KR20220152122A - mPEG-PCL block copolymer nanoparticles comprising hydrophobic drug and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an effective method for manufacturing biodegradable polymer nanoparticles carrying a hydrophobic drug and controlling the drug release rate according to the size of the nanoparticles. The biodegradable polymer is a block copolymer of an A-B structure, A represents polyethylene glycol or a derivative thereof, and B represents polycaprolactone. During the preparation of the drug-loaded nanoparticles, the size of the nanoparticles can be effectively controlled by controlling the process temperature and stirring speed. Accordingly, the drug release rate of the nanoparticles can also be controlled.

Description

소수성 약물을 함유한 mPEG-PCL 블록 공중합체 나노입자 및 이의 제조 방법 {mPEG-PCL block copolymer nanoparticles comprising hydrophobic drug and manufacturing method thereof}mPEG-PCL block copolymer nanoparticles containing hydrophobic drug and manufacturing method thereof {mPEG-PCL block copolymer nanoparticles comprising hydrophobic drug and manufacturing method thereof}

본 발명은 소수성 약물이 담지된 생분해성 고분자 나노입자의 제조 방법 및 나노입자 크기에 따른 약물 방출 속도 조절 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing biodegradable polymer nanoparticles carrying a hydrophobic drug and a method for controlling a drug release rate according to the size of the nanoparticles.

약물이 담지된 생분해성 고분자를 이용한 약물전달 방식은 전통적인 약물 전달 방식에 비해 부작용이 낮고 효과적으로 약물을 질병 부위에 전달할 수 있어 많은 관심을 받아왔고 현재에도 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, A-B, A-B-A, 또는 B-A-B 구조의 블록 공중합체를 이용한 연구가 주로 진행되고 있다(A는 친수성 고분자 블록, B는 소수성 고분자 블록). 이러한 화학적인 구조에 기인해 생분해성 고분자는 수용액에서 나노입자 또는 마이셀(micelle) 구조를 이룬다. 이때, 소수성 블록은 나노입자의 코어를 형성하고 친수성 블록은 코로나 형태를 이룬다. 나노입자의 소수성 코어는 소수성 약물을 담지하기에 적합하고 또한 약물을 서서히 방출시킬 수 있어서 다양한 종류의 약물 담지하는 연구가 진행되고 있다.A drug delivery method using a biodegradable polymer carrying a drug has received a lot of attention because it has fewer side effects than traditional drug delivery methods and can effectively deliver a drug to a diseased area, and active research is still ongoing. In particular, studies using block copolymers of A-B, A-B-A, or B-A-B structures have been mainly conducted (A is a hydrophilic polymer block and B is a hydrophobic polymer block). Due to this chemical structure, biodegradable polymers form nanoparticles or micelle structures in aqueous solutions. At this time, the hydrophobic block forms the core of the nanoparticle and the hydrophilic block forms a corona shape. Since the hydrophobic core of the nanoparticle is suitable for carrying a hydrophobic drug and can slowly release the drug, research into carrying various kinds of drugs is being conducted.

생분해성 고분자 약물전달 시스템을 인체에 적용하기 위해서는 약물 방출 속도를 정밀하게 조절하는 것이 매우 중요하다. 약물의 방출 속도는 고분자와 약물의 화학구조, 분자량, 약물과 고분자의 상호작용, 고분자의 농도, 약물의 농도, 입자의 크기, 온도, pH 등 다양한 조건에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 온도와 pH는 인체 내에서 사용하는 경우 임의적으로 변화시킬 수 없고 나머지 조건들을 통해 약물 방출 속도를 조절할 수 있다. 특히, 입자의 크기는 약물 방출에 매우 큰 영향을 줄 수가 있는데, 입자의 크기가 작아지면 약물 방출이 빨라진다. 입자 외부(혈액 또는 체액)와의 접촉면적이 넓어지면서 약물이 보다 쉽게 확산될 수 있고 또한 생분해성 고분자의 분해속도가 증가하면서 약물이 쉽게 방출될 수 있기 때문이다. 따라서 약물전달 시스템을 설계하는데 있어 입자 크기를 효과적으로 조절하는 방법이 매우 중요하다.In order to apply a biodegradable polymeric drug delivery system to the human body, it is very important to precisely control the drug release rate. It is known that the release rate of a drug is affected by various conditions such as chemical structure of a polymer and drug, molecular weight, drug-polymer interaction, polymer concentration, drug concentration, particle size, temperature, and pH. Temperature and pH cannot be arbitrarily changed when used in the human body, and the drug release rate can be controlled through the remaining conditions. In particular, the size of the particles can have a very large effect on drug release, and the smaller the particle size, the faster the drug release. This is because the drug can diffuse more easily as the contact area with the outside of the particle (blood or body fluid) widens, and the drug can be easily released as the decomposition rate of the biodegradable polymer increases. Therefore, a method for effectively controlling the particle size is very important in designing a drug delivery system.

일반적으로 알려진 약물 담지 나노입자(drug-loaded nanoparticles)를 만드는 방법은 용매치환법 (solvent displacement method), 용매증발법(cosolvent evaporation method), 투석법(dialysis method) 등이 있다. 사용하는 고분자의 화학구조, 분자량, 약물의 종류에 따라서 적절한 방법을 선택하게 된다. 다만 상기 방법들은 고분자를 유기 용매에 녹인 상태에서 공정을 수행하기 때문에 입자가 형성 된 후에 유기용매를 제거하는 추가적인 공정이 반드시 필요하다. 유기용매를 제거하기 위해서는 투석(dialysis)를 하거나 감압증발을 해야 하기 때문에 공정이 길어지고 유기용매를 제거하는 동안 약물이 서서히 방출될 가능성이 있어 필요로하는 약물담지량을 조절하는데 한계가 있을 수 있다. 또한, 고농도의 나노입자 분산액을 만들기 어려워 농도를 높이기 위해서는 추가적인 농축과정이 필요하다. 뿐만 아니라, 기존의 방법으로는 나노입자 크기를 조절하는 것이 쉽지 않다. 일반적으로 공정 조건(시간, 온도, stirring speed 등)을 통해서 크기를 조절하기 보다는 투입되는 고분자의 분자량 또는 친수성/소수성 고분자 블록의 비율을 조절해서 입자 크기를 조절하고 있다. 그러다 보니 입자 크기를 조절하기 위해서는 매번 고분자를 새롭게 합성해야하는 번거로움이 발생한다. Commonly known methods for preparing drug-loaded nanoparticles include a solvent displacement method, a cosolvent evaporation method, and a dialysis method. An appropriate method is selected according to the chemical structure of the polymer used, molecular weight, and type of drug. However, since the above methods perform the process in a state where the polymer is dissolved in an organic solvent, an additional process of removing the organic solvent after the particles are formed is absolutely necessary. In order to remove the organic solvent, dialysis or vacuum evaporation is required, so the process is prolonged and the drug may be slowly released while the organic solvent is removed, so there may be a limit to adjusting the required amount of the drug loaded. In addition, it is difficult to make a high-concentration nanoparticle dispersion, and an additional concentration process is required to increase the concentration. In addition, it is not easy to control the size of nanoparticles by conventional methods. In general, rather than controlling the size through process conditions (time, temperature, stirring speed, etc.), the particle size is controlled by adjusting the molecular weight of the input polymer or the ratio of hydrophilic/hydrophobic polymer blocks. As a result, in order to control the particle size, it is inconvenient to synthesize a new polymer every time.

대한민국 특허출원 제10-2001-0025860호 는 상분리에 의한 고분자 미셀의 제조방법에 대한 것으로서, 폴리알킬렌글리콜의 친수성 블록과 폴리카프로락톤 등 소수성 블록을 이용하는 고분자 미셀 조성물을 제공하고 있다. 그러나, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리카프로락톤을 이용하여 온도 내지 교반속도 조절을 통해 마이셀을 조절하는 기술과 그에 따른 약물 방출 효과에 대한 연구 내지 기재는 개시된 바 없다. Korean Patent Application No. 10-2001-0025860 relates to a method for preparing polymeric micelles by phase separation, and provides a polymeric micelle composition using a hydrophilic block of polyalkylene glycol and a hydrophobic block such as polycaprolactone. However, research or description of the technique of controlling micelles through temperature or stirring speed control using polyethylene glycol and polycaprolactone and the resulting drug release effect has not been disclosed.

이에 본 발명자들은 나노입자 제조 공정 시간을 단축시키고 입자의 크기를 원하는 조건으로 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 예의 노력한 결과, 폴리에틸렌글리콜 또는 그 유도체와 폴리카프로락톤을 이용하여 온도 및 교반속도를 조절하는 경우 제조시 약물이 담지된 나노입자의 크기를 효과적으로 조절할 수 있고 그에 따른 약물방출속도를 제어할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have made intensive efforts to provide a method for reducing the nanoparticle manufacturing process time and producing the particle size under desired conditions, and as a result, using polyethylene glycol or a derivative thereof and polycaprolactone to control the temperature and stirring speed In the case of manufacturing, it was confirmed that the size of the nanoparticles carrying the drug can be effectively controlled and the release rate of the drug can be controlled accordingly, and the present invention was completed.

따라서, 본 발명의 목적은 폴리에틸렌글리콜 또는 그 유도체와 폴리카프로락톤을 온도 및 교반속도를 조절하여 반응시키는 단계를 포함하는 약물 담지용 나노입자 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for preparing drug-loading nanoparticles comprising reacting polyethylene glycol or a derivative thereof with polycaprolactone by controlling temperature and stirring speed.

본 발명은 i) 폴리에틸렌글리콜 또는 그 유도체; 및 락톤; 을 반응시키는 단계; The present invention is i) polyethylene glycol or a derivative thereof; and lactones; reacting;

ii) 상기 단계 i) 에서 미반응물을 제거하고 반응물은 침전시켜 고분자를 수득하는 단계; ii) obtaining a polymer by removing unreacted materials from step i) and precipitating the reactants;

iii) 상기 단계 ii) 에서 수득한 고분자와 약물을 혼합하여 약물이 담지된 고분자 필름을 수득하는 단계; 및iii) obtaining a drug-supported polymer film by mixing the polymer obtained in step ii) with the drug; and

iv) 상기 단계 iii) 에서 수득한 필름을 물에 녹여 50 ℃ 내지 100 ℃에서 100 내지 2,000 rpm 으로 교반하여 나노입자를 수득하는 단계; iv) dissolving the film obtained in step iii) in water and stirring at 50° C. to 100° C. at 100 to 2,000 rpm to obtain nanoparticles;

를 포함하는 약물 담지용 나노입자 제조방법을 제공한다. It provides a method for producing nanoparticles for carrying drugs comprising a.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단계 i) 에 촉매인 메탄술폰산(methanesulfonic acid), 트리플릭산(triflic acid), p-톨루엔술폰산(p-toluenesulfonic acid), 벤젠설폰산(benzenesulfonic acid), 염산(hydrochloric acid), 황산(sulfuric acid) 및 인산(phosphoric acid) 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 첨가하는 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, methanesulfonic acid, triflic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid as catalysts in step i) , Hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid may be added at least one selected from the group consisting of.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단계 i) 의 반응 후, 이 반응을 종결시키기 위하여 트리에틸아민(triethylamine), 디에틸아민(Diethylamine), 4-디메틸아미노피리딘(4-Dimethylaminopyridine), 1,8-비스(디메틸아미노)나프탈렌(1,8-Bis(dimethylamino)naphthalene) 및 N,N-디이소프로필에틸아민(N,N-Diisopropylethylamine) 으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 첨가는 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, after the reaction of step i), triethylamine, diethylamine, 4-dimethylaminopyridine, 1 Adding at least one selected from the group consisting of ,8-bis (dimethylamino) naphthalene (1,8-Bis (dimethylamino) naphthalene) and N, N-diisopropylethylamine (N, N-Diisopropylethylamine) can

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단계 ii) 의 고분자의 중량평균분자량은 2,100 내지 2,600 g/mol 인 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer of step ii) may have a weight average molecular weight of 2,100 to 2,600 g/mol.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단계 iii) 의 약물은 소수성 약물인 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the drug of step iii) may be a hydrophobic drug.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 나노입자의 평균직경은 10 내지 200 nm 인 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the average diameter of the nanoparticles may be 10 to 200 nm.

또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 소수성 약물이 담지된 생분해성 고분자 나노입자를 제공한다. In addition, the present invention provides biodegradable polymer nanoparticles containing a hydrophobic drug prepared by the above preparation method.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 소수성 약물은 소수성의 스테로이드제, 항염증제 및 항암제 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the hydrophobic drug may be at least one selected from the group consisting of hydrophobic steroids, anti-inflammatory drugs and anticancer drugs.

또한, 본 발명은 상기 나노입자를 이용하는 약물 방출 시스템용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for a drug release system using the nanoparticles.

본 발명의 나노입자 제조방법은 유기용매를 사용하지 않으면서도 공정 시간이 짧아 공정 중 부득이하게 방출되는 약물을 최소화할 수 있고, 온도 및 교반속도에 따라 나노입자의 농도 내지 크기를 조절할 수 있어 효율적으로 약물이 담지된 나노입자를 제조할 수 있다. The nanoparticle manufacturing method of the present invention is short in process time without using an organic solvent, can minimize drugs that are inevitably released during the process, and can control the concentration or size of nanoparticles according to the temperature and stirring speed. Drug-loaded nanoparticles can be prepared.

도 1 은 본 발명의 mPEG-PCL 블록 공중합체의 GPC(Gel permeation chromatography) 결과를 나타낸다. 이의 수평균분자량은 2,244 g/mol, 중량평균분자량은 2,375 g/mol 및 분산도는 1.06 인 것을 확인할 수 있었다.
도 2 의 (A) 는 교반속도 100 rpm 으로 제조한 본 발명의 mPEG-PCL 블록 공중합체의 입자 크기 분포도를 동적광산란(Dynamic light scattering, DLS)으로 측정한 결과를 나타낸다. 100 rpm 으로 제조하는 경우 제조된 입자의 평균 직경은 105.8 nm 이었다.
(B)는 교반속도 200 rpm 으로 제조한 본 발명의 mPEG-PCL 블록 공중합체의 입자 크기 분포도를 동적광산란(DLS)으로 측정한 결과를 나타낸다. 200 rpm 으로 제조하는 경우 평균 직경은 73.4 nm 로 감소한 것을 확인할 수 있었다.
(C)는 교반속도 500 rpm 으로 제조한 본 발명의 mPEG-PCL 블록 공중합체의 입자 크기 분포도를 동적광산란(DLS)으로 측정한 결과를 나타낸다. 500 rpm 으로 제조하는 경우 입자 크기가 상대적으로 균일해졌고 작아져 평균 직경은 65.2 nm 인 것을 확인할 수 있었다.
(D)는 교반속도 1,000 rpm 으로 제조한 본 발명의 mPEG-PCL 블록 공중합체의 동적광산란(DLS)으로 측정한 입자 크기 분포도를 나타낸다. 1,000 rpm 으로 제조하는 경우 입자 크기가 매우 균일해졌고 더욱 작아져 평균 직경은 64.0 nm 인 것을 확인할 수 있었다.
도 3 은 고성능 액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)를 이용하여 측정한 스테로이드제 중 하나인 부데소니드(budesonide)의 표준곡선(standard curve)을 나타낸다. 표준곡선을 위한 표준품은 1.0 mg/mL 농도를 2 배씩 희석하여 준비하였다. 측정된 표준용액에 대한 크로마토그램의 피크에 대한 UV 스펙트럼의 흡광도를 이용하여 표준곡선을 얻었다. 이 표준곡선을 기준으로 [도 7]의 나노입자의 약물 방출 속도를 비교 측정하였다.
도 4 는 고성능 액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)를 이용하여 측정한 항암제 중 하나인 파클리탁셀(paclitaxel)의 표준곡선(standard curve)을 나타낸다. 표준곡선을 위한 표준품은 1.0 mg/mL 농도를 2 배씩 희석하여 준비하였다. 측정된 표준용액에 대한 크로마토그램의 피크에 대한 UV 스펙트럼의 흡광도를 이용하여 표준곡선을 얻었다. 이 표준곡선을 기준으로 [도 8]의 나노입자의 약물 방출 속도를 비교 측정하였다.
도 5 는 고성능 액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)를 이용하여 측정한 항염증제 중 하나인 설파살라진(sulfasalazine)의 표준곡선(standard curve)을 나타낸다. 표준곡선을 위한 표준품은 1.0 mg/mL 농도를 2 배씩 희석하여 준비하였다. 측정된 표준용액에 대한 크로마토그램의 피크에 대한 UV 스펙트럼의 흡광도를 이용하여 표준곡선을 얻었다. 이 표준곡선을 기준으로 [도 9]의 나노입자의 약물 방출 속도를 비교 측정하였다.
도 6 은 본 발명의 mPEG-PCL 블록 공중합체의 열적 특성 변화를 관찰하기 위한 시차주사열량법(Dynamic scanning calorimetry, DSC) 결과를 나타낸다. 승온 및 냉각 속도는 분당 5 ℃ 로 하여 질소 분위기에서 측정하였다.
도 7 은 스테로이드제 중 하나인 부데소니드(budesonide)가 담지된 mPEG-PCL 블록 공중합체의 약물 방출 속도(n=3)를 나타낸다. 오차막대(error bar)는 샘플간 표준편차를 보여준다. 나노입자 제조시 온도를 80 ℃ 에서 상온으로 천천히 쿨링하였고 교반속도는 100, 200, 500, 그리고 1,000 rpm 이었다.
도 8 은 항암제 중 하나인 파클리탁셀(paclitaxel)이 담지된 mPEG-PCL 블록 공중합체의 약물 방출 속도(n=3)를 나타낸다. 오차막대(error bar)는 샘플간 표준편차를 보여준다. 나노입자 제조시 온도를 80 ℃ 에서 상온으로 천천히 쿨링하였고 교반속도는 100, 200, 500, 그리고 1,000 rpm 이었다.
도 9 는 항염증제 중 하나인 설파살라진(sulfasalazine)가 담지된 mPEG-PCL 블록 공중합체의 약물 방출 속도(n=3)를 나타낸다. 오차막대(error bar)는 샘플간 표준편차를 보여준다. 나노입자 제조시 온도를 80 ℃ 에서 상온으로 천천히 쿨링하였고 교반속도는 100, 200, 500, 그리고 1,000 rpm 이었다.
도 10 은 약물 방출 속도를 측정한 시스템에 대한 개략적 다이아그램을 나타낸다. 트렌스웰(transwell) 멤브레인 위에 약물이 담지된 나노입자 분산액 200 ㎕ 을 넣고 겔화시킨 후 하단부에 버퍼 용액을 채운 다음 정해진 시간마다 버퍼 용액을 채취하여 방출된 약물의 농도를 측정하였다.
도 11 은 50, 100 rpm 으로 제조한 본 발명의 mPEG-PCL 블록 공중합체의 사진을 나타낸다. 50 rpm에서 제조한 하이드로겔의 경우 바닥 표면에 분산되지 않고 뭉쳐있는 고분자 덩어리를 확인할 수 있다.
도 12 는 나노입자 제조시 온도를 45 ℃, 50 ℃, 55 ℃ 에서 상온으로 천천히 쿨링한 결과의 사진을 나타낸다.
1 shows the results of gel permeation chromatography (GPC) of the mPEG-PCL block copolymer of the present invention. It was confirmed that the number average molecular weight was 2,244 g/mol, the weight average molecular weight was 2,375 g/mol, and the degree of dispersion was 1.06.
Figure 2 (A) shows the result of measuring the particle size distribution of the mPEG-PCL block copolymer of the present invention prepared at a stirring speed of 100 rpm by dynamic light scattering (DLS). When produced at 100 rpm, the average diameter of the produced particles was 105.8 nm.
(B) shows the result of measuring the particle size distribution of the mPEG-PCL block copolymer of the present invention prepared at a stirring speed of 200 rpm by dynamic light scattering (DLS). When manufacturing at 200 rpm, it was confirmed that the average diameter decreased to 73.4 nm.
(C) shows the result of measuring the particle size distribution of the mPEG-PCL block copolymer of the present invention prepared at a stirring speed of 500 rpm by dynamic light scattering (DLS). When prepared at 500 rpm, it was confirmed that the particle size became relatively uniform and small, and the average diameter was 65.2 nm.
(D) shows the particle size distribution measured by dynamic light scattering (DLS) of the mPEG-PCL block copolymer of the present invention prepared at a stirring speed of 1,000 rpm. When prepared at 1,000 rpm, the particle size became very uniform and smaller, and it was confirmed that the average diameter was 64.0 nm.
3 shows a standard curve of budesonide, one of the steroid agents, measured using high performance liquid chromatography (HPLC). Standards for the standard curve were prepared by diluting 1.0 mg/mL concentration by two times. A standard curve was obtained using the absorbance of the UV spectrum for the peak of the chromatogram for the measured standard solution. Based on this standard curve, the drug release rate of the nanoparticles of [Fig. 7] was compared and measured.
4 shows a standard curve of paclitaxel, one of the anticancer agents, measured using high performance liquid chromatography (HPLC). Standards for the standard curve were prepared by diluting 1.0 mg/mL concentration by two times. A standard curve was obtained using the absorbance of the UV spectrum for the peak of the chromatogram for the measured standard solution. Based on this standard curve, the drug release rate of the nanoparticles of [FIG. 8] was compared and measured.
5 shows a standard curve of sulfasalazine, one of the anti-inflammatory agents, measured using high performance liquid chromatography (HPLC). Standards for the standard curve were prepared by diluting 1.0 mg/mL concentration by two times. A standard curve was obtained using the absorbance of the UV spectrum for the peak of the chromatogram for the measured standard solution. Based on this standard curve, the drug release rate of the nanoparticles of [FIG. 9] was compared and measured.
Figure 6 shows the results of differential scanning calorimetry (DSC) for observing changes in thermal properties of the mPEG-PCL block copolymer of the present invention. The heating and cooling rates were measured in a nitrogen atmosphere at 5°C per minute.
Figure 7 shows the drug release rate (n = 3) of the mPEG-PCL block copolymer loaded with budesonide, one of the steroid agents. Error bars show standard deviation between samples. When preparing the nanoparticles, the temperature was slowly cooled from 80 ° C to room temperature. The stirring speed was 100, 200, 500, and 1,000 rpm.
Figure 8 shows the drug release rate (n = 3) of the mPEG-PCL block copolymer loaded with paclitaxel, one of the anticancer drugs. Error bars show standard deviation between samples. When preparing the nanoparticles, the temperature was slowly cooled from 80 ° C to room temperature. The stirring speed was 100, 200, 500, and 1,000 rpm.
Figure 9 shows the drug release rate (n = 3) of the mPEG-PCL block copolymer loaded with sulfasalazine, one of the anti-inflammatory drugs. Error bars show standard deviation between samples. When preparing the nanoparticles, the temperature was slowly cooled from 80 ° C to room temperature. The stirring speed was 100, 200, 500, and 1,000 rpm.
10 shows a schematic diagram of the system in which the rate of drug release was measured. 200 μl of the drug-loaded nanoparticle dispersion was placed on a transwell membrane and allowed to gel. Then, a buffer solution was filled at the bottom, and the concentration of the released drug was measured by collecting the buffer solution at predetermined intervals.
11 shows photographs of mPEG-PCL block copolymers of the present invention prepared at 50 and 100 rpm. In the case of the hydrogel prepared at 50 rpm, polymer lumps that are not dispersed and aggregated on the bottom surface can be confirmed.
FIG. 12 shows photographs of results obtained by slowly cooling the nanoparticles from 45° C., 50° C., and 55° C. to room temperature.

본 발명은 소수성 약물이 담지된 생분해성 고분자 나노입자의 효과적인 제조 방법과 입자 크기에 따른 약물 방출 속도 조절에 대한 것이다. 생분해성 고분자는 A-B 구조의 블록 공중합체이고 A는 폴리에틸렌글리콜 또는 그 유도체를 나타내고 B는 폴리카프로락톤을 나타낸다. 약물이 담지된 나노입자의 제조 시 공정 온도와 교반속도를 제어하여 나노입자의 크기를 효과적으로 조절할 수 있고, 나노입자의 크기에 따라 이의 약물 방출 속도 또한 조절할 수 있다. 또한 유기용매 없이 유화공정을 실시하였기 때문에 투석 공정이 필요없다.The present invention relates to an effective method for preparing biodegradable polymer nanoparticles carrying a hydrophobic drug and controlling the drug release rate according to the particle size. The biodegradable polymer is a block copolymer of A-B structure, A represents polyethylene glycol or a derivative thereof, and B represents polycaprolactone. During preparation of the drug-loaded nanoparticles, the size of the nanoparticles can be effectively controlled by controlling the process temperature and stirring speed, and the drug release rate can also be controlled according to the size of the nanoparticles. In addition, since the emulsification process was performed without an organic solvent, a dialysis process is not required.

따라서, 본 발명은 i) 폴리에틸렌글리콜 또는 그 유도체; 및 락톤; 을 반응시키는 단계; Therefore, the present invention provides i) polyethylene glycol or a derivative thereof; and lactones; reacting;

ii) 상기 단계 i) 에서 미반응물을 제거하고 반응물은 침전시켜 고분자를 수득하는 단계; ii) obtaining a polymer by removing unreacted materials from step i) and precipitating the reactants;

iii) 상기 단계 ii) 에서 수득한 고분자와 약물을 혼합하여 약물이 담지된 고분자 필름을 수득하는 단계; 및iii) obtaining a drug-supported polymer film by mixing the polymer obtained in step ii) with the drug; and

iv) 상기 단계 iii) 에서 수득한 필름을 물에 녹여 50 ℃ 내지 100 ℃에서 100 내지 2,000 rpm 으로 교반하여 나노입자를 수득하는 단계; iv) dissolving the film obtained in step iii) in water and stirring at 50° C. to 100° C. at 100 to 2,000 rpm to obtain nanoparticles;

를 포함하는 약물 담지용 나노입자 제조방법을 제공할 수 있다. It is possible to provide a method for preparing nanoparticles for carrying drugs comprising a.

상기 락톤은 카프로락톤인 것일 수 있다. The lactone may be caprolactone.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단계 i) 에 촉매인 메탄술폰산(methanesulfonic acid), 트리플릭산(triflic acid), p-톨루엔술폰산(p-toluenesulfonic acid), 벤젠설폰산(benzenesulfonic acid), 염산(hydrochloric acid), 황산(sulfuric acid) 및 인산(phosphoric acid) 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 첨가하는 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, methanesulfonic acid, triflic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid as catalysts in step i) , Hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid may be added at least one selected from the group consisting of.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단계 i) 의 반응 후, 이 반응을 종결시키기 위하여 트리에틸아민(triethylamine), 디에틸아민(Diethylamine), 4-디메틸아미노피리딘(4-Dimethylaminopyridine), 1,8-비스(디메틸아미노)나프탈렌(1,8-Bis(dimethylamino)naphthalene) 및 N,N-디이소프로필에틸아민(N,N-Diisopropylethylamine) 으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 첨가하는 것일 수 있다. 보다 바람직하게는 반응을 종결시키기 위하여 트리에틸아민(triethylamine), 디에틸아민(Diethylamine), 4-디메틸아미노피리딘(4-Dimethylaminopyridine), 1,8-비스(디메틸아미노)나프탈렌(1,8-Bis(dimethylamino)naphthalene) 및 N,N-디이소프로필에틸아민(N,N-Diisopropylethylamine) 으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 첨가는 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, after the reaction of step i), triethylamine, diethylamine, 4-dimethylaminopyridine, 1 To add at least one selected from the group consisting of ,8-bis (dimethylamino) naphthalene (1,8-Bis (dimethylamino) naphthalene) and N, N-diisopropylethylamine (N, N-Diisopropylethylamine) can More preferably, to terminate the reaction, triethylamine, diethylamine, 4-dimethylaminopyridine, 1,8-bis (dimethylamino) naphthalene (1,8-Bis (dimethylamino)naphthalene) and N,N-diisopropylethylamine (N,N-Diisopropylethylamine) may be added.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단계 ii) 의 고분자의 중량평균분자량은 2,100 내지 2,600 g/mol 인 것일 수 있다. 보다 바람직하게는 중량평균분자량은 2,200 내지 2,500 g/mol 인 것일 수 있다. 상기 고분자의 수평균분자량은 2,000 내지 2,500 g/mol 인 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 2,100 내지 2,400 g/mol 인 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer of step ii) may have a weight average molecular weight of 2,100 to 2,600 g/mol. More preferably, the weight average molecular weight may be 2,200 to 2,500 g/mol. The polymer may have a number average molecular weight of 2,000 to 2,500 g/mol, more preferably 2,100 to 2,400 g/mol.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단계 iii) 의 약물은 소수성 약물로서 통상적으로 사용되는 소수성인 약물이 모두 포함될 수 있으나, 바람직하게는 소수성의 스테로이드제, 항염증제 및 항암제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있고, 보다 바람직하게는 부데소니드(budesonide), 덱사메타손(dexamethasone), 베타메타손(betamethasone), 모메타손(mometasone), 플루티카손(fluticasone), 파클리탁셀(paclitaxel), 도세탁셀(docetaxel), 설파살라진(sulfasalazine), 타크로리무스(tacrolimus) 및 독소루비신(doxorubicin) 으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the drug of step iii) may include all hydrophobic drugs commonly used as hydrophobic drugs, but are preferably selected from the group consisting of hydrophobic steroids, anti-inflammatory drugs and anticancer drugs. It may be any one or more, more preferably budesonide, dexamethasone, betamethasone, mometasone, fluticasone, paclitaxel, docetaxel, It may be one or more selected from the group consisting of sulfasalazine, tacrolimus, and doxorubicin.

상기 단계 iv) 에서 수득한 필름을 수용액에 녹여 50 ℃ 내지 100 ℃에서 100 내지 2,000 rpm 으로 교반하여 나노입자를 수득할 수 있으며, 보다 바람직하게는 100 내지 1,000 rpm 으로 교반하여 나노입자를 수득할 수 있다. 상기 수용액은 초순수(deionized water) 또는 버퍼용액(buffer solution)일 수 있다. Nanoparticles can be obtained by dissolving the film obtained in step iv) in an aqueous solution and stirring at 50 ° C. to 100 ° C. at 100 to 2,000 rpm, more preferably at 100 to 1,000 rpm to obtain nanoparticles. have. The aqueous solution may be deionized water or a buffer solution.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 나노입자의 평균직경은 10 내지 200 nm 인 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 나노입자의 평균직경은 50 내지 200 nm 인 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 50 내지 150 nm 인 것일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the average diameter of the nanoparticles may be 10 to 200 nm. Preferably, the average diameter of the nanoparticles may be 50 to 200 nm, more preferably 50 to 150 nm.

또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 소수성 약물이 담지된 생분해성 고분자 나노입자 내지 상기 나노입자를 이용하는 약물 방출 시스템용 조성물을 제공할 수 있다. In addition, the present invention may provide a hydrophobic drug-supported biodegradable polymer nanoparticle prepared by the above preparation method or a composition for a drug release system using the nanoparticle.

상기 소수성 약물, 생분해성 고분자 및 나노입자는 상기 약물 담지용 나노입자 제조방법에서 사용된 개념과 동일하므로 설명은 상기 기재로 대신한다. Since the hydrophobic drug, the biodegradable polymer, and the nanoparticle are the same as the concept used in the method for preparing the drug-loading nanoparticle, the description is replaced with the above description.

본 발명의 '약물 방출 시스템' 은 치료 효능이 있는 약물을 생체 내 필요한 부분에 전달하는 시스템으로, 약물이 필요한 조직으로의 전달 효율 및 필요한 양의 약물을 효율적으로 전달하는 것으로, 약물 조성물, 약물 처방, 배합 방법 또는 약물 제제를 의미하는 것일 수 있다. The 'drug release system' of the present invention is a system that delivers a drug with therapeutic efficacy to a necessary part of the body, and efficiently delivers the drug to the tissue that needs the drug and the required amount of the drug. , compounding methods or drug formulations.

이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지는 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be described in detail in order to specifically describe the present specification. However, the embodiments according to the present specification may be modified in many different forms, and the scope of the present specification is not construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments herein are provided to more completely explain the present specification to those skilled in the art.

메톡시폴리에틸렌글리콜(mPEG)-폴리카프로락톤(PCL) 블록 공중합체의 제조 메톡시폴리에틸렌글리콜(mPEG, 3.75g, 평균분자량: 750 g/mol), 카프로락톤(ε-caprolactone, 8.31 ㎖), 디클로로메탄(dichloromethane, 10 ㎖)을 잘 건조된 50 ㎖ 둥근 플라스크에 넣고 상온에서 질소 퍼징 하였다. 마그네틱 바를 이용해 용액을 스터링을 하고 mPEG이 완전히 녹으면 촉매인 메탄술폰산(methanesulfonic acid, 0.163 ㎖)를 넣었다. 2시간 동안 중합을 진행하고 반응을 종결하기 위해 트리에틸아민(triethylamine, 0.39 ㎖)을 넣고 30분 동안 스터링 하였다. 미반응 단량체와 촉매를 제거하고 고분자를 침전하기 위해 반응 용액을 에테르(diethyl ether, 180 ㎖)에 넣었다. 침전된 고분자를 거름종이로 거른 후 감압 건조하여 순수한 고분자를 얻었다. Gel permeation chromatography(GPC)를 이용하여 합성된 고분자의 분자량을 측정하였다. Preparation of methoxy polyethylene glycol (mPEG)-polycaprolactone (PCL) block copolymer Methoxy polyethylene glycol (mPEG, 3.75 g, average molecular weight: 750 g/mol), caprolactone (ε-caprolactone, 8.31 ml), dichloro Methane (dichloromethane, 10 ml) was put into a well-dried 50 ml round flask and purged with nitrogen at room temperature. The solution was stirred using a magnetic bar, and when mPEG was completely dissolved, methanesulfonic acid (0.163 ml) as a catalyst was added. Polymerization proceeded for 2 hours, and triethylamine (0.39 ml) was added to terminate the reaction, followed by stirring for 30 minutes. To remove unreacted monomers and catalysts and to precipitate polymers, the reaction solution was placed in ether (diethyl ether, 180 ml). The precipitated polymer was filtered with filter paper and dried under reduced pressure to obtain a pure polymer. The molecular weight of the synthesized polymer was measured using gel permeation chromatography (GPC).

그 결과, [도 1] 에서 나타난 바와 같이 측정된 수평균분자량은 2,244 g/mol, 중량평균분자량은 2,375 g/mol, 분산도(중량평균분자량/수평균분자량, poly dispersity index, PDI)는 1.06 인 것을 확인할 수 있었다. As a result, as shown in [Figure 1], the measured number average molecular weight was 2,244 g/mol, the weight average molecular weight was 2,375 g/mol, and the degree of dispersion (weight average molecular weight/number average molecular weight, poly dispersity index, PDI) was 1.06. was able to confirm that

mPEG-PCL 나노입자의 입자 크기 분포 측정Measurement of particle size distribution of mPEG-PCL nanoparticles

상기 <실시예 1> 에서 합성한 메톡시폴리에틸렌글리콜(mPEG)-폴리카프로락톤(PCL) 블록 공중합체 1g 와 초순수(deionized water) 9 ㎖ 를 넣어주었다. 80 ℃ 로 설정된 항온 수조에 이 샘플을 넣고 5분간 가열하였다. 샘플을 항온수조에서 꺼내서 상온에서 서서히 식히면서 마그네틱 바를 이용해 교반을 하여 나노입자를 제조하였다. 교반 속도는 100, 200, 500, 1,000 rpm 으로 하였다. 1 g of the methoxy polyethylene glycol (mPEG)-polycaprolactone (PCL) block copolymer synthesized in <Example 1> and 9 ml of deionized water were added thereto. This sample was placed in a constant temperature water bath set at 80°C and heated for 5 minutes. The sample was taken out of the constant temperature water bath, cooled slowly at room temperature, and stirred using a magnetic bar to prepare nanoparticles. The stirring speed was 100, 200, 500, and 1,000 rpm.

그 결과, [도 2]에서 나타난 바와 같이, mPEG-PCL 블록 공중합체의 입자 크기 분포도를 동적광산란(Dynamic light scattering)으로 측정하였다. 교반 속도 100, 200, 500, 1,000 rpm 에 따라 입자의 평균 사이즈는 각각 105.8 nm, 73.4 nm, 65.2 nm, 64.0 nm 인 것으로 측정되었다. 하기 [표 1] 은 상기 교반속도 별 mPEG-PCL 블록 공중합체의 입자 크기 분포도를 정리한 것이다. D10, D50, 및 D90은 분석된 입자 크기 분포도에서 각각 10%, 50%, 및 90% percentile에서의 크기를 나타낸다.As a result, as shown in [Fig. 2], the particle size distribution of the mPEG-PCL block copolymer was measured by dynamic light scattering. According to the stirring speed of 100, 200, 500, and 1,000 rpm, the average particle size was measured to be 105.8 nm, 73.4 nm, 65.2 nm, and 64.0 nm, respectively. The following [Table 1] summarizes the particle size distribution of the mPEG-PCL block copolymer according to the stirring speed. D10, D50, and D90 represent sizes at the 10%, 50%, and 90% percentiles, respectively, in the analyzed particle size distribution.

교반속도stirring speed 평균 직경average diameter D10 D10 D50D50 D90D90 100 rpm100 rpm 105.8 nm105.8 nm 78.7 nm78.7 nm 94.7 nm94.7 nm 133.2 nm133.2 nm 200 rpm200 rpm 73.4 nm73.4 nm 53.0 nm53.0 nm 65.2 nm65.2 nm 92.5 nm92.5 nm 500 rpm500 rpm 65.2 nm65.2 nm 47.7 nm47.7 nm 57.5 nm57.5 nm 83.0 nm83.0 nm 1000 rpm1000 rpm 64.0 nm64.0 nm 46.3 nm46.3 nm 57.1 nm57.1 nm 82.2 nm82.2 nm

부데소니드가 담지된 mPEG-PCL 나노입자의 제조Preparation of budesonide-loaded mPEG-PCL nanoparticles

상기 <실시예 1> 에서 합성한 메톡시폴리에틸렌글리콜(mPEG)-폴리카프로락톤(PCL) 블록 공중합체 1g 과 부데소니드(budesonide, 10 mg)을 아세톤 15 ㎖에 녹였다. 시린지필터(PTFE, 0.45 ㎛)를 이용해 용액에 있는 이물질을 제거하였다. 회전 증발기를 이용해서 아세톤을 제거하고 부데소니드가 담지된 mPEG-PCL 필름을 얻었다. 여기에 초순수(deionized water) 9 ㎖ 를 넣어주었다. 80 ℃ 로 설정된 항온 수조에 이 샘플을 넣고 5분간 가열하였다. 샘플을 항온수조에서 꺼내서 상온에서 서서히 식히면서 마그네틱 바를 이용해 교반을 하여 나노입자를 제조하였다. 교반 속도는 100, 200, 500, 1,000 rpm 으로 하였다.1 g of the methoxy polyethylene glycol (mPEG)-polycaprolactone (PCL) block copolymer synthesized in <Example 1> and budesonide (10 mg) were dissolved in 15 ml of acetone. Foreign substances in the solution were removed using a syringe filter (PTFE, 0.45 μm). Acetone was removed using a rotary evaporator to obtain a budesonide-supported mPEG-PCL film. 9 ml of deionized water was added thereto. This sample was placed in a constant temperature water bath set at 80°C and heated for 5 minutes. The sample was taken out of the constant temperature water bath, cooled slowly at room temperature, and stirred using a magnetic bar to prepare nanoparticles. The stirring speed was 100, 200, 500, and 1,000 rpm.

파클리탁셀이 담지된 mPEG-PCL 나노입자의 제조Preparation of mPEG-PCL nanoparticles loaded with paclitaxel

상기 <실시예 1> 에서 합성한 메톡시폴리에틸렌글리콜(mPEG)-폴리카프로락톤(PCL) 블록 공중합체 1g 과 파클리탁셀(paclitaxel, 10 mg)을 아세토니트릴(acetonitrile) 15 ㎖ 에 녹였다. 시린지필터(PTFE, 0.45 ㎛)를 이용해 용액에 있는 이물질을 제거하였다. 회전 증발기를 이용해서 아세토니트릴을 제거하고 파클리탁셀이 담지된 mPEG-PCL 필름을 얻었다. 여기에 초순수(deionized water) 9 ㎖ 를 넣어주었다. 80 ℃ 로 설정된 항온 수조에 이 샘플을 넣고 5분간 가열하였다. 샘플을 항온수조에서 꺼내서 상온에서 서서히 식히면서 마그네틱 바를 이용해 교반을 하여 나노입자를 제조하였다. 교반 속도 100, 200, 500, 1,000 rpm 으로 하였다. 1 g of the methoxy polyethylene glycol (mPEG)-polycaprolactone (PCL) block copolymer synthesized in <Example 1> and 10 mg of paclitaxel were dissolved in 15 ml of acetonitrile. Foreign substances in the solution were removed using a syringe filter (PTFE, 0.45 μm). Acetonitrile was removed using a rotary evaporator to obtain an mPEG-PCL film supported with paclitaxel. 9 ml of deionized water was added thereto. This sample was placed in a constant temperature water bath set at 80°C and heated for 5 minutes. The sample was taken out of the constant temperature water bath, cooled slowly at room temperature, and stirred using a magnetic bar to prepare nanoparticles. The stirring speed was 100, 200, 500, and 1,000 rpm.

설파살라진이 담지된 mPEG-PCL 나노입자의 제조Preparation of mPEG-PCL nanoparticles loaded with sulfasalazine

상기 <실시예 1> 에서 합성한 메톡시폴리에틸렌글리콜(mPEG)-폴리카프로락톤(PCL) 블록 공중합체 1g 과 설파살라진(sulfasalazine, 10 mg)을 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran) 15 ㎖ 에 녹였다. 시린지필터(PTFE, 0.45 ㎛)를 이용해 용액에 있는 이물질을 제거하였다. 회전 증발기를 이용해서 테트라히드로푸란을 제거하고 설파살라진이 담지된 mPEG-PCL 필름을 얻었다. 여기에 초순수(deionized water) 9 ㎖ 를 넣어주었다. 80 ℃ 로 설정된 항온 수조에 이 샘플을 넣고 5분간 가열하였다. 샘플을 항온수조에서 꺼내서 상온에서 서서히 식히면서 마그네틱 바를 이용해 교반을 하여 나노입자를 제조하였다. 교반 속도 100, 200, 500, 1,000 rpm 으로 하였다. 1 g of the methoxy polyethylene glycol (mPEG)-polycaprolactone (PCL) block copolymer synthesized in <Example 1> and sulfasalazine (10 mg) were dissolved in 15 ml of tetrahydrofuran. Foreign substances in the solution were removed using a syringe filter (PTFE, 0.45 μm). Tetrahydrofuran was removed using a rotary evaporator to obtain an mPEG-PCL film supported with sulfasalazine. 9 ml of deionized water was added thereto. This sample was placed in a constant temperature water bath set at 80°C and heated for 5 minutes. The sample was taken out of the constant temperature water bath, cooled slowly at room temperature, and stirred using a magnetic bar to prepare nanoparticles. The stirring speed was 100, 200, 500, and 1,000 rpm.

mPEG-PCL 나노입자의 약물 방출Drug release from mPEG-PCL nanoparticles

상기 <실시예 3> 내지 <실시예 5> 에서 얻은 약물이 담지된 mPEG-PCL 나노입자 분산 용액(10% w/w) 200 ㎕ 를 트랜스웰(transwell)에 넣고 뚜껑을 닫은 상태로 37 ℃ 로 설정된 오븐에 넣고 1시간 동안 겔화(gelation) 시켰다. 겔화가 된 후 약물 방출 용액 1 ㎖ 를 트렌스웰 바깥으로 넣었다. 약물 방출 용액은 pH 7.4의 PBS(phosphate buffer saline)와 Tween 80 0.5 wt% 의 혼합 용액이었다(도 11). 정해진 시마다 약물 방출 용액을 채취하고 약물 방출 용액 1 ㎖ 를 다시 넣어주었다. 채취한 용액 안에 함유된 약물의 농도를 HPLC를 이용해서 측정하고 standard curve(도 3 ~ 도 5)와 비교하여 방출된 농도를 계산하였다. 200 μl of the drug-loaded mPEG-PCL nanoparticle dispersion solution (10% w/w) obtained in <Example 3> to <Example 5> was put into a transwell and heated to 37° C. with the lid closed. It was put in a set oven and gelled for 1 hour. After gelation, 1 ml of the drug release solution was put out of the transwell. The drug release solution was a mixed solution of phosphate buffer saline (PBS) at pH 7.4 and 0.5 wt% of Tween 80 (FIG. 11). The drug-releasing solution was collected at designated times, and 1 ml of the drug-releasing solution was added thereto. The concentration of the drug contained in the sampled solution was measured using HPLC, and the released concentration was calculated by comparing with a standard curve (Figs. 3 to 5).

그 결과, [도 7] 내지 [도 9] 에서 나타나는 바와 같이 교반속도가 나노입자의 약물 방출 속도에도 영향을 준다는 것을 확인할 수 있었다. 교반속도가 낮을수록 약물 방출 속도가 느리고 교반속도가 빠를수록 약물 방출 속도가 빨랐으며, [도 2]의 결과와 비교하였을 때 입자의 크기가 클수록 방출이 느리고 크기가 작을수록 방출이 빠른 것으로 나타났다. 종합적으로, 약물이 담지된 나노입자 제조에 있어 교반속도와 온도가 약물 방출 속도에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. As a result, it was confirmed that the stirring speed also affects the drug release rate of the nanoparticles, as shown in [FIGS. 7] to [FIG. 9]. The lower the stirring speed, the slower the drug release rate, and the faster the stirring speed, the faster the drug release rate. Compared to the results of [Fig. 2], the larger the particle size, the slower the release, and the smaller the particle size, the faster the release. Overall, it was confirmed that the agitation speed and temperature affect the drug release rate in the preparation of drug-loaded nanoparticles.

[비교예 1][Comparative Example 1]

50rpm 이하의 조건에서 mPEG-PCL 나노입자의 제조Preparation of mPEG-PCL nanoparticles under conditions of 50 rpm or less

교반 속도 50 rpm에서 상기 <실시예 2> 와 같이 mPEG-PCL 나노입자 분산 용액(10% w/w)을 제조하였다. [도 11] 은 50과 100 rpm 에서 제조한 mPEG-PCL 나노입자 분산용액의 사진이다. 바이알을 바닥에 눕히고 상단과 측면에서 사진을 찍었다. 50 rpm 으로 제조하였을 시, 교반속도가 충분하지 않아 분산되지 못한 mPEG-PCL 블록 공중합체 덩어리가 바이알의 코너 부분에서 확인되었다. 반면 100 rpm 으로 제조하였을 시, 바닥에 남은 공중합체 없이 모두 나노입자 분산용액이 만들어진 것을 확인하였다.An mPEG-PCL nanoparticle dispersion solution (10% w/w) was prepared as described in <Example 2> at a stirring speed of 50 rpm. [Figure 11] is a photograph of the mPEG-PCL nanoparticle dispersion solution prepared at 50 and 100 rpm. The vials were laid on the floor and photographs were taken from the top and side views. When prepared at 50 rpm, mPEG-PCL block copolymer lumps that were not dispersed due to insufficient stirring speed were confirmed at the corner of the vial. On the other hand, when prepared at 100 rpm, it was confirmed that all nanoparticle dispersion solutions were made without the copolymer remaining on the bottom.

[비교예 2][Comparative Example 2]

55℃ 이하의 조건에서 mPEG-PCL 나노입자의 제조Preparation of mPEG-PCL nanoparticles under conditions of 55 ° C or less

교반속도 500 rpm, 가열온도 45 ℃, 50 ℃, 55 ℃ 에서 mPEG-PCL 나노입자 분산 용액 (10% w/w)을 제조하였다 (실시예 2 참고). [도 12] 는 각 온도에서 제조한 나노입자 분산용액을 보여준다. 45 ℃에서 제조한 샘플의 경우 탁도가 높고 온도가 올라갈수록 탁도가 낮아진다. 탁도가 높은 이유는 입자의 응집이 심하고 약물이 나노입자에 제대로 함유되지 않았기 때문이다. 이런 현상이 발생하는 이유는 mPEG-PCL의 녹는점과 연관이 있다. [도 5]에 따르면 mPEG-PCL의 녹는 점은 약 37 ℃와 45 ℃ 두 지점에서 나오는데 전자는 mPEG block의 녹는점, 후자는 PCL block의 녹는점이다. 약물이 함유된 나노입자 분산용액을 제조하기 위해서는 약물이 충분히 가용화된 상태에서 공정이 진행되어야 한다. mPEG-PCL은 약물의 운반체임과 동시에 가용화제로 사용되고 있는데 낮은 온도에서는 mPEG-PCL이 완전히 녹지 않기 때문에 약물을 제대로 용해시키기 어렵다. 따라서 잘 분산된 나노입자를 제조하기 위해서는 mPEG-PCL의 녹는점 이상(+ 10℃ 이상)에서 제조하는 것이 적절할 것이다. An mPEG-PCL nanoparticle dispersion solution (10% w/w) was prepared at a stirring speed of 500 rpm and a heating temperature of 45 °C, 50 °C, and 55 °C (see Example 2). [Figure 12] shows nanoparticle dispersion solutions prepared at each temperature. In the case of the sample prepared at 45 ℃, the turbidity is high and the turbidity decreases as the temperature increases. The reason for the high turbidity is that the aggregation of the particles is severe and the drug is not properly contained in the nanoparticles. The reason for this phenomenon is related to the melting point of mPEG-PCL. According to [Figure 5], the melting point of mPEG-PCL comes out at about 37 ℃ and 45 ℃ two points, the former is the melting point of the mPEG block, the latter is the melting point of the PCL block. In order to prepare a nanoparticle dispersion solution containing a drug, the process must be performed in a state in which the drug is sufficiently solubilized. mPEG-PCL is used as a drug carrier and solubilizer at the same time, but it is difficult to properly dissolve the drug because mPEG-PCL does not completely melt at low temperatures. Therefore, in order to prepare well-dispersed nanoparticles, it would be appropriate to prepare them above the melting point of mPEG-PCL (+ 10 °C or higher).

Claims (10)

i) 폴리에틸렌글리콜 또는 그 유도체; 및 락톤; 을 반응시키는 단계;
ii) 상기 단계 i) 에서 미반응물을 제거하고 반응물은 침전시켜 고분자를 수득하는 단계;
iii) 상기 단계 ii) 에서 수득한 고분자와 약물을 혼합하여 약물이 담지된 고분자 필름을 수득하는 단계; 및
iv) 상기 단계 iii) 에서 수득한 필름을 물에 녹여 50 ℃ 내지 100 ℃에서 100 내지 2,000 rpm 으로 교반하여 나노입자를 수득하는 단계;
를 포함하는 약물 담지용 나노입자 제조방법.
i) polyethylene glycol or a derivative thereof; and lactones; reacting;
ii) obtaining a polymer by removing unreacted materials from step i) and precipitating the reactants;
iii) obtaining a drug-supported polymer film by mixing the polymer obtained in step ii) with the drug; and
iv) dissolving the film obtained in step iii) in water and stirring at 50° C. to 100° C. at 100 to 2,000 rpm to obtain nanoparticles;
A method for producing nanoparticles for carrying drugs comprising a.
제1항에 있어서, 상기 단계 i) 에 촉매인 메탄술폰산(methanesulfonic acid), 트리플릭산(triflic acid), p-톨루엔술폰산(p-toluenesulfonic acid), 벤젠설폰산(benzenesulfonic acid), 염산(hydrochloric acid), 황산(sulfuric acid) 및 인산(phosphoric acid) 으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 첨가하는 것을 특징으로 하는 나노입자 제조방법.
The method of claim 1, wherein methanesulfonic acid, triflic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, hydrochloric acid as catalysts in step i) acid), sulfuric acid, and phosphoric acid.
제1항에 있어서, 상기 단계 i) 의 반응 후, 이 반응을 종결시키기 위하여 트리에틸아민(triethylamine), 디에틸아민(Diethylamine), 4-디메틸아미노피리딘(4-Dimethylaminopyridine), 1,8-비스(디메틸아미노)나프탈렌(1,8-Bis(dimethylamino)naphthalene) 및 N,N-디이소프로필에틸아민(N,N-Diisopropylethylamine) 으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 첨가하는 것을 특징으로 하는 나노입자 제조방법.
The method of claim 1, after the reaction of step i), triethylamine, diethylamine, 4-dimethylaminopyridine, 1,8-bis Nano, characterized by adding at least one selected from the group consisting of (dimethylamino) naphthalene (1,8-Bis (dimethylamino) naphthalene) and N, N-diisopropylethylamine (N, N-Diisopropylethylamine) Particle manufacturing method.
제1항에 있어서, 상기 단계 ii) 의 고분자의 중량평균분자량은 2,100 내지 2,600 g/mol 인 것을 특징으로 하는 나노입자 제조방법.
The method of claim 1, wherein the polymer of step ii) has a weight average molecular weight of 2,100 to 2,600 g/mol.
제1항에 있어서, 상기 단계 iii) 의 약물은 소수성 약물인 것을 특징으로 하는 나노입자 제조방법.
The method of claim 1, wherein the drug of step iii) is a hydrophobic drug.
제1항에 있어서, 상기 나노입자의 평균직경은 10 내지 200 nm 인 것을 특징으로 하는 나노입자 제조방법.
The method of claim 1, wherein the nanoparticles have an average diameter of 10 to 200 nm.
제1항의 제조방법으로 제조된 소수성 약물이 담지된 생분해성 고분자 나노입자.
Biodegradable polymeric nanoparticles bearing a hydrophobic drug prepared by the method of claim 1.
제7항에 있어서, 상기 나노입자의 평균직경은 10 내지 200 nm 인 것을 특징으로 하는 나노입자.
The nanoparticles according to claim 7, wherein the nanoparticles have an average diameter of 10 to 200 nm.
제7항에 있어서, 상기 소수성 약물은 소수성의 스테로이드제, 항염증제 및 항암제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 나노입자.
The nanoparticles according to claim 7, wherein the hydrophobic drug is at least one selected from the group consisting of hydrophobic steroids, anti-inflammatory drugs, and anti-cancer drugs.
제7항의 나노입자를 이용하는 약물 방출 시스템용 조성물. A composition for a drug release system using the nanoparticles of claim 7.
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