KR20220032509A - 약물의 지속 방출을 위한 서방형 마이크로입자 - Google Patents

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KR20220032509A
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Abstract

본 발명은 생분해성 고분자와 약물을 포함하는 마이크로입자로서, 상기 생분해성 고분자와 약물이 입자 전체에 균일하게 분포되어 있고, 상기 마이크로입자는 약물의 초기 과다 방출을 나타내지 않으며, 입도분석기에 의해 분석되는 입자 크기의 분포 폭(width)이 35 미크론 이하이고, 상기 마이크로입자의 비표면적이 0.75x10-1 내지 2.0x10-1 m2/g인 균일한 입자 크기로 구성되어, 약물의 지속적인 방출 패턴을 나타내는 서방형 마이크로입자를 제공한다. 이와 같은 마이크로입자에 포함된 약물을 포함하는 주사제 조성물은 주사 투여 시에, 선택된 기간 동안 약물의 방출을 제어하여 유효한 약물 농도를 일정하게 방출시킬 수 있으며, 주사제로 제형화 시에 대상체에게 이물감 및 통증을 감소시킬 수 있어 순응도가 높은 주사 제형을 제공할 수 있다.

Description

약물의 지속 방출을 위한 서방형 마이크로입자{MICROPARTICLE FOR SUSTAINED RELEASING OF DRUG}
본 발명은 약물의 지속 방출을 위한 마이크로입자에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 생분해성 고분자를 포함하는 마이크로입자 내에 약물이 포함되어, 약물의 투여 시에 투여 초기의 과다방출이 없고 약물 유효량을 일정 기간 지속적으로 방출할 수 있는 서방형 마이크로입자에 관한 것이다.
일반적으로, 마이크로 입자는 약물과 이의 운반 및 방출 제어에 사용되는 담체(carrier)로 구성되는 비경구 투여되는 약물의 제형 중 하나이다. 마이크로 입자는 생체 내에서 서서히 분해되는 성질을 가진 생분해성(biodegradable) 고분자 담체 내에 약물을 봉입하고, 고분자의 분해가 진행됨에 따라 체내에서 약물을 방출한다.
최근 고분자량의 펩타이드나 단백질 등이 새로운 치료 약물로 개발됨에 따라, 이들 약물을 고분자 담체 내에 봉입시켜 지속적으로 방출시키려는 노력이 다양하게 시도되고 있다. 현재 단백질 및 펩타이드 약물에 있어 고분자 담체로 개발되어 사용되는 지방족 폴리에스터는 이미 그 생체 적합성이 인정되어 미국식품의약국(FDA)에 의해 승인을 받았으며, 약물전달용 담체 또는 수술용 봉합사 등의 용도로 널리 사용되고 있다. 지방족 폴리에스터의 구체적인 예로는, 폴리-L-락트산, 폴리글리콜산, 폴리-D-락트산-코-글리콜산, 폴리-L-락트산-코-글리콜산, 폴리-D,L-락트산-코-글리콜산(이하, 'PLGA'라 함), 폴리-카프로락톤, 폴리-발레로락톤, 폴리-하이드록시부티레이트 및 폴리-하이드록시발러레이트 등이 포함된다.
이러한 고분자 담체 내에 약물을 봉입시켜 지속적으로 방출시키려는 다양한 시도에도 불구하고, 상기한 지방족 폴리에스터로 이루어진 미립구에 단백질 약물을 봉입한 제형의 경우 약물이 초기에 과다방출(initial burst effect)되는 문제, 일정 기간 동안 약물의 방출율 속도가 일정하게 조절되지 않아 일정 기간 중 약효가 발휘되지 않는 문제, 봉입된 약물이 100% 방출되지 않는 불완전한 방출과 같은 문제가 예기치 않게 나타나 실제 주사제형으로 판매되기에는 어려움이 있다.
예를 들면, 소의 혈청알부민, 라이소자임 등의 모델 단백질 약물의 경우, 초기에 다량의 약물이 방출된 후 최종 방출량이 50% 전후이고[Crotts, G. and Park, T.G., J. Control Release, 44, 123-134, 1997; Leonard, N.B., Michael, L.H., Lee, M.M. J. Pharm. Sci., 84, 707-712], 재조합 인간성장호르몬을 지방족 폴리에스테르를 담체로 이용하여 미립구에 봉입한 경우, 30 내지 50%의 단백질 약물이 초기에 과다방출되며, 이후 40 내지 60% 정도의 양이 방출되지 못하고 미립구 내에 남아 있다는 것이 보고되었다.
이러한 문제는 미립구의 제조가 상분리법(phase separation), 분무 건조법(spray-drying) 및 에멀젼 용매 증발법(emulsion solvent evaporation) 중 어느 하나의 방법에 의해 제조되든지 간에, 최종 형성된 미립구의 입자 크기가 변동성이 크다면 크기가 다른 미립구로부터 방출되는 약물의 양은 일정하지 않을 수 밖에 없다.
일 예로서, 에멀젼 용매 증발법에 의해 제조되는 미립구는 KR 등록 특허 제10-2091114호에서 제조된 미립구의 입자들의 크기가 매우 다양한 다분산성인 것을 개시하고 있다(도 1a 내지 도 1i 참조).
따라서, 약물을 정확한 치료 기간 동안 지속적인 방출 속도로 제공하기 위해서는 입자의 크기의 균일성이 무엇보다 중요하다. 입자 크기는 미립자 물질의 많은 성질에 영향을 미치며, 입자의 품질과 성능에 중대한 지표인자이다. 입자의 크기와 모양은 입자의 유동성 및 압축성에 영향을 미친다. 더 크고, 더욱 구형인 입자는 더 작거나 높은 종횡비를 가진 입자보다 유동성이 일반적으로 더욱 용이할 것이다. 더 작은 입자는 더 입자보다 더욱 빠르게 용해하고 더욱 높은 현탁 점도를 초래할 것이다[Sarlesh rajput, et al., A REVIEW ON MICROSPHERES: METHODS OF PREPARATION AND EVALUATION, World Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Volume 1, Issue 1, 422-438].
입자의 크기뿐만 아니라, 입자 크기의 균일성은 입자의 크기가 불균일한 다분산성 미립구보다 약물의 방출 속도를 정확하게 예측할 수 있고 정확한 치료 기간 동안 방출 지속을 보장할 수 있다. 따라서, 입자의 균일한 크기는 지속 방출형 약물에 대해 해결되어야 할 과제이다.
지금까지 개발된 많은 마이크로입자형 약물은 여전히 초기 과다방출 (burst)의 문제 및 치료 기간 동안 약물 방출 속도의 불완전한 제어와 같은 문제를 갖고 있으며, 이러한 문제의 근본적인 이유 중 하나는 입자 크기의 불균일성일 것이다.
따라서, 본 출원인은 균일한 입자의 제조를 통해 약물을 필요한 기간 동안 제어된 방출 패턴으로 제공할 수 있는 안정성 및 신뢰성이 보장되는 서방형 입자를 완성하는 것에 대해 초점을 맞추어 예의 연구하였다.
이에, 본 출원인은 약물의 지속 방출형 주사 제형에 사용하기 위한 마이크로입자로서, 생분해성 고분자와 약물이 다양한 비율로 배합되어도 대상체에게 주사제로 투여 시에 이물감 및 통증을 주지 않는 적절한 입자 크기로 제조되고, 제조된 입자 크기들이 높은 균일도를 갖추어, 약물의 초기 과다방출이 없으면서 생분해성 고분자와 약물의 종류 및 배합 비율의 변동에도 필요한 기간 동안 약물 방출의 균일성을 나타낼 수 있는 마이크로입자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 생분해성 고분자와 약물을 포함하는 서방형 마이크로입자로서, 상기 마이크로입자는 완전한 구형이고 입자 전체에 상기 생분해성 고분자와 상기 약물이 고르게 분포해 있으며, 입도분석기에 의해 분석되는 입자 크기의 분포 폭(particle size distribution width)이 35 미크론 이하이고 입자의 비표면적은 단위 질량당 0.75x10-1 내지 2.0x10-1 m2/g인 입자들로 구성되는, 서방형 마이크로입자를 제공한다.
일 실시예로서, 상기 서방형 마이크로입자는 약물의 혈중 방출 패턴 분석 시에 약물의 초기 과다 방출을 나타내지 않고 약물 투여가 필요한 목적 기간 동안 약물의 지속적인 방출 패턴을 나타내는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 생분해성 고분자는 상기 마이크로입자의 중량을 기준으로 60 중량% 내지 97 중량% 범위인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 서방형 마이크로입자는 상기 약물과 상기 생분해성 고분자의 배합 비율이 1:1.5 내지 1:30 비율의 범위로 포함되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 마이크로입자에 포함되는 약물은 도네페질(Donepezil), 아리피프라졸(Aripiprazole), 올란자핀(Olanzapine), 팔로노세트론(Palonosetron), 미노싸이클린(Minocycline), 메만틴(Memantine), 날트렉손(Naltrexone), 알렌드로네이트(Alendronate), 데옥시콜레이트(Deoxycholate), 리세드로네이트(Risedronate), 이반드로네이트(Ibandronate), 졸레드로네이트(Zoledronate), 리라글루타이드(Liraglutide), 엑세나타이드(Exenetide), 란레오타이드(Lanreotide), 옥트레오타이드(Octreotide), 데스로렐린(Deslorelin), 류프로렐린(Leuprorelin), 고세렐린(Goserelin), 트립토렐린(Triptorelin), 및 피나스테라이드(Finasteride)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 생분해성 고분자는 폴리-L-락트산, 폴리락타이드, 폴리글리콜산, 폴리-D-락트산-코-글리콜산, 폴리-L-락트산-코-글리콜산, 폴리-D,L-락트산-코-글리콜산, 폴리-카프로락톤, 폴리-발레로락톤, 폴리-하이드록시부티레이트 및 폴리-하이드록시발러레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 마이크로입자의 평균 직경(D50)은 20 내지 100 ㎛ 사이의 완전한 구형인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 서방형 마이크로입자는 상기 마이크로입자로부터 방출되는 약물의 최대 혈중 농도(Cmax) 대 초기 혈중 농도(Cint)의 비가 2 내지 30인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 마이크로입자는 1 주 내지 12 개월 중에서 선택되는 기간 동안 약물의 지속적인 방출을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 마이크로입자에 따르면, 균일한 입자 크기를 나타내는 좁은 입자 크기의 분포 폭 및 비표면적 범위를 갖는 입자로 구성되어, 주사용 조성물에 포함되어 환자에게 주사 시에 약물의 방출 속도의 제어가 달성됨으로써, 약물의 초기 과다방출이 일어나지 않으면서 약물을 원하는 기간 동안 지속적으로 방출시킬 수 있는 효과를 제공한다. 이와 같은 지속 방출형 마이크로입자로부터 원하는 선택 기간 동안 안정된 방출 패턴으로 약물을 제공할 수 있으므로, 매일 복용해야 하는 약물의 불편함을 해소하고 초기 과다방출 또는 방출의 불안정성으로 인한 약물 부작용이나 약효 부재의 문제를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 약물이 피나스테라이드(Finasteride) 1개월 용량인 제조예 1A에 따라 제조된 마이크로입자의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 1b는 약물이 피나스테라이드 3 개월 용량인 제조예 1B에 따라 제조된 마이크로입자의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 2는 약물이 도네페질(Donepezil) 1개월 용량인 제조예 2에 따라 제조된 본 발명의 마이크로입자의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 3은 약물이 날트렉손(Naltrexone) 1개월 용량인 제조예 3에 따라 제조된 본 발명의 마이크로입자의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 4는 약물이 엑세나타이드(Exenatide)인 제조예 4에 따라 제조된 본 발명의 마이크로입자의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 5는 약물이 류프로렐린(Leuprorelin)인 제조예 5에 따라 제조된 본 발명의 마이크로입자의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 6은 약물이 데스로렐린(Deslorelin)인 제조예 6에 따라 제조된 본 발명의 마이크로입자의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 7은 약물이 피나스테라이드이되, 에멀젼 용매 증발법(emulsion solvent evaporation)을 사용한 비교예 1에 따라 마이크로입자의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 8은 약물이 도네페질이되, 에멀젼 용매 증발법(emulsion solvent evaporation)을 사용한 비교예 2에 따라 마이크로입자의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 9는 알콜 중독 치료제인 날트렉손의 서방형 주사제로 판매되고 있는 Naltrexone Reference LAI(Long-Acting Injectable)의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 10은 약물이 엑세나타이드이되, 에멀젼 용매 증발법(emulsion solvent evaporation)을 사용한 비교예 4에 따라 제조된 마이크로입자의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 11은 약물이 류프로렐린이되, 에멀젼 용매 증발법(emulsion solvent evaporation)을 사용한 비교예 5에 따라 제조된 마이크로입자의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 12는 약물이 데스로렐린이되, 에멀젼 용매 증발법(emulsion solvent evaporation)을 사용한 비교예 6에 따라 제조된 마이크로입자의 입자 크기 분포 그래프를 나타낸다.
도 13은 제조예 1A에 따라 제조된 피나스테라이드를 함유하는 마이크로입자를 SEM(주사전자현미경, x500 배율) 촬영 사진을 도시한 것이다.
도 14는 제조예 2에 따라 제조된 도네페질을 함유하는 마이크로입자를 x100, x250, x950 배율로 SEM 촬영한 사진을 도시한 것이다.
도 15는 제조예 3에 따라 제조된 날트렉손을 함유하는 마이크로입자 (A)를 x550 배율로, 날트렉손의 시판 제품인 Naltrexone Reference LAI(Long-Acting Injectable)(B)를 x500 배율로 SEM 촬영한 사진이다. 본 발명의 마이크로입자는 완전한 구형을 나타내는 반면, 상기 시판 제품은 함몰 및 찌그러진 부분을 갖는 부정형을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 제조예 1A에 따라 제조된 피나스테라이드를 함유하는 마이크로입자의 약물 방출 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 17은 주사제 1을 비글견(beagle dog)에게 투여하여 기간별 혈중 약물 농도를 측정한 동물 실험에 의거한 기간별 PK 데이터를 나타내는 표이다.
도 18은 주사제 1을 비글견(beagle dog)에게 투여하여 기간별 혈중 약물 농도를 측정한 동물 실험에 의한 기간별 피나스테라이드의 평균 혈중 농도 프로파일 및 DHT의 변화율에 대한 PK 및 PD 측정 결과이다.
도 19는 주사제 2를 비글견(beagle dog)에게 투여하여 기간별 혈중 약물 방출 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 20은 주사제 2를 비글견(beagle dog)에게 투여하여 기간별 혈중 약물 농도를 측정한 동물 실험에 의거한 기간별 PK 데이터를 나타내는 표이다.
도 21은 주사제 2의 약동학(PK) 및 약력학(PD) 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 22는 제조예 2에 따라 제조된 도네페질을 함유하는 마이크로입자의 약물 방출 그래프를 경구 제형인 대조약의 약물 방출 패턴과 비교하여 도시한 것이다.
도 23은 제조예 3에 따라 제조된 날트렉손을 함유하는 마이크로입자의 비글견(beagle dog)에서 약물 방출 실험 결과를 제시한 것이다. 비교군으로서 날트렉손 시판 주사제인 Naltrexone Reference LAI(Long-Acting Injectable)의 방출 그래프를 함께 제시하였다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
생분해성 고분자를 포함하는 마이크로입자는 약물의 지속 방출에 사용하기 위한 미립자 형태의 구체로서 서방형 제제 분야에 이미 잘 알려져 있다. 이러한 고분자 담체 내에 약물을 봉입시켜 지속적으로 방출시키려는 다양한 시도에도 불구하고, 생분해성 고분자로 이루어진 미립구에 약물을 봉입한 제형의 경우 약물의 초기 과다방출, 또는 입자 크기의 불균일성으로 인한 약물 방출의 제어 불능과 같은 문제가 여전히 존재한다.
본 발명은 약물의 지속 방출형 주사 제형으로서 약물의 종류 및 함량, 생분해성 중합체 종류 및 함량, 및 선택된 방출 기간의 변동에 크게 좌우됨이 없이, 약물이 균일하게 봉입되고 제어된 입자 크기 특성을 가짐으로써 약물의 초기 과다방출이 없으면서 선택된 기간 동안 약물의 지속적인 방출 특성의 완성도를 높인 마이크로입자를 제공한다. 또한, 선택된 기간 동안 필요한 약물 농도를 갖는 균일하고 적절한 크기의 입자를 주사제로 제형화함으로써 대상체에게 주사 시에 이물감 및 통증을 감소시킬 수 있는 서방형 마이크로입자를 포함하는 서방형 주사제 조성물도 고려한다.
본 발명의 서방형 마이크로입자는 생분해성 고분자와 약물이 입자 내에 균일하게 분포해 있고, 표면이 매끄러운 완전한 구형이며 입자의 크기 분포 폭이 35 미크론 이하이고 비표면적이 0.75x10-1 내지 2.0x10-1 ㎡/g인 단분산성 미립구인 것이다.
상기 단분산성 미립구는 생분해성 고분자와 약물이 균일하게 포함되어 있는 완전한 구형의 형상을 갖고, 표면이 흠 또는 함몰 또는 돌출 또는 결함 또는 간극이 없이 온전하고 매끄러운 형상을 갖는다.
상기 약물이 균일하게 포함되어 있다는 것은 제조된 마이크로입자로부터 약물의 방출이 초기 과방출 없이 지속적인 방출 패턴을 나타내는 것으로부터 알 수 있다.
본 발명의 서방형 마이크로입자는 이 입자로부터 약물의 방출 패턴이 초기 과방출이 없이 초기 혈중 농도(Cint) 대 최대 혈중 농도(Cmax)의 비율이 1:2 내지 30인 것을 나타낸다
이러한 초기 혈중 농도 값과 최대 혈중 농도 값의 차이는 초기 과방출이 발생하지 않음을 의미한다 할 것이며, 지속적인 방출 패턴으로 인해, 초기 혈중 농도 값에 대해 최대 혈중 농도 값이 큰 차이를 나타내지 않고, 일정한 범위를 유지한다는 것을 의미하기도 한다.
또한, 본 발명의 서방형 마이크로입자는 이 입자로부터 약물의 방출 패턴이 지속적인 방출 패턴을 나타내는 것으로서, 입자의 크기 분포 폭이 35 미크론 이하인 거의 동일한 입경을 갖는 입자들로 구성되어 경시적인 약물 방출 함량이 균일한 패턴을 나타내는 것이다. 특히, 본 발명의 서방형 마이크로입자에서 바람직한 입자 크기 분포 폭은 25 미크론 이하인 것이다.
또한, 본 발명의 서방형 마이크로입자는 입자의 크기 분포 폭이 35 미크론 이하이면서, 비표면적이 0.75x10-1 내지 2.0x10-1 ㎡/g 범위를 만족시키는 것이다. 즉, 상기 비표면적의 범위에 속하는 입도 특성을 나타내는 마이크로입자라도, 입자 크기 분포 폭이 35 미크론 미만이 아니라면 본 발명의 마이크로입자의 범위에 포함되지 않는다.
본 발명의 서방형 마이크로입자에서, 상기 생분해성 고분자는 상기 폴리락트산, 폴리락타이드, 폴리락틱-코-글리콜산, 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA), 폴리포스파진, 폴리이미노카보네이트, 폴리포스포에스테르, 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르, 폴리이미노카보네이트, 폴리포스포에스테르, 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르, 폴리카프로락톤, 폴리하이드록시발레이트, 폴리하이드록시부티레이트, 폴리아미노산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 특히 폴리락타이드, 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA) 및 이의 조합 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 하지만, 이러한 특정 예시에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 서방형 마이크로입자에서 상기 생분해성 고분자는 상기 마이크로입자의 중량을 기준으로 60 중량% 내지 97 중량% 범위이고, 상기 약물은 상기 생분해성 고분자에 대비하여 1:1.5 내지 1:30 비율의 범위로 포함되는 것이다.
상기 생분해성 고분자와 약물을 이용하여 제조하는 본 발명에 따른 마이크로입자의 제조는 1) 제1 혼합물을 제조하는 단계(S100); 2) 제2 혼합물을 제조하는 단계(S200); 3) 제1 혼합물을 직선 방향의 마이크로 채널로 주입하는 단계(S300); 4) 제2 혼합물을 양 측면 또는 일 측면의 마이크로채널로 주입하는 단계(S400); 5) 서방성 입자를 수집하는 단계(S500); 6) 수집한 서방성 입자를 교반하는 단계(S600); 및 7) 서방성 입자를 세척 및 건조하는 단계(S700)의 순서로 진행된다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 약물을 포함하는 서방성 입자의 제조방법에 대해 설명하면 하기와 같다.
상기 1) 단계(S100)에서 제1 혼합물을 제조하는 단계는 생분해성 고분자 및 약물을 유기 용매에 용해시켜 제1 혼합물을 제조하는 단계로, 상기 생분해성 고분자는 폴리락트산, 폴리락타이드, 폴리락틱-코-글리콜산, 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA), 폴리포스파진, 폴리이미노카보네이트, 폴리포스포에스테르, 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르, 폴리이미노카보네이트, 폴리포스포에스테르, 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르, 폴리카프로락톤, 폴리하이드록시발레이트, 폴리하이드록시부티레이트, 폴리아미노산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 특히 폴리락타이드, 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA) 및 이의 조합 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 하지만, 이러한 특정 예시에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 약물은 도네페질(Donepezil), 아리피플라졸(Aripiprazole), 올란자핀(Olanzapine), 팔로노세트론(Palonosetron), 미노싸이클린(Minocycline), 메만틴(Memantine), 날트렉손(Naltrexone), 알렌드로네이트(Alendronate), 데옥시콜레이트(Deoxycholate), 리세드로네이트(Risedronate), 이반드로네이트(Ibandronate), 졸레드로네이트(Zoledronate), 리라글루타이드(Liraglutide), 엑세나타이드(Exenatide), 란레오타이드(Lanreotide), 옥트레오타이드(Octreotide), 데스로렐린(Deslorelin), 류프로렐린(Leuprorelin), 고세렐린(Goserelin), 트립토렐린(Tryptorelin), 및 피나스테라이드(Finasteride)를 예로 들 수 있으나, 이러한 약물에만 특별히 한정되는 아니며, 본 기술분야에서 지속 방출형으로 제조가 필요한 약물이라면 본 발명에 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, 치매 예방 및 치료를 위한 도네페닐 및 메만틴, 정신병의 예방 및 치료를 위한 올라자핀 및 아리피플라졸, 항구토제인 팔로노세트론, 항생제인 미노싸이클린, 알콜 중독의 예방 및 치료를 위한 날트렉손, 골다공증 치료를 위한 알렌드로네이트, 리세드로네이트, 이반드로네이트, 졸레드로네이트, 지방 분해 용해 및 비만 치료를 위한 데옥시콜레이트, 리라글루타이드 및 엑세나타이드, 말단비대증 치료를 위한 란레오타이드 및 옥트레오타이드, 자궁내막증 치료를 위한 데스로렐린, 고세렐린, 트립토렐린, 항암 치료를 위한 류프로렐린, 및 전립선 비대증 또는 탈모 치료를 위한 피나스테라이드를 지속 방출형 마이크로입자의 제조를 위한 약물로 사용할 수 있다.
상기 1) 단계(S100)에서 제1 혼합물을 제조하는 단계는, 약물이 수용성 약물인 경우, 약물은 물에 용해시켜 사용할 수도 있으나, 최대한 용해되는 유기 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 상기 약물과 상기 생분해성 고분자는 별도의 유기 용매에 용해시켜 두 용액을 합하여 제1 혼합물로 사용할 수 있다.
또한, 상기 1) 단계(S100)에서 제1 혼합물을 제조하는 단계는, 약물과 생분해성 고분자를 각각 다른 적합한 유기 용매에 용해시켜 제조할 수도 있다. 이와 같이 약물과 생분해성 고분자는 최적의 용해 상태 또는 현탁 상태를 달성할 수 있는 매질을 사용하여 액상 또는 현탁액으로 제조할 수 있는 것이라면, 상기 용매의 종류에 의해 본 발명이 크게 제한되지는 않는다.
상기 제1 혼합물 내의 생분해성 고분자와 약물은 약물의 방출 유효 용량, 약물의 필요한 지속 투여 기간, 약물의 이화학적 특성 등에 따라 다양한 비율로 조절될 수 있다. 단, 약물에 비해 생분해성 고분자의 중량 비율이 지나치게 적으면, 구형의 생분해성 고분자 입자에 약물이 고르게 분포하지 않거나, 구형 입자가 형성되지 않는 문제가 발생하여 바람직하지 않다. 대체로, 약물 대 생분해성 고분자의 최저 함량 비율은 1:1.5인 경우까지 제조할 수 있었지만, 이러한 함량 비율에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
또한, 약물에 비해 생분해성 고분자의 중량 비율이 지나치게 많으면, 바람직한 크기의 입자 내에 약물의 유효량을 혼입시킬 수 없어, 필요한 약물 농도를 투여하기 위하여 많은 양의 마이크로입자를 투여해야 하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 약물과 생분해성 고분자의 함량 비율은 필요한 약물의 투여량과 마이크로입자의 크기를 고려하여 적절하게 선택할 수 있다.
상기 제1 혼합물 내의 생분해성 고분자는 약 10 내지 30 중량%로 포함되며, 바람직하게는 10 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 12 내지 15 중량%이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 유기 용매는 생분해성 고분자 및 약물을 용해시킬 수 있는 유기 용매로서 당업자가 쉽게 선택할 수 있는 유기 용매라면 모두 사용가능하다고 할 것이다. 예를 들면, 디클로로메탄, 클로로포름, 클로로에탄, 디클로로에탄, 트리클로로에탄 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이며, 바람직하게는 디클로로메탄이지만, 이러한 예시에 국한되는 것은 아니다.
상기 2) 단계(S200)는 제2 혼합물을 제조하는 단계로, 계면활성제를 물에 용해시켜 제2 혼합물을 제조한다. 상기 계면활성제는 유상인 제1 혼합물에 대비되는 수상을 형성하는 성분으로서, 마이크로채널 내에서 상기 유상 용액을 액적 형태로끊어 주는 역할을 하며, 이러한 생성된 액적의 응고 시에 사용될 수 있는 것이라면, 제한없이 사용가능하다. 구체적으로, 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 이의 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이다. 더욱 구체적으로, 메틸셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 레시틴, 젤라틴, 폴리비닐알콜, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 피마자유 유도체, 라우릴 황산나트륨, 스테아르산 나트륨, 에스테르 아민, 리니어 디아민, 패티 아민 및 이의 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이다. 특히, 폴리비닐알콜(PVA)이 바람직하지만, 이러한 예시에 국한되는 것은 아니다.
상기 3) 단계(S300) 및 4) 단계(S400)는 웨이퍼 상에 형성된 마이크로채널로 각각 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 주입하여 흐르게 하는 단계이다.
보다 구체적으로, 상기 마이크로채널은 실리콘 웨이퍼, 또는 고분자 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 소재에 형성될 수 있으나, 상기 소재의 예시는 상기 예시에 국한되지 않고, 마이크로 채널의 형성이 가능한 소재라면 모두 사용 가능하다.
상기 고분자 필름은 폴리이미드(Polyimide), 폴리에틸렌(Polyethylene), 플루오르화에틸렌프로필렌(Fluorinated ethylene propylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate), 폴리술폰(Polysulfone) 및 이들의 혼합으로부터 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지는 않는다.
일 예시로, 상기 마이크로채널은 실리콘 웨이퍼에 e-beam evaporator를 이용하여 알루미늄을 증착하며, 포토리소그래피(photolithography) 기법을 이용하여 포토레지스트(photoresist)를 알루미늄 위에 패터닝한다. 이후, 포토레지스트를 마스크로 이용하여 알루미늄 식각(etching)하고, 포토레지스트를 제거한 후, 알루미늄을 마스크로 하여 실리콘을 DRIE(deep ion reactive etching)로 에칭하고, 알루미늄 제거 후 웨이퍼 위에 유리를 양극 접합하여 밀봉하여 제조한다.
또한, 상기 마이크로채널은 평균 직경이 35 내지 200 ㎛ 사이이며, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 100 ㎛이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 마이크로 채널의 평균 직경이 35 ㎛ 이하인 경우에는 제조되는 마이크로입자의 직경이 20 ㎛ 이하의 지나치게 작은 입자가 제조될 가능성이 있고, 이는 인체내 주입 후 대식세포에 의해 포식될 가능성이 커지며, 이를 통해 유효 약물의 방출 및 생체내 흡수에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 제조된 입자의 크기가 100 ㎛ 초과인 경우에는 주사 투약 시 주사바늘을 막을 수 있고, 이를 예방하기 위해서는 주사바늘의 내경이 큰 것을 사용해야 하지만, 이러한 경우 주사 시 통증이 커지게 되어 바람직하지 않다.
상기 마이크로 채널의 평균 직경은 입자의 평균 직경과 밀접하게 관련되지만, 제1 혼합물 및 제2 혼합물의 주입 압력과도 밀접한 관련이 있어, 상기 예시에 국한되지 않고, 제조되는 입자의 평균 직경 또는 주입 시 압력 조건에 따라 변경될 수 있다.
또한, 상기 마이크로 채널의 단면 폭(w) 및 단면의 높이(d)는 제조되는 마이크로 입자의 평균 직경(d')과 밀접한 관련이 있다. 상기 마이크로 채널 단면의 폭(w)은 마이크로 입자의 평균 직경(d')에 대해 0.7 내지 2.3의 비율 범위이며, 마이크로 채널 단면의 높이(d)는 입자의 평균 직경(d')에 대해 0.7 내지 2.3의 비율 범위이다.
즉, 제조하고자 하는 입자의 평균 직경(d')이 결정되면, 이에 따라, 마이크로 채널 단면의 폭(w) 및 높이(d)의 길이는 d'의 0.7 내지 2.3의 비율 범위로 설정해야만 원하는 크기의 입자 제조가 가능하다.
즉, 제1 혼합물은 직선 방향의 마이크로채널을 따라 흐르며, 제2 혼합물은 상기 직선 방향의 마이크로채널을 기준으로 양 측면 또는 일 측면에서 직선 방향의 마이크로채널과 교차점을 형성하는 마이크로채널을 따라 흘러, 제1 혼합물의 흐름과 만나게 된다.
이때, 제1 혼합물을 직선 방향의 마이크로채널로 주입 시, 일정한 압력 조건으로 주입하여, 일정한 유속으로 흐르게 하며, 이 유기 상의 주입 압력 조건은 200 내지 1700 mbar 범위이며, 바람직하게는 500 내지 800 mbar 범위이지만, 예시에 국한되지 않는다. 또한, 제2 혼합물을 양 측면 또는 일 측면의 마이크로채널로 주입 시, 일정한 압력 조건으로 주입하여, 일정한 유속으로 흐르게 하며, 이때의 압력 조건은 800 내지 3500 mbar 범위이며, 바람직하게는 2000 내지 2700 mbar 범위이지만, 이러한 예시에 본 발명이 국한되는 것은 아니다.
이와 같이, 직선 방향의 마이크로채널로 주입되는 유기 상의 제1 혼합물보다 제1 혼합물의 흐름과 교차점을 형성하는 수성 상의 제2 혼합물의 흐름이 더 빠른 유속으로 흐르도록, 더 높은 압력 조건 하에서 제2 혼합물을 흐르게 한다.
상기와 같이, 제1 혼합물 및 제2 혼합물의 유속을 다르게 하고, 제2 혼합물의 유속을 제1 혼합물의 유속보다 빠르게 함으로써, 제1 혼합물의 흐름과 제2 혼합물의 흐름이 만나는 지점에서 상대적으로 더 빠른 유속을 가지는 제2 혼합물이 제1 혼합물을 압축하게 되고, 이때 제1 혼합물 및 제2 혼합물의 반발력으로 인해 제1 혼합물 내의 생분해성 고분자 및 약물이 구 형상의 마이크로 입자를 생성하게 되며, 보다 구체적으로 구형의 생분해성 고분자에 약물이 고르게 분포되어 있는 형태의 마이크로 입자를 형성하게 된다.
상기 5) 단계(S500)는, 마이크로입자를 수집하는 단계로 제2 혼합물이 담긴 수조 내에서 마이크로입자를 수집하여, 초기 생성된 마이크로 입자들 간의 뭉치는 현상(aggregation)을 방지한다.
상기 5) 단계(S500)는 상기 2 단계(S200)에서 제조한 제2 혼합물, 즉 계면활성제 및 물의 혼합 용액을 이용하는 것으로, 제2 혼합물을 상기 2) 단계(S200)에서 제조한 이후, 일부는 마이크로채널로 주입시키고, 다른 일부는 5) 단계(S500)로 이동시켜, 수집된 마이크로입자들 간의 뭉치는 현상을 방지하는데 이용된다.
이 단계에서, 상기 수조 내의 계면활성제의 농도는 제2 혼합물에서의 농도와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 또한, 수조 내의 온도는 입자 형성에 효과적인 저온인 것이 바람직하다. 일 예로, 수조의 온도는 15 내지 25 ℃일 수 있고, 17℃인 것이 바람직하다. 수조 내에 수집된 입자들의 뭉침 현상을 방지하기 위해 교반을 수행할 수 있다. 교반 속도는 150 내지 650 rpm 정도로 수행하는 것이 좋다.
상기 6) 단계(S600)는, 수조 내에서 수집된 마이크로 입자를 교반하는 단계로, 마이크로 입자를 일정한 온도 조건 및 교반 속도로 교반하여, 입자의 표면에 존재하는 유기 용매를 증발시켜 제거한다. 이때, 교반 조건은 약물의 종류 및 고분자의 종류에 따라 유기 용매의 제거 및 입자의 경화를 위해 필요한 온도 조건 및 교반 속도를 조절하여 진행할 수 있다.
일 예로, 교반 조건은 15 내지 25℃에서 0.5 내지 1.0 시간 동안 150 내지 650 rpm의 속도로 1차 교반하는 단계; 및 상기 1차 교반 단계 이후, 30 내지 50℃에서 2.0 내지 8.0 시간 동안 200 내지 1,000 rpm의 속도로 2차 교반하는 단계; 및 상기 2차 교반 단계 이후, 15 내지 25℃에서 0.5 내지 1.5 시간 동안 200 내지 1,000 rpm의 속도로 3차 교반하는 단계의 순서로 진행할 수 있다.
상기 교반 속도는 1차 및 2차 교반 단계에서 교반 속도에 차이를 주어 교반을 진행하여, 1차 교반 공정보다 2차 교반 공정에서 보다 빠른 속도를 이용하여 교반 공정을 진행한다.
교반 속도뿐 아니라, 온도 조건 역시, 1차 교반 공정에 비해 2차 교반 공정에서 온도를 상승시켜 교반시키는 것을 특징으로 하며, 온도를 단계적으로 상승시킴에 따라, 입자의 표면에 존재하는 유기 용매의 증발 속도를 조절할 수 있다. 즉, 서방성 입자의 표면에 존재하는 유기 용매를 서서히 증발시켜, 매끄러운 표면을 가지는 마이크로 입자를 제조할 수 있다.
제1 혼합물(유상) 및 제2 혼합물(수상)이 마이크로채널을 통해 흐를 때의 온도는 15 내지 25℃이며, 바람직하게는 17℃이다. 즉, 마이크로채널을 흐르고, 교차점을 형성하여 마이크로 입자를 생성한 이후, 수집된 마이크로입자를 1차 교반할 때까지는 일정하게 15 내지 25℃로 저온을 유지한다. 마이크로입자의 제조 과정에서 저온을 유지해야만, 구형의 입자를 제조 및 유지가 가능하다. 즉, 저온 조건이 아닌 경우에는 일정한 구 형상의 입자를 제조하기 어려운 문제가 발생한다.
상기 교차점에서 형성된 마이크로채널을 포함하는 유상 및 수상의 혼합물은 0.3 내지 1.0 mm 내경의 이동 튜빙을 통해 저장 용액 함유 조 내로 이송될 수 있다.
상기 저장 용액은 상기 수성상 용액에 사용된 계면활성제와 동일하거나 동일한 종류의 계면활성제를 포함하는 수용액일 수 있다. 상기 계면활성제의 함량은 0.2 내지 1.0 중량% 범위일 수 있다. 저장 용액의 양은 상기 유상 용액량의 약 25 배 내지 약 500 배일 수 있다. 상기 계면활성제는 생분해성 고분자 용액이 안정한 에멀젼 형성을 할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용가능하다.
마지막으로 상기 7) 단계(S700)는, 마이크로 입자를 세척 및 건조하는 단계로, 교반하여 표면의 유기 용매를 모두 제거한 마이크로 입자를 제균 여과된 정제수로 수 차례 세척하여 마이크로 입자에 잔존하는 계면활성제를 제거하고, 이후 동결건조하거나, 실온에서 감압건조하거나, 또는 35 내지 45℃에서 2 내지 8 시간 동안 300 내지 1500 rpm 하에 회전 건조한다.
최종적으로 생성된 입자 내에 포함된 생분해성 고분자 및 약물의 중량 비율은 상기 제1 혼합물에서의 중량 비율과 동일한데, 이는 마이크로 입자를 제조하고, 유기 용매를 모두 증발시켜 제거함에 따라, 제1 혼합물 내에서의 중량 비율과 동일한 비율로 생분해성 고분자 및 약물을 함유한 입자가 제조된다는 것을 입증하는 것이다. 따라서, 본 발명의 마이크로입자 내에 존재하는 생분해성 고분자의 함량은 상기 마이크로입자의 중량을 기준으로 60 중량% 내지 97 중량% 범위인 것이다. 상기 생분해성 고분자의 함량이 60 중량% 미만인 경우에는 미립구의 형성이 어렵고, 97 중량% 초과인 경우에는 약물의 방출 농도가 지나치게 적어지거나 입자의 크기 증가 없이 약물의 함량 증가가 어려우므로 바람직하지 않다.
최종적으로 수득된 마이크로입자는 제조된 입자의 크기가 본 기술분야에 공지된 용매 증발법(solvent evaporation)에 의해 제조된 입자 크기에 비해 현저히 균일한 입자 분포를 나타낸다. 본 발명에 따른 생분해성 고분자와 약물로 제조된 마이크로입자는 생분해성 고분자의 종류, 약물의 함량 또는 종류, 생분해성 고분자와 약물의 혼합 비율, 생성된 입자의 크기 등에 크게 좌우됨이 없이, 생성된 총 입자의 입자 크기 분포 폭(particle size distribution width)은 35 미크론 이하인 것이다. 특히, 상기 입자 크기 분포 폭은 30 미크론 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 본 발명의 서방형 마이크로입자의 입자 크기 분포는 25 미크론 이하인 것이다.
공지된 마이크로입자 제조 방법 중 하나인 용매 증발법을 사용하여 제조하는 경우에는 본 발명에 사용된 생분해성 고분자와 약물을 통해 수득되는 마이크로입자와 비교하여 적게는 1.5 배, 많게는 2.5 배 이상의 입자 크기 분포 폭을 갖는 마이크로입자가 생성된다. 용매증발법은 일반적으로 상기 생분해성 고분자와 약물을 유기용매에 용해하여 유상으로 만들고, 이 유상 용액을 계면활성제를 함유하는 수상 용액에 넣어 교반하여 액적(droplet) 형태의 분산상을 만들고, 유기용매의 비등점 온도 미만의 온도로 가열하여 용매를 제거하여 미립구를 제조하는 것이다. 이 방법에 의해 제조된 미립구의 입자 크기의 분포 폭은 적게는 55 미크론 이상, 많게는 70 미크론 이상으로서, 입자의 균일성이 크게 떨어지는 문제를 나타낸다. 입자의 크기가 균일하지 못한 다분산성 미립구는 내포하고 있는 약물의 방출 속도가 입자의 크기마다 차이가 날 수 밖에 없고, 보다 미세한 입자 크기의 형성이 많다면 투여 후 초기 과다방출의 문제가 발생할 수 있고, 이러한 약물의 과다 방출은 약물의 위험성을 초래할 수 있다.
또한, 본 발명의 서방형 마이크로입자는 비표면적이 0.75x10-1 내지 2.0x10-1 ㎡/g 사이인 것이다. 바람직하게는, 본 발명의 입자의 비표면적은 0.8x10-1 내지 1.7x10-1 ㎡/g 사이인 것이다. 일반적으로, 비표면적은 입자의 단위 질량 또는 단위 부피당 전 표면적을 의미하는 것으로서, 입자의 크기나 모양에 따라 각각 다르게 나타난다. 따라서, 본 발명의 서방형 마이크로입자는 입자 크기의 분포 폭이 35 미크론 이하로서, 입자 크기의 분포 폭이 매우 좁은 입자, 즉 입자 크기가 매우 균일한 단분산형 입자로 구성된 것이다. 따라서, 평균 입경(D50)이 동일하더라도 입자 크기 분포 폭이 35 미크론을 초과하는 입자들에 비하여, 본 발명의 마이크로입자는 입자 크기 분포 폭이 좁아 비표면적이 크고, 단위 부피당 입자의 밀도가 높아지므로, 균일한 약물 방출은 물론 약물의 투여량을 저하시키는 데에도 역할을 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 마이크로입자가 나타내는 입자 크기 분포 폭과 비표면적을 갖는 단분산형 입자는 용매증발법에 의해 제조된 마이크로입자에 비해 입자의 크기가 균일하므로 환자에게 주사 시에 생분해성 고분자의 용해 속도 및 약물 방출 속도의 균일성 및 지속성이 달성됨으로써, 약물의 방출 패턴이 일정하고 지속적일 수 밖에 없으므로 약물의 초기 과다방출 문제가 나타나지 않고, 입자의 함량 조절을 통해 원하는 기간 동안 약물의 지속적인 방출을 유도하는 효과를 획득할 수 있다. 또한, 약물의 지속적인 방출을 유도할 수 있어, 약물의 용량을 저하시켜도 목적한 기간 동안 약효를 유지하는 약물 방출을 달성할 수 있다.
상기 본 발명의 마이크로입자를 사용하여 약물의 주사용 조성물을 제조할 수 있다. 본 발명의 마이크로입자를 함유한 주사용 조성물은 약물을 포함하는 마이크로입자 및 현탁 용제를 포함할 수 있다.
상기 주사용 조성물은 현탁 용제에 마이크로 입자가 균일하게 포함된 형태로서, 주사용 조성물을 투여 시, 체내에 마이크로 입자 자체를 주입하여, 약물의 장기간 투여 효과를 나타낼 수 있다.
보다 구체적으로, 체내에 본 발명의 마이크로입자가 주입되면, 생분해성 고분자의 분해에 의해 약물이 방출되는 효과가 나타나게 되고, 이때 본 발명의 입자는 생분해성 고분자 및 약물이 균일하게 혼합된 형태이므로, 장시간 일정한 농도의 약물을 투여하는 효과를 나타낼 수 있다.
즉, 본 발명의 주사용 조성물을 이용하여 1회 주사 시, 1주 내지 12 개월 동안 선택되는 원하는 방출 기간 동안 체내에서 약물이 지속적으로 방출시킴에 따라, 매일 복용해야 되는 문제를 해결하여 사용자의 편의성을 높일 수 있다.
상기 현탁용제는 등장화제, 현탁화제 및 용제를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 등장화제는 D-만니톨(D-Mannitol), 말티톨(Maltitol), 솔비톨(Sorbitol), 락티톨(Lactitol), 자일리톨(Xylitol), 염화나트륨(Sodium chloride) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 D-만니톨이지만, 상기 예시에 국한되지 않는다.
상기 현탁화제는 카복시메틸셀룰로스나트륨(Sodium Carboxymethylcellulose), 폴리소르베이트(Polysorbate 80), 녹말(Starch), 녹말 유도체, 다가알콜류, 키토산(chitosan), 키토산 유도체, 셀룰로스(cellulose), 셀룰로스 유도체, 콜라겐(collagen), 젤라틴(gelatin), 히알루론산(hyaluronic acid, HA), 알긴산(alginic acid), 알진(algin), 펙틴(pectin), 카라기난(carrageenan), 콘드로이틴(chondroitin), 콘드로이틴 설페이트(chondroitin sulfate), 덱스트란(dextran), 덱스트란 설페이트(dextran sulfate), 폴리라이신(polylysin), 티틴(titin), 피브린(fibrin), 아가로스(agarose), 플루란(fluran), 잔탄검(xanthan gum) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 카복시메틸셀룰로스나트륨 및 폴리소르베이트 80이지만, 상기 예시에 국한되지 않는다.
상기 용제는 주사용수(Injection water)를 이용할 수 있으며, 주사용수로 사용가능한 용제는 제한없이 모두 사용 가능하다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 하지만, 이 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
[실시예]
제조예: 마이크로입자의 제조
제조예 1A
피나스테라이드 1개월 용량을 포함하는 마이크로입자의 제조
폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA) 56.0mg 및 피나스테라이드 28.0mg을 디클로로메탄(NF) 317mg에 용해하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이때, 제1 혼합물 내의 폴리락타이드-코-글리콜라이드는 12.5%(w/w)의 비율로 포함하며, 폴리락타이드-코-글리콜라이드 및 피나스테라이드의 중량 비율은 2:1로 사용하였다.
계면활성제인 폴리비닐알콜 48mg을 물에 혼합하여 폴리비닐알콜을 0.5 중량% 포함하는 제2 혼합물을 제조하였다.
상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 마이크로 채널에 주입하여 흐르게 하였다. 이때 사용된 마이크로채널은 120/80㎛ 오리피스 7 채널 칩을 사용하였다. 또한, 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 각각 다른 유속으로 흐르게 하기 위해, 제1 혼합물은 450 mbar의 압력 조건 하에서, 제2 혼합물은 2,100 mbar의 압력 조건 하에서 흐르게 하였다. 온도 조건은 17℃로 유지하였다.
상기 제1 혼합물의 흐름 및 제2 혼합물의 흐름이 만나는 교차점에서 생성된 마이크로 입자를 내경이 0.5mm인 tubing을 따라 이동시켜 0.25 중량%의 폴리비닐알콜 수용액이 담긴 수조 내에 수집하고, 상기 수조 내에 수집된 마이크로 입자를 17℃에서 280 rpm으로 교반을 유지하며 입자의 형성을 완성하였다.
그 다음, 형성된 마이크로입자를 17℃에서 1시간 동안 200 내지 400 rpm의 속도로 1차 교반하고, 43℃로 온도를 상승시켜 4 시간 동안 300 내지 800 rpm의 속도로 2차 교반하고, 20℃에서 1시간 동안 200 내지 1,000 rpm의 속도로 3차 교반하여 입자를 경화시키고 유기 용매를 제거하였다
교반 완료한 마이크로 입자를 제균 여과된 정제수로 수차례 세척하고, 동결 건조하여 피나스테라이드 1개월 용량을 함유하는 서방성 입자를 수득하였다.
상기와 같이 수득한 피나스테라이드를 함유하는 마이크로입자의 직경은 Microtac 사의 S3500 모델인 입도분석기를 사용하여 소량의 계면활성제를 용해시킨 물을 분산액으로 하여 습식 분석 방법으로 분석하였고, 평균 직경은 35.7 마이크로미터(㎛)였으며, 직경의 범위는 D10 %Tile 32.12 ㎛ 내지 D90 %Tile 41.26 ㎛ 범위였으며, 입자 크기의 분포 폭(width)은 7.24 ㎛였다.
그 결과는 이하 표 1에 나타내었고, 도 1a에 그래프로 나타내었다.
제조예 1B
피나스테라이드 3개월 용량을 포함하는 마이크로입자의 제조
생분해성 고분자 화합물로서 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA)와 폴리락타이드(PDL02A)를 1:1의 비율로 혼합한 고분자 혼합물 및 피나스테라이드 84mg을 디클로로메탄에 용해하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이때, 제1 혼합물 내의 고분자 혼합물은 12.5 %(w/w)의 비율로 포함하며, 고분자 혼합물 피나스테라이드의 중량 비율은 2:1이다.
계면활성제인 폴리비닐알콜을 물에 혼합하여 폴리비닐알콜을 0.5 중량% 포함하는 제2 혼합물을 제조하였다.
상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 마이크로 채널에 주입하여 흐르게 하였다. 이때 사용된 마이크로채널은 120/80㎛ 오리피스 7 채널 칩을 사용하였다. 또한, 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 각각 다른 유속으로 일정하게 흐르게 하기 위해, 제1 혼합물은 500 mbar의 압력 조건 하에서, 제2 혼합물은 2,100 mbar의 압력 조건 하에서 흐르게 하였다. 온도 조건은 17℃로 유지하였다.
상기 제1 혼합물의 흐름 및 제2 혼합물의 흐름이 만나는 교차점에서 생성된 마이크로 입자를 내경이 0.5mm인 tubing을 따라 이동시켜 0.25 중량%의 폴리비닐알콜 수용액이 담긴 수조 내에 수집하고, 상기 수조 내에 수집된 마이크로 입자를 17℃에서 280 rpm으로 교반을 유지하며 입자의 형성을 완성하였다.
그 다음, 형성된 마이크로입자를 17℃에서 1시간 동안 200 내지 400 rpm의 속도로 1차 교반하고, 43℃로 온도를 상승시켜 5 시간 동안 300 내지 800 rpm의 속도로 2차 교반하고, 25℃에서 1시간 동안 200 내지 400 rpm의 속도로 3차 교반하여 입자를 경화시키고 유기 용매를 제거하였다
교반 완료한 마이크로 입자를 제균 여과된 정제수로 수차례 세척하고, 동결 건조하여 피나스테라이드 3개월 용량을 함유하는 서방성 입자를 수득하였다.
상기와 같이 수득한 피나스테라이드를 함유하는 마이크로입자의 직경은 Microtac 사의 S3500 모델인 입도분석기를 사용하여 소량의 계면활성제를 용해시킨 물을 분산액으로 하여 습식 분석 방법으로 분석하였고, 평균 직경은 36.42 마이크로미터(㎛)였으며, 직경의 범위는 D10 %Tile 32.46 ㎛ 내지 D90 %Tile 41.76 ㎛ 범위였으며, 입자 크기의 분포 폭(width)은 7.60 ㎛였다.
그 결과는 이하 표 1에 나타내었고, 도 1b에 그래프로 나타내었다.
제조예 2
도네페질을 포함하는 마이크로입자의 제조
폴리락타이드(PDL02A) 2.25g과 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA 7502A) 0.75g을 3:1의 비율로 혼합한 고분자 혼합물 및 도네페질 1.5g을 디클로로메탄 17g에 용해하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이때, 제1 혼합물 내의 고분자 혼합물은 15.0 %(w/w)의 비율로 포함하며, 고분자 혼합물 및 도네페질의 중량 비율은 2:1이다.
계면활성제인 폴리비닐알콜을 물에 혼합하여 폴리비닐알콜을 0.25 중량% 포함하는 제2 혼합물을 제조하였다.
상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 마이크로 채널에 주입하여 흐르게 하였다. 이때, 사용된 마이크로채널은 120/80㎛ 오리피스 7 채널 칩을 사용하였다. 또한, 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 각각 다른 유속으로 흐르게 하기 위해, 제1 혼합물은 500 mbar의 압력 조건 하에서, 제2 혼합물은 2,000 mbar의 압력 조건 하에서 흐르게 하였다. 온도 조건은 17℃로 유지하였다.
상기 제1 혼합물의 흐름 및 제2 혼합물의 흐름이 만나는 교차점에서 생성된 마이크로 입자를 0.5 mm tubing을 따라 이동시키고 0.25 중량%의 폴리비닐알콜 수용액이 담긴 수조 내에 수집하고, 상기 수조 내에 수집된 마이크로 입자를 17℃에서 1시간 동안 300 rpm의 속도로 교반하였다.
그 다음, 수집된 마이크로입자를 17℃에서 1 시간 동안 400 rpm의 속도로 1차 교반하고, 40℃로 온도를 상승시켜 3 시간 동안 600 rpm의 속도로 2차 교반하고, 이후 0℃로 온도를 낮춰 1시간 동안 600 rpm의 속도로 3차 교반하였다.
교반을 완료한 마이크로 입자를 제균 여과된 정제수로 수차례 세척하고, 동결 건조하여 도네페질 1개월 용량을 포함하는 마이크로 입자를 수득하였다.
상기와 같이 수득한 도네페질을 함유하는 마이크로입자의 직경은 Microtac 사의 S3500 모델인 입도분석기를 사용하여 소량의 계면활성제를 용해시킨 물을 분산액으로 하여 습식 분석 방법으로 분석하였고, 평균 직경은 41.37 마이크로미터(㎛), 직경의 범위는 D10 %Tile 36.43 ㎛ 내지 D90 %Tile 48.29 ㎛ 범위였으며, 입자 크기의 분포 폭(width)은 9.08 ㎛ 였다.
그 결과는 이하 표 1에 나타내었고, 도 2에 그래프로 나타내었다.
제조예 3
날트렉손을 포함하는 마이크로입자의 제조
날트렉손 1g을 벤질 알콜 2g에 용해하고 폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA 7504A) 2g을 디클로로메탄 16g에 용해한 후, 각 용액을 혼합하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이때, 제1 혼합물 내의 고분자 혼합물은 15.0 %(w/w)의 비율로 포함하며, 고분자 및 날트렉손의 중량 비율은 2:1로 사용하였다.
계면활성제인 폴리비닐알콜을 물에 혼합하여 폴리비닐알콜을 0.5 중량% 포함하는 제2 혼합물을 제조하였다.
상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 마이크로 채널에 주입하여 흐르게 하였다. 이때, 사용된 마이크로채널은 100㎛ 7 채널 칩을 사용하였다. 또한, 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 일정한 유속으로 흐르게 하기 위해, 제1 혼합물은 500 mbar의 압력 조건 하에서, 제2 혼합물은 2,500 mbar의 압력 조건 하에서 흐르게 하였다. 온도 조건은 17℃로 유지하였다.
상기 제1 혼합물의 흐름 및 제2 혼합물의 흐름이 만나는 교차점에서 생성된 마이크로 입자를 내경이 0.5mm인 tubing을 따라 이동시켜 0.5 중량%의 폴리비닐알콜 수용액이 담긴 수조 내에서 수집하고, 상기 수조 내에 수집된 마이크로 입자를 17℃에서 160 rpm으로 교반을 유지하며 입자의 형성을 완성하였다.
그 다음, 형성된 마이크로입자를 15℃에서 1.5시간 동안 1000 rpm의 속도로 1차 교반하고, 20℃로 온도를 상승시켜, 1시간 동안 1000 rpm의 속도로 2차 교반하고, 이후 25℃로 온도를 상승시키고, 1 시간 동안 1000 rpm의 속도로 3차 교반하였다.
교반을 완료한 마이크로 입자를 제균 여과된 정제수로 수차례 세척하고, 동결 건조하여 날트렉손 1개월 용량을 포함하는 마이크로 입자를 수득하였다.
상기와 같이 수득한 날트렉손 1개월 용량을 함유하는 마이크로입자의 직경은 Microtac 사의 S3500 모델인 입도분석기를 사용하여 소량의 계면활성제를 용해시킨 물을 분산액으로 하여 습식 분석 방법으로 분석하였고, 그 결과 평균 직경은 40.01 마이크로미터(㎛)였고, 직경의 범위는 D10 %Tile 33.73 ㎛ 내지 D90 %Tile 47.46 ㎛ 범위였으며, 입자 크기의 분포 폭(width)은 10.38 ㎛였다.
그 결과는 이하 표 1에 나타내었고, 도 3에는 입도분석결과를 그래프로 나타내었다.
제조예 4
엑세나타이드를 포함하는 마이크로입자의 제조
엑세나타이드 0.1g을 다이메틸 설폭사이드 8g에 용해하고 폴리락타이드:폴리락타이드-코-글리콜라이드(PLGA) 3:1의 고분자 혼합물 2.4g을 디클로로메탄 13.6g에 용해한 후, 두 용액을 혼합하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이때, 제1 혼합물 내의 고분자 혼합물은 15.0 %(w/w)의 비율로 포함하며, 고분자 혼합물 및 엑세나타이드의 중량 비율은 24:1로 사용하였다.
계면활성제인 폴리비닐알콜을 물에 혼합하여 폴리비닐알콜을 0.5 중량% 포함하는 제2 혼합물을 제조하였다.
상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 마이크로 채널에 주입하여 흐르게 하였다. 이때, 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 일정한 유속으로 흐르게 하기 위해, 제1 혼합물은 1,500 mbar의 압력 조건 하에서, 제2 혼합물은 2,700 mbar의 압력 조건 하에서 흐르게 하였다. 온도 조건은 17℃로 유지하였다.
상기 제1 혼합물의 흐름 및 제2 혼합물의 흐름이 만나는 교차점에서 생성된 마이크로 입자를 내경이 0.5mm인 tubing을 따라 이동시키고 0.5 중량%의 폴리비닐알콜 수용액이 담긴 수조 내에서 수집하고, 수집된 마이크로 입자를 17℃에서 1시간 동안 350 rpm의 속도로 교반을 유지하여 입자의 형성을 완성하였다.
그 다음, 형성된 마이크로입자를 17℃에서 1 시간 동안 200 내지 400 rpm의 속도로 1차 교반하고, 40℃로 온도를 상승시켜 4 시간 동안 300 내지 800 rpm의 속도로 2차 교반하고, 20℃에서 1시간 동안 200 내지 1,000 rpm의 속도로 3차 교반하여 입자를 경화시키고 유기 용매를 제거하였다.
교반을 완료한 마이크로 입자를 제균 여과된 정제수로 수차례 세척하고, 동결 건조하여 엑세나타이드 1개월 용량을 포함하는 서방성 입자를 수득하였다.
상기와 같이 수득한 엑세나타이드를 함유하는 마이크로입자의 직경은 Microtac 사의 S3500 모델인 입도분석기를 사용하여 소량의 계면활성제를 용해시킨 물을 분산액으로 하여 습식 분석 방법으로 분석하였고, 평균 직경은 48.08 마이크로미터(㎛)였으며, 직경의 범위는 D10 %Tile 41.36 ㎛ 내지 D90 %Tile 55.36 ㎛ 범위였으며, 입자 크기의 분포 폭(width)은 10.23 ㎛이었다.
그 결과는 이하 표 1에 나타내었고, 도 4 에는 입도분석결과를 그래프로 나타내었다.
제조예 5
류프로렐린 3개월 용량을 포함하는 마이크로입자의 제조
류프로렐린 0.2g을 다이메틸 설폭사이드 1.0g에 용해하고 폴리락타이드(PDL02A) 1.0g은 디클로로메탄(DCM) 3.75g에 용해한 후, 두 용액을 혼합하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이때, 제1 혼합물 내의 폴리락타이드는 15.0 %(w/w)의 비율로 포함하며, 폴리락타이드 및 류프로렐린의 중량 비율은 5:1로 사용하였다.
계면활성제인 폴리비닐알콜을 물에 혼합하여 폴리비닐알콜을 0.5 중량% 포함하는 제2 혼합물을 제조하였다.
상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 마이크로 채널에 주입하여 흐르게 하였다. 이때, 사용된 마이크로채널은 100㎛ 7 채널 칩을 사용하였다. 또한, 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 각각 다른 유속으로 흐르게 하기 위해, 제1 혼합물은 1,500 mbar의 압력 조건 하에서, 제2 혼합물은 2,700 mbar의 압력 조건 하에서 흐르게 하였다. 온도 조건은 17℃로 유지하였다.
상기 제1 혼합물의 흐름 및 제2 혼합물의 흐름이 만나는 교차점에서 생성된 마이크로 입자를 내경이 0.5mm인 tubing을 따라 이동시켜 0.5 중량%의 폴리비닐알콜 수용액이 담긴 수조 내에서 수집하여, 상기 수조 내에 수집된 마이크로 입자를 17℃에서 1시간 동안 300 rpm의 속도로 교반을 유지하며 입자의 형성을 완성하였다.
그 다음, 형성된 마이크로입자를 17℃에서 1 시간 동안 200 내지 400 rpm의 속도로 1차 교반하고, 43℃로 온도를 상승시켜 4 시간 동안 300 내지 800 rpm의 속도로 2차 교반하고, 20℃에서 1시간 동안 200 내지 1,000 rpm의 속도로 3차 교반하여 입자를 경화시키고 유기 용매를 제거하였다.
교반을 완료한 마이크로 입자를 제균 여과된 정제수로 수차례 세척하고, 동결 건조하여 류프로렐린 3개월 용량을 포함하는 마이크로 입자를 수득하였다.
상기와 같이 수득한 류프로렐린을 함유하는 마이크로입자의 직경은 Microtac 사의 S3500 모델인 입도분석기를 사용하여 소량의 계면활성제를 용해시킨 물을 분산액으로 하여 습식 분석 방법으로 분석하였고, 평균 직경은 72.69 ㎛였고, 직경의 범위는 D10 %Tile 64.87 ㎛ 내지 D90 %Tile 83.70 ㎛ 범위였으며, 입자 크기의 분포 폭(width)은 15.33 ㎛였다.
상기 마이크로입자의 입자 측정 결과는 이하 표 1에 나타내었고, 도 5에 입도분석결과를 그래프로 나타내었다.
제조예 6
데스로렐린 6개월 용량을 포함하는 마이크로입자의 제조
데스로렐린 0.3g을 메틸알콜 1.0g에 용해하고 폴리락타이드(PDL02A) 2.0g을 디클로로메탄 4.6g에 용해한 후, 두 용액을 혼합하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이때, 제1 혼합물 내의 고분자 혼합물은 15.0 %(w/w)의 비율로 포함하며, 고분자 및 데스로렐린의 중량 비율은 약 6.7:1이었다.
계면활성제인 폴리비닐알콜을 물에 혼합하여 폴리비닐알콜을 0.5 중량% 포함하는 제2 혼합물을 제조하였다.
상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 마이크로 채널에 주입하여 흐르게 하였다. 이때, 사용된 마이크로채널은 100 ㎛ 7 채널 칩이었다. 또한, 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 각각 다른 유속으로 흐르게 하기 위해, 제1 혼합물은 1,700 mbar의 압력 조건 하에서, 제2 혼합물은 2,700 mbar의 압력 조건 하에서 흐르게 하였다. 온도 조건은 17℃로 유지하였다.
상기 제1 혼합물의 흐름 및 제2 혼합물의 흐름이 만나는 교차점에서 생성된 마이크로 입자를 내경이 0.5mm인 tubing을 따라 이동시켜 0.5 중량%의 폴리비닐알콜 수용액이 담긴 수조 내에서 수집하고, 상기 수조 내에서 수집된 마이크로 입자를 17℃에서 1시간 동안 400 rpm의 속도로 교반을 유지하여 입자의 형성을 완성하였다.
그 다음, 수집된 마이크로입자는 17℃에서 1 시간 동안 200 내지 400 rpm의 속도로 1차 교반하고, 43℃로 온도를 상승시켜 4 시간 동안 300 내지 800 rpm의 속도로 2차 교반하고, 20℃에서 1시간 동안 200 내지 1,000 rpm의 속도로 3차 교반하였다.
교반을 완료한 마이크로 입자를 제균 여과된 정제수로 수차례 세척하고, 동결 건조하여 데스로렐린 6 개월 용량을 포함하는 마이크로 입자를 수득하였다.
상기와 같이 수득한 데스로렐린을 함유하는 마이크로입자의 직경은 Microtac 사의 S3500 모델인 입도분석기를 사용하여 소량의 계면활성제를 용해시킨 물을 분산액으로 하여 습식 분석 방법으로 분석하였고, 평균 직경은 73.05 ㎛였고, 직경의 범위는 D10 %Tile 65.02 ㎛ 내지 D90 %Tile 85.87 ㎛ 범위였으며, 입자 크기의 분포 폭(width)은 15.27 ㎛였다.
상기 마이크로입자의 입자 측정 결과는 이하 표 1에 나타내었고, 입도분석결과는 도 6에 그래프로 나타내었다.
제조예(본 발명)
제조예 1A
피나스테라이드(1M)		 제조예 1B
피나스테라이드(3M)		 제조예 2
도네페질 (1M)		 제조예 3
날트렉손
(1M)		 제조예 4
엑세나타이드(1M)		 제조예 5
류프로렐린
(3M)		 제조예 6
데스로렐린
(6M)
약물 함량(mg) 28 84 150 100 100 200 300
고분자 함량(mg) 56 168 300 200 2400 1,000 2,200
약물:고분자 1:2 1:2 1:2 1:2 1:24 1:5 1:6.7
%Tile 입자 크기(㎛)
10.00 32.12 32.46 36.43 33.73 41.36 64.87 65.02
20.00 33.09 33.50 38.01 35.86 44.13 66.92 67.13
30.00 33.98 34.48 39.19 37.47 45.56 68.85 69.12
40.00 34.83 35.43 40.28 38.78 46.85 70.71 71.04
50.00 35.70 36.42 41.37 40.01 48.08 72.69 73.05
60.00 36.66 37.49 42.51 41.30 49.36 74.82 75.22
70.00 37.84 38.68 43.79 42.70 50.75 77.23 77.58
80.00 39.30 40.06 45.62 44.46 52.32 80.12 80.29
90.00 41.26 41.76 48.29 47.46 55.36 83.70 83.63
95.00 42.59 42.90 50.38 50.03 57.88 86.18 85.87
입자 크기 분포폭(width) 7.24 7.6 9.08 10.38 10.23 15.33 15.27
비표면적(㎡/g) 1.67x10-1 - 1.39x10-1 1.43x10-1 1.28x10-1 0.82x10-1 0.82x10-1
상기 제조예 1A, 1B 및 2 내지 6에서 제조된 본 발명의 마이크로입자들은 입자 분석 결과로부터 알 수 있듯이, 다양한 생분해성 고분자의 조성 및 함량, 약물의 종류 및 함량, 고분자와 약물의 배합 비율에 크게 상관없이, 또한 입자의 평균 직경(D50)이 35.70 미크론(제조예 1A)부터 73.05 미크론(제조예 6)까지 다양한 평균 직경과 20 내지 100 미크론 범위의 입자 크기와, 입자 크기 분포 폭(width) 35 미크론 이하, 비표면적 0.75x10-1 내지 2.0x10-1 범위 내인 것이다. 이하 비교예에서는 서방형 미립구를 제조하는 일반적인 방법 중 하나인 용매증발법을 사용하여 입자를 제조하고 그 입자의 특성을 확인하여 본 발명의 마이크로입자의 특성과 비교하였다.
비교예 1
용매증발법을 이용한 피나스테라이드를 포함하는 마이크로입자의 제조
피나스테라이드 및 생분해성 고분자는 제조예 1과 동일한 함량과 조성으로 혼합하고 neele gauge가 16G(내경 1.19mm)인 Syringe를 이용하여 0.5% 폴리비닐알콜 수용액 내로 주입하여 입자를 제조하였다. 주입 속도는 0.15 ml/sec를 사용하였다. 이 때, 교반 조건은 17℃, 및 2,000 rpm의 조건하에 고속 교반하여 액적 형태의 분산상을 형성하고, 20℃ 온도에서 3 시간 동안 고형화한 후 35℃ 온도에서 1 시간 동안 교반하면서 디클로로메탄 용매를 제거하여 마이크로입자를 형성하였다. 상기 마이크로입자를 물로 3회 세척하여 폴리비닐알콜을 제거하였다.
상기와 같이 수득한 피나스테라이드를 함유하는 마이크로입자의 직경은 상기 본 발명의 제조예에서와 동일한 입도분석기를 사용하여 동일한 방법으로 분석하였고, 그 결과 평균 직경(D50)은 103.1 마이크로미터(㎛), 직경의 범위는 D10 %Tile 50.68 ㎛ 내지 D90 %Tile 138.5 ㎛ 범위였으며, 입자 크기의 분포 폭(width)은 70.94 ㎛ 였다.
상기 마이크로입자의 입자 특성의 측정 결과는 이하 표 2에 나타내었고, 도 7 에 그래프로 나타내었다.
비교예 2
용매증발법을 이용한 도네페질을 포함하는 마이크로입자의 제조
도네페질 및 생분해성 고분자의 함량 및 배합 비율은 제조예 2와 동일한 함량 및 조성비로 혼합하고 needle gauge가 16G(내경 1.19mm)인 Syringe를 이용하여 0.5% 폴리비닐알콜 수용액 내로 주입하여 입자를 제조하였다. 주입 속도는 0.15 ml/sec를 사용하였다. 이 때, 교반 조건은 17℃, 및 2,000 rpm의 조건하에 고속 교반하여 액적 형태의 분산상을 형성하고, 20℃ 온도에서 3 시간 동안 고형화한 후 35℃ 온도에서 1 시간 동안 교반하면서 디클로로메탄 용매를 제거하여 마이크로입자를 형성시켰다. 상기 마이크로입자를 물로 3회 세척하여 폴리비닐알콜을 제거하였다.
상기와 같이 용매증발법에 의해 수득한 도네페질 마이크로입자의 직경은 상기 본 발명의 제조예에서와 동일한 입도분석기를 사용하여 동일한 방법으로 분석하였고, 그 결과 평균 직경(D50)은 120.2 마이크로미터(㎛), 직경의 범위는 D10 %Tile 59.48 ㎛ 내지 D90 %Tile 167.9 ㎛ 범위였으며, 입자 크기의 분포 폭(width)은 120.2 ㎛ 였다. 상기 마이크로입자의 입자 특성의 측정 결과는 이하 표 2에 나타내었고, 도 8에 그래프로 나타내었다.
비교예 3
날트렉손의 시판 장기 지속 방출 제형인 Naltrexone Reference LAI(Long-Acting Injectable) 마이크로입자의 특성
현재 판매되고 있는 날트렉손을 함유한 서방형 제제(Naltrexone Reference LAI)를 구입하여 입자 특성을 본 발명의 제조예에서와 동일한 장치와 방법을 사용하여 분석하였다. 그 결과, 평균 직경은 77.05 마이크로미터(㎛), 직경의 범위는 D10 %Tile 46.40 ㎛ 내지 D90 %Tile 122.2 ㎛ 범위였으며, 입자 크기의 분포 폭은 55.98 ㎛였다.
상기 마이크로입자의 입자 특성의 측정 결과는 이하 표 2에 나타내었고, 도 9에 그래프로 나타내었다.
비교예 4
용매증발법을 이용한 엑세나타이드를 포함하는 마이크로입자의 제조
엑세나타이드 및 생분해성 고분자의 함량 및 배합 비율은 제조예 4와 동일한 함량 및 조성비로 혼합하고 neele gauge가 16G(내경 1.19mm)인 Syringe를 이용하여 0.5% 폴리비닐알콜 수용액 내로 주입하여 입자를 제조하였다. 주입 속도는 0.15 ml/sec를 사용하였다. 이 때, 교반 조건은 17℃, 및 2,000 rpm의 조건하에 고속 교반하여 액적 형태의 분산상을 형성하고, 20℃ 온도에서 3 시간 동안 고형화한 후 35℃ 온도에서 1 시간 동안 교반하면서 디클로로메탄 용매를 제거하여 마이크로입자를 형성시켰다. 상기 마이크로입자를 물로 3회 세척하여 폴리비닐알콜을 제거하였다.
상기와 같이 용매증발법에 의해 수득한 날트렉손 마이크로입자의 직경은 상기 본 발명의 제조예에서와 동일한 입도분석기를 사용하여 동일한 방법으로 분석하였고, 그 결과 평균 직경(D50)은 120.2 ㎛, 직경의 범위는 D10 %Tile 62.92 ㎛ 내지 D90 %Tile 174.9 ㎛ 범위였으며, 입자 크기의 분포 폭(width)은 91.15 ㎛ 였다. 상기 마이크로입자의 입자 특성의 측정 결과는 이하 표 2에 나타내었고, 도 10에 그래프로 나타내었다.
비교예 5
에멀젼 용매증발법을 이용한 류프로렐린을 포함하는 마이크로입자의 제조
류프로렐린 및 생분해성 고분자의 함량 및 배합 비율은 제조예 5와 동일한 함량 및 조성비로 혼합하고 neele gauge가 16G(내경 1.19mm)인 Syringe를 이용하여 0.5% 폴리비닐알콜 수용액 내로 주입하여 입자를 제조하였다. 주입 속도는 0.15 ml/sec를 사용하였다. 이 때, 교반 조건은 17℃, 및 2,000 rpm의 조건하에 고속 교반하여 액적 형태의 분산상을 형성하고, 20℃ 온도에서 3 시간 동안 고형화한 후 35℃ 온도에서 1 시간 동안 교반하면서 디클로로메탄 용매를 제거하여 마이크로입자를 형성시켰다. 상기 마이크로입자를 물로 3회 세척하여 폴리비닐알콜을 제거하였다.
상기와 같이 에멀젼 용매증발법에 의해 수득한 류프로렐린 마이크로입자의 직경은 상기 본 발명의 제조예에서와 동일한 입도분석기를 사용하여 동일한 방법으로 분석하였고, 그 결과 평균 직경(D50)은 122.4 ㎛, 직경의 범위는 D10 %Tile 64.08 ㎛ 내지 D90 %Tile 176.3 ㎛ 범위였으며, 입자 크기의 분포 폭(width)은 91.61 ㎛ 였다. 상기 마이크로입자의 입자 특성의 측정 결과는 이하 표 2에 나타내었고, 도 11에 그래프로 나타내었다.
%Tile 비교예 1
(피나스테라이드)
(㎛)		 비교예 2
(도네페질)
(㎛)		 비교예 3
(Naltrexone Reference LAI)
(㎛)		 비교예 4
(엑세나타이드)
(㎛)		 비교예 5
(류프로렐린)
(㎛)		 비교예 6
(데스로렐린)
10.00 50.68 59.48 46.40 62.92 84.63 64.08
20.00 67.14 74.50 56.61 78.66 101.7 79.94
30.00 83.10 90.86 63.94 93.21 115.1 94.81
40.00 94.30 106.8 70.52 107.2 127.1 109.1
50.00 103.1 120.2 77.05 120.2 138.6 122.4
60.00 110.8 131.1 84.01 132.3 150.3 134.3
70.00 118.3 141.3 92.24 144.3 162.6 146.4
80.00 126.9 152.9 103.2 157.7 176.7 159.5
90.00 138.5 167.9 122.2 174.9 196.0 176.3
95.00 147.1 180.2 205.6 189.6 210.8 190.7
입자크기분포폭(width) (㎛) 70.94 89.9 55.98 91.15 87.75 91.61
비표면적 0.7x10-1 0.6x10-1 0.87x10-1 0.59x10-1 0.49x10-1 0.58x10-1
표 2에 제시된 바와 같이, 피나스테라이드를 사용하여 용매 증발법에 의해 제조된 비교예 1의 마이크로입자의 평균 직경(103.1㎛)은 본 발명(35.70㎛)에 비해 약 2.89 배에 달하는 크기로 제조되는 것으로 나타난다. 뿐만 아니라, 비교예 1의 입자 크기 분포 폭(70.94 ㎛)도 본 발명의 입자 크기 분포 폭(7.24 ㎛)보다 약 10 배의 범위였고, 이는 제조된 입자 크기가 매우 균일하지 않다는 것을 입증하는 것이다. 또한, 비교예 2 및 4 내지 6의 약물의 마이크로입자도 역시 본 발명에 의한 마이크로입자보다 현저히 큰 평균 입경과 입자 크기 분포 폭을 나타내었으며, 이는 입자의 불균일도를 암시한다. 특히, 비교예 3의 날트렉손의 시판 제형은 평균 입경이 77.05 ㎛이고 입자 크기 분포 폭은 55.98 ㎛인 것으로 나타났다. 즉, 날트렉손 시판 제형은 본 발명의 날트렉손 함유 마이크로입자의 평균 입경이 40.01 마이크로미터(㎛)인 것에 비해 평균 입경도 약 1.5 배 이상 크고, 입자 크기의 분포 폭(width)도 본 발명의 10.38 ㎛에 비해 약 5 배 이상 큰 분포 폭을 갖고 있었다. 따라서, 비표면적도 본 발명의 마이크로입자 제조예 3(1.43x10-1)은 비교예 3(0.87x10-1)에 비해 훨씬 큰 비표면적을 나타내었다.
이와 같이 입경이 작고 입자 크기 분포 폭이 작은 균일한 입자로 이루어진 본 발명의 마이크로입자가 균일한 약물 방출 패턴을 나타내는지 조사하기 위해 하기와 같이 피나스테라이드, 도네페질 및 날트렉손 함유 마이크로입자를 각각 주사용 조성물로 제조하여 동물 실험을 수행하였다.
주사용 조성물의 제조
주사제 1: 피나스테라이드 1개월 용량을 함유하는 1M 주사용 조성물의 제조
피나스테라이드 1개월 분량 28mg을 함유하는 제조예 1A의 마이크로입자를 현탁 용제 2 mL에 첨가하여 균일하게 현탁시켜 피나스테라이드를 함유한 1M 주사 제형을 제조하였다.
사용된 현탁용제는 하기 표 3와 같은 조성으로 이루어진다.
현탁용제
함량기준 배합목적 성분명 분량 단위
2.0 mL 등장화제 D-만니톨
(D-Mannitol)		 100.0 mg
현탁화제 카르복시메틸셀룰로오스나트륨
(Soduim Carboxymethylcellulose)		 10.0 mg
현탁화제 폴리소르베이트80(Polysorbate 80) 10.0 mg
용제 주사용수(Injection water) 적량
주사제 2: 피나스테라이드 3개월 용량을 함유하는 3M 주사용 조성물의 제조피나스테라이드 3개월 분량 84mg을 함유하는 제조예 1B의 마이크로입자를 현탁 용제 2 mL에 첨가하여 균일하게 현탁시켜 피나스테라이드를 함유한 3M 주사 제형을 제조하였다.주사제 3: 도네페질 1개월 용량을 함유하는 주사용 조성물의 제조
제조예 2의 도네페질을 함유하는 마이크로입자를 상기 표 3의 현탁 용제 2 mL에 첨가하여 균일하게 현탁시켜 도네페질을 함유하는 1M 주사 제형을 제조하였다.
주사제 4: 날트렉손 1개월 용량을 함유하는 주사용 조성물의 제조
제조예 3의 날트렉손을 함유하는 마이크로입자를 상기 표 3의 현탁 용제 2 mL에 첨가하여 균일하게 현탁시켜 날트렉손을 함유하는 1M 주사 제형을 제조하였다.
마이크로입자의 외관 및 방출 특성 평가
시험예 1 : 서방성 입자의 성상 검토
마이크로 입자의 성상을 확인하기 위하여, 제조예들에 따라 수득한 서방성 입자의 SEM 사진 촬영을 실시하여 입자의 형상을 확인하였다. 그 결과 모두 완전한 구형을 확인할 수 있었다. 피나스테라이드 마이크로입자의 SEM 사진은 도 13에 제시하였고, 도네페질을 함유하는 마이크로입자의 SEM 사진은 도 14에 제시하였다.
또한, 제조예 3에 따라 제조된 날트렉손 서방성 입자와 비교군으로 날트렉손 시판 주사제 제품인 Naltrexone Reference LAI의 SEM 사진을 통해 비교하여 도 15에 제시하였다. 도 15의 A는 본 발명의 날트렉손 마이크로입자를 x550 배율로 촬영한 사진을 제시하였고, 표면에 흠이 없는 완전 구형의 서방성 입자가 생성된 것을 확인할 수 있는 반면, 비교용인 Naltrexone Reference LAI 입자의 SEM 사진(x500)은 도 15 B에 제시한 바와 같이, 구형에 함몰부가 존재하는 것을 확인할 수 있었다.
시험예 2: 마이크로입자의 방출 프로파일(in vivo 방출 실험)
시험예 2-1. 피나스테라이드 약물 방출
제조된 마이크로입자에 대한 약물 방출 정도를 평가하였다. 시간의 경과에 따라 약물의 방출 양상을 평가하여 서방형 제형으로 이용가능 여부를 확인하였다.
상기 조성물 제조예 1의 주사용 조성물을 비글견에 단회 투여 후 혈중 피나스테라이드의 농도를 LC-MS/MS를 이용하여 정량화하였다.
약동학(Pharmacokinetics, PKs) 분석은 WinNonlin® 소프트웨어(vesion 8.0, Pharsight®, Certara™ Company)를 이용하여 진행하였다. 분석 방법 및 분석에 사용된 주요 기기 및 장치는 본 기술분야에 통상적인 기기를 사용하여 분석할 수 있으며, 당업자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.
채취한 용출 시료는 HPLC를 이용하여 각 약물의 함량을 분석하였고, 용출률을 계산하였다. 피나스테라이드를 함유하는 마이크로입자의 약물 방출 그래프는 도 16에 도시한다. 도 16에 도시된 그래프에서, 5개의 약물은 마이크로입자의 투약 비율(10%(Test01), 20%(Test02), 40%(Test03), 60%(Test04) 및 100%(Test05))에 따른 방출 패턴으로서, 투약 비율에 상관없이 초기 과다 방출을 나타냄이 없이 균일한 지속 방출 패턴을 보여준다. 대조군으로서, 경구 투약 제형의 방출 패턴은 검은 선으로 표시하였다.
또한, 시험약 투여군의 PK 파라미터는 'WinNonlin® program(ver. 8.0, Pharsight®, a CertaraTM company)'를 이용하여 혈중 농도 시간-곡선하 면적(AUC0-t), 평균(Mean), SD(표준편차), 및 최대 혈중 농도(Cmax)(㎍/L), 평균 및 SD를 산출하였다.
AUC0-t는 투여 후 측정 가능한 마지막 채혈 시점(t)까지의 혈장 농도로부터 산출한 혈중 농도-시간 곡선하 면적을 합하여 계산한 값이다. Cmax는 각 시험개체의 혈중 농도 측정값 중 최대값으로 산출하였다. 시험 결과는 도 17에 제시하였다.
또한, 방출된 약물의 효과를 확인하기 위해, 비글견의 혈장 중 DHT 농도를 분석하였고, 주사제 1a의 투여후 시간에 따른 혈중 평균 피나스테라이드 농도(왼쪽 y축, 상위선) 및 기저치 대비 DHT 농도 변화율(오른쪽 y축, 하위선)은 도 18에 제시하였다.
도 18의 그래프로부터 알 수 있듯이, 1개월 제형의 피나스테라이드 역시 약물이 초기 과다 방출 문제가 없고 지속적인 약물 방출 효과와 이로 인한 DHT 생성 억제 효과가 있는 것으로 나타났다. 상기 DHT 생성 억제 효과는 피나스테라이드의 방출로 인한 탈모 방지 및 양성 전립선 비대증의 치료 효과를 입증하는 것이다.
또한, 피나스테라이드 3개월 제형으로 제조된 주사제 1b의 약물 방출 패턴은 도 19에 도시하였다. 피나스테라이드 3개월 제제의 투여군별 약동학 파라미터는 도 20에 제시하였다. 또한, 주사제 1b인 피나스테라이드 3개월 제형의 약력학은 투여 후 시간에 따른 혈중 평균 피나스테라이드 농도(왼쪽 y축, 청색선) 및 약물 투여 전의 평균 혈중 DHT 농도를 100% 기준으로 구한 혈중 DHT 농도 변화율(%)(오른쪽 y축, 적색선)로 도 21에 제시하였다.
도 21에 도시된 바와 같이, 피나스테라이드 3개월 주사제는 3개월 간 약물의 지속적인 방출을 보여주었고, 이러한 지속적인 방출에 의하여 3개월 동안 DHT 생성 억제 효과가 나타난다는 것을 확인할 수 있었다.
시험예 2-2. 도네페질 약물 방출
제조예 2의 도네페질을 함유하는 마이크로입자의 약물 방출 실험도 상기 시험예 2-1과 유사하게 수행하였다. 단, 도네페질은 경구 제형인 아리셉트 5mg(G1) 에 대비하여 주사 제형의 경우에는 도네페질 base의 28일 분량의 1/2 분량인 63.84mg을 마이크로입자 191.5mg의 함량으로 투여하였다.
시간에 따른 혈중 도네페질의 방출 패턴을 도 22에 도시하였다. 시간에 따른 시험 개체별 PK 파라미터의 분석 결과는 대조군인 경구 제형과 함께 이하 표 4에 정리하였다.
그룹 ID AUClast(㎍*h/L) Cmax(㎍/h)
대조약(경구 투여군) 1 116.51 4.21
2 116.18 6.71
3 36.78 0.87
평균 89.82 3.93
SD 45.94 2.93
시험군 ID AUC0-t(㎍*h/L) Cmax(㎍/h)
4 849.17 3.72
5 968.38 4.67
6 843.05 2.66
평균 886.87 3.68
SD 70.66 1.01
상기 표 4에서 볼 수 있듯이, 도네페질 주사제는 약물의 방출 패턴 상 경구 제형에 근접한 Cmax를 나타내었고, 이것은 주사제의 용량이 경구약의 1/2 용량이라는 점을 감안할 때, 적은 주사제 용량으로도 약효에 충분한 혈중 농도를 달성할 수 있음을 시사한다.이와 같이, 도 22의 약물 방출 패턴을 보여주는 약동학 실험 결과와 상기 표 4에 제시된 파라미터로부터 본 발명의 도네페질 주사제는 초기 과다 방출 없이 목표 기간 동안 지속적인 방출을 제공하는 주사 제형으로서, 기존 경구 제형보다 적은 용량으로 약효를 지속적으로 제공할 수 있으므로, 매일 복용해야 하는 번거로움 및 약물 내성 문제의 발생도 저하시키는 효과가 있다.
시험예 2-3. 날트렉손 약물 방출
제조예 3의 날트렉손을 함유하는 마이크로입자의 약물 방출 실험도 상기 시험예 2-1과 유사하게 수행하였다. 날트렉손을 함유하는 마이크로입자의 약물 방출 실험 결과는 도 23에 제시한다. 도 23에는 비교군으로서 날트렉손 시판 주사제인 Naltrexone Reference LAI(Long-Acting Injectable)도 함께 실험하여 방출 그래프를 함께 도시하였다.
도 23의 그래프로부터 확인되는 것처럼, 본 발명의 마이크로입자에 담겨 있는 날트렉손 약물은 기존 장기 지속형 주사제 제품에 비해 주사 후 72 시간까지 현저히 낮은 약물 방출 패턴을 나타내었다. 이는 본 발명의 주사제가 초기 과다 방출의 문제가 없다는 것을 입증하는 것이다.
물론, 주사 후 약 100 시간 이후에는 본 발명의 마이크로입자가 시판 Naltrexone Reference LAI의 PK 프로파일과 거의 유사한 방출 패턴을 나타내는 것으로부터, 본 발명의 마이크로입자의 작은 평균 입경 및 좁은 입자 크기 분포 폭은 초기 과다 방출 문제를 제거하는데 결정적인 역할을 한다는 것을 분명하게 알 수 있었다.
이상과 같이 본 발명의 마이크로입자는 종래 공정에 의해 제조된 미립구에 비해 초기 과다 방출 문제가 없고 목적한 기간 동안 지속적인 방출 패턴을 나타냄을 통해, 작은 평균 입경, 높은 비표면적 및 좁은 입자 분포 폭을 갖는 입자 특성의 조합이 서방형 약물의 최적화된 방출 패턴에 지대한 영향을 미칠 수 있음을 확인시켜준다.
따라서, 본 발명의 마이크로입자는 초기 과다 방출 없이 지속적인 방출 패턴을 나타내므로 1주 내지 12 개월 중 다양한 방출 기간 동안에도 조절된 방출을 나타내는 주사 제형으로 충분히 제조될 수 있다. 이러한 방출 기간의 제어는 상기 실시예에 예시된 바와 같이 다양한 약물 및 생분해성 중합체 농도의 배합 비율로부터 모두 평균 입경 20 내지 100 ㎛ 이내 및 입자 크기 분포 폭 35 ㎛ 이하이면서 비표면적이 단위 질량당 0.75 내지 2.0 x 10-1 ㎡/g인 입자들에 의해 1 개월, 3 개월 및 6 개월과 같은 여러 기간 동안 약물 방출이 지속되는 것으로부터 본 발명의 마이크로입자를 통해 달성될 수 있는 것임이 입증된다.
특히 상기 제조예와 비교예를 통해 예시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 마이크로입자는 종래 용매 증발법에 의해 제조된 입자들에 비해 크기가 훨씬 작고 입자 크기 분포 폭이 좁은 균일한 입자들로만 구성된 주사제형을 제공할 수 있고, 다양한 약물을 주사제형화할 수 있으며, 이물감 또는 통증 유발 없이 1회의 주사제로 약물의 지속적인 효과를 나타내어 장기적인 치료를 필요로 하는 환자에게 투약의 편의성을 높일 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하였고, 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 이하 청구범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 구성요소에 다양한 변형 및 수정이 당업자에 의해 가능하며, 당업자라면 이러한 변형 및 수정도 본 발명의 범위에 속한다는 것을 잘 알고 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 생분해성 고분자와 날트렉손을 포함하는 서방형 마이크로입자로서,
    상기 마이크로입자에는 상기 생분해성 고분자와 상기 날트렉손이 고르게 분포해 있고, 상기 마이크로입자는 날트렉손의 초기 과다 방출을 나타내지 않으며, 입도분석기에 의해 분석되는 입자 크기의 분포 폭(particle size distribution width)이 35 미크론 이하인 균일한 입자 크기로 구성되고 입자의 비표면적이 단위 질량당 0.75x10-1 내지 2.0x10-1 m2/g인, 목적한 기간 동안 날트렉손의 지속적인 방출 패턴을 나타내는,
    서방형 마이크로입자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 상기 마이크로입자의 중량을 기준으로 60 중량% 내지 97 중량% 범위인 것을 특징으로 하는, 서방형 마이크로입자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 날트렉손은 상기 생분해성 고분자에 대비하여, 고분자: 날트렉손의 비율이 30:1 내지 1.5:1 비율의 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는, 서방형 마이크로입자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리-L-락트산, 폴리락타이드, 폴리글리콜산, 폴리-D-락트산-코-글리콜산, 폴리-L-락트산-코-글리콜산, 폴리-D,L-락트산-코-글리콜산, 폴리-카프로락톤, 폴리-발레로락톤, 폴리-하이드록시부티레이트 및 폴리-하이드록시발러레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 서방형 마이크로입자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 마이크로입자의 평균 직경(D50)은 20 내지 100 ㎛ 사이이며, 표면이 매끄러운 구형인 것을 특징으로 하는, 서방형 마이크로입자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 마이크로입자로부터 방출되는 약물의 초기 혈중 농도(Cint) 대 최대 혈중 농도(Cmax)의 비가 1:2 내지 1:30인 것을 특징으로 하는, 서방형 마이크로입자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 목적한 기간은 1 주 내지 12 개월 중에서 선택되는 기간을 포함하는 것을 특징으로 하는, 서방형 마이크로입자.
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