WO2017164555A2 - 온도감응형 복합체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a temperature sensitive composite and a method for producing the same.
  • Temperature-sensitive hydrogels have been reported with a number of application developments as basic research on the principle of action has been published. For example, a mixture of Pluronic F-127, which exhibits a temperature phase transition, and sodium hyaluronate, a viscosity-controlling agent, remains liquid at room temperature and solidifies when delivered to the body by injection. Polymer system is reported [Korean Patent Publication No. 2007-0100701]. In addition, a study has been reported using a copolymer of fluoric F-127 and sodium hyaluronate as an anticancer carrier (Chem Pharm Bull 57 (5) 453-458 (2009)).
  • the present inventors prepared a nanoparticle / hydrogel complex comprising a fluoride F-68 containing a drug (exenatide) for treating a diabetes and a fluoric F-127 to control blood glucose at a single dose. Studies have been published that last more than 3 days [European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 88, 664-669 (2014)].
  • Patent Document 1 used a mixture of various nanoparticles carrying a drug in a temperature sensitive polymer, but did not pursue remarkable efficacy improvement due to the incompatibility of the polymer and nanoparticles.
  • the present inventors have tried to solve the above problems, as a result, nanoparticles containing a biocompatible polymer and drug exhibiting a temperature phase transition;
  • the present invention has been completed by developing a temperature-sensitive complex that can represent a new form of sustained drug release, including diluents.
  • the present invention maintains stability in the body, and when prepared in powder form, exhibits excellent redispersion in aqueous solution, and can control the drug release rate freely to provide a continuous drug release form and temperature-sensitive complex and a method for preparing the same. It aims to provide.
  • the present invention is a nanoparticle comprising a biocompatible polymer and a drug exhibiting a temperature phase transition; And it provides a temperature sensitive composite comprising a diluent.
  • the temperature-sensitive complex of the present invention maintains stability, exhibits excellent redispersion in aqueous solution when prepared in powder form, and can be used as a drug carrier which shows a continuous drug release form by freely adjusting the drug release rate.
  • nanoparticles which are components of the temperature-sensitive complex according to the present invention, are made of a hydrophilic polymer having a hydrophilic surface, and thus may be very useful for delivery of hydrophobic drugs having low solubility.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a temperature sensitive composite according to Korean Patent Publication No. 2007-0100701.
  • Figure 2 is a schematic diagram of the temperature-sensitive nanoparticles / diluent composite according to Examples 1, 2 of the present invention.
  • Example 3 is a schematic diagram of a temperature sensitive nanoparticle / diluent composite according to Example 3 of the present invention.
  • Figure 4 is a TEM (Transmittance Electron Microscopy) photograph of the temperature-sensitive composite prepared according to Example 1 [nanoproxen-containing nanoparticles (indicated by dotted circles) are dispersed in the SH Network).
  • FIG. 5 shows that a complex composed of sodium hyaluronate and nanoparticles carrying a drug on fluoric F-127 has a body temperature of 37.5 at room temperature (25 ° C.). Is a graph of the change in mechanical strength that appears when changing to (° C.) (Examples 1 and 2).
  • FIG. 6 is a graph of the change in mechanical strength that occurs when the complex consisting of sodium hyaluronate, fluoric F-127 and drug changes from room temperature (25 ° C.) to body temperature (37.5 ° C.) (Comparative Examples 1 and 2).
  • Figure 7 is a graph showing the release form of the drug (naproxen) with time at room temperature and body temperature in the complex of Example 1 and Comparative Example 1 [SH + NPs with F-127: Example 1, SH + F-127: comparison Example 1].
  • Example 8 is a graph showing the release form of the drug (naproxen) with time at room temperature and body temperature in the complex of Example 2 and Comparative Example 2 [SH + NPs: Example 2, SH + F-127: Comparative Example 2].
  • 10 is a polymer composite composed of fluoric F-127 and fluoric F-68 of Comparative Example 3 at room temperature (25 Body temperature (37.5 ° C.) It is a graph of the change in mechanical strength that appears when the temperature is changed to °C.
  • Figure 11 is a graph showing the release form of the drug (Doxorubicin) with time at room temperature and body temperature in the complex of Example 3 and Comparative Example 3 [NPs with F-127 + NPs with F-68: Example 3, F- 127+ F-68: Comparative Example 3].
  • Example 12 is a graph showing the release form of the drug (Docetaxel) with time at room temperature and body temperature in the complex of Example 3 and Comparative Example 3 [NPs with F-127 + NPs with F-68: Example 3, F- 127+ F-68: Comparative Example 3].
  • temperature phase transition means that the temperature phase transition polymer (eg, Pluronic) maintains a liquid (Sol) state below a certain temperature in a solution state and solidifies when the environment is maintained above a certain temperature. It means the Sol-Gel phase transition to change to). This is because CMC (critical micelle concentration) of Pluronic changes with temperature (refer nonpatent literature 2).
  • Pluronic temperature phase transition polymer
  • CMC critical micelle concentration
  • the biocompatible polymer exhibiting the temperature phase transition may be associated with the particle surface in a form in which the drug is supported and surrounds the drug, and specifically, PEO-PPO-PEO copolymer (poly (ethylene oxide) -poly (propylene oxide) It may be a poly (ethylene oxide) copolymer).
  • the PEO-PPO-PEO copolymer may be a triblock copolymer represented by Formula 1 below.
  • b is an integer of 10 or more, and a + c is that these terminal moieties ((C 2 H 4 O) a and (C 2 H 4 O) c ) is the PEO-PPO-PEO copolymer 5 to 95% by weight, preferably 20 to 90% by weight.
  • the property of the PEO-PPO-PEO copolymer depends on the ratio of the polyoxypropylene block and the polyoxyethylene block, that is, the ratio of b and a + c in the formula (1).
  • the PEO-PPO-PEO copolymer may be prepared by a method described in the known literature or may be a product which is prepared in advance and commercially available.
  • the PEO-PPO-PEO copolymer used in the preparation method of the present invention is not particularly limited but may have a molecular weight of, for example, about 1,000 to about 16,000.
  • the PEO-PPO-PEO copolymer is also known as poloxamer or pluronic. Poloxamers are solid at room temperature and have the property of being soluble in water and ethanol. According to an embodiment of the present invention, the PEO-PPO-PEO copolymer is Pluronic F-68, Pluronic F-127, Pluronic F-188, Pluronic One or more selected from the group consisting of F-237, Pluronic F-338, and Pluronic F-407 may be used, but the present invention is not limited thereto.
  • fluoric F-188 refers to a poloxamer having a molecular weight of about 8,350 as a compound having b of 30 and a + c of 75 in Chemical Formula 1.
  • Fluoronic F-127 also produces a gel (solidification) at room temperature (25 ° C.) at 20 wt%. When the concentration thereof is diluted to 15wt%, it has a property of forming a gel near 30 ° C.
  • Such drugs include, but are not limited to, special drugs, poorly soluble drugs, water-soluble drugs, protein drugs, contrast agents for molecular imaging, and the like.
  • the poorly soluble drug refers to a drug that is difficult to solubilize due to low water solubility, and may also mean a hydrophobic drug, and for example, anticancer drugs or therapeutic agents for cardiovascular diseases such as arteriosclerosis and hyperlipidemia, but are not limited thereto. It can include all difficultly soluble drugs.
  • the poorly soluble drugs are, for example, paclitaxel, docetaxel, tamoxine, anasterazole, carboplatin, topotecan, velotecan, imatinib, irinotecan, phloxuridine, vinorelbine, gemcitabine, loopol Leuprolide, flutamide, zoleronate, methotrexate, camptothecin, cisplatin, vincristine, hydroxyurea, streptozosin, valerubicin, lovastatin, simvastatin, fluvastatin, atorvastatin, pitavastatin, pravastatin Or rosuvastatin and the like.
  • the water-soluble drug refers to a drug having high solubility, and for example, but not limited to bupivacaine, ropibakane, doxorubicin, and the like. Most of the protein drugs have a surface charge and have a positive charge or a negative charge in physiological conditions depending on the equipotential point of the protein, and may also be referred to as an ionic drug.
  • the protein drug includes, but is not limited to, Exenatide, Erythropoietin, Vascular endothelial growth factor (VEGF), TGF-beta, and the like.
  • the nanoparticles comprising the biocompatible polymer and the drug exhibiting the temperature phase transition are nanoparticles in which the biocompatible polymer exhibiting the temperature phase transition surrounds or is carried in a shell form, and specifically includes a drug previously synthesized by the present inventors.
  • Biocompatible nanoparticles in which encapsulated nanoparticles are encapsulated and PEO-PPO-PEO copolymers are associated on the surface specifically details are as described in Korean Patent Publication No. 2013-0084916)
  • PEO- Nanoparticles present in a shell composed of a PPO-PEO copolymer matrix and nanoparticles in which a drug is adsorbed on the surface of the nanolipid nucleus specifically details are the same as those described in Korean Patent Publication No. 2007-0099767). May be, but is not limited thereto.
  • Nanoparticles used as diluents are present in the shell consisting of the PEO-PPO-PEO copolymer matrix of Korean Patent Publication No. 2007-0099767, previously synthesized by the present inventors, and the drug is present on the surface of the nano lipid nucleus. Nano particles may be adsorbed on the present.
  • the biocompatible and water-soluble polymers capable of viscosity control include Pluronic F-68, Poly vinyl alcohol (PVA), Poly vinyl pyrrolidone, and poly vinyl acetate. acetate) may be one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
  • fluoric F-68 has the property that 35 wt% of an aqueous solution forms a gel at 50 ° C or higher.
  • the temperature-sensitive complex according to the present invention can be used as a drug carrier because it maintains a liquid phase at room temperature, maintains a solid state such as gel at body temperature, shows stability and redispersibility, and shows a continuous drug release form.
  • the present invention includes a drug delivery vehicle comprising the temperature sensitive complex.
  • It provides a method for producing a temperature-sensitive composite comprising a.
  • a nanoparticle having a biocompatible polymer exhibiting a temperature phase transition wrapped around the drug or supported in a shell form is prepared.
  • the nanoparticles containing the drug are encapsulated using the temperature phase transfer method of Korean Patent Publication No. 2013-0084916 previously synthesized by the present inventor, and the PEO-PPO-PEO copolymer is associated with the surface (association).
  • a nano lipid nucleus is present in a shell composed of a PEO-PPO-PEO copolymer matrix and a drug is present on the surface of the nano lipid nucleus.
  • Adsorbed nanoparticles can be prepared, but are not limited thereto.
  • the nanoparticles and diluents prepared above are mixed to prepare a temperature sensitive composite.
  • the temperature-sensitive complex of the present invention obtained in this way can be easily redispersed in the process of dissolving when dispersed in a solution such as an aqueous solution for administration in the body, and also an organic solvent or other excipients that may adversely affect the human body. It can be prepared by a simple method using a biocompatible polymer that does not have a problem even when remaining in the body without using it can achieve both stability and process ease. In addition, since the stability is improved, it can be variously used as a pharmaceutical preparation.
  • Example 1 sodium hyaluronate ( SH )and Fluonic Consisting of F-127 and the hydrophobic drug (naproxen) Supported Preparation of temperature sensitive composite composed of nanoparticles
  • Nanoparticles comprising fluoric F-127 and drugs were prepared using the temperature phase transition method described in Korean Patent Publication No. 2013-0084916.
  • the mixed aqueous solution prepared as needed was lyophilized and stored. It can be redispersed in aqueous solution at the time of use.
  • a temperature-sensitive complex composed of fluoric F-127 and nanoparticles carrying a hydrophobic drug (naproxen) was prepared.
  • thermosensitive composite The mechanical properties of the thermosensitive composite were measured (the results show the same results as in FIG. 5 within an error range), and the change in drug release over time was measured (FIG. 7).
  • Example 2 sodium hyaluronate ( SH )and Fluonic Preparation of temperature-sensitive complex consisting of nanoparticles consisting of F-127 and carrying ionic drug (Bupivacaine)
  • Nanoparticles comprising fluoric F-127 and a drug were prepared using the microencapsulation method described in Korean Patent Publication No. 2007-0099767.
  • An ultrasonic solution was used to prepare a 20 wt% aqueous solution of lecithin. In this case, about 65 nm of lecithin nanoparticles are produced.
  • 0.1 g of the volume bakane was added to 1 ml of the aqueous solution of lecithin nanoparticles thus obtained and mixed.
  • a 15 wt% fluoric F-127 aqueous solution was prepared, and 1 ml of fluoric F-127 aqueous solution was mixed with the lecithin / drug mixture, and then lyophilized to prepare nucleus / shell-type nanoparticles filled with drugs.
  • aqueous sodium hyaluronate solution 50 mg was added to 10 ml of distilled water to prepare an aqueous sodium hyaluronate solution, followed by further mixing 2 g of the nanoparticles in the form of nucleus / shell with the drug prepared above. An aqueous solution was prepared.
  • the mixed aqueous solution prepared as needed was lyophilized and stored. It can be redispersed in aqueous solution at the time of use.
  • a temperature-sensitive complex composed of fluoric F-127 and consisting of nanoparticles carrying an ionic drug (volume bakane) was prepared.
  • thermosensitive complex The mechanical properties of the thermosensitive complex were measured (FIG. 5) and the change in drug release over time was measured (FIG. 8).
  • Example 3 Fluonic With F-127 Nanoparticles containing drugs and Fluonic Containing F-68 and drugs Preparation of temperature-sensitive composites made of nanoparticles
  • Nanoparticles comprising fluoric F-127 and a drug were prepared using the temperature phase transition method described in Korean Patent Publication No. 2013-0084916.
  • Nanoparticles containing Fluonic F-68 and the drug were prepared using the microencapsulation method described in Korean Patent Publication No. 2007-0099767 (prepared diluent).
  • An ultrasonic solution was used to prepare a 20 wt% aqueous solution of lecithin. In this case, about 65 nm of lecithin nanoparticles are produced. 50 mg of doxorubicin was added to and mixed with 1 ml of the aqueous solution of lecithin nanoparticles thus obtained. 15 wt% aqueous solution of fluoric F-68 was prepared, and 1 ml of aqueous solution of fluoric F-68 was mixed with the lecithin / drug mixture, and then lyophilized to form a nuclear / shell form of fluoric F-68 and Doxorubicin containing nanoparticles were prepared.
  • the fluoric F-68 and doxorubicin-containing nanoparticles (diluent) and the fluoric F-127 and docetaxel-containing nanoparticles were mixed in a weight ratio of 2: 8 to add an aqueous solution to prepare a 25 wt% aqueous solution.
  • the mixed aqueous solution prepared as needed was lyophilized and stored. It can be redispersed in aqueous solution at the time of use.
  • a temperature-sensitive complex consisting of nanoparticles containing fluoric F-127 and drug and nanoparticles containing fluoric F-68 and drug.
  • the mechanical properties of the temperature-sensitive nanoparticle composite were measured (FIG. 9) and the change in drug release over time was measured (FIGS. 11 and 12).
  • Comparative example 1 sodium hyaluronate ( SH ), Fluonic Preparation of temperature-sensitive polymer composite composed of F-127 and drug Fluonic On the F-127 Not supported Not)
  • Comparative example 2 sodium hyaluronate ( SH ), Fluonic Preparation of temperature-sensitive polymer composite composed of F-127 and drug Fluonic On the F-127 Not supported Not)
  • Comparative example 3 Fluonic F-68, Fluonic F-127, Doxorubicin And Docetaxello Preparation of temperature-sensitive polymer composite made (drug not supported in fluoric F-127)
  • the temperature-sensitive composites of Examples 1 and 2 prepared above, the temperature-sensitive nanoparticle composites of Example 3, and the composites prepared in Comparative Examples 1, 2 and 3, respectively, were prepared in an aqueous solution of 20 wt% composite, and the temperature was 25. The mechanical properties were measured while maintaining the °C and 37.5 °C.
  • thermosensitive composites of Examples 1 and 2 20 mg were weighed by 20 mg. bag, molecular weight filtration limit-100,000), which was impregnated in 20 ml of phosphate buffer solution (PBS, pH 7.4).
  • the phosphate buffer solution was stirred at 600 rpm while maintaining the temperature of 25 °C and 37.5 °C. After a certain time, 5 ml of phosphate buffer solution was taken and the amount of the released drug was measured by HPLC. After sampling, all remaining phosphate buffer was removed and replaced with fresh phosphate buffer.
  • the temperature sensitive composites of Examples 1 to 3 exhibited better sustainability than the temperature sensitive polymer composites of Comparative Examples 1 to 3.

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Abstract

본 발명에 따른 온도감응형 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 온도감응형 복합체는 상온에서는 액체 상태를 유지하며 체내 전달 시 고형화되면서 기존 온도감응형 고분자 복합체 보다 현저히 우수한 기계적 물성의 개선을 보이므로 인하여 약물 전달체의 체내 안정도 및 약물 방출의 지속성을 증진시킬 수 있다.

Description

온도감응형 복합체 및 이의 제조방법
본 발명은 온도감응형 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
온도에 민감한 하이드로젤은 작용 원리에 대한 기초 연구가 발표되면서 여러 가지 응용개발 사례가 보고되고 있다. 그 예로 온도 상전이를 나타내는 플루오닉(Pluronic) F-127과 점도를 조절하는 히알루론산 나트륨(Sodium hyaluronate)을 혼합하여 실온에서는 액체 상태를 유지하고 주사 등으로 체내에 전달되었을 때는 고형화되어 상처 부위에 안정화되는 고분자체계가 보고되었다[대한민국 공개특허 제2007-0100701호]. 또한, 플루오닉(Pluronic) F-127과 히알루론산 나트륨을 공중합시켜 항암제 전달체로 사용한 연구 예가 보고되었다[Chem Pharm Bull 57(5) 453-458 (2009)]. 최근에는 본 발명자들에 의하여 표면이 플루오닉 F-68로 이루어진 약물(exenatide: 당뇨병 치료체) 함유 나노입자와 플루오닉 F-127로 이루어진 나노입자/하이드로젤 복합체를 제조하여 1회 투여 시 혈당 조절 효과가 3 일 이상 지속되는 연구 결과가 발표되었다[European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 88, 664-669 (2014)].
그러나 상기와 같은 약물 전달체는 환부에서 유지되는 전달체의 고분자 농도에 좌우되기 때문에 체내 투여 후 쉽게 용해(혹은 와해) 되어 불안정성으로 인하여 빠른 약물 방출 형태를 나타내고, 특히 수용성 약물이나 단백성 약물 및 항체들이 충진되어 있는 경우 수용액에서의 우수한 용해도로 인하여 빠른 약물 방출이 야기되어 원하는 약효를 구현하기가 어렵다. 이를 극복하기 위한 방안으로, 약물의 반복투여가 요구되며, 고가의 단백성 약물이나 항체의 경우 치료 비용의 상승이 예상된다. 이를 극복하기 위하여 특허문헌 1에서는 온도감응성 고분자에 약물을 담지한 여러 가지 나노입자를 혼합하여 사용하였으나 고분자와 나노입자의 혼합성 부재로 괄목할 만한 효능 증진을 추구하지 못하였다.
따라서 체내에서의 안정성을 증가시키며, 분말 형태로 준비하였을 때 우수한 수용액 상에서의 재분산 기능을 유지하며, 약물 방출율을 자유로이 조절하여 지속적인 약물 방출 형태를 나타낼 수 있는 새로운 형태의 온도 감응형 복합체에 대한 개발의 필요성이 요구되고 있다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 연구 노력한 결과, 온도 상전이를 나타내는 생체적합성 고분자와 약물을 포함하는 나노입자; 및 희석제를 포함하는 새로운 형태의 지속적인 약물 방출 형태를 나타낼 수 있는 온도감응형 복합체를 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 체내에서의 안정성을 유지하며, 분말 형태로 준비하였을 때 우수한 수용액 상에서의 재분산 기능을 나타내며, 약물 방출률을 자유로이 조절하여 지속적인 약물 방출 형태를 나타낼 수 있는 온도 감응형 복합체 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 온도 상전이를 나타내는 생체적합성 고분자와 약물을 포함하는 나노입자; 및 희석제를 포함하는 온도감응형 복합체를 제공한다.
본 발명의 온도감응형 복합체는, 안정성을 유지하며, 분말 형태로 준비하였을 때 우수한 수용액 상에서의 재분산 기능을 나타내며, 약물 방출률을 자유로이 조절하여 지속적인 약물 방출 형태를 나타내는 약물 전달체로 사용될 수 있다.
특히, 본 발명에 다른 온도감응형 복합체의 구성성분인 나노입자는 표면이 친수성인 플루오닉 고분자로 이루어져 있어 용해도가 낮은 소수성 약물의 전달에도 아주 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 국내 공개특허 제2007-0100701호에 따른 온도 감응형 복합체의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1, 2에 따른 온도 감응형 나노입자/희석제 복합체의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 온도 감응형 나노입자/희석제 복합체의 모식도이다.
도 4는 실시예 1에 따라 제조된 온도감응형 복합체의 TEM(Transmittance Electron Microscopy) 사진이다[SH Network에 나프록센을 함유하는 나노입자(점선 동그라미로 표시)가 분산되어 있음].
도 5는 히알루론산 나트륨과, 플루오닉 F-127에 약물이 담지된 나노입자로 이루어진 복합체가 실온(25 ℃)에서 체온(37.5 ℃)로 변화할 때 나타나는 기계적 강도의 변화에 대한 그래프이다 (실시예 1 및 2).
도 6은 히알루론산 나트륨, 플루오닉 F-127과 약물로 이루어진 복합체가 실온(25 ℃)에서 체온(37.5 ℃)로 변화할 때 나타나는 기계적 강도의 변화에 대한 그래프이다 (비교예 1 및 2).
도 7은 실시예 1 및 비교예 1의 복합체에서 실온과 체온에서 시간에 따른 약물(naproxen)의 방출 형태를 나타낸 그래프이다[SH+NPs with F-127: 실시예 1, SH+ F-127: 비교예 1].
도 8은 실시예 2 및 비교예 2의 복합체에서 실온과 체온에서 시간에 따른 약물(naproxen)의 방출 형태를 나타낸 그래프이다[SH+NPs: 실시예 2, SH+ F-127: 비교예 2].
도 9는 실시예 3의 플루오닉 F-127 및 약물로 이루어진 나노입자와 플루오닉 F-68 및 약물로 이루어진 나노입자의 복합체가 실온(25 ℃)에서 체온(37.5 ℃)로 변화할 때 나타나는 기계적 강도의 변화에 대한 그래프이다.
도 10은 비교예 3의 플루오닉 F-127과 플루오닉 F-68로 이루어진 고분자 복합체가 온도가 실온(25 ℃)에서 체온(37.5 ℃)로 변화할 때 나타나는 기계적 강도의 변화에 대한 그래프이다.
도 11은 실시예 3 및 비교예 3의 복합체에서 실온과 체온에서 시간에 따른 약물(Doxorubicin)의 방출 형태를 나타낸 그래프이다[NPs with F-127+NPs with F-68: 실시예 3, F-127+ F-68: 비교예 3].
도 12는 실시예 3 및 비교예 3의 복합체에서 실온과 체온에서 시간에 따른 약물(Docetaxel)의 방출 형태를 나타낸 그래프이다[NPs with F-127+NPs with F-68: 실시예 3, F-127+ F-68: 비교예 3].
본 발명에 기재된 용어 "온도 상전이"라 함은 온도 상전이 고분자(예, Pluronic)가 용액 상태에서 일정 온도 이하에서는 액체(Sol) 상태를 유지하고 있다가 일정 온도 이상으로 환경이 유지될 때 고형화(Gel)로 변화되는 Sol-Gel 상 전이를 의미한다. 이는 Pluronic의 CMC(critical micelle concentration)가 온도에 의하여 변화하기 때문이다(비특허문헌 2 참조).
상기 온도 상전이를 나타내는 생체적합성 고분자는 약물이 담지되어 있고 약물을 둘러싸고 있는 형태로 입자 표면에 회합 가능하도록 하며, 구체적으로는 PEO-PPO-PEO 공중합체(poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide) copolymer)일 수 있다.
상기 PEO-PPO-PEO 공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 트리블록(triblock) 공중합체일 수 있다.
[화학식 1]
HO-(C2H4O)a(C3H6O)b(C2H4O)c-H
상기 화학식 1에서, b는 10 또는 그 이상의 정수이고, a+c는 이들 말단 부분((C2H4O)a 및 (C2H4O)c)이 상기 PEO-PPO-PEO 공중합체의 5 내지 95 중량%, 바람직하게는 20 내지 90 중량%를 포함하도록 하는 수이다.
상기 PEO-PPO-PEO 공중합체의 성질은 폴리옥시프로필렌 블록 및 폴리옥시에틸렌 블록의 비율, 즉 상기 화학식 1에서 b 및 a+c의 비율에 좌우된다. 상기 PEO-PPO-PEO 공중합체는 공지된 문헌에 기재된 방법으로 제조하거나 미리 제조되어 상업적으로 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 본 발명의 제조방법에서 사용하는 PEO-PPO-PEO 공중합체는 특별히 제한되지는 않으나 예를 들면 약 1,000 내지 약 16,000의 분자량을 가질 수 있다.
한편, 상기 PEO-PPO-PEO 공중합체는 폴록사머(poloxamer) 또는 플루로닉(pluronic)으로도 알려져 있다. 폴록사머는 실온에서 고체이고, 물과 에탄올에 용해되는 성질을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 PEO-PPO-PEO 공중합체로 플루오닉(Pluronic) F-68, 플루오닉(Pluronic) F-127, 플루오닉(Pluronic) F-188, 플루오닉(Pluronic) F-237, 플루오닉(Pluronic) F-338 및 플루오닉(Pluronic) F-407로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상 등을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 플루오닉 F-188이란 상기 화학식 1에서 b가 30이고 a+c가 75인 화합물로서 분자량이 약 8,350인 폴록사머를 의미한다. 또한, 플루오닉 F-127은 20 wt%일 때 상온(25 ℃) 에서 젤 (고형화)이 생성된다. 이의 농도가 15wt%로 희석되면 30 ℃ 근처에서 젤을 형성하는 성질을 갖는다.
상기 약물은 특별한 약물로 제한되지는 않지만 난용성 약물, 수용성 약물, 단백질 약물, 분자영상용 조영제 등을 포함한다. 상기 난용성 약물은 수용해도가 낮아 가용화하기 어려운 약물을 지칭하는 것으로, 소수성 약물을 의미하기도 하며, 예를 들어 항암제 또는 동맥경화증, 고지혈증 등과 같은 심혈관계 질환 치료제 등이 있으나 이에 한정되지 않고, 가용화가 어려운 모든 난용성 약물을 포함할 수 있다. 구체적으로는, 상기 난용성 약물은 예를 들어 파클리탁셀, 도세탁셀, 타목신, 아나스테로졸, 카보플라틴, 토포테칸, 벨로테칸, 이마티닙, 이리노테칸, 플록수리딘, 비노렐빈, 겜시타빈, 루프롤리드(leuprolide), 플루타미드, 졸레드로네이트, 메토트렉세이트, 캄토테신, 시스플라틴, 빈크리스틴, 히드록시우레아, 스트렙토조신, 발루비신, 로바스타틴, 심바스타틴, 플루바스타틴, 아트로바스타틴, 피타바스타틴, 프라바스타틴, 또는 로수바스타틴 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 수용성 약물은 용해도가 높은 약물을 지칭하는 것으로, 예를 들어 부피바케인, 로피바케인, 독소루비신 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 단백질 약물은 대부분이 표면 전하를 가지게 되며 단백질이 가지는 등전위점에 따라 생리적 조건에서 양전하를 가지거나 음전하를 가지며, 이온성 약물로도 지칭될 수 있다. 상기 단백질 약물로는 익스에나티드(Exenatide), 에리스로포이에틴(Erythropoietin), 혈관표피성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF), TGF-베타 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 온도 상전이를 나타내는 생체적합성 고분자와 약물을 포함하는 나노입자는 온도 상전이를 나타내는 생체 적합성 고분자가 약물 주위를 둘러싸거나 쉘 형태로 담지한 나노입자로서, 구체적으로 본 발명자에 의해 앞서 합성된 약물이 포함된 나노 입자가 봉입(encapsulation)되어 있으며 표면에 PEO-PPO-PEO 공중합체가 회합(association)된 생체적합성 나노입자[구체적인 내용은 국내 특허 공개 제2013-0084916호에 기재된 내용과 같음], PEO-PPO-PEO 공중합체 매트릭스로 이루어진 쉘 내에 나노 지질 핵이 존재하고 약물이 상기 나노 지질 핵의 표면에 흡착되어 존재하는 나노 입자[구체적인 내용은 국내 특허 공개 제2007-0099767호에 기재된 내용과 같음] 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 희석제는 점도를 조절하여 적정 농도로 희석시켜 상온에서는 액상을 유지하고 체온에서는 젤과 같은 고형상을 유지하도록 하며, 예를 들면 히알루론산 나트륨(Sodium hyaluronate); 또는 생체적합성 및 수용성의 점도 조절이 가능한 고분자와 약물을 포함하는 나노입자; 등일 수 있다. 희석제로 사용되는 나노입자로 구체적으로 본 발명자에 의해 앞서 합성된 국내 특허 공개 제2007-0099767호의 PEO-PPO-PEO 공중합체 매트릭스로 이루어진 쉘 내에 나노 지질 핵이 존재하고 약물이 상기 나노 지질 핵의 표면에 흡착되어 존재하는 나노 입자일 수 있다. 특히, 생체적합성 및 수용성의 점도 조절이 가능한 고분자는 플루오닉(Pluronic) F-68, 폴리비닐알코올(Poly vinyl alcohol, PVA), 폴리비닐피롤리돈(Poly vinyl pyrrolidone) 및 폴리비닐아세테이트(poly vinyl acetate)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 플루오닉 F-68은 35 wt%의 수용액이 50 ℃ 이상에서 젤을 형성하는 성질을 갖는다.
본 발명에 따른 온도감응형 복합체는 상온에서 액상을 유지하고 체온에서는 젤과 같은 고형상을 유지하며, 안정성 및 재분산능을 나타내고, 지속적인 약물 방출 형태를 나타내므로 약물 전달체로 사용 가능하다.
따라서, 본 발명은 상기 온도감응형 복합체를 포함하는 약물 전달체를 포함한다.
또한, 본 발명은
온도 상전이를 나타내는 생체적합성 고분자와 약물을 포함하는 나노입자를 제조하는 단계; 및
상기 나노입자 및 희석제를 혼합하는 단계
를 포함하는 온도감응형 복합체의 제조방법을 제공한다.
상기에서 온도감응형 복합체와 관련하여 기술한 모든 내용이 온도감응형 복합체의 제조방법에 그대로 적용 또는 준용될 수 있다.
먼저, 온도 상전이를 나타내는 생체적합성 고분자와 약물을 포함하는 나노입자를 제조하는 단계로서, 온도 상전이를 나타내는 생체 적합성 고분자가 약물 주위를 둘러싸거나 쉘 형태로 담지한 나노입자를 제조한다.
구체적으로 본 발명자에 의해 앞서 합성된 국내 특허 공개 제2013-0084916호의 온도 상전이법을 이용하여 약물이 포함된 나노 입자가 봉입(encapsulation)되어 있으며 표면에 PEO-PPO-PEO 공중합체가 회합(association)된 생체적합성 나노입자를 제조하거나, 국내 특허 공개 제2007-0099767호의 미세 캡슐화방법을 이용하여 PEO-PPO-PEO 공중합체 매트릭스로 이루어진 쉘 내에 나노 지질 핵이 존재하고 약물이 상기 나노 지질 핵의 표면에 흡착되어 존재하는 나노 입자를 제조할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기에서 제조된 나노입자 및 희석제를 혼합하여 온도 감응형 복합체를 제조한다.
이러한 방법으로 수득된 본 발명의 온도감응형 복합체는 체내 투여를 위하여 수용액 등의 용액에 분산 시 용해되는 과정에서 쉽게 재분산될 수 있으며, 또한, 인체에 유해한 영향을 줄 수 있는 유기 용매나 기타 부형제를 사용하지 않고 체내 잔류 시에도 문제가 없는 생체적합성 고분자를 사용하여 간단한 방법으로 제조할 수 있어 안정성 및 공정 용이성을 모두 달성할 수 있다. 또한, 안정성이 향상되어 약제학적 제제로도 다양하게 이용 가능하다.
이하, 본 발명에 따르는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1: 히알루론산 나트륨( SH )과 플루오닉 F-127로 이루어지고 소수성 약물(나프록센)을 담지한 나노입자로 구성된 온도감응형 복합체 제조
플루오닉 F-127 및 약물을 포함하는 나노입자는 국내 특허 공개 제2013-0084916호에 기재되어 있는 온도 상전이법을 이용하여 제조하였다.
간략히 0.4 g의 나프록센 및 0.1 g의 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG 400)을 12시간 동안 혼합하여 균일한 혼합체를 제조하였다. 상기 혼합체에 0.4 g의 폴록사머(폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌-폴리옥시에틸렌 트리블록 공중합체, 플루오닉 F-127)를 첨가하여 70 ℃에서 10분 동안 가열하고 5분 동안 교반한 후 혼합물이 완전히 용융되어 액상의 점성체가 되면 교반을 중지하고 실온에서 냉각하여 나노 입자를 얻었다.
별도로, 50 mg의 히알루론산 나트륨을 증류수 10 ml에 첨가하여 히알루론산 나트륨 수용액을 제조한 후, 이 수용액에 상기에서 제조한 나노입자 2 g을 추가로 혼합하여 혼합체 수용액을 제조하였다.
필요에 따라 제조된 혼합체 수용액을 동결건조하여 보관하였다. 사용시에 수용액에 재분산하여 사용할 수 있다. 이렇게 플루오닉 F-127로 이루어지고 소수성 약물(나프록센)을 담지한 나노입자로 구성된 온도감응형 복합체를 제조하였다.
상기 온도감응형 복합체의 기계적 성질을 측정하고(이의 결과는 오차 범위 내로 도 5와 동일한 결과를 보임), 시간 변화에 따른 약물 방출 변화를 측정하였다 (도 7).
실시예 2: 히알루론산 나트륨( SH )과 플루오닉 F-127로 이루어지고 이온성 약물(부피바케인)을 담지하는 나노입자로 구성된 온도감응형 복합체 제조
플루오닉 F-127 및 약물을 포함하는 나노입자는 국내 특허 공개 제2007-0099767호에 기재되어 있는 미세 캡슐화 방법을 이용하여 제조하였다.
초음파를 이용하여 20 wt%의 레시틴 수용액을 제조하였다. 이 경우 65 nm 정도의 레시틴 나노입자가 생성된다. 이렇게 얻어진 레시틴 나노입자 수용액 1 ml에 0.1 g의 부피바케인을 첨가하여 혼합하였다. 15 wt% 플루오닉 F-127 수용액을 제조하고, 플루오닉 F-127 수용액 1 ml을 상기 레시틴/약물 혼합액과 혼합한 후, 동결건조하여 약물이 충진된 핵/쉘 형태의 나노입자를 제조하였다.
별도로, 50 mg의 히알루론산 나트륨을 증류수 10 ml에 첨가하여 히알루론산 나트륨 수용액을 제조한 후, 이 수용액에 상기에서 제조한 약물이 충진된 핵/쉘 형태의 나노입자 2 g을 추가로 혼합하여 혼합체 수용액을 제조하였다.
필요에 따라 제조된 혼합체 수용액을 동결건조하여 보관하였다. 사용시에 수용액에 재분산하여 사용할 수 있다. 이렇게 플루오닉 F-127로 이루어지고 이온성 약물(부피바케인)을 담지하는 나노입자로 구성된 온도감응형 복합체를 제조하였다.
상기 온도감응형 복합체의 기계적 성질을 측정하고(도 5) 시간 변화에 따른 약물 방출 변화를 측정하였다 (도 8).
실시예 3: 플루오닉 F-127과 약물을 포함하는 나노입자 및 플루오닉 F-68과 약물을 포함하는 나노입자로 이루어진 온도감응형 복합체 제조
플루오닉 F-127과 약물을 포함하는 나노입자는 국내 특허 공개 제2013-0084916호에 기재되어 있는 온도 상전이법을 이용하여 제조하였다.
75 mg의 도세탁셀(docetaxel) 및 0.1 g의 솔루톨(solutol)을 12시간 동안 혼합하여 균일한 혼합체를 제조하였다. 상기 혼합체에 0.4 g의 폴록사머(폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌-폴리옥시에틸렌 트리블록 공중합체, 플루오닉 F-127)를 첨가하여 70 ℃에서 10분 동안 가열하고 5분 동안 교반한 후 혼합물이 완전히 용융되어 액상의 점성체가 되면 교반을 중지하고 실온에서 냉각하여 플루오닉 F-127 및 도세탁셀 함유 나노 입자를 제조하였다.
플루오닉 F-68과 약물을 포함하는 나노입자는 국내 특허 공개 제2007-0099767호에 기재되어 있는 미세 캡슐화 방법을 이용하여 제조하였다(희석제 제조).
초음파를 이용하여 20 wt%의 레시틴 수용액을 제조하였다. 이 경우 65 nm 정도의 레시틴 나노입자가 생성된다. 이렇게 얻어진 레시틴 나노입자 수용액 1 ml에 50 mg의 독소루비신(Doxorubicin)을 첨가하여 첨가하여 혼합하였다. 15 wt% 플루오닉 F-68 수용액을 제조하고, 플루오닉 F-68 수용액 1 ml을 상기 레시틴/약물 혼합액과 혼합한 후, 동결건조하여 약물이 충진된 핵/쉘 형태의 플루오닉 F-68 및 독소루비신 함유 나노입자를 제조하였다.
상기 플루오닉 F-68 및 독소루비신 함유 나노입자(희석제)와 플루오닉 F-127 및 도세탁셀 함유 나노입자를 2:8의 중량 비율로 혼합하여 수용액에 첨가하여 25 wt% 수용액을 제조하였다.
필요에 따라 제조된 혼합체 수용액을 동결건조하여 보관하였다. 사용시에 수용액에 재분산하여 사용할 수 있다. 이렇게 플루오닉 F-127과 약물을 포함하는 나노입자 및 플루오닉 F-68과 약물을 포함하는 나노입자로 이루어진 온도감응형 복합체를 제조하였다.
상기 온도감응형 나노입자 복합체의 기계적 성질을 측정하고(도 9) 시간 변화에 따른 약물 방출 변화를 측정하였다(도 11, 도 12).
비교예 1: 히알루론산 나트륨( SH ), 플루오닉 F-127 및 약물로 구성된 온도감응형 고분자 복합체 제조(약물이 플루오닉 F-127에 담지되지 않음)
2 g의 플루오닉 F-127, 0.1g 나프록센 및 50 mg의 히알루론산 나트륨을 증류수 10 ml에 첨가하여 수용액을 제조한 후 나프록센이 분산되어 있는 고분자 혼합체 수용액을 제조하였다.
이렇게 제조된 온도감응형 고분자 복합체의 기계적 성질을 측정하고(이의 결과는 오차 범위 내로 도 6과 동일한 결과를 보임), 시간 변화에 따른 약물 방출 변화를 측정하였다(도 7).
나프록센의 낮은 용해도 때문에 고분자 복합체 내에서 석출이 일어남을 확인하였다.
비교예 2: 히알루론산 나트륨( SH ), 플루오닉 F-127 및 약물로 구성된 온도감응형 고분자 복합체 제조(약물이 플루오닉 F-127에 담지되지 않음)
2 g의 플루오닉 F-127, 0.1g 부피바케인 및 50 mg의 히알루론산 나트륨을 증류수 10 ml에 첨가하여 수용액을 제조한 후 부피바게인이 분산되어 있는 고분자 혼합체 수용액을 제조하였다.
이렇게 제조된 온도감응형 고분자 복합체의 기계적 성질을 측정하고(도 6) 시간 변화에 따른 약물 방출 변화를 측정하였다 (도 8).
비교예 3: 플루오닉 F-68, 플루오닉 F-127, 독소루비신 및 도세탁셀로 이루어진 온도감응형 고분자 복합체 제조(약물이 플루오닉 F-127에 담지되지 않음)
1.6 g의 플루오닉 F-127, 0.4 g의 플루오닉 F-68, 50 mg 독소루비신 및 75 mg의 도세탁셀을 증류수 10 ml에 첨가하여 수용액을 제조한 후 독소루비신 및 도세탁셀이 분산되어 있는 고분자 혼합체 수용액을 제조하였다.
이렇게 제조된 온도감응형 고분자 복합체의 기계적 성질을 측정하고(도 10) 시간 변화에 따른 약물 방출 변화를 측정하였다(도 11, 도 12).
도세탁셀의 낮은 용해도 때문에 고분자 복합체 내에서 석출이 일어남을 확인하였다.
실험예 1; 온도감응성 복합체의 온도 변화에 따른 기계적 성질 변화
상기에서 제조한 실시예 1, 2의 온도감응형 복합체 및 실시예 3의 온도감응형 나노입자 복합체, 비교예 1, 2 및 3에서 제조한 복합체를 각각 20 wt% 복합체 수용액으로 제조하여 온도는 25 ℃ 및 37.5 ℃를 유지하면서 기계적 물성을 측정하였다.
복합체의 기계적 성질은 인스트론(instron)에 부착된 500N load cell(AG-X, Shimadzu, Japan)을 이용하여 측정하였다. 직경 5 mm로 복합체를 유지한 후 위에서 수직으로 압력을 가하였다. 이때, crosshead speed는 1 mm/minute이며 strss-strain curve를 작성하였다(도 5, 6, 9 및 10). 그래프에서 얻어지는 기울기가 가파를수록 기계적 물성이 우수함을 나타내며, 이를 근거로 체온으로 온도가 유지될 때 실시예 1~3의 온도감응형 복합체가 비교예 1~3의 온도감응형 고분자 복합체 보다 월등히 우수한 기계적 강도를 유지함을 알 수 있고 본 발명의 복합체가 체내에 전달되면 우수한 안정성이 유지됨을 예상할 수 있다.
실험예 2: 온도감응성 복합체에 봉입된 약물의 방출 패턴
본 발명의 온도감응형 복합체로부터의 약물의 방출 패턴을 확인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
상기에서 제조한 실시예 1, 2의 온도감응형 복합체 및 실시예 3의 온도감응형 복합체, 비교예 1, 2 및 3에서 제조한 온도감응형 고분자 복합체를 각각 20 mg씩 재어 투석 비닐막(dialysis bag, 분자량 여과 한계 - 100,000)에 넣고, 이를 20 ml의 인산염완충용액(PBS, pH 7.4)에 함침시켰다. 온도는 25 ℃ 및 37.5 ℃를 유지하면서 600 rpm으로 인산염완충용액을 교반하였다. 일정한 시간이 지나면 인산염 완충용액 5 ml를 취하여 방출된 약물 위의 양을 HPLC로 측정하였다. 시료 채취 후에는 남은 인산염 완충용액을 모두 제거하고 신선한 인산염완충용액으로 교체하였다.
상기 실험결과(도 7, 8, 11, 및 12)를 참조하면, 수용성 약물인 bupivacaine(도 8)과 doxorubicin(도 11)의 경우 체온(37 ℃)에서의 방출이 젤 형성으로 인하여 감소되며 지속성 형태를 나타내기 시작하였다. 또한, 실시예 1~3의 온도감응형 복합체가 비교예 1~3의 온도감응형 고분자 복합체 보다 우수한 지속성을 나타내었다.
또한, 소수성 약물(naproxen 및 docetaxel)의 경우 약물의 낮은 용해도로 인하여 비교예 1~3의 온도감응형 고분자 복합체에서는 석출이 발생되어 실험을 지속하지 못하였다(도 7 및 도 12). 이를 통하여 실시예 1의 온도감응형 복합체의 경우 나노입자가 소수성 약물을 담지하여 수용액상의 안정도 및 용해도를 유지시키고 있어 기존의 온도감응형 고분자 복합체 보다 우수한 기능성을 나타내었다.

Claims (8)

  1. 온도 상전이를 나타내는 생체적합성 고분자와 약물을 포함하는 나노입자; 및
    희석제
    를 포함하는 온도감응형 복합체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 상전이를 나타내는 생체적합성 고분자는 PEO-PPO-PEO 공중합체인 온도감응형 복합체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 PEO-PPO-PEO 공중합체는 플루오닉(Pluronic) F-68, 플루오닉(Pluronic) F-127, 플루오닉(Pluronic) F-188, 플루오닉(Pluronic) F-237, 플루오닉(Pluronic) F-338 및 플루오닉(Pluronic) F-407로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 온도감응형 복합체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 약물은 난용성 약물, 소수성 약물, 수용성 약물, 단백질 약물 및 분자영상용 조영제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 온도감응형 복합체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 희석제는 히알루론산 나트륨(Sodium hyaluronate); 또는 생체적합성 및 수용성의 점도 조절이 가능한 고분자와 약물을 포함하는 나노입자;인 온도감응형 복합체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 생체적합성 및 수용성의 점도 조절이 가능한 고분자는 플루오닉(Pluronic) F-68, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈 및 폴리비닐아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 온도감응형 복합체.
  7. 제 1 항에 따른 온도감응형 복합체를 포함하는 약물 전달체.
  8. 온도 상전이를 나타내는 생체적합성 고분자와 약물을 포함하는 나노입자를 제조하는 단계; 및
    상기 나노입자 및 희석제를 혼합하는 단계
    를 포함하는 온도감응형 복합체의 제조방법.
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