박준범 연구실은 생물약제학 관점에서 약물의 용해도와 석출 거동을 조절해 생체이용률을 향상시키는 제형 연구를 수행합니다. 고온용융압출을 이용해 고체분산체 및 방출제어 제형을 제조하고, PBPK 시뮬레이션과 품질설계(QbD) 관점의 공정-품질 연계를 통해 성능을 최적화합니다. 또한 3D 프린팅을 활용해 아몰퍼스 약물 기반 경구붕해 필름과 듀얼 방출 고정용량 복합제, 그리고 압출 기반 필라멘트 제형화를 연계하여 환자 중심 투여 형태를 구현하는 기술을 확보하고 있습니다.
메트포르민은 약물 흡수부위가 소장상부로 매우 제한적이며, 흡수된 후 주로 위장관에서 포도당 흡수를 낮추고 간에서의 당신생합성도 낮춰 말초와 근육조직의 인슐린 감수성을 증가시켜 포도당흡수를 증가시키는 것으로 알려져 있는 약물임. 또한 메트포르민은 지질 대사를 개선시키는 작용도 하기 때문에 체중이 증가하지 않는 장점이 있으며, 당뇨병 합병증(예를 들어 심혈관 질환 등)의 발생 및 악화의 예방 및 치료에 유용하게 사용할 수 있다는 장점이 있음. 뿐만 아니라 메트포르민은 인슐린 분비를 촉진시키지 않으며 저혈당과 체중 증가와 같은 부작용도 나타나지 않는 면에서다른 경구용 혈당강하제보다 우수한 약물이고 지방산의 산화를 억제하고 혈액 내 지방(TG)과 콜레스테롤 수치를 감소시키기 때문에 메트포르민이 비만이나 대사 증후군이 동반된 당뇨병의 경우에 1차 선택약으로 사용되고 있음. 그러나, 메트포르민은 매우 수용성인 성질과 1일 복용량이 1000mg~2000mg으로 매우 많아서 기존의 서방화 기술을 적용시 정제가 매우 커지는 문제점이 대두되고 있으며, 이는 환자의 복약순응도에 치명적이라 할 수 있음. 종래의 서방화 기술인 1)반투과성 막을 이용한 삼투성 원리의 서방화 기술, 2)이온성 폴리머와 비이온성 폴리머를 사용한 2(biphasic)상 서방성 제제화 기술, 3)서방성 필름코팅을 입힌 제형에 레이저로 천공을 통한 서방성 기술, 4)물리, 화학적으로 촘촘하게 결합된 3차원의 그물망 구조를 가져서 수용액과 접촉시 빠른시간안에 수화겔을 형성해 약물이 방출되지 못하도록 팽윤되는 기술들은 각각 1)균일한 반투과성 막을 제조하기 어렵고 위 내 환경 변화에 따라 약물 방출에 변화가 생길 수 있고, 2)많은 양의 서방기제가 투입되어 제형의 크기가 커지며, 3)고가의 장비를 사용하여 비용 비효율적이며, 4)많은 양의 서방기제가 투입되어 제형의 크기가 커지는 문제점을 갖고 있음. 또한 현재 시판중인 메트포르민 단일제제들인 오리지널 제제인 MERCK 사의 글루코파지 XR 1000mg 정, 대웅의 다이아벡스 XR정, 혁신적이라 광고하는 한올바이오파마의 글루코다운오알정 모두 1400mg이 넘는 무게와 크기를 갖고 있음. 따라서 본 연구자는 메트포르민을 1000mg 함유하고 서방출능은 현재와 같지만, 무게는 1250mg이하로 줄인 정제를 고온용융압출법을 이용해 개발하려 함. 이 연구는 아직까지 세계적인 결과물로 인정받을 수 있으며, 제약회사로의 기술이전 또한 충분히 가능하다고 사료됨. 또한 연구된 메트포르민 서방형 정제를 비글독에 투여함으로써 in vivo에서의 약물의 방출패턴 확인은 물론 in vivo-in vitro 상관관계를 확인하고자 함.구체적으로 1차년도에는 고함량이면서 수용성인 Metformin HCl의 녹는점, 열변성, 열 안정성, 결정성, 입자크기등의 물리화학적 성질과 다양한 thermoplastic 한 고분자와의 배합성 등에 관한 연구 및 수용성 및 지용성 고분자를 각각 2종 이상 선정하여 서방성 및 분산도 향상을 위한 고온용융압출물의 제조, 평가 및 그 기전 연구를 진행하며, 2차년도에는 Feed rete, Process temperature, Screw speed, Screw design등의 고온용융압출기의 process condition의 최적화연구 및 실험계획법(Design of Experiment)을 이용한 통계적인 최적화 연구를 진행하며, 3차년도에는 비글독을 이용한 약물 동태학적(Pharmacokinetic)관찰 및 시판 의약품과의 비교 및 In vivo, In vitro correlation 연구를 진행하고자 함.
1. 1차년도: 저함량이면서 난용성 약물인 ondasetron HCl을 적용한 분산도가 좋으면 가용화된 고온용융압출물의 제조 및 평가 1) 주성분의 물리화학적 성질 연구: 저함량이면서 난용성 의약품인 Ondansetron HCl의 녹는점, 열변성, 열 안정성, 결정성, 입자크기등의 물리화학적 성질 연구 2) 가용화를 위한 고분자의 선정: 약학적으로 사용가능한 친수성(hydrophilic) 고분자 중에서 높은 유리전이 온도(고점도)를 가지는 고분자와 낮은 유리전이 온도(저점도)를 가지는 고분자 선정 3) 다양한 고분자를 이용한 분산도가 좋은 고온용융 압출물의 제조 및 최적화: 선정된 고분자의 유리전이온도 보다 조금 더 높은 온도에서 Ondansetron을 탑재한 고온용융압출물을 제조하고, processing temperature, screw speed, feed rate, screw design등의 영향에 따른 최적화된 제제설계 4) 평가 및 그 기전 연구: 육안, 광학현미경, SEM등을 이용한 성상평가, DSC, PXRD, FT-IR, NMR 등을 이용한 물리화학적 평가 및 그 기전연구, 인공위액, 인공장액에서의 약물방출 및 거동확인을 위한 용출 시험과 그 결과에 따른 롤모델 설정 5) 1차년도 결과물을 가지고 SCI 1건 이상 게재 2. 2차 년도: tasted masked ondansetron HCl의 제조 및 평가 1) 고온용융 압출법을 이용한 쓴 맛 차폐 연구: 쓴 맛을 갖고 있는 ondansetron과 유리전이온도가 현저히 다른 두 종의 고분자를 이용해 고 함량의 맛 차폐 기능을 가지는 고온용융압출물을 제조하고, DoE(Design of Experiment)를 통해 약물의 최대 봉입량 및 processing temperature, screw speed, screw design, feed rate 등의 제조 공정의 최적화 2) 평가 및 그 기전연구: 인공 타액과 인공 위액에서 약물의 방출거동 평가 및 전자 혀(E-Tongue)를 통한 원료의약품과 고온용융압출물과의 맛의 차이를 비교 평가 3) 2차년도 결과물을 활용하여 SCI 1건 이상 게재, 국내 특허 출원 1건 3. 3차 년도: 1차년도와 2차년도에서 축적 된 가용화 및 맛 차폐 기술을 3D 프린터에 적용하여 환자중심적인 의약품의 제조 및 평가 1) 가용화된 난용성 정제의 제조: 1차년도에서 연구 완료 된 Ondansetron의 가용화 기술을 이용하여 고용용융압출물을 제조하고 3D 프린터에 적용하여 정제의 제조 2) 쓴 맛이 차폐된 정제의 제조: 2차년도에서 연구 완료 된 taste masked ondansetron을 제조하고 3D 프린터에 적용하여 정제의 제조 3) 평가 및 그 기전 연구: 육안, 광학현미경, SEM등을 통한 성상평가, DSC, PXRD, FT-IR, NMR 등을 활용한 물리화학적 평가 및 그 기전 연구, 약물방출 및 약물 거동확인을 위한 용출 시험과 그 결과에 따른 롤모델 구축, 최적화의 적절성 평가와 재현성 연구 4) 3년간의 고온용융압출법을 활용하여 Patient Centric Formulation의 Platform Technology의 구축 5) 3년차 결과물을 활용하여 SCI 1건 이상 게재, 1~3년차의 결과물을 활용하여 SCI 1건이상 게재, 2차년도에 출원한 특허의 국내 등록 1건, 국내 특허 출원 1건, 기술이전 1건 이상이 목표임.