경피 약물 전달 시스템은 약물을 피부를 통해 전달하는 효과적인 방법이다. 특히 패치 타입의 마이크로니들은 피부의 각질층에 마이크로 크기의 구멍을 생성하여 최소한의 침습으로 약물을 전달하는 효과적인 방법이며 친수성 약물을 전달하는 데 사용될 수 있다. 여러가지 마이크로니들 재료 중 ...
경피 약물 전달 시스템은 약물을 피부를 통해 전달하는 효과적인 방법이다. 특히 패치 타입의 마이크로니들은 피부의 각질층에 마이크로 크기의 구멍을 생성하여 최소한의 침습으로 약물을 전달하는 효과적인 방법이며 친수성 약물을 전달하는 데 사용될 수 있다. 여러가지 마이크로니들 재료 중 키토산은 높은 생체적합성과 생분해성으로 인해 마이크로니들의 재료로 많은 연구가 되고있지만, 중성 pH에서 용해도가 낮아 산 용매가 사용되고 있으며, 농도에 비하여 점도가 매우 높아 마이크로니들 제조에 용이하지 않다. 키토산을 강산인trifluoroacetic acid (TFA)를 이용하여 간단한 산처리함으로 무작위로 글리코시딕 결합을 끊음으로써 중성 pH (6 ~ 7.4)에서 수용성을 증가시켜 마이크로니들을 제작하려고 하였다. TFA 처리는 키토산의 분자량을 감소시키며 NH2 같은 친수성기의 protonation 확률을 증가시켜 수용성을 증가시켜 마이크로니들 제조에 적합한 7 wt% 이상의 키토산 용액을 얻을 수 있었다. 총알 모양의 키토산 마이크로니들 패치는 몰드로부터의 두드러진 수축없이 용매 주조에 의해 제조되었고, 피부에 침투하기에 충분한 충분한 기계적 강도를 나타냈다. 키토산 마이크로니들은 아가로즈겔 내에서 빠르게 용해되지 않아 약간의 물리적 가교가 되었다고 예상되며, 친수성 약물 모델인 Rhodamine B가 함유된 키토산 마이크로니들 패치는 돼지 피부에서 장시간 약물이 방출되어 장기 경피 전달 가능성이 있다고 예상된다. 피부 자극 테스트를 통하여 TFA 처리 된 키토산 마이크로니들 패치의 높은 안전성을 나타낸다. TFA로 처리된 키토산 마이크로니들 패치는 약물전달 패치뿐만 아니라, 백신 패치, 조직 접착제, 상처 치유 패치, 기능성 화장품 등으로 응용 가능 할 것이라 예상된다. 모낭을 통한 국소 약물 전달은 약물을 전달 하는 것뿐만 아니라 화장품 등의 응용분에서도 많이 사용되고 있는 효과적인 방법이다. 하지만 낮은 생물학적 이용가능성과, 약물 제제의 한계점 등이 있다. 여기에 우리는 약물 전달체로서 가교 된 마이크로파티클을 이용하여 모낭에서 장시간 약물 방출이 가능한 국소 약물전달 시스템을 연구하였다. 가교 된 마이크로파티클은 천연고분자인 콘드레이틴 설페이트 (chondroitin sulfate, CS)를 싸이올화하여 제조된 싸이올화 콘드레이틴 설페이트 (thiolated chondroitin sulfate, CS-SH)와 천연가교제인 제니핀이 혼합된 용액을 분무 건조하여 제조되었다. CS-SH와 제니핀이 상온에서 30 ~ 60분 동안 가교를 통해 점도가 서서히 증가하기 때문에, 분무과정동안 가교에 의해서 노즐이 막히는 현상을 최소화 할 수 있다. 가교 된 마이크로파티클의 크기는 모낭으로 침투가 가능한 사이즈인 5 μm 이하로 최적화 되었다. 분무건조 된 마이크로파티클은 건조 상태일 때 직경 약 1.5 μm의 크기이며 좁은 분포도를 가지며, 최대 팽창 시 약 2배정도 팽창하였다. 탈모 치료제인 미녹시딜이 포함된 마이크로파티클은 약 150시간 동안 90%의 약물 방출을 보여 주며 기존의 국소 제제에 비해 약물의 피부 투과성을 향상시킵니다. 분무건조 된 마이크로파티클의 가교도는 가교제인 제니핀의 양에 의해 조절 될 수 있기 때문에 국소 또는 전신 약물 전달에서 제어 방출 동역학을 필요로 하는 약물 전달체에 적합 할 것이라 예상된다. 가교 된 CS-SH 마이크로파티클은 약물 방출 속도를 조절가능하여 피부 도포 제형뿐만 아니라, 조직 또는 정맥 내 주사 제형, 건조 분말을 이용하여 흡입제형등에 응용 가능 할 것이라 예상된다.
경피 약물 전달 시스템은 약물을 피부를 통해 전달하는 효과적인 방법이다. 특히 패치 타입의 마이크로니들은 피부의 각질층에 마이크로 크기의 구멍을 생성하여 최소한의 침습으로 약물을 전달하는 효과적인 방법이며 친수성 약물을 전달하는 데 사용될 수 있다. 여러가지 마이크로니들 재료 중 키토산은 높은 생체적합성과 생분해성으로 인해 마이크로니들의 재료로 많은 연구가 되고있지만, 중성 pH에서 용해도가 낮아 산 용매가 사용되고 있으며, 농도에 비하여 점도가 매우 높아 마이크로니들 제조에 용이하지 않다. 키토산을 강산인trifluoroacetic acid (TFA)를 이용하여 간단한 산처리함으로 무작위로 글리코시딕 결합을 끊음으로써 중성 pH (6 ~ 7.4)에서 수용성을 증가시켜 마이크로니들을 제작하려고 하였다. TFA 처리는 키토산의 분자량을 감소시키며 NH2 같은 친수성기의 protonation 확률을 증가시켜 수용성을 증가시켜 마이크로니들 제조에 적합한 7 wt% 이상의 키토산 용액을 얻을 수 있었다. 총알 모양의 키토산 마이크로니들 패치는 몰드로부터의 두드러진 수축없이 용매 주조에 의해 제조되었고, 피부에 침투하기에 충분한 충분한 기계적 강도를 나타냈다. 키토산 마이크로니들은 아가로즈겔 내에서 빠르게 용해되지 않아 약간의 물리적 가교가 되었다고 예상되며, 친수성 약물 모델인 Rhodamine B가 함유된 키토산 마이크로니들 패치는 돼지 피부에서 장시간 약물이 방출되어 장기 경피 전달 가능성이 있다고 예상된다. 피부 자극 테스트를 통하여 TFA 처리 된 키토산 마이크로니들 패치의 높은 안전성을 나타낸다. TFA로 처리된 키토산 마이크로니들 패치는 약물전달 패치뿐만 아니라, 백신 패치, 조직 접착제, 상처 치유 패치, 기능성 화장품 등으로 응용 가능 할 것이라 예상된다. 모낭을 통한 국소 약물 전달은 약물을 전달 하는 것뿐만 아니라 화장품 등의 응용분에서도 많이 사용되고 있는 효과적인 방법이다. 하지만 낮은 생물학적 이용가능성과, 약물 제제의 한계점 등이 있다. 여기에 우리는 약물 전달체로서 가교 된 마이크로파티클을 이용하여 모낭에서 장시간 약물 방출이 가능한 국소 약물전달 시스템을 연구하였다. 가교 된 마이크로파티클은 천연고분자인 콘드레이틴 설페이트 (chondroitin sulfate, CS)를 싸이올화하여 제조된 싸이올화 콘드레이틴 설페이트 (thiolated chondroitin sulfate, CS-SH)와 천연가교제인 제니핀이 혼합된 용액을 분무 건조하여 제조되었다. CS-SH와 제니핀이 상온에서 30 ~ 60분 동안 가교를 통해 점도가 서서히 증가하기 때문에, 분무과정동안 가교에 의해서 노즐이 막히는 현상을 최소화 할 수 있다. 가교 된 마이크로파티클의 크기는 모낭으로 침투가 가능한 사이즈인 5 μm 이하로 최적화 되었다. 분무건조 된 마이크로파티클은 건조 상태일 때 직경 약 1.5 μm의 크기이며 좁은 분포도를 가지며, 최대 팽창 시 약 2배정도 팽창하였다. 탈모 치료제인 미녹시딜이 포함된 마이크로파티클은 약 150시간 동안 90%의 약물 방출을 보여 주며 기존의 국소 제제에 비해 약물의 피부 투과성을 향상시킵니다. 분무건조 된 마이크로파티클의 가교도는 가교제인 제니핀의 양에 의해 조절 될 수 있기 때문에 국소 또는 전신 약물 전달에서 제어 방출 동역학을 필요로 하는 약물 전달체에 적합 할 것이라 예상된다. 가교 된 CS-SH 마이크로파티클은 약물 방출 속도를 조절가능하여 피부 도포 제형뿐만 아니라, 조직 또는 정맥 내 주사 제형, 건조 분말을 이용하여 흡입제형등에 응용 가능 할 것이라 예상된다.
Transdermal drug delivery systems are an effective way of transporting drugs through the skin. The transdermal drug delivery system has fewer side-effects than oral administration, and convenience compared with administration by injection. However the skin like a barrier is 10~20 m thickness of Str...
Transdermal drug delivery systems are an effective way of transporting drugs through the skin. The transdermal drug delivery system has fewer side-effects than oral administration, and convenience compared with administration by injection. However the skin like a barrier is 10~20 m thickness of Stratum Corneum (SC) composed of lipid surrounding the keratinocyte that prevents penetration from the outside cause drugs will be hard to absorbed transdermal. In chapter 1. I studied on acid-treated water soluble chitosan microneedle(MN) for transdermal drug delivery. MN patches are minimally invasive and can be used to deliver hydrophilic therapeutics. Chitosan has been widely used as a polymeric MN material because it is abundant and biocompatible. However, it also has poor solubility and high viscosity in aqueous solutions at neutral pH limit the use of chitosan in the microneedle fabrication. Herein we report a facile way to increase the water solubility of chitosan in neutral pH (6~7.4) by a simple treatment with trifluoroacetic acid, resulting in random cleavage of glycosidic bonds in chitosan chain. This acid treatment decreased the molecular weight of chitosan and increased water-dissolving moieties such as NH2, thereby achieved 7 wt% aqueous chitosan solutions with good filling properties that are suitable for microneedle fabrication by one-step molding process. Bullet-shaped chitosan microneedle patches have been successfully prepared by solvent casting without significant shrinkage from the mold and exhibited good mechanical strength sufficient to penetrate a porcine skin. The chitosan MNs were strong enough to penetrate porcine skin, and were insoluble in wet environments, possibly as a result of physical crosslinking of the chitosan chains. Chitosan MN patches loaded with rhodamine B (a model hydrophilic drug) had zero release kinetics in tests on porcine skin, suggesting their potential for long-term transdermal delivery. The skin irritation is slight and transient, indicating the high safety of the trifluoroacetic acid(TFA)-treated chitosan MN patches. In addition, chitosan MN patch prepare from TFA-treated chitosan can also be used for applications composed to the drugs, vaccine patches, tissue adhesive, wound healing patch, cosmetics as less abrasive to the skin. In chapter 2. I tried to crosslinked chondroitin sulfate microparticles using spray drying for hair follicle drug delivery. Topical drug delivery through hair follicles is an attractive method for pharmaceutical and cosmetic applications to apply both dermal complication and systematic drug delivery. However, low transdermal bioavailability of active pharmaceutical agents limits its use in transdermal drug delivery. Herein, we examined a topical drug delivery system using crosslinked microparticles (MPs) as drug delivery carriers which provided enhanced retention in hair follicles and suggested controlled release of encapsulated drugs in the MPs. The crosslinked MP was prepared by spray drying of a mixture consisting of thiolated chondroitin sulfate (CS-SH) and genipin. The thiol group was introduced to chondroitin sulfate (CS) to induce slow crosslinking reaction with genipin preventing rapid increase of viscosity during spray drying. The size of crosslinked MPs was optimized to be less than 5 m, which is typical pore size of hair follicles, thereby allowing infiltration into the pore and increasing retention period without clearance. The spray-dried MPs exhibit a narrow size distribution with a diameter of approximately 1.5 m at a dry state and 2-fold expansion in diameter at a maximum swollen state. The crosslinked MPs loading minoxidil, medication to treat a hair loss, shows a zero-release kinetics exhibiting 90% drug release in the course of 2 weeks and enhanced drug permeation into skin compared to conventional topical formulations. Since the crosslinking density of spray-dried MPs can be controlled by the amount of natural crosslinker (genipin), this all-natural crosslinked CS microparticle would be suitable for drug delivery carrier requiring controlled release kinetics in local or systemic drug delivery. In addition, crosslinked CS-SH MPs offer a number of potential advantages that they are able to apply into tissue or intravenously by inject, inhalation as a dry powder, or topically in an appropriate vehicle for sustained drug delivery by crosslinking.
Transdermal drug delivery systems are an effective way of transporting drugs through the skin. The transdermal drug delivery system has fewer side-effects than oral administration, and convenience compared with administration by injection. However the skin like a barrier is 10~20 m thickness of Stratum Corneum (SC) composed of lipid surrounding the keratinocyte that prevents penetration from the outside cause drugs will be hard to absorbed transdermal. In chapter 1. I studied on acid-treated water soluble chitosan microneedle(MN) for transdermal drug delivery. MN patches are minimally invasive and can be used to deliver hydrophilic therapeutics. Chitosan has been widely used as a polymeric MN material because it is abundant and biocompatible. However, it also has poor solubility and high viscosity in aqueous solutions at neutral pH limit the use of chitosan in the microneedle fabrication. Herein we report a facile way to increase the water solubility of chitosan in neutral pH (6~7.4) by a simple treatment with trifluoroacetic acid, resulting in random cleavage of glycosidic bonds in chitosan chain. This acid treatment decreased the molecular weight of chitosan and increased water-dissolving moieties such as NH2, thereby achieved 7 wt% aqueous chitosan solutions with good filling properties that are suitable for microneedle fabrication by one-step molding process. Bullet-shaped chitosan microneedle patches have been successfully prepared by solvent casting without significant shrinkage from the mold and exhibited good mechanical strength sufficient to penetrate a porcine skin. The chitosan MNs were strong enough to penetrate porcine skin, and were insoluble in wet environments, possibly as a result of physical crosslinking of the chitosan chains. Chitosan MN patches loaded with rhodamine B (a model hydrophilic drug) had zero release kinetics in tests on porcine skin, suggesting their potential for long-term transdermal delivery. The skin irritation is slight and transient, indicating the high safety of the trifluoroacetic acid(TFA)-treated chitosan MN patches. In addition, chitosan MN patch prepare from TFA-treated chitosan can also be used for applications composed to the drugs, vaccine patches, tissue adhesive, wound healing patch, cosmetics as less abrasive to the skin. In chapter 2. I tried to crosslinked chondroitin sulfate microparticles using spray drying for hair follicle drug delivery. Topical drug delivery through hair follicles is an attractive method for pharmaceutical and cosmetic applications to apply both dermal complication and systematic drug delivery. However, low transdermal bioavailability of active pharmaceutical agents limits its use in transdermal drug delivery. Herein, we examined a topical drug delivery system using crosslinked microparticles (MPs) as drug delivery carriers which provided enhanced retention in hair follicles and suggested controlled release of encapsulated drugs in the MPs. The crosslinked MP was prepared by spray drying of a mixture consisting of thiolated chondroitin sulfate (CS-SH) and genipin. The thiol group was introduced to chondroitin sulfate (CS) to induce slow crosslinking reaction with genipin preventing rapid increase of viscosity during spray drying. The size of crosslinked MPs was optimized to be less than 5 m, which is typical pore size of hair follicles, thereby allowing infiltration into the pore and increasing retention period without clearance. The spray-dried MPs exhibit a narrow size distribution with a diameter of approximately 1.5 m at a dry state and 2-fold expansion in diameter at a maximum swollen state. The crosslinked MPs loading minoxidil, medication to treat a hair loss, shows a zero-release kinetics exhibiting 90% drug release in the course of 2 weeks and enhanced drug permeation into skin compared to conventional topical formulations. Since the crosslinking density of spray-dried MPs can be controlled by the amount of natural crosslinker (genipin), this all-natural crosslinked CS microparticle would be suitable for drug delivery carrier requiring controlled release kinetics in local or systemic drug delivery. In addition, crosslinked CS-SH MPs offer a number of potential advantages that they are able to apply into tissue or intravenously by inject, inhalation as a dry powder, or topically in an appropriate vehicle for sustained drug delivery by crosslinking.
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