KR100848712B1 - A photo-crosslinkable thermo-sensitive hydrogel composition and a preparing method thereof - Google Patents

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Abstract

A photo-crosslinkable thermo-sensitive hydrogel composition is provided to control sealing and release of drugs by controlling the content of chitosan and ultraviolet irradiation time, so that the composition is useful for delivery of drug. A photo-crosslinkable thermo-sensitive hydrogel composition contains diacrylated pluronic, glycidyl methacrylated chitooligosaccharide, a photo-crosslinking agent, and an active compound selected from peptide, protein, vaccine, antibody, antibody fragment, nucleotide, iRNA(interference RNA), siRNA(small interfering RNA), hormone, cell growth inhibitor, cytotoxic material, anti-inflammatory material, glaucoma-treating agent and urinary incontinence-treating agent, and is prepared by mixing diacrylated pluronic and glycidyl methacrylated chitooligosaccharide with aqueous liquid, adding photo-crosslinking agent and active compound into the mixture and irradiating ultraviolet rays to the mixture. Further, the active compound is one or a plurality of cells alive.

Description

광가교 가능한 온도 감응성 수화겔 조성물 및 이의 제조방법{A photo-crosslinkable thermo-sensitive hydrogel composition and a preparing method thereof}A photo-crosslinkable thermo-sensitive hydrogel composition and a preparing method

도 1은 디아크릴레이티드 플루로닉의 제조반응의 모식도(A) 및 1H-NMR 프로파일(B)이다. 세 개의 화살표는 아크릴화 피크를 나타낸다.1 is a schematic diagram (A) and 1 H-NMR profile (B) of a production reaction of diacrylated pluronic. Three arrows indicate the acrylated peaks.

도 2는 글리시딜 메타크릴레이티드 키토산의 제조반응의 모식도(A) 및 1H-NMR 프로파일(B)이다. 세 개의 화살표는 아크릴화 피크를 나타낸다.Figure 2 is a schematic diagram (A) and 1 H-NMR profile (B) of the production of glycidyl methacrylated chitosan. Three arrows indicate the acrylated peaks.

도3은 본 발명의 플루로닉/키토산 수화겔이 물리적 겔이 되었음을 확인한 사진이다. Figure 3 is a photograph confirming that the pluronic / chitosan hydrogel of the present invention is a physical gel.

도4는 본 발명의 플루로닉/키토산 수화겔에 자외선을 조사하는 단계의 사진이다.Figure 4 is a photograph of the step of irradiating ultraviolet to the Pluronic / chitosan hydrogel of the present invention.

도 5는 수화겔의 다양한 고분자 농도 (18%(A), 20%(B), 22%(C))에 따른 광가교된 플루로닉/키토산 수화겔의 팽창률을 나타낸 것이다. Figure 5 shows the expansion rate of the photocrosslinked Pluronic / chitosan hydrogel according to various polymer concentrations (18% (A), 20% (B), 22% (C)) of the hydrogel.

도 6은 수화겔의 고분자의 농도가 22%(w/v)일 때, 다양한 광가교 시간 (10분(A), 15분(B), 20분(C))에 따른 광가교된 플루로닉/키토산 수화겔의 분해를 나타 낸 것이다. 6 is a photocrosslinked pluronic according to various photocrosslinking times (10 minutes (A), 15 minutes (B), 20 minutes (C)) when the concentration of the polymer of the hydrogel is 22% (w / v) Decomposition of chitosan hydrogel.

도 7은 성장호르몬(hGH)을 포함하는 플루로닉/키토산 수화겔로부터의 hGH 방출 프로파일이다.7 is hGH release profile from Pluronic / chitosan hydrogels containing growth hormone (hGH).

본 발명은 광가교 가능한 온도 감응성 수화겔 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 디아크릴레이티드 플루로닉 및/또는 글리시딜 메타크릴레이티드 키토산을 포함하는 수화겔 조성물을 제공한다.The present invention relates to a photocrosslinkable temperature sensitive hydrogel composition and a method for preparing the same, and provides a hydrogel composition including diacrylated pluronic and / or glycidyl methacrylated chitosan.

수화겔 (hydrogel)이란 물을 많이 포함하지만 물에 녹지 않는 고분자로 구성된 3차원적 지지체로서, 화학적 또는 물리적 가교에 의해 형성된다. 화학적 가교는 주로 공유결합에 의해 형성되며, 물리적 가교는 물리적인 작용인 소수성결합으로 형성된다. 수화겔은 생체에 적합하거나, 온도나 pH와 같은 환경변화에 의해 졸(sol)-겔(gel) 전이반응을 나타내는 고분자로 구성이 가능하여, 자극-반응 약물전달(stimuli-responsive drug delivery), 생물의학, 미용 및 약제학 등의 분야에 적용되어왔다. 최근의 수화겔의 연구개발 경향 중 하나는 광중합(photo-polymerization) 또는 상전이(phase transition)에 의한 in situ hydrogel의 형성에 관한 것이다. In situ hydrogel은 거대분자(macromolecular) 약물전달, 조직 장벽(tissue barriers) 및 조직공학 분야에 수화겔이 적용될 수 있는 가능성을 크게 한다. Hydrogel is a three-dimensional support composed of a polymer that contains a lot of water but is insoluble in water, and is formed by chemical or physical crosslinking. Chemical crosslinks are mainly formed by covalent bonds, and physical crosslinks are formed by hydrophobic bonds, which are physical functions. Hydrogels are suitable for living organisms or can be composed of polymers that exhibit sol-gel transition reactions due to environmental changes, such as temperature or pH, resulting in stimuli-responsive drug delivery, It has been applied to fields such as medicine, beauty and pharmaceuticals. One recent trend of research and development in hydrogels is the formation of in situ hydrogels by photo-polymerization or phase transition. In situ hydrogels increase the potential for hydrogels to be applied in macromolecular drug delivery, tissue barriers and tissue engineering.

수화겔을 만드는 고분자로는 천연고분자인 아가로스, 히아루론산, 키토산, 젤라틴 등이 있으며 이들은 낮은 온도에서 겔상으로 된다. 그러나 몇몇 셀룰로오스유도체의 수용액은 반대의 열겔화(thermogelation)를 보인다. 메틸-셀룰로오스(methyl cellulose)와 하이드록시프로필-셀룰로오스(hydroxypropyl cellulose)가 전형적인 예이다. 키토산과 글리세롤 포스페이트 디소듐염(glycerol phosphate disodium salt)의 결합도 반대의 열겔화를 나타낸다. 천연고분자 외에 졸-겔 전이를 보이는 여러 다블록 공중합체 (multi-block copolymers)에 초점을 맞춘 연구가 진행되고 있는데, 이소프로필아크릴아마이드 공중합체(N-isopropylacrylamide(NiPAAM) copolymer), 플루로닉 (poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide) (Poloxamer, Pluronic®)) 그리고 폴리에틸렌글리콜/폴리락틴산-글리콜산 블록 공중합체 (poly(ethylene glycol)/poly(D,L-lactic acid-co-glycolic acid) block copolymer) 등을 들 수 있다. The macromolecules used to make hydrogels include agarose, hyaluronic acid, chitosan, and gelatin, which are natural polymers. However, some aqueous solutions of cellulose derivatives exhibit the opposite thermogelation. Methyl cellulose and hydroxypropyl cellulose are typical examples. The combination of chitosan and glycerol phosphate disodium salt also shows the opposite thermogelation. In addition to natural polymers, research has been focused on multi-block copolymers showing sol-gel transitions, including N- isopropylacrylamide (NiPAAM) copolymer, Pluronic ( poly (ethylene oxide) -poly (propylene oxide) -poly (ethylene oxide) (Poloxamer, Pluronic®)) and polyethylene glycol / polylactic acid-glycolic acid block copolymers (poly (ethylene glycol) / poly (D, L- lactic acid-co-glycolic acid) block copolymer).

위와 같은 온도 감응성 고분자를 이용하여 겔을 만들고, 여기에 약물을 함유시키거나 나중에 섞는 방법으로 수화겔을 약물전달체로서 이용할 수 있다. 국부에서 또는 원하는 위치에서의 약물의 효과를 극대화하기 위해 약물을 나노크기 또는 마이크로크기의 전달체 및 수화겔과 같은 전달체에 봉입하여 필요한 부위에서 약물의 방출을 유도하는 방법 등이 보고되어 있으나, 약물의 방출을 효과적으로 제어하기 위한 문제점은 여전히 남아있다. Using a temperature-sensitive polymer as described above to make a gel, it can be used as a drug carrier by adding a drug to it or by mixing later. In order to maximize the effect of the drug locally or at the desired location, a method of enclosing the drug in a carrier such as nano or micro size carriers and hydrogels has been reported to induce the release of the drug at the required site. There remains a problem for effective control.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 광가교가 가능하도록, 물에 녹는 키토올리고당의 히드록실기 및 플루로닉 F127의 말단 히드록실기에 아크릴기를 부가한 고분자를 합성하고, 이들 고분자로 제조되는 온도감응성 겔을 제공한다. 또한, 이들과 광가교제를 포함한 겔을 만들어, 물리적 겔 상태에서 졸-겔 전이 온도를 찾고, 자외선(UV)을 조사하여 중합반응을 일으켜 광가교성 수화겔을 제조하였으며, 이의 팽윤, 분해, 약물방출 특성을 분석함으로써 약물의 봉입 및 방출을 효과적으로 제어할 수 있는 방안을 제시한다.In order to solve the above problems, in the present invention, the acrylic group is dissolved in the hydroxyl group of chitooligosaccharide and the terminal hydroxyl group of the pluronic F127 so as to enable photocrosslinking. The added polymer is synthesized and a temperature sensitive gel made of these polymers is provided. In addition, gels containing these and photocrosslinkers were prepared to find a sol-gel transition temperature in the physical gel state, and a photopolymerization reaction was performed by irradiating ultraviolet (UV) light to prepare a photocrosslinkable hydrogel, and its swelling, decomposition, and drug release properties. By analyzing the Suggest ways to control effectively.

본 발명에서는 생체적합성(biocompatible) 고분자인 키토산 및 플루로닉에 광가교에 의하여 중합반응이 일어날 수 있도록 아크릴기를 부가하였다. 즉 키토산의 히드록실기에 글리시딜 메타크릴산을 부가하여 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당(glycidyl methacrylated chito-oligosaccharide)을 합성하고, 플루로닉 F127의 양끝의 히드록실기에 아크릴산을 부가하여 디아크릴레이티드 플루로닉을 합성하였다. 이들 고분자의 비율을 조정하며 광가교제를 포함한 겔을 만들어, 물리적 겔 상태에서 졸-겔 전이 온도를 찾고, 자외선을 조사하여 중합반응을 일으켜 화학적 겔 상태인 광가교성 수화겔을 제조하였으며, 이의 팽윤, 분해, 약물방출 특성을 분석하였다. In the present invention, an acrylic group was added to chitosan and pluronic, which are biocompatible polymers, so that a polymerization reaction may occur by photocrosslinking. That is, glycidyl methacrylate is added to the hydroxyl group of chitosan to synthesize glycidyl methacrylated chito-oligosaccharide, and acrylic acid is added to the hydroxyl groups at both ends of Pluronic F127. Diacrylated pluronics were synthesized. By adjusting the ratio of these polymers, a gel containing a photocrosslinking agent was prepared to find a sol-gel transition temperature in the physical gel state, and irradiated with UV light to cause a polymerization reaction to prepare a photocrosslinkable hydrogel in a chemical gel state. The drug release characteristics were analyzed.

플루로닉 (PEO-PPO-PEO)은 생체적합성을 가지며 생리학적 조건에서 분해되는 고분자로서 인체 내에서 안전하다. 또한, LCST(low critical solution temperature) 특징을 갖게 하는 소수성 블록(PPO)이 있어 높은 온도에서 자가 조립할 수 있으며, 온도 감응성을 갖는다. 이러한 플루로닉에 이중결합을 갖는 생체적합성 키토올리고당을 첨가하고 자외선을 조사하여 광가교성 수화겔을 제조하였다. Pluronic (PEO-PPO-PEO) is a biocompatible polymer that is degraded under physiological conditions and is safe in humans. In addition, there is a hydrophobic block (PPO) that has a low critical solution temperature (LCST) characteristic, which allows self-assembly at high temperatures and is temperature sensitive. Biocompatible chitooligosaccharides having a double bond were added to the pluronic and irradiated with ultraviolet light to prepare a photocrosslinkable hydrogel.

본 발명의 발명자들은 낮은 온도에서 졸 상태로 변할 수 있는 물리적 겔을 이용하여 LCST(low critical solution temperature)를 찾은 결과, 키토산을 함유한 플루로닉 수화겔은 플루로닉으로만 제조된 수화겔보다 높은 온도에서 겔화된다는 것을 확인하였다. 따라서, 키토산을 함유한 플루로닉 수화겔은 주입형 겔을 주사를 통하여 생체 내로 주입할 때, 낮은 온도에서 겔화되는 플루로닉으로만 제조된 수화겔에 비해 겔화되어 주사바늘을 막히게 할 가능성이 줄어든다. 하지만, 여전히 겔화온도는 생체내의 온도에 비해 낮으므로 생체 내로 주입된 본 발명의 수화겔은 생체 내 온도에 의해 물리적인 겔을 형성할 수 있다. The inventors of the present invention have found a low critical solution temperature (LCST) using a physical gel that can change from a low temperature to a sol state. As a result, a pluronic hydrogel containing chitosan is higher than a hydrogel prepared solely with pluronics. It was confirmed that it gelled at. Therefore, Pluronic hydrogel containing chitosan When injectable gels are injected into the body via injection, the possibility of gelling and clogging the needle is reduced compared to hydrogels made only of pluronic gels that gel at low temperatures. However, since the gelation temperature is still lower than the temperature in vivo, the hydrogel of the present invention injected into the body can form a physical gel by the temperature in vivo.

본 발명자들은 본 발명의 수화겔 조성물로 광가교성 겔을 만들어서 팽윤(swelling)과 분해(degradation) 정도를 측정하였다. 광가교성 수화겔은 키토산의 함량이 0에서 15%로 증가할수록 분해가 감소하였다. 다중으로 아크릴화된 키토산이 crosslink된 플루로닉 고분자 사이에 들어가 crosslink되어 플루로닉/키토산 수화겔의 상호연결을 증가시킨다. 그러므로 키토산의 함량이 많으면 상호연결의 정도가 높아져 키토산의 함량이 적은 것에 비하여 분해도가 감소한다.The inventors made a photocrosslinkable gel with the hydrogel composition of the present invention and measured the degree of swelling and degradation. In the photocrosslinkable hydrogel, the degradation decreased as the chitosan content increased from 0 to 15%. Multiple acrylated chitosans enter between the crosslinked pluronic polymers and crosslink to increase the interconnection of the pluronic / chitosan hydrogels. Therefore, the higher the content of chitosan, the higher the degree of interconnection, the lower the degree of degradation compared to the lower content of chitosan.

사람성장호르몬(hGH)을 첨가하여 수화겔을 제조한 후, 성장호르몬의 방출 패 턴을 측정하였다. 키토산의 함량과 자외선 조사 시간은 수화겔에서의 단백질 방출 패턴에 영향을 주었다. 그 이유는 수화겔은 양전하를 띄는 키토산과 음전하인 단백질을 포함하므로 약물의 방출을 억제하여 서방성 방출 거동을 보이게 된다.After adding a human growth hormone (hGH) to prepare a hydrogel, the release pattern of the growth hormone was measured. Chitosan content and UV irradiation time influenced the protein release pattern in hydrogel. The reason is that the hydrogel contains a positively charged chitosan and a negatively charged protein, thus suppressing the release of the drug and exhibiting sustained release behavior.

이를 바탕으로 본 발명에서는 디아크릴레이티드 플루로닉 및 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당을 포함하는 수화겔 조성물을 제공한다. 본 발명의 수화겔은 디아크릴레이티드 플루로닉 및 글리시딜메타크릴레이티드 키토올리고당을 수성액체와 혼합하는 단계를 포함하는 방법으로 제조한다. 상기 수화겔 제조방법에는 광가교제를 첨가하고, 자외선을 조사하는 단계 및/또는 활성 화합물을 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 수화겔 제조 방법에는 또한 플루로닉과 아크릴로일 클로라이드와 반응시켜 디아크릴레이티드 플루로닉을 제조하는 단계 및 키토올리고당과 글리시딜 메타크릴산(methacrylate)을 반응시켜 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당을 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. Based on this, the present invention provides a hydrogel composition comprising diacrylated pluronic and glycidyl methacrylated chitooligosaccharide. The hydrogel of the present invention is prepared by a method comprising mixing diacrylated pluronic and glycidyl methacrylated chitooligosaccharides with an aqueous liquid. The hydrogel manufacturing method may further include adding a photocrosslinker, irradiating ultraviolet rays and / or adding an active compound. The hydrogel manufacturing method of the present invention also comprises the steps of preparing diacrylated fluoronics by reacting with pluronic and acryloyl chloride and glycidyl meta by reacting chitooligosaccharide and glycidyl methacrylate (methacrylate). It may further comprise the step of preparing a crystallized chitooligosaccharide.

상기 수화겔 조성물은 가교제를 더 포함할 수 있다. 가교제로는 예를 들어, 이가큐어2959(Irgacure 2959)와 같은 광가교제를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당과 디아크릴레이티드 플루로닉의 비율은 제조하려는 수화겔의 특성에 맞추어 조절할 수 있다. 예를 들어, 보다 높은 온도에서 겔화하는 것이 바람직하거나 또는 분해를 감소시키는 것이 바람직할 경우, 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당의 함량을 증가시킨다. 또한, 수화겔을 이루는 고분자의 총 조성비도 희망하는 수화겔의 특성에 맞추어 조절가능하다. The hydrogel composition may further include a crosslinking agent. As a crosslinking agent, for example, an optical crosslinking agent such as Irgacure 2959 may be used, but is not limited thereto. The ratio of glycidyl methacrylated chitooligosaccharide and diacrylated pluronic can be adjusted according to the characteristics of the hydrogel to be prepared. For example, when it is desirable to gel at higher temperatures or to reduce degradation, the content of glycidyl methacrylated chitooligosaccharides is increased. In addition, the total composition ratio of the polymer forming the hydrogel can also be adjusted according to the characteristics of the hydrogel desired.

본 발명의 수화겔은 온도 반응성으로, 온도에 따라 졸-겔 상전이 현상을 보이므로 이를 이용하여 원하는 때에 원하는 곳에 약물을 전달할 수 있다. 또한, 본 발명의 수화겔은 자외선 조사를 통하여 화학적으로 가교되며 가교 밀도에 따라 수화겔의 팽윤, 분해 및 약물 방출 패턴이 영향을 받으며, 가교 밀도는 아크릴기의 양, 광조사시간 등에 의하여 좌우되므로, 원하는 특성에 따라 이를 조절하는 것이 가능하다. Hydrogel of the present invention is a temperature-reactive, sol-gel phase transition phenomenon according to the temperature, it can be used to deliver the drug to the desired place when desired. In addition, the hydrogel of the present invention is chemically cross-linked through ultraviolet irradiation, and the swelling, decomposition and drug release patterns of the hydrogel are affected by the crosslinking density, and the crosslinking density depends on the amount of acrylic groups, light irradiation time, etc. It is possible to adjust this according to the characteristics.

본 발명의 광가교된 수화겔을 제조하기 위하여 사용되는 수성액체로는 물이나 수성완충용액이 바람직하다. 그러나 광중합반응과정이나 수화겔의 특성에 좋은 영향을 주는 어떤 용매도 사용가능하다. 적당한 용매로는 예를 들어 아세톤, 메틸에틸케톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 물 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. As an aqueous liquid used to prepare the photocrosslinked hydrogel of the present invention, water or an aqueous buffer solution is preferable. However, any solvent can be used which has a good effect on the photopolymerization process or on the properties of the hydrogel. Suitable solvents include, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methanol, ethanol, propanol, butanol, ethyl acetate, butyl acetate, methylene chloride, water and mixtures thereof.

바람직하기로는, 본 발명의 수화겔 조성물은 활성 화합물을 추가적으로 포함한다. 활성화합물은 신체의 질병, 징후 및 그 외 증상을 진단, 예방 또는 치료하거나 신체 기능에 작용하는데 유용한 임의의 화학물질, 생물학적 물질 또는 이들 물질의 혼합물일 수 있다. 또한, 활성화합물은 화장품, 스킨케어, 피부미용과 관련된 화합물일 수 있다. 상기 수화겔 조성물은 적어도 하나, 선택적으로는 2 이상의 활성 화합물을 포함한다.Preferably, the hydrogel composition of the present invention further comprises an active compound. The active compound may be any chemical, biological material or mixture of these materials useful for diagnosing, preventing or treating a disease, signs and other symptoms of the body or acting on the body function. In addition, the active compound may be a compound related to cosmetics, skin care, skin care. The hydrogel composition comprises at least one, optionally two or more active compounds.

바람직한 활성 화합물은 만성 치료요법 또는 장기적인 치료요법에 사용되는 약물, 예를 들어 호르몬, 성장인자, 호르몬 길항제, 항정신제, 항우울제, 심혈관제 등을 포함한다. 또한, 본 발명의 활성화합물은 펩티드 또는 단백질일 수 있으며, 여기에는 예를 들어 에리트로포이에틴, 인터페론, 인슐린, 항체, 항체단편, 혈액인자, 콜로니자극인자, 성장호르몬, 인터루킨, 성장인자, LHRH 유사체, 백신 등을 포함한다. 또한, 다당류 및 폴리뉴클레오티드, DNA, RNA, iRNA, siRNA, 항생제 및 살아 있는 세포를 포함한다. 그외 소형분자, 세포증식억제제, 세포 독성물질 및 중추신경계 작용약물을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 수화겔은 하나 또는 다수 개의 살아 있는 세포를 포함할 수 있다.Preferred active compounds include drugs used in chronic or long-term therapy, for example hormones, growth factors, hormonal antagonists, antipsychotics, antidepressants, cardiovascular agents and the like. In addition, the active compound of the present invention may be a peptide or protein, for example, erythropoietin, interferon, insulin, antibody, antibody fragment, blood factor, colony stimulating factor, growth hormone, interleukin, growth factor, LHRH analog , Vaccines and the like. In addition, polysaccharides and polynucleotides, DNA, RNA, iRNA, siRNA, antibiotics and living cells. Other small molecules, cytostatic agents, cytotoxic substances and central nervous system agonists may be included. In addition, the hydrogel of the present invention may comprise one or a plurality of living cells.

상기 활성 화합물은 수화겔 내에 혼입되어 존재할 수 있으며, 또는 약물이 적재된 콜로이달 담체, 예를 들어 나노입자, 나노캡슐, 리포좀, 리포플렉스, 지질컴플렉스, 고형지질 나노입자 또는 약물접합체의 형태로 혼입될 수 있다. The active compound may be present in the form of a hydrogel, or be incorporated in the form of a colloidal carrier loaded with a drug, for example, nanoparticles, nanocapsules, liposomes, lipoplexes, lipid complexes, solid lipid nanoparticles or drug conjugates. Can be.

본 발명의 수화겔 조성물은 국소, 경구, 직장, 질, 눈 또는 폐 투여, 바람직하게는 비경구 또는 폐투여용으로 설계될 수 있다. 본 발명에서 비경구투여는 진피하, 경피, 피하, 근육 내, 국소부위, 종양 내, 복막 내, 세포간 내, 상처 내와 같은 모든 침투성 투여경로를 포함하며, 본 발명의 범위에 또한 정맥 내, 동 맥내 등도 포함된다. 폐 투여는 분무기, 산제흡입기에 의한 경구 또는 코 흡입을 포함한다.The hydrogel composition of the present invention may be designed for topical, oral, rectal, vaginal, ocular or pulmonary administration, preferably parenteral or pulmonary administration. Parenteral administration in the present invention encompasses all permeable routes of administration such as subdermal, transdermal, subcutaneous, intramuscular, topical, intratumoral, intraperitoneal, intracellular, wound and within the scope of the present invention and also intravenously , Intravenous and the like. Pulmonary administration includes oral or nasal inhalation by nebulizer, powder inhaler.

본 발명의 수화겔 조성물은 비경구투여에 적합한 형태로 제형화된다. 제형화 방법은 약전에 기재된 방법을 따른다. 수화겔 조성물에는 안정화제, 벌킹제, 매트릭스 형성제, 동결건조 보조제, 항산환제, 킬레이팅제, 보존제, 용매, 공용매, 계면활성제, 삼투성 물질, pH 조절용 산 또는 알칼리 부형제 등과 같은 추가적인 부형제가 혼입될 수 있다. The hydrogel composition of the present invention is formulated in a form suitable for parenteral administration. Formulation methods follow the methods described in the Pharmacopoeia. The hydrogel composition incorporates additional excipients such as stabilizers, bulking agents, matrix formers, lyophilization aids, antioxidants, chelating agents, preservatives, solvents, cosolvents, surfactants, osmotic substances, pH adjusting acids or alkali excipients, and the like. Can be.

본 발명의 수화겔 조성물에 포함되는 활성 화합물은 수성 조건에서 불안정한 경우가 많다. 따라서, 저장안정성을 높이기 위하여, 투여 직전에 적절한 수성 담체로 재구성할 수 있는 수화겔 조성물 제조용 키트를 제조할 수 있다. 바람직하기로는, 키트는 최종 사용자, 예를 들어 의사, 간호사, 약사, 또는 환자에게 제공되며, 수화겔 조성물 제조에 필요한 모든 성분을 포함한다. 일례로 상기 키트는 활성 화합물, 디아크릴레이티드 플루로닉, 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당 및 겔 조성물을 재구성하기 위한 수성액체를 포함한다. 추가로 안정화제, 벌킹제, 매트릭스 형성제, 동결건조 보조제, 항산환제, 킬레이팅제, 보존제, 용매, 공용매, 계면활성제, 삼투성 물질, pH 조절용 산 또는 알칼리 부형제 등과 같은 부형제를 포함할 수 있다. 수성액체는 주로 물을 포함한다. 또는 하나 이상의 삼투성 물질(예:NaCl, 당 또는 알코올) 또는 계면활성제 또는 pH 를 조절하기 위한 부형제와 같은 추가적인 부형제를 함유할 수 있다.The active compound included in the hydrogel composition of the present invention is often unstable under aqueous conditions. Therefore, in order to increase storage stability, a kit for preparing a hydrogel composition which can be reconstituted with an appropriate aqueous carrier immediately before administration can be prepared. Preferably, the kit is provided to an end user, such as a doctor, nurse, pharmacist, or patient, and contains all the ingredients necessary to prepare the hydrogel composition. In one example the kit comprises an active compound, a diacrylated pluronic, glycidyl methacrylated chitooligosaccharide and an aqueous liquid for reconstitution of the gel composition. And may include excipients such as stabilizers, bulking agents, matrix formers, lyophilization aids, antioxidants, chelating agents, preservatives, solvents, cosolvents, surfactants, osmotic materials, pH adjusting acids or alkaline excipients, and the like. have. Aqueous liquids mainly contain water. Or further excipients such as one or more osmotic substances (eg, NaCl, sugars or alcohols) or surfactants or excipients for adjusting pH.

본 발명의 수화겔 조성물은 약제, 화장품에 사용할 수 있으며, 조직공학용 지지체로서 사용가능하다. 본 발명의 수화겔 조성물은 미리 결정된 시기 동안, 예를 들어 수일간, 수 주 또는 수 개월간 서서히 활성 화합물을 방출할 수 있다. 본 발명에서 서서히 방출하는 것에는 조절성 방출(controlled release), 지속방출(sustained release), 장기 방출 (prolonged release), 펄스방출(pulsed release) 등과 같은 변형 방출 양상의 모든 타입을 포함한다. The hydrogel composition of the present invention can be used in pharmaceuticals and cosmetics, and can be used as a support for tissue engineering. The hydrogel composition of the present invention may slowly release the active compound for a predetermined time period, for example for several days, weeks or months. Slow release in the present invention includes all types of modified release modalities such as controlled release, sustained release, prolonged release, pulsed release and the like.

이하 본 발명의 실시 예는 본 발명의 일부분을 보다 구체적으로 설명하고 있 으나 본 발명의 범주가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail a part of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example

<시약 및 시료>Reagents and Samples

플루로닉 F-127 ((PEG)99(PEO)69(PEG)99)는 BASF(독일)에서 받았고, 키토올리고당(COS; chito-oligosaccharide)은 KITTO LIFE (한국)에서 구입하였다. 트리에틸아민은 Sigma사에서 구입했고, 글리시딜 메타크릴산(glycidyl methacrylate)은 Junsei Chemical(일본)에서 구입하였다. 아크릴로일 클로라이드는 Aldrich사로부터 구입하였다. 광가교제로 쓰이는 Irgacure 2959는 Ciba Specialty Chemicals(Tarrytown, NY)에서 받았다. 성장호르몬(hGH)는 Sigma에서 구입하였다. Pluronic F-127 ((PEG) 99 (PEO) 69 (PEG) 99 ) was obtained from BASF (Germany) and chito-oligosaccharide (COS) was purchased from KITTO LIFE (Korea). Triethylamine was purchased from Sigma, and glycidyl methacrylate was purchased from Junsei Chemical (Japan). Acryloyl chloride was purchased from Aldrich. Irgacure 2959, a photocrosslink, was received by Ciba Specialty Chemicals (Tarrytown, NY). Growth hormone (hGH) was purchased from Sigma.

<실시예 1> 디아크릴레이티드 플루로닉 F127의 합성Example 1 Synthesis of Diacrylated Pluronic F127

진공에서 하룻밤(overnight) 건조한 플루로닉 F127 40g과 트리에틸아민 1g을 디클로로메탄 50㎖에 넣고 녹였다. 모두 용해되면 아크릴로일 클로라이드 0.56g을 넣고 N2 가스로 퍼징 한 후, 4℃에서 12시간 동안 교반한 후, 24℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 끝난 후, 냉동고에서 미리 차갑게 해놓은 충분한 양의 디에틸에테르로 침전시킨 후 여과하였다. 침전물을 후드에서 일정기간 동안 건조시킨 후 진공에서 완전히 건조시켰다. 합성한 고분자를 CDCl3에 녹여 400MHz 1H NMR 스펙트럼으로 측정하여 아크릴화(acrylation) 정도를 결정하였으며 그 값은 33.6%이다. 40 g of Pluronic F127 and 1 g of triethylamine, which were dried overnight in vacuo, were dissolved in 50 ml of dichloromethane. When all dissolved, 0.56 g of acryloyl chloride was added and purged with N 2 gas, followed by stirring at 4 ° C. for 12 hours, followed by stirring at 24 ° C. for 12 hours. After the reaction was completed, the precipitate was precipitated with a sufficient amount of diethyl ether, which had been cooled in a freezer, and filtered. The precipitate was dried in the hood for a period of time and then completely dried in vacuo. The synthesized polymer was dissolved in CDCl 3 and measured by 400MHz 1 H NMR spectrum to determine the degree of acrylation. The value is 33.6%.

<실시예 2> 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당의 합성Example 2 Synthesis of Glycidyl Methacrylated Chitooligosaccharide

키토올리고당 3g을 30㎖의 증류수로 녹인 후, 글리시딜 메타크릴산 0.826㎖을 천천히 첨가하였다. 질소가스로 퍼징하고 40℃에서 12시간 동안 교반하였다. 냉동고에 차게 해 놓은 아세톤으로 합성물을 침전시킨 후, 여과 후 건조시켰다. 글리시딜 메타크릴산은 키토산의 반복되는 유닛의 히드록실기에 결합되어 글리시딜 메타크릴레이티드 키토산이 되었다. 400MHz 1H NMR 측정한 결과 치환된 정도는 16.0%이었다.3 g of chitooligosaccharides were dissolved in 30 ml of distilled water, and then 0.826 ml of glycidyl methacrylic acid was slowly added. Purged with nitrogen gas and stirred at 40 ° C. for 12 hours. The composite was precipitated with acetone cooled in the freezer, filtered and dried. Glycidyl methacrylic acid was bound to the hydroxyl group of the repeating unit of chitosan to form glycidyl methacrylated chitosan. As a result of 400MHz 1 H NMR measurement, the degree of substitution was 16.0%.

<실시예 3> 플루로닉/키토산 수화겔의 제조Example 3 Preparation of Pluronic / Chitosan Hydrogel

고분자 20%(w/v)를 함유하는 수화겔을 다음과 같이 제조하였다. 디아크릴레이티드 플루로닉((di-acrylated Pluronic F127) 100mg, 95mg, 90mg, 85mg에 각각 메타크릴레이티드 키토올리고당을 0mg, 5mg, 10mg, 15mg 및 3차 증류수를 혼합하여 전체 500㎕ 가 되도록 하였다. 또는 상기 조성에 전체 부피의 0.3%(w/v)가 되는 Irgacure2959를 첨가하여 전체 500㎕ 가 되도록 하였다. 메타크릴레이티드 키토올리고당 및 Irgacure는 먼저 증류수에 녹여 첨가할 수도 있다. 제조된 용액을 냉장고에 넣어 twist shaker 위에서 잘 섞어 주었다. 냉장고에서 졸상태의 시료를 꺼내어 37℃ water bath에서 10분 정도 두어 물리적 겔을 만들고, 거꾸로 뒤집어 봄으로써 겔이 된 것을 확인하였다(도3). A hydrogel containing 20% (w / v) of polymer was prepared as follows. 100 mg, 95 mg, 90 mg, and 85 mg of di-acrylated Pluronic F127 were mixed with 0 mg, 5 mg, 10 mg, 15 mg, and tertiary distilled water to 500 μl of methacrylated chitooligosaccharide, respectively. Alternatively, Irgacure2959, which is 0.3% (w / v) of the total volume, was added to the composition to obtain a total of 500 μl.Methacrylate chitooligosaccharide and Irgacure may be first dissolved in distilled water. The mixture was mixed well on a twist shaker, and the sol state sample was taken out of the refrigerator and placed in a water bath at 37 ° C. for about 10 minutes to make a physical gel, and turned upside down to confirm that the gel was formed (FIG. 3).

디아크릴레이티드 플루로닉과 메타크릴레이티드 키토올리고당의 양을 변화시켜 상기와 같은 방법으로 고분자를 18%(w/v), 22%(w/v)를 함유하는 플루로닉/키토산 수화겔을 제조하였다.Pluronic / chitosan hydrogel containing 18% (w / v) and 22% (w / v) of the polymer by varying the amount of diacrylated pluronic and methacrylated chitooligosaccharides. Was prepared.

<실시예 4> 광가교된 플루로닉/키토산 수화겔의 제조Example 4 Preparation of Photocrosslinked Pluronic / Chitosan Hydrogels

실시예 3에 사용된 양의 디아크릴레이티드 플루로닉, 메타크릴레이티드 키토올리고당 및 전체 부피의 0.3%(w/v)가 되는 Irgacure2959 및 3차 증류수로 전체 500㎕ 용액을 제조하였다. 제조된 용액을 냉장고에 넣어 twist shaker 위에서 잘 섞어 주었다. 냉장고에서 졸상태의 샘플을 꺼내어 37℃ water bath에서 10분정도 두어 물리적 겔을 만들고, 거꾸로 뒤집어 봄으로써 겔이 된 것을 확인할 수 있다. 다음 화학적 겔을 만들기 위해 겔에서 1.5cm 되는 곳에서 각각 10분, 15분, 20분으로 UV을 조사하였다(도4). 화학적 겔이 된 것은 냉장고에서 3시간 이상 두었을 때 졸상태가 되지 않는 것으로 확인할 수 있었다.A total 500 μl solution was prepared with the amount of diacrylated pluronic, methacrylated chitooligosaccharides used in Example 3, and Irgacure2959 and tertiary distilled water at 0.3% (w / v) of total volume. The prepared solution was put in a refrigerator and mixed well on a twist shaker. The sol sample was taken out of the refrigerator and placed in a water bath at 37 ° C. for 10 minutes to form a physical gel, and turned upside down to confirm that the gel had formed. Next, UV was irradiated for 10 minutes, 15 minutes, and 20 minutes at 1.5 cm from the gel to make a chemical gel (Fig. 4). It was confirmed that the chemical gel did not become sol when left in the refrigerator for more than 3 hours.

<실시예 5> 플루로닉/키토산 수화겔의 졸-겔 상전이 온도 측정Example 5 Sol-Gel Phase Transition Temperature Measurement of Pluronic / Chitosan Hydrogel

수화겔 중 고분자가 18, 20, 22%(w/v) 포함된 졸(sol) 상태의 혼합물 0.5㎖이 들어있는 2㎖ 튜브를 5℃부터 80℃까지 온도를 2℃씩 올려가면서 15분 동안 인큐베이션 시킨 후, 튜브를 거꾸로 뒤집어 겔(gel)상태가 되는 온도와 다시 졸(sol) 상태가 되는 온도를 찾았다. 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당과 디아크릴레이티드 플루로닉(di-acrylated Pluronic F127)의 비율은 0/100, 5/95, 10/90, 15/85(w/w)로 하였다. 키토산을 포함하지 않는 수화겔에서는 고분자의 농도가 증가할수록 졸-겔 변화 온도가 25℃에서 22℃로 조금씩 떨어진다. 플루로닉/키토산 수화겔에서 키토산의 함량이 증가할수록 LCST(low critical solution temperature)이 조금씩 증가하였다. 본원 발명의 수화겔 조성물 중에서 LCST가 높은 조성의 경우는 광가교성 수화겔을 졸상태에서 약물과 함께 주사하고 자외선을 조사하면 국부에서 겔화되어 서서히 약물을 방출하도록 하는 제제로 활용이 가능하다. Incubate a 2 ml tube containing 0.5 ml of a sol mixture containing 18, 20, and 22% (w / v) of the polymer in a hydrogel for 15 minutes at a temperature of 5 ° C to 80 ° C in 2 ° C increments. After the tube was turned upside down, the temperature at which the tube became a gel state and the temperature at which the tube became a sol state was again found. The ratio of glycidyl methacrylated chitooligosaccharide and di-acrylated pluronic (di-acrylated Pluronic F127) was set to 0/100, 5/95, 10/90, and 15/85 (w / w). In hydrogels that do not contain chitosan, the sol-gel change temperature drops slightly from 25 ° C to 22 ° C as the polymer concentration increases. The low critical solution temperature (LCST) increased little by little as the content of chitosan increased in the pluronic / chitosan hydrogel. In the hydrogel composition of the present invention, the composition having a high LCST can be utilized as a preparation to slowly release the drug by gelling locally when the photocrosslinkable hydrogel is injected with the drug in a sol state and irradiated with ultraviolet rays.

고분자의 총 농도가 18%(w/v)(A), 20%(w/v)(B), 22%(w/v)(C) 일 때, 플루로닉/키토산 수화겔의 상전이 온도Phase transition temperature of pluronic / chitosan hydrogel when the total concentration of polymer is 18% (w / v) (A), 20% (w / v) ( B ), 22% (w / v) (C) 키토산 중량 % 1 Chitosan weight% 1 0 0 5 5 10 10 15 15 A A 졸(sol) -> 겔(gel) Sol-> gel 25 oC25 o C 27 oC27 o C 29 oC29 o C N/D2 N / D 2 겔(gel) -> 졸(sol) Gel-> sol 56 oC56 o C 54 oC54 o C 49 oC49 o C N/D2 N / D 2 B B 졸(sol) -> 겔(gel) Sol-> gel 22 oC22 o C 22 oC22 o C 24 oC24 o C 26 oC26 o C 겔(gel) -> 졸(sol) Gel-> sol 68 oC68 o C 62 oC62 o C 58 oC58 o C 54 oC54 o C C C 졸(sol) -> 겔(gel) Sol-> gel 20 oC20 o C 20 oC20 o C 21 oC21 o C 22 oC22 o C 겔(gel) -> 졸(sol) Gel-> sol 78 oC78 o C 74 oC74 o C 72 oC72 o C 71 oC71 o C

1 플루로닉 및 키토산 혼합물에서의 키토산 중량 %1 Weight of Chitosan in Pluronic and Chitosan Mixtures

2 not determined2 not determined

<실시예 6> 플루로닉/키토산 수화겔의 광가교(photo-crosslinking)Example 6 Photo-crosslinking of Pluronic / Chitosan Hydrogels

수화겔의 전체 고분자 건조 무게비를 18, 20, 22% (w/v)로 하고(즉, 물 1L라고 가정하면 이 중에 180g, 200g, 220g이 되게 고분자를 섞어줌), 이 중 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당과 디아크릴레이티드 플루로닉(di-acrylated Pluronic F127)의 비율은 0/100, 5/95, 10/90, 15/85(w/w)로 섞어서 각각 2㎖ 튜브에 넣고 총 부피를 500㎕로 만들었다. 광개시제(photo-initiator)로서 Irgacure 2959를 전체 부피의 0.3%가 되도록 넣었다. 혼합물은 4℃에서 섞어주었다. 물리적 겔을 만들기 위해 37℃에서 10분 동안 방치하였다. 화학적 겔을 만들기 위해 1.5cm거리에서 자외선(UV)을 각각 10분, 15분, 20분 동안 조사하였다. The total polymer dry weight ratio of the hydrogel is 18, 20, 22% (w / v) (i.e., 1 g of water is used to mix 180g, 200g, 220g of the polymer), among which glycidyl metak The ratio of the related chitooligosaccharides and di-acrylated pluronic F127 is 0/100, 5/95, 10/90, 15/85 (w / w), and each is mixed into 2 ml tubes. The total volume was made to 500 μl. Irgacure 2959 was added as a photo-initiator to 0.3% of the total volume. The mixture was mixed at 4 ° C. It was left at 37 ° C. for 10 minutes to make a physical gel. Ultraviolet (UV) rays were irradiated for 10 minutes, 15 minutes, and 20 minutes at a distance of 1.5 cm to produce a chemical gel.

<실시예 7> 플루로닉/키토산 수화겔의 팽윤 성질Example 7 Swelling Properties of Pluronic / Chitosan Hydrogels

실시예 6에서 제조된 플루로닉/키토산 수화겔을 자외선으로 화학적 겔을 만든 후에 동결건조를 시켜서 겔 자체만의 무게 (Wd)를 측정하였다. 동결건조된 겔을 넣은 각각의 튜브에 pH7.4의 10mM 인산완충용액를 1.5㎖ 씩을 넣고, 37℃ shaking incubator에서 12시간 동안 incubation시켰다. 12시간 후에 팽윤된 수화겔(swollen hydrogel)의 무게(Ws)를 측정하고, (%)=[(Ws-Wd)/Wd] X 100 식을 이용하여 팽윤도를 계산하였다. Pluronic / chitosan hydrogels prepared in Example 6 were chemically gelled with ultraviolet rays and then lyophilized to determine the weight of the gel itself (W d ). In each tube containing lyophilized gel 1.5ml each of 10mM phosphate buffer solution at pH 7.4 was added and incubated for 12 hours in a shaking incubator at 37 ° C. After 12 hours, the weight of the swollen hydrogel (swollen hydrogel) was measured (W s ), and the degree of swelling was calculated using the formula (%) = [(W s -W d ) / W d ] X 100.

도 5는 자외선 조사 시간과 수화겔의 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당의 양을 변화시켜가며 팽윤비(swelling ratio)를 측정한 결과이다. 플루로닉/키토산 수화겔의 키토산올리고당의 함량과는 상관없이 자외선 조사 시간을 10분에서 20분으로 증가시킬수록 팽윤비(swelling ratio)는 조금씩 감소하였다. 이것은 자외선 조사에 의하여 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당(glycidyl methacrylated COS)와 디아크릴레이티드 플루로닉 사이의 분자 상호간의 네트워크가 증가한 결과라 생각된다. 자외선 조사 시간의 증가는 수화겔의 crosslinking 밀도를 증가시키므로, 더 많은 물을 흡수시키려면 자외선 조사 시간을 줄이면 된다. 키토산을 22% 함유하는 수화겔이 18%, 20%를 함유하는 수화겔보다 자외선 조사 시간에 따른 영향이 가장 두드러지게 나타났다. 수화겔의 키토올리고당 함량이 플루로닉/키토산 수화겔의 팽윤비에 영향을 주었다. 자외선 조사 시간을 동일하게 하고 키토산의 비를 증가시키면 팽윤비는 점차 감소하는데, 그 이유는 키토산이 첨가되는 양이 증가하면서 단단히 연합되어 상호분자간 네트워크화 되어있는 플루로닉 수화겔의 단단함이 적어지는 것이다. 즉, LCST는 플루로닉/키토산 수화겔의 키토산 함량비에 의해 영향을 받는다.5 is a result of measuring the swelling ratio while varying the UV irradiation time and the amount of glycidyl methacrylated chitooligosaccharide of the hydrogel. Irrespective of the chitosan oligosaccharide content of the pluronic / chitosan hydrogel, the swelling ratio decreased little by little as the UV irradiation time was increased from 10 minutes to 20 minutes. This is thought to be the result of the increased molecular network between glycidyl methacrylated chitooligosaccharide (Glycidyl methacrylated COS) and diacrylated pluronic by UV irradiation. Increasing the UV irradiation time increases the crosslinking density of the hydrogel, so you can reduce the UV irradiation time to absorb more water. The hydrogel containing 22% chitosan showed the most significant effect of UV irradiation time than the hydrogel containing 18% and 20%. The chitooligosaccharide content of the hydrogel had an effect on the swelling ratio of the pluronic / chitosan hydrogel. The swelling ratio gradually decreases when the UV irradiation time is the same and the ratio of chitosan is increased, because the amount of chitosan added is increased so that the rigidity of the Pluronic hydrogel, which is tightly linked and networked between molecules, is reduced. That is, LCST is affected by the chitosan content ratio of the pluronic / chitosan hydrogel.

<실시예 8> 광가교된 플루로닉/키토산 수화겔의 분해Example 8 Degradation of Photocrosslinked Pluronic / Chitosan Hydrogel

본 발명의 플루로닉/키토산 수화겔에 자외선을 조사하여 화학적 겔을 만든 후에 동결건조를 시켜서 겔 자체만의 무게를 측정하였다. 각각의 튜브에 건조된 겔과 인산완충용액 1.5㎖을 넣고 37℃ shaking incubator에서 2, 4, 7, 14, 21일 인큐베이션 시킨 후에 다시 동결건조 시켜서 건조된 겔의 무게를 측정하여 분해(degradation)된 정도를 계산하였다.Pluronic / chitosan hydrogel of the present invention was irradiated with ultraviolet rays to form a chemical gel and then lyophilized to determine the weight of the gel itself. Each tube was dried with 1.5 ml of dried gel and phosphate buffer solution, incubated in a 37 ° C shaking incubator for 2, 4, 7, 14, and 21 days, and then lyophilized to determine the weight of the dried gel and degraded. The degree was calculated.

자외선 조사 시간을 늘리면 분해되는 정도가 억제되었으며 가교정도가 높을수록 분해정도가 감소되었다. 자외선의 조사 시간을 동일하게 하고 수화겔의 키토산의 함량을 달리하였을 때 분해정도에 대한 영향은, 키토산을 함유하지 않은 수화겔의 경우는 키토산이 함유된 다른 수화겔보다 분해 속도가 빨랐다. 자외선 조사 시간과 상관없이 수화겔에서의 키토산 함량이 5%에서 15%로 증가할수록 분해속도가 감소함을 확인할 수 있었다(도6). Increasing UV irradiation time suppressed the degree of degradation, and the higher the degree of crosslinking, the lower the degree of degradation. When the irradiation time of ultraviolet rays was the same and the chitosan content of the hydrogel was changed, the effect on the degree of decomposition was faster in the hydrogel containing no chitosan than in other hydrogels containing chitosan. Irrespective of the UV irradiation time, the decomposition rate decreased as the chitosan content in the hydrogel increased from 5% to 15% (Fig. 6).

다중으로 아크릴화된 키토산이 crosslink된 플루로닉 고분자 사이에 들어가 crosslink되어 플루로닉/키토산 수화겔의 상호연결을 증가시킨다. 그러므로 키토산의 함량이 많으면 상호연결의 정도가 높아져 키토산의 함량이 적은 것에 비하여 분해도가 감소한다. 15%의 키토산을 함유한 수화겔이 다른 키토산의 %를 가진 것보다 높은 온도에서 겔화 되는 특징을 가지므로 플루로닉/키토산 수화겔은 주사기를 통해 생체내로 주입하는 동안에는 졸에서 겔로 변하는 상전이를 하지 않아 주사기의 바늘이 막히지 않는다. 또한, 졸 상태로 생체 내에 주입된 후 물리적인 겔 상태를 유지하고 있는 플루로닉/키토산 수화겔은 자외선을 쬐여 광가교되어 화학적 겔을 형성함으로써, 겔의 기계적 강도를 더욱 향상시켜, 주입한 약물이 원하는 부위에만 국소적으로 높은 농도를 유지할 수 있도록 한다. Multiple acrylated chitosans enter between the crosslinked pluronic polymers and crosslink to increase the interconnection of the pluronic / chitosan hydrogels. Therefore, the higher the content of chitosan, the higher the degree of interconnection, the lower the degree of degradation compared to the lower content of chitosan. Hydrogels containing 15% chitosan are gelled at higher temperatures than those with other% chitosan, so Pluronic / Chitosan hydrogels do not undergo a phase transition from sol to gel during in vivo injection through a syringe. Needle is not clogged. In addition, the Pluronic / chitosan hydrogel, which is maintained in the physical gel state after being injected into the body in a sol state, is photocrosslinked with ultraviolet rays to form a chemical gel, thereby further improving the mechanical strength of the gel, thereby injecting the injected drug. Maintain high concentrations locally only at the desired area.

<실시예 9> 플루로닉/키토산 수화겔로부터의 단백질 방출 프로파일 Example 9 Protein Release Profiles from Pluronic / Chitosan Hydrogels

22%(w/v) 플루로닉/키토산 용액을 10분 동안 광가교하여 37℃에서 인큐베이션 하며 방출되는 성장호르몬(hGH)의 양을 BSA assay kit로 측정하였다(도7). 22% (w / v) Pluronic / chitosan solution was incubated for 10 minutes incubated at 37 ℃ the amount of growth hormone (hGH) released was measured by the BSA assay kit (Fig. 7).

수화겔의 키토산 함량과 자외선 조사 시간에 따라 서로 다른 hGH의 방출특성을 나타냈다. 처음 확산 정도는 플루로닉/키토산 수화겔의 키토산 함량에 의존하였으며 키토산을 15% 함유하는 수화겔이 다른 수화겔에 비하여 가장 서방성인 방출패턴을 나타냈다. 다음 단계에서 단백질 방출 정도는 자외선 조사 시간과 마찬가지로 키토산 함량에 의해 조절할 수 있다. 조사시간을 증가시키면 단백질 방출이 지연됨을 확인할 수 있었다. 양전하를 띄는 키토산과 음전하를 가진 hGH로 구성된 수화겔에서의 단백질 방출 억제 작용을 확인할 수 있는데, 이것은 반대의 전하를 가진 물질간에 발생하는 이온결합에 기인한다. 생리적 pH를 함유하는 다양한 성장호르몬의 음전하인 단백질의 방출을 조절할 수 있는 수화겔로의 적용가능성이 있다.According to the chitosan content of the hydrogel and UV irradiation time, different hGH emission characteristics were shown. The initial degree of diffusion was dependent on the chitosan content of the Pluronic / Chitosan hydrogel, and the hydrogel containing 15% chitosan showed the most sustained release pattern compared to other hydrogels. In the next step, the degree of protein release can be controlled by chitosan content as well as UV irradiation time. Increasing the irradiation time was found to delay the release of protein. Positive charge Inhibition of protein release in hydrogels consisting of prominent chitosan and negatively charged hGH can be attributed to ionic bonds occurring between substances with opposite charges. There is applicability to hydrogels that can control the release of negatively charged proteins of various growth hormones containing physiological pH.

본 발명의 키토산을 함유한 플루로닉 수화겔은 플루로닉으로만 이루어진 수화겔에 비해서 높은 겔화 온도를 가지기 때문에, 주사기를 이용하여 생체 내 주입시 주사바늘이 막히는 현상이 줄어든다. 그리고 광가교된 수화겔은 키토산이 포함되어 있을 때 천천히 분해된다. 키토산의 함유는 자외선조사 시간과 함께 음전하를 가진 단백질 방출에도 영향을 준다. 따라서 본 발명의 플루로닉/키토산 수화겔의 키토산의 함량 및 자외선 조사 시간을 조절함으로써 원하는 약물의 방출패턴을 구현할 수 있다. Pluronic hydrogel containing chitosan of the present invention has a higher gelation temperature compared to hydrogel consisting solely of Pluronic, so that the needle clogging during in vivo injection using a syringe is reduced. And the photocrosslinked hydrogel decomposes slowly when it contains chitosan. The inclusion of chitosan also affects the release of negatively charged proteins with UV irradiation time. Therefore, by controlling the content of the chitosan and the ultraviolet irradiation time of the pluronic / chitosan hydrogel of the present invention it is possible to implement a desired drug release pattern.

또한 본 발명의 광가교성 수화겔을 졸상태에서 약물과 함께 주사하고 자외선을 쬐여주면 국부에서 겔화되어 서서히 약물을 방출하도록 할 수 있다. 따라서 체 외에서는 졸 상태이며 체내에서는 겔화가 되므로 고형암의 국부적인 항암치료를 위한 제제로 이용될 수 있다. 또한 항염증제 및 녹내장 치료제 등에 응용하여, 점안 투여 시 일반적으로 발생하는 약물의 빠른 확산 등의 단점을 보완하고 환자의 편의를 도모할 수 있다. In addition, when the photo-crosslinked hydrogel of the present invention is injected with a drug in a sol state and exposed to ultraviolet rays, the photocrosslinked hydrogel may be gelled locally to gradually release the drug. Therefore, since it is a sol state in the body and gelled in the body, it can be used as an agent for the local chemotherapy of solid cancer. In addition, it can be applied to anti-inflammatory and glaucoma treatment, etc., to compensate for the shortcomings such as the rapid diffusion of drugs commonly occurring during eyedrops and to facilitate the patient's convenience.

본 발명의 플루로닉/키토산 수화겔은 또한 여성에게서 나타나는 복압성 요실금의 치료법 중 하나인 요도주위 충전제 주입법을 실시할 때 체외에서는 졸상태로 존재하다가 요도에 주입 시 겔 상태로 변하도록 함으로써, 체외에서 졸상태로 존재하며 끈적이지 않아 보관 및 주입이 용이하도록 할 수 있다. 또한 겔 내부의 키토산의 아민그룹은 DNA와 자가조립이 가능하므로 유전자치료에 활용할 수 있다.The pluronic / chitosan hydrogel of the present invention also exists in a sol state in vitro when a periurethral filler injection method, which is one of the treatments of stress incontinence in women, causes a sol in vitro to change to a gel state when injected into the urethra. It is in a state of being non-sticky and can be easily stored and injected. In addition, the amine group of chitosan inside the gel can be used for gene therapy because it can self-assemble with DNA.

Claims (17)

디아크릴레이티드 플루로닉 및 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당을 포함하는 수화겔 조성물.Hydrogel composition comprising diacrylated pluronic and glycidyl methacrylated chitooligosaccharide. 제1항에 있어서, 광가교제를 더 포함하는 수화겔 조성물.The hydrogel composition of claim 1, further comprising a photocrosslinking agent. 제1항에 있어서, 상기 수화겔이 화학적 또는 물리적으로 가교된 것인 수화겔 조성물.The hydrogel composition of claim 1, wherein the hydrogel is chemically or physically crosslinked. 제1항에 있어서, 상기 수화겔이 온도 반응성인 수화겔 조성물.The hydrogel composition of claim 1, wherein the hydrogel is temperature reactive. 제1항에 있어서, 활성 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수화겔 조성물.The hydrogel composition of claim 1, further comprising an active compound. 제5항에 있어서, 상기 활성 화합물이 수화겔 내에 혼입되는 것을 특징으로 하는 수화겔 조성물.6. The hydrogel composition of claim 5, wherein the active compound is incorporated into a hydrogel. 제5항에 있어서, 상기 활성 화합물이 펩티드, 단백질, 백신, 항체, 항체단편, 뉴클레오티드, iRNA, siRNA, 호르몬, 세포 증식억제제, 세포독성 물질 및 중추 신경계에 작용하는 물질, 항염증제, 녹내장치료제 및 요실금치료제로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 수화겔 조성물.The method of claim 5, wherein the active compound is a peptide, protein, vaccine, antibody, antibody fragment, nucleotide, iRNA, siRNA, hormones, cell proliferation inhibitors, cytotoxic substances and substances that act on the central nervous system, anti-inflammatory agents, glaucoma agents and urinary incontinence Hydrogel composition, characterized in that selected from the group consisting of therapeutic agents. 제5항에 있어서, 상기 활성 화합물은 하나 또는 다수 개의 살아 있는 세포인 것을 특징으로 하는 수화겔 조성물.The hydrogel composition of claim 5, wherein the active compound is one or a plurality of living cells. 제1항에 있어서, 비경구투여용인 것을 특징으로 하는 수화겔 조성물.The hydrogel composition of claim 1, wherein the hydrogel composition is for parenteral administration. 활성 화합물, 디아크릴레이티드 플루로닉, 글리시딜 메타크릴레이티드 키토올리고당 및 겔 조성물을 재구성하기 위한 수성액체를 포함하는, 제1항 내지 9항 중 어느 한 항에 기재된 수화겔 조성물 제조용 키트.The kit for preparing a hydrogel composition according to any one of claims 1 to 9, comprising an active compound, a diacrylated pluronic, glycidyl methacrylated chitooligosaccharide, and an aqueous liquid for reconstitution of a gel composition. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 수화겔 조성물을 포함하는 약제.A pharmaceutical comprising the hydrogel composition according to any one of claims 1 to 9. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 수화겔 조성물을 포함하는 조직공학용 지지체.A support for tissue engineering, comprising the hydrogel composition according to any one of claims 1 to 9. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 수화겔 조성물을 포함하는 화장품.A cosmetic comprising the hydrogel composition according to any one of claims 1 to 9. 디아크릴레이티드 플루로닉 및 글리시딜메타크릴레이티드 키토올리고당을 수 성액체와 혼합하는 단계를 포함하는 수화겔의 제조방법.A method for preparing a hydrogel comprising mixing a diacrylated pluronic and glycidyl methacrylated chitooligosaccharide with an aqueous liquid. 제14항에 있어서, 광가교제를 첨가하고, 광을 조사하는 단계를 추가로 포함하는 수화겔의 제조방법.The method of claim 14, further comprising adding a photocrosslinker and irradiating light. 제15항에 있어서, 조사하는 광이 자외선인 것을 특징으로 하는 수화겔의 제조방법.The method for producing a hydrogel according to claim 15, wherein the light to be irradiated is ultraviolet light. 제14항에 있어서, 활성 화합물을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 수화겔의 제조방법.15. The method of claim 14, further comprising the step of adding an active compound.
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