KR20120063753A

KR20120063753A - 동맥경화 및 관련 질환의 치료용 조성물 및 치료방법

Info

Publication number: KR20120063753A
Application number: KR1020100124875A
Authority: KR
Inventors: 이해신
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2012-06-18

Abstract

본 발명은 죽상동맥경화증 및 이와 관련된 질병의 치료를 위한 조성물 및 방법을 제공한다. 실시예에서, 방법은 조성물 및 조직강 또는 다른 체내 표면의 내부 표면의 적어도 한 부분에서 상기 조성물의 코팅 형성을 제공하는 것을 포함한다. 상기 조성물은 액체의 강한 흐름이 존재하는 조직강 또는 다른 체내 표면(예를 들어, 혈관 내 혈액의 흐름)에 결합되어 남아있을 수 있다. 상기 조성물은 복수의 공유 결합을 통해 조직강과 결합한다. 경우에 따라서 상기 조성물은 적어도 하나의 첨가제, 예를 들어 치료적 활성 물질 또는 조영제를 포함한다.

Description

동맥경화 및 관련 질환의 치료용 조성물 및 치료방법 {Composition and methods for the treatment of atherosclerosis and other related diseases}

본 발명은 죽상 동맥경화증 및 이와 관련된 질병의 치료에 사용될 수 있는 조성물 및 관련된 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 방법은 상기 조성물의 제공 및 조직강 또는 다른 체내 표면의 내부 표면의 적어도 한 부분에서 상기 조성물이 코팅을 형성하는 것을 포함한다. 상기 조성물은 루멘을 통한 또는 상기 표면을 지나는 강한 액체의 흐름(예를 들어, 혈관 내 혈액의 흐름)이 있더라도 조직강 또는 다른 체내 표면의 내부 표면에서 결합을 유지한다. 조성물은 복수의 공유 결합을 통하여 조직강과 결합한다. 경우에 따라서, 조성물은 적어도 하나의 첨가제, 예를 들어, 치료적 활성 제제 또는 조영제와 같은 것을 포함한다.

공간학적으로 속이 비었거나 관형상의 조직강 또는 유강 장기는 일반적으로 액체, 가스(혈액, 요소, 림프, 산소 또는 호흡 가스) 또는 세포성 격납(난자, 정자)의 이동을 촉진하는 기능적 특이성을 가진다. 질병의 진행은 유강 장기 또는 관형상 요소들의 침입, 방해 또는 교차 부분의 단면적 감소로 인하여 조직강 또는 유강 장기에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 다른 질병의 진행은 유강 장기의 본래의 경계를 침범하여 그것의 장벽으로서의 기능 및/또는 격납 기능에 영향을 미친다. 이러한 문제점들은 루멘 또는 장기의 기능적 속성을 감소시키거나 매우 저하시킬 것이다. 비록 생체 내에서 방법, 조성물 및/또는 시스템이 조직강의 내부 표면 또는 유강 장기를 포장하거나 또는 밀폐하는 방법이 알려져 있으나, 이를 향상시키는 방법 및 조성물이 요구된다.

본 발명은 일반적으로 죽상동맥경화증 및 이와 관련된 질병의 치료용 조성물 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 포함된 상기 대상 물질은 경우에 따라서 상호 관련된 제품들, 특정 문제를 해결하기 위한 대체적 해법 및/또는 하나 이상의 시스템 및/또는 문헌의 복수의 서로 다른 용도를 포함한다.

일 측면에 따르면, 본 발명은 조성물을 제공한다. 일군의 실시예에 따르면, 조성물은 하기 화학식을 가지는 복수의 작용기를 포함하는 다당류를 포함한다:

여기에서 L은 상기 작용기를 다당류 백본에 연결시키기 위한 연결부이다.

다른 측면에 따르면, 본 발명은 방법을 제공한다. 일군의 실시예에 따르면, 방법은 고분자와 하기 화학식을 가지는 복수의 작용기를 포함하는 조성물을 제공하는 것을 포함한다:

,

여기에서 L은 상기 작용기를 다당류 백본과 연결하는 링커이며, 적어도 하나의 유강 장기 또는 조직강의 내벽에 조성물과 함께 코팅된다.

또 다른 군의 실시예에 따르면, 방법은 고분자와 하기 화학식을 가지는 복수의 작용기를 포함하는 조성물을 제공하는 것을 포함한다:

,

여기에서 L은 상기 작용기를 폴리머와 연결하는 링커이며, 적어도 하나의 혈관 플라크 및/또는 동맥류에 조성물과 함께 코팅된다.

실시예에서, 방법은 유강 장기 또는 조직강의 내부 표면의 적어도 한 부분에서 조성물이 표면에 공유적으로 결합하여 코팅되는 것을 포함한다.

다른 실시예에서, 방법은 적어도 하나의 유강 기관 또는 조직강의 내벽을 액체 조성물에 노출시켜 액체 조성물이 적어도 부분적으로 내부 표면과 공유결합으로 부착되는 코팅을 형성하고 상기 표면을 적어도 약 12시간의 시간동안 코팅에 대한 평균 전단율(shear rate)이 1000s^- ¹이고, 적어도 80%이상의 코팅이 12시간 이후에 표면에 남아있는 이동성 액체에 노출시키는 것을 포함한다.

본 발명은 생물적 표면에 적용 및 이와 관련된 기술을 포함하는 다양한 용도를 가질 수 있는 물질의 조성물을 제공한다. 본 발명의 조성물은 표면에 적용될 수 있고, 경우에 따라서 표면에 더 잘 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 조성물은 죽상동맥경화증 및 다른 관련 질환, 예를 들어, 혈관성형후 혈관재협착, 관상동맥질환, 협심증, 혈관플라크, 동맥류 및/또는 다른 심혈관질환류의 치료를 위해 사용될 수 있다. 실시예에서, 방법은 조성물의 제공 및 조직강 또는 다른 체내 표면의 내부 표면의 적어도 하나의 지점에서 조성물로 코팅막을 형성하는 것을 포함한다. 실시예에서는, 조성물은 강한 체액(예를 들어, 혈관 내 혈액)의 흐름이 존재하는 경우에도 조직강의 내부 표면 또는 다른 체내 표면에 결합을 유지할 수 있는 특징을 가진다. 경우에 따라서 조성물은 조직강 또는 다른 체내 표면에 복수의 공유결합을 통해 결합할 수 있다.

실시예에서, 조성물은 고분자와 고분자에 결합된 복수의 작용기를 포함할 수 있다. 작용기는 조성물이 조직강의 내부 표면과 결합하는데 복수의 결합(예를 들어, 공유 결합)을 형성하여 도움을 줄 수 있다. 조성물은 최소한 하나의 첨가제, 예를 들어 치료적 활성제제 또는 조영제를 포함한다. 경우에 따라서, 조성물은 외부 자극(예를 들어, 가교 물질)에 최소한 어느 정도 굳어질 수 있는 유체 조성물(예를 들어, 고체, 겔, 및/또는 하이드로겔을 형성하는 것)을 제공할 수 있다. 실시예에서, 방법은 표면에 공유 결합을 통해 부착된 조성물을 가진 유강 장기 또는 조직강의 내부 표면의 최소한 하나의 지점을 코팅하는 것을 포함한다.

본 발명에 기재된 방법은 다양하게 응용될 수 있다. 예를 들어, 혈관 플라크의 표면에서 상기 기재된 것과 같은 조성물의 코팅은 혈류의 분자와 그것의 맥관 구조물 사이에 물리적 장벽을 형성하는 것을 포함하는 다양한 생화학적 메카니즘에 의해 플라크의 치유에 도움을 준다. 일반적으로, 스텐트는 혈액 순환을 크게 손상시키지 않는 혈관 플라크의 치료를 위한 사용 및/또는 혈관 플라크의 약화 및/또는 완화시키는 것에 적합하다.

실시예에 기재된 조성물은 강한 접착성을 가진다. 강한 접착 특성은 조성물이 특히 조직강 내에서 유체(예를 들어, 혈관내 혈액)의 흐름이 있을 때, 강한 접착 특성을 가지지 않은 조성물에 비하여 조직강(또는 다른 체내 표면)에 장시간 부착을 유지할 수 있는 장점을 말한다. 조직강(또는 다른 체내 표면)에 강하게 부착되는 조성물은 조직강으로부터 잘 분리되지 않는 경향이 있으며, 분리 시 부정적 영향을 미친다. 예를 들어, 실시예에서, 분리된 조성물은 혈액의 흐름 방해, 색전 유발 및/또는 조직 허혈을 유발한다.

본 발명의 기술분야에 속하는 종래 기술에 의해 상기 조성물은 조직강 또는 다른 체내 표면의 내부 표면에서 상기와 같은 코팅을 형성하지 않는 것으로 예상될 것이다. 그러나, 본 발명의 기술분야에 속하는 종래 기술은 조성물이 최소한의 부분적 결함이나 막힘 및/또는 조성물의 강력한 접착성으로 인한 조직강의 장벽간 부착을 유발할 것으로 예상한다. 본 발명은 놀랍게도 부분적으로 상기 조성물이 조직강 또는 다른 체내 표면의 내부 표면과 결합되는 코팅을 형성할 수 있는 것을 발견하였다.

상기 조성물 및/또는 방법의 다른 유리한 특징은 이에 제한되지는 않으나, ⅰ)특정 세포 형태(예를 들어, 내피세포)의 성장의 촉진, ⅱ)질병(예를 들어, 혈관재협착증과 같은 것)을 유발할 수 있는 세포의 과도한 성장의 감소 또는 방지, ⅲ)면역 및/또는 염증 반응의 감소 또는 방지, ⅳ)면역 및 염증반응의 강도의 조절(예를 들어, 건강한 반흔 조직의 형성과 같은 혈관 플라크의 적절한 치료를 위한 것), ⅴ) 상기 조성물 및/또는 조직강 또는 다른 체내 표면으로 물질(예를 들어, 치료적 활성제제)의 운반 및/또는 확산 ⅵ)조직강 또는 다른 체내 표면의 기계적 강도의 향상(예를 들어, 주변 조직의 기계적 강도를 일치시키기 위하여 혈관 플라크 부분의 기계적 강도를 증가시키는 것) 및/또는 ⅶ)조절된 저하(degradation)를 포함할 것이다.

실시예에서, 방법은 조직강 또는 유강 장기의 최소한 하나의 부위에서 조성물의 코팅을 형성하는 것을 포함한다. 경우에 따라서, 적어도 하나의 혈관 플라크 부위 및/또는 동맥류에서 조성물이 코팅될 수 있다. 일예로서, 조성물은 밀접하고 적절한 실링을 형성하거나 조직강의 내부 표면, 유강장기, 혈관플라크 및/또는 동맥류를 둘러쌀 것이다. 여기에 사용된 용어 "실링(sealing)" 또는 "실(seal)"은 코팅이 장벽으로서 기능할 수 있는 투과성이 상당히 낮은 코팅을 의미한다. 용어 "패이빙(paving)"은 투과성 또는 천공성 코팅에 관한 것이다. 용어 "조직강(tissue lumen)"은 신체 내부에서 자연적으로 존재하는 개방된 모든 부분을 말하며, 예를 들어, 혈관, 비뇨기, 담관, 식도, 생식, 기관지, 위장관, 전립선 루멘 등이 있다. 이에 제한되지 않으나, 특벌한 조직강의 예로서 동맥(예를 들어, 관상동맥, femeroiliac, 경동맥 및 척골기저동맥), 정맥, 수뇨관, 요도, 기관지, 담관 및 췌장관계, 장, 정관 및 나팔관이 포함된다. 용어 "유강장기"는 구멍을 포함하는 공간을 가진 해면 정맥동 등의 모든 장기를 말한다. 이에 제한되지는 않으나, 유강장기는 심장, 간, 신장 및 췌장을 포함한다. 본 발명의 상기 조성물 및 방법은 적합한 모든 조직강과 유강장기에서 사용될 수 있다.

본 발명의 기술분야에 속하는 종래 기술에는 조직강(또는 다른 체내 표면)을 조성물로 코팅하기 위한 방법, 예를 들어 하이드로겔을 이용한 혈관 플라크의 코팅 방법과 같은 것이 알려져 있다. 예를 들어, 실시예에서, 방법은 유체 조성물의 제공을 포함하고, 최소 일부의 유체조성물은 조직강의 내부 표면에 조성물의 코팅을 형성하기 위하여 고체화된다. 경우에 따라서, 유체 조성물은 카테터(catheter)(예를 들어, 조직강 내부)를 통해 공급되기도 한다. 카테터는 길고 가느다란 관인데, 이는 형광투시유도 또는 다른 수단을 이용하여 조작할 수 있고, 조직강의 내부 또는 유강기관으로 접근할 수 있도록 한다. 경우에 따라서, 상기 조성물은 관의 내부에 있는 단순 구멍(aperture), 양각 구멍 또는 관의 표면으로부터 연장된 노즐 형태를 통하여 조직강으로 보내진다. 카테터의 본체는 이에 제한되지는 않으나 금속(예를 들어 철) 및 열가소성 고분자등의 적절한 물질로 구성된다. 다른 경우, 조성물은 조직강 또는 다른 표면에 조성물을 도장(painting) 또는 분무하는 것과 같은 비-카테터 기술을 이용하여 최소한 하나의 조직강의 부위 또는 다른 체내 표면에서 코팅을 형성할 수 있다. 코팅은 겔, 하이드로겔 및/또는 고체일 수 있다.

실시예에서, 조직강(또는 다른 체내 표면)의 내부 표면의 적어도 하나의 부분의 코팅을 위한 방법은 유체 조성물의 제공을 포함한다. 경우에 따라서, 유체 조성물은 적어도 하나의 부분에서 외부적 자극(예를 들어, 온도의 변화, pH의 변화 및 가교 분자 등)에 따라 고체화될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 조성물은 겔, 하이드로겔 및/또는 고체를 형성하기 위해 부분적으로 고체화될 수 있다. 상기 용어 "겔"은 본 발명의 기술분야에서의 본래의 의미대로 트랩을 형성하거나 유체를 포함하는 고분자 네트워크를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 용어 "하이드로겔"은 본 발명의 기술분야에서의 본래의 의미대로 수용액 내에서 녹지 않고 대량으로 불어난 중합체 조성물의 한 분류에 관한 것이다. 그러나 겔과 같은 상태의 조성물은 그 조성물이 고체 상태로 존재하는 경우에 분리된 공간을 포함한다. 조성물의 고체화를 위한 방법은 본 발명에 적어도 한 부분은 기재되어 있다. 실시예에서, 외부 자극은 빛 및/또는 광개시제(photoinitiator)는 아니다.

실시예에서, 상기 조성물은 카테터를 이용하여 제공되고, 전처리 용액(preconditioning solution)은 조성물(예를 들어, 유체조성물)의 제공에 앞서 카테터를 통하여 전달된다. 경우에 따라서, 전처리 용액은 조직강의 내부 표면에 조성물의 형성을 용이하게 한다. 예를 들어, 전처리 용액이 포함된 유체 조성물은 우선적으로 조직강의 내부 표면을 적셔주기 때문에 조직강이 비교적 높은 표면 장력을 가지게 된다. 본 발명에 속하는 종래 기술에서 상기 조성물의 특성(예를 들어, 표면 장력 값 등)에 기초하여 적절한 전처리 용액을 선택할 수 있을 것이다. 전처리 용액은 이에 제한되지 않으나 과불화탄소 오일(perfluorocarbon oil)을 포함한다. 실시예에서, 전처리 용액은 무독성 또는 대체적으로 무독성이고, 생체흡수성 및/또는 생체분해성이다.

경우에 따라서, 상기 조성물은 하나 이상의 이온결합, 공유결합(예를 들어, 탄소-탄소, 탄소-산소, 산소-규소, 황-황, 인-질소, 탄소-질소, 철-산소 또는 다른 공유 결합 등), 수소결합(예를 들어, 하이드록실, 아민, 카르복실, 티올기 및 또는 유사한 작용기와 같은 것들), 배위 결합(예를 들어, 금속 이온과 단좌 또는 다좌 리간드 사이의 복합체화 또는 킬레이트화), 반 데르 발스 상호작용과 같은 결합을 형성하여 조직강에 결합할 수 있다. 실시예에서, 상기 조성물은 복수 개의 공유 결합을 형성하여 조직강에 결합할 수 있다. 용어 "공유 결합"은 본 발명의 기술분야에서의 본래의 의미대로 결합되는 원자들 사이에서 두 원자 사이의 전자 공유를 유발하는 전기음성도의 차이가 적거나, 존재하지 않는 결합의 형태를 말한다. 예를 들어, 이에 제한되지는 않으나, 공유결합은 탄소-탄소 결합, 탄소-산소 결합 및 탄소-수소 결합을 포함한다. 공유 결합은 단일 또는 복수 결합이다.

경우에 따라서, 조직강의 내부 표면(또는 다른 체내 표면)에 대하여 아래와 같이 결합하는 상기 조성물은 움직이는 유체에 노출될 수 있다(예를 들어, 혈관속 혈액). 상기 조성물은 대체적으로 상기 조성물은 조직강과 분리되지 않도록 조직강과 강하게 결합(예를 들어, 접착)을 할 수 있다. 예를 들어, 움직이는 유체는 코팅에 대하여 평균 전단율이 약 10s^-1, 약 25s^-1, 약 100s^-1, 약 200s^-1, 약 300s^-1, 약 400s^-1, 약 500s^-1, 약 1000s^-1, 약 2000s^-1, 약 3000s^-1, 약 4000s^-1, 약 5000s^-1, 약 7500s^-1, 약 10,000s^-1, 약 15,000s^-1, 약 17,000s^-1, 약 20,000s^-1, 또는 이보다 크고, 최소 기간은 약 1분, 약 5분, 약 10분, 약 30분, 약 1시간, 약 2시간, 약 4시간, 약 8시간, 약 24시간, 약 48시간, 약 7일, 약 14일, 약 1개월 또는 그 이상이며, 상기 시간이 지난 후 표면에 남아있는 상기 조성물의 양은 최소한 약 60%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95%, 약 98% 또는 그 이상이다. 실시예에서, 움직이는 유체는 평균 전단율이 코팅에 대하여 약 1000s^-1이고, 시간은 적어도 약 12시간이며, 약 12시간이 지난 후 표면에 약 80%의 코팅이 남는다. 실시예에서, 조직강의 내부 표면에서 조성물의 일부 강한 결합(예를 들어, 접착)은 조성물과 조직강 사이의 복수의 공유 결합에 의한 결과라고 본다. 용어 "평균 전단율"은 본 발명의 기술분야에서의 본래의 의미대로 액체의 속도와 두 전단면(예를 들어, 혈관 벽) 사이의 거리 사이의 평균 비율을 말한다.

조직강의 내부 표면 또는 다른 체내 표면에 결합된 조성물의 코팅의 두께는 본 발명의 기술분야에서 알려진 종래의 기술을 통하여 다양해질 수 있다. 예를 들어, 조성물의 양이 증가 또는 감소하여 코팅의 두께를 조정할 수 있다. 코팅의 두께는 대체로 균일하거나 균일하지 않다. 경우에 따라서, 코팅의 두께는 약 0.1nm, 약 0.5nm, 약 1nm, 약 5nm, 약 10nm, 약 100nm, 약 1㎛, 약 2㎛, 약 5㎛, 약 25㎛, 약 50㎛, 약 100㎛, 약 250㎛, 약 500㎛, 약 750㎛, 약 1mm, 약 2mm 또는 이에 속하는 어떤 범위일 수 있다(예를 들어, 약 1nm에서 1mm 사이, 약 1㎛에서 약 1mm 사이, 약 1㎛에서 약 1㎛ 사이, 약 100nm에서 약 100㎛ 사이와 같은 값). 코팅의 두께는 코팅의 바람직한 적용에 따라 다양해 질 수 있다. 예를 들어, 얇은 코팅은 밀폐제 및/또는 구분막, 붕대(bandage) 및/또는 약물 보급소(drug depot)로서 기능하지만, 두꺼운 코팅은 구조적 지지를 증가시킨다.

경우에 따라서 상기 조성물은 고분자를 포함한다. 고분자는 유체 조성물을 형성할 것이고, 유체 조성물은 외부적 자극에 의해서 적어도 부분적으로 고체화될 것이다. 경우에 따라서 외부적 자극은 주위 환경의 pH의 변화일 수 있다. 예를 들어, 주변의 pH가 증가되거나 감소되면서 고분자를 가교화하기 위해 자극한다. 다른 예에서 외부적 자극은 가교제이다. 가교제에 노출되면, 고분자 사슬 사이에서 가교가 형성되고, 이는 적어도 부분적으로 유체 조성물을 고체화시킨다. 고분자 사슬은 본 발명에 속하는 기술분야에서 종래 알려진 방법 및 기술을 이용하여 가교화된다. 이에 제한되지 않으나, 조직강 또는 다른 체내 표면으로 고분자를 포함한 유체 조성물이 유입되기 전에(예를 들어, 바로 전, 또는 약 0.1초, 약 1초, 약 2초, 약 5초, 약 10초, 약 30초, 약 1분, 약 2분, 약 5분, 약 10분, 등 전에), 유체 조성물은 가교제에 노출된다. 이는 유체 조성물이 가교제(예를 들어, 가교제를 포함한 용액) 또는 다른 외부적 자극(예를 들어, 고분자의 주변 환경의 pH에 영향을 주는 용액)과 함께 혼합되거나 또는 동시에 조직강에 제공될 수 있다. 여기에서 용어 "가교제"는 고분자의 분자 사이 및/또는 한 고분자에 있는 하나 이상의 원자 사이에서 일 이상의 가교를 형성할 수 있는 모든 시약, 분자, 원자 또는 이온, 또는 이와 선택적으로, 다른 고분자 체인의 섹션(예를 들어, 활성 또는 비활성 섹션)과 상호작용 하여 가교를 형성할 수 있는 고분자 체인의 적어도 하나의 섹션에서 그것의 활성을 촉진하는 시약, 분자, 원자 또는 이온을 포함한다. 예를 들어, 도파민 작용기를 포함하는 고분자에서, 가교제는 도파민 작용기의 적어도 하나의 부분에서 산화되고, 산화된 도파민 분자는 다른 고분자 체인에서 산화된 다른 도파민 분자와 두 고분자 사슬 사이에서 가교를 형성함으로써 상호작용할 것이다(예를 들어, 한 고분자 사슬에 있는 도파민 분자와 다른 고분자 사슬에 있는 도파민 분자 사이에 형성되는 결합에 의해).

고분자에서 가교의 비율은 이에 제한되지는 않으나, 공급되는 가교제의 양과 특성, 온도 및 그 주변의 pH를 포함하는 수많은 인자에 의존한다. 상기 인자 및 다른 인자들은 조성물이 고체화되는 시간을 다양하게 증가 또는 감소시킨다. 경우에 따라서, 적어도 조성물은 외부 자극에 노출되는 것에 따라 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 5분, 약 10분, 약 15분, 약 20분, 약 30분, 약 1시간 안에, 또는 그 이상의 시간에서 고체화될 수 있다. 또한, 가교율은 고체화 조성물의 특성을 조절하여 다양하게 될 수 있다. 예를 들어, 가교화가 많이 일어난 조성물은 일반적으로 가교화가 적게 일어난 조성물보다 구조적으로 더 강력하다. 특별한 적용을 위한 조성물의 디자인에서 가교율은 고체화의 정도 및/또는 구조적 완전성의 레벨을 이상적으로 절충함으로써 조절된다. 경우에 따라서, 고분자의 가교화의 정도는 조성물로부터 첨가제(예를 들어, 치료적 활성제제, 세포, 조영제 등)의 배출 정도를 조절하는 것에 의하여 조정하는 것이 가능하다. 본 발명 기술 분야의 종래 기술에는 그러한 물질에서 가교의 정도를 조절하고 고분자 조성물에 기초한 적절한 가교제를 선택하는 기술 및 방법에 대하여 알려져 있을 것이다.

실시예에서, 조성물(예를 들어, 액체 조성물)은 용액으로 공급될 것이다. 본 발명의 기술 분야에서 종래 기술은 독성이 없거나 거의 없는 조성물의 분산 또는 용해가 가능한 적절한 용매를 제공한다. 이에 제한되지는 않으나 용매에는 물, 알코올 또는 이들의 혼합물이 포함된다. 경우에 따라서, 용액은 상기 설명된 적어도 하나의 첨가제를 가지는 조성물을 포함하고, 여기서 적어도 일부 첨가물은 조직강이나 다른 체내 표면에서 조성물이 고체화되는 것을 억제한다. 예를 들어, 적어도 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 80%, 약 90%, 약 95%, 약 99% 또는 그 이상의 첨가제를 제공하고, 조직강이나 또는 다른 체내 표면과 결합하는 조성물 내에 이를 포함한다(예를 들어, 조성물의 고체화).

실시예에서, 조성물은 복수의 작용기와 고분자를 포함하고, 복수의 작용기는 고분자에 결합되어 있다. 작용기는 위에서 언급한 적어도 하나의 결합(예를 들어, 공유 결합)을 형성하여 조성물이 조직강 또는 다른 체내 표면의 내부 표면에 결합하는 것을 도와준다. 용어 "작용기"는 본 발명의 기술분야에서의 의미대로 화학적, 물리적 특성과 연결된 특성을 가지는 조성물, 화합물 또는 물질에 포함된 원자의 그룹을 말한다. 예를 들어, 본 발명에서 작용기는 인식 가능한 부분 또는 조성물이 조직강 또는 다른 체내 표면에 결합하는 과정에 관여하는 조성물의 기능적 부분이다.

실시예에서, 고분자에 결합된 작용기는 도파민(예를 들어, 3,4-디하이드록시페닐에틸아민(dihydroxyphenylethylamine)) 또는, 3,4-디하이드록시페닐알라닌(dihydroxyphenylalanine)기 이다. 도파민 또는 3,4-디하이드록시페닐알라닌기는 조직강 또는 다른 신체 부분과 공유 결합을 형성한다. 이에 제한되지는 않으나, 일어날 수 있는 반응으로는 도파민 또는 3,4-디하이드록시페닐알라닌기의 카테콜기가 반응성 퀴논을 형성하기 위하여 루멘에 포함된 분자(예를 들어, 아민, 하이드록실 그룹, 티올 등)와 반응할 수 있는 환원된 퀴논을 만들기 위해 산화되는 과정과 같은 것이 있다 (예를 들어, 마이클 첨가 반응(Micheal Addiction reaction)에 따라).

실시예에서, 조성물은 하기 구조식을 가지는 복수의 작용기를 포함하는 고분자(예를 들어, 다당류)를 포함한다:

L은 작용기를 고분자 백본(예를 들어, 다당류)에 연결시키는 연결부이다. 상기 연결부는 고분자 백본과 작용기 사이에 가교를 형성할 수 있는 어떤 분자도 가능하다. 예를 들어, 연결부는 치환되거나 치환되지 않은 알킬기, 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아실기 등 일 수 있다. 경우에 따라서 작용기는 하기 구조식을 포함한다:

또는

,

상기 구조식에서 Y는 고분자 백본에 작용기를 연결하는 연결부이거나, 선택적으로 생략할 수 있다.

상기 "고분자"는 본 발명의 기술 분야에서 사용되는 본래의 의미로서, 즉, 공유 결합에 의해 연결된 하나 이상의 반복되는 단위(단량체)를 포함하는 분자 구조를 말한다. 상기 반복되는 단위는 모두 동일하거나, 경우에 따라서 하나 이상의 반복 단위 형태가 고분자 내에 존재한다. 경우에 따라서, 고분자는 생물적으로 파생된, 즉, 생체 고분자 물질이다. 경우에 따라서, 고분자에 추가할 수 있는 부분으로, 하기 작용기들과 같은 것이 있다.

고분자 내에 하나 이상의 형태의 반복 단위가 존재하면, 그 고분자는 공중합체(copolymer)라고 말한다. 고분자를 이용하는 실시예에서, 상기 고분자는 공중합체를 이용하는 것으로 이해될 수 있다. 고분자를 구성하는 반복 단위는 어떤 형태로도 배열될 수 있다. 예를 들어, 반복 부위는 임의의 순서, 대체 가능한 순서 또는 "블럭" 중합체, 즉, 각각의 첫 번째 반복 부위를 포함하는 하나 이상의 부분(예를 들어, 첫 번째 블럭)을 가지고, 각각의 두 번째 반복 부위를 가지는 하나 이상의 부분(예를 들어, 두 번째 블럭)을 포함하는 것일 수 있다. 블록 공중합체는 둘(이블럭 공중합체(diblock copolymer)), 셋(삼블럭 공중합체(triblock copolymer)) 또는 그 이상의 많은 별개의 블록을 포함한다.

실시예에서, 고분자는 다당류일 수 있다. 이에 제한되지는 않으나 다당류는 녹말, 녹말 유도체, 변성 녹말, 셀룰로오스 유도체, 자연 생성 검 및 이들의 유도체 및 생체 고분자와 같은 것이다. 바람직하게는 녹말 유도체 및 변성 녹말은 전호화분 녹말, 가교 녹말, 덱스트린화 녹말, 산화 녹말, 말토 덱스트린과 같은 분해 녹말, 카복시메틸 녹말(carboxymethyl starch))과 같은 녹말 에테르, 하이드록시에틸 녹말(hydroxyethyl starch), 하이드록시프로필 녹말(hydroxyprophyl starch), 양이온 녹말과 같은 것 및 녹말 아세테이트와 같은 녹말 에스테르를 포함한다. 바람직하게 셀룰로오스 에테르는 카복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 하이드로에틸 셀룰로오스(hydroethyl cellulose), 하이드록시프로필 셀룰로오스(hydroxyprophyl cellulose), 카복시메틸 하이드록시에틸 셀룰로오스(carboxymethyl hydroxyethyl cellulose), 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose) 및 양이온 셀룰로오스와 같은 것을 포함한다. 바람직한 검 및 유도체는 구아검(guar gum), 하이드록시프로필 구아(hydroxyprophyl guar), 카복시메틸 하이드록시프로필 구아(carboxymethyl hydroxyprophyl guar), 로커스트 빈 검(locust bean gum), 가티검(ghatti gum), 카라야 검(karaya gum), 타마린드 검(tamarind gum), 카라기난(carrageenan) 및 알긴산과 같은 것을 포함한다.

다른 형태의 고분자로서 이에 제한되지는 않으나, 글리콜릭 산(glycolic acid) 및 젖산, 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리(에틸렌 테레프탈염산)(poly(ethylene terephthalate))과 같은 폴리에스테르, 나일론과 같은 폴리아마이드, 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitriles), 폴리포스파진(polyphosphazine), 폴리카프로락톤(polycaprolactone)과 같은 폴리락톤(polylactone) 및 폴리[비스-(p-카복시페녹시)프로판 언하이드라이드]와 같은 폴리언하이드라이드(polyanhydride)와 같은 폴리카복실 산기(polycarboxyl)를 포함한 공중합체 또는 중합체 및 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리비닐염산(polyvinyl chlolide) 및 에틸렌비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate)와 같은 다른 고분자 또는 공중합체를 포함한다. 경우에 따라서 고분자는 히알루론산(hyaluronic acid) 또는 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol)이다.

실시예에서 고분자(또는 조성물)은 생물적합성을 가진다. 즉, 고분자가 생체 내로 삽입 또는 주입되었을 때, 일반적으로 유도되지 않은 부정적인 반응, 예를 들어, 극심한 염증 및/또는 면역계에 의한, 예를 들면 T-세포에 의한 반응에 따른 고분자의 극심한 거부반응을 유도하지 않는다. 이는 물론 용어 "생물적합성"과 관련 있는 것으로 인식될 것이고, 어떤 정도의 면역 반응이 일어나느냐 하는 것은 생체 조직과 조화를 잘 이룰 수 있는 고분자인 것으로 예상되는 것이다. 그러나, 여기에서 쓰인 "생물적합성"은 면역계의 적어도 한 부분에 의한 조성물의 극심한 거부반응, 즉, 대상에 주입된 생체 적합성이 없는 조성물은 그 대상에서 면역 반응을 유발하고, 이는 면역계의 상기 조성물에 대한 조절 불가능한 충분히 극심한 거부반응을 일으키는 것과, 정도에 따라 상기 조성물은 대상에서 제거될 수 있는 것에 관한 것이다. 생물적합성을 결정하는 간단한 실험은 시험관에서 세포에 고분자를 노출시키는 것이다; 생물 적합적 고분자는 전형적으로 적절한 농도, 예를 들어, 약 50㎍/10⁶cells의 농도에서 중요한 세포 사멸을 유발하지 않는 고분자이다. 예를 들면, 생물 적합적 고분자는 섬유아세포 또는 상피세포, 이러한 세포에 의한 식균 또는 그 외의 흡수에도 불구하고 이와 같은 세포에 노출되었을 때, 약 20% 이하의 세포 사멸을 유발한다. 본 발명의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 생물 적합성 고분자의 예로서 이에 제한되지는 않으나, 폴리다이옥사논(PDO), 폴리하이드록살카노에이트(polyhydroxyalkanoate), 폴리하이드록시부틸레이트(polyhydroxybutyrate), 폴리(글리세롤 세바케이트)(poly(glycerol sebacate)), 폴리글리콜라이드(polyglycolide), 폴리락타이드(polylactide), 폴리카프로락톤(polycaprolactone) 또는 공중합체 또는 이들 및/또는 다른 고분자를 포함하는 유도체가 있다.

일실시예에서, 생물 적합적 고분자(또는 조성물)는 생분해성, 즉, 상기 고분자는 신체 내부와 같은 생리적 환경에서 화학적 및/또는 생물학적으로 분해될 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자는 물에 노출됨과 동시에 가수분해될 것이고(예를 들어, 대상 안에서), 열에 노출 시 분해될 것이다(예를 들어, 37℃의 온도에서). 상기 고분자의 분해는 사용되는 고분자 또는 공중합체에 따라 다양한 비율로 일어나게 된다. 예를 들어, 고분자의 시간, 날짜, 주, 월 또는 년의 순서에 의한 반감기(고분자가 단량체 및/또는 다른 비고분자 잔기로 50%가 분해되는 시간)는 상기 고분자에 의존하는 것이다. 고분자는 생물학적으로 예를 들어, 효소활성 또는 세포내 기구에 의해, 경우에 따라서 리소자임(예를 들어, 비교적 낮은 pH를 가지는)에 노출됨으로서 분해된다. 경우에 따라서, 고분자는 단량체 및/또는 다른 비중합체의 잔기로 분해될 것이다(예를 들어, 폴리락타이드는 젖산을 형성하여 가수분해되고, 폴리글리콜라이드는 글리콜산을 형성하여 가수분해될 것이다.). 생분해성 고분자의 예로서, 이에 제한되지는 않으나, 폴리(락티드)(poly(lactide))(또는 폴리(락트산)), 폴리(글리콜리드)(poly(glycolide))(또는 폴리(글리콜릭산)), 폴리(오르토에스테르)(poly(orthoester)), 폴리(카프로락톤)(poly(caprolactone)), 폴리리신(polylysine), 폴리(에틸렌이민)(poly(ethyleneimine)), 폴리(아크릴산)(poly(acrylic acid)), 폴리(우레탄)(poly(urethane)), 폴리(언하이드라이드)(poly(anhydride)), 폴리(에스테르)(poly(ester)), 폴리(트리메틸렌 카보네이트)(poly(trimethylene carbonate)), 폴리(에틸렌이민)(poly(ethylene imine)), 폴리(아크릴산)(poly(acrylic acid)), 폴리(우레탄)(poly(urethan)), 폴리(베타 아미노 에스테르)(poly(beta amino ester))와 같은 것 및 이들의 공중합체 또는 유도체 및/또는 다른 고분자, 예를 들면, 폴리(락티드-코-글리콜리드)(poly(lactide-co-glycolide)(PLGA)가 있다.

본 발명이 속하는 종래 기술분야에서 고분자 및 복수의 작용기가 결합된 고분자 백본을 포함하는 조성물을 합성하는 방법에 대해서는 알려져 있다. 경우에 따라서, 고분자는 고분자의 형성에 관여하는 복수의 작용기(예를 들어, 작용기를 포함하는 고분자화된 단량체)를 포함할 것이다. 경우에 따라서, 고분자는 화학적 시약을 이용한 복수의 작용기의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 고분자는 작용기의 전구체와 적절한 조건에서 반응할 수 있는 반응기(예를 들어, 카복실산 및 하이드록실기)를 포함한 단량적 단위를 포함할 수 있고, 그러한 작용기는 단량체의 적어도 하나의 반응기와 결합하게 될 것이다. 그 예로서, 단량체 단위는 -COOH기를 포함하고 작용기는 -NH₃Cl를 포함하며, 상기 두 그룹은 단량체 단위와 작용기 사이에서 결합(예를 들어, -COO-NH₂)을 형성하는 반응을 일으킬 것이고, 이는 부산물(예를 들어, HCl)을 발생시키는 반응일 것이다. 또 하나의 예로서, 고분자는 알긴산 백본을 포함할 수 있고, 작용기 전구체는 3-하이드록시티라민 염산염(3-Hydroxytyramine hydrochloride)일 것이다. 표준 조건에서, 기능화된 고분자는 하기 구조를 형성한다;

상기 m은 약 1 내지 약 10,000 사이의 정수이고, 각 R은 OH 또는 하기 구조를 가지는 그룹이다;

경우에 따라서, m은 약 1에서 약 5,000사이, 약 100 내지 약 10,000사이, 약 100 내지 약 5000사이, 약 500 내지 약 5000사이, 약 1000 내지 약 5000사이 또는 상기 모든 범위에 속하는 것이다. 알긴산 백본 및 도파민 작용기를 포함하는 조성물은 ⅰ) 변형되지 않은 알긴산은 생물적합성을 가지고, 임상적으로 사용될 수 있고, ⅱ) 응결은 도파민 일부를 통한 가교화 및/또는 2가 양이온을 통한 이온 상호작용을 포함하는 다양한 메카니즘에 따라 조절되며, ⅲ) 관련된 작용기의 치환이 가능하다는 이점을 가진다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 종래 기술은 작용기로 기능화된 고분자의 다수의 반응기와 같은 시약의 적절한 비율(예를 들어, 고분자에서 작용기 전구체에 대한 반응기의 단량체 단위당 비율)을 정할 수 있다. 경우에 따라서, 고분자 내에서, 단량체 단위당 기능화 또는 비 기능화된 상기 작용기의 비율은 약 1:1, 약 1:2, 약 1:3, 약 1:4, 약 1:5, 약 1:8, 약 1:10, 약 1:20, 약 1:50 또는 그 이상이며, 1:1 내지 1:50의 범위를 가질 수 있다. 상기 고분자에서의 기능화 또는 비기능화된 작용기의 비율은 조직강 또는 다른 체내 표면과 고분자 사이의 결합 강도에 영향을 줄 것이다. 예를 들어, 많은 수의 작용기를 가진 고분자(예를 들어, 조직강과 결합을 형성하여 연결될 수 있는)는 적은 수의 작용기를 가지는 고분자에 비하여 조직강과 강한 결합을 형성할 것이다.

이에 제한되지 않는 다른 예로서, 기능화된 고분자는 아래와 같은 구조를 가질 것이다.

여기에서 각각의 n은 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 또한, n은 약 1 내지 약 50사이, 약 10 내지 약 100사이, 약 25 내지 약 100사이, 약 50 내지 약 100사이, 약 25 내지 약 75사이, 약 1 내지 약 500사이, 약 1 내지 약 250사이, 약 10 내지 약 500사이, 약 10 내지 약 250사이 및 약 50 내지 약 250사이 등의 정수이다. 실시예에서, 상기 고분자는 폴리에틸렌글리콜 백본을 포함하고, 상기 작용기는 3,4-디하이드록시페닐알라닌(3,4-dihydroxyphenylalanine) 잔기를 포함할 수 있다. 이러한 특정 구조에서, 상기 분자는 중심 그룹에서 방출된 6개의 폴리에틸렌글리콜 사슬을 포함한다. 본 발명의 기술분야에 속하는 종래 기술은 폴리에틸렌글리콜 백본 및 3,4-디하이드록실페닐알라닌 작용기를 포함하는 다른 가능한 조성물을 인식할 수 있었다. 예를 들어, 그 분자의 중심 부분은 상기 구조와 비교하여 더 많거나 적은 팔(예를 들어, 2,3,4,5,6,7,8,9,10 등의 팔) 또는 하나 이상의 중심 그룹(예를 들어, 하나의 팔 및 각각의 2,3,4,5,6개 또는 그 이상의 팔을 통하여 서로 각각 연결된 2개의 중심 그룹)을 포함한다.

경우에 따라서, 조성물은 하나 이상의 첨가제를 포함한다. 상기 첨가제는 치료적 활성제제, 조영제 및/또는 진단 물질이다. 실시예에서, 조성물은 하나 이상의 물질, 예를 들어, 적어도 2개의 물질, 적어도 3개의 물질, 적어도 4개의 물질 또는 그 이상을 포함한다. 이에 제한되지는 않으나, 첨가제의 예로서, 단백질, 펩티드, 다당류, 지질, 핵산 분자, 합성 유기분자, 호르몬, 화학치료제, 항생제, 항바이러스제, 항진균제, 혈관작용 물질, 면역조절 물질, 백신, 국부마취제, 항혈관형성제 및 항체가 있다. 이에 제한되지는 않으나, 진단제의 예로서, 가스, 방사선 동위원소, 자성물질, 방사선 불투과성 물질 및 본 발명의 기술분야에서 알려진 다른 물질들이 있다.

경우에 따라서, 조직강 또는 다른 체내 표면과 조성물의 결합에 의해 첨가제(예를 들어, 치료적 활성제제)가 조성물이 결합된 조직강이나 체내 표면에 국부적으로 전달될 것이다. 경우에 따라서, 치료적 활성제제의 국한된 전달은 전체에 유리한 영향을 줄 것이다. 예를 들면, 경우에 따라서, 더 높은 농도의 치료적 활성제제는 약한 중독성을 가지게 된다. 또한, 어떤 치료적 활성제제는 그 물질이 소수성, 분해 및/또는 쉽게 대사 작용 등을 하는 경우에 더 쉽게 전달된다. 이에 제한되지는 않으나, 조성물은 혈관내 플라크에 결합하고, 치료적 활성제제는 플라크를 강하게 만든다. 다른 하나의 예로서, 조성물은 종양 또는 동맥류와 같은 질병에 걸린 혈관 및 장암 및 염증성 장질환(inflammatory bowl disease)이 있는 장과 같은 다른 루멘으로 치료적 활성제제를 전달할 수 있다. 경우에 따라서 상기 물질(예를 들어, 치료적 활성 제제)은 또한 적어도 한 부분에서 체액이 흐르는 조직강(예를 들어, 혈액이 흐르는 혈관)으로 방출될 것이다. 상기 조성물은 치료적 활성제제가 치료적으로 활성을 가질 수 있는 양을 포함할 것이다.

경우에 따라서, 치료적 활성제제는 상기 조성물이 결합(예를 들어, 혈관 플라크의 치료를 위해)할 수 있는 조직강 또는 다른 체내 표면의 치료에 도움을 주기 위해서 선택될 수 있다. 이에 제한되지는 않으나, 관상 동맥 주입에 이용하기 위한 치료적 활성제제에는 항혈전제(예를 들어, 프로스타사이클린(prostacyclin) 및 살리실레이트(salicylate)), 혈전용해제(예를 들어, 스트렙토키나아제(streptokinase), 유로키나아제(urokinase), 조직 플라스미노겐 활성제(tissue plasminogen activator(TPA)), 아니소일화 플라즈미노겐-스트렙토키나아제 활성 복합체(anisoylated plasminogen streptokinase activator complex(ASPAC)), 혈관확장제(예를 들어, 니트레이트(nitrate) 및 칼슘채널차단제(calcium channel blocking drugs)), 항증식제(예를 들어, 콜히친(cilchicine) 및 알킬화제), 삽입성 물질(intercalating agent), 성장 조절인자(예를 들어, 인터루킨), 형질전환 성장 인자 베타, 혈소판 유래 성장인자 및 모노클로날 항체로 유도된 항 성장인자의 동질체, 항혈전제(예를 들어, 항 GIIb/3a, 트리그라민(trigramin), 프로스타사이클린(prostacyclin) 및 살리실레이트), 혈전용해제(예를 들어, 스트렙토키나아제(streptokinase), 유로키나아제(urokinase), 조직 플라스미노겐 활성제(tissue plasminogen activator(TPA)), 아니소일화 플라즈미노겐-스트렙토키나아제 활성 복합체(anisoylated plasminogen streptokinase activator complex(ASPAC)), 항염증제(예를 들어, 스테로이드성 및 비스테로이드성 모두) 및 혈관의 탄력, 기능, 동맥경화 및/또는 혈관의 치료반응 또는 기관 상해 후 간섭을 조절하는 다른 물질이 있다. 항증식제 또는 고효능 항염증제는 중심성 맥관염 및/또는 다른 염증성 동맥염(예를 들어, 육아성 동맥염, 결절성 다발동맥염, 측두동맥염, 베게너육아종증 등)의 치료에 유용하다. 항염증제는 대장염, 크론병, 궤양성 대장염 또는 중심성 위장관 염증성 질환과 같은 징후와 연관되어 유용할 것이다. 이에 제한되지 않으나 치료적 활성제제는 메틸프레드니실론(methylprednisilone)와 같은 것이 있다.

경우에 따라서, 첨가제는 복수의 세포일 수 있다. 예를 들어, 세포는 성장인자와 같은 특정 물질을 생산하기 위하여 선택되거나, 재조합 DNA기술에 의해 제작될 수 있다. 이와 같은 방법에 의한 치료 물질의 연속적 재생공급은 초기의 과다복용에 대한 안정성의 우려 없이 제공될 수 있다. 조성물에 결합된 세포는 루멘에서 처리된 조직의 형태에 해당하는 시조세포이거나, 치료적 이익을 제공하는 다른 세포일 것이다. 예를 들어, 간 세포는 루멘에 있는 조성물에 결합되어 환자의 간에서 루멘의 재생 및 종결을 용이하게 한다. 이는 반흔조직 또는 다른 질병, 예를 들어, 간경변증, 섬유증, 담낭질환 또는 악성 종양과 같은 질병 또는 간 또는 다른 기관에서 형성되고 제거되어야만 하는 비-기능적 조직에 적절한 치료 방법이다.

경우에 따라서, 첨가제는 상기 조성물의 시각화 및/또는 관찰을 돕는 조영제일 수 있다. 예를 들어, 첨가제는 코팅의 시각화 및 관찰을 위한 X-선 방사선 불투과성인 바리움(barium), 요오딘(iodine) 또는 탄탈럼(tantalum)염과 같은 화학물질일 것이다. 또 다른 예로서, 복수의 형광 입자(예를 들어, 미세입자, 나노입자)는 조성물 내에 결합 또는 포함될 수 있고, 조성물은 형광 분광학을 이용하여 확인할 수 있다.

나아가 본 발명은 상기 모든 조성물을 포함하는 처방(preparation), 제형(formulation), 키트와 같은 것을 포함한다. 경우에 따라서, 질병의 치료는 상기 조성물의 사용을 포함한다. 본 발명의 일 측면은 질병의 치료에 유용한 조성물 군을 포함하고 있는 것이다. 이들 조성물은 키트로 포장될 수 있고, 추가적으로 그러한 조건의 치료를 위한 조성물의 사용법을 포함한다. 본 발명의 상기 및 다른 실시예는 모든 기술, 조성물 및 상기 조성물의 조합에 따른 질병 치료의 증진법을 포함한다.

일 군의 실시예에서 상기 키트는 구분하여 밀봉할 수 있는 유리병 및 튜브와 같은 하나 이상의 용기이며, 각 용기는 상기 방법에서 사용되는 개별적인 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 용기 중 하나는 분석 시, 양성 대조군을 포함한다. 추가적으로, 상기 키트는 다른 물질들, 예를 들어 유용한 분석에서 필요한 버퍼와 같은 물질을 포함한다.

용어 "죽상동맥경화증(atherosclerosis)"은 본 발명의 기술 분야에서 사용되는 그것의 본래 의미로서, 막이 두꺼워지고 채널이 좁아짐에 따라 혈류를 약화시키는 동맥 벽의 질병에 관한 것이다. 죽상동맥경화증은 신체의 모든 부분에서 나타나지만, 심장, 뇌 또는 뇌간으로 통하는 혈관에서 발생한 경우 가장 손상이 크다. 죽상동맥경화증은 동맥 벽을 두껍고 단단하게 하는 물질 또는 지방, 콜레스테롤 및 아테롬 또는 플라크를 형성하는 다른 물질의 축적을 포함한다. 죽상동맥경화증은 석회화(calcification), 출혈, 궤양, 혈전증 및/또는 외상으로부터 발생할 수 있다. 용어 "혈관 플라크"는 지방 침전물 및/또는 칼슘 침전물과 같이 혈관 내 협착증 또는 폐색을 유발하거나 기여하는 다른 모든 형태의 축적물에 관한 것이다. 용어 "동맥류"는 혈관의 손상 또는 약화에 의해 유발되는 동맥의 비정상적인 확장 또는 팽창(bulging)에 관한 것이다. 동맥류는 모든 신체의 혈관에서 발생할 수 있으나, 거의 대부분 동맥에서 형성된다.

여기서, "대상(subject)" 또는 "환자(patient)"는 적어도 하나의 조직강 또는 유강장기를 포함하는 모든 포유류(예를 들어, 사람)에 관한 것이다. 이의 예로서, 인간, 인간이 아닌 영장류, 소, 말, 돼지, 양, 염소, 개, 고양이 또는 생쥐, 쥐, 햄스터, 기니피그와 같은 설치류가 포함된다. 일반적으로, 또는 당연하게 본 발명은 인간에게 사용하기 위한 것이다. 대상은 질병 또는 증상을 가진 것으로 진단되었거나, 그렇지 않으면 질병 또는 증상(예를 들어, 죽상 동맥경화증)을 가진 것으로 알려진 것이다. 실시예에서, 대상은 질병 또는 증상 진행의 위험이 있다고 진단 또는 알려진 것이다.

문구 "치료적으로 유효한 양"이란 성분, 물질 또는 어떤 의학적 치료에 대하여도 적용되는 합리적인 이익/위험의 정도로 대상에서 요구되는 치료 효과를 만들어내는데 효과적인 본 발명의 조성물을 포함하는 조성물의 양을 의미한다. 따라서, 치료적으로 효과적인 양은 질병 또는 증상과 연결된 병의 진행을 방지하거나, 최소화하거나 또는 뒤바꾼다. 질병의 진행은 본 발명의 기술분야의 기술에 의한 임상적 관찰, 사람에 대하여 실험실에서 실시되는 조사 또는 조영 조사에 의해서 관찰될 수 있다. 치료적으로 유효한 양은 효과적인 1회 복용량 또는 복수회의 복용량의 일부로서 효과적인 양, 예를 들어, 둘 이상의 복용량으로 복용할 수 있거나, 만성적으로 복용할 수 있는 양을 말한다.

본 발명의 물질 및 조성물에서, 용어 "알킬"은 직쇄 알킬기, 측쇄 알킬기, 사이클로알킬(cycloalkyl)(알리사이클릭(alicyclic))기, 알킬 치환성 사이클로알킬기 및 사이클로알킬 치환성 알킬기를 포함하는 포화된 지방족 그룹의 라디칼에 관한 것이다. 실시예에서, 직쇄 또는 측쇄 알킬은 그 백본에 30 또는 더 적은 수의 탄소원자 및 경우에 따라서 20 또는 그보다 적은 수의 탄소원자를 가진다. 실시예에서, 직쇄 또는 측쇄 알킬은 그 백본에 12 또는 더 적은(예를 들어, 직쇄 C₁-C₁₂ 및 측쇄 C₃-C₁₂), 6 또는 더 적은 또는 4 또는 더 적은 수의 탄소원자를 가진다. 또한, 사이클로알킬은 그것의 고리 구조에 3 내지 10개의 탄소원자를 가지거나, 5, 6 또는 7개의 탄소원자를 가진다. 알킬기에 포함되는 예로서 이에 제한되지는 않으나, 메틸(methyl), 에틸(ethyl), 프로필(prophyl), 이소프로필(isoprophyl), 사이클로프로필(cycloprophyl), 부틸(butyl), 이소부틸(isobutyl), tert-부틸(tert-butyl), 사이클로부틸(cyclobutyl), 헥실(hexyl) 및 사이클로헥실(cyclohexyl)과 같은 것이 있다.

용어 "헤테로알킬(heteroalkyl)"은 하나 이상의 탄소 원자가 이원자(heteroatom)에 의해 대체된 것을 말하는 것이다. 적절한 이원자는 산소, 황, 질소 및 인과 같은 것이 있다. 헤테로알킬에 포함되는 예로서 이에 제한되지는 않으나, 알콕시(alkoxy), 아미노(amino) 및 티오에스터(thioester)와 같은 것이 있다.

용어 "알케닐(alkenyl)" 및 "알키닐(alkynyl)"은 상기 알킬과 길이가 비슷하고 대체 가능한 것이나, 각각 적어도 하나의 이중 및 삼중 결합을 포함하는 불포화 지방족 그룹을 말한다.

용어 "헤테로알케닐(heteroalkenyl)" 및 "헤테로알키닐(heteroalkynyl)"은 상기 헤테로알킬과 길이가 비슷하고 대체 가능한 것이나, 각각 적어도 하나의 이중 및 삼중 결합을 포함하는 불포화 지방족 그룹을 말한다.

상기 용어 "할로겐(halogen)" 또는 "할리드(halide)"는 -F, -Cl, -Br 또는 -I를 표시하는 것이다.

용어 "카복실기(carboxyl group)", "카보닐기(carbonyl group)" 및 "아실기(acyl group)"는 본 발명의 기술 분야에서 알려져 있고, 일반적인 구조에 의해 표시될 수 있는 아래와 같은 화학식을 포함할 수 있다:

W는 H, OH, O-알킬, O-알케닐 또는 염이다. W에 O-알킬이 있으면, 상기 화학식은 "에스테르"로 표현한다. W에 OH가 있으면, 상기 화학식은 "카르복실산"이다. 용어 "카르복실산(carboxylate)"은 음이온 카르복실기를 말한다. 일반적으로, 상기 화학식에서 산소 원자가 있는 곳에 황이 대체된 것을 "티올카르보닐기(thiolcarbonyl group)"라고 한다. W에 S-알킬이 있으면, 상기 화학식은 "티올에스테르(thiolester)"이다. W에 SH가 있으면, 상기 화학식은 "티올카르복실산(thiolcarboxylate)"이다. 반면, W에 알킬이 있으면, 상기 화학식은 "케톤(ketone)"기이다. W에 수소가 있으면, 상기 화학식은 "알데하이드(aldehyde)"기 이다.

용어 "아릴(aryl)"은 선택적으로 치환된 단일 고리(예를 들어, 페닐), 복수의 고리(예를 들어, 바이페닐(biphenyl)) 또는 적어도 하나는 방향성인 복수의 융합된 고리를 가지는(예를 들어, 1,2,3,4-테트라언하이드로나프틸(1,2,3,4-tetraanhydronaphthyl), 나프틸(naphthyl), 안트릴(anthryl) 또는 페난트릴(phenanthryl)) 방향성 카보사이클릭 그룹을 말한다. 여기서, 적어도 하나의 고리는 결합된 파이 전자시스템을 가질 것이고, 다른 인접한 고리는 사이클로알킬(cycloalkyl), 사이크로알케닐(cycloalkenyl), 사이클로알키닐(cycloalkynyl), 아릴(aryl) 및/또는 헤테로사이클릴(heterocyclyls)일 수 있다. 아릴기는 상기와 같이 선택적으로 치환될 수 있다. "카보사이클릭 아릴기(carbocyclic aryl group)"는 방향성 고리가 탄소 원자인 아릴기를 말한다. 카보사이클릭 아릴기는 단환 카보사이클릭 아릴기 및 다환 또는 나프탈렌과 같은 융합된 물질(예를 들어, 둘 이상의 인접한 고리 원자가 보통의 결합된 고리인 것)을 포함한다. 경우에 따라서,

용어 "알콕시(alkoxy)"는 -O-알킬 그룹을 말한다.

용어 "아릴록시(aryloxy)"는 -O-아릴 그룹을 말한다.

용어 "아실록시(acyloxy)"는 -O-아실 그룹을 말한다.

용어 "아랄킬(aralkyl)" 또는 "아릴알킬(arylalkyl)" 아릴기로 치환된 알킬기를 말한다.

용어 "헤테로아릴(heteroalkyl)"은 적어도 하나의 고리 원자로서 헤테로원자를 말한다.

용어 "헤테로사이클(heterocycle))"은 고리 원자로 적어도 하나의 이원자를 포함하는 고리형 그룹이고, 경우에 따라서 고리 원자로서 1 내지 3개의 이원자이고, 나머지 고리 원자는 탄소 원자인 것이다. 적절한 이원자는 산소, 황, 질소 및 인과 같은 것을 포함한다. 경우에 따라서, 상기 헤테로사이클은 1 내지 4개의 이원자를 포함하는 3 내지 10각형 고리 구조 또는 3 내지 7각형 고리 구조일 것이다. 용어 "헤테로사이클"은 헤테로아릴기(heteroaryl group), 포화된 헤테로사이클기(예를 들어, 사이클로헤테로알킬(cycloheteroalkyl)), 또는 이들의 조합을 포함한다. 경우에 따라서, 헤테로사이클은 하나 이상의 질소 고리 원자를 가지는 적어도 하나의 고리가 있는 질소 헤테로사이트이다. 상기 헤테로사이트는 또한 융합된 스피로사이클릭(spirocyclic)기이다. 경우에 따라서, 헤테로사이클은 고리 내의 질소 또는 탄소 원자를 통해서 물질에 결합된다.

용어 "아민" 및 "아미노"는 본 발명의 기술분야에서 알려진 것과 같이 치환되지 않은 아민 및 치환된 아민 모두이며, 예를 들면, 일반적인 화학식: N(R')(R'')(R''')로 나타낼 수 있고, 상기 R', R'' 및 R'''은 각각 독립적으로 원자가 법칙에 의해 허용되는 그룹을 나타낸다. 치환된 아민의 예로서, 벤질아민(benzylamine)이 있다.

상기 모든 그룹은 선택적으로 치환될 수 있다. 여기에서, 용어 "치환"은 가능한 모든 유기물질의 치환물이고, 용어 "가능한"은 본 발명의 기술분야에서 종래 알려진 화학의 원자가 법칙과 관련된 것이다. "치환"은 또한 적절한 물질이 되는, 예를 들어, 재배열, 고리화 및 제거 등의 자발적 반응이 아닌 치환을 포함하는 것이다. 경우에 따라서 "치환"은 일반적으로 상기 치환물로서 수소가 대체되는 것을 말한다. 그러나, 여기에서 "치환"은 예를 들어, "치환된" 기능기가 치환을 통하여 다른 기능기가 되는 것과 같은 주 작용기의 대체 및/또는 변화를 포함하는 것이 아니다. 예를 들어, 이러한 방법에 의하면 "치환된 페닐기"는 페닐 부분을 여전히 포함하고, 치환에 의해서 변형, 예를 들어, 피리미딘 고리가 될 수 없다. 넓은 측면에서, 가능한 치환물은 비고리형 및 고리형, 가지가 있는 것 및 가지가 없는 것, 카보사이클릭 및 헤테로사이클릭, 방향성 및 비방향성의 유기 물질을 포함한다. 실제 예가 되는 치환물로서 상기와 같은 것을 포함한다. 가능한 치환물은 하나 이상의 동일하거나 다른 적절한 유기 물질일 수 있다. 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 질소와 같은 이원자는 이원자의 원자가를 만족하는 수소 대체물 및/또는 앞서 기재된 모든 가능한 유기 물질의 대체물을 가진다.

대체물의 예로서, 이에 제한되지는 않으나, 할로겐(halogen), 아지드(azide), 알킬(alkyl), 아랄킬(aralkyl), 알케닐(alkenyl), 알키닐(alkynyl), 사이클로알킬(cycloalkyl), 하이드록실(hydroxyl), 알콕실(alkoxyl), 아미노(amino), 니트로(nitro), 설프하이드릴(sulfhydryl), 이미노(imino), 아미도(amido), 포스포네이트(phosphonate), 포스피네이트(phosphinate), 카르보닐(carbonyl), 카르복실(carboxyl), 실릴(silyl), 에테르(ether), 알킬티오(alktlthio), 설포닐(sulfonyl), 설폰아미노(sulfonamino), 케톤(ketone), 알데히드(aldehyde), 에스테르(esther)), 헤테로사이클릴(heterocyclyl), 방향족 또는 헤테로 방향족, -CF₃, -CN, 아릴(aryl), 알릴록시(aryloxy), 퍼할로알콕시(perhaloalkoxy), 아랄콕시(aralkoxy), 헤테로아릴(heteroaryl), 헤테로아릴록시(heteroaryloxy), 헤테로아릴알킬(heteroarylalkyl), 헤테로아랄콕시(heteroaralkoxy), 아지드(azide), 아미노(amino), 할리드(halide), 알킬티오(alkylthio), 옥소(oxo), 아실알킬(acylalkyl), 카르복시에스테르(carboyesther), -카르복시아미노(-carboxyamino), 아실록시(acylroxy), 아미노알킬(aminoalkyl), 알킬아미노아릴(alkylaminoaryl), 알킬아릴(akylaryl), 알킬아미노알킬(alkylaminoalkyl), 알콕시아릴(alkoxyaryl), 아릴아미노(arylamino), 아랄킬아미노(aralkylamino), 알킬설포닐(alkylsulfonyl), -카르복스아미도알킬아릴(-carboxamidoalkylaryl), -카르복스아미도아릴(carboxamidoaryl), 히드록시알킬(hydroxylalkyl), 할로알킬(haloalkyl), 알킬아미노알킬카르복시-(alkylaminoalkylcarboxy), 아미노카르복스아미도알킬-(aminocarboxamidoalkyl), 시아노(cyano), 알콕시알킬(alkoxyalkyl), 퍼할로알킬(perhaloalkyl) 및 아릴알킬옥살킬(arylakyloxalkyl)과 같은 것이 있다.

하기 예는 본 발명의 실제 실시예를 보여주는 것을 목적으로 하는 것이나, 본 발명의 모든 범위를 예시하는 것은 아니다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 죽상동맥경화증 및 이와 관련된 질병의 치료를 위한 조성물 및 치료 방법에 관한 것이다. 실시예에서, 방법은 조성물 및 조직강 또는 다른 체내 표면의 내부 표면의 적어도 한 부분에서 상기 조성물의 코팅 형성을 제공하는 것을 포함한다. 상기 조성물은 액체의 강한 흐름이 존재하는 조직강 또는 다른 체내 표면(예를 들어, 혈관 내 혈액의 흐름)에 결합되어 남아있을 수 있다. 상기 조성물은 복수의 공유 결합을 통해 조직강과 결합하고 적어도 하나의 첨가제, 예를 들어 치료적 활성 제제 또는 조영제를 포함한다.

도 1은 본 발명의 조성물의 구조를 나타낸다.
도 2A 내지 2C는 본 발명의 조성물이 조직강에 전달되는 방법의 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 조성물 코팅을 포함한 생쥐의 경동맥 영상을 나타낸다.
도 4는 시간대비 본 발명의 조성물에 함유된 치료법상 활성제제의 방출 그래프이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 본 발명의 조성물의 구조를 나타낸다.
도 6A 및 6B는 HUVEC 세포에서 도파민 잔기(moieities)를 포함하는 비기능화 알긴산염 및 기능화 알긴산염 각각의 전단율(shear rate)이 증가된 저속 형광영상을 나타낸다.
도 6C는 실시예에 따른 본 발명의 조성물의 유리 슬라이드로의 부착을 장력 부과에 의해 랩 쉐어에서 정량한 확인한 그래프이다.
도 7A는 알긴산염-도파민 조성물 코팅 후 10일 경과된 살아있는 생쥐의 경동맥의 생체 마이크로스코피(intravital microscopy) 영상을 나타낸다.
도 7B는 알긴산염-도파민 조성물 코팅된 경동막의 헤마톡실린 및 에오신 절편(상) 및 형광영상(하)이다.
도 7C는 생쥐의 경동맥 내의 알긴산염-도파민 조성물의 FMT-CT 영상을 나타낸다.
도 7D는 혈관벽을 따라 생긴 알긴산염-도파민 조성물 코팅의 조직학적 절편(길이측 절편)을 나타낸다.
도 7E는 동맥경화 플라크에 코팅된 알긴산염-도파민 조성물의 생체 마이크로스코피(intratival microscopy)를 나타낸다.
도 8A는 알긴산염-도파민 조성물로 덮인 살아있는 생쥐의 경동맥 형광영상을 나타낸다.
도 8B는 알긴산염-도파민 조성물 코팅후 1일 및 5일 경과된 생쥐 경동맥의 형광영상을 나타낸다.
도 8C는 시간경과에 따른 혈관내의 알긴산염-도파민 조성물을 정량화한 차트를 나타낸다.
도 8D는 28일동안 알긴산염-도파민 조성물로 코팅된 경동맥의 조직학 절편을 나타낸다.
도 8E는 도 8D 인접부위의 조직절편의 형광 영상을 나타낸다.
도 9A-9E는 형광 나노입자를 함유한 알긴산염-도파민 조성물의 조직학 절편의 형광 영상을 나타낸다.
도 10A-10D는 분해성 입자를 포함하는 알긴산염-도파민 조성물을 사용하여 혈관의 염색 분기점을 보여주는 영상이다.
도 11은 생쥐의 경동맥에서 동맥경화 플라크에 칠해진 알긴산염-도파민 조성물의 조직학적 절편의 오버레이 형광 영상을 나타낸다.
도 12는 히알루론산-도파민으로 칠해진 경동맥 영상을 나타낸다.

본 발명의 다른 측면, 실시예 및 발명의 특징은 도면을 수반한 하기 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 상기 수반하는 도면은 도식적이고 일정 비율로 그려질 것을 의도한 것은 아니다. 명확성을 위해서, 모든 도면에서 모든 요소가 명명된 것은 아니거나, 본 발명 실시예에 기재된 모든 요소가 본 발명에 속하는 종래 기술을 이해하는데 필요한 것은 아니다. 여기에서 모든 특허 출원 및 특허와 관련된 것은 전체적으로 관련되어 있다. 본 명세서와 다른 정의가 있는 경우, 본 명세서에 기재된 바에 따른다.

< 실시예 1>

하기의 실시예는 PEG-DOPA를 포함한 조성물 및 방법에 대한 것이다. 3,4-디하이드록시-L-페닐알라닌(DOPA) 잔기(moieties)를 포함하는 PEG-DOPA 단량체의 화학구조는 폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol(PEG)) 분자의 6개의 팔과 짝을 이룬다 (도 1). PEG는 DOPA 잔기의 백본으로 사용되어 생물 적합성을 제공하고 하이드로겔 기질을 제공한다. 본 발명에 기재된 바와 같이, PEG는 물론 알긴산 유도체, 하이알루로닉산 및 기타 세포외 기질 물질과 같은 기타 하이드로겔이 DOPA 잔기를 연결하는데 사용된다. 게다가, RGD와 같은 펩티드 서열은 단량체에 연결되어 겔의 특성을 변화시킨다. 조절 가능한 분해를 위하여 에스터 결합 및 기타 분해성 결합이 겔에 삽입될 수 있다. 이들 다양성은 하기의 특성을 달성하기 위함이다.:

i) 혈관벽에 대한 강한 부착, ii) 내막세포와 같은 특정세포의 생장 허여(촉진) iii) 재발협착증을 유발할 수 있는 세포의 과도한 성장 억제, iv) 강한 면역 및 염증반응 억제, v) 건강한 반흔 조직을 형성하는 것과 같이 플라크 부위의 적절한 치유를 위한 면역 및 염증 반응 수위의 조절, vi) 겔을 통한 확산을 위한 특정 영양성분 및 치료제의 적절한 이동에의 사용, vii) 주변 조직의 물리적 힘과 조화되거나 플라크 부분에 물리적 힘을 증가하키기 위하여 물리적 힘을 사용 및 viii) 조절된 분해.

본 발명의 조성물은 정맥 카테터를 통하여 혈관으로 전달된다. 하이드로겔의 단량체는 카테터를 통하여 액상형태로 혈관내부로 전달된다(도 2). 겔은 혈관 내에서 굳고, 혈관벽 표면을 코팅한다. 혈관 내의 단일한 코팅을 촉진하기 위해, 본 실시예에서는 혈관을 우선 과불화탄소 오일(perfluorocarbon oil)로 헹군다. 수용성 하이드로겔은 상기 과불화탄소 오일과 함께 혈관벽보다 더 높은 표면장력을 가지며, 따라서 하이드로겔은 바람직하게는 혈관벽을 적시고 균일한 코팅을 형성한다. 이 방법은 본 명세서에 기재된 바와 같이 제제를 혈관벽에 전달하기 위한 혈관 외부 코팅용으로 수소 저장 제제를 사용될 수 있다.

하이드로겔은 생쥐의 경동맥에 부착한다. 본 실시예에서 언급하는 하이드로겔과 전달 방법을 사용하여 하이드로겔을 생쥐의 경동맥에 코팅하였다(도 3). 나노입자(적색)을 함유한 겔 및 1mm 마이크로입자(녹색)는 동맥 내에서 겔의 위치를 영상화하는데 사용되었다(도 3A). 이 기술은 생쥐의 양쪽 경동맥 코팅에도 사용되었다(도 3B). 생쥐의 양쪽 경동맥을 코팅한 후, 경동맥을 통한 뇌로의 혈류가 강해졌다. 특히 도 3은 (A) 나노입자(상) 및 1mm 마이크로입자(하)를 함유한 겔처리 또는 무처리 생쥐 경동맥, (B) 처리된 살아있는 생쥐의 양쪽 경동맥을 통하여 충분한 혈류가 일어나고 있음을 보여준다. 화살표들은 경동맥에서 겔의 위치를 보여준다.

부착성 겔이 겔과 결합된 치료제에서 방출되는 저장제제로 사용될 수 있음을 입증하기 위하여, 모델제제인 메틸프레드니실론(methylprednisilone)을 분해성 입자에 캡슐화하였다. 상기 모델제제는 UV를 사용하여 가교화한 비부착성 PEG-디아크릴레이트(PEG-diacrylate)에서와 동일한 양상으로 겔로부터 방출되었다(도 4). 특히, 도 4는 부착성 PEG-DOPA 하이드로겔로부터 메틸프레드니실론(methylprednisilone)이 방출되고 PEG-디아크릴레이트 하이드로겔을 조절하는 것을 보여준다. 메틸프레드티실론은 하이드로겔에 혼합되는 분해성 마이크로입자의 폴리(락틱-코-글리콜릭 산)(poly(lactic-co-glycolic acid))과 결합한다.

< 실시예 2>

하기의 실시예는 알긴산염-도파민 물질합성에 관한 것이다. 도 5는 알긴산염-도파민의 구조를 나타낸다. 알긴산염(400 mg, Protanol LF 10/60, FMC Biopolymer)은 반응 전에 spectra/por membrane tubing(MWCO 6-8k, Spectrum Laboratories, inc.)을 이용한 투석으로 정제되었다. 정제된 알긴산염을 정제수 80 mL에 녹였다. N-(3-디메틸아미노프로필)-N'-에틸카보디이미드 하이드로크롤라이드) (N-(3-dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride(EDC)) (437.1 mg, Sigma-Aldrich, Inc.)와 N-하이드로설포숙시니미드 소듐염(N-hydroxysulfosuccinimide sodium salt(Sulfo-NHS))(495.1 mg, Sigma-Aldrich, Inc.)를 각각 정제수 2mL에 녹이고 알긴산염 용액에 첨가하였다. 3-하이드록시티라민 하이드로클로라이드(도파민)(3-Hydroxytyramine hydrochloride(Dopamine))(432.4 mg, Sigma-Aldrich, Inc.)를 정제수 2mL에 녹이고 상기 알긴산염 용액에 첨가하였다. 혼합물의 pH는 NaOH 용액을 사용하여 5.5 내지 6으로 조정하였다. 반응혼합물은 실온에서 하룻밤동안 교반하여 알긴산염-도파민을 제조하였다. 알긴산염-도파민의 정제는 1차로 총 24시간 가량 3회의 투석(spectra/por membrane tubing, MWCO 6-8k, Spectrum Laboratories, inc.)로 수행하였다. 상기 용액은 이후 원심분리 필터(CentriPrep MWCO 10,000 KDa, Millipore,Inc.)를 사용하여 800ㅧg로 원심분리하여 부피가 25mL(약 2시간 소요)로 될 때까지 농축하였다. 알긴산염-도파민은 이후 원심분리 탈염 칼럼(PD-10, GE healthcare)을 제조사의 공정에 따라 사용하여 정제하였다. 물은 동결건조로 제거하였다. 산물은 189mg의 백색의 복슬복슬한(fluffy) 고체였다. 도파민의 알긴산염으로의 결합은 도파민으로 변형된 사카라이드 유닛 약 30%와 함께 H¹ NMR로 확인되었다.

알긴산염-도파민은 혈관 착색에 이상적이도록 하는 하기의 특성을 가진다. i) 비변형 알긴산염이 생 친화성을 가지고 임상에 사용된다. ii) 겔화는 별개의 두 메커니즘으로 조절될 수 있다: 도파민 잔기 및 2가 양이온을 사용한 이온 상호반응에 의한 가교결합, iii) 기존의 PEG-DOPA 하이드로겔에 비해 높은 도파민 농도가 구현된다.

< 실시예 3>

하기의 실시예는 히알루론산-도파민(HA-dopamine)의 합성에 관한 것이다. 히알루론산-도파민을 제조하기 위하여 알긴산염을 히알루론산(HA)으로 대체하여 실시예 2에 기재된 공정을 사용하였다. 공정에는 하기의 용량이 사용되었다. : HA(50 mg, EMB Bioscienves, Inc.), EDC(109.3 mg), Sulfo-NHS(123.8 mg), 및 도파민(108.1 mg). 산물은 29mg의 백색 복슬복슬한(fluffy) 고체였다.

< 실시예 4>

하기의 실시예는 형광 나노입자와 혼합된 부착성 하이드로겔의 겔화에 관한 것이다. 알긴산염-도파민 또는 히알루론산-도파민을 인산완충용액(PBS)(알긴산 도파민에 대해 5% w/v, 또는 히알루론산-도파민에 대해 2.5% w/v)에 녹인다. 겔화 용액을 알긴산염-도파민 또는 히알루론산-도파민의 가교결합을 유도하거나 겔 내로 형광 나노입자가 결합하도록 준비한다. 겔화 용액은 나트륨 과아이오딘산염(sodium periodate)(NaIO4, 19.125 mg/mL in PBS, Sigma-Aldrich, Inc.) 용액 100㎕, 형광 나노입자(직경200nm, 680nm에서 방출, 2% 고체용액, Invitrogen, Inc.) 및 NaOH 용액(0.4M, 알긴산염-도파민에는 12㎕, 히알루론산-도파민에는 1㎕)으로 부유된 용액 20㎕와 결합하도록 준비한다. 알긴산염-도파민 또는, 히알루론산-도파민 용액 및 겔화 용액을 3:1로 혼합하여 10-20분간 겔화를 유도하였다. 겔화 시간은 첨가되는 NaOH의 양을 조절함에 따라 다양해질 수 있다. pH 시험지를 사용하여 알긴산염-도파민의 pH를 약 8.5로 조정하였다.

< 실시예 4 >

하기의 실시예는 살아있는 동맥 내에서 인사이투(in situ) 겔화에 관한 것이다. C57 흑색 쥐(JAX Strain #000664, Jackson Laboratories, Inc.) 또는 Apo E^-/- 쥐(JAX strain #002052, Jackson Laboratories, Inc.)의 동맥에 작은 절개를 한 후 접합하였다. 변형된 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene(PTFE)) 튜빙(tubing)(내경 150㎛, 외경 75㎛, Zeus, Inc.)으로 구성된 카테터를 동맥에 삽입하고 원하는 위치로 이동하였다. 하이드로겔(즉, 알긴산염-도파민, HA-dopamine)용액이 겔화 용액과 혼합되어 카테터를 통하여 주입되었다. 이 pre-겔은 카테터와 혈관벽 사이에 축적되었다. 상기 용액은 겔이 되고 카테터는 겔화 10분 후에 제거되었다. 겔의 존재는 Olympus OV-110 기기를 사용한 생체 현미경(intravital microscopy)으로 확인하였다.

< 실시예 5>

하기의 실시예는 알긴산염-도파민 물질을 사용한 체외 실험에 관한 것이다. 마이크로유체 기구(microfluidic devices)가 알긴산염-도파민 하이드로겔이 물리 화학적 유속 하에서 내피 세포에 부착하는 것을 증명하는데 사용되었다. 상기 장치는 인간 재대혈관 내피세포(HUVEC)을 마이크로유체 채널 내부에서 배양하여 준비하였다 (도 2A-2B). 도 2C는 알긴산염과 알긴산염-도파민의 부착을 비교하기 위해 사용된 마이크로유체 기구를 나타낸다. 상기 세포들은 겔을 카테터로 주시하여 녹색 및 적색 형광입자를 포함한 알긴산염-도파민 하이드로겔로 코팅되었다. 이후, 배지가 장치를 다양한 속도로 통과하게 하여 전단율 및 채널 내의 형광량을 측정하고 이로써 어떤 전단율에서 겔 부착력이 떨어지는지 측정하였다(도 6A-6B). 특히, 도 6A는 시간경과에 따라 전단율이 증가된 HUVEC의 하이드로겔 형광 형상을 나타낸다. 상기 세포의 핵들은 청색(크고 어두운 회색 점으로 보임)으로 염색된 반면, 하이드로겔은 녹색 형광입자 (직경 1㎛; 작고 밝은회색/백색 점으로 보임) 및 near-IR(magenta) 형광 입자(직경 0.2㎛; 작고 밝은회색/백색 점으로 보임)를 함유하고 있었다. 상측 도면은 변형되지 않은(대조군) 알긴산염 하이드로겔은 전단율 6000s^-1 이전부터 깨진 반면, 하측 도면은 알긴산염-도파민 하이드로겔이 17000s^-1이상까지 장치에 부착됨을 보여준다. 도 6B는 전단율 증가에 따른 겔(하이드로겔 coverage)의 형광량을 정량화한 그래프이다. 도 6C는 인장 하중(tension loading)(non-microfluidic method)에 의해 유리 슬라이드에 하이드로겔을 부착한 것을 정량화한 그래프이다. 대조군으로 변형되지 않은 알긴산염 가교결합의 부착을 실험하였다. 상기 변형되지 않은 알긴산염은 1000^-1의 전단율에서 HUVEC을 붕괴시켰고, 이 전단율은 물리화학적 전단율의 최상한계점이다. 이와는 대조적으로 알긴산염-도파민 하이드로겔은 17000^-1의 전단율에서조차도 붕괴시키지 않았다. 알긴산염-도파민 겔은 유수상태에서도 매우 안정적이었다. 겔은 17000^-1의 전단율에서 12시간(10s^-1)이상 유수상태에 노출되어 있어도 완벽하게 부착된 채로 있었다.

< 실시예 6>

하기의 실시예는 생쥐의 경동맥에 알긴산염-도파민 하이드로겔을 코팅하는 것에 관한 것이다. 알긴산염-도파민 하이드로겔은 시간이 경과하여도 생쥐의 경동맥에 매우 단단히 부착되어 있다. 이는 겔의 형광을 모니터하는 3가지 방법을 통하여 입증되었다. 생체 현미경(intravital microscopy)은 하이드로겔이 10 내지 30일 동안 살아있는 생쥐의 경동맥에서 안정적임을 보였다(도 7A). 특히, 도 7A는 알긴산염-도파민 하이드로겔을 코팅한 후 10일이 경과된 살아있는 생쥐의 경동맥 생체 현미경의 영상을 나타낸다. 조직학적 분석도 또한 하이드로겔이 30일 이상 혈관벽에 부착된 채로 남아있을을 확인하여 주었다. 도 7B는 34일간 하이드로겔로 코팅된 경동맥의 H&E조직절편(상) 및 형광 영상(하)을 나타낸다. 개별적인 다른 실험에서, 형광-중계 X선 단층촬영(FMT-CT)도 또한 살아있는 생쥐의 경동맥에 하이드로겔이 존재함을 확인시켜주었다. 도 7C는 경동맥 내의 하이드로겔의 FMT-CT영상을 나타낸다. 화살표는 형광부위를 나타낸다. 서로 다른 생쥐에서 절제한 경동맥의 조직학적 분석은 겔의 두께가 5-30㎛정도로 얇아질 수 있음을 보여준다(도 7D). 도 7D는 혈관 벽을 따라 5-30㎛로 코팅된 하이드로겔(백색점)을 보여주는 조직학적 절편(길이방향)을 나타낸다. 상기 하이드로겔은 부분적으로 동맥경화 생쥐 모델(ApoE knockout)의 동맥경화 플라크에도 코팅될 수 있다(도 7E). 도 7E는 하이드로겔의 동맥경화 플라크(회색은 경동맥 및 주변조직에 의한 배경(background) 형광을 나타낸다.)로 코팅된 생체 현미경 영상(intravital microscopy)(백색)을 나타낸다.

다른 실시예에서, 하이드로겔은 살아있는 생쥐의 경동맥에 착색될 수 있고, 부착된 채로 지속적으로 남아있을 수 있다. 도 8A는 알긴산-도파민(백색)으로 착색된 살아있는 생쥐의 경동맥 형광영상을 나타낸다. 형광염료(연회색)을 혈관내 혈류 모니터 이미징 15초 전에 정맥 주사하였다. 도 8B는 알긴산염-도파민 주사후 1일차 및 5일차 경동맥 형광영상은 나타낸다. 도 8C는 시간에 따른 혈관 내의 하이드로겔양을 정량화한 차트를 나타낸다. 도 8D는 착색후 28일 경과된 경동맥의 조직학적 절편(H&E Staining)이다. 도 8E는 도 8D에 인접한 조직절편의 형광영상을 나타낸다.

또다른 실시예에서, 다양한 길이의 혈관들이 알긴산염-도파민으로 착색되었다. 도 9는 형광 나노입자(백색 점) 및 자체형광 혈관벽(회색)을 함유한 알긴산염-도파민의 조직학 절편을 중첩 형광영상으로 나타낸다. 도 9A는 알긴산염-도파민을 10um 단위로 코팅한 것을 나타낸다. 도 9B는 도 9A의 시료에 대한 조직학적 절편(H&E Staining)이다. 화살표는 하이드로겔의 위치를 나타낸다. 도 9C는 알긴산염-도파민을 100um 단위로 코팅한 것을 나타낸다. 도 9D 내지 9E는 알긴산염-도파민을 1um 단위로 코팅한 것을 나타낸다.

또다른 실시예에서, 도 10은 분해성 입자가 있는 혈관의 분기점에 착색된 것을 나타낸다. 조직학적 절편의 중첩 형광영상은 형광 나노입자(더작은 회색/백색 점들), 형광염료를 함유하는 폴리(lactic-co-glycolic acid) 소립자, BODIPY,(큰 백색 점들) 및 혈관벽의 자가형광(회색 배경)를 포함하는 알긴산염-도파민 하이드로겔을 나타낸다. 하이드로겔은 경동맥의 분기점에서 경동맥의 외부 및 내부방향으로 경동맥 안쪽에 착색되었다. 특히, 도 10A는 착색된 분기점의 저배율 영상이다. 도 10B는 도 10A의 고배율 영상이다. 도 10C는 입자 부근에서 방출된 BODIPY로 착색된 혈관벽의 영상이다. 도 10D는 도 10 C에 인접한 절편의 영상으로 혈관벽이 BODIPY에 의해 착색되었음을 확인시켜주고 있다.

도 11은 동맥경화 플라크의 착색과 관련된 영상이다. 형광 나노입자(더작은 회색/백색 점들) 및 경동맥의 배경형광 (큰 회색/백색 점들)을 포함하는 알긴산염-도파민의 조직학적 절편의 중첩 형광영상이다. 생쥐는 ApoE -/- 돌연변이로 1년 이상 고콜레스테롤 식이를 사육하여 동맥경화 플라크가 형성되도록 유도하였다.

< 실시예 7>

하기 실시예는 HA-도파민 물질을 이용한 생체 내 실험에 관한 것이다. 도 12은 히알루론산-도파민으로 표시된 경동맥의 영상을 보여준다. 살아있는 쥐의 중첩 형광 영상을 나타내었다. 영상은 히알루론산-도파민 하이드로겔(백색 점)에 결합된 형광 나노입자와, 생쥐의 혈관의 배경 형광물질(회색 배경)을 보여준다.

본 발명의 몇몇 실시예에서 기재되고 표현된 본 발명의 기술분야에서의 종래 기술은 다양한 의미 및/또는 기능을 수행하기 위한 구조 및/또는 결과를 얻어내는 것 및/또는 앞서 기재된 하나 이상의 이점 및 각각의 변화 및/또는 수정이 본 발명의 범위에 속한다고 본다. 일반적으로, 앞서 언급된 모든 한도, 규모, 물질 및 배치는 본 발명의 기술분야에서의 종래 기술의 예시이며, 실질적인 한도, 규모, 물질 및/또는 배치는 특정 적용 또는 본 발명에 기재된 지침에 의한다.

본 발명이 속하는 기술분야에서, 본 발명의 실시예에 기재된 많은 등가물은 알려진 것 또는 일상적인 실험만으로 확인할 수 있는 것이다. 그러므로, 앞서 말한 실시예들은 기재된 청구항과 그의 등가물의 범위 안에서 단지 예시의 방법으로 보여주는 것이고, 본 발명은 그밖에도, 특히 기재되고 청구된 것 이상을 포함할 수 있다. 본 발명은 각각의 형태, 시스템, 물건, 물질, 키트 및/또는 방법으로 나타난다. 또한, 그러한 형태, 시스템, 물건, 물질, 키트 및/또는 방법이 서로 부합하지 않는다면, 둘 이상의 형태, 시스템, 물건, 물질, 키트 및/또는 방법의 조합이 본 발명의 범위 안에 포함된다.

본 발명은 죽상동맥경화증 및 이와 관련된 질병의 치료를 위한 조성물 및 치료 방법을 제공한다. 실시예에서, 방법은 조성물 및 조직강 또는 다른 체내 표면의 내부 표면의 적어도 한 부분에서 상기 조성물의 코팅 형성을 제공하는 것을 포함한다. 상기 조성물은 액체의 강한 흐름이 존재하는 조직강 또는 다른 체내 표면(예를 들어, 혈관 내 혈액의 흐름)에 결합되어 남아있을 수 있다. 상기 조성물은 복수의 공유 결합을 통해 조직강과 결합하고 적어도 하나의 첨가제, 예를 들어 치료적 활성 제제 또는 조영제를 포함한다.

Claims

복수의 하기 화학식 1로 표시되는 작용기를 포함하는 다당류를 유효성분으로 포함하는 유강 장기 또는 조직강 표면의 코팅용 조성물.
<화학식 1>

(상기에서, L은 다당류 백본에 작용기를 연결하는 연결부이다.)
제1항에 있어서, 상기 유강 장기 또는 조직강 표면은 혈관 플라크 또는 동맥류인 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 다당류는 알긴산인 것을 특징으로 하는 조성물.
복수의 하기 화학식 2로 표시되는 작용기를 포함하는 다당류를 유효성분으로 포함하는 유강 장기 또는 조직강 표면의 코팅용 조성물.
<화학식 2>

(상기에서, Y은 다당류 백본에 작용기를 연결하는 연결부이다.)
복수의 하기 화학식 3로 표시되는 작용기를 포함하는 다당류를 유효성분으로 포함하는 유강 장기 또는 조직강 표면의 코팅용 조성물.
<화학식 3>

(상기에서, Y은 다당류 백본에 작용기를 연결하는 연결부이다.)
하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 유강 장기 또는 조직강 표면의 코팅용 조성물.
<화학식 4>

(상기에서 각 n은 동일하거나 다르고, 1 내지 100 사이의 정수이다.)
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조직강은 혈관인 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조직강은 동맥인 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 치료적 활성물질 또는 조영제인 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물 또는 방법.
(a) 고분자 및 복수의 하기 화학식 1로 표시되는 작용기를 포함하는 조성물을 제조하는 단계; 및
(b) 유강 장기 또는 조직강의 내부 표면의 적어도 한 부분을 상기 조성물로 코팅하는 단계를 포함하는 코팅 방법.
<화학식 1>

(상기에서, L은 다당류 백본에 작용기를 연결하는 연결부이다.)
(a) 고분자 및 복수의 하기 화학식 1로 표시되는 작용기를 포함하는 조성물을 제조하는 단계; 및
(b) 혈관 플라크 및/또는 동맥류의 적어도 한 부분을 상기 조성물로 코팅하는 단계를 포함하는 코팅 방법.
<화학식 1>

(상기에서, L은 다당류 백본에 작용기를 연결하는 연결부이다.)
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 고분자는 알긴산, 히알루론산, 폴리에틸렌글리콜 및 다당류로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 방법.