KR20240003032A - 다중 작용 기전을 가지는 초미립 크기의 항암 약물이 탑재된 나노 약물전달 플랫폼, 이를 포함하는 약제학적 조성물 및 그 제조 방법 - Google Patents

다중 작용 기전을 가지는 초미립 크기의 항암 약물이 탑재된 나노 약물전달 플랫폼, 이를 포함하는 약제학적 조성물 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 작용 기전을 가지는 초미립 크기의 항암 약물이 탑재된 나노 약물전달 플랫폼, 이를 포함하는 약제학적 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 기존 임상에서 활용되고 있는 완제 항암제와 비교하여 낮은 투여 용량에서도 치료할 수 있어서 정상조직에는 영향을 주지 않아 환자의 순응도가 높으며, 치료 과정 또는 치료 후의 부작용들을 낮출 수 있는 초미립 크기를 가지는 약물전달체 기반의 항암제를 제공할 수 있다.

Description

다중 작용 기전을 가지는 초미립 크기의 항암 약물이 탑재된 나노 약물전달 플랫폼, 이를 포함하는 약제학적 조성물 및 그 제조 방법{Ultra-small anticancer agent-loaded Nano-drug delivery platform with multiple mechanisms of action, a pharmaceutical composition including the same, and method for manufacturing the same}
본 발명은 다중 작용 기전을 가지는 초미립 크기의 항암 약물이 탑재된 나노 약물전달 플랫폼, 이를 포함하는 약제학적 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
암은 주로 외과적 절제 수술, 방사선조사 및 항암화학요법 중 1가지 또는 이들의 조합을 통해 치료되고 있다. 외과적 절제 수술은 조직 형태로 발생된 암 부위를 확실하게 제거하기 위해 광범위 절제를 통해 직접 제거한다. 따라서, 치료에는 효과적이지만, 사용이 제한적이다. 백혈병, 분산형 종양 또는 수술이 어려운 경우에는 항암화학요법을 통해 종양 질병을 치료한다. 상기 항암화학요법의 가장 일반적인 부작용인 멀미와 구토를 포함한 치료 과정에서 발생하는 전신성 부작용(관절통, 근육통, 식욕 부진, 발열, 오심, 매스꺼움, 구토, 설사, 소화불량, 탈모, 백혈구(호중구) 감소 등)은 암 치료를 받는 환자들에게 가장 큰 영향을 미치며 암 환자들의 삶의 질에 나쁜 영향을 주어 치료에 대한 환자의 순응성을 급격하게 변화시킬 수 있다. 또한, 항암화학요법은 일반적으로 가용화제 또는 이러한 약물의 부작용으로 투여 용량을 제한하는 용량제한독성(DLT, Dose Limiting Toxicity)이 있다. 용량을 제한적으로 투여하더라도 부작용이 심한 경우 입원을 요하거나 통증을 치료하기 위해 진통제를 필요로 하기도 한다.
기존의 약물의 효능에 중점을 두고 비수용성인 항암 약물을 체내에 투여하기 위해 가용화제인 계면활성제와 에탄올로 구성된 액상 형태의 항암제, 또는 복용 편의성을 위해 여러 부형제와 단순히 혼합된 알약 형태의 저분자 형태로 투여되는 세포독성 완제 항암제는 정상세포와 암세포를 구분하지 않고 전신에 작용할 수 밖에 없기 때문에 정상세포까지 죽여 많은 부작용이 발생되고 있다. 따라서, 최근에는 정상세포에는 영향을 최소화하고 암세포에만 작용을 높일 수 있는 새로운 기전을 가지고, 낮은 독성 및 기능성이 향상된 항암제에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.
많이 잘 알려진 ‘탁솔®주(항암 약물: 파클리탁셀(paclitaxel))’는 세포분열 과정 중 분열과 자가 복제의 기구인 미세소관(microtubule)이 분리되는 과정을 방해함으로써 암세포의 증식을 억제하는 화학적 항암제로 암 환자 치료에 중요한 역할을 해왔다. 파클리탁셀은 주목나무 껍질에서 추출한 천연물질 이라는 점에서 많은 주목 받았고, 지난 10년 동안 사용되어온 가장 중요한 항암 약물 중 하나로 평가되고 있다.
파클리탁셀을 비롯한 도세탁셀(docetaxel)로 대표되는 탁센(Taxane) 계열 약물들은 유방암, 난소암 및 전립선 암 등을 포함하여 전이성 암 치료의 1차 요법제로 이용되고 있으며, 최근에는 표적 또는 면역항암제와 병용 투여에서도 효과가 확인되어 사용 범위가 확대되고 있다.
전 세계적으로 가장 많이 쓰는 탁센 계열 항암 약물인 파클리탁셀은 수술 전 선행화학요법, 수술 후 보조요법 및 2차 요법에서 임상 연구를 통해 "면역항암제와 다양한 병용연구가 시도"되어 현재 임상에서 적용되고 있어서 활용 범위가 매우 높다.
과거에 탁센 계열 항암 약물로 치료받은 암 환자의 대부분은 이들 화학요법에 내성을 가진다고 보고되고 있으므로, 여전히 극복해야 할 몇 가지 문제점들이 남아있다. 파클리탁셀은 난소암, 유방암, 폐암 등에 1차 요법으로 쓰이는 항암제로서 “물에 용해되지 않는 성질 때문에 체액과 섞이면 침전되는 특성”이 있고, “체내 흡수돼도 생체 이용률이 낮아 경구화가 어려운 항암제로 평가”되며 전 세계적으로 많은 제약회사에서 개발에 실패하고 있지만, 많은 장점과 수요 및 경제적 가치로 국내 제약사들도 기술이 발전과 더불어 경구용 항암제 개발 및 상용화에 적극적으로 참여하고 있다. 약물전달 기반의 플랫폼 원천 기술을 성공적으로 개발한다면 이들 항암제들에 대한 암세포의 민감도 증가하여 치료 효율이 높은 새로운 표적 약물의 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.
따라서 본 발명에서는 표적 부위인 암 조직으로 항암 약물의 전달 능력을 향상시킴으로써, 치료 효능은 높이고 항암 약물이 정상적인 조직으로 축적되는 것을 최소화해 부작용을 감소시킬 수 있는 나노약물 전달체 기반의 플랫폼 원천 기술을 제공한다.
한국등록특허 제 10-0497258호 한국등록특허 제 10-1612255호 한국등록특허 제 10-1544498호 한국등록특허 제 10-1670249호 한국등록특허 제 10-1768681호
본 발명은 기존 임상에서 활용되고 있는 완제 항암제와 비교하여 낮은 투여 용량에서도 치료할 수 있어서 정상조직에는 영향을 주지 않아 환자의 순응도가 높으며, 치료 과정 또는 치료 후의 부작용들을 낮출 수 있는 초미립 크기를 가지는 약물전달체 기반의 항암제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 반복 투여에 따른 다중약제내성 발생률을 최소로 낮추거나 극복함으로써, 치료 경과에 따라 약물투여 횟수의 조절이 가능하여 항암치료가 효과적으로 진행되고 또한 임상에서 활용도가 높은 초미립 크기를 가지는 약물전달체 기반의 항암제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 혈관 투여뿐만 아니라 경구 투여로 항암 치료가 효과적으로 진행되므로, 처방을 원하는 날짜 외에는 병원에 갈 필요가 없어 시간 절약이 가능하고, 환자 삶의 질을 높일 수 있으며, 설령 부작용이 발생해도 복용을 멈추면 금방 사라져 복약 편의성이 뛰어난 초미립 크기를 가지는 약물전달체 기반의 항암제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 폴리소르베이트, 대두 오일 및 항암 약물을 혼합하여, 제1 혼합물을 제조하는 단계;
상기 제1 혼합물과 제1 폴리머를 혼합하고 50 내지 70℃로 가열하여, 제2 혼합물을 제조하는 단계;
상기 제2 혼합물을 냉각하여, 제1 고형물을 제조하는 단계;
상기 제1 고형물을 제1 용매와 혼합하여, 제 3 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 제3 혼합물을 동결 건조하여, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼을 제조하는 단계를 포함하는,
항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 마이셀 구조의 나노 복합체로서,
상기 마이셀 구조의 내부 코어는 항암 약물이 용해된 폴리소르베이트 및 대두 오일을 포함하고,
상기 마이셀 구조의 외부 쉘은 제1 폴리머를 포함하는,
항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼을 제공한다.
본 발명에서는 무수 에탄올, 유기용매를 전혀 사용하지 않고, 고분자의 열적 상전이 현상을 기반으로 하는 단순 방법으로 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼을 제공할 수 있다.
본 발명에서는 탁센 계열의 항암 약물이 탑재되어 수용액에서 초미립 크기를 가지는 약물전달용 나노 플랫폼을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 현재 임상에서 활용되고 있는 약물전달 기술이 적용된 유사 완제 항암제와 비교하여, 수용액 내에서 입자의 안정성이 향상된 약물전달용 나노 플랫폼을 제공할 수 있으며, 상기 나노 플랫폼은 항암제에 약제 내성을 가지고 있는 암 세포에서도 항암 약물을 세포 내부로의 우수한 전달 효과를 가질 수 있다.
또한, 생체 내에 투여된 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼은 방광을 통해 요도로 자연적으로 배출이 가능하여, 체내에 원하지 않는 장기나 조직에 축적되지 않으므로 독성을 낮출 수 있다. 또한, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼은 정맥 투여뿐만 아니라 경구 투여를 통해도 체내로 약물의 흡수가 가능하다.
도 1은 열적 상전이 현상을 이용한 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 모식도를 나타낸다.
도 2는 (a) 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼 및 (b) 도세탁셀이 탑재된 나노 플랫폼의 수용액 내에서 입도 분포도를 나타내는 그래프이다.
도 3은 (a) 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼 및 (b) 도세탁셀이 탑재된 나노 플랫폼의 시제품 사진이다.
도 4는 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼, 액상형 완제 항암제인 Taxol Inj.(삼양바이오팜) 및 동결 건조형의 완제 항암제인 Genexol PM Inj.(삼양바이오팜)에서 방출되는 항암 약물의 방출 형태를 비교한 그래프이다.
도 5는 도세탁셀이 탑재된 나노 플랫폼, 액상형 완제 항암제인 Taxotere Inj.(사노피 아벤티스) 및 동결 건조형 완제 항암제인 Nanoxel M Inj.(삼양바이오팜)에서 방출 되는 항암 약물의 방출 형태를 비교한 그래프이다.
도 6은 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼 및 Genexol PM Inj. 각각을 주사용수인 0.9% NaCl에 분산 시킨 후, 25℃에서 시간에 따른 입자의 변화를 측정한 사진이다.
도 7은 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼 및 Genexol PM Inj. 각각을 주사용수인 0.9% NaCl에 분산 시킨 후, 37℃에서 시간에 따른 입자의 변화를 측정한 사진이다.
도 8은 본 도세탁셀 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼을 (a) MCF-7 SEN와 (b) MCF-7 ADR를 이용한 세포 내 유입 거동을 평가한 결과로, 형광 현미경을 이용한 비교 이미지이다. 또한, (c) MCF-7 SEN와 (d) MCF-7 ADR를 이용한 시간 별 약물의 유입량을 정량화한 그래프이다.
도 9는 도세탁셀 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼을 정상 누드마우스의 꼬리 정맥에 투여하고, 시간에 따라 체내에서 방광을 통해 배출 되는 거동을 근적외선 형광 장비로 관찰한 이미지이다.
도 10은 (a) 저분자 형태의 형광 물질인 ICG(indocyanine green)와 (b) 도세탁셀 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼을 마우스에 경구로 투여한 후, 시간에 따른 흡수되어 혈액에 존재하는 형광량을 정량화한 그래프이다. 또한, 10(c)는 물질을 투여하고 7 시간 후 적출된 주요 장기에 물질의 축적 정도를 관찰한 이미지이다.
도 11은 3D 세포 배양된 Caco-2 세포에 항암 약물 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼을 도포한 후, 형광 현미경을 사용하여 tight junction 특이적 형광 물질(FITC-phalloidin tight junction marker)과 비교-관찰한 이미지이다.
도 12는 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼, Taxol Inj 및 Genexol PM Inj.을 마우스의 꼬리 정맥에 투여한 후 시간에 따른 약물 동태를 관찰한 그래프이다.
도 13은 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼을 정맥 및 경구로 각각 투여하고, 24 시간 후 적출된 주요 장기에 흡수된 파클리탁셀의 흡수량을 나타낸 그래프이다.
도 14는 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼, Taxol Inj 및 Genexol PM Inj.을 마우스의 꼬리 정맥에 약물 용량 별로 투여한 후 단회 투여 독성을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하에서, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 이하에서 기술하는 특정 실시예 및 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용된 "제1" 및 "제2"의 용어는 순서를 의미하는 것이 아니라, 두 구성요소를 구분하기 위하여 사용된 것이기 때문에, 두 구성요소를 한정하는 것이 아니다. 특히, "제1 혼합물", "제2 혼합물" 및 "제3 혼합물" 각각은 각 용어가 출현하기 전에 제시된 혼합요소를 포함한 혼합물을 의미하는 것으로서, 3가지 혼합물을 구분하기 위하여, "제1", "제2" 및 "제3"이란 용어를 사용한다.
본 발명은 폴리소르베이트, 대두 오일 및 항암 약물을 혼합하여, 제1 혼합물을 제조하는 단계(이하, 제1 혼합물 제조 단계);
상기 제1 혼합물과 제1 폴리머를 혼합하고 40 내지 70℃로 가열하여, 제2 혼합물을 제조하는 단계(이하, 제2 혼합물 제조 단계);
상기 제2 혼합물을 냉각하여, 제1 고형물을 제조하는 단계(이하, 제1 고형물 제조 단계);
상기 제1 고형물을 제1 용매와 혼합하여, 제 3 혼합물을 제조하는 단계(이하, 제3 혼합물 제조 단계); 및
상기 제3 혼합물을 동결 건조하여, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼을 제조하는 단계(이하, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼 제조 단계)를 포함하는, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 표적 부위인 암 조직으로 항암 약물의 전달 능력을 향상시킴으로써, 치료 효능은 높이고 항암 약물이 정상 조직으로 축적되는 것을 최소화해 부작용을 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서는 항암 약물로 탁센 계열의 세포 독성 항암제인 파클리탁셀 또는 도세탁셀을 사용하여, 고분자 열적 상전이 현상을 이용한 제조법으로 상기 항암 약물을 나노 플랫폼 내에 탑재시키고, 다시 수화 시켰을 때 비수용성인 항암 약물의 석출없이 초미립 크기로 안정적으로 균일하게 분산된 입자가 형성되는 나노 플랫폼을 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼은 기존 임상에서 활용되고 있는 완제 항암제와 비교하여 낮은 투여용량에서도 치료가 가능하고, 정상 조직에는 영향을 주지 않아 치료 과정 또는 치료 후의 부작용들을 감소시킬 수 있고, 반복 투여에 따른 다중약제내성 발생률을 최소로 낮추거나 극복함으로써 치료 경과에 따라 약물투여 횟수 조절이 가능하다. 이를 통해, 임상에서 활용도가 높으며 더 나아가 다양한 약물의 적용이 가능하다.
본 발명에서 "나노 플랫폼"은 나노기술 기반 약물전달시스템으로, 제제를 사용하여 원하는 신체 부위에 약물을 전달하거나 혹은 적절한 시간에 약물을 방출하는 기술이다. 즉, 표적부위에 약물을 선택적으로 전달하여 장시간 동안 유효 혈중농도를 질병에 따라 최적화함으로써 치료 효능 및 효과를 극대화시키고, 약물 부작용의 극소화를 목적으로 한다.
본 발명에서 "항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼"은 마이셀 구조의 나노 복합체로서 마이셀 구조의 내부 코어에 항암 약물을 탑재시킬 수 있다. 여기서, 항암 약물은 항암 원료 약물이며, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼은 완제품(완제 항암제)으로 사용가능하다.
본 발명에서 "제1 혼합물 제조 단계"는 폴리소르베이트, 대두 오일 및 항암 약물을 혼합하여, 제1 혼합물을 형성하는 단계이다.
일 구체예에서, 폴리소르베이트는 친수성과 소수성을 모두 가지고 있어, 의약품 또는 화장품에 사용시 계면활성제로 활용되는 성분이다. 상기 폴리소르베이트는 비수용성의 유효성분을 용해시키는 용해제로써의 특징도 갖는다.
일 구체예에서, 폴리소르베이트는 폴리소르베이트 20 또는 폴리소르베이트 80 등에서 선택될 수 있다.
일 구체예에서, 대두 오일은 물과 전혀 섞이지 않는 비수용성의 성질을 가지며, 유화공정에서 비수용성 유효성분과 서로 소수성 결합을 통해 입자 내부에 탑재되도록 하는 특징을 갖는다. 본 발명에서는 대두 오일을 사용하여 항암 약물을 나노 플랫폼 내에 탑재시킬 수 있다.
상기 대두 오일의 함량은 폴리소르베이트 100 중량부 대비 0.5 내지 15 중량부, 0.5 내지 5 중량부 또는 1 내지 1.5 중량부일 수 있다.
일 구체예에서, 항암 약물은 비수용성 또는 난용성의 세포 독성 항암제인 탁센 계열의 항암 약물일 수 있다. 구체적으로, 탁센 계열의 약물은 파클리탁셀, 도세탁셀 및 소라페닙 및 독소루비신으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 용어 "항암"은 암을 갖는 동물, 바람직하게는 포유동물, 보다 바람직하게는 인간에서, 암이 진행되는 것을 억제하거나, 암을 경감시키는 것을 의미할 수 있다.
상기 항암 약물의 함량은 폴리소르베이트 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부 또는 3 내지 4 중량부일 수 있다. 상기 함량 범위에서 항암 약물이 혼합물에 안정하게 분산될 수 있으며, 나노 플랫폼 내에 용이하게 탑재될 수 있다. 상기 혼합비율은 본 발명이 의도하는 전술한 효과를 발휘할 수 있는 혼합비의 일 예시이다.
일 구체예에서, 제1 혼합물은 전술한 성분 외에 형광 물질을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서는 항암 약물과 형광 물질을 함께 포함하여, 나노 플랫폼의 영상화를 가능하게 할 수 있다.
상기 형광 물질로 비수용성 형광 물질을 사용할 수 있다. 상기 형광 물질은 조직 내부로 투과/흡수 가능하며, 임상에서 적용 가능하다.
상기 형광 물질은 사용 목적에 따라 그 함량을 적절히 조절할 수 있다.
일 구체예에서, 제1 혼합물은 전술한 성분을 혼합하여 용액으로 제조할 수 있다. 상기 제1 혼합물은 이물감이 없이 투명하고 균일한 특징을 갖는다.
본 발명에서 "제2 혼합물 제조 단계"는 상기 제1 혼합물과 제1 폴리머를 혼합한 후 50 내지 70℃로 가열하여, 제2 혼합물을 제조하는 단계이다.
본 발명에서 제1 폴리머는 폴록사머일 수 있으며, 상기 폴록사머는 폴록사머 188 및 폴록사머 407로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 폴록사머는 친수성 그룹과 소수성 그룹이 결합된 삼중 블록 공중합체이다. 상기 폴록사머는 Poly(oxyethylene)-poly(oxypropylene)-poly(oxyethylene)[POE-POP-POE]의 구조를 가질 수 있다. 폴록사머는 실온에서 고체이고, 물과 에탄올에 용해성이며, 폴록사머 용액은 낮은 온도에서는 액상이나 온도가 올라가면 점도가 올라가고 농도가 높은 경우 온도에 따른 졸(sol)-겔(gel)의 요변성을 나타낸다. 또한, 상기 폴록사머는 점막세포막을 손상시키지 않는다.
상기 폴록사머로 시판중인 콜리포어 P188 및 P407 등을 사용할 수 있다. 상기 콜리포어 P188 및 P407은 임상에 적용 가능하다. 예를 들어, 콜리포어 P188이란 (POE)a-(POP)b-(POE)c의 구조에서 b가 30이고 a 및 c의 합이 약 75인 화합물로서 분자량은 약 8350인 폴록사머를 의미한다.
일반적으로, 친수성 그룹의 도입은 수용액 상태에서 오랜 시간 동안 물질과 유효 성분의 응집 없이 균일하고 안정하게 분산되도록 하는 기능성을 부여하기 위한 것이며, 추가로 혈관에 투여 시 체 순환성(body circulation)을 높여 유효성분을 원하는 질환 부위로 전달하는 중요한 기능성을 부여하기 위해 필수적이다.
본 발명에서 제1 폴리머는 폴록사머와 함께 비타민 E TPGS 및 솔루톨 HS 15(solutol HS 15)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다. 상기 화합물은 안정화제의 역할을 수행할 수 있다.
솔루톨은 친수성과 소수성을 가지는 양쪽성 고분자로, 비이온성 용해제 혹은 유화제로 사용되는 물질이다. 15 몰(mole)의 에틸렌 옥사이드 (Poly ethylene oxide (PEG)의 주성분) 과 1 몰의 12-하이드록시스테아린 산으로 이루어져 있으며, 주사슬에 친유성(lipophilic)의 stearic 구조가 포함되어 있어서 소수성의 약물과 우수한 혼합성을 나타낼 수 있다. 상기 솔루톨은 Solutol HS-15을 사용할 수 있다.
또한, 비타민 E TPGS는 폴리에틸렌 글리콜 서브유닛이 비타민 E 분자의 고리 하이드록실에서 숙신산 디에스테르에 의해 부착된 비타민 E 유도체이다. 비타민 E TPGS는 D-α-토코페롤 폴리에틸렌글리콜 1000 숙신산(MW=530)를 나타낸다. 이때, TPGS는 비이온성 계면활성제이다.
일 구체예에서, 제1 폴리머의 함량은 제1 혼합물 전체 중량 대비 20 내지 70 중량부 또는 50 내지 70 중량부일 수 있다.
일 구체예에서, 가열 온도는 50 내지 70℃ 또는 50 내지 60℃일 수 있다. 가열 온도가 50℃ 미만인 경우 제1 폴리머의 용융점보다 낮아 용융이 되지 않아 제1 혼합물과 섞이지 못하는 문제점이 있고, 70℃를 초과하는 경우 제1 폴리머와 항암 약물이 분해되는 문제점이 있다.
일 구체예에서, 제2 혼합물은 전술한 성분, 제1 폴리머, 대두오일 및 항암 약물이 혼합된 용액에 제1 폴리머를 투입한 것으로, 이 역시 투명하고 균일한 특징을 가질 수 있다.
본 발명에서 "제1 고형물 제조 단계"는 상기 제2 혼합물을 냉각하여, 제1 고형물을 제조하는 단계이다.
일 구체예에서, 냉각 온도는 15 내지 30℃ 또는 15 내지 25℃일 수 있다. 제1 폴리머, 구체적으로 폴록사머의 용융점 이상에서 반응시켜 제2 혼합물을 제조한 다음 냉각시키면 혼합물이 굳어지는데, 상기 과정에서 제1 폴리머가 항암 약물을 감싸 입자의 내부에 상기 항암 약물을 탑재시킬 수 있다. 상기 냉각 온도가 30℃를 초과하는 경우 제2 혼합물이 서서히 냉각되어 입자의 결정화도 낮아져 입자 크기의 균일성이 낮아지는 문제점이 있다. 본 발명에서는 냉각 온도를 15 내지 30℃로 하여 급속 냉각을 위한 매개체를 사용하지 않고도 나노 크기의 나노 플랫폼 고형물을 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명에서는 상기 단계를 통해 제1 고형물을 제조할 수 있다.
본 발명에서 "제3 혼합물 제조 단계"는 상기 제1 고형물에 제1 용매를 혼합하여, 제3 혼합물을 제조하는 단계이다.
일 구체예에서, 제1 용매는 3차 증류수일 수 있다. 상기 제1 고형물은 제1 용매에 용해될 수 있으며, 유효성분이나 함께 포함된 물질들이 응집되어 대부분 이물감이 발생되지 않고 균일하고 안정하게 분산될 수 있다.
본 발명은 유기 용매를 사용하지 않는 것을 특징으로 한다. 유기 용매를 사용할 경우 항암 약물이 탑재된 제제(나노 플랫폼)의 형태가 붕괴되어 사용할 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 붕괴가 발생하지 않더라도, 유기 용매를 제거해야 하는 단계가 필수로 포함되어야 하고 혹시 사용된 용매의 잔류에 따른 체내 독성 유발의 가능성이 존재한다.
일 구체예에서, 용매로 3차 증류수를 사용할 경우, 제조 과정에서의 용매에 의한 독성 유발의 가능성이 전혀 없기 때문에, 생체 친화성이 높다. 또한, 리포좀이나 고분자 기반의 나노 플랫폼을 제조하기 위해 많이 활용되고 있는 기존의 유기용매를 사용하는 방법(자기조립 유화 공정(self-assembly emulsification))과 차별성을 가질 수 있다.
일 구체예에서, 상기 단계를 통해, 제3 혼합물을 형성할 수 있다. 상기 제3 혼합물은 균일한 특징을 가질 수 있다.
본 발명에서는 제3 혼합물 제조 단계를 수행한 다음, 제3 혼합물로부터 불순물을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 불순물을 제거하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속한 기술분야에서 적용되는 방법이라면 어떠한 방법도 적용될 수 있다. 예를 들어, 0.2 내지 1.2 ㎛ 필터, 0.5 내지 1.1 ㎛ 필터, 0.6 내지 1.0 ㎛ 필터, 0.7 내지 0.9 ㎛ 필터, 또는 0.8㎛ 필터로 불순물을 제거할 수 있다.
본 발명에서 "항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼 제조 단계"는 상기 불순물이 제거된 제3 혼합물을 동결건조하여 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼을 제조하는 단계이다.
일 구체예에서, 동결건조는 수분을 제거하는 방법으로서, 물체를 얼린 다음에 주위의 기압을 낮춰서 고체 상태의 물이 기체로 승화하도록 제어하는 방법이다. 상기 동결건조 방법을 구체적을 제시하지 않았으나, 본 발명이 속한 기술 분야에서 적용가능한 동결건조 방법을 적용할 수 있음은 자명하다.
일 구체예에서, 상기 단계를 통해, 고체 형태의 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼을 제조할 수 있다.
상기 "나노"란 "초미립"으로 표현되며, 1 내지 1,000 nm의 크기를 의미할 수 있다. 나노 플랫폼은 전술한 항암 약물을 탑재할 수 있는 전달체 또는 비히클(vehicle)일 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 제조 방법에 의해 제조된 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼에 관한 것이다.
본 발명에 따른 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼은 마이셀 구조의 나노 복합체로서,
상기 마이셀 구조의 내부 코어는 항암 약물이 용해된 폴리소르베이트 및 대두 오일을 포함하고,
상기 마이셀 구조의 외부 쉘은 제1 폴리머를 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼은 1 내지 500 nm, 1 내지 100 nm, 1 내지 90 nm, 1 내지 80 nm, 1 내지 70 nm, 1 내지 60 nm, 1 내지 50 nm, 1 내지 40 nm, 1 내지 30 nm, 1 내지 20 nm, 3 내지 15 nm, 5 내지 12 nm, 7 내지 10 nm, 또는 8 내지 9 nm의 평균 직경을 가질 수 있다. 상기 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 평균 직경이 지나치게 큰 경우, 약물 전달체로서의 사용에 부적합하다. 즉, 본 발명은 전술한 바와 같이, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 평균 직경을 초미립으로 제어하여, 약물전달용으로의 적용이 가능하며, 수용액 내에서 입자의 안정성이 향상되고, 항암제에 약제 내성을 가지며, 암 세포에서도 항암 약물을 세포 내부로의 우수한 전달 효과를 가지는 나노 플랫폼을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼은 방광을 통해 요도로 자연적으로 배출이 가능하여, 체내에 원하지 않는 장기나 조직에 축적되지 않으므로 독성을 낮출 수 있다. 또한, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼은 정맥 투여뿐만 아니라 경구 투여가 가능하다는 장점을 가진다.
일 구체예에서, 항암 약물의 치료 대상이 되는 상기 암은 특별히 제한되지 않으며, 방광암, 유방암, 위암, 폐암, 난소암, 갑상선암, 자궁경부암, 중추신경암, 교아종, 간암, 피부암, 췌장암, 위암, 대장암, 직장암, 식도암, 신장암, 폐암, 상피암, 혈액암, 전립선암, 연조직육종, 다발성 경화증 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼을 포함하는 약제학적 제제에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 제제는 정맥내 또는 경구 투여될 수 있다.
일 구체예에서, 약제학적 제제는 약제학적으로 허용 가능한 부형제, 예를 들어 나노 플랫폼을 위한 약제학적으로 허용 가능한 담체를 포함할 수 있다. 일반적으로, 치료적으로 유효한 양은 나노 플랫폼에 포함되는 항암 약물, 치료되는 질환 상태, 치료되는 질환의 심한 정도, 대상의 연령 및 상대적 건강, 투여 경로 및 형태, 담당 의사 또는 수의사의 판단 등에 따라 변화될 수 있다.
본 발명에서 나노 플랫폼 또는 항암 약물의 "유효량(effective amount)"은 나노 플랫폼이 투여되는 대상에서 원하는 생리적 변화를 가져오는데 유효한 양이다. "치료적으로 유효한 양(therapeutically effective amount)"은, 본 발명의 나노 플랫폼이 투여되는 대상에서 생물학적 또는 의료적 반응, 예를 들어 치료되는 질환 또는 장애의 증상의 경감, 또는 질환 또는 장애의 치료 또는 예방을 이끌어내는, 항암 약물 또는 나노 플랫폼의 양을 의미한다.
일 구체예에서, 경구 투여를 위해, 본 발명의 나노 플랫폼은 매우 다양한 제제로 제형화될 수 있다. 약제학적으로 허용 가능한 담체는 고형 또는 액체일 수 있다. 고체 형태의 제제는 과립제, 정제, 알약, 로젠지(lozenges), 캡슐, 카세이(cachets), 좌제를 포함할 수 있다. 고형의 담체는 또한, 예를 들어 희석제, 향미제, 활탁제, 결합제, 보존제, 정제 붕해제, 또는 인캡슐화 물질로서도 작용할 수 있는 하나 이상의 물질일 수 있다. 정제에서, 본 발명의 나노 플랫폼은 일반적으로 필요한 결합 능력을 갖는 담체와 적절한 비율로 혼합되고 원하는 형상 및 크기로 압축될 수 있다. 적절한 담체에는 탄산마그네슘, 스테아린산마그네슘, 탈크, 설탕, 유당, 펙틴, 덱스트린, 전분, 젤라틴, 트라가칸타, 메틸셀룰로스, 소듐 카복시메틸 셀룰로스, 저융점 왁스, 코코아 버터 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 나노 플랫폼은 또한 비경구적으로, 예를 들어 주사 또는 주입에 의해, 예를 들어 정맥내, 동맥내, 골내, 근육내, 뇌내, 뇌실내, 활액내, 흉골내, 척추강내, 병소내, 두개내, 종양내, 피부내 및 피하 주사 또는 주입에 의해 투여될 수 있다.
따라서, 본 발명의 약제학적 조성물은 멸균된 주사 가능 또는 주입 가능 제제일 수 있으며, 예를 들어, 나노 플랫폼의 멸균된 수성 또는 유성의 현탁액 형태일 수 있다. 이 현탁액은 적절한 분산 또는 습윤 물질(예를 들어, 트윈 80) 및 현탁화제를 사용하여 해당 분야에 알려진 기술에 따라 제형화될 수 있다. 멸균된 주사 가능 또는 주입 가능 제제는 또한 비-독성의 비경구적으로 허용 가능한 희석제 중의 멸균된 주사 가능 또는 주입 가능 현탁액일 수 있다. 본 발명의 조성물에 이용될 수 있는 허용 가능한 비히클의 다른 예는 만니톨, 물, 링거액(Ringer's solution) 및 등장성 염화나트륨 용액을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 멸균된 고정유(fixed oil)가 현탁 매질로서 이용될 수 있다
구체적으로, 본 발명의 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼은 목적에 맞는 용액(주사 용수, 완충 용액, 증류수 등)에 균일하게 분산시킨 후 정맥 투여하여 종양의 치료에 적용할 수 있다.
주사 용수의 일 예시로서, 0.5% 내지 1.3%의 NaCl 용액, 0.6% 내지 1.2%의 NaCl 용액, 0.7% 내지 1.1%의 NaCl 용액, 0.8% 내지 1.0%의 NaCl 용액, 또는 0.9%의 NaCl 용액을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
실시예
실시예 1. 고분자의 열적 상전이 현상을 이용한 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조
반응기에 soybean oil 및 Tween 80 0.6g(여기서, soybean oil은 Tween 80 100 중량부 대비 0.5 내지 5 중량부로 포함됨)을 첨가한 후, 투명하고 균일한 상태가 되도록 상온에서 충분히 교반하였다(제1 혼합물 제조). 그 다음, 0.4 g Kolliphor P188을 첨가하고 50~55℃로 가열한 상태에서 투명하고 균일하며 약간의 점도를 가지는 용융된 액체가 되도록 충분히 교반하여 혼합하였다(제2 혼합물 제조). 상기 제2 혼합물을 냉각시켜 제1 고형물을 수득하였다.
상기 제1 고형물을 3차 증류수(18.2 mΩ 이상)에 완전히 분산시키고(제3 혼합물 제조), 0.2 ㎛ 여과 멸균을 진행한 다음 여과된 용액을 동결 건조하여, 수화 시 10 nm 의 평균 입자 직경을 가지는 안정한 고체 형태의 나노 플랫폼을 수득하였다.
도 1은 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 모식도를 나타낸다.
본 발명에서는 나노 플랫폼에 탑재된 항암 약물의 종류에 따라, 예를 들어, 항암 약물로 파클리탁셀을 사용할 경우 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼이라 표현할 수 있다.
실시예 2. 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼의 제조
제1 혼합물의 제조 시, 20 mg 파클리탁셀을 추가로 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법으로 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼을 제조하였다.
실시예 3. 도세탁셀이 탑재된 나노 플랫폼의 제조
제1 혼합물의 제조 시, 20 mg 도세탁셀을 추가로 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법으로 도세탁셀이 탑재된 나노 플랫폼을 제조하였다.
실험예 1. 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 물리적 특성
실시예 2에서 제조된 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼 및 실시예 3에서 제조된 도세탁셀이 탑재된 나노 플랫폼의 물리적 특성을 평가하였다.
도 2는 (a) 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼 및 (b) 도세탁셀이 탑재된 나노 플랫폼의 수용액 내에서의 입도 분포도를 나태내는 그래프이다. 상기 입도 분포도는 나노 입도 분석기(Particle size analyzer)를 이용하여 측정하였다.
상기 도 2에 나타난 바와 같이, 파클리탁셀과 도세탁셀이 탑재된 나노플랫폼은 시간이 지나도 모두 수용액 내에서 약물 또는 입자의 응집현상 없이 안정하게 분산되어 유지되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 3은 (a) 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼 및 (b) 도세탁셀이 탑재된 나노 플랫폼의 시제품 사진이다.
이하, 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼을 온:탁솔 주 또는 ON:Taxol Inj.로 표현할 수 있고, 도세탁셀이 탑재된 나노 플랫폼을 온:디탁솔 주 또는 ON:D Taxol Inj.로 표현할 수 있다.
하기 표 1은 ON:Taxol Inj. 및 ON:D Taxol Inj.에서 파클리탁셀 및 도세탁셀의 탑재율을 측정한 결과를 나타낸다. 상기 약물 탑재량은 HPLC(고성능 액체 크로마토그래피)로 분석하였다.
구분 항암 약물 약물 탑재율(%)
ON:Taxol Inj. Paclitaxel 96.22 ± 1.64
ON:D Taxol Inj. Docetaxel trihydrate 96.57 ± 0.75
Docetaxel anhydrous 97.46 ± 1.07
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 파클리탁셀 및 파클리탁셀의 탑재량은 96% 이상임을 확인할 수 있다.
도 4는 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼(시제품명: ON:Taxol Inj.), 액상형 완제 항암제인 Taxol Inj.(삼양바이오팜) 및 동결 건조형의 완제 항암제인 Genexol PM Inj.(삼양바이오팜)에서 방출되는 항암 약물의 방출 형태를 비교한 그래프를 나타낸다. 상기 Taxol Inj은 임상에서 활용하고 있는 용해제(계면활성제+무수 에탄올) 기반의 액상형 완제 항암제이고, Genexol PM Inj.는 DDS 기술이 적용된 동결 건조형의 완제 항암제이다.
상기 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 플랫폼에 탑재된 항암 약물이 수용액에서 지속 방출 가능함을 확인할 수 있다.
도 5는 도세탁셀이 탑재된 나노 플랫폼(시제품명: ON:D Taxol Inj.), 액상형 완제 항암제인 Taxotere Inj.(사노피 아벤티스) 및 동결 건조형 완제 항암제인 Nanoxel M Inj.(삼양바이오팜)에서 방출 되는 항암 약물의 방출 형태를 비교한 그래프를 나타낸다. 상기 Taxotere Inj.은 임상에서 활용하고 있는 용해제(계면활성제+무수 에탄올) 기반의 액상형 완제 항암제이고, Nanoxel M Inj.는 DDS 기술이 적용된 동결 건조형 완제 항암제이다.
상기 도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 플랫폼에 탑재된 항암 약물이 수용액에서 지속 방출 가능함을 확인할 수 있으며, 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼과 유사한 형태를 가짐을 확인할 수 있다.
실험예 2. 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 주사용액에서 입자의 안정성 평가
본 발명에 따른 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼은 체내에서 균일하고 안정하게 잘 분산되고, 원하는 부위인 암 조직까지 도달하기 위하여 일정 시간 동안 입자 크기가 크게 변화하지 않고 유지되어야 한다.
나노 플랫폼을 체내에 투여하기 위해서는 고체 형태의 완제 의약품, 즉, 나노 플랫폼을 주사용액에 분산시키기 때문에, 주사용액에서의 나노 플랫폼의 안정성이 매우 중요하다.
따라서, 실시예 2에서 제조된 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼(시제품명: ON:Taxol Inj) 및 DDS 기술이 적용된 동결 건조형 완제 항암제인 Genexol PM Inj.(제넥솔 PM 주)를 각각 0.9% NaCl 정맥 주사용액에 분산 시킨 후, 상온(25℃)과 체온(37℃)에서의 변화를 확인하였다.
그 결과를 도 6 및 7에 나타내었다.
도 6은 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼 및 Genexol PM Inj. 각각을 주사용수인 0.9% NaCl에 분산 시킨 후, 25℃에서 시간에 따른 입자의 변화를 측정한 사진이다.
또한, 도 7은 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼 및 Genexol PM Inj. 각각을 주사용수인 0.9% NaCl에 분산 시킨 후, 37℃에서 시간에 따른 입자의 변화를 측정한 사진이다.
도 6 및 7에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼은 상온(25℃)과 체온(37℃) 모두에서 입자의 응집 현상 없이 안정하게 분산된 것을 확인할 수 있다. 그러나, 임상에서 활용하고 있는 DDS 기술이 적용된 동결 건조형 완제 항암제인 Genexol PM Inj.은 일정 시간이 지남에 따라 입자가 응집되어 뿌옇게 흐려지는 것을 확인할 수 있다.
실시예 4. 도세탁셀 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼의 제조
제1 혼합물의 제조 시, 20 mg 도세탁셀 및 1 mg 형광 물질을 추가로 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법으로 도세탁셀이 탑재된 나노 플랫폼을 제조하였다.
상기 형광 물질은 세포 및 동물 모델에서 영상화를 위해 사용할 수 있다.
실험예 3. 세포 수준에서 약물약제내성(MDR, multi-drug resistance)을 가지고 있는 암 세포를 이용한 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 세포 내로의 유입 거동 평가
일반적으로 임상에서 활용되고 있는 완제 항암제는 치료 초기에는 약물이 잘 작용하다가 약물의 내성으로 치료 효능이 떨어지기 때문에, 약물의 효과적인 치료를 위해서는 약물약제내성을 극복하는 것이 매우 중요하다.
본 실험예에서는 실시예 4에서 제조된 도세탁셀 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼에 대하여, 세포 수준에서 약물약제내성 극복이 가능한지 평가하였다. 구체적으로, 일반 암 세포(MCF-7 SEN)와 약물약제내성을 가진 내성 암 세포(MCF-7 ADR)에 상기 나노 플랫폼을 처리하고 시간 별로 변화를 확인하였다.
그 결과는 도 8에 나타내었다.
도 8은 도세탁셀 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼을 (a) MCF-7 SEN와 (b) MCF-7 ADR를 이용한 세포 내 유입 거동을 평가한 결과로, 형광 현미경을 이용한 비교 이미지이다. 또한, (c) MCF-7 SEN와 (d) MCF-7 ADR를 이용한 시간 별 약물의 유입량을 정량화한 그래프이다. 이때 비교군으로 Taxotere Inj.를 사용하였다.
상기 도 8에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 도세탁셀 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼을 세포에 처리할 경우, 약물의 내성을 가지고 있는 세포의 특성 유무와 상관없이 세포질에 잘 전달이 되는 것을 확인할 수 있다.
실험예 4. 체내에 투여된 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 체외 배출 거동 평가
체내에 투여된 완제 의약품의 부작용을 줄이기 위해서는 상기 의약품이 원하지 않는 정상 장기 또는 조직에 축적되지 않는 것이 중요하다.
본 실험예에서는 실시예 4에서 제조된 도세탁셀 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼을 누드 마우스에 정맥 투여하고 일정 시간 동안 소동물용 실시간 영상 장비(IVIS Spectrum In Vivo Imaging System, Caliper Life Sciences)를 사용하여 관찰하였다.
그 결과는 도 9에 나타내었다.
도 9는 도세탁셀 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼을 정상 누드마우스의 꼬리 정맥에 투여하고, 시간에 따라 체내에서 방광을 통해 배출 되는 거동을 근적외선 형광 장비로 관찰한 이미지이다.
도 9에 나타난 바와 같이, 투여된 항암 약물 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼은 방광을 통해 요도로 배출이 자발적으로 진행되는 것을 확인할 수 있다.
실험예 5. 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 경구 투여를 통한 흡수 가능성 평가
기존 탁센 계열의 완제 항암제는 경구 흡수율이 거의 없거나 매우 낮으므로, 보다 효율적인 정맥 투여 방식을 선호한다. 본 발명에 따른 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼은 나노 플랫폼의 특성을 고려하여 경구 투여를 통해서도 환자에 적용이 가능한 것을 목표로 한다.
본 실험예에서는, 실시예 4에서 제조된 도세탁셀 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼을 레트 동물에 경구 투여하고, 2, 7 시간 후 동물을 희생시킨 후, 주요 장기를 적출하였다. 그 다음, 상기 나노 플랫폼의 흡수/축적된 정도를 실시간 형광 분석 장비(IVIS Spectrum In Vivo Imaging System, Caliper Life Sciences)를 사용하여 확인하였다.
그 결과를 도 10 에 나타내었다.
도 10은 (a) 저분자 형태의 형광 물질인 ICG(indocyanine green)와 (b) 도세탁셀 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼을 마우스의 경구로 투여한 후 시간에 따른 흡수되어 혈액에 존재하는 형광량을 정량화한 그래프이다. 또한, 10(c)는 물질을 투여하고 7 시간 후 적출된 주요 장기에 물질의 축적 정도를 관찰한 이미지이다.
상기 도 10에 나타난 바와 같이, 아무것도 투여하지 않은 대조군(con.)과 형광 물질만 투여한 그룹(free ICG)과 비교하여, 본 발명에 따른 도세탁셀 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼이 투여된 그룹(나노 항암 제형)에서 더 높은 함량으로 주요 장기 내에 축적되는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 나노 플랫폼은 경구 투여를 통해서 흡수가 가능하다는 것을 확인할 수 있다.
실험예 6. 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 경구 흡수 작용 기전 평가
3D 세포 수준에서 항암 약물(도세탁셀) 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼의 경구 흡수 기전을 평가하였다.
24-well plate 크기의 trans-wells(BD Biosciences)에 5 x 10^4/well의 소장 점막 세포(Caco-2 cells)을 3차원 배양한 뒤, PBS(phosphate buffered saline, pH 7.4)에 분산된 항암 약물 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼을 표면에 처리하여 흡수 기전을 확인하였다.
그 결과를 도 11에 나타내었다.
도 11은 3D 세포 배양된 Caco-2 세포에 항암 약물 및 형광 물질이 함께 탑재된 나노 플랫폼을 도포한 후, 형광 현미경을 사용하여 tight junction 특이적 염색 물질(FITC-phalloidin tight junction marker)(con.)과 비교-관찰한 이미지이다.
도 11에 나타나 바와 같이, 아무것도 처리하지 않은 대조군(con.)의 세포에서는 녹색의 actin이 염색된 사진만 관찰 되었다. 이에 대하여, 항암 약물 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼을 처리한 그룹(Drug/dye-loaded Nanoplatform)에서는 그물망 형태의 강한 붉은 형광이 발현되는 것을 확인할 수 있다.
tight junction의 action을 염색할 수 있는 FITC-phalloidin marker를 사용하여 염색된 영상과 항암 원료 약물 및 형광 물질이 탑재된 나노 플랫폼에 의해 염색된 영상을 겹쳐보니 일치하는 것으로 보아, 본 발명에 따른 항암 약물 및 형광 물질이 함께 탑재된 나노 플랫폼은 tight junction을 통해 경구 흡수가 가능한 것으로 확인할 수 있다.
실험예 7. 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 정맥 투여를 통한 약물 동태 평가
실시예 3에서 제조된 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼(시제품명: ON:Taxol Inj.)와 Taxol Inj. 및 Genexol PM Inj.을 각각 항암 약물 기준으로 1 mg/kg로 레트 동물의 꼬리 정맥을 통해 투여하고, 시간에 따른 혈액에 있는 약물의 양의 LC/MS/MS로 분석하였다.
그 결과를 도 12 및 표 2에 나타내었다.
도 12는 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼, 액상형 완제 항암제인 Taxol Inj 및 동결 건조형의 완제 항암제인 Genexol PM Inj.을 마우스의 꼬리 정맥에 투여한 후 시간에 따른 약물 동태를 나타내는 그래프이다.
Dose (mg/kg) T1/2
(hr)		 AUClast (hr*ng/mL) CI_obs (mL/min/kg) MRTinf_obs (hr) Vss_obs (L/kg)
Taxol Inj. 1 mg/kg 0.9 ± 0.6 39.2 ± 4.6 334.2 ± 55.7 0.9 ± 0.5 17.9 ± 6.4
Genexol PM Inj. 0.6 ± 0.4 14.0 ± 5.5 957.4 ± 423.8 0.8 ± 0.6 35.6 ± 13.5
ON:Taxol Inj. 2.7 ± 0.3 136.6 ± 19.5 111.6 ± 14.4 3.0 ± 0.2 19.9 ± 3.3
상기 도 12에 나타난 바와 같이, Taxol Inj.의 경우 AUClast 결과를 통해 그룹 중 중간의 혈중 약물을 보였고 Genexol PM Inj.는 Taxol Inj.에 비해서도 낮았다. 이에 대하여, 본 발명에 따른 ON:Taxol Inj.은 가증 높은 AUClast 결과를 가지는 것은 확인할 수 있다.
Genexol PM Inj.가 가장 낮은 이유는 수용액 내에 분산된 입자의 체내 온도에서의 안정성 차이에 의한 것으로 판단되며, 일시적으로 Taxol Inj.의 AUClast를 높이는 것은 체내 전신 독성, 항암 내성 등을 포함해서 많은 문제를 발생시키는 원인이 되고 있다.
실험예 8. 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 경구 투여를 통한 생체이용율 평가
전술한 실험예를 통해, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼이 경구 흡수가 가능하다는 것을 확인하였다. 실제 의약품으로 개발하기 위해서는 경구 투여를 통한 생체이용율이 높아야 하며, 이에 의해 생체 적용 가능성이 높아진다.
본 실험예에서는 실시예 3에서 제조된 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼(시제품명: ON:Taxol Inj.)를 레트 동물에 정맥(1 mg PTX/kg)과 경구(10 mg PTX/kg)로 각각 투여하고 약물 동태 파라미터 값을 얻었다. 또한, 24시간 후 동물을 희생시켜 주요 장기에 흡수된 약물의 양을 LC/MS/MS로 분석하였다.
대조군으로서 Taxol Inj. 및 Genexol PM Inj.를 각각 정맥 투여(1 mg PTX/kg)한 후, 약물 동태 파라미터 값을 얻었다.
또한, 대조군 중에서 Genexol PM Inj.은 AUClast 결과가 낮아 Taxol Inj.의 약물 동태 파라미터 값을 사용하였고, 하기 식 1을 사용하여 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼의 경구 체내 이용률을 계산하였다.
<식 1>
F(%) = (PO,AUC값/PO,투여 용량)/(IV,AUC값/IV,투여 용량)*100
그 결과를 도 13 및 표 3에 나타내었다.
구분 AUClast (hr*ng/mL) 탁솔 주 대비 온 탁솔주의 경구 체내 이용율 F(%)
I.V. P.O. Male Female
Male Female Male Female
탁솔 주
(삼양 바이오팜)		 39.2 ± 4.6 36.3 ± 11.6 - - 25.74 26.83
제넥솔 PM 주
(삼양 바이오팜)		 14.0 ± 5.5 9.6 ± 4.7 - -
온:탁솔 주
(고유 원천 기술)		 136.6 ± 19.5 131.4 ± 12.9 100.9 ± 25.4 97.4 ± 17.5
도 13 및 표 3에 나타난 바와 같이, 정맥과 경구 투여를 통해 주요 장기의 약물 분포도를 확인한 결과, 경구 흡수에 효과적인 소장에서 파클리탁셀 성분이 정맥 투여한 그룹에 비해 3배 이상 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
또한 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼은 평균 26% 정도의 높은 경구 체내 이용률을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이는, 기존 파클리탁셀의 경구 흡수율이 1~2% 미만이라고 보고되고 있는 것이 비하면 경구 흡수율이 매우 높은 수치이다.
실험예 9. 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 단회 투여 독성 평가
파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼의 단회 투여 독성을 투여 용량 별로 평가하였다. 이때, 대조군으로 Taxol Inj. 및 Genexol PM Inj.을 사용하였다. .
그 결과를 도 14에 나타내었다.
도 14에 나타난 바와 같이, 액상형 완제 항암제인 Taxol Inj.은 가장 높은 체내 독성으로 암컷과 수컷의 구분 없이 30 mg PTX/kg의 고용량 그룹에서 80% 정도의 실험 동물이 사망한 것을 확인할 수 있다.
Genexol PM Inj.은 50 mg PTX/kg 에서도 20% 의 사망률이고 2.5배 정도의 용량에서 60%의 사망율이 확인되어 더 낮은 독성을 가지는 것을 확인할 수 있다.
이와 비교하여, 본 발명에 따른 파클리탁셀이 탑재된 나노 플랫폼은 가장 낮은 독성을 가지는 것을 확인할 수 있는데, Genexol PM Inj.주의 2.5배 높은 120 mg PTX/kg 를 투여한 그룹에서도 사망한 개체는 확인되지 않았다.

Claims (12)

  1. 폴리소르베이트, 대두 오일 및 항암 약물을 혼합하여, 제1 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 제1 혼합물과 제1 폴리머를 혼합하고 50 내지 70℃로 가열하여, 제2 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 제2 혼합물을 냉각하여, 제1 고형물을 제조하는 단계;
    상기 제1 고형물을 제1 용매와 혼합하여, 제 3 혼합물을 제조하는 단계; 및
    상기 제3 혼합물을 동결 건조하여, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼을 제조하는 단계를 포함하는,
    항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    대두 오일은 폴리소르베이트 100 중량부 대비 0.5 내지 15 중량부로 포함되는 것인, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    항암 약물은 파클리탁셀, 도세탁셀, 소라페닙 및 독소루비신으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    항암 약물은 폴리소르베이트 및 대두 오일 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부로 포함되는 것인, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제1 폴리머는 폴록사머 188 및 폴록사머 407로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    제1 폴리머는 비타민 E TPGS 및 솔루톨 HS 15(solutol HS 15)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 추가로 포함하는 것인, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제1 폴리머의 함량은 제1 혼합물 전체 중량 대비 20 내지 70 중량부인, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제1 용매는 증류수인, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제3 혼합물로부터 불순물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 제조 방법.
  10. 마이셀 구조의 나노 복합체로서,
    상기 마이셀 구조의 내부 코어는 항암 약물이 용해된 폴리소르베이트 및 대두 오일을 포함하고,
    상기 마이셀 구조의 외부 쉘은 제1 폴리머를 포함하는,
    항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼.
  11. 제 10 항에 있어서,
    항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼의 크기는 1 내지 500 nm인, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼.
  12. 제 10 항에 있어서,
    정맥내 또는 경구 투여되는 것인, 항암 약물이 탑재된 나노 플랫폼.
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