KR20110011129A - 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산을 포함하는 양친성 공중합체, 이의 제조방법 및 상기 공중합체를 포함하는 약물 전달체 조성물 - Google Patents

폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산을 포함하는 양친성 공중합체, 이의 제조방법 및 상기 공중합체를 포함하는 약물 전달체 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20110011129A
KR20110011129A KR1020090068631A KR20090068631A KR20110011129A KR 20110011129 A KR20110011129 A KR 20110011129A KR 1020090068631 A KR1020090068631 A KR 1020090068631A KR 20090068631 A KR20090068631 A KR 20090068631A KR 20110011129 A KR20110011129 A KR 20110011129A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nonionic
copolymer
polyamino acid
polyethyleneimine
polyethyleneglycol
Prior art date
Application number
KR1020090068631A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101136555B1 (ko
Inventor
나건
박우람
Original Assignee
가톨릭대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가톨릭대학교 산학협력단 filed Critical 가톨릭대학교 산학협력단
Priority to KR1020090068631A priority Critical patent/KR101136555B1/ko
Publication of KR20110011129A publication Critical patent/KR20110011129A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101136555B1 publication Critical patent/KR101136555B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • C08G65/46—Post-polymerisation treatment, e.g. recovery, purification, drying
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/4841—Filling excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/4866—Organic macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/36—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino acids, polyamines and polycarboxylic acids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)

Abstract

본 발명은 폴리에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌이민을 친수성 블록으로 갖고 비이온성 폴리아미노산을 소수성 블록으로 갖는 양친성 공중합체, 이의 제조방법 및 상기 공중합체와 생리활성물질을 포함하는 약물 전달체 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 양친성 공중합체는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민을 다중 개시제로 사용하여 비이온성 폴리아미노산의 중합을 유도함으로써 합성될 수 있으며, 첨가되는 비이온성 아미노산의 함량에 따라 공중합체가 가지는 소수성 특성을 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 상기 양친성 공중합체는 소수성 블록으로 생체 비이온성 아미노산을 사용함으로서 생체적합성 및 생분해성이 우수한 효과가 있고, 생리적으로 유용한 물질과 이온성 결합 및 소수성 결합을 통해 복합체를 형성할 수 있으므로 이온 강도가 높은 체내에서도 높은 안정성을 유지할 수 있는 약물 전달체로 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.
폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌이민, 비이온성 폴리아미노산, 공중합체, 약물 전달체, 양친성

Description

폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산을 포함하는 양친성 공중합체, 이의 제조방법 및 상기 공중합체를 포함하는 약물 전달체 조성물{Amphiphilic copolymer comprising polyethyleneglycol-polyethylenimine- nonionic poly amino acid, method thereof and drug delivery composition comprising the copolymer}
본 발명은 폴리에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌이민을 친수성 블록으로 갖고 비이온성 폴리아미노산을 소수성 블록으로 갖는 양친성 공중합체, 이의 제조방법 및 상기 공중합체와 생리활성물질을 포함하는 약물 전달체 조성물에 관한 것이다.
나노수준의 구조체를 이용한 약물전달시스템의 유용성이 대두되면서, 소수성 블록과 친수성 블록을 함께 가지고 있는 다양한 양친성 고분자의 합성을 통해 보다 효과적인 나노구조체를 제조하려는 연구들이 주목받고 있다. 수용액 내에서 이러한 양친성 고분자는 소수성 블록이 시스템의 자유에너지를 낮추기 위해 물을 피해 자기들끼리 회합하려는 성질에 의해 나노입자를 이루고, 친수성 블록이 수용액 내에서 균일하게 용해되기 때문에 수용액 내에서 열역학적으로 안정한 구조체를 유지할 수 있게 된다. 또한 양친성 고분자의 회합현상에 의해 생성되어진 나노미립구는 일 반적인 저분자량의 분자들로 구성된 구조와 비교할 때 고분자 사슬의 얽힘과 결정성으로 인해 보다 안정한 구조를 형성할 수 있어서 생리활성 성분의 전달체로서 보다 효과적으로 사용될 수 있으며, 특히 나노수준에서 균일한 구조를 형성하는 것이 가능하기 때문에 표적지향성 약물 전달 시스템, 난용성 약물의 가용화 및 유전자 전달시스템으로의 활용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한, 양친성 고분자는 그 구성블록의 성질에 따라 매우 다양한 성질을 발현할 수 있는 특징이 있는데, 예컨대, 고분자의 분자량, 친수성 또는 소수성의 블록비율, 블록의 강직도, 블록간의 친화력, 블록의 분자구조, 친수성 블록의 전하, 리간드의 도입여부 등에 따라 양친성 고분자가 형성하는 구조체의 성질이 달라진다. 따라서 양친성 고분자는 사용하려고 하는 용도에 따라 그 특성을 고려하여 적절한 고분자들을 사용해야 할 필요가 있으며, 특히 생체에 사용할 경우에는 생체 내에서 염증반응이나 면역반응 또는 다른 부작용을 유발하지 않으면서 제거가 용이해야 하며, 그 분해산물도 생체 내에서 무해한 물질로 구성되어 있어야 한다.
특히, 양친성을 이용한 약물 전달체의 소재와 관련된 기술들 중, 리포좀을 이용한 약물 전달 시스템에 대하여 많은 연구들이 진행되고 있는데, 리포좀 내상에 함입된 생리활성성분이 생체 세포에 높은 효율로 전달되어 활성성분의 효능을 최대한 발휘할 수 있도록 하고자 다양한 리포좀의 구성 성분을 사용하여 약물 전달체를 개발하려는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 예를 들어, 생체 내 순환 시간을 증대시켜 활성약물의 생체 이용률을 증진시키기 위해 생체적합성 고분자가 도입된 지질을 포함하는 리포좀을 제조하는 것, 펩타이드, 단백질 또는 유전자와 같은 거대 분 자량의 약물을 표적 세포에 특이적으로 전달하기 위하여 세포인식 또는 세포점착 분자가 도입된 지질을 포함한 리포좀을 제조하는 것, 또는 세포내 소기관의 특이적 환경에 의해 리포좀의 안정성이 저하되어 리포좀 내 함입된 생리활성성분이 세포내로 방출되도록 디자인한 리포좀 등에 대한 연구가 진행되고 있다.
나아가 최근에는 전하를 띄는 고분자 물질과 생체 내에서 전하를 띄는 생체활성 물질인 치료용 단백질 또는 유전자를 이온결합을 통해 이온 복합체를 형성하여 이를 통해 약물을 전달하는 연구도 진행되고 있다. K. Kataoka 등은 폴리에틸렌 옥사이드와 폴리-L-리신(poly-L-lysine)의 블록 공중합체와 폴리에틸렌 옥사이드와 폴리-L-아스파테이트(poly-L-aspartate)의 블록 공중합체를 함께 사용하여 서로 다른 전하를 지닌 고분자 간의 이온결합을 이용하여 나노입자를 만드는 폴리온 복합미셀(polyion complex (PIC) micelle)이라는 개념을 제시한 바 있으며(A. Harada & K. Kataoka, Macromolecules , 28, 5294, 1995), 또한 이러한 개념을 활용하여 등전점이 11 정도의 양전하를 지닌 단백질인 라이소자임(lysozyme)을 고분자 미셀 안에 봉입시키는 연구결과를 발표한 바 있다(A. Harada & K. Kataoka, Macromolecules , 31, 288, 1998).
그러나 지금까지 개발된 종래의 약물 전달체용 고분자 물질 또는 약물 전달체의 경우, 비록 생분해성 및 생체적합성인 특성을 가지고 있다고 할지라도 체내 투여시 체내의 강한 이온 강도에 의해서 약물 전달체의 안정성이 떨어진다는 문제점이 있다.
따라서 생체 내의 강한 이온 강도에서도 높은 안정성을 유지할 수 있으며 생 체적합성 및 생분해성이 우수한 새로운 약물 전달체의 개발이 필요한 실정이다.
이에 본 발명자들은 이온 강도가 높은 체내에서도 높은 안정성을 유지할 수 있는 새로운 약물 전달체를 개발하던 중, 폴리에틸렌글라이콜과 폴리에틸렌이민을 친수성 블록으로 사용하고, 비이온성 폴리아미노산을 소수성 블록으로 사용하여 제조된 양친성 공중합체가 생체적합성 및 생분해성이 우수할 뿐만 아니라 생리활성 물질과 복합체 형성시 이온성 결합과 소수성 결합을 동시에 이용할 수 있으므로 생체 내의 높은 이온강도에서 매우 안정한 형태의 약물 전달체로 사용할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 체내의 이온강도에서도 안정한 약물 전달체의 용도로 사용될 수 있는 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌이민 및 비이온성 아미노산을 포함하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌이민 및 비이온성 아미노산을 포함하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체와 하나 이상의 생리활성성분을 포함하는 약물 전달체 조성물을 제공하는 것이다.
나아가 본 발명의 다른 목적은 상기 약물 전달체 조성물 주사제용 용액에 용해 또는 분산시킨 서방성 주사제를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌이민 및 비이온성 아미노산을 포함하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 폴리에틸렌이민은 분자량이 100~2000인 가지형 폴리에틸렌이민일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 비이온성 아미노산은 류신(Leucine), 이소류신(Isoleucine), 메티오닌(Methionine), 알라닌(Alanine), 트립토판(Tryptophan), 발린(Valine) 및 페닐알라닌(Phenylalanine)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 폴리아미노산은 류신의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리류신, 이소류신의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리이소류신, 메티오닌의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리메티오닌, 알라닌의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리알라닌, 트립토판의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리트립토판, 발린의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리발린 및 페닐알라닌의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리페닐알라닌으로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 폴리아미노산은 리신(lysine), 글루탐산(glutamic acid) 및 히스티딘(histidine)으로 이루어진 군 중에서 선택된 이온성 아미노산과 공중합(copolymerization)되어 있는 형태일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 공중합체 중 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민과 비이온성 폴리아미노산의 중량비는 1:0.1 내지 1:10일 수 있다.
또한, 본 발명은,
(a) 친수성 고분자인 폴리에틸렌글리콜과 폴리에틸렌이민을 공유 결합시키는 단계;
(b) 비이온성 아미노산 및 트라이포스젠 촉매를 1,4 디옥세인(1,4-dioxane) 용매에 용해 또는 분산시키고 반응시켜 비이온성 아미노산 N-카르복실 무수물(NCA)를 합성하는 단계; 및
(c) 상기 (a)단계에서 공유 결합된 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민과 상기 (b) 단계에서 합성된 비이온성 아미노산 N-카르복실 무수물(NCA)를 유기용매 상에서 반응시켜 비이온성 폴리아미노산을 합성하는 단계를 포함하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 공유 결합은 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HMDI)을 이용하여 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계의 비이온성 아미노산은 류신(Leucine), 이소류신(Isoleucine), 메티오닌(Methionine), 알라닌(Alanine), 트립토판(Tryptophan), 발린(Valine) 및 페닐알라닌(Phenylalanine)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (c) 단계의 유기용매는 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide)일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체와 하나 이상의 생리활성성분을 포함하는 약물 전달체 조성물을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 활성 성분은 펩타이드, 단백질, 항암제, 소염진통제, 항생제, 항균제, 호르몬제, 유전자 및 백신으로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체는 상기 공중합체의 임계미셀농도(CMC) 이하에서 상기 생리활성성분과 복합체를 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 본 발명에 따른 약물 전달체 조성물은 경구, 경비, 눈, 피하, 정맥내, 근육내 또는 복강내 경로를 통해 투여될 수 있도록 주사용, 경피용 또는 경구용으로 제형화될 수 있다.
나아가 본 발명은 상기 본 발명에 따른 약물 전달체 조성물을 주사제용 용액에 용해 또는 분산시킨 서방성 주사제를 제공한다.
본 발명에 따른 양친성 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민을 다중 개시제로 사용하여 비이온성 폴리아미노산의 중합을 유도함으로써 합성될 수 있으며, 첨가되는 비이온성 아미노산의 함량에 따라 공중합체가 가지는 소수성 특성을 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 상기 양친성 공중합체는 소수성 블록으로 생체 비이온성 아미노산을 사용함으로써 생체적합성 및 생분해성이 우수한 효과가 있고, 생리적으로 유용한 물질과 이온성 결합 및 소수성 결합을 통해 복합체를 형성할 수 있으므로 이온 강도가 높은 체내에서도 높은 안정성을 유지할 수 있는 약물 전달체의 용도로 사용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol), 폴리에틸렌이 민(polyethylenimine) 및 비이온성 아미노산(nonionic poly amino acid)을 포함하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체 및 상기 공중합체의 제조방법을 제공함에 그 특징이 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 상기 공중합체는 친수성 블록으로 폴리에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌이민을 가지며, 소수성 블록으로 비이온성 폴리아미노산을 가지는 양친성 공중합체라는 특징이 있다.
본 발명에서는 양친성의 성질을 갖는 공중합체를 위해 친수성 블록으로 폴리에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌이민을 사용하였는데, 상기 폴리에틸렌글리콜(PEG)은 양친성 고분자에 기반한 약물전달시스템과 관련하여 가장 많은 연구가 진행된 친수성 고분자이다. 이러한 폴리에틸렌글리콜은 HO-(CH2CH2O)n-H로 표현되는 구조식을 가지며, 반복 연결되는 에틸렌 옥사이드((CH2CH2O)-)를 가지는 구조적 특성으로 인해 강한 친수성을 나타내며, 또한 이러한 특성이 단백질 또는 화합물과 결합하는 경우에 생체친화성을 부여하게 되는 특징을 가진다.
또한, 폴리에틸렌글리콜은 한쪽 말단이 메톡시기(CH3O-)로 치환된 메톡시폴리에틸렌글리콜(mPEG)의 형태로도 존재하는데 그 구조식은 CH3O-(CH2CH2O)n-H로 표현된다. 특히, 의약품의 개발에 있어서, 폴리에틸렌글리콜-단백질의 형태를 가지는 제제의 경우, 상기 폴리에틸렌글리콜로 대부분 메톡시폴리에틸렌글리콜 유도체들이 사용되고 있는데 이러한 이유는 폴리에틸렌글리콜의 말단이 메톡시기로 보호되어 있어 구조의 안정성을 유지할 수 있기 때문이다.
상기 폴리에틸렌이민은 이미 오래 전부터 제지분야에서 활용되고 있는 양이온성 고분자 전해질이다. 일반적으로 폴리에틸렌이민은 그 구조에 따라 선형과 가지형으로 나뉘는데, 이 둘의 합성 방법은 서로 다르다. 한편, 일반적으로 사용되고 있는 폴리에틸렌이민은 가지형으로, 여기에는 일차 아민, 이차 아민, 삼차 아민의 수가 1:2:1의 비율로 존재한다. 가지형 폴리에틸렌이민의 가지사슬은 주사슬 질소 원자의 3∼3.5 개당 하나 정도 존재하는 것으로 알려져 있으며, 이러한 폴리에틸렌이민은 물, 알코올, 글리콜, 디메틸포름아미드, 테트라하이드로퓨란, 에스테르류 등에 용해되는 한편, 고분자량의 탄화수소류, 올릭산(oleic acid), 디에틸에테르에는 용해되지 않는 것으로 알려져 있다. 또한, 폴리에틸렌이민은 대부분의 염화용매(chlorinated solvent)과 서서히 반응하여 케톤과 가교될 수 있다. 가지형 폴리에틸렌이민은 초기에 미국의 다우 케미칼(Dow Chemical)에 의해 에틸렌 디클로라이드와 암모니아를 이용한 기체상 반응을 통해 합성되었으나, 이러한 반응방법은 1977년에 중단되었고, 현재는 BASF사에서 에틸렌이민(ethylenimine) 또는 아지리딘(aziridine)으로부터 산촉매를 이용한 개환중합(ring-opening polymerization) 방법으로 합성되고 있다. 또한, 가지형 폴리에틸렌이민은 그 독성이 LD50이 3g/kg 정도로 직접적인 식품 접촉물에 활용될 수 있는 범위 이내의 것으로 FDA에 의해 승인되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 공중합체는 소수성 블록으로 비이온성 폴리아미노산을 사용하였는데, 일반적으로 약물전달 시스템을 위하여 친수성 및 소수성 성질을 이용한 공중합체의 경우, 일반적으로 체내에 투여된다는 점을 고려할 때, 체내에 대 한 부작용이 없도록 생체적합성이 우수하고 생분해되어야 하는 특성이 요구된다.
한편, 지금까지 약물전달 시스템을 위한 공중합체의 제조에 있어서, 소수성 부분으로 전하를 띄지 않는 고분자 물질 또는 합성된 소수성 고분자 물질 등 다양한 소수성 물질들이 사용되고 있지만, 본 발명에서와 같이 비이온성 아미노산을 사용한 예는 없었다.
앞서 기술된 바와 같이, 친수성 블록으로 폴리에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌이민을 가지며, 소수성 블록으로 비이온성 폴리아미노산을 가지는 본 발명에 따른 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체 및 상기 공중합체의 제조방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
즉, 본 발명에 따른 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체의 제조방법은, (a) 친수성 고분자인 폴리에틸렌글리콜과 폴리에틸렌이민을 공유 결합시키는 단계; (b) 비이온성 아미노산 및 트라이포스젠 촉매를 1,4 디옥세인(1,4-dioxane) 용매에 용해 또는 분산시키고 반응시켜 비이온성 아미노산 N-카르복실 무수물(NCA)를 합성하는 단계; (c) 상기 (a)단계에서 공유 결합된 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민과 상기 (b) 단계에서 합성된 비이온성 아미노산 N-카르복실 무수물(NCA)를 유기용매 상에서 반응시켜 비이온성 폴리아미노산을 합성하는 단계를 포함하며, 상기 본 발명의 공중합체 제조방법을 단계별로 설명하면 다음과 같다.
제1단계: 폴리에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌이민을 공유 결합시키는 단계
본 발명에 따른 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체의 제조를 위해, 먼저 폴리에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌이민을 공유결합 시킨다.
본 발명에서 사용된 상기 폴리에틸렌글리콜은 분자량이 1000~5000Da인 것을 사용할 수 있으며, 폴리에틸렌글리콜의 말단이 기능기로 치환된 형태 또는 치환되지 않은 형태의 모든 폴리에틸렌글리콜을 사용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 폴리에틸렌글리콜은 한쪽 말단이 메톡시기로 치환된 메톡시 폴리에틸렌글리콜을 사용하였다.
본 발명에서 사용된 상기 폴리에틸렌이민은 독성이 없는 가지형 폴리에틸렌이민을 사용할 수 있으며, 분자량은 100~10100, 바람직하게는 100~2000인 것을 사용할 수 있다. 한편, 상기 가지형 폴리에틸렌이민의 분자량이 100 미만일 경우에는 본 발명에 따라 생성된 공중합체가 유용한 생리활성물질과 잘 결합할 수 없으며, 분자량이 10100이상일 경우에는 체내에서 신장을 통해 몸밖으로 배출되기 어려운 문제점이 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 폴리에틸렌이민을 분자량이 상기 범위 내의 것으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폴리에틸렌글리콜과 폴리에틸렌이민의 공유결합은 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HMDI)을 이용하여 수행할 수 있으며, 상기 HMDI는 폴리에틸렌글리콜을 활성화시켜 폴리에틸렌이민의 일차아민과 결합할 수 있는 역할을 한다. HMDI에 의해 활성화된 폴리에틸렌글리콜과 폴리에틸렌이민의 공유결합은 상기 두 고분자가 공유결합 될 수 있는 반응이라면 모두 사용 가능하고, 본 발명의 일실시예에서는 활성화된 폴리에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌이민을 클로로포름에 각각 녹인 다음, 폴리에틸렌글리콜 용액을 폴리에틸렌이민 용액에 한방울씩 떨어뜨려 두 고분자를 공유결합 시켰으며, 이후 반응이 완료되면 반응액을 농축한 후 디에틸에테르에 침전시킴으로써 폴리에틸렌글리콜과 폴리에틸렌이민의 공유결합체를 수득하였다.
상기 HMDI에 의해 활성화된 폴리에틸렌글리콜의 구조식<화학식 1> 및 상기 활성화된 폴리에틸렌글리콜과 가지형 폴리에틸렌이민(bPEI)의 결합구조식<화학식 2>은 하기에 나타낸 바와 같다.
<화학식 1>
Figure 112009046047408-PAT00001
메톡시폴리에틸렌글리콜의 활성화(mPEG-HMDI)
상기 식에서, n은 10~10000이다.
<화학식 2>
Figure 112009046047408-PAT00002
메톡시폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민(mPEG-bPEI)
상기 식에서, n은 7~2300이고, p는 9~700이다.
제2단계: 아미노산 N- 카르복실 무수물( NCA )의 합성 단계
본 발명에 따른 공중합체의 다른 구성인 폴리아미노산은 비이온성 아미노산으로 구성되어 있는 특징이 있으며, 이러한 비이온성 아미노산은 본 발명의 공중합체에 소수성을 부여한다.
본 발명에 따른 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체의 제조에 있어서, 상기 비이온성 폴리아미노산은 비이온성 아미노산의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성될 수 있다.
상기 비이온성 아미노산의 N-카르복실 무수물(NCA)은 비이온성 아미노산을 당업계에 공지된 아미노산 N-카르복실 무수물(NCA)의 제조방법에 따라 제조될 수 있으며, 바람직하게는 적절한 용매에서 상기 비이온성 아미노산을 촉매와 반응시킴으로써 제조할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 비이온성 아미노산으로 페닐알라닌을 트라이포스 젠 촉매와 함께 1,4 디옥세인 용매에 용해 또는 분산시키고 반응시킴으로써 페닐알라닌N-카르복실 무수물을 합성하였다.
본 발명에 따라 합성된 비이온성 아미노산의 N-카르복실 무수물(NCA)들 중에서 일예로 페닐알라닌을 이용할 경우의 합성과정은 하기 <화학식 3>에 나타낸 바와 같다.
<화학식 3>
Figure 112009046047408-PAT00003
페닐알라닌 N-카르복실 무수물
본 발명에서 “비이온성 아미노산”이란 물에 대한 용해도가 높고 이온화 잔기가 있는 아미노산, 즉 이온성 아미노산 보다 상대적으로 용해도가 낮고 이온화 그룹이 없는 아미노산을 의미하는 것으로서, 본 발명에 따른 상기 비이온성 아미노산의 종류로는 이에 제한되지는 않으나, 류신(Leucine), 이소류신(Isoleucine), 메티오닌(Methionine), 알라닌(Alanine), 트립토판(Tryptophan), 발린(Valine) 및 페닐알라닌(Phenylalanine)으로 이루어진 군중에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 페닐알라닌일 수 있다.
또한, 상기 비이온성 폴리아미노산의 종류로는 이에 제한되지는 않으나, 류 신의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리류신, 이소류신의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리이소류신, 메티오닌의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리메티오닌, 알라닌의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리알라닌, 트립토판의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리트립토판, 발린의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리발린 및 페닐알라닌의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리페닐알라닌으로 이루어진 군중에서 선택되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 폴리페닐알라닌일 수 있다.
또한, 상기 비이온성 폴리아미노산은 이온성 아미노산과 공중합되어 있는 형태일 수 있는데, 이러한 이온성 아미노산으로는 리신(lysine), 글루탐산(glutamic acid) 또는 히스티딘(histidine)일 수 있다.
제3단계: 폴리에틸렌글리콜 -폴리에틸렌이민을 개시제로 하여 폴리아미노산의 합성을 통한 폴리에틸렌글리콜 -폴리에틸렌이민- 폴리아미노산 공중합체의 제조 단계
본 발명에 따른 공중합체는 상기 제1단계에서 공유결합된 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민과 제2단계에서 합성된 비이온성 아미노산의 N-카르복실 무수물(NCA)를 유기용매 상에서 반응시켜 비이온성 폴리아미노산을 합성하는 과정을 통해 제조할 수 있으며, 이때 상기 유기용매로는 디메틸설폭사이드(DMSO)를 사용할 수 있다.
상기 폴리아미노산은 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민의 일차아민이 다중 개시제로 역할을 하여 비이온성 아미노산의 N-카르복실 무수물의 중합을 유도함으 로써 합성할 수 있다. 따라서 이와 같은 과정을 통해 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민에 합성된 폴리아미노산이 결합됨에 따라 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산 공중합체가 합성된다.
상기와 같은 방법으로 합성된 본 발명의 일실시예에 따른 메톡시폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산 공중합체의 구조식은 하기 <화학식 4>에 나타낸 바와 같다.
<화학식 4>
Figure 112009046047408-PAT00004
메톡시폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산(mPEG-bPEI-pAA)
상기 식에서, n은 7~2300이고, p는 9~700이고, x,y는 1~10000이다.
또한, 본 발명에 따른 공중합체의 제조 과정 중에서 소수성 블록으로 사용되는 비이온성 아미노산 N-카르복실 무수물의 첨가량을 조절할 경우, 본 발명에 따른 공중합체의 소수성을 조절할 수 있다. 본 발명에 따른 공중합체의 제조에 있어서, 상기 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민과 비이온성 폴리아미노산의 중량비는 1:0.1 내지 1:10의 범위일 수 있다. 그러나 만약, 친수성의 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌 이민 고분자의 양이 상기 범위를 벗어날 경우, 생리활성물질을 함유할 있는 부분이 형성되지 못하는 문제점이 있으며, 소수성의 비이온성 폴리아미노산의 양이 상기 범위를 벗어날 경우, 본 발명의 공중합체가 안정한 구조로 형성되지 못하는 문제점이 있다.
나아가 본 발명은 본 발명에 따른 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체와 하나 이상의 생리활성성분을 포함하는 약물 전달체 조성물 및 상기 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 상기 “생리활성성분”은 동물 또는 사람의 체내에서 생리적인 기능을 촉진 또는 억제하여 목적하는 생물학적 또는 약리학적 효과를 유도할 수 있는 물질로서, 동물 또는 사람에게 투여하기 적합한 화학적 또는 생물학적 물질 또는 화합물을 의미하며, (1) 감염 예방과 같은 원하지 않은 생물학적 효과를 예방하여 유기물에 대한 예방효과를 가지고, (2) 질병으로 생기는 컨디션을 경감시키며, 예를 들어 질병의 결과로 생기는 고통 또는 감염을 완화시키며, (3) 유기물로부터 질병을 완화, 감소 또는 완전히 제거할 수 있는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 “생리활성성분”은 “약물” 또는 “치료제”의 용어와도 상호 교환적으로 사용될 수 있다.
상기 생리활성성분으로는 이에 제한되지는 않으나, 펩타이드, 단백질, 항암제, 소염진통제, 항생제, 항균제, 호르몬제, 유전자 및 백신으로 이루어진 군중에서 선택될 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 생체 내에서 음전하를 띄는 소혈청알부민을 사용하여 약물 전달체 조성물을 제조하였다.
본 발명에 따른 상기 약물 전달체 조성물은 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체와 하나 이상의 생리활성성분이 이온성 결합 및 소수성 결합을 이용하여 형성된다는 점에 특징이 있다.
본 발명의 일실험예에 따르면, 본 발명의 약물 전달체 조성물의 제조에 있어서 생리활성물질의 경우 입자 전위가 음전하를 띄는 반면 공중합체와 생리활성물질의 복합체 형성시 양전하를 띄는 것을 확인함으로써 본 발명의 공중합체가 생리활성물질과 이온 결합을 통해 복합체를 형성하는 것을 알 수 있었다. 또한, 비이온성 함량이 높을수록 생리활성과 복합체 형성시 입자의 직경이 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 이를 통해 본 발명에 따른 약물 전달체 조성물은 이온성 결합 및 소수성 결합이 동시에 작용하여 형성된 것임을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 약물 전달체 조성물은 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체와 생리활성물질과의 용이한 결합을 위해 상기 공중합체의 임계미셀농도(CMC) 이하의 농도에서 상기 생리활성물질과 복합체를 형성함으로써 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 공중합체의 임계미셀농도는 0.005 내지 0.2g/L 정도로 매우 낮기 때문에 수용액 속에서 매우 안정하다. 또한 이러한 특징은 본 발명의 공중합체가 수용액 내에서 장기간 동안 보관하거나 또는 체내 투여 시 오랜 시간 동안에도 그 구조를 안정하게 유지할 수 있음을 의미하므로 약물 전달체로서 매우 유용하게 사용될 수 있다.
상기 “임계미셀농도”란 일반적으로 미셀(micell)을 형성할 수 있는 농도를 말하는 것으로서, 상기 미셀(micell)은 친수성과 소수성의 인지질을 주성분으로 하는 중합체들로 소수성 부분이 서로 모여 구형을 이루게 된 것을 말한다.
본 발명에 따른 약물 전달체 조성물은 약학적으로 유효한 양의 상기 생리활성성분을 단독으로 포함하거나 하나 이상의 약학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 포함할 수 있다. 상기에서 약학적으로 유효한 양이란 상기 생리활성성분이 동물 또는 사람에게 투여되어 목적하는 생리학적 또는 약리학적 활성을 나타내기에 충분한 양을 말한다.
그러나 상기 약학적으로 유효한 양은 투여 대상의 연령, 체중, 건강상태, 성별, 투여 경로 및 치료기간 등에 따라 적절히 변화될 수 있다.
또한, 상기에서 약학적으로 허용되는이란 생리학적으로 허용되고 인간에게 투여될 때, 통상적으로 위장 장애, 현기증과 같은 알레르기 반응 또는 이와 유사한 반응을 일으키지 않는 것을 말한다. 상기 담체, 부형제 및 희석제의 예로는, 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리돈, 물, 메틸하이드록시벤조에이트, 프로필하이드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 또한, 충진제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제 및 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물은 포유동물에 투여된 후 활성 성분의 신속, 지속 또는 지연된 방출을 제공할 수 있도록 당업계에 공지된 방법을 사용하여 제형화될 수 있으며, 특히, 경구, 경비, 눈, 피하, 정맥내, 근육내 또는 복강내 경로를 통해 투여될 수 있도록 주사용, 경피용 또는 경구용으로 제형화될 수 있다. 상기 제형은 이에 제한되지는 않으나, 분말, 과립, 정제, 에멀젼, 시럽, 에어로졸, 연질 또는 경질 젤라틴 캅셀, 멸균 주사용액, 멸균 분말의 형태일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 약물 전달체 조성물을 비경구 투여의 방법 중 하나인 주사용으로 사용할 경우, 통상의 주사제용 용액에 상기 조성물을 분산시켜 서방성 주사제로 사용할 수 있다.
따라서 본 발명은 본 발명의 약물 전달체 조성물을 주사제용 용액에 분산시킨 서방성 주사제를 제공한다.
본 발명에 따른 약물 전달체 조성물은 경구, 경피, 피하, 정맥 또는 근육을 포함한 여러 경로를 통해 투여될 수 있으며, 활성 성분의 투여량은 투여 경로, 환자의 연령, 성별, 체중 및 환자의 중증도 등의 여러 인자에 따라 적절히 선택될 수 있다. 또한, 본 발명의 약물 전달체 조성물은 상기 생리활성물질의 목적하는 효과를 상승시킬 수 있는 공지의 화합물과도 병행하여 투여할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
폴리에틸렌글리콜 -폴리에틸렌이민- 폴리아미노산 공중합체의 합성
<1-1> 폴리에틸렌글리콜의 활성화
환류 응축기 설치 후 메톡시 폴리에틸렌 글리콜(mPEG-OH)(시그마, 5000Da) 15.23g을 100ml의 플라스크를 이용하여 15ml의 메틸렌클로라이드(CHCl3)에 녹였다. 이후 60ml의 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HMDI)을 처리한 후, 24시간 반응시켜 폴리머를 제조하였다. 반응이 끝나면 상기 폴리머를 750ml의 석유에테르에 침전 시켜 정제하였고 400ml의 석유에테르로 3번 세척한 다음, 20ml의 메틸렌클로라이드(CHCl3)에 다시 녹였다. 그런 다음 500ml의 석유에테르에 다시 침전시켜 정제하였다. 상기와 같은 과정을 10번 반복수행한 후 진공건조를 통해 하기 활성화 형태의 폴리에틸렌글리콜을 수득하였다.
<1-2> 폴리에틸렌글리콜과 폴리에틸렌이민의 공유결합체 형성
상기 실시예 <1-1>에서 수득한 활성화 형태의 폴리에틸렌글리콜 2g을 200ml의 클로로포름에 녹였다. 이후, 0.5g의 폴리에틸렌이민(Alfa Aesar, 1800da)을 50ml의 클로로포름에 녹인 다음, 여기에 상기 폴리에틸렌글리콜을 녹인 용액을 한 방울씩 떨어뜨림으로써 폴리에틸렌글리콜과 폴리에틸렌이민의 공유결합 반응을 수행하였다. 이때, 상기 반응은 24시간 동안 수행하였으며, 반응 완료 후 진공농축 장치를 이용하여 총 부피가 30ml이 되도록 농축한 다음, 디에틸에테르(diethyl ether)에 침전시킴으로써 폴리에틸렌글리콜과 폴리에틸렌이민의 공유결합체를 수득하였다.
<1-3> 아미노산 N- 카르복시 무수물( NCA )의 합성
1.4 디옥세인(1,4-Dioxane, sigma) 60ml에 비이온성 아미노산인 페닐알라닌(시그마) 3g 및 트리포스젠(triphosgene, 시그마) 3g을 분산시킨 후, 오일베스에서 60의 온도로 반응시킨 다음, 800ml의 헥산(Hexane, Sigma)에 침전시킨 다음, 다시 60 ml의 1.4 디옥세인에 녹인 다음 헥산에 침전시켰다. 이러한 과정은 3번 반복 수행하였으며 정제 후 진공건조기에서 건조시켜 합성된 페닐알라닌 N-카르복시 무수물을 수득하였다.
<1-4> 폴리에틸렌글리콜 -폴리에틸렌이민- 폴리아미노산 공중합체의 합성
상기 실시예 <1-2>에서 공유결합된 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민(mPEG-PEI) 0.5g을 하기에 기재된 바와 같이 각각 다른 질량의 실시예 <1-3>에서 합성된 페닐알라닌 N-카르복시 무수물(Phe-NCA)과 함께 디메틸설폭사이드(DMSO, sigma) 용매에서 각각 반응시켜 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산의 공중합체를 합성하였다. 각각 합성물에 따른 질량비와 합성수율은 하기 표 1에 나타내었다.
폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산 공중합체의 합성
합성고분자 코드 합성물 질량비 용매 사용량
( DMSO ) 		용해도
(증류수) 		합성 수율 (질량%)
mPEG - PEI (7.7k) Phe - NCA
합성예 1( mPPP1 ) 0.5g 0.05g 10ml O 82
합성예 2( mPPP2 ) 0.5g 0.1g 10ml O 77
합성예 3( mPPP3 ) 0.5g 0.25g 20ml O 77
합성예 4( mPPP4 ) 0.5g 0.5g 30ml O 77
합성예 5( mPPP5 ) 0.5g 1g 40ml X 75
< 실시예 2>
폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산-생리활성물질 복합체의 형성
본 발명자들은 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산의 공중합체에 생리활성 물질을 첨가한 복합체를 제조하기 위해 생리활성 물질로 소 혈청 알부민(Bovine serum alumin, sigma)을 사용하였다. 상기 복합체는 실시예 1에서 제조된 양이온성 합성고분자 물질인 mPPP1, mPPP2, mPPP3은 pH 7.4의 증류수를 이용하여 농도가 0.01g/L가 되도록 각각 제조하였으며, 소 혈청 알부민도 pH 7.4의 증류수를 이용하여 알부민의 농도가 0.01g/L인 용액을 제조하였다. 이후 상기와 같이 제조된 양이온성 합성고분자 물질 각 1ml에 생리활성물질인 소 혈청 알부민 용액 1ml을 각각 떨어뜨려 소수성 결합과 이온 결합을 이용한 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산의 공중합체 복합체를 형성하였다. 이때, 상기 농도가 0.01g/L이 되도록 제조한 이유는 임계미셀농도 이상에서는 합성고분자 물질이 스스로 회합체를 형성하기 때문에 단백질과 균일한 복합체를 형성하기 어렵기 때문이며 따라서 합성고분자 물질의 임계미셀농도 이하에서 생리활성물질과 복합체를 형성하기 위한 것이다.
<실험예 1>
폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산 공중합체의 합성 검증
상기 실시예 1에서 제조된 본 발명의 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산의 합성의 검증은 1H-NMR(Avancek 500, Bruker, Germany)을 이용하여 수행하였다. 먼저 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민의 합성 검증을 위해 D2O에 합성고분자를 녹인 후 1H-NMR 결과를 분석하였으며, 그 결과는 도 1에 나타내었다. 이후, 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산의 공중합체 합성을 검증하기 위해서 CDCl2에 상기 공중합체를 녹인 후 1H-NMR결과를 분석하였으며, 그 결과는 도 2에 나타내었다.
그 결과, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 합성된 화학구조가 명확히 분석되었고, 1H-NMR을 통한 합성비율 및 수평균 분자량은 하기 표 2에 기재된 바와 같았다. 또한, 상기 합성 비율의 계산은 페닐알라닐 벤젠고리의 수소시그날(7.20), 폴리에틸렌글리콜의 에틸렌 수소시그날(3.65 ppm) 및 폴리에틸렌이민의 수소시그날 (2.32.7 ppm)을 이용한 적분을 통해 계산하였다.
폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산의 합성비율 및 수평균 분자량 분석
합성고분자 종류 분자1몰당 단일 유닛 함량 수평균분자량
( Mn , KDa )
mPEG PEI Phe
mPP 64.9 35.1 0 7.7
합성예 1 ( mPPP1 ) 61.2 33.1 5.7 8.2
합성예 2 ( mPPP2 ) 59.9 32.4 7.7 8.3
합성예 3 ( mPPP3 ) 53.4 28.9 17.7 9.4
합성예 4 ( mPPP4 ) 47.8 25.8 26.4 10.5
합성예 5 ( mPPP5 ) 44.2 23.9 31.9 11.3
< 실험예 2>
임계미셀농도(CMC) 측정
본 발명에 따른 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산의 공중합체에 대하여 나노입자가 형성될 수 있는 최소 임계 농도 값을 측정하기 위하여 형광물질인 파이렌 98% (Simga aldrich, USA)을 사용하였고, 형광분광광도계(RF-5301PC, Shimadzu, Japan)를 이용하여 파이렌의 형광을 측정하였다. 형광 분광의 측정을 위해 파이렌 스톡 용액 (Pyrene stock solution, 6.0 × 10)을 아세톤을 이용하여 준비하였고, 사용할 때까지 5℃에서 저장하였다. 안정상태의 형광분광의 측정을 위하여 파이렌 농도가 12.0× 10-7M이 되도록 하기 위해, 아세톤하의 파이렌 용액을 증류수에 첨가하였다. 이후 상기 용액으로부터 아세톤을 제거하기 위하여 60℃에서 1시간 동안 용액을 증류시켰다. 아세톤이 없는 파이렌 용액은 1 × 10-4에서 1.0 mg/mL 범위 농도의 자가 응집 나노입자와 함께 혼합되었다. 각 시료에서 파이렌의 최종농도는 6.0 × 10-7M이었고, 이는 25℃ 물에서의 용해도와 거의 같은 것이다. 또한, 형광분광의 측정을 위한 슬릿 간격은 흥분(excitation) 및 방출(emission)을 각각 5로 지정하고, 스캔 속도는 240 나노미터/분, PMT 전압은 400 볼트 조건에서 실험하였다. 방출파장은 390nm로 고정한 상태에서 흥분파장은 300 나노미터에서 360 나노미터까지 스캔하였다.
그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 각 합성고분자의 농도별 파이렌 형광 스펙트럼을 얻을 수 있었으며, 미셀의 농도에 대한 339nm에서의 강도와 333 nm에서의 강도의 비(I 337nm /I 334nm )를 통해 임계 미셀 농도를 계산할 수 있었다(도 4 참조). 또한, 각각 합성된 고분자별 임계미셀농도는 하기 표 3에 기재된 바와 같으며, 특히 합성예 4(mPPP4) 및 합성예(mPPP5)는 임계미셀농도가 낮으므로 소수성 약물 전달에 적합하다는 것을 알 수 있었으며, 합성예 1 내지 3(mPPP1 내지 mPPP3)의 경우 또한 임계미셀농도가 낮아서 생리활성물질과 복합체의 형성에 유리할 수 있음을 알 수 있었다.
폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산의 종류별 임계미셀농도 측정
합성고분자 종류 임계미셀농도 (g/L)
mPP N.D
합성예 1( mPPP1 ) 0.1380
합성예 2( mPPP2 ) 0.0912
합성예 3( mPPP3 ) 0.0331
합성예 4( mPPP4 ) 0.0079
합성예 5( mPPP5 ) 0.0065
< 실험예 3>
폴리에틸렌글리콜 -폴리에틸렌이민- 폴리아미노산 -생리활성물질 복합체의 입자 특성 분석
상기 실시예 2에서 제조한 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산-생리활성물질의 복합체를 0.01g/L의 농도로 탈이온화된 물에 분산시킨 후, 샘플 1ml을 취하여 제타시저SZ(zetasizerSZ, Malvern, UK)을 이용하여 평균 입자 직경 및 제타 전위를 분석하였다. 산란각은 90도로 고정하여 수행하였으며, mPPP1-3와 생리활성물질인 BSA와의 복합체 형성 시 입자 분포를 도 5 및 도 6에 나타내었다.
그 결과, 비이온성 아미노산의 함량이 높을수록 생리활성과 복합체를 형성시 입자 직경이 작아짐을 알 수 있다(도 5 참조). 또한, 생리활성물질의 경우 입자 전위가 음전하를 띄는 반면에 복합체 형성시에는 양전하를 띈다는 것을 알 수 있다(도 6 참조).
따라서 이러한 결과를 통해 본 발명자들은 본 발명의 합성 고분자, 즉, 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산 공중합체가 생리활성물질과 이온 복합체를 형성할 수 있음을 알 수 있었으며, 나아가 상기와 같은 본 발명의 복합체는 소수성 결합과 이온 결합을 동시에 적용할 수 있는 복합체의 형태라는 것을 알 수 있었다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에서 합성된 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민의 수소 핵자기 공명 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에서 합성된 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산의 수소 핵자기 공명 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에서 합성된 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산의 농도별 파이렌 형광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에서 합성된 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산의 농도에 따른 339 나노미터와 333 나노미터에서의 형광 강도비를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에서 합성된 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산과 생리활성물질과의 복합체의 입자직경 분포를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에서 합성된 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-폴리아미노산과 유용한 생리활성물질과의 복합체에 대한 제타전위를 나타낸 것이다.

Claims (15)

  1. 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌이민 및 비이온성 아미노산을 포함하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌이민은 분자량이 100~2000인 가지형 폴리에틸렌이민인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비이온성 아미노산은 류신(Leucine), 이소류신(Isoleucine), 메티오닌(Methionine), 알라닌(Alanine), 트립토판(Tryptophan), 발린(Valine) 및 페닐알라닌(Phenylalanine)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미노산은 류신의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리 류신, 이소류신의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리이소류신, 메티오닌의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리메티오닌, 알라닌의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리알라닌, 트립토판의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성 한 폴리트립토판, 발린의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리발린 및 페닐알라닌의 N-카르복실 무수물(NCA)로부터 합성한 폴리페닐알라닌으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아미노산은 리신(lysine), 글루탐산(glutamic acid) 및 히스티딘(histidine)으로 이루어진 군 중에서 선택된 이온성 아미노산과 공중합(copolymerization)되어 있는 형태인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공중합체 중 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민과 비이온성 폴리아미노산의 중량비는 1:0.1 내지 1:10인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체.
  7. (a) 친수성 고분자인 폴리에틸렌글리콜과 폴리에틸렌이민을 공유 결합시키는 단계;
    (b) 비이온성 아미노산 및 트라이포스젠 촉매를 1,4 디옥세인(1,4-dioxane) 용매에 용해 또는 분산시키고 반응시켜 비이온성 아미노산 N-카르복실 무수물(NCA) 를 합성하는 단계; 및
    (c) 상기 (a)단계에서 공유 결합된 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민과 상기 (b) 단계에서 합성된 비이온성 아미노산 N-카르복실 무수물(NCA)를 유기용매 상에서 반응시켜 비이온성 폴리아미노산을 합성하는 단계를 포함하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 공유 결합은 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HMDI)을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 비이온성 아미노산은 류신(Leucine), 이소류신(Isoleucine), 메티오닌(Methionine), 알라닌(Alanine), 트립토판(Tryptophan), 발린(Valine) 및 페닐알라닌(Phenylalanine)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (c) 단계의 유기용매는 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide)인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체와 하나 이상의 생리활성성분을 포함하는 약물 전달체 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 활성 성분은 펩타이드, 단백질, 항암제, 소염진통제, 항생제, 항균제, 호르몬제, 유전자 및 백신으로 이루어진 군 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 약물 전달체 조성물.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산 공중합체는 상기 공중합체의 임계미셀농도(CMC) 이하에서 상기 생리활성성분과 복합체를 형성하는 것을 특징으로 하는 약물 전달체 조성물.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 조성물은 경구, 경비, 눈, 피하, 정맥내, 근육내 또는 복강내 경로를 통해 투여될 수 있도록 주사용, 경피용 또는 경구용으로 제형화되는 것을 특징으로 하는 약물 전달체 조성물.
  15. 제11항에 따른 조성물을 주사제용 용액에 용해 또는 분산시킨 서방성 주사제.
KR1020090068631A 2009-07-28 2009-07-28 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산을 포함하는 양친성 공중합체, 이의 제조방법 및 상기 공중합체를 포함하는 약물 전달체 조성물 KR101136555B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090068631A KR101136555B1 (ko) 2009-07-28 2009-07-28 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산을 포함하는 양친성 공중합체, 이의 제조방법 및 상기 공중합체를 포함하는 약물 전달체 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090068631A KR101136555B1 (ko) 2009-07-28 2009-07-28 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산을 포함하는 양친성 공중합체, 이의 제조방법 및 상기 공중합체를 포함하는 약물 전달체 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110011129A true KR20110011129A (ko) 2011-02-08
KR101136555B1 KR101136555B1 (ko) 2012-04-17

Family

ID=43771387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090068631A KR101136555B1 (ko) 2009-07-28 2009-07-28 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산을 포함하는 양친성 공중합체, 이의 제조방법 및 상기 공중합체를 포함하는 약물 전달체 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101136555B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103709400A (zh) * 2013-12-23 2014-04-09 中国科学院长春应用化学研究所 一种超支化聚乙烯亚胺接枝的聚丙氨酸共聚物及其制备方法
CN110563948A (zh) * 2019-08-28 2019-12-13 武汉理工大学 一种衍生于l-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物及其制备方法
CN112442173A (zh) * 2020-11-26 2021-03-05 深圳大学 一种多聚硒代氨基酸两亲性嵌段共聚物及制备方法与应用
CN115819757A (zh) * 2022-09-27 2023-03-21 辽宁师范大学 一种含酰胺基非典型发光化合物及其合成方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102007281B1 (ko) 2017-02-28 2019-08-06 중앙대학교 산학협력단 삼중블록 고분자 전해질, 폴리에틸렌이민-폴리락틱엑시드-폴리에틸렌글라이콜을 이용한 유전자 전달용 조성물

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0009201D0 (en) * 2000-04-14 2000-05-31 Univ Nottingham Cationic polymer - Nucleic acid complexes and methods of making them

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103709400A (zh) * 2013-12-23 2014-04-09 中国科学院长春应用化学研究所 一种超支化聚乙烯亚胺接枝的聚丙氨酸共聚物及其制备方法
CN103709400B (zh) * 2013-12-23 2016-03-23 中国科学院长春应用化学研究所 一种超支化聚乙烯亚胺接枝的聚丙氨酸共聚物及其制备方法
CN110563948A (zh) * 2019-08-28 2019-12-13 武汉理工大学 一种衍生于l-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物及其制备方法
CN110563948B (zh) * 2019-08-28 2022-06-03 武汉理工大学 一种衍生于l-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物及其制备方法
CN112442173A (zh) * 2020-11-26 2021-03-05 深圳大学 一种多聚硒代氨基酸两亲性嵌段共聚物及制备方法与应用
CN112442173B (zh) * 2020-11-26 2022-12-20 深圳大学 一种多聚硒代氨基酸两亲性嵌段共聚物及制备方法与应用
CN115819757A (zh) * 2022-09-27 2023-03-21 辽宁师范大学 一种含酰胺基非典型发光化合物及其合成方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101136555B1 (ko) 2012-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Seow et al. Targeted and intracellular delivery of paclitaxel using multi-functional polymeric micelles
KR100448170B1 (ko) 폴리에틸렌이민을 친수성 블록으로 갖고 폴리에스테르계고분자를 소수성 블록으로 갖는 양친성 생분해성 블록공중합체 및 이를 이용한 수용액 상에서의 고분자자기조합 회합체
AU2012251971B2 (en) Polymeric nanoparticles for drug delivery
CA2649672C (en) Delivery of ophthalmologic agents to the exterior or interior of the eye
CN110023407B (zh) 标记的聚(酯酰胺氨基甲酸酯)、由其形成的纳米粒子和其用途
KR20030088488A (ko) 양친성 공중합체 기재의 나노입자의 콜로이드성 현탁액
US7270832B2 (en) Colloidal suspension of submicronic particles for carrying active principles and their mode of preparation
EP3347053B1 (en) Functional, segregated, charged telodendrimers and nanocarriers and methods of making and using same
JPH10512287A (ja) 生分解性高分子ミセル−タイプ薬物組成物およびその製造方法
FR2915748A1 (fr) Acides polyglutamiques fonctionnalises par des groupes cationiques et des groupements hydrophobes et leurs applications, notamment therapeutiques
KR101136555B1 (ko) 폴리에틸렌글리콜-폴리에틸렌이민-비이온성 폴리아미노산을 포함하는 양친성 공중합체, 이의 제조방법 및 상기 공중합체를 포함하는 약물 전달체 조성물
Sunoqrot et al. Facile synthesis and surface modification of bioinspired nanoparticles from quercetin for drug delivery
US20180185281A1 (en) Drug delivery carrier, and composition containing same
WO2008007092A1 (en) Composition
KR100527291B1 (ko) 약물 전달체용 양이온기-함유 양친성 블록 공중합체 및그의 음이온성 약물과의 복합체
Liu et al. Cell membrane-inspired polymeric micelles as carriers for drug delivery
Ranucci et al. Polyamidoamines: Versatile bioactive polymers with potential for biotechnological applications
CN109134778B (zh) 电荷翻转型聚合物胶束、载药胶束及其制备方法
Zhu et al. Paclitaxel-terminated peptide brush polymers
Li et al. Self-assembled PEG-b-PDPA-b-PGEM copolymer nanoparticles as protein antigen delivery vehicles to dendritic cells: preparation, characterization and cellular uptake
WO2014084378A1 (ja) 環状ｒｇｄ配列含有ペプチドを含む抗癌剤
Jabbari Targeted delivery with peptidomimetic conjugated self-assembled nanoparticles
Shcharbin et al. Recent patents in dendrimers for nanomedicine: evolution 2014
KR20140019214A (ko) 폴리에틸렌글리콜-폴리락트산-폴리에틸렌이민 양이온성 공중합체, 이의 제조방법 및 상기 공중합체를 포함하는 약물 전달용 조성물
CA2685855A1 (fr) Particules a base de polyelectrolytes et de principe actif a liberation modifiee et formulations pharmaceutiques contenant ces particules

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160217

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170308

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180409

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190305

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200302

Year of fee payment: 9