KR20160122949A

KR20160122949A - 약물방출 스텐트 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20160122949A
Application number: KR1020150052751A
Authority: KR
Inventors: 박준규; 유현승; 서준혁; 송석범; 김한기; 금창헌; 조재화; 진규현; 정명호; 배인호; 임경섭; 나재운
Original assignee: 주식회사 바이오알파
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2015-04-14
Publication date: 2016-10-25

Abstract

본원은, 프로그러그 나노입자를 함유하는 약물방출 코팅층을 포함하는 약물방출 스텐트, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

약물방출 스텐트 및 이의 제조방법{DRUG RELEASING STENT AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본원은 프로그러그 나노입자를 함유하는 약물방출 코팅층을 포함하는 약물방출 스텐트, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

스텐트는 금속 또는 고분자와 같은 생체적합성 물질로 만들어지는 세로 관상 장치로서, 체관(body vessel), 예를 들면 혈관에서 협착증, 협착 또는 동맥류의 치료에 주로 사용된다. 예를 들어, 관상동맥 등의 혈관에 협착부가 생긴 경우 혈관의 협착부에 카테터의 선단부 근방에 부설한 벌룬(balloon) 형성부를 삽입하고, 이것을 확장함으로써 혈관 협착부를 확장하여 혈류를 회복시키는 등의 시술이 수행된다. 통상적으로 이러한 시술에서는 재협착을 방지하기 위해 혈관 스텐트가 삽입된다. 이러한 혈관 스텐트는 혈관 내에서 일정 기간 그 형상을 유지하여 혈관 형성술이 실시된 부위의 재협착을 방지한다.

이러한 스텐트의 이식은 급성혈관 폐쇄 등의 치료에 매우 효과적이며 재협착증의 위험을 줄일 수 있다. 그러나, 시술 후 치료과정에서 손상된 혈관내막에서 신생 내막의 증식에 의한 스텐트내 재협착이 발생하는 문제가 대두되었다. 시술후 재협착률은 풍선 확장술 시술 후 40-50% 및 스텐트 삽입술 시술 후 25-30% 정도가 재협착에 의하여 재수술을 받아야 한다. 따라서 재협착률을 줄이는 것이 중재적 시술의 관건이라 할 수 있다. 상기 재협착 방지를 위한 노력의 하나로 스텐트 내에 평활근 세포증식을 막아주고 염증을 줄여주며 응고를 감소시키는 약물을 고분자 코팅 방법 등으로 포함시켜 스텐트 설치 후 약물이 혈관 내로 일정기간이상 공급되는 방식을 채택하고 있으며, 이 약물요법은 세포증식을 억제하여 신생내막세포의 증식을 억제하는 효과적인 치료를 제공한다. 특히 전신투여보다는 국소전달을 사용하여 더욱 높은 조직 농도를 유지하면서 약물의 용량을 낮춤으로써 재협착증, 염증 및 혈전증의 감소효과를 제공하면서 독성을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제2008-0008364호에서는 고분자를 이용한 관 스텐트의 전면 코팅에 대해 개시하고 있다.

그러나, 고분자를 이용하여 약물을 코팅하는 경우 코팅에 사용되는 고분자가 완전히 분해되지 않고 혈관 내에 남게 되어 후기 혈전증을 일으키는 원인이 된다는 문제점이 있었다. 이에, 고분자를 사용하지 않고 약물만을 스텐트에 코팅하는 연구가 수행되어 왔으나, 고분자를 사용하지 않고 코팅하는 경우 약물이 지나치게 빨리 방출되고 혈류 내에서의 안정성이 낮아 혈관의 재협착을 예방하기에 충분한 효과가 나타나지 않는 문제점이 있었다.

따라서, 혈전증과 같은 부작용을 나타내는 코팅 고분자를 사용하지 않는 동시에, 혈관 내에서의 방출 시간이 충분하게 연장되는 스텐트의 약물 코팅 방법의 개발이 필요한 실정이다.

종래의 약물방출 스텐트의 경우, 스텐트 상의 고분자층에 약물이 포함되어 있고 상기 약물을 포함하는 고분자층이 체내에서 분해되면서 약물을 방출하는 기전을 가지고 있었다. 그러나, 코팅에 사용되는 고분자는 체내에서 완전히 분해되지 않고 후기 혈전증과 같은 부작용을 나타내는 단점이 있었고, 고분자를 사용하지 않고 약물을 그대로 코팅하는 경우에는 약물의 방출 속도가 제어되지 않아 충분한 효과를 나타내기 힘들다는 단점이 있었다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 나노입자 형태의 프로드러그를 스텐트 상에 코팅함으로써 고분자 사용시의 부작용 위험을 회피하는 동시에, 생체 내에서의 약물 방출 기간을 연장시킴으로써 더욱 향상된 약물 전달 효과를 나타내는 약물방출 스텐트를 제공하고자 한다.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 스텐트; 및 상기 스텐트 상에 형성된, 약물(drug)을 포함하는 프로드러그(prodrug) 나노입자를 함유하는 약물방출 코팅층을 포함하는, 약물방출 스텐트에 대한 것이다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 약물은 재협착 방지제, 재상피화 촉진제, 항염증제, 및 세포 증식 억제제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 약물은 파클리탁셀을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 프로드러그 나노입자는 상기 약물을 폴리에틸렌 글리콜(PEG)과 결합시켜 나노입자화한 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 글리콜의 분자량은 500 내지 5,000인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 프로드러그 나노입자의 직경은 50 nm 내지 800 nm인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 약물방출 코팅층의 두께는 5 내지 20 ㎛인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 스텐트는 금속 스텐트 또는 고분자 스텐트인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 스텐트는 스테인리스 스틸, 니켈, 티타늄, 크롬, 코발트, 마그네슘 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 고분자 스텐트는 폴리-

-카프로락톤, 폴리글리콜리드, 폴리-L-락트산, 폴리(락티드-코-글리콜리드), 폴리디옥사논, 폴리카프로락톤, 폴리글루코네이트, 폴리(히드록시부티레이트), 폴리안하이드라이드, 폴리포스포에스테르, 폴리(아미노산) 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 제 2 측면은, 약물을 폴리에틸렌 글리콜(PEG)과 반응시켜 프로드러그 나노입자를 제조하고; 상기 프로드러그 나노입자를 스텐트 상에 코팅하여 약물방출 코팅층을 형성하는 것을 포함하는, 약물방출 스텐트의 제조방법을 제공할 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 약물을 폴리에틸렌 글리콜과 반응시키는 것은, 1,3-Dicyclohexylcarbodiimide(DCC) 및 4-Dimethylaminopyridine (DMAP)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 촉매 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 프로드러그 나노입자를 스텐트 상에 코팅하는 것은, 상기 프로드러그 나노입자의 용액을 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 스퍼터링 또는 증착법에 의하여 상기 스텐트 상에 코팅하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 프로드러그 나노입자의 용액은 유기 용매 내에 상기 프로드러그 나노입자가 1 중량% 내지 20 중량% 용해된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 용매는 테트라히드로퓨란, 아세톤, 염화메틸렌, 클로로포름, 사염화탄소, 및 에탄올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 구현예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 구현예 및 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원은 약물을 포함하는 프로드러그 나노입자를 함유하는 약물방출 코팅층을 스텐트 상에 형성함으로써, 코팅 고분자 사용시의 부작용 발생을 회피하는 동시에 상기 약물방출 코팅층으로부터의 약물방출 기간을 연장시킨 약물방출 스텐트를 제공할 수 있다.

본원의 약물방출 스텐트는, 약물을 폴리에틸렌 글리콜을 이용하여 나노입자화함으로써 스텐트 표면에 대한 약물의 접착성을 높이고 이에 따라 생체 내에서의 약물 방출 속도를 조절하여 오랜 기간 동안 효과를 유지시키는 것이 가능하다.

또한, 본원의 약물방출 스텐트로부터 상대적으로 긴 기간 동안 약물의 방출이 유지될 수 있기 때문에, 스텐트가 이식된 부위의 세포에 약물을 효율적으로 전달하여 혈관의 재협착률을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본원의 일 구현예에 따라 촉매의 존재 하에서 파클리탁셀과 폴리에틸렌 글리콜이 반응하는 과정을 보여주는 화학구조식을 나타낸 것이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따라 제조된 프로드러그 나노입자의 NMR 분석 결과이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따라 제조된 프로드러그 나노입자를 투과전자현미경(TEM)으로 관찰하여 수득한 이미지이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따라 제조된 프로드러그 나노입자의 직경을 측정하여 그 직경 분포를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따라 제조된 프로드러그 나노입자의 용해도를 자외선-가시광선 분광광도계를 이용하여 측정한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따라 제조된 프로드러그 나노입자의 용해도를 비교한 사진 이미지이다.
도 7a는 본원의 일 실시예에 따라 제조된 약물방출 스텐트의 광학현미경 이미지이며, 도 7b는 본원의 일 실시예에 따라 제조된 약물방출 스텐트의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따라 제조된 약물방출 스텐트의 시간대별 누적 약물방출량을 고성능 액체 크로마토그래피로 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따라 제조된 약물방출 스텐트로부터 방출된 나노입자의 투과전자현미경 (TEM) 이미지이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따라 제조된 약물방출 스텐트를 동물에 적용한 후 혈관의 재협착 방지 효과를 측정하여 나타낸 그래프이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B"를 의미한다.

이하, 본원의 약물방출 스텐트 및 이의 제조방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.

본원의 제 1 측면은, 스텐트; 및 상기 스텐트 상에 형성된, 약물(drug)을 포함하는 프로드러그(prodrug) 나노입자를 함유하는 약물방출 코팅층을 포함하는, 약물방출 스텐트를 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 스텐트 상의 약물방출 코팅층은 스텐트가 체내의 세포 및/또는 혈액과 직접 접촉하는 최외각에 형성될 수 있으며, 따라서 상기 약물방출 코팅층에 포함된 프로드러그 나노입자로부터, 예를 들어 혈액 또는 세포 내로 약물이 방출되어 그 효과를 나타낼 수 있다.

도 7은 본원의 일 실시예에 따른 약물방출 스텐트의 확대 사진 이미지를 보여준다. 도 7에 나타난 약물방출 스텐트는 금속 스텐트 상에 약물의 나노입자가 코팅된 필라멘트가 엮어져 형성된 통모양 구조체임을 확인할 수 있다.

예를 들어, 상기 약물방출 스텐트는 혈관, 요관, 위장관 및 담관을 포함하는 인체 내의 중공 또는 체강에 삽입되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 약물방출 스텐트는 협착, 재협착, 동맥경화증, 죽상동맥경화증, 관폐색, 관수축 및 동맥류 중에서 선택된 하나 이상의 방지, 감소 또는 치료용일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

예를 들어, 상기 약물방출 스텐트의 외경은 약 1 mm 내지 약 7 mm, 예를 들어, 약 1 mm 내지 약 6 mm, 약 1 mm 내지 약 5 mm, 약 1 mm 내지 약 4 mm, 약 1 mm 내지 약 3 mm, 약 1 mm 내지 약 2 mm, 약 2 mm 내지 약 7 mm, 약 3 mm 내지 약 7 mm, 약 4 mm 내지 약 7 mm, 약 5 mm 내지 약 7 mm, 또는 약 6 mm 내지 약 7 mm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

예를 들어, 상기 약물방출 스텐트는 필라멘트가 엮어진 통모양 구조체일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 약물방출 스텐트는 필라멘트가 지그재그형으로 절곡되는 동시에 원통형으로 감긴 통모양 구조체일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 약물방출 스텐트는 망상형 또는 격자형 관 스텐트일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 당업계에서 사용되는 어느 스텐트라도 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 필라멘트의 단면은 원형 또는 타원형일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

예를 들어, 상기 약물방출 스텐트를 구성하는 필라멘트의 직경은 약 0.02 mm 내지 약 0.4 mm, 예를 들어, 약 0.02 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.2 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.1 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.05 mm, 약 0.05 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.4 mm, 또는 약 0.3 mm 내지 약 0.4 mm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

예를 들어, 상기 약물은 물에 난용성이기 때문에, 다른 처리를 거치지 않는 이상 물 또는 혈액 내로의 방출이 잘 이루어지지 않는 것일 수 있다.

예를 들어, 상기 약물은 파클리탁셀(paclitaxel), 시롤리무스 (sirolimus), 에버로리무스(everolimus), 헤파린, 아목시실린 (amoxicillin), 스파크리탁셀 (spaclitaxel), 독소루비신, 간시클로버 (ganciclovir), 베라프라밀(verapramil), 클로니딘(clonidine), 심바스타틴 (simvastatin) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 약물은 파클리탁셀을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 파클리탁셀은 주목나무로부터 추출되는 천연물질로서, 종래에는 주로 항암제로 사용된 바 있었다. 현재 이 파클리탁셀은 혈관의 재협착 방지의 목적으로 보스톤사이언티픽스 사에서 텍소스 라는 상품명으로 판매되고 있다. 이 파클리탁셀은 물에 대한 용해도가 매우 낮아 체내에서 방출이 거의 이루어지지 않기 때문에 널리 사용되기에는 한계가 있었다.

파클리탁셀과 같이 물에 난용성인 약물은 체내에서 방출 및 전달이 용이하지 않기 때문에 스텐트 상에 단순히 코팅할 경우 체내의 세포 및 혈액 중으로 약물의 전달이 제대로 이루어지지 않는 어려움이 있었으나, 본원에 따라 약물을 프로드러그 나노입자화할 경우 물에 대한 용해성이 현저히 향상되어 스텐트에 코팅되어 체내에 이식될 경우 약물의 방출성이 향상된다 (도 6 참조).

예를 들어, 상기 프로드러그 나노입자는 사용자의 의도 또는 치료 목적에 따라 생체 내에서 상기 약물방출 코팅층으로부터 약 1 개월 내지 약 6 개월에 걸쳐 방출될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 프로드러그 나노입자는 사용자의 의도 또는 치료 목적에 따라 생체 내에서 상기 약물방출 코팅층으로부터 약 1 개월 내지 5 개월, 약 1 개월 내지 4 개월, 약 1 개월 내지 3 개월, 약 1 개월 내지 2 개월, 약 2 개월 내지 6 개월, 약 3 개월 내지 6 개월, 약 4 개월 내지 6 개월, 또는 약 5 개월 내지 6 개월에 걸쳐 방출되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 프로드러그 나노입자는 상기 약물을 폴리에틸렌 글리콜(PEG)과 결합시켜 나노입자화한 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 폴리에틸렌 글리콜과 약물이 결합하게 되면 그 분자구조 내에 약물의 소수성 부분과 폴리에틸렌 글리콜의 친수성 부분이 모두 존재하게 되어, 물에 용해되었을 때 바깥 부분에는 폴리에틸렌 글리콜 부분이이, 내부에는 약물 부분이 배치되어 나노입자를 형성하게 된다 (도 3 참조). 또한, 입자 바깥 부분의 폴리에틸렌 글리콜의 친수성 부분으로 인하여 물에 대한 용해성 역시 향상될 수 있다. 약물(파클리탁셀)과 폴리에틸렌 글리콜의 결합 과정을 나타내는 구조식이 도 1에 나타나 있다.

더욱이, 폴리에틸렌 글리콜 자체의 점성으로 인해 프로드러그 나노입자가 코팅시에 스텐트 표면에 더욱 잘 부착될 수 있다.

또한, 약물이 프로드러그 나노입자 형태로 체내에서 방출될 경우, 작은 크기로 인하여 세포 내로의 도입이 더욱 용이할 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 글리콜의 분자량은 약 500 내지 약 5,000인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 폴리에틸렌 글리콜의 분자량이 약 500 미만인 것을 사용하게 되면 친수성 부분이 작기 때문에 나노입자의 물에 대한 용해도가 충분히 상승되지 않을 수 있다. 반면, 폴리에틸렌 글리콜이 분자량이 약 5,000 이상인 것을 사용하게 되면 나노입자의 용해도가 필요 이상으로 높아져서 스텐트에 코팅되어 체내에 이식될 경우 방출 속도가 지나치게 빨라질 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 프로드러그 나노입자의 직경은 약 50 nm 내지 약 800 nm인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 프로드러그 나노입자의 직경은 약 100 nm 내지 약 800 nm, 200 nm 내지 약 800 nm, 300 nm 내지 약 800 nm, 400 nm 내지 약 800 nm, 500 nm 내지 약 800 nm, 600 nm 내지 약 800 nm, 700 nm 내지 약 800 nm, 약 50 nm 내지 약 700 nm, 약 50 nm 내지 약 600 nm, 약 50 nm 내지 약 500 nm, 약 50 nm 내지 약 400 nm, 약 50 nm 내지 약 300 nm, 약 50 nm 내지 약 200 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 80 nm 내지 약 400 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 약물방출 코팅층의 두께는 5 내지 20 ㎛인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 약물방출 코팅층의 두께는 약 5 내지 약 18, 약 5 내지 약 16, 약 5 내지 약 14, 약 5 내지 약 12, 약 5 내지 약 10, 약 5 내지 약 8, 약 8 내지 약 20, 약 10 내지 약 20, 약 12 내지 약 20, 약 14 내지 약 20, 약 16 내지 약 20, 또는 약 18 내지 약 20 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 약물방출 코팅층의 두께가 너무 얇을 경우 상기 코팅층으로부터의 약물 방출 지속 시간이 너무 짧아지며, 상기 약물방출 코팅층의 두께가 너무 두꺼울 경우 의도한 바 보다 약물 방출 지속 시간이 지나치게 길어질 수 있다.

상기 약물방출 코팅층의 두께는 사용자의 의도 또는 치료 목적에 따라 당업계에 널리 알려진 방법에 의하여 코팅 공정을 제어함으로써 용이하게 조절이 가능하다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 스텐트는 금속 스텐트 또는 고분자 스텐트인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 스텐트는 생체 내에서 수 개월 내지 수 년에 걸쳐 점차 분해되어 사라지는 생분해성 스텐트일 수도 있으나, 생체 내에서 스스로 분해되지 않아 제거 시술을 필요로 하는 비분해성 스텐트일 수도 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 고분자 스텐트는 폴리-

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 프로드러그 나노입자를 스텐트 상에 코팅하는 것은, 상기 프로드러그 나노입자의 용액을 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 스퍼터링 또는 증착법에 의하여 상기 스텐트 상에 코팅하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅은 초음파 스프레이 코팅일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 프로드러그 나노입자의 용액은 유기 용매 내에 상기 프로드러그 나노입자가 약 1 중량% 내지 약 20 중량% 용해된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 프로드러그 나노입자의 용액은 유기 용매 내에 상기 프로드러그 나노입자가 약 1 중량% 내지 약 15 중량%, 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 약 1 중량% 내지 약 5 중량%, 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 약 10 중량% 내지 약 20 중량%, 약 15 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 약 5 중량% 용해된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

1. 프로드러그 나노입자의 제조

프로드러그 나노입자의 제조를 위한 약물로서 파클리탁셀을 선택하였다. 먼저 파클리탁셀과 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol, PEG, 분자량 약 500 내지 5,000인 것)을 각각 메틸 클로라이드 용매에 용해시켰다. 이후, 나노입자화를 위한 촉매로서 1,3-Dicyclohexylcarbodiimide(DCC) 및 4-Dimethylaminopyridine (DMAP)를 상기 용액에 추가적으로 첨가한 후, 24 시간 동안 반응시켰다. 파클리탁셀과 폴리에틸렌 글리콜의 반응 과정의 모식도는 도 1에 나타나 있다.

반응이 완료된 후, 에테르를 첨가하여 반응물을 침전시킨 뒤, 침전물을 파우더로서 수득하였다.

2. 프로드러그 나노입자의 NMR 분석

파클리탁셀과 폴리에틸렌 글리콜이 정상적으로 결합되었는지 여부를 확인하기 위해서 H-NMR (H-Nuclear magnetic resonace, Bruker)을 이용하여 분석하였다 (도 2). 도 2에 나타난 바에 따르면, 파클리탁셀의 피크가 파클리탁셀- 폴리에틸렌 글리콜 반응 후에도 명확히 나타난 것이 확인되었다. 또한, 파클리탁셀과 폴리에틸렌 글리콜이 합성된 후 파클리탁셀의 특성 피크가 전자 이동한 것을 통하여 정상적으로 합성된 것을 확인하였다.

3. 프로드러그 나노입자의 크기 및 형태 분석

상기 실시예에 따라 제조된 나노입자 파우더의 특성을 확인하기 위해, 나노입자의 크기 및 형태를 측정하였다.

먼저, 프로드러그 나노입자의 크기를 측정하기 위해, 제조된 프로드러그 나노입자를 증류수 내에 1 mg/ml의 농도로 분산시켰다. 이후, Electrophoretic LS spectrophotometer, (ELS-8000, Otsuka Electronics Inc.)을 이용하여 프로드러그 나노입자의 크기를 분석하여 도 4에 그래프로 나타내었다.

프로드러그 나노입자의 크기 및 형태 확인을 위해서는, 제조된 프로드러그 나노입자의 투과전자현미경(TEM)이미지를 수득하여 분석하였다. 수득된 프로드러그 나노입자의 투과전자현미경 이미지는 도 3에 나타나 있다.

4. 프로드러그 나노입자의 용해도 측정

상기 실시예에 따라 제조된 프로드러그 나노입자의 물에 대한 용해도를 확인하였다. 대조군으로서, 폴리에틸렌 글리콜과 결합하지 않은 파클리탁셀을 단독으로 물에 용해시킨 후 용해도를 측정하였다. 이어서, 자외선 분광광도계(UV spectrophotometer, Shimazu)를 이용하여 용해도를 측정한 결과를 도 5에 그래프로 나타내었다. 도 6은 파클리탁셀 단독으로 물에 용해시킨 대조군(Paclitaxel)과, 상기 실시에에서 제조된 프로드러그 나노입자를 각각 물에 용해시킨 것(PXPEG)의 사진 이미지이다.

용해도 측정 결과, 파클리탁셀을 단독으로 물에 용해시킨 경우 보다 파클리탁셀과 폴리에틸렌 글리콜을 결합시켜 나노입자를 형성한 경우에 더욱 물에 대한 용해도가 상승하였다는 것이 확인되었다 (도 5). 또한, 이러한 용해도의 상승은 도 6에서 육안으로도 명백히 확인될 수 있다.

5. 프로드러그 나노입자를 이용한 스텐트 코팅

상기 실시예에 따라 제조된 프로드러그 나노입자를 테트라히드로푸란에 5.0 중량% 농도로 용해시켜 프로드러그 나노입자 코팅 용액을 준비하였다. 준비된 프로드러그 나노입자 코팅 용액을 초음파스프레이 코팅기를 이용하여 금속 스텐트 상에 코팅하여 약물방출 코팅층을 형성하였다. 이어서, 상기 약물방출 코팅층을 진공건조시켜 약물방출 스텐트를 제조하였다.

대조군으로서, 약물방출 코팅층이 형성되지 않은 금속 스텐트(BMS)와, 테트라히드로푸란에 고분자인 PLGA(분자량 50,000 이하)와 파클리탁셀을 각각 5.0 중량% 용해시킨 코팅 용액을 이용하여 초음파스프레이 코팅하고 진공건조시킨 고분자 코팅 스텐트를 준비하였다.

제조된 약물방출 스텐트의 광학 현미경 관찰 이미지와 주사전자현미경(SEM) 이미지가 각각 도 7a 및 도 7b에 나타나 있다.

6. 약물방출 스텐트의 인 비트로 약물방출률 측정

상기 실시예에 따라 제조된 약물방출 스텐트의 인 비트로 약물방출률을 측정하였다. 먼저, 각각의 스텐트를 갈색 유리 바이알(vial)에 전개시킨 후 맴브레인 (MWCO: 3,000)에 넣고, 0.1% Tween20이 포함된 PBS 버퍼 3 ml에 넣어 37℃에서 100 rpm의 속도로 약물을 추출하였다. 추출된 약물은 시간대별로 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 분석하여 누적 약물 추출량을 측정하여 도 8에 그래프로 나타내었다.

도 8에 나타난 바에 따르면, 프로드러그 나노입자를 포함하는 약물방출 코팅층이 형성된 약물방출 스텐트로부터 파클리탁셀이 나노입자로부터 천천히 방출되어 약 30일경까지 방출이 유지됨을 확인하였다.

상기 실시예에 따라 제조된 약물방출 스텐트로부터 방출된 프로드러그 나노입자의 투과전자현미경(TEM) 사진이 도 9에 나타나 있다.

7. 약물방출 스텐트의 인 비보 에서의 효과 측정

상기 실시예에 따라 제조된 약물방출 스텐트의 인 비보에서의 효과를 확인하기 위하여, 약물방출 스텐트를 돼지의 혈관 내에 이식한 후 스텐트가 이식된 혈관의 재협착률을 대조군 스텐트들과 비교하여 관찰하였다.

먼저, 돼지의 좌전하행지의 근위부에 스텐트를 위치시키고 약 8 내지 12기압의 압력으로 참고혈관 크기보다 약 1.1 내지 1.3배로 혈관이 약간 과확장 되도록 30초간 풍선을 확장시켜 스텐트를 삽입하였다. 스텐트 삽입 시술 후 돼지의 경동맥을 결찰 한 후 목의 피부를 봉합하였다. 이후, 추적 관상동맥 조영술을 시행하고, 유도도관을 통하여 과량의 KCl (potassumchloride)을 주사하여 돼지의 안락사를 유도하였다. 돼지를 사육사로 옮겨 4주 동안 관찰 하였고, 이 기간 동안 계속 아스피린(aspirin)과 클로피도그렐(clopidogrel) 을 투여하였다. 4주 후 돼지의 측부 흉곽을 절개하여 심장을 적출한 뒤 상행 대동맥과 폐동맥을 통하여 4% 포르말린을 이용하여 70 mmHg 관류압으로 24시간이상 관류-고정을 시행하였다. 이어서, 스텐트가 삽입된 관상동맥을 분리하여 각각 3개 절편을 만들고 관상동맥 병변에 대한 평가를 실시 하였다.

H&E 염색된 부분의 4개의 서로 다른 부분(lumen, intima, media, total vascular area)의 면적은 시각적 이미지 분석 시스템(Visual image analysis system) 소프트웨어를 이용하여 측정되었다. 간단히 혈관강(lumen) 공간, 내탄력층 (internal elastic lamina, IEL), 및 외탄력층(external elastic lamina, EEL)으로 둘러싸인 영역들이 측정되었다. 내막 (intima) 영역은 IEL 영역에서 혈관강(lumen) 영역을 제외시킴으로써 측정되었고, 중막(media) 영역은 EEL영역에서 IEL영역을 제외시킴으로써 측정 되었다. 결과분석은 각 마리당 5장의 슬라이드의 영역 값의 평균을 사용하였다. %restenosis = 100 x (1 - Lumen area/internal elastic lamina).

각각의 스텐트별로 혈관 재협착율을 측정한 결과, 본원의 실시예에 따라 제조된 약물방출 스텐트의 재협착율이 대조군은 BMS군 및 고분자 코팅 스텐트 군에 비하여 현저히 낮은 것이 확인되었다 (도 10).

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 겹합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

스텐트; 및
상기 스텐트 상에 형성된, 약물(drug)을 포함하는 프로드러그(prodrug) 나노입자를 함유하는 약물방출 코팅층
을 포함하는, 약물방출 스텐트.
제 1 항에 있어서,
상기 약물은 재협착 방지제, 재상피화 촉진제, 항염증제, 및 세포 증식 억제제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 약물방출 스텐트.
제 1 항에 있어서,
상기 약물은 파클리탁셀을 포함하는 것인, 약물방출 스텐트.
제 1 항에 있어서,
상기 프로드러그 나노입자는 상기 약물을 폴리에틸렌 글리콜(PEG)과 결합시켜 나노입자화한 것인, 약물방출 스텐트.
제 4 항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 글리콜의 분자량은 500 내지 5,000인 것인, 약물방출 스텐트.
제 1 항에 있어서,
상기 프로드러그 나노입자의 직경은 50 nm 내지 800 nm인 것인, 약물방출 스텐트.
제 1 항에 있어서,
상기 약물방출 코팅층의 두께는 5 내지 20 ㎛인 것인, 약물방출 스텐트.
제 1 항에 있어서,
상기 스텐트는 금속 스텐트 또는 고분자 스텐트인 것인, 약물방출 스텐트.
제 8 항에 있어서,
상기 금속 스텐트는 스테인리스 스틸, 니켈, 티타늄, 크롬, 코발트, 마그네슘 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 약물방출 스텐트.
제 8 항에 있어서,
상기 고분자 스텐트는 폴리-
-카프로락톤, 폴리글리콜리드, 폴리-L-락트산, 폴리(락티드-코-글리콜리드), 폴리디옥사논, 폴리카프로락톤, 폴리글루코네이트, 폴리(히드록시부티레이트), 폴리안하이드라이드, 폴리포스포에스테르, 폴리(아미노산) 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 약물방출 스텐트.
약물을 폴리에틸렌 글리콜(PEG)과 반응시켜 프로드러그 나노입자를 제조하고;
상기 프로드러그 나노입자를 스텐트 상에 코팅하여 약물방출 코팅층을 형성하는 것
을 포함하는, 약물방출 스텐트의 제조방법.
제 11 항에 있어서,
상기 약물을 폴리에틸렌 글리콜과 반응시키는 것은, 1,3-Dicyclohexylcarbodiimide(DCC) 및 4-Dimethylaminopyridine (DMAP)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 촉매 하에서 수행되는 것인, 약물방출 스텐트의 제조방법.
제 11 항에 있어서,
상기 약물은 재협착 방지제, 재상피화 촉진제, 항염증제, 및 세포 증식 억제제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 약물방출 스텐트의 제조방법.
제 11 항에 있어서,
상기 약물은 파클리탁셀을 포함하는 것인, 약물방출 스텐트의 제조방법.
제 11 항에 있어서,
상기 프로드러그 나노입자를 스텐트 상에 코팅하는 것은, 상기 프로드러그 나노입자의 용액을 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 스퍼터링 또는 증착법에 의하여 상기 스텐트 상에 코팅하는 것을 포함하는 것인, 약물방출 스텐트의 제조방법.
제 15 항에 있어서,
상기 프로드러그 나노입자의 용액은 유기 용매 내에 상기 프로드러그 나노입자가 1 중량% 내지 20 중량% 용해된 것을 포함하는 것인, 약물방출 스텐트.
제 16 항에 있어서,
상기 유기 용매는 테트라히드로퓨란, 아세톤, 염화메틸렌, 클로로포름, 사염화탄소, 및 에탄올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 약물방출 스텐트.