KR20110076838A - Hydrgel, preparation method and use thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Hydrogel is provided to enable the gelation within a short time under a physiology condition, to exhibit fast gelation rate, and to have high adhesive property and high fracture strength. CONSTITUTION: Hydrogel comprises a crosslinking material. The crosslinking material is such that γ-polyglutamic acids and a polylysine or polyethylene glycol-based polymer having a plurality of nucleophilic functional groups are crosslinked, wherein at least one part of carboxyl groups is activated. The activated γ-polyglutamic acids are activated by bonding a compound of chemical formula 1 and succineimide ester with at least a part of carboxy group. In chemical formula 1, R represents hydrogen or -SO3Na.

Description

수화겔, 이의 제조 방법 및 용도{HYDRGEL, PREPARATION METHOD AND USE THEREOF}Hydrogel, preparation method and use thereof {HYDRGEL, PREPARATION METHOD AND USE THEREOF}

본 발명은 수화겔, 이의 제조 방법 및 용도에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 겔화 시간이 짧고, 생체 적합성 및 생분해성을 가질 뿐 아니라, 우수한 접착력 및 파열 강도를 나타내어, 생체 조직 접착에 적용 가능한 수화겔, 이의 제조 방법 및 용도에 관한 것이다. The present invention relates to hydrogels, methods for their preparation and uses. More specifically, the present invention relates to a hydrogel, which is short in gelation time, has biocompatibility and biodegradability, exhibits excellent adhesion and burst strength, and is applicable to biotissue adhesion, a method and a preparation thereof.

이전부터 생체에 적용되는 다양한 조직 접착제 등에 수화겔이 적용되고 있다. 이러한 수화겔은 합성 고분자, 천연 고분자 또는 이들의 혼합물로부터 제조될 수 있다. 이외에 피브린글루와 같은 조직 접착제가 사용되고 있지만, 이러한 피브린글루는 접착력이 낮아 수술 부위에서 쉽게 떨어지는 단점이 있고, 혈액 제재이므로 바이러스 감염 등 질병 전이의 우려가 있다.Hydrogels have been applied to various tissue adhesives applied to living bodies. Such hydrogels can be prepared from synthetic polymers, natural polymers or mixtures thereof. In addition, a tissue adhesive such as fibringlu is used, but such fibringlu has a low adhesive strength and easily falls from the surgical site, and since it is a blood product, there is a risk of disease transmission such as a viral infection.

이에 종래부터 다양한 합성 고분자 또는 천연 고분자 등을 사용하여 제조된 수화겔 및 이를 이용한 조직 접착제가 알려진 바 있다. 예를 들어, 알부민이나 젤라틴과, 알데히드계 가교제를 사용한 수화겔이 알려져 일부 사용되고 있지만, 이들은 모두 동물 유래 단백질을 사용하는 것으로 감염의 우려가 있고, 알데히드계 가교제의 독성 문제가 있어 생체 적합성이 떨어지는 단점이 있다. Thus, there has been known a hydrogel prepared using various synthetic polymers or natural polymers and tissue adhesives using the same. For example, although hydrogels using albumin, gelatin, and aldehyde crosslinking agents are known, some of them are used, but all of them use animal-derived proteins, which may cause infections, and toxic problems of aldehyde crosslinking agents may cause problems of poor biocompatibility. have.

한편, γ-폴리글루탐산은 미생물의 배양 등을 통해서 얻어지는 생합성 고분자로서, 반복 단위가 카르복시기를 포함하고 있어 다른 물질과의 가교 반응이 가능하고, 수용성, 생분해성 및 생체 적합성을 나타내기 때문에, 이러한 γ-폴리글루탐산의 가교 반응을 이용한 수화겔 역시 일부 알려진 바 있다. On the other hand, γ-polyglutamic acid is a biosynthetic polymer obtained by culturing microorganisms, and since the repeating unit contains a carboxyl group, crosslinking reaction with other substances is possible, and thus water solubility, biodegradability and biocompatibility are shown. Hydrogels using a crosslinking reaction of polyglutamic acid have also been known.

예를 들어, γ-폴리글루탐산과, 에폭시계 화합물의 가교 반응을 이용한 수화겔이나, γ-폴리글루탐산과, 키토산 등의 4급 아민염을 결합시켜 제조된 복합체 등이 알려진 바 있다. 그러나, 이들 수화겔의 경우 가교 반응의 소요 시간(겔화 시간)이 지나치게 길거나 상온에서의 가교 반응이 어려워, 의료 현장에서 바로 수화겔을 형성해 조직 접착 등에 적용하기가 곤란한 단점이 있다. For example, there has been known a hydrogel using a crosslinking reaction of γ-polyglutamic acid and an epoxy compound, a complex prepared by combining γ-polyglutamic acid and a quaternary amine salt such as chitosan. However, these hydrogels have a disadvantage in that the time required for the crosslinking reaction (gelling time) is too long or the crosslinking reaction at room temperature is difficult, and thus, it is difficult to form a hydrogel directly at the medical field and apply it to tissue adhesion.

또한, 수화겔이 조직 접착제 등에 적용되기 위해서는, 생분해성, 흡수성 및 생체 적합성 등과 함께, 우수한 접착력 및 파열 강도 등이 요구되는데, 이전에 알려진 수화겔의 대부분은 이러한 요구 물성을 충족하지 못하거나 상술한 겔화 시간이 지나치게 긴 것이었다. In addition, in order for the hydrogel to be applied to a tissue adhesive or the like, in addition to biodegradability, absorbency, biocompatibility, and the like, excellent adhesion and burst strength are required. Most of the previously known hydrogels do not satisfy these required properties or the gelation time described above. This was too long.

이에, 겔화 시간이 짧고, 생체 적합성 및 생분해성을 나타내면서도, 접착력 및 파열 강도가 우수하여, 조직 접착 등에 바람직하게 적용 가능한 수화겔이 계속적으로 요구되고 있다. Accordingly, there is a continuing need for a hydrogel that has a short gelation time, exhibits biocompatibility and biodegradability, is excellent in adhesive strength and rupture strength, and can be preferably applied to tissue adhesion or the like.

본 발명의 일 구현예는 겔화 시간이 짧고, 생체 적합성 및 생분해성을 가질 뿐 아니라, 우수한 접착력 및 파열 강도를 나타내어, 생체 조직 접착에 적용 가능한 수화겔을 제공하는 것이다. One embodiment of the present invention is to provide a hydrogel that is short in gelation time, has biocompatibility and biodegradability, exhibits excellent adhesion and burst strength, and is applicable to adhesion of biological tissues.

본 발명의 다른 구현예는 상기 수화겔을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. Another embodiment of the present invention is to provide a method for preparing the hydrogel.

본 발명의 또 다른 구현예는 상기 수화겔 제조용 키트를 제공하는 것이다. Another embodiment of the present invention is to provide a kit for preparing the hydrogel.

본 발명의 또 다른 구현예는 상기 수화겔의 형성을 가능케 하는 성분을 포함하는 조직 접착제 조성물을 제공하는 것이다. Another embodiment of the present invention is to provide a tissue adhesive composition comprising a component that enables the formation of the hydrogel.

본 발명은 적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자가 가교 결합된 가교체를 포함하는 수화겔을 제공한다. The present invention provides a hydrogel comprising at least part of a carboxyl group-activated γ-polyglutamic acid and a crosslinked crosslinked ε-polylysine or polyethyleneglycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups.

또한, 본 발명은 적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자를 가교 반응시키는 단계를 포함하는 수화겔의 제조 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for producing a hydrogel comprising crosslinking a γ-polyglutamic acid having at least a portion of a carboxyl group and an ε-polylysine or polyethylene glycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups.

본 발명은 또한, 적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자를 포함하는 수화겔 제조용 키트를 제공한다. The present invention also provides a kit for producing a hydrogel comprising at least a portion of a carboxyl group-activated γ-polyglutamic acid and an ε-polylysine or polyethyleneglycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups.

또한, 본 발명은 적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자를 포함하는 조직 접착제 조성물을 제공한다. 이러한 조직 접착제 조성물은 생체 조직에 적용 및 경화되어 수화겔을 형성함으로써 생체 조직을 접착시킬 수 있다. The present invention also provides a tissue adhesive composition comprising γ-polyglutamic acid with at least part of a carboxyl group activated and an ε-polylysine or polyethyleneglycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups. Such tissue adhesive compositions can be applied and cured to living tissue to form hydrogels to adhere the living tissue.

이하, 발명의 구현예에 따른 수화겔, 이의 제조 방법 및 조직 접착제 등에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a hydrogel according to an embodiment of the present invention, a manufacturing method thereof, and a tissue adhesive will be described in detail.

발명의 일 구현예에 따르면, 적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자가 가교 결합된 가교체를 포함하는 수화겔이 제공된다. According to one embodiment of the invention, there is provided a hydrogel comprising a crosslinked cross-linked γ-polyglutamic acid having at least a portion of carboxyl groups and an ε-polylysine or polyethyleneglycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups. .

이러한 수화겔은 γ-폴리글루탐산과 같은 폴리아미노산과, 생체 적합성을 나타내는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자의 가교체를 포함함에 따라, 생체 조직에 적용되기에 적합한 생체 적합성 및 생분해성을 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명자들의 실험 결과, 상기 활성화된 γ-폴리글루탐산과, ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자의 가교체를 포함하는 수화겔은 우수한 접착력 및 파열 강도를 나타낼 수 있음이 밝혀졌다. Such hydrogels can exhibit biocompatibility and biodegradability suitable for application to biological tissues, as they include crosslinks of polyamino acids, such as γ-polyglutamic acid, and ε-polylysine or polyethyleneglycol polymers that exhibit biocompatibility. . In addition, the experimental results of the present inventors, it was found that the hydrogel containing the cross-linked product of the activated γ-polyglutamic acid and ε-polylysine or polyethylene glycol-based polymer can exhibit excellent adhesion and burst strength.

더구나, 이하에서 더욱 상세히 설명하겠지만, γ-폴리글루탐산의 적어도 일부를 특정한 화합물과 반응시켜 숙신이미드 에스테르기 등으로 전환시켜 활성화시키면, 이렇게 활성화된 γ-폴리글루탐산이 아민기, 티올기 또는 히드록시기 등의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자와 상온에서도 빠른 겔화(가교 반응)를 일으켜 수화겔을 형성할 수 있음이 밝혀졌다. 따라서, 상기 수화겔은 의료 현장에서 바로 겔 상태로서 형성되어 조직 접착 등에 적용되기가 매우 적합하다.Furthermore, as will be described in more detail below, when at least a part of γ-polyglutamic acid is reacted with a specific compound to be converted into a succinimide ester group or the like, the activated γ-polyglutamic acid is converted into an amine group, thiol group, or hydroxy group. It was found that hydrogel can be formed by causing rapid gelation (crosslinking reaction) at room temperature with ε-polylysine or polyethyleneglycol polymer having a nucleophilic functional group. Therefore, the hydrogel is very suitable to be formed as a gel state in the medical field and applied to tissue adhesion and the like.

또한, 상기 γ-폴리글루탐산의 활성화된 숙신이미드 에스테르기 등은 생체 조직의 아미노기 (-NH2), 티올기 (-SH), 혹은 히드록시기 (-OH) 등과 반응하면서 우수한 접착력으로 조직에 접착될 수 있다. 따라서, 상기 수화겔은 생체 조직의 접착에 매우 바람직하게 적용될 수 있다. In addition, the activated succinimide ester group of γ-polyglutamic acid may be attached to the tissue with excellent adhesion while reacting with an amino group (-NH2), a thiol group (-SH), or a hydroxyl group (-OH) of a biological tissue. have. Therefore, the hydrogel can be very preferably applied to the adhesion of biological tissue.

이러한 일 구현예의 수화겔에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Referring to the hydrogel of this embodiment in more detail as follows.

상기 “수화겔”이라 함은 팽윤이 가능한 고분자 매트릭스를 의미하는 것으로 정의될 수 있으며, 공유 결합 또는 비공유 결합을 포함한 가교 구조를 가질 수 있다. 또, 이러한 수화겔은 상기 가교 구조로 이루어진 3차원 네트워크 구조를 포함할 수 있으며, 물을 흡수하여 탄성겔을 형성할 수 있다.The "hydrogel" may be defined as meaning a polymer matrix capable of swelling, and may have a crosslinked structure including a covalent bond or a non-covalent bond. In addition, the hydrogel may include a three-dimensional network structure composed of the crosslinked structure, and may absorb water to form an elastic gel.

발명의 일 구현예에 따르면, 수화겔이 적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자가 가교 결합된 가교체를 포함하는데, 상기 카르복시기는 하기 화학식 1의 화합물(예를 들어, N-하이드록시숙신이미드 또는 N-하이드록시술포숙신이미드)과 결합하여 숙신이미드 에스테르기를 형성함으로써 활성화될 수 있다: According to one embodiment of the invention, the hydrogel comprises a cross-linked cross-linked γ-polyglutamic acid with at least a portion of the carboxy group and ε-polylysine or polyethylene glycol-based polymer having a plurality of nucleophilic functional groups, The carboxyl group may be activated by combining with a compound of formula 1 (eg, N-hydroxysuccinimide or N-hydroxysulfosuccinimide) to form a succinimide ester group:

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 -SO3Na를 나타낸다. In Formula 1, R represents hydrogen or -SO 3 Na.

이러한 숙신이미드 에스테르기는 아민기, 티올기 또는 히드록시기 등 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자에 포함된 친핵성 작용기와 매우 빠른 속도로 가교 반응을 일으켜 아미드 결합 또는 티오아미드 결합을 형성할 수 있으며, 그 결과 상기 수화겔의 매우 빠른 겔화를 가능케 한다. 특히, 이러한 가교 반응은 생리 조건에 해당하는 pH 7.2 ~ 11.0, 37 ℃의 수용액 중에서 일어날 수 있고, 이러한 조건 하에서도 10 분 이내, 구체적으로 2분 이내, 보다 구체적으로 5 내지 30초 이내에 겔화가 일어나 수화겔을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 수화겔은 의료 현장에서 바로 겔 상태로 형성되고 생체 조직에 적용됨으로써, 조직 접착에 바람직하게 바람직하게 사용될 수 있다. Such succinimide ester groups may crosslink with a nucleophilic functional group contained in an ε-polylysine or polyethylene glycol polymer such as an amine group, a thiol group or a hydroxyl group at a very high rate to form an amide bond or a thioamide bond. The result is a very fast gelation of the hydrogel. In particular, such a crosslinking reaction may occur in an aqueous solution of pH 7.2 ~ 11.0, 37 ℃ corresponding to physiological conditions, and even under these conditions gelling occurs within 10 minutes, specifically within 2 minutes, more specifically within 5 to 30 seconds Hydrogel can be formed. Therefore, the hydrogel is formed in a gel state at the medical site and applied to a living tissue, and thus can be preferably used for tissue adhesion.

상기 γ-폴리글루탐산의 카르복시기 중 상기 숙신이미드 에스테르기 등으로 활성화된 카르복시기의 몰비는 0.1 내지 0.7, 구체적으로 0.1 내지 0.5, 보다 구체적으로 0.1 내지 0.3으로 될 수 있다. 이러한 몰비로 상기 γ-폴리글루탐산의 카르복시기를 활성화시킴에 따라, 상기 수화겔의 겔화 시간을 보다 단축시키고 생체 조직에 대한 접착력 등을 최적화할 수 있다. 또한, 몰비 증가에 따른 추가적인 효과도 거의 없어 상기 범위가 적절하다. The molar ratio of the carboxyl group activated by the succinimide ester group or the like in the carboxyl group of γ-polyglutamic acid may be 0.1 to 0.7, specifically 0.1 to 0.5, and more specifically 0.1 to 0.3. By activating the carboxyl group of γ-polyglutamic acid in such a molar ratio, it is possible to shorten the gelation time of the hydrogel and optimize the adhesion to biological tissues. In addition, there is almost no additional effect of increasing the molar ratio, so the above range is appropriate.

그리고, 상기 γ-폴리글루탐산은 상기 숙신이미드 에스테르기 등으로 활성화되지 않은 카르복시기의 적어도 일부가 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염, 예를 들어, 나트륨염의 형태를 갖는 것이 바람직하다. 상기 γ-폴리글루탐산의 카르복시기의 적어도 일부가 나트륨염과 같은 금속염의 형태를 갖게 됨에 따라, 상기 활성화된 γ-폴리글루탐산이 수용성을 나타낼 수 있어 바람직하다. 이러한 수용성의 측면에서, 상기 γ-폴리글루탐산의 카르복시기 중 나트륨염과 같은 금속염의 몰비는 0.2이하, 구체적으로 0.1 내지 0.2로 됨이 바람직하다. The γ-polyglutamic acid preferably has at least a portion of a carboxyl group which is not activated by the succinimide ester group or the like in the form of an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt, for example, a sodium salt. As at least a part of the carboxyl groups of the γ-polyglutamic acid have a form of a metal salt such as sodium salt, the activated γ-polyglutamic acid may exhibit water solubility. In view of such water solubility, the molar ratio of the metal salt such as sodium salt in the carboxy group of γ-polyglutamic acid is preferably 0.2 or less, specifically 0.1 to 0.2.

이와 같이, 숙신이미드 에스테르기 등으로 활성화될 수 있는 γ-폴리글루탐산의 범주에는 유리 상태의 γ-폴리글루탐산 뿐만 아니라, 이의 금속염 또한 포괄될 수 있으며, 유리 상태 및 금속염 상태의 혼합물 또한 포괄될 수 있다. 구체적으로, 활성화되기 전의 γ-폴리글루탐산은 하기 일반식 1로 표시되는 구조를 가질 수 있다: As such, the category of γ-polyglutamic acid that can be activated with succinimide ester groups and the like can encompass not only γ-polyglutamic acid in the free state, but also metal salts thereof, and also mixtures of free and metal salt states. have. Specifically, γ-polyglutamic acid before activation may have a structure represented by the following general formula (1):

[일반식 1] [Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서, M은 H, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속(예를 들어, Na, K, Ca 또는 Mg)이거나, 이들 중에 선택된 2종 이상(예를 들어, 유리 상태의 γ-폴리글루탐산 및 금속염 상태의 γ-폴리글루탐산의 혼합물이 사용되는 경우)이고; n은 390 에서 15,500, 구체적으로 3,900 내지 7,800이다.In Chemical Formula 1, M is H, an alkali metal or an alkaline earth metal (eg, Na, K, Ca or Mg), or two or more selected from them (eg, γ-polyglutamic acid and a metal salt state in a free state). When a mixture of γ-polyglutamic acid is used); n is 390 to 15,500, specifically 3,900 to 7,800.

상기 활성화되기 전의 γ-폴리글루탐산은 천연 또는 합성에 의해 얻을 수 있으며, 구체적으로 미생물, Bacillus subtilis 의 발효에 의해 얻어질 수 있으며, 이를 상기 화학식 1의 화합물과 반응시켜 활성화된 γ-폴리글루탐산을 얻을 수 있다. .The γ-polyglutamic acid before the activation can be obtained by natural or synthetic, specifically by fermentation of a microorganism, Bacillus subtilis , it is reacted with the compound of Formula 1 to obtain the activated γ-polyglutamic acid Can be. .

그리고, 상기 γ-폴리글루탐산의 중량평균 분자량은 500,000 내지 2,000,000 달톤, 구체적으로 1,000,000 내지 2,000,000달톤으로 될 수 있다. 만일, 중량평균 분자량이 지나치게 작아지면, 가교체 및 수화겔 형성을 위한 겔화 시간이 길어지거나, 충분한 수준의 접착강도나 파열강도를 갖는 수화겔의 제공이 곤란해질 수 있다. 반대로, γ-폴리글루탐산의 분자량이 지나치게 커지면 불균일하거나 혼탁한 수화겔이 제공될 우려가 있다. The weight average molecular weight of the γ-polyglutamic acid may be 500,000 to 2,000,000 Daltons, specifically 1,000,000 to 2,000,000 Daltons. If the weight average molecular weight is too small, the gelation time for forming the crosslinked body and the hydrogel may be long, or it may be difficult to provide a hydrogel having a sufficient level of adhesive strength or burst strength. On the contrary, when the molecular weight of gamma -polyglutamic acid becomes too large, there exists a possibility that a nonuniform or turbid hydrogel may be provided.

또, 상기 활성화된 γ-폴리글루탐산의 내재 점도는 1 내지 5dL/g, 구체적으로 1.5 내지 4.5dL/g로 될 수 있다. 이러한 내재 점도는 상기 활성화된 γ-폴리글루탐산의 분자량을 반영하며, 이러한 내재 점도 범위가 최적화됨에 따라 균일하고도 강도 등의 물성이 우수한 수화겔이 제공될 수 있다. In addition, the intrinsic viscosity of the activated γ-polyglutamic acid may be 1 to 5 dL / g, specifically 1.5 to 4.5 dL / g. The intrinsic viscosity reflects the molecular weight of the activated γ-polyglutamic acid, and as the intrinsic viscosity range is optimized, a hydrogel having excellent physical properties such as uniformity and strength may be provided.

한편, 상기 γ-폴리글루탐산과 가교체를 형성하는 ε-폴리라이신은 반복 단위 중에 아민기와 같은 친핵성 작용기를 갖기 때문에, 상기 활성화된 γ-폴리글루탐산과 아미드 결합을 형성할 수 있으며, 이로부터 가교 구조를 형성하여 3차원 네트워크 구조를 갖는 가교체 및 수화겔을 이룰 수 있다. 특히, 이러한 ε-폴리라이신은 상기 활성화된 γ-폴리글루탐산과 빠른 가교 반응을 일으켜 짧은 겔화 시간을 갖는 수화겔의 제공을 가능케 한다. On the other hand, since the ε-polylysine forming a crosslinked product with the γ-polyglutamic acid has a nucleophilic functional group such as an amine group in the repeating unit, it is possible to form an amide bond with the activated γ-polyglutamic acid, thereby crosslinking The structure can be formed to form a crosslinked body and a hydrogel having a three-dimensional network structure. In particular, the ε-polylysine causes a rapid crosslinking reaction with the activated γ-polyglutamic acid to enable the provision of a hydrogel having a short gelling time.

이러한 ε-폴리라이신에는 일반식 2로 표시되는 유리 상태의 ε-폴리라이신 뿐만 아니라, 이의 산부가염, 구체적으로 브롬산염, 염산염 또는 불산염과 같은 생체에 적용 가능한 산부가염 또한 포괄될 수 있으며, 유리 상태 및 산부가염 상태의 혼합물 또한 포괄될 수 있다: Such ε-polylysine may encompass not only ε-polylysine in the free state represented by the general formula (2), but also acid addition salts thereof, particularly acid addition salts applicable to a living body such as bromate, hydrochloride or fluorate, and in the free state And mixtures of acid addition salts can also be encompassed:

[일반식 2] [Formula 2]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 식에서, m은 8 내지 54, 구체적으로 23 내지 38이다. Wherein m is 8 to 54, specifically 23 to 38.

상기 ε-폴리라이신은 미생물 (Streptomyces) 또는 효소를 사용하여 생산될 수 있으며, 물에 대한 용해성이 우수하고 인체에 대한 안정성이 우수하다. 따라서, 일 구현예의 수화겔은 조직 접착 등에 적용되기에 적합한 생체 적합성 등을 나타낼 수 있다. The ε-polylysine may be produced using microorganisms ( Streptomyces ) or enzymes, and excellent in solubility in water and stability in the human body. Accordingly, the hydrogel of one embodiment may exhibit biocompatibility suitable for application to tissue adhesion and the like.

또, 상기 ε-폴리라이신의 중량평균 분자량은 1,000 내지 20,000달톤, 구체적으로 1,000 내지 6,000달톤으로 될 수 있다. 만일, 중량평균 분자량이 1,000달톤 미만으로 지나치게 작아지면, 가교체 및 수화겔 형성을 위한 겔화 시간이 길어지거나, 겔화 반응(가교체의 형성 반응 등)이 잘 일어나지 않을 수도 있으며, 반대로, ε-폴리라이신의 분자량이 지나치게 커지면, 가교체 및 수화겔의 생분해성이 저하될 수 있다. In addition, the weight average molecular weight of the ε-polylysine may be 1,000 to 20,000 Daltons, specifically 1,000 to 6,000 Daltons. If the weight average molecular weight is too small, less than 1,000 Daltons, the gelation time for the formation of the crosslinked body and the hydrogel may be long, or the gelation reaction (such as the formation of the crosslinked body) may not occur well, on the contrary, ε-polylysine If the molecular weight of is too large, the biodegradability of the crosslinked product and the hydrogel may be lowered.

한편, 상기 γ-폴리글루탐산과 가교체를 형성하는 다른 고분자의 예인 폴리에틸렌글리콜계 고분자는, 예를 들어, 아민기, 티올기 또는 히드록시기와 같은 친핵성 작용기를 갖도록 변형된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에틸렌글리콜계 고분자는 아민기 또는 티올기 등이 말단에 결합된 것으로 될 수 있다. 예를 들어, 이러한 폴리에틸렌글리콜계 고분자는 2가 이상, 바람직하게는 2 내지 12가의 다가 알코올의 각 히드록시기에 폴리에틸렌글리콜 반복단위가 결합되고, 그 말단에 아민기, 티올기 또는 히드록시기가 결합된 구조를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 이러한 폴리에틸렌글리콜계 고분자는 화학식 2로 표시될 수 있다:Meanwhile, the polyethyleneglycol polymer, which is an example of another polymer forming a crosslinked product with γ-polyglutamic acid, may be modified to have a nucleophilic functional group such as, for example, an amine group, a thiol group, or a hydroxy group. Specifically, the polyethyleneglycol polymer may be one in which an amine group or a thiol group is bonded to the terminal. For example, such a polyethyleneglycol polymer has a structure in which a polyethyleneglycol repeating unit is bonded to each hydroxy group of a divalent or higher, preferably 2 to 12, polyhydric alcohol, and an amine group, thiol group, or hydroxy group is bonded to the terminal thereof. Can have More specifically, such polyethylene glycol-based polymer may be represented by Formula 2:

[화학식 2][Formula 2]

I-[(CH2CH2O)n-CH2CH2X]mI-[(CH 2 CH 2 O) n-CH 2 CH 2 X] m

상기 식에서, I는 2 내지 12가의 다가 알코올에서 유래한 라디칼로서, 상기 다가 알코올의 각 히드록시기에서 수소가 -(CH2CH2O)n-CH2CH2X로 치환되어 이와 에테르 결합하고 있는 형태의 라디칼을 나타내며X는 아민기, 티올기 또는 히드록시기를 나타내며, n은 19 내지 170이며, m은 2 내지 12의 정수로서, 상기 I가 유래한 다가 알코올의 히드록시기수와 같다.In the above formula, I is a radical derived from a 2 to 12 valent polyhydric alcohol, wherein hydrogen is substituted with-(CH 2 CH 2 O) n-CH 2 CH 2 X in each of the hydroxyl groups of the polyhydric alcohol to form an ether bond thereto. X represents an amine group, a thiol group or a hydroxy group, n is 19 to 170, m is an integer of 2 to 12, which is the same as the number of hydroxy groups of the polyhydric alcohol derived from I.

상기 화학식 2에서, I의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 프로판디올(propandiol), 부탄디올(butandiol), 펜탄디올(pentandiol), 헥산디올(hexandiol) 등의 디올; 또는 글리세롤(glycerol), 에리쓰리톨(erythritol), 쓰레이톨(threitol), 펜타에리쓰리톨(pentaerythritol), 자일리톨(xy1itol), 아도니톨(adonitol), 솔비톨(sorbitol), 만니톨(mannitol) 팔라티노즈(palatinose), 말토즈 모노하이드레이트(maltose monohydrate) 또는 말티톨(maltitol) 등의 이당류나, D-라피노즈 펜타하이드레이트(D-raffinose pentahydrate) 등의 삼당류에서 선택되는 3 내지 12가의 폴리올에서 유래한 라디칼을 들 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 I는 4 내지 12가의 다가 알코올에서 유래한 라디칼로 될 수 있다. In Formula 2, specific examples of I include diols such as ethylene glycol, propanediol, butandiol, butandiol, pentandiol, hexanediol, and the like; Or glycerol, erythritol, thritol, pentaerythritol, pentaerythritol, xylitol, adonitol, sorbitol, mannitol palatinose radicals derived from trisaccharides such as disaccharides such as palatinose, maltose monohydrate or maltitol, or trisaccharides such as D-raffinose pentahydrate. Can be mentioned. More specifically, I may be a radical derived from 4 to 12 valent polyhydric alcohol.

상기 화학식 2의 범주에 속하는 폴리에틸렌글리콜계 고분자의 예로는, 펜타에리트리톨이나 솔비톨에서 유래한 라디칼에, 말단 친핵성 작용기를 갖는 폴리에틸렌글리콜 반복 단위가 결합된 형태의 고분자, 예를 들어, 하기 화학식 3 또는 4의 고분자를 들 수 있다: Examples of the polyethylene glycol polymer belonging to the scope of Formula 2 include a polymer in which a polyethylene glycol repeating unit having a terminal nucleophilic functional group is bonded to a radical derived from pentaerythritol or sorbitol, for example, the following Formula 3 Or polymers of four:

[화학식 3](3)

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 화학식 3 및 4에서, X 및 n은 상기에서 정의한 바와 같다. In Formulas 3 and 4, X and n are as defined above.

이러한 폴리에틸렌글리콜계 고분자는 상기 아민기, 티올기 또는 히드록시기와 같은 친핵성 작용기를 다수 포함함에 따라, 상기 활성화된 γ-폴리글루탐산과 아미드 결합, 티오아미드 결합 또는 에스테르 결합을 형성할 수 있으며, 이로부터 가교 구조를 형성하여 3차원 네트워크 구조를 갖는 가교체 및 수화겔을 이룰 수 있다. 특히, 이러한 폴리에틸렌글리콜계 고분자는 상기 활성화된 γ-폴리글루탐산과 빠른 가교 반응을 일으켜 짧은 겔화 시간을 갖는 수화겔의 제공을 가능케 한다. The polyethyleneglycol polymer may form an amide bond, a thioamide bond or an ester bond with the activated γ-polyglutamic acid by including a plurality of nucleophilic functional groups such as an amine group, a thiol group or a hydroxy group. The crosslinked structure can be formed to form a crosslinked body and a hydrogel having a three-dimensional network structure. In particular, such polyethyleneglycol-based polymers may cause a rapid crosslinking reaction with the activated γ-polyglutamic acid, thereby providing a hydrogel having a short gelling time.

또한, 이러한 폴리에틸렌글리콜계 고분자는 합성 고분자 중에서 대표적인 생체 적합성 고분자로서, 이의 가교체를 포함하는 수화겔이 조직 접착 등에 적용되기에 적합한 생체 적합성 등을 나타내게 할 수 있다. 상기 폴리에틸렌글리콜계 고분자는 다가 알코올에 에틸렌옥사이드를 부가 중합시키고 친핵성 작용기를 도입하는 등의 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. In addition, such a polyethylene glycol-based polymer is a representative biocompatible polymer among synthetic polymers, and the hydrogel including its crosslinked body may exhibit biocompatibility suitable for tissue adhesion or the like. The polyethylene glycol polymer may be prepared according to a conventional method such as addition polymerization of ethylene oxide to a polyhydric alcohol and introduction of nucleophilic functional groups.

그리고, 상기 폴리에틸렌글리콜계 고분자의 중량평균 분자량은 5,000 내지 30,000달톤, 구체적으로 10,000 내지 20,000달톤으로 될 수 있다. 만일, 중량평균 분자량이 지나치게 작아지면, 가교체 및 수화겔 형성을 위한 겔화 시간이 길어지거나, 겔화 반응이 잘 일어나지 않을 수 있고, 반대로, 폴리에틸렌글리콜계 고분자의 분자량이 지나치게 커지면, 가교체 및 수화겔의 생분해성이 저하될 수 있다.In addition, the weight average molecular weight of the polyethylene glycol polymer may be 5,000 to 30,000 Daltons, specifically 10,000 to 20,000 Daltons. If the weight average molecular weight is too small, the gelation time for the formation of the crosslinked body and the hydrogel may be long, or the gelation reaction may not occur well. On the contrary, if the molecular weight of the polyethylene glycol polymer is too large, the biodegradation of the crosslinked body and the hydrogel is excessive. The castle may be degraded.

또한, 상기 일 구현예의 수화겔에서, γ-폴리글루탐산의 활성화된 카르복실기(예를 들어, 숙신이미드 에스테르기)에 대하여, 상기 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자의 친핵성 작용기는 0.2 내지 2.0, 구체적으로 0.2 내지 1.0, 보다 구체적으로 0.4 내지 0.6의 몰비를 가질 수 있다. 이러한 몰비를 충족함에 따라, 상기 수화겔의 생체 조직에 대한 접착력 및 파열 강도가 우수하게 될 수 있으며, 수화겔의 가교도 또한 최적화할 수 있다. 다만, 상기 몰비가 지나치게 낮아지면, 가교점이 적어 수화겔의 강도가 약해질 수 있다. In addition, in the hydrogel of the embodiment, with respect to the activated carboxyl group (eg, succinimide ester group) of γ-polyglutamic acid, the nucleophilic functional group of the ε-polylysine or polyethylene glycol polymer is 0.2 to 2.0, Specifically, it may have a molar ratio of 0.2 to 1.0, more specifically 0.4 to 0.6. By satisfying this molar ratio, the adhesion and burst strength of the hydrogel to the biological tissue can be excellent, and the crosslinking of the hydrogel can also be optimized. However, when the molar ratio is too low, the crosslinking point is less, the strength of the hydrogel may be weakened.

한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 수화겔의 제조 방법이 제공된다. 이러한 수화겔의 제조 방법은 적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자를 가교 반응시키는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 제조 방법에 따르면, 상온 부근의 생리 조건에서도 빠른 겔화 시간 내에 가교 구조를 형성한 수화겔을 얻을 수 있으며, 특히, 의료 현장에서도 이러한 수화겔을 즉시 적용해 조직 접착 등에 사용하기가 용이해 진다. On the other hand, according to another embodiment of the invention, there is provided a method for producing the hydrogel described above. The method for preparing a hydrogel may include a step of crosslinking a γ-polyglutamic acid having at least a portion of a carboxyl group and an ε-polylysine or polyethyleneglycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups. According to such a manufacturing method, a hydrogel having a crosslinked structure formed within a fast gelation time can be obtained even under physiological conditions near room temperature, and in particular, the hydrogel can be readily applied to tissue adhesion and the like even in a medical field.

이러한 제조 방법은 상기 가교 반응 전에, 상기 활성화된 γ-폴리글루탐산을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이러한 활성화된 γ-폴리글루탐산의 형성 단계에서는, 유리 상태, 금속염 상태 또는 이들의 혼합물 상태의 γ-폴리글루탐산을 상기 화학식 1의 화합물과 반응시킬 수 있다. 이러한 반응 단계에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다. This preparation method may further comprise forming the activated γ-polyglutamic acid before the crosslinking reaction. In the step of forming the activated γ-polyglutamic acid, γ-polyglutamic acid in a free state, a metal salt state, or a mixture thereof may be reacted with the compound of Formula 1. This reaction step is described in detail as follows.

상기 활성화된 γ-폴리글루탐산은 생체에 적용되는 수화겔을 이루는 것이므로 수용성이어야 하며, 동시에 적절한 비양자성 용매에 용해되는 것이 필요하다. 그런데, 상기 활성화된 γ-폴리글루탐산은 물이나 양자성 용매 존재 하에서는 용매와 바로 반응하여 활성을 잃게 될 수 있으므로, 상기 γ-폴리글루탐산과 화학식 1의 화합물의 반응 단계는 비양자성 용매에서 진행함이 바람직하다. Since the activated γ-polyglutamic acid constitutes a hydrogel applied to a living body, it must be water-soluble, and at the same time, it is required to be dissolved in an appropriate aprotic solvent. However, the activated γ-polyglutamic acid may lose activity by directly reacting with the solvent in the presence of water or a protonic solvent, so that the reaction of the γ-polyglutamic acid with the compound of Formula 1 proceeds in an aprotic solvent. desirable.

그리고, 상기 γ-폴리글루탐산이 수용성이 되도록 하기 위해, 적어도 일부의 카르복시기가 나트륨염 등의 알칼리 금속염 또는 토금속염의 형태를 갖게 함이 바람직함은 이미 상술한 바와 같다. 이를 위해, 상기 화학식 1의 화합물과의 반응 단계에서는, 비양자성 용매 하에서 유리 상태의 γ-폴리글루탐산을 중탄산나트륨 (NaHCO3) 등과 반응시켜 카르복시기의 적어도 일부가 나트륨염 등의 형태로 되게 하고, 화학식 1의 화합물(예를 들어, N-하이드록시숙신이미드; NHS)과 반응시켜 카르복시기의 적어도 일부를 활성화시킬 수 있다(하기 반응식 1 참조). 이때, 상기 화학식 1의 화합물과의 반응은, 예를 들어, 디사이클로헥실카르보디이미드(DCC)와 같은 카르보디이미드계 화합물의 존재 하에 진행할 수 있으며, 이로 인해 상기 반응 단계가 보다 효율적으로 진행될 수 있다.
In addition, in order to make the γ-polyglutamic acid water-soluble, at least part of the carboxy groups preferably have the form of an alkali metal salt or an earth metal salt such as sodium salt, as described above. To this end, in the reaction with the compound of Formula 1, at least a part of the carboxyl group is reacted with sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) and the like in a free state of γ-polyglutamic acid under an aprotic solvent to form a sodium salt or the like. React with at least one compound (eg, N-hydroxysuccinimide; NHS) to activate at least a portion of the carboxyl group (see Scheme 1 below). In this case, the reaction with the compound of Formula 1 may be carried out in the presence of a carbodiimide-based compound such as, for example, dicyclohexylcarbodiimide (DCC), and thus the reaction step may be performed more efficiently. have.

[반응식 1]Scheme 1

Figure pat00006

Figure pat00006

본 발명자들의 실험 결과, DMSO와 같은 비양자성 용매에 용해된 유리 상태의 γ-폴리글루탐산을 과량의 중탄산나트륨과 상온에서 16 시간 반응시켰을 때, 카르복시기의 20 mol%가 나트륨염 형태로 전환됨을 Ion coupled Plasmon spectroscopy (ICP)로 확인하였다. 반응 온도 또는 반응 시간을 증가시켜도 나트륨염 형태로 전환된 카르복시기의 몰 비율이 크게 증가하지는 않으며, 위와 같은 몰비의 카르복시기가 나트륨염으로 전환된 γ-폴리글루탐산은 바람직한 수용성을 나타냄이 확인되었다. 이렇게 일부의 카르복시기가 나트륨염 형태로 전환된 γ-폴리글루탐산을 DCC와 같은 카르보디이미드계 화합물의 존재 하에 화학식 1의 화합물과 반응시켜 활성화된 γ-폴리글루탐산을 제조할 수 있다. As a result of the experiments of the present inventors, Ion coupled 20% by mol of the carboxyl group was converted into the sodium salt form when the free γ-polyglutamic acid dissolved in an aprotic solvent such as DMSO was reacted with an excess of sodium bicarbonate for 16 hours at room temperature. Plasmon spectroscopy (ICP) confirmed. Increasing the reaction temperature or reaction time did not significantly increase the molar ratio of carboxyl groups converted to sodium salt form, and it was confirmed that γ-polyglutamic acid in which the above molar ratio of carboxyl groups were converted to sodium salts exhibited desirable water solubility. Thus, the activated γ-polyglutamic acid may be prepared by reacting γ-polyglutamic acid in which some carboxyl groups are converted to sodium salt form with a compound of Formula 1 in the presence of a carbodiimide-based compound such as DCC.

반응 시간에 따른 γ-폴리글루탐산의 분자량 변화는 내재 점도 (inherent viscosity, I.V.) 측정을 통하여 측정 가능하다. 반응 시간이 경과할수록 분해가 일어나 분자량이 감소한다. 치환된 화학식 1의 화합물 함량이 높을수록, 가교 반응에 의해 생성된 수화겔의 3차원 네트워크 구조를 이루는 가교점이 많아져 수화겔의 압축강도나 인장강도와 같은 물리적 강도도 증가하게 되며, 조직 접착력도 증가하게 된다. 다만, 고분자의 분자량이 너무 낮아지면, 생성된 수화겔의 강도가 낮게 되고, 너무 높아지면 친핵성 작용기를 갖는 고분자 수용액과의 혼합이 어려워져 수화겔의 강도가 낮아질 수 있다. The molecular weight change of γ-polyglutamic acid with reaction time can be measured by measuring the inherent viscosity (I.V.). As reaction time elapses, decomposition occurs and molecular weight decreases. The higher the substituted compound of Formula 1, the more the crosslinking points forming the three-dimensional network structure of the hydrogel produced by the crosslinking reaction, the higher the physical strength such as compressive strength and tensile strength of the hydrogel, and the higher the tissue adhesion. do. However, if the molecular weight of the polymer is too low, the strength of the produced hydrogel is low, if too high it is difficult to mix with the aqueous solution of the polymer having a nucleophilic functional group may be low strength of the hydrogel.

이러한 점을 고려하여, 상기 화학식 1의 화합물과의 반응 시간은 1 내지 16 시간, 구체적으로 3 내지 4 시간이 적절하고, 화학식 1의 화합물이 치환된 정도는 카르복시기의 몰비로서 0.1 내지 0.7, 구체적으로 0.3 내지 0.6이 바람직하다. 또, 상기 카르보디이미드계 화합물은 활성화 전의 γ-폴리글루탐산에 포함된 카르복시기의 몰수를 기준으로 0.1 내지 3, 구체적으로 1 내지 2의 몰비로 투입함이 바람직하며, 화학식 1의 화합물은 상기 카르복시기의 몰수를 기준으로 0.1 내지 3, 구체적으로 1 내지 2의 몰비로 투입함이 적절하다. 그리고, 반응 온도는 0 ~ 150℃, 구체적으로 20 ~ 70 ℃로 됨이 바람직하다. In consideration of this point, the reaction time with the compound of Formula 1 is suitably 1 to 16 hours, specifically 3 to 4 hours, and the degree to which the compound of Formula 1 is substituted is 0.1 to 0.7 as the molar ratio of the carboxyl group. 0.3 to 0.6 are preferred. In addition, the carbodiimide-based compound is preferably added in a molar ratio of 0.1 to 3, specifically 1 to 2, based on the number of moles of carboxyl groups contained in γ-polyglutamic acid before activation, the compound of Formula 1 is It is appropriate to add a molar ratio of 0.1 to 3, specifically 1 to 2, based on the number of moles. The reaction temperature is preferably 0 to 150 ° C, specifically 20 to 70 ° C.

한편, 상술한 방법으로 활성화된 γ-폴리글루탐산을 제조한 후에는, 이를 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자와 가교 반응시켜 가교체 및 수화겔을 제조할 수 있다. 이러한 가교 반응은 활성화된 γ-폴리글루탐산과, ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자가 혼합된 수용액 상태에서 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성화된 γ-폴리글루탐산의 수용액을 포함하는 제 1 액 및 상기 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자의 수용액을 포함하는 제 2 액을 혼합하여 진행할 수 있다. On the other hand, after preparing the γ-polyglutamic acid activated by the above-described method, it can be cross-linked with an ε-polylysine or polyethylene glycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups to prepare a crosslinked body and a hydrogel. This crosslinking reaction can be carried out in an aqueous solution in which the activated γ-polyglutamic acid and ε-polylysine or a polyethylene glycol polymer are mixed. For example, the first liquid including the activated aqueous solution of γ-polyglutamic acid and the second liquid including the aqueous solution of ε-polylysine or polyethylene glycol polymer may be mixed.

이때, 제 1 액과 제 2 액을 배합하는데 있어서 균일한 수화겔을 얻기 위해서는 쌍방 적절한 농도의 용액을 혼합하는 것이 바람직하다. 가교도(crosslinking density)는 고분자의 작용기 외에 고분자의 농도에 의해서도 조절될 수 있다. 고분자의 농도가 높을수록 가교도는 증가하지만, 일정 농도 이상에서는 침전이 일어나 균일한 수화겔을 생성하기 어려울 수 있으며, 고분자의 농도가 너무 낮으면 가교도가 낮아 수화겔의 강도가 약하게 되거나 제대로 생성되지 못할 수도 있다. 이러한 점을 고려하여, 수용액 중의 γ-폴리글루탐산과, ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자의 총 고분자의 농도는 1 내지 20 중량%, 구체적으로 2 내지 10 중량%, 보다 구체적으로 5 내지 7 중량%로 됨이 적절하다. At this time, in order to obtain a uniform hydrogel in mix | blending a 1st liquid and a 2nd liquid, it is preferable to mix the solution of both appropriate concentrations. Crosslinking density may be controlled by the concentration of the polymer in addition to the functional group of the polymer. The higher the concentration of the polymer, the higher the degree of crosslinking, but it may be difficult to produce a uniform hydrogel due to precipitation above a certain concentration. If the concentration of the polymer is too low, the strength of the hydrogel may be weak or not properly formed. . In view of this point, the concentration of γ-polyglutamic acid and the total polymer of the ε-polylysine or polyethylene glycol polymer in the aqueous solution is 1 to 20% by weight, specifically 2 to 10% by weight, more specifically 5 to 7% by weight. % Is appropriate.

또, 상기 제 1 액과 2 액을 제작하기 위한 수용매로서는 증류수 외에도 생리식염수나, 탄산수소나트륨 (NaHCO3), 붕산 또는 인산 등의 완충액 등 독성이 없는 것을 이용할 수 있다.In addition to the distilled water, as the aqueous solvent for preparing the first and second liquids, non-toxic agents such as physiological saline, buffers such as sodium hydrogencarbonate (NaHCO 3 ), boric acid, or phosphoric acid may be used.

제 1 액과 제 2 액의 고체성분 및 수용액 성분은 방사선 멸균에 의해 용이하게 멸균될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 50 kGy의 감마선, 더욱 바람직하게는 20 내지 30 kGy의 감마선 조사에 의해 멸균될 수 있다. 이와 같은 멸균처리는 겔화 시간이나, 그 밖의 수화겔의 물성에는 악영향을 미치지 않도록 조건을 설정하여 실시할 수 있다.Solid and aqueous components of the first and second liquids can be easily sterilized by radiation sterilization, preferably by gamma irradiation of 10 to 50 kGy, more preferably gamma irradiation of 20 to 30 kGy. Can be. Such sterilization can be carried out by setting the conditions so as not to adversely affect the gelation time or the physical properties of the other hydrogels.

그리고, 상기 가교 반응은 0 내지 50℃, 구체적으로는 25 에서 40℃에서 진행될 수 있고, 혼합으로부터 1 초 내지 200 초, 바람직하게는 2 초 내지 100 초, 보다 바람직하게는 3 초 내지 50 초 사이에 가교 반응(겔화)이 개시될 수 있다. 또, 상기 가교 반응을 위한 시간은 반응 온도 등에 따라 달라질 수 있지만, 5초 내지 20분, 구체적으로 10초 내지 10분간 진행될 수 있다. 그리고, 반응을 위한 수용액의 혼합시 자기 교반기 등을 사용하여 통상적인 방법으로 혼합할 수 있다. 또한, 상기 가교 반응(겔화)을 의료 현장에서 진행하여 바로 수화겔을 형성 및 적용할 경우에는, 가교 반응을 위한 수용액을 double barrel syringe와 같은 기구를 이용하여 혼합할 수 있다. And, the crosslinking reaction can be carried out at 0 to 50 ℃, specifically 25 to 40 ℃, from 1 second to 200 seconds, preferably from 2 seconds to 100 seconds, more preferably from 3 seconds to 50 seconds from the mixing The crosslinking reaction (gelling) can be initiated. In addition, the time for the crosslinking reaction may vary depending on the reaction temperature and the like, but may be performed for 5 seconds to 20 minutes, specifically 10 seconds to 10 minutes. And, when mixing the aqueous solution for the reaction can be mixed in a conventional manner using a magnetic stirrer or the like. In addition, when the crosslinking reaction (gelation) proceeds in the medical field to form and apply the hydrogel immediately, the aqueous solution for the crosslinking reaction can be mixed using a device such as a double barrel syringe.

이와 같이, 상술한 제조 방법에 따르면, 생리 조건 하에서도 빠른 겔화를 통해 우수한 특성을 갖는 수화겔을 얻을 수 있으므로, 이러한 수화겔을 의료 현장에서 조직 접착 등을 위해 매우 바람직하게 적용할 수 있다. As described above, according to the above-described manufacturing method, a hydrogel having excellent properties can be obtained through rapid gelation even under physiological conditions, and thus, the hydrogel can be very preferably applied for tissue adhesion in a medical field.

상술한 방법으로 제조된 수화겔은 동결 건조하여 스펀지나 시트 형태로 제공되거나, 분말화될 수도 있으며, 이러한 형태로 유착방지제, 흡수제, 약물 전달용 등으로 사용될 수 있다. 또한, 이하에 더욱 상세히 설명하겠지만, 수화겔의 형성을 위한 각 성분(예를 들어, 활성화된 γ-폴리글루탐산과, ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자)을 포함하는 키트 또는 조성물에 대해 의료 현장에서 가교 반응(겔화) 등을 진행해 상술한 수화겔을 형성함으로써, 이를 생체 조직의 접착에 적용할 수 있다. 이러한 조직 접착에 대한 적용을 위해, 생체 조직 상에 활성화된 γ-폴리글루탐산과, ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자를 포함하는 혼합물, 예를 들어, 혼합 수용액을 형성한 후, 이러한 수용액을 가교 반응(겔화)시켜 수화겔을 형성하고 생체 조직 상에 코팅을 형성할 수 있다. The hydrogel prepared by the above-described method may be freeze-dried to be provided in the form of a sponge or a sheet, or may be powdered, and may be used as an anti-adhesion agent, an absorbent, or a drug delivery agent in such a form. In addition, as will be described in more detail below, a kit or composition containing each component (eg, activated γ-polyglutamic acid and an ε-polylysine or polyethyleneglycol polymer) for formation of a hydrogel is used in the medical field. By carrying out the crosslinking reaction (gelation) or the like to form the hydrogel described above, it can be applied to adhesion of living tissue. For application to such tissue adhesion, after forming a mixture containing activated γ-polyglutamic acid and ε-polylysine or polyethylene glycol polymer, for example, a mixed aqueous solution, on the biological tissue, the aqueous solution is crosslinked. Reaction (gelling) can form a hydrogel and a coating on living tissue.

이에 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상술한 수화겔의 제조를 위한 키트가 제공된다. 이러한 수화겔 제조용 키트는 적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a kit for the preparation of the hydrogel described above. Such a hydrogel manufacturing kit may include γ-polyglutamic acid having at least a portion of carboxyl groups activated and an ε-polylysine or polyethyleneglycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups.

상술한 바와 같이, 일 구현예의 수화겔은 생리 조건 하에서도 빠른 겔화 속도로 얻어질 수 있다. 따라서, 이러한 수화겔은 이의 형성을 위한 각 성분을 포함하는 겔화전의 키트 또는 조성물 등의 형태로서, 조직 접착 등을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 각 성분을 포함하는 키트 또는 조성물이 생체 조직에 적용된 후, 생체 조직 상에서 겔화가 이루어져 수화겔이 형성되고, 조직 접착의 작용을 나타낼 수 있다. 이러한 용도 등을 위해, 상기 또 다른 구현예의 키트가 사용될 수 있다. As described above, the hydrogel of one embodiment can be obtained at a high gelation rate even under physiological conditions. Therefore, such hydrogel can be used for tissue adhesion or the like in the form of a kit or composition before gelation including each component for its formation. For example, after the kit or composition including each of the above components is applied to the living tissue, gelation may be performed on the living tissue to form a hydrogel, and may exhibit the function of tissue adhesion. For this purpose and the like, the kit of another embodiment can be used.

구체적 실시예에 따르면, 이러한 수화겔 제조용 키트는 활성화된 γ-폴리글루탐산의 수용액을 포함하는 제 1액 및 친핵성 작용기를 갖는 고분자의 수용액을 포함하는 제 2 액을 포함할 수 있다. 이러한 키트는 제 1 액 및 제 2 액의 수용액을 혼합해 사용할 수 있다. According to a specific embodiment, such a hydrogel manufacturing kit may include a first liquid containing an aqueous solution of activated γ-polyglutamic acid and a second liquid including an aqueous solution of a polymer having nucleophilic functional groups. Such a kit can be used by mixing an aqueous solution of the first liquid and the second liquid.

상기 제 1 액과 제 2 액의 혼합 및 사용은 여러 가지 방법에 의해 실시할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 액의 원액의 한쪽을 생체 조직 등의 피착체 표면에 도포하고, 계속하여 제 1 및 제 2 액의 나머지 한쪽의 원액을 다른 피착체 표면에 도포함으로써 혼합을 실시할 수 있다. 또한, 제 1 액과 제 2액이 double barrel syringe와 같은 어플리케이터에서 혼합되어 도포를 실시할 수도 있다. 제 1 액과 제 2 액의 혼합비(체적비)는 통상 0.5 내지 2.0으로 설정된다.The mixing and use of the first liquid and the second liquid can be carried out by various methods. For example, mixing is performed by applying one of the stock solutions of the first and second liquids to the surface of an adherend such as a living tissue, and then applying the other stock solution of the first and second solutions to the surface of the other adherend. can do. In addition, the first liquid and the second liquid may be mixed in an applicator such as a double barrel syringe to apply the coating. The mixing ratio (volume ratio) of the first liquid and the second liquid is usually set to 0.5 to 2.0.

제 1 액과 제 2 액이 혼합되면 γ-폴리글루탐산의 활성화된 카르복시기(숙신이미드 에스테르기 등)와, 친핵성 작용기 사이에 아미드, 티오아미드 또는 에스테르 결합이 형성되고, 이것이 가교점이 되어 3차원 네트워크 구조를 갖는 수화겔이 형성될 수 있다. 그 결과, 겔화가 혼합으로부터 1 초 내지 200 초, 바람직하게는 2 초 내지 100 초, 보다 바람직하게는 3 초 내지 50 초 사이에 발생할 수 있다. 다만, 혼합으로부터 겔화까지의 바람직한 시간은 용도에 따라서 다소 다를 수 있기는 하지면, 겔화 시간이 2 초 이하인 경우에는 원활한 도포가 어려울 수 있고, 지나치게 길어지면 겔의 형성 전에 용액으로 흘러버릴 수 있어 사용이 쉽지 않다. When the first liquid and the second liquid are mixed, an amide, thioamide, or ester bond is formed between the activated carboxyl group of γ-polyglutamic acid (such as succinimide ester group) and the nucleophilic functional group, which becomes a crosslinking point and becomes three-dimensional. A hydrogel having a network structure can be formed. As a result, gelation can occur from 1 second to 200 seconds, preferably from 2 seconds to 100 seconds, more preferably from 3 seconds to 50 seconds from mixing. However, although the preferred time from mixing to gelation may vary somewhat depending on the application, when the gelling time is 2 seconds or less, smooth application may be difficult, and if it is too long, it may flow into the solution before the gel is formed. This is not easy.

한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상술한 수화겔을 이용한 조직 접착제 조성물이 제공된다. 상술한 바와 같이, 상기 수화겔은 이의 형성을 위한 각 성분을 포함하는 겔화 전의 조성물 형태로서, 생체 조직 접착을 위해 바람직하게 사용될 수 있다. 따라서, 상기 조직 접착제 조성물의 일 실시예는 수화겔의 제조를 위한 각 성분, 예를 들어, 적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자를 포함할 수 있다. On the other hand, according to another embodiment of the invention, there is provided a tissue adhesive composition using the above-mentioned hydrogel. As described above, the hydrogel is preferably in the form of a composition before gelation including each component for its formation, and may be preferably used for adhesion to a living tissue. Accordingly, one embodiment of the tissue adhesive composition is an ε-polylysine or polyethylene glycol having each component for preparing a hydrogel, for example, γ-polyglutamic acid having at least some carboxyl groups activated thereon and a plurality of nucleophilic functional groups. It may include a polymer.

적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자를 포함하는 일 실시예의 조성물은 25 내지 40℃의 온도 범위, 예를 들어, 생리 조건 근방에서 체내 적용될 수 있으며, 혼합시 10 분 이내, 구체적으로 2분 이내, 보다 구체적으로 5 내지 30초 이내에 겔화가 일어나 수화겔을 형성할 수 있다. 따라서, 이러한 조성물을 생체 조직에 적용한 후 단 시간 내에 겔화시켜 조직 접착시킬 수 있으므로, 의료 현장에서의 바람직한 적용이 가능하다. A composition of one embodiment comprising at least a portion of a carboxyl group-activated γ-polyglutamic acid and an ε-polylysine or polyethyleneglycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups, has a temperature range of 25-40 ° C. It can be applied in the body in the vicinity of the conditions, the gelation may occur within 10 minutes, specifically 2 minutes, more specifically 5 to 30 seconds when mixed to form a hydrogel. Therefore, since such a composition can be gelled within a short time after application to living tissue, the tissue can be adhered to, and thus, preferable application in the medical field is possible.

상술한 조직 접착제 조성물을 적용하는 방법은, 이미 수화겔 제조용 키트에 대해 설명한 바와 같으므로, 이에 대한 더 이상의 설명은 생략하기로 한다. Since the method of applying the above-described tissue adhesive composition has already been described with respect to the kit for preparing hydrogel, further description thereof will be omitted.

상기 조직 접착제 조성물은 국소적 상처 봉합, 위장관 문합술, 혈관 문합술, 안과 수술과 같은 수술과 같은 다양한 용도로서 응용될 수 있다.The tissue adhesive composition may be applied for a variety of uses such as surgery such as topical wound closure, gastrointestinal anastomosis, vascular anastomosis, ophthalmic surgery.

본 발명의 따른 수화겔은 생리 조건 하에서 단 시간 내에 겔화가 가능하여 빠른 겔화 속도를 나타낸다. 또한, 상기 수화겔은 생체 조직 내에서의 접착제로서 사용이 가능할 정도로 높은 접착력 및 높은 파열강도를 가진다. The hydrogel according to the present invention is capable of gelation within a short time under physiological conditions, showing a high gelation rate. In addition, the hydrogel has a high adhesive strength and high burst strength enough to be used as an adhesive in biological tissues.

따라서, 상기 수화겔은 생체 조직 접착 등과 같은 다양한 용도로 매우 바람직하게 사용될 수 있다. Therefore, the hydrogel can be very preferably used for various purposes such as adhesion to biological tissues.

도 1은 활성화된 γ-폴리글루탐산과 ε-폴리라이신의 가교 반응으로 제조된 수화겔의 분해 거동 (in vitro degradation)을 나타낸 도면이다 1 is a diagram showing the degradation behavior (in vitro degradation) of the hydrogel prepared by the crosslinking reaction of the activated γ-polyglutamic acid and ε-polylysine

이하, 실시예를 통하여 발명을 보다 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 대표적으로 예시하기 위한 것일 뿐이며, 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are only intended to illustrate the present invention, but the scope of the invention is not limited by these examples.

제조예 1: 활성화된 γ-폴리글루탐산 의 제조 Preparation Example 1 Preparation of Activated γ-polyglutamic Acid

건조된 500ml 둥근 2구 유리 플라스크에 γ-폴리글루탐산(γ-PGA, 중량 평균 분자량 50, 500, 1,000kDa)을 카르복실 유닛 기준으로 40mmol (5.16 g)만큼 넣고, 디메틸술폭사이드(DMSO) 250ml을 넣어, 50℃에서 5시간 동안 교반하여 균일하게 용해시킨 후, 탄산수소나트륨 80mmol(6.7g)을 투입하여 50℃에서 16시간 동안 반응시켰다. 반응 결과, 카르복시기의 20mol%가 나트륨염 형태로 전환됨을 Ion coupled Plasmon spectroscopy (ICP)로 확인하였다. 이후 반응용액의 온도를 실온(25℃)으로 낮춘 후, N-하이드록시숙신이미드(NHS)를 표 1에 기재된 몰비에 따라 정량하여 투입하고 감압 하에서 수분을 제거하였다. 건조된 100ml 둥근 2구 유리 플라스크에 디사이클로헥실카르보디이미드(DCC)를 표 1에 기재된 몰비에 따라 정량하고 디메틸술폭사이드(15w/v%)를 투입하여 녹인 후 감압 하에서 수분을 제거하였다. 디사이클로헥실카르보디이미드 용액을 캐뉼라를 통하여 질소 하에서 γ-폴리글루탐산 용액에 투입한 후 균일하게 혼합될 수 있도록 교반하면서 질소 하에서 표 2에 기재된 바와 같이 1 내지 5시간 동안 반응시켰다.Into a dried 500 ml round two-necked glass flask was added γ-polyglutamic acid (γ-PGA, weight average molecular weight 50, 500, 1,000 kDa) by 40 mmol (5.16 g) based on the carboxyl unit, and 250 ml of dimethyl sulfoxide (DMSO). The mixture was stirred for 5 hours at 50 ° C. to be uniformly dissolved, and 80 mmol (6.7 g) of sodium bicarbonate was added and reacted at 50 ° C. for 16 hours. As a result, it was confirmed by Ion coupled Plasmon spectroscopy (ICP) that 20mol% of the carboxyl group is converted to the sodium salt form. After the temperature of the reaction solution was lowered to room temperature (25 ° C.), N-hydroxysuccinimide (NHS) was quantitatively added according to the molar ratio shown in Table 1, and water was removed under reduced pressure. Dicyclohexylcarbodiimide (DCC) was quantified according to the molar ratio shown in Table 1 in a dried 100 ml round two-necked glass flask, and dimethyl sulfoxide (15w / v%) was added to dissolve and water was removed under reduced pressure. The dicyclohexylcarbodiimide solution was added to the γ-polyglutamic acid solution under nitrogen through a cannula and then reacted under nitrogen for 1 to 5 hours while stirring to ensure uniform mixing.

반응 종료 후 생성된 우레아(urea)를 제거하기 위하여 반응액을 여과하면서 동시에 테트로하이드로퓨란(THF)과 클로로포름(Chloroform)의 혼합 용매 1200ml 에 침전시켰다. THF로 3회 세척하여 미반응 NHS와 DCC를 완전히 제거한 후 잔류하는 용매를 제거하기 위하여 90℃로 유지된 진공 오븐에서 16 시간 이상 건조하였다. 최종적으로 활성화된 γ-폴리글루탐산을 얻었다.After the completion of the reaction, the reaction solution was filtered and precipitated in 1200 ml of a mixed solvent of tetrahydrofuran (THF) and chloroform (Chloroform) to remove urea. After washing three times with THF to completely remove the unreacted NHS and DCC and dried in a vacuum oven maintained at 90 ℃ for more than 16 hours to remove the remaining solvent. Finally activated γ-polyglutamic acid was obtained.

치환된 NHS의 함량은 Hydroxamate 방법을 이용하여 UV-VIS spectroscopy 측정을 통해 다음과 같은 방법으로 구하고, DCC와 NHS 투입량에 대한 NHS 치환도를 표 1에 나타내었다.
Substituted NHS content was determined by the following method through UV-VIS spectroscopy measurement using Hydroxamate method, and NHS substitution degree for DCC and NHS dosages is shown in Table 1.

<γ-폴리글루탐산에 도입된 NHS 의 정량><quantification of NHS introduced into γ-polyglutamic acid>

활성화된 γ-폴리글루탐산에 도입된 NHS의 함량은 하이드록사메이트 방법 (hydroxamate method, H.Iwata et al., Biomaterials, 19, 1869, 1998)을 이용하여 측정하였다. 0.1~0.2umol NHS 용액 1ml에 0.2N NaOH 용액 0.2ml을 가한 후 60℃ 에서 10분간 방치하였다. 10분 뒤, 0.85N HCl 용액 1.5ml을 가하여 산성화하였다. 그리고 NHS와 착화물을 형성하여 발색을 유발시키기 위해 0.1N HCl 용액에 5%로 용해시킨 염화제이철(FeCl3)을 가한 뒤 500nm에서 흡광도를 측정하였다. NHS의 농도에 따라 얻어진 흡광도를 통해 표준곡선을 작성하였다. 위와 동일한 방법으로 활성화된 γ-폴리글루탐산의 흡광도를 측정하고 표준곡선으로부터 γ-폴리글루탐산에 도입된 NHS의 함량을 계산하였다.
The content of NHS introduced into the activated γ-polyglutamic acid was measured using the hydroxamate method (H. Iwata et al., Biomaterials, 19, 1869, 1998). 0.2 ml of 0.2N NaOH solution was added to 1 ml of 0.1-0.2umol NHS solution, and the mixture was left at 60 ° C for 10 minutes. After 10 minutes, 1.5 ml of 0.85N HCl solution was added and acidified. In order to form complexes with NHS to induce color development, ferric chloride (FeCl 3 ) dissolved in 5% in 0.1N HCl solution was added, and absorbance was measured at 500 nm. A standard curve was prepared from the absorbance obtained according to the concentration of NHS. The absorbance of the activated γ-polyglutamic acid was measured in the same manner as above, and the content of NHS introduced into γ-polyglutamic acid was calculated from the standard curve.

DCC, NHS 투입량에 따른 γ-PGA의 NHS 의 도입 비율 (반응시간, 2 시간)Introduction ratio of NHS to γ-PGA according to DCC and NHS input (reaction time, 2 hours) 번호number γ-PGA
중량평균 분자량 (kDa)
γ-PGA
Weight average molecular weight (kDa)
[NHS]/[COOH][NHS] / [COOH] [DCC]/[COOH][DCC] / [COOH] γ-PGA에 대한 NHS 의 도입 비율:
[COO-NHS]/
([COOH]+[COO-NHS])
Introduction ratio of NHS to γ-PGA:
[COO-NHS] /
([COOH] + [COO-NHS])
T-1T-1 500500 0.20.2 0.20.2 0.050.05 T-2T-2 500500 0.40.4 0.40.4 0.130.13 T-3T-3 500500 0.60.6 0.60.6 0.150.15 T-4T-4 500500 0.80.8 0.80.8 0.240.24 T-5T-5 500500 1.01.0 1.01.0 0.250.25 T-6T-6 500500 1.21.2 1.21.2 0.250.25 T-7T-7 500500 1.21.2 0.70.7 0.170.17 T-8T-8 500500 1.21.2 1.51.5 0.290.29 T-9T-9 500500 1.21.2 2.02.0 0.280.28

상기 표 1을 참고하면, 상온에서 2시간 동안 반응시켰을 때, 카르복실기와 동일한 양을 투입할 때까지는 NHS와 DCC의 양이 증가하면 NHS의 치환도가 증가하였다. 그러나 카르복실기에 대하여 과량의 NHS와 DCC를 반응시켜도 전체 카르복실기의 30몰% 정도까지만 치환됨을 알 수 있었다. Referring to Table 1, when reacted for 2 hours at room temperature, the NHS and the degree of DCC increased until the same amount of carboxyl groups was added, the degree of substitution of NHS increased. However, even when excess NHS and DCC were reacted with the carboxyl group, only 30 mol% of the carboxyl group was substituted.

반응시간에 대한 변화를 알아보기 위해, NHS와 DCC의 함량을 [NHS]/[COOH] = 1.2, [DCC]/[COOH] = 1.5로 고정하고, 반응 시간을 1 ~ 5 시간으로 변화시켰고, γ-폴리글루탐산의 분자량 NHS 치환도 측정결과를 표 2에 나타내었다. 상온 반응 시간 3 시간까지는 γ-PGA에 대한 NHS 치환도가 증가하였으나, 그 이후로는 45~49 몰% 수준으로 치환도가 크게 증가하지 않았다. To determine the change in reaction time, the content of NHS and DCC was fixed at [NHS] / [COOH] = 1.2, [DCC] / [COOH] = 1.5, and the reaction time was changed to 1-5 hours, Table 2 shows the measurement results of the molecular weight NHS substitution degree of γ-polyglutamic acid. NHS substitution degree for γ-PGA increased up to 3 hours at room temperature, but thereafter, the substitution degree did not increase significantly to 45-49 mol%.

또한, NHS 치환 반응 동안의 γ-폴리글루탐산의 분자량 감소 경향을 조사하기 위하여 내재점도 (Inherent Viscosity, I.V.)를 측정하였다. NHS 치환된 γ-폴리글루탐산을 pH 7.0 disodium phosphate buffer 수용액에 0.1 g/dl 농도로 용해한 후, 용액을 0.45 ㎛의 Nylon 시린지 필터로 여과하고 25 ℃에서 점도를 측정(AUTOVISCRI, Cannon, Japan)해 표 2에 결과를 나타내었다. γ-폴리글루탐산의 분자량은 반응 시간 5시간까지 지속적으로 감소함을 알 수 있다.
Inherent viscosity (Inherent Viscosity, IV) was also measured to investigate the trend of decreasing molecular weight of γ-polyglutamic acid during NHS substitution reaction. After dissolving NHS-substituted γ-polyglutamic acid at 0.1 g / dl in pH 7.0 disodium phosphate buffer aqueous solution, the solution was filtered through a 0.45 μm Nylon syringe filter and the viscosity was measured at 25 ° C. (AUTOVISC R I, Cannon, Japan) The results are shown in Table 2. It can be seen that the molecular weight of γ-polyglutamic acid is continuously decreased until the reaction time of 5 hours.

반응시간에 따른 γ-PGA의 NHS 의 도입 비율 및 내재 점도 변화([NHS]/[COOH] = 1.2, [DCC]/[COOH] = 1.5)NHS introduction ratio and intrinsic viscosity change of γ-PGA with reaction time ([NHS] / [COOH] = 1.2, [DCC] / [COOH] = 1.5) 시험exam [COO-NHS]/
([COOH]+[COO-NHS])
[COO-NHS] /
([COOH] + [COO-NHS])
내재 점도 (dL/g)Intrinsic Viscosity (dL / g)
γ-PGA MW
반응시간
γ-PGA MW
Reaction time
50 kDa50 kDa 500 kDa500 kDa 1,000kDa1,000kDa 50 kDa50 kDa 500 kDa500 kDa
T-10T-10 1h1h 0.180.18 0.220.22 0.210.21 3.223.22 4.524.52 T-11T-11 2h2h 0.290.29 0.350.35 0.340.34 2.162.16 4.044.04 T-12T-12 3h3h 0.380.38 0.450.45 0.490.49 1.651.65 3.113.11 T-13T-13 4h4h 0.350.35 0.490.49 0.480.48 1.171.17 2.562.56 T-14T-14 5h5h 0.370.37 0.490.49 0.450.45 1.051.05 1.231.23

실시예 1~5: 활성화된 γ-폴리글루탐산과 ε-폴리라이신의 가교 반응 Examples 1-5: Crosslinking Reaction of Activated γ-polyglutamic Acid with ε-polylysine

표 2의 T-12 조건에 맞춰 합성한 활성화된 γ-폴리글루탐산(중량평균 분자량 50, 500, 1,000kDa)과 ε-폴리라이신을 가교 반응시켰다. Na2HPO4 7% 수용액 1ml에 활성화된 γ-폴리글루탐산을 표 3의 양대로 녹여 그 수용액 (제 1 액)을 조제하였다. 동일하게 Na2HPO4 7% 수용액 1 ml에 ε-폴리라이신 브롬산염 (ε-PL.HBr)을 표 3의 양대로 녹여 ε-폴리라이신 수용액 (제 2 액)을 조제하였다. 제1 액과 제 2 액을 각각 0.5ml 를 1ml 용량의 주사기에 채취하였다. 2개의 주사기를 dual barrel syringe에 장착하여, 주사바늘 내에서 1차 혼합이 되도록 하여 적용하였다.
Activated γ-polyglutamic acid (weight average molecular weight 50, 500, 1,000 kDa) and ε-polylysine synthesized according to T-12 conditions of Table 2 were crosslinked. Activated γ-polyglutamic acid was dissolved in 1 ml of Na 2 HPO 4 7% aqueous solution in the amount shown in Table 3 to prepare an aqueous solution (first liquid). In the same manner, ε-polylysine bromate (ε-PL.HBr) was dissolved in 1 ml of a 7% aqueous solution of Na 2 HPO 4 in the amounts shown in Table 3 to prepare an aqueous solution of ε-polylysine (second solution). 0.5 ml of the 1st liquid and the 2nd liquid were extract | collected into the syringe of 1 ml volume, respectively. Two syringes were mounted in a dual barrel syringe and applied to the primary mixture in the needle.

활성화된 γ-폴리글루탐산 (완충액: Na2HPO4 7% 수용액)과 ε-폴리라이신 (완충액: Na2HPO4 7% 수용액)의 가교 반응 조건Crosslinking reaction condition of activated γ-polyglutamic acid (buffer: 7% aqueous solution of Na 2 HPO 4 ) and ε-polylysine (buffer: 7% aqueous solution of Na 2 HPO 4 ) 실시예Example γ-폴리글루탐산 중량평균 분자량 (kDa)γ-polyglutamic acid weight average molecular weight (kDa) ε-폴리라이신 중량평균 분자량 (Da)ε-polylysine weight average molecular weight (Da) 제 1 액의 고분자 농도 (%)Polymer concentration of the first liquid (%) 제 2 액의 고분자 농도 (%)Polymer concentration of the second liquid (%) 고분자
농도 (g/ml)
Polymer
Concentration (g / ml)
실시예 1Example 1 5050 4,0004,000 1010 22 66 실시예 2Example 2 500500 4,0004,000 88 22 55 실시예 3Example 3 500500 4,0004,000 1010 22 66 실시예 4Example 4 500500 4,0004,000 1212 22 77 실시예 5Example 5 1,0001,000 4,0004,000 1010 22 66

실시예 6~7: 활성화된 γ-폴리글루탐산과 ε-폴리라이신의 가교 반응 Examples 6-7: Crosslinking Reaction of Activated γ-polyglutamic Acid with ε-polylysine

표 2의 T-12 조건에 맞춰 합성한 활성화된 γ-폴리글루탐산과 ε-폴리라이신을 가교 반응시켰다. Na2HPO4 7% 수용액 1ml에 활성화된 γ-폴리글루탐산을 표 4의 양대로 녹여 그 수용액 (제 1 액)을 조제하였다. 동일하게 Na2HPO4 7 % 수용액과 0.3 M PBS 혼합 용매 1 ml에 ε-폴리라이신 브롬산염 (ε-PL.HBr)을 표 4의 양대로 녹여 ε-폴리라이신 수용액 (제 2 액)을 조제하였다. 제1 액과 제 2 액을 각각 0.5ml 를 1ml 용량의 주사기에 채취하였다. 2 개의 주사기를 dual barrel syringe에 장착하여, 주사바늘 내에서 1차 혼합이 되도록 하여 적용하였다. Activated γ-polyglutamic acid and ε-polylysine synthesized according to T-12 conditions of Table 2 were crosslinked. Activated γ-polyglutamic acid was dissolved in 1 ml of Na 2 HPO 4 7% aqueous solution in the amount shown in Table 4 to prepare an aqueous solution (first liquid). In the same manner, ε-polylysine bromate (ε-PL.HBr) was dissolved in 1 ml of a mixed solution of 7% Na 2 HPO 4 and 0.3 M PBS in an amount of Table 4 to prepare an aqueous solution of ε-polylysine (second solution). . 0.5 ml of the 1st liquid and the 2nd liquid were extract | collected into the syringe of 1 ml volume, respectively. Two syringes were mounted in a dual barrel syringe and applied to the primary mix in the needle.

활성화된 γ-폴리글루탐산 (완충액: Na2HPO4 7% 수용액)와 ε-폴리라이신 (완충액: Na2HPO4 7% + 0.3M PBS 혼합용액)의 가교 반응 조건Crosslinking reaction conditions of activated γ-polyglutamic acid (buffer: Na 2 HPO 4 7% aqueous solution) and ε-polylysine (buffer: Na 2 HPO 4 7% + 0.3 M PBS mixed solution) 실시예Example γ-폴리글루탐산 중량평균 분자량 (kDa)γ-polyglutamic acid weight average molecular weight (kDa) ε-폴리라이신 중량평균 분자량 (Da)ε-polylysine weight average molecular weight (Da) 제 1 액의 고분자 농도 (%)Polymer concentration of the first liquid (%) 제 2 액의 고분자 농도 (%)Polymer concentration of the second liquid (%) 고분자
농도 (g/ml)
Polymer
Concentration (g / ml)
실시예 6Example 6 1,0001,000 4.0004.000 1010 22 66 실시예 7Example 7 1,0001,000 4,0004,000 1212 22 77

실시예 8~9: 활성화된 γ-폴리글루탐산과 화학식 3의 폴리에틸렌글리콜계 고분자(X는 아민기)의 가교 반응 Examples 8-9: Crosslinking Reaction of Activated γ-polyglutamic Acid with Polyethylene Glycol-Based Polymer of Formula 3 (X is an Amine Group)

표 2의 T-12 조건에 맞춰 합성한 활성화된 γ-폴리글루탐산(중량평균 분자량: 1,000kDa)과 화학식 3의 폴리에틸렌글리콜계 고분자(X는 아민기)를 가교 반응시켰다. Na2HPO4 7% 수용액 1ml에 활성화된 γ-폴리글루탐산을 표 5의 양대로 녹여 그 수용액 (제 1 액)을 조제하였다. 동일하게 Na2HPO4 7 % 수용액 1 ml에 폴리에틸렌글리콜계 고분자(중량평균 분자량: 20kDa)를 표 5의 양대로 녹여 폴리에틸렌글리콜계 고분자의 수용액 (제 2 액)을 조제하였다. 제 1 액과 제 2 액을 각각 0.5ml 를 1ml 용량의 주사기에 채취하였다. 2 개의 주사기를 dual barrel syringe에 장착하여, 주사바늘 내에서 1차 혼합이 되도록 하여 적용하였다.Activated γ-polyglutamic acid (weight average molecular weight: 1,000 kDa) synthesized according to T-12 conditions of Table 2 was crosslinked with a polyethylene glycol polymer (X is an amine group). Activated γ-polyglutamic acid was dissolved in 1 ml of Na 2 HPO 4 7% aqueous solution in the amount shown in Table 5 to prepare an aqueous solution (first liquid). Similarly, polyethylene glycol polymer (weight average molecular weight: 20 kDa) was dissolved in 1 ml of Na 2 HPO 4 7% aqueous solution in the amount shown in Table 5 to prepare an aqueous solution of polyethylene glycol polymer (second solution). 0.5 ml of the 1st liquid and the 2nd liquid were extract | collected into the syringe of 1 ml volume, respectively. Two syringes were mounted in a dual barrel syringe and applied to the primary mix in the needle.

활성화된 γ-폴리글루탐산 (완충액: Na2HPO4 7% 수용액)와 화학식 3의 폴리에틸렌글리콜계 고분자(X는 아민기)(완충액: Na2HPO4 7% 수용액)의 가교 반응 조건Crosslinking reaction conditions of the activated γ-polyglutamic acid (buffer: Na 2 HPO 4 7% aqueous solution) and the polyethylene glycol polymer of formula 3 (X is an amine group) (buffer: Na 2 HPO 4 7% aqueous solution) 실시예Example γ-폴리글루탐산 중량평균 분자량 (kDa)γ-polyglutamic acid weight average molecular weight (kDa) 폴리에틸렌글리콜계 고분자 중량평균 분자량 (kDa)Polyethyleneglycol polymer weight average molecular weight (kDa) 제 1 액의 고분자 농도 (%)Polymer concentration of the first liquid (%) 제 2 액의 고분자 농도 (%)Polymer concentration of the second liquid (%) 고분자
농도 (g/ml)
Polymer
Concentration (g / ml)
실시예 8Example 8 1,0001,000 2020 1010 1010 1010 실시예 9Example 9 1,0001,000 2020 1010 2020 1515

시험예 1: 겔화시간의 측정 Test Example 1 Measurement of Gelation Time

실시예 1~9에 따라 제조된 제 1 액과 제 2 액을 각각 1ml 주사기에 0.5ml씩 채취한 이후, 투명한 폴리스티렌 재질의 24웰 세포 배양 판에서 자기 교반기를 이용하여 두 액을 교반하였다. 직경 4mm, 길이 12mm 크기의 자기 교반기를 사용하여, 상온에서 500rpm 의 속도로 교반하였으며 제 1 액과 제 2 액이 투입된 직후부터 자기교반기가 정지 할 때까지의 시간을 스톱워치로 계측하고 그 결과는 표 6에 나타내었다. 0.5 ml of the first liquid and the second liquid prepared according to Examples 1 to 9 were each collected in 1 ml syringes, and then the two liquids were agitated in a 24-well cell culture plate made of transparent polystyrene. Using a magnetic stirrer with a diameter of 4 mm and a length of 12 mm, the mixture was stirred at a speed of 500 rpm at room temperature. The time from the first liquid and the second liquid to the stop of the magnetic stirrer was measured with a stopwatch. 6 is shown.

활성화된 γ-폴리글루탐산과 ε-폴리라이신의 가교 반응에서는 γ-폴리글루탐산의 분자량이 증가할수록 NHS의 치환 정도가 증가하여 겔화 시간이 감소하는 것을 확인하였다. 분자량 1,000 kDa의 γ-폴리글루탐산의 경우 Na2HPO4 7% 수용액에서의 겔화 시간이 매우 짧으나, Na2HPO4 7% 수용액에 0.3M PBS 혼합 수용액을 사용하는 경우에는 겔화 시간이 지연될 수 있음을 확인하였다. In the crosslinking reaction between the activated γ-polyglutamic acid and ε-polylysine, as the molecular weight of γ-polyglutamic acid increases, the degree of substitution of NHS increases, and gelation time decreases. For γ- polyglutamic acid having a molecular weight of 1,000 kDa Na 2 HPO 4 7 so that the gel time of the solution in% short but, in the case of using the mixed aqueous solution in PBS 0.3M Na 2 HPO 4 7% aqueous solution has either a gelation time delay It was confirmed.

또한, 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 폴리에틸렌 글리콜계 고분자의 가교 반응은 고분자의 농도가 증가할수록 아민기가 증가하여 겔화 시간이 감소하나, 폴리라이신과의 반응보다는 겔화 시간이 길었다.
In addition, the crosslinking reaction between the activated γ-polyglutamic acid and the polyethylene glycol-based polymer increased the amine group as the polymer concentration increased, but the gelation time was decreased, but the gelation time was longer than the reaction with polylysine.

시험예 2: 접착강도의 측정 Test Example 2 Measurement of Adhesive Strength

실시예 9에서 제조된 제 1 액과 제 2 액을 각각 1 ml 주사기에 0.15ml씩 채취하였다. 냉동된 돼지 피부를 상온에서 해동한 이후 탈지하여 1×5 cm 가 되도록 잘라 놓았다. 1ml 주사기에 채취된 제 1 액과 제 2 액을 dual barrel syringe를 사용하여 각각 0.1ml씩 혼합하여 반응액의 부피가 0.2ml가 되도록 하여 돼지 피부의 표면에 1×1cm2 넓이로 도포하였다. 동일한 크기의 돼지 피부를 접합한 이후 50g 의 하중을 가하여 10분 동안 방치하여 겔이 경화되도록 하였다. 10분이 지난 이후 하중을 제거하고 인장시험기(H5K-T, Hounsfield사)를 이용하여 접착된 돼지 피부가 서로 박리될 때까지 100mm/min 의 속도로 전단력을 계속 부과하며 박리될 때의 부하 하중을 접착강도로 했다. The first liquid and the second liquid prepared in Example 9 were each collected 0.15 ml in a 1 ml syringe. Frozen pig skin was thawed at room temperature and then degreased and cut into 1 × 5 cm. The first liquid and the second liquid collected in the 1ml syringe were mixed by 0.1ml each using a dual barrel syringe so that the volume of the reaction solution was 0.2ml, and was applied to the surface of the pig skin 1 × 1 cm 2 . After splicing pig skin of the same size, 50 g of the load was applied and left for 10 minutes to allow the gel to cure. After 10 minutes, remove the load and use a tensile tester (H5K-T, Hounsfield) to continuously apply shear force at a rate of 100mm / min until the bonded pig skin is peeled from each other and adhere the load load when peeled. It was as a robbery.

그 결과를 표 6에 나타내었다. 제 2 액으로 ε-폴리라이신을 사용한 경우에 분자량이 증가할수록 접착 강도가 증가하였다. 실시예 9의 경우 겔화 시간은 더 오래 걸리나 그 접착 강도는 높음이 확인되었다.
The results are shown in Table 6. When ε-polylysine was used as the second liquid, the adhesive strength increased with increasing molecular weight. In the case of Example 9 it was confirmed that the gelation time takes longer, but its adhesive strength is high.

시험예 3: 파열강도의 측정 Test Example 3 Measurement of Burst Strength

파열강도는 ASTM2392 에 명시된 방법에 의하여 측정하였다. 실시예 1~9에서 제조된 제 1 액과 제 2 액을 각각 1 ml 주사기에 0.35ml씩 채취하였다. 콜라겐 케이싱을 물과 에탄올에 각각 2회 세척하여 콜라겐 케이싱에 묻어있는 글리세린을 제거한 이후 3×3cm가 되도록 잘라내고 피부 생검용 펀치를 이용하여 3mm의 구멍을 뚫어서 조직 대체제로서 사용하였다. 이후 3mm 의 구멍이 있는 콜라겐 케이싱을 테프론을 지지체로 하여 고정시켰다. 이후 제 1 액과 제 2 액을 dual barrel syringe를 사용하여 각각 0.3 ml씩 혼합하여 부피가 0.6ml가 되도록 하여 콜라겐 케이싱의 구멍에 도포한 이후 5 분 동안 방치하여 경화되도록 하였다. 이후 접착제가 도포된 콜라겐 케이싱을 테프론 지지체에서 분리한 뒤 ASTM2392 에서 명시된 방법에 의해 제조된 파열강도 측정기에 고정시킨 후 수압을 측정하였다. 경화된 겔이 부서지면서 측정된 수압을 파열강도로 하였다. 그 결과를 표 6에 나타내었다. 파열강도 결과는 접착 강도 결과와 유사한 양상을 보임이 확인되었다. 제 2 액으로 ε-폴리라이신을 사용한 경우에 γ-폴리글루탐산의 분자량이 증가할수록 파열 강도도 증가하였다. 실시예 9의 경우 겔화 시간은 더 오래 걸리나 높은 파열 강도를 가짐을 확인할 수 있다.
Burst strength was measured by the method specified in ASTM2392. The first liquid and the second liquid prepared in Examples 1 to 9 were each collected 0.35 ml in a 1 ml syringe. The collagen casing was washed twice with water and ethanol, respectively, to remove glycerin from the collagen casing, and then cut to 3 × 3 cm and punched a 3 mm hole using a skin biopsy punch to use as a tissue substitute. Thereafter, a collagen casing having a hole of 3 mm was fixed with Teflon as a support. Thereafter, the first liquid and the second liquid were mixed with 0.3 ml each using a dual barrel syringe to have a volume of 0.6 ml, and then applied to the holes of the collagen casing, and left to cure for 5 minutes. The adhesive-coated collagen casing was then separated from the Teflon support and fixed to a burst strength meter prepared by the method specified in ASTM2392, and then the water pressure was measured. The water pressure measured as the cured gel was broken was taken as the bursting strength. The results are shown in Table 6. The bursting strength was similar to that of the adhesive strength. When ε-polylysine was used as the second liquid, the burst strength also increased as the molecular weight of γ-polyglutamic acid increased. In the case of Example 9, the gelation time takes longer, but it can be seen that it has a high burst strength.

수화겔의 물성Properties of Hydrogel 실시예Example γPGA-NHS
NHS치환도
γPGA-NHS
NHS substitution degree
겔화시간
(초)
Gel time
(second)
접착 강도
(gf/cm2)
Adhesive strength
(gf / cm 2 )
파열 강도
(mmHg)
Bursting strength
(mmHg)
실시예 1Example 1 0.380.38 6060 8484 4545 실시예 2Example 2 0.450.45 1515 159159 105105 실시예 3Example 3 0.450.45 2828 171171 119119 실시예 4Example 4 0.450.45 4040 168168 110110 실시예 5Example 5 0.500.50 0.50.5 7474 2525 실시예 6Example 6 0.500.50 55 180180 150150 실시예 7Example 7 0.500.50 88 170170 121121 실시예 8Example 8 0.500.50 2525 155155 130130 실시예 9Example 9 0.500.50 1515 181181 145145

시험예 4: 팽윤 테스트 Test Example 4: Swelling Test

실시예의 수화겔의 in situ 팽윤 정도를 알아보기 위하여, 상기 실시예 2 및 3 과 같은 방법으로 제조된 수화겔 2 g을 50ml 증류수 및 0.01M PBS buffer(pH 7.4)에 넣고 37℃, 50rpm의 항온조에서 24 시간 동안 침지시켰다. 수화겔의 무게 변화를 통하여 팽윤된 정도를 측정하였다. 3 회 반복 실험을 하였으며, 팽윤된 정도의 계산식은 하기 계산식 1과 같다.
In order to determine the degree of in situ swelling of the hydrogel of the example, 2 g of hydrogel prepared in the same manner as in Examples 2 and 3 were placed in 50 ml of distilled water and 0.01 M PBS buffer (pH 7.4) at 37 ° C. and 50 rpm in a thermostat. Immerse for hours. The degree of swelling was measured through the weight change of the hydrogel. The experiment was repeated three times, and the swelling degree was calculated by the following equation.

[수학식 1][Equation 1]

팽윤도 = Wg1(침지 후 수팽윤 겔의 무게)/Wg2 (수화겔의 무게)
Swelling degree = Wg1 (weight of water swelling gel after immersion) / Wg2 (weight of hydrogel)

상기 수화겔의 팽윤된 정도를 표 7에 나타내었다. 팽윤 결과는 분자량에 따른 차이를 보이지 않았으며, PBS buffer에서는 1.5 ~1.6 배, 증류수에서는 3.5 ~ 4.0 배 정도의 무게 증가를 보였다.
The degree of swelling of the hydrogel is shown in Table 7. The swelling results did not show any difference according to the molecular weight. The weight increase was 1.5 ~ 1.6 times in PBS buffer and 3.5 ~ 4.0 times in distilled water.

수화겔의 팽윤도Swelling degree of hydrogel γ-폴리글루탐산 중량평균 분자량 (kDa)γ-polyglutamic acid weight average molecular weight (kDa) 침지 용매Immersion solvent 증류수Distilled water PBS bufferPBS buffer 5050 3.59 ± 0.233.59 ± 0.23 1.62 ± 0.021.62 ± 0.02 500500 4.05 ± 0.574.05 ± 0.57 1.57 ± 0.131.57 ± 0.13

시험예 5: 분해도 테스트 Test Example 5: Degradation Test

수화겔의 In situ 분해 거동을 알아보기 위하여, 실시예 6 과 같은 방법으로 제조된 수화겔 2g을 50ml 증류수에 넣고 37℃, 50rpm의 항온조에서 일정 기간(1, 2, 4, 6, 8주)동안 침지시킨 후 관찰하였다. 수화겔의 가수 분해에 의한 중량 변화는 동결건조를 통하여 분해 전후의 무게비로 측정하였다. 상기 수화겔의 가수분해에 의한 중량 감소(weight loss) 결과를 도 1에 나타내었다. 초기 2주간은 거의 분해 되지 않으며, 2주 이후부터 6주까지 서서히 감소하다가(20% 분해) 8주에 모두 분해되었다.
In order to determine the in situ decomposition behavior of the hydrogel, 2 g of hydrogel prepared in the same manner as in Example 6 was placed in 50 ml of distilled water and soaked in a constant temperature bath at 37 ° C. and 50 rpm for a period of time (1, 2, 4, 6, 8 weeks). Observed after making. The weight change by hydrolysis of the hydrogel was measured by the weight ratio before and after the decomposition through lyophilization. The weight loss result of hydrolysis of the hydrogel is shown in FIG. 1. Almost no degradation was observed during the first two weeks, then gradually decreased from two weeks to six weeks (20% degradation) and then degraded at eight weeks.

시험예 6: 조직반응 (in vivo implantation) 테스트 Test Example 6 In vivo Implantation Test

수화겔의 In situ 조직 반응을 확인하기 위하여, 실시예 6과 같은 방법으로 제조된 수화겔을 랫에 이식하였다. In order to confirm the In situ tissue response of the hydrogel, a hydrogel prepared in the same manner as in Example 6 was implanted into the rat.

SD 랫 (수컷, 6주령, n=2)을 실험에 사용하였다. 실시예 6에서 시행한 방법과 동일한 방식으로 제 1 액과 제 2 액을 제조한 이후 수용액을 각각 1 ml 주사기에 1 ml씩 채취하였다. 랫을 일반 전신마취 하에 주사 바늘을 이용하여 랫의 등 피하에 겔을 이식하였다. 2, 4, 6, 8주가 경과 된 후 수화겔의 분해 정도와 수화겔 주변 조직의 조직 반응을 관찰하였다. 이식한 수화겔은 8주 이내에 분해되었다.
SD rats (male, 6 weeks old, n = 2) were used for the experiment. After the first liquid and the second liquid were prepared in the same manner as in Example 6, 1 ml of the aqueous solution was collected in a 1 ml syringe. The rats were implanted under the general anesthesia using a needle to inject the gel subcutaneously into the back of the rat. After 2, 4, 6, and 8 weeks, the degree of decomposition of hydrogel and the tissue response of the tissues around the hydrogel were observed. The implanted hydrogels disintegrated within 8 weeks.

상술한 바와 같이, 실시예의 수화겔은 빠른 겔화 시간과 함께, 생체 적합성, 생분해성 및 흡수성(팽윤성)을 나타내며, 우수한 접착력 및 파열 강도를 나타내어, 생체 조직의 접착 등을 위해 바람직하게 사용될 수 있음이 확인되었다.As described above, the hydrogel of the example shows biocompatibility, biodegradability and absorbency (swellability) with fast gelation time, and shows excellent adhesion and burst strength, so that it can be preferably used for adhesion of biological tissues, etc. It became.

Claims (20)

적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과,
복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자가 가교 결합된 가교체를 포함하는 수화겔.
Γ-polyglutamic acid with at least part of a carboxyl group activated,
Hydrogel comprising a crosslinked cross-linked ε-polylysine or polyethylene glycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups.
제 1 항에 있어서, 활성화된 γ-폴리글루탐산은 적어도 일부의 카르복시기가 하기 화학식 1의 화합물과 숙신이미드 에스테르 결합하여 활성화된 것인 수화겔:
[화학식 1]
Figure pat00007

상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 -SO3Na를 나타낸다.
The hydrogel of claim 1 wherein the activated γ-polyglutamic acid is activated by at least a portion of the carboxyl groups linked to a succinimide ester with a compound of formula (I):
[Formula 1]
Figure pat00007

In Formula 1, R represents hydrogen or -SO 3 Na.
제 1 항에 있어서, γ-폴리글루탐산은 카르복시기의 적어도 일부가 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염의 형태를 갖는 수화겔.The hydrogel of claim 1, wherein the γ-polyglutamic acid has at least a portion of a carboxy group in the form of an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt. 제 1 항에 있어서, γ-폴리글루탐산의 중량평균 분자량이 500,000 내지 2,000,000달톤인 수화겔.
The hydrogel of claim 1 wherein the weight average molecular weight of γ-polyglutamic acid is from 500,000 to 2,000,000 daltons.
제 1 항에 있어서, γ-폴리글루탐산의 카르복시기 중 활성화된 카르복시기의 몰비가 0.1 내지 0.7인 수화겔.
The hydrogel according to claim 1, wherein the molar ratio of activated carboxyl groups in the carboxyl groups of? -Polyglutamic acid is 0.1 to 0.7.
제 1 항에 있어서, 친핵성 작용기는 아민기, 티올기 또는 히드록시기인 수화겔.
The hydrogel of claim 1 wherein the nucleophilic functional group is an amine group, thiol group or hydroxy group.
제 1 항에 있어서, 폴리에틸렌글리콜계 고분자는 화학식 2로 표시되는 수화겔.
[화학식 2]
I-[(CH2CH2O)n-CH2CH2X]m
상기 식에서, I는 2 내지 12가의 다가 알코올에서 유래한 라디칼이고, X는 아민기, 티올기 또는 히드록시기를 나타내며, n은 19 내지 170이며, m은 2 내지 12의 정수로서, 상기 I가 유래한 다가 알코올의 히드록시기수와 같다.
The hydrogel of claim 1, wherein the polyethylene glycol polymer is represented by Chemical Formula 2.
(2)
I-[(CH 2 CH 2 O) n-CH 2 CH 2 X] m
Wherein I is a radical derived from a 2 to 12 valent polyhydric alcohol, X represents an amine group, thiol group or hydroxy group, n is 19 to 170, m is an integer from 2 to 12, wherein I is derived from It is the same as the hydroxyl group number of a polyhydric alcohol.
제 7 항에 있어서, 폴리에틸렌글리콜계 고분자는 하기 화학식 3 또는 4으로 표시되는 수화겔:
[화학식 3]
Figure pat00008

[화학식 4]
Figure pat00009

상기 화학식 3 및 4에서, X는 아민기, 티올기 또는 히드록시기를 나타내며, n은 19 내지 170이다.
The hydrogel according to claim 7, wherein the polyethylene glycol polymer is represented by the following Chemical Formula 3 or 4:
(3)
Figure pat00008

[Chemical Formula 4]
Figure pat00009

In Formulas 3 and 4, X represents an amine group, a thiol group or a hydroxyl group, n is from 19 to 170.
제 1 항에 있어서, ε-폴리라이신의 중량평균 분자량은 1,000 내지 20,000 달톤인 수화겔.
The hydrogel of claim 1 wherein the weight average molecular weight of ε-polylysine is 1,000 to 20,000 Daltons.
제 1 항에 있어서, 폴리에틸렌글리콜계 고분자의 중량평균 분자량은 5,000 내지 30,000 달톤인 수화겔.
The hydrogel of claim 1, wherein the polyethylene glycol polymer has a weight average molecular weight of 5,000 to 30,000 Daltons.
제 1 항에 있어서, 활성화된 카르복시기에 대하여, 친핵성 작용기의 몰비가 0.2 내지 2.0인 수화겔.
The hydrogel of claim 1 wherein the molar ratio of nucleophilic functional groups relative to the activated carboxyl group is from 0.2 to 2.0.
적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자를 가교 반응시키는 단계를 포함하는 수화겔의 제조 방법.
A method for producing a hydrogel comprising crosslinking at least a portion of a carboxyl group-activated γ-polyglutamic acid with an ε-polylysine or polyethylene glycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups.
제 12 항에 있어서, 상기 가교 반응 단계 전에, γ-폴리글루탐산을 하기 화학식 1의 화합물과 반응시켜 활성화된 γ-폴리글루탐산을 형성하는 단계를 더 포함하는 수화겔의 제조 방법:
[화학식 1]
Figure pat00010

상기 화학식 1에서, R은 수소 또는 -SO3Na를 나타낸다.
The method of claim 12, further comprising the step of reacting γ-polyglutamic acid with a compound of Formula 1 to form an activated γ-polyglutamic acid before the crosslinking reaction.
[Formula 1]
Figure pat00010

In Formula 1, R represents hydrogen or -SO 3 Na.
제 13 항에 있어서, 카르복시기의 적어도 일부가 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염의 형태를 갖는 γ-폴리글루탐산을 화학식 1의 화합물과 반응시키는 수화겔의 제조 방법.
The method for producing a hydrogel according to claim 13, wherein γ-polyglutamic acid having at least a portion of the carboxyl group in the form of an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt is reacted with a compound of formula (1).
제 12 항에 있어서, 가교 반응은 활성화된 γ-폴리글루탐산과, ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자가 혼합된 수용액 상태에서 진행되는 수화겔의 제조 방법.
The method according to claim 12, wherein the crosslinking reaction proceeds in an aqueous solution in which the activated γ-polyglutamic acid and the ε-polylysine or polyethylene glycol polymer are mixed.
제 15 항에 있어서, 수용액 중의 γ-폴리글루탐산과, ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자의 총 고분자의 농도는 1 내지 20 중량%인 수화겔의 제조 방법.
The method for producing a hydrogel according to claim 15, wherein the concentration of γ-polyglutamic acid in the aqueous solution and the total polymer of the ε-polylysine or polyethylene glycol polymer is 1 to 20% by weight.
적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자를 포함하는 수화겔 제조용 키트.
A hydrogel manufacturing kit comprising at least part of a carboxyl-activated γ-polyglutamic acid and an ε-polylysine or polyethylene glycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups.
적어도 일부의 카르복시기가 활성화된 γ-폴리글루탐산과, 복수의 친핵성 작용기를 갖는 ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자를 포함하는 조직 접착제 조성물.
A tissue adhesive composition comprising γ-polyglutamic acid with at least a portion of carboxyl groups activated and an ε-polylysine or polyethyleneglycol polymer having a plurality of nucleophilic functional groups.
제 18 항에 있어서, 사용시에, 활성화된 γ-폴리글루탐산과, ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자를 가교 반응시켜, γ-폴리글루탐산과, ε-폴리라이신 또는 폴리에틸렌글리콜계 고분자의 가교체를 포함한 수화겔을 형성하는 조직 접착제 조성물.
19. The crosslinked product of γ-polyglutamic acid and ε-polylysine or a polyethylene glycol polymer is prepared by crosslinking the activated γ-polyglutamic acid with an ε-polylysine or polyethylene glycol polymer. Tissue adhesive composition to form a hydrogel containing.
제18항에 있어서, 국소적 상처 봉합, 위장관 문합술, 혈관 문합술 또는 수술에 사용되는 조직 접착제 조성물. 19. The tissue adhesive composition of claim 18 used for topical wound closure, gastrointestinal anastomosis, vascular anastomosis or surgery.
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