KR102554844B1 - Tpgs-솔루플러스 결합체 및 이를 포함하는 온도감응성 주입형 하이드로겔 - Google Patents

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Abstract

TPGS(D-α-토코페롤 폴리에틸렌 글리콜 석시네이트) 및 솔루플러스 고분자가 결합된 TPGS-솔루플러스 결합체 및 이를 포함하는 하이드로겔 조성물은 체내 주입시 신속히 겔화됨으로써 생체내 체류시간이 증가할 수 있으므로 약물의 서방성 방출 또는 조직재생을 위한 용도로 사용될 수 있다.

Description

TPGS-솔루플러스 결합체 및 이를 포함하는 온도감응성 주입형 하이드로겔 {TPGS-Soluplus conjugate and thermo-responsive injectable hydrogel containing the same}
본 발명은 TPGS-솔루플러스 결합체 및 이를 포함하는 온도감응성 주입형 하이드로겔에 관한 것이다.
온도감응성 하이드로겔은 조직재생용 세포 전달체와 약물 전달 시스템에서 널리 연구되고 있다. 일반적으로 친수성과 소수성 부분으로 구성된 고분자는 낮은 온도에서는 고분자의 친수기와 물 분자 사이의 수소 결합력이 우세하여 물에 용해되어 졸(sol) 상태가 되지만, 온도를 증가시키면 고분자의 소수기 부분의 결합력이 수소 결합력보다 우세하게 되므로 고분자의 소수기 부분이 응집하여 겔(gel) 상태로 상전이(phase transition)가 발생한다.
이러한 고분자 용액이 일반적인 온도에서 유체와 같은 졸 상태일 경우에는 단순한 혼합 과정을 통해 세포 및 약물과 혼합이 가능하며 인체 온도 이상의 열이 가해질 경우에는 겔을 형성하여 조직재생을 위한 지지체 또는 약물의 서방형 방출(sustained release)이 가능하게 된다.
그러나 이러한 고분자는 인체 내에서 사용된 후 인체의 신진 대사에 의해 체외로 방출되어야 한다. 따라서 의료용 또는 인체에 적용하기 위한 온도감응성 하이드로겔의 경우에는 생체적합성 (biocompatibility) 및 생분해성 (biodegradability) 성질을 갖는 것이 중요하다.
온도감응성의 특징을 갖는 대표적인 고분자 하이드로겔로는 폴록사머(poloxamer, 상품명 플루로닉(Pluronic®)(P. Holmqvist 등, Int.J. Pharm. 194: 103, 2000), 폴리나이팜(PNIPAAm)(M. Harmon 등, Macromolecules 36: 1, 2003), 히알루론산(HA)(M. Ogiso 등, J. Biomed. Mater. Res. 39: 3, 1998), 선형 폴리에틸렌글리콜(PEG)-폴리락트산/글리콜산공중합체(PLGA)-폴리에틸렌글리콜(PEG) (B. Jeong 등, J. Biomed. Mater. Res. 50: 2, 2000), 선형 폴리에틸렌글리콜(PEG)-폴리락트산(PLA)-폴리에틸렌글리콜(PEG), 별형 폴리락트산(PLA)-폴리에틸렌글리콜(PEG), 별형 폴리-ε-카프로락톤(PCL)-폴리에틸렌글리콜(PEG)(S. Zhao 등, J. Func. Polym. 15: 1, 2002) 등을 예로 들 수 있다.
그러나 상기에 열거된 하이드로겔 중에서 폴리나이팜은 자체 독성이 문제가 되고 그 외에 다른 하이드로겔들은 비교적 기계적 물성이 낮으며, 특히 조직 재생에 사용되기에 세포친화성을 부족한 단점이 있다. 이들 중에서 히알루론산이나 일부 플루로닉만이 미국 식품의약국(FDA)으로부터 인체에 사용가능한 주사 주입형 물질로 승인되어 있다.
플루로닉 고분자의 종류로는 F로 시작하는 F38, F68, F77, F77, F98, F108, F127 등과, L로 시작하는 L31,L42, L43, L44, L62, L72, L101 등과, P로 시작하는 P75, P103, P104 등(모두 상품명)이 알려져 있는데, 이들은 모두 폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO)의 구조를 갖는 것으로서, 조성비나 형태가 약간씩 상이하다. 이들 중에서 미국 식품의약국(FDA)의 허가를 받은 F68(분자량 8,700 달톤)과 F127(분자량 12,600 달톤)이 주로 생체재료로 사용되고 있다.
그러나 플루로닉 고분자의 고기능성 요구에 의해 분자량이 높아짐에 따라 체내에서 분해되지 않고 잔존하여 부작용이 증가할 가능성이 증가하는 문제점이 지적되고 있다. 이에 본 발명자들은 생체내 체류시간이 증가하면서도 생체친화성 및 생분해성이 우수한 온도감응성 하이드로겔을 개발하고자 하였다.
대한민국 공개공보 제10-2010-0044607호(2010.04.30)
본 발명의 목적은 생체적합성이 우수하면서도 더 신속하게 졸-겔 상전이가 일어날 수 있는 화합물 및 이를 포함하는 온도감응성 주입형 하이드로겔을 제공하는 것에 있다.
일 양상은, TPGS(D-α-토코페롤 폴리에틸렌 글리콜 석시네이트) 및 솔루플러스 고분자가 결합된 TPGS-솔루플러스 결합체를 제공한다.
일 구체예에 따르면, 상기 결합은 TPGS의 폴리에틸렌 글리콜기와 솔루플러스 고분자의 폴리에틸렌 글리콜기가 결합된 것일 수 있다.
일 구체예에 따르면, 상기 결합은 TPGS의 폴리에틸렌 글리콜기와 솔루플러스 고분자의 폴리에틸렌 글리콜기가 숙신산 무수물(succinic anhydride), 메틸 숙신산 무수물(methyl succinic anhydride), 말레산 무수물(maleic anhydride), 시트라콘산 무수물(citraconic anhydride), 아디프산 무수물(adipic anhydride), 또는 피멜린산 무수물(pimelic anhydride)기를 매개로 결합된 것일 수 있다.
솔루플러스는 상온에서는 졸(sol) 상태이지만, 온도가 상승하면 겔(gel) 형태로 상전이가 일어날 수 있다. 본 발명자는 솔루플러스에 TPGS가 결합되면 졸-겔화 시작 온도를 더 낮출 수 있을 뿐만 아니라 더 신속히 겔화가 일어남을 확인하였다. 온도감응성 하이드로겔은 이는 체내에 주입하였을 경우 바로 37℃에 도달하는 것이 아니기 때문에, 체내 주입시 즉시 겔형성이 시작되는 것이 아니다. 따라서 체내에서 신속히 겔이 형성되기 위해서는 상전이 온도는 목표온도인 체온보다 낮은 온도에서 겔이 형성되도록 최적화되어야 한다. 상전이 온도가 낮은 물질은 상전이 온도가 높은 물질과 비교하면 농도가 동일하더라도 겔형성이 빠를 뿐만 아니라, 동일한 목표 온도에 도달했을 때 점도가 더욱 높다. 점도가 높을수록 주입 또는 도포한 위치에 더 잘 고정될 수 있으며, 하이드로겔의 변형(deformation)을 억제할 수 있다. 이에 따라 상기 TPGS-솔루플러스 결합체로 제조된 하이드로겔은 졸-겔 상전이 시작온도가 낮아짐으로써 체내에서 신속히 상전이가 이루어짐으로써 체내의 체류시간이 더 증가할 수 있고, 체온이 낮은 부위에 주입해도 신속히 겔화가 일어날 수 있다. 이러한 특성으로 인해 약물을 담지시키면 이의 서방성이 향상될 수 있고, 세포를 담지시키면 조직재생을 위한 체류시간이 증가될 수 있다. 또한 TPGS-솔루플러스 결합체는 점도가 증가하였으므로 주입한 위치에 효과적으로 머무를 수 있으며 변형도 최소화될 수 있다. 솔루플러스 및 TPGS는 각각 통상기술자들에게 알려진 물질이지만, 이 둘이 결합된 TPGS-솔루플러스 결합체의 겔화 시간 단축, 졸-겔 상전이 온도의 감소, 및 점도 상승에 따른 유리한 효과들은 기존에 알려진 바가 없다.
본원에서 용어 "상온"은 20±5℃를 의미하는 것일 수 있다.
상기 TPGS(D-α-토코페롤 폴리에틸렌 글리콜 석시네이트)는 D-α-토코페롤 폴리에틸렌 글리콜 1000 석시네이트로 지칭될 수 있다.
일 구체예에 따르면, 상기 TPGS-솔루플러스 결합체는 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112021052661388-pat00001
상기 화학식 1에서, l은 333 내지 518이며, m은 321 내지 488이며, n은 263 내지 410이며, k는 20 내지 22이고, 상기 L은 주쇄의 탄소수가 2 내지 5이고, 치환기가 없거나 또는 메틸 치환기를 갖는 알킬렌기 또는 알케닐렌기일 수 있다.
일 구체예에 따르면, 상기 TPGS-솔루플러스 결합체는 하기 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112021052661388-pat00002
상기 화학식 2에서, l은 333 내지 518이며, m은 321 내지 488이며, n은 263 내지 410이며, k는 20 내지 22일 수 있다.
일 구체예에 따르면, 상기 솔루플러스 고분자는 폴리비닐카프로락탐(PCL)-폴리비닐아세테이트(PVA)-폴리에틸렌 글리콜 그래프트 공중합체 구조(polyvinyl capralactam-polyvinyl acetate-polyethylene glycol graft copolymer)일 수 있다.
상기 솔루플러스의 분자량은 1000 내지 140000 g/mol, 또는 90000 내지 140000 g/mol일 수 있으며 평균 분자량은 약 118000 g/mol일 수 있다.
상기 솔루플러스는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112021052661388-pat00003
상기 화학식 3에서, l은 333 내지 518이며, m은 321 내지 488이며, n은 263 내지 410이다.
상기 TPGS(D-α-토코페롤 폴리에틸렌 글리콜 석시네이트)는 D-α-토코페롤과 폴리에틸렌 글리콜 고분자가 숙신산 무수물(succinate anhydride)를 매개로 결합된 생분해성 고분자이다. 상기 TPGS의 분자량은 1000 내지 2000 g/mol, 1200 내지 1800 g/mol, 1300 내지 1700 g/mol, 1400 내지 1600 g/mol, 또는 1500 내지 1550 g/mol일 수 있으며, 일 실시예에 따르면 TPGS의 평균 분자량은 1513g/mol일 수 있다.
상기 TPGS는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112021052661388-pat00004
상기 화학식 4에서, k는 10 내지 50, 10 내지 30, 또는 20 내지 22일 수 있으며, 평균값은 22일 수 있다.
상기 TPGS-솔루플러스 결합체는 평균 분자량을 기준으로 TPGS 및 솔루플러스를 1:60 내지 1:90, 1:70 내지 1:80, 또는 1:77의 비율로 혼합하여 반응시킨 생성물일 수 있다. 상기 TPGS-솔루플러스 결합체는 TPGS 및 솔루플러스가 1:1의 몰비로 결합한 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면 1:1의 몰비로 결합시켜 제조한 TPGS-솔루플러스 결합체는 솔루플러스보다 평균 분자량이 증가했음에도 소수성 도메인이 증가하여 더 낮은 온도에서 겔화가 일어날 수 있으며, 겔화가 일어나는 온도의 범위가 감소하였다.
다른 양상은 상기 TPGS-솔루플러스 결합체를 포함하는 온도감응성 주입형 하이드로겔 조성물을 제공한다.
온도감응성 하이드로겔은 상온에서는 흐름 특성을 갖는 졸 상(sol phase)이지만, 체온과 유사한 온도(약 35 내지 40℃)에서는 겔 상(gel phase)로 상전이(겔화)가 일어날 수 있는 하이드로겔이다. 이러한 특성에 의해 온도감응성 하이드로겔 조성물은 주사에 의해 생체 내부로 주입이 용이하며, 생체 내에서는 겔화되어 담지된 약물의 서방성 방출 또는 조직재생을 위한 지지체 역할을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 TPGS-솔루플러스 결합체를 포함하는 온도감응성 주입형 하이드로겔 조성물은 약 32℃의 낮은 온도에서 신속히 겔로 변화하므로 온도가 낮은 신체부위에도 사용이 용이하고 신속히 겔화됨으로써 생체 내 지속시간이 증가하는 장점을 갖는다.
일 구체예에 따르면, 상기 하이드로겔 조성물은 상온에서는 졸 상(sol phase)이고 30 내지 40℃, 또는 30 내지 35℃에서는 겔 상(gel phase)일 수 있다.
일 구체예에 따르면, 상기 하이드로겔 조성물은 TPGS-솔루플러스 결합체를 20 내지 30 중량%, 20 내지 25 중량%, 또는 24 중량% 만큼 포함할 수 있다.
상기 온도감응성 주입형 하이드로겔 조성물은 약물 또는 세포를 더 포함할 수 있으며, 조직공학 및 약물전달시스템에 이용될 수 있다.
또 다른 양상은 상기 온도감응성 주입형 하이드로겔 조성물을 포함하는 약물 전달용 조성물을 제공한다.
상기 약물 전달용 조성물은 약물을 더 포함할 수 있으며, 약물은 예를 들면 펩타이드, RNA, 올리고뉴클레오티드, 폴리뉴클레오티드 및 소분자 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 약물전달용 조성물은 생체 내 주입하면 겔화됨으로써 담지된 약물을 서방성으로 방출할 수 있다.
상기 약물전달체는 사용 목적에 맞게 통상의 방법에 따라 경구 투여용 제형, 경피 투여용 제형, 주사제 등 다양한 형태로 제형화하여 사용할 수 있으나, 바람직하게는 주사제 형태로 제공될 수 있다. 주사 투여 방식은 정맥 주사, 피하 주사, 피내 주사, 근육 주사, 점적 주사 등이 있으나 특별히 한정되는 것은 아니다. 주사제는 생리식염액, 링겔액 등의 수성용제, 식물유, 고급 지방산 에스테르(예, 올레인산에칠 등), 알코올 류(예, 에탄올, 벤질알코올, 프로필렌글리콜, 글리세린 등) 등의 비수성용제 등을 이용하여 제조할 수 있고, 변질 방지를 위한 안정화제(예, 아스코르빈산, 아황산수소나트륨, 피로아황산나트륨, BHA, 토코페롤, EDTA 등), 유화제, pH 조절을 위한 완충제, 미생물 발육을 저지하기 위한 보존제(예, 질산페닐수은, 치메로살, 염화벤잘코늄, 페놀, 크레솔, 벤질알코올 등) 등의 약학적 담체를 포함할 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다.
또 다른 양상은 상기 온도감응성 주입형 하이드로겔 조성물을 포함하는 조직재생용 조성물을 제공한다.
상기 조직재생용 조성물은 세포를 더 포함할 수 있다. 세포는 임의 타입의 세포이다. 세포는 상기 하이드로겔 내에 포함되었을 때 생존 가능해야 한다. 예를 들면, 상기 세포는 포유류 세포(예를 들어, 인간 세포, 영장류 세포, 포유류 세포, 설치류 세포 등), 조류 세포, 어류 세포, 곤충 세포, 식물 세포, 진균 세포, 세균 세포 및 하이브리드 세포를 포함하지만, 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 세포는 예를 들면 줄기 세포, 분화전능성 세포, 다분화능 세포 및/또는 배아 줄기 세포가 포함될 수 있다. 상기 세포는 영장류 세포 및/또는 임의 조직으로부터의 얻은 세포주를 포함할 수 있으며 예를 들면, 심근세포, 근세포, 간세포, 각질세포, 멜라닌세포, 신경세포, 성상세포, 배아 줄기 세포, 성체 줄기 세포, 조혈 줄기 세포, 조혈 세포(예를 들어, 단핵구, 호중구, 대식세포 등), 법랑모세포, 섬유아세포, 연골세포, 골아세포, 파골세포, 신경세포, 정자 세포, 난 세포, 간 세포, 폐로부터의 상피 세포, 소화관으로부터의 상피 세포, 장, 간으로부터의 상피 세포, 피부 등으로부터의 상피 세포 및/또는 이들의 하이브리드가 사용될 수 있다.
상기 조직재생용 조성물은 예를 들면 혈관 조직, 심장 조직, 방광, 피부, 폐, 인대, 힘줄, 내분비선, 간, 신장 조직, 림프절, 췌장, 뼈, 또는 연골 등 다양한 조직의 성장 및/또는 대체를 포함하는 조직 재생을 위해 사용될 수 있다.
상기 조직재생용 조성물의 투여방법은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 주사 투여방식이 바람직할 수 있으며, 자세한 설명은 상술한 내용과 동일하다.
또 다른 양상에 따르면, TPGS(D-α-토코페롤 폴리에틸렌 글리콜 석시네이트)를 숙신산 무수물, 메틸 숙신산 무수물, 말레산 무수물, 시트라콘산 무수물, 아디프산 무수물, 또는 피멜린산 무수물과 반응시켜 카르복실기가 치환된 TPGS를 준비하는 단계; 및 상기 카르복실기가 치환된 TPGS(이하 TPGS-COOH로 지칭할 수 있다)와 솔루플러스를 반응시키는 단계를 포함하는 TPGS-솔루플러스 결합체의 제조방법을 제공한다.
상기 카르복실기가 치환된 TPGS를 준비하는 단계는 TPGS; 무수물(숙신산 무수물, 메틸 숙신산 무수물, 말레산 무수물, 시트라콘산 무수물, 아디프산 무수물, 또는 피멜린산 무수물); 및 축합반응제를 1:1:1 내지 1:1:2의 몰비로 혼합하여 용매에 용해시키고, 상온 내지 40℃에서 질소 충전 하에 1 내지 24시간 동안 반응시켜 실시할 수 있다. 상기 용매는 예를 들면 THF 또는 DMF가 사용될 수 있다. 상기 축합반응제는 DMAP(4-(dimethylamino)pyridine)이 사용될 수 있다.
상기 카르복실기가 치환된 TPGS(TPGS-COOH)와 솔루플러스를 반응시키는 단계는 TPGS-COOH, 솔루플러스, 및 축합반응제를 1:1:1 내지 1:1:2의 몰비로 혼합하여 용매에 용해시키고, 상온 내지 40℃에서 질소 충전하에 6 내지 48시간 반응시켜 실시할 수 있다. 상기 용매는 예를 들면 THF 또는 DMF가 사용될 수 있다. 상기 축합반응제는 DMAP, DCC(dicyclohexylcarbodiimide), 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.
일 구체예에 따른 TPGS-솔루플러스 결합체 및 이를 포함하는 하이드로겔은 생체적합성이며 솔루플러스보다 더 낮은 온도에서 졸-겔 상전이가 일어날 수 있다.
일 구체예에 따른 TPGS-솔루플러스 결합체 및 이를 포함하는 하이드로겔은 생체내 체류시간이 증가할 수 있으므로 약물의 서방성 방출 또는 조직재생을 위한 용도로 사용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 TPGS(D-α-Tocopherol polyethylene glycol 1000 succinate)가 결합된 솔루플러스 결합체(TPGS-Soluplus 결합체)의 제조 과정을 나타내는 모식도이다.
도 2는 일 실시예에서 제조된 TPGS-Soluplus 결합체의 1H NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다. A는 Soluplus의 1H NMR 스펙트럼이고 B는 TPGS-Soluplus 결합체의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 3은 Soluplus 하이드로겔 및 TPGS-Soluplus 결합체 하이드로겔의 온도 및 농도 변화에 따른 졸-겔 상전이 변화 양상 및 겔 형성 농도를 나타낸 그래프이다. A는 Soluplus 하이드로겔에 대한 것이고, B는 TPGS-Soluplus 결합체 하이드로겔에 대한 것이다
도 4은 Soluplus 하이드로겔 및 TPGS-Soluplus 결합체 하이드로겔의 온도 변화에 대해 유변학적 특성에 따른 졸-겔 변화 양상을 나타낸 그래프이다. A는 Soluplus 하이드로겔에 대한 것이고, B는 TPGS-Soluplus 결합체 하이드로겔에 대한 것이다.
도 5는 TPGS-Soluplus 결합체 하이드로겔이 상온 및 37℃에서 졸-겔 변화 양상을 나타냄을 확인한 사진이다. A는 상온에서 졸 상태를 유지한 것이고 B는 37℃에서 겔 상태로 변화한 사진이다.
도 6은 일 실시예에 따라 제조된 TPGS-Soulplus 결합체 하이드로겔을 쥐에 주사로 주입 후 겔 형성 및 유지를 측정한 사진이다.
이하 하나 이상의 구체예를 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: TPGS 및 솔루플러스의 결합체(TPGS-Soluplus 결합체) 제조
평균 분자량이 약 1513 g/mol인 TPGS (D-α-Tocopherol polyethylene glycol 1000 succinate) 1.51g(1 mmol)을 테트라하이드로퓨란(THF) 40ml에 녹인 후, Succinic anhydride 0.1g (1 mmol)와 Dimethylaminopyridine(DMAP) 0.12g를 넣고 질소 충전 하에 상온에서 최소 1시간에서 24시간 동안 반응시켰다. 반응 후에 Evaporator를 이용하여 테트라하이드로퓨란(THF) 용매를 증발시키고, 생성물을 40mL 증류수에 용해시킨 뒤 Dialysis membrane으로 2일간 투석하여 남은 DMAP를 제거하였다. 투석으로 제거되지 않은 잔류 불순물을 추가로 제거하기 위해 투석한 생성물을 5000rpm으로 20분간 원심분리하여 불순물을 침전시키고 상등액을 0.45㎛ membrane filter로 감압여과하여 정제하였다. 정제된 용액을 동결건조하여 점성있는 백색 분말(TPGS-COOH)을 얻었다.
다음으로, 상기 TPGS-COOH 0.127g(0.08mmol)을 THF 40ml에 녹인 후, DMAP 0.01g(0.08mmol), Dicyclohexylcarbodiimide(DCC) 0.0165g을 넣고 20분간 반응시켰다. 그 후, 솔루플러스(Soluplus) 9.2g을 칭량하여 첨가하고 상온에서 질소 충전 하에 최소 6시간에서 48시간 동안 반응시켰다. 그 후, Evaporator를 이용하여 THF 용매를 증발시키고, 생성물을 40mL 증류수에 용해시킨 뒤 Dialysis membrane으로 2일 동안 투석하여 남은 DCC 및 DMAP을 제거하였다. 투석으로 제거되지 않은 잔류 불순물을 제거하기 위해 투석한 생성물을 5000rpm으로 20분간 원심분리하여 불순물을 침전시킨 뒤 상등액을 0.45㎛ membrane filter로 감압여과하여 정제하였다. 정제된 용액을 동결건조하여 결정형 투명한 분말 형태의 TPGS-Soluplus 결합체를 얻었다. 건조된 TPGS-Soluplus 결합체 분말은 시브(sieve)을 이용하여 입도(평균 입경 크기)가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 입자를 선별하였다.
전술한 방법을 도 1에 도식화하였다. 도 1에 따르면, TPGS 1000에 Succinic anhydride 및 Soluplus를 순차적으로 반응시켜 TPGS-Soluplus 결합체를 제조할 수 있다.
도 2에 상기 제조된 TPGS-Soluplus 결합체의 1H NMR 스펙트럼을 나타내었다. D2O 용매에 용해시킨 Soluplus의 H-NMR 데이터와 비교하여 TPGS-Soluplus 결합체가 합성되었는지 확인하였다. Soluplus의 H (a, b) 피크 양상을 기준으로 보면, TPGS-Soluplus의 H (a, b, c, d) 피크 양상은 피크 면적을 기준으로 TPGS가 가지고 있는 단량체(k=22) 만큼의 Integrated area가 증가하였으므로 TPGS-COOH의 H (c, d)가 부가된 것을 확인할 수 있다.
실시예 2: TPGS-Soluplus 결합체 하이드로겔 제조
실시예 1에서 제조된 TPGS-Soluplus 결합체 분말을 용매에 녹여 온도감응성 주입형 하이드로겔을 제조하였다. 먼저, TPGS-Soluplus 결합체 1200mg을 증류수(D.W, 5mL)에 24%(w/v) 농도로 첨가하고, 마그네틱 바를 이용하여 4시간 이상 교반시켜 약한 푸른빛의 용액을 제조하였다. 그 후, 용액을 상온에서 1일 동안 정치시켰다. 비교를 위해 Soluplus를 이용하여 동일한 방법으로 졸을 제조하였다. 도 3에 명시된 졸-겔 상전이 곡선 데이터 기반으로 24(w/v)% 농도를 최적의 농도를 결정하였다.
실시예 3: TPGS-Soluplus 결합체 하이드로겔의 졸-겔 변화 양상 확인
상기 실시예 2에서 제조된 TPGS-Soluplus 결합체 하이드로겔과 Soluplus 하이드로겔을 이용하여 온도에 따른 졸-겔 변화 양상을 관찰하고, 그 결과를 도 4 및 도 5에 나타내었다. 도 4에서 G'은 저장탄성률(Storage modulus)로서 탄성의 정도에 대한 값을 나타내며, G''은 손실탄성률(loss modulus)로서 점성의 정도에 대한 값을 나타낸다. 도 5에서 A는 상기 TPGS-Soluplus 결합체 하이드로겔이 상온에서 졸 상태인 사진이고, B는 37℃에서 겔로 상변화한 사진이다.
도 4에 따르면, 상기 TPGS-Soluplus 하이드로겔 및 Soluplus는 30℃ 미만 온도에서 졸(sol) 상태이지만, 30 내지 40℃에서는 겔(gel) 상태로 상전이(phase transition) 되었다. 저장탄성률(Storage modulus, G')과 손실탄성률(loss modulus, G'')이 중첩되는 부분인 최소 겔 형성 지점(Critical gel point)에 의하면, TPGS-Soluplus 하이드로겔은 35 내지 40℃에서 졸-겔 상변화가 일어났다. 특히, Soluplus 하이드로겔의 최소 겔 형성 지점(Critical gel point)은 32.4℃인 반면, TPGS-Soluplus 하이드로겔의 최소 겔 형성 지점은 30.7℃로서 Soluplus 하이드로겔보다 더 낮은 온도에서 상전이가 일어났다.
또한 하기 표 1에 따르면, Soluplus는 36.8℃에서의 저장탄성률(Storage modulus, G')이 11,900Pa이지만, TPGS-Soluplus는 33,500Pa로 저장탄성률이 약 3배 이상의 높았으므로 점도 또한 3배 이상 높은 것으로 평가할 수 있다.
Sample list Loss modulus(G''), Pa Storage modulus(G'), Pa Temperature(°C)
Soluplus
(24%)		 0.883 0.141 4.0
0.500 0.164 25.1
4480.0 11900.0 36.8
5500.0 17300.0 40.0
TPGS-Soluplus
(24%)		 0.913 0.174 4.0
0.661 0.342 25.1
11000.0 33500.0 36.8
12400.0 40900.0 40.0
실시예 4: TPGS-Soluplus 하이드로겔의 생체 내 겔 형성 확인
상기 실시예 2에서 제조된 TPGS-Soluplus 하이드로겔을 마우스에 피하 주사로 주입하여 생체 내에서의 체온에 의한 겔 형성을 확인하였다.
도 6에 따르면, TPGS-Soluplus 하이드로겔을 주입한 부분에서 부피 변화가 나타났으며, 피하주사 10분 뒤에 주사부위를 해부하여 확인한 결과 체온에 의해 겔이 형성되었음을 확인하였다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 가지고,
    용액상에서 상온에서는 액상이고 30℃ 이상의 온도에서 겔화가 일어나는,
    고분자:
    [화학식 1]
    Figure 112023016780359-pat00012

    상기 화학식 1에서, l은 333 내지 518이며, m은 321 내지 488이며, n은 263 내지 410이며, k는 20 내지 22이고,
    상기 L은 주쇄의 탄소수가 2 내지 5이고, 치환기가 없거나 또는 메틸 치환기를 갖는 알킬렌기 또는 알케닐렌기이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항의 고분자를 포함하는 온도감응성 주입형 하이드로겔 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하이드로겔은 상온에서는 졸 상(sol phase)이고 30℃ 내지 40℃에서는 겔 상(gel phase)인 온도감응성 주입형 하이드로겔 조성물.
  7. 제5항의 하이드로겔 조성물을 포함하는 약물 전달용 조성물.
  8. 제5항의 하이드로겔 조성물을 포함하는 조직재생용 조성물.
  9. TPGS(D-α-토코페롤 폴리에틸렌 글리콜 석시네이트)를 숙신산 무수물, 메틸 숙신산 무수물, 말레산 무수물, 시트라콘산 무수물, 아디프산 무수물, 또는 피멜린산 무수물과 반응시켜 카르복실기가 치환된 TPGS를 준비하는 단계; 및
    상기 카르복실기가 치환된 TPGS와 폴리비닐카프로락탐(PCL)-폴리비닐아세테이트(PVA)-폴리에틸렌 글리콜 그래프트 공중합체를 반응시키는 단계를 포함하는
    제1항의 고분자의 제조방법.

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