KR20160122656A - A hydroxyapatite-calcium sulfate microsphere as a drug carrier for sustainable release - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a sustained release drug delivery and a production method thereof. More specifically the present invention relates to a hydroxyapatite-calcium microsphere as a sustained release drug delivery. To this end, the sustained release drug delivery includes: a microsphere matrix in which a drug and hydroxyapatite having a first degradation speed are dispersed without phase separation; and calcium sulfate particles inserted in the microsphere matrix and having a second decomposition speed which is faster than the first decomposition speed.

Description

서방형 약물 전달체로서 히드록시아파타이트-칼슘설페이트 마이크로스피어{A hydroxyapatite-calcium sulfate microsphere as a drug carrier for sustainable release}A hydroxyapatite-calcium sulfate microsphere as a drug carrier for sustainable release as a sustained-

본 발명은 제1분해속도를 갖는 히드록시아파타이트 및 약물이 상분리없이 분산되어 있는 마이크로스피어 매트릭스; 및 제1분해속도 보다 빠른 제2분해속도를 가지며 상기 마이크로스피어 매트릭스에 삽입된 칼슘설페이트 입자들을 구비하는, 서방형 약물 전달체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydroxyapatite having a first decomposition rate and a microsphere matrix in which the drug is dispersed without phase separation; And a calcium sulfate particle having a second decomposition rate that is faster than the first decomposition rate and inserted in the microsphere matrix, and a method for producing the sustained drug delivery system.

히드록시아파타이트는 뼈의 무기물 성분과 가장 유사한 재료로서 생체재료로 널리 사용되고 있다. 상기 히드록시아파타이트는 생분해성을 가지고 있어 임플란트로 이식한 경우 결정성에 따라 수개월에서 수년에 걸쳐 체내에서 분해되어 흡수되고 이때 방출되는 성분인 칼슘 및 인산이온들은 뼈의 구성성분으로 뼈의 성장을 촉진하므로 골 이식재로 널리 사용되고 있다.Hydroxyapatite is the most similar material to the mineral component of bone and is widely used as biomaterial. The hydroxyapatite is biodegradable. When implanted into an implant, the hydroxyapatite is decomposed and absorbed in the body over a period of several months to several years depending on the crystallinity. The calcium and phosphate ions, which are released at this time, promote bone growth as a constituent of the bone It is widely used as a bone graft material.

이와 같이 생체재료로서 우수한 특성을 갖는 히드록시아파타이트를 마이크로스피어 형태로 제조하면 여러 가지 장점이 있다. 마이크로스피어는 확산성과 유동성이 우수하여 주사 가능하므로 침습을 최소화하는 수술을 가능하게 할 수 있다. 또한 골이 손상된 모양과 관계없이 손실부위에 재료를 균일하게 채울 수 있으며, 이와 같이 채워진 마이크로스피어 사이의 공간에는 체액이 원활하게 흘러들어 갈 수 있으므로 세포나 조직이 활발하게 성장할 수 있도록 돕는데 유리하다.As described above, the hydroxyapatite having excellent properties as a biomaterial is produced in the form of microspheres, which has various advantages. Microspheres can be injected with excellent diffusivity and fluidity, thus enabling surgery to minimize invasion. In addition, regardless of the shape of the bone, the material can be uniformly filled in the damaged region, and the body fluid can flow smoothly into the space between the filled microspheres, which is advantageous for helping the cell or tissue to grow vigorously.

상기 히드록시아파타이트 마이크로스피어를 제조하는 방법으로는 바인더를 사용하고 열처리를 수반하는 제조방법과 본시멘트를 사용하는 방법의 두 가지가 있다.There are two methods for producing the hydroxyapatite microspheres, namely, a method using a binder and a method involving heat treatment, and a method using the present cement.

첫 번째는 히드록시아파타이트 분말을 고분자 바인더와 혼합시켜 분무건조, 오일분산, 또는 용매 증발법을 이용하여 마이크로스피어 형태로 만든 후 고온처리를 통해 바인더를 제거하는 동시에 히드록시아파타이트 분말끼리 결합하게 하여 마이크로스피어 형태를 유지하도록 하는 방법이다. 이 방법의 단점은 고온처리 공정을 포함하므로 약물을 담지시키기 위해서는 고온처리가 완료된 후 마이크로스피어 표면에만 약물을 코팅하는 방식으로만 수행될 수 있으므로 이와 같이 담지된 약물은 초반에 급격히 방출되며 지속적인 방출이 어렵다. 따라서, 지속적인 방출을 위해서는 다공성 히드록시아파타이트의 형태로 제조할 수 있으나, 이는 기계적 강도가 낮아 사용이 불편하다.First, the hydroxyapatite powder is mixed with a polymer binder and formed into a microsphere form by spray drying, oil dispersion, or solvent evaporation method. Then, the binder is removed through a high-temperature treatment and the hydroxyapatite powder is bonded to each other, It is a way to keep the sphere shape. The disadvantage of this method is that since it involves a high temperature treatment process, the drug can be carried out only by coating the drug only on the surface of the microspheres after the high temperature treatment is completed, so that the drug is rapidly released in the early stage, it's difficult. Thus, for sustained release, it can be prepared in the form of porous hydroxyapatite, but it is inconvenient to use because of its low mechanical strength.

두 번째 방법은, 인산칼슘계 본시멘트를 오일에 분산시켜 마이크로스피어 형태를 얻고 일정 시간 뒤에 히드록시아파타이트로 상변화를 거쳐 형성되는 히드록시아파타이트 마이크로스피어를 얻는 방법이다. 인산칼슘계 본시멘트는 상변화를 통해 히드록시아파타이트로 전환될 수 있을 뿐만 아니라 반응과정에서 열 방출이 거의 없으므로 약물을 동시에 혼합하여도 변성을 유발하지 않으므로 용이하게 내부에 약물을 담지할 수 있다. 하지만 충분한 기공이 형성되지 않은 히드록시아파타이트 마이크로스피어는 담지된 약물의 방출이 원활하지 못하다.The second method is to obtain hydroxyapatite microspheres, which are formed by dispersing calcium phosphate-based cement in oil to obtain a microsphere shape and after a certain period of time a hydroxyapatite phase change. The calcium phosphate-based cement can be converted into hydroxyapatite through phase change, and since it does not emit heat in the course of the reaction, it does not cause denaturation even when the drug is mixed at the same time. However, hydroxyapatite microspheres lacking sufficient pores have poor release of the loaded drug.

약물 전달체로서 기능을 발휘하기 위해서는 약물의 농도를 적정한 수준으로 유지해야 한다. 예컨대, 너무 낮은 농도에서는 효과를 발휘하지 못하며, 너무 높은 농도는 오히려 인체에 해로울 수 있다. 따라서, 약물 전달체는 약물을 지속적으로 적정 수준의 농도로 방출할 수 있어야 한다. 그러나, 전술한 종래 방법으로 제조된 히드록시아파타이트 마이크로스피어는 약물이 초반에 급격히 방출되거나 깊숙한 내부에 담지된 약물이 충분히 방출되지 못하는 한계를 나타낸다.In order to function as a drug delivery system, the concentration of the drug should be maintained at an appropriate level. For example, it may not be effective at too low a concentration, and too high a concentration may be harmful to the human body. Thus, the drug delivery system must be capable of continuously releasing the drug at an appropriate level of concentration. However, the hydroxyapatite microspheres prepared by the conventional method described above have a limitation in that the drug is released rapidly in the early stage or the drug contained in the deep inside can not be sufficiently released.

본 발명자들은 히드록시아파타이트에 상분리 없이 고르게 담지된 약물을 원활하게 방출할 수 있는, 히드록시아파타이트 마이크로스피어를 제조하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 생체 내에서 히드록시아파타이트보다 빠르게 분해되는 칼슘설페이트 입자를 마이크로스피어의 내부에 삽입하여, 체내에 이식하였을 때, 대체하고자 하는 손상된 골이 회복될 때까지 히드록시아파타이트 골격으로 강도를 유지하되 이보다 빠르게 분해되는 칼슘설페이트 입자에 의해 형성되는 기공을 통해 매트릭스 내에 담지된 약물을 지속적으로 또한, 내부에 담지된 약물까지 효율적으로 방출할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have intensively studied to produce a hydroxyapatite microsphere capable of smoothly releasing a drug uniformly loaded on hydroxyapatite without phase separation. As a result, it has been found that calcium sulfate particles, which are decomposed more rapidly in vivo than hydroxyapatite, When inserted into the sphere, it is held in the hydroxyapatite framework until the damaged bone to be replaced is recovered, but is retained in the matrix through the pores formed by the calcium sulfate particles decomposing more rapidly It was confirmed that the drug can be efficiently and continuously released to the drug contained therein, thus completing the present invention.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제1양태는 제1분해속도를 갖는 히드록시아파타이트 및 약물이 상분리없이 분산되어 있는 마이크로스피어 매트릭스; 및 제1분해속도 보다 빠른 제2분해속도를 가지며 상기 마이크로스피어 매트릭스에 삽입된 칼슘설페이트 입자들을 구비하는, 서방형 약물 전달체를 제공한다.In order to accomplish the object of the present invention, a first aspect of the present invention relates to a microsphere matrix in which hydroxyapatite having a first decomposition rate and a drug are dispersed without phase separation; And a calcium sulfate particle having a second decomposition rate higher than the first decomposition rate and inserted in the microsphere matrix.

본 발명의 제2양태는 인산칼슘계 본시멘트 분말, 칼슘설페이트 분말, 약물 분말 및 경화액을 혼합하여 반죽을 제조하는 제1단계; 상기 반죽을 오일에 분산시켜 에멀젼을 형성하고 인산칼슘계 본시멘트를 경화시켜 마이크로스피어를 형성하는 제2단계; 및 상기 경화된 마이크로스피어를 구성하는 인산칼슘계 본시멘트 성분이 히드록시아파타이트로 상변화하는 제3단계를 포함하는, 본 발명의 제1양태에 따른 서방형 약물 전달체의 제조방법을 제공한다.In a second aspect of the present invention, there is provided a dough comprising: a first step of preparing a dough by mixing a calcium phosphate type main cement powder, a calcium sulfate powder, a drug powder and a curing liquid; A second step of dispersing the dough into oil to form an emulsion and curing the calcium phosphate-based cement to form microspheres; And a third step in which the calcium phosphate-based main cement component constituting the cured microspheres is phase-changed into hydroxyapatite. The sustained-release drug delivery system according to the first aspect of the present invention is also provided.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 약물을 담지시킨 히드록시아파타이트 마이크로스피어는 달리 기공을 형성하지 않는 한, 내부에 담지된 약물을 방출시키기 어려우며, 담지된 약물을 완전히 방출하는 것 또한 어렵다는 점을 극복하기 위하여 고안된 것이다. 본 발명의 서방형 약물 전달체는 상분리없이 약물이 고르게 분산된 히드록시아파타이트 마이크로스피어 매트릭스에 칼슘설페이트 입자가 고르게 삽입된 것이 특징으로, 체내에서 히드록시아파타이트에 비해 빠르게 분해되는 칼슘설페이트가 분해되어 빠져나간 자리에 기공이 형성되며 상기 기공을 통해 지연된 약물 방출이 가능하며, 내부에 담지된 약물까지 완전히 방출할 수 있음을 최초로 확인하였다.The present invention is designed to overcome the difficulty of completely releasing a drug loaded on a drug, and difficulty in releasing a drug contained therein, unless the drug-bearing hydroxyapatite microspheres otherwise form pores. The sustained-release drug delivery system of the present invention is characterized in that the calcium sulfate particles are evenly inserted into the hydroxyapatite microsphere matrix in which the drug is uniformly dispersed without phase separation. The calcium sulfate decomposed rapidly in the body compared with hydroxyapatite is decomposed and disappeared It was first confirmed that pores are formed in the pores and that the pores allow release of the delayed drug and that the drug contained in the pores can be completely released.

본 발명에 따른 서방형 약물 전달체는 제1분해속도를 갖는 히드록시아파타이트 및 약물이 상분리없이 분산되어 있는 마이크로스피어 매트릭스; 및 제1분해속도 보다 빠른 제2분해속도를 가지며 상기 마이크로스피어 매트릭스에 삽입된 칼슘설페이트 입자들을 구비한 것이 특징이다.The sustained-release drug delivery system according to the present invention comprises a hydroxyapatite having a first decomposition rate and a microsphere matrix in which the drug is dispersed without phase separation; And calcium sulfate particles having a second decomposition rate faster than the first decomposition rate and inserted into the microsphere matrix.

본 발명에 따른 서방형 약물 전달체는 체내 이식시 체액에 의해 상대적으로 생분해속도가 빠른 칼슘설페이트 입자가 분해되면서, 마이크로스피어 매트릭스 내에 기공을 형성하고, 상기 형성된 기공을 통해 매트리스 내에 담지된 약물을 방출시킬 수 있다.The sustained-release drug delivery system according to the present invention decomposes calcium sulfate particles having a relatively high rate of biodegradation by body fluids during transplantation to form pores in the microsphere matrix and release the drug loaded in the mattress through the pores .

본 발명에 따른 서방형 약물 전달체는 골 삽입용일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 서방형 약물 전달체는 골 무기질 성분과 유사한 성분인 칼슘 및 인산이온으로 분해되는 히드록시아파타이트를 포함하며, 마이크로스피어라는 크기 및 형태적인 특성으로 인해 골손상 부위에 그 형태와 무관하게 적용할 수 있다. 예컨대, 골절과 같은 좁은 틈에도 채워넣어 적용할 수 있는 장점이 있다.The sustained-release drug delivery system according to the present invention may be for insertion of a bone but is not limited thereto. The sustained-release drug delivery system includes hydroxyapatite, which is decomposed into calcium and phosphate ions, which are similar to bone mineral components, and can be applied regardless of its shape on the bone defect region due to the size and morphological characteristics of microspheres. For example, it can be applied to a narrow gap such as a fracture.

상기 서방형 약물 전달체에 담지되는 약물의 비제한적인 예는 면역반응 변화인자, 항증식제, 항유사분열제, 항혈소판제, 백금배위착화물, 호르몬, 항응혈제, 피브린분해제, 항분비제, 항유주제, 면역억제제, 혈관생성약물, 안지오텐신수용체 차단물질, 산화질소 공여체, 안티센스 올리고뉴클레오티드, 세포 사이클 저해물질, 코르티코스테로이드, 지혈성 스테로이드, 구충제, 항녹내장 약물, 항생제, 분화조절물질, 항바이러스제, 항암제, 항염증제 및 성장인자를 포함한다.Examples of the drug to be carried on the sustained-release drug delivery system include, but are not limited to, an immune response modifier, an antiproliferative agent, an antimitotic agent, an antiplatelet agent, a platinum coordination complex, a hormone, an anticoagulant, An antimicrobial agent, an antimicrobial agent, an antiviral agent, an anti-inflammatory agent, an anti-inflammatory agent, an immunosuppressive agent, an angiogenic drug, an angiotensin receptor blocker, a nitric oxide donor, an antisense oligonucleotide, a cell cycle inhibitor, a corticosteroid, a hemostatic steroid, , Anti-cancer agents, anti-inflammatory agents, and growth factors.

상기 성장인자는 뼈형성유도단백질(bone morphogenetic proteins; BMPs), 표피세포성장인자(epidermal growth factor; EGF), 에리트로포이에틴(erythropoietin; EPO), 섬유모세포성장인자(fibroblast growth factor; FGF), 간세포성장인자(hepatocyte growth factor; HGF), 인슐린유사성장인자(insulin-like growth factor; IGF), 미오스타틴(myostatin; GDF-8), 신경성장인자(nerve growth factor; NGF), 뉴로트로핀(neurotrophins), 혈소판유래성장인자(platelet-derived growth factor; PDGF), 트롬보포이에틴(thrombopoietin; TPO), 전환성장인자(transforming growth factor; TGF-β), 혈관내피성장인자(vascular endothelial growth factor; VEGF), 태반성장인자(placental growth factor; PlGF), 아드레노메둘린(adrenomedullin; AM), 자가분비운동인자(autocrine motility factor), 과립구집락자극인자(granulocyte-colony stimulating factor; G-CSF), 과립구대식구집락자극인자(granulocyte-macrophage colony stimulating factor; GM-CSF), 성장분화인자(growth differentiation factor-9; GDF9), 인터루킨-1(interleukin-1; IL-1), IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6 또는 IL-7일 수 있다.The growth factor may be selected from the group consisting of bone morphogenetic proteins (BMPs), epidermal growth factor (EGF), erythropoietin (EPO), fibroblast growth factor (FGF) (HGF), insulin-like growth factor (IGF), myostatin (GDF-8), nerve growth factor (NGF), neurotrophins ), Platelet-derived growth factor (PDGF), thrombopoietin (TPO), transforming growth factor (TGF-?), Vascular endothelial growth factor (VEGF) ), Placental growth factor (PlGF), adrenomedullin (AM), autocrine motility factor, granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF), granulocyte Granulocyte-macrophage colony IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6 or IL-7.

본 발명에 따른 서방형 약물 전달체는 인산칼슘계 본시멘트 분말, 칼슘설페이트 분말, 약물 분말 및 경화액을 혼합하여 제조한 반죽을 오일에 분산시켜 에멀젼을 형성하고 인산칼슘계 본시멘트를 경화시켜 마이크로스피어를 형성한 후, 상기 경화된 마이크로스피어를 구성하는 인산칼슘계 본시멘트 성분을 히드록시아파타이트로 상변화시킴으로서 제조할 수 있다.The sustained release drug delivery system according to the present invention is characterized in that a dough prepared by mixing a calcium phosphate type main cement powder, a calcium sulfate powder, a drug powder and a curing liquid is dispersed in oil to form an emulsion and the calcium phosphate type cement is cured, And then phase-changing the calcium phosphate-based main cement component constituting the cured microspheres to hydroxyapatite.

상기 인산칼슘계 본시멘트는 수분과 반응하여 경화하는 자기경화성을 갖는 물질일 수 있다. 예컨대, 상기 인산칼슘계 본시멘트는 α-트리칼슘포스페이트(α-tricalcium phosphate; α-TCP; Ca3(PO4)2), 테트라칼슘포스페이트(tetracalcium phosphate; TTCP; Ca4(PO4)2O) 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The calcium phosphate-based main cement may be a material having a self-hardening property which reacts with moisture to be cured. For example, calcium-based phosphate wherein the cement is α- tricalcium phosphate (α-tricalcium phosphate; α- TCP; Ca 3 (PO 4) 2), tetra-calcium phosphate (tetracalcium phosphate; TTCP; Ca 4 (PO 4) 2 O ), Or a combination thereof.

또한, 상기 인산칼슘계 본시멘트는 α-트리칼슘포스페이트와 테트라칼슘포스페이트가 0.7:1.3 내지 1.3:0.7의 비율로 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The calcium phosphate-based cement may be a mixture of α-tricalcium phosphate and tetracalcium phosphate in a ratio of 0.7: 1.3 to 1.3: 0.7, but is not limited thereto.

한편, 상기 칼슘설페이트는 수화물일 수 있다.On the other hand, the calcium sulfate may be a hydrate.

상기 경화액은 1인산나트륨(NaH2PO4) 용액, 2인산나트륨(Na2HPO4) 용액, 3인산나트륨(Na3PO4) 용액, 구연산 용액, 인산(H3PO4) 용액 및 이들의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 1인산나트륨 용액, 2인산나트륨 용액 또는 3인산나트륨 용액은 각각 독립적으로 0.5 내지 1.5 M 농도로 사용할 수 있고, 구연산 용액은 5 내지 30 중량%, 인산 용액의 경우 10 내지 50 mM 농도로 사용할 수 있다.The curing solution is a solution of sodium monophosphate (NaH 2 PO 4 ), sodium diphosphate (Na 2 HPO 4 ), sodium triphosphate (Na 3 PO 4 ) solution, citric acid solution, phosphoric acid (H 3 PO 4 ) But is not limited thereto. For example, the sodium monophosphate solution, the sodium diphosphate solution or the sodium triphosphate solution may be independently used at a concentration of 0.5 to 1.5 M, the citric acid solution may be used at a concentration of 5 to 30 wt%, and the phosphate solution may be used at a concentration of 10 to 50 mM .

상기 오일은 올리브오일, 미네랄오일, 2-[2,3-비스(2-히드록시에톡시)프로폭실]에탄올, 헥사데카노산, 옥타데카노산 또는 이들의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The oil may be, but is not limited to, olive oil, mineral oil, 2- [2,3-bis (2-hydroxyethoxy) propoxyl] ethanol, hexadecanoic acid, octadecanoic acid or mixtures thereof.

인산칼슘계 본시멘트를 히드록시아파타이트로 상전환시키기 위한 상기 제3단계는 20℃ 내지 45℃에서 12시간 내지 60시간 동안 방치하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The third step for converting the calcium phosphate-based cement to the hydroxyapatite may be carried out at 20 캜 to 45 캜 for 12 to 60 hours, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따른 서방형 약물 전달체의 제조방법의 전과정은 45℃ 이하의 비교적 낮은 온도에서 수행되며 반응에서의 열 방출도 적으므로 약물을 변성시키거나 하지 않으므로, 약물 전달체 제조를 위한 반응물과 약물을 함께 혼합하여 제조할 수 있으므로 약물이 고르게 분산된 약물 전달체를 제공할 수 있다.Since the entire process of the process for preparing a sustained-release drug delivery system according to the present invention is carried out at a relatively low temperature of 45 ° C or less and the heat release from the reaction is low, the drug is not denatured, It is possible to provide a drug delivery system in which the drug is evenly dispersed.

본 발명에 따라 제1분해속도를 갖는 히드록시아파타이트 및 약물이 상분리없이 분산되어 있는 마이크로스피어 매트릭스; 및 제1분해속도 보다 빠른 제2분해속도를 가지며 상기 마이크로스피어 매트릭스에 삽입된 칼슘설페이트 입자들을 구비하는, 서방형 약물 전달체는 체내에 이식시 삽입된 칼슘설페이트 입자가 먼저 분해되면서 기공을 형성하고 이를 통해 약물 방출이 가능하므로 원활한 약물 방출이 가능할 뿐만 아니라 내부에 담지된 약물까지 완전히 방출할 수 있으므로 지속적인 약물 방출이 가능한 약물 전달체로 유용하게 사용될 수 있다.According to the present invention, hydroxyapatite having a first decomposition rate and a microsphere matrix in which the drug is dispersed without phase separation; And the calcium sulfate particles inserted into the microsphere matrix having a second decomposition rate faster than the first decomposition rate, the calcium sulfate particles inserted at the time of implantation into the body are first decomposed to form pores, It is possible to release the drug as well as releasing the drug contained therein. Therefore, the drug can be effectively used as a drug delivery system capable of sustained drug release.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히드록시아파타이트-칼슘설페이트 2상 마이크로스피어의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 칼슘설페이트를 (A) 불포함, (B) 25 중량% 포함 또는 (C) 50 중량% 포함하는 마이크로스피어의 상변화 전 단면의 주사전자현미경 이미지를 나타낸 도이다. 화살표로 표시된 부분은 칼슘설페이트 입자는 나타낸다.
도 3은 칼슘설페이트를 (A) 불포함, (B) 25 중량% 포함 또는 (C) 50 중량% 포함하는 마이크로스피어의 상변화 후 및 생분해 전 단면의 주사전자현미경 이미지를 나타낸 도이다. 화살표로 표시된 부분은 칼슘설페이트 입자는 나타낸다.
도 4는 칼슘설페이트를 (A) 불포함, (B) 25 중량% 포함 또는 (C) 50 중량% 포함하는 마이크로스피어의 생분해 1주일 후 단면의 주사전자현미경 이미지를 나타낸 도이다.
도 5는 칼슘설페이트를 불포함, 25 중량% 포함 또는 50 중량% 포함하는 마이크로스피어의 (A) 상변화 전, (B) 상변화 후 및 생분해 전 및 (C) 생분해 1주일 후 측정한 X-선 회절 패턴을 나타낸 도이다.
도 6은 칼슘설페이트를 불포함(HA; 검은색 사각형), 25 중량% 포함(HA-25CSD; 빨간색 원) 또는 50 중량% 포함(HA-50CSD; 파란색 삼각형)하는 마이크로스피어에 담지시킨 뼈형성유도단백질(BMP-2)의 시간에 따른 누적 방출거동을 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 히드록시아파타이트-칼슘설페이트 2상 마이크로스피어로부터 시간에 따른 약물 방출 경향을 개략적으로 나타낸 도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a method for producing hydroxyapatite-calcium sulfate biphasic microspheres according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a scanning electron microscope image of a phase-change front cross-section of a microsphere containing (A) calcium sulfate, (B) 25 wt% or (C) 50 wt% calcium sulfate. The arrow indicates the calcium sulfate particles.
3 is a scanning electron microscope (SEM) image of the microspheres after phase change and before biodegradation containing calcium sulfate (A), (B) 25 wt% or (C) 50 wt% calcium sulfate. The arrow indicates the calcium sulfate particles.
4 shows a scanning electron microscope image of a cross section after 1 week of biodegradation of microspheres containing (A) no calcium sulfate, (B) 25 wt% or (C) 50 wt% calcium sulfate.
FIG. 5 shows the X-ray diffraction curves of the microspheres containing no calcium sulfate, 25% by weight or 50% by weight, measured before (A) phase change, (B) after phase change and after biodegradation and (1) Fig. 5 shows a diffraction pattern. Fig.
Figure 6 is a graph showing the bone morphogenetic activity of bone mor- phogenesis inhibitor protein on bone mor- phogenesis induced by microsphere-bearing bone mor- phogenesis proteins containing no calcium sulfate (HA; black squares), 25% by weight (HA-25CSD; red circle) (BMP-2) over time.
FIG. 7 is a graph schematically showing drug release tendency over time from hydroxyapatite-calcium sulfate two-phase microspheres according to one embodiment of the present invention.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are for further illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.

실시예Example 1: 서방형 약물전달용 임플란트의 제조 1: Manufacture of Sustained Drug Delivery Implant

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 서방형 약물전달용 마이크로스피어의 제조방법을 개략적으로 나타내었다.FIG. 1 schematically shows a method of manufacturing a sustained drug delivery microsphere according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타난 바와 같이, 간략히 본 발명에 따른 서방형 약물전달용 마이크로스피어는 a) 인산칼슘 본시멘트와 칼슘설페이트 이수화물 분말을 치료 약물로서 뼈형성유도단백질(bone morphogenetic protein 2; BMP-2) 및 경화액과 함께 동시에 혼합하여 반죽을 준비하고, b) 상기 반죽을 오일에 분산시켜 에멀젼을 형성하여 경화시킨 후, c) 형성된 마이크로스피어를 37℃의 오일에 수일간 방치하여 인산칼슘이 히드록시아파타이트로 상변화하면, d) 아세톤으로 세척하고 체에 걸러(sieving) 적당한 크기의 균일한 마이크로스피어로 수득할 수 있다.As shown in FIG. 1, briefly, the sustained-release drug delivery microspheres according to the present invention are prepared by a) mixing calcium phosphate cement and calcium sulfate dihydrate powder as bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) B) dissolving the dough in an oil to form an emulsion and curing; c) allowing the formed microspheres to remain in the oil at 37 DEG C for several days, Phase change to apatite, d) washing with acetone and sieving to obtain a uniform microsphere of the appropriate size.

이하, 상기 각 단계를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each of the above steps will be described in detail.

1.1. 약물을 함유하는 인산칼슘 1.1. Calcium phosphate containing drug 본시멘트와With this cement 칼슘설페이트Calcium sulfate 이수화물의 혼합 반죽을 제조하는 a 단계 Step a to prepare a mixed dough of dihydrate

상기 a 단계는 본시멘트 반죽과 칼슘설페이트 이수화물 결정을 치료 화합물 또는 치료제를 포함하는 용액과 혼합하여 반죽을 제조하는 단계로서, 이를 통하여 본시멘트 반죽 내로 치료 화합물 또는 치료제가 균일하게 혼합되도록 하였다. 본시멘트는 인산칼슘계의 물질로부터 선택하였으며, 특히 히드록시아파타이트가 생체이식용 임플란트 재료로서 우수한 특성을 갖는 점을 고려하여 아파타이트 계열의 물질을 사용하였다. 이때, 혼합하는 칼슘설페이트 이수화물의 양을 조절함으로서 마이크로스피어 내에 담지된 치료 화합물의 담지능 및 방출능을 제어할 수 있었다. 본 발명에서는 칼슘설페이트 이수화물을 각각 0 중량%(대조군), 25 중량% 및 50 중량%(실험군)으로 함유하도록 3종의 마이크로스피어를 제작하였다. 치료제의 예로는 뼈형성유도단백질(bone morphogenetic protein-2; BMP-2)을 사용하였다. 상기 BMP-2는 PBS에 0.3 mg/ml 농도로 용해시켜 사용하였다. 1.33 M 2인산나트륨 용액에 13.3 중량%로 구연산을 용해시킨 경화액 0.45 ml에 상기 BMP-2 용액 0.15 ml을 1 g의 본시멘트 및 칼슘설페이트 혼합물과 고르게 섞어 혼합 반죽을 제조하였다. 칼슘설페이트를 불포함하는 히드록시아파타이트 마이크로스피어를 제조하기 위해, 알파트리칼슘포스페이트 0.4584 g과 테트라칼슘포스페이트 0.5416 g을 사용했으며, 칼슘설페이트를 25 중량% 포함하는 히드록시아파타이트 마이크로스피어는 알파트리칼슘포스페이트 0.4538 g, 테트라칼슘포스페이트 0.4062 g 및 칼슘설페이트 이수화물 0.25 g을, 칼슘설페이트를 50 중량% 포함하는 히드록시아파타이트 마이크로스피어는 알파트리칼슘포스페이트 0.2292 g, 테트라칼슘포스페이트 0.2708 g 및 칼슘설페이트 이수화물 0.5 g을 사용하여 제조하였다.Step a is a step of mixing the present cement paste and calcium sulfate dihydrate crystals with a solution containing a therapeutic compound or a therapeutic agent to prepare a dough, thereby uniformly mixing the therapeutic compound or the therapeutic agent into the cement paste. This cement was selected from calcium phosphate type materials. In particular, hydroxyapatite was used as apatite type material because it has excellent characteristics as a bioactive implant material. At this time, by controlling the amount of the calcium sulfate dihydrate to be mixed, the ability to carry and release the therapeutic compound carried in the microspheres could be controlled. In the present invention, three kinds of microspheres were prepared so as to contain calcium sulfate dihydrate at 0 wt% (control group), 25 wt% and 50 wt% (experimental group), respectively. An example of a therapeutic agent is bone morphogenetic protein-2 (BMP-2). The BMP-2 was dissolved in PBS at a concentration of 0.3 mg / ml. 0.15 ml of the above BMP-2 solution was uniformly mixed with 1 g of the present cement and calcium sulfate mixture in 0.45 ml of a curing solution obtained by dissolving citric acid in 13.3% by weight in a 1.33 M sodium phosphate solution to prepare a mixed dough. In order to prepare hydroxyapatite microspheres containing no calcium sulfate, 0.4584 g of alpha tricalcium phosphate and 0.5416 g of tetracalcium phosphate were used, and the hydroxyapatite microspheres containing 25% by weight of calcium sulfate were alpha tricalcium phosphate 0.4538 0.4062 g of tetra calcium phosphate, 0.25 g of calcium sulfate dihydrate, and 0.2292 g of alpha tris calcium phosphate, 0.2708 g of tetra calcium phosphate, and 0.5 g of calcium sulfate dihydrate were added to the hydroxyapatite microspheres containing 50% by weight of calcium sulfate ≪ / RTI >

1.2. 약물을 함유하는 인산칼슘 1.2. Calcium phosphate containing drug 본시멘트와With this cement 칼슘설페이트Calcium sulfate 이수화물의 혼합 반죽을 오일에 분산시켜  The mixed dough of the dihydrate is dispersed in the oil 에멀젼을Emulsion 형성하여 경화시키는 b 단계 Step b for forming and curing

상기 실시예 1.1.에 따라 준비한 본시멘트, 칼슘설페이트 및 치료제로서 BMP-2를 포함하는 반죽을 오일에 교반시켜 에멀젼을 형성한 후 그대로 경화시켰다. 상기 오일로는 칼슘설페이트를 0 중량%, 25 중량% 및 50 중량% 포함하는 반죽에 각각 라브라필(Labrafil®) 4 부피%, 5.5 부피% 및 7 부피% 함유하는 올리브유 10 ml를 사용하였다. 상기 교반은 300 rpm으로 10℃에서 진행하였으며, 오일 내부에서 구형의 입자가 형성되고 형성된 입자는 본시멘트의 스스로 경화되는 성질로 인해 에멀젼 형성 후 10분 내에 스스로 경화되었다.The dough containing the present cement, calcium sulfate and BMP-2 as a therapeutic agent prepared in Example 1.1 was stirred in oil to form an emulsion, and the mixture was cured. As the oil, 10 ml of olive oil containing 4% by volume, 5,5% by volume and 7% by volume of Labrafil ( R ) were used in doughs containing 0% by weight, 25% by weight and 50% by weight of calcium sulfate, respectively. The agitation proceeded at 10O < 0 > C with 300 rpm, spherical particles formed in the oil and the formed particles self-cured within 10 minutes of emulsion formation due to the self curing nature of the present cement.

1.3. 37℃ 오일 내에서 1.3. Within 37 ° C oil 마이크로스피어Microsphere 중의 인산칼슘을  Of calcium phosphate 히드록시아파타이트Hydroxyapatite in 상변화시키는Phase-changing c 단계 Step c

인산칼슘 본시멘트가 히드록시아파타이트로 상변화하기 위해서는 물이 필수적으로 요구되며, 본 발명에서는 경화액의 수분으로 오일 내에서 인산칼슘이 히드록시아파타이트로 상변화도록 하였다. 이러한 상변화를 통해 마이크로스피어의 칼슘설페이트를 제외한 인산칼슘으로 구성된 부분이 생체적합성이 우수한 히드록시아파타이트로 변환되었다. 상기 상전환은 오일 내부에서 수행되므로 치료제가 안정적으로 마이크로스피어 내부에 계속 담지되게 되며, 또한 저온(37℃)에서 수행되므로 치료제의 변형이나 변성을 유발하지 않았다.Calcium Phosphate Water is essentially required for the phase change of the present cement to hydroxyapatite. In the present invention, the water content of the curing liquid causes the calcium phosphate to be phase-changed to hydroxyapatite in the oil. Through this phase change, the part composed of calcium phosphate except calcium sulfate of microsphere was converted into hydroxyapatite with excellent biocompatibility. Since the phase change is carried out in the oil, the therapeutic agent is stably carried on the inside of the microspheres, and the treatment is performed at a low temperature (37 캜), so that the therapeutic agent does not cause deformation or denaturation.

상기 상변화는 약 3일 정도 지속되며, 경화액의 수분을 포함한 마이크로스피에 내부에서 칼슘 이온과 인산 이온이 용해되고 다시 석출되는 과정에서 안정한 히드록시아파타이트가 석출되며, 전체 반응에 소요되는 시간은 인산칼슘 시멘트의 종류와 조성에 따라 조절하였다.The phase change lasts for about 3 days, and stable calcium apatite is precipitated in the process of dissolving calcium ions and phosphate ions inside microspice containing moisture of the hardening liquid and precipitating again, and the time required for the entire reaction is It was adjusted according to the type and composition of calcium phosphate cement.

1.4. 아세톤 세척 및 체 거름(sieving)에 의해 적절한 크기의 1.4. After washing with acetone and sieving, 마이크로스피어를Microsphere 수득하는 d 단계 Step d to obtain

상기 실시예 1.3에 따른 상변화가 완료되면 바이알에 존재하는 오일을 최대한 분리해서 제거하고, 남은 마이크로스피어를 100 ml 아세톤에 넣어 2분 이내로 막대로 휘저어 주면서 세척하였다. 여과지를 이용하여 오일이 녹아있는 아세톤 용액과 마이크로스피어를 분리하고 공기 중에 10분 정도 방치하여 아세톤을 증발시켜 세척이 완료된 마이크로스피어를 획득하였다. 이때, 얻어진 마이크로스피어는 수 μm 내지 수백 μm의 분포를 가지므로 체(sieving)를 이용하여 250 내지 500 μm 직경의 크기를 갖는 마이크로스피어만을 회수하였다.When the phase change according to Example 1.3 was completed, the oil present in the vial was separated and removed as much as possible, and the remaining microspheres were washed in a 100 ml acetone bath with stirring for 2 minutes or less. The filter paper was used to separate the acetone solution from the oil and the microspheres. The microspheres were left in the air for about 10 minutes to evaporate the acetone to obtain the washed microspheres. At this time, since the obtained microspheres had a distribution of several μm to several hundreds of μm, only microspheres having a diameter of 250 to 500 μm were collected using a sieving method.

실험예Experimental Example 1:  One: 칼슘설페이트를Calcium sulfate 불포함 또는 포함하는  Not included or included 히드록시아파타이트Hydroxyapatite 마이크로스피어의Microsphere 형태분석 Shape analysis

상기 실시예 1에 따라 제조한 칼슘설페이트를 불포함, 또는 25 중량% 또는 50 중량% 포함하는 마이크로스피어의 히드록시아파타이트로의 상변화 전 및 후 단면을 주사전자현미경으로 관찰하고 그 결과를 도 2 및 3에 나타내었다.The sections before and after the phase change of hydroxyapatite of microspheres containing no calcium sulfate prepared according to Example 1 or containing 25% by weight or 50% by weight were observed with a scanning electron microscope, Respectively.

상변화 전 마이크로스피어의 단면은 칼슘설페이트가 인산칼슘에 고르게 분포되어 있음을 나타내었다. 도 2(A)는 알파트리칼슘포스페이트와 테트라칼슘포스페이트로 이루어진 마이크로스피어의 단면이며, 도 2(B) 및 도 2(C)는 각각 칼슘설페이트를 25 중량% 및 50 중량% 포함하는 마이크로스피어의 단면으로, 막대모양의 칼슘설페이트 입자가 인산칼슘에 분포되어 있는 것을 알 수 있다. 칼슘설페이트의 함량이 증가할수혹 단면에서 칼슘설페이트의 존재는 보다 용이하게 확인되었다.The section of the microspheres before phase change showed that calcium sulfate was evenly distributed in the calcium phosphate. 2 (A) is a cross-sectional view of a microsphere consisting of alpha tricalcium phosphate and tetracalcium phosphate, and FIGS. 2 (B) and 2 (C) are microspheres containing calcium sulfate in an amount of 25% It can be seen from the cross section that the rod-like calcium sulfate particles are distributed in the calcium phosphate. As the content of calcium sulfate increases, the presence of calcium sulfate in the cross section is more easily confirmed.

상변화 후 마이크로스피어의 단면을 주사전자현미경으로 관찰하였다. 칼슘설페이트 입자가 여전히 마이크로스피어 내부에 존재하였으며, 인산칼슘이 히드록시아파타이트로 변화하면서 형성된 기공이 추가로 관찰되었다. 도 3(A)는 칼슘설페이트를 불포함하는 마이크로스피어의 단면을 나타낸 것으로 히드록시아파타이트의 다공성 미세구조가 관찰되었다. 도 3(B) 및 3(C)는 각각 칼슘설페이트를 25 중량% 및 50 중량% 포함하는 마이크로스피어로 칼슘설페이트 입자가 히드록시아파타이트 내에 분포되어 있는 것을 확인하였다(도면 빨간 색 화살표 참조).After the phase change, the cross section of the microspheres was observed with a scanning electron microscope. The calcium sulfate particles were still present in the microspheres, and the pores formed as the calcium phosphate changed into hydroxyapatite were further observed. FIG. 3 (A) shows a cross section of microsphere without calcium sulfate, and the porous microstructure of hydroxyapatite was observed. 3 (B) and 3 (C) show that calcium sulfate particles are distributed in hydroxyapatite by microspheres containing 25% by weight and 50% by weight of calcium sulfate, respectively (see the red arrow in the drawing).

실험예Experimental Example 2:  2: 칼슘설페이트를Calcium sulfate 불포함 또는 포함하는  Not included or included 히드록시아파타이트Hydroxyapatite 마이크로스피어의Microsphere 생분해 분석 Biodegradation analysis

상기 실시예 1에 따라 제조한 칼슘설페이트를 불포함, 또는 25 중량% 또는 50 중량% 포함하는 히드록시아파타이트 마이크로스피어를 유사체액(simulated body fluid; SBF)에 1주간 담가두어 생분해가 일어나게 한 후 주사전자현미경으로 남아있는 입자의 단면을 관찰하고 그 결과를 도 4에 나타내었다. 나아가, 상변화 전, 상변화 후 및 생분해 전, 그리고 생분해 후 마이크로스피어의 X-선 회절 패턴을 분석하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.Hydroxyapatite microspheres containing no calcium sulfate prepared in Example 1 or containing 25% by weight or 50% by weight were immersed in a simulated body fluid (SBF) for 1 week to cause biodegradation, The cross-section of the particles remaining under the microscope was observed and the results are shown in Fig. Furthermore, the X-ray diffraction patterns of the microspheres before, after, and after biodegradation were analyzed, and the results are shown in FIG.

유사체액에서 생분해를 개시한 후 주사전자현미경을 통해 마이크로스피어의 단면을 관찰을 하였다. 그 결과, 칼슘설페이트 입자는 모두 용해되었으며, 상기 칼슘설페이트 입자가 용해되면서 입자가 차지하던 공간에 형성된 긴 모양의 기공이 관찰되었다. 도 4(A)는 칼퓸설페이트를 불포함 하는 마이크로스피어의 단면으로 생분해 전과 유사한 히드록시아파타이트의 다공성 미세구조가 관찰되었다. 도 4(B) 및 4(C)는 각각 칼슘설페이트를 25 중량% 및 50 중량% 포함하는 마이크로스피어의 단면을 나타낸 것으로 제조 직후 관찰된 칼슘설페이트 입자의 형태로 기공이 형성된 것을 확인하였다.After biodegradation was initiated in the simulated fluid, cross sections of the microspheres were observed with a scanning electron microscope. As a result, all the calcium sulfate particles were dissolved, and long-shaped pores formed in the space occupied by the particles were observed as the calcium sulfate particles were dissolved. Fig. 4 (A) shows the microstructure of hydroxyapatite, similar to that before biodegradation, in cross section of microsphere containing no calcium sulfate. Figures 4 (B) and 4 (C) show microspheres containing 25% and 50% by weight of calcium sulfate, respectively It was confirmed that pores were formed in the form of calcium sulfate particles observed immediately after preparation.

상기 실시예 1에 따라 제조한 칼슘설페이트를 불포함, 또는 25 중량% 또는 50 중량% 포함하는 히드록시아파타이트 마이크로스피어의 X-선 회절 패턴을 이용해 성분을 분석하였다. 도 5(A)는 오일에서의 상변화 전 마이크로스피어의 조성을 나타낸 것으로, 칼슘설페이트를 불포함하는 마이크로스피어는 알파트리칼슘포스페이트와 테트라칼슘포스페이트 상으로 이루어져 있으며, 칼슘설페이트를 포함하는 마이크로스피어는 알파트리칼슘포스페이트, 테트라칼슘포스페이트, 그리고 칼슘설페이트 이수화물 상으로 이루어져 있음을 나타내었다. 도 5(B)는 오일에서의 상변화 후 마이크로스피어의 조성을 나타낸 것으로, 칼슘설페이트를 불포함하는 마이크로스피어는 대부분의 알파트리칼슘포스페이트와 테트라칼슘포스페이트 상이 히드록시아파타이트로 상변화가 일어난 것을 확인하였고, 칼슘설페이트를 포함하는 마이크로스피어도 대부분의 알파트리칼슘포스페이트와 테트라칼슘포스페이트 상이 히드록시아파타이트로 상변화가 일어나 칼슘설페이트와 히드록시아파타이트 2상으로 이루어진 것을 확인하였다. 도 5(C)는 유사체액에서의 1주일 동안 생분해 후 마이크로스피어의 조성을 나타낸 것으로, 내부의 칼슘설페이트는 1주일 이내에 모두 분해되어 모든 마이크로스피어에서 순수한 히드록시아파타이트 상만이 남은 것을 확인하였다.The components were analyzed using an X-ray diffraction pattern of hydroxyapatite microspheres containing no, or 25 wt% or 50 wt%, calcium sulfate prepared according to Example 1 above. 5 (A) shows the composition of microspheres before phase change in oil. Microspheres containing calcium sulfate are composed of alpha tricalcium phosphate and tetracalcium phosphate phases, and microspheres containing calcium sulfate are composed of alpha tre Calcium phosphate, tetra calcium phosphate, and calcium sulfate dihydrate. FIG. 5 (B) shows the composition of microspheres after phase change in oil. In microspheres containing no calcium sulfate, most of the alpha-tricalcium phosphate and tetracalcium phosphate phases were phase-changed to hydroxyapatite, In the microspheres containing calcium sulfate, it was confirmed that most of the alpha tricalcium phosphate and tetracalcium phosphate phases were phase-changed to hydroxyapatite and composed of calcium sulfate and hydroxyapatite biphase. FIG. 5 (C) shows the composition of microspheres after biodegradation for 1 week in simulated body fluids. It was confirmed that the internal calcium sulfate was completely degraded within one week, leaving only pure hydroxyapatite phase in all microspheres.

실험예Experimental Example 3:  3: 칼슘설페이트를Calcium sulfate 불포함 또는 포함하는  Not included or included 히드록시아파타이트Hydroxyapatite 마이크MIC 로스피어로부터 시간에 따른 약물 방출Drug release over time from Los Peer 분석analysis

상기 실시예 1에 따라 제조한 칼슘설페이트를 불포함, 또는 25 중량% 또는 50 중량% 포함하는 히드록시아파타이트 마이크로스피어로부터의 시간에 따른 BMP 방출을 확인하였다. 총 63일 동안 진행하고 그 결과를 도 6에 나타내었다. 칼슘설페이트를 불포함하는 마이크로스피어(HA)를 대조군으로 사용한 것을 제외하고는 모든 실험 조건을 동일하게 유지하였다. 도 6에 나타난 바와 같이, 대조군으로 사용한 칼슘설페이트를 불포함하는 히드록시아파타이트 마이크로스피어는 생분해 초기 즉, 2일 이내에 대부분의 약물을 방출하여 누적 약물 방출량이 급격히 증가하였으나, 이후 63일까지는 더이상의 눈에 띄는 누적 방출량의 증가 없이 거의 일정한 수준을 유지하였다. 반면, 25 중량% 칼슘설페이트를 포함하는 히드록시아파타이트 2상 마이크로스피어는 누적 방출량이 시간이 경과함에 따라 꾸준히 증가하였으며, 이는 지속적인 약물 방출이 가능함을 나타내는 것이다. 특히, 2달여의 장시간에 걸쳐 약물을 지속적으로 방출할 수 있음을 나타내는 것이다. 나아가, 50 중량% 칼슘설페이트를 포함하는 히드록시아파타이트 2상 마이크로스피어는 누적 방출량이 시간이 경과함에 따라 보다 급격히 증가하였으며, 약 3주 후에는 더 이상의 눈에 띄는 누적 방출량의 증가 없이 일정한 수준을 유지하였다.BMP release over time from the hydroxyapatite microspheres containing no calcium sulfate prepared according to Example 1 or containing 25 wt% or 50 wt% was confirmed. The procedure was carried out for a total of 63 days, and the results are shown in Fig. All experimental conditions were the same except that microspheres (HA) without calcium sulfate were used as a control. As shown in FIG. 6, the hydroxyapatite microspheres containing no calcium sulfate used as a control group released most of the drug within 2 days at the initial stage of biodegradation, and the cumulative drug release was rapidly increased. However, But remained almost constant without increasing cumulative emissions. On the other hand, the hydroxyapatite 2 phase microspheres containing 25 wt% calcium sulfate showed a steady increase in cumulative release over time, indicating that continuous drug release is possible. In particular, it indicates that the drug can be continuously released over a long period of 2 months. Furthermore, the hydroxyapatite 2 phase microspheres containing 50 wt% calcium sulfate increased more rapidly as time progressed, and remained constant after about 3 weeks without any noticeable increase in cumulative release Respectively.

도 7에는 본 발명의 일 실시예에 다른 서방형 약물전달용 마이크로스피어의 시간에 따른 예컨대, 제조 직후, 생분해 중 및 생분해 후 치료제의 방출 프로파일을 개략적으로 나타내었다.FIG. 7 schematically shows the release profile of the therapeutic agent after sustained release, biodegradation, and biodegradation of the sustained release drug delivery microspheres according to one embodiment of the present invention with time.

도 7에 나타난 바와 같이, 약물전달용 마이크로스피어 제조 직후에는 다량의 치료제가 마이크로스피어의 표면에 코팅 또는 담지되어 있을 뿐만 아니라 내부의 기공에도 다량의 치료제가 담지되어 있음을 확인하였다. 따라서, 초기 상태에서는 마이크로스피어의 표면층으로부터 치료제가 방출되었다.As shown in FIG. 7, it was confirmed that not only a large amount of therapeutic agent was coated or supported on the surface of the microsphere immediately after preparation of the drug delivery microsphere, but also a large amount of therapeutic agent was carried in the pores inside. Thus, in the initial state, the therapeutic agent was released from the surface layer of the microspheres.

이후 일정 시간이 경과함에 따라 마이크로스피어 내부의 칼슘설페이트 이수화물이 생분해되면서 기공이 형성되고 이에 따라 내부에 갇혀있던 치료제가 방출되기 시작하여, 결국에는 마이크로스피어를 구성하는 칼슘설페이트 이수화물이 모두 생분해되면서 내부 중심부에 존재하는 치료제도 방출되기 시작하였다.After a certain period of time, the calcium sulfate dihydrate inside the microspheres is biodegraded and pores are formed. As a result, the therapeutic agent trapped in the microspheres begins to be released. Eventually, the calcium sulfate dihydrate constituting the microsphere is biodegraded Therapeutic agents in the inner core began to be released.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 약물전달용 히드록시아파타이트 마이크로스피어에 치료제를 고르게 담지하여 인체에 이식하는 경우 초기에는 마이크로스피어의 표면에 코팅된 또는 마이크로스피어의 표면에 가까운 쪽에 담지된 치료제가 방출되다가, 시간이 경과함에 따라 마이크로스피어를 구성하는 칼슘설페이트 부분이 분해되면서 나타나는 기공을 통해 마이크로스피어의 내부에 담지된 약물이 방출되기 시작하므로 장기간 예컨대, 수개월에 걸쳐 지속적으로 약물을 방출할 수 있으므로 서방형 약물전달용 마이크로스피어서 유용성을 나타내었다.That is, when the therapeutic agent is evenly loaded on the hydroxyapatite microspheres for drug delivery according to one embodiment of the present invention, the drug coated on the surface of the microspheres or supported on the side close to the surface of the microspheres The drug is released over a long period of time, for example, over a period of several months, since the calcium sulfide moiety constituting the microsphere is decomposed, The efficacy of a sustained-release microsphere was demonstrated.

Claims (13)

제1분해속도를 갖는 히드록시아파타이트 및 약물이 상분리없이 분산되어 있는 마이크로스피어 매트릭스; 및
제1분해속도 보다 빠른 제2분해속도를 가지며 상기 마이크로스피어 매트릭스에 삽입된 칼슘설페이트 입자들을 구비하는, 서방형 약물 전달체.
Hydroxyapatite having a first decomposition rate and a microsphere matrix in which the drug is dispersed without phase separation; And
Wherein the microsphere matrix comprises calcium sulfate particles having a second degradation rate that is faster than the first degradation rate.
제1항에 있어서,
체액에 의해 칼슘설페이트 입자가 분해되면, 마이크로스피어 매트릭스 내 기공을 형성하여, 매트리스 내 약물을 방출시키는 것이 특징인 서방형 약물 전달체.
The method according to claim 1,
Wherein when the calcium sulfate particles are decomposed by body fluids, pores in the microsphere matrix are formed to release the drug in the mattress.
제1항에 있어서,
골 삽입용인 서방형 약물 전달체.
The method according to claim 1,
Sustained-release drug delivery system for bone insertion.
제1항에 있어서,
상기 약물은 면역반응 변화인자, 항증식제, 항유사분열제, 항혈소판제, 백금배위착화물, 호르몬, 항응혈제, 피브린분해제, 항분비제, 항유주제, 면역억제제, 혈관생성약물, 안지오텐신수용체 차단물질, 산화질소 공여체, 안티센스 올리고뉴클레오티드, 세포 사이클 저해물질, 코르티코스테로이드, 지혈성 스테로이드, 구충제, 항녹내장 약물, 항생제, 분화조절물질, 항바이러스제, 항암제, 항염증제, 성장인자로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 약물인 것인 서방형 약물 전달체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The drug may be selected from the group consisting of an immune response modifying factor, an antiproliferative agent, an antimitotic agent, an antiplatelet agent, a platinum coordination complex, a hormone, an anticoagulant, a fibrin cleavage agent, an antisecretory agent, Selected from the group consisting of receptor blockers, nitric oxide donors, antisense oligonucleotides, cell cycle inhibitors, corticosteroids, hemostatic steroids, antiparasitics, anti-glaucoma drugs, antibiotics, differentiation regulators, antiviral agents, anti-cancer agents, anti-inflammatory agents, growth factors Wherein the drug is at least one drug selected from the group consisting of:
제4항에 있어서,
상기 성장인자는 뼈형성유도단백질(bone morphogenetic proteins; BMPs), 표피세포성장인자(epidermal growth factor; EGF), 에리트로포이에틴(erythropoietin; EPO), 섬유모세포성장인자(fibroblast growth factor; FGF), 간세포성장인자(hepatocyte growth factor; HGF), 인슐린유사성장인자(insulin-like growth factor; IGF), 미오스타틴(myostatin; GDF-8), 신경성장인자(nerve growth factor; NGF), 뉴로트로핀(neurotrophins), 혈소판유래성장인자(platelet-derived growth factor; PDGF), 트롬보포이에틴(thrombopoietin; TPO), 전환성장인자(transforming growth factor; TGF-β), 혈관내피성장인자(vascular endothelial growth factor; VEGF), 태반성장인자(placental growth factor; PlGF), 아드레노메둘린(adrenomedullin; AM), 자가분비운동인자(autocrine motility factor), 과립구집락자극인자(granulocyte-colony stimulating factor; G-CSF), 과립구대식구집락자극인자(granulocyte-macrophage colony stimulating factor; GM-CSF), 성장분화인자(growth differentiation factor-9; GDF9), 인터루킨-1(interleukin-1; IL-1), IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6 및 IL-7로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 서방형 약물 전달체의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The growth factor may be selected from the group consisting of bone morphogenetic proteins (BMPs), epidermal growth factor (EGF), erythropoietin (EPO), fibroblast growth factor (FGF) (HGF), insulin-like growth factor (IGF), myostatin (GDF-8), nerve growth factor (NGF), neurotrophins ), Platelet-derived growth factor (PDGF), thrombopoietin (TPO), transforming growth factor (TGF-?), Vascular endothelial growth factor (VEGF) ), Placental growth factor (PlGF), adrenomedullin (AM), autocrine motility factor, granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF), granulocyte Granulocyte-macrophage colony IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6 and IL-7. ≪ / RTI >
인산칼슘계 본시멘트 분말, 칼슘설페이트 분말, 약물 분말 및 경화액을 혼합하여 반죽을 제조하는 제1단계;
상기 반죽을 오일에 분산시켜 에멀젼을 형성하고 인산칼슘계 본시멘트를 경화시켜 마이크로스피어를 형성하는 제2단계; 및
상기 경화된 마이크로스피어를 구성하는 인산칼슘계 본시멘트 성분이 히드록시아파타이트로 상변화하는 제3단계를 포함하는,
제1항 내지 제5항에 기재된 서방형 약물 전달체의 제조방법.
A first step of preparing a dough by mixing the calcium phosphate type main cement powder, the calcium sulfate powder, the drug powder and the curing liquid;
A second step of dispersing the dough into oil to form an emulsion and curing the calcium phosphate-based cement to form microspheres; And
And a third step in which the calcium phosphate-based main cement component constituting the cured microspheres is phase-changed into hydroxyapatite.
A method for producing the sustained release drug delivery system according to any one of claims 1 to 5.
제6항에 있어서,
상기 인산칼슘계 본시멘트는 수분과 반응하여 경화하는 자기경화성을 갖는 것인 서방형 약물 전달체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the calcium phosphate-based cement has a magnetic hardening property by reacting with moisture.
제7항에 있어서,
상기 인산칼슘계 본시멘트는 α-트리칼슘포스페이트(α-tricalcium phosphate; α-TCP), 테트라칼슘포스페이트(tetracalcium phosphate; TTCP) 또는 이들의 조합인 것인 서방형 약물 전달체의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the calcium phosphate-based cement is a-tricalcium phosphate (α-TCP), tetracalcium phosphate (TTCP), or a combination thereof.
제8항에 있어서,
상기 인산칼슘계 본시멘트는 α-트리칼슘포스페이트(α-tricalcium phosphate; α-TCP)와 테트라칼슘포스페이트(tetracalcium phosphate; TTCP)이 0.7:1.3 내지 1.3:0.7의 비율로 혼합된 것인 서방형 약물 전달체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the calcium phosphate-based cement is a mixture of a sustained-release drug such as α-tricalcium phosphate (α-TCP) and tetracalcium phosphate (TTCP) in a ratio of 0.7: 1.3 to 1.3: ≪ / RTI >
제6항에 있어서,
상기 칼슘설페이트는 수화물인 것인 서방형 약물 전달체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the calcium sulfate is a hydrate.
제6항에 있어서,
상기 경화액은 1인산나트륨(NaH2PO4) 용액, 2인산나트륨(Na2HPO4) 용액, 3인산나트륨(Na3PO4) 용액, 구연산 용액, 인산(H3PO4) 용액 및 이들의 혼합물인 것인 서방형 약물 전달체의 제조방법.
The method according to claim 6,
The curing solution is a solution of sodium monophosphate (NaH 2 PO 4 ), sodium diphosphate (Na 2 HPO 4 ), sodium triphosphate (Na 3 PO 4 ) solution, citric acid solution, phosphoric acid (H 3 PO 4 ) Of the sustained release drug delivery system.
제6항에 있어서,
상기 오일은 올리브오일, 미네랄오일, 2-[2,3-비스(2-히드록시에톡시)프로폭실]에탄올, 헥사데카노산, 옥타데카노산 또는 이들의 혼합물인 것인 서방형 약물 전달체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the oil is an olive oil, mineral oil, 2- [2,3-bis (2-hydroxyethoxy) propoxyl] ethanol, hexadecanoic acid, octadecanoic acid or a mixture thereof. Way.
제6항에 있어서,
상기 제3단계는 20℃ 내지 45℃에서 12시간 내지 60시간 동안 방치하여 수행하는 것인 서방형 약물 전달체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the third step is carried out by allowing to stand at 20 캜 to 45 캜 for 12 to 60 hours.
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