WO2019208982A1 - 안정화된 단상 혼합액을 이용하는 생분해성 미립구의 제조방법 - Google Patents

안정화된 단상 혼합액을 이용하는 생분해성 미립구의 제조방법 Download PDF

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김미정
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing biodegradable microspheres using a single-phase mixture containing water, alcohol, dichloromethane, and more particularly, a single-phase mixture in which phase separation does not occur without using thickeners and surfactants. And a method for producing biodegradable microspheres having a uniform drug loading rate using the same.
  • Biodegradable microspheres have been studied as carriers to deliver drugs into the body. Biodegradable microspheres are determined in vivo by the degradation mechanism and degradation rate of biodegradable polymers, which are the main constituents, and the release of the internally encapsulated drug can range from 1 week to 6 months depending on the rate of biodegradation of these polymers. .
  • Biodegradable microspheres are in the form of a single emulsion, O / W (oil in water), W / O (water in oil), O / O (oil in oil), S / O (solid in oil), S / W (soild in water) and double emulsions include W / O / W (water / oil / water), O / W / O (oil / water / oil) or S / O / W (solid / oil / water).
  • the most widely used emulsions for industrial use are O / W as a single emulsion and W / O / W as a double emulsion.
  • the most widely known and used method for producing biodegradable microspheres is the solvent evaporation method, which comprises the step of volatilizing and curing the organic solvent used in preparing the microspheres.
  • a method of manufacturing microspheres was provided by a spray drying method and a sonication method.
  • the spray drying method has a disadvantage in that a solvent that can be used is limited. The disadvantage is that it is directly exposed to ultrasonic energy.
  • non-polar organic solvent which is not mixed with water in the internal oil phase in case of O / W type microsphere, which is a single emulsion, uses biodegradable polymer and drug as the nonpolar organic solvent. It can be prepared by dissolving at the same time and rapidly dispersing it in the aqueous phase in which the surfactant is dissolved. This is a method that can be used only when the drug to be encapsulated in a non-polar solvent, the drug that does not dissolve in the non-polar organic solvent has a limit to encapsulate inside the biodegradable microspheres.
  • W / O / W type microspheres which are double emulsions.
  • W / O emulsions are prepared by dissolving a water-soluble drug in the primary water phase and stirring it vigorously with a non-polar organic solvent in which the polymer is dissolved. It can be prepared and dispersed quickly in the secondary aqueous phase in which the surfactant is dissolved can obtain a W / O / W type microspheres.
  • the W / O emulsion has a rapid phase separation of the nonpolar organic solvent and the aqueous solution, and it is difficult to obtain biodegradable microspheres having a uniform loading rate of water-soluble drugs toward the latter part of the manufacturing process (as the batch proceeds).
  • the uniformity of drug encapsulation rate of the granulated microspheres was so poor that it was not suitable for the specification of the formulation and was discarded.
  • the drug encapsulation rate of the microspheres obtained in the initial stage (batch) and the microspheres obtained in the late stage (batch) is uniform even without the use of a thickener and a surfactant.
  • the inventors of the present invention continued to meet the demands of the prior art, and when using a mixed solution containing water, alcohol, and dichloromethane in a specific mixing ratio, surprisingly, no phase separation between solvents occurred, so that the drug and the biodegradable polymer were simultaneously dissolved.
  • the present invention was completed by confirming that it is possible to prepare biodegradable microspheres having a uniform drug loading rate.
  • Yet another object of the present invention is to provide biodegradable microspheres having a uniform drug loading rate, prepared by the above production method.
  • Still another object of the present invention is to provide a method for preparing a single-phase mixed solution for preparing biodegradable microspheres in which phase separation does not occur without using a thickener and a surfactant.
  • the present invention provides a method for producing biodegradable microspheres comprising the following steps:
  • step ii) mixing the drug dissolution solution from step i) to a non-polar organic solvent in which the biodegradable polymer is dissolved to form a single phase mixed solution;
  • the drug is dissolved in a solvent mixture in which water and alcohol are mixed at a volume ratio of 1: 4 to 1: 9.
  • the drug can be used in the preparation method of the present invention is not limited to the drug range as long as it is a water-soluble drug that can be used pharmaceutically, preferably a water-soluble drug; Biological agents such as peptides, proteins, antibodies, nucleic acids, cells and genes; Bioactive substances such as hormones and hormonal analogs; Or mixtures thereof, most preferably a peptide.
  • Peptides that can be used as drugs in the present invention are leuprolelin, goserelin, tryptorelin, buserelin, naparerlin, serorelix, algitide, octreotide and salts thereof.
  • 'alcohol' may be a lower alcohol having 1 to 3 carbon atoms, preferably methanol, ethanol, propanol, isopropanol or a mixture thereof may be used, most preferably ethanol.
  • the water and the alcohol mixture are preferably mixed in a volume ratio of 1: 4 to 1: 9. If the mixing ratio of water and alcohol is out of the above range, the mixed liquid formed in the subsequent step is not stabilized and phase separation (layer separation due to solvent density difference) occurs.
  • the amount of the solvent mixture is not particularly limited as long as it can dissolve the drug.
  • the solvent is mixed in an amount of 0.05 to 1 part by weight of the drug per 1 part by weight of the solvent mixture.
  • the drug solution from step i) is mixed with a non-polar organic solvent in which the biodegradable polymer is dissolved to form a single-phase mixture.
  • the biodegradable polymer constitutes the outer wall of the microspheres and is lost within a certain period of time in the body, and may be used as long as it is a pharmaceutically usable polymer that can be completely dissolved in a nonpolar organic solvent, and most preferably, a unit unit ( Polylactic-co-glycolic acid (Poly (lactic-co-glycolic acid)), Polylactic acid (Poly (lactic acid)), Polycaprolactone (Poly caprolactone), which is a biodegradable polymer with monomers connected by ester bonds Or mixtures thereof.
  • the biodegradable polymer is not particularly limited in weight average molecular weight (MW), but may be used that is 5,000 to 100,000 g / mol.
  • Biodegradable polymer in the present invention may have an intrinsic viscosity of 0.16 to 0.74 dL / g.
  • the biodegradable polymer has an intrinsic viscosity of less than 0.16 dL / g, it may be difficult to continuously release the drug until a desired time because the decomposition of the polymer is too fast, and if the biodegradable polymer has an intrinsic viscosity of more than 0.74 dL / g, It may be too slow to release the drug, resulting in no drug effect.
  • the density is higher than water and the solubility in water is lower than 10 wt (wt)%, so that a solvent having a property of visually observing phase separation when mixed with water alone may be used.
  • the amount of the non-polar solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the biodegradable polymer, but preferably 1 to 20 times the weight of the biodegradable polymer.
  • the mixing volume ratio of the non-polar organic solvent in which the drug solution and the biodegradable polymer are dissolved is a range in which phase separation does not occur, preferably 1: 1 to 1:12, and most preferably 1: 1 to 1 Can be mixed at 6:
  • phase separation layer separation due to solvent density difference
  • the mechanism that results in the above results is achieved by using a mixture of water and an alcohol mixture in a volume ratio of 1: 4 to 1: 9 as a solvent of the drug, while the alcohol forms a hydrogen bond with water, It is predicted that the water molecules do not escape from the nonpolar solvent because the nonpolar solvent mixed in the volume ratio of 12 forms a hydrophobic bond with the carbon chain of the alcohol.
  • the single phase mixture from step ii) is dispersed in the aqueous phase in which the surfactant is dissolved to form a microsphere emulsion containing the drug.
  • the surfactant may be used as long as it is a surfactant capable of stabilizing microsphere dispersion, but is preferably polysorbate 20, polysorbate 60, polysorbate 80, polyvinyl alcohol or Mixtures of these may be used, most preferably polyvinyl alcohol.
  • the dissolving concentration of the surfactant may be used at a concentration capable of stabilizing the microsphere dispersion, and preferably dissolved at a concentration of 0.1 to 5% (w / v).
  • the nonpolar organic solvent is volatilized and cured from the formed microsphere emulsion.
  • non-polar organic solvent from the microsphere emulsion In order to volatilize and cure the non-polar organic solvent from the microsphere emulsion, it may be carried out in a conventional manner such as stirring, heating, reduced pressure stirring, or vacuum evaporation method, for example, 1 to 6 hours at 30 to 40 ° C.
  • the nonpolar organic solvent may be volatilized and cured by heating while applying heat.
  • the cured microspheres from step iv) are lyophilized to obtain biodegradable microsphere powders.
  • Lyophilization can be carried out in a conventional manner.
  • the microspheres may be suspended in an appropriate solution such as water for injection, and then mixed with an excipient, a dispersant, and then lyophilized to be powdered.
  • the sieves Prior to lyophilization, the sieves may be used to filter the cured microspheres as needed.
  • the preparation method of the present invention can maintain the content of the internally encapsulated drug uniformly from the beginning to the late stage so that biodegradable microspheres having a uniform drug encapsulation rate can be obtained throughout the preparation.
  • the biodegradable microspheres prepared by the preparation method of the present invention have a particle size corresponding to the acceptable range of the pharmaceutically acceptable injection, and preferably d50 corresponds to 1 to 300 ⁇ m (FIG. 3).
  • biodegradable microspheres produced by the production method of the present invention can slowly release the drug homogeneously enclosed inside the microspheres (Fig. 5).
  • the present invention provides a biodegradable microspheres having a uniform loading rate of the drug prepared by the above production method.
  • biodegradable microspheres according to the invention can be used as sustained release carriers by encapsulating a water soluble drug.
  • the present invention provides a method for preparing a biodegradable microsphere preparation for the preparation of biodegradable microspheres without the use of thickeners and surfactants and without phase separation.
  • the manufacturing method includes the following steps:
  • step b) mixing the drug dissolution solution from step a) to a non-polar organic solvent in which the biodegradable polymer is dissolved to form a single phase mixture solution.
  • Alcohols, (mixed) volume ratios, solvent mixtures, drugs, biodegradable polymers, nonpolar organic solvents, single phase mixtures and the like in steps a) and b) are as defined and described in steps i) and ii) above.
  • the single-phase mixed solution prepared according to the production method of the present invention is stabilized without phase separation, which is remarkably useful for producing biodegradable microspheres (FIG. 1).
  • the method for preparing biodegradable microspheres prepared using the single-phase mixed solution according to the present invention makes the distribution of drugs inside the microspheres homogeneous, reduces the loss of drugs, and enables the production of sustained-release preparations efficiently and economically.
  • the single phase mixed liquor of the present invention is useful in the preparation of biodegradable microspheres having a uniform encapsulation rate (during multiple batches) throughout the production, since the phase separation does not occur so that the stability of the single phase mixed solution is maintained from the beginning to the end.
  • Biodegradable microspheres produced by the production method of the present invention is possible to uniformly release the drug by the homogeneous distribution of the drug enclosed inside.
  • the phase separation by the solvent does not occur in the manufacturing process, it is possible to produce a biodegradable microspheres with uniform drug encapsulation rate throughout the production using a stabilized single-phase mixture.
  • Example 1 is a photograph showing whether the phase separation of the single-phase mixed solution of the present invention (Example 1) and the prior art W / O emulsion (Comparative Example 1).
  • Example 2 is a graph showing the results of phase separation analysis of the single-phase mixed solution of the present invention (Example 1) and the prior art W / O emulsion (Comparative Example 1).
  • Figure 3 is a scanning electron micrograph photographing the shape of the biodegradable microspheres produced by the production method of the present invention.
  • Figure 4 is a graph comparing the drug loading rate fluctuations of the biodegradable microspheres (Example 3) prepared by the production method of the present invention and W / O / W type biodegradable microspheres (Comparative Example 2) prepared by the conventional method.
  • Figure 5 is a graph showing the accelerated dissolution rate test results of the drug of the biodegradable microspheres prepared by the production method of the present invention.
  • polypeptide acetate 0.28 g was added to a mixed solution of 0.14 mL water (injection water) and 1.0 mL of ethanol, followed by stirring to completely dissolve it, followed by 1.72 g of DL-polylactic-co-glycolic acid (Evonik). , RG653H, Select5050 DLG 2A) was added to 3.11 mL of dichloromethane (large gold) dissolved, and a single phase mixture was prepared using voltex.
  • the biodegradable polymer was prepared in the same manner as in Example 1 except that L-polylactic acid (Evonik, R202H) was used instead of polylactic-co-glycolic acid to prepare a single phase mixed solution.
  • L-polylactic acid Evonik, R202H
  • Example 1 Homogenize all of the single-phase mixed solution of Example 1 at a rate of 0.36 mL / min using a syringe pump in 500 mL of 0.7 wt% polyvinyl alcohol (PVA) aqueous solution at 7000 rpm using a homogenizer. (homogenization) formed a microsphere emulsion.
  • the formed microsphere emulsion was stirred at 36 ° C. for 2 hours at 500 rpm mechanical stirrer to volatilize dichloromethane and cured at 25 ° C. for 30 minutes. Then, the microspheres cured using 75 ⁇ m sieve and 5 ⁇ m sieve were filtered, and then lyophilized for 48 hours at room temperature to prepare powdered biodegradable microspheres.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • Biodegradable microspheres were prepared in the same manner as in Example 3, except that the single-phase mixed solution of Example 2 was used.
  • Example 1 prepared in Preparation Example 1 and the W / O emulsion of Comparative Example 1 were visually observed for comparison with each other, and the photographs are shown in FIG. 1.
  • the W / O emulsion of Comparative Example 1 was formed as an opaque solution as the interface between the two solutions and the phase separation occurred in the water-in-oil layer in the form of microdrops, but the single phase mixed solution of Example 1 It can be seen that the silver interface does not occur and phase separation does not occur to form a transparent solution.
  • Example 1 prepared in Preparation Example 1 and the W / O emulsion of Comparative Example 1 were each contained in a glass vial, and the change in permeability over time at room temperature was measured with a spectrophotometer to convert phase separation into the following equation.
  • Figure 2 The results are shown in Figure 2:
  • T h Permeability at a time (h) that elapsed since the preparation of Example 1 or Comparative Example 1
  • the W / O emulsion of Comparative Example 1 gradually increases Th as compared to T0 as water phase-separates from the emulsion and moves to an upper layer due to a density difference as time passes, but the single-phase mixed solution of Example 1 The silver phase separation did not appear, so the solution permeability did not change over time.
  • the biodegradable microspheres prepared according to the preparation method of the present invention was formed to a particle size corresponding to the acceptable range of the pharmaceutically acceptable injection, it was also formed using various types of biodegradable polymers. .
  • Test Example 4 Measurement of drug loading rate variation of biodegradable microspheres
  • Drug inclusion rate (%) amount of drug actually enclosed per gram of microspheres / amount of drug added per gram of microspheres x 100
  • the W / O / W type biodegradable microspheres of Comparative Example 2 exhibited large fluctuations in drug loading rate over time, whereas the biodegradable microspheres of Example 3 showed a change in time. According to the drug loading rate evenly it can be seen that there is little change.
  • Test Example 5 Analysis of drug dissolution rate of biodegradable microspheres
  • the biodegradable microspheres prepared in accordance with the present invention can be seen to release the drug in a sustained release.
  • Test Example 6 Optimal Solvent Mixing Ratio Assay for Single Phase Mixture Preparation
  • Example 1 of Preparation Example 1 While preparing a single-phase mixed solution as in Example 1 of Preparation Example 1, using a methanol as an example of the alcohol, the mixing ratio of water and methanol, the mixing ratio of water and methanol mixture and dichloromethane as a nonpolar solvent Diversified as shown in 1, the optimum solvent mixing ratio was assayed, and the results of the phase separation were shown in Table 1 below.
  • the water and alcohol mixture in the production method of the present invention can be confirmed that the optimum mixing ratio of the mixture of 1: 4 to 1: 9 volume ratio, and also the water and alcohol mixture and (biodegradable polymer is The mixing of the dissolved) non-polar organic solvent may confirm that the volume ratio of 1: 1 to 1:12 is an optimal mixing ratio.

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Abstract

본 발명에서는 물, 알코올, 디클로로메탄을 포함하는 단상 혼합액을 이용하는 생분해성 미립구의 제조방법에 관한 것으로서, 증점제 및 계면활성제가 사용되지 않으면서도 상분리가 발생하지 않는 단상 혼합액을 제조하고 이를 이용한 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 제조방법은 제조 공정상 용매에 의한 상분리가 일어나지 않는 단상 혼합액을 이용하여 봉입된 약물의 함량을 최종 생분해성 미립구 제조가 완료되기까지 균일하게 유지시킬 수 있는 특징을 가져서, 생분해성 미립구의 제조에 현저히 유용하다.

Description

안정화된 단상 혼합액을 이용하는 생분해성 미립구의 제조방법
본 발명은 물, 알코올, 디클로로메탄을 포함하는 단상 혼합액을 이용하는 생분해성 미립구의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 증점제 및 계면활성제가 사용되지 않으면서도 상(phase) 분리가 발생하지 않는 단상 혼합액을 제조하고 이를 이용하여 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구를 제조하는 방법에 관한 것이다.
생분해성 미립구(Biodegradable microsphere)는 체내로 약물 등을 전달하는 전달체(carrier)로 연구되어 오고 있다. 생분해성 미립구는 주 구성성분인 생분해성 고분자의 분해기전 및 분해속도에 따라 생체내 소실 기간이 정해지는데, 이들 고분자의 생체내 소실 속도에 따라 내부 봉입된 약물의 방출은 1주 내지 6개월에 이른다.
생분해성 미립구는 단일 에멀젼의 형태로써 O/W (oil in water), W/O (water in oil), O/O (oil in oil), S/O (solid in oil), S/W (soild in water) 등이 있으며, 이중 에멀젼의 형태로는 W/O/W (water/oil/water), O/W/O (oil/water/oil) 또는 S/O/W (solid/oil/water)가 있다. 이들 중 산업용으로 가장 널리 사용되는 에멀젼의 형태로는 단일 에멀젼으로는 O/W, 이중 에멀젼으로는 W/O/W이다.
생분해성 미립구를 제조하는 방법으로서 가장 널리 알려지고 사용되는 방법은 용매 증류법(solvent evaporation method)이며, 이는 미립구 제조 시에 사용된 유기용매를 휘발시키고 경화하는 단계를 포함하여 구성된다. 그 외에 미립구를 제조하는 방법으로는 분무건조법(spary drying method)과 초음파 파쇄법(sonication) 등이 제공되었으나, 분무건조법은 사용할 수 있는 용매가 한정되어 있다는 단점이 있으며, 초음파 파쇄법은 내부 약물이 초음파 에너지에 직접적으로 노출된다는 단점이 있다.
용매 증류법으로 생분해성 미립구 제조시, 단일 에멀젼인 O/W형 미립구의 경우는 내부 오일상(oil phase)상으로 물과 섞이지 않는 비극성 유기용매를 사용하며, 생분해성 고분자와 약물을 상기 비극성 유기용매에 동시에 용해하고 이를 계면활성제가 용해된 수상에 빠르게 분산하여 제조할 수 있다. 이는 봉입하고자 하는 약물이 비극성 용매에 용해되는 경우에만 사용할 수 있는 방법이며, 비극성 유기용매에 용해되지 않는 약물은 생분해성 미립구 내부에 봉입하기에 한계가 있다.
극성 용매에 용해되는(수용성) 약물은 주로 이중 에멀젼인 W/O/W형 미립구를 이용하며, 수용성 약물을 1차 수상에 용해한 후 고분자가 용해되어 있는 비극성 유기용매와 강하게 교반하여 W/O 에멀젼을 제조하고 이를 계면활성제가 용해되어 있는 2차 수상에 빠르게 분산시켜 W/O/W형 미립구를 얻을 수 있다. 그러나 W/O 에멀젼은 비극성 유기용매와 수용액의 빠른 상분리가 일어나서, 미립구 제조시 제조 후반부로 갈수록(배치가 진행될수록) 수용성 약물의 균일한 봉입률을 갖는 생분해성 미립구를 수득하기 어려웠고, 후반부에 생산된 미립구의 약물 봉입률의 균일성이 현저히 떨어져 제형의 규격에 적합하지 않아 버려지게 되는 등 경제적으로 매우 비효율적이었다.
W/O 에멀젼을 이용하여 W/O/W형 미립구 제조시 약물 봉입률의 균일성을 향상시키기 위한 하나의 방편으로, W/O 에멀젼의 분산 안정성(colloidal stability)을 개선하는 연구가 진행되어져 왔다. 일례로서 등록특허 10-1558083호에서는 증점제를 사용하여 W/O 에멀젼의 점도를 증가시켜 분산 안정성을 개선하고, 등록특허 10-166356호에서는 수용성 약물의 분산을 촉진시키기 위하여 계면활성제를 사용하였다. 그러나 상기와 같은 종래 제조방법에 의해 제조된 생분해성 미립구는 제조 후 미립구 내에 증점제 또는 계면활성제가 잔존하여 이들의 잔존량을 특정하기 어려운 단점이 있다.
이에 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조를 위하여, 증점제 및 계면활성제가 사용되지 않으면서도, 제조 초기(배치)에 얻어진 미립구와 후기(배치)에 얻어진 미립구의 약물 봉입률이 균일하여 제형 균일성을 갖는 미립구 제조 방법의 개발이 요망되어 왔다.
이에 본 발명자들은 종래 기술의 요구에 부응하기 위한 연구를 지속한 결과, 특정 혼합비의 물, 알코올, 디클로로메탄를 포함하는 혼합액을 사용할 경우, 놀랍게도 용매간 상분리가 발생하지 않아 약물과 생분해성 고분자가 동시에 용해가능하면서도 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조가 가능함을 확인하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 물, 알코올 및 디클로로메탄을 포함하는 단상 혼합액을 이용하여 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조방법에 의해 제조된, 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 증점제 및 계면활성제가 사용되지 않으면서도 상분리가 발생하지 않는 생분해성 미립구 제조용 단상 혼합액의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기와 같은 단계들을 포함하는 생분해성 미립구의 제조방법을 제공한다:
i) 물과 알코올을 1 : 4 ~ 1 : 9의 부피비로 혼합한 용매 혼합액에 약물을 용해하는 단계;
ii) 생분해성 고분자가 용해된 비극성 유기용매에 단계 i)로부터의 약물 용해액을 혼합하여 단상 혼합액을 형성하는 단계;
iii) 상기 단상 혼합액을 계면활성제가 용해된 수상에 분산시켜 미립구 에멀젼을 형성하는 단계;
iv) 상기 iii)에서 형성된 미립구 에멀젼에서 비극성 유기용매를 휘발시키고 경화하는 단계; 및
v) 동결건조하여 분말화하는 단계.
이하 본 발명의 생분해성 미립구의 제조방법을 각 단계에 따라서 상세히 설명한다.
단계 i): 혼합 용매와 약물 용해
물과 알코올을 1 : 4 ~ 1 : 9의 부피비로 혼합한 용매 혼합액에 약물을 용해한다.
본 발명의 제조방법에서 사용될 수 있는 '약물'은 제약학적으로 사용될 수 있는 수용성 약물이면 상기 약물 범위에 국한되지 않으나, 바람직하게는 수용성인 약제; 펩타이드, 단백질, 항체, 핵산, 세포 및 유전자와 같은 생물학적 제제; 호르몬 및 호르몬 동족체(analogue)와 같은 생리활성 물질; 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 가장 바람직하게는 펩타이드이다.
본 발명에서 약물로서 사용될 수 있는 펩타이드로는 류프로렐린, 고세렐린, 트립토렐린, 부세렐린, 나파렐린, 세트로렐릭스, 알지타이드, 옥트레오타이드 및 이들의 염이다.
본 발명에서 '알코올'은 탄소수 1개 내지 3개의 저급 알코올이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있으며, 가장 바람직하게는 에탄올이다.
본 발명에서 약물의 용매로서 물과 알코올 혼합액은 1 : 4 ~ 1 : 9의 부피비로 혼합되는 것이 바람직하다. 물과 알코올의 혼합비가 상기 범위를 벗어나면 후속 단계에서 형성된 혼합액이 안정화되지 않아서 상분리(용매 밀도 차에 의한 층분리)가 발생한다.
용매 혼합액의 사용양은 약물을 용해할 수 있는 양이면 특별히 제한되지 아니하나, 바람직하게는 용매 혼합액 1 중량부 당 약물 0.05 내지 1 중량부의 비율로 혼합될 수 있다.
단계 ii): 단상 혼합액 형성
생분해성 고분자가 용해된 비극성 유기용매에 단계 i)로부터의 약물 용해액을 혼합하여 단상 혼합액을 형성한다.
본 발명에서 생분해성 고분자는 미립구의 외벽을 구성하며 체내에서는 일정 기간 내에 소실되는 것으로서, 제약학적으로 사용 가능하며 비극성 유기용매에 완전히 용해될 수 있는 고분자이면 사용될 수 있으며, 가장 바람직하게는 단위 유닛(monomer)이 에스터(Ester) 결합으로 연결된 생분해성 고분자인 폴리락틱-코-글리콜산(Poly(lactic-co-glycolic acid)), 폴리락트산(Poly(lactic acid)), 폴리카프로락톤(Poly caprolactone) 또는 이들의 혼합물을 사용한다.
본 발명에서 생분해성 고분자는 중량 평균 분자량(MW)은 특별히 제한되지 않으나, 5,000 내지 100,000 g/mol인 것이 사용될 수 있다.
본 발명에서 생분해성 고분자는 0.16 내지 0.74 dL/g의 고유점도를 가질 수 있다. 본 발명에서 생분해성 고분자가 0.16 dL/g 미만의 고유점도를 가지면 고분자의 분해가 너무 빨라 원하는 시간까지 약물의 지속적인 방출이 어려울 수 있고, 0.74 dL/g을 초과하는 고유점도를 가지면 고분자의 분해가 너무 느려 약물의 방출량이 적어 약효가 나타나지 않을 수 있다.
본 발명에서 비극성 유기용매로는 밀도가 물보다 높으며 물에 대한 용해도가 10 중량(wt)% 보다 낮아 물과 단독 혼합하였을 때 상분리를 육안으로 관찰할 수 있는 성질의 용매를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 디클로로메탄 또는 클로로포름을 사용하며, 가장 바람직하게는 디클로로메탄을 사용한다.
비극성 용매의 사용양은 생분해성 고분자를 용해할 수 있는 양이면 특별히 제한되지 아니하나, 바람직하게는 생분해성 고분자 중량의 1배 내지 20배일 일 수 있다.
상기 약물 용해액과 생분해성 고분자가 용해된 비극성 유기용매의 혼합 부피비는 상분리가 일어나지 않는 범위로서, 바람직하게는 1:1 내지 1:12로 혼합될 수 있으며, 가장 바람직하게는 1:1 내지 1:6으로 혼합될 수 있다.
본 단계에서 제조된 단상 혼합액은 상분리(용매 밀도차에 의한 층분리)가 일어나지 않았다 (도 1).
위와 같은 결과가 도출되는 메카니즘은 1: 4 ~ 1: 9의 부피비로 혼합된 물과 알코올 혼합액을 약물의 용매로서 사용함에 의해, 알코올이 물과 수소결합을 형성하는 동시에, 1 : 1 내지 1 : 12 의 부피비로 혼합된 비극성용매가 알코올의 탄소사슬과 소수성 결합을 함으로써 물분자가 비극성용매로부터 이탈되지 않는 것이라 예측된다.
단계 iii): 미립구 에멀젼 형성
단계 ii)로부터의 단상 혼합액을 계면활성제가 용해된 수상에 분산시켜 약물이 포함된 미립구 에멀젼을 형성한다.
본 발명의 상기 단계에서 계면활성제는 미립구 분산을 안정화할 수 있는 계면활성제이면 종류에 한정되지 않고 사용될 수 있으나, 바람직하게는 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 60, 폴리소르베이트 80, 폴리비닐알코올 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있으며, 가장 바람직하게는 폴리비닐알코올이 사용된다.
계면활성제의 용해 농도는 미립구 분산을 안정화할 수 있는 농도로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 0.1~5 %(w/v)의 농도로 용해되어 사용될 수 있다.
단계 iv): 비극성 유기용매 휘발 및 경화
형성된 미립구 에멀젼으로부터 비극성 유기용매를 휘발시키고 경화시킨다.
미립구 에멀젼으로부터 비극성 유기용매를 휘발시키고 경화시키기 위하여 일반적으로 사용되는 교반, 가열, 감압교반, 또는 진공 증발방법 등의 통상의 방식으로 수행될 수 있으며, 예를 들어 30 ~ 40℃로 1~6 시간동안 열을 가하는 가열 방식으로 비극성 유기용매를 휘발시킨 후 경화시킬 수 있다.
v) 분말화
단계 iv)로부터의 경화된 미립구를 동결건조하여 생분해성 미립구 분말을 얻는다.
동결건조는 통상의 방식으로 수행될 수 있다. 바람직하게는 미립구를 주사용수 등 적절한 용액에 현탁한 후 부형제, 분산제 등을 혼합한 후 동결건조하여 분말화할 수 있다.
동결건조에 앞서, 필요에 따라서, 체(sieves)를 이용하여 경화된 미립구를 여과할 수 있다.
본 발명의 제조방법은 내부 봉입된 약물의 함량을 제조 초기부터 후기까지 균일하게 유지할 수 있어서 제조 전반에 걸쳐 균일한 약물 봉입율을 갖는 생분해성 미립구가 얻어질 수 있게 한다.
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 생분해성 미립구는 제약학적으로 인정되는 주사제의 허용범위에 해당하는 입도를 가지며, 바람직하게는 d50이 1 내지 300㎛에 해당한다 (도 3).
또한 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 생분해성 미립구는 미립구 내부에 균질하게 봉입된 약물을 서서히 방출할 수 있다 (도 5).
본 발명의 또 다른 목적에 따라서, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 약물의 균일한 봉입률을 갖는 생분해성 미립구를 제공한다.
본 발명에 따른 생분해성 미립구는 수용성 약물을 봉입하여 서방성 방출 전달체로서 사용가능하다.
본 발명의 또 다른 목적에 따라서 본 발명은 증점제 및 계면활성제가 사용되지 않으면서도 상분리가 발생하지 않고 안정화된, 생분해성 미립구 제조용 단상 혼합액의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 하기와 같은 단계들을 포함한다:
a) 물과 알코올을 1 : 4 ~ 1: 9의 부피비로 혼합한 용매 혼합액에 약물을 용해하는 단계; 및
b) 생분해성 고분자가 용해된 비극성 유기용매에 단계 a)로부터의 약물 용해액을 혼합하여 단상 혼합액을 형성하는 단계.
단계 a) 및 단계 b)에서 알코올, (혼합)부피비, 용매 혼합액, 약물, 생분해성 고분자, 비극성 유기용매, 단상 혼합액 등은 상기 단계 i) 및 단계 ii)에서 정의되고 설명된 바와 같다.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 단상 혼합액은 상분리가 발생하지 않고 안정화되어, 생분해성 미립구의 제조용으로 현저히 유용하다 (도 1). 본 발명의 따른 단상 혼합액을 이용하여 제조된 생분해성 미립구의 제조방법은 미립구 내부 약물의 분포를 균질하게 하고, 약물의 손실을 줄이고 효율적이고 경제적으로 서방형 제제를 생산케 한다.
본 발명의 단상 혼합액은 상분리가 일어나지 않아 제조 초기부터 말기까지 단상 혼합액의 안정성이 유지되어 제조 전반에 걸쳐 (여러 배치가 진행될 동안) 균일한 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조에 유용하다.
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 생분해성 미립구는 내부 봉입된 약물의 분포가 균질하여 약물의 균일한 서방성 방출이 가능하다.
본 발명에 따른 제조방법은 제조 공정상 용매에 의한 상분리가 일어나지 않아 안정화된 단상 혼합액을 사용하여 제조 전반에 걸쳐 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구를 현저하게 효율적으로 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 단상 혼합액(실시예 1)과 종래 기술의 W/O 에멀젼(비교예 1)의 상분리 발생 여부를 보여주는 사진이다.
도 2는 본 발명의 단상 혼합액(실시예 1)과 종래 기술의 W/O 에멀젼(비교예 1)의 경시적 상분리 여부 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제조방법으로 제조된 생분해성 미립구의 형상을 촬영한 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 제조방법으로 제조된 생분해성 미립구(실시예 3)와 종래 방법으로 제조된 W/O/W형 생분해성 미립구(비교예2)의 약물 봉입률 변동을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제조방법으로 제조된 생분해성 미립구의 약물의 가속용출률 시험결과를 보여주는 그래프이다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 이들 제조예 및 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
제조예 1: 단상 혼합액 제조
실시예 1
0.14 mL 물(주사용수)과 1.0 mL의 에탄올을 혼합한 혼합액에 초산 류프로렐린 (Polypeptide) 0.28 g을 첨가한 후 교반하여 완전히 용해한 후, 1.72 g의 DL-폴리락틱-코-글리콜산 (Evonik, RG653H, Select5050 DLG 2A)를 용해시켜 둔 3.11 mL의 디클로로메탄 (대정화금)에 첨가하고 볼텍스(voltex)를 사용하여 단상 혼합액을 제조하였다.
실시예 2
생분해성 고분자를 폴리락틱-코-글리콜산 대신에 L-폴리락트산 (Evonik, R202H)을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 단상 혼합액을 제조하였다.
비교예 1
초산 류프로렐린 (Polypeptide) 0.28g을 1.14mL 물(주사용수)에 완전히 용해한 후, 1.72 g의 DL-폴리락틱-코-글리콜산 (Evonik, RG653H, Select5050 DLG 2A)를 용해시켜 둔 3.11 mL의 디클로로메탄 (대정화금)에 첨가하고 볼텍스(voltex)를 사용하여 W/O 에멀젼을 제조하였다.
제조예 2: 생분해성 미립구 제조
실시예 3
실시예 1의 단상 혼합액 전부를 0.7 중량% 폴리비닐알콜(PVA) 수용액 500 mL에 실린지펌프를 이용하여 0.36 mL/min의 속도로 주입하면서 호모게나이저(Homogenizer)를 이용해 7000 rpm의 조건으로 균질화(homogenization)하여 미립구 에멀젼을 형성시켰다. 형성된 미립구 에멀젼을 36℃에서 2시간동안 메커니컬 스터러 500rpm으로 교반(stirring)하여 디클로로메탄을 휘발시키고 25℃에서 30분간 경화하였다. 그리고 나서 75㎛ 체(sieves)와 5㎛ 체를 이용하여 경화된 미립구를 여과한 후, 실온 조건에서 48시간 동안 동결건조하여 분말화한 생분해성 미립구를 제조하였다.
실시예 4
실시예 2의 단상 혼합액을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 생분해성 미립구를 제조하였다.
비교예 2
비교예 1의 W/O 에멀젼을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 W/O/W형 생분해성 미립구를 제조하였다.
시험예
시험예 1: 상분리 발생 여부 관찰
상기 제조예 1에서 제조된 실시예 1의 단상 혼합액과 비교예 1의 W/O 에멀젼에 대해 상분리 발생 여부를 육안으로 관찰하여 비교하였으며, 그 결과 사진을 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 1의 W/O 에멀젼은 두 용액간 계면이 발생하고 상분리가 일어나서 유중수층이 미세방울 형태로 존재함에 따라 불투명한 용액으로 형성되었으나, 실시예 1의 단상 혼합액은 계면이 발생하지 않고 상층분리가 일어나지 않아서 투명한 용액으로 형성되었음을 확인할 수 있다.
시험예 2: 경시적 상분리 분석
상기 제조예 1에서 제조된 실시예 1의 단상혼합액과 비교예 1의 W/O 에멀젼을 각각 유리 바이알에 담아 상온에서 시간 흐름에 따른 투과도 변화를 분광광도계로 측정하여 상분리여부를 하기식으로 환산하여 그 결과를 도 2에 나타내었다:
투과도 변화 = T h / T 0
T 0: 실시예 1 또는 비교예 1이 제조된 직후의 투과도
T h: 실시예 1 또는 비교예 1의 제조 후로부터 경과한 시간(h)에서의 투과도
도 2에 도시된 바와 같이, 비교예 1의 W/O 에멀젼은 시간이 흐름에 따라 물이 에멀젼으로부터 상분리되어 밀도차에 의해 상층부로 이동함으로써 T0 대비 Th가 점차 증가하나, 실시예 1의 단상 혼합액은 상분리 현상이 나타나지 않아 시간이 흐르더라도 용액 투과도의 변화가 나타나지 않았다.
시험예 3: 생분해성 미립구 형상 확인
상기 제조예 2에서 제조된 실시예 3 및 실시예 4의 생분해성 미립구의 형상을 주사전자현미경으로 촬영하여 확인하고, 그 사진을 도 3에 나타내었다.
도 3에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 생분해성 미립구는 제약학적으로 인정되는 주사제의 허용범위에 해당하는 입도로 형성되었으며, 다양한 종류의 생분해성 고분자를 사용하여도 형성되었다.
시험예 4: 생분해성 미립구의 약물 봉입률 변동 측정
상기 제조예 2에서 제조된 실시예 3 및 비교예 2의 생분해성 미립구의 제조 경과 시간에 따른 류프로렐린의 봉입률의 변동 여부를 하기식에 의하여 산출하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
봉입률 변동율 = EE h / EE 0 X 100(%)
EE h : 미립구 제조 h분 후에 약물 봉입률
EE 0 : 미립구 제조 직후의 약물 봉입률
약물 봉입률(%)= 미립구 g당 실제 봉입된 약물의 양/미립구 g당 제조시 첨가한 약물의 양 X 100
도 4에 도시된 바와 같이, 비교예 2의 W/O/W형 생분해성 미립구는 약물 봉입률이 시간의 흐름에 따라 큰 변동을 나타내는 반면에, 실시예 3의 생분해성 미립구는 시간의 흐름에 따른 약물 봉입률이 고르게 나타나 변동이 거의 없음을 확인할 수 있다.
시험예 5: 생분해성 미립구의 약물 용출률 분석
상기 제조예 2에서 제조된 실시예 4의 생분해성 미립구를 100 mg을 취하여 0.02% 폴리소르베이트80 수용액 100 mL에 첨가한 후, 50±0.5 ℃에서 125 rpm으로 쉐이킹(Shaking)하는 조건으로 약물의 가속용출시험을 진행하였다.
약물의 용출은 각각 1, 4, 7, 24, 30시간에 용출액을 1mL씩 취하여 분광 광도계(spectrophotometer)를 이용하여 280nm에서 흡광도 측정하여 용출율을 계산하여, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 생분해성 미립구는 약물을 서방적으로 방출함을 확인할 수 있다.
시험예 6: 단상 혼합액 제조시 최적 용매 혼합비 검정
상기 제조예 1의 실시예 1에서와 동일하게 단상 혼합액을 제조하면서, 알코올의 일 실시예로써 메탄올을 사용하여 물과 메탄올의 혼합비, 물과 메탄올 혼합액과 비극성 용매인 디클로로메탄과의 혼합비를 하기 표 1과 같이 다양화하여, 최적 용매 혼합비를 검정하였고, 상분리 여부를 관찰하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
물:메탄올 물/메탄올 혼합액 : DCM
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 1:7 1:8 1:9 1:10 1:11 1:12 1:13
1:9 X X X X X X X X X X X X O
1:6 X X X O O O O O O O O O O
1:4 X O O O O O O O O O O O O
1:3 O O O O O O O O O O O O O
(O: 상분리 일어남, X: 상분리 일어나지 않음)
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제조방법에서 물과 알코올 혼합액은 1 : 4 ~ 1 : 9의 부피비로 혼합되는 것이 최적의 혼합비임을 확인할 수 있으며, 아울러 물과 알코올 혼합액과 (생분해성 고분자가 용해된) 비극성 유기용매의 혼합은 1:1 내지 1:12 부피비가 최적의 혼합비임을 확인할 수 있다.

Claims (14)

  1. i) 물과 알코올을 1 : 4 ~ 1 : 9의 부피비로 혼합한 용매 혼합액에 약물을 용해하는 단계;
    ii) 생분해성 고분자가 용해된 비극성 유기용매에 단계 i)로부터의 약물 용해액을 혼합하여 단상 혼합액을 형성하는 단계;
    iii) 상기 단상 혼합액을 계면활성제가 용해된 수상에 분산시켜 미립구 에멀젼을 형성하는 단계;
    iv) 미립구 에멀젼에서 비극성 유기용매를 휘발시키고 경화하는 단계; 및
    v) 동결건조하여 분말화하는 단계;
    를 포함하는 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 알코올이 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 이소프로판올로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 비극성 유기용매가 디클로로메탄 또는 클로로포름인 것을 특징으로 하는 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리락틱-코-글리콜산 (Poly(lactic-co-glycolic acid)), 폴리락트산 (Poly(lactic acid)) 및 폴리카프로락톤 (Polycaprolactone)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 단계 ii)에서 약물 용해액과 생분해성 고분자가 용해된 비극성 유기용매의 혼합 부피비는 1 : 1 내지 1 : 12인 것을 특징으로 하는 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 계면활성제가 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 60, 폴리소리베이트 80 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 약물이 수용성 약물인 것을 특징으로 하는 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 약물이 펩타이드인 것을 특징으로 하는 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 펩타이드는 류프로렐린 또는 그의 염인 것을 특징으로 하는 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구의 제조방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조되고, 균일한 약물 봉입률을 갖는 생분해성 미립구.
  11. 생분해성 미립구의 제조용 단상 혼합액의 제조방법으로,
    a) 물과 알코올을 1 : 4 ~ 1: 9의 부피비로 혼합한 용매 혼합액에 약물을 용해하는 단계; 및
    b) 생분해성 고분자가 용해된 비극성 유기용매에 단계 a)로부터의 약물 용해액을 혼합하여 단상 혼합액을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 단상 혼합액은 상분리가 발생하지 않고 안정화되어 있는 것을 특징으로 하는 단상 혼합액의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서, 단계 b)에서 약물 용해액과 생분해성 고분자가 용해된 비극성 유기용매의 혼합 부피비는 1 : 1 내지 1 : 12인 것을 특징으로 하는 생분해성 미립구의 제조용 단상 혼합액의 제조방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 약물이 펩타이드인 것을 특징으로 하는 생분해성 미립구의 제조용 단상 혼합액의 제조방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 펩타이드는 류프로렐린 또는 그의 염인 것을 특징으로 하는 생분해성 미립구의 제조용 단상 혼합액의 제조방법.
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