KR20190035051A - Porous polymer microsphere for the prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases, and preparation method thereof - Google Patents

Porous polymer microsphere for the prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases, and preparation method thereof Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a porous polymer microsphere for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases, and a method for manufacturing the same. The porous polymer microsphere according to the present invention can inject a drug effective for regeneration of damaged bone tissues or cartilage tissues directly into the affected part requiring treatment. In addition, since the drug is slowly released, a desired amount of drug can be delivered to the affected part over a long time, an excellent regeneration effect can be directly expressed in bone tissues, and there is no side effects since the porous polymer microsphere is composed of biodegradable materials. In addition, the porous polymer microsphere according to the present invention can provide customized medical care by controlling the rate of release of the drug through the control of porosity and the concentration of the carried drug according to the state of the affected part.

Description

골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어 및 이의 제조방법{Porous polymer microsphere for the prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases, and preparation method thereof} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a porous polymer microsphere for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases, and a preparation method thereof,

본 발명은 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a porous polymer microsphere for prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases, and a method for producing the same.

골(뼈)은 신체를 지지하는 단단한 조직으로 내부 골격을 구성하고 장기를 보호하는 기능을 한다. 골(뼈) 조직은 신체를 지지하는 단단한 조직으로 내부 골격을 구성하고 장기를 보호하는 기능을 하는 곳으로 생리학적으로는 생체 내에서 혈중 칼슘농도가 일정하도록 항상성을 유지하는 중요한 조직이다. 이러한 항상성을 유지하기 위해서 골은 조골세포에 의한 골 형성과 파골세포에 의한 골 흡수가 순차적으로 유지되어야 하는데, 이러한 균형이 깨지면 골 질환이 유발된다. 골 질환 중의 하나인 골다공증은 그 원인들 중에 파골세포의 과도한 활성이 골량의 감소와 골강도의 약화로 골절의 위험성을 증가시키는 요인으로 잘 보고 되어 있다. 대한골대사학회(골다공증의 진단 및 치료 지침, 2013년)에 보고된 바에 따르면, 골다공증 대퇴골절후 약 50%의 환자는 골절전의 기동 능력과 독립성을 회복할 수 없고, 25%의 환자는 오랜 기간 보호가 필요하며, 1년내 사망률도 평균 20%에 이른다고 밝혔다. 때문에 골다공증의 치료법으로 대한골대사학회에서는 다양한 치료방법을 제시하고 있다. 먼저 여성호르몬요법의 경우, 폐경 후 에스트로겐 결핍으로 인해 유발되는 골다공증을 막기 위한 치료법으로 에스트로겐을 패치, 겔, 경구투여 방법으로 주입하여 골밀도가 유의하게 증가함을 보고하였으나 부종, 유방통, 담석증, 하지 경련 등을 유발하는 이상 반응도 보고하고 있다. 다음으로 전 세계적으로 가장 많이 처방되는 약제인 비스포스포네이트는 경구용과 정맥주사를 통한 주입방법이 있다. 비스포스포네이트는 인체에 존재하지 않는 합성 물질로 뼈로 이동하고 파골세포내로 들어가 분화 및 작용을 억제한다. 그러나 경구용 비스포스포네이트는 식도염, 위궤양이 생길수 있으며 장기간 사용시 턱뼈괴사를 일으킬수 있고, 정맥주사의 경우에도 두통, 근육통, 신기능 장애를 유발한다고 알려져 있다. 또 다른 치료제로 부갑상선 호르몬(PTH)이 있다. PTH는 84개의 아미노산으로 이루어져 있으나 치료제로는 아미노 말단의 34개의 아미노산으로 구성된 PTH1-34를 미국과 유럽, 국내에서 승인되어 사용되고 있다. PTH는 적은 용량으로 간헐적 투여시 골형성이 촉진되는 반면, 고농도로 유지할 경우 골흡수가 증가되므로 주의를 요하고 있다. 또한, 이상 반응으로 오심, 두통, 다리경련이 경미하게 생길수 있으며, 일시적으로 고칼슘혈증이 있을수 있다고 보고하였다. 이처럼 대한골대사학회에서 보고된 치료방법들은 골다공증 치료제로 사용되고 있으나, 이상 반응도 동반될 수 있기에 현재까지도 새로운 치료방법이 요구되고 있다.Bone (bone) is a solid tissue that supports the body and constitutes the internal skeleton and protects the organs. Bone tissue is a solid tissue that supports the body. It constitutes the internal skeleton and protects organs. Physiologically, it is an important tissue that maintains homeostasis so that calcium concentration in blood is constant in vivo. To maintain this homeostasis, osteoblast-induced osteogenesis and osteoclast-induced bone resorption must be maintained in order to maintain this homeostasis. Osteoporosis is one of the causes of osteoporosis, osteoclastic hyperalgesia is a cause of decreased bone mass and bone strength, leading to increased risk of fracture. As reported by the Korean Society of Bone and Joint Surgery (Osteoporosis Diagnosis and Treatment Guidelines, 2013), about 50% of osteoporotic femoral epiphysis patients can not restore their ability to function and independence before fracture, and 25% And an average mortality rate of 20% a year. Therefore, the Bone Metabolism Society as a treatment for osteoporosis presents various treatment methods. In the first case of female hormone therapy, estrogen was injected by patch, gel or oral administration method to prevent osteoporosis caused by postmenopausal estrogen deficiency. However, it was reported that bone mineral density was significantly increased, but edema, mastitis, And the like. Next, bisphosphonates, the most widely prescribed drug in the world, are injected via oral and intravenous injection. Bisphosphonate is a synthetic substance that does not exist in human body. It moves to bone, enters osteoclast and inhibits differentiation and action. However, bisphosphonates for oral use are known to cause esophagitis and stomach ulcers, cause jawbone necrosis during long-term use, and cause intravenous injection of headache, muscle pain, and renal failure. Another treatment is parathyroid hormone (PTH). Although PTH is composed of 84 amino acids, PTH1-34, which is composed of 34 amino acids of amino terminal, has been approved in USA, Europe and Korea. PTH is a small dose that promotes bone formation during intermittent dosing, but it should be noted that maintaining high concentrations of PTH increases bone resorption. In addition, adverse reactions may cause nausea, headache, leg cramps, and temporary hypercalcemia. The treatment methods reported in the Korean Society of Bone and Joint Biology have been used as osteoporosis drugs, but new therapies are still needed because of the possibility of adverse reactions.

골다공증은 직접적인 파골세포의 활성으로 인한 골감소 유발 외에도 암세포의 골전이로도 유발된다. 유방암, 전립선암, 대장암 등의 다양한 암세포들은 골(뼈)로도 전이되며, 폐, 간에 이어 골(뼈)은 세 번째로 흔한 전이 장소라고 알려져 있다. 이러한 암들의 골(뼈) 전이는 단순한 전이 뿐 아니라, 골수에서 골의 생성에 관여하는 조골세포와 골의 흡수에 관여하는 파골세포에 영향을 미쳐 궁극적으로는 과도한 골 흡수를 야기시키고, 이것이 다시 암세포에 영향을 주어 암세포의 증식을 촉진시키는 일련의 악순환 과정을 유도하게 된다(Yoneda T, Tanaka S, Hata K. Role of RANKL/RANK in primary and secondary breast cancer. World J Orthop 2013 18;4(4):178-85. doi: 10.5312/wjo.v4.i4.178). Osteoporosis is caused not only by the direct osteoclast activation but also by bone metastasis of cancer cells. Various cancer cells such as breast cancer, prostate cancer, and colon cancer are transferred to bone (bone), and lungs and liver are known as the third most common transfer sites. The bone metastasis of these cancers not only results in a simple metastasis but also affects osteoclasts that are involved in the osteoblast and bone uptake involved in bone formation in the bone marrow and ultimately leads to excessive bone resorption, (Yoneda T, Tanaka S, Hata K. Role of RANKL / RANK in Primary and Secondary Breast Cancer, World J Orthop 2013 18; 4 (4) : 178-85, doi: 10.5312 / wjo.v4.i4.178).

현재까지 개발된 대표적인 골다공증 치료제는 파골세포(골 흡수에 관여하는 세포)의 기능을 약화시켜 뼈 손실을 막아주는 비스포스포네이트(Bisphosphonates) 제제가 주류를 이루며, 머크사(社)의 '포사맥스', 프록터갬블사(社)의 '악토넬' 등이 있다. 하지만 이들 치료제는 뼈의 형성을 촉진하는 것이 아닌 분해 억제제로서, 지속적인 사용시 뼈를 푸석푸석하게 하여 추가적인 골절을 유도할 수 있기 때문에 근본적인 치료는 될 수 없는 상황으로 대체제가 절실한 실정이다(Datamonitor Research Reports, 2007).
A representative treatment for osteoporosis developed so far is bisphosphonates, which inhibits bone loss by weakening the functions of osteoclasts (bone resorption-related cells). Merck's Fosamax, Procter Gamble And 'Actonel' of the company. However, these treatments do not promote the formation of bones, but as a decomposition inhibitor, they can lead to additional fractures by making the bone fragile during continuous use. Therefore, there is a need for a substitute treatment that can not be a fundamental treatment (Datamonitor Research Reports, 2007).

한편, 관절 연골에는 혈관, 신경, 임파 조직이 없기 때문에 관절에 손상을 입게 되면 손상된 관절 연골은 자생적으로 재생되기가 어렵다. 따라서 관절 연골에서는 작은 손상이어도 상처가 진전, 관절의 퇴화 현상이 일어날 수 있다. 그러므로, 골, 연골 조직의 기능을 회복, 유지하기 위해서 의학적으로 여러 가지 방법이 도모되고 있는 실정이다.On the other hand, since articular cartilage has no blood vessels, nerves and lymphatic tissues, damaged articular cartilage is difficult to regenerate spontaneously when damaged. Therefore, even in case of small damage in joint cartilage, wound progression and joint degeneration may occur. Therefore, in order to restore and maintain the function of bone and cartilage tissue, various methods have been developed.

연골은 발생학적으로 경골조직과 같은 중배엽에서 기원한 조직으로, 뼈와 함께 내골격을 형성한다. 또한, 연골 손상이 심한 경우 연골뿐만 아니라 연골 밑의 골조직까지 손상을 입는 경우도 있다. 이처럼 연골과 뼈는 유기적으로 작용하는 조직이지만 종래의 연골과 뼈의 조직공학적 치료는 이들을 각각 치료하였다. 구체적으로 기존의 임상적으로 연골을 재생시키는 수술 방법으로는 (1) 줄기세포의 연골세포로의 분화를 유도하는 방법, (2) 골, 연골 조직, 자가 혹은 동종의 연골조직으로 연골 결손 부위에 이식하는 방법, (3) 연골 결손 부위의 표면에 연골을 유도할 수 있는 조직(연골막, 골막) 혹은 화합물 등을 이식하는 방법, (4) 연골 세포 이식술로 연골 결손부위에 연골 세포를 이식함으로써 연골 재생을 유도하는 방법 등 연골만을 재생시키는 방법이 사용되고 있다.Cartilage is a tissue that originated from the mesoderm, like the tibial tissue, and it forms an endoskeleton with the bone. In addition, when cartilage damage is severe, not only the cartilage but also the bone tissue under the cartilage may be damaged. Although the cartilage and bone are organically functioning tissues, conventional tissue engineering treatments of cartilage and bone treated them individually. Specifically, existing clinical methods of regenerating cartilage include (1) inducing differentiation of stem cells into chondrocytes, (2) bone, cartilage tissue, autologous or allogeneic cartilage tissue, (Cartilage, periosteum) or a compound capable of inducing cartilage on the surface of a cartilage defect site, (4) a method of transplanting cartilage cells into a cartilage defect site by cartilage cell transplantation, A method of inducing regeneration, and a method of regenerating only cartilage are used.

그러나, 앞서 살펴본 바와 같이 연골과 골이 유기적으로 작용하는 조직이기 때문에 연골과 뼈를 각각 별개로 치료하는 종래 방법의 경우 골, 연골과의 결합력이 약하고, 회복시 시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다.
However, as described above, since the cartilage and the bone are tissues in which the cartilage and the bone are organically operated, the conventional method of treating the cartilage and the bone separately has weak binding force with the bone and cartilage and takes a long time to recover.

이에 따라, 최근 자기 복제능력이 있고 여러 조직으로 분화할 수 있으며 많은 양을 공여부의 기능 장애 없이 쉽게 채취할 수 있는 장점이 있는 줄기세포가 세포 치료에 이상적인 세포원으로 인식되어 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 아직까지 연골형성을 위한 인자, 환경 등에 대한 명확한 지식이 부족한 상태이다.Recently, stem cells, which have the ability to self-replicate and can differentiate into various tissues and have a large amount of cells that can be easily harvested without donor dysfunction, are recognized as ideal cell sources for cell therapy, However, there is still a lack of clear knowledge about the factors and environment for cartilage formation.

관절연골 재생을 위한 줄기세포는 자가 증식능과 특정 조직을 이루는 세포로 분화되는 분화능이 특징이며 최근 관절 연골 치료에 적용하기 위한 새로운 세포 원으로 제시되고 있다. 따라서 이론적으로는 기존의 연골 세포를 이용한 세포 치료법이 가지고 있던 제한점들을 해결하고 전반적인 관절 연골의 퇴행과 손상에도 적용할 수 있는 가능성 있다. 또한, 성체 간엽 줄기 세포 및 간엽 전구 세포는 윤리적 문제점과, 동종 이식시 생체 내 거부 반응이 없는 장점이 있다.Stem cells for articular cartilage regeneration are characterized by autoproducing ability and differentiating ability to differentiate into cells constituting specific tissues. Recently, they have been proposed as a new cell source for application to articular cartilage treatment. Therefore, theoretically, it is possible to solve the limitations of conventional cell therapy using chondrocytes and apply it to the degeneration and damage of the articular cartilage as a whole. In addition, adult mesenchymal stem cells and mesenchymal precursor cells have an advantage in that they have no ethical problems and no in vivo rejection reaction at allograft.

그러나 모든 성체간엽줄기세포가 동시에 완전히 연골세포로 분화되지는 않으며, 따라서 이들의 균일 연골세포로의 분화 유도방법이 필요한 실정이다.
However, all adult mesenchymal stem cells do not completely differentiate into chondrocytes at the same time, and therefore, a method of inducing differentiation into homogeneous chondrocytes is necessary.

골(뼈)/연골의 형성 또는 골/연골 조직의 재생을 촉진하기 위한 방법으로 약물의 경구투여나 환부에 약물을 직접 주사하는 방법이 있으나, 약물을 경구 투여하는 방법은 골 분화를 필요로 하는 환부에 전달되는 약물의 양이 극히 일부분에 불과하여 재생효과가 크지 못하며, 환부에 약물을 직접 주사하는 방법은 많은 양의 약물이 한번에 주입되기 때문에 부작용의 문제가 있다. In order to promote the formation of bone / cartilage or regeneration of bone / cartilage tissue, there is a method of directly injecting the drug into the oral administration or wound of the drug, but the oral administration of the drug requires The amount of the drug delivered to the affected area is only a small fraction, and thus the regeneration effect is not significant. In the case of directly injecting the drug into the affected area, there is a problem of side effects because a large amount of drug is injected at once.

이러한 문제점을 개선하기 한 방법으로 생분해성 다공성 고분자 지지체를 이용하는 조직공학적 접근이 대안으로 대두되었다. 생분해성 다공성 고분자 지지체는 천연적인 세포외 매트릭스를 모방하며, 조골/연골세포의 형성 및 분화, 골/연골 조직의 재생 등에 매우 우호적인 것으로 알려져 있다. 이들은 세포접착성이 높은 장점을 가지지만 기계적 물성이 열악하며, 조골/연골세포의 형성 및 분화 속도, 또는 골/연골 조직의 재생 속도가 느리다는 문제점이 있다. As a method for solving these problems, a tissue engineering approach using a biodegradable porous polymer scaffold has emerged as an alternative. Biodegradable porous polymer scaffold mimics a natural extracellular matrix, and is known to be very favorable for the formation and differentiation of osteoid / chondrocytes and the regeneration of bone / cartilage tissue. They have the advantage of high cell adhesiveness, but they have poor mechanical properties and have a problem of slow formation and differentiation rate of bone / cartilage cells or regeneration rate of bone / cartilage tissue.

이에 조골/연골세포 형성 및 분화 촉진 효과, 또는 골/연골 조직의 재생 촉진 효과를 나타내면서 부작용의 문제가 없는 새로운 치료약물의 개발이 요구되고 있다. Therefore, it is required to develop a new therapeutic drug that exhibits the effect of promoting osteoclast / chondrocyte formation and differentiation, or promoting the regeneration of bone / cartilage tissue, without side effect.

KR 10-1105285 BKR 10-1105285 B

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 골 질환 또는 연골 질환을 예방 또는 치료할 수 있는 약물이 탑재된 다공성 고분자 마이크로스피어를 제공하는 것이다. The present invention provides a porous polymer microsphere on which a drug capable of preventing or treating bone diseases or cartilage diseases is mounted.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for producing the porous polymer microspheres.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 크기가 5 내지 100 ㎛인 기공들이 서로 연결되어 있는 3차원 그물구조의 생분해성 고분자 지지체; 및 상기 생분해성 고분자 지지체의 그물구조 내에 포섭되는 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물;을 포함하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a biodegradable polymer scaffold comprising a three-dimensional net structure having pores having a size of 5 to 100 μm connected to each other; And a drug for treating a bone disease or a cartilage disease contained in the net structure of the biodegradable polymer scaffold. The present invention also provides a porous polymer microsphere for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases.

본 발명에 의하면, 상기 다공성 고분자 마이크로스피어는 생체적합성 고분자 10 중량부에 대하여 상기 약물이 2 내지 30 중량부로 함유된 것일 수 있다.According to the present invention, the porous polymer microsphere may contain 2 to 30 parts by weight of the drug relative to 10 parts by weight of the biocompatible polymer.

본 발명에 의하면, 상기 다공성 고분자 마이크로스피어는 다공도(porosity)가 10 내지 90 %이며, 입자의 크기가 200 내지 1000 ㎛일 수 있다.According to the present invention, the porous polymer microspheres may have a porosity of 10 to 90% and a particle size of 200 to 1000 탆.

본 발명에 의하면, 상기 다공성 고분자 마이크로스피어는 다공도(porosity)가 60 내지 90 %이고, 기공의 크기가 10 내지 40 ㎛이며, 입자의 크기가 200 내지 500 ㎛일 수 있다.According to the present invention, the porous polymer microsphere may have a porosity of 60 to 90%, a pore size of 10 to 40 μm, and a particle size of 200 to 500 μm.

본 발명에 의하면, 상기 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물은 골형성단백질-2, 표피성장인자(epidermal growth factor), 골형성 단백질-7, 실라스타틴(cilastatin), 나이스타틴(nystatin), 로바스타틴(lovastatin), 소마토스타틴(somatostatin), 프라바스타틴(pravastatin), 심바스타틴(simvastatin), 플루바스타틴(fluvastatin), 아토바스타틴 (atorvastatin), 세르바스타틴(cervastatin), 울리나스타틴(ulinastatin), 로슈바스타틴(rosuvastatin), 피타바스타틴(pitavastatin), 글루코사민(glucosamine), 콘드로이틴(chondroitin), 메바스타틴(mevastatin), 카르토게닌(kartogenin), 형질전환성장인자-베타1(transforming growth factor-β1), 형질전환성장인자-베타3, 6-브로모인딘-3-옥심(6-bromoindirubin-3-oxime), 술폰아미드(sulfonamide), 퍼모르파민(purmorphamine), 메비놀린(mevinolin), 게니스테인(genistein), 이카린(icariin), 멜라토닌(melatonin), 메트포민(metformin), 알렌드로네이트(alendronate), 졸레드로네이트(zoledronate), 에티드로네이트(etidronate), 클로드로네이트(clodronate), 티루드로네이트(tiludronate), 파미드로네이트(pamidronate), 네리드로네이트(neridronate), 올파드로네이트(olpadronate), 이반드로네이트(ibandronate), 리제드로네이트(risedronate), 프로스타글란딘(prostaglandins), 덱사메타손(dexamethasone), 골형성 단백질-4, 인슐린 유사 성장인자-1(insulin-like growth factor-1), 섬유모세포성장인자-2(fibroblast growth factor-2), 섬유모세포성장인자-18, 섬유아세포 성장인자, 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것일 수 있다.According to the present invention, the drug for the treatment of bone diseases or cartilage diseases includes osteogenic protein-2, epidermal growth factor, osteogenic protein-7, cilastatin, nystatin, lovastatin but are not limited to, lovastatin, somatostatin, pravastatin, simvastatin, fluvastatin, atorvastatin, cervastatin, ulinastatin, rosuvastatin ( rosuvastatin, pitavastatin, glucosamine, chondroitin, mevastatin, cartogenin, transforming growth factor-beta 1, transformation But are not limited to, growth factors-beta 3, 6-bromoindirubin-3-oxime, sulfonamide, purmorphamine, mevinolin, genistein, Icariin, melatonin, But are not limited to, metformin, alendronate, zoledronate, etidronate, clodronate, tiludronate, pamidronate, Neridronate, olpadronate, ibandronate, risedronate, prostaglandins, dexamethasone, osteogenic protein-4, insulin-like growth factor-1 ( insulin-like growth factor-1, fibroblast growth factor-2, fibroblast growth factor-18, fibroblast growth factor, or a mixture thereof.

본 발명에 의하면, 상기 생체적합성 고분자는 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA), 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리아미노산, 폴리락타이트, 폴리포스파진, 폴리이미노카보네이트, 폴리포스포에스테르, 폴리언하이드라이드, 폴리오르소에스테르, 폴리히드록시발레이트, 폴리히드록시부티레이트, 히아루론산, 셀룰로오스, 헤파린, 콜라겐, 알지네이트 및 키토산 중에서 선택되는 어느 하나; 이들 둘 이상이 블랜딩된 고분자; 및 이들 둘 이상의 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 것일 수 있다.According to the present invention, the biocompatible polymer is selected from the group consisting of polyglycolic acid (PGA), polylactic acid (PLA), polylactide-co-glycolide (PLGA), polycaprolactone (PCL), polyamino acid, Any one selected from phosphazene, polyiminocarbonate, polyphosphoester, polyanhydride, polyorthoester, polyhydroxyvalerate, polyhydroxybutyrate, hyaluronic acid, cellulose, heparin, collagen, alginate and chitosan; Polymers in which two or more of these are blended; And copolymers of two or more thereof.

본 발명에 의하면, 상기 골 질환은 성장기 발육부진, 골감소증, 골 취약증, 골 괴사, 골절, 과도한 파골세포의 골 흡수에 의한 골다공증(osteoporosis), 골형성부전증, 뼈의 손상, 외상에 의한 관절손상, 골연화증, 구루병, 섬유성 골염, 무형성 골질환, 대사성 골질환, 신성골이영양증(renal osteodystrophy), 치주질환(periodontal disease), 파제트병(Paget disease) 및 전이성 골암(metastatic bone cancers)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이고, 상기 연골 질환은 퇴행성 관절염(degenerative arthritis), 염증성 관절염(inflammatory arthritis), 골연골종증(osteochondromatosis), 염좌(distortion), 윤활낭염(bursitis), 반월상 연골 손상(menstruation), 원판형 반월상 연골파열(meniscal tear), 반월상 연골 낭포(meniscus cyst), 측부 인대 손상(collateral ligamentrupture), 전방십자인대 손상(anterior cruciate ligament injury), 후방뒤십자인대 손상(posterior cruciate ligament injury), 관절 내 유리체(intra-articular vitreous), 박리성 뼈연골염(exfoliation osteochondritis), 추벽 증후군(plica syndrome), 내반슬(genu varum), 외반슬(knock-knee) 및 발음성 슬관절(snapping knee)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.According to the present invention, the above-mentioned bone diseases can be used for the treatment and prophylaxis of osteoporosis, osteoporosis, osteoporosis, osteoporosis, osteoporosis, osteoporosis, bone necrosis, fracture, excessive osteoclast osteoporosis, , Metastatic bone cancers, rheumatoid arthritis, rheumatoid arthritis, rheumatoid arthritis, fibrotic bone disease, intractable bone disease, metabolic bone disease, renal osteodystrophy, periodontal disease, Paget disease, Wherein the cartilage disease is selected from the group consisting of degenerative arthritis, inflammatory arthritis, osteochondromatosis, distortion, bursitis, menstruation, Meniscal tear, meniscus cyst, collateral ligamentrupture, anterior cruciate ligament injury, posterior horn, Posterior cruciate ligament injury, intra-articular vitreous, exfoliation osteochondritis, plica syndrome, genu varum, knock-knee and pronation And a snapping knee.

본 발명에 의하면, 상기 다공성 고분자 마이크로스피어는 생체 내에 주입되어 상기 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물을 방출하는 것일 수 있다.According to the present invention, the porous polymer microspheres may be injected into a living body to release a drug for treating bone diseases or cartilage diseases.

또한, 본 발명은 1) 생체적합성 고분자; 및 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물;을 유기용매에 용해시켜 고분자용액을 제조하는 단계; 2) 상기 고분자용액 및 젤라틴(gelatin) 수용액을 첨가하고 균질화하여 에멀젼을 제조하는 단계; 3) 상기 에멀젼을 불연속상(discontinuous phase)으로 사용하고, 폴리비닐알콜 용액을 연속상(continuous phase)로 사용하여 유체 장치(fluidic device)에서 흘려주어, 생체적합성 고분자, 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물 및 젤라틴을 포함하는 고분자 미소구체를 제조하는 단계; 및 4) 38 내지 50℃의 물에 상기 고분자 미소구체를 넣고 교반하여 고분자 미소구체로부터 젤라틴을 용출시키는 단계;를 포함하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a biocompatible polymer comprising: 1) a biocompatible polymer; And a drug for the treatment of bone diseases or cartilage diseases in an organic solvent to prepare a polymer solution; 2) adding the polymer solution and gelatin aqueous solution and homogenizing to prepare an emulsion; 3) The emulsion is used as a discontinuous phase, and a polyvinyl alcohol solution is used as a continuous phase in a fluidic device to treat a biocompatible polymer, bone disease or cartilage disease Preparing a polymer microsphere comprising a drug and a gelatin; And 4) adding the polymer microspheres to water at a temperature of 38 to 50 DEG C and stirring to elute the gelatin from the polymer microspheres, thereby providing a method for preparing porous polymer microspheres for prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases do.

본 발명에 따른 다공성 고분자 마이크로스피어는 손상된 골 조직 또는 연골 조직의 재생에 효과적인 약물을 치료가 요구되는 환부에 직접 주사가 가능하다. 또한, 약물이 천천히 배출되기 때문에 장시간에 걸쳐 원하는 양의 약물을 환부에 전달할 수 있으면서도 우수한 재생효과를 골 조직에서 직접 발현시킬 수 있고, 생분해성 재료로 구성되기 때문에 부작용이 없다. 또한, 본 발명에 따른 다공성 고분자 마이크로스피어는 환부의 상태에 따라 다공도의 조절 및 담지된 약물의 농도조절을 통해 약물이 배출되는 속도 및 배출되는 양을 조절할 수 있으므로 맞춤형 진료를 제공할 수 있다. The porous polymer microspheres according to the present invention can inject a drug effective for regeneration of damaged bone tissue or cartilage tissue directly into the affected part requiring treatment. In addition, since the drug is slowly released, a desired amount of drug can be delivered to the affected part over a long period of time, an excellent regeneration effect can be directly expressed in the bone tissue, and the biodegradable material is free from side effects. In addition, the porous polymer microspheres according to the present invention can provide customized medical care by controlling the rate of release of the drug through the control of the porosity and the concentration of the loaded drug according to the state of the affected part.

도 1은 실시예 1의 다공성 고분자 마이크로스피어(SIM/PMSs)의 주사전자현미경 이미지이다.
도 2는 실시예 1의 다공성 고분자 마이크로스피어(SIM/PMSs)의 약물 방출 거동 테스트 결과이다.
도 3은 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조과정에서 첨가되는 젤라틴의 농도에 따라 서로 다른 기공 크기를 가지는 마이크로스피어의 주사전자현미경 이미지이다.
도 4는 서로 다른 기공 크기를 가지는 다공성 고분자 마이크로스피어에서의 세포증식 정도를 측정하여 나타낸 결과이다.
1 is a scanning electron microscope image of a porous polymer microsphere (SIM / PMSs) of Example 1. Fig.
Figure 2 shows the results of the drug release behavior test of the porous polymer microspheres (SIM / PMSs) of Example 1.
3 is a scanning electron microscope image of microspheres having different pore sizes depending on the concentration of gelatin added during the production of the porous polymer microspheres.
FIG. 4 shows the results of measurement of cell proliferation in porous polymer microspheres having different pore sizes.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

본 발명은 크기가 5 내지 100 ㎛인 기공들이 서로 연결되어 있는 3차원 그물구조의 생분해성 고분자 지지체; 및 상기 생분해성 고분자 지지체의 그물구조 내에 포섭되는 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물;을 포함하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어를 제공한다.The present invention relates to a biodegradable polymer scaffold having a three-dimensional net structure in which pores having a size of 5 to 100 μm are connected to each other; And a drug for treating a bone disease or a cartilage disease contained in the net structure of the biodegradable polymer scaffold. The present invention also provides a porous polymer microsphere for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases.

본 발명에 따른 다공성 고분자 마이크로스피어는 생체 내에 주입되어 상기 골 질환 또는 연골 질환 치료용 약물을 방출하는 것일 수 있다. 상기 약물의 방출은 다공성 고분자 마이크로스피어의 기공을 통해 방출되거나 또는 생분해성 고분자 지지체(이하, 고분자 지지체)가 생체 내에서 분해되면서 배출되는 것일 수 있다. The porous polymer microspheres according to the present invention may be injected into a living body to release the drug for treating bone diseases or cartilage diseases. The release of the drug may be released through the pores of the porous polymer microspheres or may be released as the biodegradable polymer scaffold (hereinafter referred to as the polymer scaffold) decomposes in vivo.

상기 약물의 방출은 상기 고분자 지지체를 형성하는 고분자의 종류, 그물구조의 밀도, 다공도 및 기공의 크기에 따라 약물의 방출량 및 방출속도가 조절될 수 있다. 따라서 치료하고자 하는 환부의 중증도에 따라 다공성 고분자 마이크로스피어의 다공도, 기공크기 및 포섭된 약물의 농도를 적절히 조절하여 환자에게 적용할 수 있다.The release of the drug can be regulated by the type of polymer forming the polymer scaffold, the density of the net structure, the degree of porosity, and the size of the pores. Therefore, the porosity and pore size of the porous polymer microspheres and the concentration of the incorporated drug can be appropriately adjusted depending on the severity of the affected part to be treated.

본 발명에 따른 다공성 고분자 마이크로스피어는 생체적합성 고분자 10 중량부에 대하여 상기 약물이 2 내지 30 중량부로 함유될 수 있다. 상기 약물의 함량이 상기범위 미만이면 약물의 양이 너무 적고, 상기 범위를 초과하면 단시간에 방출되는 약물의 양이 너무 많아 바람직하지 않다. The porous polymer microspheres according to the present invention may contain 2 to 30 parts by weight of the drug relative to 10 parts by weight of the biocompatible polymer. If the content of the drug is less than the above range, the amount of the drug is too small, and if it exceeds the above range, the amount of the drug released in a short time is too much.

본 발명에 따른 다공성 고분자 마이크로스피어는 다공도(porosity)가 10 내지 90 %이며, 입자의 크기가 200 내지 1000 ㎛일 수 있다. 입자의 크기가 상기 범위 미만이면 담지될 수 있는 약물의 양이 너무 적어 생체 내에서 지속적으로 배출되기 어려워, 약물을 자주 투여해야하는 불편함이 있고, 입자의 크기가 상기 범위를 초과하면 마이크로스피어의 제조가 용이하지 않다. The porous polymer microspheres according to the present invention may have a porosity of 10 to 90% and a particle size of 200 to 1000 탆. If the size of the particles is less than the above range, the amount of the drug that can be carried is too small to be continuously discharged in the living body. Therefore, there is the inconvenience that the drug should be frequently administered. If the particle size exceeds the above range, Is not easy.

특히, 상기 다공성 고분자 마이크로스피어는 다공도(porosity)가 60 내지 90 %이고, 기공의 크기가 10 내지 40 ㎛이며, 입자의 크기가 200 내지 500 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 범위인 것이 생체 내에서 약물의 배출이 용이하게 이루어질 수 있다. In particular, the porous polymer microspheres preferably have a porosity of 60 to 90%, a pore size of 10 to 40 μm, and a particle size of 200 to 500 μm. Within this range, the drug can be easily released in vivo.

본 발명에 따른 다공성 고분자 마이크로스피어는 기공의 크기가 5 내지 100 ㎛일 수 있다. 기공의 크기가 상기 범위 미만이면 기공의 크기가 너무 작아 약물의 방출이 용이하지 않으며, 기공의 크기가 상기 범위를 초과하면 약물이 한꺼번에 방출되는 문제가 있다. 특히 바람직한 기공의 크기는 10 내지 80 ㎛일 수 있다. The porous polymer microspheres according to the present invention may have a pore size of 5 to 100 mu m. If the size of the pores is less than the above range, the size of the pores is too small to release the drug, and if the size of the pores exceeds the above range, the drug is discharged at once. Particularly preferred pore sizes may be from 10 to 80 mu m.

본 발명에 따른 상기 골 질환 또는 연골 질환 치료용 약물은 골형성 단백질-2, 표피성장인자, 골형성 단백질-7, 실라스타틴(cilastatin), 나이스타틴(nystatin), 로바스타틴(lovastatin), 소마토스타틴(somatostatin), 프라바스타틴(pravastatin), 심바스타틴(simvastatin), 플루바스타틴(fluvastatin), 아토바스타틴 (atorvastatin), 세르바스타틴(cervastatin), 울리나스타틴 (ulinastatin), 로슈바스타틴(rosuvastatin), 피타바스타틴(pitavastatin), 글루코사민(glucosamine), 콘드로이틴(chondroitin), 메바스타틴(mevastatin), 카르토게닌, 형질전환성장인자-베타1, 형질전환성장인자-베타3, 6-브로모인딘-3-옥심, 술폰 아미드, 퍼모르파민, 메비놀린, 게니스테인, 이카린, 멜라토닌, 메트포민, 알렌드로네이트, 졸레드로네이트, 에티드로네이트, 클로드로네이트, 티루드로네이트, 파미드로네이트, 네리드로네이트, 올파드로네이트, 이반드로네이트, 리제드로네이트, 프로스타글란딘, 덱사메타손, 골형성 단백질-4, 인슐린 유사 성장인자-1, 섬유모세포성장인자-2, 섬유모세포성장인자-18, 섬유아세포 성장인자, 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것일 수 있다.The medicament for treating bone diseases or cartilage diseases according to the present invention is a composition for the treatment of osteopathy or cartilage disease, which comprises bone formation protein-2, epidermal growth factor, osteogenic protein-7, cilastatin, nystatin, lovastatin, somatostatin ), Pravastatin, simvastatin, fluvastatin, atorvastatin, cervastatin, ulinastatin, rosuvastatin, pitavastatin ( pitavastatin, glucosamine, chondroitin, mevastatin, carotogenin, transforming growth factor-beta1, transforming growth factor-beta3, 6-bromoindine- Amid, permorphamine, mebinolin, genistein, icarin, melatonin, metformin, alendronate, zoledronate, etidronate, clodronate, tyrrulonate, pamidronate, neridronate, Fibroblast growth factor-18, fibroblast growth factor-1, fibroblast growth factor-1, fibroblast growth factor-1, fibroblast growth factor-1, fibroblast growth factor-1, fibroblast growth factor- And mixtures thereof.

본 발명에 따른 상기 다공성 고분자 마이크로스피어의 상기 생체적합성 고분자는 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA), 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리아미노산, 폴리락타이트, 폴리포스파진, 폴리이미노카보네이트, 폴리포스포에스테르, 폴리언하이드라이드, 폴리오르소에스테르, 폴리히드록시발레이트, 폴리히드록시부티레이트, 히아루론산, 셀룰로오스, 헤파린, 콜라겐, 알지네이트 및 키토산 중에서 선택되는 어느 하나; 이들 둘 이상이 블랜딩된 고분자; 및 이들 둘 이상의 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 것일 수 있다. The biocompatible polymer of the porous polymer microspheres according to the present invention may be selected from the group consisting of polyglycolic acid (PGA), polylactic acid (PLA), polylactide-co-glycolide (PLGA), polycaprolactone (PCL) Polylactide, polyhydroxybutyrate, hyaluronic acid, cellulose, heparin, collagen, alginate and chitosan, among others, such as polylactate, polyphosphate, polyiminocarbonate, polyphosphoester, polyanhydride, polyorthoester, polyhydroxyvalerate, polyhydroxybutyrate, Any one selected; Polymers in which two or more of these are blended; And copolymers of two or more thereof.

본 발명에 따른 특히, 바람직한 상기 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물은 심바스타틴, 프라바스타틴, 로바스타틴, 메바스타틴, 피타바스타틴, 골형성 단백질-2, 섬유아세포 성장인자, 카르토게닌, 덱사메타손, 알렌드로네이트, 파미드로네이트, 리제드로네이트, 프로스타글란딘, 또는 이들 둘 이상의 혼합물일 수 있다. Particularly preferred drugs for the treatment of bone diseases or cartilage diseases according to the present invention are simvastatin, pravastatin, lovastatin, mevastatin, pitavastatin, osteogenic protein-2, fibroblast growth factor, carthogenin, dexamethasone, alendronate, Pamidronate, risedronate, prostaglandin, or a mixture of two or more thereof.

본 발명에 따른 상기 골 질환은 성장기 발육부진, 골감소증, 골 취약증, 골 괴사, 골절, 과도한 파골세포의 골 흡수에 의한 골다공증(osteoporosis), 골형성부전증, 뼈의 손상, 외상에 의한 관절손상, 골연화증, 구루병, 섬유성 골염, 무형성 골질환, 대사성 골질환, 신성골이영양증(renal osteodystrophy), 치주질환(periodontal disease), 파제트병(Paget disease) 및 전이성 골암(metastatic bone cancers)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이고, 상기 연골 질환은 퇴행성 관절염(degenerative arthritis), 염증성 관절염(inflammatory arthritis), 골연골종증(osteochondromatosis), 염좌(distortion), 윤활낭염(bursitis), 반월상 연골 손상(menstruation), 원판형 반월상 연골파열(meniscal tear), 반월상 연골 낭포(meniscus cyst), 측부 인대 손상(collateral ligamentrupture), 전방십자인대 손상(anterior cruciate ligament injury), 후방뒤십자인대 손상(posterior cruciate ligament injury), 관절 내 유리체(intra-articular vitreous), 박리성 뼈연골염(exfoliation osteochondritis), 추벽 증후군(plica syndrome), 내반슬(genu varum), 외반슬(knock-knee) 및 발음성 슬관절(snapping knee)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The bone disease according to the present invention is useful for treating osteoporosis, osteoporosis, osteoporosis, osteoporosis, osteoporosis, osteoporosis, osteonecrosis, bone fracture, excessive osteoclast bone resorption, joint damage due to trauma, From the group consisting of rheumatoid arthritis, osteoarthritis, rickets, fibrous bone disease, intractable bone disease, metabolic bone disease, renal osteodystrophy, periodontal disease, Paget disease and metastatic bone cancers And the cartilage diseases are selected from the group consisting of degenerative arthritis, inflammatory arthritis, osteochondromatosis, distortion, bursitis, menstruation, Meniscal tear, meniscus cyst, collateral ligamentrupture, anterior cruciate ligament injury, posterior fossa, Posterior cruciate ligament injury, intra-articular vitreous, exfoliation osteochondritis, plica syndrome, genu varum, knock-knee and pronation A knee, and a snapping knee.

본 발명에 따른 다공성 고분자 마이크로스피어는 특히, 조골세포 또는 연골세포의 형성 또는 분화를 촉진함으로써, 골/연골감소성 질환 또는 골/연골결손 질환의 예방 또는 치료에 효과적일 수 있다.The porous polymer microspheres according to the present invention can be particularly effective for preventing or treating bone / cartilage-reducing diseases or bone / cartilage defect diseases by promoting the formation or differentiation of osteoblasts or cartilage cells.

본 발명에 있어서, 상기 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료란 조골/연골세포의 형성을 촉진하거나 조골/연골세포의 분화를 촉진함으로써 골 또는 연골 조직의 재생을 촉진하거나, 염증을 억제하는 것일 수 있다.
In the present invention, the prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases may promote the regeneration of bone or cartilage tissue or promote inflammation by promoting the formation of bone / cartilage cells or promoting the differentiation of bone / cartilage cells have.

한편, 본 발명에 따른 상기 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어는 1) 생체적합성 고분자; 및 골 질환 또는 연골 질환 치료용 약물;을 유기용매에 용해시켜 고분자용액을 제조하는 단계; 2) 상기 고분자용액 및 젤라틴(gelatin) 수용액을 첨가하고 균질화하여 에멀젼을 제조하는 단계; 3) 상기 에멀젼을 불연속상(discontinuous phase)으로 사용하고, 폴리비닐알콜 용액을 연속상(continuous phase)로 사용하여 유체 장치(fluidic device)에서 흘려주어 생체적합성 고분자, 골 질환 치료용 약물 및 젤라틴을 포함하는 고분자 미소구체를 제조하는 단계; 및 4) 38 내지 50℃의 물에 상기 고분자 미소구체를 넣고 교반하여 고분자 미소구체로부터 젤라틴을 용출시키는 단계;를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.Meanwhile, the porous polymer microspheres for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases according to the present invention include: 1) a biocompatible polymer; And a drug for treating bone diseases or cartilage diseases, in an organic solvent to prepare a polymer solution; 2) adding the polymer solution and gelatin aqueous solution and homogenizing to prepare an emulsion; 3) Using the emulsion as a discontinuous phase and flowing in a fluidic device using a polyvinyl alcohol solution as a continuous phase, a biocompatible polymer, a drug for treating bone diseases, and gelatin Preparing a polymer microspheres comprising the polymer microspheres; And 4) adding the polymer microspheres to water at 38 to 50 DEG C and stirring to elute the gelatin from the polymer microspheres.

상기 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법은 먼저, 생체적합성 고분자 10 중량부에 대하여 상기 약물을 2 내지 30 중량부로 혼합하여 유기용매에 용해시킴으로써 고분자용액을 제조한다. The porous polymer microsphere is prepared by mixing 2 to 30 parts by weight of the drug with respect to 10 parts by weight of the biocompatible polymer, and dissolving the drug in an organic solvent to prepare a polymer solution.

상기 유기용매는 디메틸설폭사이드, 디클로로메탄, 테트라하이드로퓨란 및 N,N-디메틸포름아미드 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있으나 이제 제한되는 것은 아니다. The organic solvent may be one or more selected from dimethylsulfoxide, dichloromethane, tetrahydrofuran and N, N-dimethylformamide, but is not limited thereto.

다음으로 제조된 고분자용액과 젤라틴 수용액을 첨가하고 균질화하여 에멀젼을 제조한다. Next, a polymer solution and an aqueous gelatin solution are added and homogenized to prepare an emulsion.

상기 젤라틴 수용액은 1 내지 10 중량%의 젤라틴 수용액일 수 있다. 젤라틴의 함량이 상기 범위 미만이면 젤라틴의 함량이 너무 낮아 마이크로스피어의 기공발달이 용이하지 않고, 상기범위를 초과하면 마이크로스피어의 제조가 용이하지 않을 뿐만 아니라 기공의 크기가 상대적으로 넓어 세포 증식이 저하되는 문제점이 발생한다. The gelatin aqueous solution may be a gelatin aqueous solution of 1 to 10% by weight. If the content of the gelatin is less than the above range, the content of gelatin is too low to develop pores of the microspheres. If the content of the gelatins is more than the above range, the preparation of the microspheres is not easy and the pore size is relatively large, .

본 발명에 의하면, 상기 균질화에서 에멀젼 안정화제를 더 포함할 수 있다. 상기 에멀젼 안정화제는 통상적으로 사용되는 에멀젼 안정화일 수 있으며, 바람직하게는 폴리비닐알콜일 수 있다. According to the present invention, an emulsion stabilizer can be further included in the homogenization. The emulsion stabilizer may be emulsion stabilization, which is commonly used, and may preferably be polyvinyl alcohol.

본 발명에 의하면, 상기 2) 단계의 균질화는 생체적합성 고분자 10 중량부에 대하여 젤라틴 3 내지 15 중량부를 첨가하는 것일 수 있다. 생체적합성 고분자에 대하여 젤라틴의 함량이 상기 범위 미만이면, 기공의 발달이 용이하지 않고, 목적하는 다공도를 달성하기 어렵다. 상기 범위를 초과하면 기공이 너무 커서 약물의 담지가 용이하지 않다. According to the present invention, homogenization in the step 2) may be performed by adding 3 to 15 parts by weight of gelatin to 10 parts by weight of the biocompatible polymer. When the content of gelatin is less than the above range with respect to the biocompatible polymer, development of pores is not easy and it is difficult to achieve the desired porosity. If it exceeds the above range, pores are too large to support the drug.

본 발명에 의하면, 상기 생체적합성 고분자 10 중량부에 대하여 에멀젼 안정화제 0.5 내지 3 중량부를 첨가하는 것일 수 있다. 에멀젼 안정화제의 함량이 상기범위를 벗어나는 경우에는 본 발명에서 목적하고자 하는 크기의 마이크로스피어 형성이 용이하지 않다. According to the present invention, 0.5 to 3 parts by weight of the emulsion stabilizer may be added to 10 parts by weight of the biocompatible polymer. If the content of the emulsion stabilizer is out of the above range, it is not easy to form microspheres of the size desired in the present invention.

또한, 상기 생체적합성 고분자의 함량 대비 상기 젤라틴, 상기 약물 또는 이들 둘의 함량을 조절하여 약물의 배출량 및 배출속도를 적절히 조절할 수 있다. In addition, the amount of the drug discharged and the rate of release of the drug can be controlled by adjusting the content of the gelatin, the drug, or both of them relative to the content of the biocompatible polymer.

또한, 상기 균질화는 균질기를 사용하여 8,000 내지 20,000 rpm으로 30초 내지 10분간 균질화하는 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. In addition, the homogenization may be homogenization using a homogenizer at 8,000 to 20,000 rpm for 30 seconds to 10 minutes, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 생체적합성 고분자 및 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물은 앞에서 제시한 바와 같다. In the present invention, the biocompatible polymer and the drug for treating bone diseases or cartilage diseases are as described above.

다음으로, 상기 에멀젼을 불연속상으로 사용하고, 폴리비닐알콜을 연속상으로 사용하여 유체장치에서 흘려줌으로써 목적하는 고분자 미소구체를 제조할 수 있다. 상기 제조된 미소구체는 38 내지 50℃의 물에 넣고 교반하게 되면, 미소구체 내의 젤라틴 성분들이 미소구체로부터 빠져나오게 되면서 젤라틴이 있던 곳에 기공이 형성되므로 다공성 고분자 마이크로스피어가 형성되게 된다. Next, the desired polymer microspheres can be prepared by using the emulsion as a discontinuous phase, and using a polyvinyl alcohol as a continuous phase and flowing in a fluid device. When the prepared microspheres are stirred in water at 38 to 50 ° C, the gelatin components in the microspheres are released from the microspheres, and pores are formed in the gelatin, so that the porous polymer microspheres are formed.

이때, 상기 불연속상 및 연속상의 유속은 각각 0.2 내지 1 mL/min일 수 있으며, 바람직하게는 0.5 mL/min일 수 있다. 상기 유속인 것이 다공도의 분산도가 우수하며, 목적하는 크기 및 다공도를 가지는 마이크로스피어의 제조가 가능하다. At this time, the flow rates of the discontinuous phase and the continuous phase may be 0.2 to 1 mL / min, respectively, and preferably 0.5 mL / min. It is possible to manufacture the microspheres having the desired size and porosity at the above-mentioned flow rate because the degree of dispersion of the porosity is excellent.

이러한 방법으로 제조된 마이크로스피어는 다공도(porosity)가 10 내지 90%이며, 기공의 크기가 5 내지 100 ㎛이고, 입자의 크기가 200 내지 1000 ㎛일 수 있으며, 바람직하게는 다공도가 60 내지 90 %이며, 형성된 기공의 크기가 10 내지 40 ㎛이고, 입자의 크기가 100 내지 400 ㎛인 마이크로스피어일 수 있다.The microspheres prepared by this method have a porosity of 10 to 90%, a pore size of 5 to 100 μm, a particle size of 200 to 1000 μm, and a porosity of 60 to 90% And may be a microsphere having a pore size of 10 to 40 mu m and a particle size of 100 to 400 mu m.

본 발명에 따른 상기 다공성 고분자 마이크로스피어를 유효량 투여하여 골 질환을 예방 또는 치료할 수 있다. The effective amount of the porous polymer microspheres according to the present invention can prevent or treat bone diseases.

여기에서 사용된 용어 "유효량"은 연구자, 수의사, 의사 또는 기타 임상의에 의해 생각되는 조직계, 동물 또는 인간에서 생물학적 또는 의학적 반응을 유도하는 유효 성분 또는 약학적 조성물의 양을 의미하는 것으로, 이는 해당 질환 또는 장애의 증상의 완화를 유도하는 양을 포함한다. 본 발명의 유효 성분에 대한 유효량 및 투여횟수는 원하는 효과에 따라 변화될 수 있다. 그러므로, 투여될 최적의 투여량은 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있으며, 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 유효성분 및 다른 성분의 함량, 제형의 종류, 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다. 본 발명의 예방, 치료 또는 개선 방법에 있어서, 성인의 경우, 1일 1회 내지 수회 투여시, 0.001 g/kg 내지 1 g/kg의 용량으로 투여하는 것이 바람직하다.As used herein, the term "effective amount" refers to the amount of active ingredient or pharmaceutical composition that elicits a biological or medical response in a tissue system, animal, or human, as contemplated by a researcher, veterinarian, physician or other clinician, ≪ / RTI > inducing a reduction of the symptoms of the disease or disorder. The effective amount and the administration frequency for the active ingredient of the present invention can be changed according to the desired effect. Thus, the optimal dosage to be administered can be readily determined by those skilled in the art and will vary with the nature of the disease, the severity of the disease, the amount of active and other ingredients contained in the composition, the type of formulation, and the age, The age, body weight, sex, diet, time of administration, route of administration and fraction of the composition, duration of treatment, concurrent medication, and the like. In the preventive, therapeutic or ameliorative method of the present invention, in the case of an adult, it is preferable to administer at a dose of 0.001 g / kg to 1 g / kg once to several times a day.

본 발명에 따른 상기 다공성 고분자 마이크로스피어는 상기 유효 성분 이외에 약제학적으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 보조제로는 비타민, 책색제, 중진제, 펙트산, 전해질제, 알긴산, 유기산, 탄산화제, 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제 또는 향미제 등을 사용할 수 있다.The porous polymer microspheres according to the present invention may be prepared by using pharmaceutically acceptable and physiologically acceptable adjuvants in addition to the above-mentioned effective components. Examples of the adjuvants include vitamins, book colors, thickening agents, pectic acid, , Alginic acid, an organic acid, a carbonating agent, an excipient, a disintegrant, a sweetener, a binder, a coating agent, a swelling agent, a lubricant, a lubricant or a flavoring agent.

상기 다공성 고분자 마이크로스피어는 투여를 위해서 상기 기재한 유효 성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용 가능한 담체를 1종 이상 포함하여 약제학적 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다.The porous polymer microspheres may further comprise at least one pharmaceutically acceptable carrier in addition to the above-described effective ingredients for administration, and may be suitably formulated into pharmaceutical compositions.

상기 다공성 고분자 마이크로스피어의 제제형태는 통상의 약제학적 조성물의 제제형태이면 특별히 제한은 없으나 바람직하게는 주사 가능한 액제(액상 용액)일 수 있으며, 액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용 가능한 약제학적 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사용액, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다.The form of the porous polymer microspheres may be any form of conventional pharmaceutical composition so long as it is in the form of a pharmaceutical, but preferably it may be an injectable solution (liquid solution), and may be an acceptable pharmaceutical carrier for a composition to be formulated into a liquid solution Sterilized and sterile water, sterile water, Ringer's solution, buffered saline solution, albumin injection solution, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol and one or more of these components may be used in combination. , Other conventional additives such as an antioxidant, a buffer solution, a bacteriostatic agent and the like may be added. In addition, diluents, dispersants, surfactants, binders, and lubricants may be additionally added to formulate into injectable solutions, pills, capsules, granules or tablets such as aqueous solutions, suspensions, emulsions and the like.

본 발명에 따르면, 상기 다공성 고분자 마이크로스피어에 함유된 약물의 바람직한 농도는 1 ng/ml 내지 500 mg/ml 일 수 있으며, 함유된 약물의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 약물의 종류가 연골 또는 골의 재생을 위한 것이라면 바람직한 약물의 농도는 1 pg/ml 내지 20 mg/ml 일 수 있으며, 상기 약물의 종류가 염증 억제를 위한 것이라면 바람직한 약물의 농도는 1 ㎍/ml 내지 20 mg/ml 일 수 있으나, 환부의 경중에 따라 용이하게 달라질 수 있음은 자명한 사실이다.
According to the present invention, the preferred concentration of the drug contained in the porous polymer microspheres may be from 1 ng / ml to 500 mg / ml, and may be varied depending on the type of drug contained. For example, if the type of the drug is for regeneration of cartilage or bone, the preferable concentration of the drug may be 1 pg / ml to 20 mg / ml, and if the kind of the drug is for inflammation suppression, It may be from 1 / / ml to 20 mg / ml, but it can be easily changed depending on the severity of the affected part.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. It will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

실시예Example

실시예Example 1. 다공성 고분자  1. Porous polymer 마이크로스피어의Microsphere 제조( Produce( 심바스타틴Simvastatin 함유) contain)

디클로로메탄 7g에 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA) 140 mg을 용해시켜 2 중량% PLGA solution을 제조하였다. 750 mg의 젤라틴을 증류수 10 g에 용해시켜 7.5 중량% 젤라틴 수용액을 제조하였다. PLGA:젤라틴을 고형분을 기준으로 7:3 중량비로 혼합하고, 심바스타틴의 함량이 각각 1, 5 및 10 mM(2.94 g, 14.7 g 및 29.4 g)(2.1, 10.5 및 21 중량%)이 함유되도록 디메틸설폭사이드에 용해시킨 심바스타틴을 첨가하여 균질기(homogenizer, Ultra-Turrax T-25 Basic, IKA)를 사용하여 13,500 rpm으로 1분간 균질화하여 에멀젼을 제조하였다. 140 mg of polylactide-co-glycolide (PLGA) was dissolved in 7 g of dichloromethane to prepare a 2 wt% PLGA solution. 750 mg of gelatin was dissolved in 10 g of distilled water to prepare a 7.5 wt% gelatin aqueous solution. PLGA: Gelatin was mixed in a weight ratio of 7: 3 on the basis of the solid content, and dimethyl (1, 5 and 10 mM) (2.94 g, 14.7 g and 29.4 g) Simvastatin dissolved in sulfoxide was added and homogenized at 13,500 rpm for 1 minute using a homogenizer (Ultra-Turrax T-25 Basic, IKA) to prepare an emulsion.

유체 장치에서 불연속상으로 상기 에멀젼을 이용하고, 연속상으로 0.5 중량% 폴리비닐알콜을 사용하여 0.5 mL/min의 유속으로 흘려주어 미소구체를 제조하였다. 제조된 미소구체에 증류수를 첨가하고 40 ℃의 증류수에서 교반하여 미소구체 내의 젤라틴을 용출시킴으로써 심바스타틴이 함유된 다공성 고분자 마이크로스피어를 제조하였다.
The emulsion was used as a discontinuous phase in the fluid device, and the microspheres were prepared by flowing 0.5% by weight of polyvinyl alcohol in a continuous phase at a flow rate of 0.5 mL / min. Distilled water was added to the prepared microspheres and the mixture was stirred in distilled water at 40 ° C to elute the gelatin in the microspheres, thereby preparing simvastatin-containing porous polymer microspheres.

실시예Example 2. 다공성 고분자  2. Porous polymer 마이크로스피어의Microsphere 제조( Produce( 프라바스타틴Pravastatin 함유) contain)

실시예 1과 동일하게 실시하되, 심바스타틴 대신 프라바스타틴을 첨가하여 다공성 고분자 마이크로스피어를 제조하였다.
Porous polymer microspheres were prepared in the same manner as in Example 1 except that pravastatin was added instead of simvastatin.

실시예Example 3. 다공성 고분자  3. Porous polymer 마이크로스피어의Microsphere 제조(메바스타틴 함유) Manufacturing (containing mevastatin)

실시예 1과 동일하게 실시하되, 심바스타틴 대신 메바스타틴을 첨가하여 다공성 고분자 마이크로스피어를 제조하였다.
The procedure of Example 1 was followed except that mevastatin was added instead of simvastatin to prepare porous polymer microspheres.

실시예Example 4. 다공성 고분자  4. Porous polymer 마이크로스피어의Microsphere 제조(알렌드로네이트 함유) Manufacturing (containing alendronate)

실시예 1과 동일하게 실시하되, 심바스타틴 대신 알렌드로네이트를 첨가하여 다공성 고분자 마이크로스피어를 제조하였다.
The procedure of Example 1 was followed except that alendronate was added instead of simvastatin to prepare porous polymer microspheres.

실시예Example 5. 다공성 고분자  5. Porous polymer 마이크로스피어의Microsphere 제조(덱사메타손 함유) Manufacturing (containing dexamethasone)

실시예 1과 동일하게 실시하되, 심바스타틴 대신 덱사메타손을 첨가하여 다공성 고분자 마이크로스피어를 제조하였다.
The procedure of Example 1 was followed except that dexamethasone was added instead of simvastatin to prepare porous polymer microspheres.

비교예Comparative Example . 다공성 고분자 . Porous polymer 마이크로스피어의Microsphere 제조(약물  Manufacturing (Drugs 무함유Free ))

디클로로메탄 7g에 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA) 140 mg을 용해시켜 2 중량% PLGA solution을 제조하였다. 750 mg의 젤라틴을 증류수 10 g에 용해시켜 7.5 중량% 젤라틴 수용액을 제조하였다. PLGA:젤라틴을 고형분을 기준으로 7:3 중량비로 혼합하고, 균질기(homogenizer, Ultra-Turrax T-25 Basic, IKA)를 사용하여 13,500 rpm으로 1분간 균질화하여 에멀젼을 제조하였다. 140 mg of polylactide-co-glycolide (PLGA) was dissolved in 7 g of dichloromethane to prepare a 2 wt% PLGA solution. 750 mg of gelatin was dissolved in 10 g of distilled water to prepare a 7.5 wt% gelatin aqueous solution. PLGA: Gelatin was mixed at a weight ratio of 7: 3 based on the solid content and homogenized at 13,500 rpm for 1 minute using a homogenizer (Ultra-Turrax T-25 Basic, IKA) to prepare an emulsion.

유체 장치에서 불연속상으로 상기 에멀젼을 이용하고, 연속상으로 0.5 중량% 폴리비닐알콜을 사용하여 0.5 mL/min의 유속으로 흘려주어 미소구체를 제조하였다. 제조된 미소구체에 증류수를 첨가하고 40 ℃의 증류수에서 교반하여 미소구체 내의 젤라틴을 용출시킴으로써 다공성 고분자 마이크로스피어를 제조하였다.
The emulsion was used as a discontinuous phase in the fluid device, and the microspheres were prepared by flowing 0.5% by weight of polyvinyl alcohol in a continuous phase at a flow rate of 0.5 mL / min. Distilled water was added to the prepared microspheres and stirred in distilled water at 40 ° C to elute the gelatin in the microspheres, thereby preparing porous polymer microspheres.

시험예Test Example 1. 형태분석 1. Morphology analysis

시험예Test Example 1.1. 주사전자현미경 관측 1.1. Scanning electron microscope observation

실시예 1의 방법으로 제조된 다공성 고분자 마이크로스피어의 형태를 확인하기 위하여 주사전자현미경으로 관측하였으며, 이를 하기 도 1에 나타내었다. In order to confirm the morphology of the porous polymer microspheres prepared by the method of Example 1, it was observed with a scanning electron microscope, and it is shown in FIG.

도 1은 실시예 1에 따른 심바스타틴 함유 다공성 고분자 마이크로스피어(이하, '마이크로스피어'라 한다) 및 비교예에 따른 심바스타틴을 함유하지 않은 다공성 고분자 마이크로스피어를 비교하여 나타낸 이미지이다. 각 농도별 마이크로스피어의 표면 및 기공의 크기들은 유사한 형태를 나타내었으며, 약물의 농도에 따라서 유의적인 수준의 차이를 나타내었다.
1 is an image showing a comparison between simvastatin-containing porous polymer microspheres (hereinafter referred to as "microspheres") according to Example 1 and porous polymer microspheres containing no simvastatin according to a comparative example. The surface and pore sizes of microspheres at each concentration showed a similar shape and showed a significant difference according to the concentration of drug.

한편, 약물의 농도에 따른 기공크기 변화를 확인하기 위하여 심바스타틴의 농도를 1에서 10 %까지 단계적으로 증가시키면서 마이크로스피어를 제조하였으며, 주사전자현미경으로 측정하여 하기 도 1 및 표 1에 나타내었다.In order to confirm the pore size change according to the concentration of the drug, microspheres were prepared by gradually increasing the concentration of simvastatin from 1 to 10%. The microspheres were measured with a scanning electron microscope and are shown in FIG. 1 and Table 1 below.

구분division 실시예 1의 심바스타틴 농도(mM)Simvastatin concentration (mM) of Example 1 00 1One 55 1010 기공너비(㎛)Pore width (㎛) 28.45 ± 10.0128.45 + 10.01 27.11 ± 8.1227.11 + - 8.12 26.00 ± 10.3726.00 ± 10.37 25.54 ± 8.2225.54 ± 8.22 기공높이(㎛)Pore height (탆) 24.45 ± 7.0324.45 + - 7.03 25.19 ± 6.4125.19 + - 6.41 24.15 ± 9.8924.15 ± 9.89 24.22 ± 8.0524.22 + - 8.05

표 1을 참고로 하면, 약물의 농도에 따라 기공의 크기가 증가되는 것을 확인하였다.
As shown in Table 1, it was confirmed that the pore size was increased according to the concentration of the drug.

시험예Test Example 2. 약물방출 거동 2. Drug release behavior

실시예 1에서 제조한 마이크로스피어의 약물방출 거동을 확인하였다. 구체적으로, 각각의 마이크로스피어를 1 ml의 PBS 버퍼(pH 7.4)에 넣고, 37 ℃에서 100 rpm으로 교반하면서 시간(1시간, 3시간, 6시간, 10시간, 1일, 3일, 5일, 7일, 10일, 14일, 21일 및 28일)에 따른 약물 방출량을 확인하였으며, 측정 후에는 새로운 버퍼로 교환하였다. 방출된 약물은 250 nm에서 흡광도를 측정하여 방출량을 분석하였으며, 이를 하기 도 2에 나타내었다. The drug release behavior of the microspheres prepared in Example 1 was confirmed. Specifically, each microsphere was placed in 1 ml of PBS buffer (pH 7.4) and incubated at 37 ° C with stirring at 100 rpm for 1 hour, 3 hours, 6 hours, 10 hours, 1 day, 3 days, 5 days , 7 days, 10 days, 14 days, 21 days, and 28 days) were measured. After the measurement, a new buffer was changed. The released drug was measured for absorbance at 250 nm, and its release was analyzed, which is shown in FIG.

도 2을 참고로 하면, 심바스타틴의 농도에 의존적으로 약물의 방출량이 증가하였다.
Referring to FIG. 2, the drug release amount was increased depending on the concentration of simvastatin.

시험예Test Example 3. 조골세포 분화 촉진 효과 검증 3. Verification of osteoblast differentiation promotion effect

시험예Test Example 3.1. 알칼리성  3.1. Alkaline 포스파타제Phosphatase 활성도 평가 Activity evaluation

조골세포의 초기 골 분화 지표인 알칼리성 포스파타제 활성도 측정을 통해 실시예 1 에 따른 심바스타틴이 함유 된 다공성 고분자 마이크로스피어의 골융합 효능을 평가하였다. Alkaline phosphatase activity, which is an early bone differentiation index of osteoblast, was measured to evaluate the osmotic effect of simvastatin-containing porous polymer microspheres according to Example 1.

각각의 실시예 및 비교예의 마이크로스피어에 1×105 개의 줄기세포를 분주한 후, 3일, 7일, 10일 및 14일 동안 분화 및 배양하였다. 줄기세포가 분주된 곳에 배양 후, 세포를 PBS 버퍼로 세척한 뒤, 상기 세포에 1×RIPA 버퍼를 주입하고 4 ℃에서 110 W로 1분 동안 초음파 처리하였다. 다음으로, 용해된 세포를 4 ℃에서 3분 동안 13,500 rpm으로 원심분리한 뒤, 상층액에 p-니트로페닐포스파테이트 용액을 첨가하여 37 ℃에서 30분 동안 배양한 후, 500 mL의 1 N NaOH로 반응을 종결시켰다. 405 nm에서 흡광도를 측정하였으며 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1 x 10 < 5 > stem cells were dispensed into the microspheres of the respective Examples and Comparative Examples, and then differentiated and cultured for 3 days, 7 days, 10 days, and 14 days. After the cells were cultured in the place where the stem cells were dispensed, the cells were washed with PBS buffer, and the cells were injected with 1 x RIPA buffer and sonicated at 110 W for 1 minute at 4 ° C. Next, the lysed cells were centrifuged at 13,500 rpm for 3 minutes at 4 ° C, p-nitrophenylphosphate solution was added to the supernatant, and the cells were incubated at 37 ° C for 30 minutes. Then, 500 ml of 1 N The reaction was terminated with NaOH. Absorbance was measured at 405 nm and the results are shown in Table 2 below.

구분(약물의 농도)Classification (concentration of drug) 알칼리성 포스파타제 활성도(μM/min/㎍ protein)Alkaline phosphatase activity (μM / min / protein protein) 3일 후3 days later 7일 후After 7 days 10일 후After 10 days 대조군Control group 1.961.96 1.971.97 1.971.97 비교예Comparative Example 1.961.96 1.951.95 1.961.96 실시예 1Example 1 1 mM1 mM 2.522.52 3.253.25 3.943.94 5 mM5 mM 2.962.96 3.573.57 4.124.12 실시예 2Example 2 1 mM1 mM 2.472.47 3.133.13 3.783.78 5 mM5 mM 2.852.85 3.443.44 4.014.01 실시예 3Example 3 1 mM1 mM 2.332.33 3.113.11 3.653.65 5 mM5 mM 2.792.79 3.363.36 3.943.94 실시예 4Example 4 1 mM1 mM 2.242.24 2.872.87 3.273.27 5 mM5 mM 2.582.58 3.023.02 3.543.54 실시예 5Example 5 1 mM1 mM 2.442.44 3.103.10 3.693.69 5 mM5 mM 2.852.85 3.423.42 3.973.97

표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 5에 따른 다공성 고분자 마이크로스피어에서 조골세포로 분화한 줄기세포에 대한 초기 골 분화 지표인 알칼리성 포스파타제 활성도가 비교예와 비교하여 유효성 있게 증가하는 것으로 평가되었다. As shown in Table 2, in the porous polymer microspheres according to Examples 1 to 5, the activity of alkaline phosphatase, which is an early bone differentiation index for stem cells differentiated into osteoblasts, was evaluated to be effectively increased as compared with Comparative Examples.

시험예 3.2. 칼슘 침착 평가Test Example 3.2. Calcium deposition assessment

조골세포의 후기 골 분화 지표인 칼슘 침착 농도 측정을 통해 실시예 1 에 따른 심바스타틴이 함유 된 다공성 고분자 마이크로스피어의 골융합 효능을 평가하였다. The effect of simvastatin-containing porous polymer microspheres according to Example 1 on the osteosynthesis of osteoblast was evaluated by measuring calcium deposition concentration, which is an index of late bone differentiation of osteoblasts.

구체적으로, 실시예 1 및 비교예 1의 마이크로스피어에 1×105 개의 줄기세포를 분주한 후, 7일, 14일 및 21일 동안 분화 및 배양하였다. 배양 후, 세포를 PBS 버퍼로 세척한 뒤, Tris-EDTA 용액으로 각각의 나노입자로부터 세포를 떼어내었다. 떼어낸 세포는 13,500 rpm으로 1분간 원심분리한 뒤, 0.1 % 트리톤 X-100 용액을 세포에 넣고, 65 ℃에서 3시간 보관 후 초음파를 가하여 세포의 막을 분쇄하고, 원심분리를 하였다. 상층액을 분리한 뒤, QuantiChrom TM Calcium Assay 키트를 이용하여 612nm에서 흡광도를 측정 비교하여 칼슘 침착 정도를 분석하였으며, 이를 하기 표 3에 나타내었다. Specifically, 1 x 10 < 5 > stem cells were dispensed into the microspheres of Example 1 and Comparative Example 1, and then differentiated and cultured for 7 days, 14 days, and 21 days. After incubation, the cells were washed with PBS buffer and the cells were removed from each nanoparticle with Tris-EDTA solution. The detached cells were centrifuged at 13,500 rpm for 1 minute, and then 0.1% Triton X-100 solution was added to the cells. The cells were stored at 65 ° C for 3 hours and sonicated to pulverize the cells, followed by centrifugation. After separating the supernatant, the absorbance at 612 nm was measured and compared using a QuantiChrom ™ Calcium Assay kit to analyze the degree of calcium deposition. The results are shown in Table 3 below.

구분(약물의 농도)Classification (concentration of drug) 칼슘 침착 농도(㎍/mL)Calcium deposition concentration (/ / mL) 7일 후After 7 days 21일 후After 21 days 대조군Control group 9.79.7 28.3128.31 비교예Comparative Example 9.89.8 28.4228.42 실시예 1Example 1 1 mM1 mM 10.010.0 37.7437.74 5 mM5 mM 10.610.6 42.3542.35 실시예 2Example 2 1 mM1 mM 9.99.9 34.1534.15 5 mM5 mM 10.310.3 41.4741.47 실시예 3Example 3 1 mM1 mM 9.79.7 34.9734.97 5 mM5 mM 10.110.1 42.1242.12 실시예 4Example 4 1 mM1 mM 9.89.8 33.1433.14 5 mM5 mM 10.110.1 40.0540.05 실시예 5Example 5 1 mM1 mM 10.010.0 35.4635.46 5 mM5 mM 10.510.5 41.8941.89

표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 다공성 고분자 마이크로스피어에서 조골세포로 분화한 줄기세포에 대한 칼슘 침착 농도가 비교예와 비교하여 유효성 있게 증가하는 것으로 평가되었다. As shown in Table 3, in the porous polymer microspheres of Examples 1 to 5, the calcium deposition concentration on osteoblast-differentiated stem cells was evaluated to be effectively increased as compared with the comparative example.

시험예Test Example 4. 연골세포 분화 촉진 효과 검증 4. Verification of chondrocyte differentiation promoting effect

시험예Test Example 4.1.  4.1. GAGGAG 분석 analysis

연골세포의 분화 마커인 글리코스아미노글리칸(glycosaminoglycan, GAG)를 측정하여 실시예 1 에 따른 심바스타틴이 함유된 다공성 고분자 마이크로스피어의 연골세포 분화를 평가하였다. 구체적으로, 실시예 1 및 비교예 1의 마이크로스피어에 1×105 개의 줄기세포를 분주한 후, 7일, 14일 및 21일 동안 분화 및 배양하였다. 배양 후, 세포를 PBS 버퍼로 세척한 뒤, Tris-EDTA 용액으로 각각의 나노입자로부터 세포를 떼어내었다. 떼어낸 세포는 13,500 rpm으로 1분간 원심분리한 뒤, 0.1 % 트리톤 X-100 용액을 세포에 넣고, 4 ℃에서 1분간 초음파를 가하여 세포의 막을 분쇄하고, 원심분리를 하였다. qG-DEX™ IIc Genomic DNA Extraction Kit를 이용하여 DNA를 분리하고, NanoDrop을 통해 260/280 nm에서 DNA 농도를 측정하였다. 그리고, Dimethylmethylene blue(DMMB) assay를 한 후 525nm에서 흡광도를 측정하고 GAG를 정량 분석하여, 하기 표 4에 나타내었다. The chondrocyte differentiation of porous polymer microspheres containing simvastatin according to Example 1 was evaluated by measuring glycosaminoglycan (GAG), which is a differentiation marker of cartilage cells. Specifically, 1 x 10 < 5 > stem cells were dispensed into the microspheres of Example 1 and Comparative Example 1, and then differentiated and cultured for 7 days, 14 days, and 21 days. After incubation, the cells were washed with PBS buffer and the cells were removed from each nanoparticle with Tris-EDTA solution. The detached cells were centrifuged at 13,500 rpm for 1 minute, and 0.1% Triton X-100 solution was added to the cells. Ultrasonic waves were applied at 4 ° C for 1 minute to crush the cells and centrifugation. The DNA was isolated using the qG-DEX ™ IIc Genomic DNA Extraction Kit and the DNA concentration was measured at 260/280 nm via NanoDrop. Then, after the dimethylmethylene blue (DMMB) assay, the absorbance was measured at 525 nm, and the GAG was quantitatively analyzed and shown in Table 4 below.

구분(약물의 농도)Classification (concentration of drug) GAG/DNA 농도(㎍/mL)GAG / DNA concentration ([mu] g / mL) 21일 후After 21 days 비교예Comparative Example 1.11.1 실시예 1Example 1 1 mM1 mM 1.41.4 5 mM5 mM 1.71.7 10 mM10 mM 2.62.6 실시예 2Example 2 1 mM1 mM 1.31.3 5 mM5 mM 1.61.6 10 mM10 mM 2.32.3 실시예 3Example 3 1 mM1 mM 1.21.2 5 mM5 mM 1.61.6 10 mM10 mM 2.22.2 실시예 4Example 4 1 mM1 mM 1.41.4 5 mM5 mM 1.71.7 10 mM10 mM 2.42.4 실시예 5Example 5 1 mM1 mM 1.31.3 5 mM5 mM 1.61.6 10 mM10 mM 2.22.2

표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 다공성 고분자 마이크로스피어에서 연골세포로 분화한 줄기세포에 대한 GAG/DNA 농도가 비교예와 비교하여 유효성 있게 증가하는 것으로 평가되었다. As shown in Table 4, it was evaluated that the GAG / DNA concentration of stem cells differentiated into chondrocytes in the porous polymer microspheres of Examples 1 to 5 was effectively increased as compared with the comparative example.

시험예Test Example 5.2. 유전자 발현 분석 5.2. Gene expression analysis

연골세포의 후기 분화 마커 유전자(Aggrecan, COL1A1, COL2A1 및 COL10A1)의 발현 분석을 통해 실시예에 따른 다공성 고분자 마이크로스피어의 연골세포 분화를 평가하였다. 구체적으로, 실시예 및 비교예의 마이크로스피어에 1×105 개의 줄기세포를 분주한 후, 21일 동안 분화 및 배양하였다. 배양 후, 세포를 PBS 버퍼로 세척한 뒤, Tris-EDTA 용액으로 각각의 마이크로스피어로부터 세포를 떼어내었다. 떼어낸 세포는 13,500 rpm으로 1분간 원심분리한 뒤, 세포에 Trizol 시약 용액과 클로로포름을 넣어주고, 4 ℃에서 1분간 초음파를 가하여 세포를 분리한 뒤, 원심분리를 하였다. 상층액을 분리한 뒤, RNeasy  Mini kit(RNeasy mini kit; Qiagen, Doncaster, VIC, Austraila)를 이용하여 NanoDrop 260/280 nm에서 RNA 농도를 측정하였다. 분리된 RNA는 AccuPower RT-PCR PreMix(Bioneer, Korea)이용하여 cDNA 합성 및 실시간 중합효소 연쇄반응(Real-time PCR)으로 분석하여 각 유전자의 발현양을 하기 표 5에 나타내었다.
Chondrocyte differentiation of porous polymer microspheres according to the examples was evaluated through expression analysis of late differentiation marker genes (Aggrecan, COL1A1, COL2A1 and COL10A1) of chondrocytes. Specifically, 1 x 10 < 5 > stem cells were dispensed into the microspheres of Examples and Comparative Examples, and then differentiated and cultured for 21 days. After incubation, the cells were washed with PBS buffer and the cells were removed from each microsphere with Tris-EDTA solution. The removed cells were centrifuged at 13,500 rpm for 1 minute, then Trizol reagent solution and chloroform were added to the cells, and the cells were separated by applying ultrasonic waves at 4 ° C for 1 minute and then centrifuged. After separating the supernatant, RNA concentration was measured at 260/280 nm on NanoDrop using RNeasy Mini kit (RNeasy mini kit; Qiagen, Doncaster, VIC, Austraila). The isolated RNAs were analyzed by cDNA synthesis and real-time PCR using AccuPower RT-PCR PreMix (Bioneer, Korea) and the expression levels of the respective genes are shown in Table 5 below.

구분(약물의 농도)Classification (concentration of drug) Aggrecan/
GAPDH
Aggrecan /
GAPDH
COL1A1 /GAPDHCOL1A1 / GAPDH COL2A1 /GAPDHCOL2A1 / GAPDH COL10A1/ GAPDHCOL10A1 / GAPDH
21일 후After 21 days 21일 후After 21 days 21일 후After 21 days 21일 후After 21 days 비교예Comparative Example 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 실시예 1Example 1 1 mM1 mM 1.51.5 1.31.3 1.31.3 1.91.9 5 mM5 mM 2.32.3 1.61.6 1.81.8 2.12.1 10 mM10 mM 3.33.3 2.02.0 2.22.2 3.43.4 실시예 2Example 2 1 mM1 mM 1.41.4 1.21.2 1.21.2 1.81.8 5 mM5 mM 2.22.2 1.41.4 1.71.7 2.02.0 10 mM10 mM 3.13.1 1.81.8 2.02.0 3.23.2 실시예 3Example 3 1 mM1 mM 1.21.2 1.31.3 1.21.2 1.71.7 5 mM5 mM 2.02.0 1.71.7 1.51.5 1.91.9 10 mM10 mM 3.13.1 1.91.9 1.91.9 2.92.9 실시예 4Example 4 1 mM1 mM 1.51.5 1.41.4 1.31.3 1.81.8 5 mM5 mM 2.42.4 1.71.7 1.91.9 2.32.3 10 mM10 mM 3.43.4 2.22.2 2.42.4 3.53.5 실시예 5Example 5 1 mM1 mM 1.41.4 1.31.3 1.21.2 1.81.8 5 mM5 mM 2.02.0 1.51.5 1.61.6 2.22.2 10 mM10 mM 2.92.9 1.91.9 1.91.9 3.03.0

표 5에 나타낸 바와 같이, 비교예는 연골분화에 관련된 유전자의 발현이 없었으나, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 5의 다공성 고분자 마이크로스피어에서 연골세포로 분화한 줄기세포에 대한 연골분화(aggrecan, COL10A1, COL1A1 및 COL2A1) 관련된 후기 마커 유전자들의 발현이 증가하였다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예 의 약물 탑재 다공성 고분자 마이크로스피어는 연골분화에 효과적임을 입증하였다.
As shown in Table 5, in Comparative Example, there was no expression of a gene related to chondrogenic differentiation. However, in the porous polymer microspheres of Examples 1 to 5 according to the present invention, chondrogenic differentiation into chondrocytes differentiated into chondrocytes (aggrecan, COL10A1, COL1A1, and COL2A1) were increased. Thus, the drug-loaded porous polymer microspheres of the examples according to the present invention proved to be effective for cartilage differentiation.

시험예 6. 염증 억제 효과 검증Test Example 6. Verification of Inflammation Inhibitory Effect

염증 마커 유전자의 발현 분석을 통해 실시예 1 내지 5에 따른 다공성 고분자 마이크로스피어의 염증 효능을 평가하였다. The inflammatory activity of the porous polymer microspheres according to Examples 1 to 5 was evaluated through the expression analysis of inflammatory marker genes.

실시예 및 비교예의 마이크로스피어에 1×105 개의 줄기세포를 분주한 후, 1, 및 3일 동안 분화 및 배양하였다. 배양 후, Trizol 시약 용액과 클로로포름을 넣어주고, 4 ℃에서 30분간 초음파를 가하여 세포를 분리한 뒤, 원심분리를 하였다. 상층액을 분리한 뒤, RNeasy  Mini kit(RNeasy mini kit; Qiagen, Doncaster, VIC, Austraila)를 이용하여 NanoDrop 260/280 nm에서 RNA 농도를 측정하였다. RNA를 분리한 뒤, 분리된 RNA는 AccuPower  RT-PCR PreMix(Bioneer, Korea)이용하여 cDNA 합성 및 실시간 중합효소 연쇄반응(Real-time PCR)으로 분석하였으며, 염증 마커인 COX-2, IL-6 및 TNF-α의 발현양을 측정하여 하기 표 6에 나타내었다.1 x 10 < 5 > stem cells were dispensed into the microspheres of Examples and Comparative Examples, and then differentiated and cultured for 1 and 3 days. After incubation, Trizol reagent solution and chloroform were added, and the cells were separated by applying ultrasonic waves at 4 ° C for 30 minutes, followed by centrifugation. After separating the supernatant, RNA concentration was measured at 260/280 nm on NanoDrop using RNeasy Mini kit (RNeasy mini kit; Qiagen, Doncaster, VIC, Austraila). RNA was isolated and analyzed by real-time PCR using cDNA synthesis and real-time PCR using AccuPower RT-PCR PreMix (Bioneer, Korea) And TNF- [alpha] were measured and are shown in Table 6 below.

구분(약물의 농도)Classification (concentration of drug) TNF-α/GAPDHTNF-α / GAPDH IL-6/GAPDHIL-6 / GAPDH COX-2 /GAPDHCOX-2 / GAPDH 1일 후After 1 day 3일 후3 days later 1일 후After 1 day 3일 후3 days later 1일 후After 1 day 3일 후3 days later 비교예Comparative Example 4.34.3 5.05.0 4.24.2 4.44.4 4.04.0 4.74.7 실시예 1Example 1 1 mM1 mM 3.83.8 3.53.5 3.33.3 3.03.0 3.63.6 3.43.4 5 mM5 mM 3.03.0 2.52.5 2.12.1 1.81.8 2.22.2 2.02.0 실시예 2Example 2 1 mM1 mM 4.04.0 3.73.7 3.53.5 3.13.1 3.73.7 3.53.5 5 mM5 mM 3.43.4 2.62.6 2.32.3 2.02.0 2.42.4 2.22.2 실시예 3Example 3 1 mM1 mM 3.93.9 3.63.6 3.43.4 3.23.2 3.83.8 3.63.6 5 mM5 mM 3.23.2 2.72.7 2.22.2 2.02.0 2.52.5 2.32.3 실시예 4Example 4 1 mM1 mM 3.73.7 3.33.3 3.23.2 3.13.1 3.63.6 3.53.5 5 mM5 mM 3.13.1 2.62.6 2.02.0 1.81.8 2.12.1 1.91.9 실시예 5Example 5 1 mM1 mM 3.83.8 3.53.5 3.53.5 3.13.1 3.83.8 3.43.4 5 mM5 mM 3.23.2 2.62.6 2.32.3 2.02.0 2.42.4 2.12.1

표 6을 참조로 하면, 비교예는 염증이 유지되는 반면, 본 발명에 따른 실시예의 다공성 고분자 마이크로스피어에서는 염증 마커인 COX-2, IL-6 및 TNF-α이 심바스타틴의 농도에 의존적으로 감소하는 것을 확인하였다.Referring to Table 6, while the inflammation is maintained in the comparative example, the inflammatory markers COX-2, IL-6 and TNF-a are reduced in dependence on the concentration of simvastatin in the porous polymer microspheres of the examples according to the present invention Respectively.

시험예 7. 다공성 고분자 마이크로스피어의 기공 크기에 따른 세포 증식도Test Example 7. Cell proliferation according to pore size of porous polymer microsphere

본 발명의 다공성 고분자 마이크로스피어는 제조 과정에서 첨가되는 젤라틴(gelatin)의 농도에 따라 기공 크기 및 탑재되는 약물의 용량을 조절할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 마이크로스피어의 제조 과정에서 첨가되는 젤라틴 수용액에서의 젤라틴 농도(1 중량%, 7.5 중량% 및 15 중량%)에 따라 서로 다른 기공 크기를 가지는 마이크로스피어에서의 세포증식 정도를 측정하고자 하였다. 도 3은 젤라틴의 농도(1 중량%, 7.5 중량% 및 15 중량%)에 따라 서로 다른 기공 크기를 가지는 마이크로스피어의 주사전자현미경 이미지이다. The porous polymer microspheres of the present invention are advantageous in that the pore size and the volume of drug loaded can be controlled according to the concentration of gelatin added during the manufacturing process. Therefore, the degree of cell proliferation in microspheres having different pore sizes was measured according to the gelatin concentration (1 wt%, 7.5 wt% and 15 wt%) in an aqueous gelatin solution added during the production of microspheres. 3 is a scanning electron microscope image of microspheres having different pore sizes according to the concentration of gelatin (1 wt%, 7.5 wt% and 15 wt%).

이를 위하여 먼저, 1×105개의 성체줄기세포를 서로 다른 기공 크기를 가진 다공성 입자에 조심스럽게 넣고 1일, 3일, 및 7일을 배양하였다. 배양 1일, 3일 및 7일 후, 세포를 인산완충용액을 이용하여 세척하였다. 세척 후, CCK-8 증식 키트 시약(Tetrazolium salt 시약, Cell Counting kit-8, Dojindo, 미국)을 넣고 1시간 배양한 후에, 배양액을 96-웰 플레이트에 조심스럽게 옮긴 후 450 nm에서 흡광도를 측정하여 도 4에 나타내었다.To do this, 1 × 10 5 adult stem cells were carefully placed in porous particles with different pore sizes and cultured for 1 day, 3 days, and 7 days. After 1, 3 and 7 days of culture, the cells were washed with phosphate buffered saline. After washing, CCK-8 proliferation kit reagent (Tetrazolium salt reagent, Cell Counting kit-8, Dojindo, USA) was added and incubated for 1 hour. The culture was carefully transferred to a 96-well plate and absorbance was measured at 450 nm 4.

도 4를 참조하면, 젤라틴의 농도(1 중량%, 7.5 중량% 및 15 중량%)에 따른 서로 다른 기공 크기를 가진 다공성 입자에서 배양된 성체줄기세포는 1일, 3일 및 7일 후에 점진적으로 세포가 활발하게 증식이 되었으나, 다른 그룹(젤라틴 1 중량% 및 7.5 중량%)에 비해 고농도 젤라틴(15 중량%)에 의해 만들어진 다공성 입자는 기공의 크기가 상대적으로 넓기 때문에 세포 증식이 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
4, adult stem cells cultured on porous particles having different pore sizes according to the concentration of gelatin (1 wt%, 7.5 wt%, and 15 wt%) gradually progressed after 1 day, 3 days, and 7 days Cells were actively proliferated, but the porous particles made of gelatin (15 wt%) at a higher concentration than the other groups (1 wt% and 7.5 wt% of gelatin) showed a decrease in cell proliferation due to the relatively large pore size I could.

이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. It will be apparent, however, to those skilled in the art that these embodiments are for further explanation of the present invention and that the scope of the present invention is not limited thereby.

Claims (23)

크기가 5 내지 100 ㎛인 기공들이 서로 연결되어 있는 3차원 그물구조의 생분해성 고분자 지지체; 및 상기 생분해성 고분자 지지체의 그물구조 내에 포섭되는 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물;을 포함하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어.A three-dimensional net structure biodegradable polymer scaffold in which pores having a size of 5 to 100 탆 are connected to each other; And a drug for treating a bone disease or a cartilage disease contained in the net structure of the biodegradable polymer scaffold. The porous polymer microsphere for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases. 제1항에 있어서,
생체적합성 고분자 10 중량부에 대하여 상기 약물이 2 내지 30 중량부로 함유된 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어.
The method according to claim 1,
Wherein the drug is contained in an amount of 2 to 30 parts by weight based on 10 parts by weight of the biocompatible polymer.
제1항에 있어서,
다공도(porosity)가 10 내지 90 %이며, 입자의 크기가 200 내지 1000 ㎛인 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어.
The method according to claim 1,
A porous polymer microsphere for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases, characterized by having a porosity of 10 to 90% and a particle size of 200 to 1000 탆.
제1항에 있어서,
다공도(porosity)가 60 내지 90 %이고, 기공의 크기가 10 내지 40 ㎛이며, 입자의 크기가 200 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어.
The method according to claim 1,
A porous polymer microsphere for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases, characterized by having a porosity of 60 to 90%, a pore size of 10 to 40 탆, and a particle size of 200 to 500 탆.
제1항에 있어서,
상기 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물은 골형성 단백질-2, 표피성장인자, 골형성 단백질-7, 실라스타틴(cilastatin), 나이스타틴(nystatin), 로바스타틴(lovastatin), 소마토스타틴(somatostatin), 프라바스타틴(pravastatin), 심바스타틴(simvastatin), 플루바스타틴(fluvastatin), 아토바스타틴 (atorvastatin), 세르바스타틴(cervastatin), 울리나스타틴 (ulinastatin), 로슈바스타틴(rosuvastatin), 피타바스타틴(pitavastatin), 글루코사민(glucosamine), 콘드로이틴(chondroitin), 메바스타틴(mevastatin), 카르토게닌, 형질전환성장인자-베타1, 형질전환성장인자-베타3, 6-브로모인딘-3-옥심, 술폰 아미드, 퍼모르파민, 메비놀린, 게니스테인, 이카린, 멜라토닌, 메트포민, 알렌드로네이트, 졸레드로네이트, 에티드로네이트, 클로드로네이트, 티루드로네이트, 파미드로네이트, 네리드로네이트, 올파드로네이트, 이반드로네이트, 리제드로네이트, 프로스타글란딘, 덱사메타손, 골형성 단백질-4, 인슐린 유사 성장인자-1, 섬유모세포성장인자-2, 섬유모세포성장인자-18, 섬유아세포 성장인자, 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어.
The method according to claim 1,
Drugs for the treatment of bone diseases or cartilage diseases include osteogenic protein-2, epidermal growth factor, osteogenic protein-7, cilastatin, nystatin, lovastatin, somatostatin, pravastatin pravastatin, simvastatin, fluvastatin, atorvastatin, cervastatin, ulinastatin, rosuvastatin, pitavastatin, pravastatin, Glucosamine, chondroitin, mevastatin, carotenine, transforming growth factor-beta1, transforming growth factor-beta3,6-bromoindine-3-oxime, But are not limited to, morphamine, meblinolone, genistein, icarin, melatonin, metformin, alendronate, zoledronate, etidronate, clodronate, tirudronate, pamidronate, neridronate, , Ibandronate, risedronate, prostaglandin, dexamethasone, osteogenic protein-4, insulin-like growth factor-1, fibroblast growth factor-2, fibroblast growth factor-18, fibroblast growth factor, Wherein the porous polymer microspheres are used for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases.
제1항에 있어서,
상기 생체적합성 고분자는 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA), 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리아미노산, 폴리락타이트, 폴리포스파진, 폴리이미노카보네이트, 폴리포스포에스테르, 폴리언하이드라이드, 폴리오르소에스테르, 폴리히드록시발레이트, 폴리히드록시부티레이트, 히아루론산, 셀룰로오스, 헤파린, 콜라겐, 알지네이트 및 키토산 중에서 선택되는 어느 하나; 이들 둘 이상이 블랜딩된 고분자; 및 이들 둘 이상의 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어.
The method according to claim 1,
The biocompatible polymer may be at least one selected from the group consisting of polyglycolic acid (PGA), polylactic acid (PLA), polylactide-co-glycolide (PLGA), polycaprolactone (PCL), polyamino acid, polylactide, polyphosphazine, Any one selected from carbonate, polyphosphoester, polyanhydride, polyorthoester, polyhydroxyvalerate, polyhydroxybutyrate, hyaluronic acid, cellulose, heparin, collagen, alginate and chitosan; Polymers in which two or more of these are blended; And a copolymer of two or more thereof. The porous polymer microsphere for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases according to claim 1,
제1항에 있어서,
상기 골 질환은 성장기 발육부진, 골감소증, 골 취약증, 골 괴사, 골절, 과도한 파골세포의 골 흡수에 의한 골다공증(osteoporosis), 골형성부전증, 뼈의 손상, 외상에 의한 관절손상, 골연화증, 구루병, 섬유성 골염, 무형성 골질환, 대사성 골질환, 신성골이영양증(renal osteodystrophy), 치주질환(periodontal disease), 파제트병(Paget disease) 및 전이성 골암(metastatic bone cancers)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이고,
상기 연골 질환은 골연골종증(osteochondromatosis), 염좌(distortion), 윤활낭염(bursitis), 반월상 연골 손상(menstruation), 원판형 반월상 연골파열(meniscal tear), 반월상 연골 낭포(meniscus cyst), 측부 인대 손상(collateral ligamentrupture), 전방십자인대 손상(anterior cruciate ligament injury), 후방뒤십자인대 손상(posterior cruciate ligament injury), 관절 내 유리체(intra-articular vitreous), 박리성 뼈연골염(exfoliation osteochondritis), 추벽 증후군(plica syndrome), 내반슬(genu varum), 외반슬(knock-knee) 및 발음성 슬관절(snapping knee)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어.
The method according to claim 1,
The above-mentioned bone disease is caused by osteoporosis, osteoporosis, bone injury, traumatic joint damage, osteomalacia, rickets, osteoporosis, osteoporosis, osteoporosis, osteonecrosis, osteonecrosis, fracture, excessive osteoclast osteoporosis, And is selected from the group consisting of fibrotic bone disease, intractable bone disease, metabolic bone disease, renal osteodystrophy, periodontal disease, Paget disease and metastatic bone cancers,
The cartilage diseases include osteochondromatosis, distortion, bursitis, menstruation, meniscal tears, meniscus cysts, meniscal tears, The anterior cruciate ligament injury, the posterior cruciate ligament injury, the intra-articular vitreous, the exfoliation osteochondritis, the posterior cruciate ligament injury, Wherein the porous polymeric microspheres are selected from the group consisting of plica syndrome, genu varum, knock-knee and pronounced knee knee. Spear.
제1항에 있어서,
생체 내에 주입되어 상기 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물을 방출하는 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어.
The method according to claim 1,
A porous polymer microsphere for prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases, which is injected into a living body and releases a drug for treating bone diseases or cartilage diseases.
제5항에 있어서,
상기 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물은 심바스타틴, 프라바스타틴, 로바스타틴, 메바스타틴, 피타바스타틴, 골형성 단백질-2, 섬유아세포 성장인자, 카르토게닌, 덱사메타손, 알렌드로네이트, 파미드로네이트, 리제드로네이트, 프로스타글란딘, 또는 이들 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어.
6. The method of claim 5,
The medicament for the treatment of bone diseases or cartilage diseases includes simvastatin, pravastatin, lovastatin, mevastatin, pitavastatin, osteogenic protein-2, fibroblast growth factor, cartogenin, dexamethasone, alendronate, pamidronate, , Prostaglandin, or a mixture of two or more thereof. The porous polymer microsphere for the prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases.
1) 생체적합성 고분자; 및 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물;을 유기용매에 용해시켜 고분자용액을 제조하는 단계;
2) 상기 고분자용액 및 젤라틴(gelatin) 수용액을 첨가하고 균질화하여 에멀젼을 제조하는 단계;
3) 상기 에멀젼을 불연속상(discontinuous phase)으로 사용하고, 폴리비닐알콜 용액을 연속상(continuous phase)로 사용하여 유체 장치(fluidic device)에서 흘려주어 생체적합성 고분자, 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물 및 젤라틴을 포함하는 고분자 미소구체를 제조하는 단계; 및
4) 38 내지 50℃의 물에 상기 고분자 미소구체를 넣고 교반하여 고분자 미소구체로부터 젤라틴을 용출시키는 단계;를 포함하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
1) biocompatible polymers; And a drug for the treatment of bone diseases or cartilage diseases in an organic solvent to prepare a polymer solution;
2) adding the polymer solution and gelatin aqueous solution and homogenizing to prepare an emulsion;
3) For the treatment of biocompatible polymers, bone diseases or cartilage diseases by using the emulsion as a discontinuous phase and using a polyvinyl alcohol solution as a continuous phase in a fluidic device Preparing a polymer microsphere comprising a drug and gelatin; And
4) adding the polymer microspheres to water at 38 to 50 캜 and stirring to elute the gelatin from the polymer microspheres; and 4) a method for producing porous polymer microspheres for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases.
제10항에 있어서,
상기 생체적합성 고분자 10 중량부에 대하여 상기 약물 2 내지 30 중량부로 함유되는 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the biocompatible polymer is contained in an amount of 2 to 30 parts by weight based on 10 parts by weight of the biocompatible polymer.
제10항에 있어서,
상기 생체적합성 고분자 10 중량부에 대하여 상기 젤라틴 3 내지 15 중량부를 첨가하여 균질화하는 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the gelatin is homogenized by adding 3 to 15 parts by weight of the gelatin to 10 parts by weight of the biocompatible polymer, to thereby prevent or treat bone diseases or cartilage diseases.
제10항에 있어서,
상기 생체적합성 고분자는 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA), 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리아미노산, 폴리락타이트, 폴리포스파진, 폴리이미노카보네이트, 폴리포스포에스테르, 폴리언하이드라이드, 폴리오르소에스테르, 폴리히드록시발레이트, 폴리히드록시부티레이트, 히아루론산, 셀룰로오스, 헤파린, 콜라겐, 알지네이트 및 키토산 중에서 선택되는 어느 하나; 이들 둘 이상이 블랜딩된 고분자; 및 이들 둘 이상의 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
The biocompatible polymer may be at least one selected from the group consisting of polyglycolic acid (PGA), polylactic acid (PLA), polylactide-co-glycolide (PLGA), polycaprolactone (PCL), polyamino acid, polylactide, polyphosphazine, Any one selected from carbonate, polyphosphoester, polyanhydride, polyorthoester, polyhydroxyvalerate, polyhydroxybutyrate, hyaluronic acid, cellulose, heparin, collagen, alginate and chitosan; Polymers in which two or more of these are blended; And a copolymer of two or more thereof. The method for producing a porous polymer microsphere for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases according to claim 1,
제10항에 있어서,
상기 2) 단계는 에멀젼 안정화제 0.5 내지 3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the step 2) further comprises 0.5 to 3 parts by weight of an emulsion stabilizer.
제10항에 있어서,
다공도(porosity)가 10 내지 90 %이며, 기공의 크기가 5 내지 100 ㎛이고, 입자의 크기가 200 내지 1000 ㎛인 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Characterized by having a porosity of 10 to 90%, a pore size of 5 to 100 μm, and a particle size of 200 to 1000 μm. The porous polymer microspheres for prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases Way.
제10항에 있어서,
다공도(porosity)가 60 내지 90 %이며, 기공의 크기가 10 내지 40 ㎛이고, 입자의 크기가 100 내지 400 ㎛인 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Characterized by having a porosity of 60 to 90%, a pore size of 10 to 40 μm, and a particle size of 100 to 400 μm. The porous polymer microspheres for prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases Way.
제10항에 있어서,
상기 골 질환은 성장기 발육부진, 골감소증, 골 취약증, 골 괴사, 골절, 과도한 파골세포의 골 흡수에 의한 골다공증(osteoporosis), 골형성부전증, 뼈의 손상, 외상에 의한 관절손상, 골연화증, 구루병, 섬유성 골염, 무형성 골질환, 대사성 골질환, 신성골이영양증(renal osteodystrophy), 치주질환(periodontal disease), 파제트병(Paget disease) 및 전이성 골암(metastatic bone cancers)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이고,
상기 연골 질환은 퇴행성 관절염(degenerative arthritis), 염증성 관절염(inflammatory arthritis), 골연골종증(osteochondromatosis), 염좌(distortion), 윤활낭염(bursitis), 반월상 연골 손상(menstruation), 원판형 반월상 연골파열(meniscal tear), 반월상 연골 낭포(meniscus cyst), 측부 인대 손상(collateral ligamentrupture), 전방십자인대 손상(anterior cruciate ligament injury), 후방뒤십자인대 손상(posterior cruciate ligament injury), 관절 내 유리체(intra-articular vitreous), 박리성 뼈연골염(exfoliation osteochondritis), 추벽 증후군(plica syndrome), 내반슬(genu varum), 외반슬(knock-knee) 및 발음성 슬관절(snapping knee)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
The above-mentioned bone disease is caused by osteoporosis, osteoporosis, bone injury, traumatic joint damage, osteomalacia, rickets, osteoporosis, osteoporosis, osteoporosis, osteonecrosis, osteonecrosis, fracture, excessive osteoclast osteoporosis, And is selected from the group consisting of fibrotic bone disease, intractable bone disease, metabolic bone disease, renal osteodystrophy, periodontal disease, Paget disease and metastatic bone cancers,
The cartilage diseases are selected from the group consisting of degenerative arthritis, inflammatory arthritis, osteochondromatosis, distortion, bursitis, menstruation, discoid meniscus rupture meniscal tear, meniscus cyst, collateral ligamentrupture, anterior cruciate ligament injury, posterior cruciate ligament injury, intra-articular vitreous (intra- characterized in that it is selected from the group consisting of an articular vitreous, exfoliation osteochondritis, plica syndrome, genu varum, knock-knee and pronounced knee knee Wherein the porous microspheres are used for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases.
제10항에 있어서,
상기 2) 단계는 균질기로 8,000 내지 20,000 rpm으로 30초 내지 10분간 균질화하는 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the step 2) is performed by homogenization at 8,000 to 20,000 rpm for 30 seconds to 10 minutes with a homogenizer to prevent or treat bone diseases or cartilage diseases.
제10항에 있어서,
생체적합성 고분자의 함량 대비 젤라틴, 약물 또는 이들 둘의 함량을 조절하여 약물의 배출량 및 배출속도가 조절되는 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
A method for preparing porous polymer microspheres for the prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases, which comprises controlling the release and release rate of a drug by controlling the content of gelatin, a drug or both of them relative to the content of a biocompatible polymer.
제10항에 있어서,
상기 젤라틴 수용액은 1 내지 10 중량% 젤라틴 수용액인 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the gelatin aqueous solution is an aqueous 1 to 10 wt% gelatin solution.
제10항에 있어서,
상기 불연속상 및 연속상의 유속은 각각 0.2 내지 1 mL/min인 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the flow rate of the discontinuous phase and that of the continuous phase are 0.2 to 1 mL / min, respectively, for preventing or treating bone diseases or cartilage diseases.
제10항에 있어서,
상기 유기용매는 디메틸설폭사이드, 디클로로메탄, 테트라하이드로퓨란 및 N,N-디메틸포름아미드 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the organic solvent is one or more selected from the group consisting of dimethylsulfoxide, dichloromethane, tetrahydrofuran and N, N-dimethylformamide. The porous polymer microsphere for prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases Gt;
제10항에 있어서,
상기 골 질환 또는 연골 질환의 치료용 약물은 골형성 단백질-2, 표피성장인자, 골형성 단백질-7, 실라스타틴(cilastatin), 나이스타틴(nystatin), 로바스타틴(lovastatin), 소마토스타틴(somatostatin), 프라바스타틴(pravastatin), 심바스타틴(simvastatin), 플루바스타틴(fluvastatin), 아토바스타틴 (atorvastatin), 세르바스타틴(cervastatin), 울리나스타틴 (ulinastatin), 로슈바스타틴(rosuvastatin), 피타바스타틴(pitavastatin), 글루코사민(glucosamine), 콘드로이틴(chondroitin), 메바스타틴(mevastatin), 카르토게닌, 형질전환성장인자-베타1, 형질전환성장인자-베타3, 6-브로모인딘-3-옥심, 술폰 아미드, 퍼모르파민, 메비놀린, 게니스테인, 이카린, 멜라토닌, 메트포민, 알렌드로네이트, 졸레드로네이트, 에티드로네이트, 클로드로네이트, 티루드로네이트, 파미드로네이트, 네리드로네이트, 올파드로네이트, 이반드로네이트, 리제드로네이트, 프로스타글란딘, 덱사메타손, 골형성 단백질-4, 인슐린 유사 성장인자-1, 섬유모세포성장인자-2, 섬유모세포성장인자-18, 섬유아세포 성장인자, 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 골 질환 또는 연골 질환의 예방 또는 치료용 다공성 고분자 마이크로스피어의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Drugs for the treatment of bone diseases or cartilage diseases include osteogenic protein-2, epidermal growth factor, osteogenic protein-7, cilastatin, nystatin, lovastatin, somatostatin, pravastatin pravastatin, simvastatin, fluvastatin, atorvastatin, cervastatin, ulinastatin, rosuvastatin, pitavastatin, pravastatin, Glucosamine, chondroitin, mevastatin, carotenine, transforming growth factor-beta1, transforming growth factor-beta3,6-bromoindine-3-oxime, But are not limited to, morphamine, meblinolone, genistein, icarin, melatonin, metformin, alendronate, zoledronate, etidronate, clodronate, tirudronate, pamidronate, neridronate, , Ibandronate, risedronate, prostaglandin, dexamethasone, osteogenic protein-4, insulin-like growth factor-1, fibroblast growth factor-2, fibroblast growth factor-18, fibroblast growth factor, Wherein the porous polymer microspheres are selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone and polyvinylpyrrolidone.
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