KR20120126356A - Nanoparticles comprising amphiphilic low molecular weight hyaluronic acid complex and a process for the preparation thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 담즙산이 결합된 히알루론산 나노입자를 포함하는 약물 전달체 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 저분자량의 히알루론산-담즙산 복합체의 내부에 약물을 봉입시킴으로써 고분자량의 히알루론산으로 제조된 나노입자에 비해 개선된 용해도를 나타내며, 독성이 적고, 고효율로 약물을 봉입시킬 수 있으며 멸균 여과가 용이하고 암세포에 대한 타겟팅 효과가 우수한 나노입자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a drug carrier composition comprising hyaluronic acid nanoparticles bound to bile acids, and more particularly, nanoparticles prepared from high molecular weight hyaluronic acid by encapsulating a drug in a low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex. Compared to the present invention, the present invention relates to nanoparticles having improved solubility, low toxicity, high drug encapsulation, easy sterile filtration, and excellent targeting effect against cancer cells, and methods for preparing the same.
양친성 고분자는 친수성과 소수성 구획을 동시에 가지므로 수용액상에서 계면에너지의 안정화를 위해 자가집합체(self-aggregate) 또는 미셀(micelle)을 형성하게 된다. 양친성 고분자에 의해 형성된 자가집합체 또는 미셀은 친수성 및 소수성의 정도에 따라 입자의 크기, 분포, 유동학적 성질 및 열역학적 안정성 등이 다르게 나타나는 것으로 알려져 있다. 또한 이러한 자가집합체 내부의 소수성 영역에 여러 가지의 소수성 약물을 봉입하여 약물의 선택적 및 효과적인 전달을 유도할 수 있다고 보고되어 있다 (Adv. Drug, Deliv. Rev. 2001. 47, 113-131). 이와 같은 자가집합체 내부에 소수성 약물을 봉입하여 제조된 나노입자는 체내의 순환 시간을 연장시키고 약물 방출을 조절할 뿐 아니라 암조직에 EPR(Enhanced permeation and retention) 효과에 의해 특이적으로 축적되는 성질을 나타낸다. 따라서, 소수성 약물의 독성을 현저히 감소시키고 약효는 증가시킴으로써 환자의 편의성을 증대시키고 부작용은 감소시킨다. Amphiphilic polymers have both hydrophilic and hydrophobic compartments to form self-aggregates or micelles for stabilization of interfacial energy in aqueous solutions. Self-assembly or micelles formed by amphiphilic polymers are known to exhibit different particle sizes, distributions, rheological properties and thermodynamic stability depending on the degree of hydrophilicity and hydrophobicity. In addition, it has been reported that a variety of hydrophobic drugs can be enclosed in the hydrophobic region inside the auto assembly to induce selective and effective delivery of drugs (Adv. Drug, Deliv. Rev. 2001. 47, 113-131). Nanoparticles prepared by encapsulating hydrophobic drugs in such self-assembly exhibit prolonged circulating time in the body and regulate drug release, as well as specific accumulation in cancer tissue by EPR (Enhanced permeation and retention) effect. . Thus, by significantly reducing the toxicity and increasing the efficacy of the hydrophobic drug, the patient's convenience is increased and side effects are reduced.
양친성 고분자로 자가집합체를 이루면서 고효율로 약물을 봉입하기 위해서는 수용액상에 친수성과 소수성 구획의 적절한 균형을 유지하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해 diblock 합성 고분자, 소수성 물질로 개질된 천연고분자, 양친성을 띠고 있는 지질 계열등 많은 고분자들이 나노입자를 제조하기 위해 개발되어 왔다. 현재 상품화된 나노입자로는 소수성 PLA에 친수성 PEG를 합성한 공중합체로 파클리탁셀을 봉입한 제넥솔 PM(Genexol PM, 삼양사)이 있으며, 알부민의 소수성 포켓을 이용하여 파클리탁셀을 봉입한 아브락산(Abraxane, Abraxis사)이 있다. 지질 계열로는 리포좀이 대표적이며 페길화된 지질에 독소루비신을 봉입한 독실(Doxil, Alza사)이 있다. 많은 연구자들이 자가집합체를 형성하는 양친성 고분자를 개발한 바 있으며, 항암제를 봉입하여 기존 항암제의 부작용을 줄이고 약효를 현저히 개선하기 위한 나노입자 제형을 연구해 왔다. 그러나, 실질적으로 새로운 고분자를 개발하여 나노 입자 제형으로 상품화된 것은 상기 예시된 제품들이 유일한데, 이는 주로 주사용 제제로 개발하는데 있어서 용해도, 점성, 멸균, 대량생산 등에 있어서의 기술적 어려움에 기인한다. In order to encapsulate drugs with high efficiency while forming self-assembly with amphiphilic polymers, it is very important to maintain an appropriate balance of hydrophilic and hydrophobic compartments in aqueous solution. To this end, many polymers have been developed to produce nanoparticles, such as diblock synthetic polymers, natural polymers modified with hydrophobic materials, and amphiphilic lipids. Currently commercialized nanoparticles are a synthetic copolymer of hydrophilic PEG in hydrophobic PLA and Genexol PM (Samyang) encapsulated with paclitaxel, and abraxane (Abraxane, encapsulated with paclitaxel using a hydrophobic pocket of albumin). Abraxis). Lipids are representative of the liposomes, and doxyl (Doxil, Alza), which contains doxorubicin in PEGylated lipids. Many researchers have developed amphiphilic polymers that form self-aggregates, and have been studying nanoparticle formulations to enclose anticancer drugs to significantly reduce side effects and significantly improve drug efficacy. However, the only products exemplified above are substantially the development of new polymers and commercialized into nanoparticle formulations, mainly due to technical difficulties in solubility, viscosity, sterilization, mass production, etc., in the development of injectable formulations.
히알루론산(Hyaluronic acid, HA)은 1 x 105 내지 1 x 107 Da 범위의 분자량을 갖는 선형 다당 중합체로서, (β,1-4)-D-글루쿠론산(D-glucuronic acid, GlcUA)과 (β,1-3)-N-아세틸-D-글루코사민(N-acetyl-D-glucosamine, GlcNAc) 단위의 반복 서열로 구성되어 있다. 대부분의 인체 조직의 세포외 기질(extracellular matrix) 및 세포 표면에서 발견되며, 특히 관절 활액(synovial fluid), 연골 등에 다량 존재한다. 따라서 히알루론산은 생체적합성을 가지며, 혈액 내의 히알루론산효소인 히알루로니다아제(hyaluronidase)에 의해 생분해되기 때문에 약물 전달체, 조직공학용 지지체 등 생체 재료로 이용된다. 특히 히알루론산은 암세포 또는 전이암세포 표면에서 과발현되는 CD44, RHAMM과 결합하여 엔도사이토시스를 통해 세포 내 흡수(internalization)되며, 리소좀과 같은 낮은 pH 환경에서 분해된다. 이러한 성질을 이용하여 암세포나 전이암세포에 대한 표적화 효과를 가지며 항암제의 세포 내 흡수율를 향상시킬 수 있는 히알루론산-항암제 복합체의 개발이 다수 이루어졌다. 예를 들면, 미토마이신와 에피루비신을 히알루론산에 결합시켜 폐암 모델 쥐에 주입한 결과 우수한 항암 효과를 보였으며, 잘 알려진 히알루론산-파클리탁셀 컨쥬게이트는 암세포에 매우 높은 특이성을 보이며 치료 효과를 증진시켰다. 또한, 히알루론산을 양친성으로 개질하여 약물 전달체로 이용하려는 연구가 다수 이루어졌으며, 히알루론산의 카르복실기에 소수성 단분자 또는 소수성 고분자를 결합시켜 생성된 양친성 고분자에 소수성 약물을 봉입하여 항암 제제로서의 효과를 증명한 예가 있다. Hyaluronic acid (HA) is a linear polysaccharide polymer having a molecular weight ranging from 1 x 10 5 to 1 x 10 7 Da, wherein (β, 1-4) -D-glucuronic acid (GlcUA) And a repeating sequence of (β, 1-3) -N-acetyl-D-glucosamine (N-acetyl-D-glucosamine, GlcNAc). It is found in the extracellular matrix and cell surface of most human tissues, especially in synovial fluid and cartilage. Therefore, hyaluronic acid is biocompatible and is biodegradable by hyaluronatease (hyaluronidase), which is a hyaluronic acid enzyme in the blood, and thus is used as a biomaterial such as drug carriers and tissue engineering supports. In particular, hyaluronic acid binds to CD44, RHAMM, which is overexpressed on the surface of cancer cells or metastatic cancer cells, and is internalized through endocytosis, and is degraded in a low pH environment such as lysosomes. By using these properties, a number of hyaluronic acid-anticancer complexes have been developed that have a targeting effect on cancer cells or metastatic cancer cells and can improve the cellular uptake rate of anticancer drugs. For example, mitomycin and epirubicin combined with hyaluronic acid and injected into lung cancer model mice showed excellent anticancer effects. The well-known hyaluronic acid-paclitaxel conjugate showed very high specificity to cancer cells and enhanced the therapeutic effect. In addition, a number of studies have been made to use hyaluronic acid as an amphiphilic drug and use it as a drug carrier.Effect of a hyaluronic acid into an amphiphilic polymer produced by combining a hydrophobic monomolecular or hydrophobic polymer with a carboxyl group of hyaluronic acid as an anticancer agent There is an example that proves that.
약물 전달체로서 히알루론산의 단점은 물에만 용해가능하여 소수성 물질을 결합시킬 때 반응 효율이 낮고, 점성이 높아 비경구 투여 및 대량 생산이 곤란하다는 것이다. 특히 히알루론산을 약물의 봉입체로 이용하기 위해서는 고용량이 요구되는데, 약물의 유효 농도에 맞추어 약물 전달체 용액을 제조하게 되면 용액의 점성이 높아져 주사하기 어려운 경우가 많다. 공개특허 제10-2010-0037494호는 히알루론산에 담즙산을 결합시켜 양친성 복합체를 제조하는 방법을 개시한다. 이 방법에서 사용된 히알루론산의 분자량은 250 KDa및 135 KDa인데, 이를 고농도, 즉 실질적으로 약물의 임상 용량에 적합한 농도로 제제화하게 되면 점성이 증대되어 주사용으로서 부적합하게 된다. 뿐만 아니라, 히알루론산의 양이 증가하는 경우 나노 입자를 형성하기 위해서는 결합되는 담즙산의 양도 증가시켜야 하는데, 다량의 담즙산은 인체에 독성을 유발할 수 있다. 또한 고분자량 히알루론산-담즙산 복합체는 약물을 비교적 다량으로 봉입할 수 있는 반면, 입자의 크기가 400 ㎚이상이 되어 EPR 효과 및 세포 내 흡수(internalization) 효율이 낮아지고, 입자 분포도의 범위가 넓어지므로 재현성이 낮아지게 된다. 공업적 생산이 필요한 경우, 점도의 문제로 인해 제조 및 멸균처리가 곤란하여 대량생산이 불가능한 단점이 있었다.The disadvantage of hyaluronic acid as a drug carrier is that it is soluble only in water, so that when combined with hydrophobic substances, the reaction efficiency is low, the viscosity is high, and parenteral administration and mass production are difficult. In particular, a high dose is required to use hyaluronic acid as an inclusion body of the drug, and when the drug delivery solution is prepared according to the effective concentration of the drug, the viscosity of the solution is often high, making it difficult to inject. Korean Patent Publication No. 10-2010-0037494 discloses a method for preparing an amphiphilic complex by binding bile acid to hyaluronic acid. The molecular weights of hyaluronic acid used in this method are 250 KDa and 135 KDa, which are formulated at high concentrations, that is, at concentrations substantially suitable for the clinical dose of the drug, increase viscosity and make them unsuitable for injection. In addition, when the amount of hyaluronic acid is increased to increase the amount of bile acid bound to form nanoparticles, a large amount of bile acid may cause toxicity to the human body. In addition, while the high molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex can encapsulate a relatively large amount of the drug, the particle size becomes 400 nm or more, which lowers the EPR effect and the intracellular absorption efficiency, and the range of particle distribution is widened. Reproducibility becomes low. If industrial production is required, it is difficult to manufacture and sterilize due to the problem of viscosity, there was a disadvantage that mass production is impossible.
이에, 본 발명자들은 기존 고분자량 히알루론산-담즙산 복합제의 상기 명시한 단점들을 해결하기 위해 저분자량의 히알루론산 및 소수성 담즙산을 사용하여 양친성 복합체를 제조한 결과, 용해성이 현저하게 개선되고 독성이 감소하여 주사제로 상품화가능한 나노입자 제형을 개발하였다, 나아가, 히알루론산의 분자량을 낮추고 담즙산의 결합율을 최적 수준으로 조절한 결과, 약물 봉입 효율 및 용량, 입자 크기 및 분포도, 암조직에 대한 타겟팅 효과가 개선된 나노입자 제형을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have prepared amphiphilic complexes using low molecular weight hyaluronic acid and hydrophobic bile acids to solve the above-mentioned disadvantages of the existing high molecular weight hyaluronic acid-bile acid complexes. Injectable nanoparticle formulations have been developed, and further, lowering the molecular weight of hyaluronic acid and controlling the binding rate of bile acids to the optimal level results in improved drug encapsulation efficiency and dosage, particle size and distribution, and targeting effects on cancer tissue. The present invention was completed by developing a nanoparticle formulation.
따라서 본 발명의 목적은, 저분자량 히알루론산-담즙산 복합체 및 상기 복합체에 약물이 봉입된 나노입자를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex and a nanoparticle in which a drug is enclosed in the complex.
본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명에 따른 저분자량 히알루론산-담즙산 복합체 및 나노입자의 제조 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex and a method for preparing nanoparticles according to the present invention.
본 발명의 또다른 목적은 상기 본 발명에 다른 나노입자를 포함하는 주사제를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide an injection comprising the nanoparticles according to the present invention.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 5 내지 20 KDa의 저분자량 히알루론산에 소수성 담즙산이 결합된 양친성 복합체로서, 수중에서 자가 집합체를 형성하는 약물 전달용 저분자량 히알루론산-담즙산 복합체를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a low-molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex for drug delivery as an amphiphilic complex in which a hydrophobic bile acid is bonded to a low molecular weight hyaluronic acid of 5 to 20 KDa to form an autogenous aggregate in water. .
또한, 본 발명은 상기 저분자량 히알루론산-담즙산 복합체 내부에 약물이 봉입된 나노입자를 제공한다. 바람직하게, 상기 나노입자의 직경은 100 내지 500 nm이고, 히알루론산 단량체에 대해 소수성 담즙산은 1 내지 20의 치환도(%)로 결합되며, 상기 약물은 복합체 내부에 10 내지 40 중량%의 함량으로 봉입된다. In another aspect, the present invention provides a nanoparticle drug is enclosed in the low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex. Preferably, the diameter of the nanoparticles is 100 to 500 nm, the hydrophobic bile acid is bound with a degree of substitution (%) of 1 to 20 with respect to the hyaluronic acid monomer, the drug is in the content of 10 to 40% by weight inside the complex It is enclosed.
또한, 본 발명은In addition,
(a) 콜란산 구조를 갖는 소수성 담즙산을 아미노에틸 콜라노아미드로 합성하는 단계;(a) synthesizing hydrophobic bile acid having a cholanic acid structure with aminoethyl colonanoamide;
(b) 5 내지 20 KDa의 저분자량 히알루론산을 수용성 용매에 용해시켜 히알루론산 용액을 제조하는 단계;(b) dissolving 5-20 KDa low molecular weight hyaluronic acid in an aqueous solvent to prepare a hyaluronic acid solution;
(c) 상기 단계(a)의 아미노에틸 콜라노아미드를 유기 용매에 용해시켜 콜라노아미드 용액을 제조하는 단계;(c) dissolving the aminoethyl colonanoamide of step (a) in an organic solvent to prepare a collagenoamide solution;
(d) 상기 단계(b)의 히알루론산 용액에 상기 단계(c)의 콜라노아미드 용액을 첨가하여 반응액을 제조하는 단계;(d) preparing a reaction solution by adding the collagenoamide solution of step (c) to the hyaluronic acid solution of step (b);
(e) 상기 반응액으로부터 히알루론산-담즙산 복합체를 석출하여 수득하는 단계; 및(e) obtaining a hyaluronic acid-bile acid complex from the reaction solution and obtaining it; And
(f) 상기 히알루론산-담즙산 복합체 내부에 약물을 봉입하는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 나노입자의 제조 방법을 제공한다.(f) it provides a method for producing nanoparticles comprising the step of encapsulating a drug in the hyaluronic acid-bile acid complex.
본 발명은 또한 상기 나노입자를 포함하는 주사용 제제를 제공한다.The present invention also provides an injectable preparation comprising the nanoparticles.
본 발명에 따른 저분자량 히알루론산-담즙산 복합체의 내부에 소수성 약물이 봉입된 나노입자는 기존 약물전달체에 비해 물에 대한 용해도가 우수하여 주사제로서 상품화할 수 있고, 고효율, 고용량으로 약물을 봉입할 수 있다. 또한, 나노입자의 크기 및 분포도가 현저히 개선되어, 재현성 있고 대량생산이 가능한 제조 방법에 의해 개발될 수 있다. 이와 같이 제조된 히알루론산-담즙산 복합체 나노입자는 암조직에 특이적인 분포 및 축적 효과를 나타내며 기존 제품에 비해 뛰어난 항암 효과를 나타내는 것으로 확인되었으므로, 특히 암치료를 위한 새로운 약물전달시스템의 성분으로 이용될 수 있다.The nanoparticles encapsulated with a hydrophobic drug in the low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex according to the present invention have excellent solubility in water than conventional drug carriers and can be commercialized as an injection, and can be encapsulated with high efficiency and high dose. have. In addition, the size and distribution of the nanoparticles is significantly improved, and can be developed by a reproducible and mass-producing manufacturing method. The hyaluronic acid-bile acid composite nanoparticles prepared as described above have a specific distribution and accumulation effect in cancer tissues and have been shown to have an excellent anticancer effect compared to existing products, and thus, may be used as a component of a new drug delivery system for cancer treatment. Can be.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 히알루론산-담즙산 복합체의 수소 핵자기 공명법(1H NMR) 분석 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 표시된 메틸기를 나타내는 스펙트럼 면적에 의해 담즙산의 결합율을 측정한다.
도 2는 실험예 3에서 파클리탁셀이 봉입된 히알루론산-담즙산 복합체의 입자크기 및 그 분포를 동적 광산란법(Dynamic light scattering method)를 이용하여 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 측정된 나노입자의 크기는 259.8 ± 14.3 ㎚이다.
도 3은 실험예 6에서 형광물질 Cy5.5를 결합시킨 히알루론산-담즙산 복합체 나노입자를 암모델 쥐에게 투여한 후 암조직 타겟팅 효과를 근적외선 조사에 의해 영상화한 사진이다.
도 4는 실험예 7에서, 본 발명에 따른 파클리탁셀이 봉입된 히알루론산-담즙산 복합체 나노입자를 암모델 쥐에게 투여한 경우의 암의 크기 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 실험예 7에서, 본 발명에 따른 파클리탁셀이 봉입된 히알루론산-담즙산 복합체 나노입자를 암모델 쥐에게 투여한 경우의 상대 암성장 억제율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 실험예 7에서, 본 발명에 따른 파클리탁셀이 봉입된 히알루론산-담즙산 복합체 나노입자를 암모델 쥐에게 투여한 경우 체중 변화를 측정한 그래프이다. 1 is a graph showing the hydrogen nuclear magnetic resonance ( 1 H NMR) analysis spectrum of the hyaluronic acid-bile acid complex prepared according to an embodiment of the present invention. The binding rate of bile acids is measured by the spectral area representing the indicated methyl group.
FIG. 2 is a graph showing the particle size and distribution of the hyaluronic acid-bile acid conjugate encapsulated with paclitaxel in Experimental Example 3 using a dynamic light scattering method. FIG. The size of the measured nanoparticles is 259.8 ± 14.3 nm.
FIG. 3 is a photograph of the cancer tissue targeting effect of the hyaluronic acid-bile acid complex nanoparticles conjugated with the fluorescent material Cy5.5 in Experimental Example 6 after the administration of cancer tissues by near-infrared irradiation.
Figure 4 is a graph showing the measurement of the size change of cancer when the paclitaxel-containing hyaluronic acid-bile acid complex nanoparticles according to the present invention administered to the cancer model in Experimental Example 7.
FIG. 5 is a graph showing the relative cancer growth inhibition rate when the paclitaxel-containing hyaluronic acid-bile acid composite nanoparticles according to the present invention were administered to a cancer model rat in Experimental Example 7. FIG.
6 is a graph showing changes in body weight when the hyaluronic acid-bile acid composite nanoparticles encapsulated with paclitaxel according to the present invention were administered to a female model mouse in Experimental Example 7. FIG.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 5 이상 20 KDa 미만의 저분자량의 히알루론산에 소수성 담즙산이 결합된 양친성 복합체로서, 수중에서 자가 집합체를 형성하는 저분자량 히알루론산-담즙산 복합체를 제공한다.The present invention provides a low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex which forms a self-aggregate in water as an amphiphilic complex in which hydrophobic bile acid is bonded to low molecular weight hyaluronic acid of 5 or more and less than 20 KDa.
본 발명에서는 종래 약물을 봉입한 고분자량 히알루론산-담즙산 복합체의 자기집합에 의해 형성된 나노입자의 문제점을 극복하기 위해 연구한 결과, 히알루론산-담즙산 복합체의 제조시 5 내지 20 KDa의 저분자량 히알루론산을 사용하는 경우, 용해도가 증가하고 점성이 감소하여 주사용 제제로서의 사용 및 대량생산이 용이하고, 입자 크기가 감소하여 암조직으로의 타겟팅 및 세포내 흡수가 촉진되며, 담즙산 접합율을 낮추더라도 양친성을 나타내므로 독성문제가 해소된다는 것을 발견하였다. 상기 범위보다 큰 고분자량의 히알루론산을 사용하여 복합체를 제조하는 경우 점성이 커서 주사제로 제제화하기 어렵고 담즙산 접합률을 높임에 따른 독성 문제 등이 있으며, 상기 범위보다 낮은 분자량의 히알루론산을 사용할 경우에는 약물 봉입효율이 낮을 뿐만 아니라 나노입자의 안정성이 떨어진다. In the present invention, as a result of the study to overcome the problems of the nanoparticles formed by the self-assembly of the high-molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex encapsulated with the conventional drug, low molecular weight hyaluronic acid of 5 to 20 KDa when preparing the hyaluronic acid-bile acid complex When solubility is increased, the solubility is increased and the viscosity is reduced, so it is easy to use and mass production as an injectable preparation, and the particle size is reduced to promote targeting and intracellular absorption into cancer tissue, and even lower the bile acid conjugation rate It has been found that toxicity problems can be solved by showing sex. When preparing a composite using a high molecular weight hyaluronic acid larger than the above range, the viscosity is difficult to formulate into an injection, there is a toxicity problem by increasing the bile acid conjugation rate, and when using a hyaluronic acid having a lower molecular weight than the above range Not only is the drug encapsulation efficiency low, but the nanoparticles are less stable.
구체적으로, 본 발명에 따른 저분자량 히알루론산을 사용하는 경우 나노입자를 형성하기에 적합한 양친성 복합체를 제조하기 위해 요구되는 담즙산 사용량 및 치환도는 고분자량 히알루론산으로 제조된 복합체에 비해 낮은 것으로 나타나 (표 3) 담즙산에 의한 독성 위험을 감소시킨다. 또한, 본 발명의 저분자량(7KDa, 16KDa) 히알루론산-담즙산 복합체는 기존의 고분자량 (60, 135 및 235KDa) 히알루론산-담즙산 복합체에 비해 점성은 감소한 반면 수용해도는 50 mg/mL 이상으로 크게 증가하여 (표 4), 주사용 제제로서의 상품화 가능성을 확인하였다. 상기 복합체에 파클리탁셀을 봉입하여 나노입자를 제조한 경우, 파클리탁셀의 봉입량은 나노입자의 크기 및 약물 사용량에 따라 달라지나, 본 발명의 특정한 실시예에서는 최대 약 30%의 봉입율을 보여 약물이 고효율 및 고용량으로 봉입된 것을 확인하였다. 상기와 같이 제조된 나노입자의 크기를 측정한 결과, 본 발명에 따른 저분자량 히알루론산-담즙산 복합체 나노입자의 평균 입경은 250 내지 340 nm의 범위에 분포하여, 고분자량 히알루론산으로 제조된 나노입자가 약 400 nm 이상인 것에 비해 감소한 것으로 나타났다 (표 5). 이와 같은 입자 크기의 감소는 입자분포도를 감소시켜(도 2) 제조 및 약효발현에 있어서의 재현성을 증가시키고, 암 조직, 염증 조직 등에 대한 타겟팅 및 세포내 흡수 효율을 향상시키는 효과를 야기한다. Specifically, when the low molecular weight hyaluronic acid according to the present invention is used, the amount of bile acids used and the degree of substitution required to prepare amphiphilic complexes suitable for forming nanoparticles are shown to be lower than those of the composite prepared with high molecular weight hyaluronic acid. Table 3 Reduces the risk of toxicity caused by bile acids. In addition, the low molecular weight (7KDa, 16KDa) hyaluronic acid-bile acid complex of the present invention has a lower viscosity than the high molecular weight (60, 135 and 235KDa) hyaluronic acid-bile acid complex while its water solubility is significantly higher than 50 mg / mL. Increasing (Table 4), the possibility of commercialization as an injectable preparation was confirmed. When the nanoparticles are prepared by encapsulating paclitaxel in the complex, the amount of paclitaxel varies depending on the size of the nanoparticles and the amount of drug used, but in certain embodiments of the present invention, the encapsulation rate shows up to about 30%. And it confirmed that it was enclosed in high dose. As a result of measuring the size of the nanoparticles prepared as described above, the average particle diameter of the low molecular weight hyaluronic acid-bile acid composite nanoparticles according to the present invention is distributed in the range of 250 to 340 nm, nanoparticles made of high molecular weight hyaluronic acid Was found to decrease compared to greater than about 400 nm (Table 5). This reduction in particle size reduces the particle distribution (FIG. 2), increasing the reproducibility in production and drug expression, and causing the effect of improving targeting and intracellular absorption efficiency for cancer tissues, inflammatory tissues, and the like.
나노입자와 같은 미립자는 단일 약물 분자에 비해 크기가 크므로 생체 중에서 특이적인 분포 거동을 나타내며, 따라서 약물을 병소 부위로 표적화하기 위한 전달체로서 이용될 수 있다. 미립자의 분포를 좌우하는 가장 중요한 인자는 입자 크기에 따른 모세혈관벽 투과성으로, 이는 장기 또는 병소별로 모세혈관 성상이 다르다는 사실에 기인한다. 일반적으로 직경 0.3 내지 3 ㎛인 입자의 경우 간장의 세망내피계 조직(RES)에 의해 탐식되거나 신장으로 여과되며, 직경 0.2 ㎛이하의 입자는 암 또는 염증 부위의 혈관으로 누출되므로, 입자 크기를 낮춤으로써 암 또는 염증 조직으로의 선택적 축적 효과를 향상시킬 수 있다. 공개특허 10-2010-0037494에서는 고분자량의 히알루론산-담즙산 복합체로 나노입자를 제조한 경우 입자의 평균 크기가 400 ㎚ 이상인 것으로 명시하고 있다. 본 발명자들은 히알루론산 분자량 및 담즙산 치환도를 조절하여 입자 크기를 감소시켰으며, 실제로 본 발명에 따른 파클리탁셀 봉입 나노입자를 암유발 마우스 모델에 투여한 결과, 암조직에 대한 현저한 축적을 나타내는 것을 관찰할 수 있었다 (도 3). 나아가, 실질적인 항암 효능을 평가하기 위해 암의 크기 변화를 측정한 결과, 실험된 투여량 범위에서 파클리탁셀을 봉입한 시판 제제인 제넥솔보다도 우수한 암 성장 억제율을 보였다 (도 4 및 5). 이는 본 발명에 따른 저분자량 히알루론산-담즙산 나노입자가 암조직 특이적 분포를 나타낼 뿐만 아니라, 암세포에 의한 흡수(uptake) 효율 또한 우수하다는 것을 입증하는 것이다. Particles such as nanoparticles are larger in size than single drug molecules and thus exhibit specific distribution behavior in vivo, and thus can be used as carriers for targeting drugs to lesion sites. The most important factor influencing the distribution of the fine particles is the capillary wall permeability according to the particle size, which is due to the fact that the capillary properties differ by organ or lesion. In general, particles with a diameter of 0.3 to 3 μm are detected by the reticulum endothelial tissue (RES) of the liver or filtered by the kidney, and particles having a diameter of 0.2 μm or less leak into the blood vessels of a cancer or inflammation site, thereby reducing particle size. As a result, the effect of selective accumulation into cancer or inflammatory tissue can be enhanced. In Patent Publication No. 10-2010-0037494, when the nanoparticles are prepared from the high molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex, it is specified that the average size of the particles is 400 nm or more. The present inventors have observed that the particle size was reduced by controlling the hyaluronic acid molecular weight and the degree of bile acid substitution, and in fact, the administration of paclitaxel-embedded nanoparticles according to the present invention to a cancer-causing mouse model showed that it showed a significant accumulation in cancer tissue. Could (Figure 3). Furthermore, the size change of the cancer was measured to evaluate the actual anticancer efficacy, and showed a better cancer growth inhibition rate than Genexol, a commercial formulation encapsulated with paclitaxel in the tested dose range (FIGS. 4 and 5). This demonstrates that the low molecular weight hyaluronic acid-bile acid nanoparticles according to the present invention not only exhibit a cancer tissue specific distribution but also have an excellent uptake efficiency by cancer cells.
따라서, 본 발명의 저분자량 히알루론산-담즙산 복합체는 수용액 상태에서 용해도가 향상되고 점도가 감소하여 주사용 제제로서의 사용 및 대량생산이 가능하다, 또한, 히알루론산의 분자량 및 소수성 담즙산의 농도에 따라 나노입자의 크기, 약물 봉입 효율 및 봉입량의 조절이 가능하여, 소수성 약물을 용이하게 봉입하고 암 조직 내 축적 및 흡수 효율을 증가시킬 수 있으므로 새로운 약물전달시스템의 성분으로 이용할 수 있다.Accordingly, the low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex of the present invention has improved solubility and reduced viscosity in aqueous solution, and thus can be used and mass-produced as an injectable preparation. Since particle size, drug encapsulation efficiency and encapsulation can be controlled, hydrophobic drugs can be easily encapsulated, and accumulation and absorption efficiency in cancer tissues can be increased, and thus can be used as a component of a new drug delivery system.
본 발명의 복합체에서 사용되는 히알루론산은 하기 화학식 1로 표시되는 단량체로 이루어진다.Hyaluronic acid used in the complex of the present invention consists of a monomer represented by the following formula (1).
전술된 바와 같이, 히알루론산의 수용체인 CD44는 다양한 암세포의 표면에서 다량으로 생산된다고 알려져 있다. 또한, 일부 암으로부터 분리된 세포주 (전립선암, 폐암, 및 자궁경부암으로부터 분리한 암세포주 등) 및 다수의 세균들은 히알루론산을 분해할 수 있는 히알루로니다아제를 생산하며, 이 효소는 히알루론산의 글루코시드 결합을 가수분해한다. 따라서, 히알루론산을 주요 성분으로 포함하는 본 발명의 복합체는, 암 세포 표면에 다량 존재하는 특이적 수용체인 CD44에 의해 암세포에 선택적으로 포획될 수 있으며, 또한 암세포로부터 분비되는 히알루로니다아제에 의해 복합체가 분해되어 내부에 봉입된 약물이 암 부위에서 특이적인 항암 효과를 발휘할 수 있다. 따라서, 본 발명에 있어서, 히알루론산은 혈액 구성성분으로부터의 보호막으로서의 역할 및 표적 부위에 타겟팅하기 위한 리간드로서의 역할을 동시에 수행한다. 상기 히알루론산은 또한 낮은 독성을 갖는 폴리머로서 FDA에서 주사용으로 승인받은 물질이므로, 본 발명에서 약물전달용 복합체의 재료로서 안전하게 사용될 수 있다.As mentioned above, CD44, a receptor for hyaluronic acid, is known to be produced in large quantities on the surface of various cancer cells. In addition, cell lines isolated from some cancers (such as prostate cancer, lung cancer, and cancer cell lines isolated from cervical cancer) and many bacteria produce hyaluronidase capable of breaking down hyaluronic acid, which is the enzyme of hyaluronic acid. Hydrolyze glucoside bonds. Therefore, the complex of the present invention containing hyaluronic acid as a main component can be selectively captured in cancer cells by CD44, a specific receptor present in large quantities on the surface of cancer cells, and also by hyaluronidase secreted from cancer cells. The complex is broken down and the drug enclosed inside can exert specific anticancer effects at the cancer site. Therefore, in the present invention, hyaluronic acid simultaneously plays a role as a protective film from blood components and as a ligand for targeting to a target site. The hyaluronic acid is also a low toxicity polymer and is approved by the FDA for injection, so it can be used safely as a material for drug delivery complexes in the present invention.
본 발명에 있어서 소수성 담즙산은 친수성 히알루론산에 소수성을 부여하여, 수중에서 자가집합체를 형성할 수 있는 양친성 복합체를 제조하기 위해 사용된다. 소수성 담즙산은 콜란산(cholanic acid)을 기본 골격으로 갖는 1차, 2차 및 3차 담즙산 또는 그의 유도체를 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 소수성 담즙산은 5-β 콜란산(5-β cholanic acid), 콜산(cholic acid), 케노데옥시콜산(chenodeoxycholic acid), 글리코콜산(glycocholic acid), 타우로콜산(taurocholic acid), 데옥시콜산(deoxycholic acid), 리소콜산(lithocholic acid) 및 7-옥소-리소콜산(7-oxo-lithocholic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명에 있어서, 바람직하게는 하기 화학식 2로 표시되는 5-β 콜란산이 사용될 수 있다.In the present invention, the hydrophobic bile acid is used to prepare an amphiphilic complex capable of imparting hydrophobicity to hydrophilic hyaluronic acid and forming an autoaggregate in water. Hydrophobic bile acids may comprise primary, secondary and tertiary bile acids or derivatives thereof having cholanic acid as a backbone. More specifically, the hydrophobic bile acid is 5-β cholanic acid (5-β cholanic acid), cholic acid (cholic acid), chenodeoxycholic acid (chenodeoxycholic acid), glycocholic acid (glycocholic acid), taurocholic acid (taurocholic acid) ), One or more selected from the group consisting of deoxycholic acid, lithocholic acid, and 7-oxo-lithocholic acid, but is not limited thereto. . In the present invention, 5-β cholanic acid preferably represented by the following Chemical Formula 2 may be used.
히알루론산과 담즙산을 결합시키기 위해, 담즙산에 아민기를 도입하여 히알루론산의 카르복시기와 아미드 결합을 형성시키는 방법이 이용될 수 있다, 이를 위해 소수성 담즙산의 아미노에틸아미드 유도체가 사용될 수 있으며, 예를 들면 5-β 콜란산에 아민기가 도입된 아미노에틸 5-β 콜라노아미드(cholanoamide)가 바람직하다. In order to bind hyaluronic acid and bile acid, a method of introducing an amine group to bile acid to form an amide bond with a carboxyl group of hyaluronic acid may be used. For this purpose, an aminoethylamide derivative of hydrophobic bile acid may be used. Preferred is aminoethyl 5-β collagenoamide, in which an amine group is introduced into -β cholanic acid.
본 발명의 다른 양태는 상기 저분자량 히알루론산-담즙산 복합체 내부에 약물이 봉입된 나노입자이다. 상기 나노입자의 직경은 100 내지 500 nm인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100 내지 400 nm, 가장 바람직하게는 100 내지 300 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한 히알루론산 단량체에 대해 소수성 담즙산은 1 내지 20 미만의 치환도로 결합될 수 있고, 상기 약물은 복합체 내부에 5 내지 40 중량%의 함량으로 봉입될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Another embodiment of the present invention is a nanoparticle in which a drug is enclosed in the low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex. The diameter of the nanoparticles is preferably 100 to 500 nm, more preferably 100 to 400 nm, and most preferably 100 to 300 nm, but is not limited thereto. In addition, the hydrophobic bile acid with respect to the hyaluronic acid monomer may be combined with a substitution of less than 1 to 20, the drug may be encapsulated in an amount of 5 to 40% by weight inside the complex, but is not limited thereto.
수용액 상에서 안정적인 나노입자를 형성하기 위해서는, 히알루론산의 분자량에 따라 소수성 담즙산의 치환도를 달리하여야 한다. 히알루론산 분자량이 100 KDa 이상인 경우는 히알루론산 단량체에 대해 담즙산의 치환도가 20% 이상이 되어야 수용액 상에서 충분한 양친성을 가져 입자를 형성할 수 있다. 히알루론산 분자량을 낮추게 되면 소수성 담즙산의 치환도 역시 낮아져야 한다. 저분자량의 히알루론산, 보다 구체적으로 5KDa 내지 20KDa의 분자량을 갖는 히알루론산 단량체에 대해서는, 소수성 담즙산은 예를 들면 1 내지 20의 치환도(%)로 결합할 수 있다. 히알루론산 단량체에 대한 담즙산의 치환도가 20 %를 초과하는 경우, 히알루론산-담즙산 복합체의 수용해도가 매우 낮아지게 되어 주사제로 부적합하며, 치환도가 1 % 미만인 경우에는 소수성 부분의 응집력이 적어 나노입자의 형성이 어려울 수 있다. In order to form stable nanoparticles in the aqueous solution, the degree of substitution of the hydrophobic bile acid should vary according to the molecular weight of hyaluronic acid. When the hyaluronic acid molecular weight is 100 KDa or more, the substitution degree of bile acid with respect to the hyaluronic acid monomer should be 20% or more in order to form particles having sufficient affinity in the aqueous solution. Lowering the molecular weight of hyaluronic acid should also lower the substitution of hydrophobic bile acids. For low molecular weight hyaluronic acid, more specifically hyaluronic acid monomers having a molecular weight of 5 KDa to 20 KDa, the hydrophobic bile acid can be bound, for example, at a degree of substitution (%) of 1 to 20. When the degree of substitution of bile acid to the hyaluronic acid monomer exceeds 20%, the water solubility of the hyaluronic acid-bile acid complex becomes very low, which is unsuitable for injection, and when the degree of substitution is less than 1%, the cohesive force of the hydrophobic part is low and the nano The formation of particles can be difficult.
본 발명의 히알루론산-담즙산 복합체의 내부는 소수성 담즙산으로 이루어져 있으며, 담즙산의 일부 친수성 부분은 히알루론산과 결합된 상태이므로, 상기 복합체의 내부는 소수성이 매우 강하다. 따라서, 본 발명의 히알루론산-담즙산 복합체의 내부에는 소수성 약물이 봉입되기가 용이하며, 이는 복합체의 내부 물질과 약물이 모두 소수성을 나타내는 것에 기인한 물리적 포함이므로, 화학적 결합으로는 제한되어 있는 약물 함유량을 늘릴 수 있다. The interior of the hyaluronic acid-bile acid complex of the present invention is composed of hydrophobic bile acids, and since some hydrophilic portions of the bile acids are combined with hyaluronic acid, the interior of the complex is very hydrophobic. Therefore, the hydrophobic drug is easily encapsulated inside the hyaluronic acid-bile acid complex of the present invention, which is limited to chemical bonds because the physical inclusion due to the hydrophobicity of both the internal substance and the drug of the complex. Can be increased.
본 발명의 히알루론산-담즙산 복합체 나노입자는 소수성 약물을 약 5 내지 40 중량% 범위로 함유하도록 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 입자의 안정성 및 크기 등을 고려할 때, 상기 약물의 봉입량은 10 내지 30 중량%가 가장 바람직하다. Hyaluronic acid-bile acid composite nanoparticles of the present invention may be prepared to contain hydrophobic drugs in the range of about 5 to 40% by weight, but is not limited thereto. Considering the stability and size of the particles, etc., the encapsulation amount of the drug is most preferably 10 to 30% by weight.
상기 히알루론산-담즙산 복합체의 내부에 봉입되는 소수성 약물은, 수불용성 약물을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 본 명세서에서 "소수성" 약물은 물과 혼화되지 않는 비극성 또는 저극성 물질에 한할 필요는 없으며, 본 발명에 따른 복합체 내부에 물리적으로 포함되어 담즙산으로 이루어진 소수성 내부 환경에서 안정하게 존재할 수 있는 물질을 모두 포함한다. 또한, 상기 "약물"은 치료 목적의 약물학적 활성제뿐만 아니라, 진단 등의 목적으로 인체에 투여될 수 있는 모든 시약 기타 의료용 제제를 포함할 수 있다. 상기 소수성 약물은 특별하게는, 항신생물제(antineoplastic), 마취제, 항염증제, 면역억제제 또는 호르몬일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. Hydrophobic drugs encapsulated inside the hyaluronic acid-bile acid complex include, but are not limited to, water insoluble drugs. As used herein, the "hydrophobic" drug need not be limited to non-polar or low-polar materials that are not miscible with water, and may include substances that are physically contained within the complex according to the present invention and may be stably present in a hydrophobic internal environment consisting of bile acids. It includes everything. The "drug" may include not only a pharmacologically active therapeutic agent but also all reagents and other medical agents that can be administered to the human body for diagnosis and the like. The hydrophobic drug may be, but is not limited to, antineoplastic, anesthetic, anti-inflammatory, immunosuppressant or hormone.
본 발명의 특정한 구체예에서, 상기 소수성 약물은 항신생물제일 수 있다. 본 명세서에서 용어 "항신생물제(antineoplastic)"는 종양성 질환의 치료, 개선, 또는 그 진행의 둔화를 위해 사용되는 모든 약학적 활성제를 지칭하는 광범위한 의미로 사용된다. 따라서 통상적인 "항종양제" 또는 "항암제"의 개념을 포함하며, 이들과 혼용되어 사용될 수 있다. 상기 항신생물제는 종양성 질환 치료에 일반적으로 사용되는 알킬화제, 항생제, 항대사제, 호르몬, 및 핵분열 저해제를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 나노입자에 봉입될 수 있는 항신생물제는 아드리아마이신, 시클로포스파미드, 악티노마이신, 블레오마이신, 두아노루비신, 독소루비신, 에피루비신, 미토마이신, 메토트렉세이트, 플루오로우라실, 카르보플라틴, 카르무스틴(BCNU), 메틸-CCNU, 시스플라틴, 시스플라틴 에토포사이드, 인터페론, 캄포테신 및 그의 유도체, 페네스테린, 탁산, 파클리탁셀 및 그의 유도체, 탁소테레 및 그의 유도체, 빈블라스틴, 빈크리스틴, 타목시펜, 에토포사이드, 피포술판, 도세탁셀, 아나스테로졸, 글리벡, 플록수리딘, 류프롤리드, 플루타미드, 졸레드로네이트, 젬시타빈, 스트렙토조신, 카보플라틴, 토포테칸, 벨로테칸, 이리노테칸, 비노렐빈, 히드록시우레아, 발루비신, 레티노익산 계열, 메클로레타민, 클로람부실, 부술판, 독시플루리딘, 프레드니손, 테스토스테론, 미토산트론, 아스피린, 살리실레이트, 이부프로펜, 나프록센, 페노프로펜, 인도메타신, 페닐부타존, 시클로포스파미드, 메클로에타민, 덱사메타손, 프레드니솔론, 셀레콕시브, 발데콕시브, 니메술리드, 코르티손 또는 코르티코스테로이드를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. In certain embodiments of the invention, the hydrophobic drug may be an anti-neoplastic agent. The term "antineoplastic" is used herein in the broadest sense to refer to all pharmaceutically active agents used for the treatment, amelioration or slowing of the progression of a neoplastic disease. Therefore, it includes the concept of a conventional "antitumor agent" or "anticancer agent", can be used in combination with them. Such anti-neoplastic agents include, but are not limited to, alkylating agents, antibiotics, anti-metabolic agents, hormones, and fission inhibitors commonly used in the treatment of neoplastic diseases. For example, anti-neoplastic agents that can be encapsulated in the nanoparticles of the present invention include adriamycin, cyclophosphamide, actinomycin, bleomycin, duanorubicin, doxorubicin, epirubicin, mitomycin, methotrexate, fluoro Uracil, carboplatin, carmustine (BCNU), methyl-CCNU, cisplatin, cisplatin etoposide, interferon, campotesine and derivatives thereof, phenesterin, taxanes, paclitaxel and derivatives thereof, taxotere and derivatives thereof, vinbla Stin, vincristine, tamoxifen, etoposide, piposulfan, docetaxel, anasterazole, gleevec, phloxuridine, leuprolide, flutamide, zoleronate, gemcitabine, streptozosin, carboplatin, topo Tecan, velotecan, irinotecan, vinorelbine, hydroxyurea, valerubicin, retinoic acid series, mechloretamine, chlorambucil, sulfan, doxyfluidine, predney , Testosterone, mitosantron, aspirin, salicylate, ibuprofen, naproxen, phenopropene, indomethacin, phenylbutazone, cyclophosphamide, mecloethamine, dexamethasone, prednisolone, celecoxib, valdecoxib , But not limited to nimesulide, cortisone or corticosteroids.
본 발명의 또다른 양태에서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 저분자량의 히알루론산-담즙산 복합체 및 나노입자의 제조 방법을 제공한다:In another aspect of the present invention, the present invention provides a low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex and a method for preparing nanoparticles comprising the following steps:
(a) 콜란산 구조를 갖는 소수성 담즙산을 아미노에틸 콜라노아미드로 합성하는 단계;(a) synthesizing hydrophobic bile acid having a cholanic acid structure with aminoethyl colonanoamide;
(b) 5 이상 20 KDa 미만의 저분자량 히알루론산을 수용성 용매에 용해시켜 히알루론산 용액을 제조하는 단계;(b) dissolving low molecular weight hyaluronic acid of at least 5 and less than 20 KDa in an aqueous solvent to prepare a hyaluronic acid solution;
(c) 상기 단계 (a)의 아미노에틸 콜라노아미드를 유기 용매에 용해시켜 콜라노아미드 용액을 제조하는 단계;(c) dissolving the aminoethyl colonanoamide of step (a) in an organic solvent to prepare a collagenoamide solution;
(d) 상기 단계 (b)의 히알루론산 용액에 상기 단계 (c)의 콜라노아미드 용액을 첨가하여 반응액을 제조하는 단계;(d) preparing a reaction solution by adding the collagenoamide solution of step (c) to the hyaluronic acid solution of step (b);
(e) 상기 반응액으로부터 히알루론산-담즙산 복합체를 석출하여 수득하는 단계; 및(e) obtaining a hyaluronic acid-bile acid complex from the reaction solution and obtaining it; And
(f) 상기 히알루론산-담즙산 복합체 내부에 약물을 봉입하는 단계.(f) encapsulating the drug in the hyaluronic acid-bile acid complex.
구체적으로, 상기 단계 (a)에서는 소수성 담즙산을 히알루론산과 화학 결합할 수 있는 유도체로 합성한다. 본 발명의 구체예에서, 히알루론산과 담즙산의 결합은, 담즙산의 카르복시기에 에틸렌디아민을 반응시켜 담즙산 말단에 아민기가 도입되고, 상기 아민기와 히알루론산의 카르복시기가 공유결합에 의해 아미드 결합을 형성함으로써 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 소수성 담즙산이 5-β 콜란산인 경우, 이로부터 아미노에틸 5-β 콜라노아미드를 합성하는 단계는 하기 화학식 3으로 요약될 수 있다. Specifically, in step (a), hydrophobic bile acid is synthesized as a derivative capable of chemically bonding with hyaluronic acid. In an embodiment of the present invention, the coupling of hyaluronic acid and bile acid is performed by reacting ethylenediamine with the carboxyl group of bile acid to introduce an amine group at the end of bile acid, and the amine group and the carboxyl group of hyaluronic acid form an amide bond by a covalent bond. Can be. For example, if the hydrophobic bile acid is 5-β cholanic acid, the step of synthesizing aminoethyl 5-β collagenoamide therefrom can be summarized by the following formula (3).
하기 화학식 4는 히알루론산에 상기 단계 (a)에서 제조한 담즙산 유도체를 결합시키는 단계를 간략히 나타낸 것이다. 이러한 결합은 히알루론산의 카르복시기와 담즙산에 도입된 아민기가 아미드 결합을 형성함으로써 이루어지며, 하기 단계 (b) 내지 (d)에서 구체적으로 설명한다.Formula 4 below briefly shows the step of binding the bile acid derivative prepared in step (a) to hyaluronic acid. This linkage is achieved by forming an amide bond with a carboxyl group of hyaluronic acid and an amine group introduced into the bile acid, which will be described in detail in the following steps (b) to (d).
단계 (b)에서는 히알루론산을 수용성 용매에 용해시킨 후, 히알루론산의 카르복시기를 활성화하기 위한 촉매제를 첨가할 수 있다. 상기 촉매제로서 1-에틸-3-(3-디메틸-아미노프로필)카보디이미드[1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide; EDC] 및 N-하이드록시숙신이미드[N-hydrosuccinimide, NHS]를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다. 이때 EDC 및 NHS는 히알루론산의 카르복시기를 NHS 에스테르로 전환함으로써 담즙산의 아미노기와 아미드 결합을 유도하는 역할을 한다. EDC와 NHS의 몰비는 각각 히알루론산의 카르복시기에 대해 1 내지 3배가 적절하다. 그 이하가 되면 NHS 에스테르가 빠른 속도로 가수분해되므로 반응 후 결합률이 낮아지고 몰비가 3배보다 높으면 정제 과정이 비효율적이다. 한편, 상기 수용성 용매는 히알루론산을 녹일 수 있는 모든 수용성 용매가 사용가능하며, 바람직하게는 증류수를 사용할 수 있다. In step (b), the hyaluronic acid may be dissolved in an aqueous solvent, and then a catalyst for activating the carboxyl group of hyaluronic acid may be added. 1-ethyl-3- (3-dimethyl-aminopropyl) carbodiimide [1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide; EDC] and N-hydroxysuccinimide (NHS) are preferred, but are not limited thereto. At this time, EDC and NHS serves to induce the amino group and amide bond of bile acid by converting the carboxyl group of hyaluronic acid to NHS ester. The molar ratio of EDC to NHS is suitably 1 to 3 times that of the carboxyl group of hyaluronic acid, respectively. If it is less than that, the NHS ester is hydrolyzed at a high rate, so the binding rate after the reaction is lowered, and if the molar ratio is higher than three times, the purification process is inefficient. On the other hand, the water-soluble solvent may be used any water-soluble solvent that can dissolve hyaluronic acid, preferably distilled water can be used.
상기 단계 (c)의 유기 용매는 소수성 담즙산의 아미드 유도체를 용해시킬 수 있는 모든 유기 용매가 가능하며, 바람직하게는 디메틸 포름아미드, 디메틸 설폭시드, 메탄올 등, 물과 혼합이 가능한 유기 용매가 적합하다. 상기 소수성 담즙산은 유기 용매 100 mL에 대하여 6 ~ 60 mg의 양으로 첨가되는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.The organic solvent of step (c) may be any organic solvent capable of dissolving the amide derivative of hydrophobic bile acid, preferably an organic solvent which can be mixed with water, such as dimethyl formamide, dimethyl sulfoxide, methanol, and the like. . The hydrophobic bile acid is preferably added in an amount of 6 to 60 mg based on 100 mL of the organic solvent, but is not limited thereto.
상기 단계 (d)의 반응은 담즙산 용액을 히알루론산 용액에 천천히 적가한 후 이를 교반하는 방법으로 수행될 수 있다. 히알루론산 용액과 담즙산 용액의 혼합 비율은 구체적으로 1:2 (v/v)가 가장 적절하다. 히알루론산 용액의 비율이 담즙산 용액보다 높을 경우 담즙산이 반응액 상에서 석출될 수 있고, 담즙산 용액의 비율이 1:2를 초과하는 경우에는 히알루론산이 석출될 수 있기 때문이다. 혼합 후 반응시간은 24시간 내지 3일이 적당하며, 바람직하게 반응액을 3일 동안 교반하여 반응시킬 수 있다. 반응 온도는 상온 내지 60 ℃ 범위일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 60 ℃에서 반응시키는 것이 결합률을 가장 높이는 것으로 나타났다. The reaction of step (d) may be carried out by slowly adding the bile acid solution to the hyaluronic acid solution and then stirring it. Specifically, the mixing ratio of the hyaluronic acid solution and the bile acid solution is 1: 2 (v / v). This is because when the ratio of the hyaluronic acid solution is higher than that of the bile acid solution, bile acid may precipitate on the reaction solution, and when the ratio of the bile acid solution exceeds 1: 2, hyaluronic acid may precipitate. The reaction time after mixing is suitable for 24 hours to 3 days, preferably, the reaction solution can be reacted by stirring for 3 days. The reaction temperature may range from room temperature to 60 ° C., but the present invention is not limited thereto. Preferably, the reaction temperature is 60 ° C. to increase the bonding rate.
상기 단계 (e)에서는 반응이 완료되어 히알루론산-담즙산 복합체가 형성된 반응액을 유기 용매 중에서 석출하여 히알루론산-담즙산 복합체를 수득한다. 상기 석출에 사용되는 유기 용매는 히알루론산-담즙산 복합체를 석출해 낼 수 있는 임의의 유기 용매일 수 있으며, 예를 들면 아세톤, 이소프로필알콜, 이소프로필에테르, 및 디메틸에테르로부터 선택되는 단일 용매 혹은 이들의 혼합 용매가 이용될 수 있다. 석출 후 수득된 복합체는 동일한 석출 용매로 수 회 세척하고, 진공 건조에 의해 파우더 형태로 건조될 수 있다. 이러한 석출법은 통상적으로 사용되는 투석 및 동결건조 방법에 비해 시간 및 비용을 절약할 수 있다. In the step (e), the reaction solution is completed to form a hyaluronic acid-bile acid complex is precipitated in an organic solvent to obtain a hyaluronic acid-bile acid complex. The organic solvent used for the precipitation may be any organic solvent capable of precipitating the hyaluronic acid-bile acid complex, for example a single solvent selected from acetone, isopropyl alcohol, isopropyl ether, and dimethyl ether or these A mixed solvent of may be used. The composite obtained after precipitation can be washed several times with the same precipitation solvent and dried in powder form by vacuum drying. This precipitation method can save time and cost compared to commonly used dialysis and lyophilization methods.
상기 단계 (e) 후에, 수득된 복합체를 분리 및 정제하는 추가적인 단계가 수반될 수 있다. 이는 반응액 중 발생하는 부가 생성물, 잔류 용매 및 미반응 담즙산을 제거하여 의약품 기준 및 시험에 적합한 히알루론산-담즙산 복합체를 제조하기 위한 것이다. 상기 정제는 추출을 포함한, 당업자에게 통상적으로 알려진 방법에 의해 수행될 수 있다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, (e)단계에서 수득한 히알루론산-담즙산 복합체는 이를 증류수에 용해한 후, 디메틸 클로로포름 또는 에틸 아세테이트, 그 외에 물과 분리가 가능한 유기 용매를 가하여 추출을 수행함으로써 분리 정제된다. After said step (e), an additional step of separating and purifying the obtained complex may be involved. This is to remove hyaluronic acid-bile acid complexes suitable for pharmaceutical standards and tests by removing addition products, residual solvents and unreacted bile acids occurring in the reaction solution. The purification can be performed by methods commonly known to those skilled in the art, including extraction. In a preferred embodiment of the present invention, the hyaluronic acid-bile acid complex obtained in step (e) is isolated and purified by dissolving it in distilled water, followed by extraction by adding dimethyl chloroform or ethyl acetate and other organic solvents that can be separated from water. do.
상기 단계 (f)는 소수성 약물을 히알루론산-답즙산 복합체에 봉입하는 단계로서, 상기 봉입 방법은 약물의 종류 및 봉입량에 따라 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 대표적인 방법으로는 필름 수화법 (film hydration method), 용매증발법 (solvent evaporation method)이 있으며, 그 외에도 기중 현탁피복법(예를들면, Wurster 법 등), 계면중합법, 분무건조법, 상분리법 등의 방법이 이용될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. Step (f) is a step of encapsulating the hydrophobic drug in the hyaluronic acid-bile acid complex, the encapsulation method may be appropriately selected by those skilled in the art according to the type and amount of the drug. Representative methods include film hydration method and solvent evaporation method. In addition, air suspension coating method (eg Wurster method), interfacial polymerization method, spray drying method, phase separation method, etc. The method may be used but is not limited thereto.
본 발명의 일 구체예에서, 봉입되는 약물이 파클리탁셀인 경우, 필름 수화법을 이용할 수 있다. 이 경우 봉입 효율은 80 % 이상이고 300 ㎚ 정도 크기의 나노 입자가 형성된다. 구체적으로, 유기용매에 항암제를 용해하고 히알루론산은 물에 녹여 서로 혼합한다. 이때 유기용매의 종류 및 물과의 혼합비는 나노입자의 크기 및 봉입효율을 조절하는 중요한 요소이다. 상기 항암제를 녹일 수 있는 유기용매는 에탄올, 메탄올, 클로로포름, 디메틸클로로메탄, 디메틸 포름아미드, 디메틸 설폭시드로 및 이들의 혼합물부터 선택될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 항암제 용액과 히알루론산 용액을 혼합 후 증류농축장치(rotary evaporator)를 이용하여 용매를 증발시키면서 필름을 생성시킨다. 용매가 증발된 후, 생성된 필름에 증류수, 주사용수, 생리 식염수 등을 이용하여 수화시켜 나노입자를 형성한다. 이때 수화 과정 중, 초음파 분쇄기 등을 이용해 에너지를 부여하여 나노입자의 분포도를 줄이고 입자 크기를 줄일 수 있다. 필름 수화법은 대체적으로 봉입효율이 용매 증발법보다 높은 장점이 있지만 대량생산이 어려운 단점이 있다. In one embodiment of the present invention, when the encapsulated drug is paclitaxel, film hydration can be used. In this case, the encapsulation efficiency is 80% or more and nanoparticles having a size of about 300 nm are formed. Specifically, the anticancer agent is dissolved in an organic solvent, and hyaluronic acid is dissolved in water and mixed with each other. At this time, the type of organic solvent and the mixing ratio with water are important factors controlling the size and encapsulation efficiency of the nanoparticles. The organic solvent capable of dissolving the anticancer agent may be selected from ethanol, methanol, chloroform, dimethylchloromethane, dimethyl formamide, dimethyl sulfoxide, and mixtures thereof, but is not limited thereto. After mixing the anticancer agent solution and hyaluronic acid solution to produce a film while evaporating the solvent using a rotary evaporator (rotary evaporator). After the solvent is evaporated, the resulting film is hydrated using distilled water, water for injection, physiological saline, etc. to form nanoparticles. At this time, during the hydration process, energy can be imparted using an ultrasonic grinder to reduce the distribution of nanoparticles and to reduce the particle size. The film hydration method has an advantage that the encapsulation efficiency is generally higher than the solvent evaporation method, but has a disadvantage in that mass production is difficult.
본 발명의 또다른 구체예로서, 소수성 약물은 용매 증발법에 의해 히알루론산-담즙산 복합체에 봉입될 수 있다. 용매 증발법은 대량생산이 가능한 장점이 있지만 필름 수화법에 비해 약물 간 봉입 효율의 격차가 심하다. 구체적으로, 항암제는 유기용매에, 히알루론산은 수용액 상에 용해시키는데, 상기 유기용매는 물과 혼합되지 않아 에멀젼을 형성할 수 있는 것으로 선택한다. 예를 들면, 상기 유기용매는 디메틸클로로메탄 또는 클로로포름일 수 있다. 유기 용매와 수용액의 혼합 비율은 1:50 내지 1:1 범위일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1:10인 경우 가장 봉입효율이 우수하다. In another embodiment of the invention, the hydrophobic drug can be enclosed in the hyaluronic acid-bile acid complex by solvent evaporation. The solvent evaporation method has the advantage of being able to mass-produce, but the gap between the drug encapsulation efficiency is greater than the film hydration method. Specifically, the anticancer agent is dissolved in an organic solvent and hyaluronic acid is dissolved in an aqueous solution, and the organic solvent is selected to be able to form an emulsion without mixing with water. For example, the organic solvent may be dimethylchloromethane or chloroform. The mixing ratio of the organic solvent and the aqueous solution may be in the range of 1:50 to 1: 1, and more preferably in the case of 1:10, the encapsulation efficiency is excellent.
가장 바람직한 구체예에서, 본 발명에 따른 나노 입자의 제조 방법은 하기 단계를 포함한다: In the most preferred embodiment, the method for producing nanoparticles according to the present invention comprises the following steps:
(a) 5-β 콜란산을 에틸렌디아민과 반응시켜 아미노에틸 5-β 콜라노아미드를 합성하는 단계;(a) reacting 5-β cholanic acid with ethylenediamine to synthesize aminoethyl 5-β collagenoamide;
(b) 5 내지 20 KDa의 저분자량 히알루론산을 증류수에 용해시키고 1-에틸-3-(3-디메틸-아미노프로필)카보디이미드(EDC) 및 N-하이드록시석신이미드(NHS)을 첨가하여 히알루론산 용액을 제조하는 단계;(b) 5-20 KDa low molecular weight hyaluronic acid is dissolved in distilled water and 1-ethyl-3- (3-dimethyl-aminopropyl) carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS) are added Preparing a hyaluronic acid solution;
(c) 상기 단계 (a)의 아미노에틸 5-β 콜라노아미드를 디메틸포름아미드에 용해시켜 콜라노아미드 용액을 제조하는 단계;(c) dissolving the aminoethyl 5-β collagenoamide of step (a) in dimethylformamide to prepare a collagenoamide solution;
(d) 상기 히알루론산 용액에 상기 콜라노아미드 용액을 1:2(v/v)의 비율로 적가하고 이를 교반하여 반응액을 제조하는 단계;(d) adding the collagenoamide solution to the hyaluronic acid solution in a ratio of 1: 2 (v / v) dropwise and stirring to prepare a reaction solution;
(e) 상기 반응액을 석출 용매 중에서 석출하여 히알루론산-담즙산 복합체를 수득하고, 이를 진공 건조시키는 단계;(e) depositing the reaction solution in a precipitation solvent to obtain a hyaluronic acid-bile acid complex, which is dried in vacuo;
(f) 히알루론산-담즙산 복합체를 수용액 상에서 용해한 후, 디메틸 클로로포름으로 추출하여 상기 복합체를 분리 정제하는 단계; 및(f) dissolving the hyaluronic acid-bile acid complex in an aqueous solution and then separating and purifying the complex by extracting with dimethyl chloroform; And
(g) 유기용매 중에 용해시킨 소수성 약물을 상기 수득한 히알루론산-담즙산 복합체의 수용액과 혼합하여 히알루론산-담즙산 복합체 내부에 소수성 약물을 봉입하는 단계.(g) mixing the hydrophobic drug dissolved in the organic solvent with the aqueous solution of the obtained hyaluronic acid-bile acid complex to enclose the hydrophobic drug in the hyaluronic acid-bile acid complex.
본 발명의 추가적인 양태에서, 본 발명은 상기 저분자량 히알루론산-담즙산 복합체 나노입자를 포함하는 주사제를 제공한다. In a further aspect of the invention, the invention provides an injection comprising said low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex nanoparticles.
상기 약물이 봉입된 복합체를 포함하는 주사제는 당해 기술분야에 공지되어 있는 통상의 주사제 제조 방법에 따라 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 주사제는 환자에게 투여시 그대로 이용될 수 있도록 멸균 매질에 분산된 형태일 수 있으며, 투여시 주사용 증류수를 가해 적절한 농도로 분산시킨 후 투여하는 형태일 수도 있다. Injections comprising the complex in which the drug is enclosed can be prepared according to conventional methods for preparing injections known in the art. Injectables according to the present invention may be in a form dispersed in a sterile medium so that it can be used as it is when administered to a patient, or may be administered in a form of dispersing it in an appropriate concentration by adding distilled water for injection.
상기와 같은 본 발명의 주사제는 고분자량의 히알루론산을 사용하여 제조된 나노입자를 포함하는 주사제와는 달리, 나노입자의 수용해도가 향상되어 약물의 다양한 투여 용량에 적합한 농도로 제조될 수 있다. 또한 저분자량의 히알루론산을 사용함으로써 점성이 현저히 저하되어, 주사제의 제조 및 여과와 같은 멸균 처리 과정의 효율을 향상시키며, 임상적 투여단계에서도 환자에게 보다 용이한 투여가 가능하다. Injectables of the present invention as described above, unlike injections containing nanoparticles prepared using high molecular weight hyaluronic acid, the water solubility of the nanoparticles can be improved to be prepared at a concentration suitable for various dosages of the drug. In addition, the use of low molecular weight hyaluronic acid significantly lowers the viscosity, improving the efficiency of the sterilization process, such as the preparation and filtration of the injection, it is easier to administer to the patient even in the clinical administration stage.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these embodiments are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto in any sense.
참고예Reference Example : : 아미노에틸Aminoethyl 5-β 5-β 콜라노아미드Collagenoamide (( cholanoamidecholanoamide ) 제조) Produce
10 g의 콜란산 (Sigma사, USA)을 메탄올 600 ㎖에 녹인 후 염산 1.6 ㎖을 가한 후 60 ℃에서 6시간 동안 교반하였다. 이후 상기 용액을 증류농축장치(rotary evaporator)를 이용하여 100 ㎖으로 농축시킨 후 증류수 2 L에서 석출하여 여과하고, 이를 증류수로 수회 세척 후 동결건조하였다. 건조 후 수득된 메틸-5-β 콜라네이트 10 g에 에틸렌디이민(ethylenediamine) 60 ㎖을 첨가하여 130 ℃에서 8시간 동안 교반하였다. 상온에서 100 ㎖ 메탄올로 희석시키고 2 L 증류수에서 석출하였다. 이를 여과하고, 증류수로 수회 세척하여 동결건조하였다.
10 g of colic acid (Sigma, USA) was dissolved in 600 ml of methanol, and 1.6 ml of hydrochloric acid was added thereto, followed by stirring at 60 ° C. for 6 hours. The solution was then concentrated to 100 ml using a rotary evaporator, precipitated in 2 L of distilled water, filtered, and washed several times with distilled water and lyophilized. 60 ml of ethylenediamine was added to 10 g of methyl-5-β collagen obtained after drying, followed by stirring at 130 ° C. for 8 hours. Dilute with 100 mL methanol at room temperature and precipitate in 2 L distilled water. It was filtered, washed several times with distilled water and lyophilized.
Ⅰ. 히알루론산-Ⅰ. Hyaluronic Acid 담즙산Bile acid 복합체의 제조 Manufacture of Composites
하기 표 1의 조성에 따라 히알루론산 및 담즙산을 결합시킨 히알루론산-담즙산 복합체를 제조하였다. 히알루론산의 분자량은 시중에서 구입가능한 히알루론산 제품 (Lifecore사, USA)을 기준으로 정하였으며, 본 발명에서 사용되는 저분자량 히알루론산으로 7 KDa 및 16 KDa 히알루론산을, 비교예로서 60 KDa, 135 KDa 및 250 KDa의 고분자량 히알루론산을 사용하였다. 담즙산 사용량은 중량 기준으로 측정하였다.To prepare a hyaluronic acid-bile acid complex combining hyaluronic acid and bile acid according to the composition of Table 1 below. The molecular weight of hyaluronic acid was determined based on a commercially available hyaluronic acid product (Lifecore, USA), 7 KDa and 16 KDa hyaluronic acid as a low molecular weight hyaluronic acid used in the present invention, 60 KDa, 135 as a comparative example High molecular weight hyaluronic acid of KDa and 250 KDa was used. The amount of bile acid used was measured by weight.
담즙산Bile acid
사용량 (%) usage (%)
실시예Example 1-2: 1-2: 저분자량Low molecular weight 히알루론산-10 % Hyaluronic acid-10% 담즙산Bile acid 복합체 제조 Composite manufacturing
1 g의 7K(실시예 1)및 16K(실시예 2) 히알루론산을 160 ㎖ 증류수에 가하여 교반하여 용해시켰다. 1.57 g의 1-에틸-3-(3-디메틸-아미노프로필)카보디이미드(EDC)를 상기 용액에 첨가하고, 0.941 g의 N-하이드록시숙신이미드(NHS)는 1 ㎖ 디메틸포름이미드(DMF)에 용해시킨 후 상기 용액에 가하여 교반하면서 히알루론산의 카르복시기를 활성화시켰다. 참고예에서 제조된 아미노에틸 5-β 콜라노아미드 125 ㎎을 320 ㎖ DMF 에 용해시킨 후 반응기에서 교반하면서 히알루론산 용액을 점적하였다. 이때 반응 온도는 60 ℃, 반응시간은 3 일로 하였다. 1 g of 7K (Example 1) and 16K (Example 2) hyaluronic acid was added to 160 ml of distilled water and stirred to dissolve. 1.57 g of 1-ethyl-3- (3-dimethyl-aminopropyl) carbodiimide (EDC) is added to the solution and 0.941 g of N-hydroxysuccinimide (NHS) is 1 ml dimethylformimide. After dissolving in (DMF), the solution was added to the solution to activate the carboxyl group of hyaluronic acid with stirring. 125 mg of aminoethyl 5-β collagenoamide prepared in Reference Example was dissolved in 320 ml DMF, and the hyaluronic acid solution was added dropwise while stirring in the reactor. At this time, the reaction temperature was 60 ℃, the reaction time was 3 days.
반응이 완료된 혼합액을 석출 용매에 점적하면서 파우더 형태로 히알루론산-담즙산 복합체를 수득하였다. 이소프로필알콜과 이소프로필에테르를 1:1로 혼합하여 석출 용매로 사용하였으며, 석출 용매와 반응액의 비율은 4:1로 하였다. 석출 용매에 반응액을 점적하면서 교반시킨 후, 석출 용매와 동일한 용매로 3회 세척하고 진공건조하였다. 진공건조 후 수득된 히알루론산-담즙산 복합체를 정제하였다. 불순물 및 잔류 용매를 제거하기 위해 100 ㎖ 증류수에 복합체를 녹인 후 분리기에 넣고 100 ㎖ 디클로로메탄을 가하여 분리 및 정제하였다. 이때 증류수의 pH는 8이상이 되게 하였으며 상기 과정을 수회 반복한 후 수층만을 취하여 동결건조하였다.
The hyaluronic acid-bile acid complex was obtained in the form of a powder while the reaction mixture was dipped in the precipitation solvent. Isopropyl alcohol and isopropyl ether were mixed 1: 1 and used as a precipitation solvent, and the ratio of the precipitation solvent and the reaction liquid was 4: 1. The reaction solution was added dropwise to the precipitation solvent and stirred, then washed three times with the same solvent as the precipitation solvent and dried in vacuo. The hyaluronic acid-bile acid complex obtained after vacuum drying was purified. In order to remove impurities and residual solvent, the complex was dissolved in 100 ml of distilled water, placed in a separator, and 100 ml of dichloromethane was added thereto to separate and purify. At this time, the pH of the distilled water was to be 8 or more, and the process was repeated several times, and only the aqueous layer was taken and lyophilized.
실시예Example 3-4: 3-4: 저분자량Low molecular weight 히알루론산-20 % Hyaluronic Acid-20% 담즙산Bile acid 복합체 제조 Composite manufacturing
1 g의 7K(실시예 3), 16K(실시예 4) 히알루론산을 160 ㎖ 증류수에 첨가하고 교반하여 용해시켰다. 1.57 g의 1-에틸-3-(3-디메틸-아미노프로필)카보디이미드(EDC)를 상기 용액에 가하고, 0.941 g의 N-하이드록시숙신이미드(NHS)는 1 ㎖ 디메틸포름이미드(DMF)에 용해시킨 후 상기 용액에 가하여, 교반하면서 히알루론산의 카르복시기를 활성화시켰다. 참고예에서 제조된 아미노에틸 5-β 콜라노아미드 250 ㎎을 320 ㎖ DMF에 용해시킨 후 반응기에서 교반하면서 히알루론산 용액을 점적하였다. 이후 제조 단계는 실시예 1-2와 동일한 방법으로 수행하였다.
1 g of 7K (Example 3) and 16K (Example 4) hyaluronic acid was added to 160 mL distilled water and stirred to dissolve. 1.57 g of 1-ethyl-3- (3-dimethyl-aminopropyl) carbodiimide (EDC) was added to the solution, and 0.941 g of N-hydroxysuccinimide (NHS) was added to 1 ml dimethylformimide ( DMF) and added to the solution to activate the carboxyl group of hyaluronic acid with stirring. 250 mg of aminoethyl 5-β collagenoamide prepared in Reference Example was dissolved in 320 ml DMF, and the hyaluronic acid solution was added dropwise while stirring in the reactor. Since the preparation step was carried out in the same manner as in Example 1-2.
실시예Example 5-6: 5-6: 저분자량Low molecular weight 히알루론산-30 % Hyaluronic acid-30% 담즙산Bile acid 복합체 제조 Composite manufacturing
1 g의 7K(실시예 5), 16K(실시예 6) 히알루론산을 160 ㎖ 증류수에서 첨가하여 교반하여 용해시켰다. 1.57 g의 1-에틸-3-(3-디메틸-아미노프로필)카보디이미드(EDC)를 상기용액에 가하고 0.941 g의 N-하이드록시숙신이미드(NHS)는 1 ㎖ 디메틸포름이미드(DMF)에 용해시킨 후 상기 용액에 가하여 교반하면서 히알루론산의 카르복시기를 활성화시켰다. 참고예에서 제조된 아미노에틸 5-β 콜라노아미드 375 ㎎을 320 ㎖ DMF에 용해시킨 후 반응기에서 교반하면서 히알루론산 용액을 점적하였다. 이후 제조 단계는 실시예 1-2와 동일한 방법으로 수행하였다.
1 g of 7K (Example 5) and 16K (Example 6) hyaluronic acid was added to 160 mL distilled water, stirred and dissolved. 1.57 g of 1-ethyl-3- (3-dimethyl-aminopropyl) carbodiimide (EDC) was added to the solution and 0.941 g of N-hydroxysuccinimide (NHS) was added to 1 ml dimethylformimide (DMF). ) And added to the solution while stirring to activate the carboxyl group of hyaluronic acid. Hyaluronic acid solution was added dropwise while dissolving 375 mg of aminoethyl 5-β collagenoamide prepared in Reference Example in 320 ml DMF. Since the preparation step was carried out in the same manner as in Example 1-2.
실시예Example 7: 7: 저분자량Low molecular weight 히알루론산-40 % Hyaluronic Acid-40% 담즙산Bile acid 복합체 제조 Composite manufacturing
7K 히알루론산은 30% 답즙산 복합체 제조시(실시예 5) 불용성인 것으로 나타났으므로, 16K 히알루론산만을 사용하여 40 % 담즙산 복합체를 제조하였다. Since 7K hyaluronic acid was found to be insoluble in the preparation of the 30% bile acid complex (Example 5), a 40% bile acid complex was prepared using only 16K hyaluronic acid.
1 g의 16K 히알루론산을 160 ㎖ 증류수에서 첨가하여 교반하여 용해시켰다. 1.57 g의 1-에틸-3-(3-디메틸-아미노프로필)카보디이미드(EDC)를 용액에 가하고 0.941 g의 N-하이드록시숙신이미드(NHS)는 1 ㎖ 디메틸포름이미드(DMF)에 용해시킨 후 상기 용액에 가하여 교반하면서 히알루론산의 카르복시기를 활성화시켰다. 참고예에서 제조된 아미노에틸 5-β 콜라노아미드 625 ㎎을 320 ㎖ DMF에 용해시킨 후 반응기에서 교반하면서 히알루론산 용액을 점적하였다. 이후 제조 단계는 실시예 1-2와 동일한 방법으로 수행하였다.
1 g of 16K hyaluronic acid was added in 160 ml distilled water, stirred to dissolve. 1.57 g of 1-ethyl-3- (3-dimethyl-aminopropyl) carbodiimide (EDC) was added to the solution and 0.941 g of N-hydroxysuccinimide (NHS) was added to 1 ml dimethylformimide (DMF). After dissolving in, it was added to the solution and stirred to activate the carboxyl group of hyaluronic acid. 625 mg of aminoethyl 5-β collagenoamide prepared in Reference Example was dissolved in 320 ml DMF, and the hyaluronic acid solution was added dropwise while stirring in the reactor. Since the preparation step was carried out in the same manner as in Example 1-2.
비교예Comparative example 1-3: 1-3: 고분자량High molecular weight 히알루론산-10 % Hyaluronic acid-10% 담즙산Bile acid 복합체 제조 Composite manufacturing
1 g의 60K(비교예 1), 135K(비교예 2) 및 250K(비교예 3) 히알루론산을 160 ㎖ 증류수에 첨가하여 교반하면서 용해시켰다. 참고예에서 제조된 아미노에틸 5-β 콜라노아미드 125 ㎎를 320㎖ DMF에 용해시킨 후 반응기에서 교반하면서 히알루론산 용액을 점적하였다. 이후 제조 단계는 실시예 1-2와 동일한 방법으로 수행하였다.
1 g of 60K (Comparative Example 1), 135K (Comparative Example 2) and 250K (Comparative Example 3) hyaluronic acid was added to 160 ml of distilled water and dissolved with stirring. 125 mg of aminoethyl 5-β collagenoamide prepared in Reference Example was dissolved in 320 ml DMF, and the hyaluronic acid solution was added dropwise while stirring in the reactor. Since the preparation step was carried out in the same manner as in Example 1-2.
비교예Comparative example 4-6: 4-6: 고분자량High molecular weight 히알루론산-30 % Hyaluronic acid-30% 담즙산Bile acid 복합체 제조 Composite manufacturing
1 g의 60K(비교예 4), 135K(비교예 5) 및 250K(비교예 6) 히알루론산을 160 ㎖ 증류수에 첨가하여 교반하면서 용해시켰다. 참고예에서 제조된 아미노에틸 5-β 콜라노아미드 375 ㎎을 DMF 320 ㎖에 용해시킨 후, 반응기에서 교반하면서 히알루론산 용액을 점적하였다. 이후 제조 단계는 실시예 1-2와 동일한 방법으로 수행하였다.
1 g of 60K (Comparative Example 4), 135K (Comparative Example 5) and 250K (Comparative Example 6) hyaluronic acid was added to 160 ml of distilled water and dissolved with stirring. 375 mg of aminoethyl 5-β collagenoamide prepared in Reference Example was dissolved in 320 ml of DMF, and then the hyaluronic acid solution was added dropwise while stirring in the reactor. Since the preparation step was carried out in the same manner as in Example 1-2.
비교예Comparative example 7-9: 7-9: 고분자량High molecular weight 히알루론산-40% Hyaluronic Acid-40% 담즙산Bile acid 복합체 제조 Composite manufacturing
1 g의 60K(비교예 7), 135K(비교예 8) 및 250K(비교예 9) 히알루론산을 160 ㎖ 증류수에 첨가하여 교반하여 용해시켰다. 참고예에서 제조된 아미노에틸 5-β 콜라노아미드 625 mg을 320 ㎖ DMF에 용해시킨 후, 반응기에서 교반하면서 히알루론산 용액을 점적하였다. 이후 제조 단계는 실시예 1-2와 동일한 방법으로 수행하였다.
1 g of 60K (Comparative Example 7), 135K (Comparative Example 8) and 250K (Comparative Example 9) hyaluronic acid was added to 160 ml of distilled water, stirred and dissolved. 625 mg of aminoethyl 5-β collagenoamide prepared in Reference Example was dissolved in 320 ml DMF, and then hyaluronic acid solution was added dropwise while stirring in the reactor. Since the preparation step was carried out in the same manner as in Example 1-2.
Ⅱ. 약물이 Ⅱ. The drug 봉입된Enclosed 히알루론산- Hyaluronic Acid 담즙산Bile acid 복합체 나노입자의 제조 Preparation of Composite Nanoparticles
표 2의 조성에 따라 저분자량의 히알루론산-담즙산 복합체 내부에 파클리탁셀이 봉입된 나노입자를 제조하였으며, 후술되는 실험예에서 그의 크기, 약물 봉입률 등을 고분자량 히알루론산-담즙산 복합체로 제조된 나노입자와 비교평가하였다. 파클리탁셀을 복합체 내부에 봉입하기 위해 필름 수화법(film hydration method)을 이용하였다. According to the composition of Table 2 was prepared nanoparticles in which paclitaxel is encapsulated inside the low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex, the nanoparticles made of high molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex in the experimental example described below Comparison was made with the particles. The film hydration method was used to encapsulate paclitaxel inside the complex.
분자량(Molecular Weight(
DaDa
))
사용량(%)usage(%)
제조예Manufacturing example
봉입량Encapsulation
(중량%)(weight%)
실시예Example
8-9: 8-9:
저분자량Low molecular weight
히알루론산- Hyaluronic
7K 및 16K 히알루론산에 각각 담즙산을 10 % 및 30 % 사용하여 결합시킨 실시예 1 및 6의 복합체를 90 ㎎씩 칭량하여 10 ㎖ 증류수에 용해시켰다. 10 ㎎ 파클리탁셀을 30 ㎖ 에탄올에 용해시킨 후 상기 복합체 수용액과 혼합하여 둥근 플라스크에서 교반하였다. 증류농축장치(rotary evaporator)를 이용하여 용매를 증발시키고 둥근플라스크 주변에 필름을 형성시켰다. 필름이 완전히 형성된 것을 확인한 후 50 ㎖ 증류수를 첨가하여 수화시켰다. 필름이 완전히 수화된 것을 확인한 후 초음파 분쇄기를 이용해 나노입자를 분산시켰다. 90 mg of the complexes of Examples 1 and 6, which were bound to 7K and 16K hyaluronic acid using 10% and 30% of bile acids, respectively, were weighed out and dissolved in 10 ml of distilled water. 10 mg paclitaxel was dissolved in 30 ml ethanol and then mixed with the complex aqueous solution and stirred in a round flask. The solvent was evaporated using a rotary evaporator and a film was formed around the round flask. After confirming that the film was completely formed, hydrated by adding 50 ml of distilled water. After confirming that the film was fully hydrated, the nanoparticles were dispersed using an ultrasonic mill.
실시예 8은 7KHA-10%CA에 10% 파클리탁셀을 봉입한 나노입자이며, 실시예 9는 16KHA-30%CA에 10% 파클리탁셀을 봉입한 나노입자이다.
Example 8 is a nanoparticle encapsulated with 10% paclitaxel in 7KHA-10% CA, Example 9 is a nanoparticle encapsulated with 10% paclitaxel in 16KHA-30% CA.
실시예Example
10-11: 10-11:
저분자량Low molecular weight
히알루론산- Hyaluronic
7KHA-10%CA 복합체(실시예 1) 및 16KHA-30%CA 복합체(실시예 6)를 각각 80 mg씩 칭량하여 10 ㎖ 증류수에 용해시켰다. 20 mg 파클리탁셀을 30 ㎖ 에탄올에 용해시킨 후 상기 복합체 수용액과 혼합하여 둥근 플라스크에서 교반하였다. 이후 제조 단계는 실시예 8-9와 동일한 방법으로 수행하였다. 80 mg of 7KHA-10% CA complex (Example 1) and 16KHA-30% CA complex (Example 6) were each weighed and dissolved in 10 ml distilled water. 20 mg paclitaxel was dissolved in 30 ml ethanol and then mixed with the complex aqueous solution and stirred in a round flask. Since the preparation step was carried out in the same manner as in Example 8-9.
실시예 10는 7KHA-10%CA에 20% 파클리탁셀을 봉입한 나노입자이며 실시예 11은 16KHA-30%CA에 20% 파클리탁셀을 봉입한 나노입자이다.
Example 10 is a nanoparticle encapsulated in 20% paclitaxel in 7KHA-10% CA and Example 11 is a nanoparticle encapsulated in 20% paclitaxel in 16KHA-30% CA.
실시예Example
12-13: 12-13:
저분자량Low molecular weight
히알루론산- Hyaluronic
7KHA-10%CA 복합체(실시예 2)와 16KHA-30%CA 복합체(실시예 7)를 각각 70 mg씩 칭량하여 10 ㎖ 증류수에 용해시켰다. 30 mg 파클리탁셀을 30 ㎖ 에탄올에 용해시킨 후 상기 복합체 수용액과 혼합하여 둥근 플라스크에서 교반하였다. 이후 제조 단계는 실시예 8-9와 동일한 방법으로 수행하였다. 70 mg each of the 7KHA-10% CA complex (Example 2) and the 16KHA-30% CA complex (Example 7) were weighed and dissolved in 10 ml of distilled water. 30 mg paclitaxel was dissolved in 30 ml ethanol and then mixed with the complex aqueous solution and stirred in a round flask. Since the preparation step was carried out in the same manner as in Example 8-9.
실시예 12는 7KHA-10%CA에 30% 파클리탁셀을 봉입한 나노입자이며 실시예 13은 16KHA-30%CA에 30% 파클리탁셀을 봉입한 나노입자이다.
Example 12 is a nanoparticle encapsulated with 30% paclitaxel in 7KHA-10% CA and Example 13 is a nanoparticle encapsulated with 30% paclitaxel in 16KHA-30% CA.
실시예Example
14-15: 14-15:
저분자량Low molecular weight
히알루론산- Hyaluronic
7KHA-10%CA 복합체(실시예 2) 및 16KHA-30%CA 복합체(실시예 7)를 각각 60 ㎎씩 칭량하여 10 ㎖ 증류수에 용해시켰다. 40 mg 파클리탁셀을 30 ㎖ 에탄올에 용해시킨 후 상기 복합체 수용액과 혼합하여 둥근 플라스크에서 교반하였다. 이후 제조 단계는 상기 실시예 8-9과 동일한 방법으로 수행하였다. 60 mg of 7KHA-10% CA complex (Example 2) and 16KHA-30% CA complex (Example 7) were each weighed and dissolved in 10 ml distilled water. 40 mg paclitaxel was dissolved in 30 ml ethanol and then mixed with the complex aqueous solution and stirred in a round flask. The preparation step was then carried out in the same manner as in Example 8-9.
실시예 14는 7KHA-10%CA에 40% 파클리탁셀을 봉입한 나노입자이며 실시예 15는 16KHA-30%CA에 40% 파클리탁셀을 봉입한 나노입자이다.
Example 14 is a nanoparticle encapsulated 40% paclitaxel in 7KHA-10% CA and Example 15 is a nanoparticle encapsulated 40% paclitaxel in 16KHA-30% CA.
비교예Comparative example
10-11: 10-11:
고분자량High molecular weight
히알루론산- Hyaluronic
고분자량 히알루론산-담즙산 복합체로서 표 2에 제시된 바와 같이 135KHA-30%CA 복합체(비교예 5) 및 250KHA-40%CA 복합체(비교예 9)를 사용하였다. 80 ㎎의 비교예 5 및 비교예 9의 복합체를 각각 80 mg씩 칭량하여 10 ㎖ 증류수에 용해시켰다. 20 mg 파클리탁셀을 30 ㎖ 에탄올에 용해시킨 후 상기 복합체 수용액과 혼합하여 둥근 플라스크에서 교반하였다. 이후 제조 단계는 상기 실시예 8-9와 동일한 방법으로 수행하였다. As the high molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex, 135KHA-30% CA complex (Comparative Example 5) and 250KHA-40% CA complex (Comparative Example 9) were used as shown in Table 2. 80 mg of the complexes of Comparative Example 5 and Comparative Example 9 were weighed in 80 mg each, and dissolved in 10 ml of distilled water. 20 mg paclitaxel was dissolved in 30 ml ethanol and then mixed with the complex aqueous solution and stirred in a round flask. Since the preparation step was carried out in the same manner as in Example 8-9.
비교예 10은 135KHA-30%CA에 20 % 파클리탁셀을 봉입한 나노입자이며 비교예 11은 250KHA-40%CA에 20 % 파클리탁셀을 봉입한 나노입자이다.
Comparative Example 10 is a nanoparticle encapsulated 20% paclitaxel in 135KHA-30% CA and Comparative Example 11 is a nanoparticle encapsulated 20% paclitaxel in 250KHA-40% CA.
실험예Experimental Example 1: 제조 조건에 따른 1: according to manufacturing conditions 저분자량Low molecular weight 히알루론산- Hyaluronic Acid 담즙산Bile acid 복합체 내의 Within the complex 담즙gall 산 결합 효율 측정Acid binding efficiency measurement
본 실험예에서는 주사제로서 사용하기에 적합한 히알루론산-담즙산 복합체의 제조 조건을 찾기 위해 히알루론산 분자량에 따른 담즙산의 치환도 및 치환효율을 측정하였다. 이를 위해, 히알루론산-담즙산 복합체 내의 담즙산 함량을 수소 핵자기 공명법(1H NMR)을 이용하여 분석하였다.In the present experimental example, the substitution degree and the substitution efficiency of the bile acid according to the molecular weight of hyaluronic acid were measured to find the conditions for preparing the hyaluronic acid-bile acid complex suitable for use as an injection. For this purpose, the bile acid content in the hyaluronic acid-bile acid complex was analyzed using hydrogen nuclear magnetic resonance ( 1 H NMR).
방법Way
실시예 1-7 및 비교예 1-9에 따라 제조된 히알루론산-담즙산 복합체를, D2O/DMSO의 혼합물(1:1, v/v)을 NMR 용매로 하여 1H-NMR 스펙트로미터(spectrometer; Bruker, 400 MHz)로 분석하였다. 도 1에 나타난 바와 같이, NMR 스펙트럼상에서 담즙산이 결합된 히알루론산의 메틸기 면적을 이용하여 담즙산의 결합량을 구하였다. 히알루론산의 단량체에 대한 담즙산의 치환도(DS, degree of substitution) 및 치환 효율을 하기 식에 따라 결정하여, 그 결과를 표 3에 나타내었다.Examples 1-7 and Comparative Examples 1-9, the hyaluronic acid produced according to the mixture of the bile acid conjugate, D 2 O / DMSO (1 : 1, v / v) for 1 H-NMR spectrometer and a NMR solvent ( spectrometer; Bruker, 400 MHz). As shown in FIG. 1, the amount of bile acid bound was determined using the methyl group area of hyaluronic acid to which bile acid was bound on the NMR spectrum. Degree of substitution (DS) and substitution efficiency of bile acids with respect to the monomers of hyaluronic acid were determined according to the following formulas, and the results are shown in Table 3.
담즙산 치환도 (%) Bile acid substitution degree (%)
= (담즙산 결합 개수/히알루론산 분자당 반응기 개수) × 100= (Number of bile acid bonds / number of reactors per molecule of hyaluronic acid) × 100
담즙산 치환 효율 (%)Bile Acid Substitution Efficiency (%)
= (담즙산 치환도/담즙산 사용량) × 100= (Bile Acid Substitution / Bile Acid Consumption) × 100
결과result
도 1로 대표되는 1H NMR 분석 스펙트럼에 따르면 히알루론산-담즙산 복합체가 제조되었음을 확인할 수 있었다. According to the 1 H NMR analysis spectrum represented by Figure 1 it can be confirmed that the hyaluronic acid-bile acid complex was prepared.
분자량(Molecular Weight(
DaDa
))
단량체에 대한 For monomers
담즙산Bile acid
사용량(%) usage(%)
단량체에 대한 For monomers
담즙산Bile acid
치환도(%) Degree of substitution (%)
치환효율(%)Substitution efficiency (%)
표 3에 나타난 바와 같이, 담즙산 치환도는 히알루론산의 분자량 및 담즙산의 사용량에 따라 다르게 나타났다. 실시예 1-2와 비교예 1-3에 따르면 담즙산을 10 % 첨가한 경우, 히알루론산의 분자량이 증가하더라도 치환도에 큰 차이가 없었다. 반면, 실시예 6과 비교예 4-6을 보면 30 % 담즙산을 사용한 경우 히알루론산의 분자량이 커질수록 담즙산의 치환 효율이 증가하는 것을 알 수 있었다. As shown in Table 3, the degree of bile acid substitution was different depending on the molecular weight of hyaluronic acid and the amount of bile acid used. According to Examples 1-2 and Comparative Examples 1-3, when the bile acid was added 10%, even if the molecular weight of hyaluronic acid increased, there was no significant difference in the degree of substitution. On the other hand, in Example 6 and Comparative Examples 4-6, the use of 30% bile acid showed that the substitution efficiency of bile acid increased as the molecular weight of hyaluronic acid increased.
치환 효율 및 치환도에 따른 복합체의 용해도를 고려하여 나노입자 형성에 적합한 히알루론산-담즙산 복합체의 제조 조건을 찾고자 하였다. 따라서 불용성이 되는 치환도보다는 낮고 나노입자가 형성될 수 있는 최대 치환도를 갖는 담즙산 사용량을 구하였다. 상기 결과로부터, 히알루론산의 분자량에 따라 최대 치환도를 가지는 담즙산 사용량이 달라지는 것을 알 수 있으며, 구체적으로 히알루론산 분자량이 7KDa인 경우는 10% 담즙산 사용량 (실시예 1), 16KDa인 경우는 30% 담즙산 사용량(실시예 6)이 적합한 것으로 확인되었다. 한편, 비교예에서 60KDa인 경우는 30% 담즙산 사용량 (비교예 4), 135KDa인 경우는 30% 담즙산 사용량 (비교예 5), 250KDa일 경우는 40% 담즙산 사용량 (비교예 9)이 적합한 것으로 나타났다.
Considering the solubility of the complex according to the substitution efficiency and degree of substitution, it was intended to find the conditions for preparing the hyaluronic acid-bile acid complex suitable for nanoparticle formation. Therefore, the amount of bile acid used was lower than that of insoluble substitution and the maximum substitution degree of nanoparticles could be formed. From the above results, it can be seen that the amount of bile acid having a maximum degree of substitution varies according to the molecular weight of hyaluronic acid. Specifically, when the hyaluronic acid molecular weight is 7KDa, 10% bile acid is used (Example 1), and 30% when 16KDa is used. The amount of bile acids used (Example 6) was found to be suitable. On the other hand, in the comparative example, 30% bile acid consumption (Comparative Example 4) for 60KDa, 30% bile acid usage (Comparative Example 5) for 135KDa, and 40% bile acid consumption (Comparative Example 9) for 250KDa were found to be suitable. .
실험예Experimental Example 2: 2: 저분자량의Low molecular weight 히알루론산- Hyaluronic Acid 담즙산Bile acid 복합체의 수용해도 측정 Water solubility measurement of the complex
약물을 봉입한 나노입자의 용해도는 주사용 제제로서 약물의 임상 용량에 적합한 농도를 달성해야 한다는 점에서 중요하며, 약물의 전임상 시험 단계에서 독성시험 및 불용성 이물 시험 등의 기준에 따라 제제를 받지 않을 정도로 충분히 높아야 한다. 본 실험예에서는 증류수를 용매로 하여 히알루론산의 분자량에 따른 히알루론산-담즙산 복합체의 용해도를 측정하였다.The solubility of the nanoparticles encapsulated in the drug is important for achieving a concentration suitable for the clinical dose of the drug as an injectable preparation. It should be high enough. In this experimental example, the solubility of the hyaluronic acid-bile acid complex according to the molecular weight of hyaluronic acid was measured using distilled water as a solvent.
방법Way
실시예 1, 6, 비교예 4, 5, 및 9 (사용된 히알루론산 분자량 7K, 16K, 60K, 135K 및 235K)에 따라 제조된 히알루론산-담즙산 복합체를 증류수에 용해시켜 포화 용액에 도달하기까지 필요한 용질의 양을 구하여 농도로 나타내었다. 구체적으로, 10 ㎖ 증류수에 분말 상태로 건조시킨 히알루론산-담즙산 복합체 10 mg을 첨가하고, 포화 상태까지 녹인 후 필터링하였다. 여과액을 동결건조하여 수득된 복합체의 중량을 측정하여, 첨가량과 필터링 및 건조 후 수득량이 동일한 때를 포화 용액으로 정의하였다. 상기 수득된 복합체의 양을 이용하여 용해도(mg/㎖)를 구하고, 그 결과를 표 4에 나타내었다. Hyaluronic acid-bile acid complexes prepared according to Examples 1, 6, Comparative Examples 4, 5, and 9 (hyaluronic acid
결과result
표 4에 나타난 바와 같이, 저분자량 히알루론산-담즙산 복합체인 실시예 1 및 6의 경우 수용해도가 각각 80 및 50 mg/ml로, 고분자량 히알루론산-담즙산 복합체(비교예 4, 5, 및 9)의 경우 10 내지 30 mg/ml인 것에 비해 현저하게 개선된 것을 확인하였다. As shown in Table 4, in Examples 1 and 6, which are low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complexes, water solubility was 80 and 50 mg / ml, respectively, and high molecular weight hyaluronic acid-bile acid complexes (Comparative Examples 4, 5, and 9). ) Was significantly improved compared to that of 10 to 30 mg / ml.
임상 용량은 파클리탁셀의 경우 봉입량 20 중량%를 기준으로 했을 때, 복합체 제제의 전체 농도가 25 ㎎/㎖ 이상이 되어야 한다. 고분자량 히알루론산-담즙산 복합체의 경우 최대 용해도가 30 ㎎/㎖로서 임상 용량의 1배 정도에 불과하므로 약물을 봉입하는데 제약이 많으며, 특히 치료적 유효량이 높은 약물의 경우 제제화하기 어렵다. 반면, 본 발명에 따른 저분자량 히알루론산-담즙산 복합체의 경우 최대 용해도가 50 ㎎/㎖ 이상인 것으로 나타나 임상적 용도에 적합하다.
The clinical dose should be at least 25 mg / ml of the total concentration of the complex formulation, based on 20 wt% of inclusions for paclitaxel. In the case of high molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex, the maximum solubility is 30 mg / ml, which is only about 1 times the clinical dose, thus limiting the encapsulation of the drug, especially in the case of a high therapeutically effective drug. On the other hand, the low molecular weight hyaluronic acid-bile acid complex according to the present invention has a maximum solubility of 50 mg / ml or more, which is suitable for clinical use.
실험예Experimental Example 3: 3: 파클리탁셀이Paclitaxel 봉입된Enclosed 저분자량Low molecular weight 히알루론산- Hyaluronic Acid 담즙산Bile acid 복합체의 입자 크기 및 분포도 측정 Measurement of particle size and distribution of the composite
약물의 타겟팅 전략에 있어서, 약물의 입자 크기는 흡수 후 입경에 따라 분포 및 축적되는 조직이 달라진다는 점에서 중요하다. 입자의 크기가 400 ㎚ 이상일 경우는 암조직에 축적되기 보다는 비장 및 신장으로 가는 경우가 많고, 세포 내로의 나노입자의 흡수(uptake) 효율도 매우 낮아진다. 또한 입자 크기가 큰 경우, 필터링상의 어려움으로 인해 산업적 규모의 생산이 어렵다. 본 실험예에서는 본 발명에 따른 저분자량 히알루론산을 사용하여 제조된 나노입자의 크기를 측정하고, 히알루론산의 분자량 및 약물 사용량에 따른 입자 크기의 변화를 분석하였다.In drug targeting strategies, the particle size of the drug is important in that the tissue distributed and accumulated depends on the particle diameter after absorption. When the particle size is 400 nm or more, it tends to go to the spleen and kidney rather than accumulate in cancer tissue, and the uptake efficiency of the nanoparticles into cells is also very low. In addition, large particle sizes make it difficult to produce on an industrial scale due to filtering difficulties. In the present experimental example, the size of the nanoparticles prepared using the low molecular weight hyaluronic acid according to the present invention was measured, and the change of the particle size according to the molecular weight and drug usage of the hyaluronic acid was analyzed.
방법Way
실시예 8 내지 15에서 얻어진 나노입자를 2 ㎎/㎖의 농도로 증류수에 균질하게 분산시켰다. NICOMP 380ZLS를 이용하여 동적 광산란법(Dynamic light scattering method)에 의해 입자 크기를 측정하고, 그 결과를 표 5에 나타내었다.The nanoparticles obtained in Examples 8-15 were homogeneously dispersed in distilled water at a concentration of 2 mg / ml. The particle size was measured by the dynamic light scattering method using the NICOMP 380ZLS, and the results are shown in Table 5.
결과result
(히알루론산 분자량-(Hyaluronic acid molecular weight-
담즙산Bile acid
사용량) usage)
(중량%)(weight%)
(실시예1)7KHA-10% CA
Example 1
(실시예 6)16KHA-30% CA
(Example 6)
(실시예 1)7KHA-10% CA
(Example 1)
(실시예 6)16KHA-30% CA
(Example 6)
(실시예 1)7KHA-10% CA
(Example 1)
(실시예 6)16KHA-30% CA
(Example 6)
(실시예 1)7KHA-10% CA
(Example 1)
(실시예 6)16KHA-30% CA
(Example 6)
(비교예 5)135KHA-30% CA
(Comparative Example 5)
(비교예 9)250KHA-40% CA
(Comparative Example 9)
파클리탁셀을 봉입한 경우 전반적으로 히알루론산-담즙산 복합체 나노입자의 크기는 250 내지 400 ㎚의 범위에 분포하는 것으로 나타났다. 고분자량 히알루론산을 사용한 비교예 10 및 11의 입자 크기가 각각 약 430.7 및 383.4 nm인 것에 비해, 저분자량 히알루론산을 사용한 실시예 8 내지 15는 도 2에 의해 대표되는 바와 같이 입자 크기가 약 250 내지 340 nm 범위에 분포하여, 입자 크기가 작고 입자분포도도 좁은 것으로 나타났다. The overall size of the hyaluronic acid-bile acid composite nanoparticles when paclitaxel was encapsulated was found to be in the range of 250 to 400 nm. Examples 8 to 15 using low molecular weight hyaluronic acid had a particle size of about 250 as represented by FIG. 2, whereas the particle sizes of Comparative Examples 10 and 11 using high molecular weight hyaluronic acid were about 430.7 and 383.4 nm, respectively. It was distributed in the range from 340 nm to a small particle size and a narrow particle distribution.
약물 봉입량에 따른 입자 크기를 분석하면, 실시예 8-15의 결과에 의하면 약물(파클리탁셀) 사용량이 많을수록 입자의 크기가 작아지는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 약물 사용량이 10 중량%인 실시예 8 및 9 (약 791.2 및 318.4 nm)에 비해 30 중량%인 실시예 12 및 13 (약 260.6 및 292.4 nm)의 경우 평균 입자 크기가 작고 입자분포도도 좁게 나타났다. 저분자량의 히알루론산 7K와 16K를 비교하면, 16K는 약물 사용량이 10 중량% 내지 40 중량%인 경우 모두 나노입자를 형성하고 약물을 봉입할 수 있지만, 7K의 경우 사용량이 10 중량%인 경우에는 입자크기가 700 ㎚ 정도로 실질적인 EPR 효과를 갖는 나노입자라 보기 어렵고, 40 중량%인 경우는 약물 봉입이 되지 않았다.
Analyzing the particle size according to the drug loading amount, it can be seen from the results of Example 8-15 that the larger the amount of drug (paclitaxel) used, the smaller the particle size is. Specifically, Examples 12 and 13 (about 260.6 and 292.4 nm) at 30% by weight compared to Examples 8 and 9 (about 791.2 and 318.4 nm) at 10% by weight of drug use had a small average particle size and a particle distribution diagram. Narrowly appeared. When comparing low molecular weight
실험예Experimental Example 4: 4: 저분자량Low molecular weight 히알루론산- Hyaluronic Acid 담즙산Bile acid 복합체의 약물 Drugs of the complex 봉입량Encapsulation 측정 Measure
상기 실험예 3의 결과를 바탕으로, 실험된 약물량 범위 전체에서 적절한 나노입자 크기를 갖는 것으로 나타난 실시예 9, 11, 13 및 15를 선택하여 파클리탁셀의 사용량에 따른 약물의 봉입효율 및 봉입량을 측정하였다. Based on the results of Experimental Example 3, by selecting Examples 9, 11, 13 and 15 shown to have the appropriate nanoparticle size in the entire range of drug doses tested, the encapsulation efficiency and the amount of encapsulation according to the amount of paclitaxel used Measured.
방법Way
실시예 9, 11, 13 및 15에 따라 16K 히알루론산-담즙산 복합체에 각각 10 중량%, 20 중량%, 30 중량% 및 40 중량%이 되도록 파클리탁셀을 첨가한 경우, 나노입자 내에 실제 봉입된 파클리탁셀의 양을 HPLC(High performance liquid chromatography, Waters, USA)를 이용하여 측정하였다. HPLC 분석을 위해 C18 컬럼(150 mm L. ⅹ 4.6 mm I.D.)을 사용하였으며 입자 크기는 5 ㎛였다. 시료의 용매 및 이동상은 80 % 메탄올을 사용하였으며, 분석은 1 ㎖/분의 유속으로 25 ℃에서 진행하였다. 약물의 검출은 UV 검출기를 이용하여 240 ㎚ 파장에서 측정하였다. When paclitaxel was added to the 16K hyaluronic acid-bile acid complexes according to Examples 9, 11, 13 and 15 to 10 wt%, 20 wt%, 30 wt% and 40 wt%, respectively, The amount was measured using HPLC (High performance liquid chromatography, Waters, USA). A C18 column (150 mm L.ⅹ 4.6 mm I.D.) was used for HPLC analysis and the particle size was 5 μm. The solvent and mobile phase of the sample used 80% methanol, the analysis was carried out at 25 ℃ at a flow rate of 1 ml / min. Detection of the drug was measured at 240 nm wavelength using a UV detector.
정량화를 위해 파클리탁셀의 농도와 그에 따른 특성 피크의 면적 변화를 이용하여 검량선을 작성한 후, 이를 이용하여 시료 내 파클리탁셀의 농도를 계산하였다. 하기 식에 의해 약물의 봉입효율 및 최종 봉입량을 구하고, 그 결과를 표 6에 나타내었다. For quantification, a calibration curve was prepared using the concentration of paclitaxel and the area change of the characteristic peak accordingly, and then the concentration of paclitaxel in the sample was calculated. The encapsulation efficiency and final encapsulation amount of the drug were determined by the following equation, and the results are shown in Table 6.
봉입 효율 (%)Encapsulation Efficiency (%)
= (나노입자내 약물량)/(초기 약물 사용량) × 100= (Quantity of drug in nanoparticles) / (initial drug usage) × 100
최종 봉입량 (%)Final loading (%)
= (나노입자내 약물량)/(전체 나노입자 중량) × 100= (Drug amount in nanoparticles) / (total nanoparticle weight) × 100
결과result
사용량(중량%)Usage (% by weight)
(실시예 6)16KHA-30% CA
(Example 6)
(실시예 6)16KHA-30% CA
(Example 6)
(실시예 6)16KHA-30% CA
(Example 6)
(실시예 6)16KHA-30% CA
(Example 6)
실험예Experimental Example 5: 마우스 암 모델에서 5: in the mouse cancer model 파클리탁셀이Paclitaxel 봉입된Enclosed 저분자량의Low molecular weight 히알루론산-담즙산 복합체 나노입자의 Hyaluronic Acid-Bile Acid Complex Nanoparticles 암조직Cancer tissue 축적 효과 Accumulation effect
나노입자 제형의 장점은 봉입 약물을 효과적으로 차폐 및 전달할 뿐만 아니라, 입자 크기를 조절함으로써 약물을 표적 부위에 특이적으로 분포시킬 수 있다는 것이다. 본 실험예에서는 실시예 12 또는 13에 따라 제조한 파클리탁셀 봉입 저분자량 히알루론산-담즙산 나노입자를 형광물질로 표지하여 암 유발 마우스에 투여함으로써 암 조직에 대한 타겟팅 효과를 평가하였다. The advantage of nanoparticle formulations is that they effectively mask and deliver encapsulated drugs, as well as allow specific distribution of drugs at target sites by controlling particle size. In this experimental example, paclitaxel-embedded low molecular weight hyaluronic acid-bile acid nanoparticles prepared according to Example 12 or 13 were labeled with a fluorescent substance and administered to cancer-inducing mice to evaluate the targeting effect on cancer tissues.
방법Way
실시예 1(7KHA-10%CA)과 실시예 6(16 KHA-30%CA)에 형광물질 Cy5.5(Sigma aldrich, USA)를 접합시켜 히알루론산-담즙산에 형광물질이 표지된 복합체를 제조하였다. Example 1 (7KHA-10% CA) and Example 6 (16 KHA-30% CA) was conjugated to the fluorescent material Cy5.5 (Sigma aldrich, USA) to prepare a complex labeled with a fluorescent substance on hyaluronic acid-bile acid It was.
실시예 1의 히알루론산-담즙산 복합체 20 mg을 인산염 완충액 (pH 8)에서 녹인 후 EDC를 히알루론산 내 카르복실기의 당량만큼 첨가하였다. 뒤이어 NHS를 EDC 당량만큼 500 ㎕ DMSO에 용해시킨 후 첨가하여 히알루론산의 카르복실기를 활성화시켰다. 그 다음, 1 ㎎ Cy5.5를 500 ㎕ 인산염 완충액 (pH 8)에 용해시켜 반응액에 첨가하였다. 상온에서 24시간 동안 반응시킨 후, 생성된 복합체를 투석에 의해 정제하고 동결건조시켰다. 실시예 12와 동일한 방법으로 30 중량% 파클리탁셀을 봉입시키고, 2 ㎎/㎖ 농도로 나노입자 용액을 제조하였다. 실시예 6의 히알루론산-담즙산 복합체도 상기 설명한 바와 동일한 방법으로 형광물질을 표지한 후, 실시예 13에서와 같이 30 중량% 파클리탁셀을 봉입시켜 나노입자 용액을 제조하였다. 20 mg of the hyaluronic acid-bile acid complex of Example 1 was dissolved in phosphate buffer (pH 8) and then EDC was added by the equivalent of the carboxyl group in hyaluronic acid. NHS was then dissolved in 500 μl DMSO by EDC equivalent and added to activate the carboxyl group of hyaluronic acid. 1 mg Cy5.5 was then dissolved in 500 μl phosphate buffer (pH 8) and added to the reaction solution. After reacting for 24 hours at room temperature, the resulting complex was purified by dialysis and lyophilized. 30 wt% paclitaxel was encapsulated in the same manner as in Example 12, and a nanoparticle solution was prepared at a concentration of 2 mg / ml. The hyaluronic acid-bile acid complex of Example 6 was also labeled with a fluorescent material in the same manner as described above, and then, as in Example 13, 30 wt% paclitaxel was encapsulated to prepare a nanoparticle solution.
실험동물로서 누드 마우스(BALB/c)를 이용하였으며, 편평세포암주 (Squamous cell carcinoma 7 cell line)를 주입하여 암을 유발시켰다. 상기 마우스에 제조한 나노입자 용액 100 ㎕을 정맥 주사하였으며, 대조군으로서 UV 분광광도계를 사용하여 상기 나노입자와 동일한 형광량을 나타내는 Cy5.5의 양을 구하여 정맥 주사하였다. 일정 시간 경과 후 근적외선 조사를 실시하여 암 조직 영상을 획득하였다 (도 3). Nude mice (BALB / c) were used as experimental animals and cancer was induced by injection of squamous cell carcinoma 7 cell line. 100 μl of the nanoparticle solution prepared in the mouse was injected intravenously, and a UV spectrophotometer was used as a control to obtain an amount of Cy5.5 indicating the same amount of fluorescence as the nanoparticles. After a certain period of time, near-infrared irradiation was performed to obtain cancer tissue images (FIG. 3).
결과result
그 결과, 도 3에서 보는 바와 같이 본 발명의 히알루론산-담즙산 복합체 나노입자를 투여한 경우 Cy5.5 투여군에 비해 현저히 암조직에 나노입자가 축적되어, 암에 대한 우수한 타겟팅 효과를 갖는 것을 알 수 있었다.
As a result, as shown in FIG. 3, when the hyaluronic acid-bile acid composite nanoparticles of the present invention were administered, the nanoparticles accumulated significantly in cancer tissues compared to the Cy5.5-administered group, indicating that the target had an excellent targeting effect against cancer. there was.
실험예Experimental Example 6: 마우스 암 모델에서 6: in the mouse cancer model 파클리탁셀이Paclitaxel 봉입된Enclosed 저분자량의Low molecular weight 히알루론산-담즙산 복합체 나노입자의 항암 효과 Anticancer Effect of Hyaluronic Acid-Bile Acid Complex Nanoparticles
항암제와 같이 세포 내에서 작용하는 의약 제제가 약효를 발현하기 위해서는 표적 조직으로 선택적으로 분포될 뿐만 아니라, 조직내 세포에 의해 효과적으로 흡수(uptake)되어야 한다. 본 실험예에서는 실시예 13에서 제조된 파클리탁셀 봉입 히알루론산-담즙산 복합체 투여시 종양 크기의 변화를 측정하여 실질적인 항암 효과 발현 여부를 확인하였다. Pharmaceutical agents acting in cells, such as anticancer agents, must not only be selectively distributed to target tissues but also effectively uptake by cells in tissues in order to express drug efficacy. In this experimental example, the change in tumor size when paclitaxel-embedded hyaluronic acid-bile acid complex prepared in Example 13 was measured was confirmed whether the actual anti-cancer effect expression.
방법Way
누드 마우스(BALB/c)에 사람의 유방암 세포주 MDA-MB231를 이식하여 암을 유발하였다. 마우스에 실시예 13에서 제조된 파클리탁셀이 봉입된 히알루론산-담즙산 복합체 20 ㎎/㎏ 또는 40 ㎎/㎏를 4일에 1번씩 총 3회 투여하였다. 대조군으로는 상업적으로 판매되고 있는 주사용수(음성대조군) 및 20 mg/kg 제넥솔 (Genexol INJ, 제조: 삼양사)(양성대조군)을 사용하였다. 32일 동안 마우스를 관찰하면서 종양 크기 및 체중 변화를 측정하였으며, 그 결과를 도 4 내지 6에 나타내었다.Cancer was induced by transplanting human breast cancer cell line MDA-MB231 into nude mice (BALB / c). Mice were administered 20 mg / kg or 40 mg / kg of paclitaxel-encapsulated hyaluronic acid-bile acid complex prepared in Example 13, three times, once every four days. Controls include commercially available water for injection (negative control) and 20 mg / kg Genexol (Genexol INJ, Manufacture: Samyangsa) (Yangseong Control) was used. Tumor size and weight change were measured while observing mice for 32 days, and the results are shown in FIGS. 4 to 6.
통계 처리를 위해 종양의 크기 및 체중을 t-test를 이용하여 대조군의 측정값과 비교하였으며, p < 0.05인 경우 통계적 유의성이 있는 것으로 판정하였다. Tumor size and body weight were compared with the control group using t-test for statistical treatment, and p <0.05 was determined to be statistically significant.
결과result
도 4에 나타난 바와 같이, 음성대조군(주사용수 투여군)에 비해 본 발명의 히알루론산-담즙산 복합체 및 제넥솔 투여군은 모두 암 성장이 유의하게 억제되었다. 실시예 13은 20 mg/kg 및 40 mg/kg의 투여량 모두에서 지표약물인 제넥솔과 동등한 수준의 암 성장 억제 효과를 보여주었다. As shown in Figure 4, compared to the negative control group (injection water administration group), both the hyaluronic acid-bile acid complex and genexol administration group of the present invention significantly inhibited cancer growth. Example 13 showed an effect of inhibiting cancer growth equivalent to that of the index drug Xenxol at both 20 mg / kg and 40 mg / kg doses.
도 5는 암 크기 측정값을 상대 암성장 억제율로 환산한 것으로, 실험물질 및 대조물질을 투여한 후 암의 크기 변화를 초기 암의 크기에 대한 백분율로 나타내었다. 제넥솔 투여군의 경우 시간이 지남에 따라 (27일차 이후) 암이 다시 성장하는 것으로 나타나는데 비해, 실시예 13의 복합체를 투여한 경우 투여량과 무관하게 암성장이 지속적으로 억제되어 시간이 지나도 재성장을 보이지 않았다. Figure 5 is a measure of cancer size in terms of relative cancer growth inhibition rate, the change in the size of the cancer after administration of the test substance and the control material was expressed as a percentage of the size of the initial cancer. In the case of the Genexol-administered group, the cancer grows again over time (after day 27) .However, when the complex of Example 13 was administered, cancer growth was continuously suppressed regardless of the dose. I didn't see it.
도 6에 나타난 바와 같이, 주사용수, 제넥솔 및 실시예 13의 복합체 투여군 모두 특징적인 체중의 변화를 보이지 않았다. 다만, 본 발명의 복합체 40 ㎎/㎏ 투여군은 체중이 약 10% 정도 감소하여 제넥솔 대비 유의한 수준(p < 0.05)의 체중 감소가 있었으나, 투여 12일차 이후 회복되기 시작하여 17일차부터는 대조군과 유의한 차이를 보이지 않았다. As shown in Figure 6, both the water for injection, Genexol and the complex administration group of Example 13 showed no characteristic body weight change. However, the group of 40 mg / kg of the complex of the present invention had a significant weight loss (p <0.05) compared to Genexol due to a weight loss of about 10%, but began to recover after the 12th day of administration and the control group from the 17th day. There was no significant difference.
Claims (18)
(b) 5 이상 20 KDa 미만의 저분자량 히알루론산을 수용성 용매에 용해시켜 히알루론산 용액을 제조하는 단계;
(c) 상기 단계 (a)의 아미노에틸 콜라노아미드를 유기 용매에 용해시켜 콜라노아미드 용액을 제조하는 단계;
(d) 상기 단계 (b)의 히알루론산 용액에 상기 단계 (c)의 콜라노아미드 용액을 첨가하여 반응액을 제조하는 단계;
(e) 상기 반응액으로부터 히알루론산-담즙산 복합체를 석출하여 수득하는 단계; 및
(f) 상기 히알루론산-담즙산 복합체 내부에 약물을 봉입하는 단계를 포함하는, 제6항의 나노입자의 제조 방법.(a) synthesizing hydrophobic bile acid having a cholanic acid structure with aminoethyl colonanoamide;
(b) dissolving low molecular weight hyaluronic acid of at least 5 and less than 20 KDa in an aqueous solvent to prepare a hyaluronic acid solution;
(c) dissolving the aminoethyl colonanoamide of step (a) in an organic solvent to prepare a collagenoamide solution;
(d) preparing a reaction solution by adding the collagenoamide solution of step (c) to the hyaluronic acid solution of step (b);
(e) obtaining a hyaluronic acid-bile acid complex from the reaction solution and obtaining it; And
(f) encapsulating a drug in the hyaluronic acid-bile acid complex, comprising the nanoparticles of claim 6.
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