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영어

In this work, 5'-nitroindirubinoxime (5'-NIO) has been prepared as solid dispersions using a supercritical aerosol solvent extraction system (ASES) process in order to enhance its water solubility and dissolution rate. Solid dispersions of 5'-NIO and poly(vinyl pyrrolidone) (PVP) were prepared in various weight percent ratios. Three-component solid dispersions consisting of 5'-NIO, PVP, and poloxamer 188 (P188) were also prepared to study the influence of P188 level on their morphology, crystallinity, and dissolution behavior. All samples were prepared at 35℃ and 180 bar using supercritical carbon dioxide. The particle morphology and size of the two-component solid dispersions were found to be nearly spherical and much smaller (100-200 nm) compared with the original 5'-NIO. The morphology of three-component solid dispersions became more agglomerated as the level of P188 increased. The crystallinity of the original 5'-NIO was not observed in the solid dispersions prepared by the ASES process. Faster dissolution rates were observed for the three-componet solid dispersions because the arrangement of ethylene oxide and propylene oxide blocks of the poloxamer 188 enabled the formation of micelles in an aqueous phase.

한국어

인디루빈 (indirubin)은 당귀 롱휘 완 (Danggui Longhui Wan)의 활성 성분으로 만성 골수성 백혈병 (chronic myelogenous leukemia) 치료에 이용되어 온 전통 한방처 방으로 11종의 약재가 있으며 일부는 그 자체가 여러 종류 의 약재로 구성되어 있다 [1,2]. 30여년 전 인디루빈의 특정 종류의 암에 대한 항암작용이 발견되었으나, 인디루빈 자체 가 물에 거의 용해되지 않고 체내에서의 흡수가 어려워 매우 낮은 생체이용률을 나타내기 때문에, 현재 생체이용률을 향상시키기 위해 인디루빈 유도체 개발에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 최근 연구에서는 인디루빈과 인디루빈 유도체가 세포주기 를 저지함으로써 세포 분열을 막고 CDK (cyclin-dependent kinase) 저해제 역할을 한다는 연구 결과들이 발표되었다 [3-5]. CDK는 세포주기를 조절하는 단백질로서 세포 사멸, DNA 전사, 세포 분화 등을 조절하는 중요 인자로 암세포 의 성장을 억제 하는데 있어서 CDK의 저해는 매우 중요하 다. 인디루빈은 CDK에 ATP가 접근하지 못하도록 하는 역할 을 하는데 에너지원으로 작용하는 ATP가 없으면 CDK는 작용하지 않아서 세포 분열이 방해받게 된다. 인디루빈 유도체 중 indirubin-3'-monoxime은 세포사멸 유 발과 G1과 G2-M 단계에서 세포 주기를 저지함으로써 종양 세포 분열을 억제시키는 효능이 있는 것으로 알려져 있다. 최근에는 새로운 인디루빈 유도체로서 대량 합성이 가능한 5'-nitroindirubinoxime (5'-NIO)이 폐 내에 존재하는 암세포 의 세포사멸을 유발하고 CDK-2의 억제제로서 탁월한 효능 을 가지고 있다는 연구 결과가 보고되었다 [6]. 또한 5'-NIO 는 기존 두경부암 혹은 구강암에 사용되는 5-FU와 cisplatin 에 비해 더 좋은 항암 효과를 보이는 것으로 보고되었으나, 아직까지는 항암 활성에 대한 정확한 메카니즘은 알려지지 않았다. 인디루빈 유도체의 개발과 효능에 대한 연구는 지속 적으로 이루어지고 있으며 5'-fluoroindirubinoxime (5'-FIO), 5'-trimethylacetaminoindirubinoxime (5'-TAIO) 등의 유도체 들도 in vitro 연구에서 세포 분열 억제 효능에 좋은 결과를 나타내고 있으며, 동물 실험을 통해 종양 세포의 성장 억제 에 대한 연구 또한 진행되고 있다 [7]. 약물의 물에 대한 낮은 용해도로 인한 생체이용률 문제를 해결하기 위한 방법들로는 나노입자, 포접복합체 (inclusion complexation), 마이크로에멀젼 (microemulsion), 전구 약물 (prodrug), 고체분산체 (solid dispersion) 등이 있다. 이와 같은 방법 중 고체 분산체 기술은 polyvinylpyrrolidone, hydroxypropyl methylcellulose, polyethylene glycol 등의 수용성 고분자를 이용하여 약물을 분자 또는 나노 수준으 로 분산시켜 약물의 표면적과 적심성 (wettability)을 증가 시키는 동시에 무정형 상태로 변화시켜 약물의 용해도 및 생체이용률을 향상시키는 방법이다. 고체분산체를 제조하는 대표적인 방법으로는 용융법, 용매 증발법 등을 들 수 있으며, 용융법은 혼합물을 공융점 이상 의 온도에서 용융시킨 후 급속히 냉각시키는 방법으로 용융 상태에서 약물과 수용성 고분자간의 상용성 (compatibility) 이 성공적인 고체분산체 제조를 위한 필수요소이다. 하지만 상용성의 제약 때문에 1970년대 이후 용매를 이용한 방법이 연구되기 시작하였다. 용매증발법은 약물과 고분자를 용매 에 녹인 후 용매를 서서히 증발시켜 고체분산체를 제조하 는 방법으로 약물과 고분자가 용매에 충분히 용해되어야 한다는 전제하에서 사용되며 잔류 용매의 제거가 필수적으 로 요구된다 [8]. 용융법, 용매증발법 등의 전통적인 고체분산체 제조법의 경우 약물과 고분자간의 상용성 제약, 높은 공정 온도 등의 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법으 로 최근 초임계 유체를 이용하여 고체분산체를 제조하려는 시도가 이루어지고 있다. 초임계 공정에서 가장 널리 이용 되고 있는 초임계 이산화탄소는 임계 온도 (31.1℃), 압력 (73.8 bar) 이상에서 액체에 가까운 밀도와 기체와 유사한 빠른 확산성을 보이며 점도와 표면장력이 매우 낮을 뿐만 아니라 독성이 낮고 비가연성이다. 본 연구에서는 뛰어난 항암작용을 가지나 물에 대한 용해 도가 매우 낮은 5'-NIO (Fig. 1)의 가용화를 위해 수용성 고분자인 polyvinylpyrrolidone K-30 (PVP K-30)과 비이온 계면활성제인 poloxamer 188 (P188)을 사용하여 초임계 입자 제조 공정의 하나인 ASES (aerosol solvent extraction system) 방법으로 2성분계 및 3성분계 고체분산체를 제조 하였다. 각 성분의 조성을 변화시켜 다양한 고체분산체 입자 를 제조한 후 약물의 함량, 물에 대한 용해도, 방출 거동 및 입자형상을 분석하여 고체분산체 제조를 위한 초임계 유체 공정의 가능성을 확인하고자 하였다.