KR20210137345A

KR20210137345A - 고탄성, 고점도 및 고유효 가교율을 갖는 히알루론산 가교체, 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20210137345A
Application number: KR1020200055484A
Authority: KR
Inventors: 김형상; 남동혁; 김고운; 홍보희; 강성권; 임윤영; 임종래
Original assignee: 주식회사 종근당
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2021-11-17
Also published as: KR102425496B1

Abstract

본 발명은 에폭시계 가교제로 가교된 히알루론산 가교체로서, 유효 가교율이(CrR)이 0.3 이상이고, 조성물 내에 2.0 중량% 이상으로 함유될 때 점도가 90 Pa·s 이상이고, 탄성이 400 Pa 이상인 것을 특징으로 하는 히알루론산 가교체를 제공한다. 본 발명은 또한, (a) 히알루론산 또는 이의 염, 에폭시계 가교제, 및 알칼리 수용액을 혼합하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 수득한 혼합물을 감압 농축 후 가교하는 단계; (c) 상기 단계 (b)에서 수득한 가교물을 세척 및 팽윤하는 단계; (d) 상기 단계 (c)에서 수득한 팽윤물을 분쇄 및 정제하는 단계; 및 (e) 상기 단계 (d)에서 수득한 정제물을 팽윤 및 투석하는 단계를 포함하는 상기 히알루론산 가교체의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 히알루론산 가교체는 고점도, 고탄성 및 고유효 가교율을 가지면서도 잔류 가교제의 양이 최소화되어, 골관절염의 치료 또는 필러 주사에 유용하게 활용될 수 있다.

Description

고탄성, 고점도 및 고유효 가교율을 갖는 히알루론산 가교체, 및 이의 제조방법{Crosslinked hyaluronic acid having high elasticity, high viscosity and high effective cross-linker ratio, and preparing method thereof}

본 발명은 고탄성, 고점도 및 고유효 가교율을 갖는 히알루론산 가교체, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

히알루론산은 N-아세틸-D-글루코사민과 D-글루쿠론산으로 이루어진 반복 단위(repeating unit)가 선형으로 연결되어 있는 생체 고분자 물질로서, 생체 내의 연결조직, 피하조직, 신경조직 또는 관절 활액 등에 존재하고, 동물의 태반 또는 닭 벼슬 등에 많이 존재하는 것으로 알려져 있다. 또한 히알루론산은 스트렙토코커스속 등의 미생물 발효 또는 닭 벼슬 등에서 추출되어, 필러, 골 관절염 치료제, 유착방지제, 안과용 의약품 또는 화장품의 원료로써 사용되어온 물질이다.

그러나 히알루론산은 효소와 활성산소에 의해 분해되어 체내에서 빠르게 배출되며, 이러한 이유로 체내에 주입하여 지속적으로 머무르게 할 수 없는 단점이 있다. 히알루론산의 분해기간 연장을 위해, 다양한 가교제를 사용하여 히알루론산 가교체를 합성하는 연구가 많이 소개되었다.

가교 히알루론산을 사용하는 대표적인 예로 필러가 있다. 일반적인 히알루론산 가교체 제조방법을 보면, 가교제의 양을 적게 하면 점도 및 탄성이 낮아지고, 생체 내 분해시간이 짧아지는 경향성이 있다. 이와는 반대로 가교제의 양을 증량 시엔 점도 및 탄성이 높아지고, 생체 내 분해시간이 길어지지만, 염증반응을 초래하는 문제점이 발생할 수 있다. 이러한 염증 반응은 히알루론산 가교체가 생체 내에서 분해될 때, 가교제 성분이 이물질로 인식됨에 따라 야기하는 것으로 알려져 있다.

현재 판매되고 있는 히알루론산 필러는 제조방법에 따라 단상성(monophasic) 또는 이상성(biphasic)의 형태를 가지고 있다. 미국등록특허 제8,357,795호에 기재된 방법으로 제조된 단상성(monophasic) 필러는, 전체가 균질한 겔로 이루어져 있어 점도가 높고 주입이 부드러우며, 섬세한 모양을 만들기에 유용하다고 알려져 있다. 미국등록특허 제5,827,937호에 기재된 방법으로 제조된 이상성(biphasic) 필러는, 탄성이 높아 모양 유지와 볼륨 증대의 장점이 있다. 이에 최근에는 단상성(monophasic)의 높은 점도(수치)와 이상성(biphasic)의 높은 탄성(수치)을 모두 갖는 필러의 개발이 주를 이루고 있다. 하지만 종래에 개발된 단상성(monophasic)과 이상성(biphasic)의 특징을 모두 갖는 히알루론산 가교체의 경우, 단일단계 합성법을 찾아보긴 어렵다. 실 예로 대한민국 등록특허공보 제10-1720426호에는 단상성(monophasic) 및 이상성(biphasic)의 특징을 갖는 히알루론산 가교체 제조를 위해 단상성(monophasic) 및 이상성(biphasic)의 히알루론산 가교체를 각각 제조한 후 혼합하는 방법으로 제조를 하고 있다. 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0090965호에서도 1차 가교물과 2차 가교물을 혼합하는 방법을 사용하여 단상성(monophasic) 및 이상성(biphasic)의 특징을 갖는 히알루론산 가교체를 제조하고 있다.

본 발명자들은 상기의 여러 문제점 개선을 위해, 최소량의 가교제를 사용하여 부작용을 최소화하고, 가교 효율을 향상시켜, 단일 합성법으로 단상성(monophasic) 및 이상성(biphasic)의 특징을 갖는, 복합 물성 히알루론산 가교체 제조방법 개발을 진행하였다. 부가적으로, 가교제 및 가교제에서 기인된 잔류물을 최소화할 수 있는 히알루론산 가교체 제조방법 개발을 진행하였다.

미국등록특허 제8,357,795호 미국등록특허 제5,827,937호 대한민국 등록특허공보 제10-1720426호 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0090965호

본 발명의 목적은 높은 탄성, 높은 점도 및 높은 유효 가교율을 갖는 히알루론산 가교체, 이의 제조방법, 및 이의 용도를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 가교제 유래 잔류물이 감소된 히알루론산 가교체, 이의 제조방법, 및 이의 용도를 제공하는 것이다.

본 발명자들은 히알루론산 가교체의 가교제 양을 최소화하면서 유효 가교율을 높임으로써, 높은 탄성 및 점도 뿐 아니라 가교제 유래 잔류물 및 이로 인해 발생되는 염증반응을 최소화한 히알루론산 가교체를 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.

이하, 본 발명의 복합 물성 히알루론산 가교체, 이의 제조방법, 및 이의 용도를 차례로 살핀다.

복합 물성 히알루론산 가교체

본 발명은 에폭시계 가교제로 가교된 히알루론산 가교체로서, 유효 가교율(CrR)이 0.3 이상이고, 조성물 내에 1.5 중량% 이상으로 함유될 때 점도가 90 Pa·s 이상이고, 탄성이 400 Pa 이상인 것을 특징으로 하는 히알루론산 가교체를 제공한다.

본 발명에서, 히알루론산은 β-D-N-아세틸글루코사민(N-acetylglucosamine)과 β-D-글루쿠론산(glucuronic acid)이 교대로 결합된 직쇄상의 고분자이다.

본 발명에서 에폭시계 가교제는 2개 이상의 에폭시 작용기를 갖는 당업계에 공지된 가교제를 의미한다. 예컨대, 상기 에폭시계 가교제는 에틸렌글리콜디글리시딜에테르(ethylene glycol diglycidyl ether : EGDGE), 1,4-부탄디올디글리시딜에테르(1,4-butandiol diglycidyl ether : BDDE), 1,6-헥산디올디글리시딜에테르(1,6-hexanediol diglycidyl ether), 프로필렌글리콜디글리시딜에테르(propylene glycol diglycidyl ether), 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르(polypropylene glycol diglycidyl ether), EDC(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide), BCDI(biscarbodiimidie), 디글리세롤폴리글리시딜에테르(diglycerol polyglycidylether), DVS(divinyl sulfone) 또는 그의 조합일 수 있다. 일 실시양태에서, 에폭시계 가교체는 1,4-부탄디올디글리시딜에테르(BDDE)이다.

본 발명의 히알루론산 가교체에 가교된 에폭시계 가교제는 히알루론산에 포함된 히드록시기 기준 0.01 내지 60 몰%일 수 있고, 구체적으로 1 내지 10몰%, 더욱 구체적으로 3 내지 6 몰%일 수 있다.

본 발명에서 히알루론산 가교체의 유효 가교율(effective cross-linker ratio; CrR)이란, 가교체 내에서 히알루론산 분자에 가교된 전체 가교제 중 양쪽 모두 가교되어 있는 유효한 가교 비율을 의미하며, 다음 식으로 정의된다(문헌[Kenne et al., Carbohydrate Polymers 91 (2013) 410-418] 등).

CrR = 이중 가교된 가교제의 몰 수 / (단일 가교된 가교제의 몰 수 + 이중 가교된 가교제의 몰 수)

본 발명의 히알루론산 가교체는 0.3 이상의 유효 가교율을 가짐으로써 가교체에 사용되는 가교제의 양을 최소화하면서도 점도 및 탄성을 원하는 수준으로 높일 수 있다. 일 실시양태에서, 본 발명의 히알루론산 가교체는 유효 가교율이 0.3 이상이고, 0.8 이하일 수 있다. 예컨대, 상기 유효 가교율은 0.3 내지 0.6 일 수 있다.

종래 히알루론산 가교체는 제조방법에 따라 단상성 또는 이상성의 형태를 가지고 있다. 단상성 히알루론산 가교체는 전체가 균질한 겔로 이루어져 있어 점도가 높고 주입이 부드러우며, 섬세한 모양을 만들기에 유용하다고 알려져 있다. 이상성 히알루론산 가교체는 탄성이 높아 모양 유지와 볼륨 증대의 장점이 있다.

본 발명의 히알루론산 가교체는 단상성(monophasic) 및 이상성(biphasic) 특징을 모두 갖는 복합 물성을 나타내는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 히알루론산 가교체는 히알루론산 함량이 1.5 중량% 이상일 때, 점도가 90 Pa·s 이상이고, 탄성이 400 Pa 이상인 것을 특징으로 한다. 예컨대, 본 발명의 히알루론산 가교체는 수용액에 1.5 내지 2.6 중량%, 바람직하게는 2.0 중량% 내지 2.6 중량%, 더욱 바람직하게는 2.4 중량%로 함유될 때 점도가 90 Pa·s 이상이고, 탄성이 400 Pa 이상이다.

일 실시양태에서, 본 발명의 히알루론산 가교체는 수용액에 1.5 내지 2.6 중량%, 바람직하게는 2.0 중량% 내지 2.6 중량%, 더욱 바람직하게는 2.4 중량%로 함유될 때 점도가 90 내지 300 Pa·s, 구체적으로 90 내지 250 Pa·s이고, 보다 구체적으로 100 내지 200 Pa·s이다.

일 실시양태에서, 본 발명의 히알루론산 가교체는 수용액에 1.5 내지 2.6 중량%, 바람직하게는 2.0 중량% 내지 2.6 중량%, 더욱 바람직하게는 2.4 중량%로 함유될 때 탄성이 400 내지 800 Pa이고, 구체적으로 500 내지 700 Pa이다.

일 실시양태에서, 본 발명의 히알루론산 가교체는 수용액에 1.5 내지 2.6 중량%, 바람직하게는 2.0 중량% 내지 2.6 중량%, 더욱 바람직하게는 2.4 중량%로 함유될 때 점도(Pa·s) 및 탄성(Pa)의 상대적 비율이 1 대 3 내지 1 대 6 이다.

본 발명의 실시예에 예시된 히알루론산 가교체(실시예 1 내지 3)는 수용액에 2.4 중량%로 함유되어 점도 90 내지 250 Pa·s 및 탄성이 400 내지 800 Pa를 나타낸다(실험예 1; 표 1). 본 발명의 대표적인 히알루론산 가교체(실시예 1)는 유효 가교율(CrR) 0.34, 점도 108 Pa·s 및 탄성 551 Pa를 가지며, 비교예 및 상업적으로 입수 가능한 히알루론산 가교체와 대비하여 점도 및 탄성이 모두 우수한 복합 물성을 갖는다는 것을 확인하였다(실험예 2; 표 2).

본 발명의 히알루론산 가교체는 장기 보관시 점도 및 탄성의 변화율이 최소화된 장점이 있다. 일 실시양태에서, 본 발명의 히알루론산 가교체는 6개월 보관시 점도의 변화율이 17% 미만이고, 탄성의 변화율이 11% 미만이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 히알루론산 가교체는 6개월이 보관시 점도 및 탄성의 감소가 거의 일어나지 않아, 복합 물성이 장기간 유지된다는 점을 확인하였다(실험예 3; 표 3; 도 1 및 도 2).

히알루론산 가교체 내 가교제는 잔류물질의 양을 증가시킬 수 있다. 예컨대, 가교체 내 가교된 가교제가 BDDE일 경우, BDDE는 가교 반응 중 가수분해 되어 BGPE(1,4-butanediol glycidyl propan-2,3-diolyl ether), 또는 BDPE(1,4-butanediol di-(propan-2,3-diolyl)ether)로 합성될 수 있다. 본 발명의 히알루론산 가교체는 가교된 가교제의 양을 감소시켰을 뿐 아니라, 가교제 유래 잔류 물질의 양 역시 감소하여, 히알루론산 가교체의 잔류물질을 최소화하였다.

일 실시양태에서, 히알루론산 가교체 내 가교제가 BDDE인 경우 잔류 BDDE는 0.01 ppm 이하이고, 잔류 BGPE는 0.01 ppm 이하이며, 잔류 BDPE는 0.5 ppm 이하이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 BDDE 가교된 히알루론산 가교체에서 잔류 BDDE 및 BGPE는 검출되지 않았고, BDPE는 0.2 ppm으로 측정되어, 비교예 또는 시판되는 필러 조성물 대비 가교제 잔류 물질의 양이 극히 적음을 확인하였다(실험예 3; 표 3).

복합 물성 히알루론산 가교체의 제조방법

본 발명은 하기 (a) 내지 (e) 단계를 포함하는, 상기 복합 물성 히알루론산의 가교체의 제조방법을 제공한다:

(a) 히알루론산 또는 이의 염, 에폭시계 가교제, 및 알칼리 수용액을 혼합하는 단계;

(b) 상기 단계 (a)에서 수득한 혼합물을 감압 농축한 후 가교하는 단계;

(c) 상기 단계 (b)에서 수득한 농축물을 세척 및 팽윤하는 단계;

(d) 상기 단계 (c)에서 수득한 팽윤물을 분쇄 및 정제하는 단계; 및

(e) 상기 단계 (d)에서 수득한 정제물을 팽윤 및 투석하는 단계.

상기 제조방법 중 단계 (a)는 히알루론산 또는 이의 염, 에폭시계 가교제, 및 알칼리 수용액을 혼합하는 단계이다.

상기 제조방법에서, 히알루론산은 β-D-N-아세틸글루코사민(N-acetylglucosamine)과 β-D-글루쿠론산(glucuronic acid)이 교대로 결합된 직쇄상의 고분자이다.

상기 제조방법에 사용되는 히알루론산의 분자량은 100,000 내지 6,000,000 Da일 수 있다. 일 실시양태에서 히알루론산의 분자량은 500,000 내지 3,000,000 Da일 수 있고, 예컨대 800,000 내지 1,200,000 Da일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

상기 제조방법에 사용되는 히알루론산의 염은 히알루론산 나트륨, 히알루론산 칼륨, 히알루론산 칼슘, 히알루론산 마그네슘, 히알루론산 아연, 히알루론산 코발트 등의 무기염과, 히알루론산 테트라부틸암모늄 등의 유기염이 포함될 수 있다. 일 실시양태에서 히알루론산의 염은 히알루론산 나트륨이다.

상기 제조방법에 사용되는 히알루론산 또는 이의 염은 미생물로부터 분리되거나, 합성, 또는 구입한 것일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 히알루론산 또는 이의 염은 Streptococcus 속 미생물(Streptocossus equi, Streptococcus zooepidemicus)에서 분리, 정제될 수 있다.

상기 에폭시계 가교제는 2 개 이상의 에폭시 작용기를 포함하는 당업계에 공지된 가교제일 수 있다. 구체적으로, 상기 에폭시계 가교제는 에틸렌글리콜디글리시딜에테르(ethylene glycol diglycidyl ether : EGDGE), 1,4-부탄디올디글리시딜에테르(1,4-butandiol diglycidyl ether : BDDE), 헥산디올디글리시딜에테르(1,6-hexanediol diglycidyl ether), 프로필렌글리콜디글리시딜에테르(propylene glycol diglycidyl ether), 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르(polypropylene glycol diglycidyl ether), EDC(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide), BCDI(biscarbodiimidie), 디글리세롤폴리글리시딜에테르(diglycerol polyglycidylether), DVS(divinyl sulfone) 또는 그의 조합일 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 에폭시계 가교체는 1,4-부탄디올디글리시딜에테르(BDDE)이다.

일 실시양태에서, 상기 에폭시계 가교제는 히알루론산 또는 이의 염 대비 0.05 내지 300 mg/g, 구체적으로 5 내지 50 mg/g, 더욱 구체적으로 15 내지 30 mg/g의 범위로 반응시킬 수 있다.

상기 알칼리 수용액은 수산화리튬 수용액, 수산화나트륨 수용액, 또는 수산화칼륨 수용액일 수 있고, 바람직하게는 수산화나트륨이다.

상기 알칼리 수용액의 농도는 0.5 내지 3%인 것이 바람직하다.

상기 단계에 사용되는 수산화나트륨 수용액의 양은 바람직하게는 히알루론산 1 g 대비 6.2 내지 11 mL이다.

상기 알칼리 수용액 농도의 변화에 따라 히알루론산 가교체의 탄성 및 점도를 조절할 수 있으며, 상기 알칼리 수용액 농도 범위에서 히알루론산 나트륨이 알칼리 수용액에 추출되지 않으면서 안정적으로 혼합되어 가교반응이 가능하다.

상기 알칼리 수용액의 pH는 9 내지 14일 수 있다. 예컨대, 상기 알칼리 수용액의 pH는 12.5 내지 13.5일 수 있다.

상기 알칼리 수용액의 pH 변화에 따라 히알루론산 가교 결합의 종류, 가교체의 물성을 조절할 수 있으며, 상기 pH 범위에서 후속 감압 농축 공정에 필요한 혼합물을 안정적으로 제공할 수 있다.

상기 혼합은 혼합액 내 히알루론산 또는 이의 염, 가교제 및 알칼리 수용액을 교반하여 수행할 수 있다. 상기 혼합 과정은 10 내지 40 ℃에서 수행될 수 있고, 0.5 내지 7 시간 동안 수행될 수 있다. 예컨대, 상기 혼합 과정은 2 시간 동안 수행될 수 있다.

혼합액에는 추가로 염이 첨가되거나 첨가되지 않을 수 있다.

상기 제조방법 중 단계 (b)는 단계 (a)에서 수득한 혼합물을 감압 농축한 후 가교하는 단계이다.

단계 (a)에서, 히알루론산을 염기성 수용액에 용해 시 히알루론산 또는 이의 염 1 g당 염기성 수용액이 최소 6.2 mL가 필요하였다. 이때, 상기 염기성 수용액은 0.5 내지 3% 농도, 예컨대 1% 농도의 수산화리튬 수용액, 수산화나트륨 수용액, 또는 수산화칼륨 수용액일 수 있다.

이에 혼합된 반응액의 농도를 높이기 위해 감압농축을 진행하였다. 감압농축을 진행하여 주사제 제조시 유효 가교율이 증가함을 확인할 수 있었고, 탄성이 일정 수준 증가함을 확인하였다. 하지만 감압농축을 일정량 이상 진행하면 본 발명자들이 사용하는 주사제 제조방법에서 수화가 되지 않는 문제점을 발견하였다(실시예 1 내지 3 및 비교예 1; 표 1).

본 발명에서 감압 농축이란 물의 비등점을 고려하여 압력을 조절한 진공 증발 과정으로, 증발 과정을 통해 가교반응용 혼합물로부터 증발되는 물을 지속적으로 제거하는 공정이다.

상기 제조방법에서, 감압 농축 온도는 40 ℃ 이하이고, 구체적으로 15 내지 40 ℃이다. 예컨대, 감압 농축 온도는 15 내지 30 ℃이거나, 30 내지 40 ℃일 수 있다. 상기 감압 농축은 1 내지 30 mmHg 하에서 이루어지는 것일 수 있다.

감압 농축 시간은 특별히 제한되지 않으나, 1 내지 48 시간, 구체적으로 5 내지 20 시간 동안 수행할 수 있다.

상기 감압 농축 후 히알루론산 농도는 바람직하게는 10 내지 30%이고, 바람직하게는 15 내지 25%이다. 가교제에 의한 히아루론산의 가교반응은 액체상(liquid phase)에서 진행된다. 본 발명에 따른 감압 농축 이후, 히알루론산 가교체는 고체상 또는 겔상을 나타낼 수 있다.

상기 단계 (b)는 감압 농축 이후 혼합물을 정치하는 과정을 더 포함할 수 있다. 상기 정치 과정은 감압 농축된 혼합물을 15 내지 40℃에서 정치함으로써 수행될 수 있다. 예컨대, 감압 농축된 혼합물을 20 내지 35 ℃에서 정치할 수 있다. 상기 정치 반응은 1 내지 48 시간 동안 수행될 수 있고, 구체적으로 12 내지 36 시간 동안 수행될 수 있다.

상기 단계 (b)의 감압 농축 및/또는 정치 과정에 의해 히알루론산의 가교 반응이 일어나며, 이를 통해 히알루론산 가교체의 유효 가교율이 향상되고, 탄성이 증가된다.

상기 제조방법 중 단계 (c)는 상기 단계 (b)에서 수득한 가교물을 세척 및 팽윤하는 단계이다.

상기 제조방법에서, 세척은 정제수를 통해 수행될 수 있다. 정제수의 양은 바람직하게는 히알루론산 1 g 대비 100 mL 이상이다. 예컨대, 정제수의 양은 히알루론산 1 g 대비 100 mL 이상이고, 보다 구체적으로 1,000 mL 이하, 예컨대 500 ml 이하일 수 있다.

상기 제조방법 중 단계 (d)는 (c)에 따른 생성물을 분쇄한 후 유기용매를 통해 정제하여 고체를 수득하는 단계이다.

상기 제조방법에서, 분쇄를 통해 500μm 이하의 입자 크기를 갖는 히알루론산 가교체 겔(gel)이 생성될 수 있다.

상기 단계에서, 유기용매는 아세톤, 에탄올, 이소프로필알코올, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 유기용매는 바람직하게는 이소프로필알코올이다.

본 발명자들은, 상기 유기용매를 통해 정제 과정을 수행할 경우 잔류 BDDE, BGPE 및 BDPE를 최소화할 수 있음을 확인하였다(실험예 4; 표 4).

상기 제조방법 중 단계 (e)는 단계 (d)에 따라 수득된 고체를 팽윤 및 투석하는 단계이다. 상기 단계에서, 팽윤은 정제수를 사용하여 수행될 수 있다.

팽윤에 사용된 정제수는 히알루론산 1 g 대비 7 내지 25 g, 구체적으로 8 내지 20 g, 보다 구체적으로 9 내지 15 g인 것이 바람직하며, 이후 투석과정을 거친 투석물은 히알루론산 1 g 대비 25 g내지 33 g인 것이 바람직하다.

상기 제조방법 중 단계 (c) 내지 (e) 단계를 통하여, BDDE 잔류 물질을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 히알루론산 가교체의 pH를 7 내지 9로 보정하였다.

상기 제조방법은 단계 (e) 이후, (f) 투석물로 주사제를 만드는 단계를 더 포함할 수 있다.

단계 (f)에 따른 주사물 내 히알루론산 가교체 함량은 0.1 중량% 이상일 수 있고, 구체적으로 0.5 중량% 내지 10 중량%일 수 있으며, 보다 구체적으로 0.8 중량% 내지 10 중량%일 수 있다. 일 실시양태에서, 히알루론산 가교체 함량은 1.5 내지 2.6 중량%이고, 바람직하게는 2.0 중량% 내지 2.6 중량%일 수 있다.

추가적으로, 상기 주사물에 비가교된 히알루론산 또는 이의 염이 더 포함될 수 있다.

점도, 탄성 및 유효 가교율이 개선된 복합 물성 히알루론산 가교체의 용도

본 발명은 점도, 탄성 및 유효 가교율이 개선된 히알루론산 가교체를 포함하는 조성물을 제공한다. 상기 히알루론산 가교체 및 이의 제조방법은 위에서 설명한 바와 같다.

본 발명의 조성물에 포함된 히알루론산 가교체의 함량은 0.1 중량% 이상일 수 있고, 구체적으로 0.5 중량% 내지 10 중량%일 수 있으며, 보다 구체적으로 0.8 중량% 내지 10 중량%일 수 있다. 일 실시양태에서, 히알루론산 가교체 함량은 1.5 내지 2.6 중량%이고, 바람직하게는 2.0 중량% 내지 2.6 중량%이다.

본 발명에 따른 히알루론산 가교체는 생체적합성 소재로 주름살 개선제, 성형 보조제, 관절기능 개선제, 유착 방지제 등 체내에 도입된 상태에서 어떠한 부작용 없이 일정한 형태를 유지하는 용도로 사용할 수 있으며, 약물 전달계에서 특정 약물을 전달하는 매개체, 세포배양 지지체 등에 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 실, 마이크로비드, 필름, 하이드로겔 및 스폰지 등 용도에 맞게 다양한 형태로 제조될 수 있다.

본 발명의 조성물은 주사제로서 흐름성이 우수하며 고온 멸균에서도 안정하고, 경제성 및 품질 또한 뛰어나다. 따라서 본 발명의 조성물은 식품, 화장품, 의약품, 의료기기 용도로서, 안정화제, 보습제, 분산보조제, 점도조절제, 약물전달용담체, 조직수복용 충진물, 수술 후 유착방지막 형성물 등으로 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로는 주사 약물 담체용 조성물, 점막 및 경피 흡수 약물 담체용 조성물, 경구용 약물 담체용 조성물, 생체 조직 수복용 조성물, 수술 후 생체 조직 유착 방지용 조성물, 성형용 충진 조성물, 필러 주사용 조성물, 관절 삽입용 조성물, 패치형 상처 치료 드레싱용 조성물, 골 관절염 치료용 조성물, 안구 수술 보조 주사용 조성물, 안구 건조증 치료용 조성물, 주름 치료 주사용 조성물, 잇몸 치료용 조성물, 고막 천공 치료용 조성물, 건강 식품 조성물 또는 화장품 조성물로 사용될 수 있다.

일 실시양태에서, 상기 조성물은 골관절염의 예방 또는 치료용 조성물이다.

일 실시양태에서, 상기 조성물은 필러 주사용 조성물이다.

상기 조성물은 필요한 경우 항산화제, 완충액 및/또는 정균제 등 다른 통상의 첨가제, 희석제, 분산제, 계면 활성제, 결합제, 윤활제, 국소 마취제 등을 첨가하여 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 조성물은 국소 마취제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 히알루론산 가교체는 고점도, 고탄성 및 고유효 가교율을 가지면서도 잔류 가교제의 양이 최소화되어, 골관절염의 치료 또는 필러 주사에 유용하게 활용될 수 있다.

도 1은 실시예 1의 방법으로 제조된 히알루론산 가교체의 탄성 안정성 시험을 보여주는 도면이다.
도 2는 실시예 1의 방법으로 제조된 히알루론산 가교체의 점도 안정성 시험을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.

히알루론산 가교체의 특성상 농도, 가교제 비율, 가교시간, 가교온도 및 후처리 방법에 따라 점도 및 탄성 수치가 다를 수 있다. 따라서 본 발명자들은 자체 개발된 제조방법에 기반하여, 비교 실험을 수행하였으며, 현재 판매중인 필러 제품 분석을 통하여 물성 비교를 진행하였다. 하지만 본 히알루론산 가교체는 필러에만 국한되지 않는다.

실시예 및 비교예의 제조

실시예 1. 히알루론산 가교체의 제조 1

분자량이 1,000,000 Da인 히알루론산 나트륨(입수처: 시세이도 (shiseido)) 45 g을 1% 수산화나트륨 용액 324 mL에 용해시켰다. 용해 후 1,4-부탄디올디글리시딜에테르(BDDE) 0.825 mL(4 mol%)를 첨가하고 25 ℃에서 2 시간 동한 혼합하였다. 혼합액 328 g을 취하여 30 내지 40 ℃에서 1 내지 30 mmHg의 압력으로 감압 농축하여, 히알루론산 나트륨 함량이 약 23%가 되도록 한다. 농축한 혼합물을 25 ℃에서 21시간 동안 추가적으로 정치하였다.

가교물을 12.3 L의 정제수를 통해 세척 및 팽윤하고, 수득한 겔을 500μm 이하로 분쇄한 후 이소프로필알코올 용액 12.3 L에 주입하여 고체화하였다. 고체화된 가교물을 여과한 후 투석망에 투입하여 히알루론산 가교체 중량의 9 배 중량에 대응하는 부피의 정제수로 팽윤시키고, 0.9% 소금물로 약 40 시간 동안 투석하였다. 투석물을 함량 보정, 분쇄 및 멸균 후 주사제로 만들었다.

주사제 제조를 위해, 투석물에 비가교된 히알루론산 나트륨(가교 히알루론산 나트륨의 5 중량%)을 첨가하고, 1×PBS 수용액 및 리도카인 염산염(실린지 1 mL의 0.3 중량%)을 첨가하여 히알루론산 함량 2.4 중량%가 되도록 했다. 혼합물을 분쇄기를 통하여 분쇄했다. 분쇄물을 내부 용적 1 mL인 유리재질 주사기(prefilled syringe)에 담고, 고무재질의 흡자(stopper)로 밀봉한 후, 121 ℃에서 20 분간 가압멸균을 실시하였다.

실시예 2. 히알루론산 가교체의 제조 2

감압 농축 후 히알루론산 나트륨 함량이 약 24.5%가 되도록 하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 적용하여 실시예 2의 히알루론산 가교체를 제조하였다.

실시예 3. 히알루론산 가교체의 제조 3

감압 농축 후 히알루론산 나트륨 함량이 약 20%가 되도록 하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 적용하여 실시예 3의 히알루론산 가교체를 제조하였다.

실시예 4. 골관절염 주사제용 히알루론산 가교체의 제조

분자량이 1,000,000 Da인 히알루론산 나트륨[입수처: 시세이도 (shiseido)] 25 g을 1% 수산화나트륨 용액 180 mL에 용해시켰다. 용해 후 1,4-부탄디올디글리시딜에테르(BDDE) 0.458 mL(4 mol%)를 첨가하고 25 ℃에서 2시간 동한 혼합하였다. 혼합액 166.23 g을 취하여 30 내지 40 ℃에서 1 내지 30 mmHg의 압력으로 감압 농축하여, 히알루론산나트륨 함량이 약 18.4%가 되도록 한다. 농축한 혼합물을 25 ℃에서 21 시간 동안 추가적으로 정치하였다.

가교물을 6.15 L의 정제수를 통해 세척 및 팽윤하고, 수득한 겔을 500μm 이하로 분쇄한 후 이소프로필알코올 용액 6.15 L에 주입하여 고체화하였다. 고체화된 가교물을 여과한 후 투석망에 투입하여 히알루론산 가교체 중량의 9 배 중량에 대응하는 부피의 정제수로 팽윤시키고, 0.9% 소금물로 약 40 시간 동안 투석하였다. 투석물을 함량 보정, 분쇄 및 멸균 후 주사제로 만들었다.

주사제 제조를 위해, 투석물에 1× PBS 수용액을 첨가하여 히알루론산 함량이 2.5 중량%가 되도록 했다. 혼합물을 분쇄기를 통하여 분쇄했다. 분쇄물을 내부 용적 1 ml인 유리재질 주사기(prefilled syringe)에 담고, 고무재질의 흡자(Stopper)로 밀봉한 후, 121 ℃에서 20 분간 가압멸균을 실시하였다.

비교예 1. 비교용 히알루론산 가교체의 제조 1

감압 농축 후 히알루론산 나트륨 함량이 약 90%가 되도록 하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 적용하여 비교예 1의 히알루론산 가교체를 제조하였다.

비교예 2. 비교용 히알루론산 가교체의 제조 2

히알루론산나트륨 200 g을 1% 수산화나트륨 용액 1440 g에 용해시켰다. 용해 후 1,4-부탄디올디글리시딜에테르(BDDE) 8.185 mL(8.9 mol%)를 첨가하고 25 ℃에서 2 시간 동한 혼합하였다. 25 ℃에서 24시간 동안 정치가교 하였다. 수득한 겔을 투석망에 투입하고, 정제수와 소금물에 투석하였다. 투석물을 함량 보정, 분쇄 및 멸균 후 주사제로 만든다.

실험예 1. 감압 농축에 따른 탄성 및 점도 분석

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예1의 탄성 및 점도를 Anton paar 사의 Modular Compact Rheometer 302모델로 측정하였다. Shear rate 1.27 s^-1, Gap size 1 mm, 25 ℃ 조건 하에서 측정하였으며, 탄성 계수를 Frequency 1 Hz, Shear strain 1%, 25 ℃ 조건 하에서 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 실험 결과, 감압 농축을 진행할수록 탄성이 증가함을 발견하였다. 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 경우 탄성 400 내지 800Pa, 점도 100 내지 200 Pa·s 고탄성, 고점도를 나타내었다. 반면 비교예 1의 경우 감압농축 후 히알루론산나트륨 함량이 약 90%일 경우에는, 본 발명자들이 수행하는 주사제 제조 방법에선 수화가 되지 않아 층이 분리되는 현상이 발견되며, 점도 및 탄성의 측정이 불가하였다.

[표 1]

실험예 2. 상업적으로 입수 가능한 히알루론산 겔과의 물성 비교

많은 상업적으로 입수 가능한 겔 및 비교예 2, 실시예 1에 대한 유효 가교율(CrR)분석, 점도 및 탄성 분석을 진행하였다. 유효 가교율, 점도 및 탄성 분석은 문헌[Kenne et al., Carbohydrate Polymers 91 (2013) 410-418]에 기시된 방법으로, HPLC System은 Waters Acquity UPLC I-Class를 사용하였고, MS/MS System은 Xevo TQ-S micro QQQ를 사용하였다. Chondroitinase ABC 효소를 분해효소로 사용하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.

실험 결과 본 발명에 따른 제조방법으로 제조한 히알루론산 가교체는, 유효 가교율(CrR) 수치가 0.34로 높으며, 고점도 및 고탄성 값을 갖는 것을 확인하였다. 본 발명에 따른 제조방법은 고유효 가교율(CrR), 고점도 및 고탄성을 가진 새로운 히알루론산 가교체를 제공하는 것으로 결론을 내릴 수 있다.

[표 2]

(단위: 탄성(G')의 경우 Pa, 점도(η)의 경우 Pa·s)

실험예 3. 점도 및 탄성의 안정성 시험

의약품의 안정성 시험은 의약품의 저장방법 및 사용기간 등을 설정하기 위하여 일정한 조건에서 시간의 경과에 따른 일정한 품질의 안정성을 확인하는 것을 의미한다. 즉 적절한 규격을 설정하고, 정해진 분석법에 근거하여 유의적인 변화를 평가하여 규격 적합을 평가함으로써 제품의 유효기간을 설정하게 된다.

상기 실시예 1과 유사한 제법으로 감압 농축 후 히알루론산 나트륨의 함량 약 24%인 안정성 시료를 제조하여, 점도 및 탄성 유지율을 실험예 1과 동일 방법으로 확인하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었으며, 변화율 그래프를 도 1 및 도 2에 나타내었다. 실험 결과 6개월까지 점도 및 탄성이 유지됨을 확인할 수 있다. 실험 결과 본 발명에 따른 제조방법으로 제조한 히알루론산 가교체는 안정한 것으로 결론을 내릴 수 있다.

[표 3]

(단위: 탄성(G')의 경우 Pa, 점도(η)의 경우 Pa·s)

실험예 4. 가교제 관련 잔류물의 양 비교

잔류 BDDE 측정

* 시험 용액의 조제: 이 약 200 mg을 정밀하게 달아 바이알에 넣고 홀피펫을 이용하여 정제수 20 mL를 정확히 넣어 준 다음 섞어준다. 이 액 일부분을 취하여 여과한 액을 검액으로 한다.

* 표준액의 조제: BDDE, BGPE, BDPE 각 표준품을 약 10 mg을 달아 10 mL 부피플라스크에 넣고 메탄올로 표선한다. 이 액 1 mL을 정확히 취하여 100 mL 부피플라스크에 넣고 정제수로 희석한다. 이 액 10 mL을 정확히 취하여 100 mL 부피플라스크에 넣고 정제수로 희석한다. 이 액 2 mL을 정확히 취하여 100 mL 부피플라스크에 넣고 정제수로 표선한 액을 표준액으로 한다.

* LC-MS/MS 시험조건

1. HPLC 시험조건

- System : Waters Acquity UPLC I-Class

- 칼럼 : Waters Acquity UPLC BEH C18

- 칼럼온도 : 30 ℃ 부근의 일정온도

- 이동상 : ACN : 0.1 % Acetic acid = 20 : 80

- 유량 : 0.2 mL/min

- 주입량 : 5 μL

- 분석시간 : 3 분

2. MS/MS 시험조건

- System : Xevo TQ-S micro QQQ

- Source : ESI(+)

- Mode : MRM

- Capillary voltage : 3.0 kV

- Desolvation Temp. : 500 ℃

- Desolvation gas flow : 800 L/hr

- Cone gas flow : 150 L/hr

- Analyzer MS1 : LM Resolution1 15.0, HM Resolution1 : 15.0

- Analyzer MS2 : LM Resolution2 13.0, HM Resolution2 : 15.0,

Ion Energy : 0.5

Extended parameter

- Source Temp. : 150 ℃

- Lens controls

- Ion Guide 2 Offset : 0.5 V

- Collision Cell Lenses

- Entrance : 1.0, Exit : 1.0

- Detector Gain : 1.00

실시예 1, 비교예 2 및 상업적으로 입수 가능한 겔의 잔류 BDDE(1,4-butandiol diglycidyl ether), BGPE(1,4-butanediol glycidyl propan-2,3-diolyl ether) 및 BDPE[1,4-butanediol di-(propan-2,3-diolyl)ether]를 확인하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.

[표 4]

실험 결과 실시예 1에서 잔류 BDDE(1,4-butandiol diglycidyl ether), BGPE(1,4-butanediol glycidyl propan-2,3-diolyl ether) 및 BDPE[1,4-butanediol di-(propan-2,3-diolyl)ether]가 규제됨을 확인하였다.

실험예 5. 상업적으로 입수 가능한 골관절염용 히알루론산 겔과의 물성 비교

상업적으로 입수 가능한 골관절염용 히알루론산 겔(시노비안) 및 실시예 4에 대하여 점도 및 탄성 분석, 효소분해 저항성(탄성유지율%) 분석을 진행하였다. 분해효소는 Hyaluronidase를 사용하였고, 상기 효소를 증류수에 3U/μl의 농도로 녹여 히알루론산 겔에 처리하였다. 효소 처리된 히알루론산 겔은 shaking 조건에서 4시간 동안 인큐베이션한 뒤, Anton paar 사의 Modular Compact Rheometer 302 모델을 이용하여 측정하였으며, 효소처리 되기 전과의 탄성과 분해된 탄성의 비율로 계산하였다. 그 결과를 표 5에 나타냈다.

실험 결과, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조한 히알루론산 가교체는 유사한 함량을 가진 상업용 제품에 비하여, 실시예 4와 같이 점도와 탄성, 효소분해저항성이 높았다.

[표 5]

(단위: 탄성(G')의 경우 Pa, 점도(η)의 경우 Pa·s)

Claims

에폭시계 가교제로 가교된 히알루론산 가교체로서,
유효 가교율이(CrR)이 0.3 이상이고,
조성물 내에 1.5 중량% 이상으로 함유될 때 점도가 90 Pa·s 이상이고, 탄성이 400 Pa 이상인 것을 특징으로 하는 히알루론산 가교체.
제 1 항에 있어서,
상기 에폭시계 가교제가 에틸렌글리콜디글리시딜에테르(EGDGE), 1,4-부탄디올디글리시딜에테르(BDDE), 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, EDC(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide), BCDI(biscarbodiimidie), 디글리세롤폴리글리시딜에테르, DVS(divinyl sulfone) 또는 그의 조합인 히알루론산 가교체.
제 2 항에 있어서, 가교제가 1,4-부탄디올디글리시딜에테르(BDDE)인 히알루론산 가교체.
제 1 항에 있어서, 유효 가교율(CrR)이 0.3 이상 0.8 이하인 히알루론산 가교체.
제 1 항에 있어서, 단상성 및 이상성 특성을 동시에 갖는 히알루론산 가교체.
제 1 항에 있어서, 점도가 90 이상 300 Pa·s 이하인 히알루론산 가교체.
제 1 항에 있어서, 탄성이 400 내지 800 Pa인 히알루론산 가교체.
제 1 항에 있어서, 6개월 보관시 점도 변화율이 17% 미만인 히알루론산 가교체.
제 1 항에 있어서, 6개월 보관시 탄성 변화율이 11% 미만인 히알루론산 가교체.
제 3 항에 있어서, 잔류 BDDE가 0.01 ppm 이하인 히알루론산 가교체.
제 10 항에 있어서,
잔류 BGPE(1,4-butanediol glycidyl propan-2,3-diolyl ether)가 0.01 ppm 이하이고, 잔류 BDPE(1,4-butanediol di-(propan-2,3-diolyl)ether)가 0.5 ppm 이하인 히알루론산 가교체.
(a) 히알루론산 또는 이의 염, 에폭시계 가교제, 및 알칼리 수용액을 혼합하는 단계;
(b) 상기 단계 (a)에서 수득한 혼합물을 감압 농축 후 가교하는 단계;
(c) 상기 단계 (b)에서 수득한 가교물을 세척 및 팽윤하는 단계;
(d) 상기 단계 (c)에서 수득한 팽윤물을 분쇄 및 정제하는 단계; 및
(e) 상기 단계 (d)에서 수득한 정제물을 팽윤 및 투석하는 단계;
를 포함하는, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 히알루론산 가교체의 제조방법.
제 12 항에 있어서,
단계 (a)에서 히알루론산 또는 이의 염의 분자량은 100,000 Da 내지 6,000,000 Da인 제조방법.
제 12 항에 있어서,
단계 (a)에서 알칼리 수용액은 수산화리튬 수용액, 수산화나트륨 수용액, 수산화칼륨 수용액, 또는 이들의 혼합물인 제조방법.
제 12 항에 있어서,
단계 (b)에서 감압 농축은 15 내지 40 ℃에서 수행되는 것인 제조방법.
제 12 항에 있어서,
단계 (b)에서 감압 농축은 30 내지 40 ℃에서 수행되는 것인 제조방법.
제 12 항에 있어서,
단계 (d)에서 정제는 아세톤, 에탄올, 이소프로필알코올, 또는 이들의 혼합물인 유기용매를 통해 수행되는 것인 제조방법.
제 17 항에 있어서,
유기용매가 이소프로필알코올인 제조방법.
제 12 항에 있어서,
단계 (e) 이후, (f) 투석물로 주사제를 만드는 단계를 더 포함하는 제조방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 히알루론산 가교체를 포함하는, 골관절염의 예방 또는 치료용 조성물.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 히알루론산 가교체를 포함하는 필러 주사용 조성물.
제 21 항에 있어서, 국소 마취제를 더 포함하는 필러 주사용 조성물.