KR20080017161A - A composite comprising polysaccharide-functionalized nanoparticle and hydrogel matrix, a drug delivery system and a bone filler for sustained release comprising the same, and the preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

A nanoparticle-protein-hydrogel composite is provided to be used for a sustained-release drug delivery system and a sustained-release bone filler, which show the controlled initial release and have significantly increased sustained-releasing effect. A nanoparticle-protein-hydrogel composite comprises a polysaccharide-functionalized nanoparticle including a core consisting of a biodegradable polymer, an outside hydrogel membrane consisting of a biocompatible polymer emulsifying agent, and a polysaccharide physically fixed on the core and the hydrogel membrane; a protein specifically bound to the polysaccharide; and a hydrogel carrier which is a carrier of the nano-particle where the protein is specifically coupled and consists of a biocompatible polymer. A sustained release drug delivery system comprises the polysaccharide-functionalized nanoparticle; at least one protein drug which is specifically coupled to the polysaccharide and is selected from the group consisting of growth faction, chemokine, extracellular substrate protein and anti-thrombin III; and the hydrogel carrier. A sustained release growth factor delivery system comprises the polysaccharide-functionalized nanoparticle; an effective amount of growth factor including BMP or TGF-beta and at least one growth factor selected from the group consisting of VEGF, FGF, and PDGF; and the hydrogel carrier. A sustained release bone filler comprises the sustained release growth factor delivery system. A method for preparing a nanoparticle-protein-hydrogel composite comprises the steps of: (a) dispersing an organic solution by dissolving a biodegradable polymer in a non-cytotoxic organic solvent into an aqueous solution obtain by dissolving a polysaccharide and a biocompatible polymer emulsifying agent to prepare a polysaccharide-functionalized nanoparticle; (b) filling the polysaccharide-functionalized nanoparticle with a protein to prepare the protein filled polysaccharide-functionalized nanoparticle; (c) dispersing the protein filled polysaccharide-functionalized nanoparticle into a biocompatible polymer aqueous solution for preparing a hydrogel carrier; and (d) providing at least one crosslinking factor selected from the group consisting of a crosslinking agent, a crosslinking activating agent, and a physical crosslinking factor to the dispersion obtained from the step(c).

Description

다당류-기능화 나노입자 및 수화젤 담체를 포함하는 복합체, 이를 포함하는 서방형 약물전달 제제, 뼈충진제 및 이들의 제조방법{A composite comprising polysaccharide-functionalized nanoparticle and hydrogel matrix, a drug delivery system and a bone filler for sustained release comprising the same, and the preparation method thereof}A composite comprising polysaccharide-functionalized nanoparticle and hydrogel matrix, a drug delivery system and a bone filler, including a complex comprising a polysaccharide-functionalized nanoparticle and a hydrogel gel carrier, a sustained-release drug delivery agent comprising the same, a bone filler and a method for preparing the same for sustained release comprising the same, and the preparation method eg}

도1은 본 발명의 일 구현예에 따른 서방형 뼈형성단백질(bone morphogenetic protein; 이하 'BMP') 전달제제인 다당류-기능화 나노입자로부터 방출되는 BMP의 누적방출량(%)을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the cumulative amount of BMP released from polysaccharide-functionalized nanoparticles, which is a sustained release bone morphogenetic protein (BMP) delivery agent according to an embodiment of the present invention.

도2는 본 발명의 일 구현예에 따른 서방형 BMP 전달제제인 기능성 나노입자-수화젤 복합체로부터 방출되는 BMP의 누적방출량(%)을 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the cumulative release amount (%) of the BMP released from the functional nanoparticle-hydration gel complex is a sustained release BMP delivery agent according to an embodiment of the present invention.

도3은 쥐의 두개골에 결손부가 형성된 모습 및 상기 결손부에 본 발명의 일 구현예에 따른 서방형 뼈충진제를 이식하는 일련의 과정을 보여주는 사진이다.Figure 3 is a photograph showing the appearance of a defect formed in the skull of the rat and a series of procedures for implanting the sustained release bone filler according to an embodiment of the present invention in the defect.

도4는 본 발명의 일 구현예 및 비교예의 경우에 있어서, 골의 형성능력을 소프트 X-ray 분석을 통하여 비교하여 평가한 결과이다(A: 비교예, B: 본 발명의 일 구현예).Figure 4 in the case of one embodiment and the comparative example of the present invention, the result of evaluating the bone formation ability through a soft X-ray analysis (A: comparative example, B: one embodiment of the present invention).

도5는 본 발명의 일 구현예 및 비교예의 경우에 있어서, 골의 형성능력을 결 손부위의 조직학적 분석을 통하여 비교하여 평가한 결과이다(A: 비교예, B: 본 발명의 일 구현예).5 is a result of comparing the evaluation of bone formation ability through the histological analysis of the defect site in the case of one embodiment and comparative example of the present invention (A: Comparative Example, B: One embodiment of the present invention) ).

본 발명은 나노입자-단백질-수화젤 복합체, 이를 포함하는 서방형 약물전달제제, 서방형 뼈충진제 및 이들의 제조방법에 관한 것이며, 또한 상기 나노입자 단위질량 당 다당류의 함량 및/또는 상기 복합체의 단위질량 당 나노입자의 함량을 변화시켜 단백질 약물의 방출속도를 조절하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanoparticle-protein-hydrating gel complex, a sustained-release drug delivery agent, a sustained-release bone filler and a method for preparing the same, and also the content of polysaccharides per unit mass of the nanoparticles and / or the It relates to a method of controlling the release rate of protein drugs by changing the content of nanoparticles per unit mass.

뼈충진제는 부분적으로 손상되어서 없어진 뼈부분을 대체하는 역할을 한다. 단순히 없어진 부분을 보충하는 것이 아니고, 신체 안에서 그 부분으로 새로운 뼈가 자라 들어갈 수 있도록 도와주어야 한다. 이러한 뼈충진제는 정형외과에서 사지 및 척추의 골절 또는 골절 탈구, 불유합 또는 지연 유합, 종양이나 골수염 등을 제거한 후에 남는 골 결손부 등에 골 형성 촉진과 골 조직 결손 치환 등이나, 치과에서 치조골이 결손된 경우에 사용될 수 있다.Bone fillers replace partially missing bones. Instead of just replenishing the missing parts, you need to help new bones grow into those parts of your body. These bone fillers can be used to promote bone formation, replace bone tissue defects, etc. in orthopedic surgeons such as fractures or dislocations of the limbs and vertebrae, disunion or delayed union, and removal of tumors or osteomyelitis. May be used.

현재 일반적으로 사용되고 있는 방법으로는 필요한 뼈형태를 직접 필요한 부분에 이식하는 것인데, 이식재료는 자가골, 동종골 및 이종골, 합성골 등이다. 먼저, 자가골은 환자의 몸에서 얻은 뼈부분을 배양하여 사용하는 것으로, 1) 높은 골형성 혹은 골유도 가능성, 2) 이식된 골의 치유와 생활골로의 빠른 전환, 3) 용도에 따라 다양한 형태로 채취가 가능한 장점이 있으나 [J. Foot Ankle Surg. 1996;35:413-7], 1) 공여돠는 양의 한계, 2) 공여부에서의 2차 수술 및 수술시간의 증가, 3) 공여부에서의 골 결손과 신경손상, 질병 발생 병가능성 등의 합병증 및 연장된 회복기간 등의 단점을 가지고 있다 [Clin. Orthop. 1996;329:300-9, Spine 1995;20:1055-60, J. Bone Joint Surg. Br. 1988;70:431-4, Br. J. Neurosurg 2000;14:476-9, J. South Orthop. Assoc. 2000;9:91-7, Spine 2000;25:2400-2, J. Bone Joint Surg. Br. 1989;71-B:677-80, J. Orthop. Trauma 1989;3:192-5]. 다음으로, 동종골 및 이종골의 사용은 1) 2차적 수술부가 필요없어 빠른 수술시간과 회복기간, 2) 합성골 이식재에 비하여 저렴한 비용 등의 장점이 있으나 [AORN J. 1999;70:660-70, Orthop. Clin. North Am. 1999;30:685-98], 1) 자가골에 비하여 약 2배정도의 골유도기 2) 골화과정에서 많은 양의 흡수, 3)형성된 골의 골질이 좋지 않고, 면역반응 또는 감염의 위험성 등의 단점이 있다 Clin. Orthop. 1972;18:19-27, J. Bone Joint Surg. Am. 1983;65-A:239-46, J. Appl. Biomater. 1991;2:187-208, J. Arthroplasty 2000;15:368-71, J. Bone Joint Surg. Br. 2001;83(1):3-8, J. Bone Joint Surg. Br. 1999;81:333-5, Orthop. Clin. North Am. 1987;18:235-9]. 그 외에, 합성골은 히드록시아파타이트(hydroxyapatite), 트리칼슘포스페이트(tricalcium phosphate), 칼슘 알루미네이트, 플라스틱, 금속 등의 물질을 사용하는데, 1) 동종골 이식재에 비하여 항원반응이 적은 장점이 있으나, 1) 충진제 안으로 뼈 형성이 잘 되지 않고, 2) 독성 및 생체적합성에 문제가 있으며, 3) 자가골과 혼합해 사용하는 재료로서 가장 많이 사용되고 있지만, 흡수가 많이 되며, 골재생의 효과가 적고, 섬유 조직이 개개의 입자를 둘러싸게 되기도 하여 임상적으로 만족할 만한 효과를 보이지 못하고 있다 [Biomaterials 2000;21:2615-21, Clin. Orthop. 1989;240:53-62, Orthop. Clin. North Am. 1999;30:591-8]. 또한, 이러한 뼈이식 방법들은 공통적으로 시술 후 형태나 공간을 유지하지 못하고 변형되는 문제를 가지고 있다.Currently commonly used method is to implant the necessary bone form directly to the required part, the graft material is autologous bone, allogeneic bone and xenograft, synthetic bone and the like. First, autologous bone is used by culturing the bones obtained from the patient's body. There is an advantage that can be collected, but [J. Foot Ankle Surg. 1996; 35: 413-7], 1) complications such as limit of donor dose, 2) increase in secondary surgery and operation time at donor site, 3) bone defect and nerve damage at donor site, and the possibility of disease development And prolonged recovery periods [Clin. Orthop. 1996; 329: 300-9, Spine 1995; 20: 1055-60, J. Bone Joint Surg. Br. 1988; 70: 431-4, Br. J. Neurosurg 2000; 14: 476-9, J. South Orthop. Assoc. 2000; 9: 91-7, Spine 2000; 25: 2400-2, J. Bone Joint Surg. Br. 1989; 71-B: 677-80, J. Orthop. Trauma 1989; 3: 192-5. Next, the use of allogeneic bone and xenograft has advantages such as 1) fast operation time and recovery period because no secondary surgical part is needed, and 2) low cost compared to synthetic bone graft [AORN J. 1999; 70: 660-70 , Orthop. Clin. North am. 1999; 30: 685-98], 1) about 2 times the bone induction phase compared to autogenous bone, 2) the absorption of a large amount in the ossification process, 3) the bone quality of the formed bone is not good, and the disadvantage of immune response or risk of infection There is Clin. Orthop. 1972; 18: 19-27, J. Bone Joint Surg. Am. 1983; 65-A: 239-46, J. Appl. Biomater. 1991; 2: 187-208, J. Arthroplasty 2000; 15: 368-71, J. Bone Joint Surg. Br. 2001; 83 (1): 3-8, J. Bone Joint Surg. Br. 1999; 81: 333-5, Orthop. Clin. North am. 1987; 18: 235-9. In addition, synthetic bone uses a substance such as hydroxyapatite, tricalcium phosphate, calcium aluminate, plastic, metal, etc. A) Bone is not well formed in the filler, 2) it has problems of toxicity and biocompatibility, and 3) it is most commonly used as a material used in admixture with autologous bone, but it absorbs a lot, has little effect of bone regeneration, The individual particles are also enclosed and have not shown clinically satisfactory effects [Biomaterials 2000; 21: 2615-21, Clin. Orthop. 1989; 240: 53-62, Orthop. Clin. North am. 1999; 30: 591-8. In addition, these bone grafts have a problem in that they do not maintain their shape or space after the procedure in common.

최근에는 분자치료(molecular therapy)를 이용하여 손상된 뼈조직을 재생시키고자 하는 방법들이 새롭게 시도되고 있다. 이는 성장인자(growth factors), 신호분자(signaling molecules), 전사인자(transcription factors), 그 밖의 주효인자(other effectors)를 포함하는 기능성 단백질 분자들을 일정기간 손상된 조직부위에 공급하여 조직재생과정의 가속화를 위한 초기단계 활성화를 유도하는 접근방식이다. 특히, 성장인자 전달을 통한 조직재생은 조직공학(tissue engineering)적인 관점에서 매우 중요하며 뼈조직 재생과 관련된 대상 성장인자로는 BMP가 주로 이용된다. 궁극적으로 BMP를 사용하는 방법은 자가골에 비해 보다 효과적인 골재생 방법으로 예측되고 있다.Recently, new methods for regenerating damaged bone tissue using molecular therapy have been attempted. This accelerates tissue regeneration by supplying functional protein molecules, including growth factors, signaling molecules, transcription factors, and other effectors, to damaged tissue over time. It is an approach to induce early stage activation. In particular, tissue regeneration through growth factor transmission is very important in terms of tissue engineering, and BMP is mainly used as a target growth factor related to bone tissue regeneration. Ultimately, the method using BMP is expected to be a more effective bone regeneration method than autologous bone.

BMP는 골형성에 관여하는 골기질 내 단백질(bone matrix protein)로 Urist [Science 1965; 150: 893-899]에 의해 최초로 언급되었다. 적어도 15가지 이상의 BMP family members [Science 1988; 242: 1528-1534]가 존재하며 이들은 골골격의 형성과 재생에 매우 중요한 역할을 담당하는 TGF-β(transforming growth factor beta) superfamily에 속한다. 이밖에도 BMP는 세포의 분열(cell division), 사멸 (apoptosis), 이동(cell migration) 및 분화(differentiation) 등에 다양하게 관여되고 있으며 [Genes Dev. 1996; 10(13): 1580-94], 배아형성과정(embryogenesis)에서 팔다리싹(limb bud)의 발달 [Mech Dev 1997; 69(1-2): 197-202] 및 이소성 골형성(ectopic bone formation) [Acta Orthop Scand 1996; 67(6): 606-10], 중간엽 전구세포(mesenchymal progenitor cells)의 골모세포(osteoblasts) 혹은 연골세포(chondrocytes)로의 분화 [J. Cell Biochem 1997; 66(3): 394-403, J. Cell Biol 1998; 140(2): 409-18, Bone 1998; 23(3): 223-31, Exp Cell Res 1999; 251(2): 264-74]등에 있어서 중요한 신호분자이다.BMP is a bone matrix protein involved in bone formation. Urist [Science 1965; 150: 893-899. At least 15 BMP family members [Science 1988; 242: 1528-1534, which belongs to the transforming growth factor beta (TGF-β) superfamily, which plays a very important role in the formation and regeneration of the skeletal skeleton. In addition, BMP is involved in a variety of cell division, apoptosis, cell migration and differentiation [Genes Dev. 1996; 10 (13): 1580-94], development of limb buds in embryoogenesis [Mech Dev 1997; 69 (1-2): 197-202] and ectopic bone formation (Acta Orthop Scand 1996; 67 (6): 606-10], Differentiation of mesenchymal progenitor cells into osteoblasts or chondrocytes [J. Cell Biochem 1997; 66 (3): 394-403, J. Cell Biol 1998; 140 (2): 409-18, Bone 1998; 23 (3): 223-31, Exp Cell Res 1999; 251 (2): 264-74].

대상 성장인자의 선정과 함께 대상 단백질의 방출 및 전달방식의 효율성이 성장인자 전달을 통한 조직재생에 있어 가장 중요한 요소이다. 일반적으로 조직 결손부위의 자연치유 과정 중 결손부위의 가장자리에서는 조직재생을 위한 세포의 증식(proliferation) 및 세포외 기질(extracellular matrix)을 구성하는 분자들이 생성되지만, 신호분자들이 지속적으로 공급되지 않기 때문에 효과가 매우 일시적이고 제한적이 된다 [J. Orthop Sports Phys Ther 1998; 28(4): 192-202]. 이와 같이 성장인자 전달을 통한 조직재생에 있어 지속적인 신호분자의 전달이 가능한 서방형 성장인자 전달시스템의 개발은 매우 중요하다.The choice of target growth factors and the efficiency of release and delivery of target proteins are the most important factors in tissue regeneration through growth factor delivery. In general, during natural healing of tissue defects, molecules that make up the proliferation and extracellular matrix of cells for tissue regeneration are generated at the edges of the defects, but signal molecules are not continuously supplied. The effect is very temporary and limited [J. Orthop Sports Phys Ther 1998; 28 (4): 192-202. As such, it is very important to develop a sustained-release growth factor delivery system capable of continuously delivering signaling molecules in tissue regeneration through growth factor delivery.

지난 수년간 성장인자의 국소전달을 위한 다양한 서방형 시스템 개발이 시도되었으나 현재까지는 이상적인 시스템이 구성되지 못한 상태이며, 최근에는 지지체 기반(matrix-based)의 약물전달시스템이 개발되어 뼈조직 재생 이외의 여러 조직재생에 적용되고 있다. 지지체 기반의 시스템을 개발, 적용하기 위해서는 기본적으 로 비면역성(non-immunogenic), 무독성(non-toxic), 생체적합성(biocompatible), 생분해성(biodegradable), 용이한 제조(easily manufactured) 등의 조건을 만족해야 하며, 신호분자는 시스템 내에서 안정화되고 방출경향이 조절 가능해야 하며 구조적인 강도가 요구되기도 한다. BMP 전달을 통한 뼈조직 재생과 관련하여 다음과 같이 다양한 소재를 기반으로 한 성장인자 전달시스템이 개발되었다.In the past few years, various sustained-release systems have been developed for the local delivery of growth factors, but until now, the ideal system has not been constructed. Recently, a matrix-based drug delivery system has been developed. It is applied to tissue regeneration. In order to develop and apply a support-based system, it is basically a condition such as non-immunogenic, non-toxic, biocompatible, biodegradable, and easily manufactured. Signal molecules must be stabilized in the system, the emission propagation can be controlled, and structural strength may be required. In relation to bone tissue regeneration through BMP delivery, growth factor delivery systems based on various materials have been developed.

가장 일반적으로 사용되는 무기물 소재로는 뼈의 주요 구성성분인 hydroxyapatite(HAP, Ca10(PO4)6(OH)2)가 있다 [Spine 1999; 15: 1179-1185, J. Biomed. Mater. Res. 2000; 51: 491-499]. 이밖에도 β-tricalcium phosphate(β-TCP, β-Ca3(PO4)2), calcium phosphate-based cement(CPC)와 calcium sulfate, 금속, bioglass 등이 무기물 기반 소재에 포함된다 [In Society for Biomaterials, 6th World Biomaterials Congress 2000: p.1135, J. Orthop Res. 2003; 21(6): 997-1004, J. Biomed. Mat. Res. 1997; 35: 421-432, US 4596574, 4619655].The most commonly used mineral materials are hydroxyapatite (HAP, Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ), the major constituent of bone [Spine 1999; 15: 1179-1185, J. Biomed. Mater. Res. 2000; 51: 491-499. In addition, β-tricalcium phosphate (β-TCP, β-Ca 3 (PO 4 ) 2 ), calcium phosphate-based cement (CPC), calcium sulfate, metals and bioglass are included in the inorganic base materials [In Society for Biomaterials, 6th World Biomaterials Congress 2000: p. 1135, J. Orthop Res. 2003; 21 (6): 997-1004, J. Biomed. Mat. Res. 1997; 35: 421-432, US 4596574, 4619655.

HAP 자체로만 지지체를 구성하는 경우 골모세포의 세포부착력이 우수하며 조직의 칼슘화가 우수한 장점을 갖지만 HAP와 BMP 상호간의 강한 결합력으로 인해 골유도 결과가 좋지 못하고 지지체로 결손부위를 완전히 메울 수 없고, 또한 깨지기 쉬운 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 β-TCP나 collagen과 혼합하여 지지체의 체내 흡수속도를 조절하였으며 다공성 지지체를 구성하여 골유도에 있어 개선된 결과를 얻었다 [Spine 1999; 15: 1179-1185, Clin. Orthop. 1988; 234: 250-254, Int. Orthop.(SICOT) 1996; 20: 321-325, J. Med. Dent. Sci. 1997; 44: 63-70, US 5001169, 5352715].When the support is composed only of HAP itself, osteoblasts have excellent cell adhesion and tissue calcium, but due to the strong binding strength between HAP and BMP, bone induction is not good and the defect cannot be completely filled with the support. There is a fragile disadvantage. To compensate for this, the absorption rate of the scaffold was controlled by mixing with β-TCP or collagen, and the porous scaffold was constructed to obtain improved results in bone induction [Spine 1999; 15: 1179-1185, Clin. Orthop. 1988; 234: 250-254, Int. Orthop. (SICOT) 1996; 20: 321-325, J. Med. Dent. Sci. 1997; 44: 63-70, US 5001169, 5352715.

CPC의 경우, 주사형으로 제조가능하고 골 결손부위를 메울수 있어 기존 시스템의 단점을 개선하였으나 경화되는 과정동안 발생되는 열로 인해 BMP가 비활성화되고. 이에 따른 경감된 효과가 생길 수 있다. 또한, 방사선 비투과성 물질이므로 방사선 촬영을 통한 결과분석이 어렵다 [J. Oral Maxillofac. Surg. 1999; 57: 1122-1126, Biomaterials 2003; 24: 2995-3003].In the case of CPC, it can be manufactured by injection and can fill the bone defects, which improves the disadvantages of the existing system, but deactivates BMP due to the heat generated during the hardening process. This can result in a lessened effect. In addition, it is difficult to analyze the results through radiography because it is a radiopaque material [J. Oral Maxillofac. Surg. 1999; 57: 1122-1126, Biomaterials 2003; 24: 2995-3003.

천연 고분자재료로는 콜라겐(collagen), 피브린(fibrin), 알지네이트(alginate), 히알루론산(hyaluronic acid)등이 적용되었다.Collagen (collagen), fibrin (fibrin), alginate (alginate), hyaluronic acid (hyaluronic acid) was applied as a natural polymer material.

콜라겐의 경우 원료물질을 이종개체로부터 얻지만 면역원성 텔로펩타이드(immunogenic telopeptide)의 제거기술이 발달되어 원료물질에 의한 이물반응을 최소화할 수 있게 되었으며 스폰지 형태의 구성이 가능하여 현재까지 임상적으로 흔히 적용되는 재료중의 하나이다 [J. Bone Jt Surg Am 2002;84-A:2123-34, Spine 2003;28:372-7, J. Bone Jt Surg Br 1999;81:710-8, Spine 2002;27:2654-61, EP 0206801, US 4394370, 4975527]. 하지만 성장인자의 과다한 초기방출(initial burst) 로 인해 고가인 BMP를 과량으로 지지체내에 충진해야 하는 경제적인 부담과 [Trends Biotechnol. 2001;19(7):255- 265], 이식 초기의 과다한 성장인자의 농도에 따른 질병전이의 잠재적인 위험성이 존재한다 [Clin Orthop Relat Res 1990;260:263-79, Nat Med 1998;4:141-4, Nature 1998;391:320-4].In the case of collagen, raw materials are obtained from heterogeneous individuals, but technology for removing immunogenic telopeptides has been developed to minimize foreign body reactions caused by raw materials. One of the materials applied [J. Bone Jt Surg Am 2002; 84-A: 2123-34, Spine 2003; 28: 372-7, J. Bone Jt Surg Br 1999; 81: 710-8, Spine 2002; 27: 2654-61, EP 0206801, US 4394370, 4975527]. However, due to the excessive initial burst of growth factors, the economic burden of filling the support with an excessive amount of expensive BMP [Trends Biotechnol. 2001; 19 (7): 255-265], there is a potential risk of disease metastasis due to excessive growth factor concentrations at the beginning of transplantation [Clin Orthop Relat Res 1990; 260: 263-79, Nat Med 1998; 4: 141-4, Nature 1998; 391: 320-4.

피브린은 피브린 글루(fibrin glue)라는 임상용 접착제로서 사용중인 고분자소재로 혈액응고(blood coagulation)과정 중 형성되고 지혈(hemostasis) 및 상처치 유(wound healing)과정에서 중요한 역할을 담당한다. 피브린 수화젤 내에 서방형 시스템을 도입하기 위해 헤파린을 포함하는 피브린 수화젤이 개발되었으며 분자내에 헤파린 결합부위가 있는 성장인자들을 대상으로 서방형 시스템의 구성이 보고되었다. 이 경우 헤파린과 정전기적 상호작용이 가능한 펩타이드를 우선 수화젤내에 공유결합시키는 방식으로 헤파린을 수화젤 내에 고정시켰다 [J. Control Release 2000; 65(3): 389-402, US 6468731, 6723344]. 일반적으로 피브린 수화젤은 자체로서 서방형 시스템은 아니지만 예외적으로 대상 성장인자가 nonglycosylated BMP-2인 경우에 단백질의 수화젤 내 용해도가 낮아 서방형 시스템으로 작동할 수 있다는 보고가 있다 [J. Orthop Res 22 (2004) 376-381].Fibrin is a clinical adhesive called fibrin glue that is used during the blood coagulation process and plays an important role in hemostasis and wound healing. Fibrin hydrogels containing heparin have been developed to introduce sustained release systems in fibrin hydrogels and the composition of sustained release systems has been reported for growth factors with heparin binding sites in the molecule. In this case, heparin was immobilized in the hydrogel by covalently binding a peptide capable of electrostatic interaction with heparin in the hydrogel [J. Control Release 2000; 65 (3): 389-402, US 6468731, 6723344. In general, fibrin hydrogels are not sustained-release systems by themselves, but exceptionally, when the target growth factor is nonglycosylated BMP-2, there is a report that the solubility of the protein in the hydrogels may be low so that they can operate as a sustained-release system [J. Orthop Res 22 (2004) 376-381].

다당류에 속하는 알지네이트는 비황산화 음이온성 천연 고분자소재로 L-glucuronic acid와 D-mannuronic acid의 공중합체로서 Ca++ 이온과의 결합을 통해 쉽게 수화젤 형성이 가능하지만, 수화젤 형성시 세포, 단백질, DNA 등의 생물학적 활성의 심각한 상실을 초래하며 수화젤 내 기공크기가 상대적으로 커서 거대분자가 쉽게 확산되어 나오는 문제가 있다 [Adv Drug Deliv Rev 1998; 31(3): 267-85, US 6748954].Alginate belonging to the polysaccharide is a non-sulfurized anionic natural polymer material, which is a copolymer of L-glucuronic acid and D-mannuronic acid, which can easily form hydrogels by combining Ca ++ ions, but when forming hydrogels, cells, proteins, and DNA This results in serious loss of biological activity, such as the relatively large pore size in the hydrogel, which causes macromolecules to diffuse easily [Adv Drug Deliv Rev 1998; 31 (3): 267-85, US 6748954].

히알루론산은 고유의 물리화학적, 생물학적 성질을 갖는 다당류로서 세포외 기질내 다수의 단백질을 특이적으로 인식하고 프로테오글리칸과 상호작용을 통해 세포외 기질을 안정화한다 [J. Intern Med 1997; 242(1): 27-33]. Cell behavior에 영향을 주는 세포표면과의 상호작용이 가능하며 cell mobility 변화에도 관여한다 [FEBS Lett 1998; 440(3): 444-9]. BMP 국소전달을 목적으로 하는 히알루론산 소재의 지지체는 화학적 교차결합을 이용하는 경우와 소수성 기능기를 도입하는 경우가 보고되었다 [J. Control Release 1999; 61(3): 267-79, J. Biomed Mater Res 1999; 47(2): 152-69, J. Biomed Mater Res. 2002; 59(3): 573-84, WO 0128602]. 이중 소수성 기능기를 도입한 경우 서방형 시스템의 구성이 가능하지만 지지체내의 계면 상에서 단백질 입체구조가 불안정해지는 단점을 갖는다.Hyaluronic acid is a polysaccharide with intrinsic physicochemical and biological properties that specifically recognizes many proteins in the extracellular matrix and stabilizes the extracellular matrix through interaction with proteoglycans [J. Intern Med 1997; 242 (1): 27-33]. It is possible to interact with the cell surface that affects cell behavior and is also involved in cell mobility changes [FEBS Lett 1998; 440 (3): 444-9]. Hyaluronic acid support for BMP local delivery has been reported to utilize chemical crosslinks and to introduce hydrophobic functional groups [J. Control Release 1999; 61 (3): 267-79, J. Biomed Mater Res 1999; 47 (2): 152-69, J. Biomed Mater Res. 2002; 59 (3): 573-84, WO 0128602. The introduction of a double hydrophobic functional group allows the construction of a sustained release system, but has the disadvantage that the protein conformation is unstable at the interface in the support.

무기물 소재의 지지체나 천연 고분자소재로 구성된 지지체 이외에도 다양한 합성 고분자소재를 이용한 지지체가 BMP전달을 통한 뼈조직 재생과 관련되어 개발되어 왔다. PLGA(poly(DL-lactide-co-glycolide)), PLA(poly(L-lactide)), PGA(polyglycolide)등의 폴리에스테르 계열의 고분자가 가장 널리 적용되고 있으며 [J. Vet Med Sci 1998;60(4):451-8, Bone 2003;32(4):381-6, J. Bone Joint Surg Am 1999;81(12):1717-29, J. Biomed Mater Res 1999;46(1):51-9, J. Biomed Mater Res 2002;61(1):61-5, J. Biomed Mater Res 2000;50(2):191-8, J. Biomed Mater Res 1999;45(1):36-41, US 4186448, 4563489, 5133755] 이밖에도 polyanhydride, polyphosphazene계열과 polypropylene fumarate, polyethylene glycol-PLA, poloxamer, polyphosphate 고분자 등이 사용되고 있다 [J. Biomed Mater Res 1990;24:901-11, Adv Drug Deliv Rev 2003;55(4):467-82, Clin Orthop 1999;41(367suppl.):S118-29, Clin Orthop 1993;109(294):333-43, Plast Reconstr Surg 2000;105(2):628-37, J. Biomed Mater Res 1997;34:95-104, US 4526909].In addition to the support made of an inorganic material or a natural polymer material, a support using various synthetic polymer materials has been developed in connection with bone tissue regeneration through BMP transfer. Polyester polymers such as PLGA (poly (DL-lactide-co-glycolide)), PLA (poly (L-lactide)) and PGA (polyglycolide) are the most widely applied. Vet Med Sci 1998; 60 (4): 451-8, Bone 2003; 32 (4): 381-6, J. Bone Joint Surg Am 1999; 81 (12): 1717-29, J. Biomed Mater Res 1999; 46 (1): 51-9, J. Biomed Mater Res 2002; 61 (1): 61-5, J. Biomed Mater Res 2000; 50 (2): 191-8, J. Biomed Mater Res 1999; 45 ( 1): 36-41, US 4186448, 4563489, 5133755] In addition, polyanhydride, polyphosphazene and polypropylene fumarate, polyethylene glycol-PLA, poloxamer, and polyphosphate polymers are used [J. Biomed Mater Res 1990; 24: 901-11, Adv Drug Deliv Rev 2003; 55 (4): 467-82, Clin Orthop 1999; 41 (367suppl.): S118-29, Clin Orthop 1993; 109 (294): 333 -43, Plast Reconstr Surg 2000; 105 (2): 628-37, J. Biomed Mater Res 1997; 34: 95-104, US 4526909.

합성 고분자재료는 가공하기 쉬운 장점이 있어 지지체의 다공성 조절 및 다양한 형태 구성이 가능하며 체내에서 효소 및 세포작용에 의해 분해될 수 있다. 반면에 분해 시 국소적으로 pH가 낮아져 주변조직에 영향을 주고 과도한 염증반응 및 분자량이 큰 고분자의 경우 분해속도가 느려 만성염증 증상이 관찰되기도 한다. 또한 고분자의 체내 분해양상이 bulk erosion일 경우 서방형 시스템의 구성이 어렵고 [Biomaterials 2000;21:1837-1845, Macromolecules 1987;20:2398-403, J. Control Release 1991;16:15-26] 지지체 내에 BMP가 인트랩(entrap)되었을 때에 단백질의 구조적인 변성이 일어나게 된다.Synthetic polymer material has the advantage of easy processing, it is possible to control the porosity of the support and to configure a variety of forms and can be degraded by enzymes and cellular action in the body. On the other hand, when degradation, the pH is locally lowered, which affects the surrounding tissues. In the case of polymers with excessive inflammatory reactions and high molecular weights, the degradation rate is slow and chronic inflammation symptoms may be observed. In addition, it is difficult to construct a sustained release system when the decomposition of the polymer in the body is bulk erosion [Biomaterials 2000; 21: 1837-1845, Macromolecules 1987; 20: 2398-403, J. Control Release 1991; 16: 15-26]. When BMP is entrapped in the protein, structural denaturation of the protein occurs.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 나노입자-단백질-수화젤 복합체을 이용함으로써 초기방출이 억제되고 서방출 효과가 현저하게 증진된 서방형 약물전달제제, 서방형 뼈충진제 및 이들의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 나아가, 본 발명에서는 약물의 서방출 거동에 국한하지 않고, 나노입자 단위질량 당 다당류의 함량 및/또는 복합체의 단위질량 당 나노입자의 함량을 변화시킴으로써 단백질 약물의 방출속도를 조절하는 방법의 제공 또한 그 목적으로 하고 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is a sustained-release drug delivery agent, a sustained-release bone filler and their sustained release effect is significantly enhanced by using a nanoparticle-protein-hydrating gel complex Its purpose is to provide a method of manufacturing. Furthermore, the present invention is not limited to the sustained release behavior of the drug, and also provides a method of controlling the release rate of the protein drug by changing the content of polysaccharides per unit mass of nanoparticles and / or the content of nanoparticles per unit mass of the complex. It is for that purpose.

본 발명의 일 측면에 따르면, (1) ① 생분해성 고분자로 이루어진 코어, ② 생체적합성 고분자 유화제로 이루어진 외부의 수화젤막, 및 ③ 상기 코어 및 상기 수화젤막에 물리적으로 고정되어 있는 다당류를 포함하는 다당류-기능화 나노입자; (2) 상기 다당류와 특이적으로 결합하고 있는 단백질; 및 (3) 상기 단백질이 특이적으로 결합되어 있는 나노입자의 담체로서 생체적합성 고분자로 이루어진 수화젤 담체를 포함하는 나노입자-단백질-수화젤 복합체에 관한 것이다.According to one aspect of the invention, (1) a polysaccharide comprising a core made of biodegradable polymer, ② an external hydrogel film made of a biocompatible polymer emulsifier, and ③ a polysaccharide physically fixed to the core and the hydrogel gel film Functionalized nanoparticles; (2) a protein that specifically binds to the polysaccharide; And (3) a nanoparticle-protein-hydrogel complex comprising a hydrogel carrier made of a biocompatible polymer as a carrier of nanoparticles to which the protein is specifically bound.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 복합체 및 성장인자, 케모킨, 세포외 기질 단백질, 안티트롬빈 III 중에서 선택된 하나 이상의 단백질 약물 유효량을 포함하는 서방형 약물전달제제에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 상기 단백질 약물 중에서도 BMP나 변형 성장인자(transforming growth factor-beta, 이하 TGF-beta)를 포함하고, 그 외에도 혈관내피증식인자(vascular endothelial growth factor, 이하 'VEGF'), 선유아세포증식인자(fibroblast growth factor, 이하 'FGF'), 혈소판조직성장인자(platelet-derived growth factor, 이하 'PDGF') 중에서 선택된, 뼈 형성에 관여하는 성장인자에 대한 서방형 성장인자 전달제제에 관한 것이다.According to another aspect of the present invention, the present invention relates to a sustained-release drug delivery agent comprising an effective amount of at least one protein drug selected from the complex and growth factor, chemokine, extracellular matrix protein, and antithrombin III. In particular, the present invention includes BMP or transforming growth factor (hereinafter, TGF-beta) among the protein drugs, in addition to vascular endothelial growth factor (VEGF), fibroblasts The present invention relates to a sustained-release growth factor delivery agent for growth factors involved in bone formation, selected from fibroblast growth factor (FGF) and platelet-derived growth factor (PDGF). .

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 다양한 구현예에 따른 서방형 성장인자 전달제제를 포함하는 서방형 뼈충진제에 관한 것이다.According to another aspect of the invention, the present invention relates to a sustained release bone filler comprising a sustained release growth factor delivery agent according to various embodiments of the present invention.

상기 측면의 바람직한 일 구현예에 따르면, 본 발명의 서방형 성장인자 전달제제는 (1) ① 폴리(D,L-락티드-co-글리콜리드) (이하 'PLGA'), 폴리(락트산), 폴리(글리콜산), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(δ-발레로락톤), 폴리(β-하이드록시부티레이트) 또는 폴리(β-하이드록시발러레이트) 중에서 선택된 하나 이상의 생분해성 고분자로 이루어진 코어, ② 폴락사머(poloxamer), 폴락사민(poloxamine), 폴리(비닐 알코올), 또는 알킬 알콜의 폴리에틸렌 글리콜 에테르 중에서 선택된 하나 이상의 생체적합성 고분자 유화제로 이루어진 수화젤막, 및 ③ 상기 코어 및 상기 수화젤막에 물리적으로 고정되어 있는 헤파린, 알지네이트, 히알루론산, 키토산 중에서 선택된 하나 이상의 다당류를 포함하는 다당류-기능화 나노입자; 및 (2) 상기 다당류와 특이적으로 결합하고 있는 유효량의 성장인자로서, BMP나 TGF-beta를 포함하고, 그 외에 VEGF, FGF, PDGF 중에서 선택된 성장인자; 및 (3) 상기 성장인자가 특이적으로 결합되어 있는 나노입자의 담체로서 폴리(에틸렌 글리콜), 폴락사머, 폴리(오르가노포스파젠), 올리고(폴리(에틸렌 글리콜)푸마레이트), 콜라겐, 젤라틴, 피브린, 히알루론산, 알지네이트 중에서 선택된 하나 이상의 생체적합성 고분자로 이루어진 수화젤 담체를 포함하는 것이 바람직하다.According to one preferred embodiment of the above aspect, the sustained release growth factor transfer agent of the present invention is (1) ① poly (D, L-lactide- co -glycolide) (hereinafter 'PLGA'), poly (lactic acid), Consisting of one or more biodegradable polymers selected from poly (glycolic acid), poly (ε-caprolactone), poly (δ-valerolactone), poly (β-hydroxybutyrate) or poly (β-hydroxyvalrate) Core, ② a hydrogel film made of one or more biocompatible polymer emulsifiers selected from polyethylene glycol ethers of poloxamer, poloxamine, poly (vinyl alcohol), or alkyl alcohol, and ③ on the core and the hydration gel film. Polysaccharide-functionalized nanoparticles comprising at least one polysaccharide selected from physically immobilized heparin, alginate, hyaluronic acid and chitosan; And (2) an effective amount of growth factor specifically binding to the polysaccharide, including BMP or TGF-beta, in addition to growth factors selected from VEGF, FGF, and PDGF; And (3) poly (ethylene glycol), poloxamer, poly (organophosphazene), oligo (poly (ethylene glycol) fumarate), collagen, gelatin as carriers of nanoparticles to which the growth factors are specifically bound. It is preferable to include a hydrogel gel made of at least one biocompatible polymer selected from fibrin, hyaluronic acid and alginate.

다른 바람직한 일 구현예에 따르면, 본 발명의 서방형 뼈충진제는 (i) 세포를 없앤 자가골, 동종골, 이종골; (ii) HAP, 트리칼슘 포스페이트, 칼슘 알루미네이트, β-TCP, CPC, 칼슘 설페이트, 바이오글래스를 추가로 포함하는 것이 골형성 작용을 증진시키는 측면에서 바람직하다. 또한 (iii) 이식초기 뼈충진제에 뼈세포의 친밀성을 증진시켜 이물에 대한 거부감을 줄이고 뼈형성을 증강시킨다는 측면에서 세포부착 단백질를 추가하는 것이 더욱 바람직하며, 최종적으로 인체조직만 남도록 수화젤 분해를 가속화시키는 측면에서 분해성 펩티드 링커를 추가로 포함시키는 것이 바람직하다. 이러한 본 발명의 서방형 뼈충진제는 골다공증, 골절, 골절탈구, 불유합, 지연유합, 골 결손, 치조골 결손 중에서 선택된 하나 이상의 질병의 치료 또는 예방용으로 사용될 수 있다.According to another preferred embodiment, the sustained release bone filler of the present invention is (i) autologous bone, allogeneic bone, xenograft; (ii) It is preferable to further include HAP, tricalcium phosphate, calcium aluminate, β-TCP, CPC, calcium sulfate, and bioglass in terms of promoting bone formation. In addition, (iii) it is more desirable to add cell adhesion protein in terms of enhancing the intimacy of bone cells to the bone graft in the early stage of transplantation and to reduce the objection to foreign substances, and finally to hydrolyze the hydrogel so that only human tissue remains. It is preferable to further include a degradable peptide linker in terms of acceleration. The sustained release bone filler of the present invention can be used for the treatment or prevention of one or more diseases selected from osteoporosis, fracture, fracture dislocation, nonunion, delayed union, bone defect, alveolar bone defect.

본 발명에 있어서, "생분해성 고분자"는 pH가 6-8인 생리적 용액(physiological solution)에 노출되었을 때 분해할 수 있는 고분자를 의미하며, 바람직하게는 생체 내에서 체액 또는 미생물 등에 의해서 분해될 수 있는 고분자를 의미한다.In the present invention, "biodegradable polymer" means a polymer that can decompose when exposed to a physiological solution having a pH of 6-8, preferably can be decomposed by body fluids or microorganisms in vivo. It means a polymer.

본 발명에서 사용가능한 생분해성 고분자의 대표적인 예에는 화학식1의 폴리(락티드-co-글리코리드), 폴리(락트산), 폴리(글리콜산), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(δ-발러로락톤), 폴리(β-히드록시부티레이트), 폴리(β-히드록시발러레이트) 또는 이들의 조합이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 특히 다당류가 첨가된 유화제 수용액에 첨가되어 다당류로 기능화된 나노입자를 제조하기에 충분하기만 하면 위에 예시한 고분자에 한정되지 않는다. 다만, 이 중에서도 미국 FDA에서 생체 내 독성이 없는 것으로 승인을 받은 폴리(락티드-co-글리콜리드)를 사용하는 것이 바람직하다.Representative examples of biodegradable polymers usable in the present invention include poly (lactide- co -glycolide), poly (lactic acid), poly (glycolic acid), poly (ε-caprolactone), and poly (δ-baler of formula 1 Rockactone), poly (β-hydroxybutyrate), poly (β-hydroxyvalerate), or a combination thereof, but is not limited thereto. In particular, polysaccharide is added to an aqueous solution of an emulsifier to which polysaccharide is added to be functionalized as a polysaccharide. It is not limited to the polymer illustrated above as long as it is enough to manufacture a nanoparticle. However, it is preferable to use poly (lactide- co -glycolide), which is approved by the US FDA as non-toxic in vivo.

본 발명에 있어서, 올리고머 또는 고분자들의 "조합"이란 열거된 각 고분자의 용융상 또는 액상 혼합물(blend)뿐만 아니라, 이들의 모든 종류의 공중합체의 의미를 포함하며, 또한 단량체들의 "조합"이란 이러한 단량체에 의한 호모올리고머 또는 호모고분자(homopolymer)들의 조합을 의미한다.In the present invention, the term "combination" of oligomers or polymers includes not only the molten or liquid mixtures of each polymer listed, but also all kinds of copolymers thereof, and the term "combination" of monomers is By a monomer means a homooligomer or a combination of homopolymers (homopolymers).

생분해성 고분자의 분자량이 5,000 미만이면 나노입자를 형성하는데 분자 자체의 응집이 어려워 수율이 감소하며 입자내에 다당류가 불안정하게 고정되는 문제가 발생하므로 생분해성 고분자는 중량평균 분자량이 5,000-100,000이 바람직하며, 특히 10,000-20,000이 더욱 바람직하다.If the molecular weight of the biodegradable polymer is less than 5,000 to form nanoparticles, the aggregation of molecules themselves is difficult, resulting in a decrease in yield and unstable fixation of polysaccharides in the particles. Thus, the biodegradable polymer has a weight average molecular weight of 5,000-100,000. More preferably 10,000-20,000.

Figure 112006059406240-PAT00001
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본 발명에 있어서, "생체적합성"은 생체조직 또는 혈액과 접촉하여 조직을 괴사시키거나 혈액을 응고시키지 않는 조직적합성(tissue compatibility) 및 혈액적합성(blood compatibility)을 의미하며, "생체적합성 고분자"란 이러한 생체적합성을 갖추고 있는 고분자를 의미한다.In the present invention, "biocompatibility" refers to tissue compatibility and blood compatibility that does not necrosis or coagulate the tissue in contact with living tissue or blood, and "biocompatible polymer" It means a polymer having such biocompatibility.

본 발명에 있어서, "생체적합성 고분자 유화제"란 생체적합성을 지니면서, 분리된 2개 이상의 상을 혼화시키는 유화성을 함께 지닌 고분자를 의미한다.In the present invention, "biocompatible polymer emulsifier" refers to a polymer having biocompatibility and having an emulsifying property to mix two or more separated phases.

본 발명에서 사용가능한 생체적합성 고분자 유화제의 대표적인 예에는 폴락사머, 폴락사민, 폴리(비닐 알코올), 알킬 알콜의 폴리에틸렌 글리콜 에테르 또는 이들의 조합이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 그 중에서도 생체 내 독성이 없는 것으로 미국 FDA가 승인한 폴락사머를 사용하는 것이 바람직하다.Representative examples of biocompatible polymer emulsifiers that can be used in the present invention may include, but are not limited to, polyethylene glycol ethers of poloxamer, poloxamine, poly (vinyl alcohol), alkyl alcohols, or combinations thereof. Among them, it is preferable to use a poloxamer approved by the US FDA as being non-toxic in vivo.

본 발명의 생체적합성 고분자 유화제는 중량평균분자량이 바람직하게는 5,000- 100,000, 더욱 바람직하게는 10,000-20,000이며, 친수성부분이 이중 60-80%를 구성하도록 선택하며 상기 범위를 벗어나는 경우 나노입자의 불안정한 분산으로 인한 수득율 감소 및 기능성 다당류의 고정화가 어려운 문제점이 발생할 수 있다.The biocompatible polymer emulsifier of the present invention preferably has a weight average molecular weight of 5,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 20,000, and the hydrophilic portion is selected to constitute 60-80% of the above, and is unstable of the nanoparticles if it is outside the above range. Difficulties may arise in yield reduction due to dispersion and in the immobilization of functional polysaccharides.

본 발명에 있어서, "다당류-기능화 나노입자" 또는 "기능성 나노입자" 또는 이와 동일한 의미로 사용되고 있다고 해석되는 용어에 대해서는, 본 발명의 제조예 에서 예시한 바와 같이 다당류를 통해서 단백질과 물리적 결합을 할 수 있는 기능성을 부여한 나노입자를 의미한다.In the present invention, the term "polysaccharide-functionalized nanoparticles" or "functional nanoparticles" or the terms interpreted as being used in the same sense, as described in the preparation of the present invention, will be physically bonded to the protein through the polysaccharides. Means the nanoparticles imparted functionality.

한편, 본 발명에 있어서, "생체적합성 고분자로 이루어진 수화젤 담체", "생체적합성 고분자 수화젤 담체", "수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자" 및 이와 동일한 의미로 사용되고 있다고 해석되는 용어에 대해서는, 본 발명에서 예시하고 있는 생체적합성 고분자에 한정되지 않고 종래에 수화젤 담체로 사용되고 있는 모든 종류의 생체적합성 고분자를 사용할 수 있으며, 합성고분자인지 또는 천연고분자인지를 불문한다.On the other hand, in the present invention, "a hydrogel support made of a biocompatible polymer", "biocompatible polymer hydrogel support", "biocompatible polymer for producing a hydrogel support" and terms that are interpreted as being used in the same sense, The present invention is not limited to the biocompatible polymers exemplified in the present invention, and all kinds of biocompatible polymers conventionally used as hydrogel gel carriers can be used, regardless of whether they are synthetic polymers or natural polymers.

그 중에서도, 본 발명에서 사용될 수 있는 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자의 대표적인 예에는 폴리(에틸렌 글리콜), 폴락사머, 폴리(오르가노포스파젠), 올리고(폴리(에틸렌 글리콜)푸마레이트)과 같은 합성고분자; 및 콜라겐, 젤라틴, 피브린, 히알루론산, 알지네이트과 같은 천연고분자; 및/또는 이들의 조합이 포함되나 이에 한정되지 않는다. Among them, representative examples of the biocompatible polymer for preparing a hydrogel gel carrier which can be used in the present invention include poly (ethylene glycol), poloxamer, poly (organophosphazene), oligo (poly (ethylene glycol) fumarate) Polymers; And natural polymers such as collagen, gelatin, fibrin, hyaluronic acid, alginate; And / or combinations thereof.

특히, 하기 실시예에서는 이러한 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자로서, 고분자 내에 세포 결합자리와 당아미노글라이칸 결합자리가 공존하고 수화젤 제조가 용이하며 조직접합 및 국소지혈제로서 임상적 적용이 일반화된 피브린을 사용하여 실험을 진행하였으나 반드시 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 목적하는 효과인 서방출 효과 및 약물방출 조절효과를 달성할 수 있고 또한 생체적합성을 지니고 있기만 하다면 그 종류에 상관없이 사용가능하다.In particular, in the following examples, as a biocompatible polymer for preparing a hydrogel carrier, fibrin has a cell binding site and a sugar aminoglycan binding site in the polymer, is easy to manufacture a hydrogel, and its clinical application as a tissue bonding and hemostatic agent. Although the experiment was carried out using the present invention, the present invention is not limited thereto, and the present invention can achieve the desired effect of the sustained release effect and the drug release control effect, and may be used regardless of its kind as long as it has biocompatibility.

본 발명에 있어서, 상기 생체적합성 고분자로 이루어진 수화젤 담체는 이식초기에 이식된 공간을 채우는 충진제의 역할 뿐만 아니라 뼈 조직이 자라서 들어오는 담체로서도 작용을 한다. 또한, 상기 복합체 내에 충진된 단백질 또는 단백질 약물은 1차적으로 나노입자 내의 다당류와 특이적 결합을 형성하여 안정화되고, 나아가서 수화젤 담체 내에서 부가적으로 안정화될 수 있는 역할을 본 발명의 수화젤 담체가 담당하기도 한다.In the present invention, the hydrogel carrier made of the biocompatible polymer acts as a carrier for bone tissue to grow as well as a filler to fill the space implanted at the beginning of transplantation. In addition, the protein or protein drug filled in the complex is primarily to form a specific bond with the polysaccharide in the nanoparticles to stabilize, and furthermore, the hydrogel carrier of the present invention can be additionally stabilized in the hydrogel carrier Some may be in charge.

본 발명에 있어서, 다당류가 코어 및/또는 수화젤막에 "물리적으로 고정"되어 있다는 것은 "'화학반응을 통한 화학결합' 이외의 방식에 의해 고정"되어 있다는 의미이며, 따라서 흡착(adsorption), 응집(coheison), 사슬엉킴(entanglement), 잡힘(entrapment) 등과 같은 물리적 고정뿐만 아니라, 수소결합 또는 반데르발스결합과 같은 전기적 상호작용이 그 단독으로 또는 상기 물리적 고정과 함께 작용하여 발생되는 비화학적 고정을 포함하는 개념이다.In the present invention, the "physically immobilized" to the core and / or the hydrogel film means that the polysaccharide is "secured by a method other than 'chemical bonding through a chemical reaction'" and thus adsorption and aggregation In addition to physical fixation such as coheison, entanglement, entrapment, etc., non-chemical fixation generated by electrical interactions such as hydrogen bonds or van der Waals bonds acting alone or in combination with the physical fixation. The concept includes.

본 발명에서는, 다당류가 코어 및/또는 수화젤막에 물리적으로 고정되고 별도의 화학적 반응을 통한 구조 및 물성의 변화가 발생하지 않기 때문에, 그 각 구성성분이 생체적합성을 가지고 있다면 본 발명에 따른 복합체, 서방형 약물전달시스템, 서방형 뼈충진제 역시 생체적합성을 지니고 있다는 장점이 있다.In the present invention, since the polysaccharide is physically fixed to the core and / or the hydrogel film and does not change the structure and physical properties through a separate chemical reaction, if the respective components have biocompatibility, the composite according to the present invention, Sustained release drug delivery systems and sustained release bone fillers also have the advantage of being biocompatible.

본 발명에 있어서, 단백질 또는 단백질 약물 등이 나노입자, 구체적으로는 다당류에 "특이적으로 결합"되어 있다는 것은 단백질 또는 단백질 약물이 나노입자에 존재하는 다당류의 특수한 구조에 기초하여 결합되어 있는 것으로, 수용체-리간 드의 특이적 결합 또는 항원-항체의 특이적 결합과 같이 서로 상보적인 화학구조에 기초하여 결합되어 있음을 의미한다. 이러한 특이적 결합은 공유결합 또는 비공유 결합을 모두 포함하며, 특히 단백질의 3차원 구조를 유지하고 생물학적 활성을 증가시키며 가수분해를 저해하여 단백질을 안정화시키는 다당류-단백질 간의 상호작용을 포함하는 개념이다. In the present invention, the protein or protein drug and the like "specifically bound" to the nanoparticles, specifically polysaccharides means that the protein or protein drug is bound based on the specific structure of the polysaccharides present in the nanoparticles, It means binding based on complementary chemical structures such as specific binding of receptor-ligand or specific binding of antigen-antibody. Such specific binding includes both covalent and non-covalent bonds, and is a concept that in particular includes the interaction between polysaccharide-proteins that maintain the three-dimensional structure of the protein, increase biological activity and inhibit hydrolysis to stabilize the protein.

또한, 이러한 특이적 결합은 본 발명의 복합체가 생체조건에서 상대적으로 안정한 상태로 유지될 수 있는 정도의 최소한의 결합력과 분리되어 서방출 효과를 나타낼 수 있는 정도의 분리가능한 결합력을 가지고 있어야 한다는 점은 본 발명의 목적에 비추어 자명하다고 할 것이다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 "Eur. J. Biochem. 1996;237:295-302" 또는 "Biochem Soc Trans. 2006;34:458-6" 등의 선행기술에 기초하여 명확히 이해될 수 있는 의미이다. 이러한 단백질 약물과 다당류 간의 상호작용은 단백질 약물의 초기방출을 크게 줄여 서방출 효과를 증진시키는 역할을 하게 된다.In addition, the specific binding should be separated from the minimum binding force of the complex of the present invention to the extent that can be maintained in a relatively stable state in vivo, and must have a degree of separable binding force that can exhibit a slow release effect. It will be apparent in view of the object of the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains can clearly understand it based on the prior art such as "Eur. J. Biochem. 1996; 237: 295-302" or "Biochem Soc Trans. 2006; 34: 458-6". It means. The interaction between the protein drug and the polysaccharide is to greatly reduce the initial release of the protein drug serves to enhance the slow release effect.

본 발명에 있어서 '다당류'는, 성장인자, 케모킨, 세포외 기질 단백질, 안티트롬빈 III 등과 같은 다양한 단백질 또는 펩타이드와 특이적 결합을 하며 이를 통해 단백질의 3차원 구조를 유지하고 생물학적 활성을 증가시키며 가수분해를 저해하여 단백질을 안정화시키는 역할을 할 수 있는 모든 다당류가 사용될 수 있다. 다만, 상기 복합체 내에서 코어 및 수화젤막과 충분한 물리적 결합력을 얻고 또한 제조된 나노입자의 안정성 측면에서 다당류의 분자량이 바람직하게는 3,000-100,000, 더욱 바람직하게는 8,000-15,000의 분자량을 가지는 것이 좋다.In the present invention, the 'polysaccharide' is specifically bound to various proteins or peptides such as growth factors, chemokines, extracellular matrix proteins, antithrombin III, etc., thereby maintaining the three-dimensional structure of the protein and increasing biological activity. Any polysaccharide that can serve to stabilize the protein by inhibiting hydrolysis can be used. However, the molecular weight of the polysaccharide preferably has a molecular weight of 3,000-100,000, more preferably 8,000-15,000 in terms of stability of the nanoparticles obtained in the composite and the core and the hydrogel film in the composite.

본 발명에서 사용가능한 다당류의 대표적인 예에는 아래 화학식2의 헤파린, 알지네이트, 히아루론산, 키토산 또는 이들의 조합이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 그 중에서도 생체 내 독성이 없는 것으로 미국 FDA가 승인한 음이온성 다당류인 헤파린을 사용하는 것이 바람직하다.Representative examples of the polysaccharide that can be used in the present invention may include, but are not limited to, heparin, alginate, hyaluronic acid, chitosan, or a combination thereof. Among them, it is preferable to use heparin, an anionic polysaccharide approved by the US FDA as non-toxic in vivo.

Figure 112006059406240-PAT00002
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본 발명에서 사용되는 '단백질 약물'은 다당류와 특이적 결합이 가능한 모든 단백질 및 폴리펩티드를 포함하며, 특히 BMP, VEGF, FGF, PDGF 등과 같은 성장인자, 케모킨, 세포외 기질 단백질, 및 안티트롬빈 III(Antithrombin III) 중에서 선택된 하나 이상의 단백질이 바람직하다. 바람직한 일 구현예에 따르면, 성장인자 중에서도 골유도 효과를 보이는 BMP-2, BMP-4, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9 중에서 선택된 하나 이상의 BMP를 사용할 수 있다.'Protein drugs' used in the present invention include all proteins and polypeptides capable of specific binding to polysaccharides, in particular growth factors such as BMP, VEGF, FGF, PDGF, etc., chemokines, extracellular matrix proteins, and antithrombin III At least one protein selected from (Antithrombin III) is preferred. According to a preferred embodiment, one or more BMPs selected from among BMP-2, BMP-4, BMP-6, BMP-7, BMP-8, and BMP-9, which exhibit an osteoinductive effect, may be used.

본 발명의 서방출 성장인자 전달제제 및 서방출 뼈충진제 있어서, 상기 다당류는 상기 나노입자 1 mg 당 2-100 μg이 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나는 경우에 각각 단분산성의 나노입자 수득이 어려운 문제점 및 나노입자의 서방출 효과가 감소하는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다. 또한, 방출경향 및 약물의 국소적 유효량을 고려하여 상기 나노입자 1 mg 당 0.01-5 μg의 상기 성장 인자가 포함되는 것이 바람직하다.In the sustained-release growth factor delivery agent and sustained-release bone filler of the present invention, the polysaccharide preferably contains 2-100 μg per 1 mg of the nanoparticles, the monodispersed nanoparticles are obtained when out of the range This is because a difficult problem and a problem of decreasing the slow release effect of the nanoparticles may occur. In addition, it is preferable to include 0.01-5 μg of the growth factor per mg of the nanoparticles in consideration of the release trend and the locally effective amount of the drug.

본 발명의 일 구현예에 따른 서방형 약물전달시스템 및 서방형 뼈충진제 내에 존재하는 나노입자는 최종제품의 멸균과정을 멸균필터를 사용하여 간단하게 처리할 수 있다는 측면에서 직경이 400 nm 이하인 것이 바람직하고, 또한, 나노입자의 표면전하는 대상 단백질에 따라 결정되며 효과적인 충진을 고려하여 +20 mV 이상인 것과 -40 mV 이하인 것이 바람직하다. 또한, 특히 다분산 지수는 0.1 미만인 것이 바람직하며, 이는 일반적으로 다분산 지수가 0.1 미만인 경우 안정적인 단분산 분포를 갖는 나노입자로 간주하기 때문이다. 또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 서방형 성장인자 전달제제는 복합체에 포함된 세포의 정상적인 생존, 증식 및 분화가 가능하도록 수화젤이 완전히 형성된 후 관찰된 탄성계수(elastic modulus, G')가 200-20,000 Pa 사이의 범위에서 값을 갖도록 하는 것이 바람직하며, 이는 하기에 설명된 생체적합성 고분자 수용액 농도 및 가교인자의 제공정도를 변화시켜 조절할 수 있다.The nanoparticles present in the sustained release drug delivery system and sustained release bone filler according to an embodiment of the present invention are preferably 400 nm or less in diameter in that the sterilization process of the final product can be easily processed using a sterilization filter. In addition, the surface charge of the nanoparticles is determined according to the protein of interest and is preferably +20 mV or more and -40 mV or less in consideration of effective filling. In addition, the polydispersity index is particularly preferably less than 0.1, since it is generally regarded as a nanoparticle having a stable monodisperse distribution when the polydispersity index is less than 0.1. In addition, the sustained release growth factor delivery agent according to an embodiment of the present invention has an elastic modulus (G ′) observed after the hydrogel is completely formed to allow normal survival, proliferation and differentiation of cells included in the complex. It is desirable to have a value in the range of 200-20,000 Pa, which can be controlled by changing the concentration of the biocompatible polymer aqueous solution and the degree of crosslinking factor described below.

본 발명은 상기한 복합체, 서방형 약물전달제제, 서방형 뼈충진제의 제조방법도 개시하고 있다.The present invention also discloses a method for preparing the complex, sustained release drug delivery agent, and sustained release bone filler.

이에 따른 일 측면에 의하면, (a) ① 생분해성 고분자를 저농도에서 세포독성이 없는 유기용매에 용해하여 유기용액을 수득하는 단계, ② 다당류 및 생체적합성 고분자 유화제를 물에 녹여 수용액을 수득하는 단계, 및 ③ 상기 유기용액을 상기 수용액에 첨가하여 분산시키는 단계를 포함하는 다당류-기능화 나노입자의 제조 단계; (b) 상기에서 제조된 다당류-기능화 나노입자에 단백질을 충진함으로써 단백질이 충진된 다당류-기능화 나노입자를 제조하는 단계; (c) 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자 수용액에 상기에서 제조된 단백질이 충진된 다당류-기능화 나노입자를 분산시키는 단계; 및 (d) 상기 (c)단계에서 제조된 분산액에 가교제, 가교활성제, 물리적 가교인자 중에서 선택된 하나 이상의 가교인자를 제공하여 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자를 가교시키는 단계를 포함하는 나노입자-단백질-수화젤 복합체의 제조방법에 관한 것이다.According to one aspect according to this, (a) ① dissolving the biodegradable polymer in an organic solvent that is not cytotoxic at low concentrations to obtain an organic solution, ② dissolving a polysaccharide and a biocompatible polymer emulsifier in water to obtain an aqueous solution, And ③ preparing the polysaccharide-functionalized nanoparticles comprising adding and dispersing the organic solution to the aqueous solution. (b) preparing a polysaccharide-functionalized nanoparticle filled with protein by filling the protein with the polysaccharide-functionalized nanoparticle prepared above; (c) dispersing the polysaccharide-functionalized nanoparticles filled with the protein prepared above in an aqueous biocompatible polymer solution for preparing a hydrogel gel carrier; And (d) providing the at least one crosslinking agent selected from a crosslinking agent, a crosslinking activator, and a physical crosslinking factor to the dispersion prepared in step (c) to crosslink the biocompatible polymer for preparing the hydrogel carrier. It relates to a method for producing a hydrogel gel composite.

이에 따른 다른 측면에 의하면, 상기 복합체의 제조방법에 있어서 성장인자, 케모킨, 세포외 기질 단백질, 안티트롬빈 III 중에서 선택된 하나 이상의 단백질 약물 유효량을 충진하는 단계를 포함하는 서방형 약물전달제제의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 상기 단백질 약물 중에서도 BMP, VEGF, FGF, PDGF 중에서 선택된 하나 이상의 성장인자를 유효량 충진하는 단계를 포함하는 서방형 성장인자 전달제제의 제조방법에 관한 것이다.According to another aspect according to the present invention, the method for producing a sustained-release drug delivery agent comprising the step of filling an effective amount of at least one protein drug selected from growth factor, chemokine, extracellular matrix protein, antithrombin III It is about. In particular, the present invention relates to a method for preparing a sustained-release growth factor delivery agent comprising the step of filling an effective amount of at least one growth factor selected from BMP, VEGF, FGF, PDGF among the protein drugs.

이에 따른 또 다른 측면에 의하면, 본 발명의 다양한 구현예에 따른 서방형 약물전달제제를 골 또는 치조골의 결손부에 적합하도록 주형을 이용하여 성형하는 단계를 포함하는 서방형 뼈충진제의 제조방법에 관한 것이다.According to yet another aspect, the present invention relates to a method for producing a sustained release bone filler comprising the step of forming a sustained release drug delivery agent according to various embodiments of the present invention using a mold to be suitable for a defect in bone or alveolar bone will be.

상기 측면의 바람직한 일 구현예에 따르면, 본 발명의 복합체 제조방법은 (a) ① 폴리(D,L-락티드-co-글리콜리드), 폴리(락트산), 폴리(글리콜산), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(δ-발레로락톤), 폴리(β-하이드록시부티레이트) 또는 폴리(β- 하이드록시발러레이트) 중에서 선택된 하나 이상의 생분해성 고분자를 저농도에서 세포독성이 없는 유기용매에 용해하여 유기용액을 수득하는 단계, ② (i) 헤파린, 알지네이트, 히알루론산, 키토산 중에서 선택된 하나 이상의 다당류 및 (ii) 폴락사머(poloxamer), 폴락사민(poloxamine), 폴리(비닐 알코올), 또는 알킬 알콜의 폴리에틸렌 글리콜 에테르 중에서 선택된 하나 이상의 생체적합성 고분자 유화제를 물에 녹여 수용액을 수득하는 단계, 및 ③ 상기 유기용액을 상기 수용액에 첨가하여 분산시키는 단계를 포함하는 다당류-기능화 나노입자의 제조단계; (b) 상기에서 제조된 다당류-기능화 나노입자에 BMP나 TGF-beta를 포함하고, 그 외에 VEGF, FGF, PDGF 중에서 선택된 성장인자를 유효량 충진함으로써 성장인자가 충진된 다당류-기능화 나노입자를 제조하는 단계; (c) 폴리(에틸렌 글리콜), 폴락사머, 폴리(오르가노포스파젠), 올리고(폴리(에틸렌 글리콜)푸마레이트), 콜라겐, 젤라틴, 피브린, 히알루론산, 알지네이트 중에서 선택된 하나 이상의 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자의 수용액에 상기에서 제조된 성장인자가 충진된 다당류-기능화 나노입자를 분산시키는 단계; 및 (d) 상기 (c)단계에서 제조된 분산액에 글루타르알데히드, 디에폭사이드, 카르보디이미드 중에서 선택된 가교제; 트롬빈, 혈액응고인자 XIII, 이들의 혼합물 중에서 선택된 가교활성제; 온도, pH, 분자 간 특이적 결합(specific interaction) 중에서 선택된 물리적 가교인자 중에서 선택된 하나 이상의 가교인자를 제공함으로써 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자를 가교시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the above aspect, the composite production method of the present invention (a) ① poly (D, L-lactide- co -glycolide), poly (lactic acid), poly (glycolic acid), poly (ε Dissolve one or more biodegradable polymers selected from -caprolactone), poly (δ-valerolactone), poly (β-hydroxybutyrate) or poly (β-hydroxyvalerate) at low concentrations with no cytotoxic organic solvents. (I) at least one polysaccharide selected from heparin, alginate, hyaluronic acid, chitosan and (ii) poloxamer, poloxamine, poly (vinyl alcohol), or alkyl alcohol Dissolving at least one biocompatible polymer emulsifier selected from polyethylene glycol ethers in water to obtain an aqueous solution, and (3) adding and dispersing the organic solution to the aqueous solution. Preparing a functionalized nanoparticle; (b) preparing polysaccharide-functionalized nanoparticles filled with growth factors by filling an effective amount of the growth factor selected from VEGF, FGF, and PDGF containing BMP or TGF-beta in the polysaccharide-functionalized nanoparticles prepared above; step; (c) biological materials for preparing at least one hydrogel carrier selected from poly (ethylene glycol), poloxamer, poly (organophosphazene), oligo (poly (ethylene glycol) fumarate), collagen, gelatin, fibrin, hyaluronic acid and alginate Dispersing the polysaccharide-functionalized nanoparticles filled with the growth factor prepared above in an aqueous solution of a compatible polymer; And (d) a crosslinking agent selected from glutaraldehyde, diepoxide and carbodiimide in the dispersion prepared in step (c); Crosslinking agents selected from thrombin, coagulation factor XIII, and mixtures thereof; It is preferable to include crosslinking the biocompatible polymer for preparing a hydrogel gel carrier by providing at least one crosslinking factor selected from physical crosslinking factors selected from temperature, pH, and specific intermolecular specific interactions.

우선 상기 (a)단계에 있어서, 상기 ①단계의 상기 유기용액은 나노입자 제조단계 시 생분해성 고분자의 응집으로 인한 손실을 최소화하는 측면에서 농도가 0.5-2.0%(w/v)인 것이 바람직하고; 상기 ②단계의 상기 수용액은 입자 외부에 형성되는 수화젤막의 두께, 효율적인 입자형성을 위한 수용액의 점도를 고려하여 생체적합성 고분자 유화제의 농도가 0.01-5%(w/v)인 것이 바람직하다.First, in the step (a), the organic solution of step ① is preferably in the concentration of 0.5-2.0% (w / v) in terms of minimizing the loss due to the aggregation of the biodegradable polymer during the nanoparticle manufacturing step ; The aqueous solution of step ② is preferably a concentration of the biocompatible polymer emulsifier is 0.01-5% (w / v) in consideration of the thickness of the hydrogel film formed on the outside of the particles, the viscosity of the aqueous solution for efficient particle formation.

생분해성 고분자가 녹아있는 유기용매는 이후에 다당류가 첨가된 생체적합성 고분자 유화제가 용해된 수용액에 분산되어 다당류-기능화 나노입자를 형성시키는데, 이때 생체적합성 고분자 유화제가 용해된 수용액에 첨가되는 다당류의 양은 나노입자의 다분산 지수(polydispersity)와 수득률을 고려하여 수용액 상의 생체적합성 고분자 유화제 질량 대비 10% 이하를 유지하는 것이 바람직하다.The organic solvent in which the biodegradable polymer is dissolved is then dispersed in an aqueous solution in which a biocompatible polymer emulsifier is added to form a polysaccharide-functionalized nanoparticle, wherein the amount of polysaccharide added to the aqueous solution in which the biocompatible polymer emulsifier is dissolved is In consideration of the polydispersity and yield of the nanoparticles, it is desirable to maintain 10% or less of the biocompatible polymer emulsifier mass in the aqueous solution.

또한, 상기 ③단계에서 유기용액과 수용액의 함량비율은 특별한 한정을 요하는 것은 아니지만 나노입자 내 유기용매의 잔류와 이로 인한 세포독성을 고려하여, 유기용액의 부피를 수용액 부피 대비 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.In addition, the content ratio of the organic solution and the aqueous solution in step ③ does not require a special limitation, but considering the residual of the organic solvent in the nanoparticles and the resulting cytotoxicity, the volume of the organic solution to 10% or less of the aqueous solution volume It is preferable.

또한, 상기 (b)단계는 (b') 상기 다당류-기능화 나노입자를 분산매에 재분산시키는 단계 및 (b'') 상기 재분산액에 상기 성장인자 수용액을 첨가하여 유효량을 충진하는 단계를 포함하도록 수행하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the step (b) includes (b ') redispersing the polysaccharide-functionalized nanoparticles in a dispersion medium and (b' ') adding the growth factor aqueous solution to the redispersant to fill an effective amount. More preferably.

상기 (b')단계에 있어서, 상기 다당류-기능화 나노입자 재분산액은 최종 이식제의 부피 및 강도를 고려하여 농도가 25%(w/v)이상인 것이 바람직하고, 상기 (b'')단계에서 상기 성장인자의 용액은 단백질 입체구조의 안정성 측면에서 PBS(phosphate buffered saline), PB(phosphate buffer), 트리스(Tris), 헤페스 (Hepes) 버퍼 중에서 선택된 하나 이상의 용매를 사용하여 제조되는 것이 바람직하고, 또한 농도도 최종 이식제의 부피 및 강도를 고려하여 0.01-0.5%(w/v)로 하는 것이 바람직하다.In the step (b '), the polysaccharide-functionalized nanoparticle redispersion is preferably at least 25% (w / v) in consideration of the volume and strength of the final implant, in the step (b' ') The growth factor solution is preferably prepared using at least one solvent selected from PBS (phosphate buffered saline), PB (phosphate buffer), Tris, Hepes (Hepes) buffer in terms of stability of the protein conformation In addition, the concentration is preferably 0.01-0.5% (w / v) in consideration of the volume and strength of the final implant.

또한, 상기 (c)단계에 있어서 수화젤 담체의 제조는 (i) 상기 (c)단계에서 기재하고 있는 바와 같이, 폴리(에틸렌 글리콜), 폴락사머, 폴리(오르가노포스파젠), 올리고(폴리(에틸렌 글리콜)푸마레이트), 콜라겐, 젤라틴, 피브린, 히알루론산, 알지네이트 중에서 선택된 하나 이상의 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자의 수용액에 상기에서 제조된 성장인자가 충진된 다당류-기능화 나노입자를 분산시킬 수도 있으나, 이에 한정되지 않고, (ii) 상기 열거한 생체적합성 고분자의 단량체 또는 이의 올리고머의 수용액에 나노입자를 분산시키고 나서 상기 단량체 또는 올리고머를 중합 및/또는 가교시킬 수도 있다.In addition, in the step (c), the preparation of the hydrogel gel carrier may include (i) poly (ethylene glycol), poloxamer, poly (organophosphazene), oligo (poly) as described in step (c). (Ethylene glycol) fumarate), collagen, gelatin, fibrin, hyaluronic acid, alginate polysaccharides-functionalized nanoparticles filled with the growth factor prepared above may be dispersed in an aqueous solution of a biocompatible polymer for preparing a hydrogel carrier. However, the present invention is not limited thereto, and (ii) the nanoparticles may be dispersed in an aqueous solution of the monomers or oligomers of the biocompatible polymers listed above, and then the monomers or oligomers may be polymerized and / or crosslinked.

또한, 상기 (d)단계에서 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자를 가교시키기 위한 가교제, 가교활성제 및 온도, pH, 분자간 특이적 결합(specific interaction)등과 같은 화학적, 물리적 가교인자의 제공정도는 복합체에 포함된 세포의 정상적인 생존, 증식 및 분화가 가능하도록 수화젤이 완전히 형성된 후 관찰된 탄성계수가 200-20,000 Pa 사이의 범위에서 값을 갖도록 조절하는 것이 바람직하다.In addition, in step (d), the degree of provision of chemical and physical crosslinking factors such as a crosslinking agent, a crosslinking agent, and a temperature, pH, and specific interaction between molecules for crosslinking the biocompatible polymer for preparing a hydrogel gel carrier is included in the complex. It is desirable to adjust the observed elastic modulus to have a value in the range of 200-20,000 Pa after the hydrogel is completely formed to allow normal survival, proliferation and differentiation of the cells.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 서방형 뼈충진제의 제조방법은 (e) 골다공증, 골절, 골절탈구, 불유합, 지연유합, 골 결손, 치조골 결손 중에서 선택된 하 나 이상의 질병으로 인하여 형성된 골 또는 치조골의 결손부에 적합하도록 상기 성장인자 전달제제를 주형을 이용하여 성형하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the method for producing a sustained release bone filler according to an embodiment of the present invention (e) bone or alveolar bone formed by one or more diseases selected from osteoporosis, fracture, fracture dislocation, nonunion, delayed union, bone defect, alveolar bone defect It is preferable to include the step of forming the growth factor transfer agent using a mold to suit the defects of the.

또한, 상기 (e)단계를 수행함에 있어서는 (e)단계의 수행 전 및/또는 수행 후 및/또는 (e)단계의 수행과 동시에 (f) ① 세포를 없앤 자가골, 동종골, 이종골, ② HAP, 트리칼슘 포스페이트, 칼슘 알루미네이트, β-TCP, CPC, 칼슘 설페이트, 바이오글래스, 및 ③ 세포부착 단백질, 분해성 펩티드 링커 중에서 선택된 하나 이상의 성분을 첨가하는 단계를 추가로 수행하는 것이 바람직하다.In addition, in performing step (e), before and / or after performing step (e) and / or at the same time as performing step (e), (f) ① autologous bone, allogeneic bone, xenograft, and ② HAP which have eliminated cells Preferably, the method further comprises adding at least one component selected from among tricalcium phosphate, calcium aluminate, β-TCP, CPC, calcium sulfate, bioglass, and ③ cell adhesion protein, degradable peptide linker.

본 발명에 있어서, "저농도에서 세포독성이 없는 유기용매"란 나노입자 내에 잔류할 수 있는 정도의 저농도에서 세포독성이 없다고 보고된 유기용매를 의미한다. 바람직하게는 10%(w/w) 미만의 농도에서 세포독성이 없다고 보고된 디메틸술폭사이드(이하, 'DMSO') 또는 테트라글리콜이 바람직하나, 이에 한정되지는 아니한다.In the present invention, "an organic solvent having no cytotoxicity at low concentration" means an organic solvent which is reported to have no cytotoxicity at low concentration that can remain in nanoparticles. Preferably, but not limited to, dimethylsulfoxide (hereinafter referred to as 'DMSO') or tetraglycol, which is reported to be non-cytotoxic at concentrations below 10% (w / w).

또한 본 발명에 있어서, '수용액'의 용매로서의 '물'은 특별한 독성 등을 나타내지 않는 생체 내 적합성을 보이는 것이라면 모두 사용가능하며, 특별히 증류수 등에 한정되지 않는다.In addition, in the present invention, 'water' as the solvent of the 'aqueous solution' may be used as long as it shows in vivo compatibility without exhibiting any particular toxicity, and the like, and is not particularly limited to distilled water.

또한, 유기용액을 수용액에 첨가하여 분산시키는 등과 같이 본 발명에서 사용된 분산방법은 통상적으로 당업계에서 사용되는 분산방법이면 모두 사용가능하다.In addition, the dispersion method used in the present invention, such as by adding the organic solution to the aqueous solution to disperse, can be used as long as the dispersion method used in the art.

본 발명에 있어서, "유효량"이란 통상적인 분석방법에 의하여 본 발명의 다 양한 구현예에 따른 단백질 약물이 본 발명이 목적하는 치료 또는 예방효과를 낼 수 있도록 하는 최소한의 양을 의미하며, 특히 골다공증의 개선, 정형외과에서의 사지 및 척추의 골절 또는 골절 탈구, 불유합 또는 지연 유합, 종양 또는 골수염 등을 제거한 후에 남는 골 결손부 등에서의 골 형성 촉진, 골 조직 결손 치환이나 치과에서 치조골이 결손된 경우에 뼈를 재생시키거나 생성을 유도하여 이를 개선 또는 치료하는 효과를 낼 수 있는 최소한이 양을 의미한다.In the present invention, "effective amount" means a minimum amount by which a protein drug according to various embodiments of the present invention can achieve the desired therapeutic or prophylactic effect by a conventional assay method, and in particular osteoporosis To improve bone formation in bone defects remaining after removal of fractures or fractures of the limbs and vertebrae of the orthopedic surgeon, dislocation or fracture of the spine, nonunion or delayed union, tumor or osteomyelitis, replacement of bone tissue defects or alveolar bone defects in dentistry It means the least amount that can have the effect of regenerating or inducing bone to improve or treat it.

이러한 유효량은 본 발명이 속한 당업계의 당업자라면 해당 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 유효 성분 및 다른 성분의 종류 및 함량, 제형의 종류 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 기초하여 용이하게 결정할 수 있다.Such effective amount is determined by those skilled in the art to which the present invention pertains, the type of disease, the severity of the disease, the type and amount of the active ingredient and other ingredients contained in the composition, the type of formulation and the age, weight, general state of health and sex of the patient. And various factors including diet, time of administration, route of administration and rate of composition, duration of treatment, drug used concurrently.

나아가, 본 발명은 위에서 살펴본 바와 같은 서방형 약물전달제제 및 이의 제조방법을 제공하고 있을 뿐만 아니라, 필요에 따라서 방출거동을 크게 변화시켜 단백질 약물의 방출속도를 다양하게 조절하는 방법 또한 제공하고 있다.Furthermore, the present invention not only provides a sustained release drug delivery agent as described above and a method for preparing the same, but also provides a method of controlling the release rate of protein drugs by varying the release behavior as needed.

특히, 상기에서 설명한 상기 서방형 약물전달제제의 제조방법에 있어서, (A) (i) 상기 (a)②단계에서 상기 수용액 내의 다당류의 농도를 변화시키거나, 또는 (ii) 상기 (a)③단계에서 상기 유기용액 및 수용액의 혼합비율을 변화시킴으로써, 상기 나노입자 단위질량당 다당류의 함량을 변화시키는 방법; (B) 상기 (c)단계의 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자 수용액에서, 상기 다당류-기능화 나노 입자 및 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자의 농도비를 변화시킴으로써 상기 복합체 단위질량 당 나노입자의 함량을 변화시키는 방법; 또는 상기 (A)방법 및 상기 (B)방법을 병용하여 수행함으로써 단백질 약물의 방출속도를 조절할 수 있다.In particular, in the above-described method for preparing a sustained-release drug delivery agent, (A) (i) in step (a) ② to change the concentration of the polysaccharide in the aqueous solution, or (ii) (a) ③ Changing the content of the polysaccharides per unit mass of the nanoparticles by changing the mixing ratio of the organic solution and the aqueous solution in a step; (B) the content of nanoparticles per unit mass of the complex is changed by changing the concentration ratio of the polysaccharide-functionalized nanoparticles and the biocompatible polymer for preparing the hydrogel gel carrier in the aqueous hydrogel polymer preparation for preparing the hydrogel gel carrier of step (c). How to change; Alternatively, the release rate of the protein drug may be controlled by performing the combination of the above (A) and (B) methods.

또한, 하기의 실시예에서는 이러한 약물 방출속도를 조절하는 구체적인 실험 절차에 대해서 기재하고 있지는 않지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 본 발명의 상기 단락의 기재내용에 기초하여 충분히 용이하게 다당류의 농도 또는 유기용액 및 수용액의 혼합비율을 변화시켜 나노입자 단위질량 당 다당류의 함량을 변화시킬 수도 있으며, 또한 기능성 나노입자와 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자의 농도비를 변화시켜 복합체 단위질량 당 나노입자의 함량을 변화시킬 수도 있을 것이라는 점은 자명하다.In addition, the following examples do not describe specific experimental procedures for controlling the drug release rate, but those skilled in the art to which the present invention pertains can easily and easily determine the concentration of polysaccharides based on the description in the above paragraph of the present invention. Alternatively, the content of polysaccharides per unit mass of nanoparticles may be changed by changing the mixing ratio of the organic solution and the aqueous solution, and the content of nanoparticles per unit mass of the composite may be changed by changing the concentration ratio of the functional nanoparticles and the biocompatible polymer for preparing a hydrogel carrier. It is obvious that this could change.

실시예Example

이하 본 발명의 내용을 실시예를 통해 구체적으로 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in detail through examples. However, the following examples are provided to explain the contents of the present invention and do not limit the scope of the present invention.

A. 1단계: 나노입자 제조단계A. Step 1: Nanoparticle Manufacturing

1. 비교제조예: 친수화된 수화젤막을 갖는 나노입자의 제조1. Comparative Production Example: Preparation of Nanoparticles Having a Hydrophilized Hydrogel Film

PLGA 40 mg를 디메틸술폭사이드 2 mL에 완전히 용해시킨 다음, 5% 폴락사머 수용액 30 mL에 천천히 첨가하여 나노입자를 제조하였다. 나노입자 용액 중 입자생성에 참여하지 않은 폴락사머와 디메틸술폭사이드는 고속 원심분리 후 상층액을 분리하는 방식으로 제거되었으며 회수된 나노입자는 증류수 혹은 PBS(phosphate buffered saline, pH 7.4)용액에 재분산 되었다.Nanoparticles were prepared by dissolving 40 mg PLGA completely in 2 mL of dimethylsulfoxide and slowly adding 30 mL of a 5% aqueous solution of poloxamer. Polaxamer and dimethyl sulfoxide that did not participate in the particle formation in the nanoparticle solution were removed by high-speed centrifugation to separate the supernatant, and the recovered nanoparticles were redispersed in distilled water or PBS (phosphate buffered saline, pH 7.4) solution. It became.

2. 제조예1-5: 헤파린-기능화 나노입자의 제조2. Preparation Example 1-5: Preparation of Heparin-functionalized Nanoparticles

헤파린이 각각 10, 30, 60, 120, 240 mg 포함된 5% 폴락사머 수용액 30 mL에 PLGA 40 mg가 용해된 디메틸술폭사이드 2 mL을 천천히 첨가하여 나노입자를 제조하였다. 나노입자 용액에 존재하는 과량의 헤파린, 폴락사머와 디메틸술폭사이드는 고속 원심분리 후 상층액을 분리하는 방식으로 제거되었으며 증류수 혹은 PBS 용액을 이용하여 회수된 나노입자를 재분산시켰다. Nanoparticles were prepared by slowly adding 2 mL of dimethylsulfoxide in which 40 mg of PLGA was dissolved in 30 mL of a 5% aqueous solution of poloxamer containing 10, 30, 60, 120, and 240 mg of heparin, respectively. Excess heparin, poloxamer and dimethyl sulfoxide in the nanoparticle solution were removed by high-speed centrifugation to separate the supernatant and redispersed in the nanoparticles recovered using distilled water or PBS solution.

3. 제조실험예: 헤파린-기능화 나노입자의 입자크기, 표면전하, 구성성분 질량비, 다분산 지수 관찰3. Experimental Example: Observation of particle size, surface charge, component mass ratio, and polydispersity index of heparin-functionalized nanoparticles

오츠카 전자(Otsuka Electronics Co.)의 ELS-8000을 사용하여 동적 광산란법에 의해 제조된 나노입자의 크기를 측정하였으며 전기영동 광산란법을 이용하여 입자의 표면 전하를 측정하였다.The size of the nanoparticles prepared by the dynamic light scattering method was measured using ELS-8000 manufactured by Otsuka Electronics Co., and the surface charge of the particles was measured by the electrophoretic light scattering method.

폴락사머 수용액 상의 헤파린 양을 증가시킴에 따라 합성된 나노입자의 표면전하는 -26.0±1.1 에서 -44.4±1.2 mV로 증가하였으며 크기는 123.1±2.0에서 188.1±3.9로 변화하였다. 헤파린이 강한 음전하를 띤 물질이므로, 음의 값으로 증가하는 표면전하는 생성된 입자의 표면에 더 많은 헤파린이 존재함을 나타낸다.As the amount of heparin in the aqueous solution of poloxamer increased, the surface charge of the synthesized nanoparticles increased from -26.0 ± 1.1 to -44.4 ± 1.2 mV and the size was changed from 123.1 ± 2.0 to 188.1 ± 3.9. Since heparin is a strong negatively charged material, a surface charge that increases to a negative value indicates that more heparin is present on the surface of the resulting particles.

입자를 구성하는 각 성분의 질량비를 얻기 위해 우선 나노입자 용액을 동결 건조하여 나노입자의 건조 무게를 계산하였다. 입자 상태로 anti-factor Xa 분석(C. Chauvierre et al., Biomaterials 25 (2004) 3081-3086)을 통해 입자 표면층에 존재하는 헤파린의 내의 헤파린 양을 계산하였고, 입자를 녹여 전체 헤파린을 수거한 후 anti-factor Xa 분석을 통하여 입자내 전체 헤파린 양을 계산하였다. 최종적으로 1H NMR 분석을 통해 입자 내 PLGA와 폴락사머의 비를 계산하여 각 성분의 질량비를 결정하였다(표1).To obtain the mass ratio of each component constituting the particles, the nanoparticle solution was first freeze-dried to calculate the dry weight of the nanoparticles. Anti-factor Xa analysis of particles (C. Chauvierre et al., Biomaterials 25 (2004) 3081-3086) was used to calculate the amount of heparin in the heparin present in the particle surface layer, and the particles were dissolved to collect the whole heparin. Anti-factor Xa analysis was used to calculate the total amount of heparin in the particles. Finally, the mass ratio of each component was determined by calculating the ratio of PLGA and poloxamer in the particles by 1 H NMR analysis (Table 1).

표1에 나타내었듯이, 물리적으로 고정화된 헤파린은 대부분 입자표면층에 존재하고, 또한, 제조된 입자에서 강하게 결합되지 않은 헤파린과 폴록사머는 고속 원심분리에 의해서 제거되었으므로, 헤파린이 PLGA 나노입자 내에 물리적 방법에 의해 고정화되었으며 대부분 폴락사머로 구성된 입자 표면층내에 존재한다는 것을 알 수 있었다. 수화젤층을 만드는 폴록사머는 폴록사머의 소수성부분과 역시 소수성인 PLGA와의 인력에 의해서 입자제조시 안정화되는 것으로 생각되고, 헤파린의 카르복실그룹이 폴록사머의 친수성부분인 폴리에틸렌글리콜부분과의 인력에 의해서 입자생성 중 헤파린이 표면층에 고정화되는 것으로 생각된다.As shown in Table 1, heparin was physically immobilized in PLGA nanoparticles because most of the physically immobilized heparin was present in the particle surface layer, and heparin and poloxamer that were not strongly bound in the prepared particles were removed by high-speed centrifugation. It can be seen that it is immobilized by and is mostly in the particle surface layer composed of poloxamer. The poloxamer forming the hydration gel layer is thought to be stabilized during the preparation of the particles by the attraction of the hydrophobic portion of the poloxamer and also the hydrophobic PLGA, and the attraction of the carboxyl group of heparin to the polyethylene glycol portion, the hydrophilic portion of the poloxamer. It is believed that heparin is immobilized on the surface layer during particle formation.

비교제조예, 제조예2, 제조4에 의해 제조된 나노입자를 구성하는 각 성분의 질량비를 표1에 나타내었다.Table 1 shows the mass ratios of the components constituting the nanoparticles prepared by Comparative Preparation Example, Preparation Example 2, and Preparation 4.

나노입자 내 각 성분의 질량비Mass ratio of each component in nanoparticles 수용액 내 헤파린(mg)Heparin in aqueous solution (mg) PLGA(mg)PLGA (mg) 폴락사머(mg)Polaxamer (mg) 입자 표면층의 헤파린(mg)Heparin (mg) in particle surface layer 입자 내 전체 헤파린(mg)Total Heparin in Particles (mg) 00 36.8±1.6 (72.7%)36.8 ± 1.6 (72.7%) 13.8±0.6 (27.3%)13.8 ± 0.6 (27.3%) 0.0 (0.0)0.0 (0.0) 0.0 (0.0)0.0 (0.0) 3030 34.7±0.9 (70.6%)34.7 ± 0.9 (70.6%) 13.3±0.4 (27.0%)13.3 ± 0.4 (27.0%) 0.94±0.04 (1.9%)0.94 ± 0.04 (1.9%) 1.20±0.04 (2.4%)1.20 ± 0.04 (2.4%) 120120 29.0±1.8 (66.9%)29.0 ± 1.8 (66.9%) 12.3±0.8 (28.4%)12.3 ± 0.8 (28.4%) 1.71±0.09 (4.0%)1.71 ± 0.09 (4.0%) 2.01±0.10 (4.7%)2.01 ± 0.10 (4.7%)

표1에 나타난 바와 같이, 폴락사머 수용액 내에 용해된 헤파린의 양이 증가할수록 입자 표면의 수화젤에 존재하는 헤파린의 양도 따라서 증가하는 결과를 보였다. 그러나, 나노입자의 다분산 지수와 수득률을 고려하여 폴락사머 수용액내에 첨가되는 헤파린의 양은 120 mg 이하를 유지 하는 것이 바람직하다. 특히, 폴락사머 수용액 내 헤파린 양이 0, 30, 120 mg인 조건에서 제조한 나노입자의 경우에 각각 0, 2.4, 4.7 중량%의 헤파린이 포함된 나노입자가 만들어졌다.As shown in Table 1, as the amount of heparin dissolved in the aqueous solution of poloxamer increased, the amount of heparin present in the hydrogel on the particle surface also increased. However, in consideration of the polydispersity index and the yield of the nanoparticles, the amount of heparin added in the poloxamer aqueous solution is preferably maintained at 120 mg or less. In particular, nanoparticles containing 0, 2.4, and 4.7 wt% of heparin were prepared for nanoparticles prepared under the conditions of 0, 30, and 120 mg of heparin in aqueous solution of poloxamer.

B. 2단계: 단백질충진 나노입자 제조단계B. Step 2: Preparation of Protein Filled Nanoparticles

1. 비교제조예: 모델단백질 라이소자임이 충진된 나노입자의 제조Comparative Preparation Example: Preparation of Nanoparticles Filled with Model Protein Lysozyme

1단계 비교제조예에서 제조한 나노입자를 고속 원심분리를 통해 분리하여 PBS 용액에 재분산시킨 후 모델 단백질인 라이소자임 1 mg을 충진하였다.The nanoparticles prepared in the first step comparative preparation were separated by high-speed centrifugation and redispersed in PBS solution, and then charged with 1 mg of lysozyme, a model protein.

2. 제조예1-2: 모델단백질 라이소자임 충진 헤파린-기능화 나노입자의 제조2. Preparation Example 1-2 Preparation of Model Protein Lysozyme-Filled Heparin-Functionalized Nanoparticles

1단계 제조예 2, 4에서 각각 제조한 나노입자를 고속 원심분리를 통해 분리하여 PBS 용액에 재분산시킨 후 모델 단백질인 라이소자임 1 mg을 충진하였다.The nanoparticles prepared in step 1 of Preparation Examples 2 and 4 were separated by high-speed centrifugation and redispersed in PBS solution, and then charged with 1 mg of lysozyme, a model protein.

3. 제조예3-4: VEGF 충진된 헤파린-기능화 나노입자의 제조3. Preparation Example 3-4: Preparation of VEGF-Filled Heparin-Functionalized Nanoparticles

1단계 제조예4에서 제조한 나노입자를 이용하여 위 2단계 제조예1-2과 동일한 방법으로 VEGF를 충진하였다. 나노입자 1 mg 당 각각 15.6 ng 및 156 ng의 VEGF를 충진하였다.VEGF was filled in the same manner as in the second step Preparation Example 1-2 using the nanoparticles prepared in Step 1 Preparation Example 4. 15.6 ng and 156 ng of VEGF were filled per mg of nanoparticle, respectively.

4. 4. 제조예5Preparation Example 5 : BMP : BMP 충진된Filled 헤파린-기능화 나노입자의 제조 Preparation of Heparin-functionalized Nanoparticles

1단계 제조예4에서 제조된 나노입자를 이용하여, 나노입자 용액에 존재하는 과량의 헤파린, 폴락사머와 DMSO는 고속 원심분리 후 상층액을 분리하는 방식으로 제거되었다. 그리고 나서, 40 μL의 PBS를 이용하여 회수된 나노입자를 재분산시킨 후에 BMP-2(Peprotech, cat# 120-02)를 충진하였으며, 나노입자 1 mg 당 156 ng의 BMP를 섞고 가볍게 교반하면서 4℃에서 하루정도 인큐베이션을 수행하였다. Using the nanoparticles prepared in the first step Preparation Example 4, the excess heparin, poloxamer and DMSO present in the nanoparticle solution was removed by separating the supernatant after high-speed centrifugation. Then, after redispersing the recovered nanoparticles using 40 μL of PBS, BMP-2 (Peprotech, cat # 120-02) was charged, and 156 ng of BMP per mg of nanoparticles was mixed and gently stirred. Incubation was performed for one day at < RTI ID = 0.0 >

5. 제조실험예2: 모델단백질 라이소자임 서방출 효과 및 안정화 효과의 시험관 내 관찰5. Experimental Example 2: In vitro observation of model protein lysozyme sustained release and stabilizing effect

상기 2단계 비교제조예, 제조예1-2에서 제조한 약물이 충진된 나노입자에 대해서 단백질 약물의 서방출과 안정화 효과를 확인하기 위하여, 다음과 같은 시험관 내 조건으로 방출양상을 측정하였다.In order to confirm the sustained release and stabilizing effect of the protein drug for the nanoparticles filled with the drug prepared in Comparative Example 2, Preparation Example 1-2, the release pattern was measured under the following in vitro conditions.

라이소자임이 충진된 나노입자 분산용액을 투석용 튜브(dialysis tube, MWCO 500k)에 넣은 후, 무한 희석조건을 만족하는 과량의 PBS 용액을 이용하여 방출된 라이소자임을 회수하고 그 양을 Micro BCA 단백질 정량법을 이용하여 정량하였다. 라이소자임 회수에 사용되는 PBS 용액은 매일 새로운 PBS 용액으로 교체되었고 단백질 정량 시까지 샘플은 4℃에서 보관되었다.After lysozyme-filled nanoparticle dispersion was put into dialysis tube (MWCO 500k), the released lysozyme was recovered using excess PBS solution satisfying the infinite dilution condition and the amount was determined using the Micro BCA protein assay. Quantification was carried out using. The PBS solution used for lysozyme recovery was replaced with fresh PBS solution daily and the samples were stored at 4 ° C. until protein quantification.

헤파린이 포함되지 않은 나노입자의 경우에는 3일 이내에 충진량의 2/3가 방출되었으며 나노입자 내 고정화된 헤파린 양이 증가함에 따라 단백질의 서방출 형태가 관찰되었다. 반면, 헤파린 함량이 4.7 중량%인 나노입자의 경우 초기 약물방출 없이 최대 19일까지 방출이 진행되었다.In the case of nanoparticles without heparin, two-thirds of the filling amount was released within three days, and the sustained release form of the protein was observed as the amount of immobilized heparin in the nanoparticles increased. On the other hand, nanoparticles having a heparin content of 4.7 wt% were released for up to 19 days without initial drug release.

또한, 헤파린으로 기능화된 나노입자로부터 방출된 라이소자임의 생물학적 활성을 측정하였으며, 이를 통해 나노입자의 수화젤막내에 고정화된 헤파린에 의해 충진된 단백질이 안정화됨을 확인하였다.In addition, the biological activity of the lysozyme released from the nanoparticles functionalized with heparin was measured, and it was confirmed that the protein filled by heparin immobilized in the hydrogel membrane of the nanoparticles was stabilized.

6. 제조실험예2: BMP의 서방출 효과의 시험관 내 관찰6. Experimental Example 2: In vitro observation of the sustained release effect of BMP

상기 2단계 제조예5에서 제조한 약물 충진 나노입자에 대해서 다음과 같이 시험관 조건 하에서 BMP의 방출양상을 측정하였다. BMP가 충진된 나노입자 분산용액을 투석용 튜브(MWCO 500k)에 넣은 후에, 무한 희석조건을 만족하는 과량의 PBS 용액을 이용하여 방출된 BMP를 회수하고, 회수된 BMP 양은 ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay)를 이용하여 정량하였다. PBS 용액은 매일 새로운 용액으로 교체하였고 단백질 정량 시까지 회수된 샘플은 -30℃ 이하에서 보관하였다.For the drug-filled nanoparticles prepared in Preparation Step 5, the release pattern of BMP was measured under in vitro conditions as follows. After the BMP-filled nanoparticle dispersion solution was placed in a dialysis tube (MWCO 500k), the released BMP was recovered using an excess PBS solution satisfying infinite dilution conditions, and the amount of BMP recovered was ELISA (enzyme-linked immunosorbent). Quantification using the assay). The PBS solution was replaced with fresh solution every day and the recovered samples were stored at −30 ° C. or lower until protein quantification.

헤파린 함량이 4.7 중량%인 1 mg의 나노입자 당 BMP 156 ng을 충진한 경우, 초기방출이 관찰되지 않았으며 15일까지 충진된 BMP의 24%가 지속적으로 방출되었다(도 1). 이로써 서방형 BMP 전달을 위한 헤파린-기능화 나노입자의 활용가능성을 확인하였다.When 156 ng of BMP was charged per 1 mg of nanoparticles with a heparin content of 4.7% by weight, no initial release was observed and 24% of BMP filled up to 15 days was continuously released (FIG. 1). This confirmed the applicability of heparin-functionalized nanoparticles for sustained-release BMP delivery.

C. 3단계: BMP 충진 헤파린-기능화 복합체(약물전달제제)의 제조단계C. Step 3: Preparation of BMP Filled Heparin-Functionalized Complex (Drug Delivery Agent)

1. 실시예1: BMP 충진 헤파린-기능화 복합체(약물전달제제)의 제조Example 1 Preparation of BMP Filled Heparin-Functionalized Complex (Drug Delivery Agent)

상기 2단계 제조예4에서 회수된 나노입자를 재분산시킨 후에 BMP를 충진하고 나서 얻어진 최종 분산액 중에서 26 μL를 농도가 7-12%(w/v)인 피브리노겐 용액 70 μL와 균일하게 혼합한 후 가교활성제인 트롬빈 용액을 피브리노겐 용액과 동일부피로 추가 혼합함으로써 나노입자 수화젤 복합체를 제조하였다.After redispersing the nanoparticles recovered in Preparation Step 4, 26 μL of the final dispersion obtained after filling with BMP was uniformly mixed with 70 μL of a fibrinogen solution having a concentration of 7-12% (w / v). Nanoparticle hydrogel composite was prepared by further mixing thrombin solution, a crosslinking activator, in the same volume with fibrinogen solution.

상기 피브리노겐 수용액은 피브리노겐(71.5-126.5 mg), 혈액응고인자 XIII(44-88 U)과 아프로티닌(1,100 KIU)을 주성분으로 하며, 동결건조된 피브리노겐을 나머지 구성성분을 포함하는 수용액으로 녹여 제조하였으며, 최종 농도는 수용액 1 mL 당 65-115 mg의 피브리노겐, 40-80 U의 혈액응고인자, 및 1000 KIU의 아프로티닌으로 조절하였다.The fibrinogen solution was prepared by dissolving fibrinogen (71.5-126.5 mg), blood coagulation factor XIII (44-88 U) and aprotinin (1,100 KIU) as a main component, and lyophilized fibrinogen in an aqueous solution containing the remaining components. The final concentration was adjusted with 65-115 mg fibrinogen, 40-80 U blood coagulation factor, and 1000 KIU aprotinin per mL of aqueous solution.

상기 트롬빈 용액은 트롬빈(400-600 IU)이 용해된 염화칼슘 용액이며, 동결건조된 트롬빈을 나머지 구성성분을 포함하는 수용액으로 녹여 제조하였으며, 최종 농도는 400-600 IU의 트롬빈이 1.2 mL의 0.6%(w/v) 염화칼슘 용액에 용해되어 있도록 조절하였다. 또한, 최종적으로 두 용액을 섞은 후에 실온에서 30분 동안 인큐베이션시켰다.The thrombin solution is a calcium chloride solution in which thrombin (400-600 IU) is dissolved and prepared by dissolving lyophilized thrombin in an aqueous solution containing the remaining components. The final concentration is 0.6% of 1.2 mL of 400-600 IU of thrombin. (w / v) adjusted to dissolve in calcium chloride solution. In addition, the two solutions were finally mixed and then incubated at room temperature for 30 minutes.

2. 실험예1: BMP의 서방출 효과의 시험관 내 관찰2. Experimental Example 1: In vitro observation of the sustained release effect of BMP

상기 실시예1에서 제조한 복합체(약물전달제제)에 대해서 다음과 같이 시험관 조건 하에서 BMP의 방출양상을 측정하였다.For the complex (drug delivery agent) prepared in Example 1 was measured the release pattern of BMP under in vitro conditions as follows.

BMP가 충진된 헤파린-기능화 복합체를 제작하여 방출용기에 넣은 후에, 무한 희석조건을 만족하는 과량의 PBS 용액을 이용하여 방출된 BMP를 회수하고, 회수된 BMP 양은 ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay)를 이용하여 정량하였다. PBS 용액은 매일 새로운 용액으로 교체하였고 단백질 정량 시까지 회수된 샘플은 -30℃ 이하에서 보관하였다.After preparing a BMP-filled heparin-functionalized complex and placing it in a release container, the released BMP was recovered using an excess PBS solution satisfying infinite dilution conditions, and the amount of recovered BMP was determined by an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Quantification was carried out using. The PBS solution was replaced with fresh solution every day and the recovered samples were stored at −30 ° C. or lower until protein quantification.

실시예1에서 제조한 바와 같이, 헤파린 함량이 4.7 중량%인 1mg의 나노입자 당 156ng의 BMP를 충진한 경우, 초기방출이 관찰되지 않았으며 15일까지 충진된 BMP의 23%가 지속적으로 방출되었다(도2). 이로써 서방형 BMP 전달을 위한 헤파린-기능화 복합체의 활용가능성을 확인하였다.As prepared in Example 1, when 156 ng of BMP was charged per 1 mg of nanoparticles with a heparin content of 4.7% by weight, no initial release was observed and 23% of the BMP filled up to 15 days was continuously released. (Figure 2). This confirmed the applicability of the heparin-functionalized complex for sustained release BMP delivery.

D. 4단계: BMP 충진 헤파린-기능화 뼈충진제의 제조단계D. Step 4: Preparation of BMP Filled Heparin-Functional Bone Filler

1. 실시예1: 단백질충진 헤파린-기능화 복합체를 포함하는 뼈충진제의 제조Example 1 Preparation of Bone Filler Comprising Protein Filled Heparin-Functionalized Complex

상기 3단계의 실시예1에서 제조한 복합체를 주형 내에서 성형하였으며, 특히 시스템을 쥐 두개골 결손모델에 적용하기 위해 지름 8 mm, 높이 2.1 mm 규격의 원반형으로 준비하였다.The composite prepared in Example 1 of step 3 was molded in a mold, and in particular, the system was prepared in a disk shape having a diameter of 8 mm and a height of 2.1 mm to apply to a rat skull defect model.

2. 실험예 및 비교실험예: 서방형 BMP 뼈충진제 및 수화젤 담체 각각에 대한 생체 내 골 형성능 평가2. Experimental Example and Comparative Experimental Example: Evaluation of bone formation ability in vivo for sustained release BMP bone filler and hydrogel carrier

실험예로서, 쥐 두개골 결손모델을 사용하여 서방형 BMP 뼈충진제의 생체 내 골 형성능 평가하였다. 상기 실시예1에서 제조한 뼈충진제를 쥐 12마리의 골결손부에 이식하였다(도3).As an experimental example, in vivo bone formation ability of the sustained-release BMP bone filler was evaluated using a rat skull defect model. The bone filler prepared in Example 1 was implanted into 12 bone defects of mice (FIG. 3).

또한 비교실험예로서, 동일한 조건에서 쥐 12마리의 골결손부에 대해 이식을 수행하였으나, 다만 상기 뼈충진제 대신에 수화젤 담체만을 이식하였다. 다만, 예비실험을 통해 두개골 결손 제작 시 발생하는 출혈문제가 골형성을 지연시킬 수 있다고 판단되어 출혈문제가 최소화되도록 노력하였다.In addition, as a comparative example, transplantation was performed for 12 bone defects of mice under the same conditions, but only a hydrogel carrier was implanted instead of the bone filler. However, through preliminary experiments, it was determined that bleeding problems caused by skull defects could delay bone formation.

4주째 동물을 희생시키고 소프트 x-ray를 촬영하였다(30KVP, 1.5mA, 거리: 52cm, 노출: 90초). 실험예2의 12마리에서는 모두 골형성이 관찰되었으며, 일부 시편에서는 두개골 결손을 완전히 재생시키지는 않았으나 비교실험예에 비해서는 현격히 양호한 골형성이 이루어졌다(도4).Animals were sacrificed at 4 weeks and soft x-rays were taken (30 KVP, 1.5 mA, distance: 52 cm, exposure: 90 seconds). Bone formation was observed in all 12 animals of Experimental Example 2, but some specimens did not completely regenerate the skull defects, but significantly better bone formation compared to the comparative example (Fig. 4).

또한, 조직학적 분석을 위하여 EDTA를 이용하여 탈회 후 MT염색을 통하여 골형성을 관찰하였다. 실험예2의 재생 골 조직 사진에서는 콜라겐 및 콜라겐 안쪽에 고립되어 있는 골세포(osteocyte), 골수세포, 콜라겐과 골수세포 영역의 경계부분에 있는 골아세포(osteoblast)와 용골세포(osteoclast)를 포함하는 완전한 골형성을 관찰할 수 있었으며, 비교실험예에서는 골결손부 변연으로부터 일부 골형성이 되었으나, 실험예2에 비하여 현저하게 떨어졌다(도5). 위의 결과로부터 본 발명의 뼈충진제의 골형성 능력을 확인하였다.In addition, bone formation was observed through MT staining after deliming using EDTA for histological analysis. In the regenerated bone tissue photograph of Experimental Example 2, collagen and osteoblast isolated from the inside of collagen, bone marrow cells, osteoblasts and osteoblasts (osteoclast) at the border of collagen and bone marrow cells Complete bone formation could be observed, and in the comparative experiments, some bone formations resulted from the bone defect margins, but fell significantly compared to Experimental Example 2 (FIG. 5). From the above results, the bone formation ability of the bone filler of the present invention was confirmed.

상기에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 복합체를 포함하는 서방형 약물전달제제 및 서방형 뼈충진제는 기존의 골형성 유도법에 비해 시스템의 제조공정이 간단하고, 환자의 경제적 부담 및 골형성 효과를 획기적으로 개선시킬 수 있는 장점을 지닐 뿐만 아니라, 나노입자-수화젤 복합체 시스템은 조직공학에서 중요한 다른 성장인자 전달시스템으로도 적용이 가능하여 다른 조직의 복원에도 쉽게 응용이 가능하다. 이와 같은 서방형 BMP 전달시스템을 이용한 뼈충진제는 정형외과, 성형외과, 치과 등에서 광범위하게 적용될 수 있는 기술로서, 본 시스템의 장점을 이용하면 기존에 형성되어 있는 의료시장 외에 신규로 훨씬 큰 시장규모가 발생할 수 있을 것으로 기대된다.As seen above, the sustained release drug delivery agent and the sustained release bone filler comprising the complex according to the present invention are simpler in the manufacturing process of the system than the conventional bone formation induction method, and dramatically reduce the economic burden and bone formation effect of the patient In addition to having the advantage of improving, the nanoparticle-hydration gel complex system can be applied to other growth factor delivery systems, which are important in tissue engineering, and can be easily applied to restoration of other tissues. The bone filler using the sustained release BMP delivery system can be widely applied in orthopedics, plastic surgery, dentistry, etc. The advantage of this system is that the market size is much larger than the existing medical market. It is expected to occur.

Claims (20)

(1) ① 생분해성 고분자로 이루어진 코어, (1) a core made of a biodegradable polymer, ② 생체적합성 고분자 유화제로 이루어진 외부의 수화젤막, 및    ② an external hydrogel film made of a biocompatible polymer emulsifier, and ③ 상기 코어 및 상기 수화젤막에 물리적으로 고정되어 있는 다당류를 포함하는 다당류-기능화 나노입자;     A polysaccharide-functionalized nanoparticle comprising a polysaccharide physically fixed to the core and the hydrogel film; (2) 상기 다당류와 특이적으로 결합하고 있는 단백질; 및 (2) a protein that specifically binds to the polysaccharide; And (3) 상기 단백질이 특이적으로 결합되어 있는 나노입자의 담체로서 생체적합성 고분자로 이루어진 수화젤 담체를 포함하는 나노입자-단백질-수화젤 복합체.(3) A nanoparticle-protein-hydrogel complex comprising a hydrogel carrier made of a biocompatible polymer as a carrier of nanoparticles to which the protein is specifically bound. (1) ① 생분해성 고분자로 이루어진 코어, (1) a core made of a biodegradable polymer, ② 생체적합성 고분자 유화제로 이루어진 외부의 수화젤막, 및    ② an external hydrogel film made of a biocompatible polymer emulsifier, and ③ 상기 코어 및 상기 수화젤막에 물리적으로 고정되어 있는 다당류를 포함하는 다당류-기능화 나노입자;     A polysaccharide-functionalized nanoparticle comprising a polysaccharide physically fixed to the core and the hydrogel film; (2) 상기 다당류와 특이적으로 결합하고 있는 유효량의 단백질 약물로서, 성장인자, 케모킨, 세포외 기질 단백질, 안티트롬빈 III 중에서 선택된 하나 이상의 단백질 약물; 및 (2) an effective amount of protein drug that specifically binds to the polysaccharide, the drug drug selected from among growth factors, chemokines, extracellular matrix proteins and antithrombin III; And (3) 상기 성장인자가 특이적으로 결합되어 있는 나노입자의 담체로서 생체적합성 고분자로 이루어진 수화젤 담체를 포함하는 서방형 약물전달제제.(3) A sustained release drug delivery agent comprising a hydrogel carrier made of a biocompatible polymer as a carrier of nanoparticles to which the growth factor is specifically bound. (1) ① 폴리(D,L-락티드-co-글리콜리드), 폴리(락트산), 폴리(글리콜산), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(δ-발레로락톤), 폴리(β-하이드록시부티레이트) 또는 폴리(β-하이드록시발러레이트) 중에서 선택된 하나 이상의 생분해성 고분자로 이루어진 코어,(1) ① poly (D, L-lactide- co -glycolide), poly (lactic acid), poly (glycolic acid), poly (ε-caprolactone), poly (δ-valerolactone), poly (β -Hydroxybutyrate) or a core consisting of at least one biodegradable polymer selected from poly (β-hydroxyvalerate), ② 폴락사머(poloxamer), 폴락사민(poloxamine), 폴리(비닐 알코올), 또는 알킬 알콜의 폴리에틸렌 글리콜 에테르 중에서 선택된 하나 이상의 생체적합성 고분자 유화제로 이루어진 수화젤막, 및    ② a hydrogel gel film composed of one or more biocompatible polymer emulsifiers selected from polyethylene glycol ethers of poloxamer, poloxamine, poly (vinyl alcohol), or alkyl alcohol, and ③ 상기 코어 및 상기 수화젤막에 물리적으로 고정되어 있는 헤파린, 알지네이트, 히알루론산, 키토산 중에서 선택된 하나 이상의 다당류를 포함하는 다당류-기능화 나노입자; 및    (3) polysaccharide-functionalized nanoparticles comprising at least one polysaccharide selected from heparin, alginate, hyaluronic acid, and chitosan that are physically fixed to the core and the hydration gel film; And (2) 상기 다당류와 특이적으로 결합하고 있는 유효량의 성장인자로서, BMP나 TGF-beta를 포함하고, 그 외에 VEGF, FGF, PDGF 중에서 선택된 성장인자; 및(2) an effective amount of growth factor specifically binding to the polysaccharide, including BMP or TGF-beta, in addition to growth factors selected from VEGF, FGF, PDGF; And (3) 상기 성장인자가 특이적으로 결합되어 있는 나노입자의 담체로서 폴리(에틸렌 글리콜), 폴락사머, 폴리(오르가노포스파젠), 올리고(폴리(에틸렌 글리콜)푸마레이트), 콜라겐, 젤라틴, 피브린, 히알루론산, 알지네이트 중에서 선택된 하나 이상의 생체적합성 고분자로 이루어진 수화젤 담체를 포함하는 서방형 성장인자 전달제제.(3) Poly (ethylene glycol), poloxamer, poly (organophosphazene), oligo (poly (ethylene glycol) fumarate), collagen, gelatin, as carriers of nanoparticles to which the growth factors are specifically bound A sustained release growth factor delivery agent comprising a hydrogel gel carrier composed of at least one biocompatible polymer selected from fibrin, hyaluronic acid and alginate. 제3항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리(D,L-락티드-co-글리콜리드)이고, 상기 생체적합성 고분자 유화제는 폴락사머이고, 상기 다당류는 헤파린이고, 상기 성장인자는 BMP-2, BMP-4, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9 중에서 선택된 하나 이상의 BMP나 TGF-beta를 포함하고, 그 외에 VEGF, FGF, PDGF 중에서 선택된 성장인자, 상기 수화젤 담체는 피브린인 것을 특징으로 하는 서방형 성장인자 전달제제.The biodegradable polymer of claim 3, wherein the biodegradable polymer is poly (D, L-lactide-co-glycolide), the biocompatible polymer emulsifier is poloxamer, the polysaccharide is heparin, and the growth factor is BMP-2. , BMP-4, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9 and one or more selected from BMP or TGF-beta, in addition to the growth factor selected from VEGF, FGF, PDGF, the hydrogel gel carrier Sustained release growth factor delivery agent, characterized in that the fibrin. 제4항에 있어서, 상기 생분해성 고분자 및 상기 생체적합성 고분자 유화제는 동일하게 5,000-100,000의 중량평균 분자량을 가지고;The method of claim 4, wherein the biodegradable polymer and the biocompatible polymer emulsifier have a weight average molecular weight of 5,000-100,000; 상기 다당류 및 상기 성장인자는 상기 나노입자 1 mg 당 각각 2-100 μg 및 0.01-5 μg이 포함되고; The polysaccharide and the growth factor include 2-100 μg and 0.01-5 μg, respectively, per mg of the nanoparticle; 상기 나노입자는 400 nm 이하의 직경, +20 mV 이상 또는 -40 mV 이하의 표면전하, 0.1 미만의 다분산 지수를 가지며; The nanoparticles have a diameter of 400 nm or less, a surface charge of +20 mV or more or -40 mV or less, and a polydispersity index of less than 0.1; 상기 서방형 성장인자 전달제제는 200-20,000 Pa의 탄성계수를 가지는 것을 특징으로 하는 서방형 성장인자 전달제제.The sustained release growth factor transfer agent is a sustained release growth factor transfer agent, characterized in that it has an elastic modulus of 200-20,000 Pa. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 서방형 성장인자 전달제제를 포함하는 서방형 뼈충진제.A sustained release bone filler comprising a sustained release growth factor transfer agent according to any one of claims 3 to 5. 제6항에 있어서, 상기 서방형 뼈충진제는 골다공증, 골절, 골절탈구, 불유합, 지연유합, 골 결손, 치조골 결손 중에서 선택된 하나 이상의 질병의 치료 또는 예방용인 것임을 특징으로 하는 서방형 뼈충진제.The sustained-release bone filler according to claim 6, wherein the sustained-release bone filler is for the treatment or prevention of one or more diseases selected from osteoporosis, fracture, fracture dislocation, nonunion, delayed union, bone defect, and alveolar bone defect. 제7항에 있어서, 상기 서방형 뼈충진제는 (i) 세포를 없앤 자가골, 동종골, 이종골; (ii) HAP, 트리칼슘 포스페이트, 칼슘 알루미네이트, β-TCP, CPC, 칼슘 설페이트, 바이오글래스; 및 (iii) 세포부착 단백질, 분해성 펩티드 링커 중에서 선택된 하나 이상의 성분을 추가로 포함하는 것임을 특징으로 하는 서방형 뼈충진제.The method of claim 7, wherein the sustained-release bone fillers are (i) autologous bone, allogeneic bone, xenograft; (ii) HAP, tricalcium phosphate, calcium aluminate, β-TCP, CPC, calcium sulfate, bioglass; And (iii) one or more components selected from cell adhesion proteins and degradable peptide linkers. (a) ① 생분해성 고분자를 저농도에서 세포독성이 없는 유기용매에 용해하여 유기용액을 수득하는 단계, ② 다당류 및 생체적합성 고분자 유화제를 물에 녹여 수용액을 수득하는 단계, 및 ③ 상기 유기용액을 상기 수용액에 첨가하여 분산시키는 단계를 포함하는 다당류-기능화 나노입자의 제조단계;(a) ① dissolving a biodegradable polymer in an organic solvent having no cytotoxicity at low concentration to obtain an organic solution, ② dissolving a polysaccharide and a biocompatible polymer emulsifier in water to obtain an aqueous solution, and ③ the organic solution Preparing a polysaccharide-functionalized nanoparticle comprising adding and dispersing in an aqueous solution; (b) 상기에서 제조된 다당류-기능화 나노입자에 단백질을 충진함으로써 단백질이 충진된 다당류-기능화 나노입자를 제조하는 단계;(b) preparing a polysaccharide-functionalized nanoparticle filled with protein by filling the protein with the polysaccharide-functionalized nanoparticle prepared above; (c) 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자 수용액에 상기에서 제조된 단백질이 충진된 다당류-기능화 나노입자를 분산시키는 단계; 및 (c) dispersing the polysaccharide-functionalized nanoparticles filled with the protein prepared above in an aqueous biocompatible polymer solution for preparing a hydrogel gel carrier; And (d) 상기 (c)단계에서 제조된 분산액에 가교제, 가교활성제, 물리적 가교인자 중에서 선택된 하나 이상의 가교인자를 제공하여 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자를 가교시키는 단계를 포함하는 나노입자-단백질-수화젤 복합체의 제조방법.(d) providing the dispersion prepared in step (c) to at least one crosslinking agent selected from a crosslinking agent, a crosslinking agent, and a physical crosslinking agent to crosslink the biocompatible polymer for preparing the hydrogel gel carrier. Method for preparing a hydrogel gel composite. (a) ① 생분해성 고분자를 저농도에서 세포독성이 없는 유기용매에 용해하여 유기용액을 수득하는 단계, ② 다당류 및 생체적합성 고분자 유화제를 물에 녹여 수용액을 수득하는 단계, 및 ③ 상기 유기용액을 상기 수용액에 첨가하여 분산시키는 단계를 포함하는 다당류-기능화 나노입자의 제조단계;(a) ① dissolving a biodegradable polymer in an organic solvent having no cytotoxicity at low concentration to obtain an organic solution, ② dissolving a polysaccharide and a biocompatible polymer emulsifier in water to obtain an aqueous solution, and ③ the organic solution Preparing a polysaccharide-functionalized nanoparticle comprising adding and dispersing in an aqueous solution; (b) 상기에서 제조된 다당류-기능화 나노입자에 성장인자, 케모킨, 세포외 기질 단백질, 안티트롬빈 III 중에서 선택된 하나 이상의 단백질 약물을 유효량 충진함으로써 단백질 약물이 충진된 다당류-기능화 나노입자를 제조하는 단계;(b) preparing a polysaccharide-functionalized nanoparticle filled with protein drug by filling an effective amount of at least one protein drug selected from growth factor, chemokine, extracellular matrix protein, and antithrombin III to the polysaccharide-functionalized nanoparticle prepared above step; (c) 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자 수용액에 상기에서 제조된 단백질이 충진된 다당류-기능화 나노입자를 분산시키는 단계; 및 (c) dispersing the polysaccharide-functionalized nanoparticles filled with the protein prepared above in an aqueous biocompatible polymer solution for preparing a hydrogel gel carrier; And (d) 상기 (c)단계에서 제조된 분산액에 가교제, 가교활성제, 물리적 가교인자 중에서 선택된 하나 이상의 가교인자를 제공하여 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자를 가교시키는 단계를 포함하는 서방형 약물전달제제의 제조방법.(d) sustained-release drug delivery agent comprising the step of crosslinking the biocompatible polymer for preparing a hydrogel carrier by providing at least one crosslinking agent selected from a crosslinking agent, a crosslinking activator, and a physical crosslinking factor in the dispersion prepared in step (c). Manufacturing method. (a) ① 폴리(D,L-락티드-co-글리콜리드), 폴리(락트산), 폴리(글리콜산), 폴리(ε- 카프로락톤), 폴리(δ-발레로락톤), 폴리(β-하이드록시부티레이트) 또는 폴리(β-하이드록시발러레이트) 중에서 선택된 하나 이상의 생분해성 고분자를 저농도에서 세포독성이 없는 유기용매에 용해하여 유기용액을 수득하는 단계, (a) ① poly (D, L-lactide- co -glycolide), poly (lactic acid), poly (glycolic acid), poly (ε-caprolactone), poly (δ-valerolactone), poly (β Dissolving at least one biodegradable polymer selected from -hydroxybutyrate) or poly (β-hydroxyvalerate) in an organic solvent having low cytotoxicity at low concentrations to obtain an organic solution, ② (i) 헤파린, 알지네이트, 히알루론산, 키토산 중에서 선택된 하나 이상의 다당류 및 (ii) 폴락사머(poloxamer), 폴락사민(poloxamine), 폴리(비닐 알코올), 또는 알킬 알콜의 폴리에틸렌 글리콜 에테르 중에서 선택된 하나 이상의 생체적합성 고분자 유화제를 물에 녹여 수용액을 수득하는 단계, 및     (I) at least one polysaccharide selected from heparin, alginate, hyaluronic acid, chitosan and (ii) at least one selected from polyethylene glycol ethers of poloxamer, poloxamine, poly (vinyl alcohol), or alkyl alcohols. Dissolving the biocompatible polymer emulsifier in water to obtain an aqueous solution, and ③ 상기 유기용액을 상기 수용액에 첨가하여 분산시키는 단계를 포함하는 다당류-기능화 나노입자의 제조단계;    ③ preparing a polysaccharide-functionalized nanoparticle comprising the step of adding the organic solution to the aqueous solution to disperse; (b) 상기에서 제조된 다당류-기능화 나노입자에 BMP나 TGF-beta를 포함하고, 그 외에 VEGF, FGF, PDGF 중에서 선택된 성장인자를 유효량 충진함으로써 성장인자가 충진된 다당류-기능화 나노입자를 제조하는 단계;(b) preparing polysaccharide-functionalized nanoparticles filled with growth factors by filling an effective amount of the growth factor selected from VEGF, FGF, and PDGF containing BMP or TGF-beta in the polysaccharide-functionalized nanoparticles prepared above; step; (c) 폴리(에틸렌 글리콜), 폴락사머, 폴리(오르가노포스파젠), 올리고(폴리(에틸렌 글리콜)푸마레이트), 콜라겐, 젤라틴, 피브린, 히알루론산, 알지네이트 중에서 선택된 하나 이상의 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자의 수용액에 상기에서 제조된 성장인자가 충진된 다당류-기능화 나노입자를 분산시키는 단계; 및 (c) biological materials for preparing at least one hydrogel carrier selected from poly (ethylene glycol), poloxamer, poly (organophosphazene), oligo (poly (ethylene glycol) fumarate), collagen, gelatin, fibrin, hyaluronic acid and alginate Dispersing the polysaccharide-functionalized nanoparticles filled with the growth factor prepared above in an aqueous solution of a compatible polymer; And (d) 상기 (c)단계에서 제조된 분산액에 글루타르알데히드, 디에폭사이드, 카르보디이미드 중에서 선택된 가교제; 트롬빈, 혈액응고인자 XIII, 이들의 혼합물 중에서 선택된 가교활성제; 온도, pH, 상호작용 중에서 선택된 물리적 가교인자 중에서 선택된 하나 이상의 가교인자를 제공함으로써 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자를 가교시키는 단계를 포함하는 서방형 성장인자 전달제제의 제조방법.(d) a crosslinking agent selected from glutaraldehyde, diepoxide and carbodiimide in the dispersion prepared in step (c); Crosslinking agents selected from thrombin, coagulation factor XIII, and mixtures thereof; A method of preparing a sustained-release growth factor transfer agent comprising crosslinking a biocompatible polymer for preparing a hydrogel gel carrier by providing at least one crosslinking factor selected from physical crosslinking factors selected from temperature, pH, and interaction. 제11항에서, 상기 (b)단계는 (b') 상기 다당류-기능화 나노입자를 분산매에 재분산시키는 단계 및 (b'') 상기 재분산액에 상기 성장인자를 용액을 첨가하는 단계를 포함하는 것임을 특징으로 하는 서방형 성장인자 전달제제의 제조방법.12. The method of claim 11, wherein step (b) comprises (b ') redispersing the polysaccharide-functionalized nanoparticles in a dispersion medium and (b' ') adding the growth factor solution to the redispersion solution. Method for producing a sustained release growth factor delivery agent, characterized in that. 제12항에 있어서, 상기 (a)단계에 있어서, 상기 ①단계의 상기 유기용액은 농도가 0.5-2.0%(w/v)이고; 상기 ②단계의 상기 수용액은 농도가 0.01-5%(w/v)이고, 상기 다당류는 상기 생체적합성 고분자 유화제 양의 10 중량% 이하로 사용하고; 상기 ③단계의 상기 유기용액은 상기 수용액 양의 10 부피% 이하로 사용하고;The method according to claim 12, wherein in the step (a), the organic solution of step ① has a concentration of 0.5-2.0% (w / v); The aqueous solution of step ② has a concentration of 0.01-5% (w / v), and the polysaccharide is used in an amount of 10% by weight or less of the amount of the biocompatible polymer emulsifier; The organic solution of step ③ is used in less than 10% by volume of the aqueous solution; 상기 (b')단계에 있어서, 상기 다당류-기능화 나노입자 재분산액은 농도가 25%(w/v)이상이고; 상기 (b'')단계에서 상기 성장인자의 용액은 PBS, PB, Tris, Hepes buffer 중에서 선택된 하나 이상의 용매를 사용하여 제조되고, 농도가 0.01-0.5%(w/v)의 범위에서 결정됨을 특징으로 하는 서방형 성장인자 전달제제의 제조방법.In the step (b '), the polysaccharide-functionalized nanoparticle redispersion has a concentration of at least 25% (w / v); The solution of the growth factor in step (b '') is prepared using one or more solvents selected from PBS, PB, Tris, Hepes buffer, characterized in that the concentration is determined in the range of 0.01-0.5% (w / v) Method for producing a sustained release growth factor delivery agent to. 제13항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리(D,L-락티드-co-글리콜리드)이고, 상기 생체적합성 고분자 유화제는 폴락사머이고, 상기 다당류는 헤파린이고, 상기 성장인자는 BMP-2, BMP-4, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9 중에서 선택된 하나 이상의 BMP나 TGF-beta를 포함하고, 그 외에 VEGF, FGF, PDGF 중에서 선택된 성장인자이며, 상기 수화젤 담체는 피브린인 것을 특징으로 하는 서방형 성장인자 전달제제의 제조방법.The biodegradable polymer of claim 13, wherein the biodegradable polymer is poly (D, L-lactide-co-glycolide), the biocompatible polymer emulsifier is poloxamer, the polysaccharide is heparin, and the growth factor is BMP-2. , BMP-4, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, at least one selected from BMP or TGF-beta, in addition to the growth factor selected from VEGF, FGF, PDGF, the hydrogel gel carrier Method for producing a sustained release growth factor delivery agent, characterized in that the fibrin. 제14항에 있어서, 상기 생분해성 고분자, 상기 생체적합성 고분자 유화제 및 상기 다당류는 각각 5,000-100,000, 5,000-100,000 및 3,000-100,000의 중량평균 분자량을 가지고; The method of claim 14, wherein the biodegradable polymer, the biocompatible polymer emulsifier and the polysaccharide have a weight average molecular weight of 5,000-100,000, 5,000-100,000 and 3,000-100,000, respectively; 상기 다당류 및 상기 성장인자는 상기 나노입자 1 mg 당 각각 2-100 μg 및 0.01-5 μg이 포함되고;The polysaccharide and the growth factor include 2-100 μg and 0.01-5 μg, respectively, per mg of the nanoparticle; 상기 나노입자는 400 nm 이하의 직경, +20 mV 이상 또는 -40 mV 이하의 표면전하, 0.1 미만의 다분산 지수를 가지며; The nanoparticles have a diameter of 400 nm or less, a surface charge of +20 mV or more or -40 mV or less, and a polydispersity index of less than 0.1; 상기 서방형 성장인자 전달제제는 200-20,000 Pa의 탄성계수를 가지는 것을 특징으로 하는 서방형 성장인자 전달제제의 제조방법.The sustained release growth factor transfer agent is a method for producing a sustained release growth factor transfer agent, characterized in that it has an elastic modulus of 200-20,000 Pa. 제11항 또는 제15항에 따라서 서방형 성장인자 전달제제를 제조하는 단계; 및Preparing a sustained release growth factor delivery agent according to claim 11; And (e) 공다공증, 골절, 골절탈구, 불유합, 지연유합, 골 결손, 치조골 결손 중에서 선택된 하나 이상의 질병으로 인하여 형성된 골 또는 치조골의 결손부에 적합하도록 상기 성장인자 전달제제를 주형을 이용하여 성형하는 단계를 포함하는 서방형 뼈충진제의 제조방법.(e) molding the growth factor delivery agent with a mold to be suitable for a defect in a bone or alveolar bone formed due to one or more diseases selected from porosity, fracture, fracture dislocation, nonunion, delayed union, bone defect, and alveolar bone defect. Method for producing a sustained release bone filler comprising the step. 제16항의 뼈충진제의 제조방법에 있어서, 상기 (e)단계는 ① 세포를 없앤 자가골, 동종골, 이종골, ② HAP, 트리칼슘 포스페이트, 칼슘 알루미네이트, β-TCP, CPC, 칼슘 설페이트, 바이오글래스, 및 ③ 세포부착 단백질, 분해성 펩티드 링커 중에서 선택된 하나 이상의 성분을 첨가하는 단계를 포함하는 것임을 특징으로 하는 서방형 뼈충진제의 제조방법.In the method for preparing a bone filler according to claim 16, the step (e) comprises ① autologous bone, allogeneic bone, xenograft, ② HAP, tricalcium phosphate, calcium aluminate, β-TCP, CPC, calcium sulfate, bioglass , And ③ The method of producing a sustained release bone filler, characterized in that it comprises the step of adding one or more components selected from cell adhesion protein, degradable peptide linker. 단백질 약물의 방출속도를 조절하는 방법에 있어서, 상기 단백질 약물의 방출속도 조절방법은In the method of controlling the release rate of protein drugs, the method of controlling the release rate of protein drugs (a) ① 생분해성 고분자를 저농도에서 세포독성이 없는 유기용매에 용해하여 유기용액을 수득하는 단계, ② 다당류 및 생체적합성 고분자 유화제를 물에 녹여 수용액을 수득하는 단계, 및 ③ 상기 유기용액을 상기 수용액에 첨가하여 분산시키는 단계를 포함하는 다당류-기능화 나노입자의 제조단계;(a) ① dissolving a biodegradable polymer in an organic solvent having no cytotoxicity at low concentration to obtain an organic solution, ② dissolving a polysaccharide and a biocompatible polymer emulsifier in water to obtain an aqueous solution, and ③ the organic solution Preparing a polysaccharide-functionalized nanoparticle comprising adding and dispersing in an aqueous solution; (b) 상기에서 제조된 다당류-기능화 나노입자에 성장인자, 케모킨, 세포외 기질 단백질, 안티트롬빈 III 중에서 선택된 하나 이상의 단백질 약물을 충진함으로써 단 백질 약물이 충진된 다당류-기능화 나노입자를 제조하는 단계;(b) preparing polysaccharide-functionalized nanoparticles filled with protein drugs by filling the polysaccharide-functionalized nanoparticles prepared above with at least one protein drug selected from growth factor, chemokine, extracellular matrix protein and antithrombin III. step; (c) 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자 수용액에 상기에서 제조된 단백질이 충진된 다당류-기능화 나노입자를 분산시키는 단계; 및 (c) dispersing the polysaccharide-functionalized nanoparticles filled with the protein prepared above in an aqueous biocompatible polymer solution for preparing a hydrogel gel carrier; And (d) 상기 (c)단계에서 제조된 분산액에 가교제, 가교활성제, 물리적 가교인자 중에서 선택된 하나 이상의 가교인자를 제공하여 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자를 가교시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해서 나노입자-단백질-수화젤 복합체를 제조함에 있어서,(d) providing the at least one crosslinking agent selected from a crosslinking agent, a crosslinking agent, and a physical crosslinking factor to the dispersion prepared in step (c) to crosslink the biocompatible polymer for preparing a hydrogel carrier by nano In preparing the particle-protein-hydrogel complex, (A) (i) 상기 (a)②단계에서 상기 수용액 내의 다당류의 농도를 변화시키거나, 또는 (ii) 상기 (a)③단계에서 상기 유기용액 및 수용액의 혼합비율을 변화시킴으로써, 상기 나노입자 단위질량 당 다당류의 함량을 변화시키는 방법;(A) (i) changing the concentration of the polysaccharide in the aqueous solution in step (a) ②, or (ii) changing the mixing ratio of the organic solution and the aqueous solution in step (a) ③, the nanoparticles Changing the content of polysaccharides per unit mass; (B) 상기 (c)단계의 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자 수용액에서, 상기 다당류-기능화 나노입자 및 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자의 농도비를 변화시킴으로써 상기 복합체 단위질량 당 나노입자의 함량을 변화시키는 방법; 또는(B) the content of the nanoparticles per unit mass of the composite is changed by changing the concentration ratio of the polysaccharide-functionalized nanoparticles and the biocompatible polymer for preparing the hydrogel gel carrier in the aqueous hydrogel polymer preparation for preparing the hydrogel gel carrier of step (c). How to change; or 상기 (A)방법 및 상기 (B)방법을 병용하여 수행함으로써 단백질 약물의 방출속도를 조절하는 방법.A method of controlling the release rate of protein drug by carrying out the combination of the method (A) and (B). 단백질 약물의 방출속도를 조절하는 방법에 있어서, 상기 단백질 약물의 방출속도 조절방법은In the method of controlling the release rate of protein drugs, the method of controlling the release rate of protein drugs (a) ① 폴리(D,L-락티드-co-글리콜리드), 폴리(락트산), 폴리(글리콜산), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(δ-발레로락톤), 폴리(β-하이드록시부티레이트) 또는 폴리(β-하이드록시발러레이트) 중에서 선택된 하나 이상의 생분해성 고분자를 저농도에서 세포독성이 없는 유기용매에 용해하여 유기용액을 수득하는 단계, (a) ① poly (D, L-lactide- co -glycolide), poly (lactic acid), poly (glycolic acid), poly (ε-caprolactone), poly (δ-valerolactone), poly (β Dissolving at least one biodegradable polymer selected from -hydroxybutyrate) or poly (β-hydroxyvalerate) in an organic solvent having low cytotoxicity at low concentrations to obtain an organic solution, ② (i) 헤파린, 알지네이트, 히알루론산, 키토산 중에서 선택된 하나 이상의 다당류 및 (ii) 폴락사머(poloxamer), 폴락사민(poloxamine), 폴리(비닐 알코올), 또는 알킬 알콜의 폴리에틸렌 글리콜 에테르 중에서 선택된 하나 이상의 생체적합성 고분자 유화제를 물에 녹여 수용액을 수득하는 단계, 및     (I) at least one polysaccharide selected from heparin, alginate, hyaluronic acid, chitosan and (ii) at least one selected from polyethylene glycol ethers of poloxamer, poloxamine, poly (vinyl alcohol), or alkyl alcohols. Dissolving the biocompatible polymer emulsifier in water to obtain an aqueous solution, and ③ 상기 유기용액을 상기 수용액에 첨가하여 분산시키는 단계를 포함하는 다당류-기능화 나노입자의 제조단계;    ③ preparing a polysaccharide-functionalized nanoparticle comprising the step of adding the organic solution to the aqueous solution to disperse; (b) 상기에서 제조된 다당류-기능화 나노입자에 BMP나 TGF-beta를 포함하고, 그 외에 VEGF, FGF, PDGF 중에서 선택된 성장인자를 유효량 충진함으로써 성장인자가 충진된 다당류-기능화 나노입자를 제조하는 단계;(b) preparing polysaccharide-functionalized nanoparticles filled with growth factors by filling an effective amount of the growth factor selected from VEGF, FGF, and PDGF containing BMP or TGF-beta in the polysaccharide-functionalized nanoparticles prepared above; step; (c) 폴리(에틸렌 글리콜), 폴락사머, 폴리(오르가노포스파젠), 올리고(폴리(에틸렌 글리콜)푸마레이트), 콜라겐, 젤라틴, 피브린, 히알루론산, 알지네이트 중에서 선택된 하나 이상의 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자의 수용액에 상기에서 제조된 성장인자가 충진된 다당류-기능화 나노입자를 분산시키는 단계; 및 (c) biological materials for preparing at least one hydrogel carrier selected from poly (ethylene glycol), poloxamer, poly (organophosphazene), oligo (poly (ethylene glycol) fumarate), collagen, gelatin, fibrin, hyaluronic acid and alginate Dispersing the polysaccharide-functionalized nanoparticles filled with the growth factor prepared above in an aqueous solution of a compatible polymer; And (d) 상기 (c)단계에서 제조된 분산액에 글루타르알데히드, 디에폭사이드, 카르보디이미드 중에서 선택된 가교제; 트롬빈, 혈액응고인자 XIII, 이들의 혼합물 중에서 선택된 가교활성제; 온도, pH, 상호작용 중에서 선택된 물리적 가교인자 중에서 선택된 하나 이상의 가교인자를 제공함으로써 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자를 가교시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해서 나노입자-단백질-수화젤 복합체를 제조함에 있어서,(d) a crosslinking agent selected from glutaraldehyde, diepoxide and carbodiimide in the dispersion prepared in step (c); Crosslinking agents selected from thrombin, coagulation factor XIII, and mixtures thereof; To prepare a nanoparticle-protein-hydride gel complex by a preparation method comprising the step of crosslinking the biocompatible polymer for preparing a hydrogel carrier by providing at least one crosslinking factor selected from physical crosslinking factors selected from temperature, pH, and interaction. In (A) (i) 상기 (a)②단계에서 상기 수용액 내의 다당류의 농도를 변화시키거나, 또는 (ii) 상기 (a)③단계에서 상기 유기용액 및 수용액의 혼합비율을 변화시킴으로써, 상기 나노입자 단위질량 당 다당류의 함량을 변화시키는 방법;(A) (i) changing the concentration of the polysaccharide in the aqueous solution in step (a) ②, or (ii) changing the mixing ratio of the organic solution and the aqueous solution in step (a) ③, the nanoparticles Changing the content of polysaccharides per unit mass; (B) 상기 (c)단계의 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자 수용액에서, 상기 다당류-기능화 나노입자 및 상기 수화젤 담체 제조용 생체적합성 고분자의 농도비를 변화시킴으로써 상기 복합체 단위질량 당 나노입자의 함량을 변화시키는 방법; 또는(B) in the biocompatible polymer aqueous solution for preparing a hydrogel gel carrier of step (c), by changing the concentration ratio of the polysaccharide-functionalized nanoparticles and the biocompatible polymer for producing a hydrogel gel carrier, the content of nanoparticles per unit mass of the complex is increased. How to change; or 상기 (A)방법 및 상기 (B)방법을 병용하여 수행함으로써 단백질 약물의 방출속도를 조절하는 방법.A method of controlling the release rate of protein drug by carrying out the combination of the method (A) and (B). 제19항에 있어서, 상기 단백질 약물은 BMP, VEGF, bGFG, FGF, PDGF 중에서 선택된 성장인자; 케모킨; 세포외 기질 단백질; 및 안티트롬빈 III 중에서 선택된 하나 이상의 약물임을 특징으로 하는 단백질 약물의 방출속도를 조절하는 방법.The method of claim 19, wherein the protein drug is a growth factor selected from BMP, VEGF, bGFG, FGF, PDGF; Chemokines; Extracellular matrix protein; And at least one drug selected from antithrombin III.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011118960A3 (en) * 2010-03-22 2012-01-26 (주)바이오시네틱스 Method for preparing nano-particles
WO2013042978A1 (en) * 2011-09-21 2013-03-28 (주)바이오시네틱스 Method for preparing nano particles
WO2013077476A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-30 한국과학기술원 Hydrogel comprising catechol group-coupled chitosan or polyamine and poloxamer comprising thiol group coupled to end thereof, preparation method thereof, and hemostat using same
KR101299629B1 (en) * 2011-04-12 2013-08-23 주식회사 바이오알파 Preparation method of the complex of microsphere-hydrogel contained with growth factor protein
WO2013141519A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 오스템임플란트주식회사 Gingival extension device having periodontal tissue regeneration function
KR101446964B1 (en) * 2012-03-23 2014-10-07 오스템임플란트 주식회사 Gingiva expander with the regenerating function of periodental tissue
WO2015068908A1 (en) * 2013-11-08 2015-05-14 한국기계연구원 Method for manufacturing support for regenerating core-shell structured hard tissue and support for regenerating core-shell structured hard tissue manufactured thereby
KR20160112230A (en) * 2015-03-18 2016-09-28 경희대학교 산학협력단 Tissue expander of sustained-release of growth factor, and tissue expander for introducing growth factor
US11497829B2 (en) 2013-11-08 2022-11-15 Korea Institute Of Machinery And Materials Method for manufacturing support for regenerating core-shell structured hard tissue and support for regenerating core-shell structured hard tissue manufactured thereby

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200475611Y1 (en) * 2014-09-29 2014-12-16 오스템임플란트 주식회사 Tissue expander with improved surgery operation convenience
KR101991035B1 (en) * 2017-11-14 2019-06-19 한국세라믹기술원 Optimized fibrin-polymer composite hydrogel and use thereof
US20240197963A1 (en) * 2021-04-19 2024-06-20 Northwestern University 3d-printing of strong living scaffolds

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6287588B1 (en) 1999-04-29 2001-09-11 Macromed, Inc. Agent delivering system comprised of microparticle and biodegradable gel with an improved releasing profile and methods of use thereof
US6998137B2 (en) * 2000-04-07 2006-02-14 Macromed, Inc. Proteins deposited onto sparingly soluble biocompatible particles for controlled protein release into a biological environment from a polymer matrix
KR100457546B1 (en) * 2001-05-02 2004-11-18 주식회사 바이오프로젠 A microsphere and process for producting thereof using polyfructose and its derivatives
JP2005505351A (en) 2001-10-12 2005-02-24 オステオテック インコーポレーテッド Improved bone graft
KR100718329B1 (en) * 2005-09-08 2007-05-14 광주과학기술원 Polysaccharide-functionalized nanoparticle, drug delivery system for controlled release, and method of preparing the same

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011118960A3 (en) * 2010-03-22 2012-01-26 (주)바이오시네틱스 Method for preparing nano-particles
US8828445B2 (en) 2010-03-22 2014-09-09 Bio-Synectics Inc. Method for preparing nano-particles utilizing a saccharide anti-coagulant
KR101299629B1 (en) * 2011-04-12 2013-08-23 주식회사 바이오알파 Preparation method of the complex of microsphere-hydrogel contained with growth factor protein
AU2012310380B2 (en) * 2011-09-21 2015-02-26 Bio-Synectics Inc. Method for preparing nano particles
WO2013042978A1 (en) * 2011-09-21 2013-03-28 (주)바이오시네틱스 Method for preparing nano particles
US9439871B2 (en) 2011-09-21 2016-09-13 Bio-Synectics, Inc. Method for preparing nano particles
US9433699B2 (en) 2011-11-21 2016-09-06 Innotherapy Inc. Hydrogel comprising catechol group-coupled chitosan or polyamine and poloxamer comprising thiol group coupled to end thereof, preparation method thereof, and hemostat using same
WO2013077476A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-30 한국과학기술원 Hydrogel comprising catechol group-coupled chitosan or polyamine and poloxamer comprising thiol group coupled to end thereof, preparation method thereof, and hemostat using same
KR101446964B1 (en) * 2012-03-23 2014-10-07 오스템임플란트 주식회사 Gingiva expander with the regenerating function of periodental tissue
WO2013141519A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 오스템임플란트주식회사 Gingival extension device having periodontal tissue regeneration function
WO2015068908A1 (en) * 2013-11-08 2015-05-14 한국기계연구원 Method for manufacturing support for regenerating core-shell structured hard tissue and support for regenerating core-shell structured hard tissue manufactured thereby
US11497829B2 (en) 2013-11-08 2022-11-15 Korea Institute Of Machinery And Materials Method for manufacturing support for regenerating core-shell structured hard tissue and support for regenerating core-shell structured hard tissue manufactured thereby
KR20160112230A (en) * 2015-03-18 2016-09-28 경희대학교 산학협력단 Tissue expander of sustained-release of growth factor, and tissue expander for introducing growth factor

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