KR20030055927A

KR20030055927A - 약물전달시스템을 위한 생분해성 열감응성 스타형블록공중합체

Info

Publication number: KR20030055927A
Application number: KR1020010086058A
Authority: KR
Inventors: 김성철; 한동근; 박상엽
Original assignee: 한국과학기술원; 한국과학기술연구원
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-04
Also published as: KR100515035B1

Abstract

본 발명은 생분해성을 가지면서 수용액상에서 온도에 따라 졸/겔 전이를 보이는 열감응성 스타형 블록공중합체에 관한 것으로, 비결정성 폴리에스테르로 구성되는 소수성 블록과, 폴리(에틸렌옥시드)로 구성되는 친수성 블록을 포함하는 생분해성 스타형 블록공중합체를 개시한다. 본 발명에 의하면 생분해성을 가지면서 수용액상에서 온도에 따라 졸/겔 전이를 보이며, 선형 블록공중합체와 비교하여 볼 때 보다 낮은 농도에서도 겔을 형성할 수 있으며, 미셀의 형성에도 유리하여 약물전달 시스템에 매우 유용한 열감응성 스타형 블록공중합체를 제공한다.

Description

약물전달시스템을 위한 생분해성 열감응성 스타형 블록공중합체 {Biodegradable Temperature-Sensitive Star-shaped Block Copolymer for Drug Delivery System}

본 발명은 생분해성을 가지면서 수용액상에서 온도에 따라 졸/겔 전이를 보이는 열감응성 스타형 블록공중합체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개시제로 3가 알코올인 무독성 글리세롤 등이 사용되며, 소수성 블록은 비결정성 폴리(d,l-락티드), 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드), 폴리(d,l-락티드-co-ε-카프로락톤), 폴리(l-락티드-co-글리코리드), 폴리(l-락티드-co-ε-카프로락톤), 폴리(ε-카프로락톤-co-글리코리드), 폴리(ε-카프로락톤-co-글리코리드-co-d,l-락티드), 폴리 (ε-카프로락톤-co-글리코리드-co-l-락티드)의 군에서 선택되고, 친수성 블록으로는 폴리(에틸렌 옥시드)를 갖는 스타형 블록공중합체에 관한 것이다.

이들 스타형 블록 공중합체 수용액에 약물을 혼합시켜 졸 상태에서 사람을 포함한 항온동물의 체내에 주사로 주입하면, 체내에서 겔을 형성하게 되어 하루 혹은 그 이상의 장기간 동안 약물을 조절 방출하게 할 수 있으며, 일정 기간이 지난 후에는 생분해되어 체내에서 없어지게 된다.

수용액상에서 졸/겔 전이를 보이는 열감응성 중합체로서 Pluronic TM 공중합체가 많이 연구되었다. 이는 폴리(에틸렌 옥시드)-폴리(프로필렌 옥시드)-폴리(에틸렌 옥시드)로 이루어지는 선형 삼중블록공중합체이며, 다양한 블록 조성과 분자량에 대해서 연구가 이루어져 왔다. Pluronic TM F127의 경우 대략 20 중량% 이상의 수용액에서 졸/겔 전이현상을 보인다(Macromolecules, 25, 5440-5445, 1992). 저온에서는 졸상이지만, 온도를 올리면 겔상이 되어 반-고체 하이드로겔이 되고, 더 온도를 올리면 다시 흐르는 졸상에 도달하고, 110℃ 이상의 온도에서는 LCST(lower critical solution temperature)에 도달하게 되어 침전이 일어난다. 그러나, 쥐에 대한 실험에서 혈장 콜레스테롤 및 트리글리세롤을 증가시키는 등의 보고(Parent. Sci. Technol. 46, 192-200, 1992)와 아울러 생분해성이 없다는 단점을 가지고 있다.

Pluronic TM 공중합체의 단점을 해결하기 위해 열감응성 졸/겔 전이와 아울러 생분해성을 가지는 선형 블록공중합체가 개발되어 연구되었는데, 소수성 A블록으로는 폴리(락티드)나 폴리(글리코리드), 폴리(ε-카프로락톤) 혹은 폴리(락티드-co-글리코리드)등 이고, 친수성 B블록으로 분자량 2000이나 5000인 폴리(에틸렌 옥시드)인 것을 특징으로 하는 ABA, BAB형의 선형 삼중블록공중합체, 혹은 AB형의 선형 이중블록공중합체가 대표적인 예이다(Nature, 388, 860-862, 1997; J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 37, 751-760, 1999). 이들은 수용액상에서 저온에서 반-고체 하이드로겔(즉 겔)이나, 온도가 높아지면 흐르는 졸상이 된다. 따라서 체온보다 약간 높은 온도에서 인체에 주입하면 체온에서 겔을 형성할 수 있으므로 주사용 약물 수송 시스템으로서의 사용 가능성을 가지고 있다(대한민국특허 출원번호 10-2000-7001304).

한편 동일한 종류의 소수성 블록과 친수성 블록을 갖지만, 소수성 블록의 함량이 51∼83 중량%이며, 친수성 블록의 분자량이 매우 낮아 550이나 750인 ABA, BAB 형의 선형 삼중 블록공중합체가 개발된 바 있다(Macromolecules 32, 7064-7069, 1999; Biomed. Mater. Res., 50, 171-177, 2000). 이들은 수용액상에서 Pluronic TM과 같이 저온에서 흐르는 졸상을 보이며, 온도를 상승시키면 겔상이 되었다가, 다시 더 온도를 상승시키면 졸상이 되는 현상을 보이므로, 저온에서 약물과 공중합체 수용액을 혼합하여 주사로 체내에 주입하면, 체내에서 겔이 되어 약물을 서서히 방출할 수 있는 특성을 가지고 있다(대한민국특허 출원번호 10-2001-7004062). 하지만 상기와 같이 선형블록공중합체를 사용하는 경우 안정한 미셀의 형성이 어려워 약물전달에 다소 불리하며, 졸/겔 전이를 위해 다소 높은 양의 고분자가 첨가되어야 한다는 단점이 지적된다.

한편 친수성 B 블록이 폴리(에틸렌 옥시드)이나 선형이 아닌 스타형으로 말단기가 3개 이상 8개 이하를 갖고 있으며, 소수성 A 블록이 폴리(락티드)나 폴리(글리코리드) 혹은 폴리(락티드-co-글리코리드) 등의 선형 폴리(α-옥시산)으로 친수성 블록의 각 말단에 붙어 있는 스타형 블록 공중합체가 개발되어 팽윤도, 열적 성질, 약물전달특성, 분해거동 등이 연구되었다(Polymer, 39, 4421-4427, 1998; Macromolecules, 31, 8766-8774, 1998). 그러나 상기와 같은 스타형 블록공중합체는 온도민감성 졸/겔 전이는 보고되지 않았다.

또한 스타형 폴리(l-락티드)의 말단에 폴리(에틸렌 옥시드)를 붙인 스타형 공중합체가 개발되어 나노입자, 마이크로 입자, 설하흡수제, 경피흡수제재, 봉합사, 조직재생을 위한 지지체, 단백질 수송을 위한 운반체, 필름형 약물전달 제재로 이용할 수 있을 것이라고 제안되었다(대한민국특허 출원번호 10-1998-0044433). 그러나 폴리(l-락티드)는 결정성 고분자이므로 폴리(l-락티드) 단일 중합체와 폴리(에틸렌 옥시드)가 커플링된 스타형 블록 공중합체는 물에 대한 용해도가 낮으므로 수용액의 제조가 어려우며, 일부 친수성 블록의 분자량이 큰 경우 물에 대한 용해도가 증가하기는 하나 맑은 수용액으로의 제조가 어렵고, 특히 5 중량% 이상의 고농도 수용액으로 만들어 주입하는 주사용 약물 수송 시스템으로서의 응용에는 많은 제한이 따른다.

본 발명의 목적은 생분해성을 가지면서 수용액상에서 온도에 따라 졸/겔 전이를 보이며, 선형 블록공중합체와 비교하여 볼 때 보다 낮은 농도에서도 겔을 형성할 수 있으며, 미셀의 형성에도 유리하여 약물전달 시스템에 매우 유용한 열감응성 스타형 블록공중합체를 제공하는 데 있다.

도 1은 스타형 블록공중합체의 전형적인 합성예

도 2는 star P(L₉₀G₁₀)7-PEO5K을 대상으로 농도를 달리하여 온도별로 실시한 미셀의 크기측정결과

도 3은 star P(L₇₅G₂₅)7-PEG550을 대상으로 0.01 중량% 수용액에서 온도별로 실시한 미셀의 크기측정결과.

도 4는 친수성 블록의 분자량이 (a) 2000과, (b) 5000인 경우에 나타나는 졸/겔 전이 현상

도 5는 친수성 블록의 분자량이 550인 경우에 나타나는 졸/겔 전이 현상

본 발명은 생분해성을 가지며 수용액상에서 온도에 따라 졸/겔 변이를 가지는 스타형 블록공중합체로서,

상기 블록공중합체는 비결정성 폴리에스테르로 구성되는 소수성 블록과, 폴리(에틸렌옥시드)로 구성되는 친수성 블록을 포함하는 생분해성 스타형 블록공중합체를 포함한다.

상기 본 발명의 블록공중합체의 경우 졸/겔 전이 온도 및 생분해도는 소수성 블록의 분자량과 단량체의 종류 및 함량, 친수성 블록의 분자량 등으로 다양하게 조절이 가능하다

이하 본 발명에 사용되는 용어를 정리하면 다음과 같다.

졸/겔 전이, 졸/겔 전이 온도 : 블록 공중합체가 수용액상에서 졸상과 겔상간의 상 전이를 일으키는 현상 및 당해 온도를 의미한다. 졸상은 흐르는 성질을 보이나, 겔상은 흐르지 않는 반-고체 하이드로겔 상태를 지칭한다.

상기 본 발명의 생분해성 소수성 블록은 비결정성 폴리에스테르로서 바람직하기로는 비결정성 폴리(d,l-락티드), 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드), 폴리(d,l-락티드-co-ε-카프로락톤), 폴리(l-락티드-co-글리코리드), 폴리(l-락티드-co-ε-카프로락톤), 폴리(ε-카프로락톤-co-글리코리드), 폴리(ε-카프로락톤-co-글리코리드-co-d,l-락티드), 폴리(ε-카프로락톤-co-글리코리드-co-l-락티드)의 군에서 선택되는 적어도 1종이 적합하다.

소수성 블록을 비결정 폴리에스테르로 한정하는 이유는 적용되는 소수성 블록이 결정성이 높을 경우 친수성인 폴리(에틸렌 옥시드)가 있더라도 고농도의 수용액에서는 맑은 용액으로 녹이기가 어려우며, 소수성 블록이 비결정성 즉 무정형의 특성을 가지는 경우에는 비록 적용되는 친수성 블록이 짧더라도(예를 들면 분자량이 550 정도) 고농도에서도 맑은 수용액을 얻을 수 있기 때문이다.

또한 소수성 블록은 특별히 한정하는 것은 아니지만 바람직하기로는 팔(arm)이 3∼8인 스타형 고분자 중에서 선택된다.

상기 소수성 블록의 평균 분자량은 바람직하기로는 약 500 ∼ 25,000 정도이며, 보다 바람직하기로는 약 700 ∼ 10,000 인 것에서 선택된다. 상기와 같이 평균분자량의 범위를 정하고 있는 이유로는 평균분자량이 500 미만인 경우에는 소수성 블록이 너무 짧아져서 미셀 형성이 다소 불리하고, 25,000을 초과하게 되면 점도가증가하게 되므로 상기 범위가 본 발명의 실시에 적합하다는 실험적 결과에서 비롯된다. 하지만 상기 범위를 다소 벗어나더라도 본 발명의 실시가 불가능한 것으로 되는 것은 아니므로 본 발명은 이들 범위의 균등영역도 포함한다.

본 발명에 적용되는 친수성 블록은 폴리(에틸렌 옥시드)로서 평균분자량은 바람직하기로는 약 500 ∼ 25000 정도이고, 보다 바람직하기로는 550 ∼ 10,000인 것에서 선택된다. 상기 범위를 만족하는 폴리(에틸렌 옥시드)로서 분자량이 550 또는 750 정도인 것을 적용하여 얻어지는 스타형 블록 공중합체는 저온에서 졸상태이고, 온도를 높이면 겔상태가 되며, 더욱 온도를 높이면 다시 졸이 되는 Pluronic TM 수용액과 같은 졸/겔 전이 현상을 나타낸다. 따라서 저온의 졸상에서 약물과 혼합하여, 체내에 주입하면 겔을 형성하여 약물을 서서히 방출시킬 수 있다. 그러나 분자량이 2000 또는 5000 정도인 경우에는 저온에서 겔상태가 되고, 온도를 높이면 졸상태가 되는 현상이 관찰된다. 따라서 체온보다 약 5℃ 정도 높은 온도에서 약물과 혼합하여 주사로 체내에 주입하면, 체내에서 겔을 형성하여 약물을 서서히 방출할 수 있다.

상기에서와 같이 본 발명의 스타블록공중합체를 약물전달제제로 사용하기 위해서는 특별히 한정되지 아니하나 바람직하기로는 수용액 중에 3∼60중량% 정도 첨가할 수 있다. 이와 같이 한정하는 이유는 3중량% 미만에서는 현실적으로 겔의 형성능이 다소 저하되며, 60중량%를 초과하면 과도한 양의 고분자 사용으로 인한 부작용이 있을 수 있기 때문이다. 하지만 상기 범위 역시 본 발명의 실시에 따르는바람직한 일예시에 불과할 뿐 이와 다소 벗어나더라도 본 발명의 실시가 불가능한 것으로 되는 것은 아니므로 본 발명은 이들 범위의 균등영역도 포함한다.

본 발명의 스타형 블록공중합체의 제조시 사용가능한 개시제는 특별한 한정을 요하지는 아니하나 바람직하기로는 3가 알코올인 무독성 글리세롤 등이 사용될 수 있다. 스타형 블록 공중합체가 분해되면 개시제였던 알코올도 분해 산물에 포함되는데, 특히 글리세롤은 체내에서 무독성인 것으로 알려져 있다. 그 외에도 펜타에리트리올, 트리펜타에리트리올 등과 같은 알코올 개시제도 사용 가능하다.

스타형(star shaped) 블록 공중합체의 전형적인 합성 예가 도 1에 나타나 있다. 도 1에 사용된 약어를 정리하면 다음과 같다.

St-Oct : 옥탄산 주석염 (stannous octoate)

star PLGA : 스타형 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드)

MPEO : α-메톡시-ω-히드록시-폴리(에틸렌 옥시드)

CMPEO : α-메톡시-ω-카르복시-폴리(에틸렌 옥시드)

DMAP : 4-디메틸아미노피리딘(4-(Dimethylamino)pyridine)

TEA : 트리에틸아민(Triethylamine)

DCC : 1,3-디시클로헥실카보디이미드(1,3-dicyclohexylcarbodiimide)

Star PLGA-PEO : 스타형 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드)-block-폴리(에틸렌 옥시드). 또한 l, m, n 은 임의의 양의 정수이다.

이하, 본 발명의 내용을 실시예에 의해 자세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명을 제한하지는 않는다.

<실시예 1> 스타 PLGA-PEO 블록 공중합체의 합성

도1에 따라, d,l-락티드(31.5g)와 글리코리드(8.5g)와 글리세롤(1.28g), 옥탄산 주석염(0.591g)을 50mL 둥근바닥 플라스크에 넣고, 145℃ 오일조에서 아르곤 가스 존재하에서 6시간동안 교반반응시켰다. 반응 혼합물을 클로로포름에 용해시키고, 용해되지 않은 이물질을 0.45㎛의 기공크기를 갖는 필터로 걸러주었다. 필터로 거른 후 투명한 용액을 n-헥산에 침전시키고, 잔류용매는 진공을 이용하여 제거하였다. 변환도는 90%이상이었다. 또한 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정한 결과 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드)의 분자량은 약 3000 정도이었고, 핵자기 공명법(NMR)으로 측정한 d,l-락티드와 글리코리드의 비는 몰비로 75:25이었다. 분자량은 약 3000 정도로 동일하나, d,l-락티드와 글리코리드의 비가 90:10, 50:50인 것도 동일한 방식으로 합성하였다. 표 1에 상기 시료의 코드와 구성을 나타내었다.

폴리(에틸렌 옥시드)의 한쪽 말단이 메톡시화된 α-메톡시-ω -히드록시-폴리(에틸렌 옥시드)(40g; MW = 5000)의 히드록시기 말단을 S. Zalipsky가 사용한 방식대로(Eur. Polym. J., 19, 1177-1183, 1983) 수시닉 안하이드리드(succinic anhydride) (0.96g)와 디메틸아미노피리딘(0.98g), 트리에틸아민(0.8g)을 이용하여 카르복시기로 치환하여, α-메톡시-ω-카르복시-폴리(에틸렌 옥시드)을 얻었다. 분자량이 550, 750, 2000인 α-메톡시-ω-히드록시-폴리(에틸렌 옥시드)도 동일한 방식으로 카르복시기로 치환하였다. 표 1에 상기 시료의 코드와 구성을 나타내었다.

상기 과정으로 얻어진 스타형 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드) (MW = 3000; 6.8g)와 α-메톡시-ω-카르복시-폴리(에틸렌 옥시드)(MW = 5000; 35.2g)를 무수디클로로메탄(200mL) 용매에 녹이고, 디메틸아미노피리딘(0.42g), 1,3-디시클로헥실카보디이미드(1.42g)를 첨가하여 질소 분위기에서 상온에서 24시간 교반 반응시켜 최종적인 스타형 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드)-block-폴리(에틸렌 옥시드)(스타형 PLGA-PEO) 블록공중합체를 합성하였다. 반응 혼합물은 여과하여 침전물을 제거하여 디에틸 에테르에 침전시키고, 잔류 용매는 여과후에 진공을 이용하여 제거하였다. 변환도는 90%이상이었다.

중합된 스타형 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드), α-메톡시-ω-히드록시-폴리(에틸렌 옥시드)와 스타형 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드)-block-폴리(에틸렌 옥시드)의합성여부는 1H, 13C 핵자기 공명법(NMR)을 이용하여 확인하였다.

0. 스타형 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드)

1H NMR: 1.55 ppm (L-CH ₃), 2.66 ppm (L-OH), 4.35-4.20 ppm (말단L-CH-OH, 말단G-CH ₂-OH,Gr-CH ₂), 4.78 ppm (G-CH ₂), 5.16 ppm (L-CH,Gr-CH)

13C NMR: 16.6 ppm (L-CH(CH₃)), 20.4 ppm (말단L-CH(CH₃)-OH), 60.9 ppm (G-CH₂), 62.5 ppm (Gr-CH₂), 66.6 ppm (말단L-CH-OH), 69.0 ppm (L-CH), 69.8 ppm(Gr-CH), 166.5 ppm (G-CO), 169.5 ppm (L-CO), 175 ppm (말단L-CO-CH(CH₃)-OH)

0. α-메톡시-ω-카르복시-폴리(에틸렌 옥시드)

1H NMR: 2.65 (-OOCCH ₂CH ₂COO-), 3.35 (-OCH ₃), 3.61 (-OCH ₂CH ₂O-), 4.23 (-OCH₂CH ₂COO-)

13C NMR: 29.5 ppm (-OOCCH₂ CH₂COO-), 58.8 ppm (-OCH₃), 63.4 ppm (-OCH₂ CH₂COO-), 70.4 ppm (-OCH₂ CH₂O-), 172.7 ppm (HOOCCH₂CH₂ COO-), 174.2 ppm (HOOCCH₂CH₂COO-)

0. 스타형 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드)-block-폴리(에틸렌 옥시드)

1H NMR: 1.55 ppm (L-CH ₃), 2.65 ppm (-OOCCH ₂CH ₂COO-), 3.35 ppm (-OCH ₃), 3.61 ppm (-OCH ₂CH ₂O-), 4.23 ppm (-OCH₂CH ₂COO-,Gr-CH ₂), 4.78 ppm (G-CH ₂), 5.16 ppm (L-CH,Gr-CH)

13C NMR: 16.6 ppm (L-CH(CH₃)), 29.5 ppm (-OOCCH₂ CH₂COO-), 58.8 ppm (-OCH₃), 60.9 ppm (G-CH₂), 62.5 ppm (Gr-CH₂), 63.4 ppm (-OCH₂ CH₂COO-), 69.0 ppm (L-CH), 69.8 ppm (Gr-CH), 70.4 ppm (-OCH₂ CH₂O-), 166.5 ppm (G-CO), 169.5 ppm(L-CO), 172.7 ppm (-OOCCH₂CH₂ COO-)

상기에서L: 고분자 사슬내의 락티드 (lactide),G: 고분자 사슬내의 글리코리드 (Glycolide),Gr: 고분자 사슬내의 글리세롤(Glycerol)를 의미하며, 말단이라고 함은 사슬의 반복단위의 말단으로써 히드록시기(OH) 바로 옆에 있는 마지막 반복단위를 칭함.

<표 1> 시료 코드

시료코드	구조
star P(L₉₀G₁₀)7	스타형 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드), d,l-락티드와 글리코리드의 비 90:10, 분지량 약 3,000
star P(L₇₅G₂₅)7	스타형 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드), d,l-락티드와 글리코리드의 비 75:25, 분지량 약 3,000
star P(L₅₀G₅₀)7	스타형 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드), d,l-락티드와 글리코리드의 비 50:50, 분지량 약 3,000
CMPEG550	α-메톡시-ω-카르복시-폴리(에틸렌 옥시드), 분자량 550
CMPEG750	α-메톡시-ω-카르복시-폴리(에틸렌 옥시드), 분자량 750
CMPEO2K	α-메톡시-ω-카르복시-폴리(에틸렌 옥시드), 분자량 2000
CMPEO5K	α-메톡시-ω-카르복시-폴리(에틸렌 옥시드), 분자량 5000

<시험예 1>

중합된 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드), α-메톡시-ω-히드록시-폴리(에틸렌 옥시드)와 스타형 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드)-block-폴리(에틸렌 옥시드)의 분자량과 단분산성을 알기 위해서 겔 투과 크로마토그래피(Gel permeation chromatography, 이하 GPC라 명명)를 이용하였다. 용매는 테트라히드로퓨란 (tetrahydrofuran, THF)을 사용하였으며 상온에서 기준시료로 폴리스티렌을 이용하여 측정하였다. 얻어진 결과는 표 2에 나타내었다.

<표 2> 시료의 분자량

시료코드	이론적	GPC
시료코드	M_n	M_n	M_w	PDI
star P(L₉₀G₁₀)7	3060	4360	5730	1.31
star P(L₇₅G₂₅)7	2970	4210	5600	1.33
star P(L₅₀G₅₀)7	2820	4050	5360	1.32
CMPEG550	650	920	1030	1.12
CMPEG750	850	1230	1340	1.09
CMPEO2K	2100	3120	3370	1.08
CMPEO5K	5100	7510	8340	1.11
star P(L₉₀G₁₀)7-PEG550	5010	8010	10210	1.27
star P(L₇₅G₂₅)7-PEG550	4920	7640	9770	1.28
star P(L₅₀G₅₀)7-PEG550	4770	4480	6150	1.37
star P(L₉₀G₁₀)7-PEG750	5610	8670	11080	1.28
star P(L₇₅G₂₅)7-PEG750	5520	8360	10330	1.24
star P(L₅₀G₅₀)7-PEG750	5370	5420	7190	1.33
star P(L₉₀G₁₀)7-PEO2K	9360	10750	13400	1.25
star P(L₇₅G₂₅)7-PEO2K	9270	10550	12510	1.19
star P(L₅₀G₅₀)7-PEO2K	9120	8530	10590	1.24
star P(L₉₀G₁₀)7-PEO5K	18360	16800	19770	1.18
star P(L₇₅G₂₅)7-PEO5K	18270	16370	20200	1.23
star P(L₅₀G₅₀)7-PEO5K	18120	13860	17220	1.24

단, Mn : 수평균분자량, Mw : 중량평균분자량, PDI : Polydispersity index의 약자로 분자량 분포도를 나타낸다.

<시험예 2> 저농도에서 미셀형성 특성

저농도 특히 1중량% 이하의 수용액에서 미셀 형성 특성을 확인하고, 미셀의 크기를 측정하기 위해서 동적 광산란측정(Dynamic light scattering : DLS)을 수행하였다. 묽은 수용액을 유리로 된 측정셀에 넣고, 532nm의 파장을 갖는 레이져를사용하여, 90˚ 각도에서 산락되는 빛을 측정함으로써 미셀의 크기를 측정하였다. 온도의 조절은 항온 수조를 이용하여 15∼80℃까지 온도를 변화시키면서 측정하였다. 도 2에서 보는 바와 같이, star P(L₉₀G₁₀)7-PEO5K의 경우 저온에서 60 nm 정도의 크기를 갖는 미셀이 관찰되었고 55℃까지 일정하게 유지되었으나, 온도가 더 상승함에 따라 크기가 극적으로 감소되는 현상이 관찰되었다. 이는 고농도 수용액에서 저온에서는 겔상이나 온도를 올리면 졸상이 되는 열감응성 졸/겔 전이 현상을 설명할 수 있는 단서로써, 고농도에서 미셀의 패킹에 겔이 형성되더라도 온도를 높이면 미셀의 패킹 구조가 크기의 감소에 의해 파괴되어 흐르는 졸상이 관찰된다는 것을 설명해 준다.

도 3에서 보는 바와 같이 star P(L₇₅G₂₅)7-PEG550의 경우 0.01 중량% 수용액에서 저온에서는 20 nm의 미셀을 형성하나, 40℃ 이후부터 급격하게 미셀크기가 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 고농도 수용액에서 저온에서 졸상이나 온도를 올리면 겔상이 되는 열감응성 졸/겔 전이 현상을 설명할 수 있는 단서로써, 고농도에서 저온에서는 졸상이나 온도를 높이면 미셀의 크기가 증가하여 패킹 구조가 형성되어 겔상이 관찰된다는 것을 설명해 준다.

<시험예 3> 주어진 농도에서 다양한 블록 공중합체의 졸/겔 전이 온도 측정.

일반적으로 문헌(J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 37, 751-760, 1999)에 알려진 것과 동일한 방법을 사용하여 측정하였으며 그 내용은 다음과 같다.

블록 공중합체를 여러 가지 농도로 증류수에 용해시켜 4mL 바이알에 넣고 12시간 동안 4℃에 두고 안정화시켰다. 수조에서 주어진 온도에서 20분간 평형상태를 이루게 하고, 90˚ 회전시킬 때, 1분 안에 유동이 일어나면 졸로 판별을 하고, 유동이 일어나지 않으면 겔로 판별하였다. 단계별로 2℃씩 온도를 상승시키면서 관찰하였다.

도 4에서는 친수성 블록의 분자량이 (a) 2000과, (b) 5000인 경우에 나타나는 졸/겔 전이 현상을 보여주는 그림이다. 대략 18∼50 중량%의 농도에서 고온에서는 졸이나 저온에서는 겔을 형성하므로 주사용 약물 수송 시스템으로의 사용 가능성을 보여주고 있다.

도 5에서는 친수성 블록의 분자량이 550인 경우에 나타나는 졸/겔 전이 현상을 보여주는 그림이다. 대략 20∼50 중량 %의 농도에서 중간정도의 온도에서 겔을 형성하고, 저온이나 고온에서는 졸상을 형성하므로 주사용 약물 수송 시스템으로의 사용 가능성을 보여주고 있다.

본 발명의 스타형 블록공중합체는 사람을 포함한 항온동물에게 장기간 약물을 효과적으로 전달할 수 있는 약물전달시스템을 제공한다. 따라서 1회 주입에 의해 하루 이상 내지 수개월의 장기간 동안 주사를 맞지 않아도 되며, 유기 용매를 사용하지 않아도 되고, 이식이나 제거를 위한 외과적인 수술도 요하지 않는다.

또한 본 발명의 스타형 블록공중합체는 생분해성으로 분해 산물이 인체에 무해하고, 하이드로겔이 갖는 장점 즉, 조직 자극이 매우 적거나 없고, 생체 적합성이 좋은 특성과 기존의 선형 블록 공중합체에 비해서 보다 안정한 미셀을 형성할 수 있고, 보다 적은 농도의 수용액에서도 졸/겔 전이가 일어나므로 사용하는 블록 공중합체의 양도 줄일 수 있다.

Claims

생분해성을 가지며 수용액상에서 온도에 따라 졸/겔 전이를 가지는 스타형 블록공중합체에 있어서,

상기 블록공중합체는 비결정성 폴리에스테르로 구성되는 소수성 블록과, 폴리(에틸렌옥시드)로 구성되는 친수성 블록을 포함함을 특징으로 하는 생분해성 열감응성 스타형 블록공중합체.
제 1항에 있어서, 소수성 블록은

비결정성 폴리(d,l-락티드), 폴리(d,l-락티드-co-글리코리드), 폴리(d,l-락티드-co-ε-카프로락톤), 폴리(l-락티드-co-글리코리드), 폴리(l-락티드-co-ε-카프로락톤), 폴리(ε-카프로락톤-co-글리코리드), 폴리(ε-카프로락톤-co-글리코리드-co-d,l-락티드), 폴리(ε-카프로락톤-co-글리코리드-co-l-락티드)의 군에서 선택되는 적어도 1종임을 특징으로 하는 생분해성 열감응성 스타형 블록 공중합체.
제 2항에 있어서,

소수성 블록의 평균 분자량은 500 ∼ 25000 임을 특징으로 하는 생분해성 열감응성 스타형 블록 공중합체.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

소수성 블록은 팔이 3∼8인 스타형 고분자임을 특징으로 하는 생분해성 열감응성 스타형 블록 공중합체.
제 1항에 있어서, 친수성 블록은

평균분자량이 약 500∼25000임을 특징으로 하는 생분해성 열감응성 스타형 블록 공중합체.
청구항 1의 생분해성 스타블록 공중합체가 수용액 중에 3∼60중량% 포함됨을 특징으로 하는 주사용 약물전달제제.