무코아데시온

무코어데시온은 생물학적 물질과 점액 또는 점막 사이의 매력적인 힘을 묘사한다.^[1] 점막은 위장(GI-tract), 질, 폐, 눈 등 상피 표면에 붙는다. 구성 성분 내에 많은 양의 물(약 95%)이 들어 있어 수소 고분자를 함유하고 있어 일반적으로 친수성이 강하다. 그러나 뮤신은 또한 젤 같은 물질의 형성을 가능하게 하는 당단백질을 함유하고 있다.^[1] 생물학적 물질에 대한 점액의 친수성 결합과 접착 메커니즘을 이해하는 것은 가장 효율적인 용도를 만들기 위해 가장 중요하다. 예를 들어, 약물 전달 시스템에서는 미세 또는 나노화 약물 입자를 효과적으로 몸 안으로 운반하기 위해 점액층이 침투되어야 한다.^[2] 생체접착은 두 가지 생물학적 물질이 계면력에 의해 함께 결합되는 메커니즘이다.

무코어데시브 결합

무코어데시온은 여러 종류의 접합 메커니즘을 포함하며, 접착 과정을 허용하는 것은 각 공정 간의 상호작용이다. 주요 범주는 습식 이론, 흡착 이론, 확산 이론, 정전기 이론, 골절 이론이다.^[3] 구체적인 공정은 기계적 연동, 정전, 확산간격, 흡착 및 파괴공정을 포함한다.^[4]

본딩 메커니즘

습식 이론: 습윤은 가장 오래되고 가장 널리 퍼져있는 유착 이론이다. 액상 용액의 접착성 구성품은 기질에 불규칙한 부분이 있을 때 스스로 닻을 내리고 결국 굳어져 접착할 부위가 된다.^[4] 표면 장력 효과는 기질 표면을 따라 접착제의 이동을 제한하며, 듀프레 방정식에 의한 접착의 열역학 작용과 관련이 있다.^[4] 접촉 각도를 결정하여 기질에 대한 접착제의 친화도를 측정한다. 0에 가까운 접촉 각도는 더 습식 가능한 상호작용을 나타내며, 그러한 상호작용이 더 큰 확산성을 갖는다.^[3]

흡착 이론: 흡착은 기질과 접착제 사이의 접착이 일차적 및 이차적 결합에 기인한다는 또 다른 널리 받아들여지는 이론이다.^[3] 1차 채권은 화학조정에 기인하며, 비교적 오래 지속되는 공밸런스 및 비공밸런스 채권을 초래한다. 공밸런스 채권 중에서 이황화 채권이 가장 중요할 것 같다. 티올레이트 폴리머(tiomer)는 점액 당단백질의 시스테인이 풍부한 서브돔과 이황화 결합을 형성할 수 있는 점액성 중합체다.^[5] 최근 티오머와 유사한 점막 표면과 공밸런트 결합을 형성할 수 있는 몇몇 새로운 종류의 폴리머가 개발되었다. 이 중합체에는 아크릴로일, 메타크릴로일, 말레미드, 붕소산염, 엔하이드록시(술포) 숙시니미드 에스테르 그룹이 구조 내에 있다.^[6] 비동결 결합 중에서는 음이온으로 충전된 점액과 수소 결합과의 점액질 치토산의 상호작용과 같은 이온 상호작용 가능성이 가장 중요하다.^[8] 2차 결합은 약한 반 데르 발스 힘, 소수성 하부구조 사이의 상호작용을 포함한다.^[9]

확산 이론: 확산 메커니즘은 접착제의 폴리머와 뮤신 체인이 기질의 매트릭스를 관통하여 반영구 결합을 형성하는 것을 포함한다.^[4] 접착제와 기질의 유사성이 증가함에 따라 점액의 정도도 증가한다.^[3] 접착강도는 침투 정도에 따라 높아져 접착강도가 높아진다.^[9] 침투율은 확산 계수, 흡착 사슬의 유연성 정도, 이동성 및 접촉 시간에 의해 결정된다.^[8] 확산 메커니즘 자체는 이식되는 분자 사슬의 길이와 교차 링크 밀도에 의해 영향을 받고, 농도 경사로에 의해 구동된다.^[3]

정전기 이론: 기질과 접착제 사이의 인터페이스를 통해 전자가 전달되는 정전 과정이다.^[4] 순결과는 페르미 층의 균형으로 인해 서로 끌어당겨져 접착을 유발하는 이중의 전하층이 형성되는 것이다.^[8] 이 이론은 기판과 접착제가 서로 다른 정전기 표면 특성을 가지고 있다는 가정에서만 작용한다.^[9]

골절 이론: 골절 이론은 특정 점막의 기계적 강도를 결정하는 주요 메커니즘으로, 점막이 발생한 후 두 물질을 분리하는 데 필요한 힘을 설명한다.^[8] 극한 인장 강도는 접착력의 분리력과 전체 표면적에 의해 결정되며, 고장은 일반적으로 인터페이스가 아닌 표면 중 하나에서 발생한다.^[3] 파단 이론은 분리력만을 다루기 때문에 중합체의 확산과 침투는 이 메커니즘에서 설명되지 않는다.^[3]

점액공정의 단계

점액 처리 과정은 접착제의 표면과 특성에 따라 크게 달라진다. 그러나 이 과정의 두 가지 일반적인 단계는 접촉 단계와 통합 단계라는 것이 확인되었다.^[1]

접촉단계

접촉 단계는 접착제와 막 사이에 발생하는 초기 습윤이다. 이것은 두 표면을 합쳐서 기계적으로 발생하거나, 입자가 흡입에 의해 비강에 침전될 때와 같은 신체 시스템을 통해 발생할 수 있다. 소분자 흡착제의 초기 흡착 원리는 DLVO 이론으로 설명할 수 있다.^[1]

흡착 이론

DLVO 이론에 따르면, 입자는 매력적이고 반발적인 힘의 균형에 의해 보류된다. 이 이론은 점액층처럼 표면에 있는 점액성 고분자 같은 작은 분자의 흡착에 적용될 수 있다. 일반적으로 입자들은 응고를 촉진하는 매력적인 반 데르 발스 힘; 흡착의 맥락에서 입자와 점액층이 자연스럽게 끌어당긴다. 입자 사이의 매력적인 힘은 표면 면적 대 부피 비율이 증가함에 따라 입자 크기가 감소함에 따라 증가한다. 이것은 반데르 발스 상호작용의 강도를 증가시키므로, 작은 입자들은 점막에 흡착하기 쉬워야 한다.^[1]

DLVO 이론은 또한 입자와 점액층의 반발력에 의한 점액층 사이의 접촉을 설정하는데 있어 몇 가지 난제를 설명한다. 표면은 많은 체계가 그렇듯이 이온을 함유한 용액에 있을 경우 접착제와 표면 사이에 정전기적 반발력을 발생시켜 전기적 이중층이 발생할 것이다. 또한 강직 효과는 표면에 대한 입자 흡착을 방해할 수 있다. 고분자 점막이 표면에 흡착되면서 시스템의 엔트로피나 장애는 감소하며, 이는 접착제와 멤브레인 사이의 접촉을 더욱 어렵게 만든다. 표면군이 큰 접착제 역시 표면에 접근할수록 엔트로피가 감소해 거부감이 생긴다.^[1]

습식성 이론

분자 접착제의 초기 흡착도 접착제와 막 사이의 습윤에 따라 달라진다. 이는 영의 방정식을 사용하여 설명할 수 있다.

${\displaystyle {\cos(\theta )\;=\{\frac {\fract _{mg}\-\properties _{bm}\}{bg}}}}}}}$

여기서 $\gamma m{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle g_{}}$ ${\$는 막과 가스 또는 신체 환경 사이의 인터페이스 장력이고, , ${\displaystyle b_{}}$ ${\displaystyle m_{}}$ ${\$은 생체접착과 막 사이의 인터페이스 장력이다$$.Ly 환경, 그리고 $\theta {\displaystyle }$ ${\displaystyle \theta}$은 막에 부착된 생체접착물의 접촉각이다. 이상적인 접촉각은 0°로 생체접착이 완벽하게 막을 만들고 좋은 접촉이 이루어진다는 것을 의미한다. 계면장력은 빌헬름 판이나 두누이 링 방식과 같은 일반적인 실험 기법으로 측정해 접착제가 막과 잘 접촉할지를 예측할 수 있다.^[9]

통합 단계

강력하고 긴 접착력

점막의 통합 단계에서는 접착 상호작용을 확립하여 강하거나 장기간의 접착력을 강화한다. 습기가 있으면 점액질 물질이 활성화되고 시스템이 가소화된다.^[8] 이 자극은 점액질 분자가 분리되고 자유롭게 분해되는 동시에 약한 판데르 발스와 수소 결합에 의해 연결되도록 한다.^[8] 연결 인자는 상당한 이탈 스트레스에 노출되었을 때 표면에 필수적이다.^[1] 응집 단계를 설명하는 여러 점막 이론이 존재하는데, 이 두 이론은 대뇌 분자간막염과 탈수증에 초점을 맞추고 있다.

고분자간접합설

확산이론으로도 알려진 고분자간접합 이론은 점액질 분자와 점액 당단백질들이 그들의 사슬의 상호접속과 이차 반영구 접착제 결합의 형성을 통해 상호 작용한다고 기술하고 있다.^[8] 점액질 기기는 고분자간 상호작용이 일어나기 위해서는 화학적, 기계적 상호작용을 모두 선호하는 특징이나 특성이 있어야 한다.^[8] 점액질 특성을 나타낼 수 있는 분자는 수소 결합 건물군, 높은 분자량, 유연한 체인, 표면 활성 성질을 가진 분자다.^[8]

접착력의 증가는 폴리머 체인의 침투 정도와 관련이 있다고 인식된다.^[8] 문헌에 따르면 효율적인 생체접착 결합에 필요한 침투 정도는 0.2~0.5μm 범위에 있다고 한다.^[8] 폴리머와 점액 체인의 침투 정도를 추정하기 위해 다음과 같은 방정식을 사용할 수 있다.

${\displaystyle{l={(t\time D_{b})^{1/2}}$

$t{\displaystyle }$ ${\displaystyle$ t$}$을(를) 접촉 시간으로$$, $D{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle b_{}}$ ${\$을 점액 내 점액질 물질의 확산 계수로 한다$$.^[8] 최대 접착 강도는 침투 깊이가 폴리머 체인 크기와 거의 같을 때 도달한다.^[8] 상호 용해성과 구조적 유사성의 특성은 점액 결합을 개선할 것이다.^[1]

탈수 이론

탈수 이론은 왜 뮤코아데시온이 빠르게 발생할 수 있는지를 설명한다. 수용성 환경에서 신속한 겔화가 가능한 두 개의 겔이 접촉될 때, 평형 상태에 도달할 때까지 두 겔 사이에서 움직임이 일어난다.^[1] 물에 대한 강한 친화력과 연관된 젤은 높은 삼투압과 큰 부기력을 가질 것이다.^[1] 이러한 겔이 점액 겔과 접촉했을 때의 삼투압의 차이는 제형으로 물을 끌어들이고 점액 겔을 빠르게 탈수시켜 평형이 나타날 때까지 혼합과 통합을 강요할 것이다.^[10]

이러한 제형과 점액의 혼합은 점막과의 접촉 시간을 증가시켜 접착 결합의 통합을 이끌 수 있다.^[10] 그러나 탈수 이론은 고체 제형이나 고수화 형태에는 적용되지 않는다.^[1]

약물전달의 뮤코어데시브

투약 형태와 투여 경로에 따라, 점액 투여는 국소 또는 전신 약물 전달에 사용될 수 있다. Vjera Grabovac과 Andreas Bernkop-Schnurch가 뮤코어데시브의 점액체 특성에 대한 개요를 제공한다.^[11] 그러한 약물의 생체이용가능성은 각 적용경로에 고유한 많은 요인에 의해 영향을 받는다. 일반적으로 뮤코어디브는 이들 현장의 접촉시간을 늘려 주거시간을 연장하고 유효방출률을 유지하는 효과가 있다. 이러한 중합체 코팅은 각각 투여 경로에 특별히 적합한 다양한 액체 및 고체 용량에 적용될 수 있다.

도스지 양식

태블릿

타블렛은 점액질 코팅의 사용에 적합한 작고 견고한 용량이다. 코팅은 특정 점막을 준수하도록 형성될 수 있으며, 체계적 지방 행정과 표적적 지방 행정이 모두 가능하다. 다른 경로를 통해 투여할 때 양식의 크기와 강성으로 인해 환자 준수 상태가 좋지 않기 때문에 일반적으로 태블릿을 장입적으로 복용한다.^[8]

패치

일반적으로 패치는 의약 발매를 기여하고 제어하는 세 개의 별도 층으로 구성된다. 외부 불침투성 백업층은 방출 방향을 제어하고 접촉 부위에서 멀리 떨어진 약물 손실을 감소시킨다. 그것은 또한 다른 층들을 보호하고 기계적인 지지대 역할을 한다. 중간 저장 층은 약물을 수용하며 지정된 복용량을 제공하도록 맞춤화된다. 최종 내층은 점막으로 이루어져 있어 패치가 지정된 점막에 붙을 수 있다.^[8]

젤스

액체나 반소량의 용량으로서, 젤은 일반적으로 고체 형태가 환자의 편안함에 영향을 미치는 곳에 사용된다. 트레이드오프로서, 재래식 겔은 보존율이 낮다. 이로 인해 비고체 투여량은 투여 현장에서 위치를 유지할 수 없기 때문에 예측할 수 없는 약물의 손실이 발생한다. 뮤코어데시브는 도포 후 젤의 점도를 동적으로 높여 유지력을 높인다. 이를 통해 젤이 환자의 편안함을 유지하면서 현지 현장에서 효과적으로 약물을 투여할 수 있다.^[8]

해결 방법

이러한 복용량 형태는 일반적으로 눈과 비강에 약을 전달하는데 사용된다. 그것들은 종종 동적 점막 표면의 보존을 개선하기 위해 점막성 중합체를 포함한다. 일부 고급 안약 제제는 약물 투여 시 액체에서 겔(시점 겔링 시스템)으로 변할 수도 있다. 예를 들어, 플루로닉스를 함유한 젤 성형 솔루션을 사용하여 안약의 효율성을 개선하고 안구 표면에 더 잘 보존할 수 있다.^[12]

행정경로

오로무코살

0.1~0.7mm 두께의 점액층이 있는 구강 내부는 점액 투여의 중요한 경로 역할을 한다. 투과 사이트는 두 그룹으로 나눌 수 있는데, 전자가 후자에 비해 훨씬 투과성이 높은 언어와 부칼이다. 그러나 아음 점막 역시 침이 더 많이 분비되어 상대적으로 보존율이 낮다. 그러므로 언어하 점막은 빠른 시작과 짧은 지속시간 치료에 선호되는 반면 부칼 점막은 더 긴 복용과 시작 시간에 더 적합하다. 이러한 이분법 때문에 구강(口 local)은 지방 행정과 체계적 행정 모두에 적합하다. 구강용 일반적인 복용량 형태로는 젤, 연고, 패치, 알약 등이 있다. 복용 형태에 따라 침 삼킴으로 인한 약물 손실이 발생할 수 있다. 이것은 패치로 흔히 볼 수 있는 불침투성 코팅(,)으로 구강 공동에 면한 용량 측면을 레이어링하여 최소화할 수 있다.^[13]

콧물

160cm의² 활성 표면적을 가진 비강 역시 점액 투여의 또 다른 주목할 만한 경로다. 점막에 선을 긋는 섬유의 휘몰아치는 동작 때문에 비침은 10~15분 정도의 빠른 회전을 한다. 이 때문에 비강이 빠르고 국소적인 약용량에 가장 적합하다. 또한 혈뇌장벽에 근접해 있어 중추신경계에 특화된 약물을 투여할 수 있는 편리한 경로로 작용한다. 젤, 용액, 에어로졸은 비강에서 흔한 복용량이다. 그러나 최근 미립자와 미립자에 대한 연구는 주로 뮤코아데시브의 사용으로 인해 비고체 형태의 약에 비해 생체이용률이 높아진 것으로 나타났다.^[14]

안구체

눈 안에서는 전신 투여를 통해 치료 농도를 달성하기가 어렵다. 종종, 신체의 다른 부위는 눈이 치료 농도에 도달하기 전에 독성 수준에 도달한다. 따라서 섬유 튜닉을 통한 직접 투여가 일반적이다. 이것은 눈 깜빡임, 눈물 생산, 각막 상피의 조임 등 수많은 방어 메커니즘이 갖춰져 있어 어렵게 만든다. 추정치는 눈물 교체율을 5분으로 표시했는데, 이는 대부분의 재래식 약품이 장기간 보존되지 않는다는 것을 의미한다. 점성술은 눈을 둘러싸고 있는 점성술 중 하나에 직접 접착하거나 점성을 높여 유지율을 높인다.^[13][15]

정맥내

정맥내 약물 투여는 카테터를 통해 약물이 요로 방광에 전달되는 것이다.^[16] 이 투여 경로는 방광암과 간방광염 치료에 쓰인다. 방광의 용량 형태는 비교적 보존 상태가 좋지 않은데, 이는 정기적인 소변 배뇨의 필요성과 관련이 있다. 일부 점막성 물질은 방광의 점막 안쪽에 붙을 수 있고, 소변 세척 효과를 억제하며 지속적인 약물 전달을 제공할 수 있다.^[17][18]

참고 항목

• 생물접착제
• 티오머
• 습식
• 흡착
• DLVO 이론

참조