Tofacitinib Freebase의 입도 조절 및 산성화제 조합을 통한 용해도 및 흡수 개선 연구

국문 초록 (Abstract)

류마티스 관절염(Rheumatoid arthritis, RA)은 면역계 이상으로 활막에 만성 염증이 발생하여 통증, 부종 및 관절 변형을 유발하는 대표적인 자가 면역질환이다. 최근 RA 치료에서는 세포 내 JAK-STAT 신호전달 경로를 억제하여 염증성 사이토카인의 활성을 조절하는 JAK 억제제가 새로운 치료 대안으로 주목받고 있다. 그중 Tofacitinib은 최초로 임상 승인을 받은 경구용 JAK 억제제로, JAK1 및 JAK3을 선택적으로 억제하여 염증 반응을 완화한다. 현재 시판 제제는 Tofacitinib citrate 형태로 개발되어 생리적 pH 범위에서 높은 용해도와 안정성을 나타내는 반면, 무염 형태인 Tofacitinib freebase는 장관 내 중성 pH 환경에서 용해도가 낮아 흡수율이 제한될 가능성이 있다. 이에 본 연구에서는 무염 형태에서도 용해도와 흡수율을 향상시킬 수 있는 제형화 가능성을 탐색하고자, 입자 크기 감소와 산성화제 첨가를 결합한 제형을 설계하였다. 미분화 공정을 통해 주성분의 고유 물리·화학적 특성을 유지한 채 서로 다른 입자 크기의 시료를 확보하였으며, 다양한 산성화제를 Screening 하여 시판 제형과 유사한 pH 환경에서 안정적인 용해도를 보이는 산성화제를 선정하였다. 선정된 조성을 네 가지 제형 (TF1-T1 ~ TF3-T1)으로 제조하였고, 제조된 과립과 정제는 모두 유사한 물리적 특성을 보여 공정 변수의 영향을 최소화하였다. USP 제 2법 (Paddle, 50 rpm, 37 ± 0.5 ℃) 조건의 다양한 매질 (pH 1.2, 4.0, 6.8 및 정제수)에서 실시한 용출시험 결과, 산성화제를 포함한 제형은 용출률이 향상되는 경향을 보였고, 주성분의 입도가 작을수록 초기 및 최종 용출률이 증가하였다. 또한 수컷 비글을 이용한 3×3 교차 설계의 단회 경구 투여 시험 결과, 시험약 (TF2-T1, TF3-T1)은 대조약 (Xeljanz®, Pfizer)과 비교하여 흡수율 및 약물 노출 (AUC, Cmax)이 개선되어, 무염 형태에서도 시판 제형에 준하는 흡수 특성을 구현할 수 있음을 확인하였다. 따라서 입도 조절과 산성화제 첨가를 통한 물리적 기술로의 제형화 접근은 Tofacitinib freebase의 용해도 및 흡수율을 효과적으로 향상시킬 수 있는 실용적인 제형화 전략임을 제시한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Rheumatoid arthritis (RA) is a representative autoimmune disease characterized by chronic inflammation of the synovial membrane, leading to pain, swelling, and joint deformity. Recently, Janus kinase (JAK) inhibitors, which suppress the intracellular JAK–STAT signaling pathway to modulate inflammatory cytokine activity, have emerged as promising therapeutic alternatives. Among them, Tofacitinib is the first orally approved JAK inhibitor that selectively inhibits JAK1 and JAK3 to alleviate inflammatory responses. The currently marketed formulation, Tofacitinib citrate (Xeljanz®, Pfizer), exhibits high solubility and stability under physiological pH conditions. In contrast, the freebase form of Tofacitinib shows poor solubility under neutral intestinal pH, which may limit its oral absorption.
In this study, we aimed to explore the feasibility of improving the solubility and absorption of Tofacitinib even in its freebase form by applying a physical formulation approach combining particle size reduction and acidifier incorporation. The micronization process was used to obtain samples with different particle sizes while maintaining their inherent physicochemical properties. Various organic acids were screened, and an acidifier providing stable solubility under a pH environment comparable to the marketed formulation was selected. Four formulations (TF1-T1 ~ TF3-T1) were prepared, and the granules and tablets exhibited comparable physical properties, minimizing process variability. Dissolution tests were conducted under USP apparatus II (Paddle method, 50 rpm, 37 ± 0.5 ℃) in different media (pH 1.2, 4.0, 6.8, and Distilled water). The formulations containing acidifiers showed improved dissolution rates, and smaller particle sizes resulted in enhanced initial and final dissolution. In a single oral administration study using male beagle dogs with a 3×3 crossover design, the test formulations (TF2-T1, TF3-T1) demonstrated comparable absorption and drug exposure (AUC and Cmax) to the reference product (Xeljanz®). These results indicate that a physical formulation strategy employing particle size control and acidifier addition can effectively enhance the solubility and absorption of Tofacitinib freebase, achieving performance comparable to the marketed salt formulation and offering a practical approach for formulation optimization.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 재료 및 실험 방법 4
• 1. 시약 및 실험 재료 4
• 2. 입도 분쇄 및 입도 분포 분석 5
• 3. 산성화제 선정 6
• 4. 원료 물성 평가 7
• 4.1 형태학적 특성 관찰 (SEM) 7
• 4.2 X선 회절 분석 (XRD) 7
• 4.3 시차주사열량분석 (DSC) 7
• 5. 정제의 제조 8
• 6. 과립 물성 평가 9
• 6.1 과립 비용적 특성 측정 9
• 6.2 과립 안식각 측정 9
• 6.3 과립 입도 분포 분석 10
• 7. 정제 물성 평가 11
• 7.1 마손도 시험 11
• 7.2 경도 평가 11
• 7.3 붕해도 시험 11
• 7.4 함량 시험 11
• 7.5 용출 시험 (In-vitro) 12
• 8. 동물시험 기반 약동학 분석 (In-vivo) 13
• 8.1 동물시험 설계 13
• 8.2 LC/MS-MS 분석 14
• 8.2.1 크로마토그래피 조건 14
• 8.2.2 질량분석 조건 14
• 8.3 약동학적 파라미터 분석 15
• Ⅲ. 연구결과 16
• 1. 주성분 입자 조절 및 분석 16
• 2. 산성화제 선정 21
• 3. 정제의 제조 및 평가 23
• 4. 용출 평가 (In-vitro) 26
• 5. 약동학적 특성 평가 (In-vivo) 28
• Ⅳ. 결론 31
• 참고문헌 33
• 외국어초록 38