니코틴과 트리암시놀론 아세토니드를 함유하는 생분해성 마이크로스피어의 제조시 분무건조법과 용매증발법의 비교 Comparative Study of Spray Drying Method and Solvent Evaporation Method for Preparation of Biodegradable Microspheres Containing Nicotine and Triamcinolone Acetonide원문보기
The microspheres have been developed as a new drug delivery system. Although many particulate drug carriers, such as liposome, niosome and emulsion, have been introduced, injectable and biodegradable microspheres appears to be a particularly ideal delivery system because the local anesthesia is not ...
The microspheres have been developed as a new drug delivery system. Although many particulate drug carriers, such as liposome, niosome and emulsion, have been introduced, injectable and biodegradable microspheres appears to be a particularly ideal delivery system because the local anesthesia is not necessary for the insertion of large implants and for the removal of the device after the drug release is finished. Biodegradable microspheres with nicotine and triamcinolone acetonide are prepared and evaluated. As biodegradible polymers, PLA (M.W. 15,000, PLA-0015), PLGA (M.W. 17,000, RG 502) and PLGA (M.W. 8,600, RG 502H) are used. This study attempted to prepare and evaluate the nicotine and triamcinolone acetonide-incorporated microspheres, which were prepared by two methods, solvent-evaporation and spray-drying methods. The microspheres, as a disperse system for injections, were evaluated by particle size, size distribution, entrapment efficiency, and in vitro drug release patterns. The differences of preparation method, partition coefficient, types of polymer, and preparation conditions of microspheres influence the particle size, entrapment efficiency, and in vitro drug release patterns.
The microspheres have been developed as a new drug delivery system. Although many particulate drug carriers, such as liposome, niosome and emulsion, have been introduced, injectable and biodegradable microspheres appears to be a particularly ideal delivery system because the local anesthesia is not necessary for the insertion of large implants and for the removal of the device after the drug release is finished. Biodegradable microspheres with nicotine and triamcinolone acetonide are prepared and evaluated. As biodegradible polymers, PLA (M.W. 15,000, PLA-0015), PLGA (M.W. 17,000, RG 502) and PLGA (M.W. 8,600, RG 502H) are used. This study attempted to prepare and evaluate the nicotine and triamcinolone acetonide-incorporated microspheres, which were prepared by two methods, solvent-evaporation and spray-drying methods. The microspheres, as a disperse system for injections, were evaluated by particle size, size distribution, entrapment efficiency, and in vitro drug release patterns. The differences of preparation method, partition coefficient, types of polymer, and preparation conditions of microspheres influence the particle size, entrapment efficiency, and in vitro drug release patterns.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
제안 방법
고분자(PLA, RG 502, RG 502H)를 취하여 methylene chloride에 용해시키고 2분간 sonication 한 후 니코틴과 트리암시놀론 아세토니드를 각각 취하여 위의 용액에 용해시킨 후 2분간 sonication 하였다. Spray-drier는 inlet tem perature 60℃, blower는 0.
7%의 PVA 수용액을 제조하여 고분자로는 RG 502를 사용하여 실험하였다 (NE-4, NE-5, NE-6). 고분자의 비율에 따른 입자 크기를 비교하기 위하여 RG 502와 RG 502H를 1:0, 0:1, 0.5: 0.5, 0.3 :0.7, 0.7:0.3의 비율로 혼합하여 실험하였다 (NJX2, NE-3, NE-5, NE-7, NE-8). 교반 속도에 따른 입자 크기를 알아보기 위하여 8, 000, 9, 500, 12, 000, 13, 500 rpm에서 biomixer로 5분간 격렬히 혼화하여 실험하였다 (NE-5, NE-9, NE-10, NE-ll)(Table Ⅱ).
고분자의 종류에 따른 입자 크기를 비교하기 위하여 각 약물과 PLA, RG 502, RH 502H를 1g씩 취하여 methylene chloride 30 ml에 녹이고 이용액에 약물을 녹인 후분무건 조시켰다(N-l, N-2, N-3, T-l, T-2, T-3). 용매의 양에 따라 용액의 점도가 달라지므로 이에 따른 입자 크기를 비교하기 위하여 methylene chloride의 양을 20, 30, 40ml로 늘려서 실험을 하였다 (N-4, N-5, N-6).
3의 비율로 혼합하여 실험하였다 (NJX2, NE-3, NE-5, NE-7, NE-8). 교반 속도에 따른 입자 크기를 알아보기 위하여 8, 000, 9, 500, 12, 000, 13, 500 rpm에서 biomixer로 5분간 격렬히 혼화하여 실험하였다 (NE-5, NE-9, NE-10, NE-ll)(Table Ⅱ).
니코틴은 아세토나이트릴에, 트리암시놀론 아세토니드는 에탄올에 6.25, 12.5, 25, 50 및 100 ㎍/m/의 농도로 표준용액을 만들어 다음과 같은 HPLC 조건으로 피크넓이를 측정하여 검량선을 작성하여, 약물을 정량하였다. 칼럼은 Symmetry® C18 5 ㎛(3.
51 에서 1시간 동안 200 rpm 으로 진탕시켜 평형에 도달시킨 다음 1시간 동안 방치하였다. 수상을 취하여 약물의 함량을 HPLC로 정량한 후 다음식에 따라 유수분 배 계수(Kow)를계산하였다.
용매의 양에 따라 용액의 점도가 달라지므로 이에 따른 입자 크기를 비교하기 위하여 methylene chloride의 양을 20, 30, 40ml로 늘려서 실험을 하였다 (N-4, N-5, N-6). 약물의 양에 따른 입자 크기를 비교하기 위하여 니코틴의 양은 30, 50, 70,100mg으로 3-5, N-7, N-8, N-9), 트리암시놀론의 양은 50, 100, 200 mg으로 늘려가면서 실험하였다(T-2, T-4, T-5) (Table I).
45 ㎛ millipore filter로 여과하였다. 여액의 함량을 주어진 HPLC 조건으로 측정하였다.
고분자의 종류에 따른 입자 크기를 비교하기 위하여 각 약물과 PLA, RG 502, RH 502H를 1g씩 취하여 methylene chloride 30 ml에 녹이고 이용액에 약물을 녹인 후분무건 조시켰다(N-l, N-2, N-3, T-l, T-2, T-3). 용매의 양에 따라 용액의 점도가 달라지므로 이에 따른 입자 크기를 비교하기 위하여 methylene chloride의 양을 20, 30, 40ml로 늘려서 실험을 하였다 (N-4, N-5, N-6). 약물의 양에 따른 입자 크기를 비교하기 위하여 니코틴의 양은 30, 50, 70,100mg으로 3-5, N-7, N-8, N-9), 트리암시놀론의 양은 50, 100, 200 mg으로 늘려가면서 실험하였다(T-2, T-4, T-5) (Table I).
5, 25, 50 및 100 ㎍/m/의 농도로 표준용액을 만들어 다음과 같은 HPLC 조건으로 피크넓이를 측정하여 검량선을 작성하여, 약물을 정량하였다. 칼럼은 Symmetry® C18 5 ㎛(3.9X150 mm column, Wters)을 사용하였고, 검액은 20㎕씩 주입하였으며, 평균 유속은 0.8 ml/min로 하여 UV 검출기로 측정하였다. 니코틴은 water/ metfianol/acetonitrile(30:30:40)(Triethyl amine 500 mg/l)을 이동상으로 사용하여 260 nm에서 측정하였고, 트리암시놀론 아세토니드는 Water/acetonitrile(60:40)을 사용하여 240 nm 에서 측정하였다.
트리암시놀론 아세토니드를 함유하는 microsphere의 제조방법에 따른 입자 형성을 확인하기 위하여 SEM 사진을 찍었고, particle size analyzer로 입자 크기를 3회 측정하여 평균을 구하였다.
대상 데이터
고분자의 종류에 따른 입자 크기를 확인하기 위하여 PLA, RG 502, RG 502H를 사용하여 실험하였다 (NE-1, NE-2, NE-3, TE-1, TE-2, TE-3). PVA 용액의 농도에 다른 입자 크기를 비교하기 위하여 0.3, 0.5, 0.7%의 PVA 수용액을 제조하여 고분자로는 RG 502를 사용하여 실험하였다 (NE-4, NE-5, NE-6). 고분자의 비율에 따른 입자 크기를 비교하기 위하여 RG 502와 RG 502H를 1:0, 0:1, 0.
, Germany)는 동국제약에서 공급받았다. Poly vinyl alcohol(Mw 30,000-70,000)과 sodium chloride, sodium phosphate, dialysis sack(M.W.cut off 12,000)는 Sigma Chemical Co.,USA에서 구입하였다. 기타 시약 및 용매는 일급 또는 특급을 사용하였다.
고분자의 종류에 따른 입자 크기를 확인하기 위하여 PLA, RG 502, RG 502H를 사용하여 실험하였다 (NE-1, NE-2, NE-3, TE-1, TE-2, TE-3). PVA 용액의 농도에 다른 입자 크기를 비교하기 위하여 0.
8 ml/min로 하여 UV 검출기로 측정하였다. 니코틴은 water/ metfianol/acetonitrile(30:30:40)(Triethyl amine 500 mg/l)을 이동상으로 사용하여 260 nm에서 측정하였고, 트리암시놀론 아세토니드는 Water/acetonitrile(60:40)을 사용하여 240 nm 에서 측정하였다.
니코틴은 삼양사(주)에서, 트리암시놀론 아세토니드는 삼아약품에서 공급받았다. Polylactic acid(PLA-0015®, M.
생분해성 마이크로스피어는 생체 내에서 1-3개월에 거쳐 서서히 분해되는 고분자를 사용하여 한번 주입으로 장기간 지속적인 효과를 볼 수 있는 제제이다. 본 연구에서는 생분해성 고분자로 PLA(M.W. 15, 000, PLA-0015), PLGA(M.W. 17, 000, RG 502)11,12)와 PLGA(M.W. 8, 600, RG 502H)를 사용하였다. RG 502와 RG 502H는 lactide/glycoMe 몰비는 50:50이며 , RG 502는 말단에 알킬기가 에스텔화되어 소수성이고, RG 502H는 카복실기가 존재하여(acid number : >10 mg KOH/g) 친수성이고, 분자량이 작으므로, 생분해 정도가 빠른 고분자이다.
유상으로는 실험 전에 미리 수상으로 포화시킨 n-옥탄올과 클로로 포름을 사용하였고, 수상으로는 유상으로 미리 포화시킨 0.01 M pH 7.4 인산염 완충액을 사용하였다. 각 약물의 농도는 에탄올에 용해시킨 니코틴과 트리암시놀론 아세토니드 표준시료 원액(1X10-3 M)을 첨가하여 최종 농도를 1× 1-4 M로 맞추어 실험하였다.
이론/모형
RG 502와 RG 502H는 lactide/glycoMe 몰비는 50:50이며 , RG 502는 말단에 알킬기가 에스텔화되어 소수성이고, RG 502H는 카복실기가 존재하여(acid number : >10 mg KOH/g) 친수성이고, 분자량이 작으므로, 생분해 정도가 빠른 고분자이다. 이들의 고분자를 spray-drying13-15) 법과 solvent-evaporation16) 법을 사용하여 마이크로스피어를 제조하여 고분자의 종류와 제조조건에 따른 입자의 크기와 모양, 방출 양상에 대해 연구하였다.
성능/효과
1. 분무건조법으로 제조한 마이크로스피어의 평균 입자 크기는 고분자의 종류와 용매와 약물의 양에 따라 다르게 나타났는데, 평균 1-3였으며, 고분자는 RG 502H를 사용한 경우 입자가 컸고, 용매의 양이 감소할수록, 니코틴의 양이 증가할수록 점도의 향상으로 입자 크기가 증가하였다.
2. 용매증발법을 사용하여 마이크로스피어를 제조한 경우 입자는 평균 1-2㎛였으며, 교반 속도가 증가할수록 입자 크 기가 감소하였고 고분자 RG 502H를 사용한 경우 입자 크기가 증가하였다.
3. SEM 사진으로 마이크로스피어의 형성을 확인 시 분무건조법을 사용 시 입자는 타원형이고 모양이 불균일하였으나, 용매증발법으로 제조시 입자는 구형으로 입자 크기가 더 작았다.
4. 분무건조법으로 마이크로스피어를 제조시니코틴과 트리암시놀론 아세토니드 두 약물 모두 봉입율을 100%였으며, 용매증발법으로 제조시 트리암시놀론 아세토니드는 고분자 PLA를 사용 시 봉입율이 67%였으나 RG502와 RG502H를 사용시는 90% 이상이었다. 그러나 물과 잘 섞이는 니코틴의 봉입율은 3-5%로 저조하였다.
5. 분무건조법으로 제조한 마이크로스피어는 용매증발법으로 제조한 마이크로스피어보다 방출이 빨랐고, 니코틴을 함유한 마이크로스피어의 경우 방출 속도는 RG 502H> PLA>RG 502의 순서였다. 트리암시놀론 아세토니드를 함유한 마이크로스피어의 경우 약물이 급속히 분해되어 방출용액의 농도는 낮았고 RG 502를 사용한 제제가 가장 분해가 느려 높은 농도를 유지할 수 있었다.
6. 용매증발법을 사용한 트리암시놀론 아세토니드를 함유한 마이크로스피어는 세 가지 고분자로 만든 제제가 유사한 방출을 보였고 RG 502 제제가 유지되는 농도가 가장 높은 것으로 보아 방출이 서서히 되는 것을 알 수 있었다.
분무건조법으로 제조한 니코틴 마이크로스피어는 빠른 방출을 보였다(Figure 4). RG 502H로 제조한 니코틴 마이크로스피어는 친수성이므로 수화가 빠르고 방출도 빨라 4시간 정도가 지나면 약물이 90% 정도 방출되었고, PLA로 제조한 니코틴 마이크로스피어는 RG 502H 제제보다는 방출 속도가 느렸고, 18시간 정도에 니코틴이 거의 다 방출되었다. RG 502로 제조한'니코틴 마이크로스피어는 24시간에 35% 정도가 방출되었으며 이는 burst effect로 생각된다.
96㎛로 컸으나 (N- 3, T-3) 큰 유의성은 보이지 않았다. RG 502를 사용한 마이크로스피어의 SSN 값이 두 약물의 경우 모두 작아서 입자가 균일한 것을 알 수 있었다.고분자와 니코틴을 용해시킨 용매의 양이 적을수록 용액의 점도가 커져 입자 크기가 13.
7%(NE-4, NE-6)의 경우보다 입자 크기가 약간 커서 입자 크기의 상관성을 찾을 수 없었다. RG 502와 RG 502H를 적당한 비율로 섞어서 실험한 결과 두고분자의 비율은 입자 크기에 별다른 영향을 주지 않았다. 8,000 rpm에서는 입자 크기가 1.
RG 502를 사용한 마이크로스피어의 SSN 값이 두 약물의 경우 모두 작아서 입자가 균일한 것을 알 수 있었다.고분자와 니코틴을 용해시킨 용매의 양이 적을수록 용액의 점도가 커져 입자 크기가 13.65 ㎛(T-4)까지 현저히 커지는 것을 알 수 있었다. 니코틴은 약물의 양을 증가시키면 점도를 증가시켜 약물량이 100 mg일때는 입자가 25.
그러므로 이 그래프의 방출 양상은 분해된 약물의 농도를 보정하지 않았으므로 전체 방출 속도를 측정하기 불가능하였다. 고분자의 종류에 따른 차이가 커서 RG 502H와 PLA 제제는 초기 농도가 높고 급속히 감소하지만 RG 502 제제는 일정한 방출을 나타내었고 20일 이후에는 가장 농도가 높았다.
니코틴은 30일 후에도 안정하였으나 트리암시놀론 아세토니드는 5일 후의 잔존율이 54%, 20일 후 21%로 감소하는 등 시간에 따라 현격한 감소를 보였다. 이를 그래프로 도식한 결과 1차 반응 속도로 나타난 것으로 생각된다(Figure 1).
분무건조법으로 제조한 마이크로스피어는 고분자의 종류, 용매와 약물의 양, 고분자의 비율에 따라 입자 크기가 달랐다. 두 약물 모두 RG 502H를 사용하였을 때 입자가 가장 컸고 니코틴과 트리암시놀론 아세토니드의 경우 RG 502H를 사용하였을 때 입자 크기가 2.08과 1.96㎛로 컸으나 (N- 3, T-3) 큰 유의성은 보이지 않았다. RG 502를 사용한 마이크로스피어의 SSN 값이 두 약물의 경우 모두 작아서 입자가 균일한 것을 알 수 있었다.
분무건조법으로 제조한 마이크로스피어는 고분자의 종류, 용매와 약물의 양, 고분자의 비율에 따라 입자 크기가 달랐다. 두 약물 모두 RG 502H를 사용하였을 때 입자가 가장 컸고 니코틴과 트리암시놀론 아세토니드의 경우 RG 502H를 사용하였을 때 입자 크기가 2.
분무건조법을 사용하여 트리암시놀론 아세토니드를 PLA, RG 502, RG 502H로 마이크로스피어를 제조하여 방출 실험 을 하였을 때 초기 방출이 빨라 2일째에 최고 농도를 보였 다(Figuie 5).
이런 부정적인 시각에 반해 니코틴이 정신질환 치료6)에 긍정적인 효과를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 소량의 니코틴은 어린이의 투레뜨 증후군과 성인의 파킨슨, 알츠하이머 증상, 우울증을 완화하는 효과가 있는 것으로 알려졌다. 이런 질환들은 지속적인 효과를 요구하므로 예전의 하루 1매씩 부착하는 패취제7,8)는 한계가 있다.
소수성 약물인 트리암시놀론 아세토니드와 친수성 약물인 니코틴이 생분해성 고분자에 봉입되는 상관성을 알아보기 위하여 실험한 것으로, 유상으로 클로로 포름과 n-옥탄올을 사용하고 pH 7.4 인산염 완충액을 수상으로 하여 니코틴과 트리암시놀론 아세토니드의 유수분 배계수를 측정하였을 때 니코틴 은 옥탄올에서는 8.11이었으나 클로로 포름에서는 51.62로 유수분 배계수의 차이가 컸으나 트리암시놀론 아세토니드의 경우는 옥탄올에서는 251.02, 클로로 포름에서는 253.72로 비슷하게 나타났다.
34%로 저조하였고, 고분자의 종류도 봉입율에 별다른 영향을 미치지 않았다. 소수성이 큰 트리암시놀론 아세토니드의 봉입율은 PLA를 사용한 경우는 봉입율이 67.1%(TE-1)였으나 PLGA를 사용한 경우는 모두 90% 이상 (TE-2, T&3)으로 니코틴에 비해 봉입율이 높았다(Table Ⅲ).
입자가 타원형인 것이 많았고 크기의 편차가 컸다. 용매증발법으로 제조한 트리암시놀론 아세토니드를 함유하는 마이크로스피어(TE-1, TE-2, TE-3) 를 SEM을 통하여 확인한 결과 입자가 둥글고 균일하였 다(Figure 3).
용매증발법을 사용하여 트리암시놀론 아세토니드와 PLA, RG 502, RG 502H로 마이크로스피어를 만들어 방출 실험을 한 결과, 분무 건조법으로 제조한 마이크로스피어와는 달리 세 가지 고분자로 만든 제제가 유사한 방출을 보였고, RG 502 제제가 유지되는 농도가 가장 높은 것으로 보아 방출이 서서히 되는 것을 알 수 있었다(Figure 6).
분무건조법으로 제조한 마이크로스피어는 용매증발법으로 제조한 마이크로스피어보다 방출이 빨랐고, 니코틴을 함유한 마이크로스피어의 경우 방출 속도는 RG 502H> PLA>RG 502의 순서였다. 트리암시놀론 아세토니드를 함유한 마이크로스피어의 경우 약물이 급속히 분해되어 방출용액의 농도는 낮았고 RG 502를 사용한 제제가 가장 분해가 느려 높은 농도를 유지할 수 있었다.
후속연구
이상의 실험에서 생분해성 고분자 마이크로스피어의 제조 시 분무건조법은 제조공정 이 용매증발법에 비하여 간단하고 신속한 장점은 있으나 burst effect의 현상이 있으므로 이를 조절할 필요가 있겠다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.