KR102632923B1 - Hydrogel and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 약물 전달능이 우수하며, pH 의존적이고, 생체 적합적이고, 생분해성뿐만 아니라 항균성을 지닌 하이드로겔 및 이의 제조 방법을 제공하는 것으로, 상세하게 본 발명은 방사선이 조사된 키토산, 천연 겔화 고분자, 친수성 합성 고분자 및 (3-머캅토프로필)트리메톡시실란((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane, MPTMS)을 포함하는, 하이드로겔 및 이의 제조방법을 제공한다. The present invention provides a hydrogel with excellent drug delivery ability, pH-dependent, biocompatible, biodegradable, and antibacterial properties, and a method for producing the same. In detail, the present invention provides a hydrogel with excellent drug delivery ability, pH-dependent, biocompatible, biodegradable, and antibacterial properties, and a method for manufacturing the same. A hydrogel comprising a hydrophilic synthetic polymer and (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) and a method for producing the same are provided.

Description

하이드로겔 및 이의 제조방법{Hydrogel and method for preparing the same}Hydrogel and method for preparing the same {Hydrogel and method for preparing the same}

본 발명은 약물전달 능력이 우수한 하이드로겔 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogel with excellent drug delivery ability and a method for manufacturing the same.

약물전달시스템은 기존 의약품의 부작용을 최소화하고 약물의 효능 및 효과를 극대화시켜 필요한 양의 약물을 효율적으로 전달할 수 있도록 설계한 제형(Dosage Form)이다. 이러한 약물전달시스템에서는 단백질, 유전자 등과 같은 거대분자의 효율적인 약물 전달을 위하여, 체내로 주입이 가능한 생체적합성 및/또는 생체분해성 하이드로겔이 개발되고 있다. 이러한 하이드로겔은 고분자의 화학적 및/또는 물리적 가교결합을 통해 하이드로겔을 형성하고 있으며, 화학적 결합을 위해서 일부 가교제를 사용하기도 한다. The drug delivery system is a dosage form designed to efficiently deliver the required amount of drug by minimizing the side effects of existing drugs and maximizing the efficacy and effect of the drug. In these drug delivery systems, biocompatible and/or biodegradable hydrogels that can be injected into the body are being developed for efficient drug delivery of macromolecules such as proteins and genes. These hydrogels are formed through chemical and/or physical cross-linking of polymers, and some cross-linking agents are used for chemical bonding.

또한, 하이드로겔은 수분 함량이 높고, 화학적 및/또는 물리적 특성을 조절하여 다양한 분야에 적용할 수 있다는 점에서 주목받고 있는 재료 중 하나이다. 특히 하이드로겔의 생체적합성을 조절하여 인체의 뼈, 연골, 피부 재생, 약물 전달, 상처의 치료 등에 사용될 수 있어, 조직재생 및 세포치료제로의 적용에 대한 그 수요가 날로 높아지는 추세이다.In addition, hydrogel is one of the materials that is attracting attention because it has a high water content and can be applied to various fields by controlling its chemical and/or physical properties. In particular, by adjusting the biocompatibility of hydrogel, it can be used for human bone, cartilage, and skin regeneration, drug delivery, and wound treatment, and the demand for tissue regeneration and application as a cell therapy agent is increasing day by day.

예를 들어, 한국 등록특허 제1985368호와 같이 습윤성이 있는 하이드로겔이 연구되고 있으며, 습윤성과 생체 적합성이 우수한 하이드로겔에 대한 기술 개발에 대한 요구가 계속해서 증가되고 있다.For example, hydrogels with wettability are being studied, such as in Korean Patent No. 1985368, and the demand for technology development for hydrogels with excellent wettability and biocompatibility continues to increase.

본 발명은 약물 전달능이 우수하며, pH 의존적이고, 생체적합적이고, 생분해성 특성뿐만 아니라 항균성을 지닌 하이드로겔 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a hydrogel with excellent drug delivery ability, pH-dependent, biocompatible, and biodegradable properties as well as antibacterial properties, and a method for producing the same.

본 발명의 일 견지에 있어서, 본 발명은 방사선이 조사된 키토산, 천연 겔화 고분자, 친수성 합성 고분자 및 (3-머캅토프로필)트리메톡시실란((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane, MPTMS)을 포함하는, 하이드로겔을 제공한다. In one aspect of the present invention, the present invention includes irradiated chitosan, natural gelling polymer, hydrophilic synthetic polymer and (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS), Hydrogel is provided.

본 발명의 다른 견지에 있어서, 본 발명은 키토산에 방사선을 조사하는 단계; 방사선이 조사된 키토산, 천연 겔화 고분자 및 친수성 합성 고분자를 상기 용매와 혼합하는 단계; 및 상기 용매에 (3-머캅토프로필)트리메톡시실란((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane, MPTMS)을 첨가하는 단계를 포함하는, 하이드로겔의 제조 방법을 제공한다.In another aspect of the present invention, the present invention includes the steps of irradiating chitosan with radiation; mixing irradiated chitosan, natural gelling polymer, and hydrophilic synthetic polymer with the solvent; and adding (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) to the solvent.

본 발명은 약물 전달능이 우수하고, 스웰링(swelling) 특성, 열적 안정성, 생분해성, 생체적합성 및 항균성을 가지는 하이드로겔을 제공할 수 있으며, 따라서 상기 본 발명의 하이드로겔은 방사성 펩타이드 및/또는 방사성 단백질 등 생리활성을 가진 방사성 약물이 생체 내에서 안정성을 유지해야 하는 경우에도 유용하게 적용될 수 있다.The present invention can provide a hydrogel with excellent drug delivery ability, swelling properties, thermal stability, biodegradability, biocompatibility and antibacterial properties. Therefore, the hydrogel of the present invention contains radioactive peptide and/or radioactive It can also be usefully applied when radioactive drugs such as proteins must maintain stability in vivo.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 제조 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 FTIR 분석 결과를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 증류수에서의 팽윤성을 측정한 결과를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 pH에 따른 팽윤성을 측정한 결과를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 이온성 용액(도 5(a)는 NaCl, 도 5(b)는 CaCl2)의 농도에 따른 팽윤성을 측정한 결과를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 생분해성을 측정한 결과를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 항균성을 웰 및 디스크 확산 방법으로 분석한 것으로, 웰 및 디스크 주위의 억제된 영역을 육안으로 관찰한 이미지를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 살모넬라 티피무리움(Salmonella typhimurium, Gram-negative) 및 리스테리아 모노사이토젠(Listeria monocytogenes, Gram-positive)에 대한 최소 저지 농도(Minimal inhibitory concentration, MIC)를 나타낸다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로겔의 약물 방출 능력을 측정한 결과를 나타낸다.
Figure 1 schematically shows a method for producing a hydrogel according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the results of FTIR analysis of a hydrogel according to an example of the present invention.
Figure 3 shows the results of measuring the swelling properties of the hydrogel in distilled water according to an example of the present invention.
Figure 4 shows the results of measuring the swelling properties of hydrogels according to an example of the present invention according to pH.
Figure 5 shows the results of measuring the swelling properties of the ionic solution of the hydrogel according to an example of the present invention (NaCl in Figure 5(a), CaCl 2 in Figure 5(b)).
Figure 6 shows the results of measuring the biodegradability of the hydrogel according to an example of the present invention.
Figure 7 shows the analysis of the antibacterial properties of the hydrogel according to an example of the present invention using the well and disk diffusion method, and shows an image of the inhibited area around the well and disk visually observed.
Figure 8 shows the minimum inhibitory concentration (MIC) of the hydrogel according to an embodiment of the present invention against Salmonella typhimurium (Gram-negative) and Listeria monocytogenes (Gram-positive) represents.
Figure 9 shows the results of measuring the drug release ability of the hydrogel according to an example of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명은 약물 전달능이 우수하고, 스웰링(swelling) 특성, 열적 안정성, 생분해성, 생체 적합성 및 항균성을 가지는 하이드로겔을 제공한다. The present invention provides a hydrogel that has excellent drug delivery ability, swelling properties, thermal stability, biodegradability, biocompatibility, and antibacterial properties.

상세하게, 본 발명은 방사선이 조사된 키토산, 천연 겔화 고분자, 친수성 합성 고분자 및 (3-머캅토프로필)트리메톡시실란((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane, MPTMS)을 포함하는, 하이드로겔을 제공한다. Specifically, the present invention provides a hydrogel comprising irradiated chitosan, a natural gelling polymer, a hydrophilic synthetic polymer, and (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS). .

일반적으로 키토산은 분자량이 매우 크기 때문에(약 300 내지 1000kDa), 물 등의 용매에 대한 용해성이 매우 낮고, 점도가 높다. 한편, 낮은 점도 및 높은 용해성을 갖는 경우 보다 우수한 물리화학적인 이점, 항균성, 항종양성 및 항진균성 등의 특성이 획득될 수 있기 때문에, 키토산의 분자량을 낮추는 것이 필요하다. In general, chitosan has a very large molecular weight (about 300 to 1000 kDa), so its solubility in solvents such as water is very low and its viscosity is high. On the other hand, when it has low viscosity and high solubility, it is necessary to lower the molecular weight of chitosan because better physicochemical advantages, antibacterial, antitumor, and antifungal properties can be obtained.

키토산의 분자량을 낮추는 방법은 당업계에 알려진 산화적 분해, 산 가수분해, 효소 분해 등의 방법이 사용될 수 있으나, 본 발명에 의하면 방사선을 조사하는 방법에 의해 키토산의 분자량을 낮출 수 있다. 이와 같은 방법은 비용적으로 효과적이며, 안전하고, 독성이 적고, 환경친화적이다. 보다 상세하게, 상기 방사선으로는 X선, 감마선 또는 전자선과 같은 방사선을 사용할 수 있다. Methods for lowering the molecular weight of chitosan include oxidative degradation, acid hydrolysis, and enzymatic degradation known in the art. However, according to the present invention, the molecular weight of chitosan can be lowered by irradiating radiation. This method is cost-effective, safe, less toxic, and environmentally friendly. More specifically, radiation such as X-rays, gamma rays, or electron beams may be used as the radiation.

키토산의 백본은 1-4 글리코시딕 결합을 가지는데, 방사선 조사에 의해 키토산의 C-H 및 C-OH 결합이 끊어지게 되어 키토산의 분자량이 낮아질 수 있는 것이다. 따라서, 방사선 조사는 키토산의 화학구조 내의 결합을 절단하여 중합체의 분자량을 감소시킨다. The backbone of chitosan has 1-4 glycosidic bonds, and irradiation can break the C-H and C-OH bonds of chitosan, lowering the molecular weight of chitosan. Therefore, irradiation cleaves the bonds in the chemical structure of chitosan, thereby reducing the molecular weight of the polymer.

따라서, 일반적인 키토산의 중량평균분자량은 31.00×104 내지 37.5×104정도이나, 본 발명의 방사선이 조사된 키토산의 중량평균분자량은 19.00×104 내지 21.50×104일 수 있으며, 바람직하게는 19.50×104 내지 21.00×104일 수 있다. 방사선이 조사된 키토산의 중량평균분자량이 19.50×104 미만인 경우에는 기계적인 물성(mechanical properties), 물리화학적 특성(physiochemical characteristics), 결정(crystallinity) 및 접촉각(contact angle)과 관련한 문제가 생길 수 있으며, 21.50×104을 초과하는 경우에는 점도가 높아지고 용해성이 낮아 약물전달능력(약물방출능력)이 현저히 감소하는 문제가 발생할 수 있다. Therefore, the weight average molecular weight of general chitosan is about 31.00×10 4 to 37.5×10 4 , but the weight average molecular weight of irradiated chitosan of the present invention may be 19.00×10 4 to 21.50×10 4 , preferably It may be 19.50×10 4 to 21.00×10 4 . If the weight average molecular weight of irradiated chitosan is less than 19.50×10 4, problems related to mechanical properties, physicochemical characteristics, crystallinity, and contact angle may occur. , if it exceeds 21.50×10 4 , the viscosity increases and solubility is low, which may cause a problem in which the drug delivery ability (drug release ability) is significantly reduced.

나아가, 본 발명은 하이드로겔을 제조할 수 있는 고분자로서, 천연 겔화 고분자를 사용할 수 있다. 다만, 천연 겔화 고분자는 원하지 않는 약한 기계적 강도로 인해 천연 겔화 고분자만을 사용하여 하이드로겔을 제조하는 데는 한계가 있다. 따라서, 본 발명은 천연 겔화 고분자뿐만 아니라 합성 고분자를 함께 사용할 수 있다. Furthermore, the present invention can use natural gelling polymers as polymers capable of producing hydrogels. However, there are limitations in producing hydrogels using only natural gelling polymers due to the undesirable weak mechanical strength of natural gelling polymers. Therefore, the present invention can be used not only with natural gelling polymers but also with synthetic polymers.

예를 들어, 본 발명은 천연 겔화 고분자로 갈락토만난, 글루코만난, 구아검, 로커스트 빈 검, 플루로닉, 아가, 알긴, 카라기난 검, 잔탄검, 타마린드검, 타라검, 카라야검 및 젤란검으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 천연 겔화 고분자를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. For example, the present invention provides natural gelling polymers such as galactomannan, glucomannan, guar gum, locust bean gum, pluronic, agar, algin, carrageenan gum, xanthan gum, tamarind gum, tara gum, karaya gum, and gellan gum. A natural gelling polymer containing at least one member selected from the group consisting of may be used, but is not limited thereto.

나아가, 본 발명은 합성 고분자로, 친수성 합성 고분자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 친수성 합성 고분자는 폴리비닐알코올, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐피롤리돈 및 폴리에틸렌글리콜으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 합성 고분자를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Furthermore, the present invention can use hydrophilic synthetic polymers as synthetic polymers. For example, the hydrophilic synthetic polymer may be a synthetic polymer containing at least one selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyacrylate, polyvinylpyrrolidone, and polyethylene glycol, but is not limited thereto.

한편, 본 발명의 약물전달용 하이드로겔은, 예를 들어, 하이드로겔 총 중량을 기준으로, 상기 방사선이 조사된 키토산 40 내지 80 중량%, 상기 천연 겔화 고분자 5 내지 15 중량%, 상기 친수성 합성 고분자 3 내지 10 중량% 및 (3-머캅토프로필)트리메톡시실란 10 내지 45 중량%을 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 방사선이 조사된 키토산 45 내지 75 중량%, 상기 천연 겔화 고분자 8 내지 13 중량%, 상기 친수성 합성 고분자 4 내지 8 중량% 및 (3-머캅토프로필)트리메톡시실란 10 내지 45 중량%을 포함할 수 있다. On the other hand, the hydrogel for drug delivery of the present invention, for example, based on the total weight of the hydrogel, 40 to 80% by weight of the irradiated chitosan, 5 to 15% by weight of the natural gelling polymer, and the hydrophilic synthetic polymer. It may contain 3 to 10% by weight and 10 to 45% by weight of (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane, preferably 45 to 75% by weight of irradiated chitosan, and 8 to 13 of the natural gelling polymer. By weight, it may include 4 to 8 wt% of the hydrophilic synthetic polymer and 10 to 45 wt% of (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane.

본 명세서에 있어서 본 발명의 상기 하이드로겔은 축약하여 기재될 수 있으며, 예를 들어 본 발명의 방사선 조사된 키토산(Radiated Chitosan), 구아검(Guar gum) 및 PVP가 포함되어 있는 하이드로겔은 “RCGP”로 지칭될 수 있다. In the present specification, the hydrogel of the present invention may be abbreviated. For example, the hydrogel containing irradiated chitosan, guar gum, and PVP of the present invention is referred to as “RCGP.” It may be referred to as “.

상세하게, 하이드로겔 총 중량을 기준으로, 상기 방사선이 조사된 키토산의 함량은 40 내지 80 중량%, 예를 들어 45 내지 70 중량%, 바람직하게는 45 내지 65 중량%일 수 있으며, 상기 방사선이 조사된 키토산의 함량이 40 중량% 미만인 경우 기계적인 물성(mechanical properties), 물리화학적 특성(physiochemical characteristics), 결정(crystallinity) 및 접촉각(contact angle)과 관련하여 문제가 생길 수 있으며, 80 중량%를 초과하는 경우 점도가 높고 용해성이 낮아 약물전달능력(약물방출능력)이 현저히 감소하는 문제가 생길 수 있다. In detail, based on the total weight of the hydrogel, the content of the irradiated chitosan may be 40 to 80% by weight, for example 45 to 70% by weight, preferably 45 to 65% by weight, and the radiation If the irradiated chitosan content is less than 40% by weight, problems may arise with regard to mechanical properties, physicochemical characteristics, crystallinity and contact angle, and if the content of irradiated chitosan is less than 40% by weight, problems may arise with regard to mechanical properties, physicochemical characteristics, crystallinity and contact angle. If it is exceeded, the drug delivery ability (drug release ability) may be significantly reduced due to high viscosity and low solubility.

또한, 하이드로겔 총 중량을 기준으로, 상기 천연 겔화 고분자의 함량은 5내지 15 중량%, 바람직하게는 8 내지 13 중량%일 수 있으며, 상기 천연 겔화 고분자의 함량이 5 중량% 미만인 경우 점도가 높고 용해성이 낮아 약물전달능력(약물방출능력)이 현저히 감소하는 문제가 생길 수 있으며, 15중량%를 초과하는 경우 하이드로겔의 특성이 약해지는 문제가 생길 수 있다.In addition, based on the total weight of the hydrogel, the content of the natural gelling polymer may be 5 to 15% by weight, preferably 8 to 13% by weight, and when the content of the natural gelling polymer is less than 5% by weight, the viscosity is high and Due to low solubility, the drug delivery ability (drug release ability) may be significantly reduced, and if it exceeds 15% by weight, the properties of the hydrogel may be weakened.

나아가, 하이드로겔 총 중량을 기준으로, 상기 친수성 합성 고분자의 함량은 3 내지 10 중량%, 바람직하게는 4 내지 6 중량%일 수 있으며, 상기 친수성 합성 고분자의 함량이 3 중량% 미만인 경우 물리화학적 특성(physiochemical characteristics) 저하의 문제가 생길 수 있으며, 10 중량%를 초과하는 경우 하이드로겔의 인성(toughness) 저하의 문제가 생길 수 있다.Furthermore, based on the total weight of the hydrogel, the content of the hydrophilic synthetic polymer may be 3 to 10% by weight, preferably 4 to 6% by weight, and if the content of the hydrophilic synthetic polymer is less than 3% by weight, the physicochemical properties (physiochemical characteristics) may deteriorate, and if it exceeds 10% by weight, the toughness of the hydrogel may deteriorate.

한편, 본 발명은 (3-머캅토프로필)트리메톡시실란((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane, MPTMS)을 포함하며, 이는 가교제로서의 역할을 할 수 있으며, 이와 같은 성분의 사용은 하이드로겔의 팽윤성을 향상시킬 수 있어서 약물 전달용으로 적합한 물성을 획득하도록 할 수 있다. Meanwhile, the present invention includes (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS), which can act as a crosslinking agent, and the use of such a component reduces the swelling of the hydrogel. It can be improved to obtain physical properties suitable for drug delivery.

상기 MPTMS는 비독성 유기실란으로, 상기 키토산, 천연 겔화 고분자 및 친수성 합성 고분자의 가교 및 화학적 개질 능력을 향상시킬 수 있다. The MPTMS is a non-toxic organosilane that can improve the crosslinking and chemical modification capabilities of chitosan, natural gelling polymers, and hydrophilic synthetic polymers.

본 발명은 하이드로겔 총 중량을 기준으로, 상기 MPTMS를 10 중량 % 내지 45 중량%으로 포함할 수 있으며, 바람직하게 상기 MPTMS를 20 내지 40 중량%로 포함할 수 있다. 상기 MPTMS가 10 중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 하이드로겔의 팽윤성이 없어지거나 낮아지는 문제가 있으며, 45 중량%를 초과하는 경우에는 네트워킹(networking)이 매우 강하고 함수 능력이 현저하게 낮은 하이드로겔이 제조될 수 있는 문제가 생길 수 있다.The present invention may include 10 to 45 wt% of the MPTMS, and preferably 20 to 40 wt% of the MPTMS, based on the total weight of the hydrogel. If the MPTMS is added in less than 10% by weight, there is a problem that the swelling property of the hydrogel disappears or is lowered, and if it exceeds 45% by weight, a hydrogel with very strong networking and a significantly low water function is produced. Problems may arise.

한편, 본 발명의 상기 하이드로겔은 건조된 하이드로겔 필름 형태일 수 있으며, 또는 이에 추가적으로 약물, 화장료 조성물 등의 용액을 함침시킨 것일 수 있다. Meanwhile, the hydrogel of the present invention may be in the form of a dried hydrogel film, or may be additionally impregnated with a solution such as a drug or cosmetic composition.

이와 같은 상기 하이드로겔의 용도는 특히 제한되는 것은 아니며, 화장품용, 약물 전달용 등일 수 있고, 바람직하게는 약물전달용인 것이다.The use of the hydrogel is not particularly limited and may be used for cosmetics, drug delivery, etc., and is preferably used for drug delivery.

한편, 본 발명에 의하면 상기 본 발명의 하이드로겔을 제조하는 방법이 제공된다. Meanwhile, according to the present invention, a method for producing the hydrogel of the present invention is provided.

상세하게, 본 발명은 키토산에 방사선을 조사하는 단계; 방사선이 조사된 키토산, 천연 겔화 고분자 및 친수성 합성 고분자를 용매와 혼합하는 단계; 및 상기 용매에 (3-머캅토프로필)트리메톡시실란((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane, MPTMS)을 추가하는 단계를 포함하는, 약물전달용 하이드로겔의 제조 방법을 제공한다. In detail, the present invention includes the steps of irradiating chitosan with radiation; mixing irradiated chitosan, natural gelling polymer, and hydrophilic synthetic polymer with a solvent; and adding (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) to the solvent.

상기 방사선이 조사된 키토산, 천연 겔화 고분자, 친수성 합성 고분자 및 (3-머캅토프로필)트리메톡시실란((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane, MPTMS)의 보다 상세한 설명은 전술한 약물전달용 하이드로겔에서 이미 설명하였으므로, 이하 생략하도록 한다. A more detailed description of the irradiated chitosan, natural gelling polymer, hydrophilic synthetic polymer, and (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) has already been described in the above-mentioned drug delivery hydrogel. Since it has been explained, it will be omitted below.

한편, 방사선이 조사된 키토산, 천연 겔화 고분자 및 친수성 합성 고분자를 용매와 혼합하는 단계는 단일의 단계로 수행되거나, 또는 순차적으로 용매와 혼합되어 수행될 수 있는 것으로, 그 혼합 순서와 방법이 특히 제한되는 것은 아니다.Meanwhile, the step of mixing irradiated chitosan, natural gelling polymer, and hydrophilic synthetic polymer with a solvent can be performed as a single step or sequentially mixed with a solvent, and the mixing order and method are particularly limited. It doesn't work.

한편, 상기 방사선은 X선, 감마선 또는 전자선을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 감마선을 사용하여 키토산의 분자량을 낮출 수 있다. Meanwhile, the radiation may use X-rays, gamma rays, or electron beams, but is not limited thereto. Preferably, gamma rays may be used to lower the molecular weight of chitosan.

또한, 상기 방사선은 10 내지 30kGy의 총 선량으로, 바람직하게는 15 내지 25kGy의 총 선량으로 조사될 수 있다. 조사된 방사선의 총 선량이 10kGy 미만인 경우에는 키토산의 분자량이 충분히 낮아지지 않아, 고점도 등의 문제로 인해 하이드로겔의 제조에 문제가 생길 수 있으며, 30kGy를 초과하는 선량으로 방사선을 조사한 경우에는 키토산의 분자량이 현저히 낮아져 키토산의 물리화학적인 이점(점도, 용해도 등)을 발휘하기 어려운 문제가 발생할 수 있다. Additionally, the radiation may be irradiated at a total dose of 10 to 30 kGy, preferably 15 to 25 kGy. If the total dose of radiation irradiated is less than 10kGy, the molecular weight of chitosan is not sufficiently low, which may cause problems in the manufacture of hydrogel due to problems such as high viscosity. If the total dose of radiation is irradiated exceeding 30kGy, the chitosan may be damaged. As the molecular weight is significantly lowered, problems may arise that make it difficult to demonstrate the physicochemical advantages (viscosity, solubility, etc.) of chitosan.

한편, 상기 용매로는 물을 사용할 수 있으며, 나아가 상기 용매에는, 키토산을 보다 원활하게 용해시키기 위해 산이 첨가될 수 있으며, 예를 들어 아세트산이 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 2 M의 아세트산 수용액을 사용할 수 있다. 상기 범위의 용매를 사용하는 경우 키토산을 본 발명의 분자량 범위로 용이하게 분해시킬 수 있다. Meanwhile, water may be used as the solvent, and further, an acid may be added to the solvent to more smoothly dissolve chitosan, for example, acetic acid may be added, preferably 0.5 to 2 M acetic acid. An aqueous solution can be used. When using a solvent in the above range, chitosan can be easily decomposed into the molecular weight range of the present invention.

나아가, 본 발명의 하이드로겔은 약물전달용으로 사용 시 상기 용매에 약물 및 방사성동위원소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종을 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 예를 들어, MPTMS를 첨가하기 전에 전달하고자 하는 약물을 상기 용매에 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이때 상기 약물의 종류는 특히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 암피실린(Ampicillin) 및 카나마이신 모노설페이트 모노하이드레이트(kanamycin monosulfate monohydrate) 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종일 수 있고, 바람직하게는 암피실린일 수 있으며, 상기 방사성동위원소는 예를 들어 방사성 요오드(radioactive Iodine) 등일 수 있으며, 예를 들어 I-131, I-125, Tc-99m, Zr-89, In-111, Sr-90 등 일수 있다.Furthermore, when the hydrogel of the present invention is used for drug delivery, it may further include the step of adding at least one selected from the group consisting of drugs and radioisotopes to the solvent, for example, adding MPTMS. It may further include the step of adding the drug to be delivered to the solvent. At this time, the type of the drug is not particularly limited, but may be, for example, at least one selected from the group consisting of ampicillin and kanamycin monosulfate monohydrate, preferably ampicillin, The radioactive isotope may be, for example, radioactive iodine, such as I-131, I-125, Tc-99m, Zr-89, In-111, Sr-90, etc.

한편, 택일적으로 본 발명의 하이드로겔은 약물전달용으로 사용 시 용매에 약물 및 방사성동위원소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종을 첨가하지 않고, 하이드로겔을 먼저 제조한 후 약물 및 방사성동위원소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종을 첨가하여 제조할 수도 있다.Meanwhile, alternatively, when the hydrogel of the present invention is used for drug delivery, at least one selected from the group consisting of a drug and a radioisotope is not added to the solvent, but the hydrogel is first manufactured and then the drug and radioisotope are added to the solvent. It can also be prepared by adding at least one member selected from the group consisting of.

본 발명의 하이드로겔 제조 방법은 모든 성분이 혼합된 후, 예를 들어 MPTMS를 첨가하는 단계에 후속적으로, 및/또는 약물 및 방사성동위원소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종을 첨가하는 단계에 후속적으로 용액을 균일하게 혼합한 후 건조시키는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 이 때 건조는 40 내지 50℃에서 2 내지 4시간 동안 수행될 수 있다. 상기 건조 방식은 특히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 열풍 건조, 오븐 건조, 동결 건조 등에 의해 수행될 수 있다. The hydrogel production method of the present invention includes, after all components are mixed, for example, subsequent to the step of adding MPTMS, and/or in the step of adding at least one member selected from the group consisting of a drug and a radioisotope. Subsequently, the step of drying the solution after uniformly mixing may be further included, and at this time, drying may be performed at 40 to 50° C. for 2 to 4 hours. The drying method is not particularly limited, but may be performed, for example, by hot air drying, oven drying, freeze drying, etc.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. The following examples are merely examples to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 Example

본 발명의 약물전달용 하이드로겔을 제조하기 위해, 다음과 같은 물질을 준비하였다. To prepare the hydrogel for drug delivery of the present invention, the following materials were prepared.

키토산(Mw: 31.00-37.5×104g/mol, 800-2000cP, >75% 탈아세틸화), 천연 겔화 고분자로 구아검(식품용으로 추가 정제(food grade extra refine), 500cP), 친수성 합성 고분자로 폴리비닐피롤리돈(Polyvinyl pyrrolidone, PVP, Mw: 40,000g/mol)를 사용하였으며, 모두 시그마 알드리치(Sigma Aldrich, 용인, 서울)에서 구입하였다. (3-머캅토프로필)트리메톡시실란((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane, MPTMS)는 95% 순도인 것을 사용하였으며, 시그마 알드리치-USA에서 구입하였다. 사용되는 KCl, NaCl, CaCl2, 일인산칼륨(monopotassium phosphate, KH2PO4), 아세트산 나트륨, 및 NaOH는 모두 머크-독일(Merck-Germany)에서 구입하였다. 항미생물 분석에는 그람-양성 황색포도상구균(Staphylococcus aureus, S. aureus), 효모 추출물 및 트립토판을 사용하였다. 암피실린 나트륨(Ampicillin sodium)은 Duchefa Biochemie-Netherlands로부터 공급받았다. 아세트산(≥99.7), 메탄올, 염산, 및 붕산은 대정화금㈜(Daejung Chemical & Metals Co. Ltd., Siheung, South Korea)의 것을 사용하였다.Chitosan (Mw: 31.00-37.5×10 4 g/mol, 800-2000 cP, >75% deacetylated), natural gelling polymer, guar gum (food grade extra refined, 500 cP), hydrophilic synthesis Polyvinyl pyrrolidone (PVP, Mw: 40,000 g/mol) was used as the polymer, and all were purchased from Sigma Aldrich (Yongin, Seoul). (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) was used with 95% purity and purchased from Sigma Aldrich-USA. KCl, NaCl, CaCl 2 , monopotassium phosphate (KH 2 PO 4 ), sodium acetate, and NaOH were all purchased from Merck-Germany. Gram-positive Staphylococcus aureus (S. aureus), yeast extract, and tryptophan were used for antimicrobial analysis. Ampicillin sodium was supplied by Duchefa Biochemie-Netherlands. Acetic acid (≥99.7), methanol, hydrochloric acid, and boric acid were used from Daejung Chemical & Metals Co. Ltd. (Siheung, South Korea).

실시예 1 내지 3Examples 1 to 3

한국원자력연구원(정읍, 한국)에서 60Co 감마 방사선 조사 장치(150TBq 용량, ACEL, MDS Nordion, Canada)를 이용하여, 공기 분위기(air atmosphere)에서 1.02kGy/h의 선량으로 준비된 키토산에 20kGy의 총 선량이 되도록 감마선을 조사하였다. A total dose of 20 kGy was administered to the prepared chitosan at a dose of 1.02 kGy/h in an air atmosphere using a 60 Co gamma irradiation device (150 TBq capacity, ACEL, MDS Nordion, Canada) at the Korea Atomic Energy Research Institute (Jeongeup, Korea). Gamma rays were irradiated to ensure sufficient dose.

감마선 조사 후, 0.5M의 아세트산 수용액에 방사선이 조사된 키토산을 2w/v% 농도로 혼합하고, 12시간 동안 15 - 30℃의 핫 플레이트에서 혼합하였다. 그리고 불순물은 필터(Mira-cloth, Calbiochem Novabiochem Corp., San Diego, CA)를 사용하여 제거하여, 키토산 수용액을 준비하였다. After gamma irradiation, the irradiated chitosan was mixed with a 0.5M acetic acid aqueous solution at a concentration of 2w/v% and mixed on a hot plate at 15 - 30°C for 12 hours. And impurities were removed using a filter (Mira-cloth, Calbiochem Novabiochem Corp., San Diego, CA) to prepare an aqueous chitosan solution.

구아검을 60℃의 증류수에 첨가하여 1 w/v%의 구아검 수용액을 준비하였으며, PVP을 45℃의 증류수에 첨가하여 1 w/v%의 PVP 수용액을 준비하였다. Guar gum was added to distilled water at 60°C to prepare a 1 w/v% guar gum aqueous solution, and PVP was added to distilled water at 45°C to prepare a 1 w/v% PVP aqueous solution.

상기 키토산 수용액, 구아검 수용액 및 PVP 수용액을 3:1:0.5의 부피비로 혼합하여, 총 45mL가 되도록 하였다. 이때, 키토산 용액과 구아검 수용액을 50℃에서 2시간 동안 먼저 혼합한 후, 그 다음 PVP를 투입하여 또 다시 50℃에서 2시간 동안 혼합하였다. The chitosan aqueous solution, guar gum aqueous solution, and PVP aqueous solution were mixed at a volume ratio of 3:1:0.5 to make a total of 45 mL. At this time, the chitosan solution and the guar gum aqueous solution were first mixed at 50°C for 2 hours, then PVP was added and mixed again at 50°C for 2 hours.

그 다음, 가교제로 MPTMS을 200㎕(실시예 1), 400㎕(실시예 2) 및 500㎕(실시예 3)을 추가하고 혼합하였다. Next, 200 μl (Example 1), 400 μl (Example 2), and 500 μl (Example 3) of MPTMS as a cross-linking agent were added and mixed.

방사선이 조사된 키토산, 구아검, PVP 및 MPTMS가 모두 혼합된 용액을 페트리 디쉬에 채워 넣고, 상온(25℃) 및 20% 상대 습도에서, 데시케이터(desiccators)를 이용하여 건조시켰다. 그 결과 하이드로겔이 제조되었다. A solution containing irradiated chitosan, guar gum, PVP, and MPTMS was filled into a Petri dish and dried using desiccators at room temperature (25°C) and 20% relative humidity. As a result, a hydrogel was produced.

상기와 같은 제조 방법을 도 1에 간략하게 나타내었다. The above manufacturing method is briefly shown in Figure 1.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1에 있어서, MPTMS를 추가로 혼합하지 않고, 방사선이 조사된 키토산, 구아검 및 PVP가 혼합된 용액으로 하이드로겔을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하이드로겔을 제조하였다. The hydrogel was prepared in the same manner as in Example 1, except that the hydrogel was prepared from a mixed solution of irradiated chitosan, guar gum, and PVP without additional mixing of MPTMS. .

실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 하이드로겔의 성분 및 함량을 표 1에 정리하였다. The components and contents of the hydrogels prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are summarized in Table 1.

번호number 키토산g(중량%)Chitosan g (% by weight) 구아검g(중량%)Guar gum g (% by weight) PVPg(중량%)PVPg (% by weight) MPTMSg(중량%)MPTMSg (% by weight) 비교예 1Comparative Example 1 0.6(80)0.6(80) 0.1(13.3)0.1(13.3) 0.05(6.7)0.05(6.7) -- 실시예 1Example 1 0.6(63.2)0.6(63.2) 0.1(10.5)0.1(10.5) 0.05(5.3)0.05(5.3) 0.2(21)0.2(21) 실시예 2Example 2 0.6(52.2)0.6(52.2) 0.1(8.7)0.1(8.7) 0.05(4.3)0.05(4.3) 0.4(34.8)0.4(34.8) 실시예 3Example 3 0.6(48)0.6(48) 0.1(8)0.1(8) 0.05(4)0.05(4) 0.5(40)0.5(40)

실험예Experiment example

(1) FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy) 분석(1) FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) analysis

실시예 1 내지 3의 하이드로겔에 MPTMS가 혼합되었는지 여부를 확인하기 위해, FTIR 분석을 수행하였다. To confirm whether MPTMS was mixed in the hydrogels of Examples 1 to 3, FTIR analysis was performed.

FTIR 분석은 iS10 (Thermo Fisher Scientific) 스펙트로미터를 이용하여 수행되었으며, 각각의 스펙트럼은 4000-750cm-1의 스캐닝 범위 및 4 cm-1 해상도에서 측정되었다. 그 결과를 도 2에 나타내었다. FTIR analysis was performed using an iS10 (Thermo Fisher Scientific) spectrometer, with each spectrum having a scanning range of 4000-750 cm -1 and a resolution of 4 cm -1 Measured at resolution. The results are shown in Figure 2.

그 결과, 도 2에 보이는 바와 같이, 3540-3140cm-1에서는 하이드로겔 내에 존재하는 내부, 외부의 하이드록시기에 의한 스트레칭 진동을 관찰할 수 있었으며, 1152cm-1에서의 사카린 구조 및 890cm-1에서의 피라노즈 고리(pyranose ring)에 의한 키토산 및 구아검의 존재를 확인할 수 있었다. 또한, 키토산의 특징적인 밴드는 시스-아미드 Ⅲ에 의해 1300cm-1에서, 그리고 아미드 Ⅰ 및 아미드 Ⅱ의 결합에 의해 1575 및 1640cm-1에서 관찰되었다. 1250 및 1110cm-1의 스트레칭 밴드는 키토산, 구아검 및 PVP의 사이클릭 및 비사이클릭 -C-O-C 결합에 의한 것이다. 1120 및 1010cm-1의 날카로운 스트레칭 밴드가 관찰되었으며, 이는 가교제에 의한 가교에 의해 형성된 하이드로겔의 -Si-O-Si- 및 -Si-O-C- 결합에 의한 것이다. 실시예 1 내지 3 하이드로겔에서의 MPTMS 가교제의 농도 증가는 밴드 강도의 증가를 나타내었으며, 이로부터 키토산, 구아검 및 PVP 사이의 가교를 확인할 수 있었다. As a result, as shown in Figure 2, stretching vibrations due to internal and external hydroxyl groups present in the hydrogel could be observed at 3540-3140 cm -1 , saccharin structure at 1152 cm -1 and 890 cm -1 The presence of chitosan and guar gum was confirmed by the pyranose ring. Additionally, characteristic bands of chitosan were observed at 1300 cm -1 by cis-amide III and at 1575 and 1640 cm -1 by the combination of amide I and amide II. The stretching bands at 1250 and 1110 cm -1 are due to cyclic and acyclic -COC bonds of chitosan, guar gum and PVP. Sharp stretching bands at 1120 and 1010 cm -1 were observed, which were due to the -Si-O-Si- and -Si-OC- bonds of the hydrogel formed by crosslinking with a crosslinker. Examples 1 to 3 Increasing the concentration of the MPTMS cross-linking agent in the hydrogel showed an increase in band intensity, from which cross-linking between chitosan, guar gum, and PVP could be confirmed.

(2) 팽윤성 실험(2) Swelling test

[증류수에 대한 팽윤성 실험][Swelling test on distilled water]

증류수 내에서 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 팽윤성을 실험하였다. 페트리 디쉬에 있는 하이드로겔(먼저 중량이 측정됨)이 증류수에 잠기도록, 증류수를 부었다. 그 후 증류수를 10분 간격으로 제거하고, 티슈 페이퍼로 페트리 디쉬를 건조시켰다. 그 다음, 팽윤된 하이드로겔과 함께 측량되는 페트리 디쉬를 분석 저울에 놓고 가장 근사치의 mg 값을 기록하였다. 팽윤 값은 다음과 같은 식에 의해 계산되었다. The swelling properties of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were tested in distilled water. Distilled water was poured so that the hydrogel (which was first weighed) in the Petri dish was submerged in distilled water. Afterwards, distilled water was removed at 10-minute intervals, and the Petri dish was dried with tissue paper. The weighed Petri dish with the swollen hydrogel was then placed on an analytical balance and the mg value to the nearest value was recorded. The swelling value was calculated by the following equation.

팽윤(g/g)=(Ws-Wd)/(Wd) (여기서, Ws는 팽윤된 하이드로겔을 나타내고,Wd는 건조된 하이드로겔을 나타냄)Swelling (g/g)=(W s -W d )/(W d ) (where W s represents the swollen hydrogel and W d represents the dried hydrogel)

이 실험은 팽윤된 하이드로겔의 중량이 감소할 때까지 계속하였으며, 팽윤된 하이드로겔의 중량이 감소하기 시작하기 직전이, 제조된 하이드로겔의 최대 팽윤 한계이다. This experiment was continued until the weight of the swollen hydrogel decreased, and just before the weight of the swollen hydrogel began to decrease, the maximum swelling limit of the prepared hydrogel was reached.

그 결과, 도 3에서 보이는 바와 같이, 비교예 1의 하이드로겔에서는 최소 19.33g/g의 팽윤성과 실시예 1에서는 최대 57.4g/g의 팽윤성을 가지게 되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1, 2, 3은 비교예 1에 비해 우수한 팽윤성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. As a result, as shown in Figure 3, it was confirmed that the hydrogel of Comparative Example 1 had a swelling property of at least 19.33 g/g and that of Example 1 had a swelling property of a maximum 57.4 g/g. In addition, it was confirmed that Examples 1, 2, and 3 had excellent swelling properties compared to Comparative Example 1.

한편, 하이드로겔의 팽윤성은 물의 확산에 의해 일어나므로, 이러한 확산은 하기 식에 의해 계산될 수 있다. On the other hand, since the swelling of the hydrogel occurs due to diffusion of water, this diffusion can be calculated by the following equation.

F=ktn (여기서 n은 팽윤 지수를 나타내며, k는 팽윤 속도 상수이고, F는 Wt (순간 t에서의 팽윤 비)와 Weq(팽윤의 평형시간(equilibrium time)을 나타냄)의 비에 의해 결정된 부분 팽윤임)F=kt n (where n represents the swelling index, k is the swelling rate constant, and F is the ratio of Wt (swelling ratio at instant t) and W eq (representing the equilibrium time of swelling) Determined partial swelling)

상기 F의 ln(F) 대 In(t)에 관한 그래프를 도 2b에 나타내었으며, 하기 표 2에는 확산 매개변수 값을 정리하였다. A graph of ln(F) versus In(t) of F is shown in FIG. 2b, and the diffusion parameter values are summarized in Table 2 below.

매개변수parameter 비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 nn 0.570.57 0.550.55 0.680.68 0.690.69 Y 절편(Intercept)Y-intercept -2.016-2.016 -2.347-2.347 -2.864-2.864 -2.961-2.961 KK 0.1330.133 0.0960.096 0.0570.057 0.0520.052 회귀분석(Regression, %)Regression analysis (Regression, %) 8686 9999 9898 9898

이때, 팽윤 지수 n이 0.5 이하인 경우, 확산 패턴은 피키안(Fickian)이며, 팽윤 지수 n이 0.5보다 크면 확산 패턴은 비피키안(non-Fickian)이고, n이 1이면 케이스 Ⅱ의 방출 메커니즘을 나타낸다. 상기 표 1에서 보이는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 하이드로겔이 비교예 1의 하이드로겔 보다 큰 n 값을 나타내는 것을 확인하였으며, 이는 실시예 1 내지 3의 하이드로겔이 더 높은 물 흡수 능력을 갖는 것임을 나타낸다. At this time, if the swelling index n is less than 0.5, the diffusion pattern is Fickian, and if the swelling index n is greater than 0.5, the diffusion pattern is non-Fickian, and if n is 1, it represents the release mechanism of Case II. . As shown in Table 1, it was confirmed that the hydrogels of Examples 1 to 3 showed a higher n value than the hydrogel of Comparative Example 1, which means that the hydrogels of Examples 1 to 3 had a higher water absorption ability. indicates that it is

[pH에 의한 팽윤성 실험][Swelling test by pH]

실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 획득된 하이드로겔의 pH에 따른 팽윤성을 측정하였다. 상기 실시예 및 비교예의 하이드로겔에 대해 pH가 2, 4, 6, 7, 8, 및 10인 버퍼 용액에서 팽윤성을 측정하였다. The swelling properties of the hydrogels obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were measured according to pH. The swelling properties of the hydrogels of the above examples and comparative examples were measured in buffer solutions with pH of 2, 4, 6, 7, 8, and 10.

그 결과를 도 4에 나타내었으며, 도 4에 보이는 바와 같이, 하이드로겔이 중성 및 염기성 pH에서 최소 팽윤을 나타내는 반면, 최대 팽윤은 산성 pH에서 발생 함을 확인할 수 있었다. 비교예 1의 하이드로겔은 동일한 pH에서 실시예 1 내지 3의 하이드로겔과 비교하여 산성 pH(2 내지 6)에서 더 적은 팽윤을 나타냈다. pH 4에서의 실시예 2의 하이드로겔은 최대 팽윤(55.73g/g)을 나타냈다. 키토산과 같은 양이온성 중합체 기반의 하이드로겔은 아미노(-NH2+) 그룹의 양성자화 및 양성자로 충전된 요소의 반발로 인해 산성 pH에서 최대 팽창을 나타낼 수 있다. 더 높은 pH 레벨에서 아미노(-NH2+) 그룹의 탈 양성자화는 제조된 하이드로겔의 팽창이 감소하는 원인 일 수 있다. 따라서, 더 높은 pH에서의 탈팽윤으로 인해 중성 및 염기성 pH에서는 더 적은 팽윤이 관찰된다. The results are shown in Figure 4, and as shown in Figure 4, it was confirmed that the hydrogel showed minimal swelling at neutral and basic pH, while maximum swelling occurred at acidic pH. The hydrogel of Comparative Example 1 showed less swelling at acidic pH (2 to 6) compared to the hydrogel of Examples 1 to 3 at the same pH. The hydrogel of Example 2 at pH 4 showed maximum swelling (55.73 g/g). Hydrogels based on cationic polymers such as chitosan can exhibit maximum swelling at acidic pH due to protonation of amino (-NH 2+ ) groups and repulsion of protonated elements. Deprotonation of amino (-NH 2+ ) groups at higher pH levels may be responsible for the reduced swelling of the prepared hydrogels. Therefore, less swelling is observed at neutral and basic pH due to deswelling at higher pH.

각 실험에서의 pKb가 주변 매질의 pH보다 클 때 양성자화가 발생하여 중합체 사슬상의 양이온의 양을 향상시킨다. 따라서, 키토산의 방사선 조사에 의해 발생된 친수성과 사슬의 반발로 인한 팽윤이 발생한다.Protonation occurs when the pKb in each experiment is greater than the pH of the surrounding medium, enhancing the amount of cations on the polymer chains. Therefore, swelling occurs due to the hydrophilicity and chain repulsion generated by irradiation of chitosan.

[이온에 의한 팽윤성 실험][Swelling test by ions]

염의 농도에 따라 팽윤성이 달라질 수 있으므로, NaCl 및 CaCl2 염이 포함된 용액에서 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 하이드로겔의 팽윤성을 측정하였다. 그 결과를 도 5에 나타내었다. Since swelling properties may vary depending on salt concentration, the swelling properties of the hydrogels of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were measured in solutions containing NaCl and CaCl 2 salts. The results are shown in Figure 5.

도 5에 보이는 바와 같이, 이온 용액에서 NaCl 및 CaCl2의 농도가 증가함에 따라 하이드로겔의 팽윤성이 감소 하였다. 다량의 전해질은 하이드로겔과 외부 용매 사이의 삼투압을 감소 시켰으며, 전하 스크리닝 효과를 발생시켰다. 이로 인해, 확산 감소가 일어나고, 팽윤성이 감소한 것이다. 도 5(a)에서 보이는 바와 같이 최대 팽창 값은 0.2M NaCl의 경우(도 5(a)) 22.18g/g, 0.2M CaCl2의 경우(도 5(b)) 17.18g/g으로 측정되었다. As shown in Figure 5, the swelling property of the hydrogel decreased as the concentration of NaCl and CaCl 2 increased in the ionic solution. A large amount of electrolyte reduced the osmotic pressure between the hydrogel and the external solvent, resulting in a charge screening effect. Because of this, diffusion decreases and swelling properties decrease. As shown in Figure 5(a), the maximum expansion value was measured at 22.18 g/g for 0.2M NaCl (Figure 5(a)) and 17.18 g/g for 0.2M CaCl 2 (Figure 5(b)). .

한편, CaCl2 전해질 이온 용액의 경우, 동일한 농도의 NaCl 전해질 이온 용액에 비해 더 큰 팽윤이 발생 하였다. Ca2+ 양이온은 중합체와의 복합체 형성하며, 이는 낮은 농도의 CaCl2에서 기공 크기의 증가로 인해 더 큰 팽윤 값을 초래하기 때문인 것으로 보인다.Meanwhile, for the CaCl 2 electrolyte ion solution, greater swelling occurred compared to the same concentration of NaCl electrolyte ion solution. Ca 2+ cations form complexes with the polymer, which appears to be due to an increase in pore size at low concentrations of CaCl 2 resulting in larger swelling values.

(3) 생분해성(Biodegradation) 측정(3) Biodegradation measurement

생분해성을 측정하기 위해 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 하이드로겔 35mg을 각각 PBS에 담그어 1일, 3일, 5일 및 7일 후에 각 하이드로겔을 추출하고 정확하게 무게를 측정하였다. 무게 감소율(%)을 최종 중량에서 초기 중량을 뺌으로써 계산하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다. To measure biodegradability, 35 mg of the hydrogels of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were each immersed in PBS, and after 1, 3, 5, and 7 days, each hydrogel was extracted and accurately weighed. The weight reduction rate (%) was calculated by subtracting the initial weight from the final weight, and the results are shown in Figure 6.

도 6에서 보이는 바와 같이, 7일 후 하이드로겔은 시간이 지남에 따라 점차적으로 분해됨을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 비교예 1의 하이드로젤은 91.15%가 분해되었으며, 실시예 1의 하이드로젤은 79.84%, 실시예 2의 하이드로젤은 83.45%, 그리고 실시예 3의 하이드로젤은 86.34%가 분해됨을 확인할 수 있었다. As shown in Figure 6, after 7 days, it was confirmed that the hydrogel gradually decomposed over time. Specifically, it was confirmed that 91.15% of the hydrogel of Comparative Example 1 was decomposed, 79.84% of the hydrogel of Example 1, 83.45% of the hydrogel of Example 2, and 86.34% of the hydrogel of Example 3 were decomposed. I was able to.

한편, 모노머는 글리코시드 결합으로 구성된 키토산은 하이드로겔에 생분해 특성을 부여하게 되나, MPTMS와 키토산, 구아검 및 PVP의 혼합 사용은 천연 및 합성 고분자의 상호 작용으로 인해 중량 감소를 줄이는 것을 확인할 수 있었으며, 특히 실시예 1과 같은 함량을 MPTMS를 사용할 경우의 생분해성이 가장 낮았다. Meanwhile, chitosan, which is composed of a glycosidic bond as a monomer, imparts biodegradable properties to the hydrogel, but it was confirmed that the mixed use of MPTMS, chitosan, guar gum, and PVP reduced weight loss due to the interaction of natural and synthetic polymers. , especially when using MPTMS at the same content as in Example 1, biodegradability was the lowest.

(4) 항균성 분석(Antibacterial analysis)(4) Antibacterial analysis

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 하이드로겔의 항균 활성을 웰 및 디스크 확산 방법으로 분석하였다. The antibacterial activity of the hydrogels of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was analyzed by well and disk diffusion methods.

살모넬라 티피무리움(Salmonella typhimurium, Gram-negative) 및 리스테리아 모노사이토젠(Listeria monocytogenes, Gram-positive)의 100㎕(108세포/ml) 로그 페이지 배양물(log phase culture)을 Luria Bertani(LB) 아가 플레이트에 스프레드 플레이트(spread plate) 기술로 무균적으로 접종하였다. 이후, 멸균 코르크 보어(cork borer)를 사용하여 LB 아가 플레이트에 웰(6-8mm)을 제조하고 100㎕의 제조된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 하이드로겔을 웰에 무균적으로 접종하였다. 100 μl (10 8 cells/ml) log phase cultures of Salmonella typhimurium (Gram-negative) and Listeria monocytogenes (Gram-positive) were cultured at Luria Bertani (LB). Agar plates were inoculated aseptically using spread plate technology. Afterwards, wells (6-8 mm) were prepared on an LB agar plate using a sterilized cork borer, and 100 μl of the prepared hydrogels of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were aseptically inoculated into the wells. .

한편, 디스크 확산 분석을 위해, 멸균된 필터 디스크(6mm)를 LB 아가 플레이트의 표면에 놓고 100㎕의 제조된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 하이드로겔을 페이퍼 디스크의 표면에 무균적으로 접종하였다. 이를 도 7에 나타내었다. Meanwhile, for disk diffusion analysis, a sterilized filter disk (6 mm) was placed on the surface of the LB agar plate, and 100 μl of the prepared hydrogels of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were aseptically inoculated on the surface of the paper disk. did. This is shown in Figure 7.

플레이트를 28℃에서 24시간 동안 밤새 인큐베이션하고 웰 및 디스크 주위의 억제 영역을 관찰하였으며, 그 결과를 표 3에 나타내었다. The plates were incubated overnight at 28°C for 24 hours and the inhibition zones around the wells and discs were observed, and the results are shown in Table 3.

아가 웰 확산 어세이(Agar well diffusion assay)Agar well diffusion assay 균주strain 샘플(100㎕)Sample (100㎕) 비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 살모넬라 티피모리움(그람 음성)Salmonella Typhimorium (Gram negative) ++++ ++++ ++++ ++++++ 리스테리아 모노사이토젠(그람 양성)Listeria monocytogenes (Gram positive) ++++++ ++++ ++++++ ++++ 페이퍼 디스크 확산 어세이(Paper disc diffusion assay)Paper disc diffusion assay 균주strain 샘플(100㎕)Sample (100㎕) 비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 살모넬라 티피모리움(그람 음성)Salmonella Typhimorium (Gram negative) ++++ ++++ ++ ++ 리스테리아 모노사이토젠(그람 양성)Listeria monocytogenes (Gram positive) ++++ ++++ ++ ±± * 억제 영역의 지름: ±: 0-3mm; +:3-6mm; ++: 6-9mm; +++: 12mm 초과* Diameter of inhibition zone: ±: 0-3mm; +:3-6mm; ++: 6-9mm; +++: greater than 12mm

모든 하이드로겔은 도 7 및 상기 표 3에 나타난 바와 같이 그람 양성 및 그람 음석 박테리아 균주 모두에 대해 약간의 활성을 나타냈다. 구체적으로, 아가 웰 확산 방법에서 명확한 억제 영역이 관찰되었다. 비교예 1의 하이드로겔 및 실시예 2의 하이드로겔에 의해 리스테리아 모노사이토젠에 대해 12mm를 초과하는 영역을 나타냈다. 또한, 실시예 3의 하이드로겔에 의해 살모넬라 티피무리움에 대해 12mm를 초과하는 억제 영역이 관찰되었다. 한편, 아가 디스크 확산 방법에서 모든 하이드로겔에서 억제 영역이 관찰되었으나, 어떠한 하이드로겔도 9mm를 초과하지 않았다. All hydrogels showed some activity against both Gram positive and Gram negative bacterial strains as shown in Figure 7 and Table 3 above. Specifically, a clear inhibition zone was observed in the agar well diffusion method. The hydrogel of Comparative Example 1 and the hydrogel of Example 2 showed an area exceeding 12 mm for Listeria monocytogenes. Additionally, an inhibition zone exceeding 12 mm was observed for Salmonella Typhimurium with the hydrogel of Example 3. Meanwhile, inhibition zones were observed in all hydrogels in the agar disk diffusion method, but none of the hydrogels exceeded 9 mm.

한편, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 하이드로겔의 최소 저지 농도(Minimal inhibitory concentration, MIC)는 브로스 희석법(broth dilution)에 의해 결정하였다. 20㎕의 박테리아 배양물을 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 하이드로겔이 상이한 농도로 보충된 LB 배지(2mL)에 무균적으로 접종하였다. 튜브를 28℃에서 24시간 동안 오비탈 쉐이커(180rpm)로 인큐베이션하였다. 나아가, 하이드로겔을 접종하지 않은 배지(media)를 컨트롤로 하였다. Meanwhile, the minimum inhibitory concentration (MIC) of the hydrogels of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was determined by broth dilution. 20 μl of the bacterial culture was aseptically inoculated into LB medium (2 mL) supplemented with different concentrations of the hydrogels of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. The tubes were incubated with an orbital shaker (180 rpm) for 24 hours at 28°C. Furthermore, media not inoculated with hydrogel was used as a control.

인큐베이션 후, 0.1mL의 샘플을 연속으로 희석하고, 스프레드 플레이트 기술에 의해 LB 아가 플레이트 상에 플레이팅하고, 28℃에서 2시간 동안 인큐베이션하고, 콜로니 형성 단위에 대해 관찰하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다. After incubation, 0.1 mL of samples were serially diluted, plated on LB agar plates by spread plate technique, incubated at 28°C for 2 hours, and observed for colony forming units. The results are shown in Table 4.

희석 비율dilution ratio 살모넬라 티피모리움, 그람 음성(CFU/mL)Salmonella Typhimorium, Gram negative (CFU/mL) 비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 1/2561/256 4.5±0.1×106 4.5±0.1×10 6 4.0±0.1×106 4.0±0.1×10 6 3.1±0.6×106 3.1±0.6×10 6 3.5±0.0×106 3.5±0.0×10 6 1/1281/128 9.3±0.1×105 9.3±0.1×10 5 6.3±0.4×105 6.3±0.4×10 5 6.8±0.3×105 6.8±0.3×10 5 4.9±0.6×105 4.9±0.6×10 5 1/641/64 4.3±0.0×105 4.3±0.0×10 5 2.8±0.0×105 2.8±0.0×10 5 3.7±0.2×105 3.7±0.2×10 5 4.1±0.2×105 4.1±0.2×10 5 1/321/32 6.8±0.1×104 6.8±0.1×10 4 4.1±0.1×104 4.1±0.1×10 4 2.3±0.1×104 2.3±0.1×10 4 2.0±0.3×104 2.0±0.3×10 4 1/161/16 1.7±0.0×102 1.7±0.0×10 2 0.5±0.0×102 0.5±0.0×10 2 0.2±0.0×102 0.2±0.0×10 2 0.3±0.0×102 0.3±0.0×10 2 1/81/8 3.0±0.03.0±0.0 2.0±1.02.0±1.0 N.D.N.D. N.D.N.D. 1/41/4 N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. 1/21/2 N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. 1One N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. 컨트롤control 9.7±0.4×106 9.7±0.4×10 6 희석 비율dilution ratio 리스테리아 모노사이토젠, 그람 양성(CFU/mL)Listeria monocytogenes, Gram positive (CFU/mL) 비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 1/2561/256 6.5±0.1×105 6.5±0.1×10 5 5.8±0.4×105 5.8±0.4×10 5 7.5±0.6×105 7.5±0.6×10 5 4.7±0.3×105 4.7±0.3×10 5 1/1281/128 3.8±0.3×105 3.8±0.3×10 5 4.1±0.1×105 4.1±0.1×10 5 3.5±0.0×105 3.5±0.0×10 5 2.7±0.4×105 2.7±0.4×10 5 1/641/64 1.9±0.0×104 1.9±0.0×10 4 1.3±0.1×104 1.3±0.1×10 4 1.3±0.0×104 1.3±0.0×10 4 1.0±0.0×104 1.0±0.0×10 4 1/321/32 8.6±0.1×103 8.6±0.1×10 3 5.0±0.1×103 5.0±0.1×10 3 4.3±0.1×103 4.3±0.1×10 3 3.3±0.1×103 3.3±0.1×10 3 1/161/16 N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. 1/81/8 N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. 1/41/4 N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. 1/21/2 N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. 1One N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. N.D.N.D. 컨트롤control 1.0±0.0×106 1.0±0.0×10 6

*콜로니 형성 단위가 관찰되지 않기 시작하는 N.D.(No Data)를 나타내는 희석 비율이 최소 박테리아 농도(Minimal Bacterial Concentration, MBC)임. 하이드로겔의 생존율은 희석된 하이드로겔 샘플에서 CFU를 카운팅함으로써 관찰하였다. 1/16의 희석에서는 박테리아 카운트가 0으로 나타났으며, 그 후 상기 표 4에 보여지는 바와 같이 박테리아 균주 및 모든 하이드로겔에서 박테리아 카운트가 증가한 것으로 나타났다. *Minimum Bacterial Concentration (MBC) is the dilution ratio that represents the N.D. (No Data) at which colony forming units begin to be observed. The viability of the hydrogel was observed by counting CFU in diluted hydrogel samples. At a dilution of 1/16, the bacterial count appeared to be 0, and then the bacterial count increased in bacterial strains and in all hydrogels, as shown in Table 4 above.

하이드로겔의 MIC는 두 박테리아 균주에서 상이하였다. 실시예 1 및 실시예 2의 하이드로겔 둘 다는 1/8에서 관찰된 반면, 살모넬라 티피무리움에 대해 실시예 2 및 실시예 3의 하이드로겔 둘 다는 1/36이었다. 리스테리아 모노사이토젠에서, 모든 하이드로겔의 MIC는 도 8에서 보여지는 바와 같이 원래 희석의 1/32에서 관찰되었다. 본 발명의 하이드로겔은 키토산의 중량평균분자량이 낮기 때문에 개선된 항균 특성을 보였으며, 하이드로겔은 박테리아 세포로 들어가 DNA의 RNA로의 전환을 종결시켜 성장을 지연시켰다. The MICs of the hydrogels were different for the two bacterial strains. Both the hydrogels of Examples 1 and 2 were observed at 1/8, while the hydrogels of Examples 2 and 3 were both observed at 1/36 for Salmonella Typhimurium. In Listeria monocytogenes, the MICs of all hydrogels were observed at 1/32 of the original dilution as shown in Figure 8. The hydrogel of the present invention showed improved antibacterial properties due to the low weight average molecular weight of chitosan, and the hydrogel entered bacterial cells and terminated the conversion of DNA to RNA, thereby delaying growth.

박테리아 성장의 억제 메커니즘은 미생물 DNA와 키토산의 결합에 기인하며, 이는 미생물의 핵 내로 키토산의 침투에 의해 단백질 합성 및 mRNA의 임피던스를 초래한다. The mechanism of inhibition of bacterial growth is due to the binding of microbial DNA to chitosan, which results in protein synthesis and impedance of mRNA by penetration of chitosan into the nucleus of the microorganism.

(5) 약물 방출 능력 분석(5) Drug release ability analysis

[SIF, SGF, PBS의 준비][Preparation of SIF, SGF, and PBS]

pH 6.8의 인공장액소화효소(SIF)를 제조하기 위해, 0.2M의 인산칼륨(monopotassium phosphate, KH2PO4) 250mL에 0.1M의 수산화나트륨(NaOH) 118mL를 첨가하였다. 나아가, pH 1.2의 인공위액소화효소(SGF)를 제조하기 위해, 3.5mL의 염산(HCl)에 1g의 NaCl을 혼합하고, 500mL가 될 때까지 증류수로 희석하였다. 또한, pH 7.4의 PBS를 준비하였다. To prepare artificial intestinal fluid digestive enzyme (SIF) at pH 6.8, 118 mL of 0.1 M sodium hydroxide (NaOH) was added to 250 mL of 0.2 M potassium phosphate (monopotassium phosphate, KH 2 PO 4 ). Furthermore, to prepare artificial gastric fluid digestive enzyme (SGF) at pH 1.2, 1 g of NaCl was mixed with 3.5 mL of hydrochloric acid (HCl) and diluted with distilled water until the volume reached 500 mL. Additionally, PBS at pH 7.4 was prepared.

[약물이 로딩된 하이드로겔의 제조][Manufacture of drug-loaded hydrogel]

약물로서, 암피실린 소듐을 사용하였다. 0.5g의 방사선 조사된 키토산을 0.5M의 아세트산 수용액 25mL에 녹이고, 25mL의 증류수를 첨가하여 키토산 용액을 준비하였다. 또한, 0.2g의 구아검을 25mL의 증류수에 첨가한 구아검 수용액과 0.5g의 PVP를 25mL의 증류수에 첨가한 PVP 수용액을 준비하였다. 키토산 용액, 구아검 용액 및 PVP 용액을 3:1:0.5의 부피비로, 45℃에서 2시간 동안 혼합하였다. 그 후, 35mg의 약물을 5mL의 증류수에 첨가하여 제조된 약물 용액을 상기 키토산 용액, 구아검 용액 및 PVP 용액이 혼합된 용액에 첨가하였다. As a drug, ampicillin sodium was used. A chitosan solution was prepared by dissolving 0.5 g of irradiated chitosan in 25 mL of 0.5 M acetic acid aqueous solution and adding 25 mL of distilled water. In addition, a guar gum aqueous solution was prepared by adding 0.2 g of guar gum to 25 mL of distilled water, and a PVP aqueous solution was prepared by adding 0.5 g of PVP to 25 mL of distilled water. Chitosan solution, guar gum solution, and PVP solution were mixed at a volume ratio of 3:1:0.5 at 45°C for 2 hours. Afterwards, the drug solution prepared by adding 35 mg of the drug to 5 mL of distilled water was added to the mixed solution of the chitosan solution, guar gum solution, and PVP solution.

그 후, 상기 약물이 첨가된 용액에, 용해를 위해 5mL의 메탄올에 MPTMS 200㎕가 혼합된 MPTMS 용액을 적가하였다. 그 다음 45℃에서 4시간 동안 혼합하였으며, 페트리 디쉬에 옮기고, 40℃ 건조 오븐(VS-1202D3, VISION Scientific Co., Ltd, 대한민국)에서 밤새 건조시켰다. Afterwards, an MPTMS solution containing 200 μl of MPTMS mixed in 5 mL of methanol was added dropwise to the solution containing the drug for dissolution. It was then mixed at 45°C for 4 hours, transferred to a Petri dish, and dried overnight in a 40°C drying oven (VS-1202D3, VISION Scientific Co., Ltd, Korea).

건조 후 제조된 하이드로겔을 각각 PBS, SIF 및 SGF에서 37℃, 3시간 동안 비커에 담갔다. 이들 용액 5mL을 매 30 분마다 비커로부터 추출하고, 동일한 양의 용액(PBS, SIF 및 SGF)을 다시 비커에 첨가하여, 동일한 부피의 용액을 유지하였다. 기준 샘플로, 하이드로겔이 없이 PBS 및 SIF를 포함하는 전술된 함량의 약물을 사용하였다. 약물 방출량을 측정하기 위해 UV-Vis 분광측정법을 사용하였다. 그 결과를 도 9에 나타내었다. After drying, the prepared hydrogel was immersed in a beaker at 37°C for 3 hours in PBS, SIF, and SGF, respectively. 5 mL of these solutions were extracted from the beaker every 30 minutes, and equal amounts of solutions (PBS, SIF, and SGF) were added back to the beaker to maintain equal volumes of solutions. As a reference sample, the above-mentioned contents of drug containing PBS and SIF without hydrogel were used. UV-Vis spectroscopy was used to measure drug release amount. The results are shown in Figure 9.

도 9에 보이는 바와 같이, SIF 및 PBS에서는 조절된 약물 방출을 나타냈고, 180분 동안 SIF에서 81.30%의 약물 방출 및 PBS에서 87.40%의 약물 방출을 나타냈다. 이는 3시간 동안 80% 이상의 약물을 방출하여야 하는 미국 약전 표준을 충족한다. As shown in Figure 9, SIF and PBS showed controlled drug release, with 81.30% drug release in SIF and 87.40% drug release in PBS over 180 minutes. This meets the US Pharmacopoeia standard of releasing more than 80% of the drug over 3 hours.

이는 본 발명의 하이드로겔을 주사 가능(정맥주사, IV)한 약물의 투여에 적합한 것을 확인할 수 있었다. It was confirmed that the hydrogel of the present invention is suitable for administration of injectable (intravenous, IV) drugs.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible without departing from the technical spirit of the present invention as set forth in the claims. This will be self-evident to those with ordinary knowledge in the field.

Claims (15)

방사선이 조사된 키토산, 천연 겔화 고분자, 친수성 합성 고분자 및 (3-머캅토프로필)트리메톡시실란((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane, MPTMS)을 포함하며,
상기 천연 겔화 고분자는 구아검이고, 상기 친수성 합성 고분자는 폴리비닐피롤리돈(PVP)인, 하이드로겔.
Contains irradiated chitosan, natural gelling polymer, hydrophilic synthetic polymer, and (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS);
A hydrogel, wherein the natural gelling polymer is guar gum, and the hydrophilic synthetic polymer is polyvinylpyrrolidone (PVP).
제1항에 있어서, 상기 방사선이 조사된 키토산의 중량평균분자량(Mw)은 19.00×104 내지 21.50×104인, 하이드로겔.
The hydrogel according to claim 1, wherein the weight average molecular weight (Mw) of the irradiated chitosan is 19.00×10 4 to 21.50×10 4 .
제1항에 있어서, 상기 하이드로겔은 하이드로겔 총 중량을 기준으로, 상기 방사선이 조사된 키토산 40 내지 80 중량%, 상기 천연 겔화 고분자 5 내지 15 중량%, 상기 친수성 합성 고분자 3 내지 10 중량% 및 (3-머캅토프로필)트리메톡시실란 10 내지 45 중량%를 포함하는, 하이드로겔.
The method of claim 1, wherein the hydrogel is comprised of 40 to 80% by weight of the irradiated chitosan, 5 to 15% by weight of the natural gelling polymer, 3 to 10% by weight of the hydrophilic synthetic polymer, and A hydrogel comprising 10 to 45% by weight of (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane.
제1항에 있어서, 상기 하이드로겔은 하이드로겔 총 중량을 기준으로, 상기 MPTMS를 20 내지 40 중량%로 포함하는, 하이드로겔.
The hydrogel of claim 1, wherein the hydrogel contains 20 to 40% by weight of MPTMS, based on the total weight of the hydrogel.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 하이드로겔은 하이드로겔 필름 형태인, 하이드로겔.
The hydrogel according to claim 1, wherein the hydrogel is in the form of a hydrogel film.
제1항에 있어서, 상기 하이드로겔은 약물 전달용인, 하이드로겔.
The hydrogel of claim 1, wherein the hydrogel is for drug delivery.
키토산에 방사선을 조사하는 단계;
방사선이 조사된 키토산, 천연 겔화 고분자 및 친수성 합성 고분자를 용매와 혼합하는 단계; 및
상기 용매에 (3-머캅토프로필)트리메톡시실란((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane, MPTMS)을 추가하는 단계를 포함하며,
상기 천연 겔화 고분자는 구아검이고, 상기 친수성 합성 고분자는 폴리비닐피롤리돈(PVP)인, 하이드로겔의 제조 방법.
Irradiating chitosan with radiation;
mixing irradiated chitosan, natural gelling polymer, and hydrophilic synthetic polymer with a solvent; and
It includes adding (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) to the solvent,
A method for producing a hydrogel, wherein the natural gelling polymer is guar gum, and the hydrophilic synthetic polymer is polyvinylpyrrolidone (PVP).
제9항에 있어서, 상기 방사선은 X선, 감마선 또는 전자선인, 하이드로겔의 제조 방법.
The method of claim 9, wherein the radiation is an X-ray, a gamma ray, or an electron beam.
제9항에 있어서, 상기 방사선은 10 내지 30kGy의 총 선량으로 조사되는, 하이드로겔의 제조 방법.
The method of claim 9, wherein the radiation is irradiated at a total dose of 10 to 30 kGy.
제9항에 있어서, 상기 용매는 물인, 하이드로겔의 제조 방법.
The method of claim 9, wherein the solvent is water.
제9항에 있어서, 상기 용매는 0.5 내지 2 M의 아세트산 수용액인, 하이드로젤의 제조 방법.
The method of claim 9, wherein the solvent is a 0.5 to 2 M aqueous acetic acid solution.
제9항에 있어서, 상기 용매에 약물 및 방사성동위원소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는, 하이드로겔의 제조 방법.
The method of claim 9, further comprising adding at least one selected from the group consisting of drugs and radioisotopes to the solvent.
제14항에 있어서, 상기 약물은 암피실린(Ampicillin) 및 카나마이신 모노설페이트 모노하이드레이트 (kanamycin monosulfate monohydrate)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 하이드로겔의 제조 방법.The method of claim 14, wherein the drug includes at least one selected from the group consisting of ampicillin and kanamycin monosulfate monohydrate.
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