New Nanoencapsulation Technique for Preparation of PLGA Nanoparticles Based on Alkaline Hydrolysis

Abstract

본 연구의 목적은 새로운 oil-in-water 유제기술을 nanoencapsulation방법에 적용시키는 것으로 일반적으로 methylene chloride, chloroform, ethyl acetate 가 분산용매로 사용되고 있지만 본 연구에서는 처음으로 비할로겐 용매인 methyl propionate를 사용하였다. 생분해성 고분자인 poly-d,l-lactide-co-glycolide (PLGA) 와 mestranol 약물을 이용하여 새로운 유제 기술 기법으로 나노 입자를 제조하였다. 용매 제거는 sodium hydroxide를 첨가하여 methyl propionate를 수용성인 methanol과 sodium propionate로 분해하였고 이러한 과정을 통해 수상으로 유기용매의 확산을 촉진시켰다. GC 분석을 통하여 methyl propionate가 NaOH와 반응하여 단시간에 분해됨을 증명하였다. 이와 같은 용매 분해 반응은 나노 에멀젼을 나노 입자로 빠르게 고형화 시키는 데에 간단하지만 매우 효과적인 방법임을 규명하였다. 본 실험의 방법으로 151.74 ± 3.79 nm 에서 440.15 ± 22.18 nm 사이의 입자 크기를 가지는 나노 입자를 제조하였고 수상의 polyvinyl alcohol의 농도가 증가함에 따라 균일한 입도 분포를 나타냄을 확인하였다. 이들 입자의 구조적 형태와 크기는 전계주사전자현미경과 투과전자현미경을 사용하여 확인하였다. 또한 동적 광산란법 원리를 이용하여 ultracentrifugation 전과 후의 입자의 평균 크기와 입도 분포를 비교하였고 trehalose를 사용하여 동결건조 전과 후에도 비교하여 큰 차이가 없음을 확인하였다. 본 연구에서 제시한 새로운 nanoencapsulation방법으로 제조된 나노 입자는 원심분리기를 사용한 방법과 dialysis 방법으로 얻은 후에 HPLC 분석 결과 mestranol 약물에 대해 90% 이상의 높은 봉입률을 보여주었다. 이와 같은 결과로 볼 때 유제를 만든 후 methyl propionate 분해 반응을 이용한 나노 입자 고형화 방법은 매우 효과적임을 알 수 있다. 본 연구에서 제시한 새로운 nanoencapsulation 방법은 동결건조 후에도 쉽게 분산되며 다양한 형태의 나노 입자를 사용한 제형 연구에 새로운 가능성을 제시할 수 있을 것이라 생각된다.;The purpose of the study was to apply a new O/W emulsion nanoencapsulation method using a non-halogenated solvent. Generally, methylene chloride, chloroform, ethyl acetate were used as a dispersed solvent, but we used a non-halogenated solvent in nanoencapsulation techniques for the first time. In this study, poly-d,l-lactide-co-glycolide (PLGA) and mestranol were used for solvent-evaporation method. A dispersed phase consisting of polymer and methyl propionate was vortexed with a 0.5 ~ 4% polyvinyl alcohol solution. This solution was sonicated and added into the aqueous polyvinyl alcohol solution. A sodium hydroxide solution was added to the nanoemulsion to convert methyl propionate into methanol and sodium propionate. The PLGA nanoparticle were recovered by ultracentrifugation and dialysis, lyophilized with 2% trehalose, and redispersed by water. As a result of this nanoencapsulation technique, nanoparticle had their mean diameters over 151.7 ± 3.8 to 440.2 ± 22.2 nm. As the concentration increases, nanoparticle had a uniform distribution and the size is increased. And there were no considerable changes in their mean diameters and size distribution before and after ultracentrifugation or lyophilization. The encapsulation efficiency of mestranol was not less than 90%, and compared with ultracentrifugation and dialysis-ultracentrifugation methods. This simple technique based on the base-driven removal of methyl propionate would contribute to developing various types of PLGA-based nanoencapsulation.