KR101381826B1

KR101381826B1 - 외부자극에 반응하며 주사가능한 산화그래핀계 수화겔 형성용 조성물, 이를 이용한 수화겔 제조방법 및 이를 이용한 생체내 겔 형성 방법

Info

Publication number: KR101381826B1
Application number: KR1020120037752A
Authority: KR
Inventors: 태기융; 사후 아비식
Original assignee: 광주과학기술원
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2014-04-07
Also published as: KR20130115459A

Abstract

본 발명은 저온에서는 액상을 유지하므로 주사가능하지만, 외부자극에 반응하여 겔 상태로 변화하는 산화그래핀 기반 수화겔 형성용 조성물, 이를 이용한 수화겔 제조방법 및 이를 이용한 생체내 겔 형성 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 0.3 중량% 내지 1 중량%의 산화그래핀 및 0.2 중량% 내지 1.5 중량%의 하기 화학식 1로 표시되는 트리블록 공중합체를 포함하는 수화겔 형성용 조성물, 이를 이용한 수화겔 제조방법 및 이를 이용한 생체내 겔 형성 방법에 관한 것이다:
<화학식 1>

상기 식에서, n은 8 내지 540의 정수이고, m은 16 내지 70의 정수이다.
본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물은 상온에서는 액상을 유지하므로 주사투여 방법을 사용하여 생체내로 투여될 수 있는 반면에, 체온 근방에서는 졸-겔 변이를 나타내므로 체내 투여 후 겔 상태로 변화될 수 있고, 더 나아가 적절한 외부 자극에 의해서도 겔 상태로 변화할 수 있으면서, 체내에서 장시간 안정성을 유지하고 우수한 생체적합성을 갖는다.

Description

외부자극에 반응하며 주사가능한 산화그래핀계 수화겔 형성용 조성물, 이를 이용한 수화겔 제조방법 및 이를 이용한 생체내 겔 형성 방법 {Composition for hydrogel based on graphene oxide being injectable and sensitive to external stimuli, method for preparing hydrogel using the same, and method for in vivo gelation using the same}

본 발명은 저온에서는 액상을 유지하므로 주사가능하지만, 외부자극에 반응하여 겔 상태로 변화하는 산화그래핀 기반 수화겔 형성용 조성물, 이를 이용한 수화겔 제조방법 및 이를 이용한 생체내 겔 형성 방법에 관한 것이다.

그래핀은 단층 6각형 sp-2 혼성화 탄소들로 구성된 2차원적 나노물질이다 (A. K. Geim, Science 2009, 324, 1530; S. Park, R. S. Ruoff, Nat . Nanotechnol . 2009, 4, 217). 최근에, 이러한 그래핀은 그 뛰어난 전자적, 열적 및 기계적 특성들로 인해서 많은 관심을 끌고 있다 (C. N. R. Rao, A. K. Sood, K. S. Subhramanyam, A. Govindaraj, Angew . Chem . Int . Ed . 2009, 48, 7752).

산화 그래핀 (Graphene oxide: GO)은 많은 산화 결점들을 갖는 그래핀 유도체로서 (D. R. Dreyer, S. Park, C. W. Bielawski, R. S. Ruoff, Chem . Soc . Rev . 2010, 39, 228), 이러한 친수성 산화기들의 존재는 GO가 수분산성을 갖도록 하며, 다른 화학적 변형을 가능하게 하는 부위를 제공한다. GO는 양쪽친화성 거대분자와 같은 특성을 갖는데, 이는 소수성 기저 평면 및 친수성 가장자리들을 갖기 때문이다 (F. Kim, L. Cote, J. Huang, Adv . Mater . 2010, 22, 1954). 또한 GO는 가공성 및 변형성이 뛰어나기 때문에 새로운 제품을 제조하기 위한 구성 재료로 유망한 재료이다. GO의 3차원적 조립은 전자기기로부터, 에너지 저장매체, 바이오센서 및 약물전달에 이르기까지 다양한 응용가능성을 갖는다 (Y. Zhu, S. Murali, W. Cai, X. Li, J. W. Suk, J. R. Potts, R. S. Ruoff, Adv . Mat . 2010, 22, 3906; J. L. Vickery, A. J. Patil, S. Mann, Adv . Mater . 2009, 21, 2180; H. Bai, C. Li, G. Shi, Adv . Mat . 2011, 23, 1089).

몇몇 연구들이 수중에서 GO 용액의 3차원적 조립에 대해서 보고한 바 있는데 (H. Bai, C. Li, X. Wang, G. Shi, Chem . Commun . 2010, 46, 2376; C. Huang, H. Bai, C. Li, G. Shi, Chem . Commun . 2011, 47, 4962 ; Y. Xu, Q. Wu, Y. Sun, H. Bai, G. Shi, ACS Nano . 2010, 4, 7358; H. Bai, C. Li, X. Wang, G. Shi, J. Phys. Chem . C. 2011, 115, 5545), 수화겔이 가교화된 3차원적 네트워크를 형성하고, 이러한 네트워크가 다량의 수분을 흡수하며, 상기 네트워크는 일반적으로 폴리머의 물리적 또는 화학적 가교결합에 의해서 형성된다. 수화겔은 다양한 생의료적 응용을 위해서 기능성 연성 재료로 광범위하게 연구된 바 있다 (N. A. Peppas, J. Z. Hilt, A. Khademhosseini, R. Langer, Adv . Mater . 2006, 18, 1345).

종래 연구들에서는, GO계 수화겔들은 폴리머 (예를 들어, PVA, PEI), 거대분자 (예를 들어, Hemoglobin, DNA), 작은 유기 분자 또는 양이온들 (CTAB, CaCl2)을 GO 용액에 첨가해 줌으로써 제조되었다 (H. Bai, C. Li, X. Wang, G. Shi, Chem . Commun. 2010, 46, 2376; C. Huang, H. Bai, C. Li, G. Shi, Chem . Commun . 2011, 47, 4962; Y. Xu, Q. Wu, Y. Sun, H. Bai, G. Shi, ACS Nano . 2010, 4, 7358; H. Bai, C. Li, X. Wang, G. Shi, J. Phys . Chem . C. 2011, 115, 5545).

이러한 연구들에서, 겔화를 위한 주된 동력은 수소결합, p-p 상호작용 또는 정전기적 상호작용이었다. 이러한 모든 겔들은 실온에서 혼합한 이후에 바로 생성되었지만, GO-DNA 수화겔의 경우는 예외였으며, 이 경우는 겔화를 위해서 90℃까지 가열하는 과정이 요구되었다. 이와는 대조적으로, GO 용액이 수화겔로 변환되는 과정에서 온도의존적 졸-겔 변화에 대해서는 보고된 바가 없다. 졸을 겔로 변화시키는 열민감성 수화겔은 다양한 분야에서 유용하게 사용되는데, 특히, 만일 이러한 졸-겔 변이가 체온 (즉, 37℃) 근방에서 이루어진다면, 주사용 수화겔로서 생의료적 적용도 가능해진다. 생의료적 적용에 있어서 주사가능한 물리적 수화겔은, 이러한 물질을 최소 침습적 방식에 의해서 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 파괴되기 쉬운 생분자 및 세포들을 전달할 수 있고, 주사에 의해서 불규칙적인 형태를 채울 수 있다는 등의 장점을 갖는다 (S. Y. Lee, G. Tae, J. Control . Rel . 2007, 119, 313).

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 주사를 이용한 주입에 적합하도록 상온에서는 액상을 유지하지만, 체온 근방에서 졸-겔 변이를 나타낼 수 있고, 적절한 외부 자극에 의해서도 겔 상태로 변화할 수 있으면서, 체내에서 장시간 안정성을 유지하고 우수한 생체적합성을 갖는 산화그래핀 기반 수화겔 형성용 조성물, 이를 이용한 수화겔 제조방법 및 이를 이용한 생체내 겔 형성 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위해서,

0.3 중량% 내지 1 중량%의 산화그래핀 및 0.2 중량% 내지 1.5 중량%의 하기 화학식 1로 표시되는 트리블록 공중합체를 포함하는 수화겔 형성용 조성물을 제공한다:

상기 식에서, n은 8 내지 540의 정수이고, m은 16 내지 70의 정수이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 트리블록 공중합체는 하기 화학식 2로 표시되는 트리블록 공중합체일 수 있다:

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 트리블록 공중합체는 하기 화학식 3으로 표시되는 트리블록 공중합체일 수 있다:

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 수화겔 형성용 조성물은 용매로서 증류수, 완충용액 및 생리 식염수로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 산화그래핀의 상기 수화겔 형성용 조성물 중 함량은 0.3 중량% 내지 0.5 중량%일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 트리블록 공중합체의 상기 수화겔 형성용 조성물 중 함량은 0.25 중량% 내지 1 중량%일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 산화그래핀의 산소관능도는 10 % 내지 70 %일 수 있다.

본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위해서,

0.3 중량% 내지 1 중량%의 산화그래핀 및 0.2 중량% 내지 1.5 중량%의 하기 화학식 1로 표시되는 트리블록 공중합체를 4℃ 내지 25℃ 온도의 용매 중에서 혼합교반하는 단계;

상기 용액을 4℃ 내지 30℃의 온도에서 보관하는 단계; 및

상기 보관된 용액에 외부 자극을 가해줌으로써 수화겔을 형성하는 단계를 포함하는 산화그래핀 기반 수화겔의 제조방법을 제공한다:

<화학식 1>

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외부 자극은 승온, pH 감소 또는 근적외선 조사일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 승온은 25℃ 내지 60℃의 온도로 상기 용액의 온도를 상승시키는 과정일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 pH 감소는 상기 용액의 pH를 4 내지 8로 낮추어 줌으로써 수행될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 근적외선 조사는 600 nm 내지 1000 nm의 파장 및 0.1 W/cm² 내지 20 W/cm²의 출력밀도를 갖는 근적외선을 10 초 내지 300 초 동안 조사해줌으로써 수행될 수 있다.

본 발명은 상기 세 번째 과제를 달성하기 위해서,

0.3 중량% 내지 1 중량%의 산화그래핀 및 0.2 중량% 내지 1.5 중량%의 하기 화학식 1로 표시되는 트리블록 공중합체를 포함하는 졸 조성물을 생체 내로 주사투여하는 단계; 및

상기 투여된 졸 조성물에 외부 자극을 가해줌으로써 상기 졸 조성물을 겔 상태로 변화시키는 단계를 포함하는 생체내 겔 형성방법을 제공한다:

<화학식 1>

본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물은 상온에서는 액상을 유지하므로 주사투여 방법을 사용하여 생체내로 투여될 수 있는 반면에, 체온 근방에서는 졸-겔 변이를 나타내므로 체내 투여 후 겔 상태로 변화될 수 있고, 더 나아가 적절한 외부 자극에 의해서도 겔 상태로 변화할 수 있으면서, 체내에서 장시간 안정성을 유지하고 우수한 생체적합성을 갖는다.

도 1a는 각각 37℃에서 배양한 이후에, 산화그래핀 및 각각 다른 농도의 플루로닉 F127의 혼합물이 겔을 형성하는 모습을 도시한 사진들이고, 도 1b는 임계 플루로닉 농도에서 산화그래핀이 겔화되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 1c는 고농도의 플루로닉 하에서는 겔화가 진행되지 않는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a는 ~500nm의 평균 크기를 갖는 산화그래핀-F127 수화겔의 온도의존성 겔화 프로파일을 도시한 그래프이고, 도 2b는 산화그래핀-F127 수화겔 (산화그래핀 크기: ~500nm)의 주파수 스윕 (frequency sweep) 측정 그래프이고, 도 2c는 ~100nm의 평균 크기를 갖는 산화그래핀-F127 수화겔의 온도의존성 겔화 프로파일을 도시한 그래프이고, 도 2d는 산화그래핀-F127 수화겔 (산화그래핀 크기: ~100nm)의 주파수 스윕 (frequency sweep) 측정 그래프이고, 도 2e는 산화그래핀-플루로닉 수화겔들의 상 다이어그램이다 (산화그래핀-F127 및 산화그래핀-P105 수화겔들의 겔화 온도는 비슷하지만, 산화그래핀-P105의 경우 산화그래핀-F127보다 낮은 온도에서 이액현상을 나타냄).
도 3a 내지 3g는 산화그래핀 자체 (3a), 각각 0.25 중량%, 0.5 중량%, 1.0 중량%의 플루로닉을 함유하는 산화그래핀-플루로닉 P105 (3b, 3c, 3d) 수화겔 및 산화그래핀-플루로닉 F127 (3e, 3f, 3g) 수화겔에 대한 SEM 사진들이다 (산화그래핀 자체는 응집 구조만을 나타내지만, 산화그래핀-플루로닉 수화겔들의 경우 네트워크 구조가 나타남).
도 4a 및 4b는 각각 다른 농도의 플루로닉 F127을 함유하는 산화그래핀-플루로닉 수화겔들로부터 FITC-덱스트란 (4kD 및 70kD)의 인 비트로 방출을 나타내는 그래프이고, 도 4c 및 4d는 각각 다른 농도의 플루로닉 P105를 함유하는 산화그래핀-플루로닉 수화겔들로부터 FITC-덱스트란 (4kD 및 70kD)의 인 비트로 방출을 나타내는 그래프이다.
도 5a는 808nm의 레이저 광 (4W/cm²) 조사 후 0.4 중량%의 산화그래핀 용액에 대한 온도 상승을 나타낸 그래프이고 (DIW의 경우 온도 상승 없음), 도 5b는 산화그래핀-플루로닉 용액 중에서 근적외선 유도된 온도 상승을 나타내주는 열영상 사진이고, 5c 및 5d는 산화그래핀-F127 0.25 중량% 조성물의 주사 이후, 3주령 (5c) 및 8주령 (5d) 경과된 쥐로부터 수득한 조직 시료에 대한 조직학적 분석 (H&E 염색) 결과이고 (시간 경과 후에도 조직 괴사, 출혈 또는 충혈 및 대식세포 (황색 화살표)의 수화겔 내부로의 이동 감소가 관찰되지 않음), 도 5e는 BALB/c 암컷 마우스에 산화그래핀-플루로닉 수화겔을 피하주사하고 8주 경과 후 관찰한 사진이다.
도 6은 각각 다른 농도의 플루로닉을 함유하는 산화그래핀-플루로닉 조성물로부터 제조된 필름들에 대한 광학 현미경 사진들이다 (6a: 산화그래핀 자체: 6b: F127 0.25%; 6c: F127 0.5%; 6d: F127 1.0%; 6e: P105 0.25%; 6f: P105 0.5%; 6g: P105 1.0%). 각각의 조성물 중 산화그래핀의 농도는 0.4%였다.
도 7은 산화그래핀-플루로닉 수화겔의 pH 민감성 반응을 나타낸 사진이다.

본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물은, 0.3 중량% 내지 1 중량%의 산화그래핀 및 0.2 중량% 내지 1.5 중량%의 하기 화학식 1로 표시되는 트리블록 공중합체를 포함한다:

<화학식 1>

본 발명은 산화그래핀과 소정량의 상기 화학식 1로 표시되는 트리블록 공중합체를 정해진 비율로 혼합해 주는 경우에는, 어떠한 화학적 변형을 거치지 않고서도, 나노 크기의 그래핀 산화물의 자가조립에 기반한 수화겔 형성과정이 진행된다는 점에 기초하여 완성되었다.

상기 화학식 1의 화합물은 1973년에 어빙 쉬몰카에 의해서 개발된 폴록사머 (poloxamer)로 불리는 화합물로서, 이는 중앙의 소수성 폴리옥시프로필렌 블록과 그 양쪽의 친수성 폴리옥시에틸렌 블록으로 구성된 트리블록 공중합체이다. 이러한 폴록사머는 상품명 "플루로닉 (Pluronic; BASF사)"으로 널리 알려져 있기도 하다.

본 발명에서는, 이와 같은 소량의 플루로닉을 산화그래핀 용액에 첨가해 줌으로써, 산화그래핀 기반의 외부자극 반응성 수화겔을 제조하였다. 이러한 혼합물은 저온에서는 졸 상태를 유지하지만, 온도가 체온 부근까지 상승하면 자가 조립에 의해서 수화겔 상태를 형성한다. 본 발명에 따른 조성물은 단순하게 저온에서 산화그래핀 및 플루로닉을 소정 농도로 교반 혼합시킴으로써 생성될 수 있으며, 겔화는 온도를 체온 부근까지 상승시킴으로써 수행될 수 있다.

하기 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 다양한 플루로닉을 사용하여 본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물을 제조해 본 결과, 특히 하기 화학식 2로 표시되는 플루로닉과 하기 화학식 3으로 표시되는 플루로닉이 더욱 용이하게 수화겔을 형성할 수 있으며, 하기 화학식 2의 경우 상품명 F127로, 하기 화학식 3의 경우 상품명 P105로 판매되는 물질이다:

<화학식 2>

<화학식 3>

이러한 사실은 각각의 플루로닉의 친수성-소수성 균형에 기인한 것으로 판단되는데, 플루로닉들 중에서도, 소수성이 높은 플루로닉의 경우 더욱 우수한 정도로 수화겔을 형성할 수 있는 것으로 판단된다.

한편, 본 발명에 따른 조성물의 제조에 있어서, 산화그래핀 및 플루로닉을 용해시키기 위한 용매로는, 상기 물질들이 용해될 수 있는 용매라면 제한없이 사용가능하며, 예를 들어, 다양한 수용액 즉, 증류수, 완충용액 및 생리 식염수로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매를 사용할 수 있다.

특히, 본 발명에서는 수화겔 형성용 조성물 중에 포함되는 산화그래핀 및 플루로닉의 함량이 겔 형성에 있어서 매우 중요한 인자로서 작용하는데, 산화그래핀의 경우 총액 중 0.3 중량% 내지 1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 내지 0.5 중량%의 함량으로, 플루로닉의 경우 0.2 중량% 내지 1.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.25 중량% 내지 1 중량%의 함량으로 포함되어야 한다.

산화그래핀의 농도가 0.3 중량% 미만인 경우에는 겔이 형성되지 않고, 1 중량%를 초과하는 경우에는 용매 상에서 산화그래핀의 분산도가 떨어지는 문제점이 있기 때문에 바람직하지 않다. 플루로닉의 농도 역시 중요한 사항으로서, 플루로닉의 농도가 0.2 내지 1.5 중량%인 경우에만 겔이 형성되며, 농도가 그 미만이거나, 이를 초과하는 경우에는 겔이 형성되지 않는다 (도 1a 참조). 본 발명에 따른 조성물의 겔 형성능이 이와 같이 플루로닉의 농도에 영향을 받는 이유는 하기 메카니즘 때문인 것으로 추측된다. 즉, 겔 형성을 유도할 수 있는 플루로닉 농도 범위 내에서는, 소수성 결합에 의해서 산화그래핀층에 흡착된 일부 플루로닉 사슬들이 수소결합에 의해서 부근의 산화그래핀층과 또한 상호작용할 수 있고, 따라서 나노 크기의 산화그래핀층들 중에서 겔 형성을 위한 물리적 가교제로서 기능할 수 있는 것으로 판단된다 (도 1b 참조). 그러나, 플루로닉의 농도가 너무 높은 경우에는, 다량의 플루로닉 사슬들이 산화그래핀 상에 흡착될 수 있고, 그 전체 표면을 덮어서, 산화그래핀과 플루로닉의 PEO 사슬들 사이의 수소결합을 방지하는 것으로 보인다. 결과적으로, 상기 범위를 벗어나는 고농도의 플루로닉의 경우에는, 산화그래핀층 사이에서 플루로닉에 의한 가교결합 효과가 감소하고, 따라서 겔 형성이 이루어지지 않는 것으로 보인다 (도 1c 참조).

본 발명에 따른 조성물에 있어서, 산화그래핀의 크기가 조성물의 겔화에 그다지 큰 영향을 끼치지는 않으며, 하기 실시예로부터도 알 수 있는 바와 같이, 더 작은 산화그래핀을 사용한 경우와, 더 큰 산화그래핀을 사용한 경우에 탄성계수에 있어서 유의성 있는 차이가 관찰되지는 않았다.

본 발명에 따른 조성물의 겔 형성 능력은 또한 산화그래핀의 산소관능도에 의해서도 영향을 받는데, 바람직하게는 상기 산화그래핀의 산소관능도는 10 % 내지 70 %일 수 있다. 10 % 미만의 작은 산소 관능도를 갖는 산화그래핀은 플루로닉과 겔 상태를 형성하지 않으며, 이는 작은 산소 관능도는 아마도 수소결합에 의한 플루로닉과의 가교결합 기회를 감소시키는 것으로 추정된다. 이러한 사실은 PEO 사슬과 GO의 O-함유 기 사이의 수소결합이 겔 형성에 매우 중요하다는 사실을 뒷받침한다. 또한, 산화그래핀의 산소관능도가 70 %를 초과하는 경우에도 이와 같은 높은 산소관능도를 갖는 산화그래핀을 제조하기가 어렵다는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.

한편, 본 발명은 상기 수화겔 형성용 조성물을 이용한 수화겔의 제조방법을 제공하는데, 본 발명에 따른 방법은, 0.3 중량% 내지 1 중량%의 산화그래핀 및 0.2 중량% 내지 1.5 중량%의 상기 화학식 1로 표시되는 트리블록 공중합체를 4℃ 내지 25℃ 온도의 용매 중에서 혼합교반하는 단계; 상기 용액을 4℃ 내지 30℃의 온도에서 보관하는 단계; 및 상기 보관된 용액에 외부 자극을 가해줌으로써 수화겔을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물은 다양한 외부 자극에 의해서 용이하게 졸 상태에서 겔 상태로 상 변이를 일으킬 수 있으며, 예를 들어, 이러한 외부 자극으로는 승온, pH 감소 또는 근적외선 조사일 수 있다.

상기 승온 과정은 본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물의 온도를 25℃ 내지 60℃의 온도로 상승시킴으로써 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물의 열민감성 겔화에는 소수성 결합 및 수소결합이 관여하는 것으로 판단된다. 플루로닉은 중앙 폴리옥시프로필렌 블록 (PPO)이 두 개의 폴리옥시에틸렌 블록 (PEO) 사이에 놓인 형태의 트리블록 공중합체이며, 이때, 중앙 PPO 블록의 온도의존성 소수성이 수중에서 플루로닉이 CMT 형태를 갖게 하는 원인이 되는 것으로 보인다. 플루로닉 사슬들은, PPO 블록과 산화그래핀층의 소수성 기저 평면이 상호작용함으로써, 산화그래핀층 위로 흡착될 수 있다. 이러한 상호작용은 PPO가 고온에서 더욱 소수성을 띄기 때문에 고온에서 더욱 증가한다. 동시에, PEO 사슬들 역시 수소결합에 의해서 산화그래핀의 산소 함유기와 상호작용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 조성물은 외부자극으로서 pH 변화를 가해주는 경우에도 겔화될 수 있는데, 상대적으로 높은 pH에서는 겔화 경향이 낮아지지만, 낮은 pH, 바람직하게는 4 내지 8의 pH 범위에서는 높은 겔화 특성을 나타낸다. 이러한 과정은 가역적인 것이어서, 미리 형성된 겔에 염기를 첨가해주는 경우에도 나타나는 현상이고, 이 경우는 형성된 겔이 다시 졸 상태로 변화된다. 이러한 pH 의존성은 아마도 카르복실기 (-COOH)의 수소화-탈수소화로부터 기인하는 것으로 보인다. 높은 pH에서는, -COOH 기가 탈수소화되어 -COO^-가 되고, 이렇게 되면 산화그래핀 표면 상에 매우 높은 음전하를 발생시킴으로써 산화그래핀층들 사이에서 정전기적 반발력이 발생한다. 이어서, 이러한 반발력은 플루로닉의 가교 효과를 상쇄하여 겔 형성을 억제하는 것으로 판단된다.

그래핀 산화물은 일반적으로 근적외선 (near-IR: NIR) 광을 흡수하며, 주변 온도를 높이기 위한 열을 방출할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 산화그래핀의 이러한 광열적 (photothermal) 특성은 쥐로부터 종양을 효과적으로 제거하기 위해서 사용되어 왔다 (K. Yang, S. Zhang, G. Zhang, X. Sun, S. T. Lee, Z. Liu, Nano Lett. 2010, 10, 3318). 따라서, 본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물을 겔화시키기 위한 외부 자극으로서 근적외선 조사방법을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 이러한 근적외선 조사는 600 nm 내지 1000 nm의 파장 및 0.1 W/cm² 내지 20 W/cm²의 출력밀도를 갖는 근적외선을 10 초 내지 300 초 동안 조사해줌으로써 수행될 수 있다. 특히, 이러한 근적외선 조사는 온도 자극과 병행하여 가해주는 경우, 겔화 시간을 단축시키는 데에도 사용될 수 있는데, 본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물의 온도를 25℃ 내지 60℃의 온도로 상승시킴과 동시에 근적외선을 조사해주게 되면 겔을 더욱 신속하게 형성하는 것이 가능하다. 특히, 이러한 근적외선 조사는 본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물을 생체내에 투입한 후, 투입된 특정 영역에만 근적외선 조사를 수행함을써 신속하고, 특정 영역에 국한된 겔화를 유도할 수 있다는 점에서도 매우 큰 장점을 갖는다.

한편, 본 발명에서는 상기 수화겔 형성용 조성물을 이용한 생체 내 겔 형성방법을 제공하는데, 이는 상기 수화겔 형성용 조성물을 생체 내로 주사투여하는 단계; 및 상기 투여된 졸 조성물에 외부 자극을 가해줌으로써 상기 졸 조성물을 겔 상태로 변화시키는 단계를 포함한다.

그래핀 및 산화그래핀 기반 물질들의 생체적합성 및 독성에 대해서는 상충된 보고서들이 존재한다. 대부분의 연구자들은 산화그래핀이 인 비트로에서 배양된 세포주들에 대해서 유의성 있는 독성을 갖지 않는 비독성 물질이라고 보고하고 있는데 반해서, 일부 연구들은 산화그래핀의 독성을 보고한 바 있다 (K. H. Liao, Y. S. Lin, C. W. Macosko, C. L. Haynes, ACS Appl . Mater . Interfaces 2011, 3, 2607; X. Yang, Y. Wang, X. Huang, Y. Ma, Y. Huang, R. Yang, H. Duan, Y. Chen, J. Mater . Chem . 2011, 21, 3448). 또한, 양 등은 PEG화된 나노 산화그래핀층이 20 mg/kg의 투여량으로 마우스에 주입되는 경우에, 어떠한 독성 부작용도 나타나지 않는다고 보고한 바 있다 (K. Yang, J. Wan, S. Zhang, Y. Zhang, S. T. Lee, Z. Liu, ACS Nano 2011, 5, 516). 본 발명에서는, 하기 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 마우스에 본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물을 피하주사에 의해서 투여한 이후에, 생체내 진행과정을 조사한 결과, 인 비보 상태에서 생분해되지 않는 안정성을 구비한 동시에, 비독성 및 생체적합성을 갖는 물질이라는 점을 확인하였으며, 따라서 이를 이용하여 효과적으로 생체 내에서 겔을 형성할 수 있는 방법을 제공한다. 상기 본 발명에 따른 조성물이 주사투여에 의해서 생체 내로 주입된 이후에는, 적절한 외부 자극에 의해서 겔 상태로 변화되는데, 이러한 외부 자극으로는 전술한 승온, pH 감소 또는 근적외선 조사 등의 방법이 사용될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 하되, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예로만 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 될 것이다.

재료 및 기기

단일 층의 산화그래핀 (X, Y 크기 < 500 nm, C 및 O 각각 46 중량%)을 Angstrom Materials Inc. (Dayton, OH, USA)으로부터, 0.5 중량%의 용액으로 구입하였다. 플루로닉 F68 및 F127은 BASF (Seoul, South Korea)로부터 기증받았다. 플루로닉 P105 및 FITC-덱스트란은 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)로부터 구입하였다. 작은 크기의 산화그래핀 현탁액은 원래 산화그래핀 용액에 대한 초음파 처리에 의해서 제조하였다 (Vibra-cell VCX 500, Sonics & Materials Inc, Newtown, CT, USA).

본 발명에 따른 수화겔의 제조

본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물을 제조하기 위해서, 계산된 양의 산화그래핀 스톡 (0.5 중량%) 및 플루로닉 스톡 (1.0 중량%)을 튜브로 옮기고, 수분 동안 교반 혼합하였다. 이어서, 혼합물을 냉장고 (4℃)에서 최소한 2-3시간 동안 보관함으로써 졸 상태의 용액을 제조하였다. 상기 졸 상태 용액을 37℃에서 배양함으로써 수화겔을 제조하였다.

특성화

열민감성 겔화 과정은 온도 조절기 및 겔화 동안 용액의 건조를 억제하기 위한 용매 트랩을 구비한 유동계 (Gemini, Malvern Instrument, Malvern, UK)를 사용하여 모니터링하였다. 시료들은 샌드블라스트 평행판 기하형태 및 1000 ㎛ 갭 두께로 분석하였다. ω = 1 rad/s의 각 주파수 및 γ = 0.025%의 스트레인을 선택하여 진동 변형의 선형 체제를 유지하도록 하였다. 일정한 ω 및 γ 수치를 모든 실험들에 대해서 사용하였다. 필드-발광 스캐닝 주사 현미경 (FE-SEM, Hitachi S-4700, Tokyo, Japan)을 사용하여 플라티늄 코팅 이후 동결건조된 수화겔 시료의 모폴로지를 관찰하였다. 근적외선 레이저 유도된 산화그래핀 시료의 가열은 4 W/cm²의 출력 밀도를 갖는 808 nm 레이저를 사용하여 수행하였다 (Power Technologies Inc, Alexander, AR, USA). 시료 중 실시간 온도 상승은 FLIR SC-300 열적 영상화 시스템 (FLIR Systems Inc, Danderyd, Sweden)을 사용하여 모니터링하였다. FITC-덱스트란 용액과 겔 형성 물질 (산화그래핀 및 플루로닉)을 저온 (4℃)에서 혼합하고, 겔화를 위해서 온도를 37℃로 증가시켜 줌으로써 FITC-덱스트란 (100 ㎍)을 수화겔로 로딩하였다. 인 비트로 방출 실험은 교반 조건 하 (100 rpm), 37℃에서 수행하였다. 0.05 % NaN₃를 포함하는 PBS (150 mM, pH 7.4)를 방출 매체로 사용하였다. 전체 방출 매체를 신선한 것으로 교환함으로써, 각 시간 지점에서 무한 침강 조건 (infinite sink condition)을 유지하였다. 각 시간 지점에서 방출된 FITC-덱스트란은 형광 측정을 사용하여 분석하였다 (여기 - 490 nm; 발광 - 520 nm). 인 비보 생체적합성 실험은 암컷 BALB/c 마우스 (6-7주령)를 사용하여 수행하였다. 모든 동물들은 Orient Bio Inc. (Seoul, Korea)으로부터 구입하였고, 광주과학기술원의 동물 보호 및 사용위원회에서 정한 지침에 따라서 취급하였다. 산화그래핀-플루로닉 졸은 마우스 등 부위에 피하주사에 의해서 주입하였다. 3주 및 8주 경과 후에, 마우스들을 희생시켰고, 겔을 둘러싸고 있는 피부 조직 단면을 수득하여, 포름알데히드 용액 중에 고정시키고, 조직학적 검사를 위해서 가공하였다. 시료들은 헤마톡실린 및 에오신으로 염색하였으며, 광현미경 하에서 관찰하였다.

실험 결과

본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물은 단순하게 저온에서 산화그래핀 및 플루로닉을 정해진 농도로 교반 혼합시킴으로써 생성되었으며, 겔화는 온도를 37℃까지 상승시킴으로써 수행되었다. 겔 형성은 튜브 역전 방법 (tube inversion method)에 의해서 평가하였다 (J. C. Garbern, A. S. Hoffman, P. S. Stayton, Biomacromolecules, 2010, 11, 1833). 구체적으로는, 플루로닉 F68, 플루로닉 F127, 및 플루로닉 P105의, 3가지 다른 형태의 플루로닉을 사용하여 산화그래핀과의 수화겔 형성을 평가하였다. 평가결과, F127 및 P105는 산화그래핀과 수화겔을 형성할 수 있음에 반해서, F68은 그렇지 못하였다. 이러한 사실은 각각의 플루로닉의 친수성-소수성 균형에 기인한 것으로 판단되는데, 상기 플루로닉들 중에서도, 플루로닉 F68이 F127 (HLB 22) 및 P105 (HLB 15)보다도 더 친수성 (HLB 29)이다. 따라서, GO-플루로닉 수화겔의 형성에는 플루로닉의 소수성이 중요한 것으로 판단된다.

또한, 본 발명에서는 겔 형성을 유도할 수 있는 다른 농도의 플루로닉 및 GO에 대한 실험도 수행하였는데, 그 결과 산화그래핀 및 플루로닉 농도 양자 모두가 겔 형성에 중요한 것으로 나타났다. 산화그래핀의 농도가 0.3 중량% 미만인 경우에는 겔이 형성되지 않았다. 특정 산화그래핀 농도에 대해서는 (즉 0.4 중량%), 플루로닉 농도가 0.25 내지 1 중량%인 경우에만 겔이 형성되었다 (도 1a 참조). 플루로닉 농도가 그 미만이거나, 이를 초과하는 경우에는 겔이 형성되지 않았다. 산화그래핀의 겔화를 위해서 사용된 플루로닉의 농도는 매우 낮으며, 그 자체로는 수화겔을 형성할 수 없었다.

한편, 유동계 (rheometer)를 사용함으로써 본 발명에 따른 조성물의 온도의존성 겔화 과정을 조사하였다. 온도는 4℃로부터 37℃까지 점진적으로 올려주었으며 (1℃/min), 겔의 탄성 계수 (elastic moduli)를 기록하였다. 이후에, 겔을 37℃에서 5분 동안 방치하고, 주파수 스윕 측정 (frequency sweep measurements)을 실시하였다. 도 2a는 산화그래핀 및 플루로닉 F127에 의해서 생성된 수화겔의 온도의존성 탄성계수 변화를 나타낸다. 산화그래핀 자체는 어떠한 겔 상태도 나타내지 않았다. 플루로닉 F127의 농도가 1 중량%인 경우에는, 22℃에서 겔 형성이 개시되었으며, 30℃에서 포화되었다. 플루로닉 F127의 농도가 0.5 중량% 및 0.25 중량%인 경우에는, 겔화가 각각 24℃ 및 30℃에서 개시되었다. 겔을 37℃에서 5분 동안 유지한 이후에는, F127의 농도가 0.25 중량%인 경우에 가장 높은 탄성계수값 (1700 Pa)이 관찰되었다. 수화겔의 탄성계수는, F127의 농도를 각각 0.5 중량% 및 1.0 중량%로 증가시킴으로써, 880 Pa 및 430 Pa로 감소하였다 (Figure 2b). 산화그래핀-플루로닉 P105 수화겔들은 산화그래핀-플루로닉 F127 겔과 유사한 겔화 프로파일을 나타내었는데, 즉 0.25 중량%의 플루로닉 P105를 함유하는 수화겔이 0.5 중량% 또는 1 중량%의 플루로닉 P105를 함유하는 수화겔보다 더 높은 탄성계수를 나타내었다. GO-P105의 탄성계수는, 유사한 플루로닉 농도에서, GO-F127의 탄성계수보다 약간 더 높았다 (데이터 미도시).

한편, 전술한 실험들에서는 겔 형성을 위해서 ~ 500 nm 크기의 산화그래핀층을 사용하였지만, 이와는 별도로, 겔 형성에 대한 산화그래핀층 크기의 영향을 분석하기 위해서, 초음파 처리에 의해서 ~100 nm 크기의 산화그래핀층을 제조하였다. 이어서, 이러한 작은 크기의 산화그래핀을 사용하여 플루로닉과의 겔 형성을 유도하였으며, 유동계를 사용하여 분석하였다. 더 작은 산화그래핀층 (~100 nm)과 더 큰 산화그래핀층 (~500 nm) 사이에서 탄성계수가 크게 변화되지는 않았다. 또한, 온도를 변화시킴으로써 유사한 겔화 프로파일이 얻어졌다 (도 2 참조).

또한 겔 형성에 대한 산소 관능도의 영향을 조사하였다. 작은 산소 관능도 (10-20 중량%)를 갖는 산화그래핀은 플루로닉과 겔 상태를 형성하지 않았다. 작은 산소 관능도는 아마도 수소결합에 의한 플루로닉과의 가교결합 기회를 감소시키는 것으로 추정된다. 이러한 사실은 PEO 사슬과 GO의 O-함유 기 사이의 수소결합이 겔 형성에 매우 중요하다는 사실을 뒷받침한다.

산화그래핀-플루로닉 수화겔의 상 다이어그램 (phase diagram)을 얻기 위해서, 산화그래핀 및 플루로닉 혼합물을 소정 온도에서 30분 동안 배양하였으며, 튜브 역전 방법에 의해서 겔 형성을 평가하였다. 플루로닉의 농도가 0.25 중량%인 경우에는, 겔 형성이 35℃ 이상에서만 발생하였다 (도 2e 참조). 더 높은 플루로닉 농도에서는, 즉, 0.5 중량% 및 1.0 중량%에서는, 겔 형성이 각각 30℃ 및 25℃에서 관찰되었다. 플루로닉의 농도가 2 중량%까지 증가되는 경우에는, 겔 형성이 25℃에서 관찰되었지만, 온도를 30℃로 증가시키면 다시 졸 상태로 변하였다. 온도가 증가됨에 따라서, 이러한 겔들에서 이액현상 (synerisis)이 관찰되었는데, 이는 겔이 더 수축되고, 물이 상부층으로 배출되는 현상을 의미하는 것으로서, 그 원인은 아마도 산화그래핀의 높은 열용량 및 플루로닉의 온도-유발 소수성 증가가 복합적으로 작용하였기 때문으로 추측된다. 플루로닉 P105로 형성된 겔은 플루로닉 F127로 형성된 겔보다 더 낮은 온도에서 이액현상을 나타내었다 (도 2e 참조).

수화겔 중에서 네트워크 구조의 형성은 SEM으로 평가하였다. 산화그래핀 용액 (0.4 중량%) 및 산화그래핀-플루로닉 수화겔을 동결건조시켜서 SEM을 위한 시료로 사용하였다. 산화그래핀 자체는 동결건조 동안 수축하였으나, 수화겔 시료에서는 아무런 부피변화가 관찰되지 않았다. 산화그래핀 및 산화그래핀-플루로닉 겔에 대한 SEM 영상을 도 3에 도시하였다. 산화그래핀의 동결건조 용액에서는 아무런 네트워크 구조가 관찰되지 않았으며, 단지 응집된 산화그래핀층만이 관찰되었다 (도 3a 참조). 모든 수화겔 시료들은 네트워크 구조를 나타내었다 (도 3b 내지 도 3g 참조). 겔 시료 중의 플루로닉 농도에 따라서 네트워크의 조밀도가 변화되는 것을 확연하게 관찰할 수 있었다. 0.25 중량%의 플루로닉 농도를 갖는 겔이 (도 3e), 0.5 중량% 및 1.0 중량%의 플루로닉 농도를 갖는 겔 (도 3f 및 3g)에 비해서 더욱 조밀한 네트워크 형성도를 보였다. 이러한 결과는 겔의 유동특성 관측결과와 일치하는 것으로서 (도 2a); 더 높은 수준의 네트워크 구조를 갖는 겔들이 더 높은 탄성계수를 나타낸다. 유사한 SEM 결과가 GO-P105 수화겔에 대해서 관찰되었다 (도 3b, 3c 및 3d).

한편, 산화그래핀 및 산화그래핀-플루로닉 혼합물 용액을 유리 커버 슬립에 적가하고 37℃에서 건조시킴으로써 산화그래핀 및 산화그래핀-플루로닉 박막을 제조하였다. 광학 현미경을 사용하여 관찰함으로써 필름의 네트워크 구조를 관찰하였다. 결과는 SEM 관찰과 유사하였다. 산화그래핀만으로 형성된 필름은 어떠한 네트워크도 보이지 않은 반면에, 산화그래핀-플루로닉 필름은 네트워크 구조를 나타내었다 (도 6 참조). 네트워크의 밀도는 예상한 바대로 플루로닉 농도에 따라서 변화하였다. 이러한 결과는, 산화그래핀-플루로닉 겔이 다공성 필름을 형성하는데 사용될 수 있다는 것을 의미하는 것이다.

산화그래핀-플루로닉 수화겔의 네트워크 구조에 대한 플루로닉 농도의 영향에 대한 보조 자료로서, 또한 수화겔의 잠재적 응용을 조사하기 위해서, 본 발명에서는 이러한 겔들로부터 FITC-덱스트란이 방출되는 것을 조사하였다. 예상한 바대로, FITC-덱스트란의 방출 특성은 겔 중의 플루로닉 농도에 의존하였다. 소량의 플루로닉을 함유하는 겔들은 높은 탄성계수를 나타내며, 조밀한 네트워크 구조에서 로딩된 FITC-덱스트란이 더욱 서서히 방출되었다 (도 4 참조). FITC-덱스트란의 분자량 역시 방출 속도에 영향을 주었다. FITC-덱스트란의 분자량이 높을수록 (70 kD) 낮은 분자량의 FITC-덱스트란 (4 kD)에 비해서 더욱 서서히 방출되었다. 따라서, 수화겔로부터 FITC-덱스트란의 방출은 확산에 의해서 영향을 받고, 겔 중의 네트워크 구조는 FITC-덱스트란의 방출에 영향을 끼쳤다.

한편, 산화그래핀-플루로닉 수화겔은 또한 pH-의존성 특성을 보였다. 산화그래핀-플루로닉 혼합물의 pH가 pH 8.5 이상으로 상승하는 경우, 37℃에서 겔이 형성되지 않았다. 미리 형성된 겔에 염기를 첨가해주는 경우에도 겔을 졸 상태로 변화시켰다. 이러한 과정은 가역적인 것이어서, pH를 다시 pH 7.0으로 되돌리면, 다시 겔 형성이 진행되었다 (도 7 참조). 이러한 pH 의존성은 아마도 전술한 바와 같이 카르복실기 (-COOH)의 수소화-탈수소화로부터 기인하는 것으로 보인다.

본 발명에 따른 수화겔 형성용 조성물에 근적외선 레이저 (808 nm, 4 W/cm²)를 30초 동안 조사하자, 적외선 열영상화 시스템으로 측정한 바와 같이, GO 용액 (0.4 wt%)의 온도가 25℃로부터 40℃로 상승하였다 (도 5a 참조). 그러므로, 산화그래핀-플루로닉 용액을 근적외선 조사 없이 37℃에서 배양하는 경우에는, 겔 형성에 최소한 5분이 소요되었다. 그러나, 근적외선 레이저 광으로 조사함으로써, 겔을 더욱 신속하게 형성하는 것이 가능하였다 (30 초 미만). 온도의 색상 프로파일은 온도 상승이 특정 영역에 한정되어 있으며, 산화그래핀-플루로닉 용액에 한정된 것임을 명백히 보여주었다 (도 5b 참조). 따라서, 근적외선 광에 의한 이러한 빠르고, 특정 영역에 한정된 온도 상승은 신속한 겔화를 야기하였다.

마우스에 본 발명에 따른 산화그래핀-플루로닉 수화겔을 피하주사에 의해서 투여한 이후에, 인 비트로 진행과정을 조사하였다. 온도-유도된 겔화는 산화그래핀-플루로닉을 졸 상태로 주사함으로써 성공적으로 달성되었다. 3주령의 단편 시료를 H&E 염색시키자 (도 5c 참조), 약간의 대식세포들이 겔 부위로 이동하는 것이 관찰되었으며, 이로부터 완만한 정도의 만성 염증이 발생할 것을 추측할 수 있다. 그러나, 8주 후에는, 해당 부위에서 대식세포들의 숫자가 감소하였으며 (도 5d 참조), 이는 염증 초기 징후의 시간의존성 치유를 나타낸다. 시료들 중에서는 어떠한 급성 염증도 관찰되지 않았다. 또한, 조직 시료들 중에서 어떠한 조직 괴사, 출혈 또는 충혈도 관찰되지 않았다. 주입 후 8주가 경과된 시점에서, 겔 시료들에 있어서 어떠한 주목할만한 열화현상도 관찰되지 않았으며, 이는 본 발명에 따른 수화겔이 안정하지만 인 비보 상태에서 생분해가능하지 않다는 것을 보여준다 (도 5e 참조). 따라서, 본 발명에 따른 산화그래핀-플루로닉 수화겔은 인 비보 적용에 있어서 비독성 및 생체적합성을 갖는 물질이라는 점을 알 수 있다.

종합하면, 본 발명에서는 산화그래핀에 대해서 어떠한 화학적 변형을 거치지 않고서도, 매우 소량의 플루로닉 블록 공중합체를 가해줌으로써, 나노 크기의 그래핀 산화물의 자가조립에 기반한 열민감성 수화겔을 제공할 수 있다. 졸-겔 변이는 체온에서 발생되며, 따라서 주사용 시스템에 적용가능하다. 또한, 겔의 강도는 사용되는 플루로닉의 종류 및 그 농도에 의해서 조절가능하다. 산화그래핀의 광열적 특성은 광민감성의, 신속한 겔화를 달성하는데 사용될 수 있다. 본 발명은 또한, 마우스에 피하주사함으로써 장시간 동안 유지되며, 안정성을 지니는 겔을 형성할 수 있고, 조직학적 분석결과는 이러한 겔이 어떠한 심각한 만성 염증 반응도 보이지 않는다는 점을 입증하였다.

Claims

산화그래핀 0.3 중량% 내지 1 중량%; 및
HLB 수치가 22 이하로서, 하기 화학식 1로 표시되는 트리블록 공중합체를 0.2 중량% 내지 1.5 중량% 포함하는 수화겔 형성용 조성물:
<화학식 1>

상기 식에서, n은 8 내지 540의 정수이고, m은 16 내지 70의 정수이다.
제1항에 있어서, 상기 트리블록 공중합체는 하기 화학식 2로 표시되는 트리블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 수화겔 형성용 조성물:
<화학식 2>
제1항에 있어서, 상기 트리블록 공중합체는 하기 화학식 3으로 표시되는 트리블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 수화겔 형성용 조성물:
<화학식 3>
제1항에 있어서, 상기 수화겔 형성용 조성물은 용매로서 증류수, 완충용액 및 생리 식염수로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 수화겔 형성용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 산화그래핀의 상기 수화겔 형성용 조성물 중 함량은 0.3 중량% 내지 0.5 중량%인 것을 특징으로 하는 수화겔 형성용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 트리블록 공중합체의 상기 수화겔 형성용 조성물 중 함량은 0.25 중량% 내지 1 중량%인 것을 특징으로 하는 수화겔 형성용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 산화그래핀의 산소관능도는 20 중량% 초과 70 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 수화겔 형성용 조성물.
0.3 중량% 내지 1 중량%의 산화그래핀 및 0.2 중량% 내지 1.5 중량%의 하기 화학식 1로 표시되는 트리블록 공중합체를 4℃ 내지 25℃ 온도의 용매 중에서 혼합교반하는 단계;
상기 용액을 4℃ 내지 30℃의 온도에서 보관하는 단계; 및
상기 보관된 용액에 외부 자극을 가해줌으로써 수화겔을 형성하는 단계를 포함하는 산화그래핀 기반 수화겔의 제조방법:
<화학식 1>

상기 식에서, n은 8 내지 540의 정수이고, m은 16 내지 70의 정수이다.
제8항에 있어서, 상기 외부 자극은 승온, pH 감소 또는 근적외선 조사인 것을 특징으로 하는 산화그래핀 기반 수화겔의 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 승온은 25℃ 내지 60℃의 온도로 상기 용액의 온도를 상승시키는 과정인 것을 특징으로 하는 산화그래핀 기반 수화겔의 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 pH 감소는 상기 용액의 pH를 4 내지 8로 낮추어 줌으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 산화그래핀 기반 수화겔의 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 근적외선 조사는 600 nm 내지 1000 nm의 파장 및 0.1 W/cm² 내지 20 W/cm²의 출력밀도를 갖는 근적외선을 10 초 내지 300 초 동안 조사해줌으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 산화그래핀 기반 수화겔의 제조방법.
0.3 중량% 내지 1 중량%의 산화그래핀 및 0.2 중량% 내지 1.5 중량%의 하기 화학식 1로 표시되는 트리블록 공중합체를 포함하는 졸 조성물을 생체 내로 주사투여하는 단계; 및
상기 투여된 졸 조성물에 외부 자극을 가해줌으로써 상기 졸 조성물을 겔 상태로 변화시키는 단계를 포함하는 생체내 겔 형성방법:
<화학식 1>

상기 식에서, n은 8 내지 540의 정수이고, m은 16 내지 70의 정수이다.