KR20110095445A - A preparation method of ph sensitive hydrogel - Google Patents

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허강무
백은정
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충남대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing pH-sensitive hydrogel is provided to use the hydrogel as a drug carrier which is disintegrated and released in the small intestine and large intestine. CONSTITUTION: A method for manufacturing pH-sensitive hydrogel comprises: a step of adding polymeric hydrogel and sodium compounds to a reaction solvent and stirring to prepare a porous hydrogel; a step of swelling the porous hydrogel; and a step of coating the porous hydrogel with a intestine-targeting coating solution. The polymeric hydrogel is glycol chitosan-glycidyl (meth)acrylate hydrogel. The coating solution is methacrylic acid copolymers, shellac, cellulose acetate phthalate, polyvinyl acetate phthalate, or hydroxypropyl methylcellulose phthalate. A drug delivery system contains the pH-sensitive hydrogel as an drug carrier.

Description

pH 감응형 하이드로젤의 제조방법{A preparation method of pH sensitive hydrogel}A preparation method of pH sensitive hydrogel

본 발명은 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법에 관한 것으로, 기계적 물성뿐만 아니라 팽윤된 상태에서 압축, 구부림, 비틀림과 같은 물리적 환경에서도 잘 견딜 수 있도록 탄성을 부여하여 복원력이나 강한 물성이 필요로 하는 곳에 다양하게 사용 가능한 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a pH-sensitive hydrogel, where the elasticity is given to be able to withstand the physical environment such as compression, bending, and torsion in the swollen state as well as mechanical properties, where resilience or strong physical properties are needed. It relates to a method for producing a pH-sensitive hydrogel that can be used in various ways.

하이드로젤(hydrogel)은 물에 팽윤할 수 있는 친수성 고분자가 3차원 망상구조를 가지며, 물리적 또는 화학적으로 가교된 것으로서 가교구조에 의해 수용액 및 수성환경 하에서 용해되지는 않으나 구성하는 물질이 가진 고유한 친수성으로 인해 많은 양의 물을 흡수하며 팽윤한다. 하이드로젤의 3차원적인 망상구조는 공유결합, 수소결합, 반데르발스(Van der Waals)결합 또는 물리적 응집 등 여러 요인에 의해 형성될 수 있다. 또한, 여러 가지 고분자 하이드로젤은 온도, pH, 용매의 조성, 이온의 농도, 전기장, 광도, 화학물질 등과 같은 외부 자극에 대하여 민감하게 반응하여 연속적 또는 불연속적으로 함수율 등의 물성변화를 나타내게 된다.Hydrogel is a hydrophilic polymer that can swell in water and has a three-dimensional network structure, and is physically or chemically crosslinked, and does not dissolve under aqueous solution and aqueous environment due to the crosslinking structure. This absorbs and swells large amounts of 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. In addition, various polymer hydrogels react sensitively to external stimuli such as temperature, pH, solvent composition, ion concentration, electric field, light intensity, chemicals, etc., and exhibit changes in physical properties such as water content continuously or discontinuously.

한편 의학 분야에서는 약물 혹은 세포 전달담체(drug or cell delivery carriers)와 인공피부, 인공 연골, 인공골 등과 같은 인체조직 재생에 필요한 지지체(scaffolds for tissue engineering) 및 의약, 환경, 화장품 산업 등 전산업분야에서 용도가 매우 다양한 하이드로젤에 대한 연구가 상당히 진행되었음에도 불구하고, 하이드로젤의 기계적 성질과 합성시간조절 및 하이드로젤에 고정된 생리활성 물질의 수율, 활성 및 효율이 높은 하이드로젤의 개발에 대한 요구가 계속 있는 실정이다.Meanwhile, in the medical field, drugs or cell delivery carriers, scaffolds for tissue engineering such as artificial skin, artificial cartilage and artificial bone, and all fields of medicine, environment, and cosmetics Although much research has been conducted on hydrogels with a wide variety of uses, there is a need for the development of hydrogels with high yield, activity and efficiency of hydrogel mechanical properties, synthesis time control and bioactive substances immobilized on hydrogels. Is still there.

종래의 생체 내로의 서방성 약물 전달을 위한 방법으로 예를 들면, 한국공고특허 제1995-0000033호에는 γ-조사에 의해서 제조된 팽윤성 하이드로젤을 이용한 위내 체류형 장기 지속성 경구투여 정제의 제조방법이 개시되어 있다. For example, Korean Patent Publication No. 199595-0000033 discloses a method of preparing gastric-retention-type long-term oral administration tablets using swellable hydrogels prepared by γ-irradiation. Is disclosed.

그러나, 종래에 개발된 하이드로젤 제형은 생분해성 또는 생체적합성이 낮거나 없으며, γ-조사 등을 사용하기 때문에 제조가 용이하지 않고, 약물의 서방성 방출 및 하이드로젤의 체류를 위해 요구되는 산성-의존성 팽윤이 가능하지 않거나, 그 팽윤비 및 팽윤 거동이 실제 적용에 사용할 정도로 만족스럽지 못하고, 물성이 약하며, 경우에 따라서는 목적하는 약물 방출 속도를 나타내지 못하는 단점을 갖는다.However, conventionally developed hydrogel formulations have low or no biodegradability or biocompatibility, and are not easy to manufacture because they use γ-irradiation and the like, and are required for the sustained release of the drug and the retention of the hydrogel. Dependent swelling is not possible, or its swelling ratio and swelling behavior are not satisfactory enough for use in practical applications, have poor physical properties and in some cases fail to exhibit the desired drug release rate.

한편 최근 약물의 경구투여가 유효한 치료 수단일 수 있는 궤양성 대장염 등과 같은 대장의 각종 질병이 증가하는 추세에 있어서, 약물을 경구투여하였을 때 단지 대장에서만 활성 성분을 방출할 수 있는 하이드로젤에 대한 요구가 증대되고 있다. 그러나 이때까지의 경구 제제는 십이지장 흡수를 상정(想定)한 것은 많으나, 아직까지 십이지장에서 뒤의 대장에 까지 유효하게 흡수되는 방법은 발견되지 않고 있다. 소화관을 통한 약물의 흡수도는 위장에 가까운 상부소화관에서 보다 왕성하며, 아래로 내려 갈수록 흡수도는 떨어진다. 또한 위장관에서 약물이 흡수되기 전에 분해되는 문제도 크다. 종래의 경구형 제제는 위장 내에서 가수분해되거나 위장관 내에서 소화효소에 의해 분해되어 약물의 효과를 보기 어려운 문제가 있다.Meanwhile, in recent years, various diseases of the large intestine, such as ulcerative colitis, in which oral administration of drugs can be an effective treatment tool, have been increasing.Therefore, there is a need for a hydrogel capable of releasing active ingredients only in the colon when oral administration of drugs. Is increasing. However, although the oral preparation up to this point assumed the duodenal absorption in many cases, the method of being effectively absorbed from duodenum to the large intestine has not been found so far. Absorption of the drug through the digestive tract is more vigorous in the upper digestive tract close to the stomach, and less absorbed downward. There is also a problem of degradation before the drug is absorbed from the gastrointestinal tract. Conventional oral preparations are hydrolyzed in the stomach or digested by digestive enzymes in the gastrointestinal tract, making it difficult to see the effects of the drug.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, a) 반응용매에 고분자 하이드로젤과 나트륨 화합물을 넣고 교반하여 공극이 형성된 다공성 하이드로젤을 제조하는 단계; b) 상기 다공성 하이드로젤을 팽윤시키는 단계를 포함하는 제조방법으로 IPN 하이드로젤을 제조할 수 있으며, 이를 통하여 기계적 물성뿐만 아니라 탄성까지 부여하여 팽윤된 상태에서 압축, 구부림, 비틀림과 같은 물리적 환경에서도 잘 견딜 수 있어 복원력이나 강한 물성이 필요로 하는 곳에 다양하게 사용 가능한 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, comprising the steps of: a) preparing a porous hydrogel in which pores are formed by putting a polymer hydrogel and a sodium compound into a reaction solvent and stirring; b) IPN hydrogel can be prepared by a manufacturing method comprising the step of swelling the porous hydrogel, and through this, not only the mechanical properties but also the elasticity can be given to give elasticity even in a physical environment such as compression, bending, and torsion in the swollen state. It is an object of the present invention to provide a method for preparing a pH-sensitive hydrogel that can withstand a variety of places where a resilience or strong physical property is required.

또한 본 발명은 c) 상기 팽윤된 다공성 하이드로젤을 장타겟용 코팅액으로 코팅하는 단계를 포함함으로써 경구 투여하였을 때 체내의 pH에 민감하여 위에서는 영향을 받지 않고 그대로 통과하지만, 소장이나 대장에 도달하면 선택적으로 코팅층이 붕해되어 장내 체류 성질을 변화시키거나 함유한 치료적 활성 성분을 방출하는 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.In addition, the present invention c) when the oral administration by including the step of coating the swollen porous hydrogel with a coating solution for enteric target is sensitive to the pH of the body when passed through as it is without affecting the stomach, but when it reaches the small intestine or large intestine It is an object of the present invention to provide a method for preparing a pH-sensitive hydrogel that selectively disintegrates the coating to change its intestinal retention properties or to release the therapeutically active ingredients contained therein.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로, 공극이 형성된 다공성 하이드로젤을 장타겟용 코팅액으로 코팅함으로써 기계적 물성뿐만 아니라 탄성까지 부여하여 팽윤된 상태에서 압축, 구부림, 비틀림과 같은 물리적 환경에서도 잘 견딜 수 있어 복원력이나 강한 물성이 필요로 하는 곳에 다양하게 사용 가능하며, 소장이나 대장에 도달하면 선택적으로 코팅층이 붕해되어 장내 체류 성질을 변화시키거나 함유한 치료적 활성 성분을 방출하는 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법을 제공한다.
The present invention has been made in order to achieve the above object, by coating a porous hydrogel formed with a pore with a coating liquid for long targets to give not only mechanical properties but also elasticity in the physical environment such as compression, bending, torsion in the swollen state It can withstand a wide range of applications where resilience or strong physical properties are needed, and when it reaches the small or large intestine, the coating layer is selectively disintegrated to change the intestinal retention properties or to release the therapeutically active ingredients that contain it. It provides a method for preparing a gel.

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

이때, 본 발명에서 사용되는 기술 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.At this time, if there is no other definition in the technical terms used in the present invention, it has a meaning commonly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs, and in the following description unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Description of known functions and configurations that may be omitted.

본 발명은 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법에 관한 것으로,The present invention relates to a method for producing a pH-sensitive hydrogel,

a) 반응용매에 고분자 하이드로젤과 나트륨 화합물을 넣고 교반하여 공극이 형성된 다공성 하이드로젤을 제조하는 단계; a) preparing a porous hydrogel in which pores are formed by adding a polymer hydrogel and a sodium compound into a reaction solvent;

b) 상기 다공성 하이드로젤을 팽윤시키는 단계; 및 b) swelling the porous hydrogel; And

c) 상기 팽윤된 다공성 하이드로젤을 장타겟용 코팅액으로 코팅하여 pH 감응형 하이드로젤을 제조하는 단계;를 포함한다.c) coating the swollen porous hydrogel with a coating solution for long target to prepare a pH-sensitive hydrogel.

본 발명에 있어서, pH 감응형 하이드로젤의 제조방법은 먼저 a) 반응용매에 고분자 하이드로젤과 나트륨 화합물을 넣고 교반하여 공극이 형성된 다공성 하이드로젤을 제조하는 단계;를 진행한다.In the present invention, a method for producing a pH-sensitive hydrogel is first a) preparing a porous hydrogel in which pores are formed by putting a polymer hydrogel and a sodium compound into a reaction solvent and stirring.

상기 a)단계에서 사용가능한 반응용매로는 포화탄화수소계(헥산, 펜탄, 석유에테르 등), 방향족 탄화수소계(벤젠, 톨루엔, 자일렌 등), 알코올계(메탄올, 에탄올, 벤질알콜 등), 케톤계(아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 시클로헥사논 등), 에스테르계(초산메틸, 초산에틸 등), 에테르계(디에틸에테르, 이소프로필에테르, THR, 디옥산 등), 아미드계(디메틸포름아미드, 디에틸포름아미드 등), 설폭사이드계(디메틸설폭사이드, 설포레인 등), 유기산(개미산, 초산, 프로피온산 등), 아세트나이트라일 또는 테트랄린 등이 사용가능하나 이에 한정되는 것은 아니다.Reaction solvents that can be used in step a) include saturated hydrocarbons (hexane, pentane, petroleum ether, etc.), aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, etc.), alcohols (methanol, ethanol, benzyl alcohol, etc.), ketones. System (acetone, methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone, cyclohexanone, etc.), ester system (methyl acetate, ethyl acetate, etc.), ether system (diethyl ether, isopropyl ether, THR, dioxane, etc.), amide system ( Dimethylformamide, diethylformamide, etc.), sulfoxide-based (dimethylsulfoxide, sulfolane, etc.), organic acids (formic acid, acetic acid, propionic acid, etc.), acetnitriyl or tetralin may be used. It is not.

상기 a)단계에서 사용가능한 고분자 하이드로젤은 친수성 고분자가 사용가능하며, 고분자 하이드로젤로 사용가능한 친수성 고분자는 천연고분자와 합성고분자로 나눌 수 있다.The hydrophilic polymer can be used as the polymer hydrogel that can be used in step a), and the hydrophilic polymer that can be used as the polymer hydrogel can be divided into natural polymer and synthetic polymer.

대표적인 천연고분자의 예로는 콜라젠, 젤라틴, 피브린, 알긴산, 히알루론산 또는 키토산 등이 있으며, 합성고분자의 예로는 폴리아크릴산계, 폴리에틸렌옥사이드계, 폴리비닐알코올계 또는 폴리포스파젠계 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Representative natural polymers include collagen, gelatin, fibrin, alginic acid, hyaluronic acid, or chitosan. Examples of synthetic polymers include polyacrylic acid, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, or polyphosphazene, but are not limited thereto. It is not.

본 발명에 있어서 고분자 하이드로젤로 가장 바람직하게는 글리콜 키토산-글리시딜 (메타)아크릴레이트 하이드로젤이 사용가능하다.Most preferably, glycol chitosan-glycidyl (meth) acrylate hydrogel can be used as the polymer hydrogel in the present invention.

키토산은 2가 알코올인 글리콜과의 화학적 개질을 통해 물이나 유기용매에 잘 녹는 성질을 갖는다. 글리콜 키토산(glycol chitosan)은 키틴의 탈아세틸화 반응과 글리콜과의 합성을 통해 얻어지는 대표적인 천연고분자로 아민기가 있어 화학적 개질이 용이하고, 생체 적합성이 우수하며 낮은 면역원성을 가진다. 또한 저농도에서도 단단한 하이드로젤을 형성할 만큼 기계적 물성이 좋다. 상기 키틴과 그 유도체들의 구조식은 하기 화학식 1 내지 화학식 3과 같다.Chitosan has a property of being soluble in water or organic solvents through chemical modification with glycol, a dihydric alcohol. Glycol chitosan is a representative natural polymer obtained through deacetylation of chitin and synthesis of glycol, and has an amine group, which allows easy chemical modification, excellent biocompatibility, and low immunogenicity. In addition, the mechanical properties are good enough to form a hard hydrogel at low concentrations. The structural formulas of the chitin and its derivatives are as shown in the following formula (1) to (3).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 3](3)

Figure pat00003
Figure pat00003

또한 상기 키틴과 그 유도체들은 다른 합성고분자와의 블랜드를 통해 기계적 물성을 높일 수 있으며, 함께 사용가능한 합성고분자로는 분자 내 비닐기와 에폭시기를 공유하고 있는 글리시딜 (메타)아크릴레이트(glycidylmethacrylate, GMA)를 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 GMA는 반응성 고분자 합성에 매우 유용한 단량체 중 하나로, 비닐계 고분자는 기존 중합체의 개질로서 다양한 가능성을 부여할 수 있다. 또한 GMA는 키토산에 비닐기를 도입시키게 하여 가교제로서 역할을 하게 만든다.In addition, the chitin and its derivatives can enhance mechanical properties through blending with other synthetic polymers, and the synthetic polymers that can be used together are glycidyl (meth) acrylates (glycidylmethacrylate, GMA) that share a vinyl group and an epoxy group in a molecule. ) Can be preferably used. The GMA is one of very useful monomers for the synthesis of reactive polymers, and vinyl-based polymers may give various possibilities as modifications of existing polymers. GMA also introduces vinyl groups into chitosan, making it a crosslinking agent.

또한 상기 a)단계에서는 하이드로젤 내부의 공극 형성을 위해 나트륨 화합물이 사용되며, 상기 나트륨 화합물로는 염화 나트륨 또는 중탄산 나트륨이 사용가능하다.In addition, in step a), a sodium compound is used to form pores in the hydrogel, and sodium chloride or sodium bicarbonate may be used as the sodium compound.

이 후 b) 상기 다공성 하이드로젤을 팽윤시키는 단계;를 진행한다.Thereafter b) swelling the porous hydrogel; proceeds.

상기 b)단계는 알긴산나트륨 용액에 다공서 하이드로젤을 넣어 팽윤시키는 것을 특징으로 하며, 상기 b)단계를 통하여 10 ~ 300㎛의 공극이 형성된 다공성 하이드로젤을 제조할 수 있다.The step b) is characterized in that the swelling by putting the hydrogel in the porous alginate solution, it can be prepared through the step b) porous hydrogel with a pore of 10 ~ 300㎛.

상기 b)단계를 통한 다공성 하이드로젤은 상호침투하는 고분자 망목(Interpenetrating Polymer Network, IPN) 구조를 가지며, 상기 IPN 구조는 분자규모에서 적어도 부분적으로 교차되나 공유결합이 아니며, 화학결합이 깨지기 전까지는 분리되지 않는 2개 이상의 그물구조를 말한다.The porous hydrogel through step b) has an interpenetrating polymer network (IPN) structure, wherein the IPN structure is at least partially intersected at the molecular scale but is not a covalent bond, and is separated until the chemical bond is broken. Two or more net structures that do not work.

마지막으로 c) 상기 팽윤된 다공성 하이드로젤을 장타겟용 코팅액으로 코팅하여 pH 감응형 하이드로젤을 제조하는 단계;를 진행한다.C) coating the swollen porous hydrogel with a coating solution for long target to prepare a pH-sensitive hydrogel.

상기 장타겟용 코팅액의 구체적인 예로는 메타크릴산 공중합체(EUDRAGIT), 셀락(shellac), 셀룰로스 아세테이트 프탈레이트(cellulose acetate phthalate, CAP), 폴리비닐 아세테이트 프탈레이트(polyvinyl acetate phthalate, PVAP), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 프탈레이트(hydroxypropyl methylcellulose phthalate, HPMCP)에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용가능하나 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the coating solution for the long target are methacrylic acid copolymer (EUDRAGIT), shellac (shellac), cellulose acetate phthalate (CAP), polyvinyl acetate phthalate (PVAP), hydroxypropyl methyl One or a mixture of two or more selected from hydroxypropyl methylcellulose phthalate (HPMCP) may be used, but is not limited thereto.

그 중 EUDRAGIT은 가수분해에 대해 매우 안정하기 때문에 우수한 저장성을 가지며, 이에 이용되는 다양한 acrylic acid copolymer들은 흡수 또는 분해되지 않아 독성을 띄지 않는 다는 특성이 있다. EUDRAGIT RL과 RS는 전 위장관을 통해 녹지는 않고 투과성만 있기 때문에 지속적으로 방출이 요구되는 조건의 코팅제로 사용되며, EUDRAGIT E는 위에서 용해되는 코팅제로 사용된다. 그 중에서도 장타겟용 코팅액으로 가장 바람직하게는 EUDRAGIT L과 S 그리고 L 30D가 사용가능하다. EUDRAGIT L 30D는 pH 5.5에서부터 용해되기 시작하는 물질이며, EUDRAGIT L은 pH 6보다 약간 높을 때 녹고, EUDRAGIT S는 위액에 대한 저항성이 크고 용해되지 않지만 pH 7 이상의 장에서는 polymeric salt를 형성하면서 녹는 등 pH에 따라 민감한 반응성을 보이기 때문에 약물을 인체에 주입한 후 장에서 약물을 방출시키고자 하는 민감한 pH 의존성을 요구하는 지능형 하이드로젤 분야에 많이 이용될 수 있다.Among them, EUDRAGIT is very stable against hydrolysis, so it has excellent storage properties, and various acrylic acid copolymers used therein are not absorbed or decomposed and thus have no toxicity. EUDRAGIT RL and RS are used as a coating for conditions that require continuous release because they are not permeable through the entire gastrointestinal tract and are only permeable, while EUDRAGIT E is used as a coating to dissolve in the stomach. Among them, EUDRAGIT L and S and L 30D are most preferably used as coating liquids for long targets. EUDRAGIT L 30D is a substance that starts to dissolve from pH 5.5, EUDRAGIT L melts slightly higher than pH 6, EUDRAGIT S is resistant to gastric juice and does not dissolve but in the intestines above pH 7, it melts while forming polymeric salt. Because of its sensitive reactivity, it can be used in the field of intelligent hydrogels requiring sensitive pH dependence to release the drug in the intestine after injecting the drug into the human body.

상기 장타겟용 코팅액은 선택적으로 pH 5 ~ 8에서 붕해되는 것을 특징으로 한다.
The long target coating liquid is characterized in that it is selectively disintegrated at pH 5 ~ 8.

이하 본 발명의 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of preparing the pH-sensitive hydrogel of the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법은 Method for producing a pH-sensitive hydrogel according to the present invention

a) 글리콜 키토산-글리시딜기 (메타)아크릴레이트를 IPN 반응에 의해 침전물을 수득하는 단계;a) obtaining a precipitate of glycol chitosan-glycidyl group (meth) acrylate by IPN reaction;

b) 반응용매에 상기 침전물 및 첨가제를 넣고 용해시키는 단계;b) dissolving the precipitate and the additive in a reaction solvent;

c) 몰드에 상기 b)단계의 혼합용액과 나트륨 화합물을 넣고 교반하여 겔화시키는 단계;c) putting the mixed solution and sodium compound of step b) into a mold and stirring the gel;

d) 상기 겔을 몰드에서 탈착한 후 나트륨 화합물을 제거하여 10 ~ 300㎛의 공극을 형성하는 단계;d) removing the sodium compound after desorbing the gel from the mold to form a pore of 10 ~ 300㎛;

e) 알긴산나트륨 용액에 상기 d)단계의 겔을 넣어 팽윤시킨 후 동결건조하여 다공성 하이드로젤을 제조하는 단계; 및e) preparing a porous hydrogel by swelling the gel of step d) in a sodium alginate solution and swelling; And

f) 상기 e)단계의 다공성 하이드로젤을 장타겟용 코팅액으로 코팅하여 pH 감응형 하이드로젤을 제조하는 단계;를 포함한다.
f) coating the porous hydrogel of step e) with a coating solution for long target to prepare a pH-sensitive hydrogel.

먼저, a) 글리콜 키토산-글리시딜기 (메타)아크릴레이트를 IPN 반응에 의해 침전물을 수득하는 단계;를 진행한다.First, a) obtaining a precipitate of glycol chitosan-glycidyl group (meth) acrylate by IPN reaction.

상기 a)단계는 글리콜 키토산과 글리시딜 (메타)아크릴레이트를 1:0.073 ~ 0.44의 중량비로 혼합하여 IPN 반응에 의해 침전물을 수득할 수 있다. In step a), glycol chitosan and glycidyl (meth) acrylate may be mixed in a weight ratio of 1: 0.073 to 0.44 to obtain a precipitate by IPN reaction.

상기 a)단계의 반응식은 하기 반응식 1과 같다.Scheme of step a) is the same as in Scheme 1.

[반응식 1]Scheme 1

Figure pat00004
Figure pat00004

이 후 b) 반응용매에 상기 침전물 및 첨가제를 넣고 용해시키는 단계;를 진행한다.Thereafter b) adding the precipitate and the additive to the reaction solvent to dissolve.

상기 b)단계에서 사용가능한 반응용매로는 포화탄화수소계(헥산, 펜탄, 석유에테르 등), 방향족 탄화수소계(벤젠, 톨루엔, 자일렌 등), 알코올계(메탄올, 에탄올, 벤질알콜 등), 케톤계(아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 시클로헥사논 등), 에스테르계(초산메틸, 초산에틸 등), 에테르계(디에틸에테르, 이소프로필에테르, THR, 디옥산 등), 아미드계(디메틸포름아미드, 디에틸포름아미드 등), 설폭사이드계(디메틸설폭사이드, 설포레인 등), 유기산(개미산, 초산, 프로피온산 등), 아세트나이트라일 또는 테트랄린 등이 사용가능하나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 가장 바람직하게는 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO)를 사용할 수 있다. Reaction solvents that can be used in step b) include saturated hydrocarbons (hexane, pentane, petroleum ether, etc.), aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, etc.), alcohols (methanol, ethanol, benzyl alcohol, etc.), ketones. System (acetone, methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone, cyclohexanone, etc.), ester system (methyl acetate, ethyl acetate, etc.), ether system (diethyl ether, isopropyl ether, THR, dioxane, etc.), amide system ( Dimethylformamide, diethylformamide, etc.), sulfoxide-based (dimethylsulfoxide, sulfolane, etc.), organic acids (formic acid, acetic acid, propionic acid, etc.), acetnitriyl or tetralin may be used. It is not. Most preferably in the present invention, dimethylsulfoxide (dimethylsulfoxide, DMSO) can be used.

또한 상기 b)단계의 첨가제로는 가교제, 단량체, 개시제 등이 사용될 수 있다.In addition, a crosslinking agent, a monomer, an initiator, and the like may be used as the additive of step b).

본 발명에 사용되는 가교제로는 글루타르알데하이드(glutaraldehyde), N,N'-메틸렌-비스-아크릴아미드(N,N'-methylene-bis-acrylamide, BIS), N,N,N',N'-테트라메틸 에틸렌디아민(N,N,N',N'-tetramethyl ethylene diamine), 에틸렌글리콜디메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate)에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용가능하나 이에 한정되는 것은 아니다.As a crosslinking agent used in the present invention, glutaraldehyde, N, N'-methylene-bis-acrylamide (N, N'-methylene-bis-acrylamide, BIS), N, N, N ', N' Tetramethyl ethylenediamine (N, N, N ', N'-tetramethyl ethylene diamine) or one or more mixtures selected from ethylene glycol dimethacrylate may be used, but is not limited thereto. no.

또한 단량체로는 아크릴산(acrylic acid, AA), HA, 알긴산(alginic acid), 펙틴(pectin), 캐라지난(carrageenan), 황산콘드로이친(chondroitin sulfate), 덱스트란설페이트(dextran sulfate), 키토산(chitosan), 폴리라이신(polylysine), 콜라겐(collagen), 카르복시에틸 키틴(carboxyethyl chitin), 피브린(fibrin), 텍스트란(dextran), 아가로스(agarose), 풀루란(pullulan), PEG-PLA-PEG, PEG-PLGA-PEG, PEG-PCL-PEG, PLA-PEG-PLA, PHB, P(PEG/PBO) terephthalate, PEG-bis-(PLA-acrylate), PEG-g-P(AAm-co-Vamine), PAAm, P(NIPAAm-co-AAc), P(NIPAAm-co-EMA), PVAc/PVA, PNVP, P(MMA-co-HEMA), P(AN-co-ally sulfate), P(bisscrboxy-phenoxy-phosphazene), P(GEMA-sulfate), P(PEG-co-peptides), alginate-g-(PEO-PPO-PEO), P(PLGA-co-serine), collagen-acrylate, P(HPMA-g-peptide), P(HEMA/Materigel), HA-g-NIPAAm 등이사용가능하나 이에 한정되는 것은 아니다.Monomers include acrylic acid (AA), HA, alginic acid, pectin, carrageenan, chondroitin sulfate, dextran sulfate, and chitosan. , Polylysine, collagen, carboxyethyl chitin, fibrin, dextran, agarose, pullulan, PEG-PLA-PEG, PEG -PLGA-PEG, PEG-PCL-PEG, PLA-PEG-PLA, PHB, P (PEG / PBO) terephthalate, PEG-bis- (PLA-acrylate), PEG-gP (AAm-co-Vamine), PAAm, P (NIPAAm-co-AAc), P (NIPAAm-co-EMA), PVAc / PVA, PNVP, P (MMA-co-HEMA), P (AN-co-ally sulfate), P (bisscrboxy-phenoxy-phosphazene ), P (GEMA-sulfate), P (PEG-co-peptides), alginate-g- (PEO-PPO-PEO), P (PLGA-co-serine), collagen-acrylate, P (HPMA-g-peptide ), P (HEMA / Materigel), HA-g-NIPAAm and the like can be used, but is not limited thereto.

또한 상기 개시제로는 과산화아세틸, 과산화벤조일, 과산화디아실, 쿠멘하이드록페록시드, 알킬페록시드, 페록소류산칼리움, 페록류산암모니움, 과산화수소, 아조비스이소부티로니트릴(azobisisobutyronitrile, AIBN), 아조비스시클로헥산카르보닐, 테트라메틸티우람디술피드, 디벤조일디술피드, P-톨루올술핀산, 알칸술핀산에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용가능하나 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the initiator may be acetyl peroxide, benzoyl peroxide, diacyl peroxide, cumene hydroxide peroxide, alkyl peroxide, peroxide oxalumium, peroxide ammonium, hydrogen peroxide, azobisisobutyronitrile (AZIBN), azo One or a mixture of two or more selected from biscyclohexanecarbonyl, tetramethylthiuram disulfide, dibenzoyldisulfide, P-toluolsulfinic acid, and alkanesulfinic acid may be used, but is not limited thereto.

상기 c) 몰드에 상기 b)단계의 혼합용액과 나트륨 화합물을 넣고 교반하여 겔화시키는 단계;를 진행한다.C) adding the mixed solution and the sodium compound of step b) to the mold and stirring to gelate.

상기 나트륨 화합물은 고분자 하이드로젤 내부에 공극을 형성하기 위하여 사용되며, 염화 나트륨 또는 중탄산 나트륨이 사용가능하나 이에 한정되는 것은 아니다.The sodium compound is used to form voids in the polymer hydrogel, and sodium chloride or sodium bicarbonate may be used, but is not limited thereto.

d) 상기 겔을 몰드에서 탈착한 후 나트륨 화합물을 제거하여 10 ~ 300㎛의 공극을 형성하는 단계;를 진행한다.d) removing the gel from the mold and removing the sodium compound to form a pore of 10 ~ 300㎛; proceed.

본 발명에서는 상기 c)단계 및 d)단계를 통하여 공극이 형성된 다공성 하이드로젤을 제조할 수 있다.In the present invention, the porous hydrogel in which the pores are formed through the steps c) and d) may be prepared.

다공성 하이드로젤은 일반적으로 하이드로젤의 내부에 공극을 부여함으로써 비표면적을 최대화할 수 있다. 하이드로젤은 제조방법에 따라 다양한 공극구조를 형성할 수가 있는데 공극의 유무, 크기, 형태에 따라 팽윤속도와 흡수성이 달라진다. Porous hydrogels generally maximize the specific surface area by imparting voids to the interior of the hydrogel. Hydrogel can form a variety of pore structure according to the manufacturing method, the swelling speed and the absorbency is different depending on the presence, size, shape of the pores.

종래의 다공성 하이드로젤(porous hydrogels)은 빠른 속도로 수분을 흡수하여 자기 무게보다 몇 십 배까지 팽윤되는 특성이 있어 매우 유용하게 사용되나 팽윤된 상태에서의 기계적 물성은 매우 취약하여 높은 강도가 요구되는 분야에서는 사용할 수 없었다.Conventional porous hydrogels are very useful because they absorb moisture at a high rate and swell up to several tens of their weight, but are very useful due to their weak mechanical properties in the swollen state. It could not be used in the field.

반면, 본 발명에 따른 하이드로젤은 10 ~ 300㎛의 공극을 갖는 다공성 하이드로젤로 모든 공극들이 서로 연결된 열린 채널을 형성함으로써 모세관 현상에 의한 흡수효과를 보인다.On the other hand, the hydrogel according to the present invention is a porous hydrogel having a pore of 10 ~ 300㎛ shows an absorption effect by the capillary phenomenon by forming an open channel in which all the pores are connected to each other.

상기 다공성 하이드로젤을 합성하기 위한 방법으로는 porosigen technique, phase separation technique, salt leaching method, freeze-dry method, gas blowing method 등이 있으며, 본 발명에서는 상기 c) 및 d)단계에서 salt leaching method를 이용하여 10 ~ 300㎛의 공극을 갖는 다공성 하이드로젤을 형성할 수 있다.Methods for synthesizing the porous hydrogel include porosigen technique, phase separation technique, salt leaching method, freeze-dry method, gas blowing method, etc. In the present invention, using the salt leaching method in the steps c) and d) To form a porous hydrogel having a pore of 10 ~ 300㎛.

본 발명에서 이용한 salt leaching method는 상기 b)단계의 혼합용액에 나트륨 화합물을 넣고 중합을 거친 후 세척하여 염과 반응용매를 제거함으로써 고분자 하이드로젤 내부에 기공을 형성하는 것이다. salt leaching method는 염의 크기에 따라 공극의 크기를 쉽게 조절가능하며 상기와 같은 원리로 하이드로젤 내부에 공극을 형성할 수 있다.The salt leaching method used in the present invention is to form pores in the polymer hydrogel by removing the salt and the reaction solvent by adding a sodium compound to the mixed solution of step b), polymerization and washing. The salt leaching method can easily adjust the size of the pores according to the size of the salt and can form the pores in the hydrogel in the same principle as described above.

이 후 e) 알긴산나트륨 용액에 상기 d)단계의 겔을 넣어 팽윤시킨 후 동결건조하여 다공성 하이드로젤을 제조하는 단계; 및 f) 상기 e)단계의 하이드로젤을 장타겟용 코팅액으로 코팅하여 pH 감응형 하이드로젤을 제조하는 단계;를 진행한다.
Thereafter e) putting the gel of step d) in a sodium alginate solution, swelling and lyophilizing to prepare a porous hydrogel; And f) coating the hydrogel of step e) with a coating solution for long target to prepare a pH-sensitive hydrogel.

인체는 각 장기마다 특이적인 pH를 가지므로 특정 pH 범위에서 이온화할 수 있는 작용기를 가진 고분자를 사용하면 특정 장기에서 감응할 수 있는 pH 감응형 하이드로젤을 제조할 수 있다. 대표적인 예가 장용성 약물을 봉입한 하이드로젤로서 위액에서 붕해와 용출되지 않고, 장액에서 붕해와 용출이 이루어지도록 하는 것이다. 이는 약물로부터 위를 보호하고 동시에 약물을 항생제, 효소, 호르몬으로부터 보호하며 흡수부위 또는 활동 부위인 장으로의 이행을 증가시켜 장에서 고농도의 약물이 방출되도록 한다. 또한 약물이 pepsin이나 peptone과 반응하여 위 소화를 방해하는 작용을 방지하게 한다. 신체 내 위장의 pH는 1 ~ 3.5로 다양하며, 이는 음식물의 존재와 위장 내용물에 따라 다양하다. 그리고 소장의 pH는 3.8 ~ 6.6이며, 대장의 pH는 7 ~ 8이다. pH가 낮은 위에서는 하이드로젤이 붕해되거나 용출되지 않다가 소장을 거쳐 약염기성인 대장에서 반응하는 장타겟용 코팅액으로 코팅된 하이드로젤은 약물 효과로부터 위를 보호하며, 위 내용물의 영향으로부터 약물을 보호한다. 장타겟용 코팅은 위에서의 붕해를 피해야 하기 때문에 pH 4 이하에서는 녹지 않고, pH 5 이상에서 녹기 시작하여 pH 7에서는 거의 녹아야 하며, 기타 조건으로 위액에 대한 저항성, 장액에 대한 감수성 및 침투성이 있어야 하고 대부분의 코팅액 성분과 약물 기질과의 배합이 가능해야 하며 코팅액으로서의 안정성이 있어야 한다. Since the human body has a specific pH for each organ, a polymer having a functional group capable of ionizing in a specific pH range can be used to produce a pH-sensitive hydrogel that can be sensitive to a specific organ. A representative example is a hydrogel containing an enteric drug that does not disintegrate and dissolve in gastric juice, but disintegrate and dissolve in intestinal fluid. This protects the stomach from drugs, while simultaneously protecting it from antibiotics, enzymes, and hormones, and increases the transition to the intestinal site of absorption or activity, resulting in high levels of drug release from the intestine. The drug also reacts with pepsin or peptone to prevent the effects of gastric digestion. The pH of the stomach in the body varies from 1 to 3.5, depending on the presence of food and the contents of the stomach. The pH of the small intestine is 3.8-6.6, and the pH of the large intestine is 7-8. In gels with low pH, the hydrogel is coated with a coating solution for enteric targets that does not disintegrate or elute, but reacts in the small intestine through the small intestine, protecting the stomach from drug effects and protecting the drug from the effects of gastric contents. . The enteric coating should not dissolve below pH 4 because it should avoid disintegration in the stomach, should start to melt above pH 5 and almost melt at pH 7, and other conditions should be resistant to gastric juice, susceptibility to and intestinal fluid. It should be possible to combine most coating liquid components and drug substance and have stability as coating liquid.

상기 장타겟용 코팅액의 구체적인 예로는 메타크릴산 공중합체(EUDRAGIT), 셀락(shellac), 셀룰로스 아세테이트 프탈레이트(cellulose acetate phthalate, CAP), 폴리비닐 아세테이트 프탈레이트(polyvinyl acetate phthalate, PVAP), 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 프탈레이트(hydroxypropyl methylcellulose phthalate, HPMCP)에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.Specific examples of the coating solution for the long target are methacrylic acid copolymer (EUDRAGIT), shellac (shellac), cellulose acetate phthalate (CAP), polyvinyl acetate phthalate (PVAP), hydroxypropyl methyl It is characterized in that one or two or more selected from cellulose phthalate (hydroxypropyl methylcellulose phthalate, HPMCP).

본 발명에 사용된 장타겟용 코팅액은 선택적으로 pH 5 ~ 8에서 붕해되는 것을 특징으로 한다.The coating liquid for enteric targets used in the present invention is selectively disintegrated at pH 5-8.

본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 pH 감응형 하이드로젤은 약물 담체로 사용되어 인슐린, 카르시토닌 등과 같은 펩타이드계의 약제, 5-아미노살리실산, 프리도니솔론 등과 같은 항 염증제를 경구 투여 할 수 있는 약물전달제로 사용가능하며, 이밖에도 의료기기에도 사용가능하다. The pH-sensitive hydrogel prepared by the preparation method according to the present invention can be used as a drug carrier to orally administer an anti-inflammatory agent, such as a peptide-based drug such as insulin or carcitonin, or 5-aminosalicylic acid or pridonisolone. It can be used as a drug delivery agent and can also be used in medical devices.

본 발명은 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 pH 감응형 하이드로젤은 a) 반응용매에 고분자 하이드로젤과 나트륨 화합물을 넣고 교반하여 공극이 형성된 다공성 하이드로젤을 제조하는 단계; b) 상기 다공성 하이드로젤을 팽윤시키는 단계; 및 c) 상기 팽윤된 다공성 하이드로젤을 장타겟용 코팅액으로 코팅하여 pH 감응형 하이드로젤을 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법으로 기계적 물성뿐만 아니라 탄성까지 부여하여 팽윤된 상태에서 압축, 구부림, 비틀림과 같은 물리적 환경에서도 잘 견딜 수 있어 복원력이나 강한 물성이 필요로 하는 곳에 다양하게 사용 가능한 효과가 있다.The present invention relates to a method for preparing a pH-sensitive hydrogel, wherein the pH-sensitive hydrogel according to the present invention comprises the steps of: a) preparing a porous hydrogel in which a pore is formed by adding a polymer hydrogel and a sodium compound to a reaction solvent and stirring the same. ; b) swelling the porous hydrogel; And c) coating the swollen porous hydrogel with a coating solution for enteric targets to produce a pH-sensitive hydrogel. Compressing, bending, and twisting in a swollen state by providing not only mechanical properties but also elasticity It can withstand the physical environment, such as there is an effect that can be used in a variety of places where resilience or strong physical properties are required.

또한 본 발명에 따른 pH 감응형 하이드로젤은 10 ~ 300㎛의 공극을 갖는 IPN 구조의 속팽윤성(빠르게 수팽윤하는) 다공성 하이드로젤로서, 장타겟용 코팅액으로 하이드로젤을 코팅함으로써 경구 투여하였을 때 체내의 pH에 민감하여 위에서는 영향을 받지 않고 그대로 통과하지만, 소장이나 대장에 도달하면 코팅층이 붕해되어 함유한 치료적 활성 성분을 선택적으로 방출하는 효과가 있다.In addition, the pH-sensitive hydrogel according to the present invention is a fast-swelling (fast water-swelling) porous hydrogel of IPN structure having a pore size of 10 ~ 300㎛, and when administered orally by coating the hydrogel with a coating solution for enteric targets It is sensitive to the pH of the stomach and passes through as it is unaffected, but when it reaches the small intestine or large intestine, the coating layer disintegrates, thereby effectively releasing the therapeutically active ingredients contained therein.

도 1은 salt leaching method를 이용한 SPHs의 제조과정을 나타낸 것이고, 도 2는 SPHs에 IPN을 형성하는 과정을 나타낸 것이며, 도 3은 실시예 1에 따른 pH 감응형 하이드로젤의 NMR 분석 결과를 나타낸 것이고, 도 4는 실시예 1에서 제조된 pH 감응형 하이드로젤의 pH 및 시간에 따른 팽윤비(swelling ratio)를 나타낸 것이며, 도 5는 실시예 1에서 제조된 pH 감응형 하이드로젤의 pH 및 시간에 따른 하이드로젤의 팽윤정도를 나타낸 것이다.Figure 1 shows the manufacturing process of the SPHs using the salt leaching method, Figure 2 shows the process of forming the IPN in the SPHs, Figure 3 shows the NMR analysis of the pH-sensitive hydrogel according to Example 1 , Figure 4 shows the swelling ratio (swelling ratio) according to the pH and time of the pH-sensitive hydrogel prepared in Example 1, Figure 5 is a pH and time of the pH-sensitive hydrogel prepared in Example 1 It shows the degree of swelling of the hydrogel.

이하, 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것으로서 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention can be better understood by the following examples, which are intended to illustrate the present invention and are not intended to limit the protection scope of the present invention.

[시약][reagent]

글리콜 키토산, 글리시딜 메타크릴레이트(97%), 아크릴산(AA, 99%), N,N'-메틸렌-비스-아크릴아미드(BIS,99%), 무수 디메틸설폭사이드(DMSO, 99.9+%), 알긴산나트륨 염[alginic acid sodium salt(viscosity of 2% solution)] 및 염화나트륨은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다. 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 및 염화칼슘은 Junsei chemical사에서 구입하였으며, 메타크릴산 공중합체(EUDRAGIT S 100)는 Degussa에서 구입하였다. 염화나트륨은 입자크기가 250 이상인 것만 걸러 사용하였고, AIBN은 한번 걸러 사용하였으며, 이 외의 다른 시약들은 별도의 정제 과정 없이 사용하였다.Glycol Chitosan, Glycidyl Methacrylate (97%), Acrylic Acid (AA, 99%), N, N'-methylene-bis-acrylamide (BIS, 99%), Anhydrous Dimethylsulfoxide (DMSO, 99.9 +% ), Alginic acid sodium salt (viscosity of 2% solution) and sodium chloride were purchased from Sigma-Aldrich. Azobisisobutyronitrile (AIBN) and calcium chloride were purchased from Junsei chemical, and methacrylic acid copolymer (EUDRAGIT S 100) was purchased from Degussa. Sodium chloride was used only for the particle size of 250 or more, AIBN was used once every other, other reagents were used without further purification.

[시험예] [Test Example]

하이드로젤의 특성 분석Hydrogel Characterization

실시예 1에서 제조된 pH 감응형 하이드로젤의 표면 및 내부 공극구조는 SEM(S-2460N, Hitachi, Tokyo, Japan)으로 관찰하였다.The surface and internal pore structure of the pH sensitive hydrogel prepared in Example 1 were observed by SEM (S-2460N, Hitachi, Tokyo, Japan).

팽윤도Swelling degree

실시예 1에서 제조된 하이드로젤 샘플을 pH 3, 6, 7.4의 PBS 용액에 각각 넣어 팽윤도를 측정하였다. 먼저 PBS 용액에 샘플 첨가 전의 건조된 샘플무게를 재고, 첨가 후에는 주기적인 시간 간격을 두고 무게를 측정하였다. 측정은 체온인 37℃로 맞춰진 온도 하에서 진행되었으며, 팽윤비는 하기 식 1 및 식 2로 계산하였다.The hydrogel samples prepared in Example 1 were put in PBS solutions of pH 3, 6, and 7.4, respectively, to measure the degree of swelling. First, the dried sample weight was added to the PBS solution before the sample was added, and the weight was measured at regular time intervals after the addition. The measurement was carried out under a temperature set at 37 ° C. which is the body temperature, and the swelling ratio was calculated by the following equations (1) and (2).

[식 1][Equation 1]

Swelling ratio = (Ws - Wd) / (Wd)Swelling ratio = (W s -W d ) / (W d )

Ws : 팽윤된 pH 감응형 하이드로젤의 무게W s : Weight of swollen pH sensitive hydrogel

Wd : 건조된 pH 감응형 하이드로젤의 무게W d : Weight of dried pH sensitive hydrogel

[식 2][Equation 2]

%Swelling = (St/Seq) X 100% Swelling = (S t / S eq ) X 100

St : 특정시간에서의 팽윤비(swelling ratio)S t : Swelling ratio at a specific time

Seq : 평형상태에서의 팽윤비(swelling ratio)S eq : Swelling ratio at equilibrium

무게를 잴 때는 팽윤된 하이드로젤 표면과 내부에 과잉으로 축적되어 건져 올렸을 때 흘러내리는 물은 제거하고 측정하였다. 샘플은 각각 3개를 사용하여 평균을 구하였다. When weighing, excess water accumulated on the surface and inside of the swollen hydrogel was removed and measured. The samples were averaged using three of each.

(각 실시예는 한 포인트로 기재되어야 하며, 함량 단위 확인 부탁드립니다.)(Each example should be listed as one point, please check the content unit.)

[실시예 1] Example 1

글리콜 키토산-글리시딜 메타크릴레이트(GC-GMA)의 합성Synthesis of Glycol Chitosan-Glycidyl Methacrylate (GC-GMA)

비커에 물 100mL를 넣고, 글리콜 키토산 1g을 녹을 때까지 1시간 정도 교반시켰다. 완전히 녹았는지 확인한 후 글리시딜 (메타)아크릴레이트 0.44g을 넣고 48시간 동안 교반시켰다. 아세톤에 5분 동안 교반 시키고, 침전물을 다 가라앉힌 후 거름종이로 걸러내었다. 이와 같은 과정을 2번 반복 후 거름종이에 걸러진 침전물을 - 50℃의 진공오븐에서 하루 동안 건조하였다. 100 mL of water was added to the beaker and stirred for about 1 hour until 1 g of glycol chitosan was dissolved. After confirming that completely dissolved, 0.44 g of glycidyl (meth) acrylate was added thereto and stirred for 48 hours. After stirring for 5 minutes in acetone, the precipitate was settled and filtered through a filter paper. After repeating this process twice, the precipitate filtered through the filter paper was dried in a vacuum oven at −50 ° C. for one day.

salt leaching method를 이용한 SPHs 제조Preparation of SPHs Using Salt Leaching Method

vial병에 DMSO 6mL를 넣고, 제조예 1에서 제조한 GC-GMA 0.12g을 넣은 후 교반하면서 녹였다. 가교제 BIS 0.012g, 단량체 AA 2.823mL, 개시제 AIBN 0.084g를 넣고 완전히 녹인 후, 몰드에 상기 혼합용액 0.23mL를 넣고, NaCl 0.60g을 첨가하였다. NaCl이 잘 녹도록 sylinge 침을 사용하여 평평하고 기포가 생기지 않도록 천천히 교반한 다음 65℃로 예열한 진공오븐에서 16시간 동안 반응시켰다.6 mL of DMSO was added to a vial bottle, and 0.12 g of GC-GMA prepared in Preparation Example 1 was added thereto, followed by melting with stirring. 0.012 g of the crosslinking agent BIS, 2.823 mL of the monomer AA, and 0.084 g of the initiator AIBN were completely dissolved, 0.23 mL of the mixed solution was added to the mold, and 0.60 g of NaCl was added thereto. The mixture was stirred slowly and flatly using a sylinge needle to dissolve NaCl, and then reacted for 16 hours in a vacuum oven preheated to 65 ° C.

반응 종료 후 실온에서 충분히 식힌 후 몰드에서 겔을 탈착하고, 겔에 남아 있는 용매, NaCl 제거 및 DMSO 냄새가 나지 않을 때까지 pH 3인 PBS(phosphate buffered saline) 용액으로 세척하는 과정을 3번 ~ 5번 반복하였다. 이 과정은 도 1에 나타내었다.After completion of the reaction, the mixture was cooled sufficiently at room temperature, and then the gel was detached from the mold, and the process of washing with PBS (phosphate buffered saline) solution at pH 3 until no solvent, NaCl removal and DMSO odor remaining in the gel was carried out 3 to 5 times. Repeated times. This process is shown in FIG.

SPHs에 IPN 형성IPN formation on SPHs

단단한 기계적 물성을 갖는 동시에 상대적으로 잘 깨지지 않도록 하기 위해 상기 제조예 2에서 제조된 SPHs를 알긴산나트륨 3wt% 용액에 3시간 30분 동안 팽윤시키고, 20wt%의 염화칼슘 용액에 1시간 동안 충분히 가교하여 겔화시켰다. 이 후 증류수로 30분 동안 3번 세척 후 동결건조 시켰다. 이 과정은 도 2에 나타내었다.The SPHs prepared in Preparation Example 2 were swollen in 3wt% sodium alginate solution for 3 hours and 30 minutes in order to have firm mechanical properties and relatively poorly cracked, and gelled by sufficiently crosslinking in 20wt% calcium chloride solution for 1 hour. . After washing three times for 30 minutes with distilled water and then lyophilized. This process is shown in FIG.

SPHs에 pH 감응성 부여PH sensitivity to SPHs

EUDRAGIT S(EVONIK사) 9g을 에탄올 100mL에 12시간 정도 녹여 9wt%의 장타겟용 코팅액을 제조하였다. 상기 장타겟용 코팅액에 하이드로젤 샘플을 핀셋을 이용하여 5초 내외로 담갔다 꺼낸다. 이 과정을 2번 반복 후 30℃ 진공오븐에 건조시켜 pH 감응형 하이드로젤을 제조하였다.9 g of EUDRAGIT S (EVONIK Co., Ltd.) was dissolved in 100 mL of ethanol for about 12 hours to prepare a coating solution for long targets of 9 wt%. The hydrogel sample was immersed in and out of the 5 seconds using the tweezers in the coating solution for the long target. This process was repeated twice and dried in a vacuum oven at 30 ℃ to prepare a pH-sensitive hydrogel.

[비교예 1] Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 글리콜 키토산 대신 N,N'-메틸렌-비스-아크릴아미드 1g를 넣고, 글리시딜 메타크릴레이트 대신 아크릴산 10g을 넣은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 pH 감응형 하이드로젤을 제조하였다.
In Example 1, 1 g of N, N'-methylene-bis-acrylamide was added instead of glycol chitosan, and 10 g of acrylic acid was used instead of glycidyl methacrylate. Gels were prepared.

상기 비교예 1에서 제조된 하이드로젤은 물성이 약하고 점성이 높아 몰드의 모양대로 겔이 잘 형성되지 못하였으나, 본 발명에서는 글리콜 키토산에 글리시딜 (메타)아크릴레이트기를 도입하여 하이드로젤의 약한 물성을 보완하고, 몰드의 모양대로 하이드로젤을 합성할 수 있었다. The hydrogel prepared in Comparative Example 1 has a weak physical property and high viscosity, but the gel was not well formed as the shape of the mold. In the present invention, the hydrogel has weak physical properties by introducing glycidyl (meth) acrylate groups into glycol chitosan. To complement the hydrogel was synthesized in the shape of the mold.

하기 도 3은 실시예 1에 따른 pH 감응형 하이드로젤의 NMR 분석 결과를 나타낸 것으로, NMR분석 결과 6.048ppm, 5.629ppm, 3.6ppm 부근의 피크로 보아 glucose unit 100개 당 12개의 vinyl group이 존재함을 확인할 수 있었다. 3 shows the results of NMR analysis of the pH-sensitive hydrogel according to Example 1, where 12 vinyl groups per 100 glucose units are present as peaks around 6.048 ppm, 5.629 ppm and 3.6 ppm Could confirm.

본 발명에서 장타겟용 코팅액으로 사용된 EUDRAGIT S는 위액에서는 산성에 대한 저항성이 커서 용해되지 않으나 pH가 7 이상인 장에서는 polymeric salt를 형성하면서 녹는 pH에 따라 민감한 의존성을 보이게 된다. 팽윤도는 체온인 37℃ 하에서 장의 pH인 7.4에서 관찰하였고, 소장과 위에서의 팽윤도를 함께 알아보기 위해 pH 6과 4에서도 같은 온도 조건으로 각각 진행하였다. 각 pH 조건 하에서 3개의 하이드로젤의 팽윤 거동을 평균 낸 값으로 계산하였으며, EUDRAGIT S로 코팅 한 하이드로젤을 pH가 다른 PBS 용액에 주기적인 시간간격을 두고 측정한 무게로 팽윤도를 계산하였다. 도 4에 나타낸 바와 같이 pH 4에서의 샘플 A는 매우 서서히 팽윤되다가 53시간 뒤 팽윤 평형상태가 되었을 때 팽윤도는 4.3026이었다. 이는 하이드로젤을 코팅하고 있는 EUDRAGIT S가 거의 용해되지 않았음을 의미한다. pH 6의 조건 하에서 팽윤시킨 샘플 B는 팽윤 평형 상태가 되었을 때 팽윤도는 23.195였다. pH 7.4인 PBS에서는 팽윤시키기 시작한 시점부터 11시간이 지난 사이에서 급격하게 팽윤하는 거동을 보였으며, 그 후 서서히 팽윤하다가 평형이 되었을 때의 최종 팽윤도 값이 33.3209으로 pH 7 이상의 조건에서 EUDRAGIT S는 초기에 급격히 용해된 후 어느 시간까지 완전히 용해되어 그에 따라 하이드로젤은 큰 팽윤도 값을 가짐을 확인할 수 있었다.EUDRAGIT S used as a coating solution for enteric target in the present invention is not dissolved in the gastric fluid due to its resistance to acidic, but in the intestinal pH of 7 or more shows a sensitive dependency depending on the pH of the melting while forming a polymeric salt. The degree of swelling was observed at pH 7.4 of the intestine under the body temperature of 37 ° C., and the swelling degree of the small intestine and stomach was examined at the same temperature conditions at pH 6 and 4, respectively. The swelling behavior of the three hydrogels under each pH condition was calculated as the average value, and the swelling degree was calculated from the weights of the hydrogels coated with EUDRAGIT S at regular time intervals in PBS solutions with different pH. As shown in FIG. 4, Sample A at pH 4 swelled very slowly, and when it reached swelling equilibrium after 53 hours, the degree of swelling was 4.3026. This means that the EUDRAGIT S coating hydrogel is hardly dissolved. Sample B swollen under the condition of pH 6 had a swelling degree of 23.195 when it reached swell equilibrium. In PBS, pH 7.4, the swelling behavior was rapidly increased 11 hours after starting swelling. After swelling and equilibrium, the final swelling value was 33.3209. After the rapid dissolution in the complete dissolution until some time it was confirmed that the hydrogel has a large swelling value.

또한 도 5는 실시예 1에서 제조된 pH 감응형 하이드로젤의 pH 및 시간에 따른 하이드로젤의 팽윤정도를 나타낸 것으로, EUDRAGIT S로 코팅된 약물을 봉입하고 있는 초다공성 하이드로젤은 인체에 주입하였을 때 pH가 1 ~ 3.5인 위에서는 낮은 팽윤도로 하이드로젤 안에 봉입된 약물을 붕해시키지 않게 하여 약물로부터 위를 보호하고 동시에 약물을 항생제, 효소, 호르몬 등으로부터 보호한다. pH가 3.6 ~ 6.6인 소장을 통과하게 되면서 소장 말단부분에서 EUDRAGIT S은 조금씩 녹아서 붕해와 용출되기 시작하며, pH 7 ~ 8인 대장에서는 코팅제가 완전히 녹아 하이드로젤은 급격히 팽윤하게 되고 약물이 붕해 및 용출되어 하이드로젤 안에 봉입되어 있던 고농도의 약물이 방출될 수 있게 된다. 이와 같이 pH의 변화에 민감하게 반응하는 EUDRAGIT S로 하이드로젤을 코팅하는 방법을 이용하여 pH 감응성 지능형 하이드로젤을 만들 수 있으며 이는 의료 분야에 충분히 응용 가능성이 크다는 것을 확인하였다.In addition, Figure 5 shows the swelling degree of the hydrogel according to the pH and time of the pH-sensitive hydrogel prepared in Example 1, the superporous hydrogel containing the drug coated with EUDRAGIT S when injected into the human body In the stomach with a pH of 1 to 3.5, low swelling does not disintegrate the drug encapsulated in the hydrogel to protect the stomach from the drug and at the same time protect the drug from antibiotics, enzymes and hormones. As it passes through the small intestine with a pH of 3.6 to 6.6, EUDRAGIT S dissolves little by little at the distal end of the small intestine, and disintegrates and elutes in the large intestine at pH 7-8, which completely dissolves the coating and causes the hydrogel to swell rapidly. This allows the high concentration of drug encapsulated in the hydrogel to be released. This method can be used to coat hydrogels with EUDRAGIT S, which is sensitive to changes in pH, to make intelligent pH-sensitive hydrogels.

Claims (10)

a) 반응용매에 고분자 하이드로젤과 나트륨 화합물을 넣고 교반하여 공극이 형성된 다공성 하이드로젤을 제조하는 단계;
b) 상기 다공성 하이드로젤을 팽윤시키는 단계; 및
c) 상기 팽윤된 다공성 하이드로젤을 장타겟용 코팅액으로 코팅하여 pH 감응형 하이드로젤을 제조하는 단계;
를 포함하는 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법.
a) preparing a porous hydrogel in which pores are formed by adding a polymer hydrogel and a sodium compound into a reaction solvent;
b) swelling the porous hydrogel; And
c) coating the swollen porous hydrogel with a coating solution for enteric targets to prepare a pH-sensitive hydrogel;
Method of producing a pH-sensitive hydrogel comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 하이드로젤은 글리콜 키토산-글리시딜 (메타)아크릴레이트 하이드로젤인 것을 특징으로 하는 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법.
The method of claim 1,
The polymer hydrogel is a glycol chitosan-glycidyl (meth) acrylate hydrogel, characterized in that the production method of pH sensitive hydrogel.
제 1항에 있어서,
상기 나트륨 화합물은 염화 나트륨 또는 중탄산 나트륨인 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법.
The method of claim 1,
The sodium compound is sodium chloride or sodium bicarbonate production method of pH sensitive hydrogel.
제 1항에 있어서,
상기 다공성 하이드로젤의 공극은 10 ~ 300㎛인 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법.
The method of claim 1,
The porosity of the porous hydrogel is a method of producing a pH-sensitive hydrogel is 10 ~ 300㎛.
제 1항에 있어서,
상기 b)단계는 알긴산나트륨 용액에 다공성 하이드로젤을 넣어 팽윤시키는 것인 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법.
The method of claim 1,
The step b) is a method of producing a pH-sensitive hydrogel is to swell the porous hydrogel in sodium alginate solution.
제 1항에 있어서,
상기 장타겟용 코팅액은 메타크릴산 공중합체, 셀락, 셀룰로스 아세테이트 프탈레이트, 폴리비닐 아세테이트 프탈레이트, 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 프탈레이트에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법.
The method of claim 1,
The long target coating liquid is one or a mixture of two or more selected from methacrylic acid copolymer, cellulose, cellulose acetate phthalate, polyvinyl acetate phthalate, hydroxypropyl methylcellulose phthalate, and the like. Manufacturing method.
제 1항에 있어서,
상기 장타겟용 코팅액은 pH 5 ~ 8에서 붕해되는 것을 특징으로 하는 pH 감응형 하이드로젤의 제조방법.
The method of claim 1,
The coating solution for enteric targets is a pH-sensitive hydrogel manufacturing method characterized in that the disintegration at pH 5.
제 1항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 pH 감응형 하이드로젤.A pH-sensitive hydrogel prepared by the method of any one of claims 1 to 7. 제 1항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 pH 감응형 하이드로젤을 약물 담체로 사용한 약물전달제.A drug delivery agent using a pH-sensitive hydrogel prepared by the method of any one of claims 1 to 7 as a drug carrier. 제 1항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 pH 감응형 하이드로젤을 이용한 의료기기.
Medical device using a pH-sensitive hydrogel prepared by the method of any one of claims 1 to 7.
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