KR20100137146A - Photoreactive chitosan derivatives and their uses - Google Patents

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KR20100137146A
KR20100137146A KR1020090055426A KR20090055426A KR20100137146A KR 20100137146 A KR20100137146 A KR 20100137146A KR 1020090055426 A KR1020090055426 A KR 1020090055426A KR 20090055426 A KR20090055426 A KR 20090055426A KR 20100137146 A KR20100137146 A KR 20100137146A
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Abstract

PURPOSE: A photoreactive chitosan derivative is provided to secure safety when applied to the human body and to ensure excellent efficiency for immobilization and release of drug. CONSTITUTION: A chitosan derivative with a photoreactivity hardened by ultraviolet irradiation is represented by chemical formula 1. In chemical formula 1, R1 is a compound including an azido group, and R2 is a compound including a hydroxy group. A biocompatible tissue adhesive composition includes the chitosan derivative and shows photoreactivity hardened by ultraviolet irradiation.

Description

광반응성 키토산 유도체 및 그의 용도{Photoreactive Chitosan Derivatives and Their Uses}Photoreactive Chitosan Derivatives and Their Uses

본 발명은 광반응성 키토산 유도체 및 이를 포함하는 생체조직접착제, 물질 고정화제에 관한 것이다.The present invention relates to photoreactive chitosan derivatives, biotissue adhesives and substance immobilizing agents comprising the same.

광 반응성을 나타내는 화합물을 연구하는 목적은 여러 가지가 있지만, 유기 고분자 소재가 매우 다양하고 분자 설계가 용이하며, 성형이나 가공이 쉬워 많은 감광성 고분자들이 연구, 개발되고 있으며, 반응의 특성에 따라서 여러 가지로 응용을 할 수 있기 때문에 현재 많은 연구가 활발히 진행 되고 있다. Although there are many purposes for researching compounds that exhibit photoreactivity, many photosensitive polymers have been researched and developed due to the wide variety of organic polymer materials, easy molecular design, and easy molding and processing. Many applications are currently being actively conducted since they can be applied.

광 반응성을 나타내는 고분자 화합물들이 특별히 가지고 있는 부분이 있는데 신만산(Cinnamic acid)을 감광성 부분으로 하는 고분자, 아지도 화합물을 감광성으로 한 고분자, 나프토퀴논 다이아지드(Naphthoquinone diazide)를 감광성 부분으로 한 고분자가 있다.Particularly, polymer compounds exhibiting photoreactivity include a photosensitive portion of Cinnamic acid, a photosensitive component of azido compound, and a photosensitive portion of Naphthoquinone diazide. There is.

한편, 키토산은 글루코오스아민(Glucose amine)과 N-아세틸글루코오스아민(N-Acetylglucose amine)이 β-1,4 결합을 한 양이온을 띄는 다당류로서, 분자 결합이 강하고 단단하다. 키토산은 키틴(Chitin)을 탈아세틸화(Deacetylation)시켜서 제조된다. 이러한 키틴은 바다 갑각류인 게나 새우, 거미, 개미, 메뚜기 같은 곤충이나 녹조류, 효모 등의 미생물의 세포벽에 많이 포함되어 있다. 특히 게나 새우의 외피의 25-35%가 키틴으로 이루어져 있다. 이러한 키틴은 지상에 존재하는 생체 적합성을 나타내는 물질 중에서 특히 큰 존재 비율을 차지한다. On the other hand, chitosan is a polysaccharide having a cation of β-1,4 bonded to glucose amine (Glucose amine) and N-acetyl glucose amine (N-Acetylglucose amine), the molecular bond is strong and hard. Chitosan is prepared by deacetylation of chitin. Such chitin is contained in the cell wall of microorganisms such as sea crustaceans such as crabs, shrimps, spiders, ants and grasshoppers, and green algae and yeasts. In particular, 25-35% of the shells of crabs and shrimps consist of chitin. These chitins occupy a particularly large proportion of the biocompatible materials present on the ground.

이러한 키틴으로 만든 키토산은 어느 정도는 키틴의 특징을 가지고 있다. 그 중 가장 문제가 되는 것이 키토산은 물에 용해되지 않고 산에만 용해된다. 키토산이 물에 녹지 않을 경우 활용을 하는 범위가 제한되어 폭 넓게 이용 할 수 없다. 하지만 저분자화 된 키토산은 화학적인 반응으로 분자의 구조가 변하여 물에 녹는 성질을 나타내어 여러 분야로의 응용이 가능하다.Chitosan made from these chitins has some characteristics of chitin. The most problematic of these is that chitosan is not dissolved in water but only in acid. If chitosan is insoluble in water, the range of application is limited and cannot be widely used. However, low molecular weight chitosan is a chemical reaction that changes the structure of the molecule and shows the property of dissolving in water, so it can be applied to various fields.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 자외선(UV)에 의해 경화되는 광 반응성을 나타내며 생체적합성이 있는 생체조직접착제 및 약물고정화 제제로 사용 가능한 물질을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 키토산 바람직하게는 저분자화 수용성 키토산에 아지도기를 도입하여 제조된 키토산 유도체가 광 반응성을 나타내며 생체접착에서도 우수한 효과를 나타낼 뿐만 아니라 약물 예컨대 단백질을 고정화 하여 약물운반체로서의 작용도 할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have made diligent research efforts to develop a material which exhibits photoreactivity cured by ultraviolet light (UV) and can be used as a biocompatible bioadhesive and drug-fixing agent. As a result, the chitosan derivatives prepared by introducing azido groups into chitosan, preferably low molecular weight water-soluble chitosan, exhibit photoreactivity and exhibit excellent effects in bioadhesion as well as function as drug carriers by immobilizing drugs such as proteins. By confirming, this invention was completed.

따라서 본 발명의 목적은 자외선 조사에 의해 경화되는 광 반응성을 나타내는 수용성의 키토산 유도체를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a water-soluble chitosan derivative exhibiting photoreactivity cured by ultraviolet irradiation.

본 발명의 다른 목적은 상술한 저분자화된 키토산 유도체를 포함하며, 자외선 조사에 의해 경화되는 광 반응성을 나타내는 생체적합성 생체조직접착제 조성물을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a biocompatible biotissue adhesive composition comprising the above-described low molecular weight chitosan derivative and exhibiting photoreactivity cured by ultraviolet irradiation.

본 발명의 또 다른 목적은 상술한 키토산 유도체를 포함하는 물질고정화제를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a substance fixative comprising the chitosan derivative described above.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 자외선 조사에 의해 경화되는 광 반응성을 나타내는 하기 화학식 1의 키토산 유도체를 제공한다: According to one aspect of the present invention, the present invention provides a chitosan derivative of formula 1 exhibiting photoreactivity cured by ultraviolet irradiation:

화학식 1Formula 1

Figure 112009037579194-PAT00002
Figure 112009037579194-PAT00002

상기 화학식에서, R1은 수소, 아지도기 또는 아지도기를 포함하는 화합물이고; R2는 하이드록시기를 포함하는 화합물이며; 상기 R1 및 R2 중 최소 하나는 아지도기 또는 아지도기를 포함하는 화합물이고; 상기 R2가 하이드록시기인 경우에는 치환 또는 비치환될 수 있다.In the above formula, R 1 is a compound containing hydrogen, an azido group or an azido group; R 2 is a compound containing a hydroxyl group; At least one of R 1 and R 2 is a compound comprising an azido group or an azido group; When R 2 is a hydroxyl group, it may be substituted or unsubstituted.

본 발명자들은 자외선(UV)에 의해 경화되는 광 반응성을 나타내며 생체적합성이 있는 생체조직접착제 및 약물고정화 제제로 사용 가능한 물질을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 키토산 바람직하게는 저분자화 수용성 키토산에 아지도기를 도입하여 제조된 키토산 유도체가 광 반응성을 나타내며 생체접착에서도 우수한 효과를 나타낼 뿐만 아니라 약물 예컨대 단백질을 고정화 하여 약물운반 체로서의 작용도 할 수 있음을 확인하였다.The present inventors have made diligent research efforts to develop a material which exhibits photoreactivity cured by ultraviolet light (UV) and can be used as a biocompatible bioadhesive and drug-fixing agent. As a result, chitosan derivatives prepared by introducing azido groups into chitosan, preferably low molecular weight water-soluble chitosan, exhibit photoreactivity and exhibit excellent effects in bioadhesion as well as act as drug carriers by immobilizing drugs such as proteins. It was confirmed.

본 발명의 광 반응성 키토산 유도체는 상기 화학식 1로 표시된다. 즉, 본 발명의 키토산 유도체는 키토산 또는 그의 유도체에 아지도기가 도입된 모든 고분자를 포함한다. The photoreactive chitosan derivative of the present invention is represented by the formula (1). That is, the chitosan derivative of the present invention includes all polymers in which azido groups are introduced into chitosan or a derivative thereof.

화학식 1에서, 용어 “아지도기를 포함하는 화합물”은 아지도기를 포함하는 지방족 화합물 또는 방향족 화합물으로부터 유래된 라디칼을 의미한다. 예를 들어, 아지도기를 포함하는 화합물은 아지도벤조산, 4,4'-다이아지도스틸벤, 4,4'-다이아지도칼콘, 4,4'-다이아지도벤조페논, 2,6-bis(4'-아지도벤질리덴)사이클로헥사논, 1-아지도파이렌, 1,6-다이아지도파이렌, 2-(4'-메톡시아닐리노)-5-아지도벤조익 메틸 에스테르, 2-아닐리노-5-아지도벤조산, 2-(4'-아지도페닐)-6-메틸 벤조티아졸 또는 2-(4'-아지도페닐)-(나프톨-1',2'-4,5-옥사졸)으로부터 유래된 라디칼을 포함한다.In the general formula (1), the term “compound comprising azido group” means a radical derived from an aliphatic compound or aromatic compound containing azido group. For example, the compound containing an azido group may be azidobenzoic acid, 4,4'-diazidostilbene, 4,4'-diazidochalcone, 4,4'-diazidobenzophenone, 2,6-bis ( 4'-azidobenzylidene) cyclohexanone, 1-azidopyrene, 1,6-diazidopyrene, 2- (4'-methoxyanilino) -5-azidobenzoic methyl ester, 2 -Anilino-5-azidobenzoic acid, 2- (4'-azidophenyl) -6-methyl benzothiazole or 2- (4'-azidophenyl)-(naphthol-1 ', 2'-4, Radicals derived from 5-oxazole).

화학식 1에서, R2가 하이드록시기인 경우에는 이는 치환 될 수 있으며, 예컨대 카르복실기로 치환될 수 있다.In Formula 1, when R 2 is a hydroxyl group, it may be substituted, for example, may be substituted with a carboxyl group.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 화학식 1에서 R1은 아지도기를 포함하는 화합물이고; R2는 비치환 또는 치환된 하이드록시기, 아지도기 또는 아지도기를 포함하는 화합물이다.According to a preferred embodiment of the invention, R 1 in formula 1 is a compound comprising an azido group; R 2 is a compound containing an unsubstituted or substituted hydroxyl group, azido group or azido group.

보다 바람직하게는, 본 발명의 키토산 유도체는 다음 화학식 2로 표시되는 광 반응성 키토산 유도체이다: More preferably, the chitosan derivative of the present invention is a photoreactive chitosan derivative represented by the following formula (2):

화학식 2Formula 2

Figure 112009037579194-PAT00003
Figure 112009037579194-PAT00003

상기 화학식에서, R2는 비치환 또는 치환된 하이드록시기, 아지도기 또는 아지도기를 포함하는 화합물이고; n은 2-100,000의 정수이다.In the above formula, R 2 is a compound containing an unsubstituted or substituted hydroxyl group, azido group or azido group; n is an integer of 2-100,000.

보다 더 바람직하게는, 본 발명의 키토산 유도체는 다음 화학식 3, 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 키토산 유도체이다:Even more preferably, the chitosan derivative of the present invention is a chitosan derivative represented by the following formula (3), (4) or (5):

화학식 3Formula 3

Figure 112009037579194-PAT00004
Figure 112009037579194-PAT00004

상기 화학식에서, n은 2-100,000의 정수이다.In the above formula, n is an integer of 2-100,000.

화학식 4Formula 4

Figure 112009037579194-PAT00005
Figure 112009037579194-PAT00005

상기 화학식에서, n은 2-100,000의 정수이다.In the above formula, n is an integer of 2-100,000.

화학식 5Formula 5

Figure 112009037579194-PAT00006
Figure 112009037579194-PAT00006

상기 화학식에서, n은 2-100,000의 정수이다.In the above formula, n is an integer of 2-100,000.

가장 바람직하게는, 본 발명의 키토산 유도체는 화학식 3 또는 화학식 5로 표시되는 키토산 유도체이다.Most preferably, the chitosan derivative of the present invention is a chitosan derivative represented by the formula (3) or (5).

본 발명의 다른 바람직한 변형예에 따르면, 본 발명의 키토산 유도체는 다음 화학식 6으로 표시되는 키토산 유도체이다: According to another preferred variant of the invention, the chitosan derivative of the invention is a chitosan derivative represented by the following formula (6):

화학식 66

Figure 112009037579194-PAT00007
Figure 112009037579194-PAT00007

상기 화학식에서, R1은 수소, 아지도기 또는 아지도기를 포함하는 화합물이고; n은 2-100,000의 정수이다.In the above formula, R 1 is a compound containing hydrogen, an azido group or an azido group; n is an integer of 2-100,000.

보다 바람직하게는, 본 발명의 키토산 유도체는 다음 화학식 7로 표시되는 키토산 유도체이다: More preferably, the chitosan derivative of the present invention is a chitosan derivative represented by the following formula (7):

화학식 7Formula 7

Figure 112009037579194-PAT00008
Figure 112009037579194-PAT00008

상기 화학식에서, n은 2-100,000의 정수이다.In the above formula, n is an integer of 2-100,000.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에서 이용되는 키토산은 저분자량의 키토산이다. 본 명세서에서 용어 “저분자량 키토산”은 평균분자량 200- 100,000, 바람직하게는 평균분자량 500-50,000, 보다 바람직하게는 평균분자량 1,000-50,000, 가장 바람직하게는 평균분자량 1,000-30,000의 키토산을 의미한다. 키토산은 연결되어 있는 단량체의 개수에 따라 단량체 12개 정도 내외의 올리고머와 고분자에 속하는 폴리머로 나뉘고, 폴리머는 분자량 15만 미만의 저분자량 키토산, 분자량 70만에서 100만에 이르는 고분자 키토산, 그리고 그 사이의 범위를 가지는 중분자 키토산으로 나뉘어진다.According to a preferred embodiment of the present invention, the chitosan used in the present invention is a low molecular weight chitosan. As used herein, the term “low molecular weight chitosan” refers to chitosan with an average molecular weight of 200-100,000, preferably with an average molecular weight of 500-50,000, more preferably with an average molecular weight of 1,000-50,000, and most preferably with an average molecular weight of 1,000-30,000. Chitosan is divided into oligomers of about 12 monomers and polymers belonging to a polymer according to the number of monomers connected, and the polymer is a low molecular weight chitosan having a molecular weight of less than 150,000, a polymer chitosan having a molecular weight of 700,000 to a million, and the space between It is divided into the middle molecule chitosan having the range of.

보다 바람직하게는, 상기 화학식들에서 n은 10-10,000이고, 보다 더 바람직하게는 n은 20-1,000이며, 보다 더욱 더 바람직하게는 n은 20-500이고, 보다 더 더욱 더 바람직하게는 n은 20-100이며, 가장 바람직하게는 n은 20-80이다.More preferably, in the above formulas n is 10-10,000, even more preferably n is 20-1,000, even more preferably n is 20-500, even more preferably n is 20-100, most preferably n is 20-80.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에서 이용되는 키토산은 저분자량의 수용성 키토산이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the chitosan used in the present invention is a low molecular weight water soluble chitosan.

본 발명의 광 반응성 키토산 유도체는 생체에 대하여 독성이나 부작용을 나타내지 않고 안전성을 나타내며, 광반응에 의해 경화되고 접착성을 나타내기 때문에 생체 조직 또는 생체접착 또는 약물고정화에 이용되는 생체접착제 및 약물고정화 제제로서의 기능을 할 수 있다.The photoreactive chitosan derivatives of the present invention exhibit safety without showing toxicity or side effects to the living body, and are hardened by photoreactions and exhibit adhesiveness, so that the bioadhesives and drug-fixing agents are used for living tissues or bioadhesive or drug fixation. Can function as

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 본 발명의 키토산 유도체를 포함하며, 자외선 조사에 의해 경화되는 광 반응성을 나타내는 생체적합성 생체조직접착제 조성물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a biocompatible biotissue adhesive composition comprising the chitosan derivative of the present invention described above and exhibiting photoreactivity cured by ultraviolet irradiation.

본 발명의 생체적합성 생체조직접착제 조성물은 상술한 본 발명의 저분자화 된 키토산 유도체를 주성분으로 포함하기 때문에, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.Since the biocompatible biotissue adhesive composition of the present invention contains the above-mentioned low molecular weight chitosan derivative of the present invention as a main component, the common content between the two is omitted in order to avoid excessive complexity of the present specification.

본 발명의 생체접착성 및 약물고정화 제제는 현재 시중에서 주로 이용되고 있는 시아노아크릴계 접착제를 대체할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 생체적합성 생체조직접착제는 외과 수술용 봉합사를 대체 할 수 있고, 불필요한 혈관을 폐색하는데 사용될 수 있으며, 안면조직, 연골 등의 연조직과 뼈, 치아 등의 경조직 지혈 및 봉합에 이용될 수 있고, 가정 상비약으로 적용하는 것이 가능하다. The bioadhesive and drug-fixing formulations of the present invention can replace the cyanoacrylic adhesives currently commonly used in the market. For example, the biocompatible biotissue adhesive of the present invention can replace surgical sutures, can be used to block unnecessary blood vessels, and can be used for hemostasis and suturing of soft tissues such as facial tissues, cartilage, and hard tissues such as bones and teeth. It is possible to apply as a home medicine.

본 발명의 생체적합성 생체조직접착제 조성물의 다양한 응용분야를 정리하면 다음과 같다:Various applications of the biocompatible biotissue adhesive composition of the present invention are summarized as follows:

본 발명의 생체조직접착제는 인체의 내부 및 외부 표면에 적용될 수 있으며, 즉 본 발명의 생체조직접착제는 인체의 외부(예컨대, 피부) 또는 외과수술 과정에서 노출되는 내부기관의 표면과 같은 내부 표면에 국소적으로 적용될 수 있다.The biotissue adhesive of the present invention may be applied to the internal and external surfaces of the human body, that is, the biotissue adhesive of the present invention may be applied to an external surface of the human body (eg, skin) or an internal surface such as the surface of an internal organ exposed during a surgical procedure. It can be applied topically.

본 발명의 생체조직접착제는 조직의 에쥐 부분을 접착시키거나 조직에서 공기/유체가 누출되는 것을 봉합하거나, 의료기구를 조직에 접착시키거나 또는 조직의 결함부분을 채우는데 이용될 수 있다. 본 명세서에서 용어 “생체조직”은 특별하게 제한되지 않으며, 예를 들어 피부, 뼈, 신경, 액손, 연골, 혈관, 각막, 근육, 근막, 뇌, 전립선, 유방, 자궁내막, 폐, 비장, 소장, 간, 정소, 난소, 경부, 직장, 위, 림프절, 골수 및 신장 등을 포함한다.The biotissue adhesives of the present invention can be used to bond the mouse portion of a tissue, to seal leakage of air / fluid from the tissue, to adhere a medical device to the tissue, or to fill a defective portion of the tissue. The term “biotissue” herein is not particularly limited and includes, for example, skin, bone, nerve, axon, cartilage, blood vessels, cornea, muscle, fascia, brain, prostate, breast, endometrium, lung, spleen, small intestine. , Liver, testes, ovaries, cervix, rectum, stomach, lymph nodes, bone marrow and kidneys.

본 발명의 생체조직접착제는 상처치유(wound healing)에 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 생체적합성 생체조직접착제는 상처에 적용되는 드레싱으로 이용될 수 있다. The biotissue adhesive of the present invention can be used for wound healing. For example, the biocompatible biotissue adhesive of the present invention can be used as a dressing applied to a wound.

본 발명의 생체조직접착제는 피부 봉합에 이용될 수 있다. 즉, 본 발명의 생체조직접착제는 국소적으로 적용되어 상처를 봉합하는 데 이용되어, 봉합사를 대체 할 수 있다. 또한, 본 발명의 생체조직접착제는 탈장복원에도 적용될 수 있으며, 예를 들어 탈장복원에 이용되는 메쉬의 표면 코팅에 이용될 수 있다.The biotissue adhesive of the present invention can be used for skin closure. In other words, the biotissue adhesive of the present invention may be applied locally and used to seal the wound, thereby replacing the suture. In addition, the biological tissue adhesive of the present invention can be applied to hernia restoration, for example, can be used for the surface coating of the mesh used for hernia restoration.

본 발명의 생체조직접착제는 혈관과 같은 관 구조의 봉합 및 누출을 방지하는 데 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 생체조직접착제는 지혈에도 이용될 수 있다.The biotissue adhesives of the present invention can be used to prevent closure and leakage of tubular structures such as blood vessels. In addition, the biological tissue adhesive of the present invention can also be used for hemostasis.

한편, 본 발명의 생체조직접착제는 수술 후의 유착방지제로 이용될 수 있다. 유착이란 모든 수술 부위에서 발생하는 것으로 수술 부위의 주변에서 다른 조직들이 상처 주위에 달라붙는 현상이다. 유착은 수술 후 97% 정도 발생을 하며, 특히 그 중에서 5-7%가 심각한 문제를 야기한다. 이러한 유착을 방지하기 위해서 수술시 상처를 최소화 한다거나 소염제를 사용하기도 한다. 또한 섬유소의 형성을 방지하기 위하여 TPA(tissue plasminogen activator)를 활성화 하거나 결정성 용액, 고분자 용액, 고체 막 등의 물리적 장벽을 사용하고 있지만 이러한 방법들은 생체 내에서 독성을 나타낼 수 있으며 다른 부작용을 나타낼 수 있다. 본 발명의 생체조직접착제는 수술 후에 노출된 조직에 적용되어 그 조직과 주위의 조직 사이에 발생되는 유착을 방지하는 데 이용될 수 있다.Meanwhile, the biotissue adhesive of the present invention may be used as an anti-adhesion agent after surgery. Adhesion occurs at all surgical sites, where other tissues stick around the wound around the surgical site. Adhesion occurs 97% after surgery, especially 5-7% of which causes serious problems. To prevent these adhesions, the wound may be minimized during surgery or anti-inflammatory agents may be used. It also activates tissue plasminogen activators (TPAs) or physical barriers such as crystalline solutions, polymer solutions, and solid membranes to prevent fibrin formation, but these methods can be toxic in vivo and have other side effects. have. The biotissue adhesive of the present invention may be applied to exposed tissue after surgery to be used to prevent adhesions occurring between the tissue and surrounding tissue.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 생체조직접착제로 이용되는 키토산 유도체는 자외선 노출된 키토산 유도체이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the chitosan derivative used as the biotissue adhesive of the present invention is an ultraviolet exposed chitosan derivative.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 본 발명의 키토산 유도체를 포함하는 물질고정화제를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a substance fixative comprising the chitosan derivative of the present invention described above.

본 발명의 물질고정화제는 상술한 본 발명의 저분자화된 키토산 유도체를 주성분으로 포함하기 때문에, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.Since the substance stabilizer of the present invention contains the above-described low molecular weight chitosan derivative of the present invention as a main component, the contents common between the two are omitted in order to avoid excessive complexity of the present specification.

본 발명의 물질고정화제는, “약물고정화제” 또는 “약물전달시스템” 등으로 표현될 수 있다.The substance fixative of the present invention may be expressed as a "drug immobilizer" or a "drug delivery system."

본 발명의 약물고정화제에 의해 고정화될 수 있는 물질은 특별하게 제한되지 않으며, 화학물질, 작은 분자, 폴리펩타이드(단백질), 펩타이드, 핵산 또는 바이러스를 포함한다.Substances which can be immobilized by the drug fixing agent of the present invention are not particularly limited and include chemicals, small molecules, polypeptides (proteins), peptides, nucleic acids or viruses.

본 발명에서 고정화 되는 작은 분자는 예를 들어, 약물, 조영제(예컨대, T1 조영제, 초상자성 물질과 같은 T2 조영제, 방사성 동위 원소 등), 형광 마커, 염색 물질 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 폴리펩타이드는 둘 또는 그 이상의 잔기로 구성되는 아미노산의 중합체로 펩타이드 및 단백질을 포함한다. 폴리펩티드는 예를 들어, 세포 불멸에 관여하는 단백질(예컨대, SV40 라지 T 항원 및 텔로머라아제), 항-아폽토시스 단백질(예컨대, 돌연변이 p53 및 BclxL), 항체, 암유전자(예컨대, ras, myc, HPV E6/E7 및 아데노바이러스 Ela), 세포 주기 조절 단백질(예컨대, 사이클린 및 사이클린 의존성 인산화효소) 또는 효소(예컨대, 녹색 형광 단백질, 베타-갈락토시다아제 및 클로람페니콜 아세틸 트랜스퍼라아제)가 될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 핵산은 예컨대, RNA, DNA 또는 cDNA가 될 수 있으며, 핵산의 시퀀스는 암호화 부위 서열 또는 비암호화 부위 서열(예컨대, 안티센스 올리고뉴클레오티드 또는 siRNA)이 될 수 있다. 바이러스는 바이러스 전체 또는 바이러스의 핵산을 포함하는 바이러스 코어(즉, 바이러스의 엔빌로프 없이 패키지된 바이러스의 핵산)가 될 수 있다. 운반될 수 있는 바이러스 및 바이러스 코어의 예로는 파필로마 바이러스, 아데노 바이러스, 배큘로바이러스, 레트로 바이러스 코어 및 세밀키 바이러스 코어 등이 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 핵산 카고로서의 뉴클레오티드는 표준 뉴클레오티드(예컨대, 아데노신, 시토신, 구아닌, 티민, 이노신 및 우라실) 또는 아날로그(예컨대, 포스포로티오에이트 뉴클레오티드)일 수 있다. 예를 들어, 핵산 카고는 포스포로티오에이트 뉴클레오티드로 구성된 안티센스 시퀀스 또는 RNAi일 수 있다.Small molecules to be immobilized in the present invention may be, for example, drugs, contrast agents (e.g., T1 contrast agent, T2 contrast agent such as superparamagnetic material, radioisotopes, etc.), fluorescent markers, dyeing materials, and the like, but are not limited thereto. Do not. A polypeptide is a polymer of amino acids consisting of two or more residues and includes peptides and proteins. Polypeptides include, for example, proteins involved in cell immortality (eg, SV40 large T antigen and telomerase), anti-apoptotic proteins (eg, mutant p53 and BclxL), antibodies, oncogenes (eg, ras, myc, HPV). E6 / E7 and adenovirus Ela), cell cycle regulatory proteins (eg cyclin and cyclin dependent kinase) or enzymes (eg green fluorescent protein, beta-galactosidase and chloramphenicol acetyl transferase), It is not limited to this. In addition, the nucleic acid can be, for example, RNA, DNA or cDNA, and the sequence of nucleic acids can be coding site sequences or non-coding site sequences (eg, antisense oligonucleotides or siRNAs). The virus can be a virus core (ie, a nucleic acid of a virus packaged without the envelope of the virus) comprising the virus or the nucleic acid of the virus. Examples of viruses and viral cores that can be transported include, but are not limited to, papilloma virus, adenovirus, baculovirus, retrovirus core and semilky virus core. Nucleotides as nucleic acid cargo may be standard nucleotides (eg adenosine, cytosine, guanine, thymine, inosine and uracil) or analogs (eg phosphorothioate nucleotides). For example, the nucleic acid cargo may be an antisense sequence or RNAi consisting of phosphorothioate nucleotides.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 고정화제에 의해 고정화되는 물질은 단백질이다.According to a preferred embodiment of the invention, the substance immobilized by the immobilizing agent of the invention is a protein.

본 발명의 고정화제에 의해 운반되는 단백질은 특별하게 제한되지 않으며, 성장인자, 호르몬, 호르몬 유사체, 효소, 효소저해제, 신호전달단백질 또는 그 일부분, 항체 또는 그 일부분, 단쇄항체, 결합단백질 또는 그 결합도메인, 항원, 부착단백질, 구조단백질, 조절단백질, 독소단백질, 사이토카인, 전사조절 인자 , 혈액 응고 인자 및 백신 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 보다 상세하게는, 본 발명의 고정화제에 의해 고정화 되는 단백질은 인슐린, IGF-1(insulin-like growth factor 1), 성장호르몬, 에리쓰로포이에틴, G-CSFs (granulocyte-colony stimulating factors), GM-CSFs (granulocyte/macrophage-colony stimulating factors), 인터페론 알파, 인터페론 베타, 인터페론 감마, 인터루킨-1 알파 및 베타, 인터루킨-3, 인터루킨-4, 인터루킨-6, 인터루킨-2, EGFs (epidermal growth factors), 칼시토닌(calcitonin), ACTH (adrenocorticotropic hormone), TNF (tumor necrosis factor), 아토비스반(atobisban), 부세레린(buserelin), 세트로렉릭스(cetrorelix), 데스로레린(deslorelin), 데스모프레신(desmopressin), 디노르핀 A (dynorphin A) (1-13), 엘카토닌(elcatonin), 엘레이도신(eleidosin), 엡티피바타이드(eptifibatide), GHRH-II(growth hormone releasing hormone-II), 고나도레린(gonadorelin), 고세레린(goserelin), 히스트레린(histrelin), 류프로레린(leuprorelin), 라이프레신(lypressin), 옥트레오타이드(octreotide), 옥시토신(oxytocin), 피트레신(pitressin), 세크레틴(secretin), 신칼라이드(sincalide), 테르리프레신(terlipressin), 티모펜틴(thymopentin), 티모신(thymosine) α1, 트리프토레린(triptorelin), 바이발리루딘(bivalirudin), 카르베토신(carbetocin), 사이클로스포린, 엑세딘(exedine), 란레오타이드(lanreotide), LHRH (luteinizing hormone-releasing hormone), 나파레린(nafarelin), 부갑상선 호르몬, 프람린타이드(pramlintide), T-20 (enfuvirtide), 타이말파신(thymalfasin) 및 지코노타이드를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Proteins carried by the immobilizing agent of the present invention are not particularly limited and include, but are not limited to, growth factors, hormones, hormonal analogues, enzymes, inhibitors, signaling proteins or portions thereof, antibodies or portions thereof, short chain antibodies, binding proteins or bindings thereof. Domains, antigens, adhesion proteins, structural proteins, regulatory proteins, toxin proteins, cytokines, transcriptional regulators, blood coagulation factors and vaccines, and the like. More specifically, the protein immobilized by the immobilizing agent of the present invention is insulin, IGF-1 (insulin-like growth factor 1), growth hormone, erythropoietin, G-CSFs (granulocyte-colony stimulating factors), Granulocyte / macrophage-colony stimulating factors (GM-CSFs), interferon alpha, interferon beta, interferon gamma, interleukin-1 alpha and beta, interleukin-3, interleukin-4, interleukin-6, interleukin-2, and epidermal growth factors ), Calcitonin (calcitonin), adrenocorticotropic hormone (ACTH), tumor necrosis factor (TNF), atobisban, buserelin, cetrorelix, deslorelin, des Depresso, dynorphin A (1-13), elcatonin, eleidosin, eptifibatide, growth hormone releasing hormone- GHRH-II II), gonadorelin, goserelin, hystrelin, leuprolerin (l euprorelin, lypressin, octreotide, oxytocin, phytocin, pitressin, secretin, sincalide, terlipressin, thymopentin ), Thymosine α1, triptorelin, bivalirudin, carbetocin, cyclosporin, exedine, lanreotide, LHRH (luteinizing hormone) include, but are not limited to, -releasing hormone, nafarelin, parathyroid hormone, pramlintide, T-20 (enfuvirtide), thymalfasin, and ziconotide.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 고정화제로 이용되는 키토산 유도체는 자외선 노출된 키토산 유도체이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the chitosan derivative used as the immobilizing agent of the present invention is an ultraviolet exposed chitosan derivative.

하기의 실시예에서 입증한 바와 같이, 본 발명의 고정화제는 세포에 대한 접 착력이 있다. 이와 같은 특성은 적은 양의 약물을 이용하여도 약물의 국소적 농도를 증가시켜 보다 높은 활성을 나타낼 수 있도록 한다. 또한, 본 발명의 고정화제는 세포독성이 없어 안전한 물질이며, 약물을 고정화하는 효율 및 방출하는 시간은 키토산 유도체의 양을 증가시켜 향상시킬 수 있다.As demonstrated in the examples below, the immobilizing agents of the present invention have adhesion to cells. This property allows the use of a small amount of drug to increase the local concentration of the drug to exhibit higher activity. In addition, the immobilizing agent of the present invention is a cytotoxic and safe material, the efficiency of immobilizing the drug and the time to release can be improved by increasing the amount of chitosan derivatives.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다: The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명의 키토산 유도체는 키토산에 아지도기를 도입하여 제조된다.(a) The chitosan derivative of the present invention is prepared by introducing an azido group into chitosan.

(b) 본 발명의 키토산 유도체는 생체적합적이면서 생체조직접착제로서 독성이 거의 없어 인체에 적용되는 경우 안전성을 담보할 수 있다.(b) The chitosan derivative of the present invention is biocompatible and has little toxicity as a biotissue adhesive, and thus can be safe when applied to human body.

(c) 본 발명의 키토산 유도체는 조직의 접착, 상처치유, 피부 봉합, 혈관과 같은 관 구조의 봉합 및 누출 방지, 지혈 또는 유착방지제로 이용될 수 있다.(c) Chitosan derivatives of the present invention can be used as tissue adhesion, wound healing, skin closure, suture and leakage prevention of vascular structures such as blood vessels, hemostasis or anti-adhesion.

(d) 본 발명의 키토산 유도체는 약물의 고정화 및 약물의 방출 측면에서 우수한 효율을 나타내며, 독성이 없기 때문에 약물운반체로서의 응용 가능성이 매우 높다.(d) The chitosan derivatives of the present invention exhibit excellent efficiency in terms of immobilization and release of drugs, and have high potential for application as drug carriers because they are not toxic.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention. .

실시예Example

실험 재료Experimental material

키토산은 (주)자광(대한민국)으로부터 구입하였고 탈아세틸화도(DAc)는 88%이다. 키토산은 추가적인 정제 없이 사용하였다. 저분자화 키토산을 얻기 위하여 사용된 아세트산, 소듐 니트라이드, 암모늄 하이드록사이드, 소듐 테트라하이드리도보레이트, 메탄올, 아세톤 및 에테르는 덕산약품공업(주)으로부터 구입하였다. N-(4-아지도벤조일옥시)석시너마이드를 제조하기 위한, N-하이드록시석시너마이드, N,N-다이사이클로헥실카보다이이마이드 및 다이에틸에테르는 Wako Pure Chem. Ind.(일본)으로부터 구입하였고, 4-아지도벤조산은 Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. (일본) 그리고 다이옥산은 삼전화학(대한민국)으로부터 구입하였다. 2,2-아조비스(이소부티로니트릴)은 Wako Pure Chem. Ind.(일본)으로부터 구입하였다. 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트 및 4-아지도페닐 메타크릴레이트는 Sigma-Aldrich (미국)로부터 구입하여 아지도-폴리(에틸렌 글리콜) (Az-PEG)를 제조하는 데 이용하였으며 이 경우 Acta biomaterialia Inc.의 Yoshihiro Ito 등의 방법[22]에 따랐다. 세포 배양, 단백질 방출 시험 및 MTT 분석을 위하여, DMEM(Dulbecco’'s Modified Eagle’'s Medium)을 WelGene Inc.로부터 구입하였고, FBS(fetal bovine serum) 및 페니실린-스트렙토마이신은 GIBCO로부터 구입하였다. 트립신-EDTA, (3-(4,5-다이메틸티아졸-2-일)-2,5-다이페닐테트라졸리움 브로마이드, 테르 라졸) MTT 포르마잔 및 BSA(Bovine Serum Albumin)는 Sigma-Aldrich로부터 구입하였다. 세포 배양 커버슬립, Sterile, Thermanox 플라스틱(15 mm 직경)은 NUNC(미국)으로부터 구입하였다. 6 웰 및 96 웰 플레이트는 각각 Becton Dickinson Labware (미국) 및 TPP Immunomaxi (스위스)로부터 구입하였다. CV-1, 원숭이 세포주(Cercopithecus aethops)로부터 유래된 아프리카 녹색원숭이 신장세포인 COS7 (African Green Monkey SV40-transf'd kidney fibroblast cell line) 세포는 Riken Cell Bank로부터 구입하였다. 3T3(mouse embryonic fibroblast cell line) 세포는 경북대학교 의과대학으로부터 얻었다.Chitosan was purchased from Jawang (Korea) and the degree of deacetylation (DAc) was 88%. Chitosan was used without further purification. Acetic acid, sodium nitride, ammonium hydroxide, sodium tetrahydridoborate, methanol, acetone and ether used to obtain low molecular weight chitosan were purchased from Deoksan Pharmaceutical Co., Ltd. N-hydroxysuccinimide, N, N-dicyclohexylcarbodiimide and diethyl ether for preparing N- (4-azidobenzoyloxy) succinamide are prepared from Wako Pure Chem. Purchased from Ind. (Japan), 4-azidobenzoic acid was obtained from Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. (Japan) and dioxane were purchased from Samjeon Chemical (Korea). 2,2-azobis (isobutyronitrile) is available from Wako Pure Chem. It was purchased from Ind. (Japan). Poly (ethylene glycol) methacrylate and 4-azidophenyl methacrylate were purchased from Sigma-Aldrich (USA) and used to prepare azido-poly (ethylene glycol) (Az-PEG), in which case Acta biomaterialia Inc. followed the method of Yoshihiro Ito et al. [22]. For cell culture, protein release testing and MTT analysis, Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) was purchased from WelGene Inc., and fetal bovine serum (FBS) and penicillin-streptomycin were purchased from GIBCO. Trypsin-EDTA, (3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide, terrazole) MTT formazan and Bovine Serum Albumin (BSA) were obtained from Sigma-Aldrich. Purchased. Cell culture coverslips, Sterile, Thermanox plastic (15 mm diameter) were purchased from NUNC (United States). 6 well and 96 well plates were purchased from Becton Dickinson Labware (USA) and TPP Immunomaxi (Switzerland), respectively. African Green Monkey SV40-transf'd kidney fibroblast cell line (COS7) cells, an African green monkey kidney cell derived from CV-1, Cercopithecus aethops , were purchased from Riken Cell Bank. 3T3 (mouse embryonic fibroblast cell line) cells were obtained from Kyungpook National University School of Medicine.

실시예 1: 저분자화 수용성 키토산의 제조Example 1 Preparation of Low Molecular Weight Water Soluble Chitosan

키토산((주)자광) 25 g을 4 %(v/v)의 초산 수용액에 용해시킨 다음, 얼음중탕에서 교반하면서 아질산나트륨 수용액(증류수 43.47 ml에 4.35 g NaNO2 용해)을 키토산의 유리아민에 대해 0.5 몰비로 첨가하였다. 3시간 반응 후, 암모니아수를 사용하여 pH 7.4로 중화하였다. 제조된 저분자화된 키토산 수용액에 2 몰비의 NaBH4 10.55 g을 고체상태 그대로 소량씩 첨가하면서 탈아민화 반응 중에 생성된 말단기를 환원시킨 후 1 N의 HCl 수용액으로 pH 7.4로 중화하였다. 아질산 분해로 얻어진 키토산 올리고머를 여과하여 불용성 물질을 제거하고 물, 메탄올 및 아세톤을 서로 다른 혼합비를 가진 혼합용액을 이용하여 분별침전 시켰다. 본 연구에 이용된 저분자화된 키토산은 물과 메탄올의 혼합비가 1:3 인 혼합용액으로부터 분 별침전시킨 것이며 여과후 아세톤 및 에테르 순으로 세척하고 진공건조하여 분말형태의 키토산 올리고머를 얻었다. 상기 키토산 중에서 평균분자량 약 10,000인 키토산 올리고머를 이용하여 아지도페닐 키토산 유도체를 제조하였다.25 g of chitosan Co., Ltd. was dissolved in an aqueous solution of 4% (v / v) acetic acid, and then an aqueous sodium nitrite solution (4.35 g of NaNO 2 dissolved in 43.47 ml of distilled water) was dissolved in free amine of chitosan while stirring in an ice bath. 0.5 molar ratio per minute. After the reaction for 3 hours, the mixture was neutralized to pH 7.4 with ammonia water. 10.55 g of NaBH 4 in a 2 molar ratio was added to the prepared low molecular weight aqueous chitosan solution in small amounts as it was, while reducing the terminal group generated during the deamination reaction, and neutralizing to pH 7.4 with 1 N aqueous HCl solution. Chitosan oligomers obtained by nitrous acid decomposition were filtered to remove insoluble materials, and water, methanol, and acetone were fractionated and precipitated using a mixed solution having different mixing ratios. The low molecular weight chitosan used in this study was fractionated and precipitated from a mixed solution of water and methanol in a ratio of 1: 3. After filtration, the mixture was washed with acetone and ether and dried in vacuo to obtain a powdery chitosan oligomer. Azidophenyl chitosan derivatives were prepared using chitosan oligomers having an average molecular weight of about 10,000 in the chitosan.

한편, 저분자량 키토산의 분자량은 풀루란 표준(컬럼, Shodex Asahipak GS-320, 30 ㎝ X 7.6)이 있는 HPLC(high performance liquid chromatography, Gilson, 프랑스)를 이용하여 결정하였다. 이동상은 0.2 M CH3COOH 및 0.036 M CH3COONa로 구성되어 있다. 0.1% (w/v)의 시료를 로딩하고 25°C에서 0.5 ml/min의 유속으로 용출하였다. 용출된 피크를 RI 검출기(132 RI detector, Gilson, 프랑스)로 검출하였다. 저분자화 키토산의 주요 거대구조 및 DAc는 각각 FT-IR(Fourier-transform infrared) 및 양성자 핵자기공명(1H-NMR) 분석으로 규명하였다. FT-IR 스펙트럼은 FT-IR 스펙트로포토미터(FT-IR 8400s, Shimadzu, 일본)에서 KBr 펠릿을 이용하여 얻었다. 1HNMR 스펙트럼은 용매로서 D2O 및 CD3COOD를 이용하고 NMR 스펙트로포토미터(Gemini 2000, 300MHz, Varian, 미국)를 이용하여 얻었다. 10 mg 시료를 0.5 ml D2O/CD3COOD 용액이 있는 5 ㎜ NMR 시험관에 넣었다.Meanwhile, the molecular weight of low molecular weight chitosan was determined using HPLC (high performance liquid chromatography, Gilson, France) with pullulan standard (column, Shodex Asahipak GS-320, 30 cm X 7.6). The mobile phase consists of 0.2 M CH 3 COOH and 0.036 M CH 3 COONa. Samples of 0.1% (w / v) were loaded and eluted at a flow rate of 0.5 ml / min at 25 ° C. The eluted peak was detected by RI detector (132 RI detector, Gilson, France). Major macrostructures and DAc of low molecular weight chitosan were identified by Fourier-transform infrared (FT-IR) and proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) analysis, respectively. FT-IR spectra were obtained using KBr pellets on an FT-IR spectrophotometer (FT-IR 8400s, Shimadzu, Japan). 1 HNMR spectra were obtained using D 2 O and CD 3 COOD as solvent and NMR spectrophotometer (Gemini 2000, 300 MHz, Varian, USA). 10 mg samples were placed in a 5 mm NMR test tube with 0.5 ml D2O / CD3COOD solution.

FT-IR 스펙트럼의 결과, 저분자화 키토산의 IR 스펙트럼은 고분자량 키토산 중합체의 스펙트럼과 유사하였다. 이는 키토산 중합체의 주요 거대분자 구조가 저분자화 키토산에 그대로 남아 있음을 보여준다.As a result of the FT-IR spectrum, the IR spectrum of the low molecular weight chitosan was similar to that of the high molecular weight chitosan polymer. This shows that the main macromolecular structure of the chitosan polymer remains intact in the low molecular weight chitosan.

키토산 중합체 및 저분자화 키토산의 탈아세틸화도(DAc)는 1H NMR 스펙트로 스코피로 결정하였다. 키토산 중합체 및 저분자화 키토산의 DAc는 아세트아미드기 상의 CH3 잔기의 적분화 세기(Iacetyl-H) 및 H2, H3, H4, H5, H6 및 H6’양성자의 적분화 세기의 합(Iacetyl-H)에 의해 평가하였다[24]. The degree of deacetylation (DAc) of the chitosan polymer and the low molecular weight chitosan was determined by 1 H NMR spectroscopy. The DAc of chitosan polymers and low molecular weight chitosans is the intensity of integration of CH 3 residues on acetamide groups (I acetyl-H ) and the intensity of integration of H 2 , H 3 , H 4 , H 5 , H 6 and H 6 ′ protons. It was evaluated by the sum of (I acetyl-H ) [24].

DAc (%) = [1 - ((1/3) Iacetyl H/(1/6)IH2-H6)] x 100DAc (%) = [1-((1/3) I acetyl H / (1/6) I H2-H6 )] x 100

2.04 ppm에서의 공명은 아세트아미드기 상의 CH3 잔기에 기인한 것이고, H2-H6의 공명은 3.1-4.0 ppm 범위에서 발생하였다[25]. 키토산 중합체 및 저분자화 키토산의 DAc 값은 각각 87.62% 및 86.24%이었다. 저분자화 키토산의 중량평균분자량(Mw)은 HPLC 분석으로 결정하였으며, 약 10,973으로 측정되었다.The resonance at 2.04 ppm was due to the CH 3 residue on the acetamide group, and the resonance of H 2 -H 6 occurred in the range of 3.1-4.0 ppm [25]. The DAc values of the chitosan polymer and the low molecular weight chitosan were 87.62% and 86.24%, respectively. The weight average molecular weight (Mw) of the low molecular weight chitosan was determined by HPLC analysis and measured to be about 10,973.

실시예 2: 아지도 페닐화된 저분자화된 수용성 키토산의 제조Example 2 Preparation of Azido Phenylated Low Molecule Water Soluble Chitosan

상기에서 얻어진 평균분자량이 약 10,000 정도인 저분자화된 키토산 2 g을 물 30 ml에 용해시켰다. 냉욕 하에서 이 수용액에 다이옥산 20 ml에 용해된 4-아지도벤조일록시숙신이미드1.15 g을 첨가하였다. 자연승온 후 60℃에서 3시간 반응시킨 후에 감압 하에서 용매를 제거한 후에 아세톤으로 충분히 세척한 후에 건조하여 상기 화학식 3의 아지도페닐-키토산 유도체를 제조하였다. 아지도페닐 키토산 유도체의 주요 거대구조는 FT-IR(Fourier-transform infrared) 및 양성자 핵자기공명(1H-NMR) 분석으로 분석하였다. FT-IR 스펙트럼(도 1)에 따르면, 아지도페닐-키토산 유도체의 스펙트럼 프로파일은 저분자화 키토산 및 키토산 중합체의 스펙트럼과 유사하였다. 이 결과는, 아지도페닐-키토산 유도체가 저분자화 키토산 및 키토산 중합체의 프라노오스 구조를 그대로 유지하고 있음을 나타낸다. 아지도페닐-키토산 유도체의 IR 스펙트럼은 2125 cm-1 근처에서 특징적인 흡수 밴드를 보이며 이는 아지도기의 존재를 나타내는 것이다. 아지도페닐 키토산 유도체의 구조를 검증하기 위하여, 1H-NMR 스펙트로스코피 분석을 실시하였다(도 2). 1H-NMR 스펙트럼에서 7.0-8.0 ppm에서 방향족 고리가 분석되었고 이는 아지도페닐기의 일부분으로서의 벤젠 고리를 나타내는 것이다. 따라서 아지도페닐 키토산이 성공적으로 제조되었음을 알 수 있다.2 g of low molecular weight chitosan having an average molecular weight of about 10,000 obtained above was dissolved in 30 ml of water. To this aqueous solution was added 1.15 g of 4-azidobenzoyloxysuccinimide dissolved in 20 ml of dioxane under a cold bath. After reacting at 60 ° C. for 3 hours, the solvent was removed under reduced pressure, and then sufficiently washed with acetone and dried to prepare an azidophenyl-chitosan derivative of Chemical Formula 3. The major macrostructures of azidophenyl chitosan derivatives were analyzed by Fourier-transform infrared (FT-IR) and proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) analysis. According to the FT-IR spectrum (FIG. 1), the spectral profile of the azidophenyl-chitosan derivative was similar to that of low molecular weight chitosan and chitosan polymers. This result indicates that the azidophenyl-chitosan derivative maintains the pranose structure of the low molecular weight chitosan and chitosan polymer. The IR spectrum of the azidophenyl-chitosan derivative shows a characteristic absorption band near 2125 cm −1 , indicating the presence of azido groups. In order to verify the structure of the azidophenyl chitosan derivative, 1 H-NMR spectroscopy analysis was performed (FIG. 2). Aromatic rings were analyzed at 7.0-8.0 ppm in the 1 H-NMR spectrum, indicating a benzene ring as part of the azidophenyl group. Thus, it can be seen that azidophenyl chitosan was produced successfully.

아지도페닐기는 아지도페닐 키토산 유도체의 제조 동안에 저분자화 키토산의 아미노기에 도입되었다. 아지도페닐기의 도입 정도는 1H-NMR 스펙트럼으로 결정되었다. 상술한 저분자화 키토산의 DAc 공식이 이용되었고, 다음과 같은 수학식에 따라 아지도페닐기의 도입 정도를 결정하였다: D (%) = (1/4 X IbenzeneH ) / (1/6 X IH2-H6) X 100Azidophenyl groups were introduced into the amino groups of low molecular weight chitosan during the preparation of azidophenyl chitosan derivatives. The degree of introduction of the azidophenyl group was determined by 1 H-NMR spectrum. The DAc formula of the low molecular weight chitosan described above was used and the degree of introduction of azidophenyl groups was determined according to the following equation: D (%) = (1/4 XI benzeneH ) / (1/6 XI H2-H6 ) X 100

실시예 3: 1.0 중량% 아지도페닐-키토산 유도체의 시간에 따른 광 반응성 정도Example 3: Photoreactivity Degree with Time of 1.0 wt% Azidophenyl-chitosan Derivative

상기 실시예에서 제조된 아지도페닐-키토산 유도체 0.1 g을 물 9.9 g에 용해시켜 1.0 중량%로 수용액을 제조하였다. 이 수용액 20 ㎕를 유리판위에 적하한 후에 자외선(UV)을 조사하고 유리판을 직각으로 세워 시간에 따른 광 반응성을 조 사하였다. 여기서 자외선을 조사하기 위해 사용된 광 조사기는 SP-9 spot cure 시스템(USHIO, Inc.)을 사용하였다. 광을 조사하지 않는 대조군과 광을 조사하는 시간에 따라 경화하는 정도에 차이를 나타내도록 여러 가지 실험군을 설정하여 비교하였다. 광을 조사하는 시간에 따라 차이를 주었다. 실험 결과는 표 1 및 도 3에 나타나 있다. 광 경화도(photocuring degree)는 아래의 방법으로 계산하였다: 경화도 = (흘러내린 거리/광을 조사하지 않았을 때의 흘러내린 거리) 0.1 g of the azidophenyl-chitosan derivative prepared in Example was dissolved in 9.9 g of water to prepare an aqueous solution at 1.0% by weight. 20 µl of this aqueous solution was added dropwise onto the glass plate, followed by ultraviolet (UV) irradiation, and the glass plate was placed at a right angle to investigate photoreactivity with time. The light irradiator used to irradiate ultraviolet rays used an SP-9 spot cure system (USHIO, Inc.). The control group did not irradiate light and compared with the experimental group was set to show the difference in the degree of curing according to the irradiation time. The difference was depending on the time of light irradiation. The experimental results are shown in Table 1 and FIG. The photocuring degree was calculated by the following method: Curing degree = (flowing distance / flowing distance when no light was irradiated)

실험군과 대조군의 광 조사 결과물을 10분 동안 흐르는 물에 세척을 하였다. 이때, 광 반응성을 나타내어 생체 접착제로서의 기능을 나타내는 것은 흐르는 물에 씻겨 내려가지 않았으며, 광을 조사한 시간이 길수록 커버슬립에 접착이 더 잘 되었다.The light irradiation results of the experimental group and the control group were washed in running water for 10 minutes. At this time, the photoreactivity exhibited a function as a bioadhesive was not washed off under running water, and the longer the irradiation time was, the better the adhesion to the coverslip was.

1.0 중량% 아지도페닐-키토산 유도체의 시간에 따른 광 반응성 정도Photoreactivity degree with time of 1.0 wt% azidophenyl-chitosan derivative 광 조사 시간Light irradiation time
(sec)(sec)
광 경화도Light curing degree
(%)(%)
00 00 3030 88 6060 1313 9090 1818 120120 1515 150150 1919 180180 2626 210210 3434 240240 100100 270270 100100 300300 100100

표 1 및 도 3에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 아지도페닐-키토산 유도체는 우수한 광 반응성을 나타내어 UV 조사 시간이 경과 할수록 광 경화도가 증가하였다.As can be seen in Table 1 and Figure 3, the azidophenyl-chitosan derivatives of the present invention exhibited excellent photoreactivity, so that the degree of light curing increased with the passage of UV irradiation time.

실시예 4: 3.0 중량% 아지도페닐-키토산 유도체의 시간에 따른 광 반응성 정도Example 4: Photoreactivity Degree with Time of 3.0 wt% Azidophenyl-chitosan Derivatives

실시예 3과 동일한 방법으로 실험을 수행하되, 아지도페닐-키토산 유도체의 농도를3.0 중량%로 조절하였다. 실험결과는 표 2 및 도 4에 나타나 있다.The experiment was carried out in the same manner as in Example 3, but the concentration of the azidophenyl-chitosan derivative was adjusted to 3.0% by weight. The experimental results are shown in Table 2 and FIG.

3.0 중량% 아지도페닐-키토산 유도체의 시간에 따른 광 반응성 정도Degree of photoreactivity with 3.0 wt% azidophenyl-chitosan derivatives over time 광 조사 시간Light irradiation time
(sec)(sec)
광 경화도Light curing degree
(%)(%)
00 00 3030 1515 6060 1212 9090 2626 120120 3838 150150 100100 180180 100100 210210 100100

표 2 및 도 4에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 3.0 중량% 아지도페닐-키토산 유도체는 1.0 중량% 아지도페닐-키토산 유도체보다 단축된 시간 내에 경화되는 패턴을 나타내었다. 예를 들어, 100% 광 경화도를 나타내는 시간이 1.0 중량% 아지도페닐-키토산은 240초인 반면, 3.0 중량% 아지도페닐-키토산은 150초 이었다.As can be seen in Table 2 and Figure 4, the 3.0 wt% azidophenyl-chitosan derivative of the present invention exhibited a pattern that cured in less time than the 1.0 wt% azidophenyl-chitosan derivative. For example, 1.0% by weight azidophenyl-chitosan was 240 seconds while the time to show 100% light cure was 3.0 seconds by weight, while 3.0% by weight azidophenyl-chitosan was 150 seconds.

실시예 5: 아지도페닐-키토산 유도체를 이용한 접착력 분석Example 5: Adhesion Analysis Using Azidophenyl-chitosan Derivatives

동물의 결체조직에 대한 아지도페닐-키토산의 접착력을 시험하기 위하여, 시중에서 쉽게 구입할 수 있는 돼지 피부조직이 있는 소위 돼지 껍데기를 이용해 아지도페닐-키토산 유도체의 접착력을 조사 하였다. 돼지 껍데기를 (가로× 세로 × 높이) (5 cm× 5 cm× 1.5 cm)로 절단하였다. 절단 부위에 10중량% 아지도페닐-키토산 유도체를 도포한 다음, 절단된 부위가 접착될 수 있게 UV를 5분간 조사하였다. 도 5에서 볼 수 있듯이, 아지도페닐-키토산 유도체가 광 반응성을 나타내어 생체에 적합한 접착제로서 작용을 하여 잘려나간 부위가 다시 접착되는 효과를 나타내었다. In order to test the adhesion of azidophenyl-chitosan to the connective tissues of animals, the adhesion of azidophenyl-chitosan derivatives was investigated using so-called pig skins with commercially available porcine skin tissue. Pork rinds were cut into (width × length × height) (5 cm × 5 cm × 1.5 cm). 10 wt% azidophenyl-chitosan derivative was applied to the cleavage site, and then UV was irradiated for 5 minutes to allow the cleavage site to adhere. As can be seen in Figure 5, the azidophenyl-chitosan derivative exhibited the photoreactivity to act as a suitable adhesive for the living body showed the effect of re-adhesion of the cut out.

실시예 6: UV 조사의 유무에 따른 아지도페닐-키토산 유도체의 경화 정도 차이Example 6: Difference in Curing Degree of Azidophenyl-chitosan Derivatives with or Without UV Irradiation

실험을 하기에 앞서, ThermanoxTM 플라스틱 커버스립상과 Az-PEG(azido-polyethylene glycol)에 표면에 코팅 되어있는 ThermanoxTM 플라스틱 커버스립상에 배양된 COS7 세포를 비교해 보았다. 도 6 및 도 7에서 확인할 수 있듯이, ThermanoxTM 플라스틱 커버스립상에서는 실제 세포가 잘 배양이 되지만, Az-PEG가 그 위에 코팅되면 세포 배양이 거의 이루어지지 않았다.Prior to the experiment, we compared the TM Thermanox plastic cover's ripsang and Az-PEG in the COS7 cell culture (azido-polyethylene glycol) Thermanox plastic cover TM's ripsang which is coated on the surface. As can be seen in Figures 6 and 7, the actual cells are well cultured on the Thermanox TM plastic coverslip, but almost no cell culture when Az-PEG is coated thereon.

이렇게 세포가 잘 배양이 되지 않는 조건을 갖춘 Az-PEG 위에 아지도페닐-키토산 물질을 재코팅 하였다. Az-PEG는 배양된 세포가 커버슬립에 접착되는 것을 방해한다. 따라서 아지도페닐-키토산이 UV에 의해 경화되지 않는다면 흐르는 물로 세척할 경우 수용성으로 인해 상당양의 부분이 씻겨져 나갈 것이다. 결과적으로 Az-PEG로 코팅된 부분이 노출 되면 세포가 부착, 증식하지 못할 것이다. 반면에 아지도페닐-키토산이 UV에 의해 경화된다면 수용성을 잃어버려 흐르는 물로 세척하여도 대부분이 잔존하여 Az-PEG로 코팅된 부분이 노출 되지 않을 것이다. 결과적으로 이러한 경우에는 세포가 부착, 증식 할 수 있게 될 것이다. 이러한 가설을 바탕으로 Az-PEG와 0.1 중량% 아지도페닐-키토산이 코팅된 커버슬립 위에 세포를 배양 시키고, 충분히 자란 세포 위에 UV를 조사한 후 30분간 흐르는 물 위에 두어 접착성이 없는 세포들은 떨어져 나가게 하였다. 실험 결과, UV를 조사한 세포는 아지도페닐-키토산의 광 반응성에 의한 접착성에 의해 커버슬립 위에 잘 붙어 있는 반면, UV를 조사하지 않고 흐르는 물에 30분간 씻은 세포의 경우는 접착성을 나타내지 못하여 그대로 물에 씻겨 나가는 효과를 보였다(참조: 도 8 및 도 9). 따라서 세포는 아지도페닐-키토산 유도체에 강하게 결합함을 알 수 있다.The azidophenyl-chitosan material was recoated on Az-PEG having such conditions that cells were not well cultured. Az-PEG prevents the cultured cells from adhering to the coverslip. Therefore, if azidophenyl-chitosan is not cured by UV, a large amount of water will be washed away by washing with running water. As a result, exposed parts coated with Az-PEG will not adhere and proliferate. On the other hand, if the azidophenyl-chitosan is cured by UV, most of the azure phenyl-chitosan will lose its water solubility and will not be exposed even if it is washed with running water. As a result, in this case, the cells will be able to attach and proliferate. Based on this hypothesis, the cells were incubated on the cover slip coated with Az-PEG and 0.1% by weight of azidophenyl-chitosan, irradiated with UV on sufficiently grown cells, and placed on flowing water for 30 minutes so that the non-adhesive cells were separated. It was. As a result of the experiment, UV-irradiated cells adhered well to the coverslip by the adhesion of azidophenyl-chitosan by photoreactivity, whereas cells washed in flowing water without UV irradiation for 30 minutes did not show adhesion. It was washed out in water (see FIGS. 8 and 9). Thus, it can be seen that the cells bind strongly to azidophenyl-chitosan derivatives.

성장인자의 농도는 세포의 유도체와 성장인자의 사이의 반응속도를 증가시키거나 성장인자의 활성을 증가시키는 데 매우 중요한 요소이다. 성장인자의 농도를 증가시키기 위한 간편한 방법은 보다 많은 양의 성장인자를 이용하는 것이다. 그러나 많은 양의 성장인자를 이용하는 것은 상업적으로 문제가 있고 부작용을 유발할 가능성이 높아지는 문제가 있다. 성장인자의 투여량을 감소시키면 부작용을 줄일 수 있다[7]. 만일 고정화된 성장인자가 세포 표면 상의 유도체에 방출되면 세포 유도체 주위의 성장인자의 국소적 농도는 증가하게 된다. 따라서 이 경우에는 보다 적은 양의 성장인자가 필요하게 된다. 상기 실험 결과에 따르면, 성장인자를 고정화한 아지도페닐-키토산 유도체가 세포 표면에 결합할 수 있다. 따라서, 아지도페닐-키토산 유도체는 필요로 하는 성장인자의 양을 줄일 수 있고, 또한 유리(free) 성장인자와 비교하여 보다 높은 성장인자 활성을 나타낼 수 있다. 본 발명의 아지도페닐-키토산 유도체는 세포 표면 상에 성장인자의 국소적 농도를 증가시켜 보다 높은 성장인자의 활성을 나타낼 수 있도록 한다[26].The growth factor concentration is a very important factor in increasing the reaction rate between the derivative of the cell and the growth factor or increasing the activity of the growth factor. A simple way to increase the concentration of growth factors is to use higher growth factors. However, the use of a large amount of growth factors are commercially problematic and have a high probability of causing side effects. Reducing the growth factor dose can reduce side effects [7]. If immobilized growth factors are released to derivatives on the cell surface, the local concentration of growth factors around the cell derivatives increases. In this case, a smaller growth factor is needed. According to the experimental results, azidophenyl-chitosan derivatives immobilized with growth factors can bind to the cell surface. Thus, azidophenyl-chitosan derivatives can reduce the amount of growth factor required and can also exhibit higher growth factor activity compared to free growth factors. The azidophenyl-chitosan derivatives of the present invention increase the local concentration of growth factors on the cell surface so that they can exhibit higher growth factor activity [26].

실시예 7: 아지도페닐-키토산 유도체의 세포독성 실험Example 7: Cytotoxicity Test of Azidophenyl-chitosan Derivatives

UV 노출된 아지도페닐 키토산 유도체의 세포독성을 검사하기 위해서, 일반적인 MTT 분석방법을 이용하는 것은 적합하지 않으며, 이는 UV에 노출된 아지도페닐 키토산 유도체가 수 불용성이기 때문이다. 아지도페닐 키토산 유도체 용액의 다양한 농도(5 w/v%, 10 w/v%, 15 w/v% 및 20 w/v%) 시료를 준비하였다. 이어, 6웰 배양 플레이트에서 웰의 표면을 코팅하기 위하여 시료를 다양한 시간(1분, 3분, 5분 및 7분) 동안 UV에 노출시켰다. 10% 우태아혈청, 1% 페니실린-스트렙토마이신을 포함하는 DMEM(Dulbecco’s modified Eagle’s medium )에서 3T3(마우스 배아 섬유아세포주)를 37°C, 5% CO2/95% 대기공기의 조건에서 배양하였다. 상기 세포를 아지도페닐 키토산 유도체로 코팅된 6웰 배양 플레이트에 1.0 x 104 세포/웰의 밀도로 씨딩하였다. 이어, 배지를 적합한 시험 배지(혈청-부재 DMEM) 200 ㎕로 교체하고 플레이트를 37°C, 5% CO2/95% 대기공기의 조건에서 48시간 동안 인큐베이팅 하였다. 아지도페닐 키토산 유도체로 코팅되지 않는 플레이트(대조군)에서도 세포를 상기의 조건들과 동일하게 하여 배양하였다. MTT 포르마잔을 플레이트에 첨가하고 4시간 동안 반응시켰다. DMSO를 각각의 플레이트에 첨가하고 플레이트 내의 혼합물을 96웰 플레이트에 옮겼다. 그런 다음, 통상적인 MTT 분석 방법을 실시하였다.In order to test the cytotoxicity of UV exposed azidophenyl chitosan derivatives, it is not suitable to use general MTT assays, since azidophenyl chitosan derivatives exposed to UV are water insoluble. Samples of various concentrations (5 w / v%, 10 w / v%, 15 w / v% and 20 w / v%) of azidophenyl chitosan derivative solutions were prepared. The samples were then exposed to UV for various times (1 minute, 3 minutes, 5 minutes and 7 minutes) to coat the surface of the wells in 6 well culture plates. 3T3 (mouse embryonic fibroblast line) was cultured in Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) containing 10% fetal calf serum and 1% penicillin-streptomycin at 37 ° C and 5% CO 2 /95% atmospheric air. . The cells were seeded at a density of 1.0 × 10 4 cells / well in 6 well culture plates coated with azidophenyl chitosan derivatives. The medium was then replaced with 200 μl of a suitable test medium (serum-free DMEM) and the plates were incubated for 48 hours at 37 ° C., 5% CO 2 /95% atmospheric air. Cells were also cultured under the same conditions as above in a plate (control) not coated with azidophenyl chitosan derivative. MTT formazan was added to the plate and allowed to react for 4 hours. DMSO was added to each plate and the mixture in the plate was transferred to a 96 well plate. Then, a conventional MTT assay method was performed.

아지도페닐 키토산 유도체를 의약으로 이용되는 성장인자에 응용하기 위해서, 아지도페닐 키토산 유도체가 세포독성이 있는 지 여부를 반드시 확인하여야 한다. MTT 분석 결과, 모든 아지도페닐 키토산 유도체 시료는 세포독성이 없었으며, 혈청-부재 DMEM에서 아지도페닐 키토산 유도체 시료를 처리하고 48시간째에 3T3 세포의 증식에 영향을 주지 않았다. In order to apply azidophenyl chitosan derivatives to growth factors used in medicine, it is necessary to confirm whether azidophenyl chitosan derivatives are cytotoxic. As a result of the MTT assay, all azidophenyl chitosan derivative samples were not cytotoxic and did not affect the proliferation of 3T3 cells at 48 hours after treatment of azidophenyl chitosan derivative samples in serum-free DMEM.

실시예 8: 아지도페닐-키토산 유도체의 표면 관찰Example 8: Surface observation of azidophenyl-chitosan derivatives

아지도페닐 키토산 유도체 및 BSA 용액의 혼합물을 UV에 노출시켰다. 이어, 아지도페닐 키토산 유도체 및 BSA 컨쥬게이트의 표면을 주자전자현미경(S-3400N, Hitachi, 일본)으로 관찰하였다.The mixture of azidophenyl chitosan derivative and BSA solution was exposed to UV. Subsequently, the surfaces of the azidophenyl chitosan derivatives and the BSA conjugates were observed with a runner electron microscope (S-3400N, Hitachi, Japan).

아지도페닐 키토산 유도체 및 아지도페닐 키토산 유도체-BSA의 SEM(Scanning Electron Microscope) 결과가 도 10에 나타나 있다. 물에 용해된 아지도페닐 키토산 유도체는 UV에 노출시킨 경우 서로 결합을 하여 거대분자로 변화되었다. BSA는 UV 노출 아지도페닐 키토산 유도체에 의해 코팅 또는 포위 되었다. 내입 억제에 의해 높은 활성이 나타날 것으로 기대된다[26].SEM (Scanning Electron Microscope) results of the azidophenyl chitosan derivative and the azidophenyl chitosan derivative-BSA are shown in FIG. 10. The azidophenyl chitosan derivatives dissolved in water were converted to macromolecules by binding to each other when exposed to UV. BSA was coated or surrounded by UV exposed azidophenyl chitosan derivatives. It is expected that high activity will be shown by the inhibition of incorporation [26].

실시예 9: 단백질 방출 분석Example 9: Protein Release Assay

아지도페닐 키토산 유도체 용액 시료의 다양한 농도(5%, 10%, 15%, 20%, w/v)를 준비하였다(하나의 실험군에 대하여 동일 농도 당 4개의 시료, 총 16 시료, 4 실험군). BSA 200 ㎍을 각각의 시료 용액에 용해시켰다. 각각의 시료 실험군을 UV에 1분, 3분, 5분 및 7분 동안 노출시켰다. 모든 시료를 PBS(phosphate buffer saline)로 3회 세척하여 아지도페닐 키토산 유도체에 의해 고정화 되지 않은 BSA를 제거하고 PBS 1 ml를 각각의 시료에 첨가하였다. 방출된 BSA의 양은 12시간 마다 Bradford 분석(Bio-rad protein assay, Bio Rad laboratories, Inc.)에 따라 분석하였고, UV/VIS 스펙트로포토미터(Optizen 3220UV, Mecasys Co., Ltd. Korea)를 이용하였다. BSA가 없는 상술한 농도의 시료를 대조군으로 이용하였다. 모든 측정 후, PBS 1 ml을 각각의 시료에 첨가하였다.Various concentrations (5%, 10%, 15%, 20%, w / v) of azidophenyl chitosan derivative solution samples were prepared (4 samples per same concentration, 16 samples in total, 4 experimental groups for one experimental group). . 200 μg of BSA was dissolved in each sample solution. Each sample experimental group was exposed to UV for 1 minute, 3 minutes, 5 minutes and 7 minutes. All samples were washed three times with PBS (phosphate buffer saline) to remove BSA that was not immobilized with azidophenyl chitosan derivatives and 1 ml of PBS was added to each sample. The amount of released BSA was analyzed every 12 hours according to the Bradford assay (Bio-rad protein assay, Bio Rad laboratories, Inc.) and UV / VIS spectrophotometer (Optizen 3220UV, Mecasys Co., Ltd. Korea) . Samples of the aforementioned concentrations without BSA were used as controls. After all measurements, 1 ml of PBS was added to each sample.

아지도페닐 키토산 유도체의 성장인자 고정화 효율을 가장 높게 하기 위한 최적 UV 노출 시간 및 아지도페닐 키토산 유도체 농도를 결정하기 위하여, 단백질 방출 실험을 실시하였다. 시료를 농도에 따라 4개의 실험군으로 나누었다. 20 w/v% 농도 이상의 시료는 아지도페닐 키토산 유도체의 용해도 때문에 준비할 수 없었다. 아지도페닐 키토산 유도체의 포화점은 20 w/v%으로 판단된다. BSA의 방출양은 시간이 진행됨에 따라 감소하였다. 실험 초기에 BSA의 소량이 방출되었고 방출된 BSA 양의 큰 변화가 있었다. 그러나 36시간 이후에는 방출된 BSA의 양이 크게 감소하였고 방출된 BSA 양이 거의 변화가 없었다. 상기 실험 결과에 따르면, 고정화된 BSA의 양과 고정화에 이용된 아지도페닐 키토산 유도체의 농도 사이의 상관관계가 명확하게 나타난다. 각각의 실험군에서 방출된 BSA의 평균 양은 약 36.6㎍ in A 실험군, 93.9 5㎍ in B 실험군, 134.49 ㎍ in C 실험군 및 162.96㎍ in D 실험군이었다. 방출된 BSA 양은 아지도페닐 키토산 유도체에 의해 고정화된 BSA 양으로 간주할 수 있기 때문에, 초기 고정화에 이용된 BSA의 양과 비교하여 BSA 18.3% in A 실험군, 46.98% in B 실험군, 67.25% in C 실험군 및 81.48% in D 실험군이 아지도페닐 키토산 유도체에 의해 고정화된 것으로 판단된다. 상기 실험 결과에 따르면, 고정화 BSA의 양이 고정화에 이용된 아지도페닐 키토산 유도체의 농도에 비례하여 증가함을 알 수 있다. 그러나, 아지도페닐 키토산 유도체의 UV 노출 시간 및 고정화 BSA 양 사이에는 명확한 상관관계가 없었다. 각각의 실험군의 BSA가 276 시간 in A 실험군, 336 시간 in B 실험군, 420 시간 in C 실험군 및 432 시간 in D 실험군 방출되었다. 상기 실험결과에 따르면, 아지도페닐 키토산 유도체의 농도가 높을수록 BSA 방출기간도 길어진다는 것을 알 수 있다. 따라서, 고정화에 이용되는 아지도페닐 키토산 유도체의 농도를 포화농도 이하의 범위에서 가장 높게 하면 성장인자의 고정화 양 및 방출시간의 측면에서 가장 높은 효율을 얻을 수 있다.In order to determine the optimal UV exposure time and azidophenyl chitosan derivative concentration for the highest growth factor immobilization efficiency of the azidophenyl chitosan derivative, a protein release experiment was conducted. Samples were divided into four experimental groups by concentration. Samples of 20 w / v% or more could not be prepared due to the solubility of the azidophenyl chitosan derivative. The saturation point of the azidophenyl chitosan derivative is determined to be 20 w / v%. The amount of BSA released decreased over time. A small amount of BSA was released early in the experiment and there was a significant change in the amount of BSA released. However, after 36 hours, the amount of BSA released was significantly reduced and there was little change in the amount of BSA released. According to the experimental results, the correlation between the amount of immobilized BSA and the concentration of azidophenyl chitosan derivative used for immobilization is clearly shown. The average amount of BSA released from each experimental group was about 36.6 μg in A test group, 93.9 5 μg in B test group, 134.49 μg in C test group, and 162.96 μg in D test group. Since the amount of BSA released can be regarded as the amount of BSA immobilized by the azidophenyl chitosan derivative, the BSA 18.3% in A experimental group, 46.98% in B experimental group, 67.25% in C experimental group compared to the amount of BSA used for initial immobilization. And 81.48% in D experimental group was determined to be immobilized by the azidophenyl chitosan derivative. According to the experimental results, it can be seen that the amount of immobilized BSA increases in proportion to the concentration of azidophenyl chitosan derivative used for immobilization. However, there was no clear correlation between UV exposure time and immobilized BSA amount of azidophenyl chitosan derivatives. BSA of each experimental group was released with 276 hours in A experimental group, 336 hours in B experimental group, 420 hours in C experimental group and 432 hours in D experimental group. According to the experimental results, it can be seen that the higher the concentration of the azidophenyl chitosan derivative, the longer the BSA release period. Therefore, when the concentration of the azidophenyl chitosan derivative used for immobilization is the highest in the range below the saturation concentration, the highest efficiency can be obtained in terms of immobilization amount and release time of the growth factor.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described the specific part of the present invention in detail, it is apparent to those skilled in the art that the specific technology is merely a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereto. Therefore, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

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도 1은 저분자화 키토산(a) 및 아지도페닐-키토산 유도체(b)의 FT-IR 스펙트럼이다.1 is an FT-IR spectrum of low molecular weight chitosan (a) and azidophenyl-chitosan derivatives (b).

도 2는 CD3COOD의 존재 하에서 D2O 내의 저분자화 키토산(a) 및 아지도페닐-키토산 유도체(b)의 300 MHz 1H-NMR 스펙트럼이다.Figure 2 is a 300 MHz 1 H-NMR spectrum of low molecular weight chitosan (a) and azidophenyl-chitosan derivative (b) in D2O in the presence of CD3COOD.

도 3은 본 발명의 1.0 중량% 아지도페닐-키토산 유도체의 시간에 따른 광 반응성 정도를 보여주는 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the degree of photoreactivity with time of the 1.0 wt% azidophenyl-chitosan derivative of the present invention.

도 4는 본 발명의 3.0 중량% 아지도페닐-키토산 유도체의 시간에 따른 광 반응성 정도를 보여주는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the degree of photoreactivity with time of the 3.0 wt% azidophenyl-chitosan derivative of the present invention.

도 5는 은 절단된 돼지 피부조직이 본 발명의 아지도페닐-키토산 유도체에 의해 재 접착된 양상을 보여주는 사진이다.Figure 5 is a photograph showing the re-adhesion of the cut pig skin tissue by the azidophenyl-chitosan derivative of the present invention.

도 6는 플라스틱 커버스립 상에서 세포를 배양하고 세척한 후 커버슬립 표면 상의 세포를 보여주는 사진이다.6 is a photograph showing the cells on the coverslip surface after culturing and washing the cells on the plastic coverslip.

도 7은 AZ-PEG(azido-polyethylene glycol)로 코팅된 플라스틱 커버슬립 상에서 세포를 배양하고 세척한 후 커버슬립 표면 상의 세포를 보여주는 사진이다. 커버슬립 표면 상에서 세포가 관찰되지 않는다.7 is a photograph showing the cells on the coverslip surface after culturing and washing the cells on a plastic coverslip coated with AZ-PEG (azido-polyethylene glycol). No cells are observed on the coverslip surface.

도 8은 아지도페닐-키토산으로 코팅된 플라스틱 커버슬립 상에서 세포를 배양하고 UV(자외선)을 조사한 다음 세척한 후 커버슬립 표면 상의 세포를 보여주는 사진이다. 아지도페닐-키토산의 광 반응성에 의한 접착성에 의해 커버슬립 위에 잘 붙어 있는 것을 관찰할 수 있다.8 is a photograph showing the cells on the coverslip surface after culturing the cells on a plastic coverslip coated with azidophenyl-chitosan, irradiated with UV (ultraviolet) and then washed. The adhesion of azidophenyl-chitosan by photoreactivity can be observed to adhere well to the coverslip.

도 9는 아지도페닐-키토산으로 코팅된 플라스틱 커버슬립 상에서 세포를 배양하고 세척한 후 커버슬립 표면 상의 세포를 보여주는 사진이다. UV를 조사하지 않은 경우에는 세포들이 커버슬립 표면에 접착되지 않아 그대로 물에 씻겨 나가는 양상을 나타내었다.Figure 9 is a photograph showing the cells on the coverslip surface after culturing and washing the cells on a plastic coverslip coated with azidophenyl-chitosan. In the absence of UV irradiation, the cells did not adhere to the surfaces of the coverslips and were washed out with water.

도 10a-10c는 UV 노출된 아지도페닐-키토산 유도체(도 10a) 및 아지도페닐-키토산 유도체-BSA(도 10b, 도 10c)에 대한 SEM(Scanning Electron Microscope) 분석 이미지이다.10A-10C are scanning electron microscope (SEM) analysis images of azidophenyl-chitosan derivatives (FIG. 10A) and azidophenyl-chitosan derivatives-BSA (FIG. 10B, FIG. 10C) exposed to UV.

Claims (11)

자외선 조사에 의해 경화되는 광 반응성을 나타내는 하기 화학식 1의 키토산 유도체: Chitosan derivatives of the general formula (1) exhibiting photoreactivity cured by ultraviolet irradiation: 화학식 1Formula 1
Figure 112009037579194-PAT00009
Figure 112009037579194-PAT00009
상기 화학식에서, R1 는 아지도기를 포함하는 화합물이고; R2는 하이드록시기를 포함하는 화합물이다.In the above formula, R 1 is a compound containing an azido group; R 2 is a compound containing a hydroxyl group.
제 1 항에 있어서, 상기 R1은 아지도기를 포함하는 화합물이고; R2는 비치환 또는 치환된 하이드록시기를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 키토산 유도체. The compound of claim 1, wherein R 1 is a compound including an azido group; R 2 is a chitosan derivative, characterized in that the compound containing an unsubstituted or substituted hydroxyl group. 제 2 항에 있어서, 상기 R1은 아릴 아지도기를 포함하는 화합물이고; R2는 비치환 또는 치환된 하이드록시기를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 키토산 유도체. The compound of claim 2, wherein R 1 is a compound including an aryl azido group; R 2 is a chitosan derivative, characterized in that the compound containing an unsubstituted or substituted hydroxyl group. 제 3 항에 있어서, 상기 키토산 유도체는 다음 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 키토산 유도체: The chitosan derivative according to claim 3, wherein the chitosan derivative is represented by the following Chemical Formula 2: 화학식 2Formula 2
Figure 112009037579194-PAT00010
Figure 112009037579194-PAT00010
상기 화학식에서, R2는 비치환 또는 치환된 하이드록시기, 아지도기 또는 아지도기를 포함하는 화합물이고; n은 2-100,000의 정수이다.In the above formula, R 2 is a compound containing an unsubstituted or substituted hydroxyl group, azido group or azido group; n is an integer of 2-100,000.
제 4 항에 있어서, 상기 키토산 유도체는 다음 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는 키토산 유도체: The chitosan derivative according to claim 4, wherein the chitosan derivative is represented by the following Chemical Formula 3: 화학식 3Formula 3
Figure 112009037579194-PAT00011
Figure 112009037579194-PAT00011
상기 화학식에서, n은 2-100,000의 정수이다.In the above formula, n is an integer of 2-100,000.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 n은 20-1,000의 정수인 것을 특징으로 하는 키토산 유도체. The chitosan derivative according to any one of claims 1 to 5, wherein n is an integer of 20-1,000. 상기 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 키토산 유도체를 포함하며, 자외선 조사에 의해 경화되는 광 반응성을 나타내는 생체적합성 생체조직접착제 조성물. A biocompatible biotissue adhesive composition comprising the chitosan derivative of any one of claims 1 to 5 and exhibiting photoreactivity cured by ultraviolet irradiation. 제 7 항에 있어서, 상기 n은 20-1,000의 정수인 것을 특징으로 하는 생체적합성 생체조직접착제 조성물. 8. The biocompatible biotissue adhesive composition according to claim 7, wherein n is an integer of 20-1,000. 상기 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 키토산 유도체를 포함하는 물질고정화제.A substance fixative comprising the chitosan derivative of any one of claims 1 to 5. 제 9 항에 있어서, 상기 n은 20-1,000의 정수인 것을 특징으로 하는 물질고정화제.10. The substance fixative of claim 9 wherein n is an integer from 20 to 1,000. 제 9 항에 있어서, 상기 물질은 단백질인 것을 특징으로 하는 물질고정화제.10. The substance fixative of claim 9, wherein the substance is a protein.
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