WO2018021719A1 - 생분해성 고분자의 정제 방법 - Google Patents

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WO2018021719A1
WO2018021719A1 PCT/KR2017/007232 KR2017007232W WO2018021719A1 WO 2018021719 A1 WO2018021719 A1 WO 2018021719A1 KR 2017007232 W KR2017007232 W KR 2017007232W WO 2018021719 A1 WO2018021719 A1 WO 2018021719A1
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biodegradable polymer
polymer
acid
monomer
lactic acid
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PCT/KR2017/007232
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이나영
고영주
여규동
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주식회사 삼양바이오팜
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    • C08J2300/00—Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2300/16—Biodegradable polymers

Definitions

  • the present invention relates to a process for simply and efficiently removing unreacted monomers remaining in a polymer in the process of preparing a biodegradable polymer such as polylactic acid or a derivative thereof, and more particularly, to obtain a high-purity polymer.
  • a biodegradable polymer such as polylactic acid or a derivative thereof
  • a high-purity polymer By contacting the biodegradable polymer in the solid state with an organic solvent containing a secondary or tertiary alcohol and dissolving only the residual monomer from the solid polymer by solid-liquid extraction, the ultra-degradable biodegradable polymer is not deteriorated. It is about how to get it.
  • Poly-L-lactic acid PLLA
  • poly-D-lactic acid PDLA
  • poly-D poly-D
  • L-lactic acid PLLA
  • poly (L-lactide-co-D, L-lactide) PLDLLA
  • Polylactic acid and derivatives thereof including polyglycolic acid (PGA), L-lactic acid-glycolic acid copolymer (PLLGA), D, L-lactic acid-glycolic acid copolymer (PDLLGA), and the like.
  • Biodegradable polymers have been widely applied in various fields such as drug delivery and medical devices due to their excellent biocompatibility and decomposing into lactic acid or glycolic acid, which are harmless to the human body.
  • the biodegradable polymers especially the medical biodegradable polymers
  • the most active researched and used synthetic polymers are polyesters based on alpha-hydroxyl acid, and among them, lactic acid and / Or glycolic acid (glycolic acid) as a structural unit is best known.
  • These polymers are generally synthesized by ring-opening polymerization of glycolide and lactide, which are cyclic dimers, obtained by heating and decomposing the oligomer produced by thermal dehydration condensation of a monomer under reduced pressure.
  • an ester compound of divalent tin such as Tin-2-ethylhexanoate
  • an alcohol such as lauryl alcohol is used as an initiator.
  • the polymer mass thus obtained is then subjected to additional processes such as cutting, grinding or pelletizing to take the form of polymer chips or pellets.
  • the unreacted monomer remaining in the polymer obtained by the polymerization process as described above is then hydrolyzed rapidly and the hydrolysis product of such monomer promotes decomposition of the polymer.
  • the material produced by the hydrolysis of the monomer gives plasticity to the polymer, thereby lowering the glass transition temperature (Tg) and melting point (Tm) of the polymer, so that the physical properties of the polymer change according to the amount of residual monomer. It is. Therefore, it is necessary to remove the remaining unreacted monomer in order to secure the physical properties of the polymer.
  • residual monomers are removed by heating with vacuum drying, and finally, the content of residual monomers contained in the polymer is preferably 0.5 wt% or less. Heat is also applied during the process to cause hydrolysis of the monomer by a small amount of water in the polymer, which leads to decomposition of the polymer, and changes in the physical properties of the polymer after drying are also observed.
  • US Patent US5319038 A attempted a solid-liquid extraction method using acetone to remove residual monomer from high molecular weight PLLA, and describes that the monomer can be removed without changing the physical properties of the polymer.
  • this method is only applicable to polymers such as PLLA having a high molecular weight, and amorphous polymers such as PDLLA, PLDLLA, and PLGA are not applicable because they are dissolved in acetone.
  • Korean Patent No. 10-1119861 discloses dissolving a polymer in an organic solvent and then adding an aqueous alkali metal salt solution to the monomer to move the monomer to an aqueous solution layer through liquid-liquid extraction, and then precipitating the organic layer containing the polymer again. Here's how to get it. However, this method is inconvenient to dissolve the polymer and then to remove the monomer, and then to reprecipitate the polymer.
  • An object of the present invention is to dissolve not only the crystalline biodegradable polymer PLLA but also unreacted monomers contained in the polymer in an organic solvent without dissolving polymers such as PDLLA, PLDLLA, and PLLGA having amorphous characteristics. It is to provide a method of removing residual monomer and obtaining ultra-high purity biodegradable polymer through liquid extraction.
  • a purification method of a biodegradable polymer is provided.
  • a biodegradable polymer which is purified or prepared according to the above method, has a residual monomer content of 0.5% (w / w) or less as measured by 1 H NMR.
  • an ultra-high purity crystalline or amorphous biodegradable polymer eg, polylactic acid or a derivative thereof
  • a polymer eg, polylactic acid or a derivative thereof
  • Figure 1 is a poly (D, L- lactide) (PDLLA), isopropanol (IPA) was treated as before (top) and then to treatment with (bottom), each of the hydrogen nuclear magnetic resonance spectra (1 in Example 3 of the present invention; H NMR).
  • PDLLA poly (D, L- lactide)
  • IPA isopropanol
  • biodegradable polymer refers to a polymer that is excellent in biocompatibility and decomposed into components that are harmless to the human body, such as lactic acid or glycolic acid.
  • the biodegradable polymer is an aliphatic polyester based on alpha-hydroxyl acid, and among them, constitutes lactic acid and / or glycolic acid. It may be a unit.
  • the biodegradable polymer may be polyglycolic acid (PGA), polylactic acid (PLA), or lactic acid-glycolic acid copolymer (PLGA).
  • PGA polyglycolic acid
  • PLA polylactic acid
  • PLGA lactic acid-glycolic acid copolymer
  • the biodegradable polymer may be a polylactic acid or polylactic acid derivative.
  • the polylactic acid derivative is, for example, polyglycolide, polymandelic acid, polycaprolactone, polydioxan-2-one polyamino acid, polyorthoester, polyanhydride and It may be at least one selected from the group consisting of a copolymer of. More specifically, the polylactic acid derivative is polylactide, polyglycolide, polycaprolactone, or polydioxan-2-one.
  • the biodegradable polymer is poly-L-lactic acid (PLLA), poly-D-lactic acid (PDLA), poly-D, L-lactic acid (PDLLA), poly (L-lactide-co -D, L-lactide) (PLDLLA), polyglycolic acid (PGA), L-lactic acid-glycolic acid copolymer (PLLGA) and D, L-lactic acid-glycolic acid copolymer (PDLLGA) It may be one or more selected from the group.
  • PLLA poly-L-lactic acid
  • PDLA poly-D-lactic acid
  • PLLA poly (L-lactide-co -D, L-lactide)
  • PGA polyglycolic acid
  • PLLGA L-lactic acid-glycolic acid copolymer
  • PDLLGA L-lactic acid-glycolic acid copolymer
  • the biodegradable polymer is selected from the group consisting of polylactic acid, copolymers of lactic acid and glycolic acid, copolymers of lactic acid and caprolactone, and copolymers of lactic acid and 1,4-dioxan-2-one It may be more than one.
  • polylactic acid or “polylactic acid derivative” is a generic term for polylactic acid and polylactic acid derivatives and refers to polylactic acid and polylactic acid. It will be appreciated that there are no differences in purification methods between ticic acid derivatives.
  • the number average molecular weight of the biodegradable polymer may be, for example, 1,000 to 500,000 Daltons, more specifically 10,000 to 300,000 Daltons.
  • the purification method according to the present invention is applicable not only to low molecular weight biodegradable polymers (eg, polylactic acid or derivatives thereof) but also to high molecular weight biodegradable polymers.
  • the biodegradable polymer in the solid state is contacted with a secondary or tertiary alcohol, or a mixture thereof to remove residual monomer from the polymer by solid-liquid extraction.
  • the present invention does not dissolve not only crystalline polymers such as PLLA but also amorphous polymers such as PDLLA, PLDLLA, and PLGA, and biodegradable polymers which are most polylactic acid and its derivatives from low molecular weight polymers to high molecular weight polymers. Residual monomer is removed by solid-liquid extraction in the state.
  • Amorphous polymers are poorly resistant to organic solvents and tend to dissolve in most aprotic solvents. Therefore, alcohols that are protic solvents are considered as solvents that do not dissolve the amorphous polymer. However, when unreacted monomers remain in the polymer and are exposed to alcohols, ring-opening of the cyclic monomers by the hydroxyl group of the alcohol occurs, and the resulting product promotes decomposition of the polymer. This is in accordance with the same mechanism that causes the deterioration of the physical properties of the polymer by the moisture described above.
  • secondary alcohol an alcohol compound having a hydroxy group attached to the secondary carbon
  • Tertiary alcohol an alcohol compound having a hydroxy group attached to the tertiary carbon
  • the secondary or tertiary alcohol may be a straight or branched aliphatic secondary or tertiary alcohol having 3 or more carbon atoms (eg, 3 to 10, or 3 to 6, or 3 to 5). .
  • the secondary alcohol may be at least one selected from the group consisting of isopropanol (also referred to as IPA, isopropyl alcohol), 2-butanol and 3-pentanol, and more specifically may be isopropanol.
  • isopropanol also referred to as IPA, isopropyl alcohol
  • 2-butanol and 3-pentanol, and more specifically may be isopropanol.
  • the tertiary alcohol may be at least one selected from the group consisting of tert-butanol and tert-amyl alcohol, more specifically tert-butanol.
  • the solid-liquid extraction method used in the present invention is an extraction solvent for dissolving a solid subject (i.e., a biodegradable polymer in a solid state) and an impurity component (i.e., residual monomer) which is not dissolved but is removed from the subject.
  • an impurity component i.e., residual monomer
  • after contacting by mixing means that the impurity component is removed from the object of treatment of the solid by recovering only the solid component while leaving the impurity component in the extraction solvent through filtration.
  • the mixing ratio of the secondary or tertiary alcohol: biodegradable polymer may be 1: 1 to 1: 100 (w / v), more specifically 1: 2 to 1:10 (w / v).
  • the time for extracting the unreacted monomer remaining in the biodegradable polymer with a secondary or tertiary alcohol may be 0.5 to 24 hours, more specifically 4 to 12 hours.
  • the temperature at the time of extracting the unreacted monomer remaining in the biodegradable polymer with secondary or tertiary alcohol may be 0 to 90 °C, more specifically may be 25 to 60 °C.
  • the step of extracting the unreacted monomer remaining in the biodegradable polymer with secondary or tertiary alcohol may be carried out repeatedly one or more times less than 20 times, more specifically, 2 to 5 times Can be repeated.
  • the polymer is filtered to separate the polymer from the extraction solvent, and the polymer chips or pellets in the solid state obtained after the filtration are removed from the solvent by vacuum drying in an oven.
  • the temperature of the oven during the drying under reduced pressure may be 20 to 120 ° C, and more specifically 40 to 90 ° C.
  • the drying time may be 1 day or more, more specifically 2 to 10 days.
  • the method for preparing or preparing the biodegradable polymer according to the present invention further comprises recovering the polymer in a solid state by filtering the resultant mixture obtained after performing the solid-liquid extraction method, and drying the recovered polymer under reduced pressure. can do.
  • a biodegradable polymer characterized in that purified or prepared according to the purification method or preparation method of the present invention, the residual monomer is less than 0.5% (w / w) as measured by 1 H NMR Is provided.
  • Comparative Examples 1 to 4 were carried out to confirm the effectiveness of the monomer removal method by vacuum drying and the monomer removal method by solid-liquid extraction using primary alcohol.

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Abstract

본 발명은 폴리락틱산 또는 그의 유도체와 같은 생분해성 고분자를 제조하는 과정에서 고분자에 잔류하는 미반응 모노머를 간단하고 효율적으로 제거하여 초고순도의 고분자를 수득하기 위한 공정에 관한 것이다.

Description

생분해성 고분자의 정제 방법
본 발명은 폴리락틱산 또는 그의 유도체와 같은 생분해성 고분자를 제조하는 과정에서 고분자에 잔류하는 미반응 모노머를 간단하고 효율적으로 제거하여 초고순도의 고분자를 수득하기 위한 공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고체 상태의 생분해성 고분자를 2차 또는 3차 알코올을 함유하는 유기용매와 접촉시켜 고체-액체 추출법에 의해 고체 고분자로부터 잔류 모노머만을 용해시켜 제거함으로써, 고분자의 물성 저하 없이 초고순도의 생분해성 고분자를 얻는 방법에 관한 것이다.
폴리-L-락틱산(PLLA), 폴리-D-락틱산(PDLA), 폴리-D,L-락틱산(PDLLA), 폴리(L-락타이드-co-D,L-락타이드)(PLDLLA), 폴리글라이콜산(PGA), L-락틱산-글라이콜산 공중합체(PLLGA), D,L-락틱산-글리콜산 공중합체(PDLLGA) 등을 포함하는 폴리락틱산 및 그의 유도체와 같은 생분해성 고분자는 생체 적합성이 우수하고 인체에 무해한 락틱산 혹은 글리콜산 등으로 분해되는 특징으로 인하여 약물 전달 및 의료용 디바이스 등 다양한 분야에서 광범위하게 응용이 되고 있다.
이들 생분해성 고분자, 특히 의료용 생분해성 고분자 중에서 가장 활발 하게 연구되어 사용되고 있는 합성 고분자는 알파-히드록시산(alpha-hydroxyl acid)을 단위로 하는 폴리에스테르이며, 그 중에서도 락틱산(lactic acid) 및/또는 글라이콜산(glycolic acid)을 구성단위로 하는 것이 가장 잘 알려져 있다. 이들 고분자는 일반적으로 단량체의 가열 탈수축합에 의해 생성된 올리고머를 감압하여서 가열 분해하여 얻어진 환상 이량체인 글라이콜라이드, 락타이드를 촉매 존재 하에서 개환중합함으로써 합성된다. 중합용 촉매로는 Tin-2-ethylhexanoate와 같은 2가 주석의 에스테르 화합물이 사용되며, 개시제로는 lauryl alcohol과 같은 알코올이 사용되고 있다. 이렇게 얻어진 고분자 덩어리는 이후 절단, 분쇄 혹은 펠레타이징 등의 추가 공정을 거쳐 고분자 칩 혹은 펠렛의 형태를 띠게 된다.
위와 같은 중합 공정에 의해 얻어진 고분자에 잔류하는 미반응 모노머는 이후 급속도로 가수분해되며 이러한 모노머의 가수분해 산물은 고분자의 분해를 촉진시킨다. 혹은 모노머의 가수분해로 인해 생성된 물질이 고분자에 가소성을 부여함으로써 고분자의 유리전이온도(Tg), 융점(Tm) 수치를 낮추기도 하므로, 잔류 모노머의 함량에 따라 고분자의 물리적 성질이 변하게 된다고 보고되어 있다. 따라서 안정적으로 고분자의 물성을 확보하기 위해서는 잔류하는 미반응 모노머를 제거해야 할 필요가 있다. 통상적으로 잔류 모노머는 열을 가하며 감압건조(vacuum drying)하는 방식에 의해 제거되며, 최종적으로 고분자에 포함된 잔류 모노머의 함량은 0.5 wt% 이하가 바람직하다.그러나 감압 건조 방식에 의해 모노머 제거를 하는 과정 중에도 열을 가함으로써 고분자 내의 미량의 수분에 의한 모노머의 가수분해가 일어나고, 이는 고분자의 분해로 이어져서, 건조 후 고분자의 물성 변화가 관측되기도 한다.
이에 미국특허 US5319038 A에서는 고분자량의 PLLA로부터 잔류 모노머를 제거하기 위하여 아세톤을 이용한 고체-액체 (solid-liquid) 추출 방식을 시도하였으며, 고분자의 물성 변화 없이 모노머 제거가 가능함을 서술하고 있다. 그러나 이러한 방법은 고분자량의 결정성이 높은 PLLA와 같은 고분자에만 적용이 될 뿐, PDLLA, PLDLLA, PLGA와 같은 비결정성 고분자는 아세톤에 용해되어 버리기 때문에 적용이 불가능하다.
한국특허 제10-1119861호는 고분자를 유기 용매에 용해시킨 후 여기에 알칼리 금속염 수용액을 가하여 액체-액체 추출을 통해 모노머를 수용액 층으로 이동시켜 제거한 후, 고분자가 포함된 유기층을 다시 침전시켜 고분자를 얻는 방법을 소개하고 있다. 그러나 이 방법은 고분자를 일단 용해시킨 후 모노머를 제거해야 하며, 이어서 고분자의 재침전 과정을 거쳐야 한다는 불편함이 있다.
본 발명의 목적은 결정성 생분해성 고분자인 PLLA 뿐만이 아니라 비결정성(amorphous) 특징을 갖는 PDLLA, PLDLLA, PLLGA와 같은 고분자를 용해시키지 않으면서 고분자에 포함된 미반응 모노머만을 유기 용매에 용해시켜, 고체-액체 추출 방식을 통해 잔류 모노머를 제거하고 초고순도의 생분해성 고분자를 수득하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (1) 고체 상태의 생분해성 고분자를 2차 알코올, 3차 알코올 또는 이들의 혼합물과 접촉시켜 고체-액체 추출법에 의해 상기 고분자로부터 잔류 모노머를 추출해내는 단계; 및 (2) 상기 고분자로부터 추출된 모노머를 제거하는 단계;를 포함하는, 생분해성 고분자의 정제 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 방법에 따라 정제되거나 제조된 것으로서, 1H NMR로 측정시 잔류 모노머의 함량이 0.5%(w/w) 이하인 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자가 제공된다.
본 발명에 따르면, 고분자의 물성 저하 없이 간단하고 효율적으로 고분자에 잔류하는 미반응 모노머를 제거하여 초고순도의 결정성 또는 비결정성 생분해성 고분자(예컨대, 폴리락틱산 또는 그의 유도체)를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 3에서 폴리(D,L-락타이드)(PDLLA)를 이소프로판올(IPA)로 처리하기 전(위쪽)과 처리한 후(아래쪽) 각각의 수소 핵자기공명 스펙트럼 (1H NMR)이다.
이하에서 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 있어서, "생분해성 고분자"는 생체 적합성이 우수하고, 락틱산 혹은 글리콜산 등과 같이 인체에 무해한 성분으로 분해되는 고분자를 의미한다.
일 구체예에서, 상기 생분해성 고분자는 알파-히드록시산(alpha-hydroxyl acid)을 단위로 하는 지방족 폴리에스테르이며, 그 중에서도 락틱산(lactic acid) 및/또는 글라이콜산(glycolic acid)을 구성단위로 하는 것일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 생분해성 고분자는 폴리글라이콜산(PGA), 폴리락틱산(PLA), 또는 락틱산-글라이콜산 공중합체(PLGA)일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 생분해성 고분자는 폴리락틱산 또는 폴리락틱산 유도체일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 폴리락틱산 유도체는, 예를 들어, 폴리글리콜라이드, 폴리만델릭산, 폴리카프로락톤, 폴리디옥산-2-온 폴리아미노산, 폴리오르소에스터, 폴리언하이드라이드 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 폴리락틱산 유도체는 폴리락타이드, 폴리글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 또는 폴리디옥산-2-온이다.
일 구체예에서, 상기 생분해성 고분자는 폴리-L-락틱산(PLLA), 폴리-D-락틱산(PDLA), 폴리-D,L-락틱산(PDLLA), 폴리(L-락타이드-co-D,L-락타이드)(PLDLLA), 폴리글라이콜산(PGA), L-락틱산-글라이콜산 공중합체(PLLGA) 및 D,L-락틱산-글리콜산 공중합체(PDLLGA)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 생분해성 고분자는 폴리락틱산, 락틱산과 글리콜산의 공중합체, 락틱산과 카프로락톤의 공중합체 및 락틱산과 1,4-디옥산-2-온의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 명세서에서 문맥상 다른 것을 지칭하는 것으로 명확하게 기재되어 있지 않다면, 용어 "폴리락틱산" 또는 "폴리락틱산 유도체"는 폴리락틱산 및 폴리락틱산 유도체를 총칭하는 개념이며, 폴리락틱산과 폴리락틱산 유도체 간의 정제 방법상의 차이는 없다고 볼 것이다.
이에 한정되는 것은 아니나, 일 구체예에서 상기 생분해성 고분자의 수평균 분자량은, 예컨대 1,000 내지 500,000 달톤, 더 구체적으로는 10,000 내지 300,000 달톤일 수 있다. 본 발명에 따른 정제 방법은 분자량이 낮은 생분해성 고분자(예컨대, 폴리락틱산 또는 그의 유도체)뿐만이 아니라 분자량이 높은 생분해성 고분자에 대해서도 적용이 가능하다.
본 발명에서는, 고체 상태의 상기 생분해성 고분자를 2차(secondary) 또는 3차(tertiary) 알코올, 또는 이들의 혼합물과 접촉시켜 고체-액체 추출법에 의해 상기 고분자로부터 잔류 모노머를 제거한다.
본 발명에서는, PLLA와 같은 결정성 고분자뿐만 아니라 PDLLA, PLDLLA, PLGA와 같은 비결정성 고분자, 그리고 분자량이 낮은 고분자에서 분자량이 높은 고분자까지 대부분의 폴리락틱산 및 그의 유도체인 생분해성 고분자를 용해시키지 않는 상태에서 고체-액체 추출 방법을 통하여 잔류 모노머를 제거한다.
비결정성 고분자의 경우 유기 용매에 대한 내성이 약해 대부분의 비양성자성(aprotic) 용매에 용해되는 경향이 있다. 따라서, 비결정성 고분자를 용해시키지 않는 용매로서 양성자성(protic) 용매인 알코올류가 고려된다. 그러나 미반응 모노머가 고분자에 남아 있는 상태에서 알코올류에 노출될 경우, 알코올의 히드록시기에 의한 환상 모노머의 개환반응(ring-opening)이 일어나고, 이렇게 생성된 산물은 고분자의 분해를 촉진시킨다. 이는 앞에서 서술한 수분에 의해 고분자의 물성 저하가 야기되는 것과 동일한 메커니즘에 따른다.
따라서, 본 발명에서는, 모노머 제거 과정 중 모노머의 가수분해로 인해 야기되는 고분자의 분해를 억제하기 위하여, 잔류하는 모노머와는 반응하기 어려운 2차 알코올(히드록시기가 2차 탄소에 부착된 알코올 화합물), 3차 알코올(히드록시기가 3차 탄소에 부착된 알코올 화합물) 또는 이들의 혼합물을 이용한다. 2차 및 3차 알코올의 경우 1차 알코올과 비교하여 입체장애(steric hindrance) 효과에 의해 락타이드 모노머의 개환반응을 일으키기 어렵기 때문에 모노머 제거 공정 중 고분자의 분해가 일어나는 것을 억제할 수 있을 것으로 생각된다.
일 구체예에서, 상기 2차 또는 3차 알코올은 탄소수가 3 이상(예컨대, 3 내지 10, 또는 3 내지 6, 또는 3 내지 5)인 직쇄형 또는 분지형 지방족 2차 또는 3차 알코올일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 2차 알코올은 이소프로판올(IPA, 이소프로필 알코올이라고도 함), 2-부탄올 및 3-펜탄올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 보다 구체적으로는 이소프로판올일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 3차 알코올은 tert-부탄올 및 tert-아밀 알코올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 보다 구체적으로는 tert-부탄올일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 고체-액체 추출법은, 고체의 처리대상(즉, 고체 상태의 생분해성 고분자)을, 상기 처리대상은 녹이지 않으나 그로부터 제거하려는 불순물 성분(즉, 잔류 모노머)은 용해시키는 추출 용매(즉, 2차 또는 3차 알코올)을 혼합하여 접촉시킨 후, 여과를 통해 불순물 성분은 추출 용매 중에 남긴 채 고체 성분만을 회수함으로써 고체의 처리대상으로부터 불순물 성분을 제거하는 방법을 의미한다.
일 구체예에서, 상기 2차 또는 3차 알코올 : 생분해성 고분자의 혼합 비율은 1:1 내지 1:100 (w/v)일 수 있고, 보다 구체적으로는 1:2 내지 1:10 (w/v)일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 생분해성 고분자에 잔류하는 미반응 모노머를 2차 또는 3차 알코올로 추출하는 시간은 0.5 내지 24시간일 수 있고, 보다 구체적으로는 4 내지 12시간일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 생분해성 고분자에 잔류하는 미반응 모노머를 2차 또는 3차 알코올로 추출시의 온도는 0 내지 90℃일 수 있고, 보다 구체적으로는 25 내지 60℃일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 생분해성 고분자에 잔류하는 미반응 모노머를 2차 또는 3차 알코올로 추출하는 공정은 1회 이상 20회 미만으로 반복적으로 실시할 수 있으며, 보다 구체적으로는 2회 내지 5회 반복하여 실시할 수 있다. 매회 세척 후 고분자를 추출용매로부터 분리하기 위해 여과를 실시하며, 여과 후 수득한 고체 상태의 고분자 칩 혹은 펠렛은 오븐에서 감압건조(vacuum drying)를 통해 잔류 용매를 제거한다. 감압 건조시의 오븐의 온도는 20 내지 120℃일 수 있고, 보다 구체적으로는 40 내지 90℃일 수 있다. 건조 시간은 1일 이상, 보다 구체적으로는 2 내지 10일일 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 생분해성 고분자의 정제 방법 내지 제조 방법은, 고체-액체 추출법 수행 후 얻어진 결과 혼합물을 여과하여 고체 상태의 고분자를 회수하는 단계, 및 회수된 고분자를 감압 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 생분해성 고분자를 정제하거나 제조하면, 1H NMR로 측정시 잔류 모노머가 검출되지 않는(즉, 잔류 모노머 함량이 N.D.(Not detected)인) 초고순도의 생분해성 고분자를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 정제 방법 또는 제조 방법에 따라 정제되거나 제조된 것으로서, 1H NMR로 측정시 잔류 모노머가 0.5%(w/w) 이하인 것을 특징으로 하는 생분해성 고분자가 제공된다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
감압 건조(vacuum drying) 에 의한 모노머의 제거 및 1차 알코올을 이용한 고체-액체 추출법에 의한 모노머 제거 방법의 유효성을 확인하기 위하여 하기 비교예 1 내지 4를 실시하였다.
비교예1 : 감압건조 방식을 통한 PLLA로부터 잔류 모노머의 제거
PLLA 1kg을 스테인레스 재질의 트레이에 담고, 이 트레이를 오븐에 넣었다. 오븐의 온도를 20℃로 설정하고, 약 1시간 동안 감압 건조하였다. 이어서 오븐의 온도를 40℃로 올리고 4~12시간 동안 건조한 후, 최종적으로 90℃로 승온하여 10일동안 건조하였다. 이렇게 해서 감압 건조에 의한 모노머 제거가 완료된 시료를 오븐으로부터 꺼내어, 1H NMR 및 IV(고유 점도, inherent viscosity) 측정을 실시하였다. IV 측정은 Ubelohde 점도관을 사용하여, 클로로포름(CHCl3) 용매, 25℃, c = 0.1 g/dL의 조건에서 수행하였다. 1H NMR 측정을 통한 잔류 모노머 함량 변화 및 IV 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예2 : 감압건조 방식을 통한 PDLLA로부터 잔류 모노머의 제거
PDLLA 1kg을 스테인레스 재질의 트레이에 담고, 이 트레이를 오븐에 넣었다. 오븐의 온도를 20℃로 설정하고, 약 1시간동안 감압 건조하였다. 이어서 오븐의 온도를 40℃로 올리고 4~12시간 동안 건조한 후, 최종적으로 80℃로 승온하여 10일동안 건조하였다. 이렇게 해서 감압 건조에 의한 모노머 제거가 완료된 시료를 오븐으로부터 꺼내어, 1H NMR 및 IV 측정을 실시하였다. 1H NMR 측정을 통한 잔류 모노머 함량 변화 및 IV 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예3 : 메탄올을 이용한 PLLA로부터 잔류 모노머의 제거
PLLA 칩 10g을 플라스크에 넣고, 여기에 무수메탄올 20ml을 투입하였다. 이렇게 얻어진 혼합 용액을 실온에서 약 4시간 가량 교반 혹은 방치하였다. 이어서 메탄올을 따라 버리고 신선한 메탄올로 교체해 주었다. 이와 같은 과정을 총 4회 실시한 후, 여과를 통해 메탄올을 모두 버리고, 얻어진 PLLA 칩을 오븐에 넣어 건조하였다. 건조 온도는 40℃, 건조 시간은 4~12시간이었다. 메탄올 건조가 완료된 후 시료를 오븐으로부터 꺼내 1H NMR 및 IV 측정을 실시하였다. 1H NMR 측정을 통한 잔류 모노머 함량 변화 및 IV 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예4 : 에탄올을 이용한 PDLLA로부터 잔류 모노머의 제거
PDLLA 칩 10g을 플라스크에 넣고, 여기에 무수에탄올 20ml을 투입하였다. 이렇게 얻어진 혼합 용액을 실온에서 약 4시간 가량 교반 혹은 방치하였다. 이어서 에탄올을 따라 버리고 신선한 에탄올로 교체해 주었다. 이와 같은 과정을 총 4회 실시한 후, 여과를 통해 에탄올을 모두 버리고, 얻어진 PDLLA 칩을 오븐에 넣어 건조하였다. 건조 온도는 40℃, 건조 시간은 4~12시간이었다. 에탄올 건조가 완료된 후 시료를 오븐으로부터 꺼내 1H NMR 및 IV 측정을 실시하였다. 1H NMR 측정을 통한 잔류 모노머 함량 변화 및 IV 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1] 비교예 1 내지 비교예 4 의 실험으로부터 얻어진 결과
Figure PCTKR2017007232-appb-I000001
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 감압 건조에 의해 모노머 제거를 시도한 PLLA 시료(비교예 1)의 경우 감압 건조 후에도 여전히 모노머가 잔류하고 있음을 알 수 있다. 또한 IV도 건조 전과 비교하여 15% 감소되는 것이 관측되었다. 비교예 2에서도 이와 유사한 결과를 얻었다. 즉, 감압 건조 후에도 모노머가 여전히 잔류하였으며 IV의 감소가 관측되었다.
메탄올을 이용한 고체-액체 추출법에 의해 모노머 제거를 시도한 비교예 3의 경우, 메탄올로 처리한 후 IV가 감소되었다는 점이 주목할 만하다. 에탄올을 이용한 고체-액체 추출법을 실시한 비교예 4의 경우도 유사하게 IV 감소가 관측되었다. 이는 1차 알코올에 의한 모노머의 개환반응, 그리고 여기서부터 이어지는 고분자의 분해로 인한 것으로 추측할 수 있다.
이어서 아래의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3과 같이 2차 또는 3차 알코올을 이용한 모노머 제거 실험을 실시하였다.
실시예 1: 이소프로판올을 이용한 PLDLLA 70/30으로부터 잔류 모노머의 제거
PLDLLA 70/30(L-락타이드:D,L-락타이드 몰비=70:30) 10g을 취하여 플라스크에 담고 여기에 이소프로필알코올 100 ml를 투입하여 교반하였다. 교반시 내부 온도는 60℃로 설정하였다. 약 1~4시간 교반후 이소프로판올을 여과를 통해 모두 제거하고, 동일한 양의 신선한 이소프로판올로 교체해 주었다. 이러한 과정을 총 4회 실시하였다. 최종적으로 여과를 통해 얻어진 PLDLLA 70/30 칩은 감압 건조를 통해 잔류 용매를 제거하였다. 이소프로판올을 제거하기 위해 설정된 오븐의 온도는 40~80℃이었다. 이소프로판올 건조가 완료된 후, 시료를 오븐으로부터 꺼내 1H NMR 및 IV 측정을 실시하였다. 1H NMR 측정을 통한 잔류 모노머 함량 변화 및 IV 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 2: tert-부탄올을 이용한 PDLLA로부터 잔류 모노머의 제거
PDLLA 10g을 취하여 플라스크에 담고 여기에 tert-부탄올 100 ml를 투입하여 교반하였다. 교반시 내부 온도는 40℃로 설정하였다. 약 1~4시간 교반후 tert-부탄올을 여과를 통해 모두 제거하고, 동일한 양의 신선한 tert-부탄올로 교체해 주었다. 이러한 과정을 총 4회 실시하였다. 최종적으로 여과를 통해 얻어진 PDLLA 칩은 감압 건조를 통해 잔류 용매를 제거하였다. tert-부탄올을 제거하기 위해 설정된 오븐의 온도는 40~80℃이었다. tert-부탄올 건조가 완료된 후, 시료를 오븐으로부터 꺼내 1H NMR 및 IV 측정을 실시하였다. 1H NMR 측정을 통한 잔류 모노머 함량 변화 및 IV 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 3: 이소프로판올을 이용한 PDLLA로부터 잔류 모노머의 제거
PDLLA 10g을 취하여 플라스크에 담고 여기에 이소프로판올 100 ml를 투입하여 교반하였다. 교반시 내부 온도는 50℃로 설정하였다. 약 1~4시간 교반후 이소프로판올을 여과를 통해 모두 제거하고, 동일한 양의 신선한 이소프로판올로 교체해 주었다. 이러한 과정을 총 4회 실시하였다. 최종적으로 여과를 통해 얻어진 PDLLA 칩은 감압 건조를 통해 잔류 용매를 제거하였다. 이소프로판올을 제거하기 위해 설정된 오븐의 온도는 40~80℃이었다. 이소프로판올 건조가 완료된 후, 시료를 오븐으로부터 꺼내 1H NMR 및 IV 측정을 실시하였다. 1H NMR 측정을 통한 잔류 모노머 함량 변화 및 IV 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 또한, 모노머 제거 전 후의 1H NMR 차트를 도면 1에 게시하였다.
[표 2] 실시예 1 내지 실시예 3의 실험으로부터 얻어진 결과
Figure PCTKR2017007232-appb-I000002
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1~3과 같이 2차 또는 3차 알코올을 이용한 고체-액체 추출법을 통한 모노머 제거를 시도한 경우, IV 감소와 같은 물성 저하 현상이 전혀 관측되지 않았음을 알 수 있다. 특히, 실시예 1과 같이 IPA를 이용하여 60℃까지 가열하여 추출을 실시한 경우, 잔류하는 모노머를 완벽하게 제거할 수 있음을 확인하였다. 이로써 2차 또는 3차 알코올을 이용한 고체-액체 추출 방식의 모노머 제거법이 유효함을 확인하였다.

Claims (6)

  1. (1) 고체 상태의 생분해성 고분자를 2차 알코올, 3차 알코올 또는 이들의 혼합물과 접촉시켜 고체-액체 추출법에 의해 상기 고분자로부터 잔류 모노머를 추출해내는 단계; 및
    (2) 상기 고분자로부터 추출된 모노머를 제거하는 단계;를 포함하는,
    생분해성 고분자의 정제 방법.
  2. 제1항에 있어서, 생분해성 고분자가 알파-히드록시산을 단위로 하는 지방족 폴리에스테르인, 생분해성 고분자의 정제 방법.
  3. 제2항에 있어서, 생분해성 고분자가 폴리글라이콜산, 폴리락틱산, 또는 락틱산-글라이콜산 공중합체인, 생분해성 고분자의 정제 방법.
  4. 제3항에 있어서, 생분해성 고분자가 폴리-L-락틱산(PLLA), 폴리-D-락틱산(PDLA), 폴리-D,L-락틱산(PDLLA), 폴리(L-락타이드-co-D,L-락타이드)(PLDLLA), 폴리글라이콜산(PGA), L-락틱산-글라이콜산 공중합체(PLLGA) 및 D,L-락틱산-글리콜산 공중합체(PDLLGA)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 생분해성 고분자의 정제 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 또는 3차 알코올이 탄소수가 3 내지 5개인 직쇄형 또는 분지형 지방족 2차 또는 3차 알코올인, 생분해성 고분자의 정제 방법.
  6. 제5항에 있어서, 2차 알코올이 이소프로판올, 2-부탄올 및 3-펜탄올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이거나, 3차 알코올이 tert-부탄올 및 tert-아밀 알코올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 생분해성 고분자의 정제 방법.
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