[논문]액중건조법을 이용한 항생제를 함유한 생분해성 폴리카프로락톤 마이크로캡슐의 제조 및 특성

박수진; 김승학; 이재락; 이해방; 홍성권

문제 정의

따라서, 본 연구에서는 생분해성 고분자를 이용한 마이크로캡슐에 대한 연구 중 뛰어난 생체적합성에도 불구하고 높은 결정성과 소수성으로 인해 분해가 느린 결점과 입자간 심한 유착 등의 제조상 어려움을 지니고 있는 생분해성 PCL을 이용하여 emulsion solvent evaporation 방법으로 약물을 함유한 마이크로캡슐을 제조하고 제조 조건에 따른 특성을 알아보며 약물방출특성을 통해 약물 전달용으로서의 가능성을 살펴보고자 한다.
본 연구의 목적은 생분해성 PCL을 이용한 마이크로캡슐의 제조와 특성을 고찰한 것으로 제조에 영향을 미치는 인자들에 대해 각각의 생성된 캡슐을 분석하고, 약물이 함유된 PCL 마이크로캡슐의 약물 방출 특성을 조사하였다. 제조된 마이크로캡슐의 FT-IR 측정을 통하여 약물이 캡슐 안에 함입되어 있음을 알 수 있었고 교반속도, 교반시간 그리고 유화제의 농도에 따라 캡슐의 모양 및 표면의 형태에 영향을 미치는지를 알아보았다.

제안 방법

물질의 표면에서 차지하는 방울과 동적 퍼짐 사이에서 형성된 접촉각은 물질의 소수성 또는 친수성과 관계가 되어진다. PCL, 약물 그리고 PCL+약물(2:1) 의 필름을 제조하여 sessile drop 방법 (SEO 300A)으로22 20±1 ℃의 온도 조건에서 측정하였으며, 2"2 물방울의 형태는 CCD Video 카메라와 이미지를 분석함으로 접촉각을 결정하였다. 접촉각은 각각의 젖음액에 대하여 각 시편당 서로 다른 곳에서 10번씩 측정하여 평균값을 취하였으며, 접촉각 측정을 위해 사용된 젖음액으로는 증류수, diioodo- methane 그리고 ethylene glycol을 사용하였다.
시간에 따라 용액을 채취하여 UV/Vis. (Scin Co. UV S2100) 홉광광도법으로 약물의 발색 피크인 280 nm에서 흡광도를 측정하여 용출된 약물의 양을 정량하여 약물 방출 특성을 시험하였다.
조사하였다. 제조된 마이크로캡슐의 FT-IR 측정을 통하여 약물이 캡슐 안에 함입되어 있음을 알 수 있었고 교반속도, 교반시간 그리고 유화제의 농도에 따라 캡슐의 모양 및 표면의 형태에 영향을 미치는지를 알아보았다. 또한 PCL, 약물 그리고 PCL+약물 각각에 대한 접촉각 측정을 통하여 약물의 OH기로 인한 관능기가 발달하였고 PCL과 약물간의 분산성의 저하로 혼화가 잘 되지않음을 알 수 있었으며, 부착일을 통하여 약물방출이 빠르게 일어날 것임을 예상할 수 있었다.
분석. 제조한 PCL 마이크로캡슐의 약물 함 입 여부를 확인하기 위해 PCL, 약물 그리고 제조한 마이크로캡슐을 KBr법으로 IR (Digital FRS-80, Bio Rad, scan range: 400 — 4000 cmT)을 이용하여 비교 분석하였다.

대상 데이터

)를 사용하였다. 또한 유화제로 gelatin powder (Kanto Chem. Co.)을 사용하였고, 심물질로 사용된 약물은 Figure 1에 나타낸 바와 같이 macrolide계항생제인 erythromycin estolate를 (주)신풍제약에서 공급받았다.
재 료 본 연구에 사용한 벽재 고분자는 poly(f- caprolactone) (PCL, M: 80000, m.p: 60 ℃, d: 1.145, Aldrich Co.)로서 실험에 앞서 수분을 제거하였으며, PCL의 용매는 methylene chloride (Junsei Co.)를 사용하였다. 또한 유화제로 gelatin powder (Kanto Chem.
PCL, 약물 그리고 PCL+약물(2:1) 의 필름을 제조하여 sessile drop 방법 (SEO 300A)으로22 20±1 ℃의 온도 조건에서 측정하였으며, 2"2 물방울의 형태는 CCD Video 카메라와 이미지를 분석함으로 접촉각을 결정하였다. 접촉각은 각각의 젖음액에 대하여 각 시편당 서로 다른 곳에서 10번씩 측정하여 평균값을 취하였으며, 접촉각 측정을 위해 사용된 젖음액으로는 증류수, diioodo- methane 그리고 ethylene glycol을 사용하였다. Table 1에 사용된 젖음액에 대한 계면 장력과 각각의 성분들의 값을 나타내었다.

성능/효과

0%로 하여 제조한 경우에는 초기 4시간 동안 64%의 약물이 방출되었고 그 이후로부터는 서서히 방출되었다. 3.0%의 농도로 제조한 마이크로캡슐의 경우에는 다른 조건에 비해 비교적 느린 방출을 보여 30시간 동안 56%의 약물이 방출되었다. 이를 통하여 유화 제의농도가 높을수록 약물방출속도가 빠르고 초기 방출량이 많은 것을 알 수 있는데 이는 유화제의 농도를 높게 하여 제조한 마이크로캡슐의 크기가 낮게 하여 제조한 것보다 작아서 ethyl alcohol과 접할 수 있는 표면적이 크기 때문에 빠른 방출을 보인 것으로 사료된다.
0%로 일정하게 하고 교반 시간을 4시간과 6시간으로 다르게 하여 제조한 마이크로캡슐을 나타낸 것이다. 교반 시간이 길수록 캡슐의 분산성이 좋았고 평균입경은 작아지는 것을 알 수 있었다. 이는 유화제로 사용한 gelatin에 의해 회합이 억제될 수 있는 시간이 길어짐에 따라 더욱 견고하고 분산된 캡슐을 생성시킬 수 있기 때문으로 사료된다.
나타내었다. 그 결과, 표면자유에너지는 48.6, 70.2 그리고 53.6 mJ・m-2임을 알 수 있다. 또한 PCL, 약물의 비극성 요소와 극성요소를 PCL+약물과 비교했을 때 비극성 요소는 모두 감소하였지만 극성요소는 PCL보다는 증가하였고 약물보다는 감소한 것을 알 수 있었는데 이는 PCL과 약물간에 분 산성이 좋지 않아 잘 혼화되지 않고 약물의 OH기로 인한 관능기의 발달로 위와 같은 극성요소의 변화가 생긴 것으로 사료된다.
0% 농도의 gelatin 수용액으로 제조하였을 때는 어느 정도 구형의 형태를 보였지만 형태적으로 상당히 불안정해 보였고 캡슐의 평균크기는 200-280 pm이었다. 그리고 3.0 — 6.0% 농도의 gelatin 수용액으로 제조했을 경우에는 뚜렷한 구형의 형태가 관찰되었으며 형태적으로도 상당히 안정되어 보였으며 캡슐의 평균크기는 50~150 |im이었다.
사료된다. 극성요소를 가름하는 ethylene glycol 과의 부착일을 보면 PCL과 약물에 비해 PCL+약물이 감소한 것을 볼 수 있는데 이는 PCL과 약물이 잘 혼화되지 않아 분산성이 저하되었기 때문으로 사료된다 이를 통하여 PCL 마이크로캡슐의 약물방출 실험을 하기 전에 위의 결과를 통하여 그 거동을 예상할 수 있는데 본 연구에서 제조된 PCL 마이크로캡슐의 친수성 용액에서의 방출 거동은 약물과 물의 부착일이 큰 것으로 볼 때 빠른 방출속도를 보일 것으로 판단된다.
제조된 마이크로캡슐의 FT-IR 측정을 통하여 약물이 캡슐 안에 함입되어 있음을 알 수 있었고 교반속도, 교반시간 그리고 유화제의 농도에 따라 캡슐의 모양 및 표면의 형태에 영향을 미치는지를 알아보았다. 또한 PCL, 약물 그리고 PCL+약물 각각에 대한 접촉각 측정을 통하여 약물의 OH기로 인한 관능기가 발달하였고 PCL과 약물간의 분산성의 저하로 혼화가 잘 되지않음을 알 수 있었으며, 부착일을 통하여 약물방출이 빠르게 일어날 것임을 예상할 수 있었다. 약물방출실험을 통해 유화제의 농도를 높게하여 마이크로캡슐을 제조하였을 때 방출속도가 증가함을 알 수 있었다.
6 mJ・m-2임을 알 수 있다. 또한 PCL, 약물의 비극성 요소와 극성요소를 PCL+약물과 비교했을 때 비극성 요소는 모두 감소하였지만 극성요소는 PCL보다는 증가하였고 약물보다는 감소한 것을 알 수 있었는데 이는 PCL과 약물간에 분 산성이 좋지 않아 잘 혼화되지 않고 약물의 OH기로 인한 관능기의 발달로 위와 같은 극성요소의 변화가 생긴 것으로 사료된다.
2 g의 in vitro에서의 30시간 동안의 약물 방출 형태를 나타낸 것이다. 마이크로캡슐의 제조에 사용된 PCL 2 g과 약물 0.5 g에 대하여 약물 방출 실험에 사용된 마이크로캡슐의 양 0.2 g에 대한 비례식을 이용하여 0.04 g의 약물을 100%로 보았을 때 유화제의 농도를 6.0%로 하여 제조한 마이크로캡슐은 초기 3시간 동안 빠른 약물 방출을 보여 69%의 약물이 방출되었고, 27시간 동안 서서히 약물이 방출되어 최종 77%의 방출량을 보였다. 5.
또한 PCL, 약물 그리고 PCL+약물 각각에 대한 접촉각 측정을 통하여 약물의 OH기로 인한 관능기가 발달하였고 PCL과 약물간의 분산성의 저하로 혼화가 잘 되지않음을 알 수 있었으며, 부착일을 통하여 약물방출이 빠르게 일어날 것임을 예상할 수 있었다. 약물방출실험을 통해 유화제의 농도를 높게하여 마이크로캡슐을 제조하였을 때 방출속도가 증가함을 알 수 있었다.
0%의 농도로 제조한 마이크로캡슐의 경우에는 다른 조건에 비해 비교적 느린 방출을 보여 30시간 동안 56%의 약물이 방출되었다. 이를 통하여 유화 제의농도가 높을수록 약물방출속도가 빠르고 초기 방출량이 많은 것을 알 수 있는데 이는 유화제의 농도를 높게 하여 제조한 마이크로캡슐의 크기가 낮게 하여 제조한 것보다 작아서 ethyl alcohol과 접할 수 있는 표면적이 크기 때문에 빠른 방출을 보인 것으로 사료된다. 또한 위의 부착일에 대한 결과를 통하여 예상했듯이 약물이 친수성이기 때문에 친수성인 ethyl alcohol내로의 이동이 용이하여 빠른 방출을 보인 것으로 사료된다.
교반속도를 크게 할수록 입자의 크기가 크게 감소하는 것이 일반적이지만 Figure 3에서도 알 수 있듯이 유화시의 교반속도를 일정하게 했을 때 생성된 입자 크기에는 큰 차이가 없었다. 이를 통하여 최종 생성되는 마이크로캡슐의 크기를 결정하는 주요속도인자는 최종 교반속도가 아니라 유화 시의 교반속도임을 확인할 수 있다.24 이는 분산 매를 넣기 전에 유화시 입자상들을 적절한 교반 속도로 효과적으로 분산을 시킨 다음 최종 교반으로 입자를 매끈하고 구형인 표면과 형 태를 갖춰 가는 과정 에 따른 것으로 사료된다.

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