KR20110093211A - Biocompatible and temperature-sensitive polyethyleneglycol/polyester block copolymer with high biodegradable property - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폴리에틸렌글리콜로 구성된 친수성부와, 카프로락톤 세그먼트와 락타이드 세그먼트가 특정 비율로 동시에 함유된 생분해성 폴리에스터계 소수성부로 구성되는 폴리알킬렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체로서, 온도 변화에 따라 친수성부와 소수성부로 구성된 고분자 마이셀의 응집 및 팽창에 의하여 상전이를 나타내어 신체 내에서 원하는 형태로 쉽게 젤을 형성하고, 생분해성이 우수하여 수술에 의한 제거 과정이 필요 없이 분해될 수 있어 약물전달체 또는 조직공학용 지지체로 응용할 수 있는 다기능성 고분자에 관한 것이다.
The present invention is a polyalkylene glycol / polyester block copolymer composed of a hydrophilic portion composed of polyethylene glycol and a biodegradable polyester-based hydrophobic portion simultaneously containing a caprolactone segment and a lactide segment at a specific ratio, and according to temperature change. Phase change is caused by aggregation and expansion of the polymer micelle composed of hydrophilic and hydrophobic moieties to easily form a gel in a desired form in the body, and because of its excellent biodegradability, it can be decomposed without the need for surgical removal. It relates to a multifunctional polymer that can be applied as an engineering support.
1960년 PHEMA(Polyhydroxyethyl Methacrylate)를 이용한 하이드로 젤을 처음 선보인 이후로 지속적으로 하이드로 젤을 이용한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 1980년경 칼슘 알지네이트를 이용한 하이드로 젤의 제조는 생체 재료 분야에 큰 전기가 되었다. 그 후 천연 또는 합성 고분자를 이용한 생체재료용 하이드로 젤의 합성은 비약적인 발전을 이루었다. 하이드로 젤의 대표적인 특성은 물에 팽윤할 수 있는 친수기 고분자의 망상구조로서 많은 양의 물을 함유할 수 있다는 것이다. 하이드로 젤의 3차원적 망상구조는 공유결합, 수소결합, 반데르발스(van der Waals) 결합 또는 물리적 응집 등의 여러 요인에 의해 형성될 수 있다. 하이드로 젤은 장에서 효소 또는 pH 등으로부터 약물의 변성을 방지할 수 있고, 또한 여러 인체 내의 자극에 의해 약을 방출하는 특징적 성질을 부여할 수 있다. 이와 같이 자극 반응 가능 센서적 특성을 포함하는 하이드로 젤은 가역적 부피변화 또는 졸-젤 변화를 인체 내의 자극에 의해 단지 수분 이내에 만들 수 있다. bgtt(삭제)
Since the introduction of hydrogels using PHEMA (Polyhydroxyethyl Methacrylate) in 1960, various studies using hydrogels have been conducted continuously, and by 1980, the manufacture of hydrogels using calcium alginate became a big electricity in the field of biomaterials. Since then, the synthesis of hydrogels for biomaterials using natural or synthetic polymers has made great strides. A typical property of hydrogels is that they can contain large amounts of water as a network of hydrophilic polymers that can swell in water. The three-dimensional network structure of the hydrogel may be formed by various factors such as covalent bonds, hydrogen bonds, van der Waals bonds, or physical aggregation. Hydrogels can prevent degeneration of drugs from enzymes or pH in the intestine, and can also impart the characteristic properties of releasing drugs by stimulation in various human bodies. Hydrogels that contain sensory properties capable of irritating response can produce reversible volume changes or sol-gel changes within minutes of stimulation in the human body. bgtt (delete)
외부 자극원으로는 온도, 전기, 용매 변화, 빛, 압력, 소리 및 자기력 등과 같은 물리적 자극과 이온, 특정 분자인식 등과 같은 화학적 자극으로 크게 구분할 수 있으며, 이러한 자극원을 이용한 자극 감응형 하이드로 젤의 개발은 약물의 부작용을 최소화할 수 있는 고효율 및 서방형 약물전달 시스템에 응용 가능할 것으로 전망된다. 또한, 요즘 재생의학 분야에서 관심의 집중을 받고 있는 줄기세포는 여러 가지 사이토카인류의 작용 및 기능 조절에 의해 이 줄기세포가 여러 조직으로 분화한다는 많은 연구가 보고되고 있다. 이러한 연구적 배경을 통해 세포, 유전자 및 줄기세포와 자극 감응형 하이드로 젤을 복합화하게 되면 다양한 연골, 뼈, 혈관 등의 인공장기의 형성이 가능할 것으로 기대되므로 이에 관한 연구가 중요시되고 있다.External stimuli can be classified into physical stimuli such as temperature, electricity, solvent change, light, pressure, sound, and magnetic force, and chemical stimuli such as ions and specific molecular recognition. The development is expected to be applicable to high-efficiency and sustained-release drug delivery systems that can minimize side effects of drugs. In addition, many studies have reported that stem cells, which are attracting attention in the field of regenerative medicine these days, are differentiated into various tissues by controlling the actions and functions of various cytokines. Based on these research backgrounds, the complexation of cells, genes, and stem cells with stimulus-sensitive hydrogels is expected to enable the formation of various organs such as cartilage, bone, and blood vessels.
특히 온도 자극 감응형 하이드로 젤은 조직재생용 세포전달체와 물전달시스템에서 가장 널리 연구되고 있다. 많은 고분자들이 온도 전이 특성을 나타내고 있기 때문이다. 일반적인 고분자를 물에 용해 또는 팽윤할 수 있는 친수기 그룹을 도입하게 되면 그 고분자는 물에 의해 용해 또는 팽윤되어 온도의 증가에 따라 물에 대한 용해성은 증가하나 친수성과 메틸, 에틸 및 프로필 등과 같은 소수성 부분으로 구성된 고분자는 온도 증가에 따라 물 용해성이 감소하는 저임계 용액온도(LCST)를 갖게 된다. 본 발명에 따른 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 공중합체와 같은 LCST를 갖는 고분자로 만들어진 하이드로 젤은 LCST 이상으로 온도가 증가할 때 응축하여 젤이 되는 승온 하이드로 젤이다.In particular, temperature-stimulated sensitized hydrogels are most widely studied in tissue regenerating cell transporters and water delivery systems. This is because many polymers exhibit temperature transfer characteristics. When introducing a hydrophilic group that can dissolve or swell a general polymer in water, the polymer is dissolved or swelled by water, and the solubility in water increases with increasing temperature, but the hydrophilicity and hydrophobic part such as methyl, ethyl and propyl are increased. The polymer is composed of a low critical solution temperature (LCST) of water solubility decreases with increasing temperature. Hydrogels made of polymers with LCST, such as the polyethyleneglycol / biodegradable polyester copolymers according to the invention, are elevated temperature hydrogels which condense and become gels when the temperature increases above LCST.
친수성과 소수성 부분으로 구성된 고분자는 낮은 온도에서는 고분자의 친수기와 물 분자 사이의 수소 결합력이 우세하여 물에 용해되어 졸 상태가 되지만, 온도를 증가시키면 고분자의 소수기 부분의 결합력이 수소 결합력보다 우세하게 되므로 고분자의 소수기 부분이 응집하여 젤 상태로 상전이가 발생한다. 그러므로 고분자에서 소수기 부분의 증가는 LCST를 낮추게 되어 친수기와 소수기의 분자쇄의 조절을 통해 LCST는 변화된다. 이러한 고분자 용액이 일반적인 온도에서 졸 상태로 유체와 같이 흐르는 경우 약물의 포접은 단순한 혼합으로 가능하며 인체 온도 이상의 열이 가해질 경우 고분자 하이드로 젤은 젤이 되고 이 경우 약물은 젤로부터 서방형 방출 거동을 보이게 된다. 고분자가 가교되어 있을 경우는 팽윤과 수축의 거동을 보이나 가교되어 있지 않는 경우는 졸-젤 상전이 거동을 나타낸다. 폴리(N-이소프로필아크릴아마이드)는 체온부근의 LCST를 갖고 있기 때문에 가장 널리 사용되고 있으며, 부틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등과 공중합 고분자는 다양한 온도 범위에서 졸-젤 변화를 통해 인체 내에서 사용되고 있다. 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드(PEO-PPO)의 공중합체 또한 졸-젤의 변화를 보이는 고분자로서 많은 공중합체가 플루로닉(Pluronic), 폴록사머(Poloxamers), 테트로닉(Tetronic) 등의 상품명으로 사용되고 있다[미국특허 제 4188373호].Polymers composed of hydrophilic and hydrophobic moieties have a high hydrogen bonding force between the hydrophilic group and water molecules of the polymer at low temperatures, so that they dissolve in water and become sol. However, as the temperature increases, the hydrophobic portion of the polymer has a higher bond strength than the hydrogen bonding force. The hydrophobic part of the polymer aggregates and a phase transition occurs in a gel state. Therefore, the increase of the hydrophobic moiety in the polymer lowers the LCST and the LCST is changed through the control of the molecular chain of the hydrophilic and hydrophobic groups. When the polymer solution flows with the fluid in a sol state at a normal temperature, the entrapment of the drug is possible by simple mixing, and when the heat is applied above the human body temperature, the polymer hydrogel becomes a gel, in which case the drug exhibits a sustained release behavior from the gel. do. When the polymer is crosslinked, the swelling and shrinkage behavior is shown, but when the polymer is not crosslinked, the sol-gel phase transition behavior is shown. Poly (N-isopropylacrylamide) is most widely used because it has LCST near body temperature. Copolymers such as butyl methacrylate, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and the like are changed in the human body through sol-gel change at various temperature ranges. Is being used by. Copolymer of polyethylene oxide-polypropylene oxide (PEO-PPO) is also a polymer exhibiting a sol-gel change, and many copolymers are trade names such as Pluronic, Poloxamers, and Tetronic. US Patent No. 4188373.
한편, 상기 졸-젤 고분자는 인체 내에서 사용된 후 인체의 신진 대사에 의해 체외로 방출되어야 한다는 단점이 있어 소수기 부분에 생분해 고분자쇄로서 폴리락타이드-폴리글리콜라이드 공중합체(PLGA) 등을 도입한 졸-젤 고분자 또한 많이 연구 보고되고 있다[미국특허 제 4,882,168호, 제 4,716,203호, 제 4,942,035호, 제 5,476,909호, 제 5,548,035호].On the other hand, the sol-gel polymer has a disadvantage that it must be released to the body by metabolism of the human body after being used in the human body, so that a polylactide-polyglycolide copolymer (PLGA) is introduced as a biodegradable polymer chain in the hydrophobic group. Many sol-gel polymers have also been reported (US Pat. Nos. 4,882,168, 4,716,203, 4,942,035, 5,476,909, 5,548,035).
현재 외부 자극에 반응하는 고분자의 물리화학적 특성을 이용하여 약물전달시스템과 조직공학에 응용하기 위한 지능형 하이드로 젤에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 지능형 하이드로 젤을 주사제형의 약물전달체 및 조직재생용으로 응용하기 위해서는 낮은 점도와 빠른 젤의 형성 및 생분해성 그리고 신체 외부로 쉽게 배출되기 위한 낮은 분자량을 가지고 있어야 한다. 또한, 생체 재료에 이용되기 위해서 생체적합성을 가지고 있어야 하며 분해과정이나 배출 시 세포나 인체 대사 장기에 손상이 없어야 한다.
Currently, many researches on intelligent hydrogels for application to drug delivery systems and tissue engineering using physicochemical properties of polymers in response to external stimuli have been conducted. In order to apply the intelligent hydrogel for injection drug delivery and tissue regeneration, it has to have low viscosity, fast gel formation and biodegradability, and low molecular weight to be easily released to the outside of the body. In addition, in order to be used in biomaterials, it must have biocompatibility and there should be no damage to cells or metabolic organs during degradation or release.
이에, 본 발명자들은 온도감응성 하이드로 젤을 생체 재료로서 조직공학용 다공성 지지체 등으로 응용하기 위하여, 친수성 고분자로 물과 유기용매에 높은 용해도를 가지며 비독성이고 면역 작용에 거부 반응이 없으며 소수성인 생분해성 에스터계열의 고분자와 화학적 결합을 하여 생체에 적용되었을 경우, 공중합체에 물의 유입을 증가시켜 분해 기간을 조절할 수 있는 폴리에틸렌글리콜을 사용하고, 카프로락톤 모노머와 락타이드 모노머를 특정 함량 비율로 중합하여 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체를 제조하면 상온에서 졸 상태에 있으나 쥐에 주사하면 신체 온도 부근에서 젤 형성을 확인할 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하게 되었다. In order to apply the temperature sensitive hydrogel as a biomaterial to the porous support for tissue engineering, the present inventors have a high solubility in water and an organic solvent as a hydrophilic polymer, nontoxic, non-responsive to immune action, and a hydrophobic biodegradable ester. When applied to a living body by chemical bonding with a series of polymers, polyethylene glycol is used to control the decomposition period by increasing the inflow of water into the copolymer, and polymerizes the caprolactone monomer and lactide monomer at a specific content ratio When the polyester block copolymer is prepared, the present invention is completed by discovering that gel formation can be confirmed near the body temperature when injected into rats, although it is in a sol state at room temperature.
따라서 본 발명은 폴리에틸렌글리콜로 구성된 친수성부와, 카프로락톤 세그먼트와 락타이드 세그먼트가 동시에 함유된 생분해성 폴리에스터계 소수성부로 구성되며, 카프로락톤 세그먼트와 락타이드 세그먼트가 특정 몰 비율로 이루어진 생분해성 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체를 제공하는데 그 목적이 있다.
Therefore, the present invention is composed of a hydrophilic portion composed of polyethylene glycol and a biodegradable polyester-based hydrophobic portion containing caprolactone segment and lactide segment at the same time, and biodegradable polyethylene glycol having a specific molar ratio of caprolactone segment and lactide segment. It is an object to provide a polyester block copolymer.
본 발명은 폴리에틸렌글리콜로 구성된 친수성부와, 카프로락톤 세그먼트와 락타이드 세그먼트가 동시에 함유된 생분해성 폴리에스터계 소수성부로 구성되며, 카프로락톤 세그먼트와 락타이드 세그먼트의 몰 비율이 94 : 6 ~ 99 : 1 범위에 있는 생분해성 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체를 그 특징으로 한다.
The present invention is composed of a hydrophilic portion composed of polyethylene glycol, and a biodegradable polyester-based hydrophobic portion containing caprolactone segment and lactide segment at the same time, and the molar ratio of caprolactone segment and lactide segment is 94: 6 to 99: 1. Biodegradable polyethylene glycol / polyester block copolymers in the range.
본 발명에 따른 생분해성 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체의 수용액은 온도 변화에 의해 상전이가 가능하여 체내에서 젤을 형성시킬 수 있다. 특히 생분해성과 생체적합성을 가지기 때문에 체내에서 세포와 조직배양을 위한 여러 형태의 기질로서 사용될 수 있으며, 세포가 부착, 이동 및 성장을 할 수 있는 장소를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 다른 생분해성 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체의 온도감응 특성을 이용하여 조직공학용 다공성 지지체등으로 널리 사용될 수 있다.
The aqueous solution of the biodegradable polyethylene glycol / polyester block copolymer according to the present invention can be phase-transformed by temperature change, thereby forming a gel in the body. In particular, because it is biodegradable and biocompatible, it can be used as a substrate of various forms for cell and tissue culture in the body, and can provide a place where cells can attach, move, and grow. Therefore, the biodegradable polyethylene glycol / polyester block copolymer according to the present invention can be widely used as a porous support for tissue engineering using the temperature-sensitive properties.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)-폴리카프로락톤(PCL)-co-폴리락타이드(PLLA) 블록 공중합체의 1H-NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 및 비교예에서 제조된 블록 공중합체의 온도 변화에 따른 점도 변화를 통하여 졸-젤 상전이를 측정한 것으로, 졸-젤 온도범위와 점도의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1, 2에서 제조된 블록 공중합체 수용액을 쥐의 피하에 주입하여 생체 내에서 젤화되는 것을 확인한 사진이다.
도 4는 실시예 1, 2 및 비교예 3의 블록 공중합체 수용액을 쥐의 피하에 주입한 뒤 시간의 경과에 따른 젤의 크기를 비교한 사진이다.
도 5는 실시예 1, 2 및 비교예 3의 블록 공중합체 수용액을 쥐의 피하에 주입한 뒤 시간의 경과에 따라 젤을 제거하고 이를 H&E 염색한 사진으로, 빨간색 화살표는 젤 내 형성된 혈관을 나타낸다.
도 6은 실시예 1, 2 및 비교예 3의 블록 공중합체 수용액을 쥐의 피하에 주입한 뒤 시간의 경과에 따라 젤을 제거하고 이를 ED1 면역 형광 염색한 사진으로, 파란색 부분과 빨간색 부분은 각각 DAPI 와 ED1 염색을 나타낸다. 1 shows a 1 H-NMR spectrum of a methoxy polyethylene glycol (MPEG) -polycaprolactone (PCL) -co-polylactide (PLLA) block copolymer prepared according to Example 1 of the present invention.
2 is a graph showing the sol-gel phase transition and the magnitude of the viscosity by measuring the sol-gel phase transition through the viscosity change according to the temperature change of the block copolymers prepared in Examples and Comparative Examples.
FIG. 3 is a photograph confirming gelation in vivo by injecting the aqueous block copolymer prepared in Examples 1 and 2 subcutaneously in the rat.
Figure 4 is a photograph comparing the size of the gel over time after injecting the block copolymer aqueous solution of Examples 1, 2 and Comparative Example 3 subcutaneously.
Figure 5 is a block copolymer of Examples 1, 2 and Comparative Example 3 injected into the subcutaneous of the mouse after the gel was removed over time and H & E stained picture, the red arrow shows the blood vessels formed in the gel .
6 is a photo of the block copolymer aqueous solution of Examples 1, 2 and Comparative Example 3 injected into the subcutaneous of the mouse and then removed the gel over time and ED1 immunofluorescence staining, the blue and red portions are respectively DAPI and ED1 staining are shown.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 폴리에틸렌글리콜로 구성된 친수성부와, 카프로락톤 세그먼트와 락타이드 세그먼트가 특정 비율로 동시에 함유된 생분해성 폴리에스터계 소수성부로 구성되는 폴리알킬렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체로서, 온도 변화에 따라 친수성부와 소수성부로 구성된 고분자 마이셀의 응집 및 팽창에 의하여 상전이를 나타내어 신체 내에서 원하는 형태로 쉽게 젤을 형성하고, 생분해성이 우수하여 수술에 의한 제거 과정이 필요 없이 분해될 수 있어 약물전달체 또는 조직공학용 지지체로 응용할 수 있는 다기능성 고분자에 관한 것이다. The present invention is a polyalkylene glycol / polyester block copolymer composed of a hydrophilic portion composed of polyethylene glycol and a biodegradable polyester-based hydrophobic portion simultaneously containing a caprolactone segment and a lactide segment at a specific ratio, and according to temperature change. Phase change is caused by aggregation and expansion of the polymer micelle composed of hydrophilic and hydrophobic moieties to easily form a gel in a desired form in the body, and because of its excellent biodegradability, it can be decomposed without the need for surgical removal. It relates to a multifunctional polymer that can be applied as an engineering support.
특히 상기 폴리에틸렌글리콜은 약물 전달 분야 및 조직공학에서 많은 장점을 가지고 있으며, 대표적으로 유기 용매에 높은 용해도를 가지며 비독성이고 면역 작용에 거부반응이 없어 뛰어난 생체적합성을 나타내며 약물 전달체로서 약물을 쉽게 포접, 방출할 수 있으며, 인체 내 사용에 있어서 미국 식품 의약 안전청에서 사용이 승인된 재료로서 제약 제제 산업에서 사용되고 있다. 또한, 폴리에틸렌글리콜은 친수성 고분자들 중에서 혈액 접촉에 사용되는 고분자의 생체적합성을 향상시키고 단백질 흡착 억제 효과가 가장 크기 때문에 생체 재료로서 많은 응용이 이루어지고 있다[J. H. Lee, J. Kopecek, and J. D. Andrade, J. Biomed. Mater. Res., 23, 351 (1989)]. In particular, the polyethylene glycol has many advantages in the field of drug delivery and tissue engineering, and typically has a high solubility in organic solvents, non-toxicity and no rejection of immune action, and shows excellent biocompatibility, easily enclosing the drug as a drug carrier, It can be released and used in the pharmaceutical formulation industry as a material approved for use by the US Food and Drug Administration for human use. In addition, since polyethylene glycol improves the biocompatibility of the polymers used for blood contact among hydrophilic polymers and has the greatest protein adsorption inhibitory effect, many applications have been made as biomaterials [J. H. Lee, J. Kopecek, and J. D. Andrade, J. Biomed. Mater. Res., 23, 351 (1989)].
본 발명에서 폴리알킬렌글리콜은 350 ~ 2,000 g/mole의 분자량, 바람직하게는 500 ~ 1,000 g/mole 의 분자량을 갖는 것을 사용하는 것이 좋다. In the present invention, the polyalkylene glycol is preferably used having a molecular weight of 350 ~ 2,000 g / mole, preferably having a molecular weight of 500 ~ 1,000 g / mole.
에스터계열의 생분해성 고분자는 분자량과 화학적 구성성분을 조절함으로써 분해기간을 조절할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 발명에 있어 기본 모델이 된 폴리에틸렌글리콜(PEG)과 폴리카프로락톤(PCL)의 블록 공중합체는 이미 졸-젤 상전이 특성을 보이는 온도감응성 공중합체로서 생체 재료로 응용되고 있다. 그러나, 카프로락톤은 생분해성이면서 여러 고분자와 상용성을 가지며 쉽게 결정화하는 특징을 가지고 있으나 높은 결정성은 생체 적용 시 조직과의 적합성을 감소시키고 장기간의 분해 거동을 나타내는 단점이 있다.Biodegradable polymers of the ester series have the advantage of controlling the decomposition period by controlling the molecular weight and chemical components. Block copolymers of polyethylene glycol (PEG) and polycaprolactone (PCL), which have become basic models in the present invention, have already been applied to biomaterials as temperature-sensitive copolymers having sol-gel phase transition properties. However, caprolactone is biodegradable and compatible with many polymers and has a feature of easily crystallizing. However, high crystallinity decreases compatibility with tissues and exhibits long-term degradation behavior when applied in vivo.
이에, 본 발명에서는 카프로락톤에, 생분해성 에스터계열의 락타이드를 특정비율로 첨가하여 카프로락톤 세그먼트와 락타이드 세그먼트가 불규칙적으로 존재하며 이루어진 생분해성 폴리에스터계 소수성부를 갖도록 하여 결정성을 낮추고, 생분해 기간을 조절하였다. 카프로락톤 세그먼트와 락타이드 세그먼트의 몰 비율이 94 : 6 ~ 99 : 1 범위에 있도록 조절하였으며, 바람직하게는 95 : 5 ~ 98 : 2 범위에 있도록 하는 것이 좋다. 카프로락톤 세그먼트의 비율이 상기 범위를 초과하면 생분해성이 낮아져, 생체 주입 후 분해가 장시간 소요되는 문제가 있으며, 락타이드 세그먼트의 비율이 상기 범위를 초과하면 생체 온도에서 졸-젤 상전이가 나타나지 아니하는 문제가 있다.
Thus, in the present invention, by adding a biodegradable ester series lactide to a caprolactone at a specific ratio, the caprolactone segment and the lactide segment are irregularly present to have a biodegradable polyester-based hydrophobic portion to lower crystallinity and biodegradation. The period was adjusted. The molar ratio of the caprolactone segment and the lactide segment was adjusted to be in the range of 94: 6 to 99: 1, and preferably in the range of 95: 5 to 98: 2. If the ratio of the caprolactone segment exceeds the above range, the biodegradability is low, the decomposition takes a long time after the bio-injection, and if the ratio of the lactide segment exceeds the above range, the sol-gel phase transition does not appear at the temperature there is a problem.
본 발명에서 제조되는 중합체의 예시로 촉매를 사용하여 폴리에틸렌글리콜에 카프로락톤과 락타이드를 개환 중합하는 과정을 하기 반응식 1에 나타내었다. As an example of the polymer prepared in the present invention, a process of ring-opening polymerization of caprolactone and lactide to polyethylene glycol using a catalyst is shown in
[반응식 1]
또한 본 발명의 공중합체는 분자량 350 ~ 2,000 g/mole인 폴리에틸렌글리콜을 친수성부로 에스터 계열의 카프로락톤과 락타이드 개환 공중합하여 합성한다. 합성 방법은 폴리에틸렌글리콜을 공비 증류하여 건조시킨 후 단량체를 첨가하고, 반응용매로는 메틸렌클로라이드 또는 톨루엔을 사용한다. 또한 개환 반응을 위한 촉매로는 Sn(Oct)2, 트리플로로메탄술폰산(trifluoromethanesulfonic acid), 트리플로로아세트산(trifluoroacetic acid), TiO2, Zn(Oct)2, BF3O(CH3)2, Al(Acac)3 등이 사용될 수 있으며, 반응 온도는 90 ~ 150 ℃ 범위가 바람직하다. In addition, the copolymer of the present invention is synthesized by hydrolyzing polyethylene glycol having a molecular weight of 350 to 2,000 g / mole with the ester-based caprolactone ring-opening copolymerization. In the synthesis method, polyethylene glycol is azeotropically distilled to dryness, and then monomers are added, and methylene chloride or toluene is used as a reaction solvent. In addition, the catalyst for the ring opening reaction is Sn (Oct) 2, trifluoromethanesulfonic acid (trifluoromethanesulfonic acid), trifluoroacetic acid (trifluoroacetic acid), TiO 2, Zn (Oct) 2 , BF 3 O (CH 3 ) 2 , Al (Acac) 3 and the like can be used, the reaction temperature is preferably in the range of 90 ~ 150 ℃.
합성된 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체의 수용액상은 실온에서는 흐름 특성을 갖는 졸 상태를 유지하나 일정 온도 범위(30 ~ 50 ℃)에 걸쳐 젤을 형성하며, 임계 온도 이상에서는 다시 흐름 특성을 보이는 새로운 졸-젤 상전이 거동을 나타낸다. 이는 시차주사열량계와 X-선 회절기를 이용하여 열적 특성 및 결정성을 분석하였고, 신체 온도 부근에서의 젤 형성을 확인하기 위해 쥐에 주입하여 젤의 형성 및 보전 특성을 확인하였다.The aqueous solution phase of the synthesized polyethylene glycol / polyester block copolymer maintains the sol state with flow characteristics at room temperature, but forms a gel over a certain temperature range (30-50 ° C.), and again exhibits flow characteristics above the critical temperature. Sol-gel phase transition behavior. The thermal properties and crystallinity were analyzed by differential scanning calorimetry and X-ray diffractometer. In order to confirm gel formation near the body temperature, it was injected into rats to confirm the formation and integrity of gel.
또한, 이러한 온도감응성 블록 공중합체를 주사제형의 약물 전달체나 조직재생용 기능성 지지체로 응용하기 위해서는 낮은 점도와 빠른 젤 형성, 그리고 신체 외부로 쉽게 배출되기 위한 낮은 분자량을 가지고 있어야 하므로 카프로락톤에 락타이드를 일정 함량 비율로 도입함으로써 결정성을 감소시켜 점도를 낮출 수 있었으며, 예상 값에 근접하는 분자량을 얻을 수 있어 낮은 점도와 낮은 분자량을 유지할 수 있었다.In addition, in order to apply such a temperature-sensitive block copolymer as an injectable drug carrier or a functional support for tissue regeneration, it is necessary to have low viscosity, fast gel formation, and low molecular weight to be easily discharged out of the body. By introducing in a certain content ratio it was possible to reduce the crystallinity to lower the viscosity, to obtain a molecular weight close to the expected value to maintain a low viscosity and low molecular weight.
이 때, 전체 분자량 2,000 ∼ 3,000 g/mole의 범위의 생분해성 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체를 합성하는 것이 바람직한데, 전체 분자량이 2,000 g/mole 미만일 경우에는 본 발명의 사용 목적인 인체 온도 범위에서 졸-젤 상전이 거동이 일어나지 않고 계속 졸 상태로 유지가 되는 문제가 있고, 3,000 g/mole을 초과하면 분자량이 커서 생분해가 일어나는데 장기간이 소요되는 문제가 있기 때문이다.At this time, it is preferable to synthesize a biodegradable polyethylene glycol / polyester block copolymer having a total molecular weight of 2,000 to 3,000 g / mole, when the total molecular weight is less than 2,000 g / mole in the human body temperature range of the purpose of the present invention This is because the sol-gel phase change does not occur and is kept in a sol state, and if it exceeds 3,000 g / mole, there is a problem that it takes a long time for biodegradation to occur due to its large molecular weight.
상기 본 발명에 의한 생분해성 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체는 조직공학용 지지체나 약물을 함유한 약물 전달체로 적용될 수 있으며, 또한 염증, 창상, 마찰, 수술에 의한 창상 등 상처의 치유 과정에서 혈액이 유출되어 응고하고, 이에 의해 주변 장기 또는 조직과 결합되어 발생하는 유착을 방지할 수 있는 유착 방지제로서도 응용될 수 있다.
The biodegradable polyethylene glycol / polyester block copolymer according to the present invention can be applied as a drug carrier containing a support for tissue engineering or a drug, and also blood in the wound healing process such as inflammation, wound, friction, wound by surgery It can also be applied as an anti-adhesion agent that can leak and coagulate and thereby prevent adhesion caused by binding to surrounding organs or tissues.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 기술할 것이나 본 발명의 범위는 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.
실시예 1 : 메톡시폴리에틸렌글리콜-(폴리카프로락톤-co-폴리락타이드) 블록 공중합체의 합성 [MPEG-(PCL-co-PLLA)](카프로락톤 : 락타이드 = 95 : 5) Example 1: Synthesis of methoxypolyethylene glycol- (polycaprolactone-co-polylactide) block copolymer [MPEG- (PCL-co-PLLA)] (caprolactone: lactide = 95: 5)
분자량 2,400 g/mole의 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)-폴리카프로락톤(PCL)-co-폴리락타이드(PLLA) 블록 공중합체를 합성하기 위하여 개시제인 메톡시폴리에틸렌글리콜(1.5 g, 2 mmol, Mn = 750 g/mole)과 톨루엔 80 ㎖을 잘 건조된 100 ㎖ 둥근 플라스크에 넣고 딘 스탁 트랩을 사용하여 3시간동안 130 ℃에서 공비 증류를 실시하였다. 증류 후 톨루엔을 40 ㎖ 제거하고 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)을 25 ℃로 냉각시킨 후 미리 정제된 카프로락톤(CL)(4.51 g, 39.51 mmol)과 락타이드(LA)(0.30 g, 2.08 mmol) 넣고 반응용매로서 미리 정제된 톨루엔 40 ㎖을 넣은 다음, 중합 촉매로서 Sn(Oct)2를 2.4 ㎖ 넣고 24시간동안 110 ℃에서 교반시켜 주었다. 모든 과정은 고순도 질소 하에서 실시하였다. 반응 후 미 반응 단량체나 개시제를 제거하기 위하여 800 ㎖의 헥산과 200 ㎖의 에테르에 반응물을 서서히 떨어뜨리면서 침전시켜 주었다. 침전물은 메틸렌클로라이드(MC)에 녹여 거름종이로 거른 후 회전 증발기를 통하여 용매를 제거하고 감압 하에서 건조시켰다. To synthesize methoxy polyethylene glycol (MPEG) -polycaprolactone (PCL) -co-polylactide (PLLA) block copolymer of molecular weight 2,400 g / mole (1.5 g, 2 mmol, Mn) = 750 g / mole) and 80 ml of toluene were placed in a well dried 100 ml round flask and subjected to azeotropic distillation at 130 ° C. for 3 hours using a Dean Stock trap. After distillation, 40 ml of toluene was removed, and methoxy polyethylene glycol (MPEG) was cooled to 25 ° C., and then purified caprolactone (CL) (4.51 g, 39.51 mmol) and lactide (LA) (0.30 g, 2.08 mmol) 40 ml of pre-purified toluene was added as a reaction solvent, 2.4 ml of Sn (Oct) 2 was added as a polymerization catalyst, and the mixture was stirred at 110 ° C for 24 hours. All procedures were carried out under high purity nitrogen. In order to remove unreacted monomer or initiator after the reaction, the reactant was slowly precipitated in 800 ml of hexane and 200 ml of ether. The precipitate was dissolved in methylene chloride (MC), filtered through a filter paper, and the solvent was removed through a rotary evaporator and dried under reduced pressure.
상기에서 합성된 공중합체의 구성성분의 몰 비에 대한 분자량은 1H-NMR을 이용하여 측정한 결과, 이론적인 예상 값과 유사한 분자량 2,380 g/mole을 얻을 수 있었고, 다분산도의 측정을 위해 젤 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 확인한 결과 1.41의 다분산도를 가짐을 확인하였다. 도 1 에는 제조된 블록 공중합체의 1H-NMR 스펙트럼을 나타내었다.
Molecular weight of the constituents of the copolymer synthesized in the above was measured by 1 H-NMR, molecular weight 2,380 g / mole similar to the theoretical expected value was obtained, for the determination of polydispersity The gel permeation chromatography (GPC) confirmed that the polydispersity of 1.41. 1 shows the 1 H-NMR spectrum of the prepared block copolymer.
실시예 2 : 메톡시폴리에틸렌글리콜-(폴리카프로락톤-co-폴리락타이드) 블록 공중합체의 합성 [MPEG-(PCL-co-PLLA)](카프로락톤 : 락타이드 = 97 : 3) Example 2 Synthesis of Methoxypolyethyleneglycol- (polycaprolactone-co-polylactide) block copolymer [MPEG- (PCL-co-PLLA)] (caprolactone: lactide = 97: 3)
분자량 2,400 g/mole의 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)-폴리카프로락톤(PCL)-co-폴리락타이드(PLLA) 블록 공중합체를 합성하기 위하여 개시제인 메톡시폴리에틸렌글리콜(1.5 g, 2 mmol, Mn = 750 g/mole)과 톨루엔 80 ㎖을 잘 건조된 100 ㎖ 둥근 플라스크에 넣고 딘 스탁 트랩을 사용하여 3시간동안 130 ℃에서 공비 증류를 실시하였다. 증류 후 톨루엔을 40 ㎖ 제거하고 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)을 25 ℃로 냉각시킨 후 미리 정제된 카프로락톤(CL)(4.7 g, 40.8 mmol)과 락타이드(LA)(0.18 g, 1.26 mmol) 넣고 반응용매로서 미리 정제된 톨루엔 40 ㎖을 넣은 다음, 중합 촉매로서 Sn(Oct)2를 2.4 ㎖ 넣고 24시간동안 110 ℃에서 교반시켜 주었다. 모든 과정은 고순도 질소 하에서 실시하였다. 반응 후 미 반응 단량체나 개시제를 제거하기 위하여 800 ㎖의 헥산과 200 ㎖의 에테르에 반응물을 서서히 떨어뜨리면서 침전시켜 주었다. 침전물은 메틸렌클로라이드(MC)에 녹여 거름종이로 거른 후 회전 증발기를 통하여 용매를 제거하고 감압 하에서 건조시켰다. To synthesize methoxy polyethylene glycol (MPEG) -polycaprolactone (PCL) -co-polylactide (PLLA) block copolymer of molecular weight 2,400 g / mole (1.5 g, 2 mmol, Mn) = 750 g / mole) and 80 ml of toluene were placed in a well dried 100 ml round flask and subjected to azeotropic distillation at 130 ° C. for 3 hours using a Dean Stock trap. After distillation, 40 ml of toluene was removed, and methoxy polyethylene glycol (MPEG) was cooled to 25 ° C., and then purified caprolactone (CL) (4.7 g, 40.8 mmol) and lactide (LA) (0.18 g, 1.26 mmol) 40 ml of pre-purified toluene was added as a reaction solvent, 2.4 ml of Sn (Oct) 2 was added as a polymerization catalyst, and the mixture was stirred at 110 ° C for 24 hours. All procedures were carried out under high purity nitrogen. In order to remove unreacted monomer or initiator after the reaction, the reactant was slowly precipitated in 800 ml of hexane and 200 ml of ether. The precipitate was dissolved in methylene chloride (MC), filtered through a filter paper, and the solvent was removed through a rotary evaporator and dried under reduced pressure.
상기에서 합성된 공중합체의 구성성분의 몰 비에 대한 분자량은 1H-NMR을 이용하여 측정한 결과, 이론적인 예상 값과 유사한 분자량 2,420 g/mole을 얻을 수 있었고, 다분산도의 측정을 위해 젤 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 확인한 결과 1.36의 다분산도를 가짐을 확인하였다.
Molecular weight to mole ratio of the constituents of the copolymer synthesized above was measured using 1 H-NMR to obtain a molecular weight of 2,420 g / mole similar to the theoretical expected value, for the determination of polydispersity The gel permeation chromatography (GPC) confirmed that it has a polydispersity of 1.36.
비교예 1 : 메톡시폴리에틸렌글리콜-(폴리카프로락톤-co-폴리락타이드) 블록 공중합체의 합성 [MPEG-(PCL-co-PLLA)](카프로락톤 : 락타이드 = 93 : 7) Comparative Example 1: Synthesis of methoxy polyethylene glycol- (polycaprolactone-co-polylactide) block copolymer [MPEG- (PCL-co-PLLA)] (caprolactone: lactide = 93: 7)
분자량 2,400 g/mole의 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)-폴리카프로락톤(PCL)-co-폴리락타이드(PLLA) 블록 공중합체를 합성하기 위하여 개시제인 메톡시폴리에틸렌글리콜(1.5 g, 2 mmol, Mn = 750 g/mole)과 톨루엔 80 ㎖을 잘 건조된 100 ㎖ 둥근 플라스크에 넣고 딘 스탁 트랩을 사용하여 3시간동안 130 ℃에서 공비 증류를 실시하였다. 증류 후 톨루엔을 40 ㎖ 제거하고 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)을 25 ℃로 냉각시킨 후 미리 정제된 카프로락톤(CL)(4.5 g, 39.1 mmol)과 락타이드(LA)(0.42 g, 2.94 mmol) 넣고 반응용매로서 미리 정제된 톨루엔 40 ㎖을 넣은 다음, 중합 촉매로서 Sn(Oct)2를 2.4 ㎖ 넣고 24시간동안 110 ℃에서 교반시켜 주었다. 모든 과정은 고순도 질소 하에서 실시하였다. 반응 후 미 반응 단량체나 개시제를 제거하기 위하여 800 ㎖의 헥산과 200 ㎖의 에테르에 반응물을 서서히 떨어뜨리면서 침전시켜 주었다. 침전물은 메틸렌클로라이드(MC)에 녹여 거름종이로 거른 후 회전 증발기를 통하여 용매를 제거하고 감압 하에서 건조시켰다. To synthesize methoxy polyethylene glycol (MPEG) -polycaprolactone (PCL) -co-polylactide (PLLA) block copolymer of molecular weight 2,400 g / mole (1.5 g, 2 mmol, Mn) = 750 g / mole) and 80 ml of toluene were placed in a well dried 100 ml round flask and subjected to azeotropic distillation at 130 ° C. for 3 hours using a Dean Stock trap. After distillation, 40 ml of toluene was removed, and methoxy polyethylene glycol (MPEG) was cooled to 25 ° C., and then purified caprolactone (CL) (4.5 g, 39.1 mmol) and lactide (LA) (0.42 g, 2.94 mmol) 40 ml of pre-purified toluene was added as a reaction solvent, 2.4 ml of Sn (Oct) 2 was added as a polymerization catalyst, and the mixture was stirred at 110 ° C for 24 hours. All procedures were carried out under high purity nitrogen. In order to remove unreacted monomer or initiator after the reaction, the reactant was slowly precipitated in 800 ml of hexane and 200 ml of ether. The precipitate was dissolved in methylene chloride (MC), filtered through a filter paper, and the solvent was removed through a rotary evaporator and dried under reduced pressure.
상기에서 합성된 공중합체의 구성성분의 몰 비에 대한 분자량은 1H-NMR을 이용하여 측정한 결과, 이론적인 예상 값과 유사한 분자량 2,260 g/mole을 얻을 수 있었고, 다분산도의 측정을 위해 젤 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 확인한 결과 1.25의 다분산도를 가짐을 확인하였다.
Molecular weight of the constituents of the copolymer synthesized in the above was measured by 1 H-NMR, molecular weight 2,260 g / mole similar to the theoretical expected value was obtained, for the determination of polydispersity The gel permeation chromatography (GPC) confirmed that it has a polydispersity of 1.25.
비교예 2 : 메톡시폴리에틸렌글리콜-(폴리카프로락톤-co-폴리락타이드) 블록 공중합체의 합성 [MPEG-(PCL-co-PLLA)](카프로락톤 : 락타이드 = 90 : 10) Comparative Example 2: Synthesis of methoxypolyethylene glycol- (polycaprolactone-co-polylactide) block copolymer [MPEG- (PCL-co-PLLA)] (caprolactone: lactide = 90:10)
분자량 2,400 g/mole의 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)-폴리카프로락톤(PCL)-co-폴리락타이드(PLLA) 블록 공중합체를 합성하기 위하여 개시제인 메톡시폴리에틸렌글리콜(1.5 g, 2 mmol, Mn = 750 g/mole)과 톨루엔 80 ㎖을 잘 건조된 100 ㎖ 둥근 플라스크에 넣고 딘 스탁 트랩을 사용하여 3시간동안 130 ℃에서 공비 증류를 실시하였다. 증류 후 톨루엔을 40 ㎖ 제거하고 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)을 25 ℃로 냉각시킨 후 미리 정제된 카프로락톤(CL)(4.3 g, 37.8 mmol)과 락타이드(LA)(0.6 g, 4.2 mmol) 넣고 반응용매로서 미리 정제된 톨루엔 40 ㎖을 넣은 다음, 중합 촉매로서 Sn(Oct)2를 2.4 ㎖ 넣고 24시간동안 110 ℃에서 교반시켜 주었다. 모든 과정은 고순도 질소 하에서 실시하였다. 반응 후 미 반응 단량체나 개시제를 제거하기 위하여 800 ㎖의 헥산과 200 ㎖의 에테르에 반응물을 서서히 떨어뜨리면서 침전시켜 주었다. 침전물은 메틸렌클로라이드(MC)에 녹여 거름종이로 거른 후 회전 증발기를 통하여 용매를 제거하고 감압 하에서 건조시켰다. To synthesize methoxy polyethylene glycol (MPEG) -polycaprolactone (PCL) -co-polylactide (PLLA) block copolymer of molecular weight 2,400 g / mole (1.5 g, 2 mmol, Mn) = 750 g / mole) and 80 ml of toluene were placed in a well dried 100 ml round flask and subjected to azeotropic distillation at 130 ° C. for 3 hours using a Dean Stock trap. After distillation, 40 ml of toluene was removed, and methoxy polyethylene glycol (MPEG) was cooled to 25 ° C., followed by pre-purified caprolactone (CL) (4.3 g, 37.8 mmol) and lactide (LA) (0.6 g, 4.2 mmol). 40 ml of pre-purified toluene was added as a reaction solvent, 2.4 ml of Sn (Oct) 2 was added as a polymerization catalyst, and the mixture was stirred at 110 ° C for 24 hours. All procedures were carried out under high purity nitrogen. In order to remove unreacted monomer or initiator after the reaction, the reactant was slowly precipitated in 800 ml of hexane and 200 ml of ether. The precipitate was dissolved in methylene chloride (MC), filtered through a filter paper, and the solvent was removed through a rotary evaporator and dried under reduced pressure.
상기에서 합성된 공중합체의 구성성분의 몰 비에 대한 분자량은 1H-NMR을 이용하여 측정한 결과, 이론적인 예상 값과 유사한 분자량 2,260 g/mole을 얻을 수 있었고, 다분산도의 측정을 위해 젤 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 확인한 결과 1.23의 다분산도를 가짐을 확인하였다.
Molecular weight of the constituents of the copolymer synthesized in the above was measured by 1 H-NMR, molecular weight 2,260 g / mole similar to the theoretical expected value was obtained, for the determination of polydispersity The gel permeation chromatography (GPC) confirmed that it has a polydispersity of 1.23.
비교예 3 : 메톡시폴리에틸렌글리콜-폴리카프로락톤 블록 공중합체의 합성 [MPEG-PCL](카프로락톤 : 락타이드 = 100 : 0)Comparative Example 3 Synthesis of Methoxy Polyethylene Glycol-Polycaprolactone Block Copolymer [MPEG-PCL] (Caprolactone: Lactide = 100: 0)
분자량 2,400 g/mole의 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)-폴리카프로락톤(PCL) 블록 공중합체를 합성하기 위하여 개시제인 메톡시폴리에틸렌글리콜(1.5 g, 2 mmol, Mn = 750 g/mole)과 톨루엔 80 ㎖을 잘 건조된 100 ㎖ 둥근 플라스크에 넣고 딘 스탁 트랩을 사용하여 3시간동안 130 ℃에서 공비 증류를 실시하였다. 증류 후 톨루엔을 40 ㎖ 제거하고 메톡시폴리에틸렌글리콜(MPEG)을 25 ℃로 냉각시킨 후 미리 정제된 카프로락톤(CL)(4.8 g, 42 mmol)을 넣고 반응용매로서 미리 정제된 톨루엔 40 ㎖을 넣은 다음, 중합 촉매로서 Sn(Oct)2를 2.4 ㎖ 넣고 24시간동안 110 ℃에서 교반시켜 주었다. 모든 과정은 고순도 질소 하에서 실시하였다. 반응 후 미 반응 단량체나 개시제를 제거하기 위하여 800 ㎖의 헥산과 200 ㎖의 에테르에 반응물을 서서히 떨어뜨리면서 침전시켜 주었다. 침전물은 메틸렌클로라이드(MC)에 녹여 거름종이로 거른 후 회전 증발기를 통하여 용매를 제거하고 감압 하에서 건조시켰다. To synthesize methoxy polyethylene glycol (MPEG) -polycaprolactone (PCL) block copolymers of molecular weight 2,400 g / mole, methoxypolyethylene glycol (1.5 g, 2 mmol, Mn = 750 g / mole) and toluene 80 The mL was placed in a well dried 100 mL round flask and subjected to azeotropic distillation at 130 ° C. for 3 hours using a Dean Stock trap. After distillation, 40 ml of toluene was removed, methoxy polyethylene glycol (MPEG) was cooled to 25 ° C., and prepurified caprolactone (CL) (4.8 g, 42 mmol) was added thereto, and 40 ml of toluene, which was previously purified, was added as a reaction solvent. Next, 2.4 ml of Sn (Oct) 2 was added as a polymerization catalyst and stirred at 110 ° C. for 24 hours. All procedures were carried out under high purity nitrogen. In order to remove unreacted monomer or initiator after the reaction, the reactant was slowly precipitated in 800 ml of hexane and 200 ml of ether. The precipitate was dissolved in methylene chloride (MC), filtered through a filter paper, and the solvent was removed through a rotary evaporator and dried under reduced pressure.
상기에서 합성된 공중합체의 구성성분의 몰 비에 대한 분자량은 1H-NMR을 이용하여 측정한 결과, 이론적인 예상 값과 유사한 분자량 2,430 g/mole을 얻을 수 있었고, 다분산도의 측정을 위해 젤 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 확인한 결과 1.26의 다분산도를 가짐을 확인하였다.
Molecular weight to mole ratio of the components of the copolymer synthesized above was measured using 1 H-NMR, molecular weight 2,430 g / mole similar to the theoretical expected value was obtained, for the determination of polydispersity The gel permeation chromatography (GPC) confirmed that the polydispersity of 1.26.
실험예 1 : 생분해성 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체의 수용액상에서의 온도에 따른 졸-젤 상전이 거동 측정Experimental Example 1 Determination of Sol-Gel Phase Transition Behavior with Temperature in Biodegradable Polyethylene Glycol / Polyester Block Copolymer
생분해성 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체의 온도에 따른 상전이 거동을 관찰하기 위하여 상기 실시예 및 비교예에 의하여 합성된 공중합체를 20 wt%의 농도로 증류수에 용해시킨 후 균일 분산된 고분자의 평형을 유지하기 위해 하루 동안 4 ℃에서 냉장 보관하였다. 제조된 고분자 용액을 점도 측정기를 이용하여 10 ℃부터 60 ℃의 범위로 2분당 1 ℃씩 증가시키면서 스핀 속도는 0.2 rpm으로 고정하여 각각의 온도에서 졸-젤 상전이 거동을 측정하였다(도 2).In order to observe the phase transition behavior of the biodegradable polyethylene glycol / polyester block copolymers, the copolymers synthesized according to the above examples and the comparative examples were dissolved in distilled water at a concentration of 20 wt%, and then equilibrated with homogeneously dispersed polymers. Refrigerated at 4 ° C. for 1 day to maintain. The sol-gel phase transition behavior was measured at each temperature by increasing the spin rate at 0.2 rpm while increasing the prepared polymer solution by 1 ° C. per 2 minutes in the range of 10 ° C. to 60 ° C. using a viscosity meter (FIG. 2).
상기 도 2에서 보는 바와 같이, 실시예 및 비교예 3의 블록 공중합체의 경우 상온에서는 점도가 낮은 졸 상태로 존재하나 30 ~ 50 ℃에서는 젤 상태로의 전이가 일어나나, 비교예 1 및 2의 경우에는 상 변화가 일어나지 않고 계속 졸 상태로 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명의 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체가 체내 온도에서 상전이를 통하여 젤을 형성할 수 있음을 확인하였다.
As shown in FIG. 2, the block copolymers of Examples and Comparative Examples 3 exist in a sol state having a low viscosity at room temperature, but transition to a gel state occurs at 30 to 50 ° C., but in Comparative Examples 1 and 2 In this case, it was confirmed that the phase change did not occur and remained in the sol state. Therefore, it was confirmed that the polyethyleneglycol / polyester block copolymer of the present invention can form a gel through phase transition at a body temperature.
실험예 2 : 생분해성 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 블록 공중합체의 Experimental Example 2 of Biodegradable Polyethylene Glycol / Polyester Block Copolymer in vivoin vivo 젤 형성 확인 Check gel formation
신체 온도 부근에서의 졸-젤 상전이를 확인하기 위하여 실시예 및 비교예 3의 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체 용액을 실온에서 졸 상태로 유지시킨 후 일회용 주사기를 사용하여 1 mL씩 쥐의 피하에 주입하였다. 24시간 후 주사부위를 절제하여 젤 형성을 확인하였다. 따라서, 폴리에틸렌글리콜/생분해성 폴리에스터 블록 공중합체 용액이 생체 내에서 빠르게 젤을 형성하고 유지되고 있음을 확인할 수 있었다(도 3).To confirm the sol-gel phase transition near the body temperature, the polyethyleneglycol / biodegradable polyester block copolymer solution of Example and Comparative Example 3 was maintained in a sol state at room temperature, and then 1 mL of rats were removed using a disposable syringe. Injected subcutaneously. After 24 hours, the injection site was excised to confirm gel formation. Therefore, it was confirmed that the polyethylene glycol / biodegradable polyester block copolymer solution was rapidly forming and maintaining the gel in vivo (FIG. 3).
또한 쥐의 피하에의 주입 후 1주, 2주, 4주 및 6주 경과한 시점에서 형성된 젤의 크기를 비교하였다(도 4). 상기 도 4에서 보는 바와 같이 실시예 1 및 2의 블록 공중합체는 6주 경과 후, 1주 때의 젤의 크기의 각각 25%, 50% 정도로 현저하게 감소하였으나, 비교예 3의 블록 공중합체는 6주 경과 후에도 젤의 크기의 변화가 거의 없는 것을 확인하였다. 따라서 본 발명의 블록 공중합체는 생체 내에서 젤이 형성된 뒤 빠른 속도로 생분해가 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.
In addition, the size of the gel formed at 1, 2, 4 and 6 weeks after the subcutaneous injection of the rat was compared (Fig. 4). As shown in FIG. 4, after 6 weeks, the block copolymers of Examples 1 and 2 were significantly reduced to about 25% and 50% of the gel size at 1 week, but the block copolymers of Comparative Example 3 were After 6 weeks, it was confirmed that there was little change in the size of the gel. Therefore, the block copolymer of the present invention was confirmed that biodegradation occurs at a rapid rate after the gel is formed in vivo.
실험예 3 : 폴리에틸렌글리콜/폴리에스터 젤의 조직학적 평가Experimental Example 3 Histological Evaluation of Polyethylene Glycol / Polyester Gel
상기 1주, 2주, 4주 및 6주 경과한 시점에서 쥐로부터 제거된 젤을 10% 포르말린에 고정하였고, 고정된 지지체를 파라핀 블록으로 제작하여 4 ㎛ 두께로 자른 후 슬라이드에 고정하고 조직학적 평가를 하기 위하여 H&E, ED1 염색을 실시하였다. H&E 염색은 가장 기본적인 염색법으로 세포의 핵에 특이적으로 염색되는 헤마톡실린(hematoxylin)과 세포질에 염색되는 에오신(eosin)을 이용한 염색법으로 핵과 세포질의 성상을 확인할 수 있는 염색법으로써 이식 체의 전체적인 세포 거동과 모폴로지를 확인하기 위하여 진행되었다. 상기 H&E 염색을 통하여 마크로파지, 호중구, 림프구가 젤 안에 존재하며, 새로운 혈관이 발생됨을 확인할 수 있었다(도 5). 또한 이식된 이식체의 염증 반응 확인을 위하여 ED1 (mouse anti-rat CD68; Serotec, UK) 발현을 확인하였다(도 6).After 1, 2, 4, and 6 weeks, the gel removed from the rats was fixed in 10% formalin, and the fixed support was made of paraffin blocks, cut into 4 μm thicknesses, fixed on slides, and histologically H & E and ED1 staining was performed for evaluation. H & E staining is the most basic staining method. Hematoxylin, which is specifically stained at the nucleus of cells, and eosin, which is stained at the cytoplasm. Progress was made to confirm the behavior and morphology. Macrophage, neutrophils, lymphocytes were present in the gel through the H & E staining, it was confirmed that new blood vessels are generated (Fig. 5). In addition, ED1 (mouse anti-rat CD68; Serotec, UK) expression was confirmed in order to confirm the inflammatory response of the transplanted transplant (Fig. 6).
상기 실험은 통하여 본 발명의 젤이 생체적합성을 가지며 면역 염증 반응을 일으키지 아니함을 확인하여, 조직공학적 지지체로 활용될 수 있음을 알 수 있었다.
The experiment confirmed that the gel of the present invention is biocompatible and does not cause an immune inflammatory response, it can be seen that it can be used as a tissue engineering support.
Claims (7)
It is composed of a hydrophilic part composed of polyethylene glycol, and a biodegradable polyester hydrophobic part containing both caprolactone and lactide segments at the same time. Biodegradable polyethylene glycol / polyester block copolymer, characterized in that.
The biodegradable polyethylene glycol / polyester block copolymer according to claim 1, which is a sol phase at room temperature or a gel phase at 30 to 50 ° C.
The biodegradable polyethylene glycol / polyester block copolymer according to claim 1, wherein the polyethylene glycol has a molecular weight in the range of 350 to 2,000 g / mole.
The biodegradable polyethylene glycol / polyester block copolymer according to claim 1, wherein the copolymer has a molecular weight in the range of 2,000 to 3,000 g / mole.
A support for tissue engineering, comprising the block copolymer of any one of claims 1 to 4.
An anti-adhesion agent comprising the block copolymer of any one of claims 1 to 4.
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