WO2023027460A1 - 초음파 감응성 폴리머좀 및 이의 제조방법 - Google Patents

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WO2023027460A1
WO2023027460A1 PCT/KR2022/012533 KR2022012533W WO2023027460A1 WO 2023027460 A1 WO2023027460 A1 WO 2023027460A1 KR 2022012533 W KR2022012533 W KR 2022012533W WO 2023027460 A1 WO2023027460 A1 WO 2023027460A1
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cancer
polymersome
ultrasound
ultrasonic
sensitive
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PCT/KR2022/012533
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김현철
김민균
문형원
김현령
정은아
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(주)아이엠지티
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    • A61K9/1271—Non-conventional liposomes, e.g. PEGylated liposomes, liposomes coated with polymers
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    • A61K41/0028—Disruption, e.g. by heat or ultrasounds, sonophysical or sonochemical activation, e.g. thermosensitive or heat-sensitive liposomes, disruption of calculi with a medicinal preparation and ultrasounds
    • A61K41/0033—Sonodynamic cancer therapy with sonochemically active agents or sonosensitizers, having their cytotoxic effects enhanced through application of ultrasounds
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00—Antineoplastic agents

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasound-sensitive polymersome, a method for preparing the same, and a use thereof.
  • Cancer is one of the incurable diseases that civilization must solve, and huge amounts of capital are being invested in development to cure it worldwide. and more than 60,000 people die.
  • Cancer treatment methods currently used clinically include chemotherapy, radiation, targeted therapy, and a method of resecting a lesion by surgery.
  • Representative examples of chemotherapeutic agents for anticancer treatment include Doxorubicin, Cisplatin, Taxol, or 5-fluorouracil, which are widely used as chemotherapy for cancer treatment.
  • the above methods have limitations in accurate targeting to tumor tissues, and excessive use of anticancer drugs is accompanied by severe side effects and pain to patients, so it is important to develop a cancer treatment technology that can minimize side effects.
  • the anticancer drug has a short half-life in the body and is lost before reaching cancer cells, which can reduce the drug delivery efficiency. Therefore, it is necessary to develop a drug delivery system capable of effectively delivering the anticancer drug to cancer cells. .
  • Sonodynamic therapy (SDT) therapy is an anticancer therapy using drugs that kill cancer cells in response to ultrasound waves.
  • SDT therapy is advantageous in that it can reduce side effects in other parts of the body by focusing ultrasound waves on tumor tissue within the body.
  • SDT also has limitations in that it is insufficient to produce sufficient anticancer effects due to its lack of targeting ability.
  • monotherapy such as anticancer therapy or SDT has limitations in terms of targeting to tumor tissue and anticancer effect, so it is necessary to find a method that can maximize the anticancer effect of the two therapies while reducing side effects.
  • monotherapy such as anticancer therapy or SDT has limitations in terms of targeting to tumor tissue and anticancer effect, so it is necessary to find a method that can maximize the anticancer effect of the two therapies while reducing side effects.
  • studies on combination therapy using the two anticancer therapies in combination are being actively conducted, but combination therapy capable of achieving excellent cancer cell killing effect by SDT while effectively delivering anticancer drugs to cancer cells has not yet been developed.
  • a polymersome is a hollow spherical particle formed by self-assembly of amphiphilic polymers, and is similar to a liposome.
  • Polymersomes have a hydrophobic membrane and a hydrophilic core, so they are useful for drug delivery because they can transport both hydrophobic and hydrophilic substances at the same time.
  • studies on combination anticancer therapy using polymersomes are insignificant.
  • the present invention was derived to solve the above problems, and when the present inventors prepared an amphiphilic copolymer-based polymersome and loaded an ultrasonic sensitizer and an anticancer agent, a single anticancer therapy (chemotherapy or ultrasound It was confirmed that a more excellent anticancer effect can be achieved compared to dynamic therapy, etc.), and based on this, the present invention was completed.
  • an object of the present invention is a multi-block copolymer in which a hydrophilic block and a hydrophobic block are connected; And to provide an ultrasonic sensitive polymersome preparation containing an ultrasonic sensitive agent as an active ingredient.
  • Another object of the present invention is a multi-block copolymer in which a hydrophilic block and a hydrophobic block are connected; ultrasonic sensitizer; And to provide an ultrasound-sensitive polymersome preparation containing an anticancer agent as an active ingredient.
  • Another object of the present invention is to provide a method for preparing an ultrasound-sensitive polymersome preparation according to the present invention.
  • Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the ultrasound-sensitive polymersome formulation according to the present invention as an active ingredient.
  • the present invention is a multi-block copolymer in which a hydrophilic block (A) and a hydrophobic block (B) are connected; And an ultrasonic sensitive polymersome preparation comprising an ultrasonic sensitive agent as an active ingredient,
  • the hydrophilic block is at least one selected from the group consisting of glycol polymers, polyamide polymers, polyacrylate polymers, polyvinyl polymers, and polysaccharide polymers,
  • the hydrophobic block provides an ultrasound-sensitive polymersome preparation, characterized in that at least one selected from the group consisting of a polyester-based polymer, a diene-based polymer, and a polystyrene-based polymer.
  • the ultrasound-sensitive polymersome preparation may satisfy one or more of the following characteristics, but is not limited thereto:
  • the hydrophilic block is poly(ethylene glycol), polyacrylamide, poly(ethyleneimine), poly(vinyl alcohol) ), poly (acrylic acid) (Poly (acrylic acid)), dextran (dextran), chitosan (chitosan), and at least one selected from the group consisting of hyaluronic acid (hyaluronic acid); or
  • the hydrophobic block is poly(lactic acid), polycaprolactone, poly(D,L-lactic-co-glycolic acid) (poly(D,L-lactic-co- glycolic acid)), poly(butadiene), poly(trimethylene carbonate), poly(2,4,6-trimethoxybenzylidenepentaerythritol carbonate) ( At least one selected from the group consisting of poly(2,4,6-trimethoxybenzylidenepentaerythritol carbonate)), and polystyrene.
  • the multi-block copolymer may be an A-B type diblock copolymer, an A-B-A type triblock copolymer, or a B-A-B type triblock copolymer, but is not limited thereto.
  • the total molecular weight of the hydrophobic block and the hydrophilic block included in the ultrasound-sensitive polymersome preparation ie, the total molecular weight of the hydrophobic block and the total molecular weight of the hydrophilic block included in the polymersome preparation
  • the ratio of the total molecular weight of the hydrophilic block to the total of may be 0.1 (10%) to 1 (100%), but is not limited thereto.
  • the ultrasonic sensitive agent may be at least one selected from the group consisting of a porphyrin compound, a chlorin compound, and a phthalocyanine compound, but is not limited thereto.
  • the ultrasonic sensitizer is composed of verteporfin, protoporphyrin IX, hematoporphyrin, and hematoporphyrin monomethyl ether. It may be one or more selected from the group, but is not limited thereto.
  • the ultrasound-sensitive polymersome preparation may further include a drug, but is not limited thereto. That is, the present invention provides an ultrasound-sensitive polymersome preparation comprising a multi-block copolymer in which a hydrophilic block and a hydrophobic block are connected, an ultrasound-sensitive agent, and a drug as active ingredients.
  • the drug may be an anti-cancer agent, but is not limited thereto.
  • the anticancer agent is doxorubicin, paclitaxel, docetaxel, cisplatin, gleevec, 5-fluorouracil (5-FU) ), tamoxifen, carboplatin, topotecan, belotecan, imatinib, irinotecan, floxuridine, vinorelbine, gemsy Gemcitabine, leuprolide, flutamide, zoledronate, methotrexate, camptothecin, vincristine, hydroxyurea , streptozocin, leucovorin, oxaliplatin, valrubicin, retinoic acid, mechlorethamine, chlorambucil, busulfan ), doxifluridine, vinblastine, mitomycin, prednisone, Vasito, and mitoxantrone.
  • doxorubicin doxorubicin, paclitaxel, docetaxel, cisplatin,
  • the diameter of the ultrasound-sensitive polymersome may be 100 to 300 nm, but is not limited thereto.
  • the present invention is a method for preparing an ultrasonic sensitive polymersome preparation comprising the following steps,
  • step (S2) including the step of dropping the mixed solution of step (S1) into distilled water or an aqueous solution;
  • the hydrophilic block is at least one selected from the group consisting of glycol-based polymers, polyamide-based polymers, polyacrylate-based polymers, polyvinyl-based polymers, and polysaccharide polymers,
  • the hydrophobic block provides a manufacturing method, characterized in that at least one selected from the group consisting of polyester-based polymers, diene-based polymers, and polystyrene-based polymers.
  • the multi-block copolymer may be an A-B type diblock copolymer, an A-B-A type triblock copolymer, or a B-A-B type triblock copolymer, but is not limited thereto.
  • the ultrasound-sensitive polymersome preparation further includes a drug, and the preparation method may satisfy the following characteristics, but is not limited thereto:
  • step (a) further comprising, after the step (S1), mixing the copolymer organic solution obtained in the step (S1) with an aqueous drug solution;
  • step (b) after step (S2), further comprising mixing the polymersome particles obtained in step (S2) with the aqueous drug solution.
  • the loading efficiency of the ultrasonic sensitizer to the polymersome may be 10 to 100%, but is not limited thereto.
  • the loading efficiency of the drug to the polymersome may be 10 to 100%, but is not limited thereto.
  • the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the ultrasound-sensitive polymersome preparation according to the present invention as an active ingredient.
  • the generation of active oxygen may be increased in the ultrasound-sensitive polymersome formulation after ultrasonic treatment compared to before ultrasonic treatment, but is not limited thereto.
  • the ultrasound-sensitive polymersome formulation may further include an anticancer agent, but is not limited thereto. That is, the present invention provides a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of cancer comprising, as an active ingredient, a multi-block copolymer having a hydrophilic block and a hydrophobic block connected thereto, an ultrasonic sensitive polymersome formulation comprising an ultrasonic sensitive agent, and an anticancer agent as active ingredients. to provide.
  • the cancer is breast cancer, colorectal cancer, lung cancer, small cell lung cancer, stomach cancer, liver cancer, hematological cancer, bone cancer, pancreatic cancer, skin cancer, head cancer, cervical cancer, skin melanoma, intraocular melanoma, cervical cancer , ovarian cancer, rectal cancer, anal cancer, colon cancer, fallopian tube carcinoma, endometrial carcinoma, cervical cancer, vaginal cancer, vulvar carcinoma, Hodgkin's disease, esophageal cancer, small intestine cancer, endocrine cancer, thyroid cancer, parathyroid cancer, adrenal cancer, soft tissue sarcoma, urethra cancer, penile cancer, prostate cancer, chronic leukemia, acute leukemia, lymphocytic lymphoma, bladder cancer, kidney cancer, ureteral cancer, renal cell carcinoma, renal pelvic carcinoma, CNS tumor, primary CNS lymphoma, spinal cord tumor, brainstem glioma, and pituitary gland It may be one
  • the present invention provides a method for preventing or treating cancer, comprising administering the ultrasound-sensitive polymersome preparation according to the present invention or a pharmaceutical composition containing the same as an active ingredient to a subject in need thereof.
  • the present invention provides a use of the ultrasound-sensitive polymersome preparation for preparing a drug for cancer treatment.
  • the present invention provides a use of the ultrasound-sensitive polymersome preparation for preventing or treating cancer.
  • the ultrasonic sensitive polymersome preparation according to the present invention is based on an amphiphilic copolymer and is characterized by effective drug release by ultrasonic treatment as well as high loading efficiency for sonosensitizers and anticancer drugs.
  • the polymersome particles carrying the ultrasonic sensitizer and the anticancer agent effectively penetrate into cancer cells and generate active oxygen during ultrasonic treatment, and compared to the polymersome containing only the anticancer agent or the ultrasonic sensitizer (i.e., monotherapy), the anticancer agent and the ultrasonic sensitization It was confirmed that the polymersome loaded with all of these agents (i.e., combination therapy) exhibited a more excellent cancer cell killing effect. Therefore, it is expected that excellent anticancer effects can be achieved by combined treatment of chemotherapy and ultrasound dynamic therapy using the ultrasound-sensitive polymersome preparation according to the present invention.
  • 1 shows the particle size distribution of polymersomes loaded with an anticancer agent and an ultrasonic sensitizer.
  • Figure 2 shows a cryo-TEM image of a polymersome loaded with an anticancer agent and an ultrasonic sensitizer
  • FIG 3 shows a SEM image of a polymersome loaded with an anticancer agent and an ultrasonic sensitizer.
  • Figure 4 shows the result of confirming the UV absorbance spectrum of free verteportin and the polymersome loaded with verteportin in order to confirm the encapsulation rate of the ultrasonic sensitizer to the polymersome according to the present invention.
  • FIG. 5 shows the results taken with a fluorescence microscope after treating cells with the polymersome loaded with an ultrasonic sensitizer in order to confirm the cell penetration effect of the polymersome according to the present invention (blue: DAPI, green: actin, red: verteporfin) (magnification 400).
  • FIG. 6 shows the results of z-stack imaging with a 3D confocal microscope after the cells were treated with the polymersome loaded with the ultrasonic sensitizer (magnification of 400).
  • FIG. 7 shows the results obtained by treating cells with doxorubicin and/or verteporfin-loaded polymersomes and then photographing with a fluorescence microscope (blue: DAPI, red: doxorubicin, yellow: verteporfin) (x630).
  • FIG 8 is a graph showing activity according to the presence or absence of ultrasonic waves after cancer cells were treated with free verteportin (VT) or verteportin-supported polymersome (VT-PL) to confirm the degree of reactive oxygen generation of the polymersome according to the present invention.
  • CT negative control
  • US Ultrasound
  • FIG. 9 shows cancer cells after treatment with PLA-PEG-based polymersome (PL), doxorubicin-loaded polymersome (Dox-PL), or verteportin and doxorubicin-loaded polymersome (VT-Dox-PL), respectively.
  • PL PLA-PEG-based polymersome
  • Dox-PL doxorubicin-loaded polymersome
  • VT-Dox-PL verteportin and doxorubicin-loaded polymersome
  • FIG. 10 shows the result of confirming the cancer cell killing effect according to the presence or absence of ultrasound after treating cancer cells with PL, VT-PL, Dox-PL, or VT-Dox-PL, respectively.
  • Experiments were conducted with different intracellular absorption times of polymersomes (3 hours, 6 hours, or 24 hours), and ultrasonic treatment was performed for 10 seconds per well at an intensity of 0.3 W/cm 2 and a duty cycle of 50%. did.
  • FIG. 11 shows a TEM image of a polymersome prepared using a PLA(5k)-PEG(4k)-PLA(5k) triblock copolymer.
  • the present invention relates to a polymersome preparation that can be used for combination therapy of chemotherapy and ultrasound dynamic therapy (SDT), based on an amphipathic copolymer (copolymer) loaded with an ultrasound sensitizer and an anticancer agent. It was completed by confirming that the polymersome of shows an excellent anticancer effect compared to a single anticancer therapy.
  • SDT ultrasound dynamic therapy
  • a polymersome based on a diblock copolymer in which a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer are connected is prepared, and an anticancer agent and/or an ultrasonic sensitizer are loaded thereon to thereby prepare the polymer according to the present invention.
  • a zom formulation was prepared (Example 1).
  • the polymersome has an average diameter of about 200 nm and has a spherical shape composed of a hydrophobic double layer and a hydrophilic core (Example 2-1 and 2-2).
  • the average loading efficiency of the anticancer agent is 95% or more, and the loading efficiency of the ultrasonic sensitizer reaches 100%. It was confirmed (Example 2-3).
  • the polymersomes loaded with both anticancer agents and ultrasonic sensitizers were treated with ultrasonic waves. It shows excellent cancer cell killing effect before treatment as well as after ultrasonic treatment, and it was confirmed that the cancer cell killing effect increases as the cell absorption time increases. It was confirmed that it can be (Example 5).
  • a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer are connected by using a triblock (triblock) copolymer to prepare an ultrasonic sensitizer-supported polymersome, and as a result of observing its characteristics, the diblock copolymer-based polymer As it was confirmed that a polymersome having a shape and structure similar to that of a moth was prepared, it was confirmed that the polymersome preparation according to the present invention was not bound by the type in which the hydrophobic and hydrophilic polymers were connected (i.e., diblock or triblock copolymer). (Example 6).
  • the main object of the present invention is to provide an ultrasound-sensitive polymersome preparation that can be used for combination therapy of chemotherapy and ultrasound dynamic therapy.
  • the present invention is a multi-block copolymer in which a hydrophilic block (A) and a hydrophobic block (B) are connected; And an ultrasonic sensitive polymersome preparation comprising an ultrasonic sensitive agent as an active ingredient,
  • the hydrophilic block is at least one selected from the group consisting of glycol polymers, polyamide polymers, polyacrylate polymers, polyvinyl polymers, and polysaccharide polymers,
  • the hydrophobic block provides an ultrasound-sensitive polymersome preparation, characterized in that at least one selected from the group consisting of a polyester-based polymer, a diene-based polymer, and a polystyrene-based polymer.
  • polymersome means an artificial vesicle generated by self-assembly of an amphiphilic copolymer.
  • Polymersomes are composed of a hydrophobic bilayer and a hydrophilic core, and thus can simultaneously transport hydrophobic and hydrophilic materials.
  • Polymersome has a hollow spherical structure similar to liposome, but due to the characteristics of the polymer, the membrane part constituting the polymersome is thick and strong, so it is more stable than liposome and has a circulation time ), as well as being able to continuously release the drug in response to external stimuli such as pH, ultrasound, or temperature.
  • the polymersome according to the present invention had a very high drug loading efficiency (encapsulation rate) and a very good drug release rate by ultrasound.
  • the polymersome preparation according to the present invention is characterized in that it is amphiphilic because it is based on a copolymer of a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer.
  • the polymersome formulation according to the present invention is composed of a hydrophobic bilayer and a hydrophilic core and thus has amphiphilicity.
  • the molecular weight of the hydrophilic block is 500 to 10000 g/mol, 500 to 9000 g/mol, 500 to 8000 g/mol, 500 to 7000 g/mol, 500 to 6000 g/mol, 500 to 5500 g/mol mol, 500 to 5000 g/mol, 500 to 4500 g/mol, 500 to 4000 g/mol, 500 to 3500 g/mol, 500 to 3000 g/mol, 500 to 2500 g/mol, 500 to 2000 g/mol , 500 to 1500 g/mol, 500 to 1200 g/mol, 500 to 1000 g/mol, 700 to 8000 g/mol, 700 to 7000 g/mol, 700 to 6000 g/mol, 700 to 5500 g/mol, 700 to 5000 g/mol, 700 to 4500 g/mol, 700 to 4000 g/mol, 900 to 8000 g/mol, 900 to 7000 g/mol, 900 to 6000 g/mol, 900 to 8000
  • the molecular weight of the hydrophobic block is 500 to 10000 g/mol, 500 to 9000 g/mol, 500 to 8000 g/mol, 500 to 7000 g/mol, 500 to 6000 g/mol, 500 to 5500 g/mol mol, 500 to 5000 g/mol, 500 to 4500 g/mol, 500 to 4000 g/mol, 500 to 3500 g/mol, 500 to 3000 g/mol, 500 to 2500 g/mol, 500 to 2000 g/mol , 500 to 1500 g/mol, 800 to 1200 g/mol, 1000 to 10000 g/mol, 1000 to 9000 g/mol, 1000 to 8000 g/mol, 1000 to 7000 g/mol, 1000 to 6000 g/mol, 1000 to 5500 g/mol, 1000 to 5000 g/mol, 1500 to 10000 g/mol, 1500 to 9000 g/mol, 1500 to 8000 g/mol, 1500 to 7000 g/mol, 1500 to 6000 g/
  • hydrophilic polymer and hydrophobic polymer constituting the polymersome according to the present invention are not limited, and any hydrophilic polymer and/or hydrophobic polymer capable of self-assembling to form a spherical polymersome may be included without limitation.
  • the hydrophilic block is a group consisting of poly(ethylene glycol), polyacrylamide, poly(ethyleneimine), poly(vinyl alcohol), poly(acrylic acid), dextran, chitosan, and hyaluronic acid It may be one or more selected from.
  • the hydrophobic block is poly(lactic acid), polycaprolactone, poly(D,L-lactic acid-co-glycolic acid), poly(butadiene), poly(trimethylene carbonate), poly(2, 4,6-trimethoxybenzylidene pentaerythritol carbonate), and at least one selected from the group consisting of polystyrene.
  • the hydrophilic polymer is poly(ethylene glycol) and the hydrophobic polymer is poly(lactic acid).
  • the structure of the multi-block copolymer constituting the polymersome according to the present invention is not limited, but the multi-block copolymer may be a di-block copolymer, a tri-block copolymer, a tetra-block copolymer, or a penta-block copolymer.
  • the multi-block copolymer may be an A-B type diblock copolymer, an A-B-A type triblock copolymer, or a B-A-B type triblock copolymer, but is not limited thereto.
  • the ultrasonic sensitive polymersome preparation according to the present invention is composed of a hydrophobic double membrane and a hydrophilic core
  • the hydrophobic material may be located in the double membrane and the hydrophilic material may be located in the core of the polymersome. It is not.
  • the ultrasonic sensitizer used in the specific embodiment of the present invention verteporfin
  • verteporfin is hydrophobic and thus can be supported on the double membrane of the polymersome
  • the anticancer drug doxorubicin is hydrophilic and therefore the core of the polymersome. can be supported in
  • ultrasensitizer is a substance that is activated by ultrasound and generates reactive oxygen, and means a key mediator of sonodynamic therapy. do. That is, when the ultrasonic sensitizer is delivered to cancer cells and then treated with ultrasonic waves, the activated ultrasonic sensitizer generates active oxygen within the cancer cells and induces death of the cancer cells.
  • the specific type of the ultrasonic sensitive agent is not limited, but preferably contains an aromatic hydrocarbon and may react to ultrasonic waves.
  • the ultrasonic sensitive agent may be selected from the group consisting of a porphyrin-based compound, a chlorin-based compound, and a phthalocyanine-based compound, and more preferably, the ultrasonic sensitive agent may be selected from the group consisting of verte It may be selected from verteporfin, protoporphyrin IX, hematoporphyrin, and hematoporphyrin monomethyl ether, etc., but exhibits a cytotoxic effect in response to ultrasound. Anything can be included without limitation.
  • the mixing ratio of the ultrasonic sensitizer and the polymersome particles, ultrasonic sensitizer: polymersome particles 1: 1 to 2000, 1: 1 to 1500, 1: 1 to 1200, 1: 1 to 1000, 1: 1 to 900, 1:1 to 800, 1:1 to 700, 1:1 to 600, 1:1 to 500, 1:1 to 400, 1:1 to 300, 1:1 to 200, 1:1 to 150, 1:1 to 100, 1:1 to 90, 1:1 to 80, 1:1 to 70, 1:1 to 60, 1:1 to 50, 1:1 to 40, 1:1 to 30, 1:1 to 20, 1:1 to 10, 1:10 to 1500, 1:10 to 1200, 1:10 to 1000, 1:10 to 800, 1:10 to 600, 1:10 to 400, 1: 10 to 200, 1:10 to 100, 1:50 to 1500, 1:50 to 1200, 1:50 to 1000, 1:50 to 800, 1:50 to 600, 1:50 to 400, 1:50 to 200, 1:50 to 100, 1:100 to 1500, 1:100 to 1200, 1:100 to 1000, 1:100 to 800, 1:100 to 600, 1:100
  • ultrasound used in the present invention generally refers to sound waves exceeding a frequency of 16 Hz to 20 kHz, which is the frequency of sound waves that can be heard by the human ear, and high-intensity focused ultrasound is continuous and high-intensity ultrasound energy.
  • Instantaneous thermal effect (65-100 °C), cavitation effect, mechanical effect and sonochemical effect can be produced according to the energy and frequency by introducing focused ultrasound provided to the focus.
  • Ultrasound is not harmful when it passes through human tissues, but high-intensity ultrasound that forms a focus generates enough energy to cause coagulative necrosis and thermal cauterization regardless of the type of tissue.
  • the ultrasonic wave refers to a sound wave having a higher frequency than the audible frequency range of 16 Hz to 20 kHz.
  • Ultrasound may be high intensity focused ultrasound (HIFU), high intensity unfocused ultrasound, or a combination of the two, but is not limited thereto.
  • HIFU refers to ultrasound that creates a focused focus by collecting high-intensity ultrasound energy in one place.
  • ultrasound-guided high-intensity focused ultrasound Ultrasound-guided HIFU
  • MRI-guided HIFU magnetic resonance imaging-guided high-intensity focused ultrasound
  • the frequency of the ultrasonic wave is, for example, 20 kHz to 3.0 MHz, 40 kHz to 2.0 MHz, 60 kHz to 2.0 MHz, 80 kHz to 2.0 MHz, 100 kHz to 2.0 MHz, 150 kHz to 2.0 MHz, 200 kHz to 2.0 MHz, 250 kHz to 2.0 MHz, 300 kHz to 2.0 MHz, 350 kHz to 2.0 MHz, 400 kHz to 2.0 MHz, 450 kHz to 2.0 MHz, 500 kHz to 2.0 MHz, 550 kHz to 2.0 MHz, 600 kHz to 2.0 MHz, 650 kHz to 2.0 MHz, 700 kHz to 2.0 MHz, 750 kHz to 2.0 MHz, 800 kHz to 2.0 MHz, 850 kHz to 2.0 MHz, 900 kHz to 2.0 MHz, 950 kHz to 2.0 MHz, 600 kHz to 1.5 MHz, 650 kHz to 1.5 MHz, 700 kHz to 1.5 MHz, 750 kHz to 1.5
  • the present invention also relates to a multi-block copolymer in which a hydrophilic block (A) and a hydrophobic block (B) are connected; And together with the ultrasonic sensitive agent, it provides an ultrasonically sensitive polymersome preparation characterized in that it further comprises a drug.
  • drug refers to any compound having a desired biological activity.
  • Biological activity of interest includes activity useful in the diagnosis, cure, mitigation, treatment, or prevention of disease in humans or other animals.
  • the drug may be an anticancer agent
  • the anticancer agent may include doxorubicin, paclitaxel, docetaxel, cisplatin, gleevec, 5-fluorouracil, 5-FU), tamoxifen, carboplatin, topotecan, belotecan, imatinib, irinotecan, floxuridine, vinorelbine ), gemcitabine, leuprolide, flutamide, zoledronate, methotrexate, camptothecin, vincristine, hydroxyurea (hydroxyurea), streptozocin, leucovorin, oxaliplatin, valrubicin, retinoic acid, mechlorethamine, chlorambucil, It may be selected from busulfan, doxifluridine, vinblastine, mitomycin, prednisone, Armito, and mitoxantrone, and the like. However, it is not limited thereto.
  • the mixing ratio of the drug and the polymersome particles is 1:1 to 500, 1:1 to 400, 1:1 to 300, 1:1 to 200, 1:1 to 100, 1:1 to 90, 1: 1 to 80, 1: 1 to 70, 1: 1 to 60, 1: 1 to 50, 1: 1 to 45, 1: 1 to 40, 1: 1 to 35, 1: 1 to 30, 1: 1 to 25, 1:1 to 20, 1:1 to 15, 1:1 to 13, 1:1 to 12, 1:1 to 10, 1:1 to 8, 1:1 to 6, 1:1 to 4, 1: 1 to 3, 1: 2 to 15, 1: 4 to 14, 1: 6 to 13, 1: 8 to 12, or 1: may be a mass ratio (w / w%) of 9 to 11, Not limited to this.
  • the particle size of the ultrasound-sensitive polymersome according to the present invention is, for example, 100 to 300 nm, 100 to 280 nm, 100 to 260 nm, 100 to 240 nm, 100 to 220 nm, 120 to 300 nm, 140 to 300 nm in diameter, It may be 160 to 300 nm, 180 to 300 nm, 120 to 280 nm, 140 to 260 nm, 160 to 240 nm, or 180 to 220 nm, preferably 190 to 210 nm, but is not limited thereto.
  • the particle size measurement method follows the method described in the Examples of this specification, but is not limited thereto, and may be measured according to other methods known in the art and converted to equivalent values.
  • the present invention is a method for preparing an ultrasonic sensitive polymersome preparation comprising the following steps:
  • step (S2) dropping the mixed solution of step (S1) into distilled water or an aqueous solution;
  • the hydrophilic block is at least one selected from the group consisting of glycol-based polymers, polyamide-based polymers, polyacrylate-based polymers, polyvinyl-based polymers, and polysaccharide polymers,
  • the hydrophobic block provides a manufacturing method, characterized in that at least one selected from the group consisting of polyester-based polymers, diene-based polymers, and polystyrene-based polymers.
  • the organic solvent may be one or more selected from the group consisting of tetrahydrofuran (THF), dimethylacetamide, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, chloroform, methanol, ethanol, ether, and dichloromethane. , but is not limited thereto.
  • the dropwise amount is 0.1 to 5 mL/hr, 0.1 to 4 mL/hr, 0.1 to 3 mL/hr, 0.1 to 2 mL/hr, 0.1 to 1 mL/hr, 0.2 to 1 mL/hr.
  • hr 0.3 to 1 mL/hr, 0.4 to 1 mL/hr, 0.5 to 1 mL/hr, 0.6 to 1 mL/hr, 0.7 to 1 mL/hr, 0.8 to 1 mL/hr, 0.9 to 1 mL/hr , 0.5 to 1.5 mL/hr, 0.6 to 1.4 mL/hr, 0.7 to 1.3 mL/hr, 0.8 to 1.2 mL/hr, or 0.9 to 1.1 mL/hr, but not limited thereto.
  • the ultrasound-sensitive polymersome formulation may further contain a drug, and in this case, the method for preparing the polymersome may satisfy the following characteristics:
  • step (a) further comprising, after the step (S1), mixing the copolymer organic solution obtained in the step (S1) with an aqueous drug solution;
  • step (b) after step (S2), further comprising mixing the polymersome particles obtained in step (S2) with the aqueous drug solution.
  • the manufacturing method of the drug-supported ultrasound-sensitive polymersome according to the present invention may vary depending on the type of drug.
  • the ultrasonic sensitizer and the drug-supported polymersome formulation can be prepared by mixing together or additionally the aqueous drug solution in the organic solution in which the ultrasonic sensitizer is dissolved, and then dropping the copolymer-ultrasonic sensitizer-drug mixture solution into distilled water or an aqueous solution.
  • (Preparation method 2) a multi-block copolymer in which a hydrophilic block (A) and a hydrophobic block (B) are connected, and an organic solution in which an ultrasonic sensitizer is dissolved are dropped into distilled water or an aqueous solution to form a polymersome loaded with an ultrasonic sensitizer.
  • a polymersome formulation loaded with an ultrasonic sensitizer and a drug by mixing it with an aqueous drug solution.
  • the drug is preferably an anticancer agent.
  • the loading efficiency of the ultrasonic sensitizer loaded on the final polymersome particle among the ultrasonic sensitizer dissolved in the organic solvent in the step (S1) for preparing the ultrasonic responsive polymersome i.e., the ultrasonic sensitizer for the polymersome particle
  • the loading efficiency or encapsulation rate of the agent is 10 to 100%, 20 to 100%, 30 to 100%, 40 to 100%, 50 to 100%, 60 to 100%, 65 to 100%, 70 to 100%, 75 to 100%, 76 to 100%, 77 to 100%, 78 to 100%, 80 to 100%, 85 to 100%, 87 to 100%, 88% to 100%, 90% to 100%, or 95% to It can be 100%.
  • the loading efficiency of the drug loaded on the final polymersome particle (i.e., the loading efficiency of the drug on the polymersome particle) efficiency or encapsulation) is 10 to 100%, 20 to 100%, 30 to 100%, 40 to 100%, 50 to 100%, 60 to 100%, 65 to 100%, 70 to 100%, 75 to 100% , 76 to 100%, 77 to 100%, 78 to 100%, 80 to 100%, 85 to 100%, 87 to 100%, 88% to 100%, 90% to 100%, or 95% to 100% can
  • the method for measuring the loading efficiency of the ultrasonic sensitizer or drug follows the method described in the Examples of this specification, but is not limited thereto, and may be measured according to other methods known in the art and converted into equivalent values. .
  • the polymersome preparation prepared according to the method of the present invention can be used for drug delivery to the injection, transdermal, transnasal, and pulmonary.
  • Techniques required for such formulation and pharmaceutically appropriate carriers, additives, etc. are widely known to those skilled in the art, and in this regard, reference may be made to Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995). .
  • the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the ultrasound-sensitive polymersome preparation according to the present invention as an active ingredient.
  • the ultrasound-sensitive polymersome preparation is characterized in that the production of active oxygen is increased after ultrasonic treatment compared to before ultrasonic treatment, but is not limited thereto. That is, the polymersome formulation according to the present invention, including an ultrasonic sensitizer, can exert an anticancer effect by inducing death of cancer cells by promoting generation of active oxygen in cancer cells when ultrasonic waves are applied.
  • an "increase" in a level is at least 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10% or more, such as 5%, 10%, 20%, compared to a control. , 30%, 40%, or 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or higher, and/or 0.5x, 1.1x, 1.2x, 1.4x, 1.6x, 1.8x or more. indicates a high level.
  • a "reduction" in a level is at least 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10% or more, e.g., 5%, 10%, 20%, 30%, compared to the control. .
  • the ultrasound-sensitive polymersome preparation according to the present invention or a pharmaceutical composition containing the same as an active ingredient may be administered sequentially or simultaneously with ultrasound treatment, but is not limited thereto.
  • the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising, as an active ingredient, an ultrasound-sensitive polymersome formulation further comprising an anticancer agent as an active ingredient along with the ultrasound-sensitive polymersome according to the present invention.
  • the ultrasound-sensitive polymersome preparation according to the present invention is characterized in that the drug release rate after ultrasonic treatment, that is, the anticancer drug release rate is increased compared to before ultrasonic treatment, but is not limited thereto.
  • the ultrasound-sensitive polymersome according to the present invention is characterized by excellent drug release rate upon ultrasound treatment.
  • the drug release rate from the polymersome particles during sonication may be 80 to 100%, 85 to 100%, 88 to 100%, 90 to 100%, 95 to 100%, or 98 to 100%. Not limited.
  • the polymersome preparation containing an ultrasonic sensitizer and an anticancer agent not only increases the generation of active oxygen by the ultrasonic sensitizer but also increases the release rate of the anticancer agent when ultrasonically treated, thereby killing cancer cells by the active oxygen as well as cancer cells by the anticancer agent. It can induce apoptosis and achieve more excellent anticancer effect. That is, the ultrasound-sensitive polymersome preparation further comprising an anti-cancer agent as an active ingredient along with the ultrasound-sensitive agent is characterized in that the cancer cell killing effect is increased after the ultrasound treatment compared to before the ultrasound treatment.
  • the ultrasound-sensitive polymersome preparation further comprising an anticancer agent as an active ingredient together with the ultrasound-sensitive agent is characterized in that the cell death effect increases as the treatment time for the cells increases, that is, as the absorption time into the cells increases.
  • the ultrasound-sensitive polymersome preparation according to the present invention has a treatment time of 30 minutes to 72 hours, 1 hour to 60 hours, 1 hour to 50 hours, 1 hour to 40 hours, 1 hour to 36 hours for cells or organisms. time, 1 hour to 30 hours, 1 hour to 25 hours, 3 hours to 40 hours, 3 hours to 36 hours, 3 hours to 30 hours, 3 hours to 25 hours, 6 hours to 40 hours, 6 hours to 36 hours, It may be 6 hours to 30 hours, 6 hours to 25 hours, 10 hours to 40 hours, 10 hours to 36 hours, 10 hours to 30 hours, or 10 hours to 25 hours, but is not limited thereto.
  • cancer refers to aggressive characteristics in which cells divide and grow beyond normal growth limits, invasive characteristics infiltrating surrounding tissues, and metastatic characteristics spreading to other parts of the body. It is a general term for diseases caused by cells with metastatic characteristics.
  • the type of cancer is not particularly limited as long as it is known as a malignant tumor in the art.
  • the content of the ultrasound-sensitive polymersome in the composition of the present invention can be appropriately adjusted according to the symptoms of the disease, the progress of the symptoms, the condition of the patient, etc., for example, 0.0001 to 99.9% by weight, or 0.001 to 50% by weight based on the total weight of the composition. It may be % by weight, but is not limited thereto.
  • the content ratio is a value based on the dry amount after removing the solvent.
  • the pharmaceutical composition according to the present invention may further include suitable carriers, excipients and diluents commonly used in the manufacture of pharmaceutical compositions.
  • the excipient may be, for example, one or more selected from the group consisting of a diluent, a binder, a disintegrant, a lubricant, an adsorbent, a moisturizer, a film-coating material, and a controlled release additive.
  • compositions according to the present invention are powders, granules, sustained-release granules, enteric granules, solutions, eye drops, elsilic agents, emulsions, suspensions, spirits, troches, perfumes, and limonadese, respectively, according to conventional methods.
  • tablets, sustained-release tablets, enteric tablets, sublingual tablets, hard capsules, soft capsules, sustained-release capsules, enteric capsules, pills, tinctures, soft extracts, dry extracts, fluid extracts, injections, capsules, perfusate It can be formulated and used in the form of external preparations such as warning agents, lotions, pasta agents, sprays, inhalants, patches, sterile injection solutions, or aerosols, and the external agents are creams, gels, patches, sprays, ointments, and warning agents.
  • lotion, liniment, pasta, or cataplasma may have formulations such as the like.
  • Carriers, excipients and diluents that may be included in the pharmaceutical composition according to the present invention include lactose, dextrose, sucrose, oligosaccharide, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia gum, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methyl cellulose, microcrystalline cellulose, polyvinyl pyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil.
  • diluents or excipients such as commonly used fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrants, and surfactants.
  • Additives for the liquid formulation according to the present invention include water, dilute hydrochloric acid, dilute sulfuric acid, sodium citrate, sucrose monostearate, polyoxyethylene sorbitol fatty acid esters (tween esters), polyoxyethylene monoalkyl ethers, lanolin ethers, Lanolin esters, acetic acid, hydrochloric acid, aqueous ammonia, ammonium carbonate, potassium hydroxide, sodium hydroxide, prolamine, polyvinylpyrrolidone, ethyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, and the like may be used.
  • a solution of white sugar, other sugars, or a sweetener may be used, and aromatics, coloring agents, preservatives, stabilizers, suspending agents, emulsifiers, thickeners, etc. may be used as necessary.
  • Purified water may be used in the emulsion according to the present invention, and emulsifiers, preservatives, stabilizers, fragrances, etc. may be used as needed.
  • Suspension agents according to the present invention include acacia, tragacantha, methylcellulose, carboxymethylcellulose, sodium carboxymethylcellulose, microcrystalline cellulose, sodium alginate, hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), HPMC 1828, HPMC 2906, HPMC 2910, etc. Agents may be used, and surfactants, preservatives, stabilizers, colorants, and fragrances may be used as needed.
  • Injections according to the present invention include distilled water for injection, 0.9% sodium chloride injection, IV injection, dextrose injection, dextrose + sodium chloride injection, PEG, lactated IV injection, ethanol, propylene glycol, non-volatile oil-sesame oil , solvents such as cottonseed oil, peanut oil, soybean oil, corn oil, ethyl oleate, isopropyl myristate, and benzene benzoate; solubilizing agents such as sodium benzoate, sodium salicylate, sodium acetate, urea, urethane, monoethylacetamide, butazolidine, propylene glycol, twins, nijuntinamide, hexamine, and dimethylacetamide; buffers such as weak acids and their salts (acetic acid and sodium acetate), weak bases and their salts (ammonia and ammonium acetate), organic compounds, proteins, albumin, peptone, and gums; tonicity agents such as sodium chlor
  • the suppository according to the present invention includes cacao butter, lanolin, witapsol, polyethylene glycol, glycerogelatin, methylcellulose, carboxymethylcellulose, a mixture of stearic acid and oleic acid, subanal, cottonseed oil, peanut oil, palm oil, cacao butter + Cholesterol, Lecithin, Lannet Wax, Glycerol Monostearate, Tween or Span, Imhausen, Monolen (Propylene Glycol Monostearate), Glycerin, Adeps Solidus, Buytyrum Tego-G -G), Cebes Pharma 16, Hexalide Base 95, Cotomar, Hydroxycote SP, S-70-XXA, S-70-XX75 (S-70-XX95), Hyde Hydrokote 25, Hydrokote 711, Idropostal, Massa estrarium (A, AS, B, C, D, E, I, T), Massa-MF, Masupol, Masupol-15, Neos
  • Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, etc., and these solid preparations contain at least one excipient, for example, starch, calcium carbonate, sucrose, etc. ) or by mixing lactose and gelatin.
  • excipients for example, starch, calcium carbonate, sucrose, etc.
  • lubricants such as magnesium stearate and talc are also used.
  • Liquid preparations for oral administration include suspensions, solutions for oral administration, emulsions, syrups, etc.
  • various excipients such as wetting agents, sweeteners, aromatics, and preservatives may be included.
  • Formulations for parenteral administration include sterilized aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, freeze-dried formulations, and suppositories.
  • Propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate may be used as non-aqueous solvents and suspending agents.
  • composition according to the present invention is administered in a pharmaceutically effective amount.
  • pharmaceutically effective amount means an amount sufficient to treat a disease with a reasonable benefit / risk ratio applicable to medical treatment, and the effective dose level is the type of patient's disease, severity, activity of the drug, It may be determined according to factors including sensitivity to the drug, administration time, route of administration and excretion rate, duration of treatment, drugs used concurrently, and other factors well known in the medical field.
  • the pharmaceutical composition according to the present invention may be administered as an individual therapeutic agent or in combination with other therapeutic agents, may be administered sequentially or simultaneously with conventional therapeutic agents, and may be administered single or multiple times. Considering all of the above factors, it is important to administer an amount that can obtain the maximum effect with the minimum amount without side effects, which can be easily determined by a person skilled in the art to which the present invention belongs.
  • the pharmaceutical composition of the present invention can be administered to a subject by various routes. All modes of administration can be envisaged, eg oral administration, subcutaneous injection, intraperitoneal administration, intravenous injection, intramuscular injection, paraspinal space (intrathecal) injection, sublingual administration, buccal administration, intrarectal insertion, vaginal It can be administered by intraoral insertion, ocular administration, otic administration, nasal administration, inhalation, spraying through the mouth or nose, dermal administration, transdermal administration, and the like.
  • the pharmaceutical composition of the present invention is determined according to the type of drug as an active ingredient together with various related factors such as the disease to be treated, the route of administration, the age, sex, weight and severity of the disease of the patient.
  • subject means a subject in need of treatment of a disease, and more specifically, a human or non-human primate, mouse, rat, dog, cat, horse, cow, etc. of mammals.
  • administration means providing a given composition of the present invention to a subject by any suitable method.
  • prevention refers to any action that suppresses or delays the onset of a desired disease
  • treatment means that a desired disease and its associated metabolic abnormalities are improved or treated by administration of the pharmaceutical composition according to the present invention. All actions that are beneficially altered are meant, and “improvement” means any action that reduces a parameter related to a desired disease, for example, the severity of a symptom, by administration of the composition according to the present invention.
  • variable includes all values within the stated range inclusive of the stated endpoints of the range.
  • a range of "5 to 10" includes values of 5, 6, 7, 8, 9, and 10, as well as any subrange of 6 to 10, 7 to 10, 6 to 9, 7 to 9, and the like. inclusive, as well as any value between integers that fall within the scope of the stated range, such as 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 to 8.5 and 6.5 to 9, and the like.
  • the range of "10% to 30%” includes values such as 10%, 11%, 12%, 13%, etc., and all integers up to and including 30%, as well as values from 10% to 15%, 12% to 12%, etc. It will be understood to include any sub-range, such as 18%, 20% to 30%, and the like, as well as any value between reasonable integers within the scope of the stated range, such as 10.5%, 15.5%, 25.5%, and the like.
  • the term "combination thereof" included in the expression of the Markush form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush form, It means including one or more selected from the group consisting of components.
  • Poly-L-lactide-poly(ethylene glycol) was purchased from Creative PEG Works (Chapel, Hill, USA). did. Verteporfin, tetrahydrofuran (THF), acetonitrile, and other reagents were purchased from Sigma Aldrich (St. Louis, USA). Doxorubicin was purchased from MedChemExpress (Monmouth Junction, USA). DMEM, fetal bovine serum (FBS), and antibiotic-antimycotic (AA) were purchased from Welgene (Gyeongsan, Korea). The MIA paca-2 cancer cell line was purchased from Korea Cell Line Bank (Seoul, Korea). All other chemicals and solvents were of analytical grade.
  • VT-PL polymersome based on a PLA-PEG diblock copolymer loaded with an ultrasonic sensitizer, verteporfin
  • 20 mg of PLA(2k)-PEG1000(1k) and 0.02 mg of verteportin were dissolved in 1 mL of THF, completely dissolved using an ultrasonic bath (bath sonic), and then stabilized for 30 minutes.
  • 1 mL of the polymer solution was dropped into 1 mL of distilled water using a 5 mL syringe. At this time, the speed was 1 mL / hr and stirred at 600 rpm.
  • VT-PL was completed by stirring at 1000 rpm at room temperature.
  • Example 1-3 Preparation of polymersome loaded with anticancer agent and ultrasonic sensitizer
  • VT-DOX-PL PLA-PEG diblock copolymer-based polymersome loaded with verteporfin, an ultrasonic sensitizer, and doxorubicin, an anticancer drug, was fabricated.
  • VT-DOX-PL was prepared by loading doxorubicin on polymersome particles by a pH-gradient method using a solvent switch method. Specifically, doxorubicin was dissolved in 1 mL of 250 mM ammonium sulfate to a concentration of 1 mg/mL.
  • VT-DOX-PL was completed.
  • Example 2-1 Confirmation of particle size distribution of polymersomes loaded with anticancer drugs and ultrasonic sensitizers
  • VT-DOX-PL PLA-PEG copolymer-based polymersome
  • doxorubicin an anticancer drug
  • verporfin ultrasound sensitizer
  • the particle size distribution of VT-DOX-PL particles was confirmed.
  • the particle size distribution was measured using a Zetasizer Nano ZS (Zetasizer Nano ZS, Malvern) as a Dynamic Light Scattering (DLS) analysis method after diluting the polymersome particles 10 times.
  • DLS Dynamic Light Scattering
  • the polymersome according to the present invention is hollow rather than a polymeric nanoparticle. It was confirmed that it was a polymersome in the form of
  • Example 2-2 Confirmation of drug encapsulation and release rates of polymersome particles
  • HPLC encapsulation efficiency (E.E) of the anticancer drug and the ultrasonic sensitizer to the polymersome. Specifically, the VT-DOX-PL polymersome solution prepared in Examples 1-3 was centrifuged at 14,000 rcf, and HPLC was performed on the supernatant to measure the concentration of free doxorubicin that was not contained in the polymersome. Verfortin confirmed the encapsulation rate by observing red shifting by performing UV/Vis spectroscopy with the supernatant. As the results are shown in Table 2, the average encapsulation rate of doxorubicin was 95.05%, and verteporfin was found to be 100% encapsulated.
  • the encapsulation rate of the ultrasonic sensitizer was verified using ultraviolet-visible spectroscopy.
  • the UV absorbance spectrum of the polymersome encapsulated with verteporfin showed a main peak shifted by about 20 nm (FIG. 4).
  • the anticancer drug release rate according to the presence or absence of ultrasonication of the polymersome according to the present invention was confirmed.
  • the released doxorubicin and the polymersome from which doxorubicin was released were separated by size exclusion chromatography (size exclusive chromatograph, SEC), and at 480 nm The amount of doxorubicin was confirmed by measuring absorbance.
  • doxorubicin release rate analysis by ultrasonic induction doxorubicin and verteporfin-loaded polymersomes (VT-Dox-PL) were placed in an ultrasonic device (UP200s, Hielscher) chamber and applied at 29 kHz and 92 W/cm 2 for 1 minute. proceeded As a result, after 24 hours, about 85% of doxorubicin was released from the polymersome from VT-Dox-PL that was not treated with ultrasound, and about 90% of doxorubicin from VT-Dox-PL that was treated with ultrasound was released from the polymersome. done.
  • UP200s, Hielscher ultrasonic device
  • VT-PL polymersome
  • FBS 10%-Fetal Bovine Serum
  • DMEM Dulbecco's Modified Eagle Medium
  • DAPI used a laser with a wavelength of 408 nm and verteporfin with a wavelength of 485 nm, and fluorescence images were taken with a confocal fluorescence microscope. Blue fluorescence represents the cell nucleus in the DAPI-stained portion, and red fluorescence represents verteporfin.
  • Vertepofin used in the present invention is a photosensitizer and a sonosensitizer at the same time.
  • SDT sonodynamic therapy
  • reactive oxygen is generated to kill cancer cells can induce Therefore, in order to confirm whether the verteporfin-loaded polymersome particles generate sufficient active oxygen within the cells, MIA-paca-2 cells were treated with the polymersome particles and then a Dichlorofluorescin diacetate (DCFDA) kit (Abcam, USA) was used. was used to measure the change in intracellular active oxygen concentration according to the manufacturer's instructions.
  • DCFDA a non-fluorescent material, is oxidized by active oxygen generated in cells and emits fluorescence.
  • PLA-PEG-based polymersome (PL), doxorubicin-loaded polymersome (Dox-PL), or verteportin and doxorubicin-loaded polymersome (VT-Dox-PL) were injected into MIA-paca-2 cells, respectively.
  • PL PLA-PEG-based polymersome
  • Dox-PL doxorubicin-loaded polymersome
  • VT-Dox-PL verteportin and doxorubicin-loaded polymersome
  • Example 4 Since it was confirmed in Example 4 that the polymersome particles according to the present invention generate active oxygen in response to ultrasound, the efficacy of chemotherapy and SDT combination therapy using the polymersome particles loaded with an ultrasonic sensitizer and an anticancer agent. To confirm this, in vitro cytotoxicity experiments were performed. In order to compare the toxic effects according to the penetration time of the polymersome particles into cells, the experiment was conducted at 3 hours, 6 hours, and 24 hours. In addition, in order to compare and analyze the effect of killing cancer cells according to the presence or absence of ultrasound irradiation, the group without ultrasound treatment and the group treated with ultrasound were divided into experiments.
  • MIA-paca-2 cells were dispensed into each well of a 96-well plate and cultured overnight in DMEM medium containing 10% FBS. Thereafter, the culture medium was removed, filled with DMEM containing no FBS, and cultured for 1 hour, followed by further culture by adding polymersomes to each well. After incubation with the polymersome was completed, the treated sample was removed from each well and washed three times with PBS. Next, DMEM containing 10% FBS was added and the cells were cultured. After culturing the cells for 72 hours, the culture medium in each well was removed, and 20 ⁇ L of 2 mg/mL MTT reagent was added and cultured for 3 hours.
  • the combination therapy experimental group (VT-Dox-PL treatment group) had a superior cytotoxic effect than the two monotherapy (VT-PL (STD) and Dox-PL (chemotherapy) experimental groups.
  • the degree of cytotoxicity by the combination therapy was found to be more than the sum of the cytotoxicity levels by each monotherapy.
  • the cytotoxic efficacy of each experimental group increased as the penetration time of the particles into cells increased.
  • the polymersome (VT-Dox-PL) group loaded with doxorubicin and verteporfin showed a survival rate of about 40% or less compared to the control group. This suggests that as more of the polymersome particles according to the present invention are absorbed into the cells, the amount of the drug released from the polymersomes into the cells increases and the apoptosis effect is further increased.
  • the verteporfin-loaded polymersome (VT-PL) group had no significant cancer cell killing effect before ultrasound irradiation, but after ultrasound irradiation, more than 30% of cancer cells showed noisy oxygen species). It appears to have died due to its creation.
  • the combination therapy experimental group, the VT-Dox-PL group showed a similar degree of apoptosis to the Dox-PL group before ultrasound treatment, but showed the highest cytotoxicity after ultrasound treatment (P value ⁇ 0.001).
  • the size and shape of the prepared polymersome was confirmed using a transmission electron microscope, and as a result, it was confirmed that the size of the polymersome prepared from the triblock copolymer was about 200 nm and had a double layer structure (FIG. 11). That is, the above results show that the polymersome according to the present invention can be prepared using a copolymer in which hydrophilic and hydrophobic polymers are linked in a diblock form as well as a copolymer in a triblock form.
  • the ultrasonic sensitive polymersome preparation according to the present invention is based on an amphiphilic copolymer and is characterized by effective drug release by ultrasonic treatment as well as high loading efficiency for sonosensitizers and anticancer drugs.
  • the polymersome particles carrying the ultrasonic sensitizer and the anticancer agent effectively penetrate into cancer cells and generate active oxygen during ultrasonic treatment, and compared to the polymersome containing only the anticancer agent or the ultrasonic sensitizer (i.e., monotherapy), the anticancer agent and the ultrasonic sensitization It was confirmed that the polymersome loaded with all of these agents (i.e., combination therapy) exhibited a more excellent cancer cell killing effect. Therefore, it is expected that excellent anticancer effects can be achieved by combined treatment of chemotherapy and ultrasound dynamic therapy using the ultrasound-sensitive polymersome preparation according to the present invention.

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Abstract

본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 (polymersome) 제제는 양친매성 공중합체에 기반한 것으로서, 초음파 감응제 (sonosensitizer) 및 항암제에 대해 높은 적재 효율을 가질 뿐만 아니라 초음파 처리에 의한 효과적인 약물 방출을 특징으로 한다. 특히, 초음파 감응제 및 항암제가 담지된 폴리머좀 입자는 암세포 내로 효과적으로 침투하여 초음파 처리시 활성산소를 생성하며, 항암제 또는 초음파 감응제만 담지된 폴리머좀 (즉, 단일요법)에 비해 항암제 및 초음파 감응제가 모두 담지된 폴리머좀 (즉, 병용요법)이 더욱 뛰어난 암세포 사멸 효과를 발휘하는 것이 확인되었다. 따라서 본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 활용하여 화학요법 및 초음파 역학 치료요법의 병용치료에 의한 뛰어난 항암효과를 달성할 수 있을 것으로 기대된다.

Description

초음파 감응성 폴리머좀 및 이의 제조방법
본 발명은 초음파 감응성 폴리머좀, 이의 제조방법, 및 이의 용도 등에 관한 것이다.
본 발명은 2021년 8월 26일 출원된 한국특허출원 제10-2021-0113377호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
암은 인류가 해결해야 할 난치병 중의 하나로, 전 세계적으로 이를 치유하기 위한 개발에 막대한 자본이 투자되고 있는 실정이며, 우리나라의 경우, 질병 사망원인 중 1위의 질병으로서 연간 약 10만 명 이상이 진단되고, 약 6만 명 이상이 사망하고 있다.
현재 임상학적으로 사용하고 있는 암 치료 방법은 화학 요법, 방사선, 표적 치료, 및 수술로써 병소를 절제하는 방법 등이 있다. 항암치료를 위한 화학요법제의 대표적인 예는 독소루비신 (Doxorubicin), 시스플라틴 (Cisplatin), 탁솔 (Taxol), 또는 5-fluorouracil 등이 있으며 암치료를 위한 화학치료법으로 광범위하게 사용되고 있다. 그러나, 상기 방법들은 종양 조직에 대한 정확한 타겟팅 (targeting) 등에 한계가 있으며, 과도한 항암제의 사용은 환자에게 심한 부작용 및 고통을 수반하고 있어, 부작용을 최소화할 수 있는 암 치료 기술의 개발이 중요한 실정이다. 특히, 항암제 자체만을 주사할 경우 항암제의 체내 반감기가 짧아 암세포에 도달하기 전 손실이 발생하여 약물 전달 효율을 떨어뜨릴 수 있으므로, 항암제를 담지하여 암세포에 효과적으로 전달할 수 있는 약물전달체의 개발이 필요한 실정이다.
초음파 역학 치료 (Sonodynamic therapy, SDT) 요법은 초음파에 반응하여 암세포를 사멸시키는 약물을 이용한 항암요법이다. SDT 요법은 신체 내의 종양 조직에 초음파를 집중시킴으로써 신체의 다른 부위의 부작용을 줄일 수 있다는 점에서 이점이 있다. 그러나 화학요법과 마찬가지로 SDT 역시 타겟팅 능력의 부족으로 인해 충분한 항암효과를 내기엔 부족하다는 한계점이 있다.
이와 같이, 항암요법이나 SDT와 같은 단일요법은 종양 조직에 대한 표적화 및 항암 효과 면에서 한계가 있으므로, 두 치료법의 항암 효과를 극대화하는 동시에 부작용은 줄일 수 있는 방법의 발굴이 필요하다. 이를 위해 두 항암요법을 병용사용하는 병용요법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 항암제를 암세포에 효과적으로 전달하면서 SDT에 의한 뛰어난 암세포 사멸 효과를 달성할 수 있는 병용요법은 아직까지 개발되지 못하고 있다.
한편, 폴리머좀 (polymersome)은 양친매성 폴리머의 자가조립으로 형성되는, 속이 빈 구형의 입자로서, 리포좀 (liposome)과 유사하다. 폴리머좀은 소수성 막과 친수성의 코어를 가지고 있어 소수성 및 친수성 물질을 동시에 운반할 수 있기 때문에 약물 전달에 유용하고, 리포좀에 비해 안정성이 뛰어나므로, 새로운 약물 운반체로서 주목 받고 있다. 그러나 폴리머좀을 이용한 병용 항암요법에 대해서는 연구가 미미한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 양친매성 공중합체 기반의 폴리머좀 (polymersome)을 제조하여 초음파 감응제 및 항암제를 적재하였을 때, 단일 항암요법 (화학요법 또는 초음파 역학 치료요법 등)에 비해 더욱 뛰어난 항암효과를 달성할 수 있음을 확인한 바, 이에 기초하여 본 발명을 완성하였다.
이에, 본 발명의 목적은 친수성 블록 및 소수성 블록이 연결된 다중블록 공중합체; 및 초음파 감응제를 유효성분으로 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 (polymersome) 제제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 친수성 블록 및 소수성 블록이 연결된 다중블록 공중합체; 초음파 감응제; 및 항암제를 유효성분으로 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 (polymersome) 제제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 유효성분으로 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 친수성 블록 (A) 및 소수성 블록 (B)이 연결된 다중블록 공중합체; 및 초음파 감응제를 유효성분으로 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 (polymersome) 제제로서,
상기 친수성 블록은 글리콜계 (glycol) 폴리머, 폴리아미드 (polyamide)계 폴리머, 폴리아크릴레이트 (polyacrylate)계 폴리머, 폴리비닐 (polyvinyl)계 폴리머, 및 다당류 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
상기 소수성 블록은 폴리에스터 (polyester)계 폴리머, 디엔 (diene)계 폴리머, 및 폴리스티렌 (polystyrene)계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 하기 특징 중 하나 이상을 만족할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다:
(a) 상기 친수성 블록은 폴리(에틸렌글리콜) (poly(ethylene glycol)), 폴리아크릴아마이드 (polyacrylamide), 폴리(에틸렌이민) (Poly(ethyleneimine)), 폴리(바이닐알코올) (Poly(vinyl alcohol)), 폴리(아크릴산) (Poly(acrylic acid)), 덱스트란 (dextran), 키토산 (chitosan), 및 히알루론산 (hyaluronic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상임; 또는
(b) 상기 소수성 블록은 폴리(락트산) (Poly(lactic acid)), 폴리카프로락톤 (polycaprolactone), 폴리(D,L-락트산-코-글리콜산) (poly(D,L-lactic-co-glycolic acid)), 폴리(뷰타디엔) (poly(butadiene)), 폴리(트리메틸렌 카보네이트) (poly(trimethylene carbonate)), 폴리(2,4,6-트리메톡시벤질리덴펜타에리트리톨 카보네이트) (poly(2,4,6-trimethoxybenzylidenepentaerythritol carbonate)), 및 폴리스타이렌 (polystyrene)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상임.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 다중블록 공중합체는 A-B형 이중블록 공중합체, A-B-A형 삼중블록 공중합체, 또는 B-A-B형 삼중블록 공중합체일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제에 포함된 상기 소수성 블록 및 상기 친수성 블록의 총 분자량 (즉, 상기 폴리머좀 제제에 포함된 상기 소수성 블록 총 분자량 및 상기 친수성 블록의 총 분자량의 총합)에 대한 친수성 블록의 총 분자량의 비율은 0.1 (10%) 내지 1 (100%)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 초음파 감응제는 포피린계 (porphyrin) 화합물, 클로린계 (chlorin) 화합물, 및 프탈로시아닌 (phthalocyanine)계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 초음파 감응제는 베르테포르핀 (verteporfin), 프로토포르피린 IX (protoporphyrin IX), 헤마토포르피린 (hematoporphyrin), 및 헤마토포르피린 모노메틸 에테르 (Hematoporphyrin monomethyl ether)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 약물을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은 친수성 블록 및 소수성 블록이 연결된 다중블록 공중합체, 초음파 감응제, 및 약물을 유효성분으로 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 약물은 항암제일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 항암제는 독소루비신 (doxorubicin), 파클리탁셀 (paclitaxel), 도세탁셀 (docetaxel), 시스플라틴 (cisplatin), 글리벡 (gleevec), 5-플루오로우라실 (5-fluorouracil, 5-FU), 타목시펜 (tamoxifen), 카보플라틴 (carboplatin), 토포테칸 (topotecan), 벨로테칸 (belotecan), 이마티닙 (imatinib), 이리노테칸 (irinotecan), 플록수리딘 (floxuridine), 비노렐빈 (vinorelbine), 젬시타빈 (gemcitabine), 류프로리드 (leuprolide), 플루타미드 (flutamide), 졸레드로네이트 (zoledronate), 메토트렉세이트 (methotrexate), 캄토테신 (camptothecin), 빈크리스틴 (vincristine), 히드록시우레아 (hydroxyurea), 스트렙토조신 (streptozocin), 류코보린 (leucovorin), 옥살리플라틴 (oxaliplatin), 발루비신 (valrubicin), 레티노익산 (retinoic acid), 메클로레타민 (mechlorethamine), 클로람부실 (chlorambucil), 부술판 (busulfan), 독시플루리딘 (doxifluridine), 빈블라스틴 (vinblastine), 마이토마이신 (mitomycin), 프레드니손 (prednisone), 아피니토 (afinito), 및 미토산트론 (mitoxanthrone)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 초음파 감응성 폴리머좀의 직경은 100 내지 300 nm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 제제의 제조방법으로서,
(S1) 친수성 블록 (A) 및 소수성 블록 (B)이 연결된 다중블록 공중합체, 및 초음파 감응제를 유기용매에 용해하는 단계; 및
(S2) 상기 (S1) 단계의 혼합 용액을 증류수 또는 수용액 중에 적하하는 단계를 포함하고,
이 때 상기 친수성 블록은 글리콜계 폴리머, 폴리아미드계 폴리머, 폴리아크릴레이트계 폴리머, 폴리비닐계 폴리머, 및 다당류 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
상기 소수성 블록은 폴리에스터계 폴리머, 디엔계 폴리머, 및 폴리스티렌계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 다중블록 공중합체는 A-B형 이중블록 공중합체, A-B-A형 삼중블록 공중합체, 또는 B-A-B형 삼중블록 공중합체일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 약물을 더 포함하는 것으로서, 상기 제조방법은 하기 특징을 만족할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다:
(a) 상기 (S1) 단계 후, 상기 (S1) 단계로부터 수득한 공중합체 유기용액을 약물 수용액과 혼합하는 단계를 더 포함함; 또는
(b) 상기 (S2) 단계 후, 상기 (S2) 단계로부터 수득한 폴리머좀 입자를 약물 수용액과 혼합하는 단계를 더 포함함.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 폴리머좀에 대한 상기 초음파 감응제의 적재 효율은 10 내지 100%일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 폴리머좀에 대한 상기 약물의 적재 효율은 10 내지 100% 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 유효성분으로 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 초음파 처리 전에 비해 초음파 처리 후 활성산소 생성이 증가할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 항암제를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은 친수성 블록 및 소수성 블록이 연결된 다중블록 공중합체, 초음파 감응제, 및 항암제를 유효성분으로 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 유효성분으로 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 암은 유방암, 대장암, 폐암, 소세포폐암, 위암, 간암, 혈액암, 골암, 췌장암, 피부암, 두부암, 경부암, 피부 흑색종, 안구내 흑색종, 자궁암, 난소암, 직장암, 항문암, 결장암, 나팔관암종, 자궁내막암종, 자궁경부암, 질암, 음문암종, 호지킨병, 식도암, 소장암, 내분비선암, 갑상선암, 부갑상선암, 부신암, 연조직 육종, 요도암, 음경암, 전립선암, 만성 백혈병, 급성 백혈병, 림프구 림프종, 방광암, 신장암, 수뇨관 암, 신장세포 암종, 신장골반 암종, CNS 종양, 1차 CNS 림프종, 척수 종양, 뇌간신경교종, 및 뇌하수체 선종으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 제제 또는 이를 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물을 이를 필요로 하는 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암의 예방 또는 치료 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 암 치료용 약제 제조를 위한 상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제의 용도를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제의 암의 예방 또는 치료 용도를 제공한다.
본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 (polymersome) 제제는 양친매성 코폴리머에 기반한 것으로서, 초음파 감응제 (sonosensitizer) 및 항암제에 대해 높은 적재 효율을 가질 뿐만 아니라 초음파 처리에 의한 효과적인 약물 방출을 특징으로 한다. 특히, 초음파 감응제 및 항암제가 담지된 폴리머좀 입자는 암세포 내로 효과적으로 침투하여 초음파 처리시 활성산소를 생성하며, 항암제 또는 초음파 감응제만 담지된 폴리머좀 (즉, 단일요법)에 비해 항암제 및 초음파 감응제가 모두 담지된 폴리머좀 (즉, 병용요법)이 더욱 뛰어난 암세포 사멸 효과를 발휘하는 것이 확인되었다. 따라서 본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 활용하여 화학요법 및 초음파 역학 치료요법의 병용치료에 의한 뛰어난 항암효과를 달성할 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 항암제 및 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀의 입도 분포를 나타낸다.
도 2은 항암제 및 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀의 cryo-TEM 이미지를 나타낸다
도 3는 항암제 및 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 폴리머좀에 대한 초음파 감응제의 봉입률을 확인하기 위해 유리 베르테포르틴 및 베르테포르틴이 담지된 폴리머좀의 UV 흡광도 스펙트럼을 확인한 결과를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 폴리머좀의 세포 침투 효과를 확인하기 위해 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀을 세포에 처리한 후 형광현미경으로 촬영한 결과를 나타낸다 (청색: DAPI, 녹색: 액틴 (actin), 적색: 베르테포르핀) (400 배율).
도 6은 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀을 세포에 처리한 후 3D 공초점 현미경으로 z-stack을 촬영한 결과를 나타낸다 (400 배율).
도 7은 독소루비신 및/또는 베르테포르핀이 담지된 폴리머좀을 세포에 처리한 후 형광현미경으로 촬영한 결과를 나타낸다 (청색: DAPI, 적색: 독소루비신, 황색: 베르테포르핀) (630배).
도 8은 본 발명에 따른 폴리머좀의 활성산소 생성 정도를 확인하기 위해 유리 베르테포르틴 (VT) 또는 베르테포르틴이 담지된 폴리머좀 (VT-PL)을 암세포에 처리한 후 초음파 유무에 따른 활성산소 마커 DCFDA 형광을 측정한 결과를 나타낸다 (CT: 음성 대조군, US: 초음파 (Ultrasound)).
도 9는 PLA-PEG 기반 폴리머좀 (PL), 독소루비신이 담지된 폴리머좀 (Dox-PL), 또는 베르테포르틴과 독소루비신이 담지된 폴리머좀 (VT-Dox-PL)을 각각 암세포에 처리한 후 초음파 유무에 따른 DCFDA 형광을 측정한 결과를 나타낸다.
도 10은 PL, VT-PL, Dox-PL, 또는 VT-Dox-PL을 각각 암세포에 처리한 후 초음파 유뮤에 따른 암세포 사멸 효과를 확인한 결과를 나타낸다. 실험은 폴리머좀의 세포 내 흡수 시간을 달리하여 (3시간, 6시간, 또는 24시간) 진행하였으며, 초음파는 0.3 W/cm2의 강도 및 50%의 듀티 사이클 (duty cycle)로 웰당 10초씩 처리했다.
도 11는 PLA(5k)-PEG(4k)-PLA(5k) 삼중블록 공중합체 (triblock copolymer)를 이용하여 제조된 폴리머좀의 TEM 이미지를 나타낸다.
본 발명은 화학요법 및 초음파 역학 치료요법 (SDT)의 병용요법에 활용할 수 있는 폴리머좀 (polymersome) 제제에 관한 것으로서, 초음파 감응제 및 항암제가 적재된 양친매성 (amphipathic) 코폴리머 (공중합체) 기반의 폴리머좀이 단일 항암요법에 비해 뛰어난 항암효과를 발휘함을 확인하여 완성된 것이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는 친수성 폴리머 및 소수성 폴리머가 연결된 이중블록 (diblock) 공중합체 기반의 폴리머좀을 제조하고, 항암제 및/또는 초음파 감응제 (sensitizer)를 적재하여 본 발명에 따른 폴리머좀 제제를 제조하였다 (실시예 1).
본 발명의 다른 실시예에서는 항암제 및 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀의 입자 특성을 분석한 결과, 평균 직경이 약 200 nm이며, 소수성의 이중층 및 친수성의 코어로 이루어진 구형의 형태임을 확인하였다 (실시예 2-1 및 2-2).
본 발명의 또 다른 실시예에서는 폴리머좀에 대한 항암제 및 초음파 감응제 각각의 적재 효율 (봉입률)을 확인한 결과 항암제의 적재 효율은 평균 95% 이상이고, 초음파 감응제의 적재 효율은 100%에 달하는 것을 확인하였다 (실시예 2-3).
본 발명의 또 다른 실시예에서는 폴리머좀 입자의 세포 침투 효과를 분석한 결과 항암제 및/또는 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀이 세포 내로 흡수되어 핵 근처에 위치하는 것을 확인하였다 (실시예 3).
본 발명의 또 다른 실시예에서는 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀 입자의 활성산소 생성 정도를 확인한 결과 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀은 초음파 처리에 따라 더 많은 활성산소를 생성하는 것을 관찰한 바, 본 발명에 따른 폴리머좀 입자가 초음파 역학 치료요법에 활용될 수 있음을 확인하였다 (실시예 4).
본 발명의 또 다른 실시예에서는 항암제 및/또는 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀 입자의 초음파 처리에 따른 암세포 사멸 효과를 확인한 결과, 기타 폴리머좀 제제에 비해 항암제 및 초음파 감응제가 모두 담지된 폴리머좀은 초음파 처리 전은 물론 초음파 처리 후 뛰어난 암세포 사멸 효과를 나타내며, 세포 흡수 시간이 길어질수록 암세포 사멸 효과가 더욱 증가하는 것을 확인한 바, 본 발명에 따른 폴리머좀 입자가 화학요법 및 SDT 요법의 병용요법에 활용될 수 있음을 확인하였다 (실시예 5).
본 발명의 또 다른 실시예에서는 친수성 폴리머 및 소수성 폴리머가 연결된 삼중블록 (triblock) 공중합체를 이용하여 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀을 제조한 후 그 특성을 관찰한 결과, 이중블록 공중합체 기반의 폴리머좀과 유사한 형태 및 구조를 가진 폴리머좀이 제조되었음을 확인한 바, 본 발명에 따른 폴리머좀 제제는 소수성 폴리머 및 친수성 폴리머가 연결된 형태 (즉, 이중블록 또는 삼중블록 공중합체)에 구애받지 않음을 확인하였다 (실시예 6).
따라서, 본 발명의 주된 목적은 화학요법 및 초음파 역학 치료요법의 병용요법에 활용될 수 있는 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 제공하는 것이다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 친수성 블록 (A) 및 소수성 블록 (B)이 연결된 다중블록 공중합체; 및 초음파 감응제를 유효성분으로 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 (polymersome) 제제로서,
상기 친수성 블록은 글리콜계 (glycol) 폴리머, 폴리아미드 (polyamide)계 폴리머, 폴리아크릴레이트 (polyacrylate)계 폴리머, 폴리비닐 (polyvinyl)계 폴리머, 및 다당류 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
상기 소수성 블록은 폴리에스터 (polyester)계 폴리머, 디엔 (diene)계 폴리머, 및 폴리스티렌 (polystyrene)계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 제공한다.
본 발명에 있어서, "폴리머좀 (polymersome)"은 양친매성 (amphiphilic)의 공중합체 (copolymer)의 자가조립으로 생성되는 인공 소포 (artificial vesicle)를 의미한다. 폴리머좀은 소수성인 이중층 (bilayer) 및 친수성인 코어 (core) 부분으로 구성되어 있어 소수성 물질 및 친수성 물질을 동시에 운반할 수 있다. 폴리머좀은 리포좀 (liposome)과 유사하게 속이 비어있는 구형의 구조를 가지지만, 폴리머의 특성에 의해 폴리머좀을 구성하는 막 부분이 두껍고 튼튼하기 때문에 리포좀에 비해 더욱 안정성이 높고, 순환시간 (circulation time)이 길 뿐만 아니라 pH, 초음파, 또는 온도와 같은 외부 자극에 반응하여 지속적으로 약물을 방출할 수 있다는 이점이 있다. 특히, 후술하는 바와 같이 본 발명에 따른 폴리머좀은 약물의 적재 효율 (봉입률)이 매우 높을 뿐만 아니라 초음파에 의한 약물 방출율이 매우 우수한 것으로 확인되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리머좀 제제는 친수성 폴리머 및 소수성 폴리머의 공중합체 (copolymer)에 기반한 것이므로, 양친매성 (amphiphilic)인 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 폴리머좀 제제는 소수성인 이중층 및 친수성인 코어로 이루어져 있어 양친매성을 갖는다.
바람직하게는, 상기 친수성 블록의 분자량은 500 내지 10000 g/mol, 500 내지 9000 g/mol, 500 내지 8000 g/mol, 500 내지 7000 g/mol, 500 내지 6000 g/mol, 500 내지 5500 g/mol, 500 내지 5000 g/mol, 500 내지 4500 g/mol, 500 내지 4000 g/mol, 500 내지 3500 g/mol, 500 내지 3000 g/mol, 500 내지 2500 g/mol, 500 내지 2000 g/mol, 500 내지 1500 g/mol, 500 내지 1200 g/mol, 500 내지 1000 g/mol, 700 내지 8000 g/mol, 700 내지 7000 g/mol, 700 내지 6000 g/mol, 700 내지 5500 g/mol, 700 내지 5000 g/mol, 700 내지 4500 g/mol, 700 내지 4000 g/mol, 900 내지 8000 g/mol, 900 내지 7000 g/mol, 900 내지 6000 g/mol, 900 내지 5500 g/mol, 900 내지 5000 g/mol, 900 내지 4500 g/mol, 900 내지 4000 g/mol, 1000 내지 10000 g/mol, 1000 내지 7000 g/mol, 1000 내지 6000 g/mol, 1000 내지 5500 g/mol, 1000 내지 5000 g/mol, 1000 내지 4500 g/mol, 1000 내지 4000 g/mol, 2000 내지 6000 g/mol, 또는 3000 내지 6000 g/mol 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
바람직하게는, 상기 소수성 블록의 분자량은 500 내지 10000 g/mol, 500 내지 9000 g/mol, 500 내지 8000 g/mol, 500 내지 7000 g/mol, 500 내지 6000 g/mol, 500 내지 5500 g/mol, 500 내지 5000 g/mol, 500 내지 4500 g/mol, 500 내지 4000 g/mol, 500 내지 3500 g/mol, 500 내지 3000 g/mol, 500 내지 2500 g/mol, 500 내지 2000 g/mol, 500 내지 1500 g/mol, 800 내지 1200 g/mol, 1000 내지 10000 g/mol, 1000 내지 9000 g/mol, 1000 내지 8000 g/mol, 1000 내지 7000 g/mol, 1000 내지 6000 g/mol, 1000 내지 5500 g/mol, 1000 내지 5000 g/mol, 1500 내지 10000 g/mol, 1500 내지 9000 g/mol, 1500 내지 8000 g/mol, 1500 내지 7000 g/mol, 1500 내지 6000 g/mol, 1500 내지 5500 g/mol, 1500 내지 5000 g/mol, 2000 내지 10000 g/mol, 2000 내지 9000 g/mol, 2000 내지 8000 g/mol, 2000 내지 7000 g/mol, 2000 내지 6000 g/mol, 2000 내지 5500 g/mol, 2000 내지 5000 g/mol, 3000 내지 7000 g/mol, 또는 4000 내지 6000 g/mol 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 폴리머좀을 구성하는 친수성 폴리머 및 소수성 폴리머의 구체적인 종류에는 제한이 없고, 자가조립하여 구형의 폴리머좀을 형성할 수 있는 친수성 폴리머 및/또는 소수성 폴리머라면 제한없이 포함될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 있어서 상기 친수성 블록은 폴리(에틸렌글리콜), 폴리아크릴아마이드, 폴리(에틸렌이민), 폴리(바이닐알코올), 폴리(아크릴산), 덱스트란, 키토산, 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 상기 소수성 블록은 폴리(락트산), 폴리카프로락톤, 폴리(D,L-락트산-코-글리콜산), 폴리(뷰타디엔), 폴리(트리메틸렌 카보네이트), 폴리(2,4,6-트리메톡시벤질리덴펜타에리트리톨 카보네이트), 및 폴리스타이렌으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 가장 바람직하게는, 본 발명에 따른 폴리머좀 제제에 있어 친수성 폴리머는 폴리(에틸렌글리콜)이고, 소수성 폴리머는 폴리(락트산)이다.
또한, 본 발명에 따른 폴리머좀에 포함된 소수성 블록 및 친수성 블록의 총 분자량에 대한 친수성 블록의 총 분자량의 비율은 0.1 내지 1, 0.1 내지 0.9, 0.1 내지 0.8, 0.1 내지 0.7, 0.1 내지 0.6, 0.1 내지 0.5, 0.1 내지 0.4, 0.1 내지 0.3, 0.1 내지 0.2, 0.2 내지 1, 0.2 내지 0.9, 0.2 내지 0.8, 0.2 내지 0.7, 0.2 내지 0.6, 0.2 내지 0.5, 0.2 내지 0.4, 0.2 내지 0.3, 0.3 내지 1, 0.3 내지 0.9, 0.3 내지 0.8, 0.3 내지 0.7, 0.3 내지 0.6, 0.3 내지 0.5, 0.3 내지 0.4, 0.4 내지 1, 0.4 내지 0.9, 0.4 내지 0.8, 0.4 내지 0.7, 0.4 내지 0.6, 또는 0.4 내지 0.5일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 폴리머좀을 구성하는 다중블록 공중합체의 구조에는 제한이 없으나, 상기 다중블록 공중합체는 이중블록 공중합체, 삼중블록 공중합체, 사중블록 공중합체, 또는 오중블록 공중합체일 수 있다. 바람직하게는, 상기 다중블록 공중합체는 A-B형 이중블록 공중합체, A-B-A형 삼중블록 공중합체, 또는 B-A-B형 삼중블록 공중합체일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 소수성의 이중막 및 친수성의 코어로 구성되어 있으므로, 소수성 물질은 이중막에, 친수성 물질은 폴리머좀의 코어에 위치할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 구체적인 실시예에서 사용된 초음파 감응제, 베르테포르핀 (verteporfin)은 소수성이므로 폴리머좀의 이중막에 담지될 수 있고, 항암제인 독소루비신 (doxorubicin)은 친수성이므로 폴리머좀의 코어에 담지될 수 있다.
본 발명에 있어서, "초음파 감응제 (sonosensitizer)"란 초음파 (ultrasound)에 의해 활성화되어 활성산소 (reactive oxygen)를 생성하는 물질로서, 초음파 역학 치료 (sonodynamic therapy) 요법의 핵심이 되는 매개인자를 의미한다. 즉, 암세포에 초음파 감응제를 전달한 후 초음파를 처리하면 활성화된 초음파 감응제가 암세포 내에서 활성산소를 생성하여 암세포 사멸을 유도하게 된다. 본 발명에 있어서 초음파 감응제의 구체적인 종류에는 제한이 없으나, 바람직하게는 방향족 탄화수소를 포함하는 것으로서 초음파에 반응하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 초음파 감응제는 포피린계 (porphyrin) 화합물, 클로린계 (chlorin) 화합물, 및 프탈로시아닌 (phthalocyanine)계 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 더욱 바람직하게는, 상기 초음파 감응제는 베르테포르핀 (verteporfin), 프로토포르피린 IX (protoporphyrin IX), 헤마토포르피린 (hematoporphyrin), 및 헤마토포르피린 모노메틸 에테르 (Hematoporphyrin monomethyl ether) 등으로부터 선택될 수 있으나, 초음파에 반응하여 세포독성 효과를 발휘하는 것이라면 제한 없이 포함될 수 있다.
본 발명에 있어서 초음파 감응제와 폴리머좀 입자의 혼합 비율은, 초음파 감응제 : 폴리머좀 입자 = 1 : 1 내지 2000, 1 : 1 내지 1500, 1 : 1 내지 1200, 1 : 1 내지 1000, 1 : 1 내지 900, 1 : 1 내지 800, 1 : 1 내지 700, 1 : 1 내지 600, 1 : 1 내지 500, 1 : 1 내지 400, 1 : 1 내지 300, 1 : 1 내지 200, 1 : 1 내지 150, 1 : 1 내지 100, 1 : 1 내지 90, 1 : 1 내지 80, 1 : 1 내지 70, 1 : 1 내지 60, 1 : 1 내지 50, 1 : 1 내지 40, 1 : 1 내지 30, 1 : 1 내지 20, 1 : 1 내지 10, 1 : 10 내지 1500, 1 : 10 내지 1200, 1 : 10 내지 1000, 1 : 10 내지 800, 1 : 10 내지 600, 1 : 10 내지 400, 1 : 10 내지 200, 1 : 10 내지 100, 1 : 50 내지 1500, 1 : 50 내지 1200, 1 : 50 내지 1000, 1 : 50 내지 800, 1 : 50 내지 600, 1 : 50 내지 400, 1 : 50 내지 200, 1 : 50 내지 100, 1 : 100 내지 1500, 1 : 100 내지 1200, 1 : 100 내지 1000, 1 : 100 내지 800, 1 : 100 내지 600, 1 : 100 내지 400, 또는 1 : 100 내지 200의 질량비 (w/w) 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 사용되는 용어 "초음파(ultrasound)"는 일반적으로 사람의 귀가 들을 수 있는 음파의 주파수인 16 Hz 내지 20 kHz의 주파수를 넘는 음파를 의미하며, 고강도 집중초음파는 연속적이고 고강도인 초음파 에너지를 초점에 제공하는 집속형 초음파를 도입하여 에너지와 진동수에 따라 순간 열 효과(65-100℃), 공동화(cavitation) 효과, 기계적 효과 및 음향화학적(sonochemical) 효과를 낼 수 있다. 초음파는 인체조직을 통과할 때 해롭지 않으나 초점을 형성하는 고강도의 초음파는 조직의 종류에 상관없이 응고괴사 및 열소작 효과를 일으킬 수 있을 만큼 충분한 에너지를 발생한다.
본 발명에 있어서, 상기 초음파는 가청 주파수의 범위인 16 Hz 내지 20 kHz 보다 주파수가 큰 음파를 말한다. 초음파는 고강도 집중 초음파 (high intensity focused ultrasound: HIFU), 고강도 비집중 초음파, 또는 이 둘의 조합일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. HIFU는 고강도의 초음파 에너지를 한 곳에 모아 집중된 초점을 만드는 초음파를 말한다. 어떤 영상을 보면서 고강도 집중 초음파 치료를 하는가에 따라서, 초음파 유도 고강도 집중 초음파(Ultrasound-guided HIFU)와 자기공명영상 유도 고강도 집중 초음파(MRI-guided HIFU)가 있다. 초음파의 주파수는 예를 들면, 20 kHz 내지 3.0 MHz, 40 kHz 내지 2.0 MHz, 60 kHz 내지 2.0 MHz, 80 kHz 내지 2.0 MHz, 100 kHz 내지 2.0 MHz, 150 kHz 내지 2.0 MHz, 200 kHz 내지 2.0 MHz, 250 kHz 내지 2.0 MHz, 300 kHz 내지 2.0 MHz, 350 kHz 내지 2.0 MHz, 400 kHz 내지 2.0 MHz, 450 kHz 내지 2.0 MHz, 500 kHz 내지 2.0 MHz, 550 kHz 내지 2.0 MHz, 600 kHz 내지 2.0 MHz, 650 kHz 내지 2.0 MHz, 700 kHz 내지 2.0 MHz, 750 kHz 내지 2.0 MHz, 800 kHz 내지 2.0 MHz, 850 kHz 내지 2.0 MHz, 900 kHz 내지 2.0 MHz, 950 kHz 내지 2.0 MHz, 600 kHz 내지 1.5 MHz, 650 kHz 내지 1.5 MHz, 700 kHz 내지 1.5 MHz, 750 kHz 내지 1.5 MHz, 800 kHz 내지 1.5 MHz, 850 kHz 내지 1.5 MHz, 900 kHz 내지 1.5 MHz, 950 kHz 내지 1.5 MHz, 1 MHz 내지 1.5 MHz, 600 kHz 내지 1.3 MHz, 650 kHz 내지 1.3 MHz, 700 kHz 내지 1.3 MHz, 750 kHz 내지 1.3 MHz, 800 kHz 내지 1.3 MHz, 850 kHz 내지 1.3 MHz, 900 kHz 내지 1.3 MHz, 950 kHz 내지 1.3 MHz, 600 kHz 내지 1.1 MHz, 650 kHz 내지 1.1 MHz, 700 kHz 내지 1.1 MHz, 750 kHz 내지 1.1 MHz, 800 kHz 내지 1.1 MHz, 850 kHz 내지 1.1 MHz, 900 kHz 내지 1.1 MHz, 950 kHz 내지 1.1 MHz, 600 kHz 내지 1 MHz, 650 kHz 내지 1 MHz, 700 kHz 내지 1 MHz, 750 kHz 내지 1 MHz, 800 kHz 내지 1 MHz, 850 kHz 내지 1 MHz, 900 kHz 내지 1 MHz, 또는 950 kHz 내지 1 MHz 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 또한 친수성 블록 (A) 및 소수성 블록 (B)이 연결된 다중블록 공중합체; 및 초음파 감응제와 함께, 약물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 제공한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "약물"은 목적한 생물학적 활성을 지닌 임의의 화합물을 지칭한다. 목적한 생물학적 활성은 사람 또는 다른 동물에서 질환의 진단, 치유, 완화, 치료, 또는 예방에 유용한 활성을 포함한다.
본 발명에 있어서 상기 약물은 항암제 일 수 있으며, 상기 항암제는 독소루비신 (doxorubicin), 파클리탁셀 (paclitaxel), 도세탁셀 (docetaxel), 시스플라틴 (cisplatin), 글리벡 (gleevec), 5-플루오로우라실 (5-fluorouracil, 5-FU), 타목시펜 (tamoxifen), 카보플라틴 (carboplatin), 토포테칸 (topotecan), 벨로테칸 (belotecan), 이마티닙 (imatinib), 이리노테칸 (irinotecan), 플록수리딘 (floxuridine), 비노렐빈 (vinorelbine), 젬시타빈 (gemcitabine), 류프로리드 (leuprolide), 플루타미드 (flutamide), 졸레드로네이트 (zoledronate), 메토트렉세이트 (methotrexate), 캄토테신 (camptothecin), 빈크리스틴 (vincristine), 히드록시우레아 (hydroxyurea), 스트렙토조신 (streptozocin), 류코보린 (leucovorin), 옥살리플라틴 (oxaliplatin), 발루비신 (valrubicin), 레티노익산 (retinoic acid), 메클로레타민 (mechlorethamine), 클로람부실 (chlorambucil), 부술판 (busulfan), 독시플루리딘 (doxifluridine), 빈블라스틴 (vinblastine), 마이토마이신 (mitomycin), 프레드니손 (prednisone), 아피니토 (afinito), 및 미토산트론 (mitoxanthrone) 등으로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 약물과 폴리머좀 입자의 혼합 비율은, 1:1 내지 500, 1: 1 내지 400, 1: 1 내지 300, 1: 1 내지 200, 1: 1 내지 100, 1: 1 내지 90, 1: 1 내지 80, 1: 1 내지 70, 1: 1 내지 60, 1: 1 내지 50, 1: 1 내지 45, 1: 1 내지 40, 1: 1 내지 35, 1: 1 내지 30, 1: 1 내지 25, 1: 1 내지 20, 1: 1 내지 15, 1: 1 내지 13, 1: 1 내지 12, 1: 1 내지 10, 1: 1 내지 8, 1: 1 내지 6, 1: 1 내지 4, 1: 1 내지 3, 1: 2 내지 15, 1: 4 내지 14, 1: 6 내지 13, 1: 8 내지 12, 또는 1: 9 내지 11의 질량비 (w/w %) 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀의 입도는 예를 들면 직경 100 내지 300 nm, 100 내지 280 nm, 100 내지 260 nm, 100 내지 240 nm, 100 내지 220 nm, 120 내지 300 nm, 140 내지 300 nm, 160 내지 300 nm, 180 내지 300 nm, 120 내지 280 nm, 140 내지 260 nm, 160 내지 240 nm, 또는 180 내지 220 nm일 수 있고, 바람직하게는 190 내지 210 nm 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 입도 측정 방법은 본 명세서의 실시예에 기재된 방법을 따르나, 이에 제한되지 않으며, 당업계에 공지된 다른 방법에 따라 측정할 수 있고, 동등한 수준의 값으로 변환될 수 있다.
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 제제의 제조방법으로서:
(S1) 친수성 블록 (A) 및 소수성 블록 (B)이 연결된 다중블록 공중합체, 및 초음파 감응제를 유기용매에 용해하는 단계; 및
(S2) 상기 (S1) 단계의 혼합 용액을 증류수 또는 수용액 중에 적하하는 단계,
이 때 상기 친수성 블록은 글리콜계 폴리머, 폴리아미드계 폴리머, 폴리아크릴레이트계 폴리머, 폴리비닐계 폴리머, 및 다당류 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
상기 소수성 블록은 폴리에스터계 폴리머, 디엔계 폴리머, 및 폴리스티렌계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 제조방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 유기용매는 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran, THF), 디메틸아세트아마이드, 디메틸포름아마이드, 디메틸술폭시드, 클로로포름, 메탄올, 에탄올, 에테르, 및 디클로로메탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 적하는 0.1 내지 5 mL/hr, 0.1 내지 4 mL/hr, 0.1 내지 3 mL/hr, 0.1 내지 2 mL/hr, 0.1 내지 1 mL/hr, 0.2 내지 1 mL/hr, 0.3 내지 1 mL/hr, 0.4 내지 1 mL/hr, 0.5 내지 1 mL/hr, 0.6 내지 1 mL/hr, 0.7 내지 1 mL/hr, 0.8 내지 1 mL/hr, 0.9 내지 1 mL/hr, 0.5 내지 1.5 mL/hr, 0.6 내지 1.4 mL/hr, 0.7 내지 1.3 mL/hr, 0.8 내지 1.2 mL/hr, 또는 0.9 내지 1.1 mL/hr의 속도로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 약물을 더 포함하는 것일 수 있으며, 이 때 상기 폴리머좀의 제조방법은 하기 특징을 만족할 수 있다:
(a) 상기 (S1) 단계 후, 상기 (S1) 단계로부터 수득한 공중합체 유기용액을 약물 수용액과 혼합하는 단계를 더 포함함; 또는
(b) 상기 (S2) 단계 후, 상기 (S2) 단계로부터 수득한 폴리머좀 입자를 약물 수용액과 혼합하는 단계를 더 포함함.
즉, 본 발명에 따른 약물이 담지된 초음파 감응성 폴리머좀은 약물의 종류에 따라 제조방법이 달라질 수 있는데, (제조방법 1) 친수성 블록 (A) 및 소수성 블록 (B)이 연결된 다중블록 공중합체, 및 초음파 감응제가 용해된 유기용액에 약물 수용액을 함께 혹은 추가로 혼합한 뒤 공중합체-초음파 감응제-약물 혼합 용액을 증류수 또는 수용액에 적하함으로써 초음파 감응제 및 약물이 담지된 폴리머좀 제제를 제조할 수 있고, 또는 (제조방법 2) 친수성 블록 (A) 및 소수성 블록 (B)이 연결된 다중블록 공중합체, 및 초음파 감응제가 용해된 유기용액을 증류수 또는 수용액에 적하하여 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀을 제조한 후, 이를 약물 수용액과 혼합함으로써 초음파 감응제 및 약물이 담지된 폴리머좀 제제를 제조할 수 있다. 당업자는 사용하는 약물의 특성을 고려하여 적절한 방법을 선택할 수 있다. 상기 제조방법에 있어서 상기 약물은 바람직하게는 항암제이다.
본 발명에 있어서, 초음파 감응성 폴리머좀 제조를 위해 상기 (S1) 단계에서 유기용매에 용해된 초음파 감응제 중 최종 폴리머좀 입자에 담지되는 초음파 감응제의 적재 효율 (즉, 폴리머좀 입자에 대한 초음파 감응제의 적재 효율 또는 봉입률)은 10 내지 100%, 20 내지 100%, 30 내지 100%, 40 내지 100%, 50 내지 100%, 60 내지 100%, 65 내지 100%, 70 내지 100%, 75 내지 100%, 76 내지 100%, 77 내지 100%, 78 내지 100%, 80 내지 100%, 85 내지 100%, 87 내지 100%, 88% 내지 100%, 90% 내지 100%, 또는 95% 내지 100%일 수 있다.
또한, 약물이 담지된 초음파 감응성 폴리머좀 제조를 위해 상기 (S1) 단계 또는 (S2) 단계에서 처리되는 약물 중 최종 폴리머좀 입자에 담지되는 약물의 적재 효율 (즉, 폴리머좀 입자에 대한 약물의 적재 효율 또는 봉입률)은 10 내지 100%, 20 내지 100%, 30 내지 100%, 40 내지 100%, 50 내지 100%, 60 내지 100%, 65 내지 100%, 70 내지 100%, 75 내지 100%, 76 내지 100%, 77 내지 100%, 78 내지 100%, 80 내지 100%, 85 내지 100%, 87 내지 100%, 88% 내지 100%, 90% 내지 100%, 또는 95% 내지 100%일 수 있다.
초음파 감응제 또는 약물의 적재 효율 측정 방법은 본 명세서의 실시예에 기재된 방법에 따르나, 이에 제한되지 않으며, 당업계에 고지된 다른 방법에 따라 측정할 수 있고, 동등한 수준의 값으로 변환될 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 제조된 폴리머좀 제제는 주사제, 경피, 경비, 및 폐로의 약물송달에 사용될 수 있다. 이러한 제제화에 필요한 기술 및 약제학적으로 적절한 담체, 첨가제 등에 관해서는 당해 제제학 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있으며, 이와 관련하여 Remington's Pharmaceutical Sciences(19th ed.,1995)를 참조할 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 유효성분으로 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 초음파 처리 전에 비해 초음파 처리 후 활성산소 생성이 증가하는 것을 특징으로 하나, 이에 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에 따른, 초음파 감응제를 포함하는 폴리머좀 제제는 초음파를 처리했을 때 암세포에서 활성산소 생성을 촉진하여 암세포의 사멸을 유도함으로써 항암 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명에 있어서 어떤 수준이 "증가"했다는 것은 대조군과 비교하여 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10% 또는 그 이상, 예를 들어, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 또는 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 또는 그 이상 높은, 및/또는 0.5배, 1.1배, 1.2배, 1.4배, 1.6배, 1.8배 또는 그 이상 높은 수준을 나타낸다. 반대로 어떤 수준이 "감소"했다는 것은 대조군과 비교하여 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10% 또는 그 이상, 예를 들어, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 또는 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 또는 그 이하로 낮은, 및/또는 0.9배, 0.8배, 0.6배, 0.4배, 0.2배, 0.1배 이하인 수준을 나타낸다.
본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 제제 또는 이를 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물은 초음파 처리와 순차적으로 또는 동시에 투여될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀과 함께 항암제를 유효성분으로서 더 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 유효성분으로 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 초음파 처리 전에 비해 초음파 처리 후 약물 방출률, 즉 항암제 방출률이 증가하는 것을 특징으로 하나, 이에 한정되지 않는다. 특히, 본 발명에 다른 초음파 감응성 폴리머좀은 초음파 처리에 따른 약물 방출률이 우수한 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 초음파 처리시 상기 폴리머좀 입자로부터의 약물 방출율은 80 내지 100%, 85 내지 100%, 88 내지 100%, 90 내지 100%, 95 내지 100%, 또는 98 내지 100% 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른, 초음파 감응제 및 항암제를 포함하는 폴리머좀 제제는 초음파 처리시 초음파 감응제에 의해 활성산소 생성이 증가할 뿐만 아니라 항암제 방출률이 증가하므로 활성산소에 의한 암세포 사멸뿐만 아니라 항암제에 의한 암세포 사멸을 유도할 수 있어 보다 뛰어난 항암 효과를 달성할 수 있다. 즉, 초음파 감응제 함께 항암제를 유효성분으로서 더 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 초음파 처리 전에 비해 초음파 처리 후 암세포 사멸 효과가 증가하는 것을 특징으로 한다.
상기 초음파 감응제 함께 항암제를 유효성분으로서 더 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 세포에 대한 처리시간이 길어질수록, 즉 세포 내로의 흡수 시간이 길어질수록 세포사멸 효과가 더욱 증가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 세포 또는 개체에 대한 처리 시간이 30분 내지 72시간, 1시간 내지 60시간, 1시간 내지 50시간, 1시간 내지 40시간, 1시간 내지 36시간, 1시간 내지 30시간, 1시간 내지 25시간, 3시간 내지 40시간, 3시간 내지 36시간, 3시간 내지 30시간, 3시간 내지 25시간, 6시간 내지 40시간, 6시간 내지 36시간, 6시간 내지 30시간, 6시간 내지 25시간, 10시간 내지 40시간, 10시간 내지 36시간, 10시간 내지 30시간, 또는 10시간 내지 25시간일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서 "암 (cancer)"은 세포가 정상적인 성장 한계를 무시하고 분열 및 성장하는 공격적(aggressive) 특성, 주위 조직에 침투하는 침투적(invasive) 특성, 및 체내의 다른 부위로 퍼지는 전이적(metastatic) 특성을 갖는 세포에 의한 질병을 총칭하는 의미이다.
본 발명에 있어서 상기 암은 당업계에 악성 종양으로 알려진 것이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 유방암, 대장암, 폐암, 소세포폐암, 위암, 간암, 혈액암, 골암, 췌장암, 피부암, 두부암, 경부암, 피부 흑색종, 안구내 흑색종, 자궁암, 난소암, 직장암, 항문암, 결장암, 나팔관암종, 자궁내막암종, 자궁경부암, 질암, 음문암종, 호지킨병, 식도암, 소장암, 내분비선암, 갑상선암, 부갑상선암, 부신암, 연조직 육종, 요도암, 음경암, 전립선암, 만성 백혈병, 급성 백혈병, 림프구 림프종, 방광암, 신장암, 수뇨관 암, 신장세포 암종, 신장골반 암종, CNS 종양, 1차 CNS 림프종, 척수 종양, 뇌간신경교종, 및 뇌하수체 등으로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 조성물 내의 상기 초음파 감응성 폴리머좀의 함량은 질환의 증상, 증상의 진행 정도, 환자의 상태 등에 따라서 적절히 조절 가능하며, 예컨대, 전체 조성물 중량을 기준으로 0.0001 내지 99.9중량%, 또는 0.001 내지 50중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 함량비는 용매를 제거한 건조량을 기준으로 한 값이다.
본 발명에 따른 약학적 조성물은 약학적 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더 포함할 수 있다. 상기 부형제는 예를 들어, 희석제, 결합제, 붕해제, 활택제, 흡착제, 보습제, 필름-코팅 물질, 및 제어방출첨가제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 약학적 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 서방형 과립제, 장용과립제, 액제, 점안제, 엘실릭제, 유제, 현탁액제, 주정제, 트로키제, 방향수제, 리모나아데제, 정제, 서방형정제, 장용정제, 설하정, 경질캅셀제, 연질캅셀제, 서방캅셀제, 장용캅셀제, 환제, 틴크제, 연조엑스제, 건조엑스제, 유동엑스제, 주사제, 캡슐제, 관류액, 경고제, 로션제, 파스타제, 분무제, 흡입제, 패취제, 멸균주사용액, 또는에어로졸 등의 외용제 등의 형태로 제형화하여 사용될 수 있으며, 상기 외용제는 크림, 젤, 패치, 분무제, 연고제, 경고제, 로션제, 리니멘트제, 파스타제 또는 카타플라스마제 등의 제형을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 약학적 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 올리고당, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로오스, 미정질 셀룰로오스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다.
제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다.
본 발명에 따른 정제, 산제, 과립제, 캡슐제, 환제, 트로키제의 첨가제로 옥수수전분, 감자전분, 밀전분, 유당, 백당, 포도당, 과당, 디-만니톨, 침강탄산칼슘, 합성규산알루미늄, 인산일수소칼슘, 황산칼슘, 염화나트륨, 탄산수소나트륨, 정제 라놀린, 미결정셀룰로오스, 덱스트린, 알긴산나트륨, 메칠셀룰로오스, 카르복시메칠셀룰로오스나트륨, 카올린, 요소, 콜로이드성실리카겔, 히드록시프로필스타치, 히드록시프로필메칠셀룰로오스(HPMC) 1928, HPMC 2208, HPMC 2906, HPMC 2910, 프로필렌글리콜, 카제인, 젖산칼슘, 프리모젤 등 부형제; 젤라틴, 아라비아고무, 에탄올, 한천가루, 초산프탈산셀룰로오스, 카르복시메칠셀룰로오스, 카르복시메칠셀룰로오스칼슘, 포도당, 정제수, 카제인나트륨, 글리세린, 스테아린산, 카르복시메칠셀룰로오스나트륨, 메칠셀룰로오스나트륨, 메칠셀룰로오스, 미결정셀룰로오스, 덱스트린, 히드록시셀룰로오스, 히드록시프로필스타치, 히드록시메칠셀룰로오스, 정제쉘락, 전분호, 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시프로필메칠셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈 등의 결합제가 사용될 수 있으며, 히드록시프로필메칠셀룰로오스, 옥수수전분, 한천가루, 메칠셀룰로오스, 벤토나이트, 히드록시프로필스타치, 카르복시메칠셀룰로오스나트륨, 알긴산나트륨, 카르복시메칠셀룰로오스칼슘, 구연산칼슘, 라우릴황산나트륨, 무수규산, 1-히드록시프로필셀룰로오스, 덱스트란, 이온교환수지, 초산폴리비닐, 포름알데히드처리 카제인 및 젤라틴, 알긴산, 아밀로오스, 구아르고무(Guar gum), 중조, 폴리비닐피롤리돈, 인산칼슘, 겔화전분, 아라비아고무, 아밀로펙틴, 펙틴, 폴리인산나트륨, 에칠셀룰로오스, 백당, 규산마그네슘알루미늄, 디-소르비톨액, 경질무수규산 등 붕해제; 스테아린산칼슘, 스테아린산마그네슘, 스테아린산, 수소화식물유(Hydrogenated vegetable oil), 탈크, 석송자, 카올린, 바셀린, 스테아린산나트륨, 카카오지, 살리실산나트륨, 살리실산마그네슘, 폴리에칠렌글리콜(PEG) 4000, PEG 6000, 유동파라핀, 수소첨가대두유(Lubri wax), 스테아린산알루미늄, 스테아린산아연, 라우릴황산나트륨, 산화마그네슘, 마크로골(Macrogol), 합성규산알루미늄, 무수규산, 고급지방산, 고급알코올, 실리콘유, 파라핀유, 폴리에칠렌글리콜지방산에테르, 전분, 염화나트륨, 초산나트륨, 올레인산나트륨, dl-로이신, 경질무수규산 등의 활택제;가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 액제의 첨가제로는 물, 묽은 염산, 묽은 황산, 구연산나트륨, 모노스테아린산슈크로스류, 폴리옥시에칠렌소르비톨지방산에스텔류(트윈에스텔), 폴리옥시에칠렌모노알킬에텔류, 라놀린에텔류, 라놀린에스텔류, 초산, 염산, 암모니아수, 탄산암모늄, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 프롤아민, 폴리비닐피롤리돈, 에칠셀룰로오스, 카르복시메칠셀룰로오스나트륨 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 시럽제에는 백당의 용액, 다른 당류 혹은 감미제 등이 사용될 수 있으며, 필요에 따라 방향제, 착색제, 보존제, 안정제, 현탁화제, 유화제, 점조제 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 유제에는 정제수가 사용될 수 있으며, 필요에 따라 유화제, 보존제, 안정제, 방향제 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 현탁제에는 아카시아, 트라가칸타, 메칠셀룰로오스, 카르복시메칠셀룰로오스, 카르복시메칠셀룰로오스나트륨, 미결정셀룰로오스, 알긴산나트륨, 히드록시프로필메칠셀룰로오스(HPMC), HPMC 1828, HPMC 2906, HPMC 2910 등 현탁화제가 사용될 수 있으며, 필요에 따라 계면활성제, 보존제, 안정제, 착색제, 방향제가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 주사제에는 주사용 증류수, 0.9% 염화나트륨주사액, 링겔주사액, 덱스트로스주사액, 덱스트로스+염화나트륨주사액, 피이지(PEG), 락테이티드 링겔주사액, 에탄올, 프로필렌글리콜, 비휘발성유-참기름, 면실유, 낙화생유, 콩기름, 옥수수기름, 올레인산에칠, 미리스트산 이소프로필, 안식향산벤젠과 같은 용제; 안식향산나트륨, 살리실산나트륨, 초산나트륨, 요소, 우레탄, 모노에칠아세트아마이드, 부타졸리딘, 프로필렌글리콜, 트윈류, 니정틴산아미드, 헥사민, 디메칠아세트아마이드와 같은 용해보조제; 약산 및 그 염(초산과 초산나트륨), 약염기 및 그 염(암모니아 및 초산암모니움), 유기화합물, 단백질, 알부민, 펩톤, 검류와 같은 완충제; 염화나트륨과 같은 등장화제; 중아황산나트륨(NaHSO3) 이산화탄소가스, 메타중아황산나트륨(Na2S2O5), 아황산나트륨(Na2SO3), 질소가스(N2), 에칠렌디아민테트라초산과 같은 안정제; 소디움비설파이드 0.1%, 소디움포름알데히드 설폭실레이트, 치오우레아, 에칠렌디아민테트라초산디나트륨, 아세톤소디움비설파이트와 같은 황산화제; 벤질알코올, 클로로부탄올, 염산프로카인, 포도당, 글루콘산칼슘과 같은 무통화제; 시엠시나트륨, 알긴산나트륨, 트윈 80, 모노스테아린산알루미늄과 같은 현탁화제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 좌제에는 카카오지, 라놀린, 위텝솔, 폴리에틸렌글리콜, 글리세로젤라틴, 메칠셀룰로오스, 카르복시메칠셀룰로오스, 스테아린산과 올레인산의 혼합물, 수바날(Subanal), 면실유, 낙화생유, 야자유, 카카오버터+콜레스테롤, 레시틴, 라네트왁스, 모노스테아린산글리세롤, 트윈 또는 스판, 임하우젠(Imhausen), 모놀렌(모노스테아린산프로필렌글리콜), 글리세린, 아뎁스솔리두스(Adeps solidus), 부티룸 태고-G(Buytyrum Tego-G), 세베스파마 16 (Cebes Pharma 16), 헥사라이드베이스 95, 코토마(Cotomar), 히드록코테 SP, S-70-XXA, S-70-XX75(S-70-XX95), 히드록코테(Hydrokote) 25, 히드록코테 711, 이드로포스탈 (Idropostal), 마사에스트라리움(Massa estrarium, A, AS, B, C, D, E, I, T), 마사-MF, 마수폴, 마수폴-15, 네오수포스탈-엔, 파라마운드-B, 수포시로(OSI, OSIX, A, B, C, D, H, L), 좌제기제 IV 타입 (AB, B, A, BC, BBG, E, BGF, C, D, 299), 수포스탈 (N, Es), 웨코비 (W, R, S, M ,Fs), 테제스터 트리글리세라이드 기제 (TG-95, MA, 57)와 같은 기제가 사용될 수 있다.
경구 투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 추출물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트 탈크 같은 윤활제들도 사용된다.
경구 투여를 위한 액상제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜 (propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 약학적 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명에 있어서, "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효용량 수준은 환자 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 약학적 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 기술자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 개체에게 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 경구 복용, 피하 주사, 복강 투여, 정맥 주사, 근육 주사, 척수 주위 공간(경막내) 주사, 설하 투여, 볼점막 투여, 직장 내 삽입, 질 내 삽입, 안구 투여, 귀 투여, 비강 투여, 흡입, 입 또는 코를 통한 분무, 피부 투여, 경피 투여 등에 따라 투여될 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 치료할 질환, 투여 경로, 환자의 연령, 성별, 체중 및 질환의 중등도 등의 여러 관련 인자와 함께 활성성분인 약물의 종류에 따라 결정된다.
본 발명에서 "개체"란 질병의 치료를 필요로 하는 대상을 의미하고, 보다 구체적으로는 인간 또는 비-인간인 영장류, 생쥐 (mouse), 쥐 (rat), 개, 고양이, 말, 및 소 등의 포유류를 의미한다.
본 발명에서 “투여”란 임의의 적절한 방법으로 개체에게 소정의 본 발명의 조성물을 제공하는 것을 의미한다.
본 발명에서 "예방"이란 목적하는 질환의 발병을 억제하거나 지연시키는 모든 행위를 의미하고, "치료"란 본 발명에 따른 약학적 조성물의 투여에 의해 목적하는 질환과 그에 따른 대사 이상 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미하며, “개선"이란 본 발명에 따른 조성물의 투여에 의해 목적하는 질환과 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 감소시키는 모든 행위를 의미한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 성분의 함량을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 명세서에 있어서, 범위가 변수에 대해 기재되는 경우, 상기 변수는 상기 범위의 기재된 종료점들을 포함하는 기재된 범위 내의 모든 값들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, "5 내지 10"의 범위는 5, 6, 7, 8, 9, 및 10의 값들뿐만 아니라 6 내지 10, 7 내지 10, 6 내지 9, 7 내지 9 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 내지 8.5 및 6.5 내지 9 등과 같은 기재된 범위의 범주에 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한 예를 들면, "10% 내지 30%"의 범위는 10%, 11%, 12%, 13% 등의 값들과 30%까지를 포함하는 모든 정수들뿐만 아니라 10% 내지 15%, 12% 내지 18%, 20% 내지 30% 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 10.5%, 15.5%, 25.5% 등과 같이 기재된 범위의 범주 내의 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명의 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
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. 항암제 및 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀의 제조
실시예 1-1. 폴리머좀의 제조를 위한 재료
본 발명에 따른 항암제 및 초음파 감응제를 담지한 폴리머좀 제조를 위해 다음과 같은 물질을 사용했다: 폴리-L-락티드-폴리 (에틸렌 글리콜)은 Creative PEG Works (Chapel, Hill, USA)에서 구입했다. 베르테포르핀 (Verteporfin), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran, THF), 아세토니트릴 (acetonitrile), 및 기타 시약은 Sigma Aldrich (St. Louis, USA)에서 구입했다. 독소루비신 (Doxorubicin)은 MedChemExpress (Monmouth Junction, USA)에서 구입했다. DMEM, 소태아혈청 (FBS), 및 항생-항진균제 (antibiotic-antimycotic, AA)는 Welgene (Gyeongsan, 한국)에서 구입했다. MIA paca-2 암세포주는 한국세포주은행 (서울, 한국)에서 구매했다. 기타 모든 화학물질 및 용매는 분석 등급 (analytical grade)이었다.
실시예 1-2. 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀의 제조
먼저 초음파 감응제인 베르테포르핀 (Verteporfin)이 담지된 PLA-PEG 이중블록 (diblock) 공중합체 기반의 폴리머좀 (VT-PL)을 제작했다. 구체적으로, 20 mg의 PLA(2k)-PEG1000(1k) 및 0.02 mg의 베르테포르틴을 1 mL의 THF에 녹이고, 초음파 욕조 (bath sonic)를 이용하여 완전히 용해 시킨 후, 30분 동안 안정화시켰다. 이어서 1 mL의 폴리머 용액을 5 mL의 주사기 (syringe)를 이용해 1 mL의 증류수에 적하했다. 이 때, 속도는 1 mL/hr로 하여 600 rpm으로 교반하였다. 적하를 마친 후 상온에서 1000 rpm으로 교반하여 VT-PL을 완성했다.
실시예 1-3. 항암제 및 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀의 제조
다음으로 초음파 감응제인 베르테포르핀 및 항암제인 독소루비신 (Doxorubicin)이 모두 담지된 PLA-PEG 다이블록 공중합체 기반의 폴리머좀 (VT-DOX-PL)을 제작했다. VT-DOX-PL은 용매전환방법 (solvent switch method)에 의한 pH-구배 방법 (pH-gradient method)으로 독소루비신을 폴리머좀 입자에 담지시킴으로써 제조했다. 구체적으로, 1 mL의 250 mM 황산암모늄에 독소루비신을 1 mg/mL의 농도가 되도록 용해시켰다. 이어서, 제조된 독소루비신 용액 1 mL을 실시예 1-2의 방법에 따라 제조한 VT-PL 폴리머좀 입자와 혼합하여 3시간 동안 반응시키면서 독소루비신이 폴리머좀에 담지될 수 있게 하였다. 반응이 완료된 후, 혼합 용액을 분자량 컷오프 (MWCO)가 3 kDa인 아미콘 튜브 (Amicon tube)에 투입하고 14,000 rcf에서 15분 동안 원심분리하여 폴리머좀에 담지되지 못한 유리 독소루비신 (free doxorubicin)을 제거함으로써, VT-DOX-PL을 완성했다.
실시예 2. 항암제 및 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀의 입자 특성 분석
실시예 2-1. 항암제 및 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀의 입도분포 확인
항암제 (독소루비신) 및 초음파 감응제 (베르테포르핀)가 담지된 PLA-PEG 공중합체 기반 폴리머좀 (VT-DOX-PL) 분자의 특성을 확인했다. 먼저, VT-DOX-PL 입자의 입도 분포를 확인하였다. 입도 분포는 폴리머좀 입자를 10배 희석하여 Dynamic Light Scattering (DLS) 분석법으로 Zetasizer 나노 ZS (Zetasizer Nano ZS, Malvern)를 이용하여 측정하였다. 그 결과, 도 1 및 표 1에 나타낸 바와 같이 VT-DOX-PL 입자의 평균 크기는 약 200.01±7.90 nm 이며, 입도분포 역시 200 nm 내외의 좁은 분포를 갖는 것으로 나타났다.
베르테포르핀 및 독소루비신이 담지된 PLA-PEG 폴리머좀
Size (nm) 200.01 ± 7.90
PDI 0.312
또한, 폴리머좀의 cryo-TEM 이미지 (도 2) 및 주사전자현미경 (Scanning Electron Microscope, SEM) 이미지 (도 3)를 통해, 본 발명에 따른 폴리머좀이 중합체 나노입자 (polymeric nanoparticle)가 아닌 속이 비어있는 형태의 폴리머좀임을 확인할 수 있었다.
실시예 2-2. 폴리머좀 입자의 약물 봉입률 및 방출률 확인
이어서 폴리머좀에 대한 항암제 및 초음파 감응제의 봉입률 (encapsulation efficiency, E.E)을 확인하기 위해, HPLC를 수행했다. 구체적으로, 실시예 1-3에서 제조한 VT-DOX-PL 폴리머좀 용액을 14,000 rcf에서 원심분리한 후 상층액으로 HPLC를 수행하여 폴리머좀에 담지되지 못한 유리 독소루비신의 농도를 측정했다. 베르포르틴은 상층액으로 UV/Vis 분광분석법을 수행하여 red shifting을 관측함으로써 봉입률을 확인했다. 결과는 표 2에 나타낸 바, 독소루비신의 봉입률은 평균 95.05%으로 나타났으며, 베르테포르핀은 100% 담지된 것으로 나타났다.
Loading amount (mg) Encapsulation efficiency (%)
Doxorubicin 1 95.05 ± 0.84
Verteporfin 0.2 100%
또한, 초음파 감응제 (베르테포르핀)의 봉입률은 자외선-가시 분광법 (Ultraviolet-visible spectroscopy)를 이용하여 검증하였다. 유리 베르테포르핀과 비교하여 베르테포르핀이 봉입된 폴리머좀 (VT-PL)의 UV 흡광도 스펙트럼은 약 20 nm만큼 이동한 메인 피크를 나타냈다 (도 4).
다음으로 본 발명에 다른 폴리머좀의 초음파 처리 유무에 따른 항암제 방출률을 확인하였다. 폴리머좀에 담지된 독소루비신 중 폴리머좀으로부터 방출된 독소루비신의 비율을 확인하기 위해, 방출된 독소루비신 및 독소루비신이 방출된 폴리머좀을 크기 배제 크로마토그래피 (size exclusive chromatograph, SEC)로 분리하고, 480 nm에서의 흡광도를 측정하여 독소루비신의 양을 확인했다. 초음파 감응에 의한 독소루비신 방출률 분석은 독소루비신 및 베르테포르핀이 담지된 폴리머좀 (VT-Dox-PL)은 초음파장치 (UP200s, Hielscher) 챔버에 넣고 29 kHz, 92 W/cm2로 1분간 인가한 후 진행했다. 그 결과, 24시간 후, 초음파를 처리하지 않은 VT-Dox-PL으로부터 약 85%의 독소루비신이 폴리머좀으로부터 방출되었으며, 초음파를 처리한 VT-Dox-PL으로부터 약 90%의 독소루비신이 폴리머좀으로부터 방출됐다.
실시예 3. 폴리머좀 입자의 세포 침투 효과 분석
항암제 및 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀 (VT-Dox-PL)이 세포 내로 침투할 수 있는지 확인하기 위해 폴리머좀 입자를 세포에 처리한 후 형광이미지 분석을 수행했다.
먼저, 독소루비신 등 항암제가 담지된 폴리머좀은 세포사멸을 일으킬 수 있으므로, 독소루비신은 제외하고 베르테포르핀만 담지된 폴리머좀 (VT-PL) 입자를 세포에 처리한 후 형광이미지를 촬영했다. 구체적으로, 8웰 세포 배양 챔버에 30,000개 MIA paca-2 세포를 분주한 후 Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM)에 10%-Fetal Bovine Serum (FBS)와 1%-항생제가 함유된 배양액을 이용하여 밤새 배양하였다. 이후, 각 웰에 베르테포르핀이 담지된 폴리머좀을 세포에 첨가하였다. 3시간 뒤 처리된 베르테포르핀 용액을 모두 제거하고, PBS로 3회 세척한 후, 4%-파라포름알데히드로 3분간 고정시켰다. 이후 0.01mg/mL의 DAPI 용액을 이용하여 세포핵을 염색한 후, 마운팅 용액을 첨가하여 커버글라스를 씌웠다. 형광 영상을 위하여, DAPI는 408nm의 파장으로, 베르테포르핀은 485nm의 파장의 레이저를 이용하였으며, 공초점 형광현미경으로 형광영상을 촬영하였다. 파란색 형광은 DAPI로 염색된 부분으로 세포핵을 나타내며, 적색 형광은 베르테포르핀을 나타낸다.
그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, 대조군에서는 베르테포르핀의 형광이 관찰되지 않았지만, VT-PL 입자 실험군에서는 베르테포르핀을 의미하는 적색 형광이 세포 내에서 관찰됐다. 이와 같은 결과는 초음파 감응제가 담지된 폴리머좀 입자가 세포 내로 효과적으로 침투하였음을 보여준다.
DAPI 및 베르테포르핀의 형광 이미지를 병합하여 관찰했을 때 베르테포르핀 형광이 핵 주변에 위치해 있음을 발견하여, 폴리머좀 입자의 세포 내 위치를 보다 정확히 파악하기 위해 3D 공초점 현미경으로 z-stack을 촬영하여 여러 축의 이미지로 확립된 3D 이미지를 분석했다. 도 6에 나타낸 바와 같이, VT-PL 입자가 핵 근처에 자리잡고 있으나 핵을 뚫고 핵 내로 들어가지는 못한 것으로 추정되며, 골지체 또는 소포체를 통해 폴리머좀 입자가 세포 내로 침투한 것으로 추정된다.
다음으로 항암제 및 초음파 감응제가 모두 담지된 폴리머좀 입자의 세포 침투 효과를 확인하였다. 상술한 바와 같은 방식으로 세포에 독소루비신이 담지된 폴리머좀 (Dox-PL), 베르테포르틴이 담지된 폴리머좀 (VT-PLs), 또는 독소루비신과 베르테포르틴이 모두 담지된 폴리머좀 (VT-Dox-PL) 입자를 처리한 후 형광현미경으로 세포 내에 폴리머좀 입자가 침투했는지 확인했다. 그 결과, Dox-PL 또는 VT-PL이 처리된 세포에서는 각각 DAPI로 염색된 핵 근처에서 독소루비신을 나타내는 적색 형광 또는 베르테포르틴을 나타내는 황색 형광을 관찰할 수 있었으며, VT-Dox-PL이 처리된 세포에서는 적색 및 황색 형광을 모두 확인할 수 있었다 (도 7). 상기 결과는 항암제 및 초음파 감응제가 모두 담지된 폴리머좀 입자가 세포 내로 효과적으로 침투한다는 것을 보여준다.
실시예 4. 폴리머좀 입자의 활성산소 생성 정도 확인
본 발명에서 사용된 베르테포르핀은 광감작제 (photosensitizer)인 동시에 초음파 감응제 (sonosensitizer)로서, 초음파 역학 요법 (sonodynamic therapy, SDT)에서 초음파를 가하면 활성산소 (reactive oxygen)을 생성하여 암세포의 사멸을 유도할 수 있다. 이에, 베르테포르핀이 담지된 폴리머좀 입자가 세포 내에서 충분한 활성산소를 생성하는지 확인하기 위해, MIA-paca-2 세포에 폴리머좀 입자를 처리한 후 Dichlorofluorescin diacetate (DCFDA) 키트 (Abcam, USA)를 이용해 제조사의 설명에 따라 세포 내 활성산소 농도 변화를 측정했다. 비형광물질인 DCFDA는 세포 내에 생성된 활성산소에 의해 산화되어 형광을 발한다. 이에, 세포에 유리 베르테포르핀 또는 베르테포르핀이 담지된 폴리머좀 (VT-PL)을 처리한 후 초음파 처리에 따른 형광 정도를 비교했다. 그 결과, 대조군 또는 유리 베르테포르핀이 처리된 세포에서는 초음파 처리 전후에 따른 형광 변화가 없고 형광 정도도 매우 낮은 반면, VT-PL을 처리한 세포에서는 초음파를 가했을 때 두 배 이상 강한 형광을 방출한 것을 확인하였다 (도 8).
또한, PLA-PEG 기반 폴리머좀 (PL), 독소루비신이 담지된 폴리머좀 (Dox-PL), 또는 베르테포르틴과 독소루비신이 담지된 폴리머좀 (VT-Dox-PL)을 각각 MIA-paca-2 세포에 처리한 후 초음파를 처리하거나 처리하지 않았을 때의 형광 변화를 확인한 결과, 대조군 및 기타 실험군은 초음파 처리 전후에 따른 형광 변화가 없었으나 베르테포르틴이 담지된 폴리머좀의 경우 초음파 처리 전에 비해 초음파 처리 후 형광 정도가 크게 증가한 것으로 나타났다 (도 9). 상기 결과는 베르테포르틴이 담지된 폴리머좀 입자가 초음파 처리에 따라 초음파 역학적 효과에 따라 세포 내에서 활성산소를 생성할 수 있음을 보여주는 것으로서, 본 발명에 따른 폴리머좀 입자가 초음파 역학 요법에 활용될 수 있음을 시사한다.
실시예 5. 폴리머좀 입자의 병용요법 (SDT 및 화학요법) 효과 확인
실시예 4에서 본 발명에 따른 폴리머좀 입자가 초음파에 감응하여 활성산소를 생성하는 것을 확인하였으므로, 초음파 감응제 및 항암제가 담지된 폴리머좀 입자를 이용한 화학요법 및 SDT 병용요법 (combination therapy)의 효능을 확인하기 위해 시험관 내 (in vitro) 세포 독성 실험을 수행했다. 폴리머좀 입자의 세포 내 침투 시간에 따른 독성 효과를 비교하기 위해 3시간, 6시간, 24시간으로 나누어 실험을 진행했다. 또한 초음파 조사 유무에 따른 암세포 사멸 효과를 비교 분석하기 위해 초음파를 처리하지 않은 군과 초음파를 처리한 군을 나누어 실험했다.
구체적으로, MIA-paca-2 세포를 96웰 플레이트의 각 웰에 10,000개씩 분주한 후 10% FBS를 함유한 DMEM 배지에서 밤새 배양하였다. 그 후, 배양액을 제거하고 FBS를 함유하지 않은 DMEM을 채워 1시간 동안 배양한 뒤 각 웰에 폴리머좀을 첨가하여 추가 배양하였다. 폴리머좀과의 인큐베이션 (incubation)을 마친 후 각 웰의 처리 시료를 제거하고, PBS로 3회 세척했다. 이어서, 다시 10% FBS를 함유한 DMEM을 첨가하여 세포를 배양했다. 72시간 동안 세포를 배양한 후 각 웰에 있는 배양액을 제거하고, 2 mg/mL 농도의 MTT 시약을 20 μL 첨가하여 3시간 동안 배양하였다. 각 웰에서 생성된 포르마잔에 DMSO를 200 μL 첨가한 후 540 nm에서 흡광도를 측정했다. 초음파 처리 군은 0.3W/cm2의 세기로 50% duty cycle(%)로 10초씩 각 웰에 방출하였다.
그 결과, 도 10에 나타낸 바와 같이 전체적으로 병용요법 실험군 (VT-Dox-PL 처리군)이 두 가지 단일요법 (VT-PL (STD) 및 Dox-PL (화학요법)) 실험군보다 세포독성 효과가 뛰어난 것으로 나타났으며, 특히 병용요법에 의한 세포독성 정도가 각 단일요법에 의한 세포독성 정도를 합산한 것 이상인 것으로 나타났다.
또한, 입자의 세포 내 침투 시간이 길어짐에 따라 각 실험군의 세포독성 효능이 증가한 것으로 나타났다. 특히, 24시간 동안 폴리머좀 입자를 세포에 침투시켰을 때 독소루비신 및 베르테포르핀이 담지된 폴리머좀 (VT-Dox-PL) 그룹은 대조군에 비해 약 40% 이하의 암세포 생존율을 보였다. 이는 본 발명에 따른 폴리머좀 입자가 세포에 더 많이 흡수됨에 따라, 폴리머좀으로부터 세포로 방출되는 약물의 양이 증가하면서 세포사멸 효과가 더욱 증가되었음을 시사한다. 구체적으로, 베르테포르핀이 담지된 폴리머좀 (VT-PL) 그룹은 초음파 조사 전에는 유의미한 암세포 사멸 효과가 없었으나, 초음파를 조사한 후에는 30% 이상의 암세포가 페르테포르핀의 ROS (reactive oxygen species) 생성으로 인해 사멸한 것으로 나타났다. 가장 중요한 것으로서, 병용요법 실험군인 VT-Dox-PL 군은 초음파를 처리하기 전에는 Dox-PL 그룹과 유사한 정도의 세포사멸 효과를 보였으나, 초음파를 처리한 후에는 가장 높은 세포 독성을 나타냈다 (P value < 0.001). 상기 실험 결과들은 본 발명에 따른 폴리머좀 입자를 이용한 화학요법 및 STD 요법의 병용요법이 기타 단일요법에 비해 현저한 암세포 사멸효과를 달성할 수 있으며, 입자의 세포 내 흡수 시간이 길어짐에 따라 암세포 독성 효능이 더욱 증대된다는 것을 시사한다.
실시예 6. PLA(5k)-PEG(4k)-PLA(5k) 삼중블록 공중합체를 이용한 폴리머좀 제조
삼중블록 공중합체 (triblock co polymer) 기반의 폴리머좀을 제조하기 위하여 PLA(5k)-PEG(4k)-PLA(5k) 삼중블록 공중합체를 이용하여 기존의 이중블록 공중합체를 제조한 방법과 동일한 방법으로 폴리머좀을 제조하였다.
구체적으로, 20 mg의 PLA(5k)-PEG(4k)-PLA(5k) 및 0.02 mg의 베르테포르틴을 1 mL의 THF에 녹이고, 초음파 욕조 (bath sonic)를 이용하여 완전히 용해 시킨 후, 30분 동안 안정화시켰다. 이어서 1 mL의 폴리머 용액을 5 mL의 주사기 (syringe)를 이용해 1 mL의 증류수에 적하했다. 이 때, 속도는 1 mL/hr로 하여 600 rpm으로 교반하였다. 적하를 마친 후 상온에서 1000 rpm으로 교반하여 초음파 감응제가 담지된, 삼중블록 공중합체 기반의 폴리머좀을 완성했다. 제조된 폴리머좀은 전자투과현미경을 이용하여 크기 및 형태를 확인하였으며, 그 결과 삼중블록 공중합체로 제조된 폴리머좀의 크기는 약 200nm이고 이중층의 구조를 가진 것으로 확인되었다 (도 11). 즉, 상기 결과는 친수성 및 소수성 폴리머가 이중블록 형태로 연결된 공중합체뿐만 아니라 삼중블록 형태로 연결된 공중합체를 이용하여서도 본 발명에 따른 폴리머좀을 제조할 수 있음을 보여준다.
전술한 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 이해해야 한다.
본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 (polymersome) 제제는 양친매성 코폴리머에 기반한 것으로서, 초음파 감응제 (sonosensitizer) 및 항암제에 대해 높은 적재 효율을 가질 뿐만 아니라 초음파 처리에 의한 효과적인 약물 방출을 특징으로 한다. 특히, 초음파 감응제 및 항암제가 담지된 폴리머좀 입자는 암세포 내로 효과적으로 침투하여 초음파 처리시 활성산소를 생성하며, 항암제 또는 초음파 감응제만 담지된 폴리머좀 (즉, 단일요법)에 비해 항암제 및 초음파 감응제가 모두 담지된 폴리머좀 (즉, 병용요법)이 더욱 뛰어난 암세포 사멸 효과를 발휘하는 것이 확인되었다. 따라서 본 발명에 따른 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 활용하여 화학요법 및 초음파 역학 치료요법의 병용치료에 의한 뛰어난 항암효과를 달성할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (22)

  1. 친수성 블록 (A) 및 소수성 블록 (B)이 연결된 다중블록 공중합체; 및 초음파 감응제를 유효성분으로 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 (polymersome) 제제로서,
    상기 친수성 블록은 글리콜계 (glycol) 폴리머, 폴리아미드 (polyamide)계 폴리머, 폴리아크릴레이트 (polyacrylate)계 폴리머, 폴리비닐 (polyvinyl)계 폴리머, 및 다당류 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
    상기 소수성 블록은 폴리에스터 (polyester)계 폴리머, 디엔 (diene)계 폴리머, 및 폴리스티렌 (polystyrene)계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 초음파 감응성 폴리머좀 제제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 하기 특징 중 하나 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는, 초음파 감응성 폴리머좀 제제:
    (a) 상기 친수성 블록은 폴리(에틸렌글리콜) (poly(ethylene glycol)), 폴리아크릴아마이드 (polyacrylamide), 폴리(에틸렌이민) (Poly(ethyleneimine)), 폴리(바이닐알코올) (Poly(vinyl alcohol)), 폴리(아크릴산) (Poly(acrylic acid)), 덱스트란 (dextran), 키토산 (chitosan), 및 히알루론산 (hyaluronic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상임; 또는
    (b) 상기 소수성 블록은 폴리(락트산) (Poly(lactic acid)), 폴리카프로락톤 (polycaprolactone), 폴리(D,L-락트산-코-글리콜산) (poly(D,L-lactic-co-glycolic acid)), 폴리(뷰타디엔) (poly(butadiene)), 폴리(트리메틸렌 카보네이트) (poly(trimethylene carbonate)), 폴리(2,4,6-트리메톡시벤질리덴펜타에리트리톨 카보네이트) (poly(2,4,6-trimethoxybenzylidenepentaerythritol carbonate)), 및 폴리스타이렌 (polystyrene)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상임.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다중블록 공중합체는 A-B형 이중블록 공중합체, A-B-A형 삼중블록 공중합체, 또는 B-A-B형 삼중블록 공중합체인 것을 특징으로 하는, 초음파 감응성 폴리머좀 제제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제에 포함된 상기 소수성 블록 및 상기 친수성 블록의 총 분자량에 대한 친수성 블록의 총 분자량의 비율은 0.1 내지 1인 것을 특징으로 하는, 초음파 감응성 폴리머좀 제제.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 감응제는 포피린계 (porphyrin) 화합물, 클로린계 (chlorin) 화합물, 및 프탈로시아닌 (phthalocyanine)계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 초음파 감응성 폴리머좀 제제.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 초음파 감응제는 베르테포르핀 (verteporfin), 프로토포르피린 IX (protoporphyrin IX), 헤마토포르피린 (hematoporphyrin), 및 헤마토포르피린 모노메틸 에테르 (Hematoporphyrin monomethyl ether)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 초음파 감응성 폴리머좀 제제.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 약물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 초음파 감응성 폴리머좀 제제.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 약물은 항암제인 것을 특징으로 하는, 초음파 감응성 폴리머좀 제제.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 항암제는 독소루비신 (doxorubicin), 파클리탁셀 (paclitaxel), 도세탁셀 (docetaxel), 시스플라틴 (cisplatin), 글리벡 (gleevec), 5-플루오로우라실 (5-fluorouracil, 5-FU), 타목시펜 (tamoxifen), 카보플라틴 (carboplatin), 토포테칸 (topotecan), 벨로테칸 (belotecan), 이마티닙 (imatinib), 이리노테칸 (irinotecan), 플록수리딘 (floxuridine), 비노렐빈 (vinorelbine), 젬시타빈 (gemcitabine), 류프로리드 (leuprolide), 플루타미드 (flutamide), 졸레드로네이트 (zoledronate), 메토트렉세이트 (methotrexate), 캄토테신 (camptothecin), 빈크리스틴 (vincristine), 히드록시우레아 (hydroxyurea), 스트렙토조신 (streptozocin), 류코보린 (leucovorin), 옥살리플라틴 (oxaliplatin), 발루비신 (valrubicin), 레티노익산 (retinoic acid), 메클로레타민 (mechlorethamine), 클로람부실 (chlorambucil), 부술판 (busulfan), 독시플루리딘 (doxifluridine), 빈블라스틴 (vinblastine), 마이토마이신 (mitomycin), 프레드니손 (prednisone), 아피니토 (afinito), 및 미토산트론 (mitoxanthrone)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 초음파 감응성 폴리머좀 제제.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 감응성 폴리머좀의 직경은 100 내지 300 nm인 것을 특징으로 하는, 초음파 감응성 폴리머좀 제제.
  11. 하기 단계를 포함하는 초음파 감응성 폴리머좀 제제의 제조방법으로서:
    (S1) 친수성 블록 (A) 및 소수성 블록 (B)이 연결된 다중블록 공중합체, 및 초음파 감응제를 유기용매에 용해하는 단계; 및
    (S2) 상기 (S1) 단계의 혼합 용액을 증류수 또는 수용액 중에 적하하는 단계,
    이 때 상기 친수성 블록은 글리콜계 폴리머, 폴리아미드계 폴리머, 폴리아크릴레이트계 폴리머, 폴리비닐계 폴리머, 및 다당류 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
    상기 소수성 블록은 폴리에스터계 폴리머, 디엔계 폴리머, 및 폴리스티렌계 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다중블록 공중합체는 A-B형 이중블록 공중합체, A-B-A형 삼중블록 공중합체, 또는 B-A-B형 삼중블록 공중합체인 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 약물을 더 포함하는 것으로서, 상기 제조방법은 하기 특징을 만족하는 것을 특징으로 하는, 제조방법:
    (a) 상기 (S1) 단계 후, 상기 (S1) 단계로부터 수득한 공중합체 유기용액을 약물 수용액과 혼합하는 단계를 더 포함함; 또는
    (b) 상기 (S2) 단계 후, 상기 (S2) 단계로부터 수득한 폴리머좀 입자를 약물 수용액과 혼합하는 단계를 더 포함함.
  14. 제11항에 있어서,
    폴리머좀에 대한 상기 초음파 감응제의 적재 효율은 10 내지 100%인 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    폴리머좀에 대한 상기 약물의 적재 효율은 10 내지 100%인 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  16. 제1항의 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 유효성분으로 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 초음파 처리 전에 비해 초음파 처리 후 활성산소 생성이 증가하는 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 초음파 감응성 폴리머좀 제제는 항암제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 암은 유방암, 대장암, 폐암, 소세포폐암, 위암, 간암, 혈액암, 골암, 췌장암, 피부암, 두부암, 경부암, 피부 흑색종, 안구내 흑색종, 자궁암, 난소암, 직장암, 항문암, 결장암, 나팔관암종, 자궁내막암종, 자궁경부암, 질암, 음문암종, 호지킨병, 식도암, 소장암, 내분비선암, 갑상선암, 부갑상선암, 부신암, 연조직 육종, 요도암, 음경암, 전립선암, 만성 백혈병, 급성 백혈병, 림프구 림프종, 방광암, 신장암, 수뇨관 암, 신장세포 암종, 신장골반 암종, CNS 종양, 1차 CNS 림프종, 척수 종양, 뇌간신경교종, 및 뇌하수체 선종으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.
  20. 제1항의 초음파 감응성 폴리머좀 제제의 암의 예방 또는 치료 용도.
  21. 제1항의 초음파 감응성 폴리머좀 제제를 이를 필요로 하는 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암의 예방 또는 치료 방법.
  22. 암 치료용 약제의 제조를 위한 제1항의 초음파 감응성 폴리머좀 제제의 용도.
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