KR101535751B1 - Self-assembled microfiber and preparing thereof - Google Patents

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최지숙
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Abstract

본 발명은 인간 지방에서 추출한 트로포엘라스틴의 자기회합 특성을 이용한 나노입자 및 상기 트로포엘라스틴에 PEG를 결합시킨 후 자기회합하여 PEGylation을 유도하여 생성된 마이크로 화이버에 관한 것으로, 종래 기술에 비해 간단하게 나노입자 및 마이크로 화이버를 제조할 수 있으며, 이를 약물전달체, 조직공학 제제 및 바이오 센서로 이용될 수 있다.The present invention relates to nanoparticles using the self-associating property of tropoelastin extracted from human fat, and microfibers produced by binding PEG to the tropoelastin and then self-assembling to induce PEGylation, And microfibers, which can be used as drug delivery vehicles, tissue engineering agents, and biosensors.

Description

자기회합된 마이크로 화이버 및 이의 제조방법{Self-assembled microfiber and preparing thereof}≪ Desc / Clms Page number 1 > Self-assembled microfibers and preparing them

본 발명은 포유동물의 지방조직에서 추출한 수용성 엘라스틴 및 트로포엘라스틴의 자기회합에 의해 형성되는 나노입자 및 트로포엘라스틴 및 PEG(polyethylene glycol)를 이용한 자기회합에 의해 형성되는 마이크로 화이버에 관한 것이다.
The present invention relates to nanoparticles formed by self-association of water-soluble elastin and tropoelastin extracted from adipose tissue of a mammal, and microfibers formed by self-association using tropoelastin and PEG (polyethylene glycol).

기존의 수용성 엘라스틴 및 트로포엘라스틴 추출법은 회수한 조직 내에 트로포엘라스틴 이외의 단백질들을 제거하기 위해서 5가지 이상의 절차(고온멸균, NaCl용액을 사용한 수용성 단백질제거, 유기용매를 사용한 지질제거, 독성시약을 통한 단백질 분해, 효소를 통한 단백질 분해 등)를 거친 다음 본격적으로 100도 이상의 고온 상에서 oxalic acid를 통해 가수분해하여 트로포엘라스틴을 얻어내는 복잡한 절차였다. 여러 절차를 진행해야 하므로 2주 이상의 많은 시간이 소요되고 또한 독성시약들에 의한 위험성도 배제할 수 없었다. 이와 같은 트로포엘라스틴의 추출과정은 용매의 선택, 처리 과정 및 시간 등 조건에 따라 최종적으로 얻는 부산물의 특성 및 성분에 매우 큰 차이가 있다. 종래 기술에서 엘라스틴 섬유의 기본적 단위인 트로포엘라스틴 추출에 사용했던 조직은 주로 동물의 인대 혹은 대동맥이며 원재료의 공급이 용이하지 않아 대량 프로세스가 어려운 문제점이 있었으며, 이를 해결하기 위해 산업적 사용을 위해 합성엘라스틴(Elastin-like Polypeptide, ELP)을 재조합하여 사용하고 있으나 유전자 재조합 방법에 의거한 복잡한 절차 및 합성 수율이 낮은 문제점이 있어왔다.
Conventional water soluble elastin and tropoelastin extraction methods require five or more steps (high temperature sterilization, removal of water-soluble proteins using NaCl solution, lipid removal using organic solvents, protein removal through toxic reagents, etc.) to remove proteins other than tropoelastin in the recovered tissue Degradation, protein degradation through enzymes, etc.), and then hydrolyzing through oxalic acid at a high temperature of 100 ° C or higher to obtain tropoelastin. Because of the various procedures required, it took more than two weeks and the risk of toxic reagents could not be ruled out. The extraction process of tropoelastin has a great difference in characteristics and components of the finally obtained by-products depending on the conditions of solvent selection, treatment process and time. In the prior art, the tissue used for the extraction of tropoelastin, which is a basic unit of elastin fiber, is mainly an animal ligament or aorta, and it is difficult to mass-process the raw material because it is difficult to supply raw materials. To solve this problem, synthetic elastin Elastin-like Polypeptide (ELP) has been used for recombination, but there has been a problem in that a complicated procedure and synthesis yield based on recombinant methods are low.

또한, 나노/마이크로파이버를 제조하기 위한 방법으로는 전기방사를 활용한 나노파이버 제조 방법, 화학기상증착(CVD)법을 사용한 나노파이버 성장 방법 등이 있다. 전기방사를 활용하는 방법은 한 쪽에서 전기방사할 원료를 노즐을 통해 전압을 가해 방출하면 반대편에 콜렉터가 있어 화이버를 회수하여 얻으나, 주로 부직포 형태의 결과물을 얻으므로 낱개의 나노파이버를 사용하기엔 부적합한 방법이다. 화학기상증착법은 촉매를 활용하여 기체상에서 돌아다니던 분자들이 기판표면에 달라붙어 마치 석회동굴의 종유석처럼 나노파이버를 성장시키는 방법으로 주로 카본나노파이버와 같이 단일성분(특히, 금속류)의 나노파이버를 형성하므로 주로 응용되는 분야가 전자재료, 센서 등으로 인체에 적용하기 위한 바이오 분야에 적용하기에는 한계점이 있어왔다.
Methods for manufacturing nano / microfibers include nanofiber fabrication using electrospinning, and nanofiber growth using chemical vapor deposition (CVD). The method of utilizing electrospinning is to obtain a fiber by collecting the raw material to be electrospun on one side by applying a voltage through a nozzle and collecting the fiber on the opposite side, but it is mainly unsuitable for using individual nanofibers Method. The chemical vapor deposition method is a method of growing nanofibers such as stalactite in a limestone cave by attaching molecules moving on the substrate using a catalyst to form a single component (in particular, metal) nanofiber such as carbon nanofiber Therefore, there have been limitations in application to biotechnology fields such as electronic materials and sensors.

이에, 본 발명자들은 친수성과 소수성 부분이 마치 블록고분자처럼 배열되어 있어 자기조립 특성을 가지는 트로포엘라스틴에 친수성 고분자인 PEG 고분자를 합성하여 특정온도에서 자기조립하면서 파이버 형성이 가능한 마이크로 화이버를 제조하였으므로, 이를 이용하여 약물 전달체, 바이오센서 및 조직공학 제제에 활용할 수 있다.
Accordingly, the present inventors have fabricated microfibers capable of forming a fiber while self-assembling a PEG polymer, which is a hydrophilic polymer, to a tropoelastatin having hydrophilic and hydrophobic moieties as if they were block polymers, and self-assembling at a specific temperature. Can be utilized in drug delivery systems, biosensors, and tissue engineering preparations.

본 발명의 목적은 나노입자 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for producing nanoparticles.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 마이크로 화이버 제조방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method of manufacturing a microfiber.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 나노입자 제조방법으로 제조된 나노입자에 단백질 또는 약물을 담지한 약물 전달체를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a drug delivery system in which a protein or a drug is supported on nanoparticles produced by the nanoparticle production method.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 약물 전달체 제조방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the drug delivery system.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 마이크로 화이버 제조방법으로 제조된 마이크로 화이버를 포함하는 바이오센서를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a biosensor including a microfiber fabricated by the microfiber manufacturing method according to the present invention.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 마이크로 화이버 제조방법으로 제조된 마이크로 화이버를 포함하는 조직공학 제제를 제공하는 것이다.
Yet another object of the present invention is to provide a tissue engineering preparation comprising microfibers produced by the microfiber manufacturing method according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 나노입자 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing nanoparticles.

또한, 본 발명은 마이크로 화이버 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a microfiber manufacturing method.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 나노입자 제조방법으로 제조된 나노입자에 단백질 또는 약물을 담지한 약물 전달체를 제공한다.In addition, the present invention provides a drug delivery system in which proteins or drugs are supported on nanoparticles prepared by the method of the present invention.

또한, 본 발명은 상기 약물 전달체 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for manufacturing the drug delivery system.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 마이크로 화이버 제조방법으로 제조된 마이크로 화이버를 포함하는 바이오센서를 제공한다.In addition, the present invention provides a biosensor including a microfiber fabricated by the microfiber manufacturing method according to the present invention.

아울러, 본 발명은 본 발명에 따른 마이크로 화이버 제조방법으로 제조된 마이크로 화이버를 포함하는 조직공학 제제를 제공한다.
In addition, the present invention provides a tissue engineering preparation comprising microfibers produced by the microfiber manufacturing method according to the present invention.

본 발명의 자기회합을 이용한 나노입자 및 마이크로 화이버는 종래 기술에 비해 간단하게 수용매상에서 제조될 수 있으며, 제조된 나노입자 및 마이크로 화이버는 인체의 조직에 다량 함유되어 있는 단백질이므로, 안전하게 약물전달체로 이용될 수 있으며, 손상된 조직 혹은 재생을 위해 인공적으로 제조하는 조직의 주재료로도 사용할 수 있다. 또한 트로포엘라스틴과 PEG의 반응비를 조절하면 마이크로 화이버의 길이를 조절할 수 있으므로 임상에 적용할 수 있는 실제 손상된 조직의 크기에 해당하는 부피만큼 인공조직을 만들 수 있다. 아울러, PEG-엘라스틴은 약물전달 및 조직공학 이외에도 바이오센서 및 촉매 분야에서도 응용할 수 있는 가능성을 지니고 있어 유용한 생체재료로서 활용될 것이다.
The nanoparticles and the microfibers using the self-assembly of the present invention can be produced in a simple manner on a receiving medium as compared with the prior art, and since the produced nanoparticles and microfibers are proteins contained in large amounts in the tissues of the human body, And can also be used as the main material of damaged tissues or tissues that are artificially manufactured for regeneration. In addition, by controlling the reaction ratio of tropoelastin and PEG, the length of the microfibers can be adjusted, so that the artificial tissue can be made as large as the actual damaged tissue size applicable to the clinic. In addition, PEG-elastin has potential for application in biosensors and catalyst fields besides drug delivery and tissue engineering, and will be utilized as useful biomaterials.

도 1은 인간 지방 조직으로부터 수용성 엘라스틴 및 트로포엘라스틴을 추출하는 공정을 나타낸 도이다.
도 2는 돼지 지방 조직으로부터 수용성 엘라스틴 및 트로포엘라스틴을 추출하는 공정을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 트로포엘라스틴의 구조를 기존의 트로포엘라스틴 제품과 비교한 도이다;
실선: 본 발명의 트로포엘라스틴;
점선: 기존의 트로포엘라스틴 제품;
(a): C=O 신축(stretching) 아마이드;
(b): C-N 신축 아마이드; 및
(c): 평면 변형(plane deformation)에서의 N-H 아마이드.
도 4는 본 발명의 트로포엘라스틴의 온도에 따른 입자 형성을 디지털 카메라(disital camera), 광학 현미경(optical microscopy) 및 SEM(scanning electron microscopy)을 통해 확인한 사진이다;
A 및 C: 4 ℃에서의 트로포엘라스틴;
B, D 및 E: 37 ℃에서의 트로포엘라스틴.
도 5는 본 발명의 트로포엘라스틴의 농도 및 온도에 따른 입자 크기를 확인한 그래프이다;
A: 본 발명의 트로포엘라스틴의 농도에 따른 입자 형성 온도를 확인한 그래프이다; 및
B: 본 발명의 트로포엘라스틴의 농도 및 온도에 따라 형성된 입자의 크기를 확인한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 트로포엘라스틴의 농도에 따른 형성된 입자의 크기를 DLS 장비로 확인한 사진이다;
A: 트로포엘라스틴의 5 mg/ml 농도에 따른 입자 크기;
B: 트로포엘라스틴의 7.5 mg/ml 농도 및 온도에 따른 입자 크기; 및
C: 트로포엘라스틴의 10 mg/ml 농도 및 온도에 따른 입자 크기.
도 7은 본 발명의 트로포엘라스틴에 인슐린을 담지한 것을 확인한 사진이다;
A: 트로포엘라스틴 7.5 mg/ml 농도에서의 인슐린 담지 양; 및
B: 공초점 현미경(confocal microscopy)으로 확인한 트로포엘라스틴 입자 내에 담지된 인슐린.
도 8은 본 발명의 트로포엘라스틴에 의해 생성된 마이크로 입자를 확인한 사진이다;
A 및 B: 트로포엘라스틴 7.5 mg/ml 농도로 형성된 마이크로 입자의 SEM 사진; 및
C 및 D: 트로포엘라스틴 7.5 mg/ml와 PEG (작용기 1개)를 몰농도비 1000:1로 결합시켜 형성된 마이크로 입자의 SEM 사진.
도 9는 본 발명의 트로포엘라스틴에 의해 생성된 마이크로 입자 중에서 구형(sphere) 및 타원형(rod)을 SEM으로 확인한 사진이다;
A: 트로포엘라스틴 7.5 mg/ml 농도에서 형성된 마이크로 입자의 SEM 사진;
B: 트로포엘라스틴 7.5 mg/ml 농도에 PEG (작용기 1개)를 몰농도비 1000:1로 결합시켜 형성한 마이크로 입자의 SEM 사진.
도 10은 본 발명의 트로포엘라스틴과 PEG의 반응비에 따라 생성되는 화이버를 SEM 배율에 따라 확인한 사진이다.
도 11은 본 발명의 트로포엘라스틴과 PEG의 반응비에 따라 생성된 마이크로 화이버의 길이를 확인한 사진이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing a step of extracting water-soluble elastin and tropoelastin from human adipose tissue.
Fig. 2 is a view showing a step of extracting water-soluble elastin and tropoelastin from fat adipose tissue.
Figure 3 compares the structure of the tropoelastin of the present invention with a conventional tropoelastin product;
Solid line: tropoelastin of the present invention;
Dotted line: Conventional tropoelastin product;
(a): C = O stretching amide;
(b): CN stretch amide; And
(c): NH amide in plane deformation.
FIG. 4 is a photograph showing a particle formation according to the temperature of the tropoelastin of the present invention through a digital camera (disital camera), optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM);
A and C: tropoelastin at 4 DEG C;
B, D and E: Tropoelastin at 37 ° C.
5 is a graph showing the particle size according to the concentration and temperature of the tropoelastin of the present invention;
A: A graph showing the particle formation temperature according to the concentration of tropoelastin of the present invention; And
B: Graph showing the size of particles formed according to the concentration and temperature of tropoelastin of the present invention.
FIG. 6 is a photograph showing the size of a formed particle according to the concentration of tropoelastin of the present invention by DLS equipment; FIG.
A: Particle size according to 5 mg / ml concentration of tropoelastin;
B: particle size according to concentration and temperature of 7.5 mg / ml of tropoelastin; And
C: Particle size according to concentration and temperature of 10 mg / ml of tropoelastin.
7 is a photograph showing that the tropoelastin of the present invention is loaded with insulin;
A: Amount of insulin loaded at a concentration of 7.5 mg / ml of tropoelastin; And
B: Insulin carried in tropoelastin particles identified by confocal microscopy.
8 is a photograph showing the microparticles produced by the tropoelastin of the present invention;
A and B: SEM photographs of microparticles formed at a concentration of 7.5 mg / ml of tropoelastin; And
C and D: SEM photographs of microparticles formed by combining 7.5 mg / ml of tropoelastin with PEG (one functional group) in a molar concentration ratio of 1000: 1.
9 is a SEM image of a sphere and an ellipse among the microparticles produced by the tropoelastin of the present invention;
A: SEM photograph of microparticles formed at a concentration of 7.5 mg / ml of tropoelastin;
B: SEM photograph of microparticles formed by binding PEG (one functional group) at a molar concentration ratio of 1000: 1 at a concentration of 7.5 mg / ml of tropoelastin.
10 is a photograph showing a fiber produced according to the reaction ratio of tropoelastin and PEG of the present invention according to SEM magnification.
11 is a photograph showing the length of microfibers produced according to the reaction ratio of tropoelastin and PEG of the present invention.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 트로포엘라스틴은 포유동물의 지방조직으로부터 하기와 같은 방법에 의해 추출될 수 있다. The tropoelastin of the present invention can be extracted from adipose tissue of a mammal by the following method.

1) 포유동물의 지방조직을 물리적으로 분쇄하여 세포외기질(ECM)을 얻는 단계;1) physically grinding mammalian adipose tissue to obtain an extracellular matrix (ECM);

2) 단계 1)의 세포외기질에 NaCl 수용액을 첨가하고 교반하여 수용성 단백질이 제거된 잔류물을 얻는 단계;2) adding an aqueous NaCl solution to the extracellular matrix of step 1) and stirring to obtain a residue from which the water-soluble protein has been removed;

3) 단계 2)의 잔류물을 고압살균(Autoclaving)하여 엘라스틴 외의 성분을 변성시키는 단계;3) autoclaving the residue of step 2) to denature the components other than elastin;

4) 상기 단계 3)의 잔류물에 옥살산(Oxalic acid) 용액을 처리하여 가수분해하고 원심분리하여 상등액을 얻는 단계;4) treating the residue of step 3) with a solution of oxalic acid, hydrolyzing and centrifuging to obtain a supernatant;

5) 상기 단계 4)의 상등액을 투석(dialysis)하여 산용매를 수용매로 치환하는 단계; 5) dialysis of the supernatant of step 4) to replace the acid solvent with an aqueous solvent;

6) 상기 단계 5)의 투석 후 산물을 동결건조하여 수용성 엘라스틴을 얻는 단계; 6) lyophilizing the product after dialysis in step 5) to obtain water soluble elastin;

7) 상기 단계 6)의 수용성 엘라스틴에 아세트산나트륨(sodium acetate)를 첨가하여 침전물을 얻는 단계;7) adding sodium acetate to the aqueous elastin of step 6) to obtain a precipitate;

8) 상기 단계 7)의 침전물을 증류수로 회수하여 재결정 방법으로 불순물을 제거하는 단계;8) recovering the precipitate of step 7) with distilled water and removing impurities by a recrystallization method;

9) 상기 단계 8)의 상등액을 투석하여 염을 제거하는 단계; 및 9) dialyzing the supernatant of step 8) to remove salts; And

10) 동결건조하는 단계를 포함하는 트로포엘라스틴을 추출하는 방법.10) A method for extracting tropoelastin comprising lyophilization.

상기 포유동물은 소, 돼지, 쥐, 토끼, 개, 고양이, 원숭이, 인간 등이 포함되며, 인간 또는 돼지가 더욱 바람직하며, 인간이 가장 바람직하다.
The mammal includes cows, pigs, mice, rabbits, dogs, cats, monkeys, humans and the like, more preferably a human or a pig, and most preferably human.

본 발명은 상기와 같이 포유동물의 지방조직에서 추출한 수용성 엘라스틴 또는 트로포엘라스틴을 40 ℃ 이내의 온도로 유지하여 자기회합을 유도하는 단계를 포함하는 나노입자의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing nanoparticles comprising the step of inducing self association by maintaining water-soluble elastin or tropoelastin extracted from adipose tissue of a mammal at a temperature within 40 ° C as described above.

상기 수용성 엘라스틴은 트로포엘라스틴을 포함한 엘라스틴 성분의 혼합물이며 트로포엘라스틴은 수용성 엘라스틴에서 같은 분자량 범위에 속한 단백질을 정제한 것으로 두 가지 모두 자기회합 특성을 지닌다.The water-soluble elastin is a mixture of elastin components including tropoelastin, and tropoelastin is a purified protein of the same molecular weight range in water-soluble elastin, both of which have self-associating properties.

상기 수용성 엘라스틴 또는 트로포엘라스틴의 농도를 조절하여 나노입자의 크기를 조절하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.It is preferable to adjust the size of the nanoparticles by adjusting the concentration of the water soluble elastin or tropoelastin, but the present invention is not limited thereto.

상기 수용성 엘라스틴 또는 트로포엘라스틴의 농도가 증가할수록 나노입자의 크기가 증가한다.As the concentration of the water soluble elastin or tropoelastin increases, the size of the nanoparticles increases.

상기 수용성 엘라스틴 또는 트로포엘라스틴은 양친성 구조를 가지고 있으며, 소수성 부분을 구성하고 있는 특정 아미노산들 (Ala, Gly, Pro, Val)의 비율이 높아 특정온도에서 자기회합 현상이 일어날 수 있다.The water-soluble elastin or tropoelastin has an amphipathic structure and a high proportion of specific amino acids (Ala, Gly, Pro, Val) constituting the hydrophobic part may cause self-association at a specific temperature.

자기회합(self-assemble) 현상 또는 졸-입자 상전이 거동은 하나의 트로포엘라스틴이 특정 전이 온도인 lower critical solution temperature (LCST)에서 여러 분자들이 모여 응집되는 현상을 말한다. 자기회합 되는 분자들은 본 추출물과 같이 양친성 구조를 가지고 있고 각 부분은 다음과 같은 특성을 가진다. 친수성 부분은 수용매 상의 물분자와 수소결합 등에 의한 분자 간의 상호작용을 형성하고 있는데, 온도 상승에 따라 물분자가 열에너지에 의해 운동에너지가 증가하여도 상호작용에 의해 친수성 부분 주위에는 일부 물분자들이 존재한다. 반면, 소수성 부분은 친수성 부분과 달리 물분자와 수소결합을 형성할 만큼 강력한 상호작용 부위가 적어서 온도 상승에 따라 물분자와의 상호작용이 와해되고 이로 인해 주변을 감싸던 물분자들이 떨어져 나가면서 소수성 부분끼리 응집하게 된다. 이렇게 수용매 상에서 소수성 부분 간의 응집으로 발생하는 현상을 자기회합 혹은 졸-입자 상전이 현상이라고 한다.Self-assemble phenomena or sol-particle phase transition behavior refers to the phenomenon that a single tropoelastin aggregates several molecules at a lower critical solution temperature (LCST), which is a specific transition temperature. The self-associated molecules have an amphipathic structure like the extract and each part has the following characteristics. Hydrophilic moieties form intermolecular interactions between water molecules on the water solvent and hydrogen bonds. Even if the kinetic energy of the water molecules increases due to the increase of temperature, interaction of some water molecules around the hydrophilic moieties exist. On the other hand, the hydrophobic part, unlike the hydrophilic part, has a strong interaction part strong enough to form a hydrogen bond with the water molecule, so that the interaction with the water molecule is broken due to the temperature rise. As a result, So that the portions cohere. The phenomenon that occurs as a result of agglomeration of hydrophobic parts on water solvent is called self-association or sol-particle phase transition phenomenon.

근본적으로 트로포엘라스틴(tropoelastin)은 엘라스틴 섬유의 기본적 단위를 말한다단위로서 인체 내에서 자기회합에 의해 응집된 입자들로 뭉치게 되고 이들이 뼈대가 되는 마이크로피브릴 (microfibrils) 표면에 붙어 엘라스틴 섬유가닥을 형성한다.
Fundamentally, tropoelastin refers to the basic unit of elastin fibers. It is a unit that aggregates into aggregated particles by self-association in the body and attaches to the surface of the microfibrils that form the skeleton to form an elastin fiber strand do.

또한, 본 발명은 In addition,

1) 트로포엘라스틴 및 PEG 고분자를 DW에 용해시키는 단계;1) dissolving tropoelastin and PEG polymer in DW;

2) 용해된 상기 트로포엘라스틴 및 PEG 간의 몰농도비를 계산하여 혼합하는 단계;2) calculating and mixing the molar concentration ratio between the dissolved tropoelastin and PEG;

3) 혼합된 용액을 교반하여 트로포엘라스틴과 PEG를 결합시키는 단계;3) stirring the mixed solution to bind the tropoelastin and PEG;

4) 단계 3)에서 합성된 PEG-트로포엘라스틴 고분자를 40 ℃ 이내의 온도에서 자기회합을 유도하여 길이 방향의 마이크로 화이버를 형성시키는 단계를 포함하는 마이크로 화이버의 제조방법을 제공한다.4) inducing a self-association at a temperature within 40 ° C of the PEG-tropoelastin polymer synthesized in step 3) to form a microfiber in the longitudinal direction.

상기 단계 2)의 트로포엘라스틴 및 PEG 간의 몰농도비는 PEG 고분자의 작용기 개수에 따라 달라지며, 작용기가 한 개인 경우, 몰농도비는 10:1이 바람직하며, 작용기가 두 개인 경우, 몰농도비는 2:1 내지 1:2가 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The molar ratio of the tropoelastin to the PEG in the step 2) depends on the number of functional groups of the PEG polymer. In the case of one functional group, the molar ratio is preferably 10: 1, and in the case of two functional groups, 1 to 1: 2, but is not limited thereto.

상기 단계 3)의 트로포엘라스틴과 PEG의 결합은 공유결합인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The binding between tropoelastin and PEG in step 3) is preferably a covalent bond, but is not limited thereto.

상기 단계 4) 이후에 형성된 마이크로 화이버를 동결건조하는 단계를 추가로 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The method may further include lyophilizing the microfibers formed after step 4), but the present invention is not limited thereto.

상기 단계 4) 이후에 형성된 마이크로 화이버를 다른 물질과 혼합하여 사용하기 위해 형태를 유지하기 위한 가교결합 단계를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The microfibers formed after step 4) may be cross-linked to maintain the shape for mixing with other materials, but the present invention is not limited thereto.

상기 PEG는 분자량(MW) 3000 내지 30000인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The PEG preferably has a molecular weight (MW) of 3,000 to 30,000, but is not limited thereto.

상기 단계 4)의 자기회합 유도 온도는 37 ℃가 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The self-association induction temperature of step 4) is most preferably 37 ° C, but is not limited thereto.

본 발명에서 마이크로 화이버는 직경이 1 ㎛ 이하, 길이는 그 이상인 섬유를 말한다.
In the present invention, microfibers refer to fibers having a diameter of 1 占 퐉 or less and a length of more than 1 占 퐉.

또한, 본 발명은 본 발명의 나노입자 제조방법 또는 마이크로 화이버 제조방법으로 제조된 나노입자 또는 마이크로 화이버에 단백질, 고분자 (인슐린, 성장인자 등), DNA, RNA, siRNA 또는 약물 (항암제 또는 캐미칼 약물 등)을 담지한 약물 전달체를 제공한다.The present invention also relates to a method for producing a nanoparticle or microfiber of the present invention, which comprises adding a protein, a polymer (insulin, growth factor, etc.), DNA, RNA, siRNA or a drug Etc.) are supported on the surface of the drug carrier.

자기조립으로 형성된 나노 입자는 다공성 또는 중공성 구조를 가지고 있으므로, 구조 형성시 약물, 단백질 및 성장호르몬 등 필요에 따라 다양한 물질을 캡슐화시킬 수 있어 약물전달 시스템에 활용할 수 있다.
Since nanoparticles formed by self-assembly have a porous or hollow structure, it is possible to encapsulate various substances according to needs, such as drugs, proteins and growth hormones, so that they can be utilized in a drug delivery system.

또한, 본 발명은 본 발명의 포유동물의 지방에서 추출한 트로포엘라스틴에 단백질 또는 약물을 혼합한 뒤, 35 내지 40 ℃로 온도를 유지하여 자기회합을 유도하는 단계를 포함하는 약물 전달체의 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for preparing a drug delivery vehicle, which comprises mixing a protein or a drug with tropoelastin extracted from a fat of a mammal of the present invention, and then maintaining the temperature at 35 to 40 ° C to induce self association do.

또한, 본 발명은 마이크로 화이버 제조방법으로 제조된 마이크로 화이버를 포함하는 바이오센서를 제공한다.In addition, the present invention provides a biosensor including a microfiber fabricated by a microfiber manufacturing method.

본 발명의 방법에 따르면 구형 입자에서 화이버 형태까지 표면적을 조절할 수 있으므로, 센서의 센싱 능력을 조절할 수 있으며, 종회비 (폭 대 길이 비율, aspect ratio)가 큰 화이버 형태이기 때문에 본 발명의 마이크로 화이버를 배열시켜 목적에 따른 특정 패턴의 바이오센서에 이용될 수 있다.
According to the method of the present invention, since the surface area from the spherical particle to the fiber shape can be controlled, the sensing ability of the sensor can be controlled and the microfiber of the present invention can be used as a fiber type having a large aspect ratio (width to length ratio, aspect ratio) And can be used for a biosensor of a specific pattern according to purposes.

아울러, 본 발명은 본 발명에 따른 마이크로 화이버 제조방법으로 제조된 마이크로 화이버를 포함하는 조직공학 제제를 제공한다.In addition, the present invention provides a tissue engineering preparation comprising microfibers produced by the microfiber manufacturing method according to the present invention.

인체의 근육 조직 내에 존재하는 섬유다발의 주성분이 엘라스틴이므로, 본 발명의 인간 트로포엘라스틴을 이용한 나노 화이버는 섬유다발의 조직을 형성하는데 수월하므로, 고분자인 PEG와 함게 손상되거나 재생할 조직 형성의 지지체로 사용될 수 있다.
Since the main component of the fiber bundle existing in the muscle tissue of the human body is elastin, the nanofiber using the human tropoelastin of the present invention is easy to form the texture of the fiber bundle, so that it can be used as a support for tissue formation damaged or regenerated .

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 폐기되는 포유동물의 지방조직으로부터 트로포엘라스틴을 추출하였으며 (도 1 및 2 참조), 이를 종래의 트로포엘라스틴과 비교하여 자기회합 가능성을 확인하였다 (도 3 내지 5 참조). 이에 상기 트로포엘라스틴의 자기회합(졸-입자 상전이 거동)을 다양한 온도상에서 확인한 결과, 37 ℃에서 나노입자가 형성됨을 확인하였으며 (도 4 참조), 트로포엘라스틴의 농도가 높아질수록 생성된 입자의 크기가 증가하는 것을 확인하였고 (도 5 및 6 참조), 트로포엘라스틴으로 형성되는 나노입자 내에 단백질 또는 약물이 담지될 수 있음을 확인하였다 (도 7 참조). 본 발명의 자기회합되는 트로포엘라스틴으로 구성된 나노입자는 약물 전달체로 이용될 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, the inventors extracted tropoelastin from the adipose tissue of a discarded mammal (see FIGS. 1 and 2) and compared it with conventional tropoelastin to confirm the possibility of self association (FIGS. 3 - 5). As a result of confirming the self association (sol-particle phase transition behavior) of the tropoelastin at various temperatures, it was confirmed that nanoparticles were formed at 37 ° C (see FIG. 4). As the concentration of tropoelastin increased, (See FIGS. 5 and 6), and it was confirmed that proteins or drugs can be carried in nanoparticles formed by tropoelastin (see FIG. 7). Nanoparticles composed of the self-associating tropoelastin of the present invention can be used as drug delivery vehicles.

또한, 본 발명의 트로포엘라스틴과 친수성 고분자 PEG를 다양한 몰농도 반응비로 결합시킨 뒤, 이를 37 ℃에서 자기회합시켜 마이크로 화이버가 생성되는 것을 확인하였으며 (도 8 및 9 참조), 이와 같은 마이크로 화이버의 형성 비율 및 길이를 트로포엘라스틴과 PEG 고분자의 반응비로 조절할 수 있음을 확인하였다 (도 9 참조). 따라서, 본 발명의 트로포엘라스틴 및 PEG를 이용한 마이크로 화이버를 바이오 센서 또는 조직공학용 제제로 이용할 수 있다.
The tropoelastin of the present invention and the hydrophilic polymer PEG were combined at various molar ratios, and the microfibrils were formed by self-association at 37 ° C (see FIGS. 8 and 9) And the ratio and length were controlled by the reaction ratio of tropoelastin and PEG polymer (see FIG. 9). Therefore, the microfibers using the tropoelastin and PEG of the present invention can be used as a biosensor or tissue engineering preparation.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the contents of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following examples. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

<< 실시예Example 1> 지방조직으로부터  1> from adipose tissue 트로포엘라스틴Tropoelastin 추출 extraction

<1-1> 인간 지방조직으로부터 &Lt; 1-1 > 트로포엘라스틴Tropoelastin 추출 extraction

본 발명자들은 폐기되는 인간 지방조직으로부터 트로포엘라스틴을 추출하였다.The present inventors have extracted tropoelastin from human fatty tissue which is discarded.

구체적으로, 폐기되는 인간 지방조직 (성형외과 시술 후 환자의 동의에 따라 회수한 폐기된 지방 조직물)을 물리적으로 분쇄하여 세포외기질(ECM)을 얻었다. 얻은 세포외기질에 1M NaCl 수용액을 첨가하여 4 ℃에서 2일 동안 교반한 뒤, 4 ℃에서 5분 동안 원심분리하여 용해되지 않고 남은 잔류물을 얻었다. 얻은 잔류물을 DW(deionized water)로 세척한 뒤, 세척한 세포외기질 잔류물을 100 ℃ 이상의 온도에서 45분 동안 5회 고압살균(Autoclaving)하여 엘라스틴 성분 이외의 다른 성분 (collagen, polysaccharide, etc)을 제거하였다. 그 후, 남아있는 세포외기질에 0.25M 옥살산(Oxalic acid) 용액을 90 ℃에서 1시간 동안 처리하는 단계를 10회 반복하여 가교되어 있던 엘라스틴 성분을 가수분해하여 수용성 엘라스틴 성분을 회수하였다. 가수분해하여 얻어진 상등액을 4 ℃에서 2일 동안 투석(dialysis)하여 산용매를 수용매로 치환하였다. 투석 후 산물을 동결건조(Freeze-drying)하여 ECM 100 mg 당 10 mg의 수율로 노란색 파우더 형태의 수용성 엘라스틴 성분을 추출하였다. 추출한 수용성 엘라스틴에 0.01M의 아세트산나트륨 용액을 1:1 (v/v) 비율로 혼합한 뒤, 37 ℃ 상에서 10분 동안 인큐베이션 한 뒤, 같은 온도 조건에서 20분 동안 원심분리하였다. 그 결과 생성된 노란 점성의 침전물을 DW로 회수하였으며, 회수한 침전물을 재결정 방법으로 불순물을 제거하였다. 불순물이 제거된 상등액을 모아서 4 ℃에서 2일 동안 투석하여 염 성분을 제거하였다. 투석 후 산물을 동결건조하여 수용성 엘라스틴 100 mg 당 10 mg의 수율로 노란색 파우더 형태의 트로포엘라스틴 성분을 얻었다 (도 1).
Specifically, the extracellular matrix (ECM) was obtained by physically pulverizing the abandoned human adipose tissue (disused adipose tissue recovered according to the patient's consent after plastic surgery). To the obtained extracellular matrix was added 1 M NaCl aqueous solution, and the mixture was stirred at 4 ° C for 2 days and then centrifuged at 4 ° C for 5 minutes to obtain a residue that did not dissolve. The obtained residue was washed with DW (deionized water), and the washed extracellular matrix residue was autoclaved at a temperature of 100 ° C or more for 45 minutes under high pressure for 5 times to remove components other than the elastin component (collagen, polysaccharide, etc. ) Was removed. Thereafter, the remaining extracellular matrix was treated with 0.25M oxalic acid solution at 90 ° C for 1 hour for 10 times to hydrolyze the crosslinked elastin component to recover the water-soluble elastin component. The supernatant obtained by hydrolysis was dialyzed at 4 ° C for 2 days to replace the acid solvent with water. After dialysis, the product was freeze-dried to extract a water-soluble elastin component in the form of a yellow powder at a yield of 10 mg per 100 mg of ECM. The extracted water-soluble elastin was mixed with 0.01 M sodium acetate solution at a ratio of 1: 1 (v / v), incubated at 37 캜 for 10 minutes, and centrifuged at the same temperature for 20 minutes. The resulting yellow viscous precipitate was recovered by DW and the precipitate recovered was recrystallized to remove impurities. The supernatant, from which impurities were removed, was collected and dialyzed at 4 ° C for 2 days to remove salt components. After dialysis, the product was lyophilized to obtain a tropoelastin component in the form of a yellow powder at a yield of 10 mg per 100 mg of water soluble elastin (FIG. 1).

<1-2> 돼지 지방조직으로부터 &Lt; 1-2 > 트로포엘라스틴Tropoelastin 추출 extraction

본 발명자들은 폐기되는 돼지 지방조직으로부터 트로포엘라스틴을 추출하였다.The present inventors extracted tropoelastin from swine fat tissue.

구체적으로, 폐기되는 돼지 지방조직 (도매 시장 내의 도축업자에 의해 회수된 지방 조직물)을 잘게 자른 후 1M NaCl 수용액을 첨가하여 4 ℃에서 2일 동안 교반한 뒤, 4 ℃에서 5분 동안 원심분리하여 용해되지 않고 남은 잔류물을 얻었다. 얻은 잔류물을 DW(deionized water)로 세척한 뒤, 세척한 세포외기질 잔류물을 100 ℃ 이상의 온도에서 45분 동안 5회 고압살균(Autoclaving)하여 엘라스틴 성분 이외의 다른 성분 (collagen, polysaccharide, etc)을 제거하였다. 그 후, 남아있는 세포외기질에 0.25M 옥살산(Oxalic acid) 용액을 90 ℃에서 1시간 동안 처리하는 단계를 10회 반복하여 가교되어 있던 엘라스틴 성분을 가수분해하여 수용성 엘라스틴 성분을 회수하였다. 가수분해하여 얻어진 상등액을 4 ℃에서 2일 동안 투석(dialysis)하여 산용매를 수용매로 치환하였다. 투석 후 산물을 동결건조(Freeze-drying)하여 조직 100 g 당 100 mg의 수율로 노란색 파우더 형태의 수용성 엘라스틴 성분을 추출하였다. 추출한 수용성 엘라스틴에 0.01M의 아세트산나트륨 용액을 1:1 (v/v) 비율로 혼합한 뒤, 37 ℃ 상에서 10분 동안 인큐베이션 한 뒤, 같은 온도 조건에서 20분 동안 원심분리하였다. 그 결과 생성된 노란 점성의 침전물을 DW로 회수하였으며, 회수한 침전물을 재결정 방법으로 불순물을 제거하였다. 불순물이 제거된 상등액을 모아서 4 ℃에서 2일 동안 투석하여 염 성분을 제거하였다. 투석 후 산물을 동결건조하여 수용성 엘라스틴 100 mg 당 20 mg의 수율로 노란색 파우더 형태의 트로포엘라스틴 성분을 얻었다 (도 2).
Specifically, the pig fat tissue to be discarded (fat tissue recovered by the slaughterhouse in the wholesale market) was minced, 1M NaCl aqueous solution was added, and the mixture was stirred at 4 ° C for 2 days and then centrifuged at 4 ° C for 5 minutes To give a residue that did not dissolve. The obtained residue was washed with DW (deionized water), and the washed extracellular matrix residue was autoclaved at a temperature of 100 ° C or more for 45 minutes under high pressure for 5 times to remove components other than the elastin component (collagen, polysaccharide, etc. ) Was removed. Thereafter, the remaining extracellular matrix was treated with 0.25M oxalic acid solution at 90 ° C for 1 hour for 10 times to hydrolyze the crosslinked elastin component to recover the water-soluble elastin component. The supernatant obtained by hydrolysis was dialyzed at 4 ° C for 2 days to replace the acid solvent with water. After dialysis, the product was freeze-dried to extract a water-soluble elastin component in the form of a yellow powder at a yield of 100 mg per 100 g of tissue. The extracted water-soluble elastin was mixed with 0.01 M sodium acetate solution at a ratio of 1: 1 (v / v), incubated at 37 캜 for 10 minutes, and centrifuged at the same temperature for 20 minutes. The resulting yellow viscous precipitate was recovered by DW and the precipitate recovered was recrystallized to remove impurities. The supernatant, from which impurities were removed, was collected and dialyzed at 4 ° C for 2 days to remove salt components. After dialysis, the product was lyophilized to obtain a tropoelastin component in the form of a yellow powder at a yield of 20 mg per 100 mg of water soluble elastin (FIG. 2).

<< 실시예Example 2> 인간 지방 유래  2> derived from human fat 트로포엘라스틴의Tropoelastin 분석 analysis

<2-1> 아미노산 분석을 통한 <2-1> Analysis through amino acid analysis 트로포엘라스틴의Tropoelastin 성분분석 Component analysis

본 발명자들은 상기 <실시예 1>에서 추출한 트로포엘라스틴 (human tropoelastin, hELN)이 특정온도에서 자기회합 현상을 가질 수 있는지 확인하기 위하여 기존의 제품화된 동물 인대 조직 (Elastin, soluble from bovine neck ligament/SigmaAldrich/Cat. NO E6527)에서 추출하여 제품화된 트로포엘라스틴 (Comm. Elastin)과 아미노산 성분을 분석 및 비교하였다.In order to confirm whether human tropoelastin (hELN) extracted from <Example 1> can have a self-association at a specific temperature, the inventors of the present invention used a conventional commercially available animal ligament tissue (Elastin, soluble from bovine neck ligament / Sigma Aldrich / Cat. NO E6527) were analyzed and compared with commercial talloelastin (Comm. Elastin).

그 결과, 기존의 제품화된 동물 인대 조직에서 추출한 트로포엘라스틴 (Comm. Elastin)과 유사하게, 본 발명의 추출한 트로포엘라스틴 (hELN) 또한 졸-입자 상전이 거동(자기회합 현상)을 일으키는 주성분인 Ala, Gly, Pro, Val들이 많은 비율로 구성되어 있음을 확인하였다.As a result, the extracted tropoelastin (hELN) of the present invention was also found to be a major component causing the sol-particle phase transition behavior (self-association phenomenon), Ala, Gly , Pro, and Val.

따라서, 본 발명의 인간 지방 유래 트로포엘라스틴 또한 자기회합이 가능할 것으로 판단된다.Therefore, it is judged that the human adipose-derived tropoelastin of the present invention can also be self-assembled.

Figure 112014102673929-pat00001
Figure 112014102673929-pat00001

a 동물 인대조직에서 추출하여 생산되고 있는 제품.
a Products that are extracted and produced from animal ligament tissue.

<2-2> <2-2> IRIR 분석을 통한  Through analysis 트로포엘라스틴의Tropoelastin 구조 분석 Structure analysis

본 발명자들은 상기 <실시예 1>에서 추출한 트로포엘라스틴의 구조를 예측하기 위하여 IR 분석(Infrared Spectroscopy)을 수행하였다.The present inventors performed IR spectroscopy to predict the structure of the tropoelastin extracted in Example 1 above.

구체적으로, 제품화된 동물 조직에서 추출한 트로포엘라스틴과 상기 <실시예 1>에서 추출한 트로포엘라스틴을 IR 분석하여 두 트로포엘라스틴의 구조를 비교 분석하였다. Specifically, the structure of the two tropoelastins was compared and analyzed by IR analysis of the tropoelastin extracted from the commercialized animal tissue and the tropoelastin extracted in Example 1 above.

그 결과, 동일한 구간에서 피크가 발견되었으며, 이는 두 트로포엘라스틴이 동일한 작용기를 가지고 있는 것을 의미하고, 이로써 유사한 구조를 띄고 있을 가능성을 확인할 수 있었다 (도 3).
As a result, a peak was found in the same section, which means that the two tropoelastins have the same functional group, thereby confirming the possibility of having a similar structure (FIG. 3).

<2-3> <2-3> 트로포엘라스틴의Tropoelastin 자기회합 특성평가  Self-Association Evaluation

본 발명자들은 상기 <실시예 1>에서 추출한 트로포엘라스틴의 소수성 부분을 구성하고 있는 특정 아미노산 (Ala, Gly, Pro, Val)에 의한 자기회합 특성을 확인하였다.The inventors of the present invention have confirmed the self-assembly properties of the specific amino acids (Ala, Gly, Pro, Val) constituting the hydrophobic part of the tropoelastin extracted in Example 1 above.

구체적으로, 본 발명의 방법으로 추출한 트로포엘라스틴의 졸-입자 상전이 거동을 확인하기 위하여, 4 ℃ (도 4의 A 및 C)에서 37 ℃ (도 4의 B, D 및 E)로 온도를 올리면서 트로포엘라스틴의 입자 형성을 확인하였다. Specifically, in order to confirm the sol-particle phase transition behavior of tropoelastin extracted by the method of the present invention, the temperature was raised at 37 ° C (B, D and E in FIG. 4) at 4 ° C The formation of tropoelastin particles was confirmed.

그 결과, 트로포엘라스틴 입자는 주로 37 ℃에서 구의 형태로 형성됨을 SEM 분석을 통해 확인하였다 (도 4).
As a result, it was confirmed by SEM analysis that the tropoelastin particles were mainly formed into spheres at 37 ° C (FIG. 4).

<2-4> <2-4> 트로포엘라스틴의Tropoelastin 농도 및 온도에 따른 입자 크기 확인 Determine particle size by concentration and temperature

본 발명자들은 상기 <실시예 1>에서 추출한 트로포엘라스틴의 자기 회합에서 트로포엘라스틴의 농도에 따라 형성된 구체의 입자 크기를 확인하였다.The present inventors confirmed the particle size of spheres formed according to the concentration of tropoelastin in the self-association of the tropoelastin extracted in Example 1 above.

구체적으로, 트로포엘라스틴의 농도 및 온도에 따른 자기회합를 하기 위하여, 37 ℃ 부근에서 UV-Vis 분석장비와 DLS 분석장비를 통해 추출한 트로포엘라스틴의 졸-입자 상전이 거동을 확인하였다.Specifically, the sol-particle phase transition behavior of tropoelastin extracted from UV-Vis analysis equipment and DLS analysis equipment at 37 ° C was confirmed in order to conduct self-association according to the concentration and temperature of tropoelastin.

그 결과, UV-Vis 분석장비를 통해 트로포엘라스틴의 농도가 높아질수록 자기회합하는 온도가 낮아지는 것을 확인하였으며 (도 5 A), DLS 분석장비를 통해 트로포엘라스틴의 농도가 높아질수록 작용온도에서 형성된 트로포엘라스틴 입자의 평균입자 크기가 증가하는 것을 확인하였다 (도 5 B 및 도 6).
As a result, it was confirmed that the self-association temperature was lowered as the concentration of tropoelastin was increased through the UV-Vis analysis equipment (Fig. 5A). As the concentration of tropoelastin was increased through DLS analysis equipment, It was confirmed that the average particle size of the elastin particles was increased (Fig. 5B and Fig. 6).

<2-5> <2-5> 트로포엘라스틴Tropoelastin 입자 내 단백질 또는 약물 담지 확인 Identification of protein or drug loading in particles

본 발명자들은 본 발명의 트로포엘라스틴의 자기회합에 의해 형성된 입자 내로의 단백질 또는 약물의 담지를 확인하였다.The present inventors confirmed the carrying of proteins or drugs into the particles formed by the self-association of the tropoelastin of the present invention.

구체적으로, 상기 <실시예 1>에서 추출한 트로포엘라스틴 용액 7.5 mg/ml에 인슐린 0.03 mg/ml을 녹인 다음 37 ℃에서 자기회합을 실행하였으며, 트로포엘라스틴에 인슐린이 담지된 입자를 공초점 형광 현미경을 통해 관찰하였다. Specifically, 0.03 mg / ml of insulin was dissolved in 7.5 mg / ml of the tropoelastin solution extracted in Example 1, and self-association was performed at 37 ° C. The insulin-impregnated particles in the tropoelastin were observed under a confocal fluorescence microscope Lt; / RTI &gt;

그 결과, 인슐린이 성공적으로 본 발명의 트로포엘라스틴의 자기회합에 의해 담지되었으며, 담지량은 0.03 mg/ml이 가장 효율적으로 담지되는 것으로 확인되었다 (도 7).
As a result, it was confirmed that insulin was successfully carried by the self-association of the tropoelastin of the present invention, and the loading amount was 0.03 mg / ml most efficiently (Fig. 7).

<< 실시예Example 3>  3> 트로포엘라스틴과Tropoelastin and PEGPEG 를 이용한 마이크로 Micro 화이버Fiber 합성 synthesis

<3-1> <3-1> 트로포엘라스틴Tropoelastin  And PEGPEG of 몰농도비에Mole ratio 따른 나노/마이크로 입자 또는 화이버의 형성 확인 Confirmation of formation of nano / microparticles or fibers

본 발명자들은 트로포엘라스틴에 친수성 고분자 물질인 PEG를 계산된 몰농도비로 반응시킨 뒤 자기회합을 확인하였다.The present inventors confirmed the self association by reacting tropoelastine with PEG, which is a hydrophilic polymer, at a calculated molar ratio.

구체적으로, 트로포엘라스틴 (분자량: 75,000) 및 PEG고분자 (작용기 1개인 PEG의 분자량: 5,000/10,000/20,000/30,000 및 작용기 2개인 PEG 고분자의 분자량: 3400)를 DW 상에 각각 농도별로 용해시킨 후, 하기 표 2와 같은 몰농도비에 따른 반응비로 용해된 상기 두 고분자를 혼합하였다. 혼합된 용액을 4 ℃에서 볼텍스 장비(장비명: Vortex Genie2, 제조사: Scientific Industries)로 교반하여 트로포엘라스틴과 PEG를 결합시켰다. 결합 반응 후에 필터링 분자량이 50,000인 원심분리용 필터시스템을 통해 결합 후의 미반응물을 제거하였다. 필터하면서 초기 반응 부피보다 소실된 DW는 새 DW를 첨가하여 보정하였다. 합성한 PEG-엘라스틴 고분자를 10분 동안 37 ℃의 수조에 넣어 둔 다음, 액체질소 상에서 급격하게 동결시켜 동결건조하였다. 분말화된 시료를 주사전자현미경 (Scanning Electron Microscopy, SEM) 장비를 통해 나노/마이크로 입자 또는 화이버가 형성되었는지 확인하였다.Specifically, after dissolving the tropoelastin (molecular weight: 75,000) and the PEG polymer (the molecular weight of the PEG having one functional group: 5,000 / 10,000 / 20,000 / 30,000 and the molecular weight of the PEG polymer having two functional groups: 3400) The two polymers dissolved at a reaction ratio according to the molar ratio of the molar ratio shown in Table 2 were mixed. The mixed solution was stirred at 4 캜 with a vortex equipment (equipment name: Vortex Genie 2, manufactured by Scientific Industries) to bind the tropoelastin and PEG. After the coupling reaction, the unreacted material after the coupling was removed through a centrifugal separation filter system having a filtering molecular weight of 50,000. The DWs that were lost after the initial reaction volume were corrected by adding a new DW. The synthesized PEG-elastin polymer was placed in a water bath at 37 ° C for 10 minutes and then lyophilized by rapid freezing in liquid nitrogen. Powdered samples were examined by Scanning Electron Microscopy (SEM) equipment to determine whether nano / microparticles or fibers were formed.

그 결과, 1,000:1의 트로포엘라스틴 및 PEG (작용기 1개) 몰농도비에서는 구형의 나노 입자가 형성되었으며 (도 8), 구형의 나노 입자 이외의 타원형(rod)의 나노 입자도 형성되었다 (도 9). 또한, 1,000:1 이외의 반응비에서는 마이크로 화이버가 형성되었다 (도 10).As a result, spherical nanoparticles were formed at a molar ratio of tropoelastin and PEG (one functional group) of 1,000: 1 (FIG. 8), and spherical nanoparticles other than spherical nanoparticles were formed (FIG. 9 ). Microfibers were formed at reaction ratios other than 1,000: 1 (Fig. 10).

PEGPEG 분자량 Molecular Weight
(중량평균, g/(Weight average, g / molmol ))
반응비Reaction ratio
(( ELNELN :: PEGPEG ))
반응시간Reaction time
(시간)(time)
작용기 수Number of functional groups
(( succinimidylsuccinimidyl succinatesuccinate , 갯수), amount)
3,4003,400 2:12: 1 4848 22 1:21: 2 2424 5,0005,000 1,000:1
10:1
1,000: 1
10: 1
2424 1One
10,00010,000 20,00020,000 30,00030,000

(트로포엘라스틴(ELN): 7.5 mg/ml)
(Tropoelastin (ELN): 7.5 mg / ml)

<3-2> <3-2> 트로포엘라스틴Tropoelastin  And PEGPEG 반응 비율에 따른 Depending on the reaction rate 마이크로 Micro 화이버의Fiber 길이 조절 length adjusting

본 발명자들은 트로포엘라스틴 및 PEG의 반응비에 따라 형성되는 마이크로 화이버의 길이를 확인하였다.The present inventors confirmed the length of the microfibers formed according to the reaction ratio of tropoelastin and PEG.

구체적으로, 추출한 트로포엘라스틴 7.5 mg/ml에 PEG 고분자 (분자량 3,400, 작용기 2개)를 상기 실시예 <3-1>의 방법으로 결합시키고 (반응비, 트로포엘라스틴:PEG = 2:1 또는 1:2) 자기회합시켜 생성된 마이크로 화이버를 만들었다. 형성된 마이크로 화이버를 SEM 이미지를 통해 형성된 마이크로 화이버를 확인한 결과, 마이크로 화이버의 길이가 트로포엘라스틴:PEG 고분자의 반응 비율이 2:1 (도 11 A)에 비해 1:2 (도 11 B)가 짧아진 것을 확인할 수 있었다 (도 11).Specifically, the PEG polymer (molecular weight: 3,400, two functional groups) was bound to 7.5 mg / ml of the extracted tropoelastin by the method of Example <3-1> (reaction ratio, tropoelastin: PEG = 2: 2) Microfibers produced by self-association. The microfibers formed by the SEM image were confirmed to have a microfiber length of 1: 2 (FIG. 11B) shorter than that of the tropoelastin: PEG polymer at a reaction ratio of 2: 1 (Fig. 11).

따라서, 트로포엘라스틴:PEG 고분자의 반응비율을 조절함에 따라 생성되는 화이버의 길이를 제어할 수 있음을 알 수 있다.Thus, it can be seen that the length of the generated fiber can be controlled by controlling the reaction ratio of the tropoelastin: PEG polymer.

Claims (7)

1) 포유동물의 지방조직을 물리적으로 분쇄하여 세포외기질(ECM)을 얻는 단계;
2) 단계 1)의 세포외기질에 NaCl 수용액을 첨가하고 교반하여 잔류물을 얻는 단계;
3) 단계 2)의 잔류물을 고압살균(Autoclaving)하는 단계;
4) 상기 단계 3)의 잔류물에 옥살산(Oxalic acid) 용액 처리하여 가수분해하고 원심분리하여 상등액을 얻는 단계;
5) 상기 단계 4)의 상등액을 투석(dialysis)하여 산용매를 수용매로 치환하는 단계;
6) 상기 단계 5)의 투석 후 산물을 동결건조하여 수용성 엘라스틴을 얻는 단계;
7) 상기 단계 6)의 수용성 엘라스틴에 아세트산나트륨(sodium acetate)을 첨가하여 침전물을 얻는 단계;
8) 상기 단계 7)의 침전물을 증류수로 회수하고 재결정 방법으로 불순물을 제거하여 상등액을 얻는 단계;
9) 상기 단계 8)의 상등액을 투석하여 염을 제거하는 단계;
10) 상기 단계 9)의 투석 후 산물을 동결건조하여 트로포엘라스틴을 얻는 단계;
11) 상기 단계 10)의 트로포엘라스틴 및 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 고분자를 DW에 용해시키는 단계;
12) 용해된 상기 트로포엘라스틴 및 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 간의 몰농도비를 계산하여 혼합하는 단계;
13) 혼합된 용액을 교반하여 트로포엘라스틴과 폴리에틸렌 글리콜(PEG)을 결합시키는 단계;
14) 단계 13)에서 합성된 폴리에틸렌 글리콜(PEG)-트로포엘라스틴 고분자를 35 내지 40 ℃로 온도의 수조에 넣어 자기회합을 유도하여 트로포엘라스틴에 결합되어 있는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)이 페길레이션(PEGylation) 되는 단계; 및
15) 단계 14)에서 자기회합된 폴리에틸렌 글리콜(PEG)-트로포엘라스틴 고분자를 동결건조하는 단계를 포함하는 마이크로 화이버의 제조방법.
1) physically grinding mammalian adipose tissue to obtain an extracellular matrix (ECM);
2) adding an aqueous NaCl solution to the extracellular matrix of step 1) and stirring to obtain a residue;
3) autoclaving the residue of step 2);
4) treating the residue of step 3) with oxalic acid solution, hydrolyzing and centrifuging to obtain a supernatant;
5) dialysis of the supernatant of step 4) to replace the acid solvent with an aqueous solvent;
6) lyophilizing the product after dialysis in step 5) to obtain water soluble elastin;
7) adding sodium acetate to the aqueous elastin of step 6) to obtain a precipitate;
8) recovering the precipitate of step 7) with distilled water and removing impurities by a recrystallization method to obtain a supernatant;
9) dialyzing the supernatant of step 8) to remove salts;
10) lyophilizing the product after dialysis in step 9) to obtain tropoelastin;
11) dissolving the tropoelastin and the polyethylene glycol (PEG) polymer of step 10) in the DW;
12) calculating and mixing a molar concentration ratio between the dissolved tropoelastin and polyethylene glycol (PEG);
13) stirring the mixed solution to bind the tropoelastin and the polyethylene glycol (PEG);
14) The polyethylene glycol (PEG) -tropoelastin polymer synthesized in the step 13) is put into a water tank at a temperature of 35 to 40 ° C to induce self association, and polyethylene glycol (PEG) bonded to the tropoelastin is pegylated, ; And
15) lyophilizing the self-assembled polyethylene glycol (PEG) -tropoelastin polymer in step 14).
제 1항에 있어서,
상기 단계 11)의 폴리에틸렌 글리콜(PEG)의 분자량은 3,000 내지 30,000 Mw인 것을 특징으로 하는 마이크로 화이버의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the molecular weight of the polyethylene glycol (PEG) in the step 11) is 3,000 to 30,000 Mw.
제 1항에 있어서,
상기 단계 11)의 폴리에틸렌 글리콜(PEG)의 작용기는 1개 또는 2개인 것을 특징으로 하는 마이크로 화이버의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the functional group of the polyethylene glycol (PEG) in step (11) is one or two.
제 1항에 있어서,
상기 단계 12)의 트로포엘라스틴 및 폴리에틸렌 글리콜(PEG)의 몰농도비는 10:1 내지 1:10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로 화이버의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the molar concentration ratio of tropoelastin and polyethylene glycol (PEG) in step 12) is in the range of 10: 1 to 1:10.
제 1항에 있어서,
상기 방법은 단계 12)의 트로포엘라스틴 및 폴리에틸렌 글리콜(PEG)의 반응 몰농도비를 조절하여 마이크로 화이버의 길이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 마이크로 화이버의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the microfiber length is adjustable by adjusting the molar ratio of the reaction mole of the tropoelastin and the polyethylene glycol (PEG) in step 12).
제 1항의 마이크로 화이버 제조방법으로 제조된 마이크로 화이버를 포함하는 바이오센서.
A biosensor comprising a microfiber fabricated by the microfiber manufacturing method of claim 1.
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