KR20220118019A - 경피 약물 전달을 위한 마이크로니들 패치 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피부로 고용량의 약물을 지속적으로 투여하기 위한 마이크로니들 패치 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 마이크로니들 패치는, 기존 마이크로니들과 다르게 단위면적(1 cm2)당 약물의 함량을 최대 100 mg까지 증량시킬 수 있어 기존 경피흡수제 대비 단위면적당 약물의 함량이 더 높고, 마이크로니들에 의해 발생한 미세 기공을 통해 단기간(24시간 이내) 뿐만 아니라 장기간(약 3일 이상) 약물의 체내 전달이 가능한 효과가 있다.
Description
본 발명은 피부로 고용량의 약물을 지속적으로 투여하기 위한 마이크로니들 패치 시스템에 관한 것이다.
종래에 개발되어온 마이크로니들 약물전달시스템은, 마이크로니들에 약물을 코팅하거나, 마이크로니들을 약물을 포함한 용해형 마이크로니들로 제작하는 것이었다(특허문헌 1, 특개 2016-189844). 두 가지 시스템의 단점은 코팅될 수 있는 약물의 양이나 용해형 마이크로니들에 포함될 수 있는 약물의 양이 매우 제한적이어서 1 mg 이상의 약물을 탑재하는 것이 어렵거나 거의 불가능하다는 것이다. 따라서 마이크로니들로 적용할 수 있는 약물의 종류도 매우 제한적이어서 주사제나 기존 경피흡수약물전달 시스템을 대체하는데 큰 어려움이 있다.
앞선 두 가지 전략 이외에 "poke and patch" 방법이 있는데 약물이 없는 마이크로니들을 먼저 피부에 적용해 미세한 기공을 생성시키고 여기에 약물이 포함된 액제, 크림 혹은 패치를 적용해 약물의 피부투과도를 높이는 방법이다. 이 방법의 주요 단점은 미세 기공이 제한된 시간 동안만 열려 있어 활성 물질의 전달이 조기에 중단된다는 것이다. 일반적으로 마이크로니들 처리 부위는 3 내지 4시간 이내에 피부의 장벽 기능을 회복하고, 마이크로 채널은 천공 후 15 시간 내에 닫히는 것으로 알려져 있다. 하지만, 미세 기공이 발생한 피부를 폐쇄시키면(occlusion) 미세 기공이 72시간 동안 열린 상태가 유지된다는 보고가 있다(비특허문헌 1, Formation and Closure of Microchannels in Skin Following Microporation, Pharm Res (2011) 28:82-94, doi: 10.1007/s11095-010-0122-x). 이를 약물경피전달에 응용하기 위해서는 마이크로니들을 피부에 적용 후 제거하고 다시 약물이 포함된 제형을 피부에 적용한 후 피부를 폐쇄시켜야 하는 복잡한 절차를 거쳐야 하며, 이러한 연속적인 과정을 재현성 있게 환자들이 일반적으로 적용하는 것은 절차상 매우 불편하고 현실적으로 어렵다.
본 발명의 일 측면은, 이전에 보고된 마이크로니들 전략들이 극복해내지 못한 어려움을 개선하여, 마이크로니들을 통한 고용량의 약물 전달이 가능해진 마이크로니들 패치 시스템을 제공한다.
Formation and Closure of Microchannels in Skin Following Microporation, Pharm Res (2011) 28:82-94, doi: 10.1007/s11095-010-0122-x
본 발명의 일 측면에서의 목적은,
기존 마이크로니들과 다르게 단위면적(1 cm2)당 약물의 함량을 최대 100 mg까지 증량시킬 수 있어 기존 경피흡수제 대비 단위면적당 약물의 함량이 더 높고, 마이크로니들에 의해 발생한 미세 기공을 통해 단기간(24시간 이내) 뿐만 아니라 장기간(약 3일 이상) 동안 고용량 약물의 체내 전달이 가능한 마이크로니들 패치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 측면은,
약물을 포함하는 마이크로니들;
상기 마이크로니들을 일 면에서 지지하며 약물을 포함하는 약물지지층;
상기 마이크로니들이 지지된 약물지지층 면의 반대측 면에 접하여 구비되며, 약물을 포함하지 않는 지지체; 및
상기 약물지지층이 접하여 있는 지지체 면의 반대측 면에 접하여 구비되는 밀폐성(occlusive) 배면층 필름을 포함하는 마이크로니들 패치이되,
상기 밀폐성 배면층 필름은, 접하고 있는 지지체 면을 덮으며, 피부에 직접 부착 가능하도록 연장 형성된 점착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에서 제공하는 마이크로니들 패치는,
기존 마이크로니들과 다르게 단위면적(1 cm2)당 약물의 함량을 최대 100 mg까지 증량시킬 수 있어 기존 경피흡수제 대비 단위면적당 약물의 함량이 더 높고, 마이크로니들에 의해 발생한 미세 기공을 통해 단기간(24시간 이내) 뿐만 아니라 장기간(약 3일 이상) 동안 고용량 약물의 체내 전달이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에서 제공하는 마이크로니들 패치 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에서 제공하는 마이크로니들 패치 시스템의 제조과정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 구체예 1에 따라 도네페질 염산염 100mg이 포함되도록 제조된 마이크로니들과 약물지지층의 모습이다.
도 4는 구체예 4에 따라 세레콕시브(celecoxib) 10mg이 포함되도록 제조된 마이크로니들의 모습이다.
도 5는 고분자 물질과 당류 등으로 제조된 필름을 피부에 부착한 모습(좌측)과, 일정 시간 경과 후 겔화된 필름의 모습(우측)을 나타낸다.
도 6은 랫트에게 경구로 도네페질 3 mg/kg을 투여하거나, 피하주사로 도네페질 1 mg/kg을 투여하거나, 또는 실시예에서 제조한 마이크로니들 패치를 사용해 도네페질 43 mg/kg을 투여한 후, 약물혈중농도 양상을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 랫트에게 실시예에서 제조한 마이크로니들 패치를 사용해 도네페질을 투여하되, 도네페질 농도를 43 mg/kg, 80 mg/kg, 125mg/kg으로 각각 다르게 조절하여 약물혈중농도 양상을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 랫트에게 실시예에서 제조한 마이크로니들 패치를 사용해 도네페질을 투여하되, 도네페질 80 mg/kg을 투여한 후 1시간만에 제거한 경우와 3일간 적용한 경우 약물혈중농도 양상을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에서 제공하는 마이크로니들 패치 시스템의 제조과정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 구체예 1에 따라 도네페질 염산염 100mg이 포함되도록 제조된 마이크로니들과 약물지지층의 모습이다.
도 4는 구체예 4에 따라 세레콕시브(celecoxib) 10mg이 포함되도록 제조된 마이크로니들의 모습이다.
도 5는 고분자 물질과 당류 등으로 제조된 필름을 피부에 부착한 모습(좌측)과, 일정 시간 경과 후 겔화된 필름의 모습(우측)을 나타낸다.
도 6은 랫트에게 경구로 도네페질 3 mg/kg을 투여하거나, 피하주사로 도네페질 1 mg/kg을 투여하거나, 또는 실시예에서 제조한 마이크로니들 패치를 사용해 도네페질 43 mg/kg을 투여한 후, 약물혈중농도 양상을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 랫트에게 실시예에서 제조한 마이크로니들 패치를 사용해 도네페질을 투여하되, 도네페질 농도를 43 mg/kg, 80 mg/kg, 125mg/kg으로 각각 다르게 조절하여 약물혈중농도 양상을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 랫트에게 실시예에서 제조한 마이크로니들 패치를 사용해 도네페질을 투여하되, 도네페질 80 mg/kg을 투여한 후 1시간만에 제거한 경우와 3일간 적용한 경우 약물혈중농도 양상을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
한편, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
나아가, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 측면은,
약물을 포함하는 마이크로니들;
상기 마이크로니들을 일 면에서 지지하며 약물을 포함하는 약물지지층;
상기 마이크로니들이 지지된 약물지지층 면의 반대측 면에 접하여 구비되며, 약물을 포함하지 않는 지지체; 및
상기 약물지지층이 접하여 있는 지지체 면의 반대측 면에 접하여 구비되는 밀폐성(occlusive) 배면층 필름을 포함하는 마이크로니들 패치이되,
상기 밀폐성 배면층 필름은, 접하고 있는 지지체 면을 덮으며, 피부에 직접 부착 가능하도록 연장 형성된 점착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치를 제공한다.
본 발명에서 제시하는 마이크로니들 패치 시스템을 피부에 적용하면, 약물을 포함한 마이크로니들이 피부에 미세 기공을 발생시키고 그 미세 기공을 통해 용해성 마이크로니들에 포함된 약물의 확산이 일어나면서 빠르게 체내로 약물이 전달된다. 아울러, 마이크로니들을 지지하고 있던 고용량의 약물이 포함된 약물지지층은 피부에서 증발하는 수분을 흡수해 겔화되면서 약물의 저장소를 형성하게 되고, 앞서 마이크로니들이 형성시킨 미세 기공을 통해 지속적으로 약물이 체내로 전달된다. 약물이 포함된 겔화 가능한 약물지지층의 두께가 얇거나 강도가 충분하지 못할 경우 패치 시스템의 기계적 강도를 보강해 주는 지지체가 필요하며 이는 마이크로니들이 균일하게 피부를 관통할 수 있도록 지지하는 역할을 한다. 마이크로니들 패치 시스템의 가장 바깥에 위치한 밀폐성 배면층 필름은 패치 시스템이 피부에 잘 고정될 수 있도록 기능함과 동시에, 피부에서 증발되는 수분의 손실을 막아 지지층의 겔화를 촉진시키고 외부의 미생물과 이물을 차단해 미세 기공의 미생물 감염과 오염을 막는 역할을 한다.
이하, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 마이크로니들 패치를 구성하는 구성들을, 각 구성별로 상세히 설명한다.
(마이크로니들) 상기 마이크로니들은 피부 내부로 침습적으로 침투해 용해됨에 따라 약물이 방출될 수 있다. 즉, 마이크로니들은 용해성인 것이 바람직하며, 이에 히알루론산(Hyaluronic acid), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA), 소디움 카르복시메틸 셀룰로오스(sodium carboxymethyl cellulose) 및 당류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 혼합물로 형성되는 것일 수 있다. 이때, 당류는 단당류, 이당류 및 다당류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 더욱 구체적으로 단당류는 과당(Fructose), 갈락토스(Galactose), 글루코스(Glucose) 및 만노스(Mannose)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이고; 상기 이당류는 수크로스(Sucrose), 락토스(Lactose), 말토스(maltose), 트레할로스(Trehalose), 투라노스(Turanose) 및 셀로비오스(Cellobiose)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이고; 및 상기 다당류는 덱스트란(Dextran), 디에틸아미노에틸-덱스트란(Diethylamino ethyl-Dextran), 덱스트린(Dextrin), 셀룰로오스(Cellulose) 및 베타-글루칸(β-Glucans)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 상기 마이크로니들은 원뿔 형상, 사각뿔 형상 및 삼각뿔 형상으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 형상일 수 있으나, 특별히 특정 형상으로 제한되는 것은 아니다.
(약물지지층) 상기 약물지지층은 피부로부터 방출되는 수분에 의해 겔화되며, 상기 약물지지층의 겔화로 인해, 약물지지층에 포함되어 있던 약물이 방출될 수 있다. 상기 약물지지층의 겔화로 인해 방출되는 약물은, 마이크로니들로 인해 형성된 피부의 미세 기공을 통해 체내로 흡수된다. 약물지지층은 히알루론산(Hyaluronic acid), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA), 소디움 카르복시메틸 셀룰로오스(sodium carboxymethyl cellulose, NaCMC), 폴록사머(poloxamer), 카보머(carbomer), 히프로멜로오스(hypromellose), 히드록시프로필셀룰로오스(Hydroxypropyl cellulose; HPC), 히드록시에틸셀룰로오스(Hydroxyethyl cellulose; HEC), 소디움 알지네이트(sodium alginate), 당류, 글리세린(glycerin), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌글리콜 400(polyethylene glycol 400) 및 소르비톨(sorbitol; SB)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 혼합물로 형성된 것일 수 있으며, 상기 마이크로니들을 형성하는 물질과 종류가 동일할 수도, 상이할 수도 있다.
(지지체) 상기 지지체는 약물지지층의 두께가 얇거나 강도가 충분하지 못할 경우 패치 시스템의 기계적 강도를 보강해 주는 역할을 하며, 이는 마이크로니들이 균일하게 피부를 관통할 수 있도록 지지하는 역할을 한다. 지지체는 생체적합성 물질로 고분자류, 세라믹류, 및 금속류 등을 사용해 제조할 수 있다. 생체 적합성 물질의 예로는, 히알루론산(hyaluronic acid), 알지닉산(alginic acid), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 풀루란 폴리락타이드, 폴리글리코라이드(PGA), 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체(PLGA), 풀루란 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리(뷰티릭 산), 폴리(발레릭 산), 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 비-분해성 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리(비닐 이미다졸), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린 및 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체와 셀룰로오스의 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함한 물질 등이 있다. 후술하는 실시예에서는 폴리비닐피롤리돈(PVP)을 사용하였다.
(밀폐성 배면층 필름) 상기 밀폐성 배면층 필름은 피부로부터 방출되는 수분에 대해 반투과성이거나 방습성일 수 있다. 즉, 상기 밀폐성 배면층 필름은 피부로부터 방출되는 수분의 손실을 막아, 상기 약물지지층의 겔화를 조절, 또는 촉진하는 것일 수 있다. 사람의 피부에서는 24시간당 240-1,920 g/m2의 속도로 수분이 증발되고 있고, 상처가 있을 경우 약 4,800 g/m2의 속도로 수분이 증발된다. 상기 밀폐성 배면층 필름은 피부로부터 증발되는 수분의 손실을 막음으로써, 마이크로니들 패치가 피부에 부착된 동안 마이크로니들로 인해 형성된 피부의 미세 기공이 개방된 상태로 유지될 수 있다. 종래 기술의 경우, 마이크로니들로 인해 형성된 피부의 미세 기공이 제한된 시간 동안만 열려 있어(일반적으로, 마이크로니들 처리 부위는 3 내지 4시간 이내에 피부의 장벽 특성을 회복하기 시작함) 활성 물질의 전달이 조기에 중단되는 문제가 있었으나, 미세 기공이 발생한 피부를 밀폐하였을 때 미세 기공이 장시간(72시간 이상) 유지되어, 지지층에 포함되어 있던 약물이 지속적으로 피부로 전달될 수 있는 것이다. 밀폐성 배면층 필름은 수증기, 산소 및 이산화탄소의 투과가 가능하고 방수가 되며 박테리아 침투가 불가능한 반투과성의 필름으로 주로 폴리우레탄류, 폴리에틸렌류, 나일론 유도체류 등의 필름에 아크릴 계열의 점착제가 도포되어 있어 피부 부착이 가능한 형태이다. 이러한 특징을 가진 필름으로 시판되고 있는 예로는 3M사의 테가덤 필름(Tegaderm™ Film), 스미스앤드네퓨(주)사의 옵사이트 플렉시그리드(Opsite™ Flexigrid), 옵사이트 플렉시픽스(OpSite™ Flexifix) 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 밀폐성 배면층 필름의 또 다른 중요한 역할은 외부로부터 박테리아의 침입을 막아 마이크로니들로 인한 발생한 미세 기공이 세균으로부터 오염되는 것을 막는 것이다. 후술하는 실시예에서는 테가덤 필름(3M)을 사용하였다.
본 발명의 일 측면에서 제공하는 마이크로니들 패치는, 피부에 사용하기 이전에, 점착층을 보호하는 보호층을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 마이크로니들 및/또는 지지층에 포함되는 약물은 화학 약물(저분자 약물)뿐만 아니라, 펩티드나 단백질 약물도 적용하여 경피흡수 제형으로 사용 가능하다.
본 발명의 일 측면에서 제공하는 마이크로니들 패치는, 기존 마이크로니들과 다르게 단위면적(1 cm2)당 약물의 함량을 최대 100 mg까지 증량시킬 수 있어 기존 경피흡수제 대비 단위면적당 약물의 함량이 더 높고, 마이크로니들에 의해 발생한 미세 기공을 통해 단기간(24시간 이내) 뿐만 아니라 장기간(약 3일 이상) 약물의 체내 전달이 가능한 효과가 있으며, 이는 후술하는 실시예, 실험예에 의해 뒷받침된다.
이하, 본 발명을 제조예, 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기의 제조예, 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용과 범위가 하기 내용으로 한정되는 것은 아니다.
<실시예> 마이크로니들 패치 제조
하기 (1) 내지 (8) 과정을 통해 본 발명의 일 측면에서 제공하는 마이크로니들 패치 시스템을 제조하였으며, 본 실시예에 따른 마이크로니들 패치 시스템 제조방법을 나타내는 개략도를 도 2에 나타내었다.
(1): 3D 프린터나 미세공정을 이용해 마이크로니들 원형(master)을 제작한다.
(2): 실리콘(polydimethylsiloxane; PDMS)으로 마이크로니들 몰드(female mold)를 제작한다.
(3): 마이크로니들부와 고용량 약물지지층에 사용할 고분자 용액을 제조하며, 이때 약물을 함께 포함시켜 고분자 용액을 제조한다.
(4): 마이크로니들부 형성을 위해, 상기 (3)에서 제조한 소량의 고분자 용액을, 상기 (2)에서 제조한 마이크로니들 몰드에 붓고 용매를 건조한다.
(5): 고용량 약물지지층 형성을 위해, 상기 (3)에서 제조한 고분자 용액을, 상기 (4)의 마이크로니들 몰드에 붓고 용매를 건조한다.
(6): 상기 (5)의 약물지지층 위로 약물이 없는 생체적합성 지지체를 추가한다.
(7): 니들부가 손상되지 않도록 디몰딩한다.
(8): 밀폐성(폐쇄성) 배면층 필름을 (6)에 형성된 지지체 외부에 부착한다.
상기 (3)에서 제조한 고분자 용액은 하기 성분을 포함한다.
구체예 1: 약물로 도네페질(donepezil) 포함 (동물실험에 사용한 실시예)
- 약물 (도네페질 염산염, Donepezil hydrochloride) 5%(w/w)
- 고분자 (폴리비닐피롤리돈, PVP) 15%(w/w)
- 당류 (트레할로오스, Trehalose) 5%(w/w)
- 용매 (증류수, DW) 75%(w/w)
구체예 2: 약물로 도네페질(donepezil) 포함
- 약물 (도네페질 염산염, Donepezil hydrochloride) 8%(w/w)
- 고분자 (폴리비닐피롤리돈, PVP) 15%(w/w)
- 당류 (트레할로오스, Trehalose) 5%(w/w)
- 용매 (증류수, DW) 72%(w/w)
구체예 3: 약물로 도네페질(donepezil) 포함
- 약물 (도네페질 염산염, Donepezil hydrochloride) 2.5%(w/w)
- 고분자 (히알루론산, HA) 1.0%(w/w)
- 당류 (트레할로오스, Trehalose) 1.5%(w/w)
- 용매 (증류수, DW) 95%(w/w)
구체예 4: 약물로 세레콕시브(celecoxib) 포함
- 약물 (세레콕시브, Celecoxib) 5%(w/w)
- 고분자 (폴리비닐피롤리돈, PVP) 15%(w/w)
- PEG 400 5%(w/w)
- 용매 (에탄올, EtOH) 75%(w/w)
구체예 5: 약물로 인슐린(insulin) 포함
- 약물 (인슐린, Insulin) 2.0%(w/w)
- 고분자 (히알루론산, HA) 1.0%(w/w)
- 당류 (트레할로오스, Trehalose) 2.0%(w/w)
- 용매 (증류수, DW) 95%(w/w)
구체예 6: 약물로 사람성장호르몬(human growth hormone) 포함
- 약물 (사람성장호르몬, hGH) 2.0%(w/w)
- 고분자 (히알루론산, HA) 1.5%(w/w)
- 당류 (트레할로오스, Trehalose) 1.5%(w/w)
- 용매 (증류수, DW) 95%(w/w)
구체예 7: 약물로 테리파라타이드(teriparatide) 포함
- 약물 (테리파라타이드, Teriparatide) 1.0%(w/w)
- 고분자 (히알루론산, HA) 1.0%(w/w)
- 당류 (트레할로오스, Trehalose) 1.5%(w/w)
- 용매 (증류수, DW) 96.5%(w/w)
구체예 8: 약물로 졸미트립탄(zolmitriptan) 포함
- 약물 (졸미트립탄, zolmitriptan) 1.0%(w/w)
- 고분자 (히알루론산, HA) 1.0%(w/w)
- 당류 (말토스, maltose) 1.5%(w/w)
- 용매 (증류수, DW) 96.5%(w/w)
구체예 9: 약물로 리세드론산나트륨(risedronate sodium) 포함
- 약물 (리세드론산나트, Risedronate sodium) 1.0%(w/w)
- 고분자 (히알루론산, HA) 1.0%(w/w)
- 당류 (트레할로오스, Trehalose) 2.0%(w/w)
- 용매 (증류수, DW) 96%(w/w)
구체예 10: 약물로 도네페질(donepezil) 포함
- 약물 (도네페질 염산염, Donepezil hydrochloride) 2.5%(w/w)
- 고분자 (소디움 카르복시메틸 셀룰로오스, NaCMC) 1.0%(w/w)
- 당류 (소르비톨, SB) 1.5%(w/w)
- 용매 (증류수, DW) 95%(w/w)
구체예 11: 약물로 도네페질(donepezil) 포함
- 약물 (도네페질 염산염, Donepezil hydrochloride) 2.5%(w/w)
- 고분자 (폴리비닐알코올, PVA) 1.0%(w/w)
- 당류 (트레할로오스, Trehalose) 1.5%(w/w)
- 용매 (증류수, DW) 95%(w/w)
구체예 12: 약물로 도네페질(donepezil) 포함
■ 마이크로니들 고분자 용액
- 약물 (도네페질 염산염, Donepezil hydrochloride) 2.5%(w/w)
- 고분자 (히알루론산, HA) 1.0%(w/w)
- 당류 (트레할로오스, Trehalose) 1.5%(w/w)
- 용매 (증류수, DW) 95%(w/w)
■ 약물지지층 고분자 용액
- 약물 (도네페질 염산염, Donepezil hydrochloride) 8%(w/w)
- 고분자 (폴리비닐피롤리돈, PVP) 15%(w/w)
- 당류 (트레할로오스, Trehalose) 5%(w/w)
- 용매 (증류수, DW) 72%(w/w)
도 3은 구체예 1에 따라 도네페질 염산염 100mg이 포함되도록 제조된 마이크로니들과 약물지지층의 모습이다.
도 4는 구체예 4에 따라 세레콕시브(celecoxib) 10mg이 포함되도록 제조된 마이크로니들의 모습이다.
<실험예 1> 피부에서 증발하는 수분을 흡수해 겔화되면서 약물의 저장소를 형성하는 고체 지지층의 겔화 특성 평가
본 발명의 일 측면에서 제공하는 약물 저장소의 겔화 특성을 평가하기 위하여 아래와 같은 실험을 수행하였다.
아래의 고분자 물질과 당류 등의 혼합물을 용매에 용해시키거나 분산시킨 후 자동 도공장치 (KP-3000, 기배이앤티)를 이용하여 두께 0.5mm의 필름을 제조하고 가로와 세로의 크기가 1cm가 되도록 필름을 절단하였다. 절단된 필름을 팔뚝부위 피부에 올리고 그 위에 테가덤 필름을 부착해 1시간 후에 겔화가 되었는지 여부를 판단하였다. 도 5는 피부에 부착 직후 필름의 모습(좌)과 일정 시간 경과 후 겔화된 필름의 모습(우)을 나타낸다.
고분자 물질 성분:
히알루론산 (hyaluronic acid; HA)
폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone; PVP)
폴리비닐알코올 (polyvinyl alcohol; PVA)
소디움 카르복시메틸 셀룰로오스 (sodium carboxymethyl cellulose; NaCMC)
폴록사머 (poloxamer; PX)
카보머 (carbomer; CM)
히프로멜로오스 (hypromellose; HPMC)
히드록시프로필셀룰로오스 (hydroxypropyl cellulose; HPC)
히드록시에틸셀룰로오스 (hydroxyethyl cellulose; HEC)
소디움 알지네이트 (sodium alginate; NaA)
에틸셀룰로오스 (ethyl cellulose, EC)
당류 등 성분:
트레할로즈 (trehalose; TH)
글리세린 (glycerin; GL)
프로필렌글리콜 (propylene glycol; PG)
폴리에틸렌글리콜 400 (polyethylene glycol 400; PEG)
소르비톨 (sorbitol; SB)
그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 고분자(%, w/w) | 당류(%, w/w) | 겔화여부 | |
| 처방1 | HA (30) | TH (70) | ○ |
| 처방2 | HA (40) | TH (60) | ○ |
| 처방3 | HA (60) | TH (40) | ○ |
| 처방4 | HA (80) | TH (20) | ○ |
| 처방5 | PVP (40) | TH (60) | ○ |
| 처방6 | PVP (60) | TH (40) | ○ |
| 처방7 | PVP (80) | TH (20) | ○ |
| 처방8 | PVP (80) | PEG (20) | ○ |
| 처방9 | PVP (85) | GL (15) | ○ |
| 처방10 | NaCMC (90) | TH (10) | ○ |
| 처방11 | PX (95) | TH (5) | ○ |
| 처방12 | CM (90) | TH (10) | ○ |
| 처방13 | HPMC (80) | PG (20) | ○ |
| 처방14 | HPC (85) | PEG (15) | ○ |
| 처방15 | HEC (70) | SB (30) | ○ |
| 처방16 | NaA (80) | SB (20) | ○ |
| 처방17 | EC (90) | TH (10) | × |
| 처방18 | EC (80) | TH (20) | × |
<실험예 2> 마이크로니들 패치의 약물방출 특성 평가
본 발명의 일 측면에서 제공하는 마이크로니들 패치의 약물방출 특성을 평가하기 위하여, 아래와 같은 실험을 수행하였다.
보다 구체적으로, 랫트에게 경구로 도네페질 3 mg/kg을 투여하거나, 피하주사로 도네페질 1 mg/kg을 투여하거나, 또는 상기 실시예에서 제조한 마이크로니들 패치를 사용해 도네페질 43 mg/kg을 투여한 후, 약물혈중농도 양상을 비교하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6에 나타난 바와 같이, 경구투여와 피하주사 처리군(대조군)의 경우 약 1일만에 약물혈중농도가 매우 낮아지는 것으로 확인되는 반면, 상기 실시예에서 제조한 마이크로니들 패치를 사용해 도네페질을 투여한 경우 약 5일(120시간) 까지 약물혈중농도가 검출되는 것을 알 수 있다.
다음으로, 랫트에게 상기 실시예에서 제조한 마이크로니들 패치를 사용해 도네페질을 투여하되, 도네페질 농도를 43 mg/kg, 80 mg/kg, 125mg/kg으로 각각 다르게 조절하여 약물혈중농도 양상을 비교하였고, 그 결과를 도 7에 나타내었다.
도 7에 나타난 바와 같이, 약물혈중농도는, 투여농도에 비례하여 증가하며 약 3일 이상 지속될 수 있음을 알 수 있다.
다음으로, 랫트에게 상기 실시예에서 제조한 마이크로니들 패치를 사용해 도네페질을 투여하되, 도네페질 80 mg/kg을 투여한 후 1시간만에 제거한 경우와 3일간 적용한 경우 약물혈중농도 양상을 비교하였고, 그 결과를 도 8에 나타내었다.
도 8에 나타난 바와 같이, 1시간만에 마이크로니들을 제거한 경우 36시간만에 약물농도가 빠르게 감소되는 것을 확인할 수 있었으며, 이로부터 약물혈중농도를 특정 수준으로 유지하기 위해서는 마이크로니들 패치를 일정 시간동안 피부에 부착하고 유지해야 함을 알 수 있다.
Claims (16)
- 약물을 포함하는 마이크로니들;
상기 마이크로니들을 일 면에서 지지하며 약물을 포함하는 약물지지층;
상기 마이크로니들이 지지된 약물지지층 면의 반대측 면에 접하여 구비되며, 약물을 포함하지 않는 지지체; 및
상기 약물지지층이 접하여 있는 지지체 면의 반대측 면에 접하여 구비되는 밀폐성(occlusive) 배면층 필름을 포함하는 마이크로니들 패치이되,
상기 밀폐성 배면층 필름은, 접하고 있는 지지체 면을 덮으며, 피부에 직접 부착 가능하도록 연장 형성된 점착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제1항에 있어서,
상기 마이크로니들은 피부 내부로 침투해 용해됨에 따라 약물이 방출되는 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제1항에 있어서,
상기 마이크로니들은 히알루론산(Hyaluronic acid), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA), 소디움 카르복시메틸 셀룰로오스(sodium carboxymethyl cellulose) 및 당류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제3항에 있어서,
상기 당류는 단당류, 이당류 및 다당류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제4항에 있어서,
상기 단당류는 과당(Fructose), 갈락토스(Galactose), 글루코스(Glucose) 및 만노스(Mannose)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이고;
상기 이당류는 수크로스(Sucrose), 락토스(Lactose), 말토스(maltose), 트레할로스(Trehalose), 투라노스(Turanose) 및 셀로비오스(Cellobiose)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이고; 및
상기 다당류는 덱스트란(Dextran), 디에틸아미노에틸-덱스트란(Diethylamino ethyl-Dextran), 덱스트린(Dextrin), 셀룰로오스(Cellulose) 및 베타-글루칸(β-Glucans)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제1항에 있어서,
상기 약물을 포함하는 약물지지층은, 피부로부터 증발되는 수분에 의해 겔화 가능한 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제6항에 있어서,
상기 약물지지층의 겔화로 인해, 약물지지층에 포함되어 있던 약물이 방출되는 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제7항에 있어서,
상기 약물지지층의 겔화로 인해 방출되는 약물은, 마이크로니들로 인해 형성된 피부의 미세 기공을 통해 체내로 흡수되는 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제1항에 있어서,
상기 약물지지층은 히알루론산(Hyaluronic acid), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA), 소디움 카르복시메틸 셀룰로오스(sodium carboxymethyl cellulose), 폴록사머(poloxamer), 카보머(carbomer), 히프로멜로오스(hypromellose), 히드록시프로필셀룰로오스(Hydroxypropyl cellulose; HPC), 히드록시에틸셀룰로오스(Hydroxyethyl cellulose; HEC), 소디움 알지네이트(sodium alginate), 당류, 글리세린(glycerin), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌글리콜 400(polyethylene glycol 400) 및 소르비톨(sorbitol; SB)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제1항에 있어서,
상기 밀폐성 배면층 필름은 피부로부터 증발되는 수분에 대해 반투과성이거나 방습성인 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제10항에 있어서,
상기 밀폐성 배면층 필름은 피부로부터 증발되는 수분의 손실을 막아, 상기 약물지지층의 겔화를 촉진하는 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제11항에 있어서,
상기 밀폐성 배면층 필름은 피부로부터 증발되는 수분의 손실을 막음으로써, 마이크로니들 패치가 피부에 부착된 동안 마이크로니들로 인해 형성된 피부의 미세 기공이 개방된 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제12항에 있어서,
상기 피부의 미세 기공이 개방된 상태로 유지되어, 약물지지층의 겔화로 인해 방출되는 약물이 지속적으로 피부로 흡수되는 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제1항에 있어서,
상기 마이크로니들 패치의 사용 전에, 점착층을 보호하는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제1항에 있어서,
상기 마이크로니들은 원뿔 형상, 사각뿔 형상 및 삼각뿔 형상으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
- 제1항에 있어서,
상기 지지체는 생체적합성 고분자류, 세라믹류, 및 금속류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는, 마이크로니들 패치.
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