KR20120048974A - 바이오물질을 고분자겔에 코팅하는 방법 및 이에 의한 고분자겔 - Google Patents

바이오물질을 고분자겔에 코팅하는 방법 및 이에 의한 고분자겔 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이오물질이 용해된 이온성 액체에 용매가 함유된 고분자겔을 혼합하여 고분자겔 표면에 바이오물질을 코팅하는 방법 및 이에 의한 고분자겔에 관한 것이다. 본 발명에 의한 고분자겔 코팅방법은 가교제를 사용하지 않으므로 생체친화적이며 경제적이고, 또한 간단한 방법으로 고분자겔 표면에 바이오물질을 코팅할 수 있다. 본 발명에 의한 바이오물질이 코팅된 고분자겔은 물리적 강도가 증가되어 실제 흡착공정에 사용 가능하고, 팽윤현상을 억제할 수 있어 완효성 약물 전달체로서도 응용이 가능하다.

Description

바이오물질을 고분자겔에 코팅하는 방법 및 이에 의한 고분자겔{Method for preparing biomaterial-coated polymer gel and polymer gel thereof}
본 발명은 바이오물질을 고분자겔에 코팅하는 방법 및 이에 의한 고분자겔에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이오물질이 용해된 이온성 액체에 용매가 함유된 고분자겔을 혼합하여 고분자겔 표면에 바이오물질을 코팅하는 방법 및 이에 의한 고분자겔에 관한 것이다.
의약품 또는 화장품의 전달시스템으로 고분자 겔 내지 입자가 사용된다. 즉 고분자의 초미세구립자와 같은 고분자 기질 내에 약물, 효소, 톡신, 조직, 세포, 박테리아, 바이러스 등의 화학적, 생물학적 물질을 봉입하여 생체 전달시스템으로 사용할 경우, 봉입되는 물질의 수분, 열, 산화에 의해 불활성화되거나 휘발되는 것을 방지하며, 생체적합성을 증가시키고, 지속성 혹은 서방성 제형을 제조할 수 있어 이러한 전달시스템이 의약품이나 화장품 등의 제조에 널리 이용되고 있다.
최근에 하이드로겔을 약물전달시스템이나 금속 음이온, 양이온 흡착시스템에 이용하고 있다. 하이드로겔은 약물조절방출(controlled release of drugs)을 위한 기지체로서 사용되기에 적합한 물질로 잘 알려져 있다(N.A. Pappas ed., "Hydrogels in Medicine and Pharmacy, Vol. 11; Polymers", CRC Press, Inc., 1987). 이는 하이드로겔을 기지체로 사용하여 그 속에 프로게스테론과 같은 호르몬을 함유시켜서 호르몬이 서서히 방출되어 몸 안으로 전달되는 호르몬의 양을 조절하는 약물전달체로서 이용되는 것이다. 사카이 등의 미국특허번호 제5,344,655호에 의하면 셀룰로오스 유도체 같은 수용성 고분자를 함유한 하이드로겔 기지를 사용하여 피부를 통하여 약물을 전달하는 기술이 공개되어 있다. 폭스 등의 미국특허번호 제5,405,366호에 의하면 광가교가 가능한 수용성 고분자를 함유하는 접착성 하이드로겔을 만들어 경피 약물전달시스템(transdermal drug delivery system)에 사용하는 기술이 알려져 있다.
한편, 하이드로겔은 수용액상에서 시간이 지남에 따라 팽윤되는 특징이 있으며, 팽윤현상에 의해 하이드로겔의 물리적 강도는 더욱 약화된다. 이러한 특성으로 인하여 하이드로겔을 실제 흡착탑 공정에 사용할 경우 시간이 지남에 따라 흡착탑 하부의 하이드로겔이 압축되어 압력두를 증가시키는 심각한 문제를 야기한다.
또한, 키토산, 알지네이트 등에 의한 하이드로겔은 약물의 완효적 방출을 위한 약물전달체로서 사용되고 있으나 하이드로겔이 수용액상에서 팽윤됨에 따라 약물의 방출속도가 시간이 지남에 따라 감소하여 효과적인 약물전달이 어렵다. 이를 해결하기 위하여 하이드로겔을 가교하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 가교를 위해서 사용되는 가교제는 인체에 독성을 미치는 부작용이 발생한다.
본 발명은 가교제를 사용하지 않고도 고분자겔의 표면을 코팅하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 팽윤현상을 방지할 수 있는 코팅된 고분자겔을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 양상은 바이오물질이 용해된 이온성 액체에 용매가 함유된 고분자겔을 혼합하여 상기 고분자겔 표면에 상기 바이오물질을 코팅하는 방법에 관계한다.
본 발명의 코팅방법은 상기 이온성 액체에 상기 바이오물질을 용해시키는 단계 ; 용매를 함유한 상기 고분자겔을 상기 이온성 액체에 넣어 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 혼합단계는 상기 고분자겔의 용매가 표면으로 방출되면 이온성 액체에 용해되어 있던 상기 바이오 물질이 상기 용매에 의해 상기 고분자겔 표면에서 고체상으로 형성되는 단계를 포함한다.
다른 양상에서 본 발명은 물, 알코올, 에테르 및 케톤의 군에서 선택된 하나 이상의 용매를 함유한 고분자겔 ; 및 이온성 액체에는 용해되나 상기 용매에는 침전되어 고체상으로 존재하는 바이오물질을 포함하되, 상기 고분자겔의 용매가 표면으로 방출되어 이온성 액체에 용해되어 있던 상기 바이오 물질이 상기 용매에 의해 상기 고분자겔 표면에서 고체상으로 침전된 코팅된 고분자겔에 관계한다.
본 발명에 의한 고분자겔 코팅방법은 가교제를 사용하지 않으므로 생체친화적이며 경제적이다.
본 발명에 의한 코팅방법은 간단한 방법으로 고분자겔 표면에 바이오물질을 코팅할 수 있다.
본 발명에 의한 바이오물질이 코팅된 고분자겔은 물리적 강도가 증가되어 실제 흡착공정에 사용 가능하고, 팽윤현상을 억제할 수 있어 완효성 약물 전달체로서도 응용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 의한 바이오물질이 고분자겔에 코팅되는 모식도이다.
도 2는 실시예 1, 2에서 코팅 전 후의 현미경 관찰 사진을 나타낸다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일구현예는 고분자겔에 바이오물질을 가교제 없이 코팅하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 바이오물질이 용해된 이온성 액체에 용매가 함유된 고분자겔을 혼합하여 상기 고분자겔 표면에 상기 바이오물질을 코팅하는 것을 특징으로 한다. 좀 더 구체적으로, 상기 혼합에 의해 상기 고분자겔에 함유된 용매가 표면으로 방출되면, 이온성 액체에 용해되어 있던 상기 바이오 물질이 상기 용매에 의해 상기 고분자겔 표면에서 고체상으로 형성될 수 있다.
상기 코팅방법은 상기 이온성 액체에 상기 바이오물질을 용해시키는 단계 ;
용매를 함유한 상기 고분자겔을 상기 이온성 액체에 넣어 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 혼합단계는 상기 고분자겔에 함유된 용매가 표면으로 방출되면 이온성 액체에 용해되어 있던 상기 바이오 물질이 상기 용매에 의해 상기 고분자겔 표면에서 고체상으로 형성되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 바이오물질은 상기 이온성 액체에는 용해되나 물, 알코올, 에테르 또는 케톤에는 용해되지 않는 물질로서, 바람직하게는 셀룰로오스 및 이의 유도체 또는 키틴일 수 있다.
상기 고분자겔은 물, 알코올, 에테르 및 케톤의 군에서 선택된 하나 이상의 용매를 함유하고, 바람직하게는 물 또는 알코올을 함유할 수 있다. 또한, 상기 고분자겔은 약물, 효소, 톡신, 조직, 세포, 박테리아, 바이러스 등의 화학적, 생물학적 물질을 함유할 수 있다. 상기 용매에 약물 등이 용해되거나 분산되어 상기 고분자겔에 함유될 수 있다. 상기 고분자겔의 예로는 하이드로겔이다. 하이드로겔은 폴리머사슬의 3차원 네트워크 구조로서 물을 포함하고 있는 친수성 고분자이다. 하이드로겔은 적절한 친수성 모노머를 공중합시키거나 친수성 폴리머를 가교시켜 수득할 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 고분자겔은 용매, 약물 등의 화학적 생물학적 물질을 '함유'하는데, 함유란 표현은 3차원의 폴리머 사슬 사이 또는 내부에 용매 등이 충진 또는 고정되어 있는 것을 나타낸다.
상기 고분자겔은 알긴산, 키토산, 카르복시메틸셀룰로오즈, 아크릴아미드의 단독 및 공중합체, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐알코올-폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리(N-비닐피롤리돈), 폴리하이드록시에틸아크릴레이트,폴리설폰,폴리우레탄과 같은 천연 및 합성 수용성 고분자에 의해 형성될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 하이드로겔은 키토산, 알지네이트(alginate), 알긴산, 덱스트란(dextran), 산화 덱스트란(oxidized dextran), 헤파란(heparan), 헤파린(heparin), 히알루론산(hyaluronic acid), 아가로스(agarose), 카라기난(carageenan), 아밀로펙틴(amylopectin), 아밀로즈(amylose), 글리코겐(glycogen), 전분, 셀룰로오스, 키틴, 헤파란 설페이트(heparan sulfate), 콘드로이틴 설페이트(chondroitin sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran sulfate), 데르마탄설페이트(dermatan sulfate), 케라탄 설페이트(keratan sulfate), 펙틴(pectins), 잔탄검(xanthan Gum)으로 형성될 수 있다.
본 발명에서 “이온성 액체”라 함은, 양이온과 음이온으로 구성된 액을 의미하며, 일반적으로 질소를 포함하는 거대 양이온과 보다 작은 음이온으로 이루어져 있다.
상기 이온성 액체는 공지된 기술(대한민국 공개 10-2004-65550)을 참고하여 제조할 수 있고, 상업화되어 시판되고 있는 이온성 액체(일예로서, Basionic ST 80, BASF)를 사용할 수 있다.
상기 이온성 액체는 5%, 바람직하게는 1% 이하의 물이나 질소 함유 염기를 포함할 수 있다.
상기 이온성 액체는 다른 환 구조와 융합되지 않은 단일 5원 또는 6원 환을 함유하는 양이온 및 음이온으로 구성된 것일 수 있다.
상기 이온성 액체에 대해 구체적으로 살펴보면, 상기 양이온은 피리디늄 피리다지늄, 피리미디늄, 피라지늄, 이미다졸륨, 피라졸륨, 옥사졸륨, 1,2,3-트리아졸륨 또는 1,2,4-트리아졸륨 양이온이고, 상기 음이온은 아세테이트, 할로겐, 슈도할로겐 또는 C1-6 카복실레이트 음이온일 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 양이온은 이미다졸륨 양이온이고, 상기 음이온은 할로겐 또는 슈도할로겐 음이온이다.
상기 바이오물질이 상기 이온성 액체에 0.01~25%(w/v), 바람직하게는 1~10%(w/v), 가장 바람직하게는 1~5%(w/v) 범위에서 첨가될 수 있다.
상기 이온성액체에 바이오물질을 용해하는 단계는 150℃ 미만의 온도, 바람직하게는 80~130℃에서 가열하고, 마이크로파 조사를 수반하는 것이 바람직하다.
상기 양이온과 음이온은 바이오물질을 용해시킬 수 있다. 바이오 물질로서 셀룰로오스의 경우를 예를 들어 설명하도록 한다. 셀룰로오스는 단량체인 글루코오스가 수소결합을 통하여 강하게 연결되어 있는 초분자구조를 형성하고 있기 때문에 일반적인 유기용매나 물에 전혀 용해되지 않는 특성을 가진다. 하지만, 셀룰로오스가 이온성 액체에 혼합되면 용해되는데 이는 이온성 액체의 양이온과 음이온이 하이드록시기의 산소원자와 수소원자에 영향을 주어 셀룰로오스의 수소결합의 세기를 약화시키기 때문이다.
본 발명은 용매를 함유한 상기 고분자겔을 상기 이온성 액체에 넣어 혼합하는 단계를 포함한다.
상기 이온성 액체에 투입하는 고분자겔의 함량은 상기 이온성 액체 대비 100%(w/v) 이하일 수 있다. 상기 미량의 고분자겔을 넣어도 코팅이 가능하기 때문에 최소량에 대해서는 특별한 제한이 없다. 예를 들면, 고분자겔을 상기 이온성 액체 대비 0.01~100%(w/v) 범위에서 첨가하여도 표면에 바이오물질을 코팅할 수 있다.
상기 고분자겔을 상기 이온성액체에 넣어 혼합하는 단계에서는 반응온도를 0~120℃, 바람직하게는 20~50℃로 유지할 수 있다.
상기 방법은 이온성 용액에 용해된 상기 바이오 물질의 농도, 상기 고분자겔 종류 및 용매 함량, 상기 고분자겔과 이온성 액체의 혼합시간을 제어하여 코팅되는 바이오물질의 두께를 제어할 수 있다. 즉, 고분자겔의 종류에 따라 용매방출경향 및 함량 등이 다르기 때문에 혼합시간이 다양할 수 있으며, 예를 들어 키토산 하이드로겔 표면에 셀룰로오스를 코팅하는 경우에는 1분 이내의 혼합시간을 가질 수 있다.
상기 방법은 용매를 함유한 상기 고분자겔을 상기 이온성 액체에 넣어 혼합하는 단계를 포함한다. 도 1은 본 발명에 의한 바이오물질이 고분자겔에 코팅되는 모식도이다. 도1을 참조하면, 상기 고분자겔 내부의 용매가 표면으로 방출되면 이온성 액체에 용해되어 있던 상기 바이오 물질이 상기 용매에 의해 상기 고분자겔 표면에서 고체상으로 형성됨을 알 수 있다.
본 발명에서 사용된 "고체상"이란 용어는 이온성 액체에 용해되어 있던 바이오물질이 역용매(고분자겔 내부의 용매가 표면으로 방출되면 바이오물질의 역용매로 작용한다)에 의해 다시금 분자간의 강한 수소결합이 형성되어 초분자구조로 복원됨에 따라 침전되어 고체로 존재하게 됨을 나타내는 표현이다.
이온성액체가 셀룰로오스, 키틴 등의 바이오물질을 용해할 수 있고, 용해된 바이오물질은 물, 알콜등의 역용매에 의해 침전된다고 알려져 있다. 하지만 과량의역용매가 투입될 경우 셀룰로오스, 키틴 등이 용액 전체에 침전되게 된다.
본 발명에 의하면, 물, 알코올 등의 용매를 함유한 고분자겔을 바이오물질이 용해된 이온성 액체에 투입하게 되면 용매가 삼투압 현상에 의해 고분자겔 표면으로 방출되어 바이오물질의 역용매로서 기능하게 된다. 고분자겔에 함유된 용매가 표면으로 방출되면 고분자겔 표면전체가 용매에 의해 젖게 되어 얇은 용매 박층이 형성될 수 있고, 상기 용매 박층에 바이오물질이 침전될 수 있다. 즉, 고분자겔 표면으로 방출되는 용매에 의해 바이오물질의 용해도(이온성 액체에 대한 용해도)를 떨어뜨려 고분자겔 표면에 바이오물질이 침전된다.
상기 방법은 고분자겔 비드 뿐만 아니라 고분자겔 파이버(fiber)등 형태에 구애받지 않고도 적용하여 표면을 코팅할 수 있다.
상기 방법에 의하면 어떠한 가교제나 첨가제 없이 고분자겔 표면에 바이오물질을 코팅할 수 있다.
상기 방법은 바이오물질을 코팅한 후에 상기 고분자겔을 물로 세척하는 단계 또는 건조단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 세척 및 건조 방법은 특별히 제한되는 것은 아니다. 일례로 복합체를 동결건조하거나 고온의 오븐에서 일정 시간 건조시킬 수 있다. 건조 온도 및 건조 시간은 임의로 조정될 수 있다.
상기 침전에 의한 코팅이 완료된 후에도 상기 고분자겔 표면상에 용매가 일부 잔류할 수 있다. 다만, 이 후, 세척단계, 건조단계를 거쳐 용매를 제거할 수 있다.
다른 양상에서 본 발명은 물, 알코올, 에테르 및 케톤의 군에서 선택된 하나 이상의 용매를 함유한 고분자겔 ; 및 이온성 액체에는 용해되나 상기 용매에는 침전되어 고체상으로 존재하는 바이오물질을 포함하되, 상기 고분자겔 내부의 용매가 표면으로 방출되어 이온성 액체에 용해되어 있던 상기 바이오 물질이 상기 용매에 의해 상기 고분자겔 표면에서 고체상으로 침전된 코팅된 고분자겔에 관계한다.
상기 고분자겔, 바이오물질, 용매, 이온성 액체 등에 대한 앞에서 상술한 내용을 참고할 수 있다.
상기 고분자겔 표면에 코팅된 바이오물질의 두께는 1~100㎛, 바람직하게는 10~50㎛이다.
앞에서 상술한 바와 같이, 고분자겔 내부의 용매가 표면으로 방출되어 고분자겔 표면 전체가 용매에 의해 젖게 되어 얇은 용매 박층이 형성될 수 있고, 상기 용매 박층에 바이오물질이 침전될 수 있다. 다만, 상기 코팅이 완료된 후에 박층을 형성하는 용매는 고분자겔의 폴리머 사슬 사이 또는 내부로 흡수될 수 있다.
다른 양상에서 본 발명은 상기 방법으로 제조한 코팅된 고분자겔을 약물전달체로 사용하는 약물전달 기구 또는 흡착장치에 관계한다. 보다 구체적으로는 본 발명에 의한 바이오물질이 코팅된 고분자겔은 물리적 강도가 증가되어 실제 흡착공정에 사용 가능하고, 팽윤현상을 억제할 수 있어 완효성 약물 전달체로서도 응용이 가능하다.
이하에서, 실시예를 들어 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들은 단지 본 발명의 바람직한 구현예를 예시하기 위한 것으로, 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1
키토산 9g을 5%(w/w)아세트산 100mL에 넣어 이를 교반하였다. 위의 혼합물을 2M NaOH 용액에 적하하여 비드형태의 키토산 하이드로겔을 수득하였다. 이어서 위에서 제조된 비드 형태의 하이드로겔을 겔화용액으로부터 sieve를 이용하여 여과한 후, 증류수를 이용하여 세척하여 잔여 수산화나트륨을 제거하였다
이어서, 셀룰로오스 분말 2g을 이온성액체인 EMIM OAc(1-ethyl-3-methyl imidazolium acetate) 100 ml에 첨가한 후, 160rpm, 120℃에서 용해하였다.
다음으로, 상기 키토산 하이드로겔을 이온성 액체에 셀룰로오스를 용해한 용액(이하, 셀룰로오스 용액이라 함)에 첨가한 후 1시간 동안 마그네틱 교반기를 이용하여 혼합하여 표면에 셀룰로오스 코팅을 형성하였다. 표면에 셀룰로오스 코팅층이 형성된 키토산 하이드로겔을 증류수에 세척하였다.
실시예 2
코리네박테리움 글루타미쿰 바이오매스(C. glutamicum biomass)(대상(주) 군산공장, 전북 군산) 10g을 3%(w/v) 폴리에틸렌이미드가 첨가된 100mL 증류수 용액에 넣고 상온에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 후 25% 글루타알데하이드(glutaraldehyde)를 0.6mL 첨가한 후 2시간동안 반응을 진행하였다. 원심분리를 통하여 상등액을 제거한 후 증류수를 이용하여 바이오매스를 3회 세척하였다. 이후 동결건조를 진행하였다. 이후 PEI가 결합된 바이오매스(PB) 6g과 키토산 9g을 5%(w/w)아세트산 용액 100mL에 혼합하였다. 이 혼합용액을 2M NaOH용액에 적하하여 PB-키토산 하이드로겔을 수득하였다. 이어서 실시예 1과 동일하게 실시하여 셀룰로오스가 코팅된 PB-키토산 하이드로겔을 얻었다.
실시예 3
Sodium alginate 2g을 100mL 증류수를 이용하여 용해하였다. 이 용액을 4% (w/v) calcium chloride 용액에 적하시킨 후 2시간 동안 교반하여 알지네이트 하이드로겔을 수득하였다. 제조된 비드 형태의 알지네이트 하이드로겔을 겔화용액으로부터 sieve를 이용하여 여과한 후, 증류수를 이용하여 세척하였다. 이어서 실시예 1과 동일하게 실시하여 표면에 셀룰로오스가 코팅된 알지네이트 하이드로겔을 수득하였다.
실시예 4
발효 공정으로부터 슬러리 상태로 수득한 발효폐기물인 코리네박테리움 글루타미쿰 바이오매스(C. glutamicum biomass)(대상(주) 군산공장, 전북 군산) (수분함량 85%) 300mL를 7%(w/v) 키토산 21g, 5%(v/v)아세트산 15mL에 넣어 혼합물을 제조하고 이를 교반하였다. 위의 혼합물을 방사기에 넣고 2M NaOH 용액에 적하하여 키토산-바이오매스 섬유를 수득하였다. 이어서 키토산-바이오매스 섬유의 경화를 위해 교반한 후 상등액을 제거하고 1M황산을 첨가하여 키토산-바이오매스 섬유를 중화하였다. 이어서 증류수로 세척 후 키토산-바이오매스 섬유에 대해 부피비로 1 : 1 되도록 증류수 300mL를 넣고 3%(w/v) 폴리에틸렌이미드(중량평균분자량 2500g/L) 9g을 넣어 상온에서 약 24시간 동안 교반하였다. 반응이 끝난 후에 0.6%(v/v) 글루타르알데하이드 (glutaraldehyde) 1.8mL을 넣어준 후 상온에서 교반시켰다. 반응이 완료된 후 탈이온수로 세척하여 키토산-바이오매스 섬유에 PEI가 코팅된 하이드로겔(이하, 키토산-바이오매스-PEI 하이드로겔이라 함) fiber를 수득하였다.
이어서, 셀룰로오스 분말 2g을 이온성액체인 EMIM OAc(1-ethyl-3-methyl imidazolium acetate) 100 ml에 첨가한 후, 160rpm, 120℃에서 용해하였다.
다음으로, 상기 하이드로겔을 셀룰로오스 용액에 첨가한 후 1시간 동안 마그네틱 교반기를 이용하여 혼합하여 키토산-바이오매스-PEI 하이드로겔 파이버 표면에 셀룰로오스코팅을 형성하였다.
실험 1
Malvern Kinexus Rotational Rheometer를 이용하여 실시예 1, 2에서의 셀룰로오스 코팅 전후의 기계적 강도를 측정하고, 파괴 시점을 기준으로 strain과 Stress을 측정한 평균값을 하기 표 1에 나타내었다.
실험 2
실시예 4에서 수득한 셀룰로오스 코팅 전후의 키토산-바이오매스-PEI 하이드로겔 파이버(0.9g/30ml)를 루테늄이 포함된 초산폐액내에 넣어 24시간 동안 루테늄 흡착에 관한 등온흡착실험을 실시하였고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
종류 코팅 유무 파괴시점의
스트레인(%)		 파괴시점의
스트레스(kPa)
키토산 하이드로겔 비드 코팅 전 42.025 185.337
코팅 후 46.386 254.398
생체흡착제가 포함된 키토산 하이드로겔 비드 코팅 전 28.998 59.214
코팅 후 41.344 152.108
종류 코팅 유무 초기농도
(mg/L)		 최종농도
(mg/L)		 흡착량
(mg/g)		 제거율(%)
키토산-바이오매스-PEI 하이드로겔 파이버 코팅 전 1743.51 104.64 54.63 94.00
코팅 후 1793.92 172.51 54.05 90.39
도 1은 실시예 1, 2에서 코팅 전 후의 현미경 관찰 사진을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 코팅 전[CS(키토산 하이드로겔), PB/CS(PB-키토산 하이드로겔)]과 달리 코팅 후[CE-CS(셀룰로오스가 코팅된 키토산 하이드로겔), CE-PB/CS(셀룰로오스가 코팅된 PB-키토산 하이드로겔)]에 셀룰로오스층이 형성되어 있음을 확인 할 수 있다.
표 1을 참조하면, 코팅된 하이드로겔은 물리적 강도가 크게 향상되었음을 확인할 수 있다. 코팅된 하이드로겔은 파괴까지의 압축강도뿐만 아니라 변형율도 증가했으므로 강도와 탄성이 동시에 증가함을 보여준다. 특히 생체흡착제가 포함된 키토산 하이드로겔 비드의 경우 코팅 후 압축강도가 2배 이상 증가하는 것을 관찰할 수 있다.
표 2를 참고하면, 셀룰로오스 코팅을 한 경우에는 물리적 강도 향상으로 팽윤방지 기능을 하지만 흡착성능에는 크게 영향이 없음을 확인할 수 있다. 셀룰로오스 코팅 전후 모두 90%이상의 높은 류테늄의 제거율을 나타내었다.
본 발명의 바이오물질이 코팅된 고분자겔은 의약품 또는 화장품의 전달시스템으로 사용될 수 있다. 고분자겔에 함유된 용매로서 약물, 효소, 톡신, 조직, 세포, 박테리아, 바이러스 등의 화학적, 생물학적 물질을 봉입하여 생체 전달시스템으로 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 바이오물질이 코팅된 고분자겔은 물리적 강도가 증가되어 실제 흡착공정에 사용 가능하다. 따라서 본 발명은 산업상 이용가능성이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 예로 들어 상세하게 설명하였으나, 이러한 설명은 단순히 본 발명의 예시적인 실시예를 설명 및 개시하는 것이다. 당업자는 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어남이 없이 상기 설명 및 첨부 도면으로부터 다양한 변경, 수정 및 변형예가 가능함을 용이하게 인식할 것이다.

Claims (14)

  1. 바이오물질이 용해된 이온성 액체에 용매가 함유된 고분자겔을 혼합하여 상기 고분자겔 표면에 상기 바이오물질을 코팅하는 것을 특징으로 하는 고분자겔 코팅 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 혼합에 의해 상기 고분자겔에 함유된 용매가 표면으로 방출되면, 이온성 액체에 용해되어 있던 상기 바이오 물질이 상기 용매에 의해 상기 고분자겔 표면에서 고체상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고분자겔 코팅 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 코팅방법은
    상기 이온성 액체에 상기 바이오물질을 용해시키는 단계 ;
    용매를 함유한 상기 고분자겔을 상기 이온성 액체에 넣어 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 혼합단계는 상기 고분자겔에 함유된 용매가 표면으로 방출되면 이온성 액체에 용해되어 있던 상기 바이오 물질이 상기 용매에 의해 상기 고분자겔 표면에서 고체상으로 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자겔 코팅 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 바이오물질이 셀룰로오스 또는 키틴인 것을 특징으로 하는 고분자겔 코팅 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 고분자겔은 키토산, 알지네이트(alginate), 덱스트란(dextran), 산화 덱스트란(oxidized dextran), 헤파란(heparan), 헤파린(heparin), 히알루론산(hyaluronic acid), 아가로스(agarose), 카라기난(carageenan), 아밀로펙틴(amylopectin), 아밀로즈(amylose), 글리코겐(glycogen), 전분, 셀룰로오스, 키틴, 헤파란 설페이트(heparan sulfate), 콘드로이틴 설페이트(chondroitin sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran sulfate), 데르마탄설페이트(dermatan sulfate), 케라탄 설페이트(keratan sulfate), 펙틴(pectins),잔탄검(xanthan Gum), 카르복시메틸셀룰로오즈, 아크릴아미드의 단독 및 공중합체, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐알코올-폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리(N-비닐피롤리돈), 폴리하이드록시에틸아크릴레이트, 폴리설폰, 및 폴리우레탄의 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고분자겔 코팅 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 고분자겔은 물, 알코올, 에테르 및 케톤의 군에서 선택된 하나 이상의 용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 고분자겔 코팅 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 바이오물질이 상기 이온성 액체 대비 0.01~25%(w/v) 범위에서 용해되는 것을 특징으로 하는 고분자겔 코팅 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 이온성 액체에 투입하는 고분자겔의 함량은 상기 이온성 액체 대비 100%(w/v)이하인 것을 특징으로 하는 고분자겔 코팅 방법.
  9. 제 3항에 있어서, 상기 방법은 상기 혼합단계의 온도를 0~120℃ 범위에서 유지하는 것을 특징으로 하는 고분자겔 코팅 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 이온성 용액에 용해된 상기 바이오 물질의 농도, 상기 고분자겔 종류 및 용매 함량, 상기 고분자겔과 이온성 액체의 혼합시간을 제어하여 코팅되는 바이오물질의 두께를 제어하는 것을 특징으로 하는 고분자겔 코팅 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 바이오물질을 코팅한 후에 상기 고분자겔을 물로 세척하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자겔 코팅 방법.
  12. 물, 알코올, 에테르 및 케톤의 군에서 선택된 하나 이상의 용매를 함유한 고분자겔 ; 및
    이온성 액체에는 용해되나 상기 용매에는 침전되어 고체상으로 존재하는 바이오물질을 포함하되, 상기 고분자겔에 함유된 용매가 표면으로 방출되어 이온성 액체에 용해되어 있던 상기 바이오 물질이 상기 용매에 의해 상기 고분자겔 표면에서 고체상으로 침전된 것을 특징으로 하는 코팅된 고분자겔.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 고분자겔 표면에 코팅된 바이오물질의 두께는 1~100㎛인 것을 특징으로 하는 코팅된 고분자겔.
  14. 제 1항 내지 제13중 어느 한 항에 따라 제조된 코팅된 고분자겔을 약물전달체로 사용하는 약물전달 기구.



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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115445581A (zh) * 2022-09-09 2022-12-09 河池学院 一种pH响应型两亲性海藻酸钠包埋的磁性壳聚糖-聚乙烯亚胺水凝胶及制备方法
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