KR100962007B1 - Interpenetrating polymer network hydrogel bead comprising polyethylene glycol and polyacrylamide, and method for immobilizing enzymes by using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리에틸렌글리콜 및 폴리아크릴아마이드 함유 상호침투구조의 하이드로젤 비드 및 이를 이용한 효소 고정화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 하이드로젤에 폴리아크릴아마이드(PAAm)를 첨가하여 보다 조밀한 형태의 상호침투구조(IPN)를 형성함으로써, PEG 하이드로젤의 장점을 보유하면서, 기계적 강도가 향상되고 효소가 화학적으로 공유결합할 수 있는 기능기를 제공하여 효소가 반영구적으로 하이드로젤에 고정되도록 하는 폴리에틸렌글리콜 및 폴리아크릴아마이드 함유 상호침투구조의 하이드로젤 비드 및 이를 이용한 효소 고정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogel bead of polyethylene glycol and polyacrylamide-containing interpenetrating structure, and to an enzyme immobilization method using the same, and more specifically, by adding polyacrylamide (PAAm) to polyethylene glycol (PEG) hydrogel. By forming one type of interpenetrating structure (IPN), while retaining the advantages of PEG hydrogels, the mechanical strength is improved and the enzymes can be chemically covalently bonded to provide functional groups that allow the enzymes to be permanently immobilized on the hydrogels. The present invention relates to a hydrogel bead of polyethylene glycol and polyacrylamide-containing interpenetrating structure and an enzyme immobilization method using the same.

폴리에틸렌글리콜, 폴리아크릴아마이드, 하이드로젤, 비드, 상호침투구조(IPN), 효소, 기능기 Polyethylene glycol, polyacrylamide, hydrogel, beads, interpenetrating structure (IPN), enzyme, functional group

Description

폴리에틸렌글리콜 및 폴리아크릴아마이드 함유 상호침투구조의 하이드로젤 비드 및 이를 이용한 효소 고정 방법{Interpenetrating polymer network hydrogel bead comprising poly(ethylene glycol) and poly(acrylamide), and method for immobilizing enzymes by using the same}Interpenetrating polymer network hydrogel bead comprising poly (ethylene glycol) and poly (acrylamide), and method for immobilizing enzymes by using the same}

본 발명은 폴리에틸렌글리콜 및 폴리아크릴아마이드 함유 상호침투구조의 하이드로젤 비드 및 이를 이용한 효소 고정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 하이드로젤에 폴리아크릴아마이드(PAAm)를 첨가하여 보다 조밀한 형태의 상호침투구조(IPN)를 형성함으로써, PEG 하이드로젤의 장점을 보유하면서, 기계적 강도가 향상되고 효소가 화학적으로 공유결합할 수 있는 기능기를 제공하여 효소가 반영구적으로 하이드로젤에 고정되도록 하는 폴리에틸렌글리콜 및 폴리아크릴아마이드 함유 상호침투구조의 하이드로젤 비드 및 이를 이용한 효소 고정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogel bead of polyethylene glycol and polyacrylamide-containing interpenetrating structure, and an enzyme immobilization method using the same, and more specifically, by adding polyacrylamide (PAAm) to polyethylene glycol (PEG) hydrogel. By forming one type of interpenetrating structure (IPN), while retaining the advantages of PEG hydrogels, the mechanical strength is improved and the enzymes can be chemically covalently bonded to provide functional groups that allow the enzymes to be permanently immobilized on the hydrogels. The present invention relates to a hydrogel bead of polyethylene glycol and polyacrylamide-containing interpenetrating structure and an enzyme immobilization method using the same.

효소를 고정화하기 위한 지지체로는 금속이나 반도체와 같은 무기물질 혹은 고분자 등이 이용되어 왔다. 하지만 기존의 이러한 지지체는 대부분이 단단하며 수분이 흡수될 수 없는 특성을 지니며, 효소와 같은 단백질은 단단한 표면에 고정될 때, 3차원 구조에 변화가 생기거나 건조되어 활성을 잃어버리게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 들어 하이드로젤을 효소 고정 지지체로 사용하기 시작하였다(Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 2000, 9, 269-274). As a support for immobilizing enzymes, inorganic materials such as metals or semiconductors, or polymers have been used. However, these existing supports are mostly hard and cannot absorb water, and proteins such as enzymes lose activity due to changes or drying in three-dimensional structures when they are fixed on hard surfaces. In recent years in order to solve these problems was started using a hydrogel with an enzyme fixed support (Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 2000, 9, 269-274).

하이드로젤은 가교된 친수성 고분자로써 많은 양의 물을 흡수해 팽창하는 성질을 가지고 있다. 하이드로젤을 이용할 경우, 효소는 하이드로젤 표면 혹은 내부에 고정될 수 있으며 하이드로젤은 부드럽고 다량의 수분을 함유할 수 있는 성질 때문에 효소가 변성없이 생물학적인 기능을 충분히 수행할 수 있는 환경을 제공해 줄 수 있다 (J. Appl . Polym . Sci. 2001, 82, 1404-1409). Hydrogel is a cross-linked hydrophilic polymer that absorbs large amounts of water and expands. When using hydrogels, enzymes can be immobilized on or inside the hydrogels, and the hydrogels are soft and contain a large amount of water, providing an environment in which enzymes can perform biological functions without denaturation. ( J. Appl . Polym . Sci . 2001, 82, 1404-1409).

다양한 하이드로젤 중에서 poly(ethylene glycol)(폴리에틸렌 글리콜; 이하 PEG)를 이용한 하이드로젤은 뛰어난 생체적합성으로 인해 바이오센서, 조직공학 등에서 널리 사용되고 있다(Polymer 2001, 42, 4893-4901). Among various hydrogels, hydrogels using poly (ethylene glycol) (PEG) are widely used in biosensors and tissue engineering because of their excellent biocompatibility ( Polymer 2001, 42, 4893-4901).

그러나, PEG 하이드로젤을 효소 고정 지지체로 사용함에 있어, 첫째, PEG 하이드로젤의 기계적 강도가 낮고, 둘째, 단백질을 공유결합시킬 수 있는 작용기가 없다는 단점이 있다.However, in using PEG hydrogel as an enzyme fixation support, firstly, the mechanical strength of PEG hydrogel is low, and second, there is no functional group capable of covalently binding a protein.

따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 PEG 하이드로젤의 장점을 보유하면서, 기계적 강도가 향상되고 효소가 화학적으로 결합할 수 있는 기능기가 제공된 상호침투구조의 신규한 하이드로젤의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above disadvantages of the prior art, the object of the present invention while retaining the advantages of the PEG hydrogel, while improving the mechanical strength and provided with a functional group capable of chemically binding enzymes interpenetration It is to provide a method for producing a novel hydrogel of the structure.

본 발명의 다른 목적은 상기로부터 제조된 상호침투구조의 하이드로젤 비드를 이용하여 효소를 고정하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for immobilizing an enzyme using a hydrogel bead having an interpenetrating structure prepared from the above.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention

PEG 하이드로젤 비드를 제조하는 단계; 및Preparing PEG hydrogel beads; And

상기 PEG 하이드로젤 비드에 폴리아크릴아마이드를 첨가하여 상호침투구조(Interpenetrating Polymer Network)의 하이드로젤을 제조하는 단계를 포함하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing an interpenetrating hydrogel comprising the step of preparing a hydrogel of the interpenetrating polymer network by adding polyacrylamide to the PEG hydrogel bead.

본 발명은 또한 상기 하이드로젤의 제조방법에 따라 제조된 상호침투구조(Interpenetrating Polymer Network)의 하이드로젤을 제공한다.The present invention also provides a hydrogel of an interpenetrating polymer network prepared according to the method for producing the hydrogel.

본 발명은 또한 The invention also

본 발명의 상호침투구조(Interpenetrating Polymer Network)의 하이드로젤을 제조하는 단계; Preparing a hydrogel of an interpenetrating polymer network of the present invention;

상기 하이드로젤의 작용기를 활성화하는 단계; 및Activating the functional group of the hydrogel; And

활성화된 하이드로젤과 효소의 공유결합을 유도하여 효소를 고정하는 단계를 포함하는 하이드로젤 상에 효소를 고정하는 방법을 제공한다.It provides a method for immobilizing an enzyme on a hydrogel comprising the step of immobilizing the enzyme by inducing a covalent bond of the activated hydrogel and the enzyme.

본 발명은 첫째로 간단한 장비로 하이드로젤 비드를 제조할 수 있고, 둘째로 하이드로젤 제조를 위한 전구용액의 양을 조절함으로써 비드의 크기를 원하는 대로 제조할 수 있는 특징이 있다. The present invention is characterized by the first can be prepared hydrogel beads with a simple equipment, secondly by adjusting the amount of the precursor solution for the hydrogel production bead size as desired.

또한, PEG 하이드로젤과 같이 단물질로 하이드로젤 비드를 제조한 경우 낮은 기계적 강도와 효소 고정 용량에 대한 단점을 상호침투구조(IPN, Interpenetrating Polymer Network) 기술로 극복한다. In addition, when a method of preparing a hydrogel beads as a single material, such as PEG hydrogel overcomes the disadvantages of low mechanical strength and enzyme fixed capacity interpenetrating structure (IPN, I nterpenetrating P olymer N etwork) technology.

상기 IPN 기술을 적용하는데 있어서, 폴리아크릴아마이드를 사용하여 기계적 강도를 향상시키고, 화학적인 기능기로 아민기를 제공함으로써 효소가 화학적으로 공유결합할 수 있는 환경을 만들어 주는 효과가 있다. 또한, 기계적 강도가 향상되고 효소 고정 용량을 증가시켰음에도 불구하고, 높은 수분 함유량을 유지하여 PEG 고유의 장점을 그대로 살릴 수 있는 효과가 있다.In applying the IPN technology, the polyacrylamide is used to improve mechanical strength and provide an amine group as a chemical functional group to create an environment in which enzymes can be chemically covalently bonded. In addition, although the mechanical strength is improved and the enzyme fixation capacity is increased, there is an effect that can maintain the advantages of PEG intact by maintaining a high moisture content.

이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure of this invention is demonstrated concretely.

본 발명은 PEG 하이드로젤의 단점을 보완하고자 PEG 하이드로젤 내부에 poly(acrylamide)(폴리아크릴아마이드, PAAm)를 연속적으로 가교시켜 상호침투구조(IPN, Interpentrating Polymer Network)의 하이드로젤을 비드 형태로 제조하여 효소를 고정하는 기술이다. The present invention is a hydrogel of the internal PEG hydrogel to supplement the disadvantages of the PEG hydrogel poly (acrylamide) (poly-acrylamide, PAAm) a was subsequently cross-linked interpenetrating structure (IPN, I nterpentrating P olymer N etwork) beads It is a technique to fix the enzyme by preparing in the form.

상기 IPN 기술은 두 가지 혹은 그 이상의 물질을 이용하여 하이드로젤을 만드는 기술로, 기존의 단물질, 특히 대표적인 고분자 물질로 꼽히는 PEG을 이용한 하이드로젤은 부드러운 탄성체로써 다량의 수분도 함유할 수 있고, 친수적이며 생체적합성도 뛰어난 장점을 지니고 있지만, 기계적 강도가 낮은 단점이 있다. 또한 효소를 고정하는데 있어서 효소가 화학적으로 공유결합할 수 있는 작용기가 없어 물리적으로 고정되었던 효소가 분리되어 장기적인 관점에서 보면 효소 고정 용량이 낮다. The IPN technology is a technology for making a hydrogel using two or more materials. Existing single materials, in particular, a hydrogel using PEG, which is regarded as a representative polymer material, may contain a large amount of water as a soft elastomer, and may be hydrophilic. Although it has the advantage of excellent biocompatibility, it has the disadvantage of low mechanical strength. In addition, there is no functional group capable of chemically covalent bonding of enzymes to fix enzymes, so that the enzymes that have been physically immobilized are separated and have a low enzyme fixation capacity in the long term.

본 발명은 이러한 단점을 보완하기 위하여 PEG 하이드로젤이 지니는 장점을 수용하면서 기계적 강도를 향상시키고, 효소가 화학적으로 공유결합할 수 있는 기능기를 제공하여 궁극적으로 효소 고정 용량을 높이기 위해 PAAm 와 함께 IPN 하이드로젤을 제조하는 기술이며, 효소가 고정될 수 있는 공간을 확보하기 위해 비드(bead)형태의 하이드로젤을 제조한다. The present invention improves the mechanical strength while accommodating the advantages of PEG hydrogels to compensate for these disadvantages, and provides a functional group capable of chemically covalent bonding of enzymes to ultimately increase enzyme fixation capacity. It is a technique for preparing a gel, and to prepare a hydrogel in the form of beads (bead) in order to secure a space in which the enzyme can be fixed.

따라서, 본 발명은Therefore, the present invention

PEG 하이드로젤 비드를 제조하는 단계; 및Preparing PEG hydrogel beads; And

상기 PEG 하이드로젤 비드에 폴리아크릴아마이드를 첨가하여 상호침투구조(Interpenetrating Polymer Network)의 하이드로젤을 제조하는 단계를 포함하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a hydrogel having an interpenetrating structure, by adding polyacrylamide to the PEG hydrogel beads to prepare a hydrogel of an interpenetrating polymer network.

상기 PEG 하이드로젤 비드를 제조하는 단계는,Preparing the PEG hydrogel beads,

폴리에틸렌글리콜 함유 전구용액을 제조하는 단계; 및Preparing a polyethylene glycol-containing precursor solution; And

상기 전구용액을 UV 광원에 노출시켜 라디칼 중합을 유도하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the precursor solution is exposed to a UV light source to induce radical polymerization.

상기 폴리에틸렌글리콜 함유 전구용액은 용매로, 증류수 또는 완충용액을 사용하여 고형의 PEG-DA를 용해시켜 제조한다. The polyethylene glycol-containing precursor solution is prepared by dissolving solid PEG-DA using distilled water or a buffer solution as a solvent.

상기 폴리에틸렌글리콜은 적당한 수분 함량 및 격자사이즈를 갖는 하이드로젤 비드를 형성하기 위해, 용매 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. The polyethylene glycol is preferably contained in 10 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solvent in order to form a hydrogel bead having a suitable moisture content and lattice size.

또한, 상기 폴리에틸렌글리콜의 광중합을 유도하기 위해 광개시제를 추가로 포함할 수 있다.In addition, it may further include a photoinitiator to induce photopolymerization of the polyethylene glycol.

상기 광개시제로 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논(2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, DMPA), 2-히드록시-2-메틸프로피오페논(2-hydroxy-2-methylpropipphenone, HOMPP), 또는 어가큐어 2959(Irgacure 2959) 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다. As the photoinitiator 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA), 2-hydroxy-2-methylpropiophenone (2-hydroxy-2-methylpropipphenone, HOMPP ), Or Acuracure 2959 (Irgacure 2959) and the like can be used alone or two or more.

상기 광개시제는 전구용액 내 포함된 폴리에틸렌글리콜의 함량을 고려하여 폴리에틸렌글리콜 1 중량부에 대하여 0.001 내지 0.02 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. The photoinitiator is preferably included in 0.001 to 0.02 parts by weight based on 1 part by weight of polyethylene glycol in consideration of the content of polyethylene glycol contained in the precursor solution.

또한, 상기 단계로부터 제조된 전구용액은 도 2에 도시된 개요도와 같이, 하단부의 영역이 검은 불투명 영역으로 되어 있어 UV 광선이 투과하지 못하도록 되어 있는 투명의 메스실린더를 준비하고, 상기 메스실린더에 미네랄 오일을 일정량 채우고, UV 광원을 적절한 위치에 배치한 다음, 마이크로 피펫을 이용하여 메스실린더에 떨어뜨려 UV 조사에 따른 라디칼 중합을 유도하여 하이드로젤을 제조한다. In addition, the precursor solution prepared from the above step, as shown in Figure 2, the lower end of the area is a black opaque area to prepare a transparent measuring cylinder that does not transmit UV light, and the mineral to the measuring cylinder A certain amount of oil is filled, the UV light source is placed in an appropriate position, and then dropped into a measuring cylinder using a micro pipette to induce radical polymerization according to UV irradiation to prepare a hydrogel.

상기 미네랄 오일은 전구용액이 서서히 하강하게 해 UV에 노출되는 시간을 2 내지 4초간, 보다 바람직하게는 3초간 확보해주고, 전구용액의 모양이 비드형태가 되도록 해주는 역할을 한다. 이는 하이드로젤 표면을 친수성이며, 미네랄 오일은 소수성인데, 열역학적으로 친수성 물질과 소수성 물질이 만나게 되면 계면 에너지가 높아져 두 면이 잘 분리되는 원리에 따른 것이다.The mineral oil gradually lowers the precursor solution to secure the exposure time to UV for 2 to 4 seconds, more preferably for 3 seconds, and serves to make the shape of the precursor solution bead form. The hydrogel surface is hydrophilic and the mineral oil is hydrophobic. This is based on the principle that the hydrophilic material and hydrophobic material are separated so that the interface energy increases when the hydrophilic material and hydrophobic material meet.

또한, 메스실린더의 하단부가 검은색의 불투명 영역으로 되어 있는 것은 UV 광원이 투과하지 못하게 함이며, 이미 광원에 노출되어 젤이 된 비드가 더 이상의 노출을 막기 위함이다. In addition, the lower end of the measuring cylinder is a black opaque region, which prevents the UV light source from penetrating, and to prevent further exposure of the gel beads that have already been exposed to the light source.

또한, 상기 하이드로젤 비드의 크기는 미네랄 오일에 첨가하는 전구용액의 양에 따라 달라질 수 있어 특별히 제한하지는 않으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 비드의 직경은 1 내지 2mm를 가질 수 있다. 상기 크기의 비드를 얻기 위해 전구용액의 함량은 1 내지 20 ㎕를 첨가할 수 있다. In addition, the size of the hydrogel beads may vary depending on the amount of the precursor solution added to the mineral oil is not particularly limited, according to an embodiment of the present invention may have a diameter of 1 to 2mm. In order to obtain beads of this size, the content of the precursor solution may be added from 1 to 20 μl.

상기 단계로부터 제조된 하이드로젤 비드는 에탄올 및 증류수를 이용하여 반응이 이루어지지 않는 잔류 물질과 오일을 세척하는 것이 좋다.The hydrogel beads prepared from the above step may be washed with ethanol and distilled water to wash off residual substances and oils.

또한, 상기로부터 제조된 PEG 하이드로젤 비드로부터 IPN 하이드로젤을 제조하는 방법은 In addition, the method for preparing IPN hydrogel from the PEG hydrogel beads prepared above

PEG 하이드로젤과 폴리아크릴아마이드를 혼합하여 교차결합 반응을 유도하는 단계; 및Mixing PEG hydrogel and polyacrylamide to induce a crosslinking reaction; And

상기 반응이 끝난 후 UV를 조사하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to include a step of irradiating UV after the reaction is completed.

폴리아크릴아마이드 용액에 폴리에틸렌글리콜을 첨가하여 24시간 이상 방치하여 교차결합반응을 유도한다. Polyethylene glycol is added to the polyacrylamide solution and left for at least 24 hours to induce a crosslinking reaction.

상기 폴리아크릴아마이드는 PEG 하이드로젤 비드에 첨가하는 양에 비례하여 더욱 조밀한 그물 구조를 제공한다. 따라서, 수분 함량이 70% 이상 유지할 수 있도록 PEG 하이드로젤 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. The polyacrylamide provides a denser net structure in proportion to the amount added to the PEG hydrogel beads. Therefore, it is preferable to include 10 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of PEG hydrogel to maintain a moisture content of 70% or more.

또한, 상기 두 물질의 교차결합을 돕기 위해 가교제를 추가로 첨가할 수 있 다. In addition, a crosslinking agent may be further added to assist in crosslinking the two materials.

상기 가교제로는 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 또는 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylenebisacrylamide) 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.As the crosslinking agent, triethylene glycol dimethacrylate or N, N'-methylenebisacrylamide (N, N'-methylenebisacrylamide) may be used alone or in combination of two or more.

상기 가교제는 PEG 하이드로젤과 폴리아크릴아마이드의 교차반응 하지 않는 잔여물을 최소화하기 위해, PEG 하이드로젤 1 중량부에 대하여 0.005 내지 0.002 중량부로 포함하는 것이 바람직하다. The crosslinking agent may be included in an amount of 0.005 to 0.002 parts by weight based on 1 part by weight of PEG hydrogel in order to minimize the unreacted residue of the PEG hydrogel and polyacrylamide.

또한, 상기 폴리아크릴아마이드 용액에 폴리아크릴아마이드 1 중량부에 대하여 0.001 내지 0.002 중량부의 광개시제를 추가로 첨가하여 교차반응이 끝난 후 UV 광원에 의한 광중합을 유도할 수 있다. In addition, by adding an additional 0.001 to 0.002 parts by weight of the photoinitiator with respect to 1 part by weight of polyacrylamide to the polyacrylamide solution, the photopolymerization by the UV light source can be induced after the cross reaction.

상기 광중합은 상기 단계에서 교차반응이 끝난 하이드로젤 비드를 폴리아크릴아마이드 함유 용액에서 꺼낸 다음, UV 광원을 1 내지 10분 정도 조사하여 유도하며, 이를 통해 PEG 하이드로젤의 장점을 보유하면서도 기계적 강도가 향상된 본 발명의 IPN 하이드로젤 비드가 형성된다.The photopolymerization is carried out by removing the cross-reacted hydrogel beads from the polyacrylamide-containing solution in the above step, and then irradiating the UV light source for 1 to 10 minutes, thereby retaining the advantages of PEG hydrogel and improving mechanical strength. IPN hydrogel beads of the present invention are formed.

본 발명은 또한 본 발명의 하이드로젤의 제조방법에 따라 제조된 상호침투구조(Interpenetrating Polymer Network)의 하이드로젤에 관한 것이다.The present invention also relates to a hydrogel of an interpenetrating polymer network prepared according to the method for producing a hydrogel of the present invention.

상기 하이드로젤은 10 내지 50 Å의 격자크기를 가지며, 직경은 1 내지 2mm이고, 수분함량은 70% 이상인 것을 특징으로 한다. The hydrogel has a lattice size of 10 to 50 mm 3, a diameter of 1 to 2 mm, and a water content of 70% or more.

본 발명의 상호침투구조(Interpenetrating Polymer Network)의 하이드로젤은 PEG 하이드로젤의 그물 구조가 유지되는 가운데 PAAm의 분자 사슬이 PEG 하이드로젤의 그물과 교차하며 결합하기 때문에 구조가 조밀해지며, 이로 인해 기계적 강도가 향상된다. 즉, 덜 조밀한 PEG 하이드로젤의 그물 구조를 깨는 것보다는 더 조밀한 IPN 하이드로젤의 그물 구조를 깨는 것이 어렵기 때문이다.The hydrogel of the interpenetrating polymer network of the present invention has a dense structure because the molecular chain of PAAm crosses and binds to the PEG hydrogel's net while maintaining the PEG structure of the PEG hydrogel. Strength is improved. That is, it is more difficult to break the network structure of the denser IPN hydrogel than to break the network structure of the less dense PEG hydrogel.

또한, PAAm의 아민 그룹은 단백질과 공유결합할 수 있어 효소를 오랜 시간 동안 영구적으로 하이드로젤 비드에 고정시킬 수 있다. In addition, the amine groups of PAAm can covalently bind proteins, allowing the enzyme to be permanently immobilized on hydrogel beads for a long time.

또한, 그물 구조가 조밀해지면서 PEG 하이드로젤에 비해 물 분자가 드나드는 데에 있어 제한을 받을 수 있음에도 불구하고 IPN 하이드로젤의 수분함유량을 70% 이상으로 유지시켜, 하이드로젤의 장점을 유지할 수 있다.In addition, despite the fact that the net structure is densified, the water content of the IPN hydrogel can be maintained at 70% or more, compared to the PEG hydrogel, thereby maintaining the advantages of the hydrogel. .

본 발명은 또한The invention also

본 발명의 상호침투구조(Interpenetrating Polymer Network)의 하이드로젤을 제조하는 단계; Preparing a hydrogel of an interpenetrating polymer network of the present invention;

상기 하이드로젤의 작용기를 활성화하는 단계; 및Activating the functional group of the hydrogel; And

활성화된 하이드로젤과 효소의 공유결합을 유도하여 효소를 고정하는 단계를 포함하는 하이드로젤 상에 효소를 고정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for immobilizing an enzyme on a hydrogel, the method comprising immobilizing an enzyme by inducing covalent bonding of an activated hydrogel with an enzyme.

상기 하이드로젤에 효소를 고정하기 위해, 하이드로젤의 아민기(NH2)를 활성 화시킨 다음, 상기 하이드로젤을 효소용액에 첨가하여 상기 아민기와 효소를 화학적으로 공유결합시켜 효소를 고정한다.In order to fix the enzyme on the hydrogel, the amine group (NH 2 ) of the hydrogel is activated, and then the hydrogel is added to the enzyme solution to chemically covalently bond the amine group and the enzyme to fix the enzyme.

상기 하이드로젤의 아민기를 활성화시키는 물질로 글루타알데히드를 사용하는 것이 바람직하다. It is preferable to use glutaraldehyde as a substance for activating the amine group of the hydrogel.

상기 활성화 물질은 용액 상태로 존재하여 하이드로젤의 아민기를 활성화시키며, 완충용액에 상기 활성화 물질을 1 내지 3 중량부 첨가하여 제조한 용액인 것이 바람직하다.The activating material is present in the solution to activate the amine group of the hydrogel, it is preferable that the solution prepared by adding 1 to 3 parts by weight of the activating material to the buffer solution.

상기 효소로 특별히 제한하지는 않으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 글루코우즈 옥시다제를 사용할 수 있다. The enzyme is not particularly limited, and according to one embodiment of the present invention, glucose oxidase may be used.

본 발명의 IPN 하이드로젤에 고정된 효소는 폴리아크릴아마이드의 함량에 농도의존적으로 상대적 활성도가 높으며, 고정 후 시간이 지날수록 효소의 상대적 활성도의 감소 폭이 작아, 본 발명의 IPN 하이드로젤은 PEG 하이드로젤과 비교하여 효소 고정능이 현저히 개선됨을 알 수 있다. The enzyme immobilized on the IPN hydrogel of the present invention has a high relative activity depending on the content of polyacrylamide, and the decrease in the relative activity of the enzyme decreases with time after fixation, so that the IPN hydrogel of the present invention is PEG hydrogel. It can be seen that the enzyme fixation ability is significantly improved compared to the gel.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1> 상호침투구조(Interpenetrating Polymer Network)의 하이드로젤 비드의 제조Example 1 Preparation of Hydrogel Beads of Interpenetrating Polymer Network

증류수 1 중량부에 대하여 0.5 중량부의 고형의 PEG-DA를 용해시키고, PEG-DA 1mL당 5㎕의 광개시제 (1mL의 1-vinyl-2-pyrrolidinone에 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone(DMPA) 300mg을 넣어 제조함)를 넣고 잘 섞어주어 전구용액을 제조하였다. Dissolve 0.5 parts by weight of solid PEG-DA per 1 part by weight of distilled water, and 5 µl of photoinitiator per 1 mL of PEG-DA (2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA) in 1 mL of 1-vinyl-2-pyrrolidinone). Prepared by adding 300mg) and mixed well to prepare a precursor solution.

하단부가 불투명 영역으로 되어 있는 메스실린더를 준비하여 미네랄 오일을 밀도가 큰 오일을 20mL, 작은 오일을 40mL 채우고, UV 광원을 적절한 위치에 배치하였다. 이렇게 한 다음 마이크로 피펫을 이용하여 전구용액을 10㎕씩 메스실린더에 떨어뜨렸다. A measuring cylinder having a lower end as an opaque region was prepared, 20 mL of a dense oil and 40 mL of a small oil were filled with mineral oil, and a UV light source was placed at an appropriate position. After doing this, 10 μl of the precursor solution was dropped into the measuring cylinder by using a micro pipette.

이후 에탄올과 증류수를 이용하여 반응이 이루어지지 않은 잔류 물질과 오일을 세척하였다.Afterwards, ethanol and distilled water were used to wash off the remaining substances and oils.

하이드로젤 비드를 중량 대비 0.5%의 광개시제와 PEG와 AAm 사이에 가교가 이루어지도록 1%의 가교제(triethylene glycol dimethacrylate, TEGDMA)와 함께 중량 대비 10%의 아크릴아마이드 용액에 담그고 24시간 정도 방치하였다. The hydrogel beads were immersed in 10% acrylamide solution by weight with 1% crosslinking agent (triethylene glycol dimethacrylate, TEGDMA) to crosslink between 0.5% photoinitiator and PEG and AAm by weight, and left for 24 hours.

하이드로젤 비드를 용액에서 꺼낸 후 UV 광원을 5분 정도 조사하게 되면 IPN 하이드로젤 비드가 되고, 반응하지 않은 잔여물을 제거하기 위해 증류수로 세척하였다.After removing the hydrogel beads from the solution and irradiated with a UV light source for about 5 minutes to become IPN hydrogel beads, washed with distilled water to remove the unreacted residue.

<실시예 2 내지 4 및 비교예 1> 폴리아크릴아마이드 농도에 따른 상호침투구조의 하이드로젤의 제조<Examples 2 to 4 and Comparative Example 1> Preparation of a hydrogel of interpenetrating structure according to the polyacrylamide concentration

폴리아크릴아마이드 함량을 각각 20, 30, 40%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 방법과 동일한 방법을 사용하여 상호침투구조의 하이드로젤 비드를 제조하였다.Hydrogel beads of interpenetrating structure were prepared using the same method as in Example 1, except that polyacrylamide content was added at 20, 30, and 40%, respectively.

비교예로, 폴리아크릴아마이드를 첨가하지 않은 PEG 하이드로젤을 사용하였다.As a comparative example, PEG hydrogel without polyacrylamide was used.

(수분 함량 측정)(Moisture content measurement)

수분 함량은 하기의 식에 따라 구한다.The moisture content is determined according to the following formula.

수분 함량=

Figure 112008037483456-pat00001
×100Moisture content =
Figure 112008037483456-pat00001
× 100

상기 실시예 1에서 UV 중합을 통해 제조된 PEG 하이드로젤은 도 3과 같다. 또한, 실시예 1 내지 4로부터 제조된 PEG 하이드로젤의 직경은 1∼2mm 정도이고, 이 비드를 PAAm 용액에 담가서 IPN 하이드로젤을 만들게 되면 수분 함량(Water content; WC)과 고분자 가교점 간의 거리 (격자사이즈; Mesh size)는 표 1과 같다. PEG hydrogel prepared by UV polymerization in Example 1 is the same as FIG. In addition, the PEG hydrogel prepared in Examples 1 to 4 has a diameter of about 1 to 2 mm, and when the beads are immersed in a PAAm solution to form an IPN hydrogel, the distance between the water content (WC) and the crosslinking point of the polymer ( Grid size is shown in Table 1.

Figure 112008037483456-pat00002
Figure 112008037483456-pat00002

표 1에 나타난 바와 같이, PEG IPN 하이드로젤의 격자사이즈는 PEG 하이드로젤보다 조밀하여 물 분자가 드나드는 데 제한을 받을 수 있음에도 불구하고, 수분함량은 70% 이상으로 유지하고 있음을 알 수 있다.As shown in Table 1, although the lattice size of the PEG IPN hydrogel is denser than the PEG hydrogel, it can be seen that the water content is maintained at 70% or more, although it may be restricted to entering and exiting water molecules.

(IPN 하이드로젤 형성의 검증)(Verification of IPN Hydrogel Formation)

PEG 하이드로젤의 형성은 라만 분광기를 사용하여 검증하였다.Formation of PEG hydrogels was verified using Raman spectroscopy.

도 4에 나타난 바와 같이, 파수 1630cm-1 부분을 보면, UV 노광 전의 피크가 UV 노광 후에는 거의 없어짐을 알 수 있는 데, 이는 UV 에 노출되면서 광중합이 일어나 C=C 이중결합이 소모되어 흡광도가 감소한 것이다. 이는 첫 번째 가교를 통해 대부분의 이중결합은 반응하면서 소모되어 하이드로젤이 제조되었으며, 따라서 PAAm 하이드로젤을 PEG 하이드로젤 내부에 가교시켰을 때에 두 하이드로젤 사이의 결합은 화학적인 결합이 아니라 2개의 하이드로젤 네트워크가 물리적으로 서로 엉켜져 있음을 의미하는 것이다.As shown in FIG. 4, when the wavenumber 1630cm -1 part is seen, it can be seen that the peak before the UV exposure is almost disappeared after the UV exposure. This is because the photopolymerization occurs while being exposed to UV, thus absorbing C = C double bonds. It is reduced. This is because most of the double bonds are reacted and consumed through the first crosslinking. Thus, hydrogels were prepared. Therefore, when the PAAm hydrogels are crosslinked inside the PEG hydrogels, the bonds between the two hydrogels are not chemical bonds but two hydrogels. This means that the networks are physically intertwined.

또한, 도 5는 PEG 하이드로젤이 IPN 하이드로젤이 됨에 따른 고분자의 질량 변화 양상을 나타낸 것으로, ● 와 ○는 각각 PAAm 농도에 따른 IPN 하이드로젤의 질량 퍼센트(수분+PEG+PAAm의 질량 중에서 PAAm가 차지하는 비율) 증가와 IPN 하이드로젤 안에서의 PAAm 질량분율(PEG+PAAm중에서 PAAm의 비율)을 의미한다(●; 왼쪽 y축, ○; 오른쪽 y축 참조).In addition, Figure 5 shows the changes in the mass of the polymer according to the PEG hydrogel becomes IPN hydrogel, ● and ○ are the percent by weight of the IPN hydrogel according to the PAAm concentration (PAAm in the mass of water + PEG + PAAm Occupancy rate) increase and the PAAm mass fraction (the ratio of PAAm in PEG + PAAm) in the IPN hydrogel (see left y-axis, right y-axis).

PAAm 농도가 증가함에 따라 IPN 하이드로젤 중 PAAm가 차지하는 질량 퍼센트는 선형적으로 증가함을 알 수 있고, PAAm의 질량분율의 변화는 초반에는 급격히 변화하다가 증가 폭이 점점 줄어드는 것을 알 수 있다.It can be seen that as the PAAm concentration increases, the mass percentage of PAAm in the IPN hydrogel increases linearly, and the change in the mass fraction of PAAm is rapidly changed in the early stage, and the increase is gradually decreased.

또한, 적외선 분광 광도계를 이용하여 IPN 하이드로젤의 형성을 검증할 수 있는데, 도 6에 나타난 바와 같이, 1653cm-1과 1540cm-1의 파장이 새로 생겼음을 알 수 있으며, 각각 C=O 스트레칭 피크와 N-H 벤딩 피크를 의미한다. 이는 PEG 하이드로젤 내외부에 PAAm 하이드로젤이 형성되었음을 증명하며, 형성된 아민기를 통해 효소를 화학적으로 공유결합할 수 있음을 증명하는 것이다.In addition, it is possible to verify the formation of the IPN hydrogel using an infrared spectrophotometer, as shown in Figure 6, it can be seen that the new wavelength of 1653cm -1 and 1540cm -1 , and C = O stretching peak and NH bending peak. This proves that PAAm hydrogel is formed inside and outside the PEG hydrogel, and demonstrates that the enzyme can be chemically covalently bonded through the formed amine group.

(기계적 강도 측정)(Mechanical strength measurement)

하이드로젤의 기계적 강도는 생물학적으로 매우 중요한 요소이다. 하이드로젤이 액체 환경에 적용되었을 때, 많은 양의 물을 흡수하면서 기계적 강도가 급감하거나 잃을 수도 있기 때문이다. 따라서, IPN 하이드로젤의 기계적 강도를 인장시험기를 통해 검증하였다. The mechanical strength of hydrogels is of great biological importance. This is because when hydrogels are applied to a liquid environment, the mechanical strength may drop or lose while absorbing large amounts of water. Therefore, the mechanical strength of the IPN hydrogel was verified through a tensile tester.

이를 위해, IPN 하이드로젤 시편을 아령모양으로 만들어 인장시험기에 고정시킨 다음, 인장시험편에 서서히 인장하중을 가해 재료의 기계적인 성질을 측정하였다. 인장하중에 의해서 생기는 응력(應力)을 인장응력이라고 하는데, 인장응력과 신장의 관계를 나타내는 응력-변형도 선도는 재료의 성질을 나타내는 중요한 것이다. 이 선도에서 최대점의 응력을 최대인장강도라고 한다. 인장시험은 항상 동일한 조건하에서 실시할 수 있으므로 측정결과의 신뢰성이 높으며, 여러 차례에 걸친 값을 평균내어 기계적 강도를 측정하였다. To this end, IPN hydrogel specimens were dumbbell-shaped and fixed in a tensile tester, and then a tensile load was gradually applied to the tensile test specimens to measure mechanical properties of the material. The stress generated by the tensile load is called tensile stress. A stress-strain diagram representing the relationship between tensile stress and elongation is an important indicator of the properties of the material. The stress at the maximum point in this diagram is called the maximum tensile strength. The tensile test can always be carried out under the same conditions, so the reliability of the measurement results is high, and the mechanical strength was measured by averaging several values.

도 7에 나타낸 바와 같이, PEG, IPN 하이드로젤에 응력이 주어지고 신장되다가 끊어지는 것을 그래프로 나타내었는데, 끊어지는 포인트가 최대인장강도를 의미한다. PEG 하이드로젤에 비해 IPN 하이드로젤이, IPN 하이드로젤도 PAAm 농도가 높은 하이드로젤의 기계적 강도가 우수하며, 특히 PAAm의 농도가 40%가 되면 기계적 강도가 매우 크게 향상됨을 알 수 있다. As shown in FIG. 7, the graph shows that the PEG and IPN hydrogels are stressed and elongated and then broken, and the breaking point means the maximum tensile strength. Compared to PEG hydrogels, IPN hydrogels and IPN hydrogels also have excellent mechanical strength of hydrogels having high PAAm concentrations, and particularly, when the PAAm concentration is 40%, the mechanical strength is significantly improved.

<실시예 5> 상호침투구조(Interpenetrating Polymer Network)의 하이드로젤 비드를 이용한 효소 고정Example 5 Enzyme Fixation Using Hydrogel Beads of Interpenetrating Polymer Network

상기 실시예 1에서 제조한 하이드로젤 비드의 PAAm의 아민기(NH2)를 활성화시키기 위해 완충용액 부피의 2.5%에 해당하는 글루타알데하이드(glutaraldehyde)를 첨가하여 용액을 제조하였다. IPN 하이드로젤을 상기 용액에 실온조건에서 2시간 동안 담그고 2시간이 경과하면 완충용액으로 세척해주었다. 효소 용액 (이하 GOx 용액) - 완충용액 1mL 당 글루코스옥시다아제(glucose oxidase; GOx) 1mg을 첨가하여 만든 용액 - 에 IPN 하이드로젤 비드를 4℃에서 24시간 동안 담궈두었다. 24시간이 지나면 비드를 증류수로 세척하였다.In order to activate the amine group (NH 2 ) of PAAm of the hydrogel beads prepared in Example 1, glutaaldehyde (glutaraldehyde) corresponding to 2.5% of the volume of the buffer solution was added to prepare a solution. IPN hydrogel was immersed in the solution for 2 hours at room temperature and washed with a buffer solution after 2 hours. IPN hydrogel beads were immersed at 4 ° C. for 24 hours in an enzyme solution (hereinafter referred to as GOx solution) —a solution made by adding 1 mg of glucose oxidase (GOx) per 1 mL of buffer. After 24 hours, the beads were washed with distilled water.

대조군으로 PEG 하이드로젤 비드를 사용하여 상기 과정을 실시하였다.The procedure was carried out using PEG hydrogel beads as a control.

(상대적 활성도 조사) (Relative activity investigation)

고정된 효소의 활성은 o-dianisidine 이라는 염색물질의 변색 정도를 분광 광도계로 측정함으로써 확인하였다. 전체적인 반응은 두 단계로 구분되는데, 첫 단계에서 글루코오스가 글루코오스 산화효소의 촉매작용에 의해 글루콘산과 과산화수소로 분해되고, 두 번째 단계에서 과산화수소가 페록시다아제(Peroxidase)에 의해 물로 변화되는 과정에서 상기 염색물질이 산화되게 되어 변색이 된다. 이때 산화된 염색물질은 405nm 영역의 빛을 흡수하므로 분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정하면 효소의 활성을 측정할 수 있게 된다.The activity of the immobilized enzyme was confirmed by measuring spectrophotometer of the discoloration of the dye called o -dianisidine. The overall reaction is divided into two stages: in the first stage, glucose is broken down into gluconic acid and hydrogen peroxide by the catalysis of glucose oxidase, and in the second stage, hydrogen peroxide is converted to water by peroxidase. The dyeing material is oxidized to become discolored. At this time, since the oxidized dye material absorbs light in the 405 nm region, the absorbance can be measured using a spectrophotometer to measure the activity of the enzyme.

전술한 바와 같이 IPN 하이드로젤은 화학적으로 아민기를 가지기 때문에 효소가 하이드로젤에 화학 공유결합을 할 수 있게 해주어 IPN 하이드로젤 비드가 효소 고정 지지체로서의 충분한 역할을 수행할 수 있다. As described above, since the IPN hydrogel has a chemically amine group, the enzyme can chemically covalently bond to the hydrogel so that the IPN hydrogel beads can play a sufficient role as the enzyme fixation support.

도 8에 나타난 바와 같이, GOx를 하이드로젤에 고정시킨 직후의 상대적 활성도는 PEG, IPN 하이드로젤이 비슷한 양상을 보이고 있다. As shown in Figure 8, the relative activity immediately after immobilization of GOx to the hydrogel shows a similar pattern with PEG, IPN hydrogel.

그러나, 3일 후의 양상은 완전히 다르다는 것을 알 수 있다. 도 9에 나타난 바와 같이, GOx는 하이드로젤 표면에 부착되거나 안으로 스며들게 되는데, PEG 하이드로젤은 효소를 공유결합시킬 수 없기에 대부분의 효소들이 하이드로젤 내부에 물리적으로 고정이 되어있던 반면, IPN 하이드로젤과는 공유결합을 통해 하이드로젤 표면과 내부에 고정된다. 따라서 IPN 하이드로젤은 3일이 지난 후에도 상대적으로 높은 효소 활성을 유지할 수 있었다. 또한 PAAm 농도가 높을수록 높은 활성도를 나타내는 것으로 보아 PAAm 이 효소를 효과적으로 공유결합 시킴을 알 수 있다.However, it can be seen that the aspect after 3 days is completely different. As shown in FIG. 9, GOx is attached to or permeated into the surface of the hydrogel, while PEG hydrogel cannot covalently bind enzymes, while most of the enzymes are physically immobilized inside the hydrogel. Is fixed to the hydrogel surface and interior through covalent bonds. Therefore, IPN hydrogel was able to maintain relatively high enzyme activity even after 3 days. In addition, higher PAAm concentration indicates higher activity, indicating that PAAm effectively covalently binds the enzyme.

한편, 시간대별로 6일 동안 효소가 고정된 하이드로젤의 상대활성도 측정 결과는 도 10과 같다. Meanwhile, the result of measuring the relative activity of the hydrogel in which the enzyme is fixed for 6 days for each time zone is shown in FIG. 10.

PEG 하이드로젤은 효소 고정 후 1일이 지나면 바로 고정된 효소가 크게 분리되어 활성이 급격히 감소하였으나, IPN 하이드로젤은 PEG 하이드로젤에 비해 시간이 흐르면서 활성도의 감소가 덜했으며 특히 PAAm의 농도가 40%인 IPN 하이드로젤의 경우 오랜 기간 높은 활성을 나타냄을 알 수 있다. As for PEG hydrogels, the enzymes immobilized rapidly after 1 day of enzymatic immobilization, resulting in a significant decrease in activity. However, IPN hydrogels showed less activity decrease over time than PEG hydrogels, especially 40% PAAm concentration. Phosphorus IPN hydrogel shows high activity for a long time.

도 1은 본 발명의 IPN 하이드로젤 제조의 순차적 과정을 도시한 것이다.Figure 1 shows the sequential process of IPN hydrogel production of the present invention.

도 2는 본 발명의 IPN 하이드로젤의 제조 방법에 대한 개요도를 나타낸 것이다.Figure 2 shows a schematic diagram of a manufacturing method of the IPN hydrogel of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 UV 중합을 통해 만들어진 PEG 하이드로젤 사진도이다. Figure 3 is a photograph of PEG hydrogel made through UV polymerization according to Example 1 of the present invention.

도 4는 UV 노광 전후의 PEG-DA(분자량 3400) 라만 분광 분석 그래프를 나타낸 것이다. Figure 4 shows the PEG-DA (molecular weight 3400) Raman spectroscopic graph before and after UV exposure.

도 5는 폴리아크릴아마이드 농도에 따른 본 발명의 IPN 하이드로젤의 질량 분율의 변화를 나타낸 것이다. Figure 5 shows the change in mass fraction of the IPN hydrogel of the present invention according to the polyacrylamide concentration.

도 6은 본 발명의 PEG 하이드로젤과 IPN 하이드로젤의 적외선 분광 광도계의 분석 그래프를 나타낸 것이다.Figure 6 shows the analysis graph of the infrared spectrophotometer of the PEG hydrogel and IPN hydrogel of the present invention.

도 7은 폴리아크릴아마이드 농도에 따른 PEG, IPN 하이드로젤의 응력-신장 관계 그래프를 나타낸 것이다.Figure 7 shows a graph of the stress-stretch relationship of PEG, IPN hydrogel according to the polyacrylamide concentration.

도 8은 본 발명의 하이드로젤에 글루코우즈 옥시다제(GOx) 고정 직후의 상대적 활성도를 나타낸 것이다.Figure 8 shows the relative activity immediately after fixation of glucose oxidase (GOx) on the hydrogel of the present invention.

도 9는 3일 후 측정한 GOx가 고정된 하이드로젤의 상대적 활성도를 나타낸 것이다.Figure 9 shows the relative activity of the hydrogel fixed GOx measured after 3 days.

도 10은 시간에 따른 효소고정 하이드로젤의 상대적 활성도를 나타낸 것이다.Figure 10 shows the relative activity of the enzyme-fixed hydrogel over time.

Claims (17)

PEG 하이드로젤 비드를 제조하는 단계; 및Preparing PEG hydrogel beads; And 상기 PEG 하이드로젤 비드에 폴리아크릴아마이드를 첨가하여 상호침투구조(Interpenetrating Polymer Network)의 하이드로젤을 제조하는 단계를 포함하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법.Method of producing a hydrogel of interpenetrating structure comprising the step of preparing a hydrogel of interpenetrating polymer network by adding polyacrylamide to the PEG hydrogel beads. 제1항에 있어서,The method of claim 1, PEG 하이드로젤 비드를 제조하는 단계는Preparation of PEG hydrogel beads 폴리에틸렌글리콜 함유 전구용액을 제조하는 단계; 및Preparing a polyethylene glycol-containing precursor solution; And 상기 전구용액을 UV 광원에 노출시켜 라디칼 중합을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법.Method of producing a hydrogel of interpenetrating structure comprising the step of inducing radical polymerization by exposing the precursor solution to a UV light source. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 폴리에틸렌글리콜 함유 전구용액은 증류수 또는 완충용액 중 어느 하나의 용매에 폴리에틸렌글리콜을 첨가하여 제조함을 특징으로 하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법.A polyethylene glycol-containing precursor solution is prepared by adding polyethylene glycol to a solvent of any one of distilled water or a buffer solution. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 폴리에틸렌글리콜은 용매 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부로 포함되 는 것을 특징으로 하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법.Polyethylene glycol is a method for producing an interpenetrating hydrogel, characterized in that contained in 10 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solvent. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 전구용액을 미네랄 오일을 함유하는 메스실린더에 첨가하여 UV 광원에 노출시키는 것을 특징으로 하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법.A method for producing an interpenetrating hydrogel, comprising adding a precursor solution to a measuring cylinder containing mineral oil and exposing it to a UV light source. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 폴리에틸렌글리콜의 광중합을 유도하기 위해 폴리에틸렌글리콜 1 중량부에 대하여 0.001 내지 0.02 중량부의 광개시제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법.Method for producing a hydrogel of interpenetrating structure, characterized in that it further comprises 0.001 to 0.02 parts by weight of a photoinitiator with respect to 1 part by weight of polyethylene glycol to induce photopolymerization of polyethylene glycol. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 광개시제는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논(2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, DMPA), 2-히드록시-2-메틸프로피오페논(2-hydroxy-2-methylpropipphenone, HOMPP) 및 어가큐어 2959(Irgacure 2959)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법.Photoinitiators include 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA), 2-hydroxy-2-methylpropipphenone (HOMPP) And agacure 2959 (Irgacure 2959). A method for producing an interpenetrating hydrogel, characterized in that at least one member selected from the group consisting of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상호침투구조의 하이드로젤을 제조하는 단계는The step of preparing the interpenetrating hydrogel PEG 하이드로젤과 폴리아크릴아마이드를 혼합하여 교차결합 반응을 유도하는 단계; 및Mixing PEG hydrogel and polyacrylamide to induce a crosslinking reaction; And 상기 반응이 끝난 후 UV를 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법.Method of producing a hydrogel of the interpenetrating structure, characterized in that it comprises the step of irradiating UV after the reaction. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 폴리아크릴아마이드는 PEG 하이드로젤 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법.Polyacrylamide is a method for producing an interpenetrating hydrogel, characterized in that added to 10 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of PEG hydrogel. 제8항에 있어서, The method of claim 8, PEG 하이드로젤과 폴리아크릴아마이드의 교차결합을 위해 가교제를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법.A method for producing an interpenetrating hydrogel, further comprising adding a crosslinking agent for crosslinking the PEG hydrogel and the polyacrylamide. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 가교제는 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N'-methylenebisacrylamide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법.The crosslinking agent is at least one member selected from the group consisting of triethylene glycol dimethacrylate and N, N'-methylenebisacrylamide (N, N'-methylenebisacrylamide). 제10항에 있어서, The method of claim 10, 가교제는 PEG 하이드로젤 1 중량부에 대하여 0.005 내지 0.002 중량부로 첨 가되는 것을 특징으로 하는 상호침투구조의 하이드로젤의 제조방법.A crosslinking agent is added in an amount of 0.005 to 0.002 parts by weight based on 1 part by weight of PEG hydrogel. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따라 제조된 상호침투구조(Interpenetrating Polymer Network)의 하이드로젤.A hydrogel of an interpenetrating polymer network prepared according to any one of claims 1 to 12. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 하이드로젤의 격자 크기는 10 내지 50 Å인 것을 특징으로 하는 상호침투구조의 하이드로젤.The hydrogel has a lattice size of 10 to 50 mm 3. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따라 상호침투구조(Interpenetrating Polymer Network)의 하이드로젤을 제조하는 단계; Preparing a hydrogel of an interpenetrating polymer network according to any one of claims 1 to 12; 상기 하이드로젤의 작용기를 활성화하는 단계; 및Activating the functional group of the hydrogel; And 활성화된 하이드로젤과 효소의 공유결합을 유도하여 효소를 고정하는 단계를 포함하는 하이드로젤 상에 효소를 고정하는 방법.A method of immobilizing an enzyme on a hydrogel, comprising the step of immobilizing an enzyme by inducing covalent bonding of an activated hydrogel with an enzyme. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 작용기를 활성화하는 물질은 글루타알데히드인 것을 특징으로 하는 하이드로젤 상에 효소를 고정하는 방법.A method for immobilizing an enzyme on a hydrogel, wherein the substance activating the functional group is glutaaldehyde. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 효소는 글루코우즈 옥시다제인 것을 특징으로 하는 하이드로젤 상에 효소를 고정하는 방법.The enzyme is a method of immobilizing the enzyme on a hydrogel, characterized in that the glucose oxidase.
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