Fast Degradable Polycaprolactone Microspheres for Drug Delivery

Abstract

폴리카프로락톤(PCL)은 오래전부터 뛰어난 생체적합성을 가진 고분자로 보고되어왔지만 생체 의학 재료로서의 연구는 더디게 진행되어 왔다. PLGA와 같은 고분자에 비해 합성 공정이 간단하여 가격경쟁력을 갖췄음에도 불구하고, 최대 2년이라는 긴 분해 기간을 갖는다는 제한이 있었다. 본 연구에서는 생체 내에서 빠르게 분해되는 옥살레이트에 결합된 폴리카프로락톤(PCL-OX) 다중 블록 공중합체를 합성하였다. 이 고분자는 합성 후 100,000 달톤의 분자량을 갖는 것으로 분석되었으며, 44.7oC의 녹는점과 40%의 결정화도를 갖는 것으로 나타났다. 합성된 고분자는 oil-in-water 단일 에멀젼 방법을 통해 소수성 항암제인 파클리탁셀을 봉입한 마이크로 입자로 만들어졌고, 비교 군인 PLGA 마이크로 입자 또한 같은 방법으로 준비되었다. 생체 외 약물 전달 실험 결과, PCL-OX 마이크로 입자는 PLGA 마이크로 입자보다 느린 약물 방출 결과를 보였다. 그러나 쥐의 피하에 마이크로 입자를 주입한 결과, PCL-OX 마이크로 입자와 PLGA 마이크로 입자의 약물 방출 속도가 28일 동안 비슷한 것으로 나타났다. 이 분해는 체내의 과산화수소에 가속된 것으로 나타났다. 또한, PCL-OX 마이크로 입자는 PLGA 마이크로 입자와 비슷한 생체적합성을 보이며 앞으로 PLGA를 대체할 수 있는 생체 의료용 재료로서의 가능성을 보였다.;Polycarprolactone (PCL) was reported long time ago, however its biomedical application has not extensively been investigated, compared with poly(lactide co-glycolide) (PLGA) due to its too slow degradation profile, even though polymerization process of PCL is much less expensive than PLGA. We are reporting an oxalate connected PCL multiblock copolymer (PCL-OX) as an alternative to PLGA as a fast in vivo degradable PCL. The degradation was accerlerated by ROS. PCL-OX with a molecular weight of 100,000 Daltons exhibited melting point of 44.7 oC and crystallinity of 40%. PCL-OX microspheres containing paclitaxel, a model drug, were prepared by the oil-in water emulsion method and were compared with PLGA microspheres containing the same drug. In vitro release of paclitaxel from the PCL-OX microspheres was slower than from the PLGA microspheres. However, the in vivo application of the PCL-OX microspheres by the subcutaneous injection into rats provides a similar plasma drug concentration to PLGA microspheres over 28 days. The PCL-OX microspheres showed a similar tissue compatibility to PLGA microspheres in the subcutaneous layer of rats with a marginal tissue irritation over 28 days. This paper suggests that the PCL-OX is a useful biomaterial that improved the slow degradation problems of PCL, and thus it opens other biomedical applications.