약물전달시스템 -나노기술 발전

십억 분의 1을 뜻하는 나노(nano, 10의 마이너스 9승). 보통 나노기술이란 원자, 분자 또는 거대분자수준에서든 그 길이가 1-100 나노미터 범위에서의 기술을 가리킨다. 원자의 크기가 대략 0.2나노미터라서 원자가 수십·수백 개 모인 것과 같은 작은 크기를 의미한다. 이러한 나노기술이 의약품에도 활용돼 물에 잘 녹지 않고 약효가 매우 강력한 약물을 전달하는 어려움을 해결하는 유용한 수단으로 급부상하고 있다.

기존 약물전달회사뿐만 아니라 신규설립회사 및 학계에서도 다양한 약물의 생물학적 이용도를 향상시키기 위해 경구, 주사, 경피(transdermal), 이식(implantable) 체계로 나노기술을 발전시키고 있다.

▶ 나노크기의 장점 활용 용해율 향상 ◀

자체적인 습식 제분(wet-milling)기술을 활용해 물에 잘 녹지 않는 약물을 직경 1천 나노미터 이하의 나노미터 크기로 작게 만들어 전달력을 높이는 ‘NanoCrystal' 기술을 보유한 Elan사가 나노기술에 기반 한 약물 전달 체계를 상업적으로 추구하는 대표적 사례이다.

이 나노크리스털 입자는 선택적 안정제의 표면 흡수에 의해 응집작용에 대해 안정된 상태를 취한다. 따라서 약효성분이 물처럼 분사돼(aqueous dispersion) 용액과 같은 성격을 지니게 되며 완제 형태로 가공될 수 있게 된다.

Elan사의 이 기술은 미국에서 승인된 ▷와이어스 Rapamune(sirolimus) ▷머크 Emend(aprepitant) ▷애보트 Tricor(fenofibrate) ▷Par Pharmaceutical의 Megace ES(megestrol) 4개 제품에 이미 사용되고 있다. 또한 애보트와 아스트라제네카가 fenofibrate와 Crestor(rosuvastatin)의 복합제를 개발하는 데 있어서도 이 기술을 사용할 수 있도록 계약된 상태이다. paliperidone의 장기지속 주사제형을 개발하고 있는 J&J와도 제휴관계에 있다.

Baxter Healthcare의 ‘Nanoedge' 분산 기술도 나노기술이 상업화된 사례이다. 표면적을 늘리기 위해 약물입자 크기를 나노미터 단위까지 줄임으로써 균질화(homogenization)와 침전(precipitation)이라는 상호보완적 과정을 활용해 용해율을 향상시켰다.

▶ 나노구조 활용한 약물전달구조 ◀

호주 소재 pSivida사는 약물전달용 나노구조 다공성(porous) 실리콘인 ‘BioSilicon'의 개발 및 상업화 권리를 보유하고 있어 최근 화이자와 안과용 약물전달에 대한 1억 6천5백만 달러 규모의 계약을 체결했다.

바이오실리콘은 벌집모양의 기공 구조로 가공될 수 있는 기본 실리콘이다. 회사 측에 따르면, 이러한 기공(pores)은 다양한 형태와 크기로 형성돼 저분자 화학물질, 펩티드, 단백질 등 다양한 약물로 채워질 수 있게 된다. pSivida사는 이 기술을 난용성 약물 배합 및 지속적인 서방 약물 전달에 활용을 목표로 하고 있다. 이 기술을 활용한 회사의 주요제품으로는 방사선제제를 직접 종양으로 국소 전달하는 근접방사선치료제인 ‘BrachySil'이 있다. 현재 임상 2상 중이며 Baijing Med-Pharm사와 라이선싱 돼 있다.

나노테크놀로지 기업인 Arrowhead Research Corporation의 자회사인 Insert Therapeutics는 나노공학 중합(polymeric) 약물 전달체계인 ‘Cyclosert'를 소분자 및 핵산을 전달하는 데 사용하고 있다. 이 전달체계는 선형 cyclodextrin 포함 중합체를 기반으로 하고 있다. 독일 소재 R&D Biopharmaceuticals GmbH가 이 기술을 항암제인 tubulysin A 전달을 위해 라이선싱 했으며 최근 항암제로 쓰이는 미소세관 분해 억제제인 epothilones 개발에도 이 기술을 활용하기 위해 라이선싱 계약을 체결했다. 또한 Insert사는 같은 자회사로서 siRNA(small interfering RNA) 치료제를 개발한 Calando Pharmaceuticals에 이 기술을 라이선싱하고 있다.

▶ 학계에서도 나노기술 적극 연구 ◀

프린스톤 대학 화학공학과 Robert Prud'homme 교수를 포함한 연구팀은 최근 약물을 혼합해 캡슐화 할 수 있는 물질을 가능케 하는 ‘Flash NanoPrecipitation' 기술을 개발했다.

연구팀은 최초로 이 기술을 100-300나노미터 너비의 나노입자를 생성하는 데 적용, 흡입형 및 무침(needle-free) 접종체계의 유효성을 극대화시키는 데 성공했다. 이러한 입자는 그 크기가 폐에 머무를 만큼은 크지만 인체 내 폐 정화 방어체계를 유발하지 않을 정도로 매우 작기 때문에 흡입형 약물 전달을 향상시킬 수 있다는 설명이다.

또한 펜실베니아 의과대학 및 공학·응용과학 대학 연구팀은 폐암에 걸린 동물모델 실험 결과 원통형 운반체를 활용, 같은 나노입자더라도 기존 구형 운반체보다 항암제 paclitaxel 전달시간을 10배나 연장시켰다.

이는 연구팀이 합성 중합체로 구성된 직경 20나노미터의 가는 원통형 나노입자를 혈액 세포 크기에 적합한 길이로 만들었기 때문이다. 이로써 주사 후 일주일까지 나노구조가 혈액에 ?

정은선 fishup@pharmnews.co.kr 다른기사 보기