WO2016108413A1 - 타크로리무스의 피부투과능을 증진시킨 친수성 외용 겔 제제 - Google Patents

타크로리무스의 피부투과능을 증진시킨 친수성 외용 겔 제제 Download PDF

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최영욱
이상곤
강종부
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Abstract

본 발명은 아토피 피부염의 2차 치료제로 사용되는 난용성 약물인 타크로리무스의 피부 외용제의 제형에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 타크로리무스의 피부투과능을 증진시킨 친수성 외용 겔 제제의 조성 및 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 타크로리무스를 탑재한 친수성 외용 겔 제제는 쉽게 제조할 수 있는 수분 보습능력이 뛰어난 실용적인 제형으로 기존의 연고제에 비해 피부 도포시 전연성이 우수하고 향상된 약물전달과 피부 투과능, 피부 잔류 능력을 가짐으로써 아토피 피부염 및 기타 면역 질환의 치료에 유용하게 이용될 수 있다.

Description

타크로리무스의 피부투과능을 증진시킨 친수성 외용 겔 제제
본 발명은 아토피 피부염의 2차 치료제로 사용되는 난용성 약물인 타크로리무스의 피부 외용제의 제형에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 타크로리무스의 피부투과능을 증진시킨 친수성 외용 겔 제제의 조성 및 제조 방법에 관한 것이다.
아토피 피부염은 피부에 발생하는 만성 알레르기 염증성 질환으로, 염증이 생기면 빨갛게 발진이 발생하여 심한 가려움증이 동반되는 것이 가장 큰 특징이다. 가려움증으로 인해서 자주 긁게 되어 피부가 손상되면 염증이 악화되고 증상이 지속될 수 있으며, 치료제 부작용에 대한 두려움 등으로 성인이 된 이후까지 중증화, 난치화 되는 경우가 많다. 아토피 피부염은 대부분의 국가들에서 소아 10~20%, 성인 1~3%의 유병률을 보이며 2022년까지 전 세계적으로 환자 수가 약 1.38억 명으로 증가할 것으로 예상된다. 아토피 피부염은 가족력에 따른 유전적 요인, 알레르겐이나 기후, 스트레스 등에 의한 환경적 요인, 알레르기 반응 또는 피부장벽 이상 등 다양한 원인에 의해 유발될 수 있다.
아토피 피부염의 치료는 피부 보습제, 스테로이드 연고제, 국소 면역조절제 등을 사용하는 일반치료, 피부감염 치료 및 항히스타민제 또는 감마리놀렌산 처방 등의 보조치료, 광선치료 또는 전신스테로이드제, 면역억제제 등을 사용하는 선택치료로 분류할 수 있다. 아토피 피부염 환자를 위한 일반 치료에서 약물 치료를 위해 면역 반응을 억제시키기 위한 스테로이드 계통 외용제를 주로 사용하였다. 1952년부터 효과적인 치료제로 지금까지 사용되고 있는 이러한 국소 스테로이드제는 염증 반응의 완화 효과는 좋으나, 지속적인 사용 시 내성이 생기고 피부위축, 모세혈관 확장증, 자색반, 여드름, 털 과다증, 녹내장, 백내장, 또는 색소의 변화 등 다양한 부작용으로 인해 약물치료 기간이 짧아질 수밖에 없었다. 이러한 스테로이드제의 단점을 보완하고자 2차 아토피 치료를 위한 약물들이 개발되었다. 2차 아토피 치료를 위한 약물들로는 타크로리무스(Tacrolimus)나 피메크로리무스(Pimecrolimus) 등의 비스테로이드성 면역억제제가 있으며, 피부에 소량 도포하여 피부 진피 층에 있는 면역 세포들의 사이토카인(cytokine) 생성을 막아 T세포 활성화를 억제하여 면역 반응을 줄이는 기전을 통하여 아토피 피부염 증상을 치료한다.
타크로리무스는 비스테로이드성 항염증 면역억제제로써 Streptomyces tsukubaensis의 대사 산물에서 유래한 약물이다. 타크로리무스는 아토피 피부염뿐만 아니라 각종 면역 반응과 관련된 피부 면역 질환에 사용되고 있으며, 스테로이드제와 달리 반복사용에 대한 내성이 적고 영유아나 노인들에게도 적용이 가능하므로 아토피 피부염이나 다른 피부 면역 질환에 적용이 가능한 2차 치료제로 적합하다.
타크로리무스는 물에 잘 녹지 않고 투과성이 높은 BCS(Biopharmaceutical Classification System) class Ⅱ에 속하므로 친수성 겔 제제에 직접 탑재하는 것이 어려워 상용화된 프로토픽(Protopic®)의 경우 연고제(ointment)로 타크로리무스를 탑재하여 시판하고 있다. 그러나 지질성분으로 이루어진 연고제의 경우 친수성 성분이 포함된 크림 제제나 겔 제제에 비하여 피부 투과능이 현저히 떨어지며 이는 생체이용률과 직접적으로 연관되기 때문에 실질적으로 약물 전달이 다른 제제에 비해 부족하다는 연구 결과가 대다수이다. 또한 환자가 사용할 때 물에 잘 씻기지 않고 끈적거리는 사용감을 주어 불편함을 주는 문제점을 가지고 있다. 이전 연구에서는 시판 연고제의 경우 약물의 투과율이 개개인에 따라 오차가 크고 낮은 투과능으로 인해 진피에 흡수되지 않고 표피에 계속 남아 있으며, 이러한 경우 표피의 면역 환경을 변화시켜 바이러스가 침투할 수 있는 환경을 만들어 수두 대상포진바이러스(varicella-zoster virus)나 폴리오마바이러스(polyoma virus)에 대한 감염을 유발시킬 수 있다는 연구 결과가 보고되었다. 이러한 문제점을 개선하고자 약물 전달 시스템 중 타크로리무스와 같이 지용성이 큰 난용성 약물을 탑재하기 위해 지질 캐리어를 도입하고자 하는 연구가 많이 진행되었다. 이러한 지질 캐리어에 약물을 도입하여 겔 제제로 만들려는 노력들이 있었는데 이는 약물의 투과능 증진에 대해서는 상당히 긍정적인 효과를 나타내었으나 제조 과정을 복잡하게 하며 지질을 도입하는데 있어 비용이 증가하고 과정이 복잡하여 실용화하기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서 기존 타크로리무스 탑재 피부 외용제제의 단점을 개선한 피부투과능을 증진시킨 실용적인 외용제의 개발이 필요하다.
본 발명자들은, 상기와 같은 문제점 해결을 위하여 타크로리무스를 가용화제이자 피부 투과능 증진제인 트랜스큐톨 P(Transcutol P)에 용해시킨 후 친수성인 겔 제제로 제조하여 약물 방출율, 피부 투과능, 및 피부 잔류량이 기존 연고제에 비하여 개선됨을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
이에, 본 발명은 타크로리무스의 피부투과능을 증진시킨 친수성 외용 겔 제제의 조성 및 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 타크로리무스와 트랜스큐톨 P(Transcutol P)를 포함하는, 타크로리무스의 피부 투과능 증진용 친수성 외용 겔 제제를 제공한다.
본 발명의 일 구현예로, 상기 제제는 카보폴 934P(Carbopol 934P), 카르노신(Carnosine), 우레아(Urea), 티노케어 GL(Tinocare GL), 및 글리세린(Glycerin)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 제제는 타크로리무스 0.1 내지 0.5 중량%, 트랜스큐톨 P(Transcutol P) 1 내지 20 중량%, 카보폴 934P(Carbopol 934P) 0.5 내지 1 중량%, 카르노신(Carnosine) 0.5 내지 1 중량%, 우레아(Urea) 3 내지 10 중량%, 티노케어 GL(Tinocare GL) 10 내지 20 중량%, 글리세린(Glycerin) 5 내지 10 중량%, 및 잔부로 물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 타크로리무스의 피부투과능 증진용 친수성 외용 겔 제제의 제조방법을 제공한다:
a) 타크로리무스를 용해시킨 트랜스큐톨 P(Transcutol P)와 친수성 성분을 각각 가열한 후 혼합시키는 단계;
b) 상기 혼합물에 폴리머 베이스(polymeric base) 성분으로써 카보폴 934P(Carbopol 934P) 및 카르노신(Carnosine)을 첨가하고 균질화하는 단계; 및
c) 상기 균질화물을 실온에 둠으로써 안정화시키는 단계.
본 발명의 일 구현예로, 상기 친수성 성분은 우레아(Urea), 티노케어 GL(Tinocare GL), 및 글리세린(Glycerin)을 포함할 수 있다.
본 발명의 타크로리무스를 탑재한 친수성 외용 겔 제제는 쉽게 제조할 수 있는 수분 보습능력이 뛰어난 실용적인 제형으로 기존의 연고제에 비해 피부 도포 시 전연성이 우수하고 향상된 약물전달과 피부 투과능, 피부 잔류 능력을 가짐으로써 아토피 피부염 및 기타 면역 질환의 치료에 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은, 보습능을 가지는 친수성 겔 제제의 조성을 선정하기 위한 것으로서, 도 1A는 폴리머 베이스(polymeric base)의 조성을 달리하여 친수성 겔 제제를 제조한 후 인체 피부 위에 도포하여 보습능(Cskin(A.U.))을 측정한 결과이며, 도 1B는 선정된 폴리머 베이스(polymeric base)에 친수성 물질들의 조성을 달리하여 친수성 겔 제제를 제조한 후 인체 피부 위에 도포하여 보습능을 측정한 결과이다.
도 2는, 타크로리무스를 탑재한 친수성 겔 제제의 제조과정을 나타낸 모식도이다.
도 3은, 타크로리무스를 함유한 유상(Transcutol P) 입자가 카보폴 겔 매트릭스에 안정적으로 균질 분산된 친수성 겔 제제의 특성을 나타낸 모식도이다.
도 4는, 기존 시판 연고제(Protopic®)와 비교하여 타크로리무스를 탑재한 친수성 겔, 크림 제제들의 약물 방출율(release rate(%))을 그래프로 나타낸 결과이다.
도 5는, 상기 각 제제들의 약물방출 패턴을 해석하기 위해 zero-order, first-order, Higuchi model, Weibull model의 kinetic model을 계산하여 수치로 나타낸 결과이다.
도 6은, 기존 시판 연고제(Protopic®)와 비교하여 Transcutol P를 다양한 분율로 첨가한 타크로리무스(TAC) 탑재 친수성 겔 제제의 피부 투과능을 측정하기 위해 진행한 Franz diffusion cell 실험 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 7은, 친수성 겔 제제 내 타크로리무스(TAC)의 피부 투과능 증진제로 첨가한 Transcutol P의 기능을 확인하기 위해 10 중량% Transcutol P를 대신하여 10 중량%로 에탄올(ethanol), 이소프로필알코올(isopropyl alcohol), 프로필렌글리콜(propylene glycol)을 첨가한 친수성 겔 제제와 함께 Franz diffusion cell 실험을 수행한 후 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 8은, 10 중량% Transcutol P가 첨가된 친수성 겔 제제와 다양한 크림 제제들의 타크로리무스(TAC) 피부 투과능을 비교하기 위해 Franz diffusion cell 실험을 진행한 후 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 9는, 기존 시판 연고제(Protopic®)와 비교하여 타크로리무스(TAC)를 탑재한 친수성 겔, 크림 제제들의 피부 잔류량을 측정하기 위해 마우스 피부의 각질층과 진피층에 남아있는 타크로리무스의 양을 정량 분석하여 그래프로 나타낸 결과이다.
도 10은, 제제들의 안전성을 평가하기 위해 24시간동안 제제를 도포한 후 피부자극성을 평가한 실험결과이다.
도 11은, 친수성 겔 및 크림제제의 점도를 비교하기 위해 Rheometer를 이용하여 실험을 진행한 후 전단속도(Shear rate)에 따른 전단응력(Shear stress)의 변화 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
본 발명은 타크로리무스와 트랜스큐톨 P(Transcutol P)를 포함하는 타크로리무스의 피부 투과능 증진용 친수성 외용 겔 제제 및 제조방법을 제공한다.
본 발명의 상기 제제는 카보폴 934P(Carbopol 934P), 카르노신(Carnosine), 우레아(Urea), 티노케어 GL(Tinocare GL), 및 글리세린(Glycerin)을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상기 제제는 타크로리무스 0.1 내지 0.5 중량%, 트랜스큐톨 P(Transcutol P) 1 내지 20 중량%, 카보폴 934P(Carbopol 934P) 0.5 내지 1 중량%, 카르노신(Carnosine) 0.5 내지 1 중량%, 우레아(Urea) 3 내지 10 중량%, 티노케어 GL(Tinocare GL) 10 내지 20 중량%, 글리세린(Glycerin) 5 내지 10 중량%, 및 잔부로 물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 친수성 외용 겔 제제의 제조방법은 하기 단계를 포함할 수 있다.
a) 타크로리무스를 용해시킨 트랜스큐톨 P(Transcutol P)와 친수성 성분을 각각 가열한 후 혼합시키는 단계;
b) 상기 혼합물에 폴리머 베이스(polymeric base) 성분으로써 카보폴 934P(Carbopol 934P) 및 카르노신(Carnosine)을 첨가하고 균질화하는 단계; 및
c) 상기 균질화물을 실온에 둠으로써 안정화시키는 단계.
본 발명의 상기 친수성 성분은 우레아(Urea), 티노케어 GL(Tinocare GL), 및 글리세린(Glycerin)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 타크로리무스를 탑재한 친수성 외용 겔 제제는 실시예 3-1에 기재한 바와 같이 제조되었다. 타크로리무스의 가용화제로서, 타크로리무스에 대해 높은 용해도를 가지면서 피부 투과능 증진제의 역할을 할 수 있는 Transcutol P를 사용하였으며, 본 겔 제제에 보습 능력을 증가시키기 위해 천연 보습 인자인 우레아(Urea), 피부 진피 층의 구성성분인 베타 글루칸(β-glucan)으로 만들어진 성분인 티노케어 GL(Tinocare GL), 또한 수분 공급 능력, 보습, 피부 탄력 증진, 피부 투과 장벽을 개선하는 능력을 가진 글리세린(glycerin)을 첨가하였다. polymeric base로는 Carbopol 934P와 Carnosine을 사용하였으며, Carbopol 934P는 물을 잘 흡수하고 끌어당기는 성질이 높으며 막을 형성하는 능력이 있어 보습제에 두루 이용되고 있고, Carnosine은 인체 근육과 뇌 조직에 존재하는 생체 성분으로 항산화능이 우수한 물질로 알려져 있으며 피부에 적용 시 외용제의 적합한 pH를 맞추어준다. 또한 Trasncutol P의 피부 투과능 증진제로서의 기능을 확인하기 위해 Transcutol P가 아닌 다른 피부 투과능 증진제 즉, 에탄올(ethanol), 이소프로필알코올(isopropyl alcohol), 프로필렌글리콜(propylene glycol)을 동일한 분율로 첨가하여 친수성 겔 제제를 제조하였다.
본 발명의 타크로리무스를 탑재한 친수성 외용 겔 제제는 기존에 시판되고 있는 타크로리무스 연고제와 비교하였을 때 거의 동일한 양의 타크로리무스를 함유하고 있음에도 불구하고, 약 13배에서 15배의 높은 약물 방출율을 나타내었다. 이는 동량의 타크로리무스를 탑재한 크림 제제보다 훨씬 높은 수준임을 확인하였다.
또한, 초반에 급격한 방출에 이어 서서히 줄어드는 패턴을 보임으로써, 초반 피부에 빠른 약물 전달이 가능하다는 것을 확인하였다(실시예 4 참조).
타크로리무스를 탑재한 친수성 외용 겔 제제는 시판 연고와 비교하여 4배에서 9배가량 높은 피부 투과능을 나타내었고, 피부투과시 지연되는 시간(lag time)이 짧았으며 최종 투과량이 많음을 확인하였다. 또한 Transcutol P를 첨가하지 않은 친수성 겔 제제 및 다른 크림 제제과 비교하여 현저히 높은 피부 투과능을 나타내었다(실시예 5 참조).
또한, 24시간 동안 약물을 투과시킨 후 피부 잔류량을 확인한 결과 마우스 피부의 진피층에 7~8배 이상 많은 타크로리무스가 남아있음을 확인하였다(실시예 6 참조). 친수성 겔 제제의 이러한 피부 투과성과 피부 잔류량은 Transcutol P를 첨가하지 않은 친수성 겔 제제 및 다양한 크림 제제와 비교하여도 현저히 높은 것을 확인하였다.
또한, 타크로리무스를 탑재한 친수성 외용 겔 제제를 도포하고 24 시간 후 피부 자극성을 확인한 결과, 자극성이 없는 안전한 제형임을 확인하였고(실시예 7 참조), 크림제제와 비교하면서 친수성 겔 제제의 점도를 평가한 결과, 처음에는 반고형의 점탄성체로 있다가 일정응력 이상의 충분한 힘이 주어지면 흐르는 성질을 보여 피부 적용시 도포성이 우수한 제제임을 확인하였다(실시예 8 참조).
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1. 시약 및 재료 준비
본 발명의 실시예에서 사용한 타크로리무스(Tacrolimus; TAC)는 ㈜종근당에서 기증받았다. 타크로리무스의 가용화제로 사용한 트랜스큐톨 P(highly purified diethylene glycol monoethyl ether EP/NF; Transcutol®P)는 Gattefosse(Saint Priest, France)에서 제공받았고, 프로필렌 글리콜 모노카프릴레이트(propylene glycol monocaprylate, Capmul™ MCM C8 90)는 ABITEC(Amstrong England)에서 제공받아 사용하였다. 폴리머 베이스(poymner base)로 사용한 카보닐 934P(Carbopl 934P)는 Lubrizol Advanced Materials, INC.(Cleveland, USA)에서 구입하였고, 카르노신(β-Alanyl-L- histidine; Carnosine)은 Tokyo Chemical Industry Co. (Toshima, Japan)에서 구입하였다. 그 외에 모든 화합물들과 시약은 통상적으로 구입 가능한 시약 제조 회사에서 구입하였으며, 모든 실험에는 2차 증류수를 사용하였다.
하기 실시예 5 및 6에서 사용한 피부는 생후 5주된 ICR 마우스에서 얻었으며, 마우스는 오리엔트바이오(경기도, 한국)에서 구입하였다.
실시예 2. 보습능을 가지는 친수성 겔 조성의 선정
아토피 환자의 경우 피부에 염증 반응이 진행됨에 따라 피부에 홍반과 부종이 생기며 이를 치료하는 수복 과정이 반복된다. 이때 상처가 수복됨에 따라 밖의 피부가 탈락되고 급격히 피부가 건조해져 피부의 보호 능력이 감소하고 심한 가려움을 유발하게 된다. 또한 가려움으로 인한 접촉으로 감염성 피부염과 같은 2차 감염 질환이 유발될 수 있다. 그러므로 아토피 치료에 있어서 자극을 피하고 보습을 철저히 하는 것이 아주 중요하다. 따라서 본 실시예에서는 보습능을 가지는 친수성 겔 제제를 만들기 위해 조성 선정을 위한 실험을 수행하였다.
각각의 polymeric base 물질인 카보폴 934P(Carbopol 934P)과 카르노신(Carnosine), 폴록사머 407(Poloxamer 407), 히드록시 에틸 셀룰로오스(hydroxy ethyl cellulose)를 후보군으로 선정하고, 각각 물질로 친수성 겔 제제를 제조할 시 보습능이 어떻게 나타나는지 확인하기 위해 각각의 제형을 in vivo로 인체 피부 위에 도포 후 Croneometer CM 820을 통해 피부 표면의 보습능(Cskin(A.U.))을 측정하였다. 모든 실험은 항온 항습 상태에서 진행되었으며, 총 28명의 동의서를 작성한 건강한 자원자를 대상으로 수행되었다. 본 실험은 12월에서 3월 사이에 진행되었고, 실험 기간 동안 자원자들은 다른 스킨케어 제품을 쓰지 않고 씻었다. 보습능을 평가한 친수성 겔 제제의 조성은 아래의 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure PCTKR2015011444-appb-I000001
그 결과, 도 1A에 나타낸 바와 같이, B1A, B1B, B2, 및 B3의 4가지 다른 조성 중 B1A와 B1B 조성이 거의 동일한 수준으로 가장 높은 보습능을 나타내었으나, B1A가 B1B와 같은 성분에 더 적은 양을 함유하고 있음에도 동일한 수준의 효과를 나타내었으므로, B1A 조성으로 향후 실험을 수행하였다.
이 후 B1A 조성에 보습능을 증가시키는 친수성 물질인 3% 우레아(urea)와 10% 티노케어 GL(Tinocare GL)을 첨가하였을 때 인체 피부의 보습능이 어떻게 변하는지 측정하였다.
그 결과, 도 1B에 나타낸 바와 같이, B1A 보다는 3% urea를 추가로 첨가한 H1조성과 3% urea 및 10% Tinocare GL을 추가로 첨가한 H2 조성의 보습능이 더 높게 측정되었으며, H2의 경우 시간이 지남에 따라 보습능이 더 잘 유지되는 것을 확인하였다.
실시예 3. 타크로리무스 탑재 겔 제제의 조성 선정 및 제조
상기 실시예 2에서 선정한 H2 조성을 바탕으로 0.1 중량%의 타크로리무스를 탑재한 친수성 겔 제제의 조성을 선정하기 위한 실험을 수행하였다. 또한, 본 발명의 겔 제제와 비교하기 위하여 동량의 타크로리무스를 탑재한 크림 제제를 제조하여 하기 실험들을 수행하였으며, 친수성 겔 및 크림 제제의 조성 및 과정은 하기 실시예 3-1 과 3-2에 나타내었다. 또한 친수성 겔 및 크림 제제의 조성이 기재된 하기 표 2에서 각 제제의 제조 시 유상에 첨가하는 성분은 (o)라 표기하고, 수상에 첨가하는 성분은 (w)라 표기하였다.
3-1. 친수성 겔 제제의 조성 및 제조
타크로리무스는 지용성이며 약물의 전달 제제가 친수성의 겔이므로 타크로리무스를 녹인 후 물에 잘 분산될 수 있는 가용화제가 필요하였다. 또한 타크로리무스의 피부 투과능을 향상시키기 위해 피부 투과능 증진제의 역할을 할 수 있는 물질을 검증한 결과 Transcutol P를 선정하였다. Transcutol P는 타크로리무스에 대해 상온에서 240mg/g의 높은 용해도를 가지며, 또한 선행실험에서 Transcutol P를 함유한 겔 제제의 경우 그렇지 않은 겔 제제에 비해 투과능이 증진됨을 알 수 있었다. 이외에 본 겔 제제에 보습 능력을 증가시키기 위해 첨가된 우레아(Urea)는 천연 보습인자로 알려져 있고, Tinocare GL는 피부 진피 층의 구성성분인 베타 글루칸(β-glucan)으로 만들어진 성분이며, 또한 글리세린(glycerin)은 수분 공급 능력, 보습, 피부 탄력 증진, 피부 투과 장벽을 개선하는 능력을 가진 첨가제이다. polymeric base로 사용한 Carbopol 934P는 물을 잘 흡수하고 끌어당기는 성질이 높으며 막을 형성하는 능력이 있어 보습제에 두루 이용되고 있다. Carnosine은 인체 근육과 뇌 조직에 존재하는 생체 성분으로 항산화능이 우수한 물질로 알려져 있으며 피부에 적용 시 외용제의 적합한 pH를 맞추어준다.
타크로리무스를 탑재한 친수성 겔 제제는 하기와 같은 방법을 통해 제조하였다. 전체 구성 성분 중 polymeric base를 제외한 친수성 성분을 80℃에서 가열하고, 타크로리무스를 Transcutol P에 용해시킨 후 같은 온도로 가열하였다. 이후 친수성 성분과 타크로리무스를 용해시킨 Transcutol P를 11,000rpm/min의 속도로 5분간 균질화(homogenization)하여 잘 혼합하였다. 다음으로 0.5 중량%의 Carbopol 934P를 첨가하고 같은 속도와 시간 동안 균질화한 후 0.5 중량%의 Carnosine을 첨가한 후 다시 한 번 균질화하고 실온에서 안정화시켰다.
상기 타크로리무스를 탑재한 친수성 겔 제제의 자세한 조성은 하기 표 2에 나타내었고, Transcutol P를 1 내지 20 중량%로 분율을 달리하여 P1 내지 P6의 각각의 친수성 겔 조성으로 제조하였으며, 제조과정은 도 2에 나타내었다. 또한, 도 3에 상기 방법 및 조성으로 제조된 친수성 겔 제제의 모식도를 나타내었다. 타크로리무스를 함유한 유상(Transcutol P) 입자가 카보폴 겔 매트릭스에 안정적으로 균질 분산된 친수성 겔 제제의 특성을 나타내었다.
또한 친수성 겔 제제에 투과능 증진제로 첨가한 Transcutol P의 피부 투과능 증진을 비교하기 위해 Transcutol P 대신 10 중량% 분율로 에탄올(ethanol), 이소프로필알코올(isopropyl alcohol), 프로필렌글리콜(propylene glycol)을 첨가하였고, 이를 각각 P6, P7, P8로 나타내었다.
3-2. 크림 제제의 조성 및 제조
크림 제제는 다른 특허문헌들에서 투과능이 개선되었다고 출원된 제형 및 현재 상용화되어 있는 일반적인 크림 제형을 선정한 후 타크로리무스를 용해 가능한 조성으로 변경하여 크림 제형을 조성하였다.
크림 제제는 상기 실시예 3-1의 친수성 겔 조성에서 polymeric base를 첨가하지 않고, 타크로리무스의 가용화제로써 Transcutol P를 사용하지 않고 제조하였다. Transcutol P를 대신하여 유상성분인 Capmul MCM C8을 사용하였으며, 또한 다른 성분들로 프로필렌글리콜(propylene glycol), 액체 파라핀(liquid paraffin), 스테아르산(stearic acid), 세틸알코올(Cetyl alcohol), 테고케어(Tegocare), 올리벰 1000(olivem 1000), 및 DL-알파-토코페롤 아세테이트(DL-α-tocopherol acetate)를 포함하여 조성을 달리한 3종류의 크림 제제를 하기의 방법으로 제조하였다.
먼저 친수성 성분을 80℃에서 가열하고, 타크로리무스를 Capmul MCM C8에 용해시킨 후 다른 유상 성분들을 첨가하여 같은 온도로 가열하였다. 이후 친수성 성분과 타크로리무스를 용해시킨 유상 성분들을 11,000rpm/min의 속도로 5분간 균질화하여 혼합한 후 실온에서 안정화 시켰다. 자세한 조성은 하기 표 2에 나타내었고, C1 내지 C3이 본 크림 제제의 조성에 해당한다.
[표 2]
Figure PCTKR2015011444-appb-I000002
실시예 4. 타크로리무스 탑재 겔 제제의 약물 방출율 측정
본 발명의 타크로리무스를 탑재한 친수성 겔 제제의 약물 방출을 평가하기 위해 시판 연고제, 상기 실시예 3-2에서 제조한 크림 제제와 함께 실험을 수행하여 약물 방출정도를 비교하였다.
37℃의 온도와 600rpm 조건을 유지하면서 0.1μm 구멍 직경을 가지는 cellulaose nitrate membrane을 사용하는 변경된 Franz diffusion cell 방법을 이용하였다. 각 제제는 250mg을 사용하였으며, 매 시간(1, 2, 4, 6, 9, 12, 24, 48 hr)마다 25% 에탄올 용액인 Receptor 용매 0.5ml을 가지고 210nm에서 HPLC 방법을 이용하여 약물 방출율(Release rate(%))을 분석하였다.
그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, Transcutol P가 첨가된 친수성 겔 제제(P1-P6)의 경우 Reference인 시판 연고에 비하여 13배에서 15배 증가한 약물 방출율을 나타내었으며, Transcutol P의 분율에 따른 유의한 차이는 없었다. 이는 Transcutol P가 피부에서만 경피 흡수 촉진제(penetration enhancer)로 작용하므로 약물 방출 실험에서의 membrane에는 작용을 하지 않았음을 나타낸다. 또한 약물 방출율이 크림 제제(C1, C2)보다도 현저히 높은 것을 확인하였다.
약물방출 패턴을 해석하기 위한 kinetic model은 zero-order, first-order, Higuchi model, Weibull model이 있다. 이 중 가장 잘 부합하는 kinetic model을 결정하는 것은 각 kinetic model이 적용되었을 때 상관계수(R2) 값이 1에 가까운 것이다. 따라서 이 들 model 중 상관계수 값이 1에 가장 가까운 Weibull model을 적용하여 상기 제제들의 약물방출 패턴을 분석하였다.
그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, 친수성 겔 제제의 경우, Weibull model에서의 상관계수 값(R2)은 P1 내지 P6에서 각각 0.9399, 0.9505, 0.9704, 0.9521, 0.9109, 0.9436임을 확인하였다. 또한 Weibull model에서 b값(shape factor)이 모두 1 이하의 값을 가지므로 이때 각 겔 제제의 약물 방출 패턴은 초반 급격한 방출에 이어 서서히 방출량이 줄어드는 패턴을 가진다고 해석할 수 있으며, 이러한 패턴은 도 4의 그래프를 통해서도 확인할 수 있다. 이는 초반 피부 약물 전달에 있어 빠른 약물 전달이 가능하다는 것을 의미한다.
실시예 5. 타크로리무스 탑재 겔 제제의 피부 투과능 측정
본 발명의 친수성 겔 제제를 통한 타크로리무스의 피부 투과능을 평가하기 위해 상기 실시예 4와 같이 Franz diffusion cell을 통해 실험을 수행하였으며, 시판 연고제, Transcutol P가 아닌 다른 피부 투과능 증진제를 함유하는 친수성 겔 제제, 그리고 상기 실시예 3-2에서 제조한 크림 제제와 함께 실험을 수행하여 본 발명의 친수성 겔 제형과 피부 투과능을 비교하였다.
피부는 전기면도기로 5주령 ICR 마우스의 등쪽 피부 털을 제거하고 Phosphate buffer saline(PBS)으로 세척한 후 사용하였다. 실험 수행 시, 37℃의 온도와 600rpm 조건을 유지하였고 Receptor 용매는 PBS에 희석한 25% 에탄올 용액을 사용하였다. 타크로리무스 250μg과 동량을 함유하는 만큼의 각 제제를 쥐의 피부에 바른 후 각 시간별로 HPLC를 이용하여 피부투과능을 정량 분석하였다.
그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, Reference인 시판 연고와 비교하였을 때 Transcutol P를 함유한 친수성 겔 제제(P2-P6)의 경우 4배에서 9배까지 높은 피부 투과능을 보였다. Transcutol P의 분율이 10 내지 20 중량%인 경우 약물의 피부투과 시 지연되는 시간(lag time)이 짧았으며 최종 투과량이 더 많았고, 대략적으로 Transcutol P의 함량이 높을수록 좋은 투과능을 나타내는 경향을 보였다. 이를 통해 Transcutol P가 가용화제의 역할을 할 뿐만 아니라 피부 투과능 증진제의 역할을 하는 것을 확인하였다.
또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 다른 투과능 증진제를 첨가한 친수성 겔 제형인 P7 내지 P9 제제에 비해 10 중량%의 Transcutol P가 첨가된 제제(P4)의 경우 더욱 우수한 피부 투과능을 보이는 것을 확인하였다.
더욱이, 도 8에서 10 중량%의 Transcutol P가 첨가된 친수성 겔 제제는 상용 크림 및 다른 특허의 크림 제형인 C1 내지 C3에 비해서 피부 투과능이 현저히 높았다.
따라서 타크로리무스의 경피 전달에 있어서 Transcutol P가 투과능을 증진 시키는데 큰 영향을 미쳤으며, 친수성 겔 제형의 경우 크림이나 시판 연고제에 비해 투과능이 높음을 확인하였다.
실시예 6. 타크로리무스 탑재 겔 제제의 피부 분포 평가
타크로리무스의 목적 장소는 면역 세포 매개의 염증 반응이 유발될 때 면역 반응이 일어나는 곳인 진피층이다. 따라서 친수성 겔 제제로 제조된 타크로리무스의 피부 투과능과 더불어 피부로 흡수된 후 얼마나 오래 피부에 남아 있는지 또한 중요하다. 그러므로 24시간 동안 약물 투과 이후 피부의 각질층과 진피층에 남아있는 타크로리무스의 양을 평가하였다. 또한 상기 실시예 5에서처럼 시판 연고제, Transcutol P가 아닌 다른 피부 투과능 증진제를 함유하는 친수성 겔 제제, 및 상기 실시예 3-2에서 제조한 다양한 크림제제를 가지고 함께 실험을 수행하였다.
24시간 동안 약물을 투과시킨 마우스의 등쪽 피부를 PBS로 5회 세척한 후 각질층은 tape stripping 방법을 통해 피부 각 층에 남아 있는 타크로리무스 양을 HPLC로 정량하였으며, 진피층은 가위로 작은 조각으로 만들고 균질화한 다음 음파처리(sonication)한 후 정량화하였다.
그 결과, 도 9에 나타낸 바와 같이, 각질층에는 모든 제제에서 타크로리무스가 거의 남아있지 않았고, 진피층의 경우, Transcutol P가 아닌 다른 피부 투과능 증진제를 함유하는 친수성 겔 제제(P7, P8, P9)와 다양한 크림 제제(C1, C2, C3)는 Reference인 시판 연고와 거의 차이가 나지 않았다. 반면에 Transcutol P를 1 중량%로 함유한 P1의 경우는 다소 낮았지만 그 외 Transcutol P를 첨가한 모든 친수성 겔 제제 즉, P2 내지 P6에서는 시판연고에 비해 타크로리무스가 7~8배 이상 진피 층에 잔류하고 있는 것을 확인하였다. 상기 결과를 통해 타크로리무스 탑재 겔 제제의 피부 잔류 능력이 기존 제제들에 비해 뛰어남을 확인하였다.
실시예 7. 타크로리무스 탑재 겔의 피부 자극성 실험
타크로리무스 겔 제제의 안전성을 평가하기 위하여 타크로리무스를 탑재한 최종 제형, 탑재하지 않은 제형, 대조용 시판 연고 Protopic®에 대하여 피부자극성실험을 시행하였다. 보다 구체적으로, 8주령 rat의 등에 제형 일정량을 도포한 후 거즈와 밴드로 도포부위를 덮었다(n=6). 도포 24 시간 후 변형된 Draize법을 이용하여 시각적으로 평가하여 부종과 홍반에 대하여 0에서 4까지 점수를 부여하였다 (0:변화없음, 1:미세한 변화, 2:보통의 변화, 3:보통-심각한 변화, 4:심각한변화).
그 결과, 도 10에 나타낸 바와 같이, 타크로리무스를 탑재한 최종제형 (P4), 탑재하지 않은 최종제형 (P4 base), 대조용 시판 연고 (Reference)의 평균 점수가 각각 0.17, 0.5, 0.33으로 모두 자극성이 없는 안전한 제형임을 확인하였다.
실시예 8. 타크로리무스 겔 제제의 점도 평가 실험
친수성 겔 제제의 점도를 평가하기 위하여, 친수성 겔 제제(P1-P6)와 크림 제제(C1-C2)의 점도를 비교하였다. 보다 구체적으로, 기제를 일정량 취한 후 Rheometer를 이용하여 전단속도(Shear rate)에 따른 전단응력(Shear stress)의 변화를 측정하였다.
그 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이, 친수성 겔 제제들은 비뉴튼흐름(non-newtonian fluid)의 일정한 패턴과 적합한 점성을 나타냄을 확인하였다. 즉, 처음에는 반고형의 점탄성체로 있다가 일정응력 이상의 충분한 힘이 주어지면 흐르는 성질을 보여 피부 적용시 도포성이 우수한 제제임을 알 수 있었다.
상기 진술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 타크로리무스를 탑재한 친수성 외용 겔 제제는 쉽게 제조할 수 있는 수분 보습능력이 뛰어난 실용적인 제형으로 기존의 연고제에 비해 약물 방출율, 피부 투과능, 및 피부 잔류량이 현저히 향상되는바, 아토피 피부염 및 기타 면역 질환의 치료에 유용하게 이용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 타크로리무스와 트랜스큐톨P(Transcutol P)를 포함하는, 타크로리무스의 피부투과능 증진용 친수성 외용 겔 제제.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제제는 카보폴 934P(Carbopol 934P), 카르노신(Carnosine), 우레아(Urea), 티노케어 GL(Tinocare GL), 및 글리세린(Glycerin)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 외용 겔 제제.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제제는 타크로리무스 0.1 내지 0.5 중량%, 트랜스큐톨 P(Transcutol P) 1 내지 20 중량%, 카보폴 934P(Carbopol 934P) 0.5 내지 1 중량%, 카르노신(Carnosine) 0.5 내지 1 중량%, 우레아(Urea) 3 내지 10 중량%, 티노케어 GL(Tinocare GL) 10 내지 20 중량%, 글리세린(Glycerin) 5 내지 10 중량%, 및 잔부로 물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 외용 겔 제제.
  4. 하기 단계를 포함하는, 타크로리무스의 피부투과능 증진용 친수성 외용 겔 제제의 제조방법:
    a) 타크로리무스를 용해시킨 트랜스큐톨 P(Transcutol P)와 친수성 성분을 각각 가열한 후 혼합시키는 단계;
    b) 상기 혼합물에 폴리머 베이스(polymeric base) 성분으로서 카보폴 934P(Carbopol 934P) 및 카르노신(Carnosine)을 첨가하고 균질화하는 단계; 및
    c) 상기 균질화물을 실온에 둠으로써 안정화시키는 단계.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 친수성 성분은 우레아(Urea), 티노케어 GL(Tinocare GL), 및 글리세린(Glycerin)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제조방법.
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