KR20010105239A

KR20010105239A - 안정한 고분자 미셀 조성물 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20010105239A
Application number: KR1020010026921A
Authority: KR
Inventors: 서민효; 이일웅; 유재원
Original assignee: 김윤; 주식회사 삼양사
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2001-11-28
Also published as: CA2408716A1; AU2001262756B2; CN1429120B; AU6275601A; NZ522443A; KR100421451B1; EP1282447B1; EP1282447A1; US7217770B2; CA2408716C; JP2003533492A; AU2001262756B9; EP1282447A4; US20030143184A1; WO2001087345A1; JP4537641B2; MXPA02011221A; DE60139312D1; CN1429120A

Abstract

본 발명은 소수성 약물과의 친화성을 향상시키기 위한 관능기가 고분자 말단에 도입된 양친성 블록 공중합체내에 소수성 약물을 봉입하여 동결건조함으로써 제조되는 약물-함유 고분자 미셀 조성물에 관한 것으로서, ⅰ) 멸균용기내에서 3 년 이상 보존가능하고, ⅱ) 주사제 농도로 희석시 상온에서 72 시간 이상 안정하며, ⅲ) 인체에 유해한 유기용매 또는 부형제를 함유하지 아니하여 체내에서 면역반응 등과 같은 부작용을 일으킬 위험이 없고, ⅳ) 약물의 혈중농도를 향상시킨다.

Description

안정한 고분자 미셀 조성물 및 그의 제조방법{Stable polymeric micelle-type composition and method for the preparation thereof}

본 발명은 안정한 고분자 미셀 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 소수성 약물과의 친화성을 향상시키기 위한 관능기가 고분자 말단에 도입된 양친성(amphiphilic) 블록 공중합체 및 소수성 약물을 포함하는 고분자 미셀 조성물에 관한 것이다.

치료학적으로 중요한 약물 중 많은 약물이 소수성이고 수난용성이다. 약물을 가용화하는 것은 약물이 환자에게 투여되어 약효를 나타내기 위해 필수적이지만, 소수성 약물은 물에 녹기 어려워 특별한 가용화 방법을 동원해야 한다. 그 중 수난용성 약물의 담체로서 고분자 미셀을 사용하는 약물 송달 시스템이 최근 주목받고 있으며, 그에 따라 고분자 미셀의 제조, 분석 및 약제학적 응용에 관하여 많은 연구가 진행되고 있다(M. Jones, et al., Polymeric micelles a new generation of colloidal drug carriers,Eur. J. Pharm. Biopharm.48(1999) 101-111).

친수성 블록과 소수성 블록으로 이루어진 양친성 블록 공중합체의 경우, 수용액내에서 소수성 블록은 코어(내핵)를 형성하고 친수성 블록은 쉘(외핵)을 형성함으로써, 구형의 코어-쉘 구조를 갖는 고분자 미셀이 얻어진다. 수용액중에서 고분자 미셀은 그 내부의 소수성 코어 부분에 수난용성 약물을 함입하여 가용화할 수 있다. 따라서, 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)으로 구성된 A-B, A-B-A 및 B-A-B 형의 블록 공중합체에 관하여 현재 많은 연구가 진행되고 있다. 고분자 미셀을 약물 담체로 사용하기 위해서는, 공중합체의 소수성 블록이 폴리-DL-락타이드, 폴리카프로락톤 또는 폴리(벤질-L-아스파테이트) 등의 생분해성 고분자로 구성되는 것이 바람직하다. 고분자 미셀의 외핵을 이루는 친수성 블록은 생체내에서 혈중 단백질 및 세포막과 접촉하게 되므로, 생체적합성이고 친수성인 폴리에틸렌옥사이드(PEO)를 사용하는 것이 바람직하다. 고분자 미셀은 그 입자 크기가 100 nm 이하이고, 친수성 외핵이 생체내에서 망상내피세포계(RES; reticuloendothelial system) 또는 MPS(mononuclear phagocytes system)에 의한 약물의 포획을 최소화하며, 고분자량으로 인해 신장을 통한 배설이 억제되어 장기간의 체순환을 가능하게 하는 장점을 갖는다(K. Kataoka, Design of nanoscopic vehicles for drug targeting based on micellization of amphiphilic block copolymers,J. Macromol. Sci. Pure Appl. ChemA31(1994) 1759-1769). 또한,고분자량의 중합체를 항암제 담체로 사용하는 경우, 효과적인 조직투과 및 지속효과(effective penetration and retention effect, EPR effect)를 기할 수 있다. 즉, 종양 부위의 혈관은 정상 혈관에 비하여 물질의 유출이 용이하고(more leaky) 투과선택성이 낮기 때문에(less permiselective), 암세포 주위에 약물을 함유한 고분자 미셀이 다량 분포하게 된다(H. Maeda, The tumor blood vessel as an ideal target for macromolecular anticancer agents,J. Control. Rel.19(1992) 315-324). 상기와 같은 장점들, 즉 장기간의 체순환, 및 효과적인 조직투과 및 지속효과로 인해, 고분자 미셀의 약제학적 응용에 있어서의 여러 가지 가능성에도 불구하고, 주로 항암제 담체로서의 응용에 연구가 집중되고 있다.

한편, 주목나무의 줄기나 잎에서 추출하거나 조직배양이나 화학적인 방법에 의해 제조되는 파클리탁셀 또는 그 유도체는 유사핵분열을 억제하는 항암제로서, 특히 파클리탁셀의 제조 및 항암제로서의 이용에 관하여 많은 연구가 진행되고 있다. 파클리탁셀은 물에 대한 용해도가 극히 낮기 때문에(<0.01 mg/㎖), 주사제로 체내에 투여하기 위하여 여러 가지 방법들이 시도되고 있다. 그러나, 현재까지는 유일하게 브리스톨마이어 스퀴브(Bristol-Myers Squibb)사의 탁솔™ 주사제만이 시판되고 있는 실정이다. 탁솔™ 주사제는 계면활성제와 파클리탁셀의 혼합물을 에탄올에 용해시킨 것으로서, 계면활성제로 사용한 크레모포어(Cremophor) EL의 독성으로 인해, 호흡곤란, 혈압저하, 혈관부종, 과민반응 등의 심각한 부작용을 나타내는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 게다가, 환자에게 투여시 수액 백(bag) 또는 튜빙(tubing)의 표면에서 가소제(plasticizer)가 용출될 우려도 있다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 미국특허 제5,877,205호에서는 디메틸아세트아미드에 파클리탁셀을 용해시키고 폴리에틸렌글리콜을 가하여 용액을 제조한 후, 환자에게 투여시 포도당 용액에 희석하는 에멀젼 형태의 제형을 제안하였다. 또한, 미국특허 제5,922,754호에서는 트리아세틴(triacetin)과 알콜 및 시트르산의 혼합물에 파클리탁셀을 분산시킨 용액을 솔루톨(Solutol)^TM(바스프(BASF), 12-히드록시스테아르산의 폴리에틸렌글리콜 에스테르)과 글리세롤의 혼합용매에 용해시킨 제형을 제안한 바 있다. 이들은 시판중인 탁솔^TM주사제의 경우 최종 주사제 농도로 희석시 실온에서 27 시간이 경과하면 파클리탁셀의 침전이 발생하는 반면, 상기 제형은 실온에서 3 일(72 시간) 이상 안정한 용액 상태를 유지할 수 있다고 주장하였다. 그러나, 디메틸아세트아미드와 같이 생체내 사용가능성이 의심스러운 유기용매를 포함하거나, 크레모포어(Cremophor) EL(LD₅₀[마우스, iv]=2.5 g/kg) 보다 독성이 강한 솔루톨^TM(폴리옥시 20 스테아레이트의 LD₅₀[마우스, iv]=0.87 g/kg)을 과량 함유하고 있어 인체에 적용하기 어려운 문제점이 있다(LD₅₀fromHandbook of Pharmaceutical Excipients, 2nd ed., American Pharmaceutical Association).

따라서, 블록 공중합체를 이용한 고분자 미셀의 약제학적 응용에 관하여 수 많은 연구가 진행되고 있고, 고분자 미셀이 특히 파클리탁셀과 같은 수난용성 약물의 담체로서 탁월한 장점을 지니고 있음에도 불구하고, 주사제 용액 또는 체액내에서 안정성을 유지하도록 하는 것이 해결하여야 할 과제로 남아 있다.

X. Zhang 등은 생분해성 고분자인 폴리락타이드와 모노메톡시폴리에틸렌글리콜의 이중블록 공중합체를 파클리탁셀의 담체로 사용하는 기술을 개시하였다(X. Zhang et al., Development of amphiphilic diblock copolymers as micellar carriers of taxol,Int. J. Pharm.132(1996) 195-206). 또한, I. Gyun Shin 등은 메톡시폴리에틸렌글리콜과 폴리카프로락톤의 이중블록 공중합체를 이용한 인도메타신의 가용화에 관한 기술을 개시하였다(I. Gyun Shin et al., Methoxypoly(ethylene glycol) and ε-caprolactone amphiphilic block copolymeric micelle containing indomethacin. II. Micelle formation and drug release behaviors,J. Contr. Rel.51(1998) 13-22). 상기 두 방법은 생체적합성이며 생분해성인 고분자로 제조된 고분자 미셀에 수난용성 약물을 봉입하여 가용화하는 것으로서, 사용된 고분자가 생체내 사용에 아무 문제가 없고 가수분해 산물이 체외로 쉽게 배설되는 장점이 있다. 그러나, 이들 제형은 환자에게 투여하기 위해 주사제 농도로 희석하는 경우, 미셀이 불안정하여 코어 내부의 약물이 48 시간내에 석출되는 심각한 문제점을 여전히 갖고 있다. 결국, 고분자 미셀은 그 입자 크기가 100 nm 이하이고, 물에 쉽게 용해되며, 소독이 간편하고, 약물 방출속도를 제어할 수 있는 등의 수난용성 약물의 담체로서 이상적인 장점을 지니고 있지만, 주사액 또는 체액중에서 미셀이 불안정하여 약물이 석출되는 문제점이 있어 그 응용이 제한되어 왔다.

본 발명의 목적은 소수성 약물과의 친화성을 향상시키기 위한 관능기가 고분자 말단에 도입된 양친성 블록 공중합체를 포함하는 고분자 미셀 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 소수성 약물과의 친화성을 향상시키기 위한 관능기가 고분자 말단에 도입된 양친성 블록 공중합체 및 소수성 약물을 포함하는 약물-함유 고분자 미셀 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 소수성 약물과의 친화성을 향상시키기 위한 관능기가 고분자 말단에 도입된 양친성 블록 공중합체내에 수난용성 약물을 봉입한 후 동결건조하여 약물-함유 고분자 미셀 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 고분자 미셀 조성물은 수난용성 약물의 장기 안정성 및 주사제 농도로 희석시 안정성을 향상시키고, 투여시 약물의 혈중농도를 향상시킬 뿐만 아니라, 인체에 무독하다.

도 1은 제조예 1a 또는 1b에서 얻은 mPEG-PLA-Bz의 NMR 스펙트럼이고;

도 2는 제조예 2에서 얻은 mPEG-PLA-Ac의 NMR 스펙트럼이며;

도 3은 비교제조예 1에서 얻은 mPEG-PLA의 NMR 스펙트럼이다.

본 발명은 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)으로 이루어진 양친성 블록 공중합체의 소수성 블록(B)의 말단이 소수성 약물과 친화성을 향상시키기 위한 관능기로 치환된 양친성 블록 공중합체를 포함하는, 약물 담체 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 체액 또는 수용액내에서 소수성 블록이 코어를 이루고 친수성 블록이 쉘을 이루는 코어-쉘 형의 고분자 미셀을 형성할 수 있으며, 수난용성 약물을 미셀의 소수성 코어에 봉입하여 가용화시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 또한 상기 약물 담체 조성물 및 소수성 약물을 포함하는, 체액 또는 수용액내에서 고분자 미셀을 형성할 수 있는 약물 조성물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은

a) 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)으로 이루어진 양친성 블록 공중합체의 소수성 블록(B)의 말단이 소수성 약물과의 친화성을 향상시키기 위한 관능기로 치환된 양친성 블록 공중합체와 소수성 약물을 유기용매에 용해시킨 후, 유기용매를 증발시켜 약물-고분자 매트릭스를 제조하고;

b) 약물-고분자 매트릭스를 물에 용해시켜 약물이 봉입된 고분자 미셀 수용액을 제조하며;

c) 고분자 미셀 수용액을 동결건조한 후 멸균하여, 약물-함유 고분자 미셀 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.

상기 약물-함유 고분자 미셀 조성물은 주사제 농도로 희석하여 비경구로 투여될 수 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 양친성 블록 공중합체는 수용액중에서 고분자 미셀, 즉 소수성 블록이 코어를 이루고 친수성 블록이 쉘을 이루는 코어-쉘 형의 고분자 미셀을 형성하며, 수난용성 약물을 미셀의 소수성 코어에 봉입하여 가용화시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 양친성 블록 공중합체의 친수성 블록(A)은 폴리알킬렌글리콜로서, 폴리에틸렌글리콜, 모노알콕시폴리에틸렌글리콜 또는 모노아실옥시폴리에틸렌글리콜중에서 선택될 수 있으며, 분자량은 200∼20,000 달톤이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1,000∼15,000 달톤이다. 양친성 블록 공중합체의 소수성 블록(B)은 생분해성 고분자로서, 폴리락타이드, 폴리카프로락톤, 락타이드와 글리콜라이드의 공중합체, 락타이드와 카프로락톤의 공중합체, 락타이드와 1,4-디옥산-2-온의 공중합체, 폴리오르소에스터, 폴리언하이드라이드, 폴리포스파진, 폴리아미노산 또는 폴리카보네이트중에서 선택될 수 있고, 폴리락타이드, 폴리카프로락톤, 락타이드와 글리콜라이드의 공중합체, 락타이드와 카프로락톤의 공중합체 또는 락타이드와 1,4-디옥산-2-온의 공중합체가 바람직하다. 소수성 블록(B)의 분자량은 500∼20,000 달톤이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1,000∼10,000 달톤이다.

본 발명의 양친성 블록 공중합체는 상기와 같이 친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)으로 이루어진 양친성 블록 공중합체의 소수성 블록(B)의 말단에 소수성 약물과의 친화성을 향상시키기 위한 관능기를 도입함으로써 제조된다. 즉, 소수성 블록(B)의 말단에 존재하는 히드록시기의 수소 원자를 소수성 약물과의 친화성을 향상시킬 수 있는 관능기로 치환하여 제조된다. 구체적으로는, D,L-락타이드, 글리콜라이드, ε-카프로락톤 또는 파라디옥사논 등과 같은 락톤류의 헤테로사이클릭 에스테르 화합물을 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 모노메톡시폴리에틸렌글리콜(mPEG) 존재하에서 스태너스 옥토에이트(SnOct₂)를 촉매로 사용하여 블록 공중합체를 합성하고, 그 말단의 히드록시기의 수소 원자를 아세틸기 또는 벤조일기 등과 같이 수난용성 약물과 친화성이 높은 관능기로 치환함으로써 제조된다.

예를 들어, 수난용성 약물과의 친화성이 높은 관능기는 아실화에 의해 도입되며, 반응식으로 나타내면 다음과 같다:

[벤조일기의 도입]

mPEG + DL-락타이드 → mPEG-PLA-OH(메톡시폴리에틸렌글리콜과 폴리락트산의 블록 공중합체)

mPEG-PLA-OH + Cl-(C=O)-C₆H₅(벤조일 클로라이드) → mPEG-PLA-O-(C=O)-C₆H₅(말단에 벤조일기가 도입된 블록 공중합체)

[아세틸기의 도입]

mPEG-PLA-OH + Cl-(C=O)-CH₃(아세틸 클로라이드) → mPEG-PLA-O-(C=O)-CH₃(말단에 아세틸기가 도입된 블록 공중합체)

상기의 경우, 블록 공중합체와 소수성 관능기는 에스테르 결합[-O-(C=O)-]에 의해 연결되고, 그 구조식은 하기와 같다:

mPEG-PLA-O-(C=O)-R₂

여기서, R₂는 각각 탄소수 1∼9의 알킬, 아릴, 알크아릴 또는 아르알킬이며, 바람직하게는, 메틸 또는 페닐이다.

또 다르게는, 수난용성 약물과 친화성이 높은 관능기를 도입하기 위하여, 이소시아네이트를 이용할 수 있으며, 반응식으로 나타내면 다음과 같다:

[에틸카바모일기의 도입]

mPEG-PLA-OH + O=C=N-CH₂CH₃(에틸이소시아네이트) →

mPEG-PLA-O-(C=O)-NH-CH₂CH₃(말단에 에틸카바모일기가 도입된 블록 공중합체)

[메톡시카보닐페닐 카바모일기의 도입]

mPEG-PLA-OH + O=C=N-C₆H₅C(=O)-O-CH₃(메틸 이소시아나토벤조에이트) →

mPEG-PLA-O-(C=O)-NH-C₆H₅C(=O)-O-CH₃(말단에 메톡시카보닐페닐 카바모일기가 도입된 블록 공중합체)

상기의 경우, 블록 공중합체와 소수성 관능기는 카바메이트(우레탄) 결합[-O-(C=O)-N-]에 의해 연결되고, 그 구조식은 하기와 같다:

mPEG-PLA-O-(C=O)-NH-R₂

여기서, R₂는 상기 정의된 바와 같다.

따라서, 본 발명의 양친성 블록 공중합체는 하기 화학식 1의 구조를 가질 수 있다:

상기 식에서,

R₁은 H, 각각 탄소수 1∼4의 알킬 또는 아실, 또는

식의 라디칼이고,

R₂는 각각 탄소수 1∼9의 알킬, 아릴, 알크아릴 또는 아르알킬이며,

x는 20∼300의 정수이고,

y는 15∼70의 정수이다.

본 발명에 있어서, 알킬은 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸을, 아릴은 페닐, 및 티에닐, 푸릴, 피리딜 등과 같은 헤테로사이클릭 그룹을, 아르알킬은 벤질을, 알크아릴은 톨릴을 포함하는 것이다. 바림직하게는, R₁은 메틸이고, R₂는 메틸 또는 페닐이다.

수난용성 약물로는 물에 대한 용해도가 10 mg/㎖ 이하인 것은 어느 것이든지 사용할 수 있으며, 바람직하게는 파클리탁셀, 캄토테신, 5-FU, 독소루비신, 도노마이신, 시스플라틴, 미토마이신, 메토트렉세이트 등의 항암제; 인도메타신, 이부프로펜, 케토프로펜, 플루비프로펜, 디클로페낙, 피록시캄, 테녹시캄, 나프록센, 아스피린, 아세토아미노펜 등의 항염증제; 이트라코나졸, 케토코나졸 등의 항진균제; 테스토스테론, 에스트로겐, 프로게스테론 등의 성 호르몬; 덱사메타손, 프레드니솔론, 트리암시놀론 등의 스테로이드; 캡토프릴, 라미프릴, 테라조신, 미녹시딜, 프라조신 등의 항고혈압제; 온단세트론, 그라니세트론 등의 항구토제 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 고분자 미셀 조성물의 제조방법은 다음과 같다:

ⅰ) 양친성 블록 공중합체의 소수성 블록의 말단에 소수성 약물과의 친화성을 향상시키기 위한 관능기를 도입하여 고분자를 제조하고;

ⅱ) 수난용성 약물과 ⅰ)에서 얻은 고분자로 구성된 약물-고분자 매트릭스를 제조하며;

ⅲ) ⅱ)에서 얻은 약물-고분자 매트릭스를 물에 용해시켜 미세한 고분자 미셀 수용액을 형성하고;

ⅳ) ⅲ)에서 얻은 고분자 미셀 수용액을 일정량의 용기에서 동결건조하고 멸균 및 밀봉하여 주사제로 사용가능한 약물-고분자 조성물을 얻는다.

보다 구체적으로는, 본 발명의 블록 공중합체 10∼200 mg을 아세토니트릴, 디클로로메탄 또는 테트라하이드로푸란 등과 같은 유기용매 1∼5 ㎖에 용해시킨 용액과 파클리탁셀 등의 수난용성 약물 2∼50 mg을 동일한 유기용매에 용해시킨 용액을 혼합하여 교반한다. 이 혼합용액을 60 ℃에서 건조하여 유기용매를 제거함으로써, 균일한 약물-고분자 매트릭스를 얻는다. 얻어진 약물-고분자 매트릭스에 일정농도(CMC: Critical Micelle Concentration) 이상이 되도록 증류수를 가하여 쉐이커(Shaker) 또는 볼텍스 믹서(Vortex Mixer)로 교반하면, 소수성 부분이 내부의 코어를 형성하고 친수성 부분이 외형을 이루면서 조직화되어 코어에 약물이 도입된 코어-쉘 구조의 미세한 고분자 미셀이 형성된다. 이렇게 얻어진 고분자 미셀 수용액을 일정량의 용기에 동결건조하고 멸균 및 밀봉하여 주사제로 사용가능한 약물-고분자 조성물을 얻는다.

한편, 본 발명은 그 구체적인 예로서,

a) 탁산 유도체 약물; 및,

b) 상기 화학식 1의 블록 공중합체를 포함하고,

수용액내에서 약물을 고분자 미셀내에 봉입하여 가용화할 수 있는 비경구 제형을 제공한다. 가장 바람직한 탁산 유도체 약물은 파클리탁셀이다. 상기 제형은 탁산 유도체 약물을 블록 공중합체 및 약물의 총중량에 대하여 0.1∼40 중량%로 함유하는 것이 바람직하고, 블록 공중합체의 분자량이 1,000∼15,000 달톤인 것이 바람직하다. 또한, 탁산 유도체 약물의 농도가 0.1∼3 mg/㎖가 되도록 희석하여 주사제로 투여하는 것이 바람직하다.

약물의 안정성 시험

상기 방법으로 제조한 약물-고분자 조성물을 주사제 약물 농도로, 즉 파클리탁셀의 경우 0.3∼1.2 mg/㎖가 되도록, 0.9% 염화나트륨 주사용액, 5% 포도당 주사용액, 5% 포도당 주사용액 및 0.9% 염화나트륨 주사용액, 5% 포도당 링거 주사용액 또는 완충용액으로 희석한다. 희석 용액을 25 ℃의 항온기에 넣어두고 정해진 시간마다 일정량의 용액을 채취한 후, 0.45 ㎛ PVDF 필터(Milipore, Cat No.SLHV004NL)로 여과한 용액에 대해 HPLC로 약물의 잔류량을 정량한다.

또한, 성인의 1 회 투여량(파클리탁셀의 경우, 약 300 mg)을 혈장에 희석한 농도로, 즉 파클리탁셀의 경우, 0.04∼0.08 mg/㎖가 되도록, 상기 완충용액으로 희석한다. 희석 용액을 37 ℃의 항온기에 넣어두고 정해진 시간마다 일정량의 용액을 채취한 후, 0.45 ㎛ PVDF 필터(Milipore, Cat No.SLHV004NL)로 여과한 용액에 대해 HPLC로 약물의 잔류량을 정량한다.

HPLC는 모델 G1322A 디가서(degasser), G1312A 펌프, G1313A 오토메이티드인젝터(automated injector), G1316A 써모스타티드 칼럼 컴파트먼트(thermostated column compartment) 및 G1315A 다이오드-어레이 디텍터(diode-array detector)가 장착된 시스템을 사용하며, 피크 검출과 인테그레이션(integration)은 LC Rev.A.06.01의 HP 켐스테이션(Chemstation)을 이용한다. 칼럼은 페노메넥스(Phenomenex)사의 00G-4012-E0 칼럼(250×4.6 mm, 5 ㎛)을 사용하고, 이동상은 아세토니트릴:정제수를 부피비 45:55로 혼합하여 사용한다. 액체 유속은 1.5 ㎖/분이고, UV 흡수는 파장 227 nm에서 측정한다. 내부 표준물질로는 프로필-p-히드록시벤조에이트를 사용한다.

약물동력학(약물의 혈중농도) 시험

동물실험에는 체중 200∼250 g의 스프래그 도울리(Sprague-Dawley) 래트를 사용한다. 약물-고분자 매트릭스를 주사하기 위해 래트의 체중을 측정한 후, 약물을 1 mg/㎖의 농도로 희석한 용액을 20 ㎖/kg의 부피(투여량=20 mg/kg)로 한 번에 서서히 꼬리 정맥에 주사한다. 주사 후, 정해진 시간 간격마다 꼬리 정맥에서 혈액을 일정량 채취한다. 채취된 혈액을 2,000 rpm에서 5 분간 원심분리하여 혈장을 얻은 후, 내부 표준물질(비페닐디메틸디카르복실레이트)을 일정량 가한다. 약물 추출을 위한 용매로는 에틸아세테이트, 디메틸에테르, 디클로로메탄, 아세토니트릴 등을 사용한다. 추출용매를 가해 얻어진 유기층 용액을 건조 증발시키고, 얻어진 물질을 아세토니트릴과 정제수의 혼합용액에서 다시 용해시킨 후, HPLC를 이용해 약물의 혈중농도를 정량한다. 표준용액은 과량의 혈장에 내부 표준물질과 아세토니트릴 등의 유기용매에 용해된 표준량의 파클리탁셀을 가해 혼합한 후, 상기와 동일한 방법을 거쳐 얻는다.

HPLC 분석을 위해 사용된 시스템은 약물 안정성 시험에 있어서와 동일하다. 분리를 위해 사용된 칼럼은 Vydac 218MR54 C18 칼럼을 사용하며, 이동상은 아세토니트릴:정제수의 부피비를 40 분간 30:70∼60:40로 정해진 시간마다 직선 기울기로 변화시킨다. 액체 유속은 1.0 ㎖/분이며, UV 흡수는 파장 227 nm에서 측정한다. 내부 표준물질로는 비페닐디메틸디카르복실레이트를 사용한다.

본 발명의 조성물은 동결건조된 약물-고분자를 멸균용기에 일정량씩 밀봉한 형태이며, 약물이 파클리탁셀인 경우, 환자에게 투여시 약물 농도가 0.1∼3 mg/㎖, 보다 바람직하게는, 0.2∼1.5 mg/㎖가 되도록 생리 식염수 또는 포도당 주사액에 희석하여 일정한 속도로 점적 주사할 수 있다. 기존의 주사제형은 용매를 사용한 용액상태로 공급되지만, 본 발명의 제형은 환자에 투여하기 위하여 주사제로 희석하기 전까지 동결건조된 분말상으로 보관되므로, 용기내에서 주위 온도의 변화에 따른 약물의 침전이 발생하는 문제점이 전혀 없으며, 약물의 변성(denaturation)을 방지할 수 있으므로 장기간 보존이 가능하다.

고분자의 말단에 도입된 치환기는 주사제 농도로 희석시 약물의 안정성(stability)에서 중요한 역할을 한다. 메톡시폴리에틸렌글리콜과 폴리락톤으로 이루어진 이중블록 공중합체를 사용한 약물-고분자 매트릭스는 주사제 농도로 희석시 미셀이 불안정하여 코어 내부의 약물이 48 시간내에 약물이 석출되는 문제점을 갖는 반면, 미셀의 코어 부분을 형성하는 소수성 블록 말단에 약물과 친화성을 갖는 관능기를 도입하면 고분자와 약물의 친화력으로 인해 약물이 고분자와 분리되어 미셀로부터 석출되는 현상을 방지할 수 있다. 본 발명에 따르면, 파클리탁셀과 같은 수난용성 약물을 블록 공중합체와 약물의 총중량에 대하여 약 40 중량%까지 봉입시킬 수 있으며, 주사제 농도로 희석시 상온(25 ℃)에서 72 시간 이상 안정한 용액상태를 유지한다. 또한, 본 발명의 제형을 혈장 농도로 희석한 경우에도 치환기를 도입하지 않은 제형에 비해 체온(37 ℃)에서 우수한 안정성을 나타내며, 쥐의 정맥에 주사한 경우 혈장내에서 향상된 약물 농도를 유지할 수 있다. 한편, 본 발명의 제형에 사용되는 고분자는 미국 식품의약청(FDA)으로부터 생체내 사용이 허가된 물질이며, 가수분해 산물이 체외로 쉽게 배설되는 장점이 있다.

[실시예]

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명의 방법 및 효과를 좀 더 구체적으로 설명하지만, 하기 예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

블록 공중합체의 제조

제조예 1a: (mPEG-PLA-Bz)의 합성

메톡시폴리에틸렌글리콜(mPEG, 분자량=2,000) 25 g과 아세트산 에틸에서 재결정한 D,L-락타이드 25 g을 페달젓게가 장착된 둥근바닥 플라스크에 가하였다. 스태너스 옥토에이트 0.25 g을 톨루엔 5 ㎖에 용해시켜 가한 후, 증류관을 장착하고 반응용기를 120 ℃ 기름중탕에서 가열하면서 과량의 톨루엔을 증류하였다. 계속해서 감압(25 mmHg)하에서 6 시간 반응시킨 후, 감압을 해제하고 벤조일클로라이드 50 ㎖를 가하여 100 ℃에서 5 시간동안 교반하였다. 생성물을 클로로포름에 용해시킨 후 차가운 디에틸에테르(4 ℃)에 천천히 가하여 고분자를 석출시켰다. 반복하여 2 회 정제하고 고분자를 여과한 후, 진공 오븐(0.1 mmHg)에서 24 시간동안 건조하였다. 얻어진 공중합체(mPEG-PLA-Bz)의 분자량을 핵자기공명(NMR) 분광법으로 확인하였다. 그 NMR 스펙트럼은 도 1에 나타난 바와 같다.

제조예 1b: (mPEG-PLA-Bz)의 합성

메톡시폴리에틸렌글리콜(mPEG, 분자량=2,000) 25 g과 아세트산 에틸에서 재결정한 D,L-락타이드 25 g을 페달젓게가 장착된 둥근바닥 플라스크에 가하였다. 스태너스 옥토에이트 0.25 g을 톨루엔 5 ㎖에 용해시켜 가한 후, 증류관을 장착하고 반응용기를 120 ℃ 기름중탕에서 가열하면서 과량의 톨루엔을 증류하였다. 계속해서 감압(25 mmHg)하에서 6 시간 반응시키고, 생성물을 클로로포름에 용해시킨 후 차가운 디에틸에테르(4 ℃)에 천천히 가하여 고분자를 석출시켰다. 반복하여 2 회 정제하고 고분자를 여과한 후, 진공 오븐(0.1 mmHg)에서 24 시간 건조하여 mPEG-PLA 공중합체를 얻었다.

고분자의 말단기를 벤조일기로 치환하기 위하여, 상기 공중합체(mPEG-PLA) 30 g과 벤조일클로라이드 60 ㎖를 페달젓게가 장착된 둥근바닥 플라스크에 가하고 100 ℃에서 5 시간동안 교반하였다. 생성물을 클로로포름에 용해시킨 후 차가운 디에틸에테르(4 ℃)에 천천히 가하여 고분자를 석출시켰다. 반복하여 2 회 정제하고 고분자를 여과한 후, 진공 오븐(0.1 mmHg)에서 24 시간 건조하였다. 제조된 공중합체(mPEG-PLA-Bz)의 분자량을 핵자기공명(NMR) 분광법으로 확인하였다. 그 NMR 스펙트럼은 도 1에 나타난 바와 같다.

제조예 2: (mPEG-PLA-Ac)의 합성

벤조일클로라이드 대신 아세틸클로라이드 50 ㎖를 사용하여, 제조예 1a와 동일한 방법으로 공중합체(mPEG-PLA-Ac)를 제조하고, 분자량을 확인하였다. 그 NMR 스펙트럼은 도 2에 나타난 바와 같다.

비교제조예 1: (mPEG-PLA)의 합성

메톡시폴리에틸렌글리콜(mPEG, 분자량=2,000) 25 g과 아세트산 에틸에서 재결정한 D,L-락타이드 25 g을 페달젓게가 장착된 100 ㎖ 둥근바닥 플라스크에 가하였다. 스태너스 옥토에이트 0.25 g을 톨루엔 5 ㎖에 용해시켜 가한 후, 증류관을 장착하고 반응용기를 120 ℃ 기름중탕에서 가열하면서 과량의 톨루엔을 증류하였다. 계속해서 감압(25 mmHg)하에서 6 시간 반응시킨 후 생성물을 클로로포름에 용해시키고 차가운 디에틸에테르(4 ℃)에 천천히 가하여 고분자를 석출시켰다. 반복하여 2 회 정제하고 고분자를 여과한 후, 진공 오븐(0.1 mmHg)에서 24 시간 건조하였다. 얻어진 공중합체(mPEG-PLA)의 분자량을 핵자기공명(NMR) 분광법으로 확인하였다. 그 NMR 스펙트럼은 도 3에 나타난 바와 같다.

약물-고분자 조성물의 제조 및 주사제 농도에서의 안정성 시험

실시예 1a∼2:

제조예 1a, 1b 및 2의 고분자 190 mg을 아세토니트릴 2 ㎖에 용해시킨 용액과, 파클리탁셀 10 mg을 아세토니트릴 1 ㎖에 용해시킨 용액을 혼합하여 교반하였다. 이 혼합용액을 60 ℃에서 질소기류하에 건조한 후, 60 ℃에서 진공 건조하여 유기용매를 완전히 제거함으로써 균일한 약물-고분자 매트릭스를 얻었다. 얻어진약물-고분자 매트릭스에 증류수 2 ㎖를 가하고 볼텍스 믹서로 교반하여 미셀 용액을 제조한 후, -50 ℃에서 동결건조하였다.

주사액 농도로 희석하기 위하여, 20 ㎖ 바이알에 동결건조하여 얻어진 파클리탁셀-고분자 조성물 100 mg과 증류수 5 ㎖를 가한 후 볼텍스 믹서로 교반하여 파클리탁셀 농도가 1.0 mg/㎖인 용액을 제조하였다. 이 용액을 25 ℃의 항온기에 넣어두고 일정 시간마다 약 0.2 ㎖씩 시료를 채취하여 HPLC로 파클리탁셀의 잔류량을 분석하였다. 그 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

비교예 1:

비교제조예 1의 고분자를 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 파클리탁셀-고분자 조성물을 제조한 후 파클리탁셀의 안정성을 시험하였다. 그 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

비교예 2:

시판중인 탁솔™ 주사제(브리스톨마이어 스퀴브사 제품)를 파클리탁셀 1 mg/㎖의 주사제 농도로 희석한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 파클리탁셀의 안정성 시험을 실시하였다. 그 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

주사제 농도(1.0 mg/㎖)에서의 파클리탁셀의 안정성 시험(25 ℃)

번호	고분자	약물 잔류량(%)
번호	고분자	0 시간	24 시간	48 시간	72 시간
실시예	1a	mPEG-PLA-Bz	100	100	99.3	98.7
	1b	mPEG-PLA-Bz	100	100	99.5	98.7
	2	mPEG-PLA-Ac	100	99.5	98.7	97.5
비교예	1	mPEG-PLA	100	98.0	75.3	62.4
비교예	2	크레모포어 EL^a)	100	95.0	82.7	67.0

^a): 탁솔 주사제(브리스톨마이어 스퀴브사 제품)

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 고분자의 말단에 약물과 화학적으로 친화성이 있는 관능기를 도입한 공중합체를 사용한 경우, 일반적인 주사제 농도(파클리탁셀 1.0 mg/㎖)로 희석시 상온(25 ℃)에서 72 시간이 경과할 때까지 약물이 95% 이상 석출되지 않은 반면, 그렇지 않은 공중합체를 사용하거나 크레모포어 EL을 사용한 탁솔 주사제의 경우, 72 시간 경과후 30% 이상의 약물이 석출되었다.

혈장 농도에서의 안정성 시험

실시예 3∼4:

각각 실시예 1a 및 2의 방법으로 제조된 주사제 용액을 0.5 ㎖씩 취한 후 증류수를 가하고 12.5 ㎖로 희석하여 파클리탁셀의 농도가 0.04 mg/㎖인 용액을 제조하였다. 이 용액을 37 ℃의 항온기에 넣어두고 일정 시간마다 약 0.5 ㎖씩 시료를 채취하여 HPLC로 파클리탁셀의 잔류량을 분석하였다. 그 결과는 표 2에 나타낸 바와 같다.

비교예 3:

비교예 1의 방법으로 제조한 주사제 용액을 사용하여 실시예 3과 동일한 방법으로 파클리탁셀의 안정성을 시험하였으며, 그 결과는 표 2에 나타낸 바와 같다.

비교예 4:

시판중인 탁솔™주사제(브리스톨마이어 스퀴브사 제품)를 파클리탁셀 0.04 mg/㎖의 농도로 희석한 후, 실시예 3과 동일한 방법으로 파클리탁셀의 안정성을 시험하였다. 그 결과는 표 2에 나타낸 바와 같다.

혈장농도(0.04 mg/㎖)에서의 파클리탁셀의 안정성 시험(37 ℃)

번호	고분자	약물 잔류량(%)
번호	고분자	0 시간	6 시간	12 시간	24 시간	48 시간	72 시간
실시예	3	mPEG-PLA-Bz	100	100	100	100	100	95.6
실시예	4	mPEG-PLA-Ac	100	100	100	100	100	94.2
비교예	3	mPEG-PLA	100	91.6	54.5	36.8	29.1	25.6
비교예	4	크레모포어 EL^a)	100	90.3	58.0	43.5	31.8	27.7

^a): 탁솔 주사제(브리스톨마이어 스퀴브사 제품)

표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 성인의 1 회 투여량(약 300 mg)을 혈장 농도로 희석한 경우에도 본 발명의 제형이 우수한 안정성을 나타내었다.

약물동력학 시험

실시예 5∼6:

각각 제조예 1a 및 2의 방법으로 제조한 고분자를 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 동결건조된 파클리탁셀-고분자 조성물을 제조한 후, 생리식염수를 가하여 파클리탁셀 1.0 mg/㎖의 주사액을 제조하였다. 상기한 약물동력학 시험방법에 따라, 체중 200∼250 g의 스프래그-도울리 래트의 꼬리 정맥에 파클리탁셀을 20 mg/kg씩 주사한 후 일정 시간마다 혈액을 채취하여 혈장내의 파클리탁셀을 정량하였다. 그 결과는 표 3에 나타낸 바와 같다.

비교예 5:

비교제조예 1의 방법으로 제조한 고분자를 사용하여, 실시예 5와 동일한 방법으로 약물동력학 시험을 행하였다. 그 결과는 표 3에 나타낸 바와 같다.

비교예 6:

시판중인 탁솔 주사제(브리스톨마이어 스퀴브사 제품)에 생리식염수를 가하여 파클리탁셀 1.0 mg/㎖의 주사액을 제조한 후, 실시예 5와 동일한 방법으로 약물동력학 시험을 행하였다. 그 결과는 표 3에 나타낸 바와 같다.

정맥내 주사 후 래트의 혈액내에서 파클리탁셀의 농도

번호	고분자	약물 농도(㎍/㎖)
번호	고분자	3 분	30 분	120 분	240 분	360 분
실시예	5	mPEG-PLA-Bz	212.2	61.9	20.7	6.1	2.4
실시예	6	mPEG- PLA-Ac	175.8	47.3	14.5	5.0	2.1
비교예	5	mPEG-PLA	40.6	23.4	7.4	2.2	0.1
비교예	6	크레모포어 EL^a)	105.5	43.0	13.8	5.3	2.1

^a): 탁솔 주사제(브리스톨마이어 스퀴브사 제품)

표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 래트를 이용한 약물동력학 시험에서도 본 발명의 제형이 우수한 생체이용율을 나타내었으며, 이는 본 발명의 제형이 생체내에서 우수한 약효를 발현할 수 있음을 의미한다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 수난용성 약물의 고분자 미셀 조성물은 ⅰ) 멸균용기내에서 3 년 이상 보존가능하고, ⅱ) 주사제 농도로 희석시 상온에서 72 시간 이상 안정하며, ⅲ) 인체에 유해한 유기용매 또는 부형제를 함유하지 아니하여 체내에서 면역반응 등과 같은 부작용을 일으킬 위험이 없고, ⅳ) 약물의 혈중농도를 향상시킨다.

Claims

친수성 블록(A)과 소수성 블록(B)으로 이루어지고, 소수성 블록(B)의 말단이 소수성 약물과의 친화성을 향상시키기 위한 관능기로 치환된 양친성 블록 공중합체를 포함하는, 체액 또는 수용액내에서 고분자 미셀을 형성할 수 있는 약물 담체 조성물.
제1항에 따른 조성물; 및,

소수성 약물을 포함하는, 체액 또는 수용액내에서 고분자 미셀을 형성할 수 있는 약물 조성물.
제2항에 있어서, 양친성 블록 공중합체가 하기 화학식 1의 구조를 갖는 것인 조성물:

[화학식 1]

상기 식에서,

R₁은 H, 각각 탄소수 1∼4의 알킬 또는 아실, 또는

식의 라디칼이고,

R₂는 각각 탄소수 1∼9의 알킬, 아릴, 알크아릴 또는 아르알킬이며,

x는 20∼300의 정수이고,

y는 15∼70의 정수이다.
제3항에 있어서, R₁은 H 또는 메틸이고, R₂는 메틸 또는 페닐인 조성물.
제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 양친성 블록 공중합체의 분자량이 1,000∼15,000 달톤인 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 양친성 블록 공중합체는 A-B 형 이중 블록 또는 B-A-B 형 삼중 블록 공중합체인 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 친수성 블록(A)이 폴리에틸렌글리콜 또는 메톡시폴리에틸렌글리콜인 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 소수성 블록(B)이 폴리락타이드, 폴리카프로락톤, 락타이드와 글리콜라이드의 공중합체, 락타이드와 카프로락톤의 공중합체, 락타이드와 1,4-디옥산-2-온의 공중합체, 폴리오르소에스터, 폴리언하이드라이드, 폴리포스파진, 폴리아미노산 및 폴리카보네이트로 구성된 그룹으로부터 선택되는 조성물.
제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 소수성 약물이 블록 공중합체와 약물의 총중량에 대하여 0.1∼40 중량%로 포함되는 조성물.
제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 소수성 약물이 탁산 유도체 약물인 조성물.
제10항에 있어서, 탁산 유도체 약물이 파클리탁셀인 조성물.
제10항에 있어서, 소수성 약물의 농도가 0.1∼3 mg/㎖가 되도록 희석하여 주사제로 투여되는 조성물.
a) 제1항에 따른 양친성 블록 공중합체와 소수성 약물을 유기용매에 용해시킨 후, 유기용매를 증발시켜 약물-고분자 매트릭스를 제조하고;

b) 약물-고분자 매트릭스를 물에 용해시켜 약물이 봉입된 고분자 미셀 수용액을 제조하며;

c) 고분자 미셀 수용액을 동결건조한 후 멸균하여, 제2항에 따른 조성물을 제조하는 방법.
제13항에 있어서, 소수성 약물이 탁산 유도체 약물인 방법.