Chitosan의 약물방출 거동에 관한 연구

최우진, 강익중

경원대학교 화학공학과

A Study on the drug release behavior of Chitosan.

WooJin Choi, IkJoong Kang

Department of Chemical Engineering, Kyungwon University,461-701,KOREA

서론

최근 첨단산업의 발전에 있어 가장 중요하고도 필수적인 기술로서 의약 산업이 중요시되고 있다 의약산업에 있어 약물방출기술은 근육, 혈관주사의 혈관종이나 기타 피부의 면역이상으로부터 오는 알레르기와 정신적 스트레스 그리고  경구투여의 약물분해, 부작용을 가장 효과적으로 대치 할 수 있는 기술이라 말할 수 있다. 약물방출 기술의 의의는 약물투여에 대한 고통의 감소라는 명에서 인간의 존엄성과도 직결된다고 말할 수 있다. 이 기술은 약물의 새로운 전달 방식이라는데 주목을 받고 있고 또 그 양을 조절한다는데 있어 그 의의가 있다.

이 기술은 부분신경 저해제(국소마취용), 소아용의약품, 기타 약물의 대체 등 여러 분야에서 그 사용이 급증하고 있다. 근래에는 이 기술이 발전되어 다른 고분자 화합물과  결합된 복합제품이 개발되고 있다. 최근 선진국에서는 모든 약물이 고통이 적고, 소량으로 효과가 오래 지속되는 약물로 제작되는 추세에 따라 지금까지 생산되었던 치료에만 급급하던 직접투여 방식에 비하여 다 기능적이고 복합적이며 소형화된, 약물 방출기술)을 이용하는 복합약물 방출분야를 미래의 가장 유망한 첨단산업의 하나로 생각하고 집중적인 연구개발을 하고 있다.

본 연구에서는 Chitosan을 이용하여 항생제인 Penicillin-G를 저온에서 제조하여 그 방출 특성을 알아보았다. 각 공정은 최적의 약물을 형성시키기 위한 온도, pH, 시간등 기타공정을 최적화 하였고 약물의 농도에 따른 방출특성을 조사하였다.

실험

멸균된 vial 50□안에 Chitosan 2.0g, 증류수30□과 Acetic acid 1□를 넣어준 다음 일정하게 섞어 놓는다. 그런 후 40℃에서 3일간 안정화시킨 다음에  Penicillin-G를 각각 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 25%로 각각 섞어서 4℃에서 1주일간 안정화하였다.

안정화 된 Chitosan 약물을 화학적으로 안정한 스테인레스 재질의 표면적이 13□,부피가 5□가 되는 용기에 넣은 다음 표면을 같은 크기의 위생붕대로 고정하였다. 고정된 약물은 NaOH를 이용해서 pH가 8로 맞추어진 용액에서 중성화시킨 다음 실험직전까지 증류수에 담가 두었다.

Phosphate buffer solution (KHCO3:9g/□,K2HPO4:1.4g/□, KH2PO4:1.1g ;pH7.4) 1□에 넣은 다음 항온 시스템으로 온도가 37℃되게 해놓는다. 실험 중에 buffer solution이 pH가 7.4이상 이 되면 HCl 0.1M의 것으로 7.4가 되게 조정한다. 이렇게 준비된  buffer solution에 chitosan 약물을 넣은 다음 speed (100rpm)로 상청 액을 교반시킨다.

sampling은 30분을 기준으로 1, 2, 4, 8, 12, 24시간으로 3회실험한 것을 평균하였고concentration은 U.V(HP-8435)로 Penicillin-G의 변곡점인 290□의 것을 측정하였다.

실험장치

Fig. 1은 drug release system로 위에는 가변형  교반기가 붙어 있다. 교반기 아래에는 항온수조가 있다. 이 항온수조에는 pH matter ,온도계, sample 채취기가 연결이 되어있고 교반시에는 약물이 떠오르지 않는지 확인하여야 한다. sample 채취 시에는 채취기가 계속 회전하는 상태에서 sample을 채취하여야 한다. 항온수조의 온도는 Fig. 2의 냉온 조절기가 일정하게 조정하고 Fig. 3의 약물 용기가 수조 안의 Phosphate buffer solution 안에 고정된다.

Fig.1 drug release system (DDS)        Fig. 2 냉온조절 system

Fig. 3 약물용기

결과

.

Fig. 3는 Penicillin-G 0.1, 0.3, 0.5, 0.7%에서의 약물 방출 농도를 나타낸 것이다. 이 값은 비교적 완만한 증가의 그림을 나타내나 농도가 낮을 때에는 비교적 일정한 증가 상태를 볼 수가 없었다.

Fig. 4 은 Penicillin-G 1, 2, 3%에서의 약물 방출 농도를 나타내었다 실험은 25%까지 진행되었으나 5%이상은 약물이 chitosan과 균일 혼합이 되지 않으므로 유용하지 않았다. 값은 농도가 낮을 때보다 높을 때 일정한 값을 보였다. 그리고 30℃이상에서의 Chitosan 과 Penicillin-G의 혼합물 제조시에 변형이 되는 것을 알 수 있었다. 두 몰질의 혼합시에 반드시 고려되어야 할 사항이다.

우리는 본 실험을 통하여 Chitosan이 약물방출을 비교적 일정한 수준으로 일정하게 방출함을 볼 수 있으며, 앞으로 약물 방출 실험에 있어서 키토산 및 유도체를 적용하는 것이 적절함을 알 수 있었다.

Fig. 4  Penicillin-G 0.1, 0.3, 0.5, 0.7%에서의 약물 방출 농도

Fig. 5 Penicillin-G 1, 2, 3%에서의 약물 방출 농도

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