KR20160082355A - 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어 및 이온성 액체를 이용한 이의 제조방법 - Google Patents

수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어 및 이온성 액체를 이용한 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수용성 탄소나노튜브 및 약물을 혼합하여 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체를 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 복합체를 이온성 액체 및 생분해성 고분자와 혼합하는 단계(단계 2)를 포함하는, 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 생분해성 고분자, 수용성 탄소나노튜브 및 약물을 포함하는 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어에 관한 것이다.
본 발명의 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어 제조방법은 마이크로스피어의 대량 생산을 위한 원-팟 방법을 제공하며, 이로부터 제조된 마이크로스피어는 장기간 지속적인 약물의 방출을 가능하게 하므로 약물전달 소재로 사용될 수 있다.

Description

수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어 및 이온성 액체를 이용한 이의 제조방법{MICROSPHERE CONTAINING WATER SOLUBLE CARBON NANOTUBE/DRUG COMPLEX AND PREPARATION METHOD THEREOF USING IONIC LIQUID}
본 발명은 수용성 탄소나노튜브 및 약물을 혼합하여 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체를 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 복합체를 이온성 액체 및 생분해성 고분자와 혼합하는 단계(단계 2)를 포함하는, 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 생분해성 고분자, 수용성 탄소나노튜브 및 약물을 포함하는 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어에 관한 것이다.
약물전달시스템은 약물의 방출, 흡수를 제어하거나, 체내의 특정부위에 약물을 표적화하여 전달하기 위한 것으로, 약물의 부작용을 줄이면서 효능을 극대화 시켜 필요한 양의 약물을 표적부위에 일정시간 동안 효과적으로 머무를 수 있도록 조절하기 위한 것이다. 이를 위하여 약물 전달 시스템의 새로운 소재개발에 많은 연구가 집중되고 있는데, 특히 최근에는 화학적 고분자중합체를 이용한 약물전달시스템과 관련된 연구가 활발히 진행중이다.
약물이 체내에 과량 존재하면 독성을 나타내게 되고 반대로 너무 적은 양이 전달되는 경우에는 치료 효과가 나타나지 않기 때문에, 약물이 체내에서 일정한 시간 동안 치료효과가 나타나는 범위 내에 유지되어야 한다. 이를 위하여 장기간 약효를 지속할 수 있도록 약물의 방출속도를 느리게 만드는 고분자중합체의 개발이 필요하다.
상기 고분자중합체에 의해 전달 목적으로 사용하는 약물로는 기존에 일반적으로 사용되고 있는 화학적 합성 약물 또는 천연 추출물이 모두 포함되는데, 예컨대 아스피린, 글리벡(Gleevec), 파틀리탁셀(Paclitacel) 등과 같은 저분자약제들 뿐만 아니라, 특정 질병유발인자를 표적으로 하는 맞춤치료의 한 방법으로서 강력히 부각되고 있는 고분자약제들 또한 포함된다. 상기 고분자약제들에는 단백질, 펩타이드, 앱타머 및 siRNA 같은 핵산치료제 등이 있으나, 저분자약제에 비하여 큰 분자량과 서로 다른 화학적 특성으로 인하여 순환계로의 흡수율이 매우 낮고, 단백질 분해효소(proteinase), 펩타이드 분해효소(peptidase), 핵산 분해효소(nuclease) 등에 의하여 분해되어 세망내피계(Reticulonendothelial system, RES) 등을 통하여 제거된 후 신장을 통하여 빠르게 배출되기 때문에 매일 혹은 적어도 일주일에 3회이상 주사를 맞아야 하는 문제점이 있다.
이를 개선하기 위하여 생체 내에서 분해되어(biogradable) 인체에 해가 없는 여러가지 고분자 물질을 약물에 접합시켜 효소에 의한 분해를 저해하며 표적 장기나 세포에 이르기 전 활성이 저해되는 것을 방지하고, 신장과 혈관에서의 흡수를 억제하여 혈중 체류시간을 연장하도록 하는 방법들이 시도되고 있다.
최근 들어 생분해성 고분자 마이크로스피어가 일관적이고, 조절가능하며, 표적지향적인 약물 전달체로 많은 관심을 받고 있다(E. Mathiowitz, etc. Biomaterials. 24 (2003) 3571-3583). 이러한 생분해성 고분자 마이크로스피어는 미소 분자, 단백질 및 핵산을 포함하여 많은 형태의 약물을 전달할 수 있으며, 주사에 의하여 쉽게 투여할 수 있고, 지속적으로 일관된 약물을 방출시키거나 부작용을 감소시키는 등 몇몇의 중요한 장점을 가지고 있다.
상기 생분해성 고분자와 같은 소프트 물질의 마이크로스피어는 통상적으로 에멀젼/용매 증발(상 분리), 분사, 정전기적 압출, 전기방사 또는 마이크로플루이딕 방법(microfluidic method)에 의하여 제조되어 왔다(C. Xu, etc. J. Colloid Interface Sci. 352 (2010) 337-342). 그러나, 이러한 기법들은 복잡한 기기들의 도움이 필요하고, 대량생산에 어려움이 있으며, 제조과정에서 약물이 불활성화 될 수 있고, 또한 스피어 크기가 균일하지 못하거나 많은 공정 단계를 거쳐야하는 등 단점을 가지고 있다.
생분해성 고분자의 제조에 있어서 상기와 같은 종래 제조방법의 단점을 극복하기 위한 한 가지 방법으로 상 분리가 이용될 수 있는데, 이는 용매-건조, 고분자 용액의 냉각, 구성성분의 농도 비율의 변화 및 중합화와 같은 몇가지 방법으로 유도될 수 있으며, 이 중 용매-건조 방법은 가장 간편하고 가장 효율적인 방법이다.
한편, 이온성 액체(IL)는 Cl- 및 Br- 와 같은 단순한 할라이드부터 BF4 -, SbF6 -, PF6 -, NTf2 -, OTf- 또는 OAc-와 같이 더 큰 무기 및 유기 음이온을 포함하는 넓은 범위의 카운터 음이온을 가진 부피가 크고, 비대칭적인 이미다졸리움, 암모늄, 피리디늄 및 피롤리디늄 등의 양이온으로 구성되어 있다. 100℃ 미만의 끓는 점을 가지는 이온성 액체는 상온 이온성 액체(room temperature ionic liquids, RTILs)로 불리고, 그 예로는 이미다졸리움 및 암모늄을 기반으로 한 이온성 액체가 있다. 이러한 상온 이온성 액체는 친수성부터 소수성까지 넓은 습윤성을 가지는 등 다양한 장점을 가지고 있다. 이러한 특성들은 대체로 양이온 및 음이온의 성질, 온도가 증가하여도 증기압이 없는 성질 및 불연성 때문에 나타난다. 이러한 상온 이온성 액체의 독특한 특성은 상온 이온성 액체가 과학 및 산업의 다양한 분야에서 사용될 수 있음을 나타낸다(I.S. Choi, etc. Macromol. Rapid Commun. 24 (2003) 207-210).
본 발명자들은 이러한 이온성 액체와 함께 수용성 탄소나노튜브 및 약물 복합체를 이용하여 원-팟으로 PCL(polycarprolactone, 폴리카프로락톤) 마이크로스피어를 간편하게 대량생산할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 하나의 목적은 수용성 탄소나노튜브 및 약물을 혼합하여 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체를 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 복합체를 이온성 액체 및 생분해성 고분자와 혼합하는 단계(단계 2)를 포함하는, 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 생분해성 고분자, 수용성 탄소나노튜브 및 약물을 포함하는 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 하나의 양태로서 본 발명은 수용성 탄소나노튜브 및 약물을 혼합하여 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체를 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 복합체를 이온성 액체 및 생분해성 고분자와 혼합하는 단계(단계 2)를 포함하는, 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 단계 1은 상기 수용성 탄소나노튜브와 약물을 혼합하여 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체를 제조하는 단계로서, 이를 통해 마이크로스피어에 약물을 함유시킬 수 있고, 최종적으로는 그에 따라 생체 내에서 약물의 지속적인 방출을 유도할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)"는 하나의 탄소원자가 3개의 다른 탄소원자와 sp2 결합을 이루고, 육각형 벌집무늬 구조를 갖고 있으며, 직경이 수 나노미터에서 수십 마이크로미터인 물질을 의미한다. 본 발명에서는 탄소나노튜브를 생분해성 고분자에 첨가하여 탄소나노튜브의 우수한 기계적 특성을 생분해성 고분자에 부가하여 인장 강도를 향상시킬 수 있다. 또한 탄소나노튜브를 그대로 사용하는 경우에는 응집현상이 나타나고 표면의 소수성이 커서 고분자 매트릭스에 균일하게 분산하기 어렵고, 탄소나노튜브와 고분자 사이의 계면 상호작용이 약해 고분자/탄소나노튜브 복합체의 응용이 제한적인 바, 본 발명에서는 이를 개질하여 사용하였다.
본 발명에서 사용할 수 있는 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 또는 다중벽 탄소나노튜브를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 용어 "수용성"이란 물 분자와 쉽게 결합되는 성질을 의미하는 것으로서 일반적으로 극성을 띠면 수용성이라 하고 극성을 띠지 않을 경우에는 불용성이라 한다.
본 발명에서 사용되는 "수용성 탄소나노튜브(w-CNT)"는 탄소나노튜브를 균질기를 이용하여 산 산화적 방법으로 수용성의 카복실기로 기능화시킨 것이다.
상기 수용성 탄소나노튜브의 평균 길이는 50 내지 200nm인 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서는 다중벽 탄소나노튜브(mutiwalled carbon nanotube, MWCNT)를 균질기를 사용하여 산 산화적 방법을 이용함으로써 w-CNT로 개질하였고, 이로 인해 순수한 다중벽 탄소나노튜브보다 길이가 짧아지고(~100nm), 물에서 분산 안정성을 보이는 것을 확인하였다(도 1 및 도 3). 결론적으로 응집현상이 줄어들었고, 친수성으로 인해 고분자 매트릭스에 균일하게 분산할 수 있으며, 탄소나노튜브와 고분자 사이의 계면 상호작용이 높아진 것을 확인하였다.
본 발명에서 사용되는 용어 "약물"은 본 명세서에서 질병의 치료 또는 방지에 사용될 목적인 화학물질로서 정의된다. 약물은 공지된 제약뿐만 아니라 합성하거나 천연적으로 발생하는 생물질을 포함한다. 상기 약물은 또한 발견되지 않거나 입수할 수 없는 지시된 성질을 갖는 화합물을 포함한다. 본 발명은 하전성, 비하전성, 친수성, 양성이온성 또는 소수성 종류 및 상기 물리적 성질의 임의의 조합으로 구성된 약물을 사용할 수 있다. 소수성 약물은 비이온성 형태로 물에서보다 지질 또는 지방에서 더 잘 용해되는 약물로서 정의된다. 바람직한 류의 소수성 약물은 물에서보다 옥탄올에서 잘 용해될 수 있다.
상기 약물은 예를 들면, 아세트아닐리드, 아드리아마이신, 아미노아크리딘, 아미노이미다졸(aminoimidazole), 아미노퀴놀린, 아닐리드, 안트라사이클린 항생제(anthracycline antibiotic), 안테스트로겐(antestrogen), 벤자제핀(benzazepine), 벤즈히드릴 화합물, 베조디아즈핀(bezodiazpine), 펜조퓨란, 카나비노이드(cannabinoid), 세팔로스포린, 콜치신, 사이클릭 펩티드, 디벤자제핀, 디지탈리스 글리코시드, 디하이드로피리딘, 에피포도필로톡신, 에피루비신, 에르겔린(ergeline), 에르고트 알칼로이드, 플루오로우라실, 이미다졸(imidazole), 이소퀴놀린, 매크로라이드, 메토트렉세이트, 미토마이신, 나프탈렌, 질소 머스터드, 오피오이드, 옥사준(oxazune), 옥사졸, 팍리탁셀, 페노티아진, 페닐알카민(phenylalkamine), 페닐피페리딘, 피페라진, 피페리딘, 다환 방향족 탄화수소(PAH, polycyclic aromatic hydrocarbon), 피리딘, 피리미딘, 피로리딘, 피로리디논, 퀴나졸린, 퀴놀린, 퀴닌, 라우울파 알칼로이드(rauwolfa alkaloid), 레티노이드, 살리실레이트, 스테로이드, 스틸벤, 술폰, 술포닐우레아, 타목시펜, 탁솔, 탁소테레, 트리아졸, 트로판, 빈크리스틴 또는 빈카 알칼로이드일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 복합체 제조 단계는 유기 용매를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매는 디클로로메테인(DMC, dichloromethane), 메탄올, 에탄올일 수 있으며, 가장 구체적으로는 에탄올일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 구체적인 일실시예에서는 상기 수용성 탄소나노튜브 및 탁솔을 유기용매인 에탄올 내에서 혼합하여 수용성 탄소나노튜브/탁솔 복합체(CTxs)를 제조하였다(도 2).
상기 단계에 있어서, 구체적으로 수용성 탄소나노튜브와 약물은 1:10 내지 10:1 중량비로 혼합할 수 있으며, 보다 구체적으로는 1:5 내지 5:1 중량비로 혼합할 수 있고, 가장 구체적으로는 0.5:1 내지 1:1일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 초음파 발생 수조(ultrasonic bath)에서 에탄올에 수용성 탄소나노튜브와 탁솔을 중량비 0.5:1 또는 1:1로 혼합하여 수용성 탄소나노튜브/탁솔 복합체를 제조하였으며, 상기 복합체는 분광 안정성 시험에서 후방산란광 및 투과에서의 뚜렷한 변화가 관찰되지 않아 생체 내에서 매우 안정함을 확인하였다(도 7).
또한 상기 단계에서는 제조된 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체를 건조하여 분말로 제조하는 과정을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 단계 2는 상기 이온성 액체에 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 및 생분해성 고분자를 혼합하는 단계로서, 본 발명의 마이크로스피어를 제조할 수 있는 혼합물을 만들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "생분해성 고분자"는 미생물 또는 빛 등의 작용에 의해 비교적 단기간 안에 물, 이산화탄소 등 무기물로 분해 가능하고 환경 오염 문제를 배제할 수 있는 고분자 물질을 의미한다.
본 발명에서 사용되는 생분해성 고분자는 바람직하게는 폴리에스터계 생분해성 고분자로서 폴리글리콜산, 폴리락트산, 폴리D,L-락트산-코-글리콜산, 폴리L-락타이드-코-D, L-락타이드, 폴리히드록시부티레이트, 폴리히드록시발러레이트, 폴리발레로락톤, 폴리카프로락톤, 폴리디옥사논, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이며 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 용어 "이온성 액체"는 양이온과 음이온으로 이루어져 있는 이온염(molten salts)을 의미한다. 소금과 같이 양이온과 비금속 음이온으로 이루어진 이온성 염화합물이 통상 800℃ 이상의 고온에서 녹는 것과는 달리 100℃ 이하의 온도에서 액체로 존재하는 이온성 염을 이온성 액체라고 하며 특히, 상온에서 액체로 존재하는 이온성 액체를 상온 이온성 액체(room temperature ionic liquid, RTIL)라고 한다.
이러한 이온성 액체는 비휘발성, 무독성, 비가연성이며 우수한 열적 안정성, 이온 전도도를 지니고 있을 뿐 아니라 극성이 커서 무기 및 유기 금속 화합물을 잘 용해시키며 넓은 온도 범위에서 액체로 존재하는 특성을 갖고 있어 촉매, 분리, 전기화학 등 광범위한 화학분야에 응용될 수 있다.
특히 이온성 액체는 이온성을 가지며, 이온성 물질이기 때문에 휘발성이 전혀 없고(끓는점이 없음) 매우 넓은 범위에서 액체로 존재할 수 있다(-100℃ 내지 300℃). 또한 음이온의 종류를 변화시켜서 다양한 물성 변화가 가능하다.
나아가, 이온성 액체는 분자상 비이온성인 종래의 유기 또는 수성 용매와는 대조적으로, 양이온과 음이온의 결합으로 형성되는 것으로서 이것을 용매로 사용할 경우 양이온과 음이온의 분해가 쉽게 일어난다.
Figure pat00001
때문에 이온성 액체는 통상의 증발상 유기 화합물을 대체하기 위해 사용이 증가되고 있다.
상기 이온성 액체의 양이온으로는 디알킬이미다졸륨, 알킬피리디늄, 4급 암모늄, 4급 포스늄 등이 있으며 음이온으로는 Cl-, NO3 -, BF3 -, PF6 -, NO3 -, AlCl4 -, Al2C7 -, AcO-, Tio-(trifluoromethanesulfonate), Tf2N-(trifluoromethanesulfinylamide), (Cf3SO2)2N, CH3CH(OH)CO2 -(L-lactate) 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 이온성 액체 중 양이온은 양전하를 띠는 이온으로서 화합물의 알킬화에 의해 빈번히 수득되는 유기 양이온이며, 바람직하게는 C1 -10 알킬로 치환되거나 비치환된 이미다졸륨 또는 암모늄 양이온이며 더욱 바람직하게는 부틸메틸이미다졸륨(butylmethylimidazolium) 또는 트라이옥틸메틸암모늄(trioctylmethylammonium) 양이온일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 사용되는 이온성 액체 중 음이온은 음전하를 띠는 이온으로서 바람직하게는 할로겐화물, 트리플레이트, 테트라플르오로보레이트 또는 헥사플르오로보레이트에서 선택될 수 잇으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 사용되는 수용성 이온성 액체는 바람직하게는 부틸메틸이미다졸륨 클로라이드(EMIM Cl), 부틸메틸 이미다졸륨 트리플레이트(EMIM OTf) 또는 부틸메틸이미다졸륨 테트라플르오로보레이트(EMIM BF4), 트라이옥틸메틸암모늄 클로라이드(TOMAC)에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 복합체와 이온성 액체 및 생분해성 고분자를 혼합하는 단계는 유기 용매를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매는 디클로로메테인(DMC, dichloromethane), 메탄올, 에탄올일 수 있으며, 가장 구체적으로는 디클로로메테인일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 단계에 있어서 구체적으로 상기 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체:생분해성 고분자의 중량비가 1:1 내지 1:100일 수 있으며 보다 구체적으로 1:3 내지 1:20일 수 있다.
나아가 이온성 액체의 특징 중 하나로는 증기압이 극히 낮은 점을 들 수 있다. 따라서 이온성 액체는 진공하에서도 휘발되지 않고 액상을 유지할 수 있다. 본 발명의 단계 2는 유기용매만 선택적으로 증발시키고 생분해성 고분자와 수용성 이온성 액체만 남은 겔을 형성하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 겔을 형성하는 단계는 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체, 이온성 액체, 생분해성 고분자 및 유기용매의 혼합액으로부터 유기 용매를 증발시켜 겔을 제조하기 위한 단계로서, 이온성 액체는 증발하지 않고 유기 용매만 선택적으로 증발이 일어난다. 형성된 겔은 생분해성 고분자는 소수성이고 이온성 액체는 친수성이므로 서로 상분리가 일어나게 된다. 형성된 겔은 고무와 같은 형태이며 생분해성 고분자에 친수성 이온성 액체가 상당히 균일하게 구형의 형태로 배열되어 있는 형태이다. 또한 친수성 이온성 액체는 서로 연결되어 있는 열린(open) 구조이다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 단계 1을 통해 제조한 수용성 탄소나노튜브/탁솔 복합체(CTxs) 유기용매인 디클로로메테인(dichloromethane)에 용해시킨 것과 이온성 액체인 TOMAC 및 생분해성 고분자인 폴리카프로락톤을 혼합시키고, 상기 혼합에서 유기용매로 사용된 디클로로메테인을 선택적으로 증발시켜 겔을 제조하였다.
또한 상기 제조 방법에 있어서, 단계 2 이후에 이온성 액체를 제거하는 단계(단계 3)가 추가로 포함될 수 있다.
상기 단계 3은 겔 상태로부터 이온성 액체를 제거하기 위한 단계로서, 양성자성 용매를 사용하여 겔을 용해시키고 원심분리하는 단계를 수 회 반복하는 세척 과정을 포함할 수 있다. 상기 세척과정을 통해 얻어진 분말을 온화한 조건에서 건조시킴으로써 본 발명의 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어를 수득할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 양성자성 용매는 수소 양이온을 제공할 수 있는 용매를 의미하는 것으로서 바람직하게는 물 또는 에탄올 등을 의미하며 이에 한정되지는 않는다.
상기 제조된 마이크로스피어의 평균 입경은 1 내지 5㎛인 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 단계 3을 통해 제거된 이온성 액체는 재사용이 가능할 수 있다.
본 발명의 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어 제조방법은 단순한 혼합, 세척 및 건조과정을 거치는 것만으로 마이크로스피어를 제조할 수 있어 마이크로스피어의 대량 생산이 용이하며, 이온성 액체를 재사용할 수 있게 함으로써 매우 경제적인 방법이다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 수용성 탄소나노튜브/탁솔 복합체를 함유하는 DMC 용액에 폴리카프로락톤 및 TOMAC를 용해시키고, DMC를 온화한 조건에서 증발시킨 후(단계 2), 생성된 겔을 100% 에탄올에 용해 시키고 원심분리하는 세척공정을 수 회 반복하고, 이로부터 얻어진 회색 분말을 온화한 조건에서 건조시켜(단계 3) 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어를 제조하였다.
상기와 같은 방법을 통해 제조된 마이크로스피어는 평균 3.41±1.07㎛의 직경을 가지고(도 6), 함유하고 있는 탁솔을 장기간 지속적으로 방출하는 특성을 보였다(도 11). 따라서 본 발명의 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어 제조방법은 마이크로스피어의 대량 생산을 가능하게 하는 원-팟 방법을 제공할 뿐만 아니라, 상기 제조방법을 통해 제조된 마이크로스피어는 우수한 약물전달 소재로 이용될 수 있다.
또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 생분해성 고분자, 수용성 탄소나노튜브 및 약물을 포함하는 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어를 제공한다. 상기 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어는 전술한 방법에 의해 제조될 수 있다.
상기 복합체와 이온성 액체 및 생분해성 고분자를 포함하여 제조방법과 관련된 전반적인 것은 상기 설명한 바와 같다.
구체적으로 생분해성 고분자는 폴리카프로락톤일 수 있고, 수용성 탄소나노튜브의 평균 길이는 50 내지 200nm일 수 있다. 또한 상기 복합체에 함유된 약물은 탁솔일 수 있으며, 제조된 마이크로스피어의 평균 입경이 1 내지 5㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어 제조방법은 마이크로스피어의 대량 생산을 위한 원-팟 방법을 제공하며, 이로부터 제조된 마이크로스피어는 장기간 지속적인 약물의 방출을 가능하게 하므로 약물전달 소재로 사용될 수 있다.
도 1은 MWCNT 및 w-CNT의 SEM 사진을 나타낸 것이다.
도 2에서 a)는 w-CNT의 SEM 사진(원은 w-CNT의 많은 양이 탑제된 상태의 마이크로스피어의 평균 크기를 의미한다), b)는 FT-IR스펙트럼(w-CNT, taxol 및 CTx), c)는 w-CNT 길이의 분포곡선을 나타낸 것이다.
도 3은 TurbiScane LAb(Leanontech)에 의해 측정된 DW에 w-CNT(0.1wt%)의 분산 안정성을 나타낸 것이다. w-CNT 200mg을 200mL의 DW에 분산시키고, 상온에서 24시간 동안 측정하였다. 상기 실험 기간 동안 투과 및 후방산란의 변화가 관찰되지 않았다.
도 4는 TurbiScane LAb(Leanontech)에 의해 측정된 PBS 용액에 w-CNT/탁솔 복합체의 분산 안정성을 나타낸 것이다. CTx 복합체 0.05mg을 20mL PBS 용액에 분산시키고, 상온에서 6시간 동안 측정하였다. 실험 기간 동안 투과 및 후방산란의 변화가 관찰되지 않았다.
도 5는 CTx 복합체를 포함하는 PCL 마이크로스피어의 제조에 대한 도시적 설명을 나타낸 것이다.
도 6은 SEM 사진으로, a) 순수한 PCL 마이크로스피어 및 b) w-CNT/탁솔을 포함하는 PCL 마이크로스피어(PCTx)의 균일성을 나타낸 것이다. 삽입된 사진은 순수한 PCL 마이크로스피어(흰색) 및 w-CNT/탁솔을 포함하는 PCL 마이크로스피어(PCTx, 회색)의 색깔을 나타낸 것이다.
도 7은 순수한 PCL 및 PCTx 마이크로스피어의 a) FT-IR 및 b) TGA 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 8은 메탄올 내의 탁솔 용액 0.025-1.0mg/mL 범위에 걸친 HPLC에 의해 측정된 보정 곡선을 나타낸 것이다.
도 9는 PCTx-1 및 PCTx-2 마이크로스피어의 탁솔 함유 용량(LC) 및 탁솔 포집 효율(EE)의 계산을 위해 사용된 HPLC 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 10은 HPLC에 의해 측정된 PCTx-1 및 PCTx-2의 a) LC 및 b) EE 값을 나타낸 것이다.
도 11은 PBS 수용액에서 PCTx-1 및 PCTx-2 마이크로스피어의 생체외 탁솔 방출 프로파일은 a) 시간 대 방출된 탁솔의 양 및 b) 시간 대 방출 탁솔 비율로 나타낸 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
재료의 준비
생분해성 모델 고분자로서 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL)은 Korean Boehringer Ingelheim로부터 구입하였다. 약물로서 파클리탁셀(탁솔, taxol) 및 상온 이온성 액체(RTIL)로서 트라이옥틸메틸암모늄 클로라이드(trioctylmethylammonium chloride, TOMAC)는 한국 시그마 알드리치(Korean Sigma Aldrich)로부터 구입하였다. 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT; >95%, 20-30nm의 직경, 10-30㎛의 길이)는 M-Power(Korea)로부터 구입하였다. CH2Cl2(DCM)를 포함한 모든 화학물질은 한국 시그마 알드리치로부터 구입하였고, 이들은 분석용 등급으로 추가의 정제없이 사용하였다.
측정방법
수용성 탄소나노튜브(water-soluble carbon-nanotube, w-CNT) 및 w-CNT/탁솔 복합체(CTx)의 분산 안정성은 TurbiScane LAb (Leanontech, France)을 사용하여 상온, PBS 용액에서 24시간 동안 파장 880nm의 펄스된 근적외선 광원의 후방산란광을 분석하여 측정하였다.
w-CNT/탁솔 복합체의 유무에 따른 PCL 마이크로스피어의 3D 형상은 주사전자현미경(SEM; JEOL and HITACHI S-3000H, Japan)으로 측정하였다. 샘플들은 분석 전에 대략 10nm의 금으로 스퍼터-코팅(sputter-coated)하였다.
제조된 w-CNT의 평균 크기는 상온에서 Zeta Sizer nano ZS90 (Malvern, France)을 사용하여 측정하였다.
w-CNT/탁솔 복합체의 유무에 따른 PCL 마이크로스피어의 정성적 및 정량적 분석은 1H-NMR (Bruker, Ultrashield 500 PLUS, USA), 푸리에변환 적외선 분광기(Fourier-Transform Infrared Spectrometry, FT-IR) 및 열중량분석기(thermogravimetric analysis, TGA)로 수행하였다. 1H-NMR 스펙트럼은 CDCl3에서 기록하였으며, FT-IR 스펙트럼은 Varian 640-IR (Varian, Australia)에서 기록하였다.
생성물의 열분해 거동은 공기중에서 25 내지 900℃의 범위 내의 10℃/min의 승온속도에서 Scinco TGA N-1500 (Scinco Co. LTD, Korea)을 사용하여 측정하였다.
함유된 탁솔의 양 및 마이크로입자에 의해 방출된 탁솔의 양은 HPLC(Shimadzu LC20A Series, Column: Waters Spherisorb ODS2, 입자크기 5㎛, 4.6-150mm)로 이동상으로서 아세토니트릴/물의 혼합 용액(50/50(v/v))을 사용하여 1ml/min의 흐름속도로 측정하였고, 227nm의 파장에서 검출하였다.
실시예 1 : 수용성 탄소나노튜브(w- CNT )의 제조 및 특성 분석
w- CNT 의 제조
탁솔에 대한 수용성 플랫폼을 제공하기 위하여 먼저 수용성 탄소나노튜브(w-CNT)를 제조하였다. 균질기(homogenizer, NanoDeBee 45-3, Bee International)를 이용하여 산 산화적 방법(acid oxidative method)으로 수용성의 카복실기로 기능화된 다중벽 탄소나노튜브(~100 nm 길이의 MWCNT-COOH; w-CNTs)를 제조하였다.
구체적으로, 2g의 다중벽 탄소나노튜브(mutiwalled carbon nanotube, MWCNT)를 1:1로 포화된 H2SO4/HNO3용액 100ml에 첨가하고, 80℃에서 4일 동안 환류하였다. 얻어진 혼합물을 100ml의 증류수로 희석하고, 0.4㎛의 밀리포어(Millipore) 폴리카보네이트 필터 멤브레인을 통하여 여과하였다. 그 결과로 생성된 w-CNT 분말(평균 길이 500nm)을 pH가 7에 도달할 때까지 증류수로 세척하였다. 얻어진 w-CNT는 추가로 NanoDeBee process(5 사이클)을 사용하여 ~100nm의 길이로 잘랐다.
제조된 w- CNT 의 특성 분석
상기에서 제조된 평균 길이 100nm의 카복실화된 수용성 탄소나노튜브(w-CNT)의 수용액 내에서의 형태 변화, 작용기 및 평균 입자크기를 SEM, FT-IR 및 Zeta Sizer를 사용하여 물리화학적으로 각각 측정하였다.
MWCNT 및 상기 제조된 w-CNT의 형태를 SEM을 이용해 비교한 결과, MWCNT의 길고 엉켜있는 형태가 w-CNT에서는 잘게 잘려있는 것을 확인할 수 있었다.(도 1 및 도 2).
다음으로 w-CNT의 작용기를 측정하기 위하여 FT-IR 분석을 수행하였다. 화학적 산화에 의한 순수한 CNT의 기능화로, ~3440 및 1725~1630 cm- 1 에서 강한 밴드를 나타냄을 확인함으로써(도 2), -COOH 및 -OH 등의 작용기가 있음을 추측할 수 있었다.
w-CNT의 크기는 수용성 조건(w-CNT의 0.1wt% 수용성 용액)하에서 Zeta Sizer 을 사용하여 측정하였는데, w-CNT의 평균 크기는 ~100nm로 관찰되었다(도 2). 이를 통해 평균 길이 17㎛의 MWCNT가 잘게 잘렸다는 것을 확인하였으며 이는 상기 SEM을 이용한 형태 관찰 결과와도 일치한다.
물에서 w-CNT(0.1 wt%)의 분산 안정성을 분석하기 위하여 TurbiScane Lab 을 사용하여 측정하였다. w-CNT 분말 (20mg)을 DW 20mL에 분산시키고, 상온에서 24시간 동안 실시하였다. 비록 w-CNT 농도(0.1wt%)가 생체 내 테스트에서 사용된 탁솔의 평균 양(약 1.7x10-6wt%)으로부터 계산된 w-CNT 농도의 가능한 범위(약 8.5x10-6wt%)보다 매우 높음에도 불구하고 투과 및 후방산란광은 관찰되지 않았다(도 3). 이로부터 상기 w-CNT 용액은 균질성이 유지됨을 알 수 있었다.
종합하면, w-CNT는 MWCNT로부터 잘게 잘려 평균 ~100nm의 크기를 가지며, 화학적 산화에 의해 기능화되어 수용성과 관련된 작용기(-COOH 및 -OH)를 가지고, 수용액에서 균질성이 유지된다는 것을 확인하였다.
실시예 2 : w- CNT / 탁솔 복합체( CTx )의 제조 및 특성 분석
CTx 의 제조
CTx 함유 PCL 마이크로스피어(PCTx)의 제조에 앞서, 상온, 초음파 발생 수조(ultrasonic bath)에서 실시예 1에서 제조된 w-CNT(7.5 또는 15mg)을 포함하는 에틸알코올 20mL에 수 분 동안 탁솔 15mg을 용해하여 w-CNT/탁솔(중량비 0.5:1 또는 1:1) 복합체(CTx-1 또는 CTx-2)를 제조하였다. CTx 복합체 분말은 상온에서 진공 건조하여 얻었다.
CTx 의 특성 분석
CTx 복합체의 작용기를 분석하기 위하여 FT-IR 분석을 수행하였다. w-CNT 표면에 탁솔을 물리화학적으로 부착한 후 FT-IR을 측정한 결과, -C(=O)O- 스트레칭 (에스터)을 나타내는 ~1730 cm-1, -(C=O)NH 스트레칭(아마이드)을 나타내는 1645 cm-1, NH 밴딩(아마이드)을 나타내는 1525 cm-1 및 C=C 스트레칭(방향성 고리)을 나타내는 1600~1450 cm- 1 에서 새로운 밴드가 나타남을 확인하였다(도 2). 이로부터 w-CNT의 표면에 탁솔 분자가 존재함을 알 수 있었다.
PCTx 마이크로스피어로부터의 방출 후에 혈액에서의 CTx 복합체의 분산 안정성을 확인하기 위하여, CTx 복합체(2.5x10-4 wt%)의 PBS 용액 내에서의 분산 안정성을 TurbiScane Lab 을 사용하여 6시간 동안 측정하였다. 그 결과, 후방산란광 및 투과에서의 뚜렷한 변화는 관찰되지 않았는데 이는 CTx 복합체가 생체 내에서 매우 안정함을 나타낸다(도 4). 심지어 몇 달 동안 유지한 후에도, CTx 복합체 용액의 균질성이 유지되었다.
결과적으로, w-CNT의 친수성의 작용기는 분산 안정성에 있어서 중요한 역할을 함을 알 수 있었다. w-CNT 표면의 탁솔 분자의 안정한 흡수 및 수용성 매체에서의 CTx의 높은 분산 안정성은 주로 w-CNT 및 탁솔 사이의 π-π 상호작용(또는 반데르발스 힘) 및 w-CNT와 물 분자 사이의 수소결합에 의하여 야기됨을 확인할 수 있었다.
실시예 3 : CTx 함유 PCL 마이크로스피어(PCTx)의 제조 및 특성 분석
CTx 비함유 PCL 마이크로스피어(PCL)의 제조
PCL(0.1g) 및 이온성 액체인 TOMAC(2.5g)을 탁솔(taxol) 0.01g을 가지는 DCM 50mL에 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다. 상기 유기용매(DCM)를 온화한 조건하에서 증발시키면, 그 후 탄성 있는 흰색 겔이 유리그릇 바닥에 남는다. 이온성 액체(room temperature ionic liquid, RTIL)를 제거하기 위하여, 상기 탄성 있는 겔을 100%의 에탄올에 용해시키고, 3000rpm에서 3분동안 원심분리하여 마이크로입자를 수집하였다. 이러한 세척공정을 3회 반복하고, 상기에서 얻어진 흰색 분말(PCL)을 온화한 조건에서 건조시켰다. 회복된 이온성 액체는 재사용하였다.
PCTx 의 제조
PCL(0.1g) 및 이온성 액체인 TOMAC(2.5g)을 CTx 복합체(CTx-1 또는 CTx-2) 0.01g을 가지는 DCM 50mL에 용해시켜 균일한 용액을 제조하였다. 상기 유기용매(DCM)를 온화한 조건하에서 증발시키면, 그 후 탄성 있는 회색 겔이 유리그릇 바닥에 남는다. RTIL을 제거하기 위하여, 상기 탄성 있는 겔을 100%의 에탄올에 용해시키고, 3000rpm에서 3분 동안 원심분리하여 마이크로입자를 수집하였다. 이러한 세척공정을 3회 반복하고, 상기에서 얻어진 회색 분말(PCTx-1 및 PCTx-2)을 온화한 조건에서 건조시켰다. 회복된 이온성 액체는 재사용하였다.
상기 CTx-탑제된 PCL 마이크로스피어의 형성을 위한 메커니즘은 개략적으로 도 5에 나타내었다.
PCTx-1 및 PCTx-2 시스템에서, 탁솔 분자는 고체 매트릭스로서 PCL 마이크로스피어에 균일하게 결합하였다. 이는 고분자 입자가 분해됨에 따라 약물 분자가 전달 시스템으로부터 계속적으로 방출될 수 있음을 의미한다. 이를 확인하기 위하여 하기의 실시예에서는 미리 선택된 시간에, 방출된 탁솔 분자를 여과에 의하여 분리하고, HPLC에 의하여 정량화하였다.
PCTx 의 특성 분석
CTx 복합체를 함유하는 제조된 PCL 마이크로스피어를 정성적 및 정량적으로 분석하기 위하여 SEM, FT-IR 및 TGA을 사용하였다.
도 6의 SEM 사진은 w-CNT/탁솔 복합체의 유무에 따른 균일하게 형성된 PCL 마이크로스피어를 나타낸다. w-CNT/탁솔 복합체(CTx)를 가지고 있는 PCL 마이크로스피어는 색깔이 순수한 PCL 마이크로스피어에 비하여 어둡고, 마이크로스피어 표면에 w-CNT/탁솔 복합체의 존재를 확인할 수 있어 쉽게 구별할 수 있었다(도 6b). 제조된 PCL 마이크로스피어는 서로 분리되어 있고, 평균 직경 3.41±1.07 ㎛를 가진다.
CTx 복합체 함유 PCL 마이크로스피어의 적외선 스펙트럼 데이터는 1749 cm-1 (C=O 흡수) 및 ~1183 및 ~1081 cm-1 (C-O 흡수) 과 같이 폴리에스터의 일반적인 특징을 나타내었다(도 7a). 그러나 w-CNT/탁솔 복합체에서 관찰된 특징적인 밴드는 이들 복합체가 마이크로스피어 내에 적은 양으로 존재하고, 폴리에스터의 밴드와 그들의 메인 밴드가 겹침으로 인하여 뚜렷하게 관찰되지 않았다. RTIL의 잔여물은 PCTx의 스펙트럼상에서 관찰되지 않았고, 이는 사용된 이온성 액체가 에탄올로 세척하는 과정에 의하여 완전히 제거되었음을 의미한다.
열중량 분석(TGA)(도 7b)은 CTx 복합체가 없는 PCL(순수한 PCL) 마이크로스피어는 1차로 ~250℃ 내지 ~420℃의 온도에서 분해되고, 2차로 ~420℃ 내지 ~600℃의 온도에서 분해가 일어난다는 것을 보여주었다. 순수한 PCL과 같이, PCTx 마이크로스피어는 ~250℃ 내지 ~450℃에서 가파른 기울기의 서머그램을 가지고, ~420℃ 내지 ~550℃에서 완만한 기울기의 2차 분해 곡선을 나타내었다.
상대적으로 더 적은 양의 PCL을 가지고 있는 PCTx 마이크로 스피어 샘플(5mg)도 순수한 PCL 샘플(5mg)과 유사하게 초기 열분해가 발생하였으나, w-CNT 부분이 PCL 분해속도를 다소 감소시키는 것을 확인할 수 있었다.
PCTx의 2차 분해곡선은 그것의 기울기가 순수한 w-CNT의 기울기와 유사한 것으로 보아 이는 PCL 잔여물을 가지는 w-CNT 부분의 열분해 때문이라고 생각된다.
실시예 4 : PCTx -1 및 PCTx -2의 탁솔 함유 용량( loading capacity , LC ) 및 포집 효율( entrapment efficiency , EE ) 분석
PCTx-1 및 PCTx-2 마이크로스피어의 탁솔 함유 용량(LC) 및 포집 효율(EE)을 역상 컬럼(reverse phase column)을 사용하여 HPLC(아세토니트릴/H2O의 50/50 혼합용액)에 의하여 측정하였다.
구체적으로, PCTx 50mg을 10mL의 DCM에 용해시키고, 3일 동안 100mL DCM에 대하여 투석하였으며, DCM은 매일 새로 교체해주었다. 결합된 투석물을 건조하고, 그 결과 생성된 잔여물을 1.0mL의 메탄올에 다시 용해시켰다. 그 후 용액 20mL을 주사기 필터(PTFE membrane, 0.20 mm)를 사용하여 HPLC 바이알로 이동시켰다. 메탄올 용액 내 탁솔 농도는 메탄올 내의 탁솔의 보정곡선(calibration curve, 범위 0.125-1.0mg/mL)을 이용하여 정량화하였다(도 8). 상기 실험은 3회씩 실시하였다(도 9). 한편, PCTx-1 및 PCTx-2의 LC 및 EE값을 하기의 관계식을 사용하여 계산하였다:
LC(%)=(PCL 마이크로스피어 내 탁솔의 양/공급된 PCL 고분자의 양) X 100%;
EE(%)=(PCL 마이크로스피어 내 탁솔의 양/공급된 탁솔의 양) X 100%
도 10의 그래프로 나타낸 바와 같이, 상기 관계식에 따라 PCTx-1 및 PCTx-2의 마이크로스피어 내부에 함유된 탁솔의 양을 측정한 결과, PCTx-1에 대하여는 0.4mg, PCTx-2에 대하여는 0.6mg이 측정되었다. 상기 탁솔의 양을 상기 관계식에 적용하면,
LC (%) = {( PCL 마이크로스피어에서의 탁솔 0.4 및 0.6 mg)/(초기에 제공된 PCL 50 mg)}×100 % = PCTx-1 및 PCTx-2에 대하여 각각 0.8 및 1.2 %;
EE (%) = {(각각 PCL 마이크로스피어에서 탁솔의 양 0.4 및 0.6 mg)/(초기에 제공된 탁솔 2.5 mg)}×100 % = PCTx-1 및 PCTx-2에 대하여 각각 16 및 24 % 의 함유 용량 및 포집 효율을 얻을 수 있었다.
PCTx-1 및 PCTx-2 마이크로스피어에서의 LC 및 EE의 값은 w-CNT가 존재하지 않는 PCL 마이크로스피어에서의 LC(=0)및 EE(=0)보다 높게 나타났다.
상기 데이터는 탁솔 분자와 PCL 매트릭스 사이에 표면 장력을 감소시키기 위한 기능화된 w-CNT와 관련된 것으로 생각된다. 즉, w-CNT는 초기에 극성-극성 상호작용에 의하여 탁솔과 복합체를 쉽게 형성하게 하고, 이 후 비극성-비극성 상호작용에 의하여 PCL과 쉽게 혼합될 수 있게 하는 것으로 생각된다.
결론적으로 본 발명의 PCTx는 탁솔과 같은 약물을 포집하여 함유할 수 있는 우수한 효능이 있음을 확인하였다.
실시예 5 : PCTx -1 및 PCTx -2의 탁솔 방출 프로파일 분석
시험관 내에서 60일에 걸쳐 탁솔 방출을 정량화하기 위하여, w-CNT/탁솔 함유 PCL 마이크로스피어 샘플(PCTx-1 및 PCTx-2) 50mg을 PBS 용액 2.0mL에 각각 분산시키고, 37℃, 수조에서 흔들면서 인큐베이트시켰다. 60일 동안 매 3일마다, PBS 용액을 주사기가 설치되어 있는 PTFE 멤브래인 필터(1.0 μm pore size, Millipore, Ireland)를 통하여 여과하고, 2mL의 에탄올로 세척하였다. 여과액을 증발시키고 1mL의 메탄올에 다시 용해시킨 후, 그 결과 얻어진 용액(20μL)를 주사기 필터(PTFE membrane, 0.20 μm, Advantec, Japan)를 사용하여 HPLC 바이알에 주입하였다. 각각의 샘플로부터 방출된 탁솔의 양을 메탄올에서의 탁솔의 보정곡선(범위 0.125-1.0mg/mL)을 이용하여 정량화하였다. 누적된 약물 방출을 하기의 관계식을 사용하여 계산하였다.
누적된 약물 방출(%) = (Mt/M0)×100 ;
여기서 Mt 및 M0은 각각 시간 t에서 방출된 탁솔의 양 및 함유된 탁솔의 양이다. 실험은 3회 반복하여 실시하였다.
상기 측정한 탁솔의 누적 방출 프로파일(mg 대 시간 및 % 대 시간)을 도 11에 나타내었다.
PCTx-1의 경우에, 초기 갑작스러운 방출(0.13mg/day)이 약하게 약 3일 동안 관찰되었다. 그러나 이후 4-15일 동안 방출 속도는 0.0062mg/day로 약간 낮아졌다. 16일 이후의 약물 방출은 1.5μg/day로 유지되었다. 함유된 탁솔은 60일의 기간에 걸쳐 약 1.0μg/day의 속도로 계속적으로 방출됨을 확인할 수 있었다. 상기 초기 갑작스러운 방출은 탁솔이 더 함유되어 있는 PCTx-1 마이크로스피어의 외곽 층(접촉 면적)에 의하여 야기되어진다.
더 많은 w-CNT가 포함되어 있는 PCTx-2에 대하여, 초기 3일 동안의 탁솔 방출은 초기 함유된 탁솔의 양의 약 11.4%(0.023mg/day)이고, 이후 4~30일 동안은 34.86%(0.0077mg/day)이고, 31~48일 동안은 19.29%(6.4μg/day)이고, 49~60일 동안은 3.71%(1.9μg/day)이다. 초기 3일에 걸쳐 관찰된 약한 초기의 갑작스러운 방출은 고분자 마이크로스피어의 표면에 느슨하게 탑제된 탁솔의 용해 및 분산 때문이다. 반면에 이후 3구간의 기간 동안 더 느린 속도의 계속적인 방출 패턴은 PCL 마이크로스피어의 서로 다른 분해속도 및 분해된 부피의 차이 때문이다.
상기 시험관 내 방출 분석은 또한 함유된 탁솔이 60일에 걸쳐 약 6.9μg/day(1.2%)의 속도로 계속하여 방출되는 것을 나타낸다. 상기 60일 동안 마이크로 스피어로부터 최대 탁솔 방출은 46.3%(PCTx-1) 내지 69.3%(PCTx-2)로 나타났다. 마이크로스피어에 w-CNT 의 양이 증가하면 고분자 상으로 탁솔의 투과를 증가시키고, 따라서, 방출되는 양을 증가시켰다. 또한, 이러한 결과는 PCTx-1의 소수성의 PCL 층의 더 느린 분해속도가 상대적으로 친수성의 w-CNT의 양이 증가하는 것에 의하여 증가할 수 있었고, 그 결과 마이크로스피어로부터 탁솔의 방출을 증가시켰다.
결과적으로, 본 발명의 TOMAC를 사용한 w-CNT/탁솔이 포함된 PCL 마이크로스피어의 원-팟 제조방법은 오랜기간 동안 지속적인 약물 방출을 나타내는 약물 함유 고분자 마이크로스피어의 제조에 유용함을 확인할 수 있었다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 수용성 탄소나노튜브 및 약물을 혼합하여 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체를 제조하는 단계(단계 1); 및
    상기 복합체를 이온성 액체 및 생분해성 고분자와 혼합하는 단계(단계 2)를 포함하는, 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 2에서 혼합된 혼합액으로부터 유기 용매를 증발시켜 겔을 제조하는 단계를 추가로 포함하는, 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 이온성 액체를 제거하는 단계(단계 3)를 추가로 포함하는, 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이온성 액체는 재사용이 가능한 것인, 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 수용성 탄소나노튜브 및 약물은 유기용매 내에서 혼합하는 것인, 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 단계 1은 제조된 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체를 건조하여 분말로 제조하는 과정을 추가로 포함하는 것인, 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 단계 2는 복합체와 이온성 액체 및 생분해성 고분자를 유기용매 내에서 혼합하는 것인, 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 이온성 액체는 부틸메틸이미다졸륨 클로라이드(EMIM Cl), 부틸메틸이미다졸륨 트리플레이트(EMIM OTf), 부틸메틸이미다졸륨 테트라플르오로보레이트(EMIM BF4) 및 트라이옥틸메틸암모늄 클로라이드(TOMAC)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것인, 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 이온성 액체는 트라이옥틸메틸암모늄 클로라이드(TOMAC)인 것인, 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 약물은 아세트아닐리드, 아드리아마이신, 아미노아크리딘, 아미노이미다졸(aminoimidazole), 아미노퀴놀린, 아닐리드, 안트라사이클린 항생제(anthracycline antibiotic), 안테스트로겐(antestrogen), 벤자제핀(benzazepine), 벤즈히드릴 화합물, 베조디아즈핀(bezodiazpine), 펜조퓨란, 카나비노이드(cannabinoid), 세팔로스포린, 콜치신, 사이클릭 펩티드, 디벤자제핀, 디지탈리스 글리코시드, 디하이드로피리딘, 에피포도필로톡신, 에피루비신, 에르겔린(ergeline), 에르고트 알칼로이드, 플루오로우라실, 이미다졸(imidazole), 이소퀴놀린, 매크로라이드, 메토트렉세이트, 미토마이신, 나프탈렌, 질소 머스터드, 오피오이드, 옥사준(oxazune), 옥사졸, 팍리탁셀, 페노티아진, 페닐알카민(phenylalkamine), 페닐피페리딘, 피페라진, 피페리딘, 다환 방향족 탄화수소(PAH, polycyclic aromatic hydrocarbon), 피리딘, 피리미딘, 피로리딘, 피로리디논, 퀴나졸린, 퀴놀린, 퀴닌, 라우울파 알칼로이드(rauwolfa alkaloid), 레티노이드, 살리실레이트, 스테로이드, 스틸벤, 술폰, 술포닐우레아, 타목시펜, 탁솔, 탁소테레, 트리아졸, 트로판, 빈크리스틴 또는 빈카 알칼로이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것인, 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 약물은 탁솔인 것인, 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리글리콜산, 폴리락트산, 폴리D,L-락트산-코-글리콜산, 폴리L-락타이드-코-D, L-락타이드, 폴리히드록시부티레이트, 폴리히드록시발러레이트, 폴리발레로락톤, 폴리카프로락톤, 폴리디옥사논, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것인, 제조방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리카프로락톤인 것인, 제조방법.
  14. 생분해성 고분자, 수용성 탄소나노튜브 및 약물을 포함하는 수용성 탄소나노튜브/약물 복합체 함유 마이크로스피어.
  15. 제14항에 있어서, 상기 마이크로스피어는 제 1 내지 13항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 것인, 마이크로스피어.
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