PLLA-PEG 공중합체가 함유된 PLLA 미립구를 이용한 레티노익산의 약물방출 시스템

최용두, 문현태, 변영로

광주과학기술원 신소재공학과

Controlled release of all-trans-retinoic acid from the PLLA microspheres containing PEG-PLLA diblock copolymers

Yongdoo Choi, Hyun Tae Moon, Youngro Byun

Department of Materials Science and Engineering,

Kwangju Institute of Science and Technology (K-JIST)

서론

레티놀(비타민 A)의 활성 대사체인 레티노익산(atRA, all-trans- retinoic acid)은 암세포의 분화와 성장을 조절하는 기능을 가지므로 유방암, 폐암, 두경부암, 자궁암 및 백혈병에 대한 치료효능이 증명되어왔다.(1) 특히 이차원발암(second primary cancer)에 대한 억제기능이 1990년에 발표되므로써 암 재발을 억제하는 효능이 입증되었다.(2) 그러나 상기에 언급한 여러 효과에도 불구하고 atRA가 임상적으로 사용이 극히 제한되고 있는 것은 atRA가 가지고 있는 급성내성 때문이다.(3) 경구로 투여된 atRA는 간에서 대사되는 과정에서 cytochrome P450의 생성을 유도하며, 생성된 P450는 atRA를 대사시킨다. 따라서 atRA의 대사속도는 급속히 증가하여 atRA의 혈중농도를 낮추는 결과를 초래한다. 결국 atRA를 매일 1회 경구투여 할 경우에 1주 이내에 atRA의 약효가 상실된다.(4) 이와 같은 atRA의 급성내성을 억제하기 위한 방안으로 대사억제제의 개발, 내성이 없는 새로운 atRA 유사체 개발 등의 연구와 함께 약물의 투여경로 및 제제 개발이 시도되고 있다.(5,6)

본 연구에서는 생분해성 미립구를 이용하여 atRA를 제제화하여 약물의 방출속도를 조절하여 혈중농도를 장기간 유지시키며, 약물의 투여경로를 피하주사로 하여 간에서 atRA가 대사되는 효과를 극소화 하므로써 atRA의 내성을 제거하고 암 재발을 효과적으로 억제할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

실험

본 연구에서는 생분해성 미립구는 PLLA-PEG 이중 블록공중합체(PLE)를 PLLA와 혼합하여 제조하였다. 제조방법은 O/W 에멀젼 방법을 사용하였으며, PVA를 계면안정제로 사용하였다. PLLA, PLE 및 atRA를 디클로로메탄에 녹인 후 2 %(v/v)의 PVA 수용액과 혼합한 후 24,000 rpm에서 homogenizer로 10분간 교반하였다. 40℃에서 2시간 더 천천히 교반한 후, 15,000 rpm으로 원심분리하고 냉동건조하여 미립구를 제조한다. 약물의 함유량은 2, 4, 8 wt%로 하였으며, PLE의 함유량은 0, 4, 8 wt%로 하였다. 제조된 미립구는 SEM과 XPS 등으로 분석하였다.

PLE는 분자량 5,000의 mono-methoxy polyethylene glycol(MPEG)의 하이드록시 말단에서 락타이드를 개환중합하여 제조한다. 전체 분자량은 25,000 으로 계산하여 락타이드의 몰농도를 조절하였다. 제조된 PLE는 1H-NMR, FT-IR 및 GPC로 분석하였다.

미립구의 특성분석으로 atRA의 방출패턴과 EO 가스소독에 대한 물성변화를 분석하였다. 약물의 방출패턴은 5주간 방출된 약물농도를 분석하였으며, 이와 함께 미립구의 분해도를 분석하였다. 약물농도는 365nm에서 UV로 측정하였으며, 미립구의 분해도는 SEM으로 분석하였다. SEM으로 표면 분석과 함께 단면분석을 하기 위해서 미립구를 젤라틴에 고정시킨 후 냉동상태에서 20□m 두께로 절단하여 시편을 제작하였다. 시편을 SEM으로 관찰하여 미립구의 단며의 형상을 분석하였다. EO 가스 소독에 따른 미립구의 물성변화는 가스 소독 조건을 변화시키므로써 미립구 물성에 변화를 초래하는 요소를 파악하였다. 분석 방법은 DSC를 사용하여 결정도를 분석하였다.

그림 1.  미립구의 형상 (SEM)      그림 2.  미립구의 크기 및 크기분포도

동물실험에서는 생후 6주된 암컷의 athymus nude mouse (20그램)가 사용되었다. 쥐의 등 부위에 두경부암에서 채취한 squamous cell carcinoma (1x106 cells)를 주사하였다. 한편 atRA의 미립구 제제를 피하에 주사하였으며, 주사된 atRA의 양은 100mg/kg로 하였다. atRA가 함유된 미립구의 효과를 비교하기 위하여 atRA를 20mg/kg로 매일 1회 경구투여한 실험군과 atRA가 함유되지 않은 미립구를 투여한 실험군에 대한 분석을 수행하였다. 미립구의 효능은 유발되는 암의 크기로 비교하였다.

결과 및 고찰

제조된 미립구는 직경이 2-10□m의 크기를 갖는 구형으로 8 wt%의 PLE가 함유된 상태에서  atRA의 최대 함유량은 10wt%이었다.(그림 1, 2) atRA의 미립구는 EO 가스 소독 후에도 아무런 물성 변화를 나타내지 않았으며, 엉김현상도 나타나지 않았다. 이는 엉김현상에 따른 EO 가스 소독이 불가능한 PLLA 미립구에 비해 특이한 물성이다. 또한 PLLA 미립구와 달리 PBS 내에서 계면활성제의 사용없이도 분산이 용이하였다.

약물의 방출패턴은 PLE와 약물의 봉입량에 따라 상이한 패턴을 나타내었다. (그림 3) PLE 또는 atRA만의 영향은 미비하였으며, PLE와 atRA의 함유량이 모두 4 wt% 이상이 되었을 때 특이성이 뚜렷하였다. 즉 PLE 또는 atRA의 함유량이 낮을 때에는 미립구에서 일반적으로 나타나는 초기에는 높고, 그 이후로 느려지는용출패턴을 나타내는 반면, PLE와 atRA의 함유량이 높을 때에는 약물의 용출속도가 거의 일정하게 나타나는 양상을 보이고 있다. 이러한 약물의 용출패

턴은 미립구의 분해속도에 따른 것으로 분석되었다.

그림 3. ATRA의 용출곡선

동물실험에서는 atRA 미립구에 의한 암세포의 성장속도가 5주에 걸쳐서 60% 정도 억제되는 것으로 나타났다. atRA 미립구 제제는 암세포를 죽이는 치료방법이 아니라 암 성장을 억제하여 암 재발을 억제하는 방법이므로, 본 연구의 결과는 atRA 미립구 제제가 암 재발을 억제하는 효과적인 방법임을 입증하였다.

(a) Control: atRA가 함유되지 않은       (b) atRA가 함유된 미립구 제제를      미립구를 투여한 쥐	투여한 쥐

그림 4. 미립구 제제의 투여 후 5주 동안 성장한 암세포

참고문헌

1. J. C. Gillis, K. L. Goa, Tretinoin, Drugs, 50 (5) (1995) 897-923.

2. Hong, W. K., Lippman, S. M., Itri, L. M., et al., N. Engl. J. Med., 323 (1990) 795-801.

3. R. P. Warrell, S. R. Frankel, W. H. Miller, D. A. Scheinberg, L. M. Itri, W. N. Hittelman, R. Vyas, M. Andreeff, A. Tafuri, A. Jakubowski, J. Gabrilove, M. S. Gordon, E. Dmitrovsky, New Engl. J. Med., 324 (1991) 1385-1393.

4. C. C. Achkar, J. M. Bentel, J. F. Boylan, H. I. Scher, L. J. Gudas, W. H. Miller, Drug metabolism and disposition, 22 (3) (1994) 451-458.

5. T. Takino, K. Koishi, Y. Takakura, M. Hashida, Biol. Pharm. Bull., 17 (1994) 121-125.

6. V. Masini, F. Bont□, A. Meybeck, J. Wepierre, J. Pharm. Sci., 82 (1993) 17-21.