을 형성하고 마이셀 표면 상의 PEG의 밀도와 두께는 높은 입체안정성을 제공할 수 있기 때문에 7일 동안 200nm 이하의 입자크기로 지속된다. 따라서, 고분자 마이셀의 높은 안정성은 DTX의 폭발적인 방출을 방지할 수 있다.
한편, 세포독성에 대한 평가결과를 도 4로 나타내었는데, DTBM-R은 시판 제품이 불충분한 세포독성을 보여주는 반면에 분명하게 세포독성을 보여준다. 시판 제품(IC50 = 8.872 ㎍/ml)과 비교하여, DTBM과 DTBM-R은 KB 세포에 대하여 각각 대략 28배와 129배의 높은 효능을 나타내었다(각각, IC50 = 1.924 ㎍/ml 및0.06874 ㎍/ml). PEG 2K와 만니톨을 갖는 PEG-PLA-PEG로 처리된 KB 세포와 PEG-PLA-PEG로 처리된 세포들은 높은 생존을 보여주었기 때문에(도 5), 트리블록 공중합체 및 다른 부형제들은 독성이 없는 것을 보여준다. 시판 제품과 대비하여 DTBM과 DTBM-R의 높은 세포독성은 나노 크기 입자들로 인한 전이(translocation)증가에 기인된 것일 수 있다.
(4) 체내분포 및 약물학적 연구
Cy5.5-태그 PEG-PLA-PEG를 이용한 고해상 형광이미징에 따라 종양-내포 누드 마우스 내에서 PEG-PLA-PEG의 종양 표적능의 평가는, 마이셀이 24시간 동안 종양 부위에 점차적으로 축적됨을 드러내었다(도 6a). 24시간에서, 종양 부위에서 표시된 농도가 분명하였다.
마이셀의 체내분포를 확인하기 위해, 24시간 이후 희생시키고 장기절제한 누드 마우스들을 ex vivo 검사하였다. 다양한 기관의 대표적인 형광이미지와 형광도가 대부분의 마이셀이 종양 부위에 집중적으로 농축되어 있음을 나타내었다(도 6b). PEG-PLA-PEG 마이셀의 PEG-PLA-PEG의 상대적인 체내분포를 종양과 주요장기의 정량적 형광강도(FI)에 의해 측정하였다. 예측된 것과 같이, 종양 부위에서 마이셀의 축적은 다른 장기 내에 축적된 것보다 유의적으로 더 높았다; 종양과 대비할 때 비장, 간, 신장의 상대적인 생물학적분배는 각각 33.3, 10.1, 및 14.8%이었다(도 6c).
한편, 종양 성장 저해를 동일한 세포주를 갖는 종양 내포 마우스 모델을 사용하여 연구하였다(도 7a). in vivo 연구를 위해, 시판제품과 DTBM-R을 DTX 2 mg/kg 에 해당하는 도스로 이용하였다. 시판제품(Product)과 대비하여, DTBM-R은 종양 표적능에 기인하여 더 높은 종양 성장 억제를 보여주었다. 흥미롭게도, DTBM-R과 시판제품은 유사한 종양 성장 억제를 보여주었다. 또한, 식염수, PEG-PLA-PEG (2K-6K-2K), 시판 제품(Product) 및 DTBM-R로 처리된 쥐의 몸무게 변화들은 무시할 정도이다. 마이셀은 종양에 고도로 축적되므로, DTBM-R은 신체 전체에 걸쳐 명백한 독성을 나타내지 않았다(도 7b).
상술한 결과들에 근거할 때, DTBM-R에 의한 약학적 응용 및 종양 성장 저해의 Scheme은 도 8로 요약할 수 있다.
도 8a로 요약한 것과 같이, DTBM-R은 계면활성제인 PEG-2K와 보호제인 만니톨의 사용에 기인하여 동결 및 건조 스트레스에 대해 마이셀을 안정화시키고 동결건조 동안 응집을 방지하기 때문에 동결건조 후 재구성될 수 있다. DTBM-R은 소수성 PLA 블록에 의해 형성된 마이셀의 소수성 코어내로 DTX를 봉입할 수 있다.
도 8b로 요약한 것과 같이, 정맥주사된 DTBM-R은 혈관 내에서 유의적인 혈관외 유출없이 장기간 순환할 수 있으며 매우 안정적이고 견고한 마이셀 구조에 기인하여 지속적인 방출로 DTX 손실을 최소화할 수 있다. 순환된 DTBM-R은 향상된 투과성과 유지 효과를 통해 종양 부위에 분포되고 축적될 수 있다. 종양부위에서, DTBM-R은 DTX를 방출할 수 있고 낮은 전신 독성으로 종양을 저해할 수 있다.
Claims (11)
- 삭제
- 삭제
- 항암제 봉입 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자 마이셀 100중량부에 대하여, 중량평균분자량 1,500 내지 2,500인 폴리에틸렌글리콜 0.3 내지 0.7중량부; 및 만니톨 0.3 내지 0.7중량부를 포함하는 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물로서,
상기 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자는 다음 화학식 1로 표시되는 것으로, 각각의 폴리에틸렌글리콜 유래의 반복단위의 중량평균 분자량이 2,000이고, 폴리락타이드 유래의 반복단위의 중량평균 분자량이 6,000이며, 상기 항암제는 도세탁셀 또는 파클리탁셀에서 선택된 것임을 특징으로 하는,
항암제 봉입 마이셀 제제 조성물.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1은 H 또는 CH2-COOH이고,
R2는 H, CH3 또는 CH2-CH2-COOH이며,
m은 7 내지 70의 정수이고,
l 및 n은 23 내지 455의 정수임. - 삭제
- 청구항 3에 있어서,
상기 항암제 봉입 폴리에틸렌글리콜-폴리락타이드-폴리에틸렌글리콜 고분자 마이셀은 항암제가 고분자 중량 100중량부에 대하여 5 내지 9중량부로 봉입된 것임을 특징으로 하는,
항암제 봉입 마이셀 제제 조성물. - 청구항 3에 있어서,
상기 폴리에틸렌글리콜은 중량평균분자량이 1,800 내지 2,200인 것임을 특징으로 하는,
항암제 봉입 마이셀 제제 조성물. - 청구항 3의 항암제 봉입 마이셀 제제 조성물의 동결건조물.
- 청구항 7의 동결건조물의 재수화물.
- 청구항 7의 동결건조물을 유효성분으로 포함하는 암질환 치료 또는 예방용 약학조성물.
- 청구항 8의 재수화물을 유효성분으로 포함하는 암질환 치료 또는 예방용 약학조성물.
- 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
암질환은 비인두암, 유방암, 자궁경부암, 난소암, 혈액암, 전립선암, 뇌암, 식도암, 위암, 간암, 췌장암, 방광암, 신장암, 소장암, 대장암 및 직장암 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 암질환 치료 또는 예방용 약학조성물.
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