KR101816297B1 - 표면개질된 나노피브릴, 그 제조방법 및 그의 용도 - Google Patents

표면개질된 나노피브릴, 그 제조방법 및 그의 용도 Download PDF

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Abstract

표면개질된 생체적합성 나노피브릴이 세포외기질(ECM) 물질을 포함하는 친수성 폴리머와 결합하여 3차원 세포 배양이 가능한 나노섬유 지지체를 제공할 수 있다.

Description

표면개질된 나노피브릴, 그 제조방법 및 그의 용도{Modified nanofibril, method for the preparation thereof and use thereof}
조직공학에 응용될 수 있는 표면개질된 나노피브릴, 그 나노피브릴을 포함하는 나노섬유 지지체, 그 제조방법 및 그의 용도에 관한 것이다.
조직공학(tissue engineering)은 생명과학과 공학의 기본 개념과 기술을 통합 응용하여 생체조직의 구조와 기능 사이의 상관관계를 이해하고, 나아가서 생체조직의 대용품을 만들어 다시 체내에 이식함으로써 우리 몸의 기능을 유지, 향상 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 응용학문이다. 이러한 조직공학은 사람이나 동물의 조직을 채취하고 그 조직으로부터 세포를 분리시킨 후 지지체(스캐폴드)에 배양하여 세포-지지체 복합체를 제조한 후, 제조된 세포-지지체 복합체를 다시 인체나 동물 내에 이식하는 것을 기본원리로 한다.
조직공학 기술은 인공피부, 인공뼈, 인공연골, 인공각막, 인공혈관 및 인공근육 등 인체의 거의 모든 장기에 적용되고 있는데, 이러한 생체조직 및 장기의 재생을 최적화하기 위해서는 기본적으로 생체조직과 유사한 지지체가 제공되어야 한다. 이상적인 지지체의 기본 요건은 크게 무독성, 기계적 물성 그리고 다공성을 들 수 있다.
조직공학에 응용될 수 있는 다양한 생체적합성 폴리머가 연구되고 있고, 한국특허등록공보 제10-0571478호에서는 생분해성 폴리머(고분자)로부터 제조된 섬유형 다공성 지지체를 기재하고 있으며, 이는 인체의 혈관 내피세포, 피부 조직 세포 또는 골세포와 같은 세포의 부착과 성장에 유용하다고 기재하고 있다.
기존에는 고분자 나노섬유 또는 하이드로겔을 단독으로 사용한 세포 지지체에 대해 연구가 있을 뿐, 생체적합성 나노섬유와 친수성 폴리머의 화학적 결합을 통한 3차 가능한 세포 지지체 및 이를 제조하는 방법에 관한 제공은 없다. 따라서, 우수한 물성과 동시에 세포와의 친화성을 높일 수 있고 3차원적인 세포배양이 가능한 생체적합성 나노섬유에 대해 연구가 필요하다.
친수성 폴리머인 세포외기질(extracellular matrix: ECM) 물질을 효율적으로 결합시킬 수 있는 표면개질된 생체적합성 나노피브릴을 제공한다. 또한, 친수성 폴리머가 공유결합을 형성하여 3차원 세포 배양이 가능한 생체적합성 나노피브릴을 제공한다.
상기 생체적합성 나노피브릴의 제조방법을 제공한다.
조직공학용 지지체, 세포배양용 막, 세포부착용 지지체, 인공피부 조성용 지지체 또는 특이적 세포 진단용 키트에 사용되는 나노섬유 지지체(scaffold)를 제공한다.
일 양상은
하기 화학식 1의 화합물로 표면개질되는 생체적합성 나노피브릴을 제공한다.
Figure 112016080810424-pat00001
[상기 화학식 1에서, R은 알데히드기로 치환된 C1 내지 C20의 알킬이다]
다른 일 양상은 상기 표면개질된 생체적합성 나노피브릴에 공유결합하는 친수성 폴리머를 더 포함하는 생체적합성 나노피브릴을 제공한다.
또 다른 일 양상은 상기 생체적합성 나노피브릴을 포함하는 나노섬유 지지체를 제공한다.
또 다른 일 양상은
생체적합성 폴리머를 전기방사하여 생체적합성 나노섬유를 제조하는 단계;
상기 생체적합성 나노섬유를 가수분해하여 생체적합성 나노피브릴을 제조하는 단계;
상기 생체적합성 나노피브릴에 히드록시알킬 메타크릴레이트를 중합시켜서 생체적합성 나노피브릴을 표면개질하는 단계;
상기 표면개질된 나노피브릴을 산화시키는 단계; 및
상기 산화된 나노피브릴과 친수성 폴리머를 결합시키는 단계를 포함하는 생체적합성 나노피브릴의 제조방법을 제공한다.
상기 생체적합성 나노섬유를 가수분해하는 단계에 의해 수 마이크로미터(㎛) 또는 수 나노미터(㎚) 단위로 단편화된 생체적합성 나노피브릴을 제조할 수 있다.
상기 중합은 표면 개시된 원자이동라디칼 중합반응(surface-initiated atom-transfer radical polymerization: SI-ATRP)에 의한 것일 수 있다.
상기 결합은 공유결합일 수 있으며, 예를 들어 산화된 나노피브릴의 표면의 알데히드기와 친수성 폴리머의 아민기의 결합에 의한 이민 결합(imine bond)일 수 있다.
표면개질된 생체적합성 나노피브릴은 세포외기질(ECM) 물질을 포함하는 친수성 폴리머와 결합하여 3차원 세포 배양이 가능한 나노섬유 지지체를 제공할 수 있다.
도 1은 일 구체예에 따른 PCL로부터 젤라틴 공유결합된 PCL 나노피브릴을 제조하는 반응의 모식도이다.
도 2는 비교예 1과 2 및 실시예 1에 따른 나노피브릴의 SEM 이미지이다.
도 3은 비교예 1과 2 및 실시예 1에 따른 나노피브릴의 표면개질화를 확인한 FT-IR 그래프이다.
도 4(A)는 비교예 1과 2 및 실시예 1에 따른 나노피브릴에 대한 0.5% 젤라틴 용액의 코팅양을 나타낸 그래프이다.
도 4(B)는 비교예 1과 2 및 실시예 1에 따른 나노피브릴에 대한 1.0% 젤라틴 용액의 코팅양을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 전체가 참고로 통합된다.
조직공학에 응용될 수 있는 다양한 생체 적합성 폴리머가 연구되고 있고, 원하는 물성을 쉽게 제작할 수 있고, 기계적인 강도가 우수하고, 인장강도, 탄성 등을 증가시킬 수 있는 다수의 생체 적합성 폴리머가 알려져 있다.
또한, 세포 배양을 위한 지지체로서 나노섬유가 연구되고 있으며, 생체 적합성 폴리머로부터 나노섬유를 제조할 경우 세포 배양에 더 적합한 환경을 제공할 수 있다.
그러나 생체 적합성 폴리머는 대부분 소수성을 가지며 세포와 상호작용할 수 있는 생물학적 반응기가 없기 때문에 세포와의 친화성이 좋지 못하고, 세포의 점착성과 생존율이 떨어진다는 단점이 있다. 예를 들어, 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)은 널리 사용되는 나노섬유 재료고, 물성이 우수하지만 표면의 소수성으로 인해 세포 지지체로 할 경우 표면에 세포가 점착되고 분열되는 점에 어려움이 있다.
또한, 인체 내의 조직에서 세포가 성장하는 환경인 세포외기질(extracellular matrix: ECM)은 3차원 나노구조를 형성하고 있는 친수성 단백질로 이루어지므로 소수성인 생체 적합성 폴리머에 결합되기 어려운 점이 있다. 예를 들어, 젤라틴(gelatin), 콜라겐(collagen), 키토산(chitosan) 등은 세포외기질을 구성하는 물질로서 세포 성장에 적합한 환경을 제공할 수 있으나 친수성으로 인해 소수성 폴리머 나노섬유의 표면에 결합되기 어렵다.
본 발명자들은 생체적합성 나노섬유의 개선 방법에 대해 연구하였으며, 생체적합성 나노섬유를 이루는 생체적합성 폴리머의 소수성 성질로 인해 젤라틴, 콜라겐 및 키토산과 같은 친수성의 세포외기질 물질(ECM)과의 결합이 어려운 문제점을 해결하였다.
구체적으로 친수성 폴리머를 효율적으로 부착시킬 수 있도록 표면이 개질된 생체적합성 나노피브릴, 그 나노피브릴을 포함하는 나노섬유 지지체, 그 제조방법 및 그의 용도를 제공한다.
본 명세서에서 표면개질이란 재료의 표면으로부터 수십 ㎚ ~ 수 ㎛ 이내의 범위에 있는 표면만을 적당한 공정을 통해 특성을 변화시키는 것을 포함하며 다양한 물리·화학적 반응이 사용될 수 있고, 화학적 처리, 프라이머 처리, 연마 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 화학적 처리는 산, 알칼리 및 산화제 등으로 표면의 이물질을 제거하는 동시에 표면을 화학적으로 변화시켜 물리·화학적 특성을 개질시키는 방법이다.
또한, 표면 개시된 원자이동라디칼 중합반응(SI-ATRP)은 금속 표면에 활성을 갖는 기능기를 화학적으로 도입하고 촉매와 모노머 존재하에 직접 폴리머를 접합함으로써 코팅성과 안전성의 한계점을 극복할 수 있다. 예를 들어 SI-ATRP 방법에 의한 생체적합성 나노피브릴에 히드록시알킬 메타크릴레이트와 같은 히드록시기를 작용기로 갖는 메타크릴레이트가 결합할 수 있도록 중합반응시키는 공정을 통해 나노피브릴을 표면개질할 수 있다.
일 구현예에서, 가수분해된 생체적합성 나노피브릴에 표면 개시된 원자이동라디칼 중합반응(SI-ATRP)의 방법으로 히드록시알킬 메타크릴레이트를 중합시켜 표면개질시키고, 상기 히드록시기를 다시 알데히드기로 산화시킨 생체적합성 나노피브릴을 제조하였다. 이를 이용하여 친수성 폴리머의 아민기와 효과적으로 공유결합할 수 있는 생체적합성 나노피브릴을 제조할 수 있다.
예를 들어, 가수분해된 폴리(ε-카프로락톤)(hydrolized poly(ε-caprolactone): hPCL) 나노피브릴을 제조하고, SI-ATRP 반응을 통하여 나노피브릴 표면에 히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate: HEMA)를 결합시켜서 HEMA로 표면개질된 hPCL(HEMA modified hPCL: HEMA-hPCL) 나노피브릴을 제조하고, HEMA의 히드록시기를 알데히드기로 치환시켜서 산화된 HEMA-hPCL(oxidized HEMA-hPCL: odHEMA-hPCL) 나노피브릴을 제조할 수 있다.
이를 이용하여 젤라틴과 같이 아민기를 포함하는 젤라틴과 같은 친수성 폴리머와 화학적 결합(공유 결합)을 할 수 있으므로, 소수성인 생체적합성 나노피브릴과 친수성인 세포외기질(ECM) 물질이 안정적으로 결합을 형성할 수 있다.
또한, 이와 같은 생체적합성 나노피브릴을 포함하는 나노섬유 지지체는 생체적합성 나노섬유는 기계적 강도 및 탄성이 우수할 뿐만 아니라, 함수율 및 세포접착성이 향상될 수 있으므로, 세포가 성장하기에 적합한 환경을 제공할 수 있고, 3차원 세포배양이 가능하다.
상기 나노섬유 지지체를 이용하여 3차원 세포 배양이 가능하며, 조직공학용 지지체, 세포배양용 막, 세포부착용 지지체, 인공피부 조성용 지지체 또는 특이적 세포 진단용 키트에 사용할 수 있다.
또한, 생체적합성 나노피브릴에 젤라틴을 결합시키고, 젤라틴 표면에 항체, 호르몬 및 사이토카인 등과 같은 다양한 생체 분자 또는 약물을 결합시킴으로써 생체 분자 또는 약물을 효과적으로 전달할 수 있다.
일 양상에 있어서,
하기 화학식 1의 화합물로 표면개질되는 생체적합성 나노피브릴을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112016080810424-pat00002
[상기 화학식 1에서, R은 알데히드기로 치환된 C1 내지 C20의 알킬이다]
상기 화학식 1에서, R은 알데히드기로 치환된 C1 내지 C20의 알킬, 알데히드기로 치환된 C1 내지 C10의 알킬, 알데히드기로 치환된 C1 내지 C5의 알킬 또는 알데히드기로 치환된 C1 내지 C4의 알킬일 수 있다.
상기 생체적합성 나노피브릴은 생체적합성 나노섬유가 가수분해된 생체적합성 나노피브릴일 수 있다. 예를 들어, 가수분해된 폴리(ε-카프로락톤) (hydrolized poly(ε-caprolactone): hPCL) 나노피브릴은 PCL 나노섬유를 가수분해한 것을 의미하며, 예를 들어 1M의 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 가수분해 용액으로 사용할 수 있다. 또한, 가수분해에 의해 단편화된 hPCL 나노피브릴은 PCL의 히드록시기(-OH)가 외부로 노출되어서 SI-ATRP 반응이 효과적으로 일어날 수 있다.
상기 생체적합성 나노섬유는 생체적합성 폴리머를 전기방사하여 제조될 수 있다. 전기방사(electrospinning)는 전기적으로 하전된 고분자(폴리머) 용액 및 용융물이 젯(jet)을 통해 나노 섬유를 제조할 수 있는 공정을 의미하며, 나노섬유의 형상 및 크기의 조절이 용이하다. 이러한 전기방사 기술에는 용매에 용융 및 혼합이 가능한 모든 폴리머를 재료로 사용할 수 있다. 전기방사 가능한 생체적합성 폴리머로서, 예를 들어 폴리(ε-카프로락톤)(PCL), 폴리(락티드-코-글리코라이드)(PLGA), 폴리락타이드(PLA), 폴리글라이콜산(PGA), 폴리(L-락트산-코-에틸렌 글리콜)(PLLA-PEG), 폴리(비닐알콜)(PVA), 폴리카프로락톤-폴리에틸렌이민(PCL-PEI) 블록공중합체, 키틴, 키토산 및 콜라겐으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1의 화합물은 히드록시알킬 메타크릴레이트의 산화물일 수 있고, 예를 들어 산화제를 이용하여 히드록시알킬 메타크릴레이트의 히드록시기를 알데히드기로 산화시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 산화는 피리디늄 디크로메이트(pyridinium dichromate: PDC), 피리디늄 클로로크로메이트(pyridinium chlorochromate: PCC), H2O2, 과망간산칼륨(potassium permanganate) 및 이산화망간으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 산화제에 의한 것일 수 있다.
상기 히드록시알킬 메타크릴레이트는 히드록시메틸 메타크릴레이트(hydroxymethyl methacrylate: HMMA), 히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate: HEMA), 히드록시프로필 메타크릴레이트(2-hydroxypropyl methacrylate: HPMA) 및 히드록시부틸 메타크릴레이트(4-hydroxybutyl methacrylate: HBMA)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 양상에 있어서,
상기 표면개질된 생체적합성 나노피브릴은 여기에 공유결합하는 친수성 폴리머를 더 포함할 수 있다. 상기 공유결합은 표면개질된 생체적합성 나노피브릴의 알데히드기와 친수성 폴리머의 아민기가 이민 결합(imine bond)을 형성한 것일 수 있다. 예를 들어, 생체적합성 나노피브릴은 친수성 폴리머 특히, 젤라틴과 같은 세포외기질(ECM) 물질과 안정적으로 결합을 형성할 수 있다.
상기 친수성 폴리머는 인체 내의 조직에서 세포가 성장하는 환경인 세포외기질(ECM)을 구성하는 단백질 일 수 있고, 예를 들어 젤라틴, 콜라겐, 엘라스틴, 케라틴, 피브린 및 알부민으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 1차 또는 2차 아민기를 제공할 수 있는 다른 친수성 단백질을 포함한다.
상기 친수성 폴리머는 예를 들어 5% 이하의 폴리머 용액, 구체적으로 4%, 3%, 2%, 1.5%, 1.0%, 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6%, 0.5%, 0.4%, 0.3%, 0.2% 또는 0.1% 이하의 폴리머 용액일 수 있다. 예를 들어 상기 결합은 표면개질된 생체적합성 나노피브릴의 알데히드기(-CHO)와 젤라틴의 1차 아민기(-NH2)가 탈수축합반응을 통해 이민 결합(imine bond)을 형성한 것일 수 있다. 상기 결합 형성 방법은 예를 들어, 황산마그네슘과 같은 탈수제를 포함할 수 있다.
또 다른 일 양상에 있어서,
상기 생체적합성 나노피브릴을 포함하는 나노섬유 지지체를 제공하고, 상기 나노섬유 지지체는 조직공학용 지지체, 세포배양용 막, 세포부착용 지지체, 인공피부 조성용 지지체 또는 특이적 세포 진단용 키트에 사용될 수 있다.
또 다른 일 양상에 있어서,
생체적합성 폴리머를 전기방사하여 생체적합성 나노섬유를 제조하는 단계;
상기 생체적합성 나노섬유를 가수분해하여 생체적합성 나노피브릴을 제조하는 단계;
상기 생체적합성 나노피브릴에 히드록시알킬 메타크릴레이트를 중합시켜서 생체적합성 나노피브릴을 표면개질하는 단계;
상기 표면개질된 나노피브릴을 산화시키는 단계; 및
상기 산화된 나노피브릴과 친수성 폴리머를 결합시키는 단계를 포함하는 생체적합성 나노피브릴의 제조방법을 제공한다.
상기 히드록시알킬 메타크릴레이트를 생체적합성 나노피브릴에 중합시키는 반응은 표면 개시된 원자이동라디칼 중합반응(surface-initiated atom-transfer radical polymerization: SI-ATRP)에 의할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 SI-ATRP 반응은 가수분해된 생체적합성 나노피브릴의 표면에 Br을 결합시키는 단계; 및
Br이 결합된 나노피브릴에 히드록시알킬 메타크릴레이트, 촉매 및 리간드를 가하여 중합시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 SI-ATRP 반응은 나노피브릴 표면에 Br을 도입하기 위해서 α-브로모이소부틸 브로마이드(α-bromoisobutyryl bromide: BIBB) 또는 2-브로모프로피오닐 브로마이드(2-bromopropionyl bromide)를 이용할 수 있고, 촉매로서 예를 들어 CuBr 및/또는 CuBr2을 사용할 수 있고, 리간드로서 2,2-비피리딘(2,2'-bipyridine: bpy) 및/또는 그 유도체를 사용할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 SI-ATRP 반응은 나노피브릴의 표면에 노출된 하이드록실기(-OH)에 α-브로모이소부틸 브로마이드(BIBB)를 가하여 결합시켜 나노피브릴 표면에 SI-ATRP를 위한 BR 표면(-Br)을 유도한 후, 히드록시알킬 메타크릴레이트 예컨대 히드록시알킬 메타크릴레이트는 히드록시메틸 메타크릴레이트(hydroxymethyl methacrylate: HMMA), 히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate: HEMA), 히드록시프로필 메타크릴레이트(2-hydroxypropyl methacrylate: HPMA) 또는 히드록시부틸 메타크릴레이트(4-hydroxybutyl methacrylate: HBMA)와, 촉매로서 예컨대 CuBr 또는 CuBr2과, 리간드로서 예컨대 2,2-비피리딘(bpy)를 함께 넣어줌으로써 표면으로부터 중합반응(polymerization)이 일어나도록 할 수 있다.
또한, 산화된 나노피브릴은 친수성 폴리머와 공유결합할 수 있고, 12시간, 6시간, 또는 3시간 이내의 단시간에도 반응할 수 있다.
상기 일 구현예에 따른 생체적합성 나노피브릴의 제조과정의 모식도를 도 1에 나타내었다.
본 발명에서 나노섬유 표면에 코팅된 젤라틴은 세포와 나노섬유의 결합을 증가시키며, 이로 인해 기존의 나노섬유보다 세포의 높은 점착 효율을 나타낼 수 있다. 또한, 젤라틴은 세포 성장을 위한 적합한 환경을 제공하여 세포 지지체로서도 우수한 효과를 지닌다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
비교예 1과 2 및 실시예 1
A. 가수분해를 통한 PCL 나노피브릴 ( hPCL NF ) 제조
폴리(ε-카프롤락톤)(PCL)(Mw 65,000)을 클로로포름과 메탄올(3:1, v/v) 혼합액에 20% (w/v)로 녹이고, 1mL/h의 유속(flow rate)으로 25G 니들(needle)을 통해 흘려주면서 여기에 15kV의 전하를 가해 그라운드(ground)에 증착되도록 전기방사하였다. 니들(needle)과 그라운드와의 거리는 15cm, 습도는 25%로 하였다. 10분 동안 전기방사하여 받은 PCL 그물망(mesh) 약 200mg을 그라인더(grinder)를 사용하여 잘게 찢어서 표면적을 넓혔다(도 1(A)). 이어서 찢어진 200mg의 PCL 나노섬유에 1M NaOH를 120rpm으로 교반하면서 37℃에서 6시간 동안 처리하여 가수분해시켜서 마이크로 단위로 나노섬유가 단편화(fragmentation)되도록 가수분해된 PCL 나노피브릴(hPCL NF)을 제조하였다(도 1(B)). 섬유의 길이는 가수분해 시간을 통해 조절하였다. 6시간 이후 증류수(DW)로 3번 세척하고 동결건조하여 가수분해된 PCL 나노피브릴(hPCL NF)을 얻었다. A 단계까지만 제조한 hPCL NF을 비교예 1로 하였다.
B. 표면 개시된 원자이동라디칼 중합(surface-initiated atom-transfer radical polymerization: SI-ATRP) 반응을 통한 HEMA로 표면개질된 hPCL 나노피브릴 (HEMA-hPCL NF)의 제조
이어서 화학적 결합을 통해 나노피브릴 표면에 젤라틴이 안정하게 결합할 수 있도록 유도하기 위해서 hPCL을 SI-ATRP를 통해 표면개질 하였다. 구체적으로 작용기 도입을 위해 hPCL NF를 백본(backbone)으로 하여 SI-ATRP를 진행하였다. hPCL NF 100mg을 이소프로필 알코올(IPA) 300mL에 분산시킨 후 질소 퍼지(N2 purging)를 0℃에서 30분 동안 하였다. 이후 개시제(initiator)인 α-브로모이소부틸 브로마이드(BIBB) 3mL와 피리딘(pyridine) 1.5mL을 첨가하여 2시간 동안 0℃에서 반응시키고, 이어서 2시간 이후 상온에서 12시간 동안 반응시켜서 hPCL-Br 표면을 유도(initiation)하였다(도 1(C)). 이후 원심분리기를 사용하여 1200rpm에서 10분 동안 IPA로 3번 세척하였다. 계속하여 BIBB로 인해 Br이 결합된 hPCL을 혼합용액(DMF:DW:IPA =1:3:3, v/v/v) 4mL에 분산시켰다. hPCL이 분산된 용액에 2, 2′-비피리딘(bpy) 6.87mg, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA) 28.63mg, CuBr 3.16mg (HEMA:CuBr:bpy = 100:1:2, 몰비)을 차례로 넣어준 후 마그네틱 바(magnetic bar)를 사용하여 교반하면서 상온에서 6시간 동안 중합반응(polymerization)을 진행하여, HEMA로 표면개질된 생체적합성 나노피브릴을 제조하였다(도 1(D). 반응 후 메탄올로 3번 동안 세척하였다. B 단계까지만 제조한 HEMA-hPCL NF을 비교예 2로 하였다.
C. HEMA로 표면개질된 hPCL 나노피브릴 ( HEMA - hPCL NF ) 표면의 히드록시기가 알데히드기로 산화된 hPCL 나노피브릴 (odHEMA-hPCL NF)의 제조
이어서 HEMA-hPCL 30mg을 에테르(ether) 30mL에 분산시킨 후 여기에 피리디늄 디크로메이트(pyridinium dichromate: PDC) 50mM을 가하고 빛을 차단하여 120rpm에서 교반하며 12시간 동안 반응시켜서 HEMA의 히드록시기를 알데히드기로 산화시켰다(도 1(E)). 이후 DW를 사용하여 붉은색이 사라질 때까지 세척을 진행하였다. C 단계까지 제조한 odHEMA-hPCL NF을 실시예 1로 하였다. 치환된 알데히드기를 FT-IR을 통해 확인하였다(도 3).
D. 표면에 젤라틴이 코팅된 PCL 나노피브릴의 제조
세포가 나노피브릴 주변에 점착하는 효율을 높이기 위해 표면에 젤라틴을 코팅하였다(도 1(F). 젤라틴의 코팅 정도를 알아보기 위해서 젤라틴 용액 0.5%(w/v) 및 1%(w/v)를 각각 PBS (pH 7.2) 50℃에 녹인 후 상온에서 보관하여 준비하였다. 가수분해된 PCL 나노피브릴(hPCL)(비교예 1), HEMA로 표면개질된 가수분해 PCL 나노피브릴(HEMA-hPCL)(비교예 2) 및 표면의 히드록시기가 알데히드기로 산화된 PCL 나노피브릴(odHEMA-hPCL)(실시예 1)을 2mg씩 준비하여서 젤라틴 용액 0.5%(w/v) 및 1%(w/v)의 각각 1mL에 분산시킨 후 교반하면서 3시간 동안 반응시켰다. 또한, 동일하게 상기 비교예 1과 2 및 실시예 1에서 제조된 나노피브릴을 2mg씩 준비하여서 젤라틴 용액 0.5%(w/v) 및 1%(w/v)의 각각 1mL에 분산시킨 후 교반하며 12시간 동안 반응시켰다.
반응 후 물로 3번 세척하였고 세척 시 생기는 상층액을 따로 모았다. 반응하지 않고 상층액에 남은 젤라틴의 양을 BCA 분석(assay)으로 측정하였다(도 4).
실험예 1: 나노피브릴의 SEM 이미지 관찰
상기 비교예 1과 2 및 실시예 1에서 제조된 나노피브릴의 형태학적인 변화를 확인하기 위해 SEM (scanning electron microscope) 관찰하였다. 상기 나노피브릴의 SEM 이미지를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 그림은 각각 비교예 1과 2 및 실시예 1에서의 (A)hPCL, (B) HEMA-hPCL 및 (C) odHEMA-hPCL 나노피브릴의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 2에 따르면, SEM을 통해 나노피브릴의 구조를 관찰한 결과, (A) hPCL의 길이는 약 26.07 ± 22.73㎛이며 너비는 2.04 ± 0.36㎛이었다. (B) HEMA-hPCL의 길이는 20.93 ± 24.63㎛, 너비는 4.50 ± 0.67㎛이었다. (C) odHEMA-hPCL은 HEMA-hPCL과 비교했을 때 길이 및 너비가 큰 변화없이 비슷하였다.
마이크로 길이의 나노피브릴은 세포와 함께 배양 시 세포의 주변을 3차원적으로 감싸 안을 수 있을 것으로 예상되고, 이로 인해 3차원적인 세포 배양이 가능할 것으로 기대할 수 있다.
또한, 도 2에 따르면, (A) hPCL와 비교하여 (B) HEMA-hPCL 및 (C) odHEMA-hPCL에서 너비가 약 2배 증가하였다. hPCL 표면에 HEMA가 결합됨으로써 너비가 증가 된 것으로 보인다.
또한, 도 2에 따르면, (A) hPCL 표면은 매끈한 것에 비해, HEMA가 표면에 결합된 (B) HEMA-hPCL은 표면이 더 거칠어진 것으로 관찰되었다. (C) odHEMA-hPCL은 PDC로 표면의 알코올기를 알데하이드기로 치환을 하였지만 표면에는 변화가 없었다.
실험예 2: 나노피브릴의 FT-IR 확인
상기 비교예 1과 2 및 실시예 1에서 제조된 (A) hPCL, (B) HEMA-hPCL 및 (C) odHEMA-hPCL 나노피브릴의 표면개질화를 FT-IR을 통하여 확인하였다(도 3).
도 3(A)에 따르면, (A) hPCL은 PCL의 폴리머 쇄(chain) 중 -CH2 (2944, 2865cm-1), -C=O (1720cm-1) 및 -CH (732cm-1) 등의 피크가 관찰되었다.
도 3(B)에 따르면, (B) HEMA-hPCL의 경우 HEMA의 말단의 히드록시기(-OH)로 인해 3200cm-1에서 둥글게 피크가 보였고, 이를 통해 SI-ATRP 반응에 의해 HEMA가 hPCL 나노피브릴에 잘 결합되었음을 확인할 수 있었다.
도 3(C)에 따르면, (C) odHEMA-hPCL의 경우 -OH기가 산화되어 -CHO로 치환되어서 HEMA-hPCL에서 관찰되었던 -OH (3200cm- 1)가 사라진 것을 확인할 수 있었다.
실험예 3: 나노피브릴에 결합된 젤라틴 코팅 양 평가
상기 비교예 1과 2 및 실시예 1에서 제조된 hPCL, HEMA-hPCL 및 odHEMA-hPCL 나노피브릴과 0.5% 젤라틴 용액을 37℃에서 3시간 및 12시간 동안 각각 배양하여서 나노피브릴에 젤라틴이 코팅될 수 있도록 하였다. 배양 3시간 후 및 12시간 후, BCA 분석을 통해서 각각의 배양액에서 상층액의 비결합 젤라틴을 정량함으로써 상기 각각의 나노피브릴에 대한 젤라틴의 코팅비율(흡착비율)을 구하였다. 상기 측정하여 구한 젤라틴 코팅비율을 도 4(A)에 나타내었다.
또한, 젤라틴 용액의 농도만을 1% 젤라틴 용액으로 달리하여 hPCL, HEMA-hPCL 및 odHEMA-hPCL에 대해서 동일한 실험을 3시간 및 12시간 동안 진행하여 각각의 나노피브릴에 대한 젤라틴의 코팅비율(흡착비율)을 구하였다. 상기 측정하여 구한 젤라틴 코팅비율을 도 4(B)에 나타내었다.
도 4(A), (B)에 따르면, odHEMA-hPCL 나노피브릴에는 hPCL 또는 HEMA-hPCL의 나노피브릴보다 훨씬 더 많은 젤라틴이 결합되었다. 이는 odHEMA-hPCL 나노피브릴의 표면이 알데히드기를 작용기로 갖는 메타크릴레이트 중합체로 개질 되어있기 때문에 젤라틴과 안정한 화학적 결합을 형성할 수 있고, 따라서 젤라틴이 단순히 물리적인 힘으로 코팅되어 있는 hPCL 또는 HEMA-hPCL 나노피브릴보다 더 많은 양의 젤라틴이 결합할 수 있는 것으로 생각된다.
또한, 도 4(A)에 따르면, 0.5%의 젤라틴 농도에서 odHEMA-hPCL 나노피브릴은 3시간 이내의 단시간에도 hPCL 또는 HEMA-hPCL의 나노피브릴보다 많은 양의 젤라틴이 코팅되었다. 이는 알데히드기를 작용기로 가지는 메타크릴레이트 중합체로 표면개질된 odHEMA-hPCL 나노피브릴의 표면에서는 작용기인 알데히드기와 젤라틴의 아민기가 이민 결합(imine bond)과 같은 안정한 화학적 결합을 형성할 수 있기 때믄으로 보인다.
도 4(A),(B)에 따르면, hPCL 나노피브릴은 0.5% 젤라틴 농도에서 3시간보다 12시간에서 더 많은 젤라틴이 결합하였고, 1% 젤라틴 농도에서 시간에 관계없이 비슷하게 코팅이 되었다. 다만, 농도 및 시간에 상관없이 odHEMA-hPCL 나노피브릴보다는 코팅된 젤라틴의 양이 작았다.
도 4(A),(B)에 따르면, HEMA-hPCL 나노피브릴은 젤라틴이 odHEMA-hPCL의 나노피브릴보다 코팅된 젤라틴의 양이 작았고, hPCL 나노피브릴보다도 작았다. 이는 HEMA가 갖는 안티파울링(anti-fouling)효과에 의해 단백질인 젤라틴이 잘 결합되지 못하는 것으로 보인다.
결과적으로, 알데히드기를 작용기로 갖는 메타크릴레이트 중합체로 표면개질된 odHEMA-hPCL 나노피브릴에서 가장 많은 양의 젤라틴이 나노피브릴 표면에 결합하였다. 이를 통해 odHEMA-hPCL 나노피브릴에 젤라틴과 같은 세포외기질(ECM) 물질이 효과적으로 결합할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 이를 이용하여 기존의 나노섬유보다 세포 점착 효율이 우수한 나노섬유 지지체를 제공할 수 있고, 세포 간 세포, 세포 간 지지체 결합 등을 통하여 3차원 세포 성장이 가능한 환경을 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1의 화합물로 표면개질되고, 친수성 폴리머가 공유결합하는 생체적합성 나노피브릴:
    [화학식 1]
    Figure 112017079485746-pat00003

    상기 화학식 1에서, R은 알데히드기로 치환된 C1 내지 C20의 알킬이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 생체적합성 나노피브릴은 생체적합성 나노섬유가 가수분해된 것인 생체적합성 나노피브릴.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 생체적합성 나노섬유는 폴리(ε-카프로락톤)(PCL), 폴리(락티드-코-글리코라이드)(PLGA), 폴리락타이드(PLA), 폴리글라이콜산(PGA), 폴리(L-락트산-코-에틸렌 글리콜)(PLLA-PEG), 폴리(비닐알콜)(PVA), 폴리카프로락톤-폴리에틸렌이민(PCL-PEI) 블록공중합체, 키틴, 키토산 및 콜라겐으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 폴리머가 전기방사(electrospinning)된 것인 생체적합성 나노피브릴.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 히드록시알킬 메타크릴레이트의 산화물인 생체적합성 나노피브릴.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 히드록시알킬 메타크릴레이트는 히드록시메틸 메타크릴레이트(hydroxymethyl methacrylate: HMMA), 히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate: HEMA), 히드록시프로필 메타크릴레이트(2-hydroxypropyl methacrylate: HPMA) 및 히드록시부틸 메타크릴레이트(4-hydroxybutyl methacrylate: HBMA)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 생체적합성 나노피브릴.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 친수성 폴리머는 젤라틴, 콜라겐, 엘라스틴, 케라틴, 피브린 및 알부민으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 생체적합성 나노피브릴.
  8. 청구항 1의 생체적합성 나노피브릴을 포함하는 나노섬유 지지체.
  9. 청구항 8에 있어서, 조직공학용 지지체, 세포배양용 막, 세포부착용 지지체, 인공피부 조성용 지지체 또는 특이적 세포 진단용 키트에 사용되는 나노섬유 지지체.
  10. 생체적합성 폴리머를 전기방사하여 생체적합성 나노섬유를 제조하는 단계;
    상기 생체적합성 나노섬유를 가수분해하여 생체적합성 나노피브릴을 제조하는 단계;
    상기 생체적합성 나노피브릴에 히드록시알킬 메타크릴레이트를 중합시켜서 생체적합성 나노피브릴을 표면개질하는 단계;
    상기 표면개질된 나노피브릴을 산화시키는 단계; 및
    상기 산화된 나노피브릴과 친수성 폴리머를 결합시키는 단계를 포함하는 표면개질된 생체적합성 나노피브릴의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 중합은 표면 개시된 원자이동라디칼 중합반응(surface-initiated atom-transfer radical polymerization: SI-ATRP)에 의한 것인 표면개질된 생체적합성 나노피브릴의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 SI-ATRP 반응은 가수분해된 생체적합성 나노피브릴에 α-브로모이소부틸 브로마이드(α-bromoisobutyryl bromide: BIBB)를 첨가하여 나노피브릴 표면의 하이드록실기(-OH)에 Br을 결합시키는 단계; 및
    Br이 결합된 나노피브릴에 히드록시알킬 메타크릴레이트, CuBr 및 2,2′-비피리딘(bpy)을 가하여 중합시키는 단계를 포함하는 표면개질된 생체적합성 나노피브릴의 제조방법.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 산화는 피리디늄 디크로메이트(pyridinium dichromate: PDC), 피리디늄 클로로크로메이트(pyridinium chlorochromate: PCC), H2O2, 과망간산칼륨(potassium permanganate) 및 이산화망간으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 산화제에 의한 것인 표면개질된 생체적합성 나노피브릴의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115779155A (zh) * 2022-11-10 2023-03-14 奥精医疗科技股份有限公司 一种抗菌引导骨再生膜及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000514698A (ja) 1997-01-15 2000-11-07 オーケスト インコーポレイテッド 骨および軟骨修復のためのコラーゲン−多糖類マトリックス
KR101515516B1 (ko) * 2013-12-02 2015-04-27 강원대학교산학협력단 천연 프로테오글리칸 유사 합성 나노피브릴, 그 제조방법, 및 그의 용도

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000514698A (ja) 1997-01-15 2000-11-07 オーケスト インコーポレイテッド 骨および軟骨修復のためのコラーゲン−多糖類マトリックス
KR101515516B1 (ko) * 2013-12-02 2015-04-27 강원대학교산학협력단 천연 프로테오글리칸 유사 합성 나노피브릴, 그 제조방법, 및 그의 용도

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115779155A (zh) * 2022-11-10 2023-03-14 奥精医疗科技股份有限公司 一种抗菌引导骨再生膜及其制备方法和应用
CN115779155B (zh) * 2022-11-10 2023-12-26 奥精医疗科技股份有限公司 一种抗菌引导骨再生膜及其制备方法和应用

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