KR20040069051A - Thermo-sensitive Polysaccharide Copolymer and Method Thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A polysaccharide graft copolymer and its preparation method are provided, to obtain a thermosensitive and water-soluble polysaccharide graft copolymer which has an excellent biocompatibility. CONSTITUTION: The method comprises the steps of adding an oxidation-reduction initiator to a polysaccharide solution to produce a polysaccharide radical; and grafting an acrylamide-based polymer, a copolymer of an acrylamide-based monomer and a vinyl-based monomer or a copolymer of an acrylamide-based monomer and an acryl-based monomer to the polysaccharide radical solution. Preferably the oxidation-reduction initiator is ammonium cerium nitrate. Also the method comprises the steps of treating a polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide terpolymer with a substituting agent to carry out tosylation of one terminal hydroxyl group of the terpolymer; and grafting the tosylated terpolymer to a polysaccharide.

Description

온도 감응성을 갖는 다당류 공중합체 및 이의 제조방법{Thermo-sensitive Polysaccharide Copolymer and Method Thereof}Temperature sensitive polysaccharide copolymer and its preparation method {Thermo-sensitive Polysaccharide Copolymer and Method Thereof}

본 발명은 온도 감응성 중합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온도감응성을 갖는 키토산 그라프트 공중합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature sensitive polymer and a method for producing the same, and more particularly, to a chitosan graft copolymer having a temperature sensitivity and a method for producing the same.

온도 감응성 고분자(thermo-sensitive polymer)는 수용액 중에서 온도 변화에 따른 고분자의 급격한 용해도의 차이에 의하여 상전이(phase transition)가 가역적으로 나타나는 물질이다. 즉, 온도 감응성 고분자는 온도 변화에 따라 액상에서 수화겔(hydrogel)로 상전이가 가역적으로 나타나는 물질을 말한다.Temperature-sensitive polymers (thermo-sensitive polymer) is a material in which a phase transition is reversible due to the difference in the solubility of the polymer with the temperature change in the aqueous solution. That is, the temperature sensitive polymer refers to a material in which the phase transition reversibly from the liquid phase to the hydrogel in accordance with the temperature change.

이와 같은 상전이 체계는 크게 특정의 낮은 온도에서 상전이가 일어나는 네거티브 온도 감응성 시스템과 특정의 높은 온도에서 상전이가 일어나는 포지티브 온도 감응성 시스템으로 구분된다. 또한 상전이가 일어나는 온도를 네거티브 온도 감응성 시스템에서는 저임계용액온도(lower critical solution temperature, LCST)라 하고, 포지티브 온도 감응성 시스템에서는 고임계용액온도(upper critical solution temperature, UCST)라 하는데, 특히 LCST에 대해서는 많은 연구가 이뤄지고 있다.This phase transition system is divided into a negative temperature sensitive system in which phase transition occurs at a specific low temperature and a positive temperature sensitive system in which phase transition occurs at a specific high temperature. The temperature at which phase transitions occur is referred to as lower critical solution temperature (LCST) in negative temperature sensitive systems and upper critical solution temperature (UCST) in positive temperature sensitive systems, especially for LCST. Much research is being done.

네거티브 온도 감응성 시스템에서 상전이 현상은 고분자 중에 포함된 친수성(hydrophilic) 부분이 낮은 온도에서는 기본 구조를 이루는 분자간 또는 물과의 수소결합에 의하여 물을 함유하고 있어 물에 녹아 있다가 온도가 올라감에 따라 수소결합이 깨지면서 물이 고분자 밖으로 배출되어 분자간 소수성 상호작용이 강화되어 침전화되기 때문이다.In the negative temperature-sensitive system, the phase transition phenomenon is that the hydrophilic portion contained in the polymer contains water by hydrogen bonding with intermolecular or water, which forms a basic structure at low temperature, so that it is dissolved in water, As the bond breaks, water is released out of the polymer, which intensifies the hydrophobic interaction between molecules and precipitates.

이와 같은 온도감응성 고분자는 최근 약물전달시스템(Drug delivery system)을 비롯한 의료용 재료분야, 생물학, 환경, 섬유, 화장품 등의 다양한 분야에서 연구가 진행되고 있다. 현재 폭넓은 연구가 진행되고 있는 온도감응성 고분자로는 폴리(N-이소프로필아크릴아미드, Poly(N-isopropylacrylamide, PNIPAAm)) 또는 폴리에틸렌옥시드 공중합체, 히드록시계 고분자 및 일부 폴리포스포젠계 고분자 등을 들 수 있다. 이와 같은 온도 감응성 고분자는 고분자 주쇄에 결합되어 있는 친수성 또는 소수성 부분의 존재비율에 따라 저임계용액온도가 변하게 되는데, 대체적으로친수성기가 증가할수록 상전이 온도가 상승하고 소수성기가 증가할수록 상전이 온도는 감소하게 된다.Such temperature-sensitive polymers have recently been researched in various fields such as drug delivery systems, medical materials, biology, environment, textiles, and cosmetics. Temperature-sensitive polymers currently under extensive research include poly (N-isopropylacrylamide, Poly (N-isopropylacrylamide, PNIPAAm)) or polyethylene oxide copolymers, hydroxy polymers, and some polyphosphogen polymers. Can be mentioned. Such a temperature sensitive polymer has a low critical solution temperature that varies with the abundance of hydrophilic or hydrophobic moieties bound to the polymer backbone.In general, as the hydrophilic group increases, the phase transition temperature increases, and as the hydrophobic group increases, the phase transition temperature decreases. .

특히, 폴리(N-이소프로필아크릴아미드, 이하 'PNIPAAm'이라 한다.)는 저임게용액온도가 32 ~ 34 ℃로서 상온에서는 액상 또는 졸 상태이지만, 생체 조건에서는 고형상 또는 겔 상태를 이루게 되는데, 이런 특성으로 인해 PNIPAAm을 이용한 약물전달시스템에 대하여 많은 연구가 행해진 바 있다.In particular, poly (N-isopropylacrylamide, hereinafter referred to as 'PNIPAAm') has a low solution temperature of 32-34 ° C., but liquid or sol at room temperature, but in solid state or gel in vivo. Due to these characteristics, much research has been conducted on drug delivery systems using PNIPAAm.

또한, PEO-PPO-PEO(폴리에틸렌옥시드-폴리프로필렌옥시드-폴리에틸렌옥시드) 삼블록공중합체는 친수성기인 PEO 부분과 소수성 부분인 PPO 부분의 중합도를 적절히 조절하여 저임계용액온도를 목적에 맞게 조절할 수 있는 장점이 있다.In addition, the PEO-PPO-PEO (polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide) triblock copolymer appropriately controls the degree of polymerization of the hydrophilic group PEO portion and the hydrophobic portion PPO portion to adjust the low critical solution temperature according to the purpose. There is an advantage that can be adjusted.

그러나, 상기 PNIPAAm이나 PEO-PPO-PEO 삼중 블록 공중합체는 기계적 강도 등 생체기능성(biofunctionality)이 떨어지는 문제점이 있다.However, the PNIPAAm or PEO-PPO-PEO triple block copolymers have a problem of poor biofunctionality such as mechanical strength.

한편, 상기 PNIPAAm또는 상기 삼블록공중합체와 유사한 온도 감응성을 가지면서도 생체 내에서 작은 분자로 분해될 수 있는 생분해성 온도감응성 고분자가 제안된 바 있다. 예를 들어 미국 특허 제 6,451,346호에서는 폴리락타이드(polylactide), 폴리글리콜라이드(polyglycolide) 또는 이들의 공중합체로 구성되는 소수성 부분과 친수성 부분으로 폴리에틸렌글리콜로 구성되는 온도감응성 블록 공중합체를 제안하고 있다. 그러나, 상기 블록 공중합체는 생체 내에서 예기치 않은 반응을 통해 인체에 유해한 부산물로 분해될 수 있는 문제점이 있다.On the other hand, a biodegradable temperature sensitive polymer has been proposed that has a temperature sensitivity similar to that of the PNIPAAm or the triblock copolymer and can be broken down into small molecules in vivo. For example, US Pat. No. 6,451,346 proposes a temperature sensitive block copolymer composed of polyethylene glycol with a hydrophobic portion and a hydrophilic portion composed of polylactide, polyglycolide or copolymers thereof. . However, the block copolymer has a problem that can be broken down into by-products harmful to the human body through an unexpected reaction in vivo.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 생체 내에서 유용하게 사용될 수 있는 물질을 포함함으로써, 생체적합성이 뛰어난 온도 감응성 고분자를 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a temperature-sensitive polymer having excellent biocompatibility by including a material that can be usefully used in vivo.

본 발명의 다른 목적은 우수한 생체적합성과 온도감응성을 갖는 다당류 공중합체를 이용하여 활성이 변하기 쉬운 생리활성 물질 즉 세포, 효소, 단백질, 유전자, 약물 등을 활성변화(감소) 없이 실온 하 수용액상에서 체내의 필요한 부위에 주사함으로써 체온 하에서 고체상으로 변하는 성질을 이용하여 간단히 고분자에 봉입할 수 있는 효율이 극대화된 생리활성물질전달 온도감응성 고분자시스템을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to use a polysaccharide copolymer having excellent biocompatibility and temperature sensitivity to change the activity of physiologically active substances such as cells, enzymes, proteins, genes, drugs, etc. The present invention aims to provide a temperature sensitive polymer delivery system that maximizes the efficiency of physiologically active substances that can be encapsulated in a polymer simply by injecting it into a solid phase under body temperature by injecting it into a required site.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 키토산-폴리(N-이소프로필아크릴아미드) 그라프트 공중합체의 모식도;1 is a schematic diagram of a chitosan-poly (N-isopropylacrylamide) graft copolymer according to one embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 키토산-(PEO-PPO-PEO) 그라프트 공중합체의 모식도;2 is a schematic diagram of a chitosan- (PEO-PPO-PEO) graft copolymer according to another embodiment of the present invention;

도 3은 키토산-폴리(N-이소프로필아크릴아미드)의 상전이 그래프이다.3 is a phase transition graph of chitosan-poly (N-isopropylacrylamide).

상기한 목적을 위하여, 본 발명은 다당류 용액에 산화환원 개시제를 가하여 다당류 래디컬을 생성시키는 단계; 및 상기 래디컬화된 다당류 용액에 아크릴아미드계 중합체, 아크릴아미드계 단량체와 비닐계 단량체의 공중합체 또는 아크릴아미드계 단량체와 아크릴계 단량체의 공중합체를 그라프트시키는 단계를 포함하는 온도 감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법을 제공한다.For this purpose, the present invention comprises the steps of adding a redox initiator to the polysaccharide solution to produce a polysaccharide radical; And grafting an acrylamide polymer, a copolymer of acrylamide monomer and vinyl monomer or a copolymer of acrylamide monomer and acryl monomer to the radicalized polysaccharide solution. It provides a method of manufacturing.

상기 아크릴아미드계 중합체는 폴리(N-메틸-N-n-프로필아크릴아미드), 폴리(N-n-프로필아크릴아미드), 폴리(N-메틸-N-이소프로필아크릴아미드), 폴리(N-n-프로필메타크릴아미드), 폴리(N,n-디에틸아크릴아미드) 또는 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)와 같은 알킬 아크릴아미드계에서 선택되는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)이다.The acrylamide polymers include poly (N-methyl-Nn-propylacrylamide), poly (Nn-propylacrylamide), poly (N-methyl-N-isopropylacrylamide), and poly (Nn-propylmethacrylamide). ), Preferably poly (N, n-diethylacrylamide) or alkyl acrylamides such as poly (N-isopropylacrylamide), and most preferably poly (N-isopropylacrylamide). .

상기 비닐계 단량체는 비닐알콜, N-비닐피롤리돈, 비닐메틸에테르, 비닐아세테이트, 비닐포메이트, 비닐프로피오네이트에서 선택되며, 상기 아크릴계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴에스테르, 히드록시프로필아크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트에서 선택되며, 상기 산화환원 개시제는 질산암모늄세륨인 것을 특징으로 한다.The vinyl monomer is selected from vinyl alcohol, N-vinylpyrrolidone, vinyl methyl ether, vinyl acetate, vinyl formate, vinyl propionate, and the acrylic monomer is acrylic acid, methacrylic acid, acrylic ester, hydroxypropyl It is selected from acrylate, hydroxypropyl methacrylate, the redox initiator is characterized in that the cerium ammonium nitrate.

또한, 본 발명은 폴리에틸렌옥시드-폴리프로필렌옥시드-폴리에틸렌옥시드 삼블록 공중합체를 치환제로 처리하여 상기 삼블록 공중합체의 양 말단 중 한 말단의 히드록시기를 활성화하는 단계; 상기 활성화된 삼블록 공중합체를 다당류에 그라프트하는 단계를 포함하는 온도감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법으로서, 바람직하게는 상기 치환제는 염화토실 또는 카르보닐디이미다졸에서 선택되는 온도감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of treating the polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triblock copolymer with a substituent to activate a hydroxyl group of one of both ends of the triblock copolymer; A method of preparing a temperature sensitive polysaccharide graft copolymer comprising grafting the activated triblock copolymer to a polysaccharide, preferably the substituent is a temperature sensitive polysaccharide selected from tosyl chloride or carbonyldiimidazole It provides a method for producing a graft copolymer.

한편, 본 발명은 양 말단 중 적어도 한 말단이 카르복실기로 치환된 폴리에틸렌옥시드-폴리프로필렌옥시드-폴리에틸렌옥시드 삼블록 공중합체를 카보디이미드(carbodiimide)계로 처리하여 상기 공중합체의 양 말단 중 한 말단의 카르복실기를 활성화하는 단계; 및 상기 활성화된 삼블록 공중합체를 다당류에 그라프트하는 단계를 포함하는 온도감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법을 제공한다.On the other hand, the present invention is treated with a carbodiimide-based polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triblock copolymer in which at least one end of both ends is substituted with a carboxyl group, one of both ends of the copolymer Activating the terminal carboxyl group; And it provides a method for producing a temperature-sensitive polysaccharide graft copolymer comprising the step of grafting the activated triblock copolymer to a polysaccharide.

더욱이, 본 발명은 생체적합성을 가지는 다당류에 온도감응성을 가지는 중합체를 그라프트 반응시키는 다당류 그라프트 공중합체로서, 상기 중합체는 아크릴아미드계 중합체, 아크릴아미드계 단량체와 비닐계 단량체의 공중합체 아크릴아미드계 단량체와 아크릴계 단량체의 공중합체 또는 폴리에틸렌옥시드-폴리프로필렌옥시드-폴리에틸렌옥시드(PEO-PPO-PEO) 삼블록 공중합체에서 선택되는 다당류 그라프트 공중합체를 제공한다.Furthermore, the present invention is a polysaccharide graft copolymer for graft reacting a polymer having temperature sensitivity to a biocompatible polysaccharide, wherein the polymer is an acrylamide-based polymer, a copolymer of an acrylamide-based monomer and a vinyl monomer. Provided are a polysaccharide graft copolymer selected from copolymers of monomers and acrylic monomers or from polyethylene oxide-polypropyleneoxide-polyethylene oxide (PEO-PPO-PEO) triblock copolymers.

본 발명에 의하여 제조되는 상기 다당류 그라프트 공중합체는 다른 기질 분자와 혼합되어 생리활성물질의 수송체로서 활용되는 의료용품의 재료로 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다당류 그라프트 공중합체에 수용성 또는 불수용성의 세포, 단백질, 유전자 또는 전하를 갖는 약물을 혼합함으로써, 조직공학 및 표적 지향적인 약물 전달 시스템으로 활용될 수 있다. 또한, 본 발명의 그라프트 공중합체를 의료용 재료에 코팅 또는 성형용 첨가제로 사용될 수 있다.The polysaccharide graft copolymer prepared according to the present invention may be used as a material for medical supplies mixed with other substrate molecules and used as a transporter of a bioactive material. For example, by mixing a polysaccharide graft copolymer of the present invention with a drug having a water-soluble or insoluble cell, protein, gene or charge, it can be utilized as a tissue engineering and target-oriented drug delivery system. In addition, the graft copolymer of the present invention may be used as an additive for coating or forming on medical materials.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에서는 온도감응성 고분자로 알려진 중합체를 생체적합성이 뛰어난 다당류에 그라프트(graft)시킴으로써, 온도감응성 및 생체적합성을 조절할 수 있다. 상기 다당류는 바람직하게는 키토산 또는 셀룰로스이며, 보다 바람직하게는 키토산이다.In the present invention, the temperature sensitivity and biocompatibility can be controlled by grafting a polymer known as a temperature sensitive polymer onto a polysaccharide having excellent biocompatibility. The polysaccharide is preferably chitosan or cellulose, more preferably chitosan.

셀룰로스 또는 키토산과 같은 다당류는 생체 내에서 분해되는 (biodegradable) 천연 고분자 물질이다.Polysaccharides such as cellulose or chitosan are biodegradable natural polymeric materials.

셀룰로스(Cellulose)는 D-글루코스가 ??-1,4 결합에 의하여 연결된 다당류로서, 자연계에 가장 널리 존재하는 물질중의 하나이다. 또한, 키토산은 갑각류 등의 갑각에 존재하는 키틴이 탈아세틸화된 염기성 다당류로서 아미노기의 존재에 기인한 양이온성, 무독성, 생분해성 등의 유용한 성질이 밝혀짐에 따라 금속 흡착제, 섬유제조, 화장품, 식품 첨가제 등에 폭넓게 사용되고 있다. 특히, 키토산 자체가 콜레스테롤 저하작용 및 종양 억제 작용과 같은 약리 작용을 가지고 있으므로 키토산 또는 그 유도체들은 의료용 재료, 인공 피부 등으로 응용하려는 연구가 진행된 바 있다.Cellulose is a polysaccharide in which D-glucose is linked by ??-1,4 bonds, and is one of the most widely present substances in nature. In addition, chitosan is a basic polysaccharide in which chitin present in shellfish such as shellfish is deacetylated and thus useful properties such as cationic, nontoxic, and biodegradable properties due to the presence of amino groups are found. It is widely used in food additives and the like. In particular, since chitosan itself has pharmacological effects such as cholesterol lowering effect and tumor suppression effect, chitosan or its derivatives have been studied for application to medical materials, artificial skin, and the like.

그러나, 상기 셀룰로스, 키토산 또는 그 유도체들은 일반적으로 사용되는 유기용매에 대한 용해도가 극히 낮아 혈액 투석막 또는 약물 전달 시스템과 같은 생체적합성 재료로 이용되기에는 한계가 있다. 이에 본 발명에서는 하기하는 바와 같이 상기 다당류 또는 그 유도체에 적당한 중합체를 그라프트시킴으로써, 기계적, 물리적 특성을 향상시키고 유기용매 또는 물에 대한 용해성을 개선시켰다.However, the cellulose, chitosan or derivatives thereof are extremely low in solubility in the organic solvents used in general, and thus are limited to be used as biocompatible materials such as hemodialysis membranes or drug delivery systems. In the present invention, as described below, by grafting a polymer suitable for the polysaccharide or a derivative thereof, mechanical and physical properties are improved and solubility in an organic solvent or water is improved.

한편, 키토산은 탈아세틸화 정도 및 중합도에 따라 수용성 여부가 달라지는 데, 본 발명에서 사용되는 키토산은 수용성 및 탈아세틸화 정도에 관계없이 온도 감응성 고분자의 기초 물질로 사용될 수 있다.Meanwhile, whether or not the chitosan is water-soluble depends on the degree of deacetylation and the degree of polymerization. The chitosan used in the present invention may be used as a base material of a temperature sensitive polymer regardless of the degree of water solubility and deacetylation.

본 발명에서 생체적합성을 위하여 사용된 상기 다당류는 산소의 영향을 극소화하기 위하여 질소 기류 하에서 적절한 용매로 서서히 교반되면서 용해된다.The polysaccharides used for biocompatibility in the present invention are dissolved with gentle stirring under a nitrogen stream in an appropriate solvent to minimize the effects of oxygen.

상기 다당류에 그라프트되는 중합체는 온도감응성이 밝혀진 중합체로서, 본 발명에서는 크게 상기 다당류의 래디컬화 반응 이후에 상기 다당류에 그라프트되 는 경우와, 말단의 치환기가 활성화된 블록 공중합체가 상기 다당류에 그라프트되는 경우로 나뉠 수 있다.The polymer grafted to the polysaccharide is a polymer whose temperature is found to be sensitive, and in the present invention, when the polysaccharide is grafted to the polysaccharide after the radicalization reaction of the polysaccharide, the block copolymer in which the terminal substituent is activated is grafted to the polysaccharide. Can be divided into the following cases.

우선, 다당류의 래디컬화 반응 이후에 상기 다당류에 그라프트되는 중합체는 다당류, 특히 키토산에 대하여 상용성을 가지고 있는 물질로서, 아크릴아미드계 중합체, 아크릴아미드계 단량체와 비닐계 단량체의 공중합체 또는 아크릴아미드계 단량체와 아크릴계 단량체의 공중합체에서 선택된다.First, the polymer grafted to the polysaccharide after the radicalization reaction of the polysaccharide is a material having compatibility with polysaccharides, particularly chitosan, and acrylamide polymers, copolymers of acrylamide monomers and vinyl monomers or acrylamides. It is selected from the copolymer of a monomer and an acrylic monomer.

상기 아크릴아미드계 중합체는 폴리(N-메틸-N-n-프로필아크릴아미드), 폴리(N-n-프로필아크릴아미드), 폴리(N-메틸-N-이소프로필아크릴아미드), 폴리(N-n-프로필메타크릴아미드), 폴리(N,n-디에틸아크릴아미드) 또는 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)와 같은 알킬 아크릴아미드에서 선택되며, 바람직하게는 폴리(N-이소프로필아크릴아미드) 이다.The acrylamide polymers include poly (N-methyl-Nn-propylacrylamide), poly (Nn-propylacrylamide), poly (N-methyl-N-isopropylacrylamide), and poly (Nn-propylmethacrylamide). ), Poly (N, n-diethylacrylamide) or alkyl acrylamide such as poly (N-isopropylacrylamide), preferably poly (N-isopropylacrylamide).

상기 비닐계 단량체는 비닐알콜, N-비닐피롤리돈, 비닐메틸에테르, 비닐아세테이트, 비닐포메이트, 비닐프로피오네이트에서 선택되며, 상기 아크릴계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴에스테르, 히드록시프로필아크릴레이트에서 선택되는 것이 바람직하다.The vinyl monomer is selected from vinyl alcohol, N-vinylpyrrolidone, vinyl methyl ether, vinyl acetate, vinyl formate, vinyl propionate, and the acrylic monomer is acrylic acid, methacrylic acid, acrylic ester, hydroxypropyl It is preferred to be selected from acrylates.

도 1은 상기 단량체 중에서 대표적인 온도감응성 고분자인 PNIPAAm의 단량체인 N-이소프로필아크릴아미드가 다당류 중 키토산에 그라프트되는 과정을 대략적으로 나타낸 모식도이다.FIG. 1 is a schematic diagram showing a process of grafting N-isopropylacrylamide, a monomer of PNIPAAm, a typical temperature sensitive polymer, to chitosan in a polysaccharide.

도 1에 도시된 바와 같이, 적절한 용매에 의하여 용해된 키토산 용액에 산화환원개시제에 의하여 래디컬화되고, 온도감응성 중합체(도 1에서는 폴리(N-이소프로필아크릴아미드))가 상기 래디컬화된 키토산에 그라프트 공중합된다.As shown in Fig. 1, the chitosan solution dissolved in a suitable solvent is radicalized by a redox initiator, and a temperature sensitive polymer (poly (N-isopropylacrylamide in Fig. 1)) is added to the radicalized chitosan. Graft copolymerized.

본 발명에서 사용된 산화환원 개시제는 키토산을 비롯한 다당류의 래디컬화에 사용되는 산화환원 개시제가 사용될 수 있으나, 바람직하게는 질산암모늄세륨(Ceric ammonium nitrate, (NH4)2Ce(NO3)6)이다. 상기 질산암모늄세륨은 상온에서 높은 개시효율을 보이기 때문이다.The redox initiator used in the present invention may be a redox initiator used for the radicalization of polysaccharides including chitosan, but is preferably ceric ammonium nitrate (NH 4 ) 2 Ce (NO 3 ) 6 ). to be. This is because the cerium ammonium nitrate shows high starting efficiency at room temperature.

산화환원개시제에 의하여 키토산을 포함하는 다당류는 개환되어 래디컬이 형성되고, 다당류에 첨가되는 아크릴아미드계 또는 비닐계열 단량체의 이중결합을 통하여 연쇄적인 중합반응을 일으키게 된다. 이 경우, 본 발명에서 상기 다당류에 그라프트되는 아크릴아미드계는 단량체 내에 이중 결합이 존재하기 때문에, 상기 래디컬화 반응에 의하여 촉발된 사슬 연장이 가능할 수 있으나, 보다 장쇄의 그라프트 공중합체를 원하는 경우 또는 사슬연장 반응의 속도를 증가시키고자 하는 경우에는 아크릴아미드계 중합체와 같이 상기 다당류에 그라프트되는 성분 이외에 별도로 가교제가 추가될 수 있다. 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 가교제로는 다수의 관능기를 갖는 아크릴계 또는 비닐계의 염이 사용될 수 있고, 바람직하게는 1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,6-헥사메틸렌 디아크릴레이트, 1,3-프로판디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,6-디헥사메틸렌 디메타크릴레이트, 1,4-페닐렌 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 디메타크릴레이트, 글리세롤 트리메타크릴레이트, 디비닐피리딘, 디비닐피리니딘, 2,5-디비닐피라진, 1,4-디비닐이미다졸 등이 사용될수 있다.The polysaccharide containing chitosan is opened by the redox initiator to form radicals, and a chain polymerization reaction is caused through a double bond of an acrylamide- or vinyl-based monomer added to the polysaccharide. In this case, in the present invention, since the acrylamide system grafted to the polysaccharide may have a double bond in the monomer, chain extension triggered by the radicalization reaction may be possible, but a longer chain graft copolymer is desired. Alternatively, in order to increase the rate of the chain extension reaction, a crosslinking agent may be added separately in addition to the component grafted to the polysaccharide, such as an acrylamide polymer. As a crosslinking agent that can be used in connection with the present invention, an acrylic or vinyl salt having a plurality of functional groups may be used, and preferably 1,3-propanediol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1 , 6-hexamethylene diacrylate, 1,3-propanediol dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,6-dihexamethylene dimethacrylate, 1,4-phenylene diacrylate Ethylene glycol dimethacrylate, triethylene dimethacrylate, glycerol trimethacrylate, divinylpyridine, divinylpyridine, 2,5-divinylpyrazine, 1,4-divinylimidazole, and the like. Can be used.

본 발명에 사용된 다당류와 그라프트되는 단량체의 반응을 하기 반응식 1에 기술하였다.The reaction of the grafted monomer with the polysaccharide used in the present invention is described in Scheme 1 below.

반응식 1Scheme 1

본 발명과 관련하여 그라프트되는 중합체는 상기한 아크릴아미드계의 중합체로서 온도 감응성이 갖춘 중합체가 사용될 수 있으나, 상기 다당류의 분자량, pH 등의 환경 요인에 따르는 생체내에서의 상전이 온도(LCST)를 조절할 필요가 있는 경우에는 아크릴아미드계 단량체와 비닐계 단량체의 공중합체, 아크릴아미드계 단량체와 아크릴계 단량체와 같은 둘 이상의 공중합, 특히 블록 공중합(block copolymer) 또는 교대 공중합된 상태로서 상기 다당류에 그라프트될 수 있다.As the polymer to be grafted in connection with the present invention, a polymer having temperature sensitivity may be used as the acrylamide-based polymer. However, the phase transition temperature (LCST) in vivo depends on environmental factors such as molecular weight and pH of the polysaccharide. If there is a need for adjustment, a copolymer of acrylamide monomer and vinyl monomer, two or more copolymers such as acrylamide monomer and acrylic monomer, in particular a block copolymer or an altered copolymerization state, may be grafted to the polysaccharide. Can be.

상기와 같이 다당류로의 그라프트 중합반응이 종결된 후에는 미반응 단중합체(homopolymer)를 제거하면 본 발명의 생체적합성을 갖는 다당류-온도감응성 고분자의 공중합체를 얻을 수 있다.After the graft polymerization reaction to the polysaccharide is terminated as described above, by removing the unreacted homopolymer, a copolymer of the polysaccharide-temperature sensitive polymer having the biocompatibility of the present invention can be obtained.

한편, 상기 다당류에 온도 감응성 분자가 블록 공중합체로서 그라프트될 수 있는데, 본 발명에서는 친수성기(폴리에틸렌옥시드, PEO)와 소수성기(폴리프로필렌옥시드, PPO)가 블록 공중합된 폴리에틸렌옥시드-폴리프로필렌옥시드-폴리에틸렌옥시드(PEO-PPO-PEO) 삼블록 공중합체를 이용하였다. 상기 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체(triblock copolymer)는 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다.On the other hand, the temperature-sensitive molecules may be grafted to the polysaccharide as a block copolymer, in the present invention, a hydrophilic group (polyethylene oxide, PEO) and a hydrophobic group (polypropylene oxide, PPO) is a block copolymerized polyethylene oxide-polypropylene Oxide-polyethylene oxide (PEO-PPO-PEO) triblock copolymer was used. The PEO-PPO-PEO triblock copolymer may be prepared according to a conventional method.

본 발명에서 상기 다당류에 그라프트되는 삼블록 공중합체의 양말단에 위치하는 폴리에틸렌옥사이드(PEO)는 특히 생체내의 단백질의 흡착을 방지하는 효과를 가지고 있어, 혈액 내에 주입되면 고분자와 생체 분자의 상호 작용을 억제하여 세포에 의하여 세포 내에 주입된 고분자가 제거되는 것을 방지할 수 있어, 고분자가 세포내에 장시간 체류할 수 있도록 한다.In the present invention, the polyethylene oxide (PEO) located at the sock end of the triblock copolymer grafted to the polysaccharide has an effect of preventing the adsorption of proteins in vivo, and the polymer and the biomolecule interaction when injected into the blood. It is possible to prevent the polymer injected into the cell by the cell to be removed, thereby allowing the polymer to stay in the cell for a long time.

다만, 상기 PEO는 말단을 제외하고는 관능기가 적기 때문에 세포에 점착할 수 있는 분자의 도입이 제한적이고 생체조직 세포의 흡수율이 떨어지는 문제가 있는 데, 본 발명에서는 다수의 관능기를 가지는 다당류에 그라프트시킴으로써 이를 해결하였다.However, since the PEO has a small functional group except for the terminal, there is a problem in that the introduction of molecules that can adhere to the cell is limited and the absorption rate of the biological tissue cell is lowered. In the present invention, the polysaccharide having a plurality of functional groups is grafted. This was solved by

도 2는 상기 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체를 본 발명에서 사용되는 치환제 중의 하나인 염화토실(Toluenesulfonyl chloride, TsCl)으로 처리하여 그 말단을 활성화한 뒤, 키토산에 그라프트되는 과정을 대략적으로 나타낸 모식도이다.Figure 2 is roughly the process of grafting on chitosan after activating the end of the PEO-PPO-PEO triblock copolymer with toluenesulfonyl chloride (TsCl), one of the substituents used in the present invention It is a schematic diagram shown by.

도시한 바와 같이, 상기 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체의 양 말단에 위치한 히드록시기중 한 말단의 히드록시기는 TsCl과 반응시켜 토실화한 뒤, 이를 키토산의 1차 아민기와 반응시켜 키토산에 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체가 그라프트된다. 삼블록 공중합체의 그라프트 반응기전(mechanism)은 하기 반응식 2에 표시하였다.As shown, the hydroxyl group at one terminal of the hydroxyl groups located at both ends of the PEO-PPO-PEO triblock copolymer is reacted with TsCl to tosylate, and then reacted with the primary amine group of chitosan to PEO-PPO to chitosan. -PEO triblock copolymer is grafted. The graft reaction of the triblock copolymer is shown in Scheme 2 below.

반응식 2Scheme 2

또한 상기 삼블록 공중합체의 말단에 위치한 관능기에 따라 상기 염화토실 이외의 다른 활성화제를 사용할 수 있다. 예를 들어 양 말단 중 적어도 일 말단이카르복실기로 치환된 경우(이는 히드록시기를 과망간산칼륨과 같은 적절한 산화제를 사용하여 얻을 수 있다)에는 상기 카르복실기를 활성화시킬 수 있는 카보디이미드(Carbodiimide) 계열의 활성화제가 사용될 수 있는 데, 이에 대한 반응 기전은 하기 반응식 3에 표시하였다.It is also possible to use other activators other than the tosyl chloride according to the functional group located at the end of the triblock copolymer. For example, when at least one of both ends is substituted with a carboxyl group (which can be obtained by using an appropriate oxidizing agent such as potassium permanganate), a carbodiimide-based activator capable of activating the carboxyl group is Can be used, the reaction mechanism is shown in Scheme 3 below.

반응식 3Scheme 3

상기 반응식 3에서는 대표적인 카보디이미드로서 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필) 카보디이미드(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimde, EDC)를 표시하였으나, 이외에도 1-에틸-3-(3-(트리메틸)암모니오프로필) 카보디이미드 (1-ethtyl-3-(3-(trimethyl)ammoniopropyl) carbodiimide, ETC), 1-사이클로헥실-3-(2-모피노에틸) 카보디이미드 (1-cyclohexyl-3-(2-morphinoethyl) carbodiimide, CMC), 디메틸카보디이미드 (dimethylcarbodiimde), 디사이클로헥실카보디이미드 (dicyclohexylcarbodiimide), 디이소프로필카보디이미드 (diisopropylcarbodiimde), 디이소부틸카보디이미드와 같은 지방족 디카보이미드와 디페닐카보디이미드 (diphenylcarbodiimide), 디나프탈카보디이미드 (dinaphthylcarbodiimide) 와 같은 방향족 카보디이미드가 사용될 수 있다.In Scheme 3, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimde, EDC) is represented as a representative carbodiimide, but in addition, 1-ethyl- 3- (3- (trimethyl) ammoniopropyl) carbodiimide (1-ethtyl-3- (3- (trimethyl) ammoniopropyl) carbodiimide, ETC), 1-cyclohexyl-3- (2-morphinoethyl) Bodyimide (1-cyclohexyl-3- (2-morphinoethyl) carbodiimide (CMC), dimethylcarbodiimide, dicyclohexylcarbodiimide, diisopropylcarbodiimide, diisobutylcarbodiimide Aliphatic dicarbodiimides such as carbodiimides and aromatic carbodiimides such as diphenylcarbodiimide and dinaphthylcarbodiimide can be used.

한편, 상기 삼블록 공중합체의 양말단 중 적어도 일단이 히드록시인 경우에는 상기한 염화토실 이외에도 히드록시기 활성화제인 카보닐디이미다졸(carbonyldiimidazole, CDI)계와 반응시킨 후, 이를 키토산의 1차 아민기와 반응시켜 키토산에 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체가 그라프트될 수 있다. 이런 반응기전을 반응식 4에 표시하였다.On the other hand, when at least one end of the sock end of the triblock copolymer is hydroxy, in addition to the above-described toric chloride, it is reacted with a carbonyldiimidazole (CDI) system, which is a hydroxyl group activator, and then reacted with a primary amine group of chitosan. The chitosan can be grafted with PEO-PPO-PEO triblock copolymer. This reactor field is shown in Scheme 4.

반응식 4Scheme 4

본 발명의 온도감응성 중합체는 상기와 같이 첨가되는 단량체 또는 삼블록 공중합체의 농도, 반응 온도, 개시제의 농도에 따라 상온에서 수용성 또는 수분산성을 나타내고, 그 수용액의 온도 감응성 및 저임계용액온도가 바뀌게 된다. 그러나, 본 발명에 사용된 온도감응성 단량체 또는 삼블록 공중합체의 저임계용액온도를 고려하여 수용액에서 반응이 이루어지기 위해서는 4~30 ℃의 온도에서 반응이 이뤄지는 것이 바람직하다. 그 보다 낮은 온도에서는 반응 속도가 너무 느려 효율을 기대할 수 없고, 그 보다 높은 경우에는 다당류에 첨가되는 단량체 또는 삼블록 공중합체가 겔 상태로 존재하게 되어 다당류에 그라프트될 수 없기 때문이다.The temperature sensitive polymer of the present invention exhibits water solubility or water dispersibility at room temperature depending on the concentration of the monomer or triblock copolymer added as described above, the reaction temperature, and the concentration of the initiator, so that the temperature sensitivity of the aqueous solution and the low critical solution temperature are changed. do. However, in consideration of the low critical solution temperature of the temperature sensitive monomer or triblock copolymer used in the present invention, the reaction is preferably performed at a temperature of 4 to 30 ° C. This is because at lower temperatures, the reaction rate is too slow to expect efficiency, and at higher temperatures, the monomers or triblock copolymers added to the polysaccharides are present in the gel and cannot be grafted to the polysaccharides.

또한, 다당류에 그라프트 되는 중합체는 전체 그라프트 공중합체 100 중량부에 대하여 2~8 중량부로 반응하는 것이 바람직하다. 도 3은 다당류에 그라프트되는중합체의 중량비에 따른 본 발명의 온도감응성 중합체의 상전이 온도를 나타낸 도표이다. 도 3에서 A, B는 각각 졸 상태이고, C, D는 각각 겔 상태를 나타낸 것임을 알 수 있다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 다당류에 그라프트되는 중합체가 3~7 중량% 포함되어 있는 경우 졸(sol)상에서 겔(gel)상으로 상전이 되는 온도가 31~32 도임을 알 수 있다. 이는 대표적인 온도감응성 고분자인 PNIPAAm과 비교할 때 큰 차이가 없는 것으로서, 본 발명에 의하여 제조된 다당류-온도감응성 중합체가 약물전달시스템 등에 사용될 수 있음을 보여준다.In addition, the polymer grafted to the polysaccharide is preferably reacted at 2 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the total graft copolymer. 3 is a diagram showing the phase transition temperature of the temperature sensitive polymer of the present invention according to the weight ratio of the polymer grafted to the polysaccharide. In FIG. 3, A and B are sol states, respectively, and C and D are gels. As can be seen in Figure 3, when the polysaccharide is grafted polymer 3 to 7% by weight it can be seen that the temperature of the phase transition from the sol (sol) to the gel (gel) phase is 31 to 32 degrees. This shows that there is no significant difference compared to PNIPAAm, which is a representative temperature sensitive polymer, and it shows that the polysaccharide-temperature sensitive polymer prepared according to the present invention can be used in drug delivery systems and the like.

이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. However, the present invention is not limited by the following examples.

실시예 1Example 1

키토산을 10 중량% 아세트산에 녹여 키토산 용액을 제조하였다. 500 ㎖ 분리형 반응기에 상기 키토산 용액을 넣고 질소기류 하에서 10분간 서서히 교반시켰다. 반응온도 30 ℃에서 산화환원 개시제인 질산암모늄세륨을 키토산 용액에 대하여 5 ×10-3M 넣고, 단량체인 N-이소프로필아크릴아미드를 상기 키토산 용액에 대하여 3중량% 가하였다. 이어 질소 기류 하에서 30 ℃에서 4시간 동안 100 rpm의 속도로 교반과 함께 중합반응을 실시하였다. 제조된 키토산-g-폴리(N-이소프로릴아크릴아미드), 단중합체인 폴리(N-이소프로필아크릴아미드), 미반응 단량체의 혼합용액을 아세톤에 넣어 석출시킨 후, 단중합체와 미반응단량체를 제거하여 순수한 키토산-g-폴리(N-이소프로필아크릴아미드)를 얻었다.Chitosan was dissolved in 10% by weight acetic acid to prepare a chitosan solution. The chitosan solution was added to a 500 ml reactor, and stirred slowly for 10 minutes under a nitrogen stream. At a reaction temperature of 30 ° C., 5 × 10 −3 M of cerium nitrate as a redox initiator was added to the chitosan solution, and 3% by weight of monomer N-isopropylacrylamide was added to the chitosan solution. Subsequently, polymerization was carried out with stirring at a rate of 100 rpm for 4 hours at 30 ° C. under a nitrogen stream. After the prepared mixture of chitosan-g-poly (N-isoproylacrylamide), poly (N-isopropylacrylamide) which is a homopolymer, and unreacted monomer was added to acetone to precipitate, a homopolymer and an unreacted monomer Was removed to obtain pure chitosan-g-poly (N-isopropylacrylamide).

실시예 2Example 2

수용성 키토산을 아세트산 대신에 비이온성 증류수(Distilled deionized water)에 녹인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 키토산-g-폴리(N-이소프로필아크릴아미드)를 얻었다.Chitosan-g-poly (N-isopropylacrylamide) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous chitosan was dissolved in distilled deionized water instead of acetic acid.

실시예 3Example 3

N-이소프로필아크릴아미드를 키토산 용액에 대하여 7중량%가하고 반응온도를 25 ℃로 바꾸어 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 그라프트 율이 다른 키토산-g-폴리(N-이소프로필아크릴아미드)를 수득하여 상전이 온도의 변화를 유도하였다.7 wt% of N-isopropylacrylamide was added to the chitosan solution, and the reaction temperature was changed to 25 ° C. to prepare chitosan-g-poly (N-isopropylacrylamide) having a different graft ratio using the same method as in Example 1. To induce a change in phase transition temperature.

실시예 4Example 4

한 반응기에서 키토산은 10 중량% 아세트산에 녹여 키토산 용액을 제조하였다. 다른 반응기에서는 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체의 한 말단 히드록시기를 토실 클로라이드(TsCl)와 몰비 1:1로 반응시켜 토실화하였다. 상기 한 말단이 토실화된 PEO-PPO-PEO 삼블록공중합체를 키토산용액을 기준으로 5중량% 첨가하여 30 ℃에서 키토산의 일차 아민기와 반응시켜 키토산 주쇄의 아민기에 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체를 그라프트시킨 공중합체를 제조하였다. 반응의 수율은 약 50%이었다.In one reactor, chitosan was dissolved in 10% by weight acetic acid to prepare a chitosan solution. In another reactor, one terminal hydroxy group of the PEO-PPO-PEO triblock copolymer was tosylated by reacting tosyl chloride (TsCl) in a molar ratio of 1: 1. PEO-PPO-PEO triblock copolymer in which one end is tosylated is added by 5% by weight based on chitosan solution and reacted with the primary amine group of chitosan at 30 ° C. to PEO-PPO-PEO triblock copolymer. Copolymers were prepared by grafting the copolymers. The yield of the reaction was about 50%.

실시예 5Example 5

PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체를 키토산 용액에 대하여 7중량% 첨가하고, 반응온도를 20 ℃로 한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법을 사용하여 그라프트 율이 다른 키토산-g-PEO-PPO-PEO 그라프트 공중합체를 제조하여 상전이온도의 변화를 유도하였다.Chitosan-g-PEO with different graft rates was used in the same manner as in Example 4 except that 7 wt% of PEO-PPO-PEO triblock copolymer was added to the chitosan solution and the reaction temperature was 20 ° C. A -PPO-PEO graft copolymer was prepared to induce a change in phase transition temperature.

실시예 6Example 6

10 중량% 키토산용액을 0.5% 아세트산에 녹여 제조하였다. 제조된 용액에 1-ethyl-3-(3-di-methylaminopropyl) carbodiimide (EDC)를 첨가하여 교반시킨 후, 말단의 작용기가 카르복시기로 치환된 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체를 키토산 용액을 기준으로 5중량% 첨가하고 반응온도 30 ℃이하 실온에서 3시간이상 반응시켜 키토산의 일차 아민기에 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체를 그라프시켜 키토산-g-PEO-PPO-PEO 그라프트 공중합체를 제조하였다.A 10 wt% chitosan solution was prepared by dissolving in 0.5% acetic acid. After stirring by adding 1-ethyl-3- (3-di-methylaminopropyl) carbodiimide (EDC) to the prepared solution, the PEO-PPO-PEO triblock copolymer in which the terminal functional group was substituted with a carboxyl group was used as a chitosan solution. 5 wt% was added, and the reaction temperature was 30 ° C. or less and reacted at room temperature for at least 3 hours to prepare a chitosan-g-PEO-PPO-PEO graft copolymer by grafting PEO-PPO-PEO triblock copolymer to the chitosan primary amine group. It was.

실시예 7Example 7

PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체를 키토산 용액에 대하여 7중량% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법을 사용하여 그라프트율이 다른 키토산-g-PEO-PPO-PEO 그라프트 공중합체를 제조하여 상전이온도의 변화를 유도하였다.A chitosan-g-PEO-PPO-PEO graft copolymer having a different graft ratio was prepared in the same manner as in Example 6 except that 7 wt% of the PEO-PPO-PEO triblock copolymer was added to the chitosan solution. The change of phase transition temperature was induced.

실시예 8Example 8

한 반응기에서 말단이 히드록시기인 PEO-PPO-PEO 삼블럭 공중합체와 N,N??-carbonyldiimidazole (CDI)을 몰비 1:1로 반응시켜 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체를 활성화 시켰다. 다른 반응기에서는 10 중량% 키토산용액을 0.5% 아세트산에 녹여 제조하였다. 상기 활성화된 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체를 키토산 용액을 기준으로 5중량% 첨가하여 상온에서 키토산의 일차 아민기와 반응시켜 키토산 주쇄의 아민기에 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체를 그라프트시킨 공중합체를 제조하였다.In one reactor, PEO-PPO-PEO triblock copolymer having a hydroxy group and N, N ??-carbonyldiimidazole (CDI) were reacted in a molar ratio of 1: 1 to activate the PEO-PPO-PEO triblock copolymer. In another reactor, 10 wt% chitosan solution was prepared by dissolving 0.5% acetic acid. 5 wt% of the activated PEO-PPO-PEO triblock copolymer was added based on the chitosan solution to react with the primary amine group of chitosan at room temperature to graf the PEO-PPO-PEO triblock copolymer to the amine group of the chitosan main chain. Copolymers were prepared.

실시예 9Example 9

PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체를 키토산 용액에 대하여 7중량% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 8과 동일한 방법을 사용하여 그라프트율이 다른 키토산-g-PEO-PPO-PEO 그라프트 공중합체를 제조하여 상전이온도의 변화를 유도하였다.A chitosan-g-PEO-PPO-PEO graft copolymer having a different graft ratio was prepared in the same manner as in Example 8 except that 7 wt% of the PEO-PPO-PEO triblock copolymer was added to the chitosan solution. The change of phase transition temperature was induced.

실험예Experimental Example

상기 실시예 1~9에서 제조된 온도감응성 다당류 그라프트 공중합체에 대하여 상전이 온도(LCST)를 비교하였다. 키토산 용액에 대하여 첨가된 단량체 또는 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체의 중량비를 기준으로 한 상전이 온도는 도 3에 도시하였다.Phase transition temperatures (LCST) were compared with respect to the temperature sensitive polysaccharide graft copolymers prepared in Examples 1-9. The phase transition temperature based on the weight ratio of the monomer or PEO-PPO-PEO triblock copolymer added to the chitosan solution is shown in FIG. 3.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 키토산 용액에 대한 아크릴아미드계 중합체 또는 상기 삼블록 공중합체의 중량비가 3~7%인 경우 생성된 온도감응성 다당류그라프트 공중합체의 상전이온도는 29~32 ℃이었다.As shown in FIG. 3, when the weight ratio of the acrylamide-based polymer or the triblock copolymer to the chitosan solution is 3 to 7%, the phase transition temperature of the resulting temperature sensitive polysaccharide graft copolymer was 29 to 32 ° C. .

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 기술하였으나, 다양한 변형과 변경이 가능하다는 것은 당업자에게는 자명한 사실이다. 또한, 그와 같은 변형과 변경은 본 발명의 정신을 훼손하지 않는 한 본 발명의 권리범위에 속한다는 것은 첨부한 청구의 범위를 통해 분명해질 것이다.In the above description of the preferred embodiment of the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes are possible. Also, it will be apparent from the appended claims that such variations and modifications fall within the scope of the present invention without departing from the spirit of the invention.

본 발명에 의하여 제조되는 다당류 그라프트 공중합체는 졸(sol)상에서 겔(gel)상으로의 상전이 온도 또한 종래 사용되던 온도감응성 고분자인 PNIPAAm 또는 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체와 큰 차이가 없어 체내이식물 혹은 약물전달시스템과 같은 의료분야에 응용될 수 있다.The polysaccharide graft copolymer prepared according to the present invention has no significant difference from the sol phase to the gel phase phase and the PNIPAAm or PEO-PPO-PEO triblock copolymer, which is a temperature sensitive polymer used in the related art. It can be applied to medical fields such as grafted plants or drug delivery systems.

더욱이 본 발명의 온도감응성 고분자는 PNIPAAm 또는 상기 PEO-PPO-PEO 삼블록 공중합체와 달리 키토산 또는 셀룰로스와 같은 물질을 포함하고 있고 생체적합성이 우수하며 생리활성물질(세포, 단백질, 효소, 유전자 등)의 체내 수송체로서, 경구용 약물전달 시스템, 인공혈관, 인공장기 등의 mechanochemical 소재로 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 온도 감응성 고분자는 실온에서 단순히 수용액에 온도감응성 고분자와 생리활성물질을 섞어주고 이 혼합용액을 수술 없이 필요한 부위에 주사함으로써 매우 용이하게 응용할 수 있다.Furthermore, unlike the PNIPAAm or the PEO-PPO-PEO triblock copolymer, the temperature-sensitive polymer of the present invention contains a material such as chitosan or cellulose, and has excellent biocompatibility and bioactive substances (cells, proteins, enzymes, genes, etc.). As a transporter in the body, it can be used as a mechanochemical material such as oral drug delivery system, artificial blood vessel, artificial organ. In particular, the temperature-sensitive polymer of the present invention can be easily applied by simply mixing the temperature-sensitive polymer and the physiologically active substance in an aqueous solution at room temperature and injecting the mixed solution to the required area without surgery.

또한, 본 발명의 제조 과정에서 다당류에 첨가되는 단량체 또는 상기 삼블록공중합체의 농도, 반응 온도, 개시제의 농도를 조절하게 되면 손쉽게 상전이온도를 변환시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, by controlling the concentration of the monomer or the triblock copolymer added to the polysaccharide in the preparation process of the present invention, the reaction temperature, the concentration of the initiator has the advantage that it is easy to change the phase transition temperature.

Claims (14)

다당류 용액에 산화환원 개시제를 가하여 다당류 래디컬을 생성시키는 단계; 및Adding a redox initiator to the polysaccharide solution to produce a polysaccharide radical; And 상기 래디컬화된 다당류 용액에 아크릴아미드계 중합체, 아크릴아미드계 단량체와 비닐계 단량체의 공중합체 또는 아크릴아미드계 단량체와 아크릴계 단량체의 공중합체를 그라프트시키는 단계를Grafting the acrylamide polymer, the copolymer of acrylamide monomer and vinyl monomer or the copolymer of acrylamide monomer and acrylic monomer to the radicalized polysaccharide solution 포함하는 온도 감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법.Method for producing a temperature sensitive polysaccharide graft copolymer comprising. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 아크릴아미드계 중합체는 폴리(N-메틸-N-n-프로필아크릴아미드), 폴리(N-n-프로필아크릴아미드), 폴리(N-메틸-N-이소프로필아크릴아미드), 폴리(N-n-프로필메타크릴아미드), 폴리(N,n-디에틸아크릴아미드) 또는 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)와 같은 알킬 아크릴계 아미드에서 선택되는 온도감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법.The acrylamide polymers include poly (N-methyl-Nn-propylacrylamide), poly (Nn-propylacrylamide), poly (N-methyl-N-isopropylacrylamide), and poly (Nn-propylmethacrylamide). ), A process for producing a temperature sensitive polysaccharide graft copolymer selected from alkyl acrylic amides such as poly (N, n-diethylacrylamide) or poly (N-isopropylacrylamide). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비닐계 단량체는 비닐알콜, N-비닐피롤리돈, 비닐메틸에테르, 비닐아세테이트, 비닐포메이트, 비닐프로피오네이트에서 선택되는The vinyl monomer is selected from vinyl alcohol, N-vinylpyrrolidone, vinyl methyl ether, vinyl acetate, vinyl formate, vinyl propionate 온도감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법.Method for producing a temperature sensitive polysaccharide graft copolymer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 아크릴계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴에스테르, 히드록시프로필아크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트에서 선택되는The acrylic monomer is selected from acrylic acid, methacrylic acid, acrylic ester, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate 온도 감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법.Method for preparing a temperature sensitive polysaccharide graft copolymer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산화환원 개시제는 질산암모늄세륨인 온도감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법.The redox initiator is a method of producing a temperature-sensitive polysaccharide graft copolymer is ammonium cerium nitrate. 폴리에틸렌옥시드-폴리프로필렌옥시드-폴리에틸렌옥시드 삼블록 공중합체를 치환제로 처리하여 상기 삼블록 공중합체의 양 말단 중 한 말단의 히드록시기를 토실화하는 단계;Treating the polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triblock copolymer with a substituent to tosylate a hydroxyl group at one of both ends of the triblock copolymer; 상기 토실화된 삼블록 공중합체를 다당류에 그라프트하는 단계를Grafting the tosylated triblock copolymer to polysaccharide 포함하는 온도감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법.Method for producing a temperature-sensitive polysaccharide graft copolymer comprising. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 치환제는 염화토실(Toluenesulfonyl chloride,TsCl) 또는 카르보닐디이미다졸(carbonyldiimidazole)에서 선택되는The substituent is selected from toluenesulfonyl chloride (TsCl) or carbonyldiimidazole (carbonyldiimidazole) 온도감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법.Method for producing a temperature sensitive polysaccharide graft copolymer. 양 말단 중 적어도 한 말단이 카르복실기로 치환된 폴리에틸렌옥시드-폴리프로필렌옥시드-폴리에틸렌옥시드 삼블록 공중합체를 카보디이미드(carbodiimide)계로 처리하여 상기 공중합체의 양 말단 중 한 말단의 카르복실기를 활성화하는 단계;A polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triblock copolymer in which at least one of both ends is substituted with a carboxyl group is treated with a carbodiimide system to activate a carboxyl group at one of both ends of the copolymer. Doing; 상기 활성화된 삼블록 공중합체를 다당류에 그라프트하는 단계를Grafting the activated triblock copolymer to polysaccharide 포함하는 온도감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법.Method for producing a temperature-sensitive polysaccharide graft copolymer comprising. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 8, 상기 다당류는 키토산 또는 셀룰로스인 온도감응성 다당류 그라프트 공중합체의 제조방법.The polysaccharide is chitosan or cellulose is a method of producing a temperature-sensitive polysaccharide graft copolymer. 생체적합성을 가지는 다당류에 온도감응성을 가지는 중합체를 그라프트 반응시키는 다당류 그라프트 공중합체.A polysaccharide graft copolymer for graft reacting a polymer having temperature sensitivity to a biocompatible polysaccharide. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 다당류에 그라프트되는 중합체는 아크릴아미드계 중합체, 아크릴아미드계 단량체와 비닐계 단량체의 공중합체, 아크릴아미드계 단량체와 아크릴계 단량체의 공중합체 또는 폴리에틸렌옥시드-폴리프로필렌옥시드-폴리에틸렌옥시드(PEO-PPO-PEO) 삼블록 공중합체에서 선택되는The polymer grafted to the polysaccharide may be an acrylamide polymer, a copolymer of an acrylamide monomer and a vinyl monomer, a copolymer of an acrylamide monomer and an acrylic monomer, or polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide (PEO -PPO-PEO) triblock copolymer selected from 다당류 그라프트 공중합체.Polysaccharide graft copolymers. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 다당류에 그라프트되는 중합체는 전체 그라프트 공중합체 100중량부에 대하여 2~8 중량부로 결합되는The polymer grafted to the polysaccharide is bonded to 2 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the total graft copolymer 온도 감응성 다당류 그라프트 공중합체.Temperature sensitive polysaccharide graft copolymers. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 온도 감응성 다당류 그라프트 공중합체는 생리활성물질의 수송체로서 활용되는 의료용품의 재료로 사용되는The temperature sensitive polysaccharide graft copolymer is used as a material for medical supplies utilized as a transporter of a bioactive material 온도 감응성 다당류 그라프트 공중합체.Temperature sensitive polysaccharide graft copolymers. 제 13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 의료용품은 심혈관계, 신경계, 약물전달 및 진단시약, 인공조직 및 인공장기 중에서 선택되는The medical supplies are selected from the cardiovascular system, nervous system, drug delivery and diagnostic reagents, artificial tissues and artificial organs. 온도 감응성 다당류 그라프트 공중합체.Temperature sensitive polysaccharide graft copolymers.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101005801B1 (en) * 2008-12-24 2011-01-05 한국에너지기술연구원 Chitosan-NIPAM thermosensitive polymer coagulant and method for the preparation therefor
KR101337891B1 (en) * 2006-11-30 2013-12-09 (주)아모레퍼시픽 Oral composition for sol-gel phase transition containing a thermo-sensitive polymer
KR20160126299A (en) * 2015-04-23 2016-11-02 동아대학교 산학협력단 Light-responsive grafted hydrogels, Actuator containing light-responsive grafted hydrogels and manufacturing method thereof
KR20190111421A (en) * 2018-03-22 2019-10-02 부산대학교 산학협력단 Method for preparing a temperature responsive hydrogel possible of controlling transmittance by optically bistable switching, the hydrogel prepared by the method and the smart pannel comprising the hydrogel
KR102382505B1 (en) * 2021-10-22 2022-04-08 한국지능형포장산업(주) Visual indicators of time exceeding a certain temperature using thermo sensitive polymers

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101255337B1 (en) * 2010-10-04 2013-04-16 한국과학기술연구원 Nitric oxide delivery system using thermosensitive synthetic polymers
KR101249389B1 (en) * 2010-10-28 2013-04-03 재단법인대구경북과학기술원 Stimulus-responsive hydrogel
KR101462390B1 (en) * 2012-06-27 2014-11-17 코스맥스 주식회사 Skin temperature-sensitive hydrogel composition and a preparing method thereof
KR102132494B1 (en) 2013-06-18 2020-07-09 충남대학교산학협력단 Glycol chitin derivatives having temperature-sensitive sol-gel transition, a preparation method thereof and hydrogel prepared therefrom

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101337891B1 (en) * 2006-11-30 2013-12-09 (주)아모레퍼시픽 Oral composition for sol-gel phase transition containing a thermo-sensitive polymer
KR101005801B1 (en) * 2008-12-24 2011-01-05 한국에너지기술연구원 Chitosan-NIPAM thermosensitive polymer coagulant and method for the preparation therefor
KR20160126299A (en) * 2015-04-23 2016-11-02 동아대학교 산학협력단 Light-responsive grafted hydrogels, Actuator containing light-responsive grafted hydrogels and manufacturing method thereof
KR20190111421A (en) * 2018-03-22 2019-10-02 부산대학교 산학협력단 Method for preparing a temperature responsive hydrogel possible of controlling transmittance by optically bistable switching, the hydrogel prepared by the method and the smart pannel comprising the hydrogel
KR102382505B1 (en) * 2021-10-22 2022-04-08 한국지능형포장산업(주) Visual indicators of time exceeding a certain temperature using thermo sensitive polymers

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