KR101494641B1 - Manufacturing method of cellulose aerogel membrane - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에어로겔 멤브레인의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 셀룰로스를 이용하여 유연성을 가지며 약물이 탑재되어 약물전달시스템으로 작용할 수 있는 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing an aerogel membrane, and more particularly, to a method for producing a cellulose-based aerogel membrane having flexibility and being loaded with a drug and acting as a drug delivery system using cellulose.
에어로겔은 열, 전기, 충격 등에 강하여 꿈의 단열 소재, 방음재 등으로 주목을 받아온 신소재이지만 까다로운 시공성과 쉽게 부서지는 단점이 있어 실용화가 어려웠다. 하지만, 2003년 3월 아스펜 에어로겔에서 세계 최초로 실용화에 성공하면서 쉽게 깨지지 않고, 짧은 시간에 대량 생산이 가능할 수 있는 새로운 에어로겔 기술을 개발하면서 방한, 우주복 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 세계적으로 많은 연구자와 기업들이 에어로겔을 집중적으로 연구 진행하고 있다. Airgel is a new material that has been attracting attention as a heat insulation material and a soundproofing material of dream because of strong heat, electricity, impact, but it is difficult to put into practical use due to its difficult construction workability and easy disintegration. However, in March 2003, Aspen Aerogel succeeded in commercialization for the first time in the world, and it has been used in various fields such as wintering and space suits by developing new aerogel technology that can be easily broken and can be mass-produced in a short time. Companies are focusing on aerogels.
또한, 약물의 전달체계를 개선해 약효를 높이는 약물전달시스템 기술이 의학계의 관심을 모으고 있다. 나노기술과 결합하며 의약계에서 첨단기술의 한 분야로 자리 잡았으며, 미국과 일본 등에서는 1980년대 후반부터 제약사 등 기업을 중심으로 신약 개발과 함께 약물전달체계 기술 개발에 전력을 쏟아왔다. 우리나라도 세계시장 진출과 함께 제약분야의 창출을 위해 제약사와 학계 및 연구계 등 종합적인 연구체계를 갖추면서 약물전달시스템 기술 개발에 나서 일정한 성과를 거두고 있다. 일반적으로 인체의 질병이나 손상된 부위를 치료하기 위하여 의약품을 사용하게 되는데, 이때 치료 효과를 극대화 시키고 인체의 부작용을 최소화하기 위한 목적으로 약물전달시스템이 이용되어 지고 있다. 약물전달시스템은 의약품의 단순한 배합에서부터 고도의 기능성을 갖는 제형까지 통칭하는 것으로 경구, 주사, 경피, 점막, 이식 등 인체의 다양한 경로를 통하여 환자에게 적용되고 있다. 약물은 질환 부위에 분포되어 있는 수용체와 결합하는 것에 의하여 치료효과를 나타내게 된다. 이상적인 투여 방법은 약을 적용한 즉시 약효가 나타나고, 치료기간 중 일정한 혈중농도를 유지하며, 치료 종료 시 즉시 약효가 중단된 후, 체내에서 제거되는 것이다. 그러므로 투여된 약물이 생체이용율의 증진, 치료효과의 향상, 약물복용 순응도의 증가 등을 위해 새로운 약물전달 방법이 활발히 연구되어 지고 있다.
In addition, the drug delivery system technology that improves the drug delivery system to enhance the drug efficacy has attracted attention of the medical community. In the US and Japan, since the late 1980s, companies such as pharmaceutical companies have focused on the development of drug delivery systems along with the development of new drug delivery technologies, in combination with nanotechnology. Korea has also achieved comprehensive achievements in the development of drug delivery system technology while establishing comprehensive research systems such as pharmaceutical companies, academia and research institutes in order to advance into the global market and create pharmaceutical fields. Generally, medicines are used to treat diseases or damaged parts of the human body. Drug delivery systems are being used for maximizing the therapeutic effect and minimizing the side effects of the human body. Drug delivery systems are commonly referred to as simple formulations of medicines and formulations with high functionality. They are applied to patients through various routes of the body including oral, injection, transdermal, mucosal, and transplant. Drugs are shown to have a therapeutic effect by binding to receptors distributed in disease sites. The ideal method of administration is that the drug appears immediately upon application of the drug, maintains a constant blood concentration during the treatment period, is immediately withdrawn from the body after the drug is discontinued at the end of treatment. Therefore, new drug delivery methods have been actively studied for improving the bioavailability of the administered drug, improving the therapeutic effect, and increasing the adherence of the drug.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 셀룰로스를 이용하여 제조되어 유연성을 가지며 약물이 탑재되어 약물전달시스템으로 작용할 수 있는 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법을 제공함에 있다.
The object of the present invention is to provide a method for manufacturing a cellulose-based aerogel membrane, which is manufactured using cellulose and has flexibility and can be loaded with a drug to act as a drug delivery system.
본 발명은, (a) 제1 용매에 리튬 하이드록사이드(LiOH), 우레아 및 셀룰로스를 혼합하는 단계와, (b) 혼합된 결과물을 냉동한 후 해동하여 상기 셀룰로스가 해교된 투명 용액을 얻는 단계와, (c) 상기 투명 용액을 기판에 목표하는 두께로 코팅하고 제2 용매에 담가 응고시키는 단계와, (d) 응고된 결과물을 세정하는 단계 및 (e) 세정된 결과물을 이산화탄소로 초임계건조하거나 동결건조하여 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 포함하는 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법을 제공한다. (A) mixing lithium hydroxide (LiOH), urea, and cellulose in a first solvent, (b) thawing the resultant after mixing to obtain a clear solution in which the cellulose has been degraded, (C) coating the transparent solution to a desired thickness on a substrate and immersing the second solution in a second solvent; (d) washing the coagulated product; and (e) washing the washed product with supercritical drying Or lyophilization to obtain a cellulosic aerogel membrane. The present invention also provides a method for producing a cellulosic aerogel membrane.
상기 리튬 하이드록사이드(LiOH)는 상기 제1 용매 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부 혼합하고, 상기 우레아는 상기 제1 용매 100중량부에 대하여 1∼35중량부 혼합하는 것이 바람직하다. The lithium hydroxide (LiOH) is mixed in an amount of 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first solvent, and the urea is mixed with 1 to 35 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first solvent.
상기 셀룰로스는 상기 리튬 하이드록사이드(LiOH), 상기 우레아 및 상기 제1 용매의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.The cellulose is preferably mixed with 0.1 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the total content of the lithium hydroxide (LiOH), the urea and the first solvent.
상기 제1 용매는 증류수이고, 상기 제2 용매는 메탄올일 수 있다.The first solvent may be distilled water, and the second solvent may be methanol.
상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (c) 단계 전에, 상온보다 낮은 온도에서 원심분리기를 이용하여 상기 투명 용액에 형성된 포말(bubble)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the cellulosic aerogel membrane may further include removing a bubble formed in the transparent solution using a centrifuge at a temperature lower than room temperature before the step (c).
또한, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (e) 단계 후에, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 약물 용액에 담그어 약물이 탑재된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액일 수 있다.The method may further include, after step (e), immersing the cellulosic aerogel membrane in a drug solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane loaded with the drug. The drug solution may be an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethicyl sulphoxide.
또한, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (e) 단계 후에, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 폴리우레탄 용액에 담그어 폴리우레탄이 복합화된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리우레탄 용액은 N,N-다이메틸포름아마이드와 테트라히드로푸란이 1:0.1∼10의 부피비로 혼합된 용매에 폴리우레탄이 용해된 용액일 수 있고, 상기 폴리우레탄은 상기 폴리우레탄 용액에 상기 N,N-다이메틸포름아마이드와 상기 테트라히드로푸란의 혼합 용매 100중량부에 대하여 0.1∼30중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다. 상기 폴리우레탄 용액은 약물 용액을 포함할 수 있다. 상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액일 수 있다. The method may further include, after the step (e), immersing the cellulosic aerogel membrane in a polyurethane solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane having a polyurethane complexed with the cellulosic aerogel membrane. The polyurethane solution may be a solution in which polyurethane is dissolved in a solvent in which N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran are mixed in a volume ratio of 1: 0.1 to 10, and the polyurethane is added to the polyurethane solution It is preferably contained in an amount of 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed solvent of N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran. The polyurethane solution may comprise a drug solution. The drug solution may be an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethicyl sulphoxide.
또한, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (e) 단계 후에, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 실리콘 용액에 담그어 실리콘이 복합화된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘 용액은 약물 용액을 포함할 수 있다. 상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액일 수 있다. The method may further include, after the step (e), immersing the cellulose-based aerogel membrane in a silicon solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane in which silicone is complexed with the cellulosic aerogel membrane. The silicone solution may comprise a drug solution. The drug solution may be an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethicyl sulphoxide.
또한, 본 발명은, (a) 제1 용매에 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트와 셀룰로스를 혼합하는 단계와, (b) 혼합된 결과물은 가열하여 상기 셀룰로스가 해교된 투명 용액을 얻는 단계와, (c) 상기 투명 용액을 기판에 목표하는 두께로 코팅하고 제2 용매에 담가 응고시키는 단계와, (d) 응고된 결과물을 세정하는 단계 및 (e) 세정된 결과물을 이산화탄소로 초임계건조하거나 동결건조하여 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 포함하는 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법을 제공한다. (A) mixing calcium thiocyanate tetrahydrate and cellulose in a first solvent; (b) heating the resultant mixture to obtain a clear solution in which the cellulose has been degraded; and (c) (D) washing the coagulated product, and (e) drying the washed product by supercritical drying with carbon dioxide or lyophilization Thereby obtaining a cellulose-based aerogel membrane. The present invention also provides a method for producing a cellulosic aerogel membrane.
상기 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트는 상기 제1 용매 100중량부에 대하여 10∼200중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The calcium thiocyanate tetrahydrate is preferably mixed in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the first solvent.
상기 셀룰로스는 상기 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트와 상기 제1 용매의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.Preferably, the cellulose is mixed with the calcium thiocyanate tetrahydrate in an amount of 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the first solvent.
상기 제1 용매는 증류수이고, 상기 제2 용매는 메탄올일 수 있다.The first solvent may be distilled water, and the second solvent may be methanol.
상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (c) 단계 전에, 상온보다 낮은 온도에서 원심분리기를 이용하여 상기 투명 용액에 형성된 포말(bubble)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the cellulosic aerogel membrane may further include removing a bubble formed in the transparent solution using a centrifuge at a temperature lower than room temperature before the step (c).
또한, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (e) 단계 후에, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 약물 용액에 담그어 약물이 탑재된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액일 수 있다.The method may further include, after step (e), immersing the cellulosic aerogel membrane in a drug solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane loaded with the drug. The drug solution may be an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethicyl sulphoxide.
또한, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (e) 단계 후에, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 폴리우레탄 용액에 담그어 폴리우레탄이 복합화된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리우레탄 용액은 N,N-다이메틸포름아마이드와 테트라히드로푸란이 1:0.1∼10의 부피비로 혼합된 용매에 폴리우레탄이 용해된 용액일 수 있고, 상기 폴리우레탄은 상기 폴리우레탄 용액에 상기 N,N-다이메틸포름아마이드와 상기 테트라히드로푸란의 혼합 용매 100중량부에 대하여 0.1∼30중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다. 상기 폴리우레탄 용액은 약물 용액을 포함할 수 있다. 상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액일 수 있다. The method may further include, after the step (e), immersing the cellulosic aerogel membrane in a polyurethane solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane having a polyurethane complexed with the cellulosic aerogel membrane. The polyurethane solution may be a solution in which polyurethane is dissolved in a solvent in which N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran are mixed in a volume ratio of 1: 0.1 to 10, and the polyurethane is added to the polyurethane solution It is preferably contained in an amount of 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed solvent of N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran. The polyurethane solution may comprise a drug solution. The drug solution may be an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethicyl sulphoxide.
또한, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (e) 단계 후에, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 실리콘 용액에 담그어 실리콘이 복합화된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘 용액은 약물 용액을 포함할 수 있다. 상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액일 수 있다.
The method may further include, after the step (e), immersing the cellulose-based aerogel membrane in a silicon solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane in which silicone is complexed with the cellulosic aerogel membrane. The silicone solution may comprise a drug solution. The drug solution may be an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethicyl sulphoxide.
본 발명에 의하면, 본 발명에 의해 제조된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 유연성을 가지며 약물이 탑재되어 약물전달시스템으로 작용할 수 있다.According to the present invention, the cellulosic aerogel membrane produced by the present invention has flexibility and can be loaded with drugs to act as a drug delivery system.
일반적인 에어로겔 멤브레인은 유연하나 탄성이 없어 쉽게 찢어지며 구겨지는 단점이 있지만, 폴리우레탄과 실리콘은 수용성으로 습기에 강하며 둘 다 유연성을 가지고 탄성 또한 갖고 있는 폴리머이므로 폴리우레탄이나 실리콘을 복합화한 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 경우 완충용액에 오랜 시간 담가 두어도 멤브레인의 특성이 변하지 않을 수 있다. 폴리우레탄이나 실리콘을 복합화한 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 경우 약물이 에어로겔의 기공 사이뿐만 아니라 폴리머의 사이에도 함유되기 때문에 다량의 약물을 함유할 수 있었으며, 오랜 시간 동안 방출이 가능할 수 있다. 폴리우레탄이나 실리콘으로 복합화한 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 경우 에어로겔의 기공에 들어있는 약물을 가두어 천천히 소량씩 나오게 되며, 약물이 서방성(서서히 방출되는 특성)을 띠며 오랜 시간 적당한 양으로 방출되는 것이 가능하다.
Typical aerogel membranes are flexible but not elastic and easily tearable and wrinkled. Polyurethane and silicone are polymers that are water-soluble, moisture-resistant, and both flexible and resilient. Cellulosic aerogels, In the case of membranes, the properties of the membrane may not change even if immersed in buffer solution for a long time. In the case of a cellulosic aerogel membrane in which polyurethane or silicone is compounded, since the drug is contained not only between the pores of the airgel but also between the polymers, it can contain a large amount of drug and release over a long period of time. In the case of cellulosic aerogel membranes composed of polyurethane or silicone, it is possible to slowly release small amounts of drug contained in pores of the aerogels, and to release the drug in a sustained and sustained manner over a long period of time .
도 1은 셀룰로스의 분자 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 초임계 건조 공정을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 실험예에 따라 LiOH를 이용하여 제조된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 보여주는 사진이다.
도 4는 실험예에 따라 칼슘 티오시아네이트를 이용하여 제조된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 보여주는 사진이다.
도 5a는 두께가 20㎛인 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(L-1)의 주사전자현미경 사진이고, 도 5b는 65㎛인 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(L-2)의 주사전자현미경 사진이며, 도 5c는 90㎛인 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(L-3)의 주사전자현미경 사진이고, 도 5d는 190㎛인 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(L-4)의 주사전자현미경 사진이다.
도 6a는 두께가 21㎛인 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(C-1)의 주사전자현미경 사진이고, 도 6b는 90㎛인 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(C-2)의 주사전자현미경 사진이며, 도 6c는 260㎛인 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(C-3)의 주사전자현미경 사진이고, 도 6d는 470㎛인 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(C-4)의 주사전자현미경 사진이다.
도 7은 실험예에 따라 제조된 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 질소 기체의 흡착(a) 및 탈착(b) 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 8은 실험예에 따라 제조된 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 질소 기체의 흡착(a) 및 탈착(b) 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 9a 내지 도 9c는 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD), LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD)에 폴리우레탄을 복합화한 복합멤브레인(LPD), LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD)에 실리콘을 복합화한 복합멤브레인(LSD)에 대한 주사전자현미경 사진이다.
도 10a 내지 도 10c는 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD), 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD)에 폴리우레탄을 복합화한 복합멤브레인(CPD), 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD)에 실리콘을 복합화한 복합멤브레인(CSD)에 대한 주사전자현미경 사진이다.
도 11a 및 도 11b는 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD), LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD)에 폴리우레탄으로 복합화한 복합멤브레인(LPD) 그리고 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD)에 실리콘으로 복합화한 복합멤브레인(LSD)의 HPLC 피크를 보여주는 그래프이다.
도 12a 및 도 12b는 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD), LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD)에 폴리우레탄으로 복합화한 복합멤브레인(LPD) 그리고 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD)에 실리콘으로 복합화한 복합멤브레인(LSD)의 약물 용출속도(drug elution rate)를 보여주는 그래프이다.
도 13a 및 도 13b는 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD), 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD)에 폴리우레탄으로 복합화한 복합멤브레인(CPD) 그리고 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD)에 실리콘으로 복합화한 복합멤브레인(CSD)의 HPLC 피크를 보여주는 그래프이다.
도 14a 및 도 14b는 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD), 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD)에 폴리우레탄으로 복합화한 복합멤브레인(CPD) 그리고 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD)에 실리콘으로 복합화한 복합멤브레인(CSD)의 약물 용출속도(drug elution rate)를 보여주는 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a diagram showing the molecular structure of cellulose.
2 is a view schematically showing the supercritical drying process.
3 is a photograph showing a cellulose-based aerogel membrane prepared using LiOH according to an experimental example.
4 is a photograph showing a cellulose-based aerogel membrane prepared using calcium thiocyanate according to an experimental example.
5A is a scanning electron microscope (SEM) image of a LiOH cellulosic aerogel membrane (L-1) having a thickness of 20 μm, FIG. 5B is a scanning electron microscopic photograph of a LiOH cellulosic aeroge membrane (L-2) 5 is a scanning electron microscope (SEM) image of a LiOH cellulosic aerogel membrane (L-3) having a diameter of 90 mu m and a LiOH cellulosic aeroge membrane (L-3) having a diameter of 190 mu m.
6A is a scanning electron micrograph of a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane (C-1) having a thickness of 21 μm, and FIG. 6B is a scanning electron microscope photograph of a calcium thiocyanate cellulosic aerogel membrane (C-2) 6C is a scanning electron microscope (SEM) image of a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane (C-3) having a size of 260 μm and FIG. 6D is a scanning electron microscopic photograph of a calcium thiocyanate cellulose- It is a scanning electron microscope photograph.
7 is a graph showing adsorption (a) and desorption (b) curves of the nitrogen gas of the LiOH cellulose-based aerogel membrane prepared according to the experimental example.
8 is a graph showing adsorption (a) and desorption (b) curves of nitrogen gas of a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane prepared according to Experimental Example.
9A to 9C show a composite membrane (LDD) composed of LiOH cellulose-based aerogel membrane (LD), a composite membrane (LPD) composed of a composite of polyurethane and LiOH cellulosic aerogel membrane (LD) and a LiOH cellulosic aerogel membrane (LSD). ≪ / RTI >
FIGS. 10A to 10C are cross-sectional views of a composite membrane (CPD) composed of a calcium thiocyanate cellulose-based airgel membrane (CD), a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane (CD) complexed with polyurethane, a calcium thiocyanate cellulosic aerogel membrane CD) with a silicon composite membrane (CSD).
11A and 11B show a composite membrane (LD) composed of a LiOH cellulosic airgel membrane (LD), a composite membrane (LPD) complexed with a polyurethane to a LiOH cellulose-based aerogel membrane (LD) and a LiOH cellulosic aerogel membrane (LSD). ≪ / RTI >
12A and 12B show a composite membrane (LD) composed of a LiOH cellulosic airgel membrane (LD), a composite membrane (LPD) complexed with a polyurethane to a LiOH cellulosic aerogel membrane (LD) Lt; / RTI > is a graph showing the drug elution rate of LSD.
FIGS. 13A and 13B are graphs showing the results of measurement of a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane (CD), a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane (CD), a polyurethane composite membrane (CPD) and a calcium thiocyanate cellulose- CD) of the complex membrane (CSD) complexed with silicon.
FIGS. 14A and 14B are graphs showing the results of measurement of a calcium thiocyanate cellulosic aerogel membrane (CD), a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane (CD), a polyurethane composite membrane (CPD) and a calcium thiocyanate cellulose- CD) of the composite membrane (CSD) complexed with silicone.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art will be able to fully understand the present invention, and that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is not.
이하에서, 나노라 함은 나노미터(nm) 단위의 크기로서 1∼1,000nm의 크기를 의미하는 것으로 사용한다. Hereinafter, the term " nano " refers to a size in nanometers (nm), which means a size of 1 to 1,000 nm.
다공체의 기공은 IUPAC(International union of Pure and Applied Chemistry) 정의에 의하면 다공성 물질의 기공 직경에 따라 3가지로 나누어지는데, 마이크로기공(micropore)은 기공 지름이 2nm 이하, 메조기공(mesopore)은 기공 지름이 2∼50nm, 매크로기공(macropore)은 50nm 이상인 것으로 정의하고 있다. 이하에서, 나노기공이라 함은 마이크로기공, 메조기공 및 매크로기공을 포함하는 의미로서 기공 지름이 1∼1,000nm의 크기를 갖는 기공을 의미하는 것으로 사용한다. According to the definition of IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), the pore size of the porous body is divided into three types according to the pore diameter of the porous material. The micropore has a pore diameter of 2 nm or less, the mesopore has a pore diameter And macropores of 50 nm or more are defined. Hereinafter, the term "nano pores" means micro pores, mesopores and macropores, and means pores having a pore diameter of 1 to 1,000 nm.
또한, 이하에서 실리콘이라 함은 규소를 함유하는 유기화합물인 실리콘(silicone)을 의미하는 것으로 사용한다. In the following, silicon means silicon, which is an organic compound containing silicon.
본 발명에서는 섬유소인 셀룰로스를 이용하여 유연성을 가진 에어로겔 멤브레인 제작하고, 물에 약한 에어로겔의 단점을 보안하기 위해 폴리머와 복합화 하는 방안을 제시한다. In the present invention, a flexible airgel membrane is produced by using cellulose, which is cellulose, and a method of composing the airgel membrane with a polymer in order to secure disadvantages of weak airgel is proposed.
에어로겔은 콜로이드 입자 또는 섬유상이 3차원적으로 네트워크를 형성하여 구성되어 있으며, 나노기공(예컨대, 약 10nm 크기의 지름을 갖는 기공)이 약 95%로 이루어진 소재로, 나노기공에 약물을 탑재하여 전달하는 매개체로써 사용될 수 있다. 셀룰로스계 에어로겔은 인체에 무해한 다공성 소재로 약물을 전달할 수 있는 좋은 바이오소재로 사용될 수 있다. The aerogels are composed of colloidal particles or fibrous particles formed by forming a network three-dimensionally and have nano pores (for example, pores having a diameter of about 10 nm) of about 95% Can be used as a mediator. Cellulosic aerogels are porous materials that are harmless to the human body and can be used as a good biomaterial to deliver drugs.
셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 나노기공 형태이며, 가볍고 낮은 밀도를 지닌다. Cellulosic aerogel membranes are nanoporous, lightweight and have a low density.
본 발명의 실험예에서는 셀룰로스를 이용한 나노다공성 멤브레인을 이용하거나 셀룰로스를 이용한 나노다공성 멤브레인에 폴리머인 폴리우레탄이나 실리콘(silicone)을 복합화하여 제조한 복합멤브레인을 이용하여 약물방출 속도를 제어할 수 있음을 확인하고, 고성능액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography; 이하 'HPLC'라 함)를 사용해 약물방출의 양과 시간을 분석함으로써 약물방출기능을 갖는 암세포 제거 개발에 응용하고자 하였다. In the experimental example of the present invention, the drug release rate can be controlled by using a nanoporous membrane using cellulose or a composite membrane prepared by compounding polyurethane or silicone as a polymer in a nanoporous membrane using cellulose And analyzing the amount and time of drug release using High Performance Liquid Chromatography (hereinafter referred to as 'HPLC').
식이섬유는 초식 동물에서는 주요한 영양소이지만 사람에 있어서는 비영양소로 여겨져 왔다. 장내발효를 개재하는 에너지원으로서 역할도 주목되었으며, 식이섬유의 부족에 의해 여러 가지 생활습관 병이 유발된다. 식이섬유는 수용성 식이섬유와 불용성 식이섬유로 나뉘는데, 수용성 식이섬유는 대사성 당뇨병, 고혈압 등과 관련이 강하며, 불용성 식이섬유는 변비, 대장암, 위궤양 등의 소화기 질환과 관련이 있다. Dietary fiber is a major nutrient in herbivorous animals, but has been considered non-nutrient in humans. It has also been noted that it plays an important role as an energy source for intestinal fermentation, and various lifestyle diseases are induced by the lack of dietary fiber. Dietary fiber is divided into water-soluble dietary fiber and insoluble dietary fiber. Water-soluble dietary fiber is related to metabolic diabetes and hypertension. Insoluble dietary fiber is related to digestive diseases such as constipation, colon cancer and gastric ulcer.
셀룰로스는 불용성 식이섬유로 셀룰로즈 또는 섬유소라도 한다. 대부분의 식물과 세균, 동물에 분포하고 있는 β-1,4-D-글루칸으로 유기물 중에서 다량으로 존재한다. 고등식물의 세포벽을 구성하고 있는 섬유는 셀룰로스가 주성분이지만, 리그닌, 헤미-셀룰로스와 함께 식물체의 골격이 된다. 셀룰라아제는 셀룰로스를 가수분해하는 효소로 세균, 식물조직, 달팽이 소화액 등에 존재하며, 인간의 소화액에는 존재하지 않기 때문에 셀룰로스는 난소화성의 불용성 식이섬유이다. Cellulose is insoluble dietary fiber, either cellulose or fiber. Β-1,4-D-glucan distributed in most plants, bacteria and animals. The fiber that constitutes the cell wall of the higher plant is the main component of cellulose, but it becomes the skeleton of the plant together with lignin and hemicellulose. Cellulase is an enzyme that hydrolyzes cellulose. It is present in bacteria, plant tissues, snail digests, etc., and is not present in human digestive juices. Therefore, cellulose is an indigestible insoluble fiber.
셀룰로스의 분자식은 (C6H10O5)n으로 표시되며, 평균 중합도는 천연상태에서 약 3000∼10000 정도이다. 화학 구조는 도 1과 같이 D-글루코오스가 β-1,4 결합으로 다수 중합되어 있으며 사슬형태로 연결되어 있다. 냄새가 없는 흰색 고체이며 물에 녹지 않기 때문에 본 발명의 실험예에서는 LiOH나 칼슘 티오시아네이트를 해교제로 사용한다. 화학적 성질에 의해 17∼18%의 NaOH 용액에 불용인 것을 α-셀룰로스, 가용인 것 중 산에 의해 침전된 것을 β-셀룰로스라 하며, 산에 의해 침전되지 않는 부분을 γ-셀룰로스라 한다. 분자는 다수가 모여 섬유를 이루는데 최소단위를 미셀이라 하며, 이 분자는 일부가 규칙적으로 나란히 안정한 결정구조를 형성하고, 미셀과 미셀 간은 불규칙한 비결정 구조영역으로 되어있다. The molecular formula of cellulose is represented by (C 6 H 10 O 5 ) n , and the average polymerization degree is about 3000 to 10,000 in a natural state. As shown in FIG. 1, the chemical structure of D-glucose is largely polymerized with? -1,4 linkages and connected in a chain. Since it is a white solid without odor and is insoluble in water, LiOH or calcium thiocyanate is used as a peptizer in the experimental examples of the present invention. Cellulose which is insoluble in 17 to 18% NaOH solution by chemical properties and? -Cellulose which is precipitated by acid among soluble ones is called? -Cellulose, and the part which is not precipitated by acid is called? -Cellulose. Many molecules are gathered to form fibers. The smallest unit is called micelles. Some of these molecules form a regularly stable crystal structure, and micelles and micelles are irregularly amorphous regions.
셀룰로스는 고등식물과 세균, 멍게류의 외피, 조개류의 점액, 아세트산균의 균체 외분비물 등에 함유되어 있다. 이처럼 셀룰로스는 자연계에 다량으로 존재하는 유기화합물로 공업적으로도 중요한 자원이다.Cellulose is contained in higher plants, bacterium, jackal shells, mucus of shellfish, extracellular secretions of acetic acid bacteria, and the like. As such, cellulose is an industrially important resource with a large amount of organic compounds present in the natural world.
셀룰로스는 제지공업으로 종이나 방직용 섬유로 대량 사용되고 있다. 사람의 장에서 소화, 흡수되지 않으면서 장을 자극하여 정장작용 등의 기능성 식이섬유로서 가공식품으로도 개발되고 있으며, 아이스크림이나 잼 등의 식품 안정제나 팽창성 하제로써 의약품에도 사용되고 있다. 이외에도 셀룰로스 유도체를 이용하여 접착제, 필름, 폭발물이나 플라스틱 등의 다양한 용도로 사용이 된다. Cellulose is widely used as paper and textile fibers in the paper industry. It is also developed as a processed food as a functional dietary fiber such as a formal action by stimulating the intestine without being digested or absorbed in a person's field. It is also used as a food stabilizer such as ice cream or jam or as an expandable laxative. In addition, cellulose derivatives are used in various applications such as adhesives, films, explosives, and plastics.
에어로겔(aerogel)은 공기를 뜻하는 'aero'와 고체화된 액체를 의미하는 'gel'의 합성어로 에어로겔은 고체 중에서 가장 가볍고 낮은 밀도를 지니는 나노기공 형태의 고체이다. 용매를 함유하고 있는 습윤젤 상태에서 초임계 유체로 건조하여 구조의 변형 없이 용매를 제거하여 에어로겔을 제조한다. 실리카 에어로겔의 경우, 메탄올에서 실리카 나노입자가 3차원적으로 연결되어 젤을 형성하며, 젤 상태에서 고체입자의 3차원 네트워크를 강화하기 위해서 용매 중에서 숙성(aging) 하는 과정을 거치고, 용매인 메탄올을 초임계 혹은 용매치환과 표면개질에 의해서 기공을 파괴하지 않고 제거하면, 나노기공이 보통 95% 이상을 차지하는 에어로겔(aerogel)을 형성할 수 있다. 나노 기공이 공기분자를 붙잡아둠으로써 열 흐름을 저항하는 구조이며, 긴 분자 사슬이 열전도를 감소시킨다.Aerogels are a mixture of 'aero' for air and 'gel' for solidified liquids. Aerogels are the lightest and lowest density nano-pore solids in solids. And dried with supercritical fluid in the state of a wet gel containing a solvent to remove the solvent without deforming the structure to produce an airgel. In the case of silica airgel, silica nanoparticles are three-dimensionally connected in methanol to form a gel. In order to strengthen the three-dimensional network of the solid particles in a gel state, aging is performed in a solvent, If the pores are removed without destroying them by supercritical or solvent substitution and surface modification, aerogels having nano pores generally occupying 95% or more can be formed. Nanopores are structures that resist heat flow by holding air molecules, and long molecular chains reduce heat conduction.
에어로겔은 열, 전기, 충격 등에 강하여 미래의 단열재, 방음재 등으로 사용될 수 있는 신소재이다. 에어로겔은 규소산화물로 이루어진 물질로써 머리카락의 1만분의 1 굵기인 규소산화물 실이 극히 성글게 이루어진 구조이다. 실과 실 사이에 공기분자들이 들어 있으며, 전체 부피의 98%를 공기가 차지한다. 에어로겔은 높은 단열성과 친환경성을 지녀 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 건축용 단열재, 방음재로 사용되거나, 항공 우주용 의류 이외에도 가전제품이나 내화용, 조선에서 액화천연가스선 가스 저장고, 화학, 환경, 에너지 분야에서는 넓은 표면적으로 인해 촉매나 흡착제로 사용될 수 있고, 전투기 엔진 열 차폐, 전투기 무게 감소, 어뢰에도 전혀 충격이 없는 충격 방지막으로도 사용될 수 있다. Aerogels are new materials that can be used for future insulation, soundproofing, etc. because they are strong against heat, electricity, shock and so on. The airgel is a material made of silicon oxide and has a structure in which a silicon oxide thread having a thickness of 1/100 of hair is extremely shiny. Air molecules are present between the yarn and yarn chambers, and air accounts for 98% of the total volume. Aerogels have high insulation and environmental friendliness and can be used in various fields. In addition to clothing for aerospace use, it can be used as a catalyst or adsorbent due to its wide surface area in the fields of home appliances, refractories, shipbuilding, liquefied natural gas, gas storage, chemical, environment and energy. , The weight of the fighter can be reduced, and it can be used as a shockproof film that has no impact on torpedoes.
초임계란 원자로 안의 핵분열로 발생하는 중성자의 수가 흡수되어 핵분열을 하는 중성자의 임계 수를 넘는 상태를 말한다. 보통 온도 및 압력에서는 기체와 액체가 되는 물질도 임계점이라 불리는 일정한 고온 및 고압의 한계를 넘으면 증발 과정이 일어나지 않아서 기체와 액체의 구별을 할 수 없는 상태를 임계상태라 하며, 이 상태에 있는 물질을 초임계 유체 (Supercritical fluid; SCF)라 한다. 임계상태의 온도를 임계온도 (critical temperature; Tc), 압력을 임계압력 (critical pressure; Pc) 이라 한다. 초임계 유체는 분자의 밀도 변화가 큰 것이 특징이며, 분자의 밀도는 액체에 가깝지만, 점성도는 낮아 기체에 가깝다. 또한, 확산이 빨라 열전도성이 물 만큼이나 높기 때문에 화학반응에 아주 용이하며, 용매로 사용하면 용질 주변의 용매 농도가 극히 높아지는 특이한 성질을 나타낸다. 이상적인 초임계 유체는 화학적으로 안정하고 장치에 부식성이 없는 것이어야 하며, 임계온도가 실온근처 또는 추출온도에 가깝고, 입계압력이 낮으며, 용해도가 크고 인체에 독성이 없는 것이다. 초임계 유체 용매의 임계점을 표 1에 나타내었으며. 초임계 유체 중 본 발명의 실험예에서는 임계온도 31.1℃, 임계압력 72.8atm인 CO2를 사용하여 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 제조하였다. A supercritical egg is a state in which the number of neutrons generated by nuclear fission in the reactor exceeds the critical number of neutrons that are absorbed and fission. At normal temperature and pressure, gas and liquid substances are called critical points. When the temperature exceeds a certain high temperature and high pressure limit, the state in which vaporization does not occur and gas and liquid can not be distinguished is called critical state. Supercritical fluid (SCF). The critical temperature is called the critical temperature (Tc) and the pressure is called the critical pressure (Pc). Supercritical fluids are characterized by large changes in density of molecules, density of molecules close to the liquid, but low viscosity, close to the gas. In addition, since the thermal conductivity is as high as that of water due to its rapid diffusion, it is very easy to perform a chemical reaction, and when used as a solvent, the solvent concentration around the solute becomes extremely high. Ideal supercritical fluids should be chemically stable and non-corrosive to the apparatus, with critical temperatures near room temperature or near extraction temperature, low interstitial pressure, high solubility and no toxicity to the human body. Critical points of the supercritical fluid solvent are shown in Table 1. Among the supercritical fluids, in the experimental example of the present invention, a cellulose-based aerogel membrane was prepared using CO 2 having a critical temperature of 31.1 ° C and a critical pressure of 72.8atm.
(℃)Critical temperature
(° C)
(atm)Critical pressure
(ATM)
(g/㎤)density
(g / cm3)
(g/mol)Molecular Weight
(g / mol)
기공 구조의 파괴 없이 용매를 제거시켜 건조하는 방법으로는 동결건조 (Freeze drying)와 초임계 건조(Supercritical drying)가 있다. 동결건조는 용매를 고체로 냉동한 후 승화시켜서 건조하며, 초임계 건조는 젤 제조에 사용된 용매를 그 용매의 임계온도와 임계압력 이상의 초임계 조건에서 건조시키는 방법으로 초임계 상태에서는 액상과 기상의 구별이 없어지고, 밀도가 작아진다. 이러한 방법으로 건조된 젤을 에어로겔이라 하며, 에어로겔은 밀도가 매우 낮고 높은 기공율을 가지고 있다. Freeze drying and supercritical drying can be used to remove the solvent without breaking the pore structure. The supercritical drying is a method of drying the solvent used in the preparation of the gel under supercritical conditions above the critical temperature and the critical pressure of the solvent. In the supercritical state, the liquid phase and the vapor phase The density is reduced. The gel dried in this way is called an airgel, and the airgel has a very low density and a high porosity.
본 발명의 실험예에서는 에어로겔 멤브레인을 얻기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이, 준비된 샘플을 고압반응기에 넣은 다음 액상 이산화탄소를 반응기에 주입하여 내부의 용매를 이산화탄소로 치환해 주고, 내부의 용매가 모두 이산화탄소로 치환된 후 반응기의 온도를 올려 이산화탄소를 초임계 상태로 만든 후 반응기 압력을 서서히 낮추어 이산화탄소를 제거한 다음, 이산화탄소가 제거된 후 온도를 낮추어주고 건조하는 방법을 이용한다.In the experimental example of the present invention, as shown in FIG. 2, a prepared sample is placed in a high-pressure reactor to obtain an aerogel membrane, liquid carbon dioxide is injected into the reactor to replace the internal solvent with carbon dioxide, , The temperature of the reactor is raised to set the carbon dioxide to a supercritical state, the pressure of the reactor is gradually lowered to remove the carbon dioxide, and then the carbon dioxide is removed and the temperature is lowered and dried.
한편, 우레탄 결합(urethane bond)은 활성 수산기를 갖고 있는 알콜과 이소시아네이트기를 갖고 있는 이소시아네이트(isocyanate)가 부가 중합반응(addition polymerization reaction)에 의해 반응열을 발생시키면 형성된다. 폴리우레탄은 폴리올과 이소시아네이트를 주원료로 하여 생성된 우레탄결합을 함유하고 있는 고분자 물질을 말한다. 폴리이소시아네이트(-NCO)와 폴리올(-OH)과의 반응에 의해 생성된다. 여기서, 폴리올이란 분자 내에 -OH, -NH2와 같은 활성수소를 가진 화합물을 말하며, 초기에는 폴리에스터 폴리올이 주로 사용되었으나 석유화학공업의 발달로 프로필렌옥사이드(Propylene Oxide; PO), 에틸렌옥사이드(Ethylene Oxide; EO)가 대량 생산, 공급됨에 따라 현재는 폴리에스터 폴리올이 90% 이상 사용되고 있다. 아래에 반응식 1에 우레탄 결합을 나타내었고, 반응식 2에 폴리우레탄 형성 반응(polyurethane formation reaction)을 나타내었다. 공업적으로 유용한 폴리우레탄을 얻기 위해서는 우레탄을 생성시키는 주원료 폴리이소시아네이트와 폴리올 이외에 많은 종류의 원료 및 부원료가 사용된다. On the other hand, a urethane bond is formed when an alcohol having an active hydroxyl group and an isocyanate having an isocyanate group generate reaction heat by an addition polymerization reaction. Polyurethane refers to a polymer substance containing a urethane bond formed by using polyol and isocyanate as main materials. It is produced by the reaction of a polyisocyanate (-NCO) with a polyol (-OH). Here, polyol refers to a compound having active hydrogens such as -OH and -NH 2 in the molecule, and initially polyester polyol was mainly used. However, due to development of petrochemical industry, propylene oxide (PO), ethylene oxide Oxide (EO) has been mass-produced and supplied, more than 90% of polyester polyols are currently used. Urethane bond was shown in
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
폴리우레탄은 뛰어난 물성으로 인해 다양한 용도로 응용되어 신발, 소파, 침대, 자동차, 냉장고, 건축재료, 바닥재, 육상트랙 등 우리의 생활 주변에서 항상 만날 수 있는 제품 제조에 사용되고 있다. Due to its excellent properties, polyurethane is used in various applications to manufacture products that can be always encountered in our daily lives such as shoes, sofas, beds, cars, refrigerators, building materials, flooring,
약물전달시스템(Drug Delivery System)이란 몸의 질환 치료를 위해 기존 의약품의 부작용을 최소화하고 효능을 극대화하기 위해 필요한 양의 약물을 효율적으로 전달할 수 있도록 제형을 설계하여 약물치료를 최적화하는 기술로 정의될 수 있다. 혈중 농도가 치료효과를 발현하는 가장 중요한 요소이며, 인체에 투여하기 용이하도록 정제, 캅셀제, 주사제, 패치제, 점막제, 흡입제, 이식제 등과 같은 약물전달을 위한 제형을 설계하는 분야이다. 핵심기술은 약물방출 속도제어 기술, 난용성 약물 가용화 기술, 나노입자 수송체 기술, 표적지향화 기술, 펩타이드 및 단백질 약물전달 기술, 유전자 전달체 기술 등이 있다. 투여된 약물의 작용은 첫째로 약물이 우리 몸에서 적당한 양의 농도를 유지할 수 있어야 하며, 둘째로 우리 몸은 필요할 때만 반응하는 자극-반응의 자동적인 체계이므로 몸에 이상이 있을 때만 약이 공급되어야 한다. 마지막으로 이상이 있는 조직이나 세포로만 약물이 전달될 수 있어야 부작용을 최소화할 수 있다. Drug delivery system is defined as technology to optimize drug treatment by designing dosage form to efficiently deliver the necessary amount of drug to minimize the side effect of existing drug and maximize efficacy for treatment of body disease . The blood concentration is the most important factor for manifesting the therapeutic effect, and it is a field to design formulations for drug delivery such as tablets, capsules, injections, patches, mucosal agents, inhalants, Core technologies include drug release rate control techniques, poorly soluble drug solubilization techniques, nanoparticle carrier technology, targeting technology, peptide and protein drug delivery technology, and gene delivery technology. The action of the administered drug should first be such that the drug can maintain a reasonable amount of concentration in our body, and second, since our body is an automatic system of stimulus-response that only reacts when necessary, do. Finally, drugs should only be delivered to the affected tissues or cells to minimize side effects.
약물전달시스템은 지속성 약물방출시스템, 제어방출시스템 및 표적지향적 약물전달시스템으로 나뉜다. 지속성 약물방출시스템은 약물의 방출속도를 늦춤으로써 생체이용률이 낮거나 약물이 너무 천천히 흡수되거나 너무 빨리 체외로 소실되는 경우의 문제점을 줄이고자 설계된 제형이며, 제어방출시스템은 표적부위의 농도를 제어함으로써 실제의 치료효과를 조절한다. 표적지향적 약물전달시스템은 약물을 필요한 부위에 선택적으로 이행시킨 후 필요한 농도를 필요한 시간 동안 유지시키기 위해 개발한 제형이다. 불필요한 부위로의 분포를 억제하여 부작용을 줄일 수 있다. 표적지향형 약물-운반체 복합체의 조건으로 충분한 양의 약물을 함유한 채 표적부위까지 안정한 형태로 운반되어야 하며, 표적부위에 도달 후 계획된 속도 패턴에 따라 약물이 방출되어야 한다. 투여 후 표적부위에 선택적으로 도달하여 축적되어야 하며, 운반체는 생체분해성이 높거나 최소한 생체에 좋지 않은 축적성, 항원성 및 독성이 없어야 한다. 약물운반체는 분자성 운반체, 미립자성 운반체, 생물학적 인식능을 이용한 운반체, 외부 유도형 운반체(자성운반체, 외부 방출 제어형 운반체) 등이 있다. Drug delivery systems are divided into a sustained drug release system, a controlled release system, and a targeted drug delivery system. The sustained drug release system is a formulation designed to reduce the bioavailability by slowing the release rate of the drug or to reduce the problems of drug absorption too slowly or too quickly in vitro and the controlled release system controls the concentration of the target site The actual treatment effect is controlled. Targeted drug delivery systems are formulations developed to selectively deliver the drug to the site of need and then maintain the required concentration for the required period of time. It is possible to suppress the distribution to unnecessary parts and to reduce side effects. Targeted drug-carrier complexes should be delivered in a stable form to the target site containing sufficient quantities of drug, and the drug should be released according to the planned rate pattern after reaching the target site. After administration, they must selectively reach the target site and accumulate. The carrier should be biodegradable or at least not bioaccumulative, antigenic and toxic. Drug carriers include molecular carriers, microporous carriers, carriers using biological cognition, and external inductive carriers (magnetic carriers, external release controlled carriers).
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, (a) 제1 용매에 리튬 하이드록사이드(LiOH), 우레아 및 셀룰로스를 혼합하는 단계와, (b) 혼합된 결과물을 냉동한 후 해동하여 상기 셀룰로스가 해교된 투명 용액을 얻는 단계와, (c) 상기 투명 용액을 기판에 목표하는 두께로 코팅하고 제2 용매에 담가 응고시키는 단계와, (d) 응고된 결과물을 세정하는 단계 및 (e) 세정된 결과물을 이산화탄소로 초임계건조하거나 동결건조하여 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 포함한다. (A) mixing lithium hydroxide (LiOH), urea, and cellulose in a first solvent; and (b) mixing the resultant mixture with a solution of the lithium hydroxide (C) coating the transparent solution on the substrate to a desired thickness and solidifying it in a second solvent; and (d) cleaning the coagulated product And (e) supercritically drying or lyophilizing the washed product with carbon dioxide to obtain a cellulosic aerogel membrane.
상기 리튬 하이드록사이드(LiOH)는 상기 제1 용매 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부 혼합하고, 상기 우레아는 상기 제1 용매 100중량부에 대하여 1∼35중량부 혼합하는 것이 바람직하다. The lithium hydroxide (LiOH) is mixed in an amount of 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first solvent, and the urea is mixed with 1 to 35 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first solvent.
상기 셀룰로스는 상기 리튬 하이드록사이드(LiOH), 상기 우레아 및 상기 제1 용매의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.The cellulose is preferably mixed with 0.1 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the total content of the lithium hydroxide (LiOH), the urea and the first solvent.
상기 제1 용매는 증류수이고, 상기 제2 용매는 메탄올일 수 있다.The first solvent may be distilled water, and the second solvent may be methanol.
상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (c) 단계 전에, 상온보다 낮은 온도에서 원심분리기를 이용하여 상기 투명 용액에 형성된 포말(bubble)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the cellulosic aerogel membrane may further include removing a bubble formed in the transparent solution using a centrifuge at a temperature lower than room temperature before the step (c).
또한, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (e) 단계 후에, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 약물 용액에 담그어 약물이 탑재된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 약물 용액은 목적하는 약물의 용도에 맞게 설정하며, 예컨대 상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액일 수 있다. 상기 도세탁셀은 상기 약물 용액에 0.1∼100,000ppm의 농도로 함유되어 있을 수 있다.The method may further include, after step (e), immersing the cellulosic aerogel membrane in a drug solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane loaded with the drug. The drug solution is set for the intended use of the drug, for example, the drug solution may be an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethicylsoxide. The docetaxel may be contained in the drug solution at a concentration of 0.1 to 100,000 ppm.
또한, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (e) 단계 후에, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 폴리우레탄 용액에 담그어 폴리우레탄이 복합화된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리우레탄 용액은 N,N-다이메틸포름아마이드와 테트라히드로푸란이 1:0.1∼10의 부피비로 혼합된 용매에 폴리우레탄이 용해된 용액일 수 있고, 상기 폴리우레탄은 상기 폴리우레탄 용액에 상기 N,N-다이메틸포름아마이드와 상기 테트라히드로푸란의 혼합 용매 100중량부에 대하여 0.1∼30중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다. 상기 폴리우레탄 용액은 약물 용액을 포함할 수 있다. 상기 약물 용액은 목적하는 약물의 용도에 맞게 설정하며, 예컨대 상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액일 수 있다. 상기 도세탁셀은 상기 약물 용액에 0.1∼100,000ppm의 농도로 함유되어 있을 수 있다. 상기 약물 용액의 함량은 목적하는 용도와 목적하는 방출 시간 등에 맞게 설정하며, 상기 약물 용액은 상기 폴리우레탄 용액 100중량부에 대하여 0.0001∼10중량부 함유되어 있을 수 있다. The method may further include, after the step (e), immersing the cellulosic aerogel membrane in a polyurethane solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane having a polyurethane complexed with the cellulosic aerogel membrane. The polyurethane solution may be a solution in which polyurethane is dissolved in a solvent in which N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran are mixed in a volume ratio of 1: 0.1 to 10, and the polyurethane is added to the polyurethane solution It is preferably contained in an amount of 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed solvent of N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran. The polyurethane solution may comprise a drug solution. The drug solution is set for the intended use of the drug, for example, the drug solution may be an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethicylsoxide. The docetaxel may be contained in the drug solution at a concentration of 0.1 to 100,000 ppm. The content of the drug solution may be set in accordance with the intended use and the desired release time, and the drug solution may be contained in an amount of 0.0001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyurethane solution.
또한, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (e) 단계 후에, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 실리콘 용액에 담그어 실리콘이 복합화된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘 용액은 실리콘과 자일렌(xylene)을 포함하는 용액일 수 있으며, 상기 실리콘과 상기 자일렌은 1:0.1∼20의 부피비로 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 용액은 약물 용액을 포함할 수 있다. 상기 약물 용액은 목적하는 약물의 용도에 맞게 설정하며, 예컨대 상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액일 수 있다. 상기 도세탁셀은 상기 약물 용액에 0.1∼100,000ppm의 농도로 함유되어 있을 수 있다. 상기 약물 용액의 함량은 목적하는 용도와 목적하는 방출 시간 등에 맞게 설정하며, 예컨대 상기 약물 용액은 상기 실리콘 용액 100중량부에 대하여 0.0001∼10중량부 함유되어 있을 수 있다. The method may further include, after the step (e), immersing the cellulose-based aerogel membrane in a silicon solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane in which silicone is complexed with the cellulosic aerogel membrane. The silicon solution may be a solution containing silicon and xylene, and the silicon and the xylene may be mixed in a volume ratio of 1: 0.1 to 20. The silicone solution may comprise a drug solution. The drug solution is set for the intended use of the drug, for example, the drug solution may be an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethicylsoxide. The docetaxel may be contained in the drug solution at a concentration of 0.1 to 100,000 ppm. The content of the drug solution may be set in accordance with the intended use and the desired release time. For example, the drug solution may be contained in an amount of 0.0001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicone solution.
상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 5∼300㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. The cellulosic aerogel membrane is preferably formed to a thickness of 5 to 300 mu m.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, (a) 제1 용매에 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트와 셀룰로스를 혼합하는 단계와, (b) 혼합된 결과물은 가열하여 상기 셀룰로스가 해교된 투명 용액을 얻는 단계와, (c) 상기 투명 용액을 기판에 목표하는 두께로 코팅하고 제2 용매에 담가 응고시키는 단계와, (d) 응고된 결과물을 세정하는 단계 및 (e) 세정된 결과물을 이산화탄소로 초임계건조하거나 동결건조하여 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 포함한다. A method for preparing a cellulose-based aerogel membrane according to another preferred embodiment of the present invention comprises the steps of: (a) mixing calcium thiocyanate tetrahydrate and cellulose in a first solvent; and (b) (C) coating the transparent solution to a desired thickness on the substrate and solidifying it in a second solvent; (d) cleaning the coagulated product; and (e) And subjecting the resultant to supercritical drying with carbon dioxide or lyophilization to obtain a cellulose-based aerogel membrane.
상기 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트는 상기 제1 용매 100중량부에 대하여 10∼200중량부 혼합하는 것이 바람직하다.The calcium thiocyanate tetrahydrate is preferably mixed in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the first solvent.
상기 셀룰로스는 상기 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트와 상기 제1 용매의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.Preferably, the cellulose is mixed with the calcium thiocyanate tetrahydrate in an amount of 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the first solvent.
상기 제1 용매는 증류수이고, 상기 제2 용매는 메탄올일 수 있다.The first solvent may be distilled water, and the second solvent may be methanol.
상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (c) 단계 전에, 상온보다 낮은 온도에서 원심분리기를 이용하여 상기 투명 용액에 형성된 포말(bubble)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the cellulosic aerogel membrane may further include removing a bubble formed in the transparent solution using a centrifuge at a temperature lower than room temperature before the step (c).
또한, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (e) 단계 후에, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 약물 용액에 담그어 약물이 탑재된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 약물 용액은 목적하는 약물의 용도에 맞게 설정하며, 예컨대 상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액일 수 있다. 상기 도세탁셀은 상기 약물 용액에 0.1∼100,000ppm의 농도로 함유되어 있을 수 있다.The method may further include, after step (e), immersing the cellulosic aerogel membrane in a drug solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane loaded with the drug. The drug solution is set for the intended use of the drug, for example, the drug solution may be an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethicylsoxide. The docetaxel may be contained in the drug solution at a concentration of 0.1 to 100,000 ppm.
또한, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (e) 단계 후에, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 폴리우레탄 용액에 담그어 폴리우레탄이 복합화된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리우레탄 용액은 N,N-다이메틸포름아마이드와 테트라히드로푸란이 1:0.1∼10의 부피비로 혼합된 용매에 폴리우레탄이 용해된 용액일 수 있고, 상기 폴리우레탄은 상기 폴리우레탄 용액에 상기 N,N-다이메틸포름아마이드와 상기 테트라히드로푸란의 혼합 용매 100중량부에 대하여 0.1∼30중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다. 상기 폴리우레탄 용액은 약물 용액을 포함할 수 있다. 상기 약물 용액은 목적하는 약물의 용도에 맞게 설정하며, 예컨대 상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액일 수 있다. 상기 도세탁셀은 상기 약물 용액에 0.1∼100,000ppm의 농도로 함유되어 있을 수 있다. 상기 약물 용액의 함량은 목적하는 용도와 목적하는 방출 시간 등에 맞게 설정하며, 상기 약물 용액은 상기 폴리우레탄 용액 100중량부에 대하여 0.0001∼10중량부 함유되어 있을 수 있다. The method may further include, after the step (e), immersing the cellulosic aerogel membrane in a polyurethane solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane having a polyurethane complexed with the cellulosic aerogel membrane. The polyurethane solution may be a solution in which polyurethane is dissolved in a solvent in which N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran are mixed in a volume ratio of 1: 0.1 to 10, and the polyurethane is added to the polyurethane solution It is preferably contained in an amount of 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed solvent of N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran. The polyurethane solution may comprise a drug solution. The drug solution is set for the intended use of the drug, for example, the drug solution may be an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethicylsoxide. The docetaxel may be contained in the drug solution at a concentration of 0.1 to 100,000 ppm. The content of the drug solution may be set in accordance with the intended use and the desired release time, and the drug solution may be contained in an amount of 0.0001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyurethane solution.
또한, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법은, 상기 (e) 단계 후에, 상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 실리콘 용액에 담그어 실리콘이 복합화된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘 용액은 실리콘과 자일렌(xylene)을 포함하는 용액일 수 있으며, 상기 실리콘과 상기 자일렌은 1:0.1∼20의 부피비로 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 용액은 약물 용액을 포함할 수 있다. 상기 약물 용액은 목적하는 약물의 용도에 맞게 설정하며, 예컨대 상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액일 수 있다. 상기 도세탁셀은 상기 약물 용액에 0.1∼100,000ppm의 농도로 함유되어 있을 수 있다. 상기 약물 용액의 함량은 목적하는 용도와 목적하는 방출 시간 등에 맞게 설정하며, 상기 약물 용액은 상기 실리콘 용액 100중량부에 대하여 0.0001∼10중량부 함유되어 있을 수 있다. The method may further include, after the step (e), immersing the cellulose-based aerogel membrane in a silicon solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane in which silicon is complexed with the cellulosic aerogel membrane. The silicon solution may be a solution containing silicon and xylene, and the silicon and the xylene may be mixed in a volume ratio of 1: 0.1 to 20. The silicone solution may comprise a drug solution. The drug solution is set for the intended use of the drug, for example, the drug solution may be an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethicylsoxide. The docetaxel may be contained in the drug solution at a concentration of 0.1 to 100,000 ppm. The content of the drug solution may be set in accordance with the intended use and the desired release time, and the drug solution may be contained in an amount of 0.0001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicone solution.
상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 5∼300㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
The cellulosic aerogel membrane is preferably formed to a thickness of 5 to 300 mu m.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, experimental examples according to the present invention will be specifically shown, and the present invention is not limited by the following experimental examples.
1. 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인 제조1. Manufacture of cellulosic aerogel membrane
(1) LiOH를 이용한 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인 제조 (1) Preparation of cellulose-based aerogel membrane using LiOH
LiOH를 이용한 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조는 다음과 같이 진행하였다. The preparation of the cellulose-based aerogel membrane using LiOH proceeded as follows.
증류수에 리튬 하이드록사이드(Lithium hydroxide(LiOH), sigma aldrich)와 우레아(Urea, sigma aldrich)를 녹이고, 셀룰로스 파우더(CF11-whatman International Ltd.)를 혼합해 주었다. 리튬 하이드록사이드(LiOH), 우레아 및 증류수는 4.6:15:80.4의 중량비로 혼합하였으며, 셀룰로스 파우더(CF11-whatman International Ltd.)는 리튬 하이드록사이드(LiOH), 우레아 및 증류수의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.5∼7중량부를 혼합하였다. 이렇게 제조된 용액을 냉동 후 해동해 주었는데, 이때 불투명했던 용액이 투명해지며 이는 셀룰로스가 해교된 것을 의미한다. Lithium hydroxide (LiOH), sigma aldrich and urea (sigma aldrich) were dissolved in distilled water and cellulose powder (CF11-whatman International Ltd.) was mixed. Cellular powder (CF11-whatman International Ltd.) was mixed with lithium hydroxide (LiOH), urea and distilled water at a weight ratio of 4.6: 15: 80.4, and the total content of lithium hydroxide (LiOH) 0.5 part by weight to 7 parts by weight. The solution thus prepared was frozen and thawed, where the opaque solution became clear, which meant that the cellulose had been peeled off.
이렇게 얻어진 셀룰로스 혼합물을 원심분리기를 이용하여 포말(bubble)을 제거해 주었는데, 원심분리는 -5℃에서 15분간 5000rpm으로 수행하였다. The cellulosic mixture thus obtained was centrifuged to remove bubbles. The centrifugation was carried out at -500C for 15 minutes at 5000 rpm.
포말이 제거된 셀룰로스계 에어로겔 용액을 유리판에 바-코팅하여 멤브레인을 제작하고, 혼합물의 응고를 위해 메탄올이 담긴 바스(20℃)에 2시간 동안 담가두었다. 응고된 셀룰로스 멤브레인의 잔여 화학시약을 증류수를 이용하여 제거하였다. The cellulosic aerogels solution from which the foam was removed was bar-coated on a glass plate to prepare a membrane, and the mixture was immersed in a bath (20 ° C) containing methanol for 2 hours to solidify the mixture. Residual chemical reagents from the coagulated cellulose membrane were removed using distilled water.
이산화탄소로 초임계건조(supercritical drying)를 하여 메탄올을 제거한 후 이산화탄소로 치환하였는데, 10℃에서 5.3MPa로 6시간 유지 후 40℃에서 10MPa로 30분 건조하여 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 제작하였다. Supercritical drying with supercritical carbon dioxide was performed to remove the methanol and replace with carbon dioxide. After maintaining the temperature at 10 ° C at 5.3 MPa for 6 hours, the cellulosic aerogel membrane was prepared by drying at 40 ° C and 10 MPa for 30 minutes.
이렇게 LiOH를 이용하여 제조된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(이하에서 'LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인'이라 함)을 도 3에 나타내었다. 도 3에서 'A'는 40㎛ 정도의 두께를 갖는 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인이고, 'B'는 70㎛ 정도의 두께를 갖는 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 보여준다.
A cellulose-based aerogel membrane (hereinafter referred to as " LiOH cellulose-based aerogel membrane ") prepared using LiOH is shown in Fig. In FIG. 3, 'A' is a cellulose-based aerogel membrane having a thickness of about 40 μm and 'B' is a cellulose-based aerogel membrane having a thickness of about 70 μm.
(2) 칼슘 티오시아네이트를 이용한 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인 제조 (2) Production of cellulosic aerogel membrane using calcium thiocyanate
칼슘 티오시아네이트를 이용한 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조는 다음과 같이 진행하였다. Preparation of a cellulose-based aerogel membrane using calcium thiocyanate proceeded as follows.
증류수에 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트(calcium thiocyanate tetrahydrate, sigma aldrich)를 녹인 후, 셀룰로스 파우더(CF11-whatman International Ltd.)를 혼합해 주었다. 상기 증류수와 상기 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트는 41:59의 중량비로 혼합하였으며, 셀룰로스 파우더(CF11-whatman International Ltd.)는 증류수와 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.5∼7중량부를 혼합하였다. 이렇게 제조된 용액을 오일 바스에서 120∼140℃로 중탕 가열하여 해교하였는데, 이 온도에서 10∼20분 동안 유지하면 불투명했던 용액이 투명해졌다. Calcium thiocyanate tetrahydrate (Sigma Aldrich) was dissolved in distilled water, and then cellulose powder (CF11-whatman International Ltd.) was mixed. The distilled water and the calcium thiocyanate tetrahydrate were mixed at a weight ratio of 41:59, and the cellulose powder (CF11-whatman International Ltd.) was mixed with 100 parts by weight of distilled water and calcium thiocyanate tetrahydrate in an amount of 0.5 to 7 Were mixed. The solution thus prepared was peeled by heating in an oil bath at a temperature of 120 to 140 占 폚 and maintained at this temperature for 10 to 20 minutes to make the opaque solution transparent.
이렇게 얻어진 셀룰로스계 에어로겔 용액을 유리판에 바-코팅하여 멤브레인을 제작할 시 용액의 온도를 80℃ 이상을 유지하여야만 용액이 굳지 않으며, 혼합물의 응고를 위해 메탄올 바스(20℃)에 1시간 동안 담가두었다. The cellulosic aerogel solution thus obtained was bar-coated on a glass plate to form a membrane. The temperature of the solution was maintained at 80 ° C. or higher to prevent the solution from solidifying. The solution was immersed in a methanol bath (20 ° C.) for 1 hour to solidify the mixture.
증류수를 이용해 남아있는 화학물(화학시약)을 제거한 후, 이산화탄소로 초임계건조(CO2 supercritical drying)를 하여 메탄올을 제거하고, 이산화탄소로 치환한 후, 10℃에서 7.0MPa로 7시간, 30분간 40℃로 히팅 및 건조하여, 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 완성하였다. The remaining chemicals (chemical reagents) were removed using distilled water, followed by supercritical drying (CO 2 supercritical drying) with carbon dioxide. The methanol was removed and replaced with carbon dioxide. The mixture was then heated at 10 ° C. and 7.0 MPa for 7 hours and 30 minutes Followed by heating to 40 캜 and drying to complete a cellulose-based aerogel membrane.
도 4에 이렇게 칼슘 티오시아네이트를 이용하여 제조된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(이하에서 '칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인'이라 함)나타내었다.
FIG. 4 shows a cellulose-based aerogel membrane (hereinafter referred to as a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane) prepared using calcium thiocyanate.
2. 폴리머를 복합화한 셀룰로스계 에어로겔 복합멤브레인 제조2. Manufacture of Cellulose-based Aerogel Composite Membrane Complexed with Polymer
(1) 폴리우레탄을 이용한 셀룰로스계 에어로겔 복합멤브레인 제조 (1) Production of cellulosic aerogel composite membrane using polyurethane
폴리우레탄을 이용한 셀룰로스계 에어로겔 복합멤브레인의 제조는 다음과 같이 진행하였다. The preparation of a cellulose-based airgel composite membrane using polyurethane proceeded as follows.
LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인과 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 각각 폴리우레탄 용액에 딥-코팅하여 셀룰로스계 에어로겔 복합멤브레인을 제조하였다. 폴리우레탄 용액의 용매로 N,N-다이메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide, DMF, sigma aldrich)와 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran, THF, sigma aldrich)을 사용하였으며, 폴리머(폴리우레탄)는 크로노플렉스 C 80A(ChronoFlex C 80A, advansource biomaterials)를 사용하였다. N,N-다이메틸포름아마이드(DMF)와 테트라히드로푸란(THF)을 1:1의 부피비로 혼합 후, 크로노플렉스 C 80A(ChronoFlex C 80A, advansource biomaterials) 10중량%(DMF와 THF의 전체 함량이 90중량%이고 크로노플렉스 C 80A가 10중량%) 넣어주었다. 폴리머가 녹는 시간은 온도에 따라 좌우되는데, 실온에서 녹일 시 약 2일, 100℃에서는 약 10시간, 200℃에서는 약 2시간이 걸린다.
A LiOH cellulosic aerogel membrane and a calcium thiocyanate cellulosic aerogel membrane were each dip-coated on a polyurethane solution to prepare a cellulose-based airgel composite membrane. (N, N-dimethylformamide, DMF, sigma aldrich) and tetrahydrofuran (THF, sigma aldrich) were used as the solvent of the polyurethane solution. The polymer (polyurethane) C 80A (ChronoFlex C 80A, advansource biomaterials). After mixing N, N-dimethylformamide (DMF) and tetrahydrofuran (THF) in a volume ratio of 1: 1, 10% by weight of ChronoFlex C 80A (Advansource biomaterials) (total content of DMF and THF 90% by weight and
(2) 실리콘(silicone)을 이용한 셀룰로스계 에어로겔 복합멤브레인 제조 (2) Manufacture of cellulose-based airgel composite membrane using silicone
규소를 함유하는 유기화합물인 실리콘(silicone)을 이용한 셀룰로스계 에어로겔 복합멤브레인의 제조는 다음과 같이 진행하였다. Preparation of a cellulose-based airgel composite membrane using silicone, which is an organic compound containing silicon, proceeded as follows.
LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인과 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 각각 실리콘 용액에 딥-코팅하여 셀룰로스계 에어로겔 복합멤브레인을 제조하였다. 실리콘 용액은 MED-6640(nusil) 파트 A와 파트 B 두 가지를 혼합하여 사용하였다. 파트 A와 파트 B를 1:1의 부피비로 2시간 혼합 후, 이 혼합물에 자일렌(Xylene, sigma aldrich)을 첨가하여 점도를 낮추어 주었다. 파트 A와 파트 B가 혼합된 실리콘 용액과 자일렌은 1:2의 부피비로 혼합하였다.
LiOH cellulosic aerogel membrane and calcium thiocyanate cellulose aerogel membrane were each dip-coated on a silicone solution to prepare a cellulose-based airgel composite membrane. The silicone solution was a mixture of MED-6640 (nusil) Part A and Part B. Part A and Part B were mixed at a volume ratio of 1: 1 for 2 hours, and then the viscosity was lowered by adding xylene (sigma aldrich) to the mixture. The silicon solution mixed with Part A and Part B and xylene were mixed in a volume ratio of 1: 2.
3. 약물 주입 및 방출 방법3. Drug injection and release method
(1) 약물 주입(Drug loading) 방법(1) Drug loading method
약물 주입 방법은 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인과 폴리머를 복합화한 복합멤브레인에 있어서 다르게 수행하였다. 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 경우에 제조된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 약물 용액에 담그어 약물을 주입하였으며, 폴리머를 복합화한 복합멤브레인은 딥-코팅 전 폴리우레탄 용액과 실리콘 용액에 각각 약물을 혼합하여 약물 주입을 하였다. 약물은 도세탁셀(Docetaxel, D-1000, LC Lab.)을 사용하였고, 이 약물은 유방, 난소, 전립선 등의 치료에 주로 사용된다. 도세탁셀은 친유성이 강하고 물에 거의 녹지 않는 성질을 가졌기 때문에 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인에 약물을 주입할 때는 디메칠설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO, sigma aldrich)에 용해하여 사용하였으며, 5000ppm의 농도를 가진 약물 용액을 얻기 위해 10㎖ 디메칠설폭사이드에 도세탁셀을 50mg 녹여 사용하였다. 폴리머를 복합화한 복합멤브레인의 경우에는 폴리우레탄 용액과 실리콘 용액 자체에 같은 농도로 약물을 녹여주었다.
The drug injection method was carried out differently in a composite membrane composed of a cellulose-based aerogel membrane and a polymer. In the case of a cellulose-based aerogel membrane, a cellulose-based aerogel membrane prepared by immersing the cellulosic aerogel membrane in a drug solution was injected to inject a drug. In the composite membrane having a polymer composite, drug was injected into the polyurethane solution and the silicone solution before the dip- . The drug was docetaxel (D-1000, LC Lab.), Which is mainly used for the treatment of breast, ovarian, prostate, etc. Since docetaxel has a strong lipophilic property and is almost insoluble in water, it is dissolved in dimethyl sulfoxide (DMSO, Sigma aldrich) when the drug is injected into the cellulosic aerogel membrane, and a drug having a concentration of 5000 ppm To obtain the solution, 50 mg of docetaxel was dissolved in 10 ml of dimethylsulfoxide. In the case of composite membranes with complex polymers, the drug was dissolved at the same concentration in the polyurethane solution and the silicon solution itself.
(2) 표준 약물 용액(standard sample) 제조 방법(2) Standard drug preparation method
제작된 멤브레인에서 방출된 용액과 비교를 하고 HPLC에서 약물의 피크를 알기 위해 표준 용액을 만들었다. 표준 용액은 완충용액(phosphate buffer solution, PBS, sigma aldrich)에 약물이 50ppm과 25ppm으로 각각 탑재되게 만들었다. 도세탁셀은 PBS(phosphate buffer solution)에 녹지 않기 때문에 디메칠설폭사이드 0.5㎖에 0.001g 녹인 후, PBS 19.5㎖를 넣어 제작하였으며, 25ppm은 50ppm 용액에서 1㎖를 채취해 완충용액 1㎖를 넣어 제작하였다.
A standard solution was made to compare the solution released from the prepared membrane and to determine the peak of the drug on HPLC. Standard solutions were made to be loaded with 50 ppm and 25 ppm, respectively, in buffer (PBS, Sigma aldrich). Since docetaxel does not dissolve in PBS (phosphate buffer solution), it dissolves 0.001 g in 0.5 ml of dimethlysulfoxide, and 19.5 ml of PBS is prepared. 1 ml of 25 ppm is taken from 50 ppm solution and 1 ml of buffer solution is prepared .
(3) 약물 방출(Drug release) 방법(3) Drug release method
약물방출은 약물이 주입된 멤브레인에서 주어진 시간 동안 약물의 양은 얼마나 방출되는지 확인할 수 있는 실험으로 실제 몸에서와 같은 조건으로 약물방출 용액을 만들었다. Drug release is an experiment that can confirm how much drug is released in a drug-injected membrane for a given time.
유리병(Vial)에 pH 7.2인 완충용액을 10㎖ 넣은 후, 약물 주입한 멤브레인을 담그고 쉐이커에 넣어주었다. 이때 조건은 몸(신체)과 같은 온도인 36.5±5℃로 설정하고, 100rpm으로 설정하였다. 측정시간(10∼120분, 3∼20시간, 2∼90일 / 총 약 90일)은 처음 10∼120분 사이에서는 10분 간격으로 측정하였으며, 3∼20시간 사이에서는 매 시간마다 측정하였고, 2∼90일 사이에서는 매일마다 측정하였다. 10 ml of a buffer solution having a pH of 7.2 was added to the vial, and the drug-injected membrane was immersed and placed in a shaker. At this time, the condition was set at 36.5 ± 5 ° C, which is the same temperature as the body (body), and set at 100 rpm. The measurement time (10 to 120 minutes, 3 to 20 hours, 2 to 90 days / total about 90 days) was measured at intervals of 10 minutes between the first 10 and 120 minutes and every hour between 3 and 20 hours, Between 2 and 90 days were measured every day.
약물 방출의 측정이 완료되면 10㎖의 방출용액을 전부 채취하여 다른 유리병(vial)에 옮기고 냉동 보관하였다. 그리고 다른 방출용액 샘플을 위해 새 유리병(vial)에 약물 주입한 멤브레인과 완충용액 10㎖를 채워주고 쉐이커에 넣어 약물 방출을 측정하였다. After the drug release measurement was completed, 10 ml of the release solution was all taken, transferred to another vial, and stored frozen. For each of the other effluent samples, 10 mL of buffered solution and buffer were injected into a new vial and placed in a shaker to measure drug release.
이렇게 동결된 방출용액 유리병(vial)들을 HPLC를 사용하여 표준 샘플과 함께 계산된 약물 로딩 값과 실제 방출되어진 약물 양을 측정 및 비교하였다.
These freeze-thawed vials were then measured and compared with the standard sample using HPLC to determine the calculated drug loading and actual drug release.
4. 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 물리적 특성4. Physical properties of cellulosic aerogel membranes
(1) LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 물리적 특성(1) Physical properties of LiOH cellulosic aerogel membrane
LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 경우 초임계 건조 시 두께 35∼190㎛, 밀도 0.1∼0.6g/cm3, 기공율 60∼80%로 제작하였으며, L-1은 두께가 20㎛, L-2는 65㎛, L-3은 90㎛, L-4는 190㎛로 표 2에 두께에 따른 밀도를 나타내었고 도 5a 내지 도 5d에 이에 따른 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진을 비교하여 나타내었다. 도 5a는 두께가 20㎛인 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(L-1)의 주사전자현미경 사진이고, 도 5b는 65㎛인 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(L-2)의 주사전자현미경 사진이며, 도 5c는 90㎛인 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(L-3)의 주사전자현미경 사진이고, 도 5d는 190㎛인 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(L-4)의 주사전자현미경 사진이다. The LiOH cellulosic aerogel membrane had a thickness of 35 to 190 탆, a density of 0.1 to 0.6 g / cm 3 and a porosity of 60 to 80% when supercritical drying was performed. L-1 had a thickness of 20 탆 and L- , L-3 is 90 μm, and L-4 is 190 μm. Table 2 shows the density according to the thickness. FIGS. 5A to 5D show scanning electron microscope (SEM) photographs according to the comparison. 5A is a scanning electron microscope (SEM) image of a LiOH cellulosic aerogel membrane (L-1) having a thickness of 20 μm, FIG. 5B is a scanning electron microscopic photograph of a LiOH cellulosic aeroge membrane (L-2) 5 is a scanning electron microscope (SEM) image of a LiOH cellulosic aerogel membrane (L-3) having a diameter of 90 mu m and a LiOH cellulosic aeroge membrane (L-3) having a diameter of 190 mu m.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 두께가 두꺼워 질수록 기공 사이가 촘촘해져 밀도가 늘어나는 결과를 확인할 수 있었다. 실험예에 따라 제조된 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 유연하며, 도 3에서와 같이 두께가 40㎛ 이하일 때 투명하였으며, 70㎛ 이상으로 제작하면 불투명 하였다. 5A to 5D, it can be seen that as the thickness increases, the pores become denser and the density increases. The LiOH cellulosic aerogel membrane prepared according to the Experimental Example was flexible and transparent when the thickness was 40 탆 or less as shown in Fig. 3, and opaque when it was made 70 탆 or more.
(mm)thickness
(mm)
(g)weight
(g)
(cm2)area
(cm 2 )
(cm3)volume
(cm 3 )
(g/cm3)density
(g / cm 3)
약물방출에 사용된 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 두께 20㎛, 밀도 0.2g/cm3, 기공율 87% 였으며, 주입된 약물의 양은 120.39㎍으로 총 2시간 동안 약물이 방출되었다. 도 11a 내지 도 12b에 HPLC를 통한 약물방출 결과를 나타내었다.
The LiOH cellulosic aerogel membrane used for drug release had a thickness of 20 mu m, density of 0.2 g / cm < 3 > and porosity of 87%, and the amount of drug injected was 120.39 mu g, Figures 11A-12B show drug release results via HPLC.
(2) 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 물리적 특성(2) Physical properties of calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane
칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 경우 초임계 건조 시 두께 33∼470㎛, 밀도 0.1∼0.4g/cm3, 기공율 70∼90%로 제작하였으며, C-1은 두께가 21㎛, C-2는 90㎛, C-3은 260㎛, C-4는 470㎛로 표 3에 두께에 따른 밀도를 나타내었고 도 6a 내지 도 6d에 이에 따른 주사전자현미경(SEM) 사진을 비교하여 나타내었다. 도 6a는 두께가 21㎛인 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(C-1)의 주사전자현미경 사진이고, 도 6b는 90㎛인 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(C-2)의 주사전자현미경 사진이며, 도 6c는 260㎛인 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(C-3)의 주사전자현미경 사진이고, 도 6d는 470㎛인 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(C-4)의 주사전자현미경 사진이다. In the case of the calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane, the thickness was 33 to 470 탆, the density was 0.1 to 0.4 g / cm 3 and the porosity was 70 to 90%. The C-1 had a thickness of 21 탆, C-2 The density of C-3 is 260 μm, the density of C-4 is 470 μm, and the density of C-3 is 470 μm. Table 3 shows the density according to the thickness. FIGS. 6A to 6D show scanning electron microscope (SEM) 6A is a scanning electron micrograph of a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane (C-1) having a thickness of 21 μm, and FIG. 6B is a scanning electron microscope photograph of a calcium thiocyanate cellulosic aerogel membrane (C-2) 6C is a scanning electron microscope (SEM) image of a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane (C-3) having a size of 260 μm and FIG. 6D is a scanning electron microscopic photograph of a calcium thiocyanate cellulose- It is a scanning electron microscope photograph.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인과 같이 두께가 두꺼워 질수록 기공 사이가 촘촘해져 밀도가 늘어나는 결과를 확인할 수 있었다. 실험예에 따라 제조된 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 유연하며, 도 4에서와 같이 두께와 상관없이 불투명하였다. 6A to 6D, it can be seen that as the thickness of the LiOH cellulose-based aerogel membrane becomes thicker, the pores become denser and the density increases. The calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane prepared according to the Experimental Example was flexible and opaque regardless of its thickness as shown in Fig.
(mm)thickness
(mm)
(g)weight
(g)
(cm2)area
(cm 2 )
(cm3)volume
(cm 3 )
(g/cm3)density
(g / cm 3)
약물방출에 사용된 칼슘 티오시아네이트 멤브레인은 두께 21㎛, 밀도 0.2g/cm3, 기공율 87% 였으며 로딩된 약물양은 121.33㎍ 이고, 총 1일간 약물이 방출되었다. 도 13a 내지 도 14b에 HPLC를 통한 약물방출결과를 나타내었다.
The calcium thiocyanate membrane used for drug release had a thickness of 21 탆, density of 0.2 g / cm 3 , porosity of 87%, loaded drug amount of 121.33 ㎍, and total drug release for one day. 13A to 14B show drug release results through HPLC.
(3) 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 비표면적(BET) 특성(3) Specific surface area (BET) characteristic of cellulose-based aerogel membrane
비표면적은 P/Po = 0.05∼0.995 구간에서 아래의 수학식 1을 이용하여 질소 흡착량으로 계산하였으며, 샘플은 40℃에서 24시간 전처리과정을 거쳤다. The specific surface area was calculated by the following equation (1) at the P / Po = 0.05 to 0.995, and the sample was pretreated at 40 ° C for 24 hours.
[수학식 1][Equation 1]
V: 흡착량V: adsorption amount
Vm: 모노층(mono-layer)에서의 흡착량V m : adsorption amount in mono-layer
C: 상수C: constant
P: 흡착물질 평형압(adsorbate equilibrium pressure)P: adsorbate equilibrium pressure
Po: 흡착물질 포화 평형 증기압(adosrbate saturated equilibrium vapor pressure)P o : adsorbate saturation equilibrium vapor pressure (adosrbate saturated equilibrium vapor pressure)
측정에 사용된 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 두께가 20㎛, 밀도 0.2g/cm3, 기공율 87.2% 이고, 측정된 비표면적은 324.797 m2g-1이며, 도 7은 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 질소 기체의 흡착(a) 및 탈착(b) 곡선을 나타낸 것이다. The LiOH cellulosic aerogel membrane used for the measurement had a thickness of 20 탆, a density of 0.2 g / cm 3 , a porosity of 87.2%, a specific surface area of 324.797 m 2 g -1 , (A) and desorption (b) curves of the gas.
칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 두께는 21㎛, 밀도 0.2g/cm3, 기공율 87.5% 이고, 측정된 비표면적은 187.346 m2g-1이다. 도 8은 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 질소 기체의 흡착(a) 및 탈착(b) 곡선이다.
The thickness of the calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane was 21 탆, the density was 0.2 g / cm 3 , the porosity was 87.5%, and the specific surface area measured was 187.346 m 2 g -1 . FIG. 8 is a graph showing adsorption (a) and desorption (b) curves of nitrogen gas of a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane.
5. 폴리머 복합멤브레인의 특성5. Characteristics of polymer composite membranes
(1) LiOH 폴리머 복합멤브레인의 물리적 특성(1) Physical properties of LiOH polymer composite membrane
LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인에 폴리머(폴리우레탄, 실리콘)를 복합화한 복합멤브레인들의 경우 습기에 약한 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인보다 더 유연하고 투명하였다. Composite membranes composed of polymers (polyurethane, silicone) in LiOH cellulosic aerogel membranes were more flexible and transparent than cellulose-based aerogels membranes weak in moisture.
표 2에서 밀도 측정결과를 확인할 수 있으며, 복합멤브레인에 사용된 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 두께 20㎛, 밀도 0.2g/cm3, 기공율 87% 였으며, 폴리우레탄으로 복합화한 멤브레인의 경우 두께는 51㎛, 밀도 0.445g/cm3로 늘어났으며, 기공율은 57%로 줄어들었다. 이는 폴리머로 기공이 채워졌기 때문에 기공율은 줄었고, 밀도는 늘어나는 것임을 확인하였다. The density measurement results are shown in Table 2. The LiOH cellulose-based aerogel membrane used for the composite membrane had a thickness of 20 탆, a density of 0.2 g / cm 3 and a porosity of 87%. In the case of a membrane composed of polyurethane, , The density was increased to 0.445 g / cm 3 , and the porosity was reduced to 57%. It was confirmed that the porosity was reduced and the density was increased because the pores were filled with the polymer.
실리콘으로 복합화한 멤브레인은 두께 38㎛, 밀도 0.38g/cm3로 늘어났고, 59%로 기공율은 줄어들었다. 이는 폴리머로 기공이 채워졌기 때문에 기공율은 줄었고, 밀도는 늘어나는 것임을 확인하였다.
The membrane complexed with silicon has a thickness of 38 μm and a density of 0.38 g / cm 3 and a porosity of 59%. It was confirmed that the porosity was reduced and the density was increased because the pores were filled with the polymer.
(2) 칼슘 티오시아네이트 폴리머 복합멤브레인의 물리적 특성(2) Physical properties of calcium thiocyanate polymer composite membrane
칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인에 폴리머(폴리우레탄, 실리콘)를 복합화한 복합멤브레인들의 경우 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인보다 더 유연하고 투명하며 습기에 강하였고, 표 3에서 두께에 따른 밀도 측정결과를 확인할 수 있으며, 복합멤브레인에 사용된 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 두께 21㎛, 밀도 0.2g/cm3, 기공율 88% 였으며, 폴리우레탄으로 복합화한 멤브레인의 경우 두께는 49㎛, 밀도 0.438g/cm3로 늘어났으며, 기공율은 58%로 줄어들었다. Calcium thiocyanate Composite membranes composed of polymer (polyurethane, silicone) complexes on cellulosic aerogel membranes are more flexible, transparent and resistant to moisture than cellulose-based aerogel membranes. The calcium thiocyanate cellulosic aerogel membrane used in the composite membrane had a thickness of 21 탆, a density of 0.2 g / cm 3 and a porosity of 88%. In the case of a membrane composed of polyurethane, the thickness was 49 탆, the density was 0.438 g / cm 3 , and the porosity was reduced to 58%.
실리콘으로 복합화한 멤브레인은 두께 40㎛, 밀도 0.37g/cm3로 늘어났고, 60%로 기공율은 줄어들었다. 이는 폴리머로 기공이 채워졌기 때문에 기공율은 줄었고, 밀도는 늘어나는 것임을 확인하였다. The membrane complexed with silicon had a thickness of 40 탆, a density of 0.37 g / cm 3 , and a porosity of 60%. It was confirmed that the porosity was reduced and the density was increased because the pores were filled with the polymer.
폴리머를 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인에 코팅 시 딥-코팅을 사용하였으며, 코팅 조건은 0.5 mm/sec이다.
Deep-coating was used when the polymer was coated on a cellulosic aerogel membrane, and the coating condition was 0.5 mm / sec.
6. 셀룰로스계 에어로겔과 복합멤브레인의 형태적 특성6. Morphological characteristics of cellulosic aerogels and composite membranes
셀룰로스계 에어로겔 멤브레인과 폴리머(폴리우레탄, 실리콘)로 복합화한 복합멤브레인을 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 비교 확인하였다. Composite membranes composed of cellulosic aerogel membrane and polymer (polyurethane, silicone) were compared and confirmed by scanning electron microscope (SEM).
도 9a 내지 도 9c는 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD), LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD)에 폴리우레탄을 복합화한 복합멤브레인(LPD), LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD)에 실리콘을 복합화한 복합멤브레인(LSD)에 대한 주사전자현미경 사진이며, 폴리우레탄과 실리콘을 복합화 하였을 때 어떻게 기공이 채워지는가를 각각 보여준다.9A to 9C show a composite membrane (LDD) composed of LiOH cellulose-based aerogel membrane (LD), a composite membrane (LPD) composed of polyurethane mixed with LiOH cellulose-based aerogel membrane (LD) (LSD), which shows how pores are filled when polyurethane and silicon are combined.
도 10a 내지 도 10c는 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD), 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD)에 폴리우레탄을 복합화한 복합멤브레인(CPD), 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD)에 실리콘을 복합화한 복합멤브레인(CSD)에 대한 주사전자현미경 사진이다.FIGS. 10A to 10C are cross-sectional views of a composite membrane (CPD) composed of a calcium thiocyanate cellulose-based airgel membrane (CD), a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane (CD) complexed with polyurethane, a calcium thiocyanate cellulosic aerogel membrane CD) with a silicon composite membrane (CSD).
도 9a 내지 도 10c를 참조하면, 기공이 많았던 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인에 비해 폴리우레탄이나 실리콘으로 복합화된 복합멤브레인은 폴리머(폴리우레탄, 실리콘)로 표면이 코팅되었기 때문에 기공을 관찰할 수는 없으나 아르키메데스로 기공율을 측정하였고, 주사전자현미경(SEM)으로 관찰 시 폴리머의 종류에 따라 코팅된 표면의 차이는 확인할 수 있다.
Referring to FIGS. 9A to 10C, it is impossible to observe pores because the surface of the composite membrane is coated with a polymer (polyurethane or silicone), compared with a cellulosic aerogel membrane having a large number of pores, The porosity was measured, and the difference of the coated surface according to the kind of polymer can be confirmed by scanning electron microscope (SEM).
7. 셀룰로스계 에어로겔과 복합멤브레인의 약물방출 제어 특성7. Drug Release Control Characteristics of Cellulosic Aerogels and Composite Membranes
실험에 사용된 HPLC 측정조건으로 컬럼은 YMC-pack ODS-A를 사용하였으며, 크기는 4.6nm × 250mm이고, 용매는 3차증류수(Water, sigma aldrich)와 아세토나이트릴(Acetonitrile, sigma aldrich)를 4:6 비율로 하였으며, 유속 1 ㎖/min로 흘려주었다. 디텍터는 자외선 검출기(UV detector)로 도세탁셀이 가장 두드러지게 나타나는 210nm를 사용하였으며, 약물의 양이 극히 소량이기 때문에 주입량은 50.0㎕로 하였다. The column used for the HPLC was YMC-pack ODS-A, which was 4.6 × 250 mm in size. The solvent was acetonitrile (Sigma aldrich) and water (Sigma aldrich) 4: 6 ratio, and flow rate was 1 ml / min. The detector was a UV detector with 210 nm, the most prominent of which was docetaxel, and the dose was 50.0 μL, since the amount of drug was very small.
약물 피크의 여부는 완충용액과 표준용액인 50ppm, 25ppm을 분석한 결과 완충용액에서는 검출되지 않지만 50ppm과 25ppm에서 두드러지는 피크가 약물인 것을 알 수 있었으며 또한 방출된 약물의 면적으로 알 수 있고, 약물방출 시 사용하는 용매는 완충용액으로써 분석결과 완충용액은 약 2.1초에서 검출되었으며, 약물의 용매인 디메칠설폭사이드는 약 2.6초, 약물은 약 6.6초에서 피크를 확인할 수 있었다. The results of analysis of buffer solutions and standard solutions of 50ppm and 25ppm showed that the peaks of 50ppm and 25ppm were not detectable in the buffer solution, The solvent used for the release was a buffer solution. The buffer solution was detected at about 2.1 seconds, and the peak was detected at about 2.6 seconds for dimethicyl sulphoxide and about 6.6 seconds for drug.
(1) LiOH 셀룰로스계 에어로겔과 복합멤브레인의 약물방출 특성 제어(1) Control of Drug Release Characteristics of LiOH Cellulose-based Aerogels and Composite Membranes
LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 두께 20㎛, 밀도 0.2g/cm3, 기공율 87% 였으며, 약물이 녹아있는 디메칠설폭사이드에 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 담궈 약물을 로딩하였다. 이때 로딩된 약물의 양은 120.39㎍ 이였으며, 지정된 약물 방출 시간에 따라 약물 방출을 실행한 결과 2시간 동안 약물이 되었으며, 총 로딩된 약물의 63%가 방출된 것을 확인할 수 있었다. The LiOH cellulosic aerogel membrane had a thickness of 20 탆, a density of 0.2 g / cm 3 and a porosity of 87%. The drug was loaded by immersing the LiOH cellulose-based aerogel membrane in dimethyl sulfoxide dissolved in the drug. The amount of loaded drug was 120.39 ㎍, and drug release was performed according to the designated drug release time, resulting in 2 hours of drug release and 63% of the total loaded drug was released.
폴리우레탄으로 복합화한 복합멤브레인의 경우 두께는 51㎛, 밀도 0.445g/cm3로 늘어났으며, 기공율은 57%로 줄어들었다. 폴리우레탄 용액에 약물을 5000ppm으로 탑재한 후 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인에 딥-코팅하였으며, 로딩된 약물의 양은 657.14㎍ 이고 약물 방출 결과 총 85일 동안 지속이 되었으나 60일 이후로는 많은 양이 방출되지는 않았다. For the composite membranes complexed with polyurethane, the thickness was increased to 51 μm, the density was 0.445 g / cm 3 , and the porosity was reduced to 57%. The polyurethane solution was loaded on the cellulosic aerogel membrane at 5000 ppm, and the amount of drug loaded was 657.14 μg. The drug release period lasted for a total of 85 days. After 60 days, a large amount of drug was released I did.
실리콘으로 복합화한 복합멤브레인은 두께 38㎛, 밀도 0.38g/cm3로 늘어났고, 59%로 기공율은 줄어들었다. 폴리우레탄과 마찬가지로 실리콘 용액에 약물을 혼합시켜 코팅하였으며 로딩된 약물의 양은 380.95㎍ 이고 다른 멤브레인에 비해 적은 양의 약물이 서서히 방출되었으며 85일 이상 방출이 되는 것을 확인할 수 있었다. The composite membrane complexed with silicon had a thickness of 38 탆, a density of 0.38 g / cm 3 , and a porosity of 59%. As with the polyurethane, the silicone solution was coated with the drug, and the amount of loaded drug was 380.95 μg, and the amount of the drug was gradually released and released over 85 days compared with the other membranes.
도 11a 및 도 11b는 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD), LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD)에 폴리우레탄으로 복합화한 복합멤브레인(LPD) 그리고 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD)에 실리콘으로 복합화한 복합멤브레인(LSD)의 HPLC 피크를 보여주는 그래프이다. 도 11a에서 HPLC로 분석한 결과 완충용액, 디메칠설폭사이드, 도세탁셀의 피크를 확인할 수 있었으며, 도 11b에서는 약물 피크를 확대하였다. 11A and 11B show a composite membrane (LD) composed of a LiOH cellulosic airgel membrane (LD), a composite membrane (LPD) complexed with polyurethane to LiOH cellulose-based aerogel membrane (LD) and a LiOH cellulosic aerogel membrane (LSD). ≪ / RTI > 11A, the peak of the buffer solution, dimethysulfoxide, and docetaxel was confirmed. In FIG. 11B, the drug peak was amplified.
도 12a 및 도 12b에 약물방출 양과 시간을 계산한 결과를 나타내었다. 도 12a 및 도 12b는 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD), LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD)에 폴리우레탄으로 복합화한 복합멤브레인(LPD) 그리고 LiOH 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(LD)에 실리콘으로 복합화한 복합멤브레인(LSD)의 약물 용출속도(drug elution rate)를 보여주는 그래프(■: LD, ●: LPD, ▲: LSD)이다.
12A and 12B show the result of calculating the drug release amount and time. 12A and 12B show a composite membrane (LD) composed of a LiOH cellulosic airgel membrane (LD), a composite membrane (LPD) complexed with a polyurethane to a LiOH cellulosic aerogel membrane (LD) (■: LD, ●: LPD, ▲: LSD) showing the drug elution rate of the drug (LSD).
(2) 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔과 복합멤브레인의 약물방출 특성 제어(2) Control of Drug Release Characteristics of Calcium Thiocyanate Cellulose-Based Aerogels and Composite Membranes
칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 두께 21㎛, 밀도 0.2g/cm3, 기공율 88% 였으며, 약물이 탑재된 디메칠설폭사이드 용액에 칼슘 티오시아네이트 멤브레인을 담궈 약물을 로딩하였다. 로딩된 약물의 양은 121.33㎍ 이였으며, 지정된 약물 방출 시간(10분∼85일)에 따라 약물 방출을 실행한 결과 1일동안 약물이 되었으며, 총 로딩된 약물의 65%가 방출된 것을 확인할 수 있었다. The calcium thiocyanate cellulosic aerogel membrane had a thickness of 21 탆, a density of 0.2 g / cm 3 , and a porosity of 88%. The calcium thiocyanate membrane was immersed in the drug-loaded dimethylsulfoxide solution to load the drug. The amount of loaded drug was 121.33 이. As a result of drug release according to the designated drug release time (10 minutes to 85 days), it became drug for 1 day and 65% of the total loaded drug was released .
폴리우레탄으로 복합화한 복합멤브레인의 경우 두께는 49㎛, 밀도 0.438g/cm3로 늘어났으며, 기공율은 58%로 줄어들었다. 약물을 혼합한 폴리우레탄 용액에 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 코팅하였으며, 로딩된 약물의 양은 619.05㎍ 이고 약물 방출 결과 총 85일 동안 지속이 되었으나 75일 이후로는 많은 양이 방출되지는 않았으며, 85일 이후부터는 약물이 방출되지 않았다. For composite membranes complexed with polyurethane, the thickness was increased to 49 μm, the density was 0.438 g / cm 3 , and the porosity was reduced to 58%. Cellulosic aerogel membrane was coated on the polyurethane solution mixed with the drug. The amount of loaded drug was 619.05 g, and the drug was released for 85 days as a result of the drug release. However, no significant amount was released after 75 days, Thereafter, the drug was not released.
실리콘으로 복합화한 복합멤브레인은 두께 40㎛, 밀도 0.37g/cm3로 늘어났고, 60%로 기공율은 줄어들었다. 실리콘 용액에 약물을 혼합시켜 코팅하였으며, 로딩된 약물의 양은 385.71㎍ 이고, 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인이나 폴리우레탄 복합멤브레인에 비해 적은 양의 약물이 서서히 꾸준히 방출되었으며 85일 이상 방출이 되는 것을 확인할 수 있었다. The composite membrane complexed with silicon had a thickness of 40 탆, a density of 0.37 g / cm 3 , and a porosity of 60%. The amount of loaded drug was 385.71 μg, and a small amount of drug was gradually released and released over 85 days compared with the cellulosic aerogel membrane or polyurethane composite membrane.
도 13a 및 도 13b는 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD), 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD)에 폴리우레탄으로 복합화한 복합멤브레인(CPD) 그리고 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD)에 실리콘으로 복합화한 복합멤브레인(CSD)의 HPLC 피크를 보여주는 그래프이다. 도 13a에서 HPLC로 분석한 결과 완충용액, 디메칠설폭사이드, 도세탁셀의 피크를 확인할 수 있었으며, 도 13b에서는 약물 피크를 확대하였다. FIGS. 13A and 13B are graphs showing the results of measurement of a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane (CD), a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane (CD), a polyurethane composite membrane (CPD) and a calcium thiocyanate cellulose- CD) of the complex membrane (CSD) complexed with silicon. 13A, the peak of the buffer solution, dimethysulfoxide, and docetaxel was confirmed, and in FIG. 13B, the drug peak was broadened.
도 14a 및 도 14b에 약물방출 양과 시간을 계산한 결과를 나타내었다. 도 14a 및 도 14b는 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD), 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD)에 폴리우레탄으로 복합화한 복합멤브레인(CPD) 그리고 칼슘 티오시아네이트 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인(CD)에 실리콘으로 복합화한 복합멤브레인(CSD)의 약물 용출속도(drug elution rate)를 보여주는 그래프(▲: CD, ●: CPD, ■: CSD)이다.
14A and 14B show the results of calculating the drug release amount and time. FIGS. 14A and 14B are graphs showing the results of measurement of a calcium thiocyanate cellulosic aerogel membrane (CD), a calcium thiocyanate cellulose-based aerogel membrane (CD), a polyurethane composite membrane (CPD) and a calcium thiocyanate cellulose- (CD: ●: CPD, ■: CSD) showing the drug elution rate of the composite membrane (CSD) complexed with silicon in the presence of water.
본 발명의 실험예에서는 초임계건조를 한 나노다공성의 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 제작한 후 약물을 주입하여 약물방출 양과 시간을 알아보았으며, 약물방출 시간을 제어하기 위해 폴리머(폴리우레탄, 실리콘)를 복합화한 멤브레인을 제작하였고, 폴리머 종류에 따른 약물로딩 양과 시간의 변화를 조사하였다.In the experimental example of the present invention, the nanoporous cellulosic aerogel membrane with supercritical drying was prepared, and the amount and time of the drug release was determined by injecting the drug. In order to control the drug release time, the polymer (polyurethane, silicone) The composite membranes were fabricated and the changes of drug loading amount and time according to polymer type were investigated.
약물방출 시간에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나는 흡습성인 에어로겔 멤브레인에 적절한 폴리머를 복합화하는 것이다. 에어로겔 멤브레인은 유연하나 탄성이 없어 쉽게 찢어지며 구겨지는 단점이 있다. 하지만 폴리우레탄과 실리콘은 수용성으로 습기에 강하며 둘 다 유연성을 가지고, 탄성 또한 갖고 있는 폴리머이므로 완충용액에 오랜 시간 담그어 두어도 멤브레인의 특성이 변하지 않을 수 있었다. One of the important factors affecting drug release time is the complexing of suitable polymers to hygroscopic aerogel membranes. Aerogel membranes are flexible but not elastic and have the disadvantage of being easily torn and wrinkled. However, polyurethane and silicone are water-soluble and resistant to moisture, and both are flexible and resilient. Therefore, the characteristics of the membrane may not be changed even when immersed in a buffer solution for a long time.
본 발명의 실험예에서 사용한 약물인 도세탁셀은 이는 물에 잘 녹지 않기 때문에 폴리머 용액에 녹여 복합화 하였다. 폴리우레탄의 용매로는 DMF와 THF가 사용되었으며, 실리콘 용액에는 자일렌이 사용되었다. 이로써 약물은 에어로겔의 기공 사이뿐만 아니라 폴리머의 사이에도 함유되어 있기 때문에 다량의 약물을 함유할 수 있었으며, 오랜 시간 동안 방출이 가능하였다. As a drug used in the experimental example of the present invention, docetaxel was dissolved in a polymer solution because it was not soluble in water and complexed. DMF and THF were used as the polyurethane solvent, and xylene was used for the silicone solution. As a result, the drug was contained not only between the pores of the aerogels but also between the polymers, so that it could contain a large amount of the drug and released for a long time.
오랜 시간 약물이 서서히 방출되는 결과를 얻기 위해선 폴리머가 에어로겔의 기공을 적당히 채워 주어야 한다. 실리콘의 경우 에어로겔의 기공에 들어있는 약물을 가두어 천천히 소량씩 나오는 것을 확인할 수 있었으며, 이에 비해 폴리우레탄은 실리콘과 비슷한 기공율 특성을 나타내지만, 에어로겔에 비해 약물이 서방성(서서히 방출되는 특성)을 띠며 오랜 시간 적당한 양을 방출하는 것을 확인할 수 있었다. 본 발명의 실험예에서는 조건을 일정하게 맞추기 위하여 약물방출 실험에 사용될 모든 멤브레인의 두께를 20㎛로 맞추었으나 원하는 시간 동안 약물을 방출하기 위해서는 폴리머의 두께를 조절하면 효율은 더욱 향상될 것으로 예상된다.
In order to achieve gradual release of the drug over a long period of time, the polymer must adequately fill the pores of the aerogels. In the case of silicon, it was confirmed that the drug contained in the pores of the airgel was slowly released in a small amount, while the polyurethane exhibited a porosity characteristic similar to that of silicone, but the drug had a sustained release characteristic It was confirmed that it emits a suitable amount for a long time. In the experimental example of the present invention, the thickness of all the membranes to be used in the drug release experiment was adjusted to 20 탆 in order to adjust the conditions constantly, but it is expected that the efficiency will be further improved by adjusting the thickness of the polymer in order to release the drug for a desired time.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, This is possible.
Claims (17)
혼합된 결과물은 가열하여 상기 셀룰로스가 해교된 투명 용액을 얻는 단계;
상온보다 낮은 온도에서 원심분리기를 이용하여 상기 투명 용액에 형성된 포말(bubble)을 제거하는 단계;
상기 투명 용액을 기판에 목표하는 두께로 코팅하고 제2 용매에 담가 응고시키는 단계;
응고된 결과물을 세정하는 단계;
세정된 결과물을 이산화탄소로 초임계건조하거나 동결건조하여 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계;
상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 약물 용액에 담그어 약물이 탑재된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계; 및
상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 약물 용액을 포함하는 폴리우레탄 용액에 담그어 폴리우레탄이 복합화된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 포함하며,
상기 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트는 상기 제1 용매 100중량부에 대하여 10∼200중량부 혼합하고,
상기 셀룰로스는 상기 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트와 상기 제1 용매의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부를 혼합하며,
상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액이고,
상기 폴리우레탄 용액은 N,N-다이메틸포름아마이드와 테트라히드로푸란이 1:0.1∼10의 부피비로 혼합된 용매에 폴리우레탄이 용해된 용액이며,
상기 폴리우레탄은 상기 폴리우레탄 용액에 상기 N,N-다이메틸포름아마이드와 상기 테트라히드로푸란의 혼합 용매 100중량부에 대하여 0.1∼30중량부 함유되어 있고,
상기 약물 용액은 상기 폴리우레탄 용액 100중량부에 대하여 0.0001∼10중량부 함유되어 있으며,
상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 5∼300㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법.
Mixing calcium thiocyanate tetrahydrate and cellulose in a first solvent;
Heating the mixed resultant to obtain a transparent solution in which the cellulose is peptized;
Removing a bubble formed in the transparent solution using a centrifuge at a temperature lower than room temperature;
Coating the transparent solution to a desired thickness on a substrate, immersing the second solution in a second solvent, and solidifying the second solution;
Cleaning the coagulated product;
Subjecting the washed resultant to supercritical drying with carbon dioxide or lyophilization to obtain a cellulose-based aerogel membrane;
Immersing the cellulosic aerogel membrane in a drug solution to obtain a cellulosic aerogel membrane on which the drug is loaded; And
Immersing the cellulose-based aerogel membrane in a polyurethane solution containing a drug solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane complexed with polyurethane,
The calcium thiocyanate tetrahydrate is mixed in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the first solvent,
The cellulose is mixed with the calcium thiocyanate tetrahydrate in an amount of 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the first solvent,
Wherein the drug solution is an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethylsulfoxide,
The polyurethane solution is a solution in which polyurethane is dissolved in a solvent in which N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran are mixed in a volume ratio of 1: 0.1 to 10,
The polyurethane is contained in the polyurethane solution in an amount of 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed solvent of N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran,
The drug solution is contained in an amount of 0.0001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyurethane solution,
Wherein the cellulose-based aerogel membrane is formed to a thickness of 5 to 300 탆.
3. The method of claim 2, wherein the first solvent is distilled water and the second solvent is methanol.
혼합된 결과물은 가열하여 상기 셀룰로스가 해교된 투명 용액을 얻는 단계;
상온보다 낮은 온도에서 원심분리기를 이용하여 상기 투명 용액에 형성된 포말(bubble)을 제거하는 단계;
상기 투명 용액을 기판에 목표하는 두께로 코팅하고 제2 용매에 담가 응고시키는 단계;
응고된 결과물을 세정하는 단계;
세정된 결과물을 이산화탄소로 초임계건조하거나 동결건조하여 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계;
상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 약물 용액에 담그어 약물이 탑재된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계; 및
상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 실리콘 용액에 담그어 실리콘이 복합화된 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인을 얻는 단계를 포함하며,
상기 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트는 상기 제1 용매 100중량부에 대하여 10∼200중량부 혼합하고,
상기 셀룰로스는 상기 칼슘 티오시아네이트 테트라하이드레이트와 상기 제1 용매의 전체 함량 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부를 혼합하며,
상기 약물 용액은 디메칠설폭사이드에 도세탁셀이 용해되어 있는 항암성 약물 용액이고,
상기 실리콘 용액은 실리콘과 자일렌(xylene)을 포함하는 용액이며,
상기 실리콘과 상기 자일렌은 1:0.1∼20의 부피비로 혼합되어 있고,
상기 약물 용액은 상기 실리콘 용액 100중량부에 대하여 0.0001∼10중량부 함유되어 있으며,
상기 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인은 5∼300㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 셀룰로스계 에어로겔 멤브레인의 제조방법.Mixing calcium thiocyanate tetrahydrate and cellulose in a first solvent;
Heating the mixed resultant to obtain a transparent solution in which the cellulose is peptized;
Removing a bubble formed in the transparent solution using a centrifuge at a temperature lower than room temperature;
Coating the transparent solution to a desired thickness on a substrate, immersing the second solution in a second solvent, and solidifying the second solution;
Cleaning the coagulated product;
Subjecting the washed resultant to supercritical drying with carbon dioxide or lyophilization to obtain a cellulose-based aerogel membrane;
Immersing the cellulosic aerogel membrane in a drug solution to obtain a cellulosic aerogel membrane on which the drug is loaded; And
And immersing the cellulose-based aerogel membrane in a silicon solution to obtain a cellulose-based aerogel membrane complexed with silicon,
The calcium thiocyanate tetrahydrate is mixed in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the first solvent,
The cellulose is mixed with the calcium thiocyanate tetrahydrate in an amount of 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the first solvent,
Wherein the drug solution is an anticancer drug solution in which docetaxel is dissolved in dimethylsulfoxide,
The silicon solution is a solution containing silicon and xylene,
The silicon and the xylene are mixed in a volume ratio of 1: 0.1 to 20,
The drug solution is contained in an amount of 0.0001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicone solution,
Wherein the cellulose-based aerogel membrane is formed to a thickness of 5 to 300 탆.
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