KR20160071895A - 생약재 및 가용화제를 포함하는 고체분산체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생약재와 가용화제(solubilizer)를 포함하는 생약재-고체분산체에 관한 것으로, 생약재와 가용화제를 용융압출하여 생약재-고체분산체로 제조한 것이다.
본 발명에 따른 생약재 및 가용화제를 포함하는 고체분산체는 나노 입자크기의 난용성 유효 약리 성분이 용융압출에 의해 외부로 유출되어 외부의 식이섬유에 콜로이드 형태로 분산되고 가용화가 증진되며, 가용화제를 포함하여 가용화가 더욱 증진되어, 생약재에 포함된 유효 약리성분의 생체이용률이 유기용매 추출액에 비해 현저히 높아, 제형 복용시 약리 효과 발현을 위한 1회 복용량을 줄일 수 있고, 이에 따라 이용자의 편의성을 증진시킬 수 있다.

Description

생약재 및 가용화제를 포함하는 고체분산체 및 그 제조방법{Solid dispersion comprising herb medicine and solubilizer, and method for preparing thereof}

본 발명은 생약재와 가용화제(solubilizer)를 포함하는 생약재-고체분산체에 관한 것으로, 열용융압출법을 사용하여 제조되는, 생약재와 가용화제를 포함하는 생약재-고체분산체에 관한 것이다.

열용융압출법은 일련의 연속 공정으로 제약 산업에서 널리 이용되고 있다. 열용융압출법을 이용하여 약학적 제형을 제조하는 과정에서, 활성 성분, 열가소성 고분자, 및 기타 첨가제(가소제 및 항산화제) 등의 혼합물은 압출기 내에서 가열되고 연화된 후, 다이(die)를 통해 과립 또는 필름 등의 형태로 배출된다. 이러한 열용융압출법은 연속 공정이므로 상대적으로 높은 생산율을 바탕으로 재현성있게 생산물을 제조할 수 있다. 또한, 단시간에 효과적으로 최종 생산품을 얻을 수 있고, 효율적인 제조 공정 설계가 가능하고, 생산비용이 적게 들며, 특히 유기용매 등을 사용하지 않아도 되기 때문에 환경오염 가능성이 낮다.

최근에는 난용성 약물의 용해도를 증가시키기 위해 열용융압출법이 이용되고 있다. 열용융압출법을 사용하면 난용성 약물을 고분자 기질에 분자 수준에서 분산시킬 수 있다. 사용되는 고분자 및 약물의 특성을 고려하여 고체분산체를 제조할 경우에 약물의 물리·화학적 특성을 변화시켜 용해도를 증가시킬 수 있다.

고체분산체는 기질 및 약물의 결정형 또는 무정형 여부(상의 수 포함)를 기준으로 공융 혼합물(eutectics), 고용체(amorphous precipitates in crystalline matrix, solid solutions), 유리질 현탁액(glass suspension), 유리 용액(glass solution) 등으로 분류할 수 있다. 열용융압출법을 이용하여 고체분산체 제조시에는 상기 언급한 바와 같이 여러 가지 장점들이 있지만, 약물 및 고분자의 녹는점을 고려하여 압출시의 온도를 설정해야 하는 과정이 필요하다.

열용융압출기는 바렐(barrel)부의 온도 조절, 스크류 타입(screw type)에 따른 전단력 조절, 다이(die)에서 압출물 배출 조건 등을 조절하여 최종 생산물의 물리·화학적 특성을 조절할 수 있다. 이러한 기계 공학적 접근 방식과 더불어, 약물 및 고분자 특성을 같이 고려해야 약물의 난용성 개선이라는 목표를 달성할 수 있다.

천연물 가공 기술과 관련하여, 현재까지는 주로 유기용매를 이용한 활성 성분 추출 및 건조가 주 가공법으로 이용되고 있다. 하지만 유기용매 사용에 따른 환경오염 유발 가능성 등과 같은 단점 등이 존재하므로, 이를 대체하기 위한 새로운 가공 기술 개발이 필요한 상황이다.

한국공개특허 10-2013-0020390 (공개일: 2013.02.27) 한국공개특허 10-2006-0060391 (공개일: 2006.06.05) 한국공개특허 10-2008-0088829 (공개일: 2008.10.06) 한국공개특허 10-2007-0084796 (공개일: 2007.08.27)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 유기용매를 사용하지 않고 제조되며, 생약재에 포함된 유효 약리성분의 경구 생체이용률을 향상시킬 수 있는 고체분산체를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 생약재 및 가용화제(solubilizer)를 포함하는 생약재-고체분산체를 제안한다.

또한, 상기 생약재는 소수성(hydrophobic) 성분을 포함하는 당귀(Angelica gigas Nakai)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가용화제는 솔루플러스(Soluplus), 폴리비닐 카프로락탐-폴리비닐 아세테이트-폴리에틸렌 글리콜 그래프트 공중합체(polyvinyl caprolactam-polyvinyl acetate-polyethylene glycol graft copolymer), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리에틸렌-코-비닐아세테이트(polyethylene-co-vinylacetate, EVA), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 셀룰로오스 에테르(cellulose ether), 아크릴레이트(acrylate) 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 생약재는 10 ∼ 90 중량%, 상기 가용화제는 10 ∼ 90 중량%의 범위인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 (a) 생약재 미립분말을 제조하는 단계, (b) 상기 생약재 분말과 가용화제를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 (c) 상기 혼합물을 고전단력의 용융압출기를 이용해 용융압출하여 고체분산체를 제조하는 단계를 포함하는 생약재-고체분산체 제조방법을 제안한다.

또한, 상기 단계 (a)는 -15 내지 -20℃의 온도 및 10,000rpm 이상의 로터 회전 속도로, 직경 210mm 크기의 분쇄매체(grinding media)를 포함하는 미립 분쇄기를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 생약재 미립분말은 입자크기가 40 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 한다

또한, 상기 고전단력의 용융압출기는, 복수 개의 니딩디스크(kneading disk) 블럭부가 도입된 스크류를 포함하여 상기 생약재 미립분말에 고전단력을 가해 상기 고체분산체를 제조할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고전단력의 용융압출기는, 직경이 1 내지 3mm의 압출다이를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고체분산체는 입자크기가 10 ㎛이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단계 (c)는 80 내지 100℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기에 생약재-고체분산체 제조방법에 의해 제조된 생약재-고체분산체 및 담체를 포함하는 약학 조성물을 제안한다.

또한, 상기 담체는 계면활성제, 수용성 중합체 또는 약제학적으로 허용되는 첨가제로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 생약재 및 가용화제를 포함하는 고체분산체의 제조방법은, 생약재를 미립분말로 분쇄한 후, 용융압출하여 제조하는 저비용의 간단한 공정으로 이루어져, 유기 용매에 의한 별도의 추출과정이 없어 친환경적이고 경제적이다.

또한, 본 발명에 따른 생약제-고체분산체는 생약재 미립 분말을 고전단력으로 용융압출하여 생약재 내부의 난용성 유효성분이 외부로 유출될 후 분산되어, 가용화제와 함께 외부 식이섬유에 콜로이드화되어 융합된 상태로 존재하기 때문에 물에 용해되었을 때 용출률이 높아 생체이용률이 증가한다.

또한, 본 발명에 따른 생약재-고체분산체는 가용화제를 포함하여 유효 약리성분의 가용화가 더욱 증진되어 생체이용률이 유기용매 추출액 보다 높아, 제형 복용시 약리 효과 발현을 위한 1회 복용량을 줄일 수 있고, 이에 따라 환자의 편의성을 증진시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 생약재-고체분산체 제조를 위해 사용되는 열용융압출기를 모식적으로 보여주는 개념도이다.
도 2은 본 발명에 따른 생약재-고체분산체 제조를 위해 사용되는 용융압출기에 포함된 스크류를 나타내는 도면이다.
도 3은 ① 참고예 1, ② 참고예 2, ③ 비교예 1, ④ 비교예 2, ⑤ 비교예 3, ⑥ 실시예 1, ⑦ 실시예 2 및 ⑧ 실시예 3 각각의 입자 크기 분포를 나타낸 도면이다.
도 4는 ① 참고예 1, ② 참고예 2, ③ 비교예 1, ④ 비교예 2, ⑤ 비교예 3, ⑥ 실시예 1, ⑦ 실시예 2 및 ⑧ 실시예 3 각각의 시료를 포함하는 분산액의 상층액에 존재하는 입자의 크기 분포(size distribution)를 나타낸 도면이다.
도 5는 참고예 1, 참고예 2, 본 비교예 1 및 본 실시예 3의 입자 표면의 SEM이미지이다.
도 6은 참고예 1, 참고예 2, 본 비교예 1 및 본 실시예 3의 입자 표면의 확대 촬영된 SEM이미지이다.
도 7는 제조된 각 시료를 랫트에 경구 투여한 후 체내 데커시놀(DOH)의 약물동태학적(Pharmacokinetic) 양상을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에서는 생약재 및 가용화제를 포함하는 생약재-고체분산체를 제공한다.

상기 생약재는 난용성 또는 소수성(hydrophobic) 유효 성분을 포함하는 당귀(Angelica gigas Nakai)일 수 있으나, 이에 제한되는 것이 아니고 난용성 유효 성분을 포함하는 도라지, 강황, 인삼, 옻, 감초, 마, 오미자, 쑥 또는 여주 등을 생약재로 사용할 수 있다.

상기 생약재는 난용성 유효 성분 또는 난용성 유효 성분을 포함하는 생약재로서, 당귀의 난용성 성분인 데커신(decursin, D), 데커시놀(decursinol, DOH), 데커시놀 안젤레이트(decursinol angelate, DA) 등을 대표적인 예로 들 수 있다.

또한, 상기 가용화제는 상기 생약재의 난용성 유효 성분의 용해도를 향상시킬 수 있도록 중간극성을 가지는 계면활성제가 사용되며, 열가소성(필수적으로 변형성(deformability)을 보유), 50 ∼ 180 ℃ 범위의 적절한 유리 전이온도(glass transition temperature, Tg), 높은 열안정성, 낮은 흡습성, 무독성 및 높은 용해도 등과 같은 특성을 가지고 있어야 한다.

본 발명에서 사용하는 가용화제는 솔루플러스(Soluplus), 폴리비닐 카프로락탐-폴리비닐 아세테이트-폴리에틸렌 글리콜 그래프트 공중합체(polyvinyl caprolactam-polyvinyl acetate-polyethylene glycol graft copolymer), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리에틸렌-코-비닐아세테이트(polyethylene-co-vinylacetate, EVA), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 셀룰로오스 에테르(cellulose ether), 아크릴레이트(acrylate) 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 가용화제일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명에 따른 생약재-고체분산체는 생약재는 10 ∼ 90 중량%, 가용화제는 10 ∼ 90 중량% 범위로 포함하며 바람직하게는, 상기 생약재는 10 ∼ 80 중량%, 상기 가용화제는 20 ∼ 90%를 포함하여 이루어질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

상기한 바와 같은 생약재-고체분산체는 생약재 및 가용화제를 포함하여 이루어지기 때문에, 생약재에 포함된 난용성 유효 성분의 용해성이 높아 복용시 약리 효과 발현을 위한 1회 복용량을 줄일 수 있고, 이에 따라 환자의 편의성을 증진시킬 수 있다.

상기한 바와 같은 생약재-고체분산체를 제조하기 위해서 본 발명에서는, (a) 생약재 미세분말을 제조하는 단계, (b) 상기 생약재 미세분말과 가용화제를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 (c) 상기 혼합물을 용융압출하여 고체분산체를 제조하는 단계를 포함하는 생약재-고체분산체 제조방법을 제공한다.

상기 단계 (a)는, 생약재를 분쇄하여 생약재 분말을 제조하고 상기 생약재 분말을 미세 분쇄하여 생약재 미세 분말을 제조하는 단계이다.

상기한 생약재 분말을 제조하기 위해서, 건조된 생약재 줄기 및 뿌리를 조 크러셔(jaw crusher) 또는 자이러토리 분쇄기(gyratory crusher) 등의 공지된 분쇄기를 이용하여 생약재를 분쇄하여 생약재 분말을 제조한다.

그리고, 생약재 분말을 미립 분쇄기를 이용해 미립 분쇄(ultra fine crushing)하여 생약재 미립분말을 제조한다.

이때, 상기 생약재 분말을 미립 분쇄하기 위한 미립 분쇄기는 공지된 다양한 형태의 제품을 사용할 수 있으며, 5 내지 -20℃의 온도에서 10,000rpm 이상의 로터 회전 속도로, 직경 210mm 크기의 분쇄매체(grinding media)를 포함하는 미립 분쇄기를 이용하는 것이 바람직하며, 상기한 미립 분쇄기를 이용하여 분쇄된 생약재 미립분말은 40 내지 100 ㎛의 입자크기를 가진다.

한편, 상기 단계 (b)는, 상기 단계 (a)에서 제조된 생약재 미립분말에 가용화제를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계로서, 생약재 미립분말과 가용화제를 교반기(agitator)에 투입하여 혼합물을 제조할 수 있으며, 생약재 미립분말은 10 ∼ 90 중량%, 가용화제는 10 ∼ 90 중량% 범위로 혼합하여 혼합물을 제조할 수 있다.

상기 단계(c)는, 상기 혼합물을 고전단력의 용융압출기를 이용해 용융압출하여 고체분산체를 제조하는 단계이다.

도 1은 본 발명에 따른 생약재-고체분산체 제조를 위해 사용되는 용융압출기를 모식적으로 보여주는 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 용융압출기는 원료 공급부, 스크류, 바렐부 및 압출다이(die)를 포함하며 이를 이용해 생약재 미립분말과 가용화제를 용융압출하여 생약재-고체분산체로 제조할 수 있다.

그리고, 용융압출기의 온도 조절, 스크류의 배열에 따른 전단력, 스크류의 회전속도, 압출다이의 직경 크기 등의 다양한 요소를 조절하여 용융압출된 생약재-고체분산체의 물리·화학적 특성을 조절할 수 있다.

이때, 상기 고전단력의 용융압출기는, 복수 개의 니딩디스크(kneading disk) 블럭부가 도입된 스크류를 포함하여 융융압출과정에서 상기 생약재 미립분말과 가용화제에 고전단력을 가해 상기 고체분산체를 제조할 수 있다.

도 2은 본 발명에 따른 생약재-고체분산체 제조를 위해 사용되는 용융압출기에 포함된 스크류를 나타내는 도면이다.

도 2 (c)를 참조하면, 본 발명에 따른 고전단력의 용융압출기는 공지된 풀플라이트스크류(full flight screw)에서 복수 개의 니딩디스크 블럭부를 특징적으로 도입하여 고전단력을 가할 수 있도록 고안된 고전단력 스크류인 것으로 도 2(c)에 나타난 바와 같은 형태적 특징을 가지며 이와 같은 배열을 가진 고전단력 스크류를 포함하는 용융압출기를 고전단력 용융압출기라 한다.

이와 비교하여, 본 발명에서는 저전단력 스크류라는 것을 함께 사용하기로 한다. 도 2 (a)에 나타낸 저전단력 스크류는 고전단력 스크류 플라이트에 비해서 낮은 전단력을 가할 수 있는 스크류로서 스크류의 날개각도가 50 내지 70°로 이루어지고, 전단력을 증가시킬 수 있는 니딩디스크 블럭부를 포함하고 있지 않아 상기 고전단력의 스크규에 비해 전단력이 떨어지는 스크류를 말하는 것이다.

그리고, 도 2 (b)에 나타낸 중전단력 스크류는 상기 고전단력 스크류에 비해서 니딩디스크 블럭부의 갯수가 적어 고전단력 스크류에 비해 전단력이 떨어지는 스크류를 말하는 것이다.

본 단계에서는 상기 생약재-고체분산체를 제조하기 위해서 수분을 25% 정도로 포함하는 상기 생약재 미립분말을 용융압출기에 투입하고 80 내지 100℃의 온도를 유지하여 용융압출하는 것이 바람직하며, 가용화제의 녹는점과 열용융압출기의 압출시 온도를 동시에 고려하여, 생약재의 유효 약리성분 및 가용화제의 결합을 유도하도록 구성할 수 있다.

이를 위해, 상기한 고전단력 스크류를 150rpm의 속도로 회전시켜 생약재 미립분말 및 가용화제를 용융압출하는 것이 바람직하고, 직경이 1 내지 3mm의 압출다이를 통해 생약재-고체분산체를 수득할 수 있으며, 압출다이의 직경은 1mm 인 것이 더욱 바람직하다.

상기한 바와 같이 하여 제조된 생약재-고체분산체는 10 ㎛이하의 입자크기를 가지며, 용융압출되어 생약재 미립분말이 더욱 미세화되고, 분말 입자상에 다수의 기공이 형성되어 생약재에 포함된 난용성 유효 성분의 수용해도가 향상되는 효과를 가진다.

또한, 생약재 입자 내부의 난용성 유효성분의 화학적 변화가 유도되며, 특히, 난용성 유효성분이 나노입자 크기의 분자 수준에서 외부로 유출 후 분산되어 가용화제와 함께 외부의 식이섬유와 콜로이드 형태로 융합된 상태로 존재하여, 물에서의 용출률이 향상되며, 이러한 물리·화학적 특성 변화로 인해 생약재 유효성분의 생체 이용률 증가 효과를 기대할 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명에 따른 생약재-고체분산체는 가용화제를 포함하여 생약재에 포함된 난용성 유효성분의 가용화가 더욱 증진되어, 유기용매를 이용한 추출방법보다 더욱 높은 수준의 수용해도를 가지는 기능성 조성물을 제조할 수 있다.

따라서, 생약재-고체분산체는 기계 공학적 접근 방식과 더불어 약물 및 고분자 특성을 같이 고려하야 생약재에 포함된 유효성분의 난용성 개선이라는 목표를 획기적으로 달성할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기한 바와 같은 생약재-고체분산체를 담체를 포함하도록 구성하여 제조한 약학 조성물을 제공할 수 있다.

상기한 약학 조성물은 난용성 유효성분의 용출률이 증가하여 생체이용률이 매우 높아 경구 투여시 약리 효과 발현을 위한 1회 복용량을 줄일 수 있어 경구 투여를 목적으로 한 약학 조성물로 제조할 수 있다.

이때, 상기한 담체는 계면활성제, 수용성 중합체 또는 약제학적으로 허용되는 첨가제 중 하나 이상을 포함하여 이루어지는데, 보다 상세히 설명하면, 상기한 계면활성제는 지방산 에스테르계, 천연 식물성 오일, 에틸렌 글리콜계 반응생성물 또는 글리세롤 등으로 이루어져 약학 조성물 제조시 첨가하여 생약재-고체분산체의 탈수로 인해 상대적으로 불안정성을 해소하여 생약재-고체분산체에 포함된 유효성분의 안정성 및 저장성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 수용성 중합체는 다당류, 셀룰로오스계, 고분자 다당체 또는 산화물 공중합체 등으로 이루어져 약학 조성물 제조시 첨가하여 생약재-고체분산체의 흐름성 및 물성을 향상시킬 수 있으며, 상기 약제학적으로 허용되는 첨가제는 생약재-고체분산체를 경구투여용으로 제조하기 위해서 부형제 또는 활택제 등과 같은 약제학적 첨가제를 추가로 첨가하여 생리학적 동등조건에서 겉보기 용해도가 증가한 경구투여용 생약재-고체분산체 약학 조성물을 제조하여 의·약학 분야에 널리 이용할 수 있다.

이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이들 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

<실시예>

(1) 원료 및 재료 준비

본 실시예에서 사용되는 생약재는 당귀로서, 상기한 당귀를 평창의 지역시장에서 구입하였으며, 경산에 있는 한국한방산업진흥원(Korea Promotion Institute for Traditional Medicine Industry, Gyeongsan, Korea)에서 D, DA, 및 DOH의 표준 시료를 구했다. 솔루플러스는 BASF (Ludwigshafen, Germany)로부터 구입했다. 실험에 사용된 모든 용매는 HPLC 등급을 사용했다. 다른 모든 화학물질들은 분석 등급을 사용하여, 추가적 정제 과정 없이 사용하였다.

모든 실험은 최소 3회 수행하였다. 데이터는 평균±표준편차(SD) 값으로 나타냈다. 통계학적 분석은 분산 분석(analysis of variance, ANOVA)으로 수행하였다.

(2) 고전단력 고체분산체(soluplus 함유)의 제조

당귀를 55 ℃ 오븐에서 24시간 동안 건조하고, 실온에서 냉각시켰다. 당귀 시료를 밀링하기 전까지 4 ℃에서 보관하였다. 당귀 시료를 핀 크러셔(pin crusher, Myungsung Machine, Seoul, Korea)를 이용하여 조분말(coarse powder)로 분쇄하고, 조분말을 저온 터보 밀기(turbo mill, HKP-05; Korea Energy Technology Co., Ltd., Seoul, Korea)로 미분쇄한 후 분류하였다. 당귀 분말을 고회전 속도의 임팰러(impeller)를 통과시킨 후에 미분쇄하였고, 3 단계로 구성되는 스테이터 분류 시스템(stator classifier system)에서 원심력과 항력을 사용하여 당귀 미립분말 입자를 분류했다. 당귀 미립분말을 제조하는 과정에서는 로터(rotor) 속도를 10,500 rpm으로 설정하고, 분쇄 매체의 직경은 210 mm인 것을 사용했다. 밀링 챔버(milling chamber)의 온도는 -18 ℃를 유지했다.

고체분산체를 제조하기 위해서, 미분쇄된 당귀 미립분말에 10 중량%, 30 중량% 및 50 중량% 농도로 솔루플러스를 첨가하여 혼합한 뒤, 트윈 스크류 압출기(STS-25HS twin-screw extruder)를 사용하여 전단력을 달리하여 압출시켰다. 각각의 다른 스크류 배열을 사용하여 고, 중, 저의 세 가지 전단력을 구현했다. 용제로서 물을 함께 투입하였다.

솔루플러스를 포함하는 고체분산체를 제조하기 위해서, 미분쇄된 당귀 미립분말을 하기 표 1에 기재된 비율의 솔루플러스와 혼합하여 고전단력으로 압출시켰다. 열용융압출기의 스크류의 속도는 150 rpm으로 하고, 바렐부의 온도는 하기 표 2에서와 같이 조절하여 진행하였다. 제조된 고체분산체 및 솔루플러스를 포함하는 고체분산체는 40 ℃ 오븐에서 건조하여 고전단력-고체분산체(soluplus 함유)를 각각 제조하였다.

참고로, 본 실시예 1은 10 중량%의 솔루플러스를 포함하는 고전단력-고체분산체이고, 본 실시예 2는 30 중량%의 솔루플러스를 포함하는 고전단력-고체분산체이며, 본 실시예 3은 10 중량%의 솔루플러스를 포함하는 고전단력-고체분산체이다.

그리고, 본 실시예 1의 제조방법과 동일한 조성을 가진 당귀 미립분말을 이용하여 가용화제인 솔루플러스를 첨가하지 않고 저전단력으로 용융압출하여 제조한 저전단력 고체분산체는 본 비교예 1이고, 본 실시예 1의 제조방법과 동일한 조성을 가진 당귀 미립분말을 이용하여 가용화제인 솔루플러스를 첨가하지 않고 중전단력으로 용융압출하여 제조한 중전단력 고체분산체는 본 비교예 2이며, 본 실시예 1의 제조방법과 동일한 조성을 가진 당귀 미립분말을 이용하여 가용화제인 솔루플러스를 첨가하지 않고 고전단력으로 용융압출하여 제조한 고전단력 고체분산체는 본 비교예 3으로 명명하였다.

아울러, 상기에 제조된 당귀 분말을 참고예 1, 당귀 미립분말을 참고예 2로 명명하여 하기의 실험에 사용하였다.

[표 1] 고체분산체(SD) 제형에서의 당귀와 솔루플러스의 중량 비율

<실험예>

(1) 본 실시예, 본 비교예 및 참고예 각각의 입자 크기 분석

당귀 입자의 평균 크기는 입도 분석기(particle size analyzer, Mastersizer-2000; Malvern Ins., Ltd., Worcestershire, UK)를 이용하여 측정했다. 입자 크기 측정을 위해서, 준비된 시료를 1 : 400 (w/v)의 비율로 10 mL 증류수에 분산시켜 분산액을 만들었다. 분산액은 실온에서 3분간 연속적으로 교반하였으며, 90°의 산란각으로 25 ℃에서 측정하였다. 모든 시료에 대하여 9번을 측정하였으며, 평균 입자 크기를 하기 표 3에 나타냈다.

[표 2] 본 실시예, 본 비교예 및 참고예 각각의 평균 입자 크기

(d(0.1), d(0.5) 및 d(0.9)는 평균값으로 나타냄)

표 3 및 도 3에 나타난 바와 같이, 본 실시예는 평균 40 ∼ 50 ㎛ 범위의 입자 크기를 나타내어, 솔루플러스를 함유하더라도 입자 간의 응집 등의 현상이 일어나지 않고 평균 입자 크기를 유지하는 것을 확인할 수 있었다.

(2) 본 실시예 분산액의 상층액에서의 입자 크기 측정

제조된 각각의 본 실시예 1, 2 및 3 시료 0.3 g을 30 mL의 증류수에 분산시키고, 제조된 현탁액을 3,000 rpm에서 20분간 원심분리하여 상층액(supernatant)을 얻었다. 광산란 분광기(light-scattering spectrophotometer, ELS-Z; Otsuka Electronics, Tokyo, Japan)를 이용하여 상층액에 포함된 고체분산체의 입자 크기 및 다분산성 지수(polydispersity index)를 측정하여 표 4에 나타냈다.

[표 3] 고체분산체 현탁액 내에서의 입자 직경(mm) 및 다분산성 지수(n=3)

표 4에 나타난 바와 같이, 당귀 미립분말은 당귀분말에 비해 입자 직경이 작게 나타났으며, 본 비교예 3은 당귀분말 및 당귀 미립분말보다 입자 직경이 감소한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 본 실시예 2 및 3의 경우에는 솔루플러스를 함유하지 않은 본 비교예 1, 2 및 3에 비해 입자 직경이 현저히 감소한 것을 확인할 수 있었다.

솔루플러스가 함유된 고체분산체 제형에서는 입자 직경 100 ∼ 500 nm 범위의 나노 입자가 형성된 것으로 측정되었다. 특히, 솔루플러스가 30% 이상 함유된 본 실시예 2 및 3의 경우에는 100 ∼ 200 nm 범위의 더 작은 크기의 나노 입자가 형성되는 것을 확인할 수 있었다.

다분산성 지수는 입자의 분산도를 나타내는 지수로서, 이에 의해 입도 분포가 좁은지 넓은지를 평가할 수 있다. 측정 결과, 모든 제형에 있어서 다분산성 지수 값이 0.2 ∼ 0.3 정도로 측정되어, 입자가 고르게 형성되었음을 알 수 있었다. 특히, 본 실시예 3의 경우에는 다른 고체분산체들에 비해 침전물 등이 거의 생기지 않았고, 입자 크기 분포가 가장 좁은 것으로 나타나(도 4 참조), 균일한 입도 분포를 가진 입자 군이 형성된 것을 확인할 수 있었다.

이는 물 및 당귀 분말을 투입하여 용융압출하는 동안, 당귀 세포의 셀룰로오스 성분들이 기질(matrix)로 작용하고, 기질에 난용성 유효 성분이 분산되면서 나노입자가 생성된 것으로 추정된다. 특히, 본 실시예 3의 경우에는 다른 제형들에 비해 입도분포가 더 좁은 것으로 측정되어, 첨가한 솔루플러스가 당귀 세포 성분과 함께 균일한 나노입자 생성에 기여한 것으로 추정된다.

이상의 결과와 같이, 각 고체분산체의 입자 직경이 감소하면 이에 따라 표면적이 증가하기 때문에, 결과적으로 입자 크기의 감소는 난용성 성분의 물에 대한 용해도 향상에 기여할 것이다.

(3) SEM 분석

가속 전압이 5kV로 설정된 SEM(scanning electron microscopy, JEOL, JSM-6380, Japan)을 사용하여 시료 표면의 상태를 관찰하였다. 각 시료를 탄소 테이프(carbon tape)를 사용하여 SuS 판(SuS stage)에 올려 두고, 공기 주입하에 90초 동안 백금 코팅하였다. SEM 촬영 결과를 도 5 및 도 6에 나타내었다.

도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이, 본 실시예 3의 입자들의 경우 솔루플러스를 함유하지 않은 본 비교예의 입자에 비해 입자크기가 작아지고 입자 모양이 균일해 진 것을 확인할 수 있었다.

또한, 주사전자현미경을 통해 관찰한 결과, 각 고체분산체의 표면 상태도 본 실시예 3 입자의 경우 솔루플러스를 함유하지 않은 본 비교예의 입자에 비해 표면에 세공이 많이 형성된 것을 확인할 수 있었다.

이에 따라, 당귀를 분쇄한 후 고전단력에 의한 용융압출 및 솔루플러스를 첨가하는 것은 압출시 당귀 입자의 물리화학적 특성을 변화시키는 것임을 확인할 수 있었다. 특히, 본 실시예 3의 입자 표면에 존재하는 수많은 세공은 수분 흡수력 증진과도 연관지을 수 있을 것이다.

(4) 수분흡착지수(Water Absorption Index, WAI), 수분용해지수(Water Solubility, WS) 및 팽윤력(Swelling Power, SP) 측정

고전단력 고체분산체(soluplus 함유)의 수분 흡수 관련 지수를 평가하여 고체분산체의 유효성분 추출과 관련된 기초 근거를 제공하기 위하여, 수분 흡수 관련 지수를 평가하였다. WSI는 세 차례 반복하여 측정하였다. 각 시료를 실온에서 1시간 동안 30 mL의 증류수에 현탁시켜 천천히 교반하고, 3000 rpm에서 20분간 원심분리했다. 무게를 알고 있는 증발 접시에 상층액을 부었다. WAI, WS 및 SP를 하기 수학식을 이용하여 계산하였으며, 표 5에 그 결과를 나타냈다. WAI는 건조 시료 중량에 대한 수분흡착지수를 나타내고, WS는 상층액에 추출된 수분용해지수를 나타낸다.

[수학식]

[표 4] 본 실시예, 본 비교예 및 참고예 각각의 WSI, WS 및 SP

표 4에 나타난 바와 같이, 본 실시예 1, 2 및 3의 경우에는 솔루플러스를 함유하지 않은 고체분산체보다 전체적으로 WAI는 감소하고, WS는 증가하고, SP는 감소하였다. 즉, 본 실시예 3의 경우에는 솔루플러스를 함유하지 않은 본 비교예 1, 2 및 3보다 입자의 물에 대한 용해도가 증가한 것을 확인할 수 있었다.

(5) 본 실시예, 본 비교예 및 참고예에 포함된 난용성 유효성분의 물에서의 추출률 측정

제조된 본 비교예의 시료 0.3 g과 본 비교예 및 본 실시예의 시료 0.2 g을 각각 30 mL 증류수에 넣고 혼합한 후, 교반기에 넣고, 40 ℃에서 2시간 동안 교반하였다. 혼합물을 여과하여 상층액과 침전물을 분리하였다. 상층액을 진공 증발기(vacuum-evaporator)에서 건조하였다.

제조된 각 시료의 D와 DA를 정량 분석하기 위해서 HPLC(high-performance liquid chromatography; LC- 20AT, Shimadzu Scientific Instruments, Tokyo, Japan)로 분석하였고, 그 실험 조건은 하기 표 6에 나타내었다. D와 DA를 함유한 표준 시료(10, 20, 40, 60 and 80 μg/mL of D and DA)를 제조하여 검량선(calibration curve)을 만들었다.

[표 5] D와 DA의 HPLC 분석 조건

상기의 방법으로 유효 약리성분인 D 및 DA의 물에서의 추출률(용해도)을 측정하여 표 6 나타내었다.

[표 6] 각 시료로부터 물 추출된 D 및 DA의 양

표 6에 나타난 바와 같이, 본 실시예 3의 경우, 솔루플러스를 함유하지 않은 고체분산체에 비해 D 및 DA의 물에서의 추출율이 약 6.7 및 6.6배 정도 증가하였다. 또한, 본 실시예 3의 경우, 에탄올 추출물 그룹과 비교해 D 및 DA는 각각 73.1% 및 72.6% 추출되어, 독성이 있는 유기용매를 사용하지 않고도 유기용매 추출물에 대응될 수 있을 정도의 유효 활성성분 추출률을 나타내는 것을 확인하였다. 물에서의 D 및 DA 추출률 상승은 경구 투여 후 위장관 내에서 용출률 향상으로 연결될 수 있다는 점에서 의미를 가진다.

(6) 다양한 pH 조건에서 본 실시예, 본 비교예 및 참고예 시료에 포함된 D 및 DA의 수용해도 측정

제조된 본 실시예, 본 비교예 및 참고예 시료 각각을 pH 1.2 또는 pH 6.8의 완충용액 30 mL과 혼합하였다. 혼합물을 40 ℃에서 2시간 동안 교반기에서 교반하였다. 혼합물을 여과하여 상층액과 침전물을 분리하였다. 상층액을 진공건조기에서 건조하였다. 제조된 각 제형에서의 D 및 DA의 함량을 HPLC로 정량 분석하였다. 정량 분석에 사용된 HPLC(HPLC; LC- 20AT, Shimadzu Scientific Instruments, Tokyo, Japan) 분석 조건은 상기 표 6과 같다.

인공 위액 (pH 1.2) 및 인공 장액 (pH 6.8) 환경에서, 당귀의 난용성 성분인 D 및 DA의 용출률을 평가하여 하기 표 7에 나타냈다.

[표 7] 위액 (pH 1.2) 및 장액 (pH 6.8) 환경에서의, D 및 DA의 용출률(mg/g, w/w)

표 7에 나타난 바와 같이, 열용융압출법으로 전단력을 가해 제조한 본 비교예 1, 2 및 3 시료의 경우 참고예 1 및 2에서 보다 D 및 DA의 용출률이 높게 나타났다. 특히, 본 실시예 2 및 3의 경우 D 및 DA의 현저한 용출률 증가를 확인할 수 있었다. 또한, 본 실시예 2 및 3의 경우, 용출률이 pH 1.2 보다 pH 6.8 에서 더 높은 것을 확인할 수 있었다.

이상과 같이, 인공 위액 및 인공 장액의 pH 환경에서 유효성분인 D 및 DA의 용출이 증가된 결과에 따라, 본 실시예 2 및 3을 투여하면 난용성 유효성분인 D 및 DA가 위장액에 보다 효과적으로 용출될 수 있을 것임을 예측할 수 있었다.

(7) 랫트에서의 약물동태학적 특성 분석

수컷 SD 랫트(Sprague-Dawley rat, 무게 250 ± 5 g, Orient Bio, Sungnam, Korea)에서 생체내 약물동태학 연구를 수행하였다. 혈액 채취를 위해 마취 하에서 좌측 대퇴부 동맥에 폴리에틸렌 튜브(polyethylene tube, PE-50, Becton Dickinson Diagnostics, MD, USA)를 삽관하였다.

각각의 고체분산체 제형을 100 mg/kg 에탄올 추출물에 해당하는 용량으로 경구 투여하였다. 주사 후, 5, 15, 30, 60, 90, 120, 240 및 480 분에 200 μL의 혈액 시료를 대퇴부 동맥으로부터 채혈하였다. 채혈한 혈액 시료를 4 ℃, 16,000 rpm에서 2.5분간 원심분리하고, 일정 부분(70 μL)의 상층액인 혈장 시료를 분석할 때까지 -70 ℃에 보관하였다.

랫트 혈장 중 DOH의 농도를 액체 크로마토그래피 탠덤 질량분석 시스템(liquid chromatography-tandem mass(LC-MS/MS) system)으로 측정하였다. 혈장 시료 50 μL에, 5 μL의 로잘탄(LST, 내부 표준 물질) 용액(10 μg/mL) 및 아세토니트릴을 첨가한 후, 5분간 와류 교반(vortex-mix)하였다. 그 후, 16,000 rpm에서 5분간 원심분리한 후, 상층액(5 μL)을 HPLC(Agilent Technologies 1260 Infinity HPLC system Agilent Technologies, Wilmington, DE, USA) 시스템이 장착된 액체크로마토그래피 탠덤 질량 분석기에 주입하였다. 크로마토그래피는 Synergi™ 4 μ Hydro-RP 80 Å 컬럼(75 × 2.0 mm; Phenomenex, CA, USA) 및 C18 가드 컬럼(C18 guard column; 4 × 2.0 mm; Phenomenex, CA, USA)을 이용하여 분리하였다. 이동상은 아세토니트릴 및 5mM 포름산 암모늄 완충액(70:30, v/v)을 사용하였고, 유속은 0.4 mL/분이었다. ESI 소스 설정은 수동으로 최적화하였다: 가스 온도, 가스 유량, 분무기의 압력 및 모세관 전압은, 각각 300°C, 11 L/분, 15 psi 및 4000 V였다.

파편 전이(fragmentor voltage)는 DOH에 대하여 m/z 247.1에서 229.1이었으며, LST에 대하여는 m/z 423.4에서 207.3이었다. 파편화 전압 및 충돌 에너지는 각각 DOH에 대하여는 96 V 및 16 eV, LST는 115 V 및 20 eV였다. DOH 및 LST의 머무름 시간(retention time)은 각각 0.71분 및 0.47분이었다. 데이터 수집과 처리는 정량분석 소프트웨어(MassHunter Workstation Software Quantitative Analysis, Version B.05.00; Agilent Technologies)로 수행하였다. DOH의 약물동태학적 지수는 해당 소프트웨어(WinNonlin program, Version 3.1; Pharsight, Mountain View, CA, USA)로 산출하였다.

본 약동학 실험에서는 D 및 DA의 혈중 농도가 아닌, DOH의 혈중 농도를 측정하였다. 이는, 당귀의 난용성 성분인 D 및 DA의 경우, 경구 투여시 소장에서 흡수된 후 간에서 DOH로 대사되기 때문에, 고체분산체를 경구 투여한 후 DOH를 측정하여 흡수율을 평가하였다. DOH의 혈중 약물 농도 곡선을 도 7에 나타냈으며, 계산된 약물동태학적 파라미터는 표 9에 나타냈다.

[표 8] 체내 DOH의 약물동태학적 파라미터 (n ≥ 3)

#p < 0.05, 에탄올 추출물 군과 비교

*p < 0.05, 초미분쇄 당귀분말 군과 비교

+p < 0.05, 고전단력 당귀-고체분산체와 비교

표 9에 나타난 바와 같이, 경구 투여 후 참고예 2, 본 비교예 3, 및 본 실시예 3 모두에서 에탄올 추출물보다 각각 5.18배, 6.43배 및 8.75배 높은 상대 생체이용률(F_rel)을 보였다. 특히, 고전단력 고체분산체(soluplus 50 % 함유)의 경우 약 8.75 배가 높은 상대 생체이용률을 보여 가장 높은 흡수율을 나타냈다.

또한, 최고 혈중 농도(C_max)도 참고예 2, 본 비교예 3, 및 본 실시예 3에서 에탄올 추출물에 비해 통계적으로 유의성 있게 높게 나왔으며, 본 실시예 3의 최고 혈중 농도가 가장 높은 것을 확인할 수 있었다.

이상과 같이, 본 실시예 3에서 DOH의 상대 생체이용률이 상승하는 이유는 앞서 살펴본 바와 같은, 좁은 입자 크기 분포를 갖는 200 nm 이하의 나노입자 현탁액 생성 및 pH 6.8에서의 유효 약리성분의 용출률 증가에 의한 것으로 추측할 수 있다. 본 실시예 3에서와 같이 상대 생체이용률이 증가하면, 제형 복용시 약리 효과 발현을 위한 1회 복용량을 줄일 수 있고, 이에 따라 상대적인 치료 효과를 증진시킬 수 있다는 장점이 있다.

Claims (13)

1. 생약재 및 가용화제(solubilizer)를 포함하는 생약재-고체분산체.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 생약재는 소수성(hydrophobic) 성분을 포함하는 당귀(Angelica gigas Nakai)인 것을 특징으로 하는 생약재-고체분산체.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 가용화제는 솔루플러스(Soluplus), 폴리비닐 카프로락탐-폴리비닐 아세테이트-폴리에틸렌 글리콜 그래프트 공중합체(polyvinyl caprolactam-polyvinyl acetate-polyethylene glycol graft copolymer), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리에틸렌-코-비닐아세테이트(polyethylene-co-vinylacetate, EVA), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 셀룰로오스 에테르(cellulose ether), 아크릴레이트(acrylate) 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생약재-고체분산체.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 생약재는 10 ∼ 90 중량%, 상기 가용화제는 10 ∼ 90 중량%의 범위인 것을 특징으로 하는 생약재-고체분산체.
5. (a) 생약재 미립분말을 제조하는 단계;
   (b) 상기 생약재 미립분말과 가용화제를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
   (c) 상기 혼합물을 고전단력의 용융압출기를 이용해 용융압출하여 고체분산체를 제조하는 단계;를 포함하는 생약재-고체분산체 제조방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 단계 (a)는 -15 내지 -20℃의 온도 및 10,000rpm 이상의 로터 회전 속도로, 직경 210mm 크기의 분쇄매체(grinding media)를 포함하는 미립 분쇄기를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 생약재-고체분산체 제조방법.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 생약재 미립분말은 입자크기가 40 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 생약재-고체분산체 제조방법.
8. 제 5항에 있어서,
   상기 고전단력의 용융압출기는,
   복수 개의 니딩디스크(kneading disk) 블럭부가 도입된 스크류를 포함하여 상기 생약재 미립분말에 고전단력을 가해 상기 고체분산체를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 생약재-고체분산체 제조방법.
9. 제 5항에 있어서,
   상기 고전단력의 용융압출기는,
   직경이 1 내지 3mm의 압출다이를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 생약재-고체분산체 제조방법.
10. 제 5항에 있어서,
    상기 고체분산체는 입자크기가 10 ㎛이하인 것을 특징으로 하는 생약재-고체분산체 제조방법.
11. 제 5항에 있어서,
    상기 단계 (c)는 80 내지 100℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 생약재-고체분산체 제조방법.
12. 제 5항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 생약재-고체분산체 및 담체를 포함하는 약학 조성물.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 담체는 계면활성제, 수용성 중합체 또는 약제학적으로 허용되는 첨가제로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 약학 조성물.

Images