Transcript 1차년도연구성과
슈퍼제네릭 DDS 기반기술 개발사업
Development of DDS Platform Technologies for Super-generic
제 1세부 : 초기 제제/통합 제제화 시스템 구축
산학협력단
성균관대학교
주관 및 제1세부 연구책임자
박은석
2010. 10.
연구개발 표준 흐름도
신약/신제제
프로
세스
검토
사항
원료검토/선정
(Preformulation)
약물의 물리/화학
적 특성 검토
(예비 실험)
성상
결정형조사
녹는점(Thermal properties)
분자구조
Drug-drug interaction
용해도
LogP
생체막 투과도
PK information
흐름성
기타 물리화학적 성질
제제연구
후
보
처
방
도
출
처
방
확
정
처
방
확
인
스케일업
생동
계획서
검체생산
/품질관리
생동시험
공정
밸리데이션
샘플검토
- 개발
- 마케팅
분석법
피험자수
시험방법
제조관리
품질관리
비교용출
생동시험
계획서 상
의 체크리
스트
IQ/OQ/PQ
후보처방도출
• 약물 특성에 기초한 제제기술 선정
(방출제어, 가용화, 흡수제어, 안정성)
처방확정
• 제조법 및 프로세스 밸리데이션
처방확인
• 처방 평가
• 예비 PK 평가
• 안정성 평가
제1세부과제
초기제제/통합제제화 시스템 구축
[ 초기제제 시스템 ]
물성 평가
신물질
용해도
약효 검증
물성 검증
약효검색
용출율
Good
안정성
(위장관/혈액)
신약
후보
물질
가용화 기술
방출제어 기술
Fast
막투과도
물성개선
Poor
Slow
Good
물성평가
독성검색
물성 개선
Poor
Unstable
흡수제어 기술
안정화 기술
Stable
높은 생체이용률
3
제1세부과제
초기제제/통합제제화 시스템 구축
총괄
신물질
제네릭약물
Preformulation
약효검증
약효검색
독성검색
초기제제 개발
부형제선택
동물용액상제제
FIH 처방개발
PK linearity
No food effect
단기안정성
GLP/GMP
용해도
물성검증
pH용해도
부형제 용해도
인공 위/장액
용출시험
물성평가
물성개선
막투과도
초기제제
안정성
In vitro: 인공막,세포
액/고상 안정성
In situ: Perfuaion
Benchtop 안정성
In vivo: 동물실험
pH 안정성
가혹 안정성
신약후보물질
동물독성
결정형
염
결정체(polymorph)
수화물
열역학적 성질
슈퍼제네릭의약품
제품화에 적용
BCS에 따른 약물 분류
BCS
I
Solubility
Permeability
Dissolution
High
High
Rapid
Solubility
Permeability
High
Low
BCS
III
Amiloride
Clorquine
Cyclophosphamide
Propranolol
Metoprolol
Theophylline
Captopril
Diazepam
Digoxine
Phenobarbital
Prednisolone
Thyophylline
Abacavir
Acetylsalicylic acid
Allopurinol
Ascorbic acid
Captopril
Cimetidine
Cloxacillin
Codeine
Colchicine
Ergotamine tartarate
Hydralazine
Hydrochlorthiazide
Fexofenadine
Primaquine
Pyrazinamide
Riboflavin
Salbutamol
Doxycycline
Fluconazole
Levodopa
Metronidazole
Diltiazem
Caffeine
Ketoprofen
Zidovudine
Acyclovir
Levothyroxine
Metformin
Methyldopa
Acetaminophen
Promethazine
Propylthiouracil
Pyridostigmine
Femotidine
Atenolol
Ranitidine
Nadolol
Tetracylcline
Dapsone
Griseofulvin
Ibuprofen
Nitrofurantoin
Phenytoin
Sulfamethoxazole
Flubiprofen
Naproxen
Carbamazepine
Phenytoin
Piroxicam
Trimethoprim
Valproic acid
II
BCS
Low
High
Solubility
Permeability
Low
Low
Solubility
Permeability
Aluminum hydroxide
Indinavir
Nelfinavir
Nitonavir
Saquinavir
Terfenedine
Furosemide
Ofloxacin
IV
BCS
Eur. J. Pharm. Biopharm. 58: 265-278, 2004
초기제제시스템 활용 내용
신물질
1) Preformulation
약효 검증
물성 검증
약효 검색
물성 평가
용해도
pH 용해도
부형제 용해도
인공 위/장액
용출시험
막투과도
독성 검색
물성 개선
후보
물질
In vitro:
PAMPA, Caco-2
Ex vivo:
Rat perfusion
2) 초기제제개발
동물 독성제제
초기제제
• 신약 제제 개발
• 수퍼제네릭 의약품
•
•
•
•
•
•
•
부형제 선택
동물용 액상제제
FIH 처방 개발
PK linearity
No food effect
단기안정성
GLP/GMP
결정형
염
결정체 (polymorph)
수화물
열역학적 성질
안정성
액/고상 안정성
Benchtop 안정성
pH 안정성
가혹안정성
• 결정형평가 프로세스 정립
• 다양한 화합물 적용 예 제시
• 실험 결과의 유기적 활용
결정형 평가 프로세스 개발 및 검증
•
•
•
•
•
다중단계 프로세스 활용: 향후 단계별 ‘go’-‘no-go’에 대한 지표 선정 작업 예정
Polymorph screening 및 열역학적 물성 평가: 신규 결정형에 대한 특허 취득 가능
초기제제 개발과의 유기적 연계성 유지 필요: 물리화학적 물성 및 용해도
많은 화합물을 동시에 처리할 수 있는 고속 탐색 기능성까지도 고려
수화물 (hydrate)에 대한 체계적인 평가는 향후 제제개발 공정 및 장기안정성과 연계
다중단계 프로세스
제제공정 (습식과립) 과정에서의 수화물 거동
평가 화합물 선정 (1차)
• 최근
따라
• 추후
• 선정
난용성 약물인 BCS Class II, IV 화합물의 증가 (90% NME) 에
난용성 약물을 1차적으로 선정
초기제제개발 프로세스 정립을 위한 평가약물의 개수 증가 예정
약물: dutasteride, bosentan monohydrate
Bulletin Technique Gattefosse, 2006
Dutasteride
(5α, 17β)-N-{2,5 bis(trifluoromethyl) phenyl}-3-oxo-4azaandrost-1-ene-17-carboxamide
Bosentan
4-tert-butyl-N-[6-(2-hydroxyethoxy)-5-(2-methoxyphenoxy)-2(pyrimidin-2-yl)pyrimidin-4-yl]benzene-1-sulfonamide
Dutasteride 결정형 스크리닝
• 결정형 평가 프로세스 개발: solvent evaporation을 통한 재결정 및 XRD 검증
• 용매 선택 방법: 용해도 및 휘발성에 따라 접근 (현재 방법 평가 중)
Original (Form I)
Dutasteride
Form II
Form I 형성 용매:
Carbon tetrachloride
-
acetonitrile
benzene
2-butanone
carbon tetrachloride
chloroform
diethyl ether
hexane
-
ethanol
ethyl acetate
methanol
methyl acetate
Form II 형성 용매:
Ethanol
Form III
Form III 형성 용매:
Acetone
acetone
dichloroethane
dichloromethane
ethyl ether
Dutasteride 결정형 스크리닝
• 용매법에 따라 5종류의 결정형 관찰: 향후 프로세스 정립 필요
• 기타 추가적인 보완 실험 필요
Form IV
Form IV 형성 용매:
- chloroform
- tetrahydrofuran (THF)
Tetrahydrofuran
Form V
Form V 형성 용매:
- 2-propanol
Dutasteride 결정형 스크리닝
각 form 들에 대한 PXRD
Form 1 (Acetonitrile), Form 2 (Methanol), Form 3 (Acetone), Form 4 (THF), Form 5 (2-Propanol)
• Form 1, Form 2 는 기존에 이미 알려져 있지만, Form 3, Form 4, Form 5 는 본 과제 수행 과정에서
새롭게 발견되었음
•향후 single crystal X-ray 분석 후 unit cell을 결정하고 결정구조를 평가할 계획임
Dutasteride 결정형 평가
• 용매법에 의해 얻어진 결정형에 대한 열역학적 평가
• 각각의 결정형에 대한 물리화학적 안정성 평가 예정
Original (Form I)
TGA
DSC
• heating-cooling-heating cycle에 의한 열역학적 변화 평가 및 초기 제제개발 적용
• Tg 관찰을 위한 fast cooling 필요
• 결정형에 대한 enthalpy, Tg, recrystallization, melting point 등 관심
Dutasteride 결정형 평가
Form II
Form III
Dutasteride 물리화학적 평가
Adsorption/Desorption Isotherm of Dutasteride
• Adsorption/desorption isotherm of dutasteride
• Dutasteride’s change in weight with adsorption of water
• 상대습도가 높아짐에 따라 API의 무게 변화가 매우 작기 때문에 (< 1.4%), Dutasteride는 수분에 대한 영향이
매우 작다고 볼 수 있음. 또한 adsorption-desorption 과정에서 미미한 hysteresis가 있음을 확인 할 수 있었음.
Dutasteride 물리화학적 평가
High Performance Liquid Chromatography 분석
• HPLC 분석조건: preliminary condition
Column
mobile phase
0.2
peak width
0
area reject
0.8
height reject
0
shoulders
off
3.281
integration
off
2.389
integration
on
3.441
baseline now
ACN : Diluted water = 60 :40
Column temperature
35℃
Injection volume
５0uL
Flow rate
１ml/min
Detector
slope sensitivity
XDB-C18 4.6 * 50mm 3.5-Micron
2１0nm
• 1μg/ml의 Dutasteride의 크로마토그램
• Calibration curve of dutasteride
Dutasteride 물리화학적 평가
pH solubility 측정
녹이기 전 pH
pH 용해도: 비이온성 확인 (no pKa)
녹인 후 pH
10¯¹N HCl
0.98
0.95
0.96
0.96
10¯²N HCl
1.98
1.98
1.98
1.98
10¯³N HCl
3.00
3.15
3.13
3.12
10¯⁴N HCl
4.17
6.44
6.62
6.93
10¯⁵N HCl
5.32
7.44
7.43
5.38
10¯⁶N HCl
5.81
7.37
6.95
6.78
5.17
6.65
7.43
7.48
10¯¹N NaOH
13.27
13.24
13.26
13.28
10¯²N NaOH
12.32
12.19
12.20
12.22
10¯³N NaOH
11.15
10.20
10.19
10.13
10¯⁴N NaOH
6.42
8.31
8.32
8.34
10¯⁵N NaOH
6.51
7.83
7.58
7.92
Dilute water
10¯⁶N NaOH
6.45
7.39
7.41
7.53
• Dutasteride는
난용성
약물로써
그 용해도가
pH와
상관없이 매우 낮기 때문에 초기 제제를 설계함에 있어 이에
대한 고려가 있어야 함.
Bosentan 결정형 스크리닝
• 결정형 평가 프로세스 개발: solvent evaporation을 통한 재결정 및 검증
• 용매 선택 방법: 용해도 및 휘발성에 따라 접근 (현재 방법 평가 중)
Original (Form I)
• acetone, bosentan, methanol, methyl acetate
Form II (2-propanol)
Bosentan
Form III (carbon disulfide)
Form IV (n-propanol)
Form V (diethyl ether)
Bosentan 결정형 스크리닝
• Hexane에는 거의 녹지 않아 육안 관찰시 결정 생성이 불가하여 PXRD 평가를 하지 못함.
• Carbon tetrachloride는 결정 생성 후 평가 중에 있음.
• 현재까지 5가지의 form이 나왔지만, 확연하게 구분 되는 form 은 2가지 정도로 현재 좀 더 명확하게 평가할 수 있는 방법을 개발중
• 실험한 용매 중 chloroform, 2-butanone, ethanol, ethyl acetate, THF, acetonitrile, benzene, Dichloromethane, 1,2-Dichloroethane, 1,2Dioxane, IPA는 결정형으로 석출되지 않고 액상상태로 변함.
Bosentan 결정형 평가
• 용매법에 의해 얻어진 결정형에 대한 열역학적 평가
• 각각의 결정형에 대한 물리화학적 안정성 평가 필요
Original Form (bosentan monohydrate)
• DSC thermogram
– first heating 과정에서 Tg를 관찰할 수 없었고, cooling 과정에서 74.99℃, 그리고 second heating 때 79.36℃에서
Tg를 관찰할 수 있었음. Melting point는 110.08 ℃로서 비교적 낮은 melting point를 보임.
• TGA 측정
- 111 ℃ 부근에서 일어나는 무게 감소는 결정 내에 포접된 물에 의한 것으로 판단됨 (일수화물). 300 ℃ 부터 380 ℃
부근까지 68.18%의 무게 감소가 일어났고, 그 이후로는 12.44%의 무게 감소가 일어났음.
Bosentan 결정형 평가
Methanol에 의한 bosentan monohydrate
• DSC thermogram
-위의 결과와 마찬가지로 first heating 과정에서는 Tg를 관찰할 수 없었고, cooling 과정에서 76.34℃에서, 그리고
second heating때 81.76℃에서 glass transition이 일어났음. melting point는 112.41℃로 관찰되었음.
• TGA 측정
- Original form의 결과와 비슷한 패턴을 보임.
pKa 5.2
Bosentan 물리화학적 평가
Vapor adsorption
• Adsorption/desorption isotherm of bosentan
• Bosentan’s change in weight with adsorption of water
• 평가 결과 흡습성이 매우 낮음을 확인할 수 있었으며, 추후 제제개발과정에서 물에 의한 영향이 비교적 적음을
시사하고 있음. 또한 매우 약한 hysteresis가 있음을 확인.
Bosentan 물리화학적 평가
High Performance Liquid Chromatography 분석
• HPLC 분석조건: preliminary condition
Column
mobile phase
XDB-C18 4.6 * 50mm 3.5-Micron
MeCN : 5mM ammonium acetate : acetic acid = 75 : 25 : 1
Slope Sensitivity
50
Peak width
0.1
Column temperature
35℃
Area reject
1
Injection volume
10uL
Height reject
0
Shoulder
off
Flow rate
0.8ml/min
Detector
270nm
• Calibration curve of dutasteride (R²=1.00000)
Bosentan 물리화학적 평가
pH solubility 측정
pH 용해도
녹이기전 pH
녹인 후 pH
10¯¹N HCl
0.98
1.09
0.99
0.95
10¯²N HCl
1.96
1.97
1.95
1.96
10¯³N HCl
2.99
3.12
3.05
3.05
10¯⁴N HCl
4.10
5.83
5.27
5.85
10¯⁵N HCl
5.69
6.48
6.10
6.11
10¯⁶N HCl
6.70
6.33
6.38
6.47
6.49
6.46
6.47
Dilute water
10¯¹N NaOH
13.28
12.94
13.14
13.16
10¯²N NaOH
12.37
9.10
9.24
8.87
10¯³N NaOH
11.27
7.81
7.79
8.16
10¯⁴N NaOH
8.92
6.51
6.62
6.81
10¯⁵N NaOH
7.30
6.15
6.50
6.52
10¯⁶N NaOH
6.40
6.31
6.30
6.28
• Bosentan monohydrate의 pKa는 5.37의 약산성
약물로서 위의 그림과 같은 전형적인 pH 용해도
profile를 보여줌.
용해도 및 안정성 시험 개요
용해도
안정성
슈퍼제네릭
개발 후보물질의
신속 스크리닝
장관효소계
GI digestive enzymes
Cytochrome P series
Brush-border enzymes
M-cell microsomal
enzymes
• Amino-, Carboxypeptidase
• Cathepsin etc.
•
•
•
•
경구투약
pH 및
비수성용매
용해성
완충용액
제품화
기간단축 및
성공율 증가
신속한
용해도
스크리닝
pKa 결정
난용성물질
특수용해도
용해보조제
스크리닝
간 대사효소
안정성 스크리닝
대사분해
장관 효소
안정성 스크리닝
주사투약
Biotransformation phase I, II
•
•
•
•
•
•
Oxidation
Deamination
Hydrolysis
Glucuronidation
Methylation
Acetylation
혈액 및 신장효소
안정성 스크리닝
용해도 및 안정성 시험 프로토콜 및 체크포인트
용해도 및 pH 안정성 평가용 약물선정
BCS
I
II
BCS
Albendazole
Ketoprofen
(RS)-2-(3-benzoylphenyl)propanoic acid
(mw 254.3)
Solubility
Permeability
High
High
Solubility
Permeability
High
Low
Methyl [6-(propylthio)-1H-benzoimidazol-2yl]carbamate (mw 265.3)
Itraconazole
(2R,4S)-rel-1-(butan-2-yl)-4-{4-[4-(4{[(2R,4S)-2-(2,4-dichlorophenyl)-2-(1H1,2,4-triazol-1-ylmethyl)-1,3-dioxolan4-yl]methoxy}phenyl)piperazin-1yl]phenyl}-4,5-dihydro-1H-1,2,4-triazol5-one (mw 705.6)
Low
High
Solubility
Permeability
Low
Low
Solubility
Permeability
Acetoaminophen
N-(4-hydroxyphenyl)acetamide (mw 151.2)
BCS
III
Furosemide
4-chloro-2-(furan-2-ylmethylamino)5-sulfamoylbenzoic acid (mw 330.7)
IV
BCS
BCS
Ketoprofen
HPLC Calibration curve
I
HPLC Chromatogram
35
400
Absorbance at 261 nm
30
Peak area
300
200
y = 0.8702x + 1.7269
R2 = 0.9999
5.3 min
25
20
15
10
10 mM PB (pH 3.5) : ACN = 45 : 55
100
5
0
0
0
100
200
300
400
500
Mobile phase:
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Retention time (min)
Concentration (ug/ml)
UV : 261 nm
Flow Rate : 1 ml/min
Stock solution : 1 mg/ml (Acetonitrile)
Inject volume : 20 μl
Solubility
pH-dependent solubility
Solubility at equilibrium (ug/ml)
3000
pH 2.0 ~ 7.0
2500
pH 1.0
1.8 mg/ml
2000
1.1 mg/ml
1500
1000
0.3 mg/ml
500
0.07 mg/ml
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
pH
6.0
7.0
8.0
9.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
Albendazole
BCS
HPLC Calibration curve
II
HPLC Chromatogram
400
7.8 min
120
350
Absorbance at 261 nm
Peak area
100
80
60
y = 0.5916x -0.1014
R2 = 1
40
20
300
250
200
150
0
0
50
100
150
200
0 1 2
3 4
7 8
9 10 11 12 13 14 15
UV : 295 nm
Flow Rate : 1 ml/min
Stock solution : 0.2 mg/ml (Methanol)
Inject volume : 20 μl
pH-dependent solubility
350
305.5 μg/ml
300
Solubility at equilibrium (ug/ml)
5 6
Retention time (min)
Concentration (ug/ml)
Solubility
1.25% triethylamine
pH 3.1 : methanol : ACN = 40 : 30 : 30
50
0
Mobile phase:
100
5
250
4
200
3
2
150
pH 1.0
1
100
0
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
51.3 μg/ml pH
5.0 μg/ml
50
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
pH
6.0
7.0
8.0
9.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
BCS
Itraconazole
HPLC Calibration curve
HPLC Chromatogram
200
5
Absorbance at 265 nm
Peak area
4
3
2
II
y = 0.499x + 0.125
R2 = 0.9999
5.6 min
150
100
50
1
Mobile phase:
25 mM Sodium acetate
(pH 3.3) : Methanol = 15 : 85
0
0
0
2
4
6
8
10
0
1
2
3
Solubility at equilibrium (ug/ml)
5
6
7
8
9
10
Solubility
pH-dependent solubility
~5 μg/ml
5
UV : 265 nm
Flow Rate : 1 ml/min
Stock solution : 0.5 mg/ml (Methanol)
Inject volume : 20 μl
Retention time (min)
Concentration (ug/ml)
6
4
0.5
0.4
4
0.3
3
0.2
0.1
2
0.0
pH 1.0
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
1
< 0.3 μg/ml
pH
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
pH
6.0
7.0
8.0
9.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
BCS
Itraconazole
Stability in various tissue soups
Residual amount (%)
100
Liver homogenate
24 시간 절식한 SD rat를 절식한 후 탈혈
치사 시키고, 간문맥에 canulation하여
ice-cold saline 10 ml을 관류시킨 다음 간
을 적출하고 ice-cold 10 mM PBS (pH
7.4)을 10 ml 가한 후, homogenizer로 3
분간 homogenization하고 4 ℃에서
12,000 rpm으로 10분간 원심분리하여 상
등액을 사용함.
t1/2: 866 min
80
II
t1/2: 693 min
Kidney homogenate
60
24 시간 절식한 SD rat를 절식한 후 탈혈치사 시키고, 곧바로 신
장을 적출함.
Intestine homogenate
Intestine juice
Liver homogenate
Kidney homogenate
Intestine homogenate
24 시간 절식한 SD rat를 절식한 후 탈혈치사 시키고, 십이지장
상단부로부터 회장 하단부까지를 적출한 후, 장액 내용물의 혼입
을 막기위해 ice-cold 10 mM phosphate buffered saline (pH 7.4)
로 intestine canul을 3회 washing함. Homogenate의 제조 및 보
관은 상기와 동일함.
t1/2: 38.5 min
40
t1/2: 23.1 min
Intestinal juice
20
0
30
60
90
120
150
Incubation time (min)
180
210
240
24 시간 절식한 SD rat를 절식한 후 탈혈치사 시키고, pH 6.4의
등장인산 완충용액 (NaH2PO4ㆍ2H2O 10.4 g과 Na2HPO4 ㆍ
12H2O 17.76 g을 넣어 1 L로 만듬) 10 ml를 syringe를 이용하여
rat의 유문부에서 회장까지 넣고 훑어낸 액을 4 ℃에서 12,000
rpm으로 10분간 원심분리하고 그 상등액을 취하여 사용함.
Acetoaminophen
BCS
HPLC Calibration curve
III
HPLC Chromatogram
500
400
450
4.2 min
Absorbance at 243 nm
400
Peak area
300
200
y = 0.427x + 0.964
R2 = 0.999
100
350
300
250
200
150
50
0
0
0
200
400
600
800
1000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
UV : 243 nm
Flow Rate : 1 ml/min
Stock solution : 0.5 mg/ml
10
Retention time (min)
Concentration (ug/ml)
(DW : MeOH = 3 : 1)
Solubility
Solubility at equilibrium (ug/ml)
30
~20 mg/ml
25
Mobile phase:
DW : MeOH = 65 : 35
100
pH-dependent solubility
Inject volume : 10 μl
20
15
10
5
pH 1.0
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
pH
6.0
7.0
8.0
9.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
BCS
Furosemide
HPLC Calibration curve
IV
HPLC Chromatogram
300
100
Absorbance at 235 nm
250
Peak area
200
150
y = 1.499x - 1.272
R2 = 0.9999
100
5.4 min
50
Mobile phase:
0.02 M KH2PO4
(pH 4.5) : ACN = 65 : 3
50
0
0
0
50
100
150
200
0
1
Solubility
7000
~5.7 mg/ml
Solubility at equilibrium (ug/ml)
6000
3
4
5
6
7
8
9
10
UV : 235 nm
Flow Rate : 1 ml/min
Stock solution : 0.5 mg/ml (Methanol)
Inject volume : 20 μl
Retention time (min)
Concentration (ug/ml)
200
2
pH-dependent solubility
150
5000
4000
100
50
0
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
3000
pH
2000
pH 1.0
< 200 μg/ml
1000
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
pH
6.0
7.0
8.0
9.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
BCS
Atorvastatin
HPLC Calibration curve
?
HPLC Chromatogram
4.3 min
120
100
Absorbance at 235 nm
Peak area
100
80
60
y = 1.499x - 1.272
R2 = 0.9999
40
50
Mobile phase25mM NaH2PO4 (pH 4.5) :
ACN = 60 : 40 UV : 235 nm
20
0
0
0
50
100
150
200
0
1
2
3
Solubility
700
Solubility at equilibrium (ug/ml)
5
6
7
8
9
10
Flow Rate : 0.4 ml/min
Stock solution : 0.5 mg/ml (Methanol)
Inject volume : 20 μl
Retention time (min)
Concentration (ug/ml)
~0.6 mg/ml
600
4
pH-dependent solubility
500
400
300
200
100
< 30 μg/ml
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
pH
6.0
7.0
8.0
9.0
pH 1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
BCS
DoxorubicinㆍHCl – 경구복용약 및 주사제
HPLC Calibration curve
HPLC Chromatogram
600
Flow Rate : 1 ml/min
Stock solution : 1.0 mg/ml (DMSO)
Inject volume : 20 μl
400
Peak area
10 mM Sodium acetate buffer
(pH 3) : MeOH = 35 : 65UV : 265 nm
7.96 min
dw
500
Mobile phase:
300
0
y = 1.19x - 2.2037
R2 = 0.9999
200
2
4
6
8
10 12 14
Retention time (min)
pH 1.0
pH 2.0
pH 3.0
339
100
45.5
0
0
100
200
300
400
500
Concentration (ug/ml)
0
2
Stabililty (Kinetics)
4
6
8
10 12 14
0
2
Retention time (min)
4
6
8
10 12 14
0
2
Retention time (min)
pH 4.0
4
6
8
10 12 14
Retention time (min)
pH 5.0
pH 6.0
Residual amount (%)
100
66
0
1
0
1
2
3
4
Incubation time (day)
5
4
6
8
10 12 14
0
2
Retention time (min)
pH 1.0
pH 2.0
pH 3.0
pH 4.0
pH 5.0
pH 6.0
pH 7.0
pH 8.0
pH 9.0
10
2
4
6
8
10 12 14
0
2
Retention time (min)
pH 7.0
4
6
8
pH 9.0
Decomoposition
product
6.6
2.7
6
0
2
4
6
8
10 12 14
Retention time (min)
10 12 14
Retention time (min)
pH 8.0
0
2
4
6
8
10 12 14
Retention time (min)
2.6
0
?
2
4
6
8
10 12 14
Retention time (min)
BCS
DoxorubicinㆍHCl
?
Solubility
Solubility at equilibrium (ug/ml)
1200
~1 mg/ml
1000
800
600
400
pH-dependent solubility
200
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
pH
Stabililty (Half-life; day)
30
pH 1
Stability (half-life: day)
25
pH 2
pH 3
pH 4
pH 5
pH 6
pH 7
pH 8
pH 9
0 day
20
15
10
5
pH 1
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
pH
6.0
7.0
8.0
9.0
6 day
pH 2
pH 3
pH 4
pH 5
pH 6
pH 7
pH 8
pH 9
모델약물선정
BCS II
• Nimodipine
분자식 : C21H26N2O7
분자량 : 418.4 g/mol
녹는점 : 125℃
성상 : 황색 결정성 분말
용해도 : 2.3 μg/mL
BCS III
• Adefovir dipivoxil
분자식 : C20H32N5O8P
분자량 : 501.48g/mol
성상 : 백색 결정성 분말
용해도 : 19 mg/mL (pH 2.0)
0.4 mg/mL (pH 7.2)
P-Glycoprotein (P-Gp)에 의한
Efflux pump
BCS IV
Cyclosporin A
분자식 : C62H111N11O12
분자량 : 1202.6 g/mol
성상 : 백색 결정성 분말
용해도 : 6.6 μg/mL
P-Glycoprotein (P-Gp)에 의한
Efflux pump
고체분산체 기술 (모델약물 : Nimodipine)
•
고체분산체 기술적용
–
난용성 약물의 용해도 증가를 위한 고체분산체의 제조 및 평가 프로세스 구축
•
실험 개요 : BCS class II 에 속하는 약물인 Nimodipine 의 용해도 향상과 생체이용률을 증가시키기 위한 방법으로 고체분산체
기술을 적용, 약물의 물리화학적 특성에 적합한 제조 방법 설정하고 고분자 담체의 종류에 따른 약물의 용해도 향상 효과를
평가하여 해당 기술에 대한 데이터베이스화 자료로 이용함.
1. 약물의 물리화학적 특성 분석
모델 약물에 적합한 제조방법 및 고분자 담체를 선정하고 제조과정상 불필요한 요소를 사전에 배제하기 위하여 모델약물에 대한 물리적/화
학적 특성 조사.
•
체크리스트 : 약물의 물 및 용매에서의 용해도, 녹는점, 화학적 구조, 결정형 등
2. 제조 프로세스 확립
고분자 담체의 종류
•
모델약물의 특성에 따라 적합한 제조방법을 선정하고 선정된 제조방법의 밸리데이션.
Polyvinyl pyrollidone, polyethylene glycol,
polymethacrylate, hydroxypropyl methyl cellulose,
hydroxy propyl cellulose, ethyl cellulose, starch,
cyclodextrin etc.
3. 고분자 담체 선정 및 평가
고체분산체 기술 및 제약학 분야에서 일반적으로 사용되는 고분자를 대상으로
실험에 적용, 그 영향을 평가하여 얻은 데이터를 구조화 하고 데이터 베이스화.
•
계면활성제 (compritol, gelucine, poloxamer etc.)
•
계면활성제와의 혼합물
•
고분자 혼합물
<고체분산체 제조에 따른 결정구조 변화 : DSC 그래프>
고체분산체의 제조 프로세스
Drug
Solvent
•
Stirring
Room
temperature,
60 min
Sonication
Evaporation
In vacuo
60℃, 24 h
30
min
<고체분산체 제조에 따른 결정구조 변화 : XRD 그래프>
Milling
Pestle and mortar
Sieving
Mesh #35 (0.5
mm)
Nimodipine
Intensity
Carrier
Carrier A
Solvent evaporation method를 사용 수용성 고분자 및 계면활성제와의
PM (1:1)
PVP K30
Carrier
A
혼합물을 사용하여 고체분산체를 제조.
SD (1:1)
SD (1:2)
SD (1:3)
실험결과
<약물과 고분자 담체 비율에 의한 용해도 증가 효과>
5
10
15
20
25
30
35
40
45
2 theta (degree)
<고체분산체 제조에 따른 약물과 고분자 담체의 상호작용 : FTIR>
Nimodipine
PVP K30
Carrier A
PM (1:1)
SD (1:1)
SD (1:2)
SD (1:3)
4000
3500
3000
2500
2000
Wavenumber (cm-1)
1500
1000
500
생체막 투과성 측정
Immobilized Artificial Membrane Chromatography
Papp: Apparent permeability
Drug interact with membrane
Fast & Easy
Direct proportion
KIAM: Retention time
Drug interact with stationary phase
VS
Membrane bilayer
Mobile phase flow
IAM HPLC chromatography
KIAM의 측정
0.04
0.035
0.03
0.025
0.02
AU
Measurement of KIAM
0.015
0.01
0.005
0
-0.005
0
HPLC System: Waters 2690
Column: Regis IAM.PC.DD 2 Drug-Discovery (10 cmX4.6 mm)
Mobile Phase: DPBS : MeCN=80:20
UV 210 nm
Column Temp: 37℃
Flow rate: 1.0 mL/min
Injection vol: 5 μL
1
2
R0
3
Time (min)
KIAM
4
Rt
Rt R 0
R0
5
Fa(%) 측정법
120
r = 0.8797
Human Fa (%)
100
Non-linear regression result
80
60
40
0.291903
kIAM
0.501936
11
Fa(%) 95.1044 1e
4.39
10
MW
20
0
0.01
0.1
1
10
KIAM
6
10
MW4.39
100
1000
다양한 약물의 Fa 비교 및 예측
Rt
k'IAM
MW
KIAM
106
4.39
MW
Predicted
Fa%
Reference
Fa%
acetaminophen
1.61
0.47
151
12.77
95.06
80
atenolol
1.38
0.26
266
0.58
63.70
52
caffeine
1.45
0.33
194
2.94
88.15
100
corticosterone
7.37
5.72
346
4.06
91.31
100
desipramine
11.88
9.84
266
22.13
95.10
100
dexamethasone
7.13
5.51
392
2.26
84.93
98
erythromycin
4.31
2.94
734
0.08
36.61
35
etoposide
3.54
2.23
589
0.15
44.57
50
hydrocortisone
4.51
3.11
362
1.81
81.81
91
ibuprofen
18.15
15.56
206
107.56
95.10
93
imipramine
10.21
8.32
280
14.94
95.09
90
indomethacin
29.07
25.52
358
15.72
95.09
100
ketoconazole
28.17
24.70
531
2.68
87.08
75
ketoprofen
6.35
4.80
254
13.23
95.07
100
naproxen
7.74
6.06
230
25.86
95.10
98
propranolol
5.58
4.09
259
10.34
94.95
93
ranitidine
1.37
0.25
314
0.28
52.32
55
salicylic acid
2.49
1.27
138
51.22
95.10
100
theophylline
1.45
0.33
180
4.07
91.34
97
furosemide
4.61
3.20
331
2.79
87.55
61
120
Predicted Fa (%)
Drug
80
40
0
0
40
80
M easured Fa (%)
Reference Fa (%)
120
다양한 약물의 Fa 비교 및 예측
• 시판중인 항고혈압제의 물리화학적 정보와 예측된 위장관 흡수율 (Fa)
Drug
Rt
Eprosartan
6.38
Irbesartan
22.33
Losartan
15.94
Olmesartan
14.62
Telmisartan
61.25
Valsartan
30.59
MW
424.5
1
428.5
3
422.9
1
558.5
9
514.6
2
435.5
2
KIAM
Predicted
106
Fa%
MW4.39
ClogP
k'IAM
5.05
4.82
1.40
75.0
6.04
19.37
5.41
91.6
4.11
13.54
4.00
88.9
2.92
12.34
1.08
71.0
7.54
54.89
6.86
93.1
4.86
26.91
6.99
93.2
정량적 성과지표
논문 등재
•
•
•
Eun-Seok Park et al., In vitro/In vivo Evaluation of NCDS-Micro-fabricated Biodegradable Implant
(Arch Pharm Res, 33(3), 427-432, 2010)
Eun-Seok Park et al., Effect of electrokinetic stabilizers on the physicochemical properties of propofol emulsions. (Int. J.
Pharm., 398(1-2), 21-27, 2010)
Yu Seok Youn et al., Pharmaceutical potential of gelatin as a pH-responsive porogen for manufacturing porous
poly(d,l-lactic-co-glycolic acid) microsphere (J. Pharm. Invest., 2010)
기술이전
•
기술이전업체명 : ㈜ 네비팜
•
대상기술 : 클린다마이신 및 벤조일 퍼옥사이드 포함 겔 복합제의 제제기술
“감사합니다”