52-59.fm

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Size: px
Start display at page:

Download "52-59.fm"

Transcription

1 Biomaterials Research (2012) 16(2):52-59 Biomaterials Research C The Korean Society for Biomaterials 항암제의국소전달을위한젬시타빈함유폴리우레탄피막의개발 Development of Gemcitabine-incorporated Polyurethane Films Intended for Local Delivery of Anti-cancer Drug 박상수 Sangsoo Park 을지대학교의료공학과 Department of Biomedical Engineering, Eulji University (Received April 23, 2012/Acccepted May 9, 2012) Gemcitabine, a cytidine analogues, is one of the most potent chemotherapeutic agent, but its clinical use in chemotherapy is limited to breast cancer, ovarian cancer, non-small cell lung cancer, and pancreatic cancer due to its very short half-life. Various methods have been developed to increase its in vivo bioavailability, including incorporation into liposomes and polymeric nanoparticles, and developing prodrugs that slowly convert to gemcitabine inside the body. We incorporated gemcitabine into a polyurethane film, and studied its in vitro release behavior with an aim to apply the gemcitabine-incorporated polyurethane film for stent covering that could help control the proliferation of malignant tumor around the stent in the gastrointestinal tract. Key words: Gemcitabine, polyurethane, stent, anti-cancer drug, local drug delivery 젬 서 시타빈은 2',2'-difluorodeoxycytidine (dfdc) 이며디옥시시티딘의 2'- 위치에두개의불소원자로치환된구조이다 (Figure 1A). 1997년 Burris 등이 1) 진행성췌장암에서 5- Fluorouracil (5-FU) 투여군과젬시타빈투여군의효과를비교한임상 3상연구에서 5-FU의일년생존율이 2% 인데비하여젬시타빈의생존율이 18% 로훨씬높음을보고한이후, 젬시타빈은국소진행성및전이성췌장암의표준치료방법으로자리잡았으며, 그사용은유방암, 난소암, 비소형폐암으로도확대되었다. 2-4) 젬시타빈이여러가지종류의종양에대하여높은항암효과를보여주었지만아직까지도일부의암에만사용이제한되고있는것은이항암제의아주짧은체내반감기에기인한다. 혈장에서 dfdc는 cytidine deaminase에의하여 2',2'-difluoro- 2'-deoxyuridine (dfdu) (Figure 1C) 로전환되어항암효과를잃어버리며, 그반감기는 8-17 분이고, 생쥐의혈장에서는 9 분으로알려져있다. 5-8) 이렇게짧은반감기로인하여효과적인항암효과를위해서는다량으로주입되어야한다. 일반적으로체표면적 1m 2 당 mg을 30 분간에걸쳐정맥주사하는방법을 1, 8, 15, 28 일에반복하는치료법을사용하고있다. 항암제의일반적인부작용인메스꺼움과구토증상 * 책임연락저자 : 론 이외에도, 19% 의환자에게서적혈구수혈이필요했으며, 1% 미만의환자에서는급성빈혈로항암요법의중단이필요했다는보고가있다. 9-13) 젬시타빈의항암작용을높이기위해 10 mg/m 2 /min의일정한속도 (fixed dose rate; FDR) 로주입할때세포내의인산화된젬시타빈의농도가최고로높아져서통상의 30분주입시보다반응률및생존기간의향상을보인다는결과도있으나, 부작용의빈도가증가한다는문제점이있어더이상확대되지는못하였다. 4) 본논문에서는젬시타빈의단점을극복하고그효용성을증대시키기위한연구들을정리하고, 젬시타빈을스텐트코팅에이용하여체내에전달하기위한방법에대한연구결과를보 Figure 1. Gemcitabine Derivatives. A: 2,2 -difluorodeoxycytidine (dfdc), B: Gemcitabine Hydrochloride, C: 2,2 -difluoro-2 -deoxyuridine (dfdu), D: dfdc-diphosphate, E: dfdc-triphosphate. 52

2 항암제의국소전달을위한젬시타빈함유폴리우레탄피막의개발 53 고하고자한다. 젬시타빈의물리화학적성질 젬시타빈은일반적으로수용액상의용해도를높이기위하여염산과결합된형태로사용되며 (Figure 1B), 염산과결합되기전의분자량은 g/mol이고염산과결합된형태의분자량은 g/mol이다. 염산과결합된형태로 Eli Lilly회사에서 Gemzar 이라는상품명으로공급되며, 25 ml의생리식염수와섞은후정맥주사로주입할수있도록포장되어있다. 흰색의고체분말형태이며, 녹는점은 o C이고물에잘용해되며, 메탄올에약간녹고, 에탄올과극성유기용매에는거의녹지않는다. 14) 염산젬시타빈의산해리상수 pk a 는 3.6이고, 1% 용액의산도는약 2.5이다. 염산젬시타빈이체내에주입되면생리적 ph에서염산이중화되어사라지므로젬시타빈이된다. 따라서본논문에서는염산젬시타빈을젬시타빈으로표기하기로하겠다. 젬시타빈은체내주입후 nucleoside transporter에의하여셀내로능동수송되며, 15-16) 셀내로들어간후에는 deoxycitidine kinase 에의하여 dfdc-monophosphate (dfdcmp) 로변화되고, 연속적으로 dfdc-diphosphate (dfdcdp, Figure 1D), dfdctriphosphate (dfdctp, Figure 1E) 로변화된다. 17) dfdcdp는리보뉴클레오티드환원효소의활성을저하시켜 deoxycytidine diphosphate (dcdp) 및 deoxycytidine triphosphate (dctp) 의합성을방해하며, dfdctp는 dctp 대신에 DNA에끼어들어가 DNA 합성을종료시키는것으로알려져있다. 이러한두가지효과의상승작용이젬시타빈을더욱효과적인항암제로작용하게한다. 젬시타빈의서방성방출 Table 1. Methods for enhancement of gemcitabine bioavailability Method Chemicals References Liposome Prodrug Nanoparticle phosphatidyl choline, cholesterol dipalmitoylphosphatidylcholine, distearoylphosphatidyl ethanolamine-methoxypolyethylene glycol 젬시타빈의방출속도를지연시켜체내활성시간을연장하기위한여러가지방법들이시도되었다 (Table 1). 첫번째는젬시타빈을리포조옴에함유시켜서방성으로방출시킴으로써, 시티딘탈아미노화효소 (cytidine deaminase) 와의만남을지연시키는방법이다. egg phosphatidyl choline, cholesterol, dipalmitoyl phosphatidyl choline, distearoyl phosphatidyl ethanolamine-methoxypoly (ethylene glycol) 등이리포조옴제조에사용되었으며, 사용하는지질의조성과리포조옴제조방법에따라혈장에서의반감기와항암특성이영향을받는다. 8,18) 두번째방법은젬시타빈을화학적으로변형시켜전구약물 (prodrug) 을만들어체내주입후약물로분해되도록하는방법이있는데, 3'- 혹은 5'- 위치의수산기 ( OH) 혹은 4- 위치의 amino기를화학결합에이용한다. Immordino 등은 eladic acid (trans 9-octadecenoic acid), stearic acid, lauric acid, valeric acid 등을젬시타빈의 4-amino기와반응시켜전구약물 (prodrug) 을만들었으며, 19) 감마리놀레익산도전구약물의제조에사용되었다 ) Eicosapentaenoic acid와 docosahexaenoic acid를이용하여전구약물을만들어세포독성을연구한결과젬시타빈에비하여항암효과가향상되었다는보고가있다 ) 목표지향성을향상시키기위하여표적지향형리간드 (target specific ligand) 를결합시켜전구약물을제조하기도하는데, 벤조다이아제핀 (benzodiazepine) 과결합시킨젬시타빈은뇌신경교종 (brain glioma) 에높은농도로축적되며, 25-26) biphosphonate를결합시킨젬시타빈은뼈와수산화인회석에친화력이높다는것이알려져있다. 27) 세번째방법은젬시타빈을고분자나노입자에함침시켜방출을느리게하는것인데폴리카프로락톤 (PCL), 28) 폴리에틸시아노아크릴레이트, 29) 폴리부틸시아노아크릴레이트, 30) 폴리옥틸시아노아크릴레이트 31) 등이이용되었다. Arias 등은젬시타빈이함유된폴리시아노아크릴레이트나노입자를생쥐의피하에이식된 L1210 종양의성장억제를목적으로정맥주사하였는데, 젬시타빈을주사할때보다항암효과가더뛰어나다고보고하였다. 32) 고분자나노입자에젬시타빈을함침시키지않고단량체에젬시타빈을공유결합시켜고분자에젬시타빈을결합시키는방법도개발되었는데, 젬시타빈의 4-amino기를단량체의 acyl기 (R-CO-) 에반응시킨다. 이방법으로젬시타빈을 1,1,2-tris-nor-squalenic acid에결합시킨후나노입자를제조하였는데, 백혈별세포에서세포독성이향상된다는결과가보고되었다. 33) 젬시타빈함유고분자피막의제조 8, 18 eladic acid, 4-(N)-stearic, 4-(N)-lauric, 4-(N)-valeroic acid 19 gamma-rinoleic acid 20, 21 eicosapentanoic acid & docosahexanoic acid benzodiazepine bisphosphonate 27 poly(carprolactone) 28 poly(ethylcyanoacrylate) 29 poly(buthylcyanoacrylate) 30 poly(octylcyanoacrylate) 31 스텐트는악성종양으로협착이발생한소화기계, 비뇨기계, 호흡기계등에설치하여협착된내강을확장시키는역할을한다. 종양의침범으로인한스텐트의재협착을방지하기위하여고분자피막으로도포하는경우가많으므로, 34) 이고분자피막에항암제를함침시켜종양에항암제를전달할수있다. 젬시 Vol. 16, No. 2

3 54 박상수 타빈도 폴리우레탄 피막에 함유시켜 서방성으로 방출시킬 수 있는데 젬시타빈 함유 고분자 피막을 제조하여 스텐트를 피복 하기 위해서는 다음의 사항들을 고려하여야 한다. 첫째, 고분자와 약물 그리고 피막의 제조에 사용되는 용매 와의 상호친화성이다. 스텐트 피막으로 사용되는 고분자는 폴 리우레탄, 실리콘, 테프론 등이 있는데 현재 약물 전달에 적 합한 고분자는 폴리우레탄이다.34) 폴리우레탄은 생체 내에서 백혈구의 공격에 의한 분해에 대한 저항성이 가장 크다고 알 려진 폴리카보네이트 우레탄이 주로 사용된다. 본 연구실에서 사용하는 폴리우레탄은 ChronoFlex AL 85A (AdvanSource Biomaterials Corporation; Wilmington, MA, USA)이며 지방 족 폴리카보네이트 우레탄으로 hexametylene diisocynate (HMDI)의 하드 세그먼트와 폴리카보네이트 글라이콜의 소프트 세그먼트로 구성되어 있다. 이 폴리우레탄의 용해 특성을 알기 위하여 비드 하나의 질량을 정확히 잰 후, 1 ml 용량의 원심 분리기 튜브에 넣고 25oC에서 각각 다른 종류의 용매 속에서 하루 동안 방치 한 후 질량을 측정하여 증가한 질량의 비율을 측정하였다. Table 2는 ChronoFlex AL 85A의 용해 및 팽 윤 특성을 보여준다. 폴리카보네이트 우레탄이 우레탄기(-NHCO-O)를 가지므로 화학구조가 비슷한 아미드 용매에 잘 녹는 것을 알 수 있다. THF에도 잘 녹으며 아세톤에서는 완전히 녹지 않는 대신 가장 큰 팽윤도를 가진다. DMAc와 물의 혼 합용매에서는 물의 비율이 높아질수록 팽윤도가 감소한다. 둘째, 약물의 용해 특성이다. 젬시타빈은 두 종류가 있으며, 순수 젬시타빈은 결정 형태이며, 임상용으로 판매되는 젬시타 빈은 Eli Lilly에서 판매되는 Gemzar 이 대표적이며 만니톨과 혼합된 무정형의 분말 형태이고 정해진 용량의 식염수에 혼합 하여 쉽게 주사할 수 있도록 제조되어 판매된다(Figure 2). 두 형태의 젬시타빈 중 더 용해가 어려운 결정형의 순수 젬시타 빈의 용해 여부를 여러 용매에서 조사하였다. 순수 젬시타빈 결정 3 mg을 1 ml의 원심분리기 튜브에 넣고 37oC의 온도에 서 3시간 후의 용해 여부를 조사하였다. 순수 젬시타빈은 물 과 PBS에서 상온에서 흔들어 주는 것만으로 쉽게 녹았으며, DMAc에는 37oC에서 세 시간 만에 모두 녹았으나 THF에서 는 녹지 않았다. 위의 결과로 PU 피막에 젬시타빈 약물을 함 Table 2. Solubility and swelling test of PU 유시키기 위해서는, DMAc에 젬시타빈을 먼저 녹이고, THF를 추가한 후에 PU bead를 넣고 녹이는 것이 합리적이라는 것 을 알 수 있다. DMAc만으로 약물이 함유된 피막을 만들기 어려운 것은 DMAc의 끓는 점이 높아서 비휘발성이므로 용액 을 스텐트에 코팅할 때 용액이 쉽게 흘러 내려 피막이 형성되 는 것이 어렵기 때문이다. 젬시타빈 약물 방출 거동 Solvent Swelling, % THF, DMAc, DMF Soluble EtOH 38 95% EtOH 13 MeOH 28 Acetone 86 Acetonitrile 30 DMAc + H2O(9:1) 70 DMAc + H2O(8:2) 26 DMAc + H2O(7:3) 14 DMAc + H2O(5:5) 6 Biomaterials Research 2012 Figure 2. Photos of gemcitabine under a microscope ( 40). Pure gemcitabine in a crystal form (A) and a clinical amorphous form of gemcitabine admixed with mannitol (B). 젬시타빈과 염산 젬시타빈은 모두 269 nm에서 최대 흡광도 를 보인다. Figure 3에서 보는 바와 같이 순수 젬시타빈 26.4 mg/l와 임상용 젬시타빈인 Gemzar 42.0 mg/l는 비슷한 자외선 흡수 스펙트럼을 가지는데, 그 이유는 임상용으로 판매 되는 Gemzar 은 만니톨(mannitol)과 소듐아세테이트(NaOAc)가 포함되어 있기 때문이다. 269 nm에서 순수 젬시타빈의 흡광도 는 농도에 비례하며 그 비례상수는 L/mg이고 몰 흡광 도는 8,330 L mol 1 cm 1로 계산된다.35-36) 임상용 젬시타빈의 경우에는 제조회사마다 차이가 있을 수 있으나 L/ mg 범위이다. 약물 방출 실험에서 UV-Spectroscopy를 약물의

4 항암제의국소전달을위한젬시타빈함유폴리우레탄피막의개발 55 Figure 3. UV Spectra of gemcitabine solutions of 36.4 mg/l pure gemcitabine (36.4 PGEM), 42.0 mg/l Gemzar (42 GEM), and a solution with gemcitabine released from a gemcitabine-incorporated polyurethane (GEM-PU) film. Figure 5. Cumulative release fraction of gemcitabine released from gemcitabine-incorporated PU films. The film with 10% Gemzar (10 GEM) has an initial burst of ca. 10%, while the film with pure gemcitabine has no initial burst. Figure 4. Cumulative absorbance of gemcitabine released from gemcitabine-incorporated PU films. The film with 10% Gemzar (10 GEM) has a larger initial burst but evetually has a smaller cumulative absorbance than the film with 10% pure gemcitabine (10 PGEM) because the clinical form Gemzar includes excipients such as mannitol and sodium acetate. 농도측정에사용하기위해서는약물을담지하는고분자의용출물이약물의최대흡광파장 λ max 과몰흡광도에영향을주지않아야한다. Figure 3의결과는젬시타빈을함유한폴리우레탄필름 GEM-PU에서방출된약물의자외선흡수스펙트럼이순수약물의흡수스펙트럼과거의차이가없음을보여준다. 본연구에서폴리우레탄필름으로부터방출되는젬시타빈약물의농도는 UV-spectroscopy로측정하였다. Figure 4는폴리우레탄필름에함유된젬시타빈의방출거동을보여준다. 폴리우레탄과젬시타빈을용매에함께녹여, solution casting 방법으로필름을제조한후, 20 ml의 PBS에 넣어서방출되는젬시타빈용액의흡광도를 269 nm에서측정한후, 누적흡광도를시간에따라도시한것이다. Gemzar 의누적흡광도값이순수젬시타빈에비하여작게나타나는것은임상용젬시타빈에는만니톨과소듐아세테이트가포함되어있기때문이다 ) 순수젬시타빈과 Gemzar 의초기방출거동을비교하면, 순수젬시타빈으로제조한필름은 4 시간이내의 initial burst가거의없으며, 8 일이후에 steady state에도달하는것을알수있다. 이에비하여 Gemzar 은약간의 initial burst가있으며 4 일이후에 steady state에도달한다. Figure 5는두가지의필름에서용출되는젬시타빈을초기에봉입된약물의질량으로나누어누적방출률을시간에따라도시한것이다. 순수젬시타빈으로제조한필름에서는 initial burst가없으나임상용젬시타빈으로제조한필름에서는약 10% 의 initial burst가있다. 임상용젬시타빈이순수젬시타빈에비하여 initial burst가크고초기방출속도가더큰것은두가지가능성으로추론해볼수있다. 첫째, 순수젬시타빈이결정성이라서물에용해되는속도가느린것이고분자필름으로부터방출되는젬시타빈의속도에영향을줄가능성이다. 그러나위에서살펴본바와같이순수한젬시타빈결정도 PBS에서흔들어주는것으로쉽게용해되므로용해되는속도의차이는큰영향을주지않을것으로예상된다. 두번째가능성은임상용젬시타빈이물에서의용해도가훨씬큰만니톨을함유하고있기때문이라고볼수있는데, 젬시타빈의식염수에서의용해도가 1.55% 인데비하여만니톨의용해도는 20% 를넘기때문이다. 14,38) 물에서의용해도가큰만니톨이쉽게폴리우레탄피막에서방출되면서생기는폴리우레탄피막내의 water channel이젬시타빈의방출을용이하게하기때문이라고추론해볼수있다. 이추론을확인해보고자순수젬시타빈을함유시켜제조한폴리우레탄필름의약물방 Vol. 16, No. 2

5 56 박상수 Table 3. Solubility test of pure gemcitabine Solvent Concentration Solubility PBS Soluble on shaking H2O Soluble on shaking DMAc Soluble (37oC, 3hr) THF Insoluble (37oC, 3hr) MeOH Insoluble (37oC, 3hr) EtOH Insoluble (37oC, 3hr) Acetonitrile Insoluble (37oC, 3hr) Figure 7. SEM images of 10% Gemzar -incoportaed PU films: top surface before (A) and after (B), and bottom surface before and (C) after (D) the drug release. Figure 6. Cumulative release fraction of gemcitabine released from 10% pure gemcitabine-incorporated PU films in water and ethanol. The film in ethanol releases gemcitabine drug much faster than in water. 출 거동을 PBS와 에탄올에서 조사였다(Figure 6). 물에서와 달리 에탄올에서는 1 시간 만에 약 50%, 4 시간 만에 약 77%의 약물이 방출되는데, 이는 에탄올에서 폴리우레탄이 약 38%의 팽윤하며(Table 2), 팽윤하면서 생긴 다공들을 통하여 젬시타빈 의 방출이 용이해지기 때문이라고 해석할 수 있다. 실험에 사 용된 젬시타빈의 에탄올에서의 용해도가 물에서의 값보다 훨씬 작지만, 폴리우레탄 피막으로부터 방출되는 속도는 훨씬 더 큰 결과로부터 본 연구의 실험환경에서 약물의 용해도보다 폴리우 레탄 피막내로 침투하는 용매의 속도와 양이 젬시타빈의 약물 방출에 훨씬 더 큰 영향을 주는 것을 알 수 있다. 폴리우레탄 피막내로 물이 침투하여 만니톨과 젬시타빈의 방출을 쉽게 해 준다는 추론은 방출 전후의 폴리우레탄 피막 의 전자 주사현미경 관찰로도 확인할 수 있다. Figure 7은 10% Gemzar 을 포함하는 필름의 방출 전후의 윗면(A & B) 과 아랫 면(C & D)를 보여주고 있다. 방출 전과 비교하여 약물 방출 후에는 폴리우레탄 피막에 1 마이크론 이내의 구멍 들이 윗면에 생기며, 아랫면에는 서로 연결된 다공이 관찰된 다. 이 구멍들은 젬시타빈과 만니톨이 방출되면서 폴리우레탄 사슬들이 재배열하여 만들어지는 것으로 추정할 수 있는데 특 히 윗면에 비하여 아랫면에 다공이 훨씬 더 많이 생기는 것을 Biomaterials Research 2012 Figure 8. Schematic diagram of a gemcitabine releasing stent. Gemcitabine-incorporated polyurethane (GEM-PU) is top-covered by a pure polyurethane film to decrease the initial burst, and bottom layer includes silver-hydroxy apatite particles for control of bacteria accumulation. 보여준다. 폴리우레탄 피막 제조 시 윗면은 공기 중에 노출되 므로 소수성이고 아랫면은 슬라이드 글라스의 표면과 접촉하 므로 친수성의 성질이 더 강할 것으로 예상할 수 있는데, 친 수성인 젬시타빈과 만니톨이 윗면보다 아랫면에 더 많이 분포 하므로 이들이 방출되면서 만들어지는 다공이 아랫면에 더 많 이 만들어지는 것으로 해석할 수 있다. Chung 등은39) 폴리우레탄 피막에 젬시타빈을 함유시킨 필름 을 도포한 스텐트를 제작하여 돼지의 담도에서 생물학적 안전 성을 시험하였다. Figure 8은 동물실험에 사용한 스텐트의 단면 을 보여주고 있다. 젬시타빈을 함유한 폴리우레탄 피막은 바깥 쪽으로 순수 폴리우레탄 피막으로 한 번 더 피복하여 약물 방 출 속도를 조절하였으며, 안쪽으로는 silver-hydroxyapatite 입자

6 항암제의국소전달을위한젬시타빈함유폴리우레탄피막의개발 57 Table 4. HPLC methods for determination of in vivo gemcitabine concentration Investigator (Year) HPLC conditions Freeman et al (1995) Venook et al (2000) Patnaik et al (2000) Keith et al (2003). Yilmaz et al (2003, 2005) Cyclohexane 630 ml, 1,2-dichloroethane 150 ml, methanol 220 ml, water 1 ml, glacial acetic acid 0.5 ml, triethyl amine 1 ml C18 Cartridge ( mm) 15 mm ammonium acetate ph(5.0), acetonitrile (97.5:2.5) Cromosil C18 in tandem Beckman ultrasphere ODS, Solution A (1% acetonitrile & 3% methanol in 50 mm phosphate buffer ph 2.9), Solution B (acetonitrile and 50 mm phosphate buffer ph 2.9 1/1), Gradient Columbus C18 ( mm) 5 µm Solvent A (50 mm ammonium acetate ph 5.0, 2% methanol), solvent B (50 mm ammonium acetate ph 5.0 with 10% methanol) Nucleosil 5-NH 2 ( mm) 5 µm, Methanol, cyclohexane, 1,2-dichloroethane Detection wavelength, nm 를함침시켜박테리아부착과번식에의한바이오필름의형성과스텐트재협착을방지하고자하였다. 젬시타빈을함유한폴리우레탄피복담도스텐트는현재임상시험을준비하고있다. 생체시료내약물농도의분석 생체시료내에서의젬시타빈의농도를 UV spectroscopy로측정할때는생체시료내에포함된물질들의흡광파장이젬시타빈의흡광영역과겹치므로약물농도의정확한측정을방해한다. 즉단백질을구성하는아미노산이방향성고리를포함하는경우약 280 nm에서흡광하고, DNA나 RNA의경우에는 260 nm에서흡광하므로, λ max 가 269 nm인젬시타빈의 UV spectroscopy에의한농도결정을방해한다. 따라서생체시료내의젬시타빈을정량하기위해서는자외선분광법대신 HPLC 가유용하게사용되는데생체내에서는젬시타빈즉 dfdc가 cytidine deaminase에의하여 dfdu로변환된다는점에주의하여야한다. HPLC에의한젬시타빈의생체내농도측정방법은 Table 4에정리하였다. Freeman 등은 normal phase HPLC로 dfdc 및 dfdu를정량하는방법을처음으로개발하였다. 38) dfdc와 dfdu는화학적구조가비슷하므로 HPLC에의하여분리하기에는시간이많이걸리는단점이있어측정시간을단축하려는많은노력이있었다. Gradient chromatography 에의한방법으로 79분걸리던측정시간은 Keith 등에의하여 39분으로단축되었고, Yilmaz 등은 Nucleosil 5-NH 2 컬럼을이용하여 isocratic normal phase HPLC로측정시간을 10분으로단축하였다 ) C8 컬럼대신에 C18 컬럼을사용할때측정시간이단축되고, 용매의포스페이트농도가증가할때 retention time을감소시킨다는보고가있다 ) 결 본논문에서는생체내반감기가짧아서항암제로서의사용에제한을받고있는젬시타빈의생체내이용효율을향상시키기위한여러가지방법들을조사하였으며, 젬시타빈을함유한 론 스텐트피막을제조한후생리적환경에서약물방출거동을조사하였다. 젬시타빈의폴리우레탄피막에서의방출속도는젬시타빈에부형제가섞여있는지의여부에영향을받으며, 또한용매의종류에도크게영향을받는데, 용매의고분자피막침투가용이할수록젬시타빈의방출속도는증가하였다. 약물방출후, 폴리우레탄피막은폴리우레탄사슬의재배열로인하여다공을형성하는것이관찰되었다. 임상에서의항암효과를증진시키기위해서는젬시타빈을함유하는다양한폴리우레탄피막제조방법을개발하여체외에서의약물방출실험과동물실험을통한체내에서의종양억제효과를실험해보는것이필요하다. 참고문헌 1. H. A. Burris, M. J. Moore, J. Andersen, M. R. Green, M. L. Rothenberg, M. R. Modiano, M. C. Cripps, R. K. Portenoy, A. M. Storniolo, P. Tarassoff, R. Nelson, F. A. Dorr, C. D. Stephens and D. D. Von Hoff, Improvements in survival and clinical benefit with gemcitabine as first-line therapy for patients with advanced pancreas cancer: a randomized trial, J. Clin. Oncol., 15, (1997). 2. J. W. Kim, Recent treatment of pancreatic cancer, Korean J. Med., 77(6), (2009). 3. M. Blackstein, C. L. Vogel, R. Ambinder, J. Cowan, J. Iglesias and A. Melemed, Gemcitabine as first-line therapy in patients with metastatic breast cancer: a phase II trial, Oncology, 62, 2-8 (2002). 4. M. Tempero, W. Plunkett, V. Ruiz van Haperen, J. Hainsworth, H. Hochster, R. Lenzi, J. Abbruzzese, Randomized phase II comparison of dose-intense gemcitabine: thirty-minute infusion and fixed dose rate infusion in patients with pancreatic adenocarcinoma, J. Clin. Oncol., 21, (2003). 5. W. Plunkett, P. Huang and V. Gandhi, Preclinical characteristics of gemcitabine, Anticancer Drugs, 6(6), 7-13 (1995). 6. J. L. Abbruzzese, R. Grunewald, E. A. Weeks, D. Gravel, T. Adams, B. Nowak, S. Mineishi, P. Tarassoff, W. Sattlee and M. N. Raber, A phase I clinical, plasma, and cellular pharmacology study of gemcitabine, J. Clin. Oncol., 9, (1991). 7. J. M. Reid, W. Qu, S. L. Safgren, M. M. Ames, M. D. Krailo, N. L. Seibel, J. Kuttesch and J. Holcenberg, Phase I trial and pharmacokinetics of gemcitabine in children with advanced solid Vol. 16, No. 2

7 58 박상수 tumors, J. Clin. Oncol., 22, (2004). 8. R. Moog, A. M. Burger, M. Brandl, J. Schuler, R. Schubert, C. Unger, H. H. Fiebiq and U. Massing, Change in pharmacokinetic and pharmacodynamic behavior of gemcitabine in human tumor xenografts upon entrapment in vesicular phospholipid gels, Cancer Chemother. Pharmacol., 49, (2002). 9. G. K. Abou-Alfa, R. Letourneau, G. Harker, M. Modiano, H. Hurwitz, N. S. Tchekmedyian, K. Feit, J. Ackerman, R. L. De Jager, S. G. Eckhardt and E. M. O'Reilly, Randomized Phase III study of exatecan and gemcitabine compared with gemcitabine alone in untreated advanced pancreatic cancer, J. Clin. Oncol., 24, (2006). 10. B. F. El-Rayes, M. M. Zalupski, A. F. Shields, U. Vaishampayan, L. K. Heilbrun, V. Jain, J. Day and P. A. Philip, Phase II study of gemcitabine, cisplatin, and infusional fluorouracil in advanced pancreatic cancer, J. Clin. Oncol., 21, (2003). 11. R. G. Maki, J. K. Wathen, S. R. Patel, D. A. Priebat, S. H. Okuno, B. Samuels, M. Fanucchi, D, C, Harmon, S. M. Schuetze, D. Reinke, P. F. Thall, R. S. Benjamin, L. H. Baker and M. L. Hensley, Randomized phase II study of gemcitabine and docetaxel compared with gemcitabine alone in patients with metastatic soft tissue sarcomas: results of sarcoma alliance for research through collaboration study 002 [corrected], J. Clin. Oncol., 25, (2007). 12. M. J. Moore, D. Goldstein, J. Hamm, A. Figer, J. R. Hecht, S. Gallinger, H. J. Au, P. Murawa, D. Walde, R. A. Wolff, D. Campos, R. Lim, K. Ding, G. Clark, T. Voskoglou-Nomikos, M. Ptasynski and W. Parulekar, Erlotinib plus gemcitabine compared with gemcitabine alone in patients with advanced pancreatic cancer: a phase III trial of the national cancer institute of canada clinical trials group, J. Clin. Oncol., 25, (2007). 13. C. Sederholm, G. Hillerdal, K. Lamberg, K. Kolbeck, M. Dufmats, R. Westberg and S. R. Gawande, Phase III trial of gemcitabine plus carboplatin versus single-agent gemcitabine in the treatment of locally advanced or metastatic non-small-cell lung cancer: the swedish lung cancer study group, J. Clin. Oncol., 23, (2005). 14. Eli Lylli, Gemcitabine hydrochloride for injection, Material safety data sheet, (2005). 15. J. R. Mackey, R. S. Mani, M. Selner, D. Mowles, J. D. Young, J. A. Belt, C. R. Crawford and C. E. Cass, Functional nucleoside transporters are required for gemcitabine influx and manifestation of toxicity in cancer cell lines, Cancer Res., 58, (1998). 16. M. Pastor-Anglada, M, Molina-Arcas, F. J. Casado, B. Bellosillo, D. Colomer and J. Gil, Nucleoside transporters in chronic lymphocytic leukaemia, Leukemia, 18, (2004). 17. V. Heinemann, L. W. Hertel, G. B. Grindey and W. Plunkett, Comparison of the cellular pharmacokinetics and toxicity of 2',2'- difluorodeoxycytidine and 1-beta-D-arabinofuranosylcytosine, Cancer Res., 48, (1988). 18. M. G. Calvagno, C. Celia, D. Paolino, D. Cosco, M. Iannone, F. Castelli, P. Doldo and M. Frest, Effects of lipid composition and preparation conditions on physical-chemical properties, technological parameters and in vitro biological activity of gemcitabineloaded liposomes, Curr. Drug. Deliv., 4, (2007). 19. M. L. Immordino, P. Brusa, F. Rocco, S. Arpicco, M. Ceruti and L. Cattel, Preparation, characterization, cytotoxicity and pharmacokinetics of liposomes containing lipophilic gemcitabine prodrugs, J. Control. Release, 100, (2004). 20. J. S. Falconer, J. A. Ross, K. C. Fearon, R. A. Hawkins, M. G. O'Riordain and D. C. Carter, Effect of eicosapentaenoic acid and other fatty acids on the growth in vitro of human pancreatic cancer cell lines, Br. J. Cancer, 69, (1994). 21. D. Ravichandran, A. Cooper and C. D. Johnson, Effect of lithium gamma-linolenate on the growth of experimental human pancreatic carcinoma, Br. J. Surg., 85, (1998). 22. M. M. Guffy, J. A. North and C. P. Burns, Effect of cellular fatty acid alteration on adriamycin sensitivity in cultured L1210 murine leukemia cells, Cancer Res., 44, (1984). 23. D. P. Rose, J. M. Connolly, J. Rayburn and M. Coleman, Influence of diets containing eicosapentaenoic or docosahexaenoic acid on growth and metastasis of breast cancer cells in nude mice, J. Natl. Cancer Inst., 87, (1995). 24. J. G. Zijlstra, E. G. de Vries, F. A. Muskiet, I. A. Martini, H. Timmer- Bosscha and N. H. Mulder, Influence of docosahexaenoic acid in vitro on intracellular adriamycin concentration in lymphocytes and human adriamycin-sensitive and -resistant small-cell lung cancer cell lines, and on cytotoxicity in the tumor cell lines, Int. J. Cancer, 40, (1987). 25. K. L. Black, K. Ikezaki and A. W. Toga, Imaging of brain tumors using peripheral benzodiazepine receptor ligands, J. Neurosurg., 71, (1989). 26. K. L. Black, K. Ikezaki, E. Santori, D. P. Becker and H. V. Vinters, Specific high-affinity binding of peripheral benzodiazepine receptor ligands to brain tumors in rat and man, Cancer, 65, (1990). 27. A. A. El-Mabhouha, C. A. Angelovb, R. Cavellb, J. R. Mercer, A 99mTc-labeled gemcitabine bisphosphonate drug conjugate as a probe to assess the potential for targeted chemotherapy of metastatic bone cancer, Nucl. Med. Biol., 33(6), (2006). 28.J. Yang, S. B. Park, H. G. Yoon, Y. M. Huh and S. Haam, Preparation of poly epsilon-caprolactone nanoparticles containing magnetite for magnetic drug carrier, Int. J. Pharm., 324, (2006). 29. J. Yang, H. Lee, W. Hyung, S. B. Park and S. Haam, Magnetic PECA nanoparticles as drug carriers for targeted delivery: synthesis and release characteristics, J. Microencapsul., 23, (2006). 30. L. S. Huang, C. X. Wang, Z. L. Chen, J. Wan, X. Q. Yan and G. Duan, Preparation of gemcitabine polybutylcyanoacrylate nanoparticles, Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao, 27, (2007). 31. B. Stella, S. Arpicco, F. Rocco, V. Marsaud, J. M. Renoir, L. Cattel and P. Couvreur, Encapsulation of gemcitabine lipophilic derivatives into polycyanoacrylate nanospheres and nanocapsules, Int. J. Pharm., 344, (2007). 32. J. L. Arias, L. H. Reddy and P. Couvreur, Polymeric nanoparticulate system augmented the anticancer therapeutic efficacy of gemcitabine, J. Drug Target, 17, (2009) 33. L. H. Reddy and P. Couvreur, Novel approaches to deliver gemcitabine to cancers, Curr. Pharm. Res., 14, (2008). 34. J. Gunn and D. Cumberland, Stent coatings and local drug delivery: State of the art, Eur Heart J., 20, (1999). 35. J. L. Arias, L. H. Reddy and P. Couvreur, Superior preclinical efficacy of gemcitabine developed as chitosan nanoparticulate system - Biomacromolecules, 12, (2011). 36. M. S. Shin and S. Park. Gemcitabine Release Behavior of Polyurethane Matrixes Designed for Local Anti-Cancer Drug Delivery via Stent, J. Drug Del. Sci. Technol. in print (2012). 37. D. S. Risley, W. Q. Yang and J. A. Peterson, Analysis of mannitol in pharmaceutical formulations using hydrophilic interaction liquid chromatography with evaporative light-scattering detection, J. Sep. Sci., 29, (2006). 38. Y. J. Yi, D. Hatziavramidis, A. S. Myerson, M. Waldo, V. G. Beylin and J. Mustakis, Development of a small-scale automated Biomaterials Research 2012

8 항암제의국소전달을위한젬시타빈함유폴리우레탄피막의개발 59 solubility measurement apparatus, Ind. & Eng. Chem. Res., 44, (2005). 39. M. J. Chung, H Kim., K. S. Kim, S. Park, J. B. Chung and S. W. Park, Safety evaluation of self-expanding metallic biliary stents eluting gemcitabine in a porcine model, J Gastroenterol Hepatol. 27(2), (2012). 40. K. B. Freeman, S. Anliker, M. Hamilton, D. Osborne, P. H. Dhahir, R. Nelson and S. R. Allerheiligen, Validated assays for the determination of gemcitabine in human plasma and urine using high-performance liquid chromatography with ultraviolet detection, J. Chromatogr. B. Biomed. Appl., 665(1), (1995). 41. A. P. Venook, M. J. Egorin, G. L. Rosner, D. Hollis, S. Mani, M. Hawkins, J. Byrd, R. Hohl, D. Budman, N. J. Meropol and M. J. Ratain, Phase I and pharmacokinetic trial of gemcitabine in patients with hepatic or renal dysfunction: cancer and leukemia group B 9565, J. Clin. Oncol., 18(14), (2000). 42. A. Patnaik, E. K. Rowinsky, B. K. Tammara, M. Hidalgo, R. L. Drengler, A. M. Garner, L. L. Siu, L. A. Hammond, S. A. Felton, S. Mallikaarjun, D. D. Von Hoff and S. G. Eckhardt, Phase I and pharmacokinetic study of the differentiating agent vesnarinone in combination with gemcitabine in patients with advanced cancer, J. Clin. Oncol., 18(23), (2000). 43. B. Keith, Y. Xu and J. L. Grem, Measurement of the anti-cancer agent gemcitabine in human plasma by high-performance liquid chromatography, J. Chromatogr. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci., 785(1), (2003). 44. B. Yilmaz, Y. Y. Kadioglu and Y. Aksoy, Simultaneous determination of gemcitabine and its metabolite in human plasma by high-performance liquid chromatography, J. Chromatogr. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci., 791(1-2), (2003). 45. M. N. Kirstein, I. Hassan, D. E. Guire, D. R. Weller, J. W. Dagit, J. E. Fisher and R. P. Remmel, High-performance liquid vhromatographic method for the determination of gemcitabine and 2',2'-difluorodeoxyuridine in plasma and tissue culture media, J. Chromatogr. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci., 835(1-2), (2006). 46. R. Losa, M. I. Sierra, M. O. Gion, E. Esteban and J. M. Buesa, Simultaneous determination of gemcitabine Di- and triphosphate in human blood mononuclear and cancer cells by RP-HPLC and UV detection, J. Chromatogr. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci., 840(1), (2006). Vol. 16, No. 2