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Development and Dissolution Behavior of Dual-Release Matrix Tablet Based on QbD
Yakhak Hoeji 2024;68(4):252-268
Published online August 31, 2024
© 2024 The Pharmaceutical Society of Korea.

Purevdorj Otgonkhishig*, Suhwan Lee*, Myung-Chul Gil**, Young Ho Cho*,#, and Gye Won Lee*,#

*Department of Medical Engineering & Science, Konyang University
**R&D Center, PLUTO Inc.
Correspondence to: #Gye Won Lee, Department of Medical Engineering & Science and Pharmaceutics & Biotechnology, Konyang University, Daejeon 35365, Korea
Tel: +82-42-600-8502, Fax: +82-42-600-8502
E-mail: pckmon@konyang.ac.kr

Young Ho Cho, Department of Medical Engineering & Science, Konyang University, Daejeon 35365, Korea
Tel: +82-42-600-8503, Fax: +82-42-600-8503
E-mail: micael@konyang.ac.kr
Received April 19, 2024; Revised August 6, 2024; Accepted August 6, 2024.
Abstract
In this study, a dual-release matrix tablet (DRMT) containing sarpogrelate HCl (SGH) was developed by varying the amount HPMC K100M and Eudragit® RSPO according to approach of quality by design (QbD). For this experimental, we were evaluated dissolution rate at 2, 8 and 24 hours and compared it with the commercially available Sapodifil® SR 300 mg for application as DRMT system. Optimization was achieved through a 2-factor, 3-level full factorial design, focusing on the total amount of polymer (X1) and Eudragit® RSPO (X2) within it, with a defined design space for these variables. The dissolution rate at 2 and 8 hours of the prepared DRMT was affected by the total amount of polymer and amount of Eudragit® RSPO to polymer and either showed a linear or quadratic pattern (p<0.05), but it was not affected at 24 hours. Based on the results, we could confirm that the mechanism of drug release from DRMT follows Korsmeyer-Peppas model by Fickian diffusion. The optimized DRMT with a total amount of polymer in sustained release granule part of 52.51% and Eudragit® RSPO of 12.54% showed high overall satisfaction (0.8753). Also, the difference factor and similarity factor were 5.47 and 84.30, respectively, and there was no significant difference in bioequivalence between the optimized DRMT and Sapodifil® SR 300 mg. Overall, the study highlights successful formulation development and process optimization, providing valuable insights for industrial applications and confirming the efficacy of the dual-release formulation system.
Keywords : SGH, DRMT, Similarity factor, HPMC K100M, Eudragit® RSPO
서 론(Introduction)

사포그릴레이트 염산염 (Sarpogrelate Hydrochloride, 이하 SGH로 약함)은 높은 용해도와 막 투과성을 가지는 BCS (Biopharmaceutical classification system) class I에 속하는 약물로서 혈관 평활근 세포 및 혈소판에 대한 세로토닌 수용체 (5-hydroxytryptamine, 5-HT)의 선택적 길항제이며, 혈관 수축 및 혈소판 응집을 억제하여 만성 동맥 폐색증에 의한 궤양, 통증 및 냉감 등의 허혈성 증상 개선 목적으로 사용된다.1-3) SGH의 경구 투여 시 체내로 빠르게 흡수된 후 0.6-0.8 시간의 짧은 반감기를 가져 속방성 제제는 일일 100mg씩 3회 복용해야 하는 번거로움이 있다. 이는 만성 동맥 폐색증과 같은 만성 질환의 치료에 중요한 환자의 복약 순응도를 낮출 수 있어 이를 극복하기 위한 서방화에 대한 연구가 활발히 진행되어지고 있다.4-8) 이러한 서방성 제제는 낮은 약물 방출 속도로 인해 유효혈중농도에 빠르게 도달하기 어려워 이를 개선하기 위하여 이층정, 이중 코팅정 및 핵정 등과 같이 속방층과 서방층으로 나눠진 이중방출조절 시스템을 이용한 다양한 연구가 진행되어지고 있다.9-12) 그러나 이러한 층으로 나눈 방출조절 시스템은 서방층의 약물 용량 덤핑 (Dose dumping)과13,14) 같은 방출 조절 실패, 용량의 차이로 인한 각 층의 기계적 특성의 차이에 따른 품질 저하 및 방출 속도의 차이에 따른 방출 지연시간 (lag time)15-17)과 같은 문제를 극복해야 할 뿐만 아니라 두 층에 동일한 주성분을 포함하고 있을 경우 층별 약물 방출을 정량적으로 구분하기 어렵다는 단점이 있다.18) 제약 산업에서 일반적인 단일층의 정제와 달리 추가적인 공정 과정 및 제조를 위한 적합한 장비 등으로 인한 산업적 비용이 발생되는 단점이 있어 이중방출 조절시스템을 갖는 단일 정제를 개발하여 이러한 단점을 개선할 필요가 있다.

기존의 의약품 개발은 주로 경험적 근거에 따른 단일 변수에 대해 연구가 진행되었으나 최근에는 ICH 가이드라인 Q8, Q9 및 Q10 에 따라 설계 기반 품질 고도화 (Quality by Design, QbD)에 의한 체계적 설계와 전주기적 관리를 통하여 개발이 진행되고 있다.19-21) 즉 실험 계획법 (Design of Experiments, DoE)을 통해 확보된 설계 공간 (Design Space)은 품질을 보증할 수 있는 변수들의 다차원적 조합과 상호작용을 나타내며, 다양한 통계 도구를 이용해 최적화된 공정 및 처방을 얻을 수 있다.18,22)

따라서 본 연구에서는 완전 요인 설계에 따라 히드록시프로필메칠셀룰로오스 2208 K100M (HPMC K100M)과 Eudragit® RSPO의 비율을 달리하여 서방 과립부를 포함하는 SGH 이중방출 제어 단일 매트릭스 정제 (DRMT, Dual-release matrix tablet)를 제조한 후, 2, 8 및 24시간 후 용출률을 평가하여 최적 처방을 포함하는 설계 공간을 제시하였으며, 대조약 (Sarpodifil® SR 정 300mg, 알보젠코리아)과 용출 양상을 비교하여 SGH의 이중방출 제어 매트릭스 정제의 개발 가능성을 제시하였다.

방법(Methods)

시약

시약으로는 SGH는 알리코 제약 (Korea)사에서 제공 받았으며, HPMC 2208은 K4M, K15M 및 K100M을 동진 (Korea)사에서, 펙틴은 덕산 (Korea)사에서, Eudragit® RSPO와 RLPO는 Evonik (Germany)사에서, 에칠셀룰로오스 (EC)와 폴리비닐피롤리돈 K30 (PVP K30)은 대정 (Korea)사에서, 스테아르산 마그네슘(이하 Mg.st로 약함)과 Vivapur® 12는 화원 (Korea)사에서, SiO2는 Prime (Germany)사에서 Avicel® 101은 American Viscose (USA)사에서 구매하여 사용하였다. 그 외 기타 시약과 용매는 모두 특급 또는 일급을 사용하였다.

위험성 평가

SGH 함유 DRMT는 초기 2시간에서 30% 용출되어 24시간동안 지속적으로 방출되도록 설계하였다 (Fig. 1).23) 영향을 줄 수 있는 잠재 변수를 Fish-bone diagram (Ichigawa diagram)을 작성하여 파악한 후, 실패 유형 및 원인 분석 (Failure mode effect analysis, FMEA) 방법을 통하여 위험성을 평가하였다. 이때, 모든 잠재 변수는 발생도 (Occurrence, O), 심각도 (Severity, S) 및 감지도 (Detectability, D)로 나누고 1~3점의 점수를 부여하여 위험 우선순위 (Risk priority number, RPN = O×S×D)의 식을 적용하여 영향을 주는 높은 변수를 확인하였다.24)



Fig. 1. Schematic representation of dual-release matrix tablet containing sarpogrelate HCl.

Preliminary study

제조공정 및 약물비율: 미리 서방 과립부의 과립 제조 공정 조건(에탄올의 양, 건조온도 및 건조시간), 제조방법 및 약물의 비율을 확립하였다. 즉 에탄올의 양을 한 정당 0.1, 0.2, 0.3 및 0.4 mL 달리하여 과립의 제조양상과 회수율에 미치는 영향을 평가하였다. 또한 에탄올의 양을 한 정당 0.2mL를 고정하여 과립을 제조한 후, Oven (Sunchang, SC-OV150, Pocheon, Korea)에서 건조온도 (60, 80 ℃)와 시간 (30, 60분)을 달리하여 SGH의 함량에 미치는 영향을 측정하였다. 타정방법(과립법과 직접법)과 서방 과립부와 속방부의 약물 비율을 120:180, 180:120 및 240:60로 달리하여 용출과 함량에 미치는 영향을 평가하였다.

서방성 고분자: 서방성 고분자 (HPMC K4M, K15M 및 K100M, EC, 펙틴 그리고 Eudargit® RSPO와 RLPO)를 서방 과립부 약물 중량의 20.8 % (W/W)로 단독 또는 혼합하여 첨가하였을 때 용출과 함량에 미치는 영향을 평가하였다 (Table 1, 2). 모든 처방의 이중 방출 제어 매트릭스 정제는 서방 과립부와 속방부에 SGH를 각각 180과 120mg을 함유하도록 하여 로타리 타정기 (KT-05SS, Keumsung, Siheung Korea)로 타정압 10 kgf, 경도 5~7 kgf 그리고 마손도 (FRV 1000, Copley Sci., UK)는 1% 이하가 되도록 제조하였다. 이때 서방 과립부는 0.2mL/정의 에탄올에 구연산과 PVP K30을 녹여 다른 성분들과 혼합하여 과립을 제조하여 60℃에서 30분간 건조하였다. 이후 제조된 서방 과립부와 속방부 (Table 3)를 혼합하여 물리적 특성을 평가하여 타정하였다.

Formula according to type of polymer on sustained release part in dual-release matrix tablet containing sarpogrelate HCl
Composition Formulation (%, W/W)
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9
SGH 57.05 57.05 57.05 57.05 57.05 57.05 57.05 57.05 57.05
CA 2.54 2.54 2.54 2.54 2.54 2.54 2.54 2.54 2.54
PVP K30 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38
Avicel® 101 26.15 26.15 26.15 26.15 26.15 26.15 26.15 14.26 2.38
HPMC K4M 11.89 - - - - - - -
K15M - 11.89 - - - - - -
K100M - - 11.89 - - - 23.77 35.66
EC - - - 11.89 - - - - -
Pectin1 1.89 - -
Eudragit® RLPO - - - 11.89 - - -
Eudragit® RSPO - - - 11.89 - -
Flowability Good Good Good Fair Fair Fair Fair Good Good
Bulk density (kg/m3) 0.45 0.47 0.46 0.46 0.46 0.50 0.46 0.46 0.45
Tap density (kg/m3) 0.51 0.54 0.52 0.57 0.56 0.59 0.56 0.52 0.51
Hausner’s ratio 1.13 1.15 1.13 1.24 1.22 1.18 1.22 1.13 1.13
Carr’s Index 11.76 12.96 11.54 19.30 17.86 15.25 17.86 11.54 11.76
Weight variation (mg) 509.25±3.59 510.20±0.70 509.38±3.98 508.40±3.81 509.55±0.44 513.05±4.16 507.65±3.12 508.97±1.27 505.26±1.26
Content (%) 99.07±1.23 98.42±1.78 100.74±0.85 99.85±1.54 98.97±0.46 99.44±0.92 98.94±1.04 98.73±1.92 99.73±0.18
Friability (%) 0.24 0.15 0.21 0.18 019 0.17 0.16 0.21 0.20
Hardness (kgf) 5.5 5.6 5.8 6.0 6.0 6.1 5.9 6.0 5.7


Formula according to mixing of EC, pectin, Eudragit® RSPO and RLPO into HPMC K100M on sustained release part in dual-release matrix tablet containing sarpogrelate HCl
Composition Formulation (%, W/W)
F10 F11 F12 F13 F14 F15 F16 F17 F18 F19 F20
SGH 57.05 57.05 57.05 57.05 57.05 57.05 57.05 57.05 57.05 57.05 57.05
CA 2.54 2.54 2.54 2.54 2.54 2.54 2.54 2.54 2.54 2.54 2.54
PVP K30 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38
Avicel® 101 26.15 26.15 26.15 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38 2.38
HPMC K100M 8.88 5.95 3.01 28.53 23.77 28.53 23.77 28.53 23.77 28.53 23.77
EC 3.01 5.95 8.88 7.13 11.89 - - - - - -
Pectin - - - - - 7.13 11.89
Eudragit® RLPO - - - - - - - 7.13 11.89 - -
Eudragit® RS O P - - - - - - - - - 7.13 11.89
Flowability Fair Fair Passable Excellent Good Passable Passable Good Good Good Good
Bulk density (kg/m3) 0.45 0.46 0.45 0.46 0.48 0.46 0.47 0.44 0.47 0.44 0.48
Tap density (kg/m3) 0.55 0.55 0.57 0.50 0.56 0.59 0.59 0.49 0.53 0.49 0.54
Hausner’s ratio 1.21 1.20 1.26 1.09 1.17 1.28 1.26 1.11 1.13 1.11 1.13
Carr’s Index 17.27 16.51 20.91 8.00 14.29 22.03 20.34 10.20 11.32 10.20 11.11
Weight variation (mg) 510.21±1.03 512.25±1.27 511.24±5.56 509.21±2.02 506.34±1.07 510.6±1.27 510.40±0.57 508.87±3.13 512.33±1.08 511.07±3.13 513.80±3.21
Content (%) 98.27±1.34 98.45±3.02 98.77±1.22 98.59±0.92 99.06±0.71 100.67±0.42 98.84±0.34 98.63±0.31 98.73±0.32 99.27±2.98 101.23±2.48
Friability (%) 0.20 0.21 0.19 0.18 0.16 0.17 0.24 0.18 0.22 0.15 0.16
Hardness (kgf) 5.7 5.7 5.7 6.3 6.6 5.8 6.9 6.2 5.8 6.4 6.1


The composition of immediate release part in dualrelease matrix tablet containing sarpogrelate HCl
Composition Formulation (%)
SGH 63.16
Vivapur® 12 15.38
Crospovidone XL 07.69
Mg. St 07.69
SiO2 07.69


디자인 설계

위험성 평가와 사전연구 결과에 따라 선택되어진 HPMC K100M과 Eudragit® RSPO가 DRMT의 방출 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 서방 과립부 약물 중량의 서방화제 (X1)의 양을 45~55% (W/W)로, 서방화제에 대한 Eudragit® RSPO (X2)의 양을 10~20% (W/W)로 함유하도록 2요인 3수준 완전 요인 설계로 설계하였다. 이 때 종속변수는 2시간 후 용출률 (Y1), 8시간 후 용출률 (Y2), 및 24시간 후 용출률 (Y3)로 하였다. 2차 다항모형은 2요인 3수준의 실험조건을 Minitab ver. 18 software (Minitab Inc., Pennsylvania, USA)을 사용해서 도출하였다 (Table 4).

The experimental result of dual-release matrix tablet containing sarpogrelate HCl
Run No. Independent variable (%, W/W) Bulk density Tap density Haunsner ratio Carr’s index Flowability Weight variation (mg) Hardness (kgf) Friability (%) Content (%) Dependent variable (%)
X1 X2 Y1 Y2 Y3
1 45 20 0.45 0.51 1.13 11.76 Good 509.57±0.21 6.5±0.6 0.52 98.79±0.68 40.9±9.6 64.8±8.8 100.2±4.50
2 50 15 0.47 0.54 1.15 12.96 Good 510.13±0.58 6.6±0.6 0.44 98.02±0.72 39.9±9.5 067.1±10.0 100.7±4.10
3 50 20 0.46 0.52 1.13 11.54 Good 509.70±0.60 6.5±0.6 0.42 99.24±0.26 038.6±11.5 065.7±12.5 100.3±4.60
4 55 20 0.46 0.52 1.13 11.54 Good 509.43±0.90 6.5±0.5 0.31 98.54±0.73 34.6±7.1 064.4±11.6 98.1±1.2
5 55 15 0.46 0.54 1.17 14.81 Good 509.07±0.71 6.3±0.6 0.43 98.96±1.24 32.6±5.6 59.8±9.1 96.5±2.4
6 50 10 0.51 0.59 1.16 13.56 Good 509.87±0.70 6.6±0.6 0.62 102.98±1.880 38.0±4.5 65.4±5.6 98.6±4.5
7 45 15 0.47 0.55 1.17 14.55 Good 511.20±1.44 6.5±0.5 0.52 99.55±2.55 38.2±4.5 63.4±4.5 98.5±4.5
8 45 10 0.46 0.52 1.13 11.54 Good 509.23±3.42 6.3±0.6 0.34 98.57±1.68 39.9±2.4 65.5±2.2 102.1±3.30
9 55 10 0.45 0.51 1.13 11.76 Good 512.57±0.76 6.4±0.8 0.20 101.45±2.070 38.2±0.6 67.9±6.3 101.9±3.20

X1: Amount of total polymer to SGH in sustained release part (%, W/W), X2: Amount of Eudragit® R SPO to total polymer (%, W/W)

Y1: Dissolution rate (%) at 2 hour, Y2: Dissolution rate (%) in 8 hour Y3: Dissolution rate (%) at 24 hour



이들의 상관관계에 대한 모델 적합성은 회귀분산분석 (ANOVA analysis, p<0.05) 다중상관계수 (R2) 및 적합성 결여 (Lack of fit)를 통해 검증하였으며 2시간, 8시간 및 24시간 후 용출률을 25~35, 40~60 및 95~100%을 가지는 최적의 HPMC K100M과 Eudragit® RSPO의 양을 제시하였다.

상호호환성

SGH와 DRMT에 사용된 고분자 간의 상호적합성을 퓨리에 변환 적외선 분광기 (FT/IR-4100, Jasco, Tokyo, Japan)를 이용하여 브롬화칼륨 디스크 정제법으로 400~4,000 cm-1에서 투광도를 측정하여 스펙트럼을 얻었다.

SGH, HPMC K100M, Eudragit® RSPO, DRMT의 속방부, 서방부, 및 속방부와 서방부의 혼합물의 표면을 60 mA에서 주사전자현미경 (FE-SEM, S-4800, Hitachi, Schaumburg, IL, USA)으로 측정하여 표면의 상태를 관찰하였다. 이 때 시료는 측정하기 전 2주 동안 데시케이터에 넣어 건조시켜 수분을 제거하여 이온 증착기로 백금 코팅하여 사용하였다.

물리적 특성

유동성: 타정 혼합물의 겉보기와 탭밀도를 측정하여 유동성 및 압축성을 구하였다. 즉 겉보기밀도 (ρB)와 탭밀도 (ρT)는 50 mL 메스실린더 (M0)에 일정량의 타정 혼합물 (VB)를 취하여 1분간 일정한 속도로 탭을 반복한 뒤, 압축된 최종 용적 (VT)과 중량 (Mt)를 측정하여 다음 식에 따라 계산하였다.25)

Bulk densityρB=MtM0/VB
Tapped densityρT=MtM0/VT

겉보기와 탭밀도로 Hausner ratio 및 Carr's index를 다음 식에 따라 계산하여 유동성 및 압축성을 평가하였다.

Hausner ratio (H)=ρTρB
Carr's index=100×11H

이 때 Carr’index와 Hausner ratio의 값이 각각 <10와 1.00~1.11일 때 excellent/very free flow, 11~15와 1.12~1.18일 때 good/free flow, 16~20과 1.19~1.25일 때 fair, 21~25와 1.26~1.4일 때 passable, 그리고 26~31과 1.35~1.45일 때 poor flow/cohesive로 나타내었다.26)

경도, 질량 편차 및 마손도: 제조된 DRMT의 경도는 경도측정기 (MHT-20, Cambell electronics, India)로 정제가 파쇄되는 점의 값으로 측정하였다.

질량 편차는 제조된 DRMT 10개의 무게를 측정하고 전체 정제의 평균 무게를 구하여 각각의 정제의 무게와의 편차를 측정하여 평가하였을 때 상대표준편차 5% 이내일 때 적합한 것으로 평가하였다.

마손도는 DRMT 10개를 취하여 마손도 측정기 (FRV 1000, Copley Scientific Ltd., UK)를 25 rpm으로 4분간 회전시킨 다음 꺼내어 감소된 정제의 무게를 측정하였다. 이때 3회 반복 측정하여 대한민국약전 12 개정 정제의 마손도 시험법 기준에 따라 평균 질량 감소가 1.0% 이하일 때 적합한 것으로 평가하였다.

함량 평가

제조된 SGH 함유 DRMT 10정을 취하여 유발 및 유봉에 갈아 SGH 30㎎ 해당량을 채취하여 인공장액 (pH 6.8)을 가해 전량을 100 mL로 한 다음 초음파 처리하여 원심분리한 후, 상층액 10 mL를 취해 완충액으로 희석하여 0.45 μm 실린지 필터로 여과하여 HPLC에 주입하여 미리 작성되어진 검량선 식에 의해 함량(%)을 구하였으며 3회 반복하여 재현성을 확인하였다. 이 때 HPLC (LC-40D XR, Shimadzu, Kyoto, Japan) 조건은 미리 분석법이 검증된 Gil MC et al.27)의 방법에 따라 이동상은 물 : 아세토니트릴 : 트리플루오르 아세트산을 1300 : 700 : 1 (V/V%), 컬럼은 Inertsil ODS-3V (C18, 4.6 × 150 mm, 5 μm, GL Sci., Tokyo, Japan), 컬럼 온도는 40℃, 파장은 272 nm, 유속은 1.0 mL/min 그리고 주입량은 10 μL이었다.

따로 검액과 표준액 제조 시 사용되는 시험액과 SGH를 제외한 부형제가 함량과 용출 시험법에 영향을 미치지 않음을 확인하기 위하여 blank, placebo, 표준액, 표준액과 placebo 혼합액을 취하여 SGH가 부형제와 상호 간에 피크가 분리되는지 확인하였다.

In vitro 용출실험

Table 1과 2의 처방에 따라 제조된 DRMT 1정 (SGH 300 mg 해당량)을 취하여 인공장액 (pH 6.8) 900 mL, 37±0.5℃, 50 rpm의 조건으로 진행하였다. 정해진 시간 (0, 0.5, 1, 2, 3, 6, 8, 10, 12, 18 및 24시간)에 따라 미디움으로부터 검액 5 mL씩 취한 뒤 즉시 동온 동량을 보충해주었으며 HPLC에 주입하여 분석하여 미리 작성되어진 검량선 식에 의해 용출률 (%)을 구하였다.

따로 시판품인 Sarpodifil® SR 정 300mg의 동등성은 인공장액 (pH 6.8)에서 동일한 조건과 방법으로 초기 (2시간, 20% 이하), 중간 (8시간, 50% 이상) 및 종결 (24시간, 80% 이상) 시점에 제제 간의 용출률을 측정하여 평가하였다.

유사성 인자 (f2)

각 용출 미디움에서 얻어진 용출률부터 model-dependent를 사용하여 다음 식에 따라 차이 인자 (f1)와 유사성 인자 (f2)를 계산하여 평가하였다.28)

f1= j=1n Rj Tj / j=1n Rj ×100f2=500×log1+1/n j=1n Rj Tj 0.5×100

여기서 n은 용출률 (%)을 측정하는 시점의 수이고, RjTj는 각각 시점 j에서 대조약과 시험약의 평균 용출률(%)을 말한다.

서방정에서 각 시점에서 대조약과 시험약의 평균 용출률 차이가 ±15% 미만이고, 유사 인자 (f2)가 50 이상일 때 두 용출 곡선이 유사한 것으로 간주되며, 동등한 용출 양상을 갖는 것으로 판정한다.29-31)

방출 메카니즘

용출시험으로부터 얻어진 각각의 데이터는 약물용출 메카니즘에 많이 이용되는 4가지 모델(Zero order kinetic, Higuchi model, Korsmeyer-Peppas model 및 First order kinetic)을 이용하여 용출속도와의 상관계수를 구하였다. 이때 모델의 용출속도의 상관계수는 다음 식에 따라 구하였으며 Kormeyer-Peppas model의 경우 약물이 10~60 % 사이에 용출되어진 데이터만 사용하여 평가하였다.

Zero order kinetic: Mt=K0×tHiguchi model: Mt=K1/2×t1/2Kormeyer-Peppas model: Mt/M=K×tnFirst order kinetic: Mt=Log MK/2.303×tHixon-Crowell cube root law: M1/3Mt1/3=K1/3×t

이들 식에서 Mt는 시간 t에서 방출된 약물의 양, M은 이중방출 제어 매트릭스 정제에 함유되어 있는 약물의 양, K는 속도상수, n은 방출 메카니즘과 관련된 지수이다. Kormeyer-Peppas model은 제형의 기하학적 형태에 따라서 조금씩 차이가 있지만 원통형 (Cylinder)의 경우 n<0.45인 경우 유사 Fickian 확산, n=0.45인 경우 Fickian 확산, 0.451인 경우 non-Fickian super case 2 확산을 따른다고 정의하고 있다.32-34)

따로 이중방출 제어 매트릭스 정제의 약물 방출 양상을 비교하기 위하여 설정된 model로부터 t25%, t50% 및 t75% 그리고 평균 용출 시간 (Mean dissolution time, MDT) MDT = (n/n+1)×K-1/n 식을 이용해서 계산하여 방출 메카니즘 (n값)의 차이를 비교하였다.35,36)

결과 및 고찰(Results and Discussion)

위험성 평가

SGH를 함유하는 DRMT의 제조 공정과 첨가물의 잠재 위험 요소를 FMEA를 이용하여 위험성을 파악하였다. 핵심 품질 특성 (CQA)에 미치는 영향을 위험 우선순위 (RPN)로 평가한 결과 약물의 함량에는 습식 과립의 건조 시간과 온도가, 초기 2시간과 이후 24시간까지의 용출에는 서방화제의 종류와 양이 위험성이 가장 높게 평가되었다. 따라서 공정상에서의 건조 시간과 온도, 첨가물에서 서방화제의 종류와 양을 핵심 요인으로 선정하였다(Table 5).

RPN score of FMEA risk assessment for dual-release matrix tablet containing Sarpogrelate HCl
CQA Variables Hardness (kg) Drug contents (%) Drug release at 2 hr (%) Drug release at 24 hr (%)
API Purity Low (1*) Low (2) Low (1) Low (1)
Particle size Low (1) Low (1) Mid (4) Low (2)
Solubility Low (1) Low (1) Low (2) Low (2)
Binder Type Low (2) Low (2) Low (2) Low (2)
Viscosity Low (2) Low (2) Mid (4) Mid (4)
Ratio Low (2) Low (2) Mid (4) Mid (4)
Sustained release agent Type Low (1) Low (2) High (18) High (27)
Amount Low (1) Low (2) High (18) High (27)
Disintegrating agent Type Low (1) Low (2) Mid (6) Mid (6)
Amount Low (1) Low (2) Mid (6) Mid (9)
Lubricant Amount Mid (4) Low (2) Mid (4) Low (2)
Drying Time Mid (8) High (18) Mid (4) Mid (6)
Temperature Mid (8) High (18) Mid (4) Mid (6)
Tableting Pressure Mid (6) Low (2) Mid (4) Mid (12)

*RPN: Low (1~3), Middle (4~12), High (13~27)

Any variable above the RPN threshold of 13~27 was considered as potential high risk factor



공정조건 및 약물 비율

서방부 과립 제조 과정에서 에탄올의 양에 따라 결합액의 점도가 달라질 수 있어 회수율과 과립의 형성 유무에 영향을 미칠 수 있다. 즉 펙틴이나 20% 이상의 HPMC K100M의 경우 결합액의 점도가 높아 체에 달라붙는 양이 많아 회수율이 낮았으며, 점도가 낮은 HPMC K4M과 K15M와 EC에서는 에탄올의 양이 증가하여 결합액의 양이 많아지면 과립이 제대로 형성되지 않아 미분이 많이 발생하는 현상이 발생하여 습식 과립을 제조하기 위한 에탄올의 양은 0.2 mL/정로 고정하여 진행하였다.

SGH는 열과 수분에 의해 불안정한 것으로 알려져 있어37) Gil MC et al.의 연구결과27)에 따라 안정화제로 구연산을 전체 중량의 1.6% 첨가하여 60과 80℃에서 각각 30, 60분간 건조하였을 때 SGH의 함량은 각각 100.7±2.9, 98.8±1.3, 98.9±2.6 및 98.0±1.2%로서 크게 유의성이 없었으므로 이후 실험과정에서는 60℃에서 30분간 건조하였다.

DRMT를 직접 타정하는 경우 초기 2시간 이내에 80% 이상 방출되면서 서방화제의 효과를 나타낼 수 없었으나 과립을 제조하여 타정하였을 때 방출 억제 효과가 관찰되었다 (Fig. 2(a)).



Fig. 2. Dissolution profiles according to (a) sarpogrelate HCl ratio in immediate and sustained release part and (b) method (Mean±SD, n=3).

서방 과립부의 약물 중량을 40, 60 및 80%로 달리하여 제조하였을 때, 40% (W/W)을 함유하는 경우에는 속방부에 너무 많은 양이 들어가 방출이 조절되지 않았고, 80% (W/W)에서는 약물에 비해 결합제의 양이 충분하지 않아 방출이 조절되지 않았으나 60% (W/W)에서는 서서히 방출되는 것을 확인하였다 (Fig. 2(b)).

상호호환성

FT-IR 분석 결과 SGH의 특징적인 작용기는 각각 2860 cm-1에서 O-H 스트레칭, 1721 cm-1에서 C=O (ester) 스트레칭, 1506 cm-1에서 C=C 스트레칭, 1280 cm-1에서 C-N 스트레칭 그리고 1050 cm-1에서 지방족 에테르의 C-O-C 스트레칭이 나타났다. 부형제 및 물리적 혼합물에서도 추가적인 결합 없이 SGH의 특징적인 피크가 관찰되어 물리적 및 화학적 상호작용 없이 안정적인 상호호환성을 나타내었다 (Fig. 3).



Fig. 3. FT-IR spectra of sarpogrelate HCl (a), HPMC K100M (b), Eudagit® RSPO (c), sustained release part (d) and mixture of dual-release matrix tablet (e).

SEM으로 제조된 과립부의 표면 특성을 관찰한 결과 속방부 (Fig. 4(d))에서는 SGH와 첨가제의 결정들이 혼합되어 존재하지만 서방 과립부 (Fig. 4(e))에서는 서방성 고분자에 SGH가 싸여 있는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 DRMT 혼합물의 경우 (Fig. 4(f)) 속방부의 결정들과 서방 과립부가 섞여 있는 것을 관찰할 수 있어 24시간 동안 지속적인 방출이 일어날 수 있는 것을 관찰할 수 있었다 (Fig. 4).



Fig. 4. SEM pictures of sarpogrelate HCl, HPMC K100M, Eudagit® RSPO, immediate release part, sustained release part and mixture of dual-release matrix tablet.

물리적 특성 및 함량

모든 처방에서 펙틴과 EC을 함유한 처방을 제외한 모든 처방에서 양호하였으며 특히 서방성 고분자 단독보다는 HPMC K100M과 혼합된 처방에서 더 우수한 유동성을 나타내었다.

용출과 함량 시험에서 사용되는 SGH의 분석조건은 DRMT의 제조에 사용되는 부형제의 영향을 받지 않고 유지 시간이 7.10분으로서 placebo 용액이나 IPP (12.65분)의 영향을 받지 않고 98.9~105.0%의 회수율로 명확하게 분리되어 상관계수(R2) 0.9985 이상의 양호한 직선성과 정량성을 가짐을 확인하였다.

모든 처방에서 SGH는 마손도 0.25% 이하, 경도 5.5~6.9 kgf, 평균중량 505.26~513.80 mg 그리고 함량 98.27~101.23%인 균일한 DRMT를 제조할 수 있었다.

용출에 미치는 영향

서방성 고분자: 위해성 평가의 결과와 동일하게 스크리닝 실험 결과 과립 중 서방화제의 종류와 양은 개발하고자 하는 DRMT의 유동성, 경도 및 함량에 큰 영향을 미치지 않았으나 용출률은 영향을 받았다. 즉 친수성 고분자에서의 약물의 방출은 친수성 고분자의 수화를 통해 정제 표면에서 형성되는 친수성 겔 장벽을 통하여 이루어지며 이는 고분자의 스웰링을 통한 겔 층의 빠른 형성과 점도 및 침식 속도 등에 의존할 수 있다.38) 따라서 서방화제로 사용되는 친수성 또는 소수성 고분자인 HPMC K4M, K15M, K100M, EC, 펙틴 및 Eudragit® RSPO와 RLPO를 각각 11.89% (서방 과립부 약물 중량의 20.8%)로 첨가하여 용출에 미치는 영향을 검토하였을 때 펙틴, Eudragit® RSPO와 RLPO는 30분 이내, 그리고 EC는 2시간 이내에 90%이상으로 빠르게 방출되었다 (Fig 5(a)). 친수성 폴리머에서는 약물의 방출은 정제 표면에서 형성되는 친수성 겔 장벽을 통하여 이루어지기 때문에 겔 층의 빠른 형성과 점도 그리고 스웰링 또는 침식속도 등에 의존할 수 있다. 펙틴은 일반적으로 산성 조건에서 빠르게 pectinic acid로 전환되어 펙틴 내 카르복실산 간의 약해짐에 따라 겔 층의 점도가 약해지고 침식이 빠르게 일어날 수 있는 것으로 알려져 있는데, 본 연구에서는 속방부의 약물과 안정화제인 구연산이 용해되면서 매트릭스 정제 내부에 산성 환경이 형성되어, 펙틴 겔 장벽 층의 점도가 약해짐에 따라 침식이 가속화되어 방출조절이 일어나지 않는 것으로 사료된다.38) 또한 친수성 고분자인 HPMC K4M과 K15M은 8시간 그리고 K100M에서 12시간 지속적으로 방출되는 양상을 나타내었는데, 이는 상대적으로 더 높은 점도를 가진 HPMC K100M이 스웰링되어 형성된 겔 층이 높은 점도로 인해 침식이 더 느리게 일어나 안정성을 가질 수 있다고 보고한 Akhgari 등38)의 결과와 일치하는 결과라고 할 수 있다 (Fig. 5(b)).



Fig. 5. Dissolution profiles of sarpogrelate HCl from dual-release matrix tablet in various formula (Mean±SD, n=3).

EC와 같은 소수성 고분자는 친수성 고분자와 달리 겔 층을 형성하지 않고 정제 자체가 서서히 침식되면서 방출을 조절할 수 있는데, 일정량 이상의 소수성 기제의 사용은 방출을 지연할 수 있지만, 적은 양에서는 빠른 약물 방출을 나타낼 수 있어 방출이 조절되지 않고 빠르게 방출된 것으로 사료된다.39) HPMC에 비하여 상대적으로 소수성인 Eudragit® RSPO는 산성환경에서 빠르게 가용화되어 매트릭스에 기공을 형성하는 방출되어지는 4급 암모늄기를 함유하고 있어서 펙틴과 동일하게 속방부의 약물이 빠르게 용해되면서 매트릭스 정제 내부에서 산성 환경에 노출되면서 겔 장벽 층을 형성하여 팽윤이 일어나기 전 침식이 일어남에 따라 빠른 방출 양상을 나타낸 것으로 사료되어진다.40,41)

용출지연의 효과가 가장 좋은 HPMC K100M을 각각 23.77과 35.66% (서방성 과립부 약물 중량의 41.66과 62.50%)로 증가시켰을 때 초기 2시간에서 방출률은 각각 48.37±9.77과 23.5±5.50%로 낮아지면서 18시간 이상 지속적으로 방출되었다 (Fig. 5(c)). 이러한 용출 양상은 약물에 대한 HPMC의 양이 상대적으로 증가함에 따라 빠른 수분 흡수에 따라 침식보다는 팽윤이 빠르게 일어나 겔 장벽 층을 형성하여 점도가 높아져서 속방부의 약물이 방출되지 않았기 때문인 것으로 판단되어지며 약물양에 대한 서방화제의 양이 너무 많으면 초기 방출을 너무 낮출 수 있으므로 조절해야 할 것으로 사료된다.

서방성 고분자의 혼합: 12시간의 방출조절을 나타내었던 HPMC K100에 초기 방출률이 낮았던 EC를 각각 0:100, 75:25, 50:50, 25:75 및 100:0의 중량비로 혼합하여 용출률을 측정하였을 때 EC가 75%까지 늘어날수록 겔 층을 형성할 수 있는 HPMC K100M의 양이 감소하면서 용출이 빨라지다가 100%에서는 용출이 낮아졌지만 HPMC K100M 100%보다는 높았다. 결과에서 관찰할 수 있듯이 HPMC K100M의 용출 지연 효과를 높이기 위해서는 다른 서방화제를 너무 많이 혼합하는 것은 EC의 경우에서처럼 겔 층이 형성되기 전에 오히려 정제의 빠른 침식이 일어나면서 HPMC K100M의 용출 지연 효과를 방해하여 빠르게 방출돈다고 할 수 있다 (Fig. 5(d)).

전체 서방화제의 양을 35.66%로 고정하여 HPMC K100M에 EC, 펙틴, Eudragit RLPO 및 RSPO를 각각 7.13과 11.89% (서방화제 중량의 20과 33%)로 혼합하여 용출률을 측정하여 Fig. 6에 나타내었다. 즉 EC는 11.89%로 고정하여 HPMC K100M 혼합했을 때와 동일하게 첨가되는 양이 증가할수록 빠르게 용출되어 2시간에 50%이상이었다. EC와 달리 펙틴은 첨가되는 양에 상관없이 24시간에 83.71±1.74과 75.71±3.04%로 지연된 용출률을 나타내었다. 이는 HPMC K100M의 스웰링에 의해 형성된 겔 층으로 인해 약물 방출이 지연되면서 pectinic acid로의 전환이 억제되어 겔층의 점도가 약해지지 않고 유지되면서 용출률이 억제되는 것으로 판단되어진다 (Fig. 6(a)).



Fig. 6. Dissolution profiles of sarpogrelate HCl according to mixing of EC, pectin, Eudragit® RSPO and RLPO into HPMC K100M (Mean±SD, n=3).

수불용성 고분자인 Eudragit® RSPO와 RLPO는 첨가되는 양에 따라 다른 용출 양상을 나타내었다. 즉 Eudragit® RSPO 33%에서는 HPMC K100M 단독과 유사한 용출률을 나타내었으나 20%에서는 2시간에 22.32±1.01%로 방출되면서 24시간동안 지속적으로 방출되는 양상을 나타내었다. Eudrgit® RLPO는 20%에서 너무 억제되어 24시간에 66.04±3.24%로 낮은 용출률을 나타내었고 33%에서도 유사한 양상을 나타내었다 (Fig. 6(b)).

이상의 연구 결과에 따라 24시간동안 지속적으로 방출될 수 있는 DRMT를 제조하기 위해서는 친수성 고분자이며 수분 흡수가 상대적으로 빠른 1차 서방화제로 HPMC K100M를, 첨가되는 양에 영향을 받는 Eudragit® RSPO를 전체 서방화제에 일정한 중량비로 혼합하도록 설계하는 것이 타당하다고 판단되어졌다.

이중방출 제어 정제의 용출 특성

위험성 평가를 통해 독립변수를 서방 과립부 약물에 대한 전체 서방화제의 양 (X1)과 서방화제에 대한 Eudragit® RSPO의 양 (X2)으로 설정하여 완전요인설계에 대한 종속변수의 결과, 반응표면도, 모형 적합성을 위한 2차 항에 대한 회귀분산분석 (p<0.05) 및 다중상관계수를 Fig. 7, 8Table 6에 나타내었다.



Fig. 7. Main effect (left side) and interaction diagram (right side) on dissolution rate (%) at 2 hr (Y1), 8hr (Y2) and 24 hr (Y3) for total amount of polymer (X1) and amount of Eudragit® RSPO (X2) in sustained release part.



Fig. 8. Response surface plots on dissolution rate (%) at 2 hr (a), 8 hr (b), 24 hr (c) for total amount of polymer (X1) and amount of Eudragit® RSPO (X2) in sustained release part.

Results of polynomial equations derived for various responses
Variables Observed response
bo X1 X2 X12 X22 X12 X12*X2 X1*X22 X12*X22
Y1 Coefficient 11848 -485 -1379 4.94 39.8 57 -0.585 -1.651 0.01704
P-value 0.011 0.01 0.031 0.009 0.057 0.027 0.0240.05 0.044
Y1 = 11848-485X1-1379X2+4.94X12+39.8X22+57.0X12-0.585X12*X2-1.651X1*X22+0.01704 X12*X22
Y2 Coefficient 8050 -328 -830 3.35 22.5 34.8 -0.362 -0.96 0.0101
P-value 0.151 0.146 0.289 0.138 0.384 0.269 0.251 0.356 0.331
Y2 = 8050-328X1-830X2+3.35X12+22.5X22+34.8X12-0.362X12*X2-0.96X1*X22+0.0101X12*X22
Y3 Coefficient 596 -22 -49 0.23 2 2.2 -0.025 -0.09 0.00099
P-value 0.878 0.89 0.929 0.882 0.912 0.92 0.911 0.902 0.892
Y3 = 596-22X1-49X2+0.23X12+2.0X22+2.2X12-0.025X12*X2-0.090X1*X22+0.00099X12*X22


다중 회귀 모델 분석 결과 2시간과 8시간의 용출률은 서방화제와 Eudragit® RSPO의 양에 의해 유의적 (p<0.05, p=0.009, 0.005)으로 영향을 받았으나, 24시간에서는 유의성이 없었다. 즉 2시간에서 용출률 (Y1)은 서방화제가 증가함에 따라 선형적으로 감소하였으나, Eudragit® RSPO의 양이 증가함에 따라 2차항의 곡선을 나타내면서 20%에서 최고점을 나타내었다. 또한 45.65와 54.85%에서 교호작용이 나타나는 양상은 속방부의 SGH가 초기에 빠르게 용출되다가 HPMC K100M과 Eudragit® RSPO가 서로 다른 속도로 팽윤되어 겔화되면서 방출 지연이 다르게 나타나기 때문인 것으로 사료된다.

8시간에서 용출률 (Y2)는 Y1과 유사하게 서방화제가 증가에 따라 용출률의 감소가 나타났으며 54%에서 최저점을 나타내는 2차항 곡선의 형태를, Eudragit® RSPO의 양이 증가함에 따라 16.8%에서 최고점을 나타내는 2차항 곡선의 형태를 나타내면서 47.95%에서 교호작용이 나타났다.

24시간 용출률 (Y3)은 유의성이 없었으나, 서방화제가 52.42%에서 최저점을 나타내었고, 교호작용없이 Eudragit® RSPO의 양이 증가함에 따라 용출률이 증가하는 양상을 나타내었다.

DRMT로부터 SGH의 용출 양상과 25, 50 및 75%가 용출되는 시간과 평균 용출 시간 (MDT, mean dissolution time)을 계산하여 Fig. 10Table 7에 나타내었다. 즉 전체 폴리머의 양이 45%에서는 Eudragit® RSPO의 양이 증가하면서 25와 75% 용출되는 시간은 각각 0.78과 9.10, 0.71과 8.06 및 0.67과 14.25시간을, 50%에서는 각각 2.21과 12.61, 1.07과 10.66 및 0.74와 10.67을, 55% 에서는 0.78과 9.10, 1.73과 12.61 및 0.35와 8.01을 나타내어 전체 서방화제는 50~55%, Eudragit® RSPO는 서방화제 중량의 10~15%를 함유하였을 때 초기 방출을 제어하면서 지속적으로 방출할 수 있는 DRMT를 제조할 수 있을 것으로 관찰되었다. 또한 DRMT는 전체 서방화제의 양보다는 Eudragit® RSPO의 양이 증가할수록 늘어나는 양상을 나타내어 디자인 설계과정에서 얻어진 결과와 동일하다고 할 수 있다. 이러한 결과는 사전 연구결과에서도 관찰되 DRMT로부터 SGH의 방출은 Eudragit® RSPO 단독에서는 약물의 용해로 인해 내부환경이 산성으로 바뀌면서 겔 장벽 층이 형성되기 전에 침식이 먼저 일어나 초기 2시간 동안 덤핑 현상이 일어나 90% 이상이었지만, HPMC K100M과 적당한 중량비로 혼합되었을 때는 초기에 HPMC K100M이 미디움과 접촉하여 정제표면에서 겔 장벽을 신속하게 형성하여 정제 내부로 유입되는 미디움의 양이 조절되면서 약물의 용해로 인한 산성 환경이 적게 형성되어 소수성인 Eudragit® RSPO의 침식이 억제되도록 하여 초기에 덤핑 현상을 일으키지 않으면서 용출이 지연된다는 것을 확인해주는 결과라고 할 수 있다.



Fig. 10. Overlay plot that satisfied the target value for the response variables.

In vitro dissolution parameters
Run # t25% (hr) t50% (hr) t75% (hr) MDT (hr)
1 0.67 4.32 14.25 7.90
2 1.07 5.09 10.66 7.38
3 0.743.97 10.67 6.33
4 0.35 2.69 08.01 9.47
5 1.73 4.72 12.15 7.97
6 2.21 6.56 12.61 10.510
7 0.46 2.50 06.91 4.31
8 0.71 2.90 08.06 4.45
9 0.78 3.66 09.10 4.99
Reference 0.98 3.56 23.97 5.12
Optimized 0.97 3.27 23.22 9.63

MDT (Mean dissolution time) = (n/n+1)×K-1/n



이중방출 제어 정제의 용출 메카니즘

DRMT로부터 SGH의 용출 특성을 설명하기 위하여 용출 메카니즘을 살펴보았을 때, Table 8에서 보는 바와 같이 Higuchi model (R2 : 0.9345~0.9878), Zero order (R2 : 0.8047~0.9367), First order (R2 : 0.6892~0.8256) 및 Hixson-Crowel model (R2 : 0.7293~0.8785)이었다. 특히 약물의 방출이 매트릭스의 빠른 침식이나 팽창보다는 확산에 의해 조절되는 시스템에 적합한 Higuchi model에서 가장 적합한 것으로 관찰되었다.42) 확산 메카니즘을 확인하기 위해 용출 데이터를 Korsmeyer-Peppas model에 적용하였을 때 0.3679~0.4737의 release exponent를 가지면서 양호한 직선성 (R2 : 0.9301~0.9956)으로 확산을 통한 Fickian diffusion mechanism로 관찰되어 시간대별 용출 양상을 뒷받침해주는 결과를 얻을 수 있었다. 잔차의 제곱합 (RSS)는 종속변수의 실제값과 종속변수의 예측값 간의 차이를 측정하는 것으로 여러 모델을 비교하여 가장 적합한 모델을 결정하는데 유용한 지표일 수 있는데 여러 가지 모델 중 Korsmeyer-Peppas model에서 가장 낮은 RSS로 측정되어 SGH를 함유하는 이중제어 매트릭스 정제의 용출 기전에 가장 적합한 것을 확인할 수 있었다.

Statistical data for dual-release matrix tablet containing sarpogrelate HCl in simulated intestinal fluid (pH 6.8)
Run # Zero order Higuchi model Hixon-Crowell First order Korsmeyer-Peppas model
R2 K RSS R2 K RSS R2 K RSS R2 K RSS R2 K n RSS Mechanism of release
1 0.8542 5.2229 5984.68 0.9790 18.1987 175.7599 0.8450 0.0676 0.4995 0.7855 0.0541 0.4756 0.9416 0.2883 0.3679 0.0074 Fickian diffusion
2 0.8762 5.5876 5672.67 0.9842 20.9406 173.4688 0.8157 0.0797 0.8540 0.7632 0.0641 0.7580 0.9854 0.2545 0.4270 0.0017 Fickian diffusion
3 0.8583 5.6418 6754.44 0.9792 20.1814 213.7139 0.8245 0.0727 0.6699 0.7714 0.0573 0.5783 0.9875 0.2911 0.3979 0.0013 Fickian diffusion
4 0.8084 6.0222 11046.92 0.9439 19.5677 561.4040 0.8226 0.0605 0.4703 0.7941 0.0453 0.3175 0.9597 0.3949 0.2386 0.0015 Fickian diffusion
5 0.8886 5.5240 4915.29 0.9752 21.5235 290.4837 0.7934 0.0865 1.1605 0.7417 0.0712 1.0514 0.9301 0.2186 0.4737 0.0105 Fickian diffusion
6 0.9367 5.2574 2402.46 0.9878 21.7119 143.9017 0.8785 0.0963 0.7634 0.8256 0.0811 0.8279 0.9527 0.1844 0.4876 0.0141 Fickian diffusion
7 0.8047 6.1005 11614.57 0.9345 20.4271 721.8079 0.7293 0.0641 0.9067 0.6892 0.0489 0.6412 0.9966 0.3515 0.3802 0.0002 Fickian diffusion
8 0.8276 5.7899 8979.93 0.9513 20.3759 524.5899 0.7328 0.0701 1.0684 0.6852 0.0553 0.8376 0.9893 0.2945 0.4624 0.0008 Fickian diffusion
9 0.8410 5.7115 7928.28 0.9623 20.4959 406.8550 0.7533 0.0729 1.0359 0.7011 0.0579 0.8522 0.9956 0.2795 0.4621 0.0006 Fickian diffusion
Reference 0.9328 28.6254 442.80 0.9957 27.7660 4.0979 0.9940 0.3294 0.0008 0.9903 0.2911 0.0010 0.9892 0.3832 0.3124 0.0002 Fickian diffusion
Optimzed 0.9236 29.0946 525.21 0.9976 27.6647 2.2538 0.9532 0.2995 0.0055 0.9470 0.2637 0.0049 0.9936 0.3939 0.2899 0.0001 Fickian diffusion


이상의 실험결과를 바탕으로 HPMC K100M과 Eudragit® RSPO의 비율을 조절한다면 초기 2시간 동안 속방부에서 빠르게 방출되어 유효농도에 도달한 이후, 서방 과립부의 방출 지연 효과에 의해 24시간동안 지속적으로 방출되어질 수 있는 이중방출 제어정제를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이중방출 제어 정제의 최적 처방 개발

SGH 함유 DRMT는 2시간, 8시간 및 24시간에 각각 25~35%, 40~60% 및 95~100%의 용출률을 가지도록 겹쳐지는 설계 공간을 나타내었을 때 약물에 대한 서방화제와 Eudragit® RSPO을 각각 48.66~53.99와 10~14.06%의 범위에서 바람직한 용출 특징을 나타내었고, 특히 세가지 요인을 만족하는 서방화제와 Eudragit® RSPO의 범위는 각각 51.45~53.40%와 10.84~12.80%이었다 (Fig. 9).



Fig. 9. Dissolution profiles of dual-release matrix tablet containing sarpogrelate HCl in simulated intestinal fluid (pH 6.8) at different time intervals (Mean±SD, n=3).

최적 처방으로 약물에 대한 서방화제는 52.51%를, 서방화제에 대한 Eudragit® RSPO는 12.54%를 함유하도록 SGH 이중방출 제어 정제를 제조하여 평가하였을 때 0.8753의 중합만족도를 나타내면서 예측된 결과값과 잘 일치하였으며 대조약으로 Sarpodifil® SR 300 mg과의 차이인자와 유사인자는 각각 5.47과 84.30을 나타내면서 동등한 결과를 얻을 수 있었다 (Table 9).

The results of reference and dual-release matrix tablet containing sarpogrelate HCl prepared by optimized formulation (Mean±SD, n=3)
Time (hr) Dissolution rate (%)
Predicted value* Actual value Reference tablet
2 45.64±6.89 48.4±7.8 47.6±3.5
8 74.14±8.12 77.3±7.0 72.1±0.3
24 98.52±5.07 100.0±0.20 100.4±0.30

*95% CI range



최적화된 이중 방출 제어 정제와 대조약로부터 SGH의 지속적인 in vitro 방출을 두 단계로 나누어 관찰한 결과 초기 약물의 덤핑없이 Eudragit® RSPO와 HPMC K100M의 시너지 작용에 의해 초기에 약물의 급격한 덤핑 현상을 일으키지 않고 2시간동안 속방부가 먼저 방출되고 겔 장벽층을 통한 확산 현상에 의해 지속적으로 24시간동안 방출된다는 것을 확인할 수 있었다 (Fig. 11).



Fig. 11. Linear forms of the Zero order, First order, Higuchi, Hixon-Crowell and Korsmeyer-Peppas models applied for the release of sapogrealate HCl from reference and optimized tablet on initial (left side) and second stage (right side).

이상의 결과를 바탕으로 HPMC K100M과 Eudragit® RSPO의 상호작용에 의해 확산을 통해 24시간동안 지속적으로 방출되어질 수 있는 DRMT 시스템으로서의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

결 론(Conclusion)

본 연구에서는 완전 요인 설계에 따라 HPMC K100M과 Eudragit® RSPO의 비율을 달리하여 서방 과립부를 포함하는 SGH 이중방출 제어 단일 매트릭스 정제를 제조한 후, 2, 8 및 24시간 후 용출률을 평가하여 최적 처방을 포함하는 설계 공간을 제시하였으며, 대조약 (Sarpodifil® SR 정 300 mg)과 용출 양상을 비교하여 SGH의 DRMT의 개발 가능성을 제시하고자 하였다. 서방화제의 전체양 (X1)을 45~55%로, 서방화제에 대한 Eudragit® RSPO (X2)의 양을 10~20%로 함유하도록 서방 과립부를 제조하여 60℃에서 30분간 건조한 후, 속방부와 혼합하여 95%이상 함량을 함유하는 SGH를 함유 이중방출 제어 매트릭스 정제를 제조할 수 있었다. 2와 8시간의 용출률은 서방화제와 Eudragit® RSPO의 양에 의해 유의적으로 영향을 받아 서방화제가 증가함에 따라 선형적으로 감소하거나 Eudragit® RSPO의 양이 증가함에 따라 2차항의 곡선 양상을 나타내었고, 24시간에는 유의성과 교호작용없이 Eudragit® RSPO의 양이 증가함에 따라 용출률이 증가하는 양상을 나타내었다. SGH는 HPMC K100M과 Eudragit® RSPO의 교호작용에 의해 유의하게 영향을 받으면서 Higuchi와 Korsmeyer-Peppas model에 의해 Fickian diffusion에 의해 24시간 동안 지속적으로 방출되었다. 세가지 요인을 만족하는 서방화제와 Eudragit® RSPO의 범위는 각각 51.45~53.40%와 10.84~12.80%이었고 특히 서방화제 52.51%와 Eudragit® RSPO 12.54%를 함유하는 이중방출 제어 매트릭스 정제에서는 높은 중합도 (0.8753)를 가지고 예측된 값과 일치하였을뿐 만 아니라 대조약과의 차이인자와 유사인자는 각각 5.47과 84.30로 동등성을 확보할 수 있었다. 이상의 결과를 바탕으로 HPMC K100M과 Eudragit® RSPO의 상호작용에 의해 초기에 약물의 급격한 덤핑 현상을 일으키지 않고 2시간동안 속방부가 먼저 방출되고 겔 장벽층을 통한 확산 현상에 의해 지속적으로 24시간동안 방출되어질 수 있는 DRMT 시스템으로서의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

Conflict of Interest

모든 저자는 이해 상충을 가지고 있지 않음을 선언한다.

Authors’ Positions

Purevdorj Otgonkhishig : Graduate student

Su Hwan Lee : Master

Myung-Chul Gil : PhD

Yong Ho Cho : Professor

Gye Won Lee : Professor

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