KR102288833B1 - 자가 팽창형 색전물질의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

자가 팽창형 색전물질의 제조 방법이 개시된다. 자가 팽창형 색전물질의 제조 방법은 노즐 내에 생분해성 고분자 용액을 통과시키되, 상기 노즐에 일정한 범위의 주파수로 진동을 가함으로써, 상기 노즐로부터 방출되는 고분자 용액의 액적 크기를 조절하는 액적 방출 단계; 상기 액적 방출 단계에서 방출된 고분자 용액을 경화시켜 비드로 제조하는 비드 제조 단계; 및 상기 비드 제조 단계에서 제조된 비드를 가교화시키는 비드 가교화 단계;를 포함하고, 상기 비드 제조 단계에서는 상기 노즐로부터 방출된 고분자 용액이 회수 용액 내에 떨어지면서 비드 형태로 경화가 일어나며, 경화 과정 중에 상기 비드의 내부로 약물 성분이 스며들어가서 약물이 함유된 비드가 제조될 수 있다.

Description

자가 팽창형 색전물질의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SELF-EXPANDABLE EMBOLIC MATERIAL}

본 개시는 자가 팽창형 색전물질의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 색전술은 특정 혈관에 색전물질을 주입시켜 혈관을 폐색시키는 치료법으로 알려져 있다. 색전술은 종양에 영양을 공급하는 혈관을 의도적으로 차단하여 종양의 괴사를 유도할 수 있으므로 외과적인 적출술을 대체할 수 있는 안전하고 효율적인 수술법으로 각광받고 있다. 이와 관련하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0127135호에는 색전술 시스템에 대한 기술이 제시된 바 있다.

현재, 시중에서 사용되는 색전물질은 그 형태에 따라 미립자 형태, 멤브레인 형태 및 코일류 형태 등으로 분류된다. 그런데, 기존의 색전물질 중 미립자형 색전물질은 종양의 괴사 후에도 혈관 내에서 분해되지 않아 염증반응을 유발할 우려가 있고, 탄성이나 유연성이 떨어지기 때문에 시술자가 혈관의 직경, 병변의 위치 및 크기 등을 고려하여 사용해야 하는 번거로움이 존재했다.

그리고, 멤브레인 형태의 색전물질은 수술시 혈관의 크기와 병변의 종류에 따라 색전물질을 적절한 사이즈로 잘라서 이용해야 하므로 일정한 크기와 형태를 갖는 색전물질을 준비하기가 까다롭고, 절단 과정시 발생하는 날카로운 절단면으로 인해 혈관 내벽의 손상을 초래할 가능성이 있었다.

아울러, 코일류 형태의 색전물질은 미립자형이나 멤브레인형 색전물질에 비해 상대적으로 강성이 높고 날카로운 재질 특성상 코일형 색전물질의 시술시 동맥류 파열 등과 같은 응급 상황이 발생할 염려가 있었고, 색전 효과가 발현된 이후에는 체내에 주입된 코일을 제거하는 과정이 반드시 수행되어야 하므로 시술자와 환자에게 또 다른 부담으로 작용했다.

한편, 종래에는 색전물질에 항암제와 같이 특정 약물을 함유시키는 기술이 개발된 바 있으나, 색전물질에 약물 성분을 혼합하는 공정이 추가되어 공정 시간과 비용이 증가하고, 혼합 과정 중에 소실되는 약물의 양이 비교적 많아서 약물 함유량의 조절이 까다로운 문제가 있었다. 따라서, 기존에 알려진 색전물질들의 기술적 한계와 문제점을 개선한 새로운 색전물질의 개발 필요성이 대두되고 있다.

본 개시의 기술적 사상은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 혈관 내에서 혈관 폐색을 유도하고, 일정한 시간이 경과하면 자연적으로 생분해되는 색전물질을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 혈관 내벽의 손상을 최소화할 수 있는 색전물질을 제공하는데 다른 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 시술자가 혈관의 직경, 병변의 위치 또는 병변의 크기 등을 일일이 고려하지 않아도 쉽게 사용할 수 있는 색전물질을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

아울러, 본 발명은 색전물질의 제조시 색전물질의 크기를 용이하게 조절할 수 있는 기술을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 약물이 함유된 색전물질의 제조가 용이하며, 제조시 약물 소실량을 줄여 색전물질의 약물 함유량을 높일 수 있고, 약물 방출능이 우수한 기술을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시형태로서, 자가 팽창형 색전물질의 제조 방법은 노즐 내에 생분해성 고분자 용액을 통과시키되, 상기 노즐에 일정한 범위의 주파수로 진동을 가함으로써, 상기 노즐로부터 방출되는 고분자 용액의 액적 크기를 조절하는 액적 방출 단계; 상기 액적 방출 단계에서 방출된 고분자 용액을 경화시켜 비드로 제조하는 비드 제조 단계; 및 상기 비드 제조 단계에서 제조된 비드를 가교화시키는 비드 가교화 단계;를 포함하고, 상기 비드 제조 단계에서는 상기 노즐로부터 방출된 고분자 용액이 회수 용액 내에 떨어지면서 비드 형태로 경화가 일어나며, 경화 과정 중에 상기 비드의 내부로 약물 성분이 스며들어가서 약물이 함유된 비드가 제조될 수 있다.

또한, 생분해성 고분자는 폴리-L-락타이드, 콜라겐, 알지네이트 및 히알루론산으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 마련될 수 있다.

그리고, 비드 제조 단계에서는, 상기 비드 내에 존재하는 친수성 작용기와의 반응을 통해 상기 비드의 내부로 약물이 쉽게 스며들 수 있도록 상기 회수 용액의 온도를 4~10℃로 유지하고, 상기 회수 용액은 친수성 용매와 친수성 약물을 혼합하여 제조될 수 있다.

또한, 친수성 용매는 증류수 또는 정제수이고, 상기 친수성 약물은 겐타마이신 황산염으로 마련되며, 상기 회수 용액에 포함된 겐타마이신 황산염의 농도는 10~100mM로 마련될 수 있다.

상술한 과제의 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 혈관 내에 주입될 경우, 혈관 내에서 자가 팽창하여 체적이 증가함으로써 혈관 폐색을 유도할 수 있다.

둘째, 본 발명은 탄성과 유연성이 우수하며, 색전물질이 혈관 내에 주입된 이후에는 색전물질의 체적이 스스로 증가됨에 따라, 혈관의 직경이나 병변의 위치 또는 병변의 크기에 적합한 색전물질을 시술자가 선별하여 사용할 필요가 없으므로 사용상 편의성이 향상되는 효과가 있다.

즉, 본 발명은 색전물질의 제품군을 단순화할 수 있으므로 시술자가 수술 환경에 따라서 사용에 적합한 색전물질의 크기를 일일이 고려할 필요가 없어 시술자에게 제품 선택의 편의성을 제공할 수 있다.

셋째, 본 발명은 혈관 내에서 일정 시간이 경과되면 생분해되어 자연적으로 색전물질이 제거될 수 있으므로 색전물질을 제거하기 위한 별도의 시술을 필요로 하지 않는다.

넷째, 본 발명은 색전물질의 표면이 곡면으로 구현됨에 따라, 혈관 내에 색전물질의 주입시 혈관 내벽의 손상을 최소화할 수 있으므로 내벽 손상에 의한 염증반응을 방지하는 효과가 있다.

다섯째, 본 발명은 생분해성 고분자 용액의 방출시 방출 속도를 제어하여 생분해성 고분자 용액의 액적 크기를 1차적으로 조절할 수 있고, 방출되는 고분자 용액에 소정 범위의 주파수로 진동을 가함으로써 생분해성 고분자 용액의 액적 크기를 미세하게 조절할 수 있으므로 마이크로미터 단위의 크기를 갖는 색전물질을 용이하게 제조할 수 있다.

여섯째, 본 발명은 비드의 제조시 경화된 비드 내부로 약물 성분이 스며들기 때문에 약물이 함유된 색전물질을 제조할 수 있다. 즉, 색전물질에 약물을 탑재하는 별도의 공정을 생략할 수 있으므로 색전물질의 제조가 용이한 효과가 있다.

일곱째, 본 발명은 생분해성 고분자 용액이 회수 용액과 만나면서 비드 형태로 경화가 일어남과 동시에 회수 용액 내에 특정 농도로 포함된 약물 성분이 비드 내부로 침투하게 되므로 생분해성 고분자 용액과 약물 성분이 함께 혼합된 혼합액이 회수 용액과 만나서 비드로 경화되는 방식에 비해 색전물질의 약물 손실율이 상대적으로 적다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 팽창형 색전물질이 혈관 내에 주입된 이후, 혈관 폐색을 유도하는 과정을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 팽창형 색전물질의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 팽창형 색전물질을 제조하는 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 팽창형 색전물질이 인산완충생리식염수와 반응하여 체적이 증가한 모습을 촬영한 사진이다.
도5는 본 발명의 제1제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질의 시간별 잔류 무게를 측정하여 도식화한 그래프이다.
도6은 본 발명의 제2제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질의 시간별 잔류 무게를 측정하여 도식화한 그래프이다.
도7은 본 발명의 제3제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질의 시간별 잔류 무게를 측정하여 도식화한 그래프이다.
도8은 본 발명의 제4제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질의 시간별 잔류 무게를 측정하여 도식화한 그래프이다.
도9는 본 발명의 제5제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질과 제1비교예의 시간별 약물 방출능을 측정하여 도식화한 그래프이다.
도10은 본 발명의 제6제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질과 제2비교예의 시간별 약물 방출능을 측정하여 도식화한 그래프이다.
도11은 본 발명의 제7제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질과 제3비교예의 시간별 약물 방출능을 측정하여 도식화한 그래프이다.
도12는 본 발명의 제8제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질과 제4비교예의 시간별 약물 방출능을 측정하여 도식화한 그래프이다.
도13은 본 발명의 제9제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질과 제5비교예의 시간별 약물 방출능을 측정하여 도식화한 그래프이다.
도14는 본 발명의 제10제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질과 제6비교예의 시간별 약물 방출능을 측정하여 도식화한 그래프이다.
도15는 본 발명의 제11제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질과 제7비교예의 시간별 약물 방출능을 측정하여 도식화한 그래프이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

본 명세서에서 본 발명의 "일" 또는 "하나의" 실시예에 대한 언급들은 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니며, 이들은 적어도 하나를 의미한다는 것에 유의해야 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다른 의미를 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

<자가 팽창형 색전물질에 대한 설명>

본 발명의 일 실시예에 따른 자가 팽창형 색전물질은 생분해성 고분자로 마련되고, 가교화된 몸체를 포함할 수 있다. 여기서, 생분해성 고분자는 단일 종류 또는 2종 이상으로 적용될 수 있고, 더욱 구체적으로는 폴리-L-락타이드(poly-L-lactide; PLLA), 콜라겐, 알지네이트 및 히알루론산으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 마련될 수 있다. 일 실시예에서 알지네이트는 알지네이트 화합물로서, 칼슘 알지네이트, 포타슘 알지네이트, 나트륨 알지네이트 또는 소듐 알지네이트 등으로 적용될 수 있다.

일 실시예에서 자가 팽창형 색전물질은 단일 종류 또는 2종 이상의 생분해성 고분자를 용매와 혼합하여 제조한 생분해성 고분자 용액을 일정한 형태를 갖는 몸체로 형성시킨 후, 형성된 몸체를 가교화시켜 제조될 수 있다. 보다 구체적인 예로, 생분해성 고분자를 특정 용매와 혼합한 생분해성 고분자 용액을 회수 용액 내에 떨어뜨려서 생분해성 고분자 용액을 경화시켜 비드 형태로 제조하고, 제조된 비드를 가교화 반응시켜 자가 팽창이 가능한 색전물질로 제조할 수 있다. 또한, 일 실시예에서 제조된 비드 내에는 특정 종류의 약물 성분이 함유됨에 따라, 체내에서 시간이 경과될수록 약물을 방출할 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 팽창형 색전물질이 혈관 내에 주입된 이후, 혈관 폐색을 유도하는 과정을 개략적으로 도시한 개념도이다. 도1을 참조하면, 일 실시예에 따른 다수의 몸체(110, 120, 130, 140, 150, 160)가 주입장치(N)를 통해 혈관(V) 내에 주입될 경우, 다수의 몸체(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 혈액 또는 체액과 반응하여 스스로 팽창하게 되며, 팽창된 다수의 몸체(110, 120, 130, 140, 150, 160)에 의해 일정 시간 동안 혈관(V)의 폐색이 이루어질 수 있다.

즉, 몸체가 체액이나 혈액 등에 포함된 수분을 흡수하여 몸체의 체적이 증가하게 되면, 체적이 증가된 몸체가 혈관을 폐쇄하여 일시적으로 혈류를 차단할 수 있다. 그리고, 몸체가 혈관에 주입된 이후, 일정 시간이 경과하면 몸체가 생분해되면서 몸체의 체적이 점진적으로 감소되므로 몸체는 혈관 내에서 자연스럽게 제거될 수 있다.

또한, 몸체가 혈관 내벽과 접촉시 내벽의 손상을 최소화하도록 일 실시예에서는 몸체의 표면이 곡면으로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 몸체가 구(sphere) 형상으로 제조될 수 있다.

한편, 일 실시예에서 몸체의 가교화시에는 몸체 내부에 존재하는 고분자들이 서로 가교되어 상호침투 고분자 구조(Interpenetrating Polymer Network, IPN)와 같은 가교 구조가 형성될 수 있다. 가교화된 몸체는 전술한 가교 구조를 포함하고 있으므로 가교화된 몸체가 체내에서 생분해되는 속도는 가교화되지 않은 몸체에 비해 상대적으로 느려질 수 있다. 또한, 몸체의 생분해속도는 몸체의 가교화 반응의 정도에 따라 적절하게 조절될 수 있다.

일 실시예에서 몸체는 물리적, 화학적 또는 효소적 가교 방법에 의해 가교화될 수 있다. 구체적인 예로, 몸체는 자외선 조사, 방사선 조사, 열처리, 고온탈수소 처리(dehydrothermal treatment, DHT), EDC(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide) 처리, NHS(N-hydroxysuccinimide) 처리 및 글루타알데히드(Glutaraldehyde) 처리로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 가교 방법에 의해 가교화될 수 있으나, 몸체를 가교화하는 방법은 전술한 예에만 국한되는 것은 아니며, 생분해성 고분자를 가교화하기 위해 공지된 다른 가교 방법을 적용할 수도 있다.

보다 구체적인 예로, 고온탈수소 처리를 통해 몸체를 가교화할 경우에는 제조된 몸체를 오븐에 넣고 0.01~0.1 bar의 기압하에서 100~200℃의 온도로 24~36시간 동안 반응시켜 가교화할 수 있다.

아울러, EDC 처리를 통해 몸체를 가교화할 경우에는 95v/v%의 에탄올에 EDC를 0.1~100mM농도로 용해시킨 용액에 몸체를 침지하여 24시간~48시간 동안 2~4℃로 유지하여 가교 반응시킨 다음에 정제수로 여분의 EDC를 세척하여 가교화된 몸체를 제조할 수 있다.

전술한 고온탈수소 처리시 반응조건(기압, 온도, 시간 등)이나 EDC 처리시 반응조건(EDC의 농도, 시간, 온도 등)은 몸체의 가교화 반응 정도에 따라 통상의 기술자에 의해 유동적인 변경이 가능하며, 생분해성 고분자를 가교화시키기 위한 구체적인 가교화 방법들은 당업계에 널리 알려져 있는 공지 기술이므로 본 명세서에서 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

<자가 팽창형 색전물질의 제조장치에 대한 설명>

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 팽창형 색전물질을 제조하는 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다. 도3을 참조하면, 자가 팽창형 색전물질 제조장치(10)는 주입부(11), 진동부(12), 방출용 니들(13), 비드 회수용 수조(14), 냉각부(15) 및 교반부(16)를 포함할 수 있다.

여기서, 주입부(11)는 생분해성 고분자 용액을 투입하는 장치이다. 주입부(11)는 투입된 생분해성 고분자 용액을 비드 회수용 수조(14) 방향을 향해 일정한 속도(일 예로, 0.1~10ml/sec)로 방출시킬 수 있다.

진동부(12)는 일측이 주입부(11)와 연결될 수 있고, 외부로 방출되는 고분자 용액의 액적(droplet)의 크기를 조절할 수 있다. 즉, 진동부(12)는 주입부(11)로부터 이송된 생분해성 고분자 용액이 방출용 니들(13)을 통해 외부로 방출될 때, 방출용 니들(13)에 소정 범위의 주파수(일 예로, 40~6000Hz)로 진동을 가하여 방출되는 고분자 용액의 액적 크기를 조절할 수 있다.

방출용 니들(13)은 주입부(11)로부터 공급된 고분자 용액을 외부로 토출시킬 수 있다. 방출용 니들(13)의 개수는 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 토출되는 고분자 용액의 액적 크기를 조절하기 위해 방출용 니들(13)의 직경을 유동적으로 조절하는 것도 가능하다.

비드 회수용 수조(14)는 방출용 니들(13)의 하측에 위치하며, 방출용 니들(13)로부터 방출되는 고분자 용액의 액적을 수용하는 공간을 가질 수 있다. 그리고, 비드 회수용 수조(14) 내로 떨어지는 액적을 경화시키기 위한 회수 용액이 비드 회수용 수조(14) 내에 포함될 수 있다.

냉각부(15)는 비드 회수용 수조(14)의 일측과 결합되어 비드 회수용 수조(14) 내의 회수 용액(S)의 온도가 저온(일 예로, 4~10℃)으로 유지되도록 조절할 수 있다. 교반부(16)는 비드 회수용 수조(14)의 일측과 결합되며, 비드 회수용 수조(14) 내의 회수 용액(S)을 일정한 속도(일 예로, 10~300rpm)로 교반할 수 있다.

<자가 팽창형 색전물질의 제조 방법에 대한 설명>

본 발명의 일 실시예에 따른 자가 팽창형 색전물질의 제조 방법에 대하여 도2에 도시된 흐름도를 따라 설명하고, 나머지 도면을 참조하여 설명하되, 편의상 순서를 붙여 설명하기로 한다.

1. 고분자 용액 제조 단계<S201>

본 단계에서는 단일 종류 또는 2종 이상의 생분해성 고분자를 용매와 혼합하여 생분해성 고분자 용액을 제조하는 과정이 진행될 수 있다. 본 단계에서 생분해성 고분자는 폴리-L-락타이드, 콜라겐, 알지네이트 및 히알루론산으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 마련될 수 있다. 그리고, 본 단계에서 생분해성 고분자와 혼합되는 용매의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 일 실시예에서는 물 또는 증류수를 적용할 수 있다.

구체적인 예로, 본 단계에서는 0.5~6w/w%농도가 되도록 생분해성 고분자 원료를 증류수와 혼합하여 생분해성 고분자 용액을 제조할 수 있고, 3~12시간 정도 교반시켜 증류수 내에 생분해성 고분자 원료가 충분히 용해되도록 조절할 수 있다.

그 후, 용매 내에 생분해성 고분자가 완전히 용해된 상태인 생분해성 고분자 용액을 상온 이상의 온도(일 예로, 35~60℃)로 설정된 항온수조에 넣고 2~6시간 동안 방치시키는 과정이 진행될 수 있다.

2. 액적 방출 단계<S202>

단계 S201 이후, 본 단계에서는 노즐 내에 생분해성 고분자 용액을 통과시키되, 노즐에 일정한 범위의 주파수로 진동을 가함으로써, 노즐로부터 방출되는 고분자 용액의 액적 크기를 조절할 수 있다. 구체적으로, 본 단계에서는 단계 S201에서 제조된 생분해성 고분자 용액을 자가 팽창형 색전물질 제조장치(10)에 투입하고 일정한 속도로 생분해성 고분자 용액을 방출시키는 과정이 이루어질 수 있다. 본 단계시 소정 범위의 주파수(일 예로, 40~6000Hz)로 방출용 니들(13)에 진동을 가하면 방출되는 고분자 용액의 액적 크기를 조절할 수 있다.

예를 들어, 주입부(11)가 0.1~10ml/sec의 유속으로 고분자 용액을 방출용 니들(13) 쪽으로 공급하면 고분자 용액의 표면장력에 의해 방출용 니들(13) 끝 부분에 작은 방울이 형성될 수 있다. 이때, 방출용 니들(13)에 40~6000Hz로 진동을 가하면 방출용 니들(13) 끝에 맺혀있던 작은 방울의 표면장력이 파괴되어 마이크로미터 단위 크기의 작은 방울로 나누어지면서 방출용 니들(13)로부터 분리되고, 분리된 작은 방울들은 중력에 의해 하측 방향으로 떨어질 수 있다.

3. 비드 제조 단계<S203>

단계 S202 이후, 본 단계에서는 단계 S202에서 방출된 고분자 용액의 액적을 경화시켜 비드로 제조할 수 있다. 구체적인 예로, 단계 S202에서 비드 회수용 수조(14) 방향으로 떨어지는 작은 방울들은 비드 회수용 수조(14) 내의 회수 용액(S)과 접촉시 경화되어 비드 형태로 형성될 수 있다.

본 단계에서 비드 회수용 수조(14) 내의 회수 용액(S)의 온도는 냉각부(15)에 의해 저온으로 유지되므로 생분해성 고분자 용액의 액적이 회수 용액(S) 속으로 떨어지면서 비드 형태로 쉽게 경화될 수 있다. 이때, 형성된 비드(B)는 교반부(16)에 의해 일정한 속도(예를 들어, 10~300rpm)로 교반될 수 있으므로 경화가 충분히 이루어지지 않은 비드(B)끼리 서로 달라붙는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 단계에서는 노즐로부터 방출된 생분해성 고분자 용액이 회수 용액 내에 떨어지면서 비드 형태로 경화가 일어나며, 경화 과정 중에 비드의 내부로 약물 성분이 스며들어가서 약물이 함유된 비드가 제조될 수 있다. 그리고, 본 단계에서는 약물 성분이 비드 내부로 충분히 스며들 수 있도록 회수 용액 내에 20~24시간 동안 비드를 침지시킬 수 있다.

일 실시예에서는 비드의 침지시 비드 내에 존재하는 친수성 작용기와의 반응을 통해 비드의 내부로 약물이 쉽게 스며들 수 있도록 회수 용액의 온도를 4~10℃로 유지할 수 있고, 회수 용액은 친수성 용매와 친수성 약물을 혼합하여 제조된 것을 사용할 수 있다. 여기서, 친수성 용매는 증류수 또는 정제수이고, 친수성 약물은 겐타마이신 황산염으로 마련될 수 있다. 일 실시예에서 겐타마이신 황산염은 친수성 용매에 녹으면 엔트로피가 높아져서 항균 활성도가 떨어질 가능성이 높아지기 때문에 회수 용액의 온도를 4~10℃로 유지하여 겐타마이신 황산염의 항균 활성도를 유지하는 것이 바람직하다.

그리고, 회수 용액에 포함된 겐타마이신 황산염의 농도는 10~100mM로 마련될 수 있다. 만일, 겐타마이신 황산염의 농도가 10mM 미만일 경우에는 비드 내의 약물 함유량이 충분하지 못하여 색전물질의 약물 방출능이 떨어지며, 겐타마이신 황산염의 농도가 100mM을 초과할 경우에는 초과되는 약물 투입량에 비해 비드의 약물 함유량의 증가 폭이 미미할 수 있으므로 겐타마이신 황산염은 전술한 농도 범위 이내에서 포함되는 것이 바람직하다.

본 단계에서는 생분해성 고분자의 친수성기(예를 들어, 하이드록시기, 카르복실기, 아민기 등)와 겐타마이신 황산염의 친수성기(예를 들어, 아민기, 하이드록시기 등)가 반응하여 결합이 이루어거나 생분해성 고분자의 하이드록시기와 겐타마이신 황산염의 수소원자 간의 축합 반응이 일어나면서 결합될 수 있다. 예를 들어, 폴리-L-락타이드의 하이드록시기, 콜라겐의 하이드록시기, 알지네이트의 하이드록시기 및 히알루론산의 하이드록시기는 겐타마이신 황산염의 수소원자와 반응하여 결합될 수 있고, 히알루론산의 카르복시기는 겐타마이신 황산염의 아민기와 반응하여 결합될 수 있다.

침지가 완료된 비드(B)는 비드 회수용 수조(14)에서 꺼내어 일정 시간(일 예로, 1~3일)동안 자연송풍하여 건조하거나 동결건조기를 이용하여 영하(일 예로, -40℃)에서부터 상온까지 서서히 승온하면서 건조할 수 있다.

4. 비드 가교화 단계<S204>

단계 S203 이후, 본 단계에서는 단계 S203에서 제조된 비드를 가교화시킬 수 있다. 예를 들어, 본 단계에서는 비드의 생분해속도를 조절하고, 비드 및 체액 간의 반응성을 적절한 수준으로 조절하기 위해 물리적, 화학적 또는 효소적 가교 방법에 의해 비드를 가교화시킬 수 있다.

일 실시예에서는 95v/v%의 에탄올에 EDC를 0.1~100mM농도로 용해시킨 용액에 비드를 침지하여 24시간~48시간 동안 2~4℃로 유지하여 가교 반응시킨 다음에 정제수로 여분의 EDC를 세척하여 가교화된 비드를 제조할 수 있다. 그러나, 비드의 가교화 방법이 전술한 예에만 국한되는 것은 아니며, 공지된 다른 가교화 방법을 적용하여 비드를 가교화시킬 수도 있다.

가교화된 비드는 일정 시간(일 예로, 1~3일)동안 자연송풍하여 건조하거나 동결건조기를 이용하여 영하(일 예로, -40℃)에서부터 상온까지 서서히 승온하면서 건조할 수 있다.

이하에서는 구체적인 제조예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 하기 제조예 및 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예시에 불과하므로 본 발명의 권리범위가 이에 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

자가 팽창형 색전물질의 제조

<제조예 1>

콜라겐 원료(아텔로콜라겐)를 1w/w% 농도(콜라겐 원료 1g, 증류수 99g)로 녹여 생분해성 고분자 용액을 제조한 후, 교반기를 이용하여 3~12시간 동안 교반하여 완전 용해시켰다. 완전 용해된 생분해성 고분자 용액을 35~60℃로 설정된 항온수조에 넣고 2~6시간 동안 방치시켰다.

그 후, 생분해성 고분자 용액을 색전물질 제조장치에 투입하되, 고분자 용액이 0.1~10ml/sec의 유속으로 방출용 니들 쪽으로 이동하도록 용액의 주입 속도를 설정하였다. 그리고, 방출용 니들에 40~6000Hz로 진동을 걸어줌으로써 방출용 니들에서 방출되는 고분자 용액의 액적 크기를 미세하게 조절하였다.

방출용 니들의 하측 방향에는 회수 용액이 포함된 비드 회수용 수조를 위치시키고, 수조 내의 온도를 4~10℃로 유지하여 수조 내로 떨어지는 고분자 용액의 액적이 비드 형태로 경화되도록 설정하였다. 회수 용액은 증류수와 겐타마이신 황산염을 혼합하여 제조하되, 회수 용액에 포함된 겐타마이신 황산염의 농도가 10mM이 되도록 함량을 조절하였다. 액적이 비드 형태로 경화될 때, 교반부를 이용하여 10~300rpm의 속도로 수조 내의 비드를 교반시켰다.

교반시 비드들끼리 서로 충돌하여 구 형태가 망가지거나 경화되기 전 상태의 비드들이 서로 달라붙지 않도록 주의하며 비드를 경화시키되, 비드 내부로 겐타마이신 황산염이 충분하게 스며들 수 있도록 회수 용액 내에서 6~48시간동안 비드를 침지시킨 후에 경화가 완료된 비드들을 조심스럽게 회수하였다.

회수된 비드들을 1~3일간 자연송풍하여 건조하였다. 그 후, 95v/v%의 에탄올에 EDC를 10mM농도로 용해시킨 용액 100ml에 건조된 비드들을 침지하여 24시간~48시간 동안 2~4℃로 유지하여 가교 반응시켰다. 가교화된 비드는 증류수 500~1000ml로 상온에서 60분간 세척하였고, 세척을 6회 반복하고 1~3일간 자연송풍으로 건조하여 평균 직경이 1000um인 자가 팽창형 색전물질의 제조를 완료하였다.

<제조예 2>

폴리-L-락타이드를 1w/w% 농도(원료 1g, 증류수 99g)로 증류수에 녹여 생분해성 고분자 용액을 제조한 것을 제외한 나머지 사항은 제조예 1과 동일하게 설정하였다.

<제조예 3>

소듐 알지네이트를 1w/w% 농도(원료 1g, 증류수 99g)로 증류수에 녹여 생분해성 고분자 용액을 제조한 것을 제외한 나머지 사항은 제조예 1과 동일하게 설정하였다.

<제조예 4>

히알루론산을 1w/w% 농도(원료 1g, 증류수 99g)로 증류수에 녹여 생분해성 고분자 용액을 제조한 것을 제외한 나머지 사항은 제조예 1과 동일하게 설정하였다.

<제조예 5>

회수 용액 제조시 겐타마이신 황산염의 농도를 1mM로 설정한 것을 제외한 나머지 사항은 제조예 2와 동일하게 설정하였다.

<제조예 6>

제조예 2와 동일하게 설정하여 자가 팽창형 색전물질을 제조하였다.

<제조예 7>

회수 용액 제조시 겐타마이신 황산염의 농도를 100mM로 설정한 것을 제외한 나머지 사항은 제조예 2와 동일하게 설정하였다.

<제조예 8>

제조예 2와 동일하게 설정하여 자가 팽창형 색전물질을 제조하였다.

<제조예 9>

제조예 1과 동일하게 설정하여 자가 팽창형 색전물질을 제조하였다.

<제조예 10>

제조예 3과 동일하게 설정하여 자가 팽창형 색전물질을 제조하였다.

<제조예 11>

제조예 4와 동일하게 설정하여 자가 팽창형 색전물질을 제조하였다.

<비교예 1>

폴리-L-락타이드를 1w/w% 농도(원료 1g, 증류수 99g)로 녹여 생분해성 고분자 용액을 제조하였다. 그리고, 겐타마이신 황산염의 농도가 1mM이 되도록 겐타마이신 황산염과 증류수를 혼합하여 겐타마이신 황산염 용액을 제조하고, 이를 생분해성 고분자 용액과 혼합하고, 교반기를 이용하여 3~12시간 동안 교반시켰다. 교반이 완료된 혼합 용액을 35~60℃로 설정된 항온수조에 넣고 2~6시간 동안 방치시켰다.

그 후, 혼합 용액을 색전물질 제조장치에 투입하되, 혼합 용액이 0.1~10ml/sec의 유속으로 방출용 니들 쪽으로 이동하도록 혼합 용액의 주입 속도를 설정하였다. 그리고, 방출용 니들에 40~6000Hz로 진동을 걸어줌으로써 방출용 니들에서 방출되는 혼합 용액의 액적 크기를 미세하게 조절하였다.

방출용 니들의 하측 방향에는 회수 용액(증류수)이 포함된 비드 회수용 수조를 위치시키고, 수조 내의 온도를 4~10℃로 유지하여 수조 내로 떨어지는 혼합 용액의 액적이 비드 형태로 경화되도록 설정하였다. 액적이 비드 형태로 경화될 때, 교반부를 이용하여 10~300rpm의 속도로 수조 내의 비드를 교반시켰다.

교반시 비드들끼리 서로 충돌하여 구 형태가 망가지거나 경화되기 전 상태의 비드들이 서로 달라붙지 않도록 주의하며 비드를 경화시키고, 경화가 완료된 비드들을 조심스럽게 회수하였다.

회수된 비드들을 1~3일간 자연송풍하여 건조하였다. 그 후, 95v/v%의 에탄올에 EDC를 10mM농도로 용해시킨 용액 100ml에 건조된 비드들을 침지하여 24시간~48시간 동안 2~4℃로 유지하여 가교 반응시켰다. 가교화된 비드는 증류수 500~1000ml로 상온에서 60분간 세척하였고, 세척을 6회 반복하고 1~3일간 자연송풍으로 건조하여 평균 직경이 1000um인 자가 팽창형 색전물질의 제조를 완료하였다.

<비교예 2>

겐타마이신 황산염 용액의 제조시, 겐타마이신 황산염의 농도를 10mM로 설정한 것을 제외한 나머지 사항은 비교예 1과 동일하게 설정하였다.

<비교예 3>

겐타마이신 황산염 용액의 제조시, 겐타마이신 황산염의 농도를 100mM로 설정한 것을 제외한 나머지 사항은 비교예 1과 동일하게 설정하였다.

<비교예 4>

겐타마이신 황산염 용액의 제조시, 겐타마이신 황산염의 농도를 10mM로 설정한 것을 제외한 나머지 사항은 비교예 1과 동일하게 설정하였다.

<비교예 5>

콜라겐 원료(아텔로콜라겐)를 1w/w% 농도(원료 1g, 증류수 99g)로 증류수에 녹여 생분해성 고분자 용액을 제조한 것과 겐타마이신 황산염 용액의 제조시, 겐타마이신 황산염의 농도를 10mM로 설정한 것을 제외한 나머지 사항은 비교예 1과 동일하게 설정하였다.

<비교예 6>

소듐 알지네이트를 1w/w% 농도(원료 1g, 증류수 99g)로 증류수에 녹여 생분해성 고분자 용액을 제조한 것과 것과 겐타마이신 황산염 용액의 제조시, 겐타마이신 황산염의 농도를 10mM로 설정한 것을 제외한 나머지 사항은 비교예 1과 동일하게 설정하였다.

<비교예 7>

히알루론산을 1w/w% 농도(원료 1g, 증류수 99g)로 증류수에 녹여 생분해성 고분자 용액을 제조한 것과 겐타마이신 황산염 용액의 제조시, 겐타마이신 황산염의 농도를 10mM로 설정한 것을 제외한 나머지 사항은 비교예 1과 동일하게 설정하였다.

자가 팽창형 색전물질의 체적 변화 실험

전술한 제조예들에 따른 색전물질의 체적 변화를 하기 순서에 의해 측정하였고, 시험결과를 하기 표 1에 기재하였다.

1) 37℃ 항온수조에서 2시간 동안 인산완충생리식염수를 방치한다.

2) 디쉬에 색전물질을 놓고, 인산완충생리식염수 10ml를 투입하여 30분간 방치한다.

3) 인산완충생리식염수로부터 색전물질을 꺼내어 색전물질의 직경을 버니어캘리퍼스로 정밀하게 측정한다.

구분	초기 직경(㎛)	후기 직경(㎛)
제조예 1	1100	1450
제조예 2	1000	1210
제조예 3	1000	1380
제조예 4	990	1580

도4는 본 발명의 제조예 1에 따른 자가 팽창형 색전물질이 인산완충생리식염수와 반응하여 체적이 증가한 모습을 촬영한 사진이다. 도4 및 표1에 기재된 바와 같이, 본 발명의 제조예들에 따른 자가 팽창형 색전물질은 체액과 유사한 조건인 인산완충생리식염수와 일정 시간동안 반응하여 직경이 증가하였으므로, 혈관 내에 주입될 경우에는 혈관의 폐색을 유도하는 색전물질로서 충분히 기능할 수 있음을 확인할 수 있다.

자가 팽창형 색전물질의 생분해도 평가

전술한 제조예들의 생분해도를 평가하기 위해, 총 70일간 색전물질의 무게 변화를 측정하였다. 구체적으로, 50ml conical tube에 전술한 제조예에 따른 색전물질을 투입하고, 분해용매(생리식염수) 15ml를 혼합한 후에 진탕배양기(37℃)에서 100rpm으로 교반하였다. 실험기간 중 분해용매는 2~3일에 한번씩 교체하였으며, 1, 7, 14, 28, 42, 56, 70일 후에 색전물질을 회수하여 정제수로 세척하고 색전물질을 건조한 후에 무게를 측정하였다. 시간별 색전물질의 잔류 무게를 백분율로 도출하여 생분해도를 평가하였다.

도5는 본 발명의 제1제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질의 시간별 잔류 무게를 측정하여 도식화한 그래프이고, 도6은 본 발명의 제2제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질의 시간별 잔류 무게를 측정하여 도식화한 그래프이며, 도7은 본 발명의 제3제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질의 시간별 잔류 무게를 측정하여 도식화한 그래프이고, 도8은 본 발명의 제4제조예에 따른 자가 팽창형 색전물질의 시간별 잔류 무게를 측정하여 도식화한 그래프이다. 도5 내지 도8을 참조하면, 가교화된 색전물질은 신속하게 생분해가 이루어지지 않고, 시간이 경과할수록 점진적으로 생분해가 진행되는 것을 확인할 수 있다.

자가 팽창형 색전물질의 시간에 따른 약물 방출 특성 평가

제조예들과 비교예들의 시간에 따른 약물 방출 특성을 HPLC (High-performance liquid chromatography)로 분석하였다. 각 제조예와 비교예의 색전물질 20mg을 PBS(pH 7.4) 완충용액 5ml에 혼합하고, 정해진 시간마다 용액 1 ml를 취한 다음, 새로운 PBS 완충용액을 다시 1 ml 채워 넣었다. 정해진 시간에 수득한 1ml의 PBS 내에 방출된 약물의 양을 HPLC(이동상, ACN:pH 2.5 완충용액 = 15:85)를 사용하여 주입 부피 20㎕로 데이터를 취득 및 산출하였으며, 그 결과를 도9 내지 도15에 도시하였다.

도9 내지 도11을 참조하면, 겐타마이신 황산염의 농도가 10~100mM 범위 내에 있는 제조예 6과 제조예 7의 약물 방출능이 우수한 것을 확인할 수 있다. 그리고, 도12 내지 도15를 참조하면, 비교예 4 내지 비교예 7은 혼합 용액 내에 존재하던 겐타마이신 황산염 성분이 비드 경화 과정 중 회수 용액인 증류수에 의해 희석되어 비드의 약물 함유율이 떨어지고 그로 인해 약물 방출능이 저하된 반면, 겐타마이신 황산염 성분을 특정 농도로 설정하여 제조한 회수 용액을 이용하여 비드를 경화시킨 제조예 8 내지 제조예 11에서는 비드의 약물 함유율이 향상되어 비교예들에 비해 약물 방출능이 상대적으로 우수한 것을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 자가 팽창형 색전물질은 단일 종류 또는 2종 이상의 생분해성 고분자가 포함된 생분해성 고분자 용액을 이용하여 미세한 직경의 비드를 제조한 후에 비드를 가교화시켜 제조되므로 자가 팽창형 색전물질이 혈관 내에 주입될 경우, 혈관 내에서 체적이 증가되어 혈관 폐색을 유도할 수 있다.

아울러, 색전물질의 몸체는 가교화되어 있기 때문에 혈액이나 체액에 의해 쉽게 분해되지 않으며, 일정 시간동안 혈관 폐색을 일으킬 정도의 체적을 유지하다가 점진적으로 분해되어 체적이 감소하게 된다.

따라서, 본 발명은 혈관 내에서 일정 시간이 경과되면 생분해되어 자연적으로 색전물질이 제거될 수 있으므로 색전물질을 제거하기 위한 별도의 시술을 필요로 하지 않는다.

또한, 일 실시예에 따른 자가 팽창형 색전물질은 탄성과 유연성이 우수하며, 색전물질이 혈관 내에 주입된 이후에는 색전물질의 체적이 스스로 증가됨에 따라, 혈관의 직경이나 병변의 위치 또는 병변의 크기에 적합한 색전물질을 시술자가 선별하여 사용할 필요가 없으므로 사용상 편의성이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 일 실시예에 따른 색전물질은 비드 형태로 구현됨에 따라, 혈관 내에 주입시 혈관 내벽의 손상을 최소화할 수 있으므로 내벽 손상에 의한 염증반응을 방지하는 효과가 있다.

또한, 일 실시예에 따른 색전물질 제조 방법을 통해 생분해성 고분자 용액의 방출시 방출 속도를 제어하여 생분해성 고분자 용액의 액적 크기를 1차적으로 조절할 수 있고, 방출되는 고분자 용액에 소정 범위의 주파수로 진동을 가함으로써 생분해성 고분자 용액의 액적 크기를 미세하게 조절할 수 있으므로 마이크로미터 단위의 크기를 갖는 색전물질을 용이하게 제조할 수 있다.

아울러, 일 실시예에서는 비드의 제조시 경화된 비드 내부로 약물 성분이 스며들기 때문에 색전물질에 약물을 탑재하는 별도의 공정을 생략할 수 있고, 색전물질의 제조가 용이한 효과가 있다.

그리고, 일 실시예에서는 생분해성 고분자 용액이 회수 용액과 만나면서 비드 형태로 경화가 일어남과 동시에 회수 용액 내에 특정 농도로 포함된 약물 성분이 비드 내부로 침투하게 되므로 생분해성 고분자 용액과 약물 성분이 함께 혼합된 혼합 용액이 회수 용액과 만나서 비드로 경화되는 방식에 비해 색전물질의 약물 함유율이 높아지고, 결과적으로 약물 방출능이 향상되는 효과가 있다. 예를 들어, 생분해성 고분자 용액과 친수성 약물 성분이 함께 혼합된 혼합 용액이 친수성 회수 용액(일 예로, 증류수)과 만나는 경우, 친수성 약물 성분이 증류수에 희석되면서 비드의 약물 함유량이 떨어질 우려가 있으나, 본 발명의 다양한 실시예에 의하면 회수 용액 내에 특정 농도로 친수성 약물 성분을 포함시킴으로써 비드로 경화되는 과정 중에 약물 성분이 회수 용액과 만나 희석될 우려가 적다. 따라서, 비드 형태로 제조된 색전물질의 약물 함유율과 약물 방출능이 향상되는 효과가 있다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등개념으로 이해되어져야 할 것이다.

10 : 자가 팽창형 색전물질 제조장치
11 : 주입부
12 : 진동부
13 : 방출용 니들
14 : 비드 회수용 수조
S : 회수 용액
B : 비드
15 : 냉각부
16 : 교반부
110, 120, 130, 140, 150, 160 : 몸체
V : 혈관
N : 주입장치

Claims (4)

1. 노즐 내에 생분해성 고분자 용액을 통과시키되, 상기 노즐에 일정한 범위의 주파수로 진동을 가함으로써, 상기 노즐로부터 방출되는 고분자 용액의 액적 크기를 조절하는 액적 방출 단계;
   상기 액적 방출 단계에서 방출된 고분자 용액을 경화시켜 비드로 제조하는 비드 제조 단계; 및
   상기 비드 제조 단계에서 제조된 비드를 가교화시키는 비드 가교화 단계;를 포함하고,
   상기 비드 제조 단계에서는 상기 노즐로부터 방출된 고분자 용액이 회수 용액 내에 떨어지면서 비드 형태로 경화가 일어나며, 경화 과정 중에 상기 비드의 내부로 약물 성분이 스며들어가서 약물이 함유된 비드가 제조되고,
   상기 비드 제조 단계에서는,
   상기 비드 내에 존재하는 친수성 작용기와의 반응을 통해 상기 비드의 내부로 약물이 쉽게 스며들 수 있도록 상기 회수 용액의 온도를 4~10℃로 유지하고, 상기 회수 용액은 친수성 용매와 친수성 약물을 혼합하여 제조되되,
   상기 친수성 용매는 증류수 또는 정제수이고, 상기 친수성 약물은 겐타마이신 황산염으로 마련되는 것을 특징으로 하는
   자가 팽창형 색전물질의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 생분해성 고분자는 폴리-L-락타이드, 콜라겐, 알지네이트 및 히알루론산으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 마련되는 것을 특징으로 하는
   자가 팽창형 색전물질의 제조 방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 회수 용액에 포함된 겐타마이신 황산염의 농도는 10~100mM로 마련되는 것을 특징으로 하는
   자가 팽창형 색전물질의 제조 방법.

Images