Poorly soluble lidocaine and lipophilic vitamin E were phase-separated and polymerized with monomer to form contact lenses. The physical properties and drug release of the manufactured lenses were studied. The used drugs were lidocaine, for local anesthesia, and vitamin E, anti-cataract effect. The HEMA lenses were thermally polymerized with coacervated lidocaine and vitamin E. We measured the light transmittance and water content of drug-containing contact lenses. Optical microscopes and particle size analyzers were used for surface and particle analysis. As a result, the light transmittance of the coacervation drug lens was lower than that of the no-drug lens. However, water content of coacervated drug lens was slightly increased and the drug releasing period was prolonged. The preparation of coacervated drugs enables sustained release of the hardly soluble drugs in the lens. The contact lenses containing coacervated drugs can be used as drug delivery lenses for the prolonged treatment of eye diseases.

본 연구에서는 난용성인 리도케인과 친유성인 비타민 E를 상분리한 후 콘택트렌즈와 중합하였다. 제조된 약물 렌즈의 물리적 특성과 약물 방출 현상을 연구하였다. 하이드로젤 콘택트렌즈는 HEMA, EGDMA 및 AIBN를 일정 비율로 혼합하였고, 약물은 안구 국소 마취수술에 사용되는 리도케인과 백내장 예방 효과가 있는 비타민 E를 각각 사용하였다. 코아세르베이션된 리도케인과 비타민 E 제형과 HEMA 고분자를 교반하여 열 중합으로 렌즈를 제조하였다. 약물 콘택트렌즈의 광 투과율(UV-B, UV-A, Visible) 및 수분 함량을 측정하였고, 표면 특성과 입자 분석은 광학 현미경 및 입도 분석기를 사용하였다. 약물 방출량은 UV-spectrophotometer로 측정하여 분석하였다. 그 결과, 약물 비함유 콘택트렌즈(p-HEMA 100 wt%)와 비교하여 코아세르베이션 약물 렌즈의 광투과율은 낮게 나타났다. 반면, 함수율은 각각 4.10%, 3.62% 약간 증가하였고, 약물의 방출기간은 최소 3일에서 최대 19일까지 연장되었다. 계면 활성제를 이용한 코아세르베이션된 약물 입자의 제조로 콘택트렌즈에서 약물의 지속적인 방출이 가능하였다. 코아세르베이션된 약물을 함유하는 콘택트렌즈는 장기적인 치료가 필요한 안구 질환에 적합한 약물 전달 렌즈로의 응용이 가능하다.

Keywords: drug releasing contact lens, coacervation contact lens, drug diffusion, lidocaine, vitamin E

점안액은 안질환의 치료로 90% 이상 사용되지만 잘 알려진 바와 같이 투약량의 대부분(90% 이상)이 안구 외부나 비강으로 흘러내려 약 10% 미만만이 치료부위에 흡수된다.¹ 이처럼 소량의 선택적으로 흡수되는 약물 전달 시스템으로는 안질환의 효과적인 치료 및 예방이 어렵다. 반복적인 투약으로 일시적 약물 흡수효과를 높일 수 있으나 약물의 과다 사용으로 인해 심혈관을 포함하는 타기관 질환을 유발하기도 한다. 또한 각막의 치료부위에 전달되기에는 약물이 전달되는 시간이 짧아 녹내장 등 각막 질환 치료에는 비 효율적이다.^2,3
점안액의 대안으로서, 연고와 같이 안구 표면에 넓게 도포되고, 시력교정에 불편함이 없는 콘택트렌즈를 이용한 약물전달체가 연구되고 있다. 콘택트렌즈 약물 전달 시스템은 1960년대 Wichterle 등이 HEMA 하이드로젤 재질의 약물 전달렌즈 모델로부터 시작되었고,^4,5 그 이후 콘택트렌즈의 재질, 약물의 특성(친수성, 소수성, 양쪽성, 이온성 여부 등), 약물저장방식, 렌즈 중합방식의 다양한 조건에서 효율성이 높은 약물 전달 렌즈에 대해 연구되고 있다. 예를 들어, Chauhan은 약물 전달 콘택트렌즈가 안구용 약물 전달에 대한 이상적 모델로서, 투약요법, 생체 이용률, 약물의 체류시간 연장등 다른 방식보다 잠재적 응용성이 높음을 강조하고 있다.⁶ Mohammadi 등은⁷ 상업용으로 사용 중인 4종류(Galyfilcon A, Senofilcon A, Omafilcon A, Balafilcon A)의 콘택트렌즈에 녹내장 치료용 약물(latanoprost)을 침지법으로, 각막 상피세포가 있는 시험관에서 녹내장 환자의 1일 적정 투약량(4~6 mg)의 범위 내에서 약물 방출을 관찰하였다. Ciolino 등은⁸ 약물(econazole)-PLGA 필름을 하이드로젤 표면에 광 중합하여, candida albicans 진균에 대한 항진균 활성 연장과 곰팡이 제거가 3주까지 지속됨을 보고하였다. Nikouei 등은⁹ 하이드로젤에 약물을 각인하여 약물(dorzolamide)의 적재량이 77에서 105 μg으로 증가시켰다. 이는 고분자 콘택트렌즈와 약물의 친화력을 상승시켜 약물의 지속적인 전달이 가능함을 밝혔다. Yañez 등은¹⁰ 상업용 일일 착용 렌즈(hilafilcon B)에 특정 약물(flurbiprofen)을 초임계유체(12.0MPa, 40 ℃) 기반에서 약물을 적재하였고, 렌즈의 기능적 특성을 변형시키지 않고 약물의 빠른 흡착과 방출 제어가 가능한 약물 맞춤형 네트워크를 설계하였다. 그러나 국소 치료용 약물 방출 콘택트렌즈는 높은 초기 약물 방출 비율, 치료 이하의 약물 농도, 짧은 약물의 저장 시간, 약물과의 낮은 친화도 등 한계가 있었다.
약물 전달용 하이드로젤은 약물과의 친화도가 높아야 하며, 안정적이고 선택적인 약물 방출이 필요하다.^11,12 De Jaeghere등은¹³ 코아세르베이션 기술을 응용하여 난용성 약물(febantel)의 약물 방출량을 4배 이상 증가시켰다. 개의 생체실험에서는 기존 약제(Rintal®)에 비해 코아세르베이션으로 제조된 약물(febantel, fenbendazole)입자가 혈장에서 상당히 유의하게 전달된 것을 관찰하였다. Das 등은¹⁴ 아스피린과 알부민을 이용하여 다분산성의 안정된 나노입자(46.8~190.8 nm)로 제조하였고, 1시간 동안 거의 모든 약물이 방출되는 기존 약제와 달리, 72시간 동안 약물의 90%가 지속적으로 방출되는 나노입자 제형을 연구하였다. Dong 등은¹⁵ 아미드를 함유한 난용성 약물(carbamazepine, lidocaine, cyclosporine A)을 장용성 미립자(enteric microparticles)에 캡슐화시켜 5개월 동안 물리적인 안정성을 향상시켰다. Hao 등은¹⁶ baicalin 약물을 함유한 지질 나노 입자 담체 시스템으로, 경구 생체 이용률 향상방법을 제시하였다. Sebak 등은¹⁷ HSA으로 제조한 나노입자를 이용하여 유방암 세포에 대한 시험관 실험을 실시하였다. 세포 생존율을 최대 35% 미만까지 감소시켜 약물과 종양 세포와의 결합과 전달 매커니즘을 처음으로 밝혔다. 하지만, 렌즈와의 중합 제조시 계면활성제 등 유기용매의 농도와 응고과정에서 일어나는 반응으로 렌즈의 투명성이 제한되는 특징이 있었다. 코아세르베이션된 약물은 입자의 표면적이 증가되 물리적으로 체내 안정성이 높은 특징이 있다. 제조된 약물은 고분자 매트릭스 내에서 체류시간이 연장되며, 제조과정에서의 손실 감소와 질환의 표적 부위로의 전달되는 양이 증가되는 등 효율성이 높은 특징이 있다.¹⁸ 그러나 이러한 특성들에도 불구하고, 코아세르베이션을 이용한 약물 렌즈의 연구는 미미한 실정이다. 이에 코아세르베이션을 이용한 약물 콘택트렌즈는 난용성 안질환 약물을 입자화하고 안정적으로 장시간 약물 전달이 가능한 렌즈를 연구하는데 의미가 있다. 본 연구는 용해도 정도가 다른 안구용 약물을 상 분리 방법으로 중장기 질환 치료에 효율성이 높은 약물 콘택트렌즈를 제조하고 그 방출 메커니즘을 이해하고자 하였다.