KR20130087369A - 양친매성 선형 펩티드/펩토이드 및 이를 포함하는 히드로겔 - Google Patents

양친매성 선형 펩티드/펩토이드 및 이를 포함하는 히드로겔 Download PDF

Info

Publication number
KR20130087369A
KR20130087369A KR1020127028587A KR20127028587A KR20130087369A KR 20130087369 A KR20130087369 A KR 20130087369A KR 1020127028587 A KR1020127028587 A KR 1020127028587A KR 20127028587 A KR20127028587 A KR 20127028587A KR 20130087369 A KR20130087369 A KR 20130087369A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
peptoid
peptide
amphipathic
hydrogel
amino acids
Prior art date
Application number
KR1020127028587A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101895245B1 (ko
Inventor
샬롯 에이.이. 하우저
우룽 곤도 쿠수모 코에
아르차나 미시라
Original Assignee
에이전시 포 사이언스, 테크놀로지 앤드 리서치
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이전시 포 사이언스, 테크놀로지 앤드 리서치 filed Critical 에이전시 포 사이언스, 테크놀로지 앤드 리서치
Publication of KR20130087369A publication Critical patent/KR20130087369A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101895245B1 publication Critical patent/KR101895245B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/02—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by special physical form
    • A61K8/04—Dispersions; Emulsions
    • A61K8/042—Gels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/30—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic compounds
    • A61K8/64—Proteins; Peptides; Derivatives or degradation products thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/52—Hydrogels or hydrocolloids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P41/00—Drugs used in surgical methods, e.g. surgery adjuvants for preventing adhesion or for vitreum substitution
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P43/00—Drugs for specific purposes, not provided for in groups A61P1/00-A61P41/00
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61Q—SPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q19/00—Preparations for care of the skin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K5/00—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/06—Dipeptides
    • C07K5/06008—Dipeptides with the first amino acid being neutral
    • C07K5/06017—Dipeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic
    • C07K5/06026—Dipeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic the side chain containing 0 or 1 carbon atom, i.e. Gly or Ala
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K5/00—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/06—Dipeptides
    • C07K5/06008—Dipeptides with the first amino acid being neutral
    • C07K5/06017—Dipeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic
    • C07K5/06034—Dipeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic the side chain containing 2 to 4 carbon atoms
    • C07K5/06043—Leu-amino acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K5/00—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/06—Dipeptides
    • C07K5/06008—Dipeptides with the first amino acid being neutral
    • C07K5/06017—Dipeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic
    • C07K5/06034—Dipeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic the side chain containing 2 to 4 carbon atoms
    • C07K5/06052—Val-amino acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K5/00—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/06—Dipeptides
    • C07K5/06008—Dipeptides with the first amino acid being neutral
    • C07K5/06017—Dipeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic
    • C07K5/0606—Dipeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic the side chain containing heteroatoms not provided for by C07K5/06086 - C07K5/06139, e.g. Ser, Met, Cys, Thr
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K5/00—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/06—Dipeptides
    • C07K5/06008—Dipeptides with the first amino acid being neutral
    • C07K5/06017—Dipeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic
    • C07K5/0606—Dipeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic the side chain containing heteroatoms not provided for by C07K5/06086 - C07K5/06139, e.g. Ser, Met, Cys, Thr
    • C07K5/06069—Ser-amino acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K5/00—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/06—Dipeptides
    • C07K5/06104—Dipeptides with the first amino acid being acidic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K5/00—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/06—Dipeptides
    • C07K5/06104—Dipeptides with the first amino acid being acidic
    • C07K5/06113—Asp- or Asn-amino acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K5/00—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/08—Tripeptides
    • C07K5/0802—Tripeptides with the first amino acid being neutral
    • C07K5/0804—Tripeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic
    • C07K5/0806—Tripeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic the side chain containing 0 or 1 carbon atoms, i.e. Gly, Ala
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K5/00—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/08—Tripeptides
    • C07K5/0802—Tripeptides with the first amino acid being neutral
    • C07K5/0804—Tripeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic
    • C07K5/0808—Tripeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic the side chain containing 2 to 4 carbon atoms, e.g. Val, Ile, Leu
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K5/00—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/10—Tetrapeptides
    • C07K5/1002—Tetrapeptides with the first amino acid being neutral
    • C07K5/1005—Tetrapeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic
    • C07K5/1008—Tetrapeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic the side chain containing 0 or 1 carbon atoms, i.e. Gly, Ala
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K5/00—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04—Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/10—Tetrapeptides
    • C07K5/1002—Tetrapeptides with the first amino acid being neutral
    • C07K5/1005—Tetrapeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic
    • C07K5/101—Tetrapeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic the side chain containing 2 to 4 carbon atoms, e.g. Val, Ile, Leu
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K7/00—Peptides having 5 to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K7/04—Linear peptides containing only normal peptide links
    • C07K7/06—Linear peptides containing only normal peptide links having 5 to 11 amino acids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Cosmetics (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 양친매성 선형 펩티드/펩토이드와 양친매성 선형 펩티드/펩토이드를 포함하는 히드로겔을 제공한다. 상기 양친매성 선형 펩티드/펩토이드는 히드로겔을 형성할 수 있다. 이러한 펩티드들/펩토이드들은 지방족 아미노산들의 소수성 부분들과 적어도 하나의 산성, 중성 또는 염기성 극성 아미노산을 갖는 짧은 양친매성 배열을 포함한다. 상기 양친매성 선형 펩티드/펩토이드는 L- 또는 D-형태가 될 수 있는 비반복적 지방족 아미노산들의 증가이다. 복수의 이러한 펩티드들/펩토이드들은 초분자 나선형 섬유들에 조립되고, 조립 후에 펩티드 히드로겔들을 형성한다. 대응되는 히드로겔은 생리적 pH에서 수용성 용액들 내에서 형성되며, 이에 따라 세포 배양, 조직 공학 및 약물 방출 중에서 유용하다. 단단하고, 생체에 적합하며, 99.9%의 물을 가두는 이와 같은 히드로겔들은 또한 전자적 장치들을 활용하는 용도들에 적합하다.

Description

양친매성 선형 펩티드/펩토이드 및 이를 포함하는 히드로겔{AMPHIPHILIC LINEAR PEPTIDE/PEPTOID AND HYDROGEL COMPRISING THE SAME}
본 발명은 양친매성 선형 펩티드/펩토이드 및 양친매성 선형 펩티드/펩토이드를 포함하는 히드로겔을 제공한다. 상기 양친매성 선형 펩티드/펩토이드는 히드로겔을 형성할 수 있다. 이러한 펩티드들/펩토이드들은 지방족 아미노산들의 소수성 부분과 적어도 산성, 중성 또는 염기성 극성 아미노산을 갖는 짧은 양친매성 배열들을 포함한다. 상기 양친매성 선형 펩티드/펩토이드는 L- 또는 D-형태가 될 수 있는 비반복적 지방족 아미노산들의 형성이다. 복수의 이러한 펩티드들/펩토이드들은 초분자 나선형 섬유들을 조립하고 조립 후에 펩티드 히드로겔들을 형성한다. 대응되는 히드로겔은 생리적 pH에서 수용성 용액 내에서 형성되고, 이에 따라 세포 배양, 조직 공학 및 약물 방출 중에서 유용하다. 단단하고, 생체에 적합하며 99.9%의 물을 가두는 이와 같은 히드로겔들은 전자 장치들을 활용하는 용도들을 위해 적합하다.
초분자 구조들(supramolecular structures)은 다분자 시스템들의 조직화를 할 수 있는 분자간 결합들에 의해 함께 유지된다. 정의된 초분자 구조들의 조립을 위해 요구되는 비공유성 분자간 힘들은 주로 정전기적 상호작용들, 수소 결합들, 반데르발스 힘들 등이다. 초분자 화학이나 생물학은 2차 또는 3차원적인 복합 구조들과 화학적이나 생물학적 종들의 연관에 의해 형성되는 독립체들의 거대한 몸체를 모은다. 이러한 연관들은 분자의 상보성이나 분자의 인지 및 자기 조립의 원리에 의해 지배된다. 분자간 연관의 규칙들에 대한 지식은 다양한 생물 의학적 또는 기술적인 용도들을 위하여 막들, 필름들, 층들, 미셀들(micelles), 세관들(tubules), 겔들의 형태로 다분자 조립체들을 설계하는 데 이용될 수 있다(J.-M. Lehn의 "Science, 295, 2400-2403, 2002").
펩티드들은 분자의 자기 조립을 통해 초분자 구조들의 조립에 사용되어 왔다(S. Zhang의 "Nature Biotechnology, 21, 1171-1178, 2003"). 펩티드들은 예를 들어 나노튜브들로(미국 특허 제7,179,784호) 또는 98-99%의 많은 양이 물이나 수용액 내에서 고정되는 3차원적인 스캐폴드들로 구성되는 초분자 히드로겔들로 조립될 수 있다. 상기 펩티드계의 생체 재료들은 생물 공학, 의료 및 기술적인 응용들에서조차도 잠재적인 용도들을 위한 유용한 도구들이다. 개별적인 성질들에 따라, 상기 펩티드계 히드로겔들은 약물 전달 운반체로서 또는 제약학적 연구와 진단을 위한 펩티드 칩들로서 조직 공학, 재생 의학을 위한 새로운 물질들의 개발에 기여하는 것으로 여겨진다(E. Place 등의 "Nature Materials, 8, 457-470, 2009"). 분자 전자 장치들의 개발을 위한 겔들과 같은 펩티드계의 자기 조립된 생체 재료의 사용에도 큰 관심이 있다(A. R. Hirst 등의 "Angew. Chem. Int. Ed., 47, 8002-8018, 2008").
"스마트 펩티드 히드로겔들(smart peptide hydrogels)"의 다양성은 온도, pH, 기계적인 영향들 또는 팽윤, 수축 혹은 분해의 동적 행동으로의 다른 자극들과 같은 외부의 조작들에 대해 반응하여 생성되어 왔다. 그럼에도 불구하고, 상기 생체 재료들은 천연 조직들, 예로서 세포외 기질(extracellular matrix; ECM)이나 연골 조직 또는 다른 것들의 생물학적 가변성을 모방하도록 여전히 충분하게 "진전(advanced)"되고 있지 않다. 펩티드 히드로겔들의 의미 있는 이용을 위한 시도는 "공간 충진제(space filler)"나 기계적 스캐폴드(scaffold)로서만이 아니라 대체하는 천연 조직들을 모방하는 것일 뿐만 아니라, 정확한 위치와 "생체 내의(in vivo)" 조건들 하에서 함유되는 세포들을 유지하는 생화학적 신호들과 생리적인 요구 사항들을 이해하고 대처하는 것이다(R. Fairman 및 K. Akerfeldt의 "Current Opinion in Structural Biology, 15, 453-463, 2005").
적합한 히드로겔의 합리적인 설계를 위해 펩티드 배열과 구조 사이의 관계를 이해하고 조절하려는 많은 노력들이 시도되었다. 일반적으로, 히드로겔들은 망들을 얽히게 하고 형성하는 섬유들과 같은 거시적인 구조들을 함유한다. 대부분의 펩티드계 히드로겔들은 이들의 빌딩 블록(building block)들로서 섬유들에 조립되는 β-플레이트 시트들을 활용한다. 후에 이는 순수하게 α-나선들을 형성하는 히드로겔화하는 자기 조립되는 섬유들을 설계하는 것이 가능한 것을 나타낸다. β-시트 구조계의 물질들(S. Zhang 등의 "PNAS, 90, 3334-3338, 1993", A. Aggeli 등의 "Nature, 386, 259-262, 1997" 등) 이외에도, 다양한 α-나선형 히드로겔들이 개발되었다(W. A. Petka 등의 "Science, 281, 389-392, 1998", C. Wang 등의 "Nature, 397, 417-420, 1999", C. Gribbon 등의 "Biochemistry, 47, 10365-10371, 2008", E. Banwell 등의 "Nature Materials, 8, 596-600, 2009" 등).
그럼에도 불구하고, 현재 알려진 펩티드 히드로겔들은 대부분의 경우에 낮은 단단함, 흔히 바람직하지 않은 생리적인 성질들 및/또는 복잡성과 연관되며, 이의 실질적인 처리가 높은 생산 비용을 초래한다. 이에 따라 용이하게 형성되고, 비독성이며 일반적인 용도들을 위해 충분히 높은 단단함을 갖는 펩티드 히드로겔들에 대한 폭넓게 인식되어 있는 필요성이 존재한다.
따라서 현재 이용 가능한 히드로겔들 보다 높은 정도와 전술한 한계점들에 의해 제한받지 않는 적어도 전술한 요구들의 일부를 만족시키는 히드로겔을 형성할 수 있는 생체에 적합한 화합물이 요구된다.
본 발명의 목적들은 양친매성 배열을 포함하며, 히드로겔을 형성할 수 있는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드에 의해 구현되며, 상기 양친매성 배열은,
n이 2 내지 15의 정수인 n의 지방족 아미노산들의 소수성 배열 신장; 및
상기 소수성 배열에 연결되고 산성, 중성 또는 염기성인 극성 부분을 포함하는 친수성 배열 신장을 포함하며, 상기 극성 부분은 m이 1 내지 5의 정수인 m의 인접하는 친수성 아미노산들을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 C-말단과 N-말단을 가지며, 상기 N-말단은 보호기로 보호되고, 상기 보호기는 바람직하게는 아세틸기이다.
일 실시예에 있어서, 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 C-말단을 가지며, 상기 C-말단에 염기성 극성 아미노산이 위치할 경우에는 바람직하게는 아미드화된다.
일 실시예에 있어서, n은 2 내지 6의 정수이다.
일 실시예에 있어서, m은 1 내지 2의 정수이다.
일 실시예에 있어서, 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는, 앞서 정의한 바와 같이, o가 1 내지 50의 정수인 o의 양친매성 배열들을 포함하며, 상기 양친매성 배열들은 서로 연결된다.
일 실시예에 있어서, 주어진 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 위하여, 상기 지방족 아미노산들 및 상기 친수성 아미노산들은 D-아미노산들 또는 L-아미노산들이다.
일 실시예에 있어서, 상기 각 친수성 아미노산들은 하이드록실(hydroxyl)기, 에테르(ether)기, 카르복실(carboxyl)기, 이미도(imido)기, 아미도(amido)기, 에스테르(ester)기, 아미노(amino)기, 구아니디노(guanidino)기, 티오(thio)기, 티오에테르(thioether)기, 셀레노(seleno)기 및 텔루로(telluro)기로부터 독립적으로 선택되는 극성기를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 소수성 배열 신장의 상기 극성 부분은 앞에서 정의한 m과 같은 m의 인접하는 친수성 아미노산들을 포함하고, 상기 친수성 아미노산들은 아스파르트산(aspartic acid), 아스파라긴(asparagine), 글루탐산(glutamic acid), 글루타민(glutamine), (5-N-ethyl-glutamine (theanine)), (citrulline), (thio-citrulline), 시스테인(cysteine), 호모시스테인(homocysteine), 메티오닌(methionine), 에티오닌(ethionine), 셀레노메티오닌(selenomethionine), (telluromethionine), 트레오닌(threonine), 트레오닌(allo-threonine), 세린(serine), 호모세린(homoserine), 아르기닌(arginine), 호모아르기닌(homoarginine), 오르니틴(ornithine), 리신(lysine) 및 N(6)-carboxymethyllysine, 히스티딘(histidine)을 포함하는 군으로부터 선택되며, 상기 소수성 배열 신장은 앞서 정의한 n과 같은 n의 지방족 아미노산들을 포함하고, 상기 지방족 아미노산들은 이소류신(isoleucine), 노르류신(norleucine), 류신(leucine), 발린(valine), 알라닌(alanine), 글리신(glycine), 호모알릴글리신(homoallylglycine) 및 호모프로파르길글리신(homopropargylglycine)을 포함하는 군으로부터 선택된다.
일 실시예에 있어서, m은 1 내지 2이다.
일 실시예에 있어서, m이 2이고 상기 극성 부분은 2개의 동일한 아미노산들을 포함하거나, m이 1이고 상기 극성 부분은 아스파르트산(aspartic acid), 아스파라긴(asparagine), 글루탐산(glutamic acid), 글루타민(glutamine), 세린(serine), 트레오닌(threonine), 시스테인(cysteine), 메티오닌(methionine), 리신(lysine) 및 히스티딘(histidine) 중에서 임의의 하나를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 극성 부분은 n의 지방족 아미노산들의 소수성 배열 신장에 가깝다.
일 실시예에 있어서, 상기 극성 부분은, 아스파르트산(Asp), 아스파라긴(Asn), 글루탐산(Glu), 글루타민(Gln), 세린(Ser), 트레오닌(Thr), 시스테인(Cys), 메티오닌(Met), 라이신(Lys), 히스티딘(His), 아스파라긴-아스파라긴(Asn-Asn), 아스파르트산-아스파르트산(Asp-Asp), 글루탐산-글루탐산(Glu-Glu), 글루타민-글루타민(Gln-Gln), 아스파라긴-글루타민(Asn-Gln), 글루타민-아스파라긴(Gln-Asn), 아스파르트산-글루타민(Asp-Gln), 글루타민-아스파르트산(Gln-Asp), 아스파라긴-글루탐산(Asn-Glu), 글루탐산-아스파라긴(Glu-Asn), 아스파르트산-글루탐산(Asp-Glu), 글루탐산-아스파르트산(Glu-Asp), 글루타민-글루탐산(Gln-Glu), 글루탐산-글루타민(Glu-Gln), 아스파르트산-아스파라긴(Asp-Asn), 아스파라긴-아스파르트산(Asn-Asp), 트레오닌-트레오닌(Thr-Thr), (Ser-Ser), 트레오닌(Thr-Ser), -트레오닌(Ser-Thr), 아스파르트산(Asp-Ser), 아스파르트산(Ser-Asp), 아스파라긴(Ser-Asn), 아스파라긴-세린(Asn-Ser), 글루타민-세린(Gln-Ser), 세린-글루타민(Ser-Gln), 글루탐산-세린(Glu-Ser), 세린-글루탐산(Ser-Glu), 아스파르트산-트레오닌(Asp-Thr), 트레오닌-아스파르트산(Thr-Asp), 트레오닌-아스파라긴(Thr-Asn), 아스파라긴-트레오닌(Asn-Thr), 글루타민-트레오닌(Gln-Thr), 트레오닌-글루타민(Thr-Gln), 글루탐산-트레오닌(Glu-Thr), 트레오닌-글루탐산(Thr-Glu) 등으로부터 선택되는 배열을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 극성 부분은 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 C-말단을 포함하거나, 상기 극성 부분은 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 N-말단을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 C-말단 및 N-말단은 모두 이들에 부착되는 어떠한 보호기들도 가지지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 C-말단을 포함하며, 상기 C-말단 및 상기 N-말단은 모두 이들에 부착되는 어떠한 보호기들도 가지지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 C-말단을 포함하고, 상기 C-말단은 어떠한 보호기도 가지지 않으며, 상기 N-말단은 보호기를 가진다.
일 실시예에 있어서, 상기 보호기는 상기 N-말단의 아미노기에 부착되는 아세틸기이다.
일 실시예에 있어서, 상기 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 C-말단을 포함하고, 상기 C-말단은 보호기를 가지며, 상기 N-말단은 어떠한 보호기도 가지지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 보호기는 상기 C-말단의 카르복실기에 부착되는 아미도기이다.
일 실시예에 있어서, 상기 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 C-말단을 포함하며, 상기 C-말단 및 N-말단은 모두 보호기를 가진다.
일 실시예에 있어서, 상기 C-말단 보호기는 상기 C-말단의 카르복실기에 부착되는 아미도기이며, 상기 N-말단 보호기는 상기 N-말단의 아미노기에 부착되는 아세틸기이다.
일 실시예에 있어서, 상기 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 C-말단에 위치하는 적어도 하나의 아미노산으로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 소수성 배열 신장은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 N-말단을 포함 및/또는 형성한다.
일 실시예에 있어서, 상기 소수성 배열 신장의 지방족 아미노산들의 전부 또는 일부는 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 N- 내지 C-말단으로부터의 방향으로 감소하는 아미노산 사이즈의 순서로 정렬되며, 상기 지방족 아미노산들의 사이즈는 I＝L＞V＞A＞G로 정의된다.
일 실시예에 있어서, 감소하는 아미노산 사이즈의 순서로 정렬되는 상기 지방족 아미노산들은 반복적이거나 비반복적인 배열인 배열을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 감소하는 아미노산 사이즈의 순서로 정렬되는 상기 지방족 아미노산들은 2 내지 7, 바람직하게는 2 내지 6, 보다 바람직하게는 2 내지 5의 아미노산들의 길이를 갖는 배열을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 감소하는 아미노산 사이즈의 순서로 정렬되는 상기 지방족 아미노산들은 LIVAG, ILVAG, LIVAA, LAVAG, IVAG, LIVA, LIVG, IVA 및 IV로부터 선택되는 배열을 포함하며, 선택적으로는, 상기 N-말단에서의 선행하는 이러한 배열이 존재한다.
일 실시예에 있어서, 상기 소수성 배열 신장의 상기 지방족 아미노산들의 전부 또는 일부는 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드 내에 동일한 아미노산 사이즈의 순서로 정렬된다.
일 실시예에 있어서, 동일한 아미노산 사이즈의 순서로 정렬되는 상기 지방족 아미노산들은 2 내지 4의 아미노산들의 길이를 갖는 배열을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 동일한 사이즈의 순서로 정렬되는 상기 지방족 아미노산들은 LLLL, LLL, LL, IIII III, II, VVVV, VVV, VV, AAAA, AAA, AA, GGGG, GGG 및 GG로부터 선택되는 배열을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 양친매성 배열은 자기-조립 동안의 구조적 변화, 바람직하게는 랜덤 코일(random coil) 구조로부터 나선형 중간 구조와 최종 베타 구조까지의 구조적 변화를 겪는다.
일 실시예에 있어서, 상기 구조적 변화는 농도에 의존적이다.
일 실시예에 있어서, 상기 양친매성 선형 배열은 단일의 친수성이고 적어도 2개의 지방족 아미노산들을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 양친매성 배열은 SEQ ID NO：1-42의 하나이다.
상기 양친매성 배열들의 어떤 것은 상기 N-말단 또는 상기 C-말단 혹은 이들 모두에서 보호기를 가질 수 있는 점에 주목해야 한다. 예를 들면, SEQ ID NO：1-42는 상기 N-말단에서 보호기로서 아세틸기를 모두 가질 수 있다. 또 다른 실시예로서, SEQ ID NO：19(LIVAGK)는 상기 C-말단에서 보호기로서 아미도기를 가질 수 있으며, 추가적으로 보호기로서 N-말단에서 아세틸기를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 1일 내지 적어도 6개월까지, 바람직하게는 적어도 8개월까지, 보다 바람직하게는 적어도 12개월까지 범위의 기간 동안 주위 온도에서 생리학적 조건들에서 수용액 내에서 안정하다.
일 실시예에 있어서, 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 90℃까지의 온도에서 적어도 1시간 동안 생리적인 조건들에서 수용액 내에서 안정하다.
본 발명의 목적들은 본 발명에 따른 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 포함하는 히드로겔에 의해 달성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 히드로겔은 적어도 7일, 바람직하게는 2주 내지 4주, 보다 바람직하게는 1개월 내지 6개월 동안의 기간 동안 주위 온도에서 수용액 내에서 안정하다.
일 실시예에 있어서, 상기 히드로겔은 2보다 큰 손실 탄성률(loss modulus)(G'')에 대한 저장 탄성률(storage modulus)(G') 비율에 의해 특징지어진다.
일 실시예에 있어서, 상기 히드로겔은 0.02㎐ 내지 16㎐ 범위의 주파수에서 100Pa 내지 8,000Pa의 저장 탄성률(G')에 의해 특징지어진다.
일 실시예에 있어서, 상기 히드로겔은 콜라겐(collagen) 또는 이의 가수분해된 형태(젤라틴(gelatin)) 보다 높은 기계적 강도를 가진다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 히드로겔은 앞에서 정의한 바와 같은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 섬유들을 포함하며, 상기 섬유들은 미생물, 바이러스 입자, 펩티드, 펩토이드, 단백질, 핵산, 올리고당(oligosaccharide), 다당류(polysaccharide), 비타민, 무기 분자, 합성 폴리머, 작은 유기 분자 또는 제약학적으로 활성인 화합물 중에서 적어도 하나를 포획할 수 있는 네트워크를 정의한다.
일 실시예에 있어서, 상기 히드로겔은 상기 양친매성 폴리머의 섬유들의 네트워크에 의해 포획된 미생물, 바이러스 입자, 펩티드, 펩토이드, 단백질, 핵산, 올리고당, 다당류, 비타민, 무기 분자, 합성 폴리머, 작은 유기 분자 또는 제약학적으로 활성인 화합물 중에서 적어도 하나를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 양친매성 폴리머의 섬유들은 상기 양친매성 폴리머의 섬유들의 네트워크에 의해 포획된 미생물, 박테리아 입자, 펩티드, 펩토이드, 단백질, 핵산, 올리고당, 다당류, 비타민, 무기 분자, 합성 폴리머, 작은 유기 분자 또는 제약학적으로 활성인 화합물 중에서 적어도 하나에 결합된다.
일 실시예에 있어서, 상기 히드로겔은 연료 전지, 솔라 셀, 전기 전지, 바이오 센싱(biosensing) 장치, 의료 장치, 임플란트(implant), 제약 조성물 및 화장품 조성물 중에서 적어도 하나 내에 포함된다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 히드로겔은 적어도 하나의 다음과 같은 용도로 사용된다. 제약학적으로 활성인 화합물의 방출, 의료 기구 키트(kit), 연료 전지, 솔라 셀, 전기 전지, 조직 재생, 줄기 세포 치료 및 유전자 치료.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 히드로겔은 주사 가능하다.
본 발명의 목적들은 히드로겔을 제조하는 방법에 의해 달성되며, 상기 방법은 본 발명에 따른 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 수용액에 용해시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 수용액 내에 용해된 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 또한 온도에 노출되며, 상기 온도는 20℃ 내지 90℃, 바람직하게는 20℃ 내지 70℃의 범위이다.
일 실시예에 있어서, 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 0.01g/ml 내지 100㎎/ml의 농도, 바람직하게는 1㎎/ml 내지 50㎎/ml의 농도, 보다 바람직하게는 1㎎/ml 내지 about 20㎎/ml의 농도로 용해된다.
본 발명의 목적들은 외과적 임플란트 또는 스텐트(stent)에 의해 달성되며, 상기 외과적 임플란트 또는 스텐트는 펩티드 및/또는 펩토이드 스캐폴드(scaffold)를 포함하고, 상기 펩티드 및/또는 펩토이드 스캐폴드는 본 발명에 따른 히드로겔에 의해 형성된다.
본 발명의 목적들은 본 발명에 따른 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 포함하는 제약 및/또는 화장품 조성물 및/또는 생물 의학 장치 및/또는 전자 장치에 의해 달성된다.
일 실시예에 있어서, 전술한 바와 같은 상기 제약 및/또는 화장품 조성물 및/또는 생물 의료 장치 및/또는 전자 장치들은 제약학적으로 활성인 화합물을 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 앞에서 정의한 바와 같은 상기 제약 및/또는 화장품 조성물은 제약학적으로 수용 가능한 운반체를 더 포함한다.
본 발명의 목적들은 본 발명에 따른 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 포함하는 제1 컨테이너와 수용액을 포함하는 제2 컨테이너를 포함하는 성분 키트(kit of parts)에 의해 달성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 컨테이너의 수용액은 제약학적으로 활성인 화합물을 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 갖는 제1 컨테이너는 제약학적으로 활성인 화합물을 더 포함한다.
본 발명의 목적들은 다음 단계들을 포함하는 조직 재생 방법에 의해 달성된다.
(a) 앞서 정의한 히드로겔을 제공하는 단계;
(b) 상기 히드로겔을 재생된 조직을 형성하는 세포들에 노출시키는 단계; 및
(c) 상기 세포들을 상기 히드로겔 상에서 성장시키는 단계.
일 실시예에 있어서, 상술한 바와 같은 방법은 생체 외에서(in-vitro) 또는 생체 내에서(in-vivo) 수행된다.
일 실시예에 있어서, 앞서 정의한 상기 방법은 생체 내에서 수행되고, 상기 단계 (a)에서 상기 히드로겔은 조직 재생의 대상이 되는 몸체 내의 위치에 제공된다.
일 실시예에 있어서, 상기 단계 (a)는 상기 히드로겔을 조직 재생의 대상이 되는 몸체 내의 위치에 주사하여 수행된다.
제1 측면에 있어서, 본 발명은 히드로겔을 형성할 수 있는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 제공한다. 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드 소수성 및 친수성 배열을 포함한다. 이러한 소수성 배열은 n의 L- 또는 D-아미노산들의 길이를 가진다. n은 정수이며, 통상적으로 약 2 내지 약 15의 범위가 될 수 있다. 상기 친수성 배열은 m의 L- 또는 D-아미노산들을 포함하는 극성 및/또는 대전된 부분을 포함하며, m은 1 내지 5의 정수이다. 각각의 m의 지방족 아미노산들은 독립적으로 선택된 극성기를 가진다. 상기 양친매성 선형 배열은 생리적 pH에서 순 전하(net charge)를 가지고 N-말단에 적재되는 보호기를 가진다. 상기 보호기는 아세틸기가 될 수 있다. 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 n의 소수성 및 m의 친수성 L- 및 D-아미노산들의 o의 링크된 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드 배열들을 포함할 수 있으며, o는 1로부터 50까지의 정수이다. 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 n의 소수성 및 m의 친수성 L- 및 D-아미노산들의 o의 링크된 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드 배열들을 포함할 수 있다. n의 값은 2로부터 15까지의 정수가 될 수 있다. m의 값은 1 내지 5가 될 수 있다. 각각의 m의 친수성 L- 및 D-아미노산들의 상기 대전된 및/또는 극성기는 하이드록실기, 에테르기, 카르복실기, 아미도기, 에스테르기, 아미노기, 구아니디노기, 티오기, 티오에테르기, 셀레노기 및 텔루로기로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 상기 친수성 배열의 대전된 또는 극성 부분은 아스파르트산(aspartic acid), 아스파라긴(asparagine), 글루탐산(glutamic acid), 글루타민(glutamine), 5-N-에틸(ethyl)-글루타민(glutamine)(테아닌(theanine)), 시트룰린(citrulline), 티오-시트룰린(thio-citrulline), 시스테인(cysteine), 호모시스테인(homocysteine), 메티오닌(methionine), 에티오닌(ethionine), 셀레노메티오닌(selenomethionine), 텔루로메티오닌(telluromethionine), 트레오닌(threonine), 알로-트레오닌(allo-threonine), 세린(serine), 호모세린(homoserine), 아르기닌(arginine), 호모아르기닌(homoarginine), 오르니틴(ornithine), 리신(lysin) 및 N(6)-카르복시메틸리신(carboxymethyllysine)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 m의 L- 또는 D-아미노산들을 포함할 수 있다. 상기 친수성 배열의 대전된 및/또는 극성 부분은 2개의 동일한 아미노산들을 포함할 수 있다. 상기 2개의 동일한 아미노산은 비극성 소수성 부분에 인접할 수 있다. 상기 대전된 및/또는 극성 부분은, 아스파라긴-아스파라긴(Asn-Asn), 아스파르트산-아스파르트산(Asp-Asp), 글루탐산-글루탐산(Glu-Glu), 글루타민-글루타민(Gln-Gln), 아스파라긴-글루타민(Asn-Gln), 글루타민-아스파라긴(Gln-Asn), 아스파르트산-글루타민(Asp-Gln), 글루타민-아스파르트산(Gln-Asp), 아스파라긴-글루탐산(Asn-Glu), 글루탐산-아스파라긴(Glu-Asn), 아스파르트산-글루탐산(Asp-Glu), 글루탐산-아스파르트산(Glu-Asp), 글루타민-글루탐산(Gln-Glu), 글루탐산-글루타민(Glu-Gln), 아스파르트산-아스파라긴(Asp-Asn), 아스파라긴-아스파르트산(Asn-Asp), 트레오닌-트레오닌(Thr-Thr), 세린-세린(Ser-Ser), 트레오닌-세린(Thr-Ser), 세린-트레오닌(Ser-Thr), 아스파르트산-세린(Asp-Ser), 세린-아스파르트산(Ser-Asp), 세린-아스파라긴(Ser-Asn), 아스파라긴-세린(Asn-Ser), 글루타민-세린(Gln-Ser), 세린-글루타민(Ser-Gln), 글루탐산-세린(Glu-Ser), 세린-글루탐산(Ser-Glu), 아스파르트산-트레오닌(Asp-Thr), 트레오닌-아스파르트산(Thr-Asp), 트레오닌-아스파라긴(Thr-Asn), 아스파라긴-트레오닌(Asn-Thr), 글루타민-트레오닌(Gln-Thr), 트레오닌-글루타민(Thr-Gln), 글루탐산-트레오닌(Glu-Thr), 트레오닌-글루탐산(Thr-Glu) 등으로부터 선택되는 배열을 갖는 2개의 아미노산들로 구성될 수 있다. 상기 대전된 및/또는 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 C-말단을 포함할 수 있다. 상기 대전된 및/또는 극성 부분은 (i) 상기 C-말단, 보호되지 않은 C-말단 카르복실기를 갖는 상기 C-말단 또는 (ii) 상기 N-말단, 보호되지 않은 N-말단 아미노기를 갖는 상기 N-말단을 포함할 수 있다. 상기 대전된 및/또는 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 C-말단을 포함할 수 있고, 상기 C-말단은 보호되지 않은 C-말단 카르복실기를 가지며, 상기 N-말단은 보호기, 바람직하게는 상기 아세틸기를 가진다. 상기 보호기는 아미도 보호기가 될 수 있다. 상기 대전된 및/또는 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 C-말단에 위치하는 적어도 하나의 아미노산으로 구성될 수 있다. 상기 소수성 배열은 1 내지 약 20의 탄소 원자들을 포함하는 주 사슬에 의해 정의되는 적어도 2개의 지방족 아미노산들을 포함할 수 있다. 상기 비극성 부분의 아미노산들의 일부는 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 N- 내지 C-말단으로부터의 방향으로 감소하는 사이즈의 일반 서열(general sequence)로 정렬될 수 있으며, 상기 비극성 부분의 인접하는 아미노산들의 사이즈는 상기 감소하는 사이즈의 일반 서열의 방향으로 동일하거나 작아질 수 있다. 상기 감소하는 사이즈의 일반 서열은 바람직하게는 비반복적 서열이 될 수 있다. 인접하는 아미노산들이 동일하거나 작아지는 사이즈인 상기 감소하는 사이즈의 일반 서열의 방향은 상기 배열의 대전된 및/또는 극성 부분을 향하는 방향이 될 수 있다. 상기 감소하는 사이즈의 일반 서열로 정렬되는 아미노산들의 부분은 2-7, 바람직하게는 2-6, 보다 바람직하게는 2, 3, 4, 5 또는 6의 아미노산들의 길이를 가질 수 있다. 상기 감소하는 사이즈의 일반 서열로 정렬되는 아미노산들의 부분은 또한 n-m-1의 아미노산들을 포함할 수 있으며, 상기 감소하는 사이즈의 일반 서열에 정렬되는 아미노산들의 부분은 n-m의 아미노산들의 상기 비극성 부분의 남아있는 비극성 아미노산과 상기 극성 부분 사이에 위치할 수 있다. 상기 n-m의 아미노산들의 비극성 부성의 남아있는 비극성 아미노산은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 N-말단 또는 C-말단을 정의할 수 있다. 상기 n-m의 아미노산들의 비극성 부분의 남아있는 비극성 아미노산은 알라닌, 발린 및 글리신 중에서 하나가 될 수 있다. 상기 양친매성 선형 배열은 자기-조립 동안에 랜덤 코일 구조로부터 나성형 구조까지 구조 변화를 겪을 수 있다. 상기 구조 변화는 농도에 의존적일 수 있다. 상기 양친매성 선형 배열의 비극성 부분은 글리신(glycine), 호로알릴글리신(homoallylglycine), 호모프로라르길글리신(homopropargylglycine), 알라닌(alanine), 발린(valine), 류신(leucine), 노르류신(norleucine) 및 이소류신(isoleucine)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 L- 또는 D-아미노산을 포함할 수 있다. 상기 양친매성 선형 배열은 단일 극성 및/또는 전하 그리고 단일 비극성 부분을 포함할 수 있다. 상기 양친매성 선형 배열은 양의 또는 음의 순 전하를 가질 수 있다. 상기 순 전하는 약 -1로부터 약 -4까지 또는 약 +5로부터 약 +1까지가 될 수 있다. 상기 순 전하는 약 -1로부터 약 -2까지가 될 수 있다. 상기 순 전하는 -2가 될 수 있다. 상기 순 전하는 +1 또는 +2 혹은 +5가 될 수 있다. 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 1일로부터 적어도 6개월까지. 바람직하게는 적어도 8개월까지, 보다 바람직하게는 적어도 12개월까지 범위의 기간 동안 주위 온도에서 생리적 조건들 하에서 수용액 내에서 안정할 수 있다. 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 적어도 1시간 동안 90℃까지의 온도에서 생리적 조건들 하에서 수용액 내에 안정할 수 있다.
제2 측면에 있어서, 본 발명은 히드로겔을 제공한다. 상기 히드로겔은 상기 제1 측면에 따른 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 포함한다. 상기 히드로겔은 적어도 7일의 기간 동안에 주위 온도에서 수용액 내에서 안정할 수 있다. 상기 히드로겔은 적어도 2주 내지 4주의 기간 동안에 주위 온도에서 수용액 내에서 안정할 수 있다. 상기 히드로겔은 적어도 1개월 내지 6개월의 기간 동안 주위 온도에서 수용액 내에서 안정할 수 있다. 상기 히드로겔의 기계적 성질은 1 보다 작은 손실 탄성률 G''에 대한 저장 탄성률 G' 비율로 특징지어질 수 있다. 상기 히드로겔은 1.5의 최소 인자로 손실 탄성률 G" 보다 큰 저장 탄성률 G'의 크기에 의해 특징지어질 수 있다. 상기 히드로겔은 0.02㎐로부터 16㎐까지의 범위 내의 주파수에서 100Pa로부터 80,000Pa까지의 저장 탄성률 G'에 의해 특징지어질 수 있다. 상기 히드로겔은 펩티드의 농도가 증가함에 따라 보다 높은 저장 탄성률 G'에 의해 특징지어질 수 있다. 상기 히드로겔은 콜라겐 또는 가수분해된 형태(젤라틴) 보다 높은 기계적 강도를 가질 수 있다. 상기 히드로겔은 여기에 기재된 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 섬유들을 포함할 수 있다. 상기 섬유들은 미생물, 바이러스 입자, 펩티드, 펩토이드, 단백질, 핵산, 올리고당, 다당류, 비타민, 무기 분자, 합성 폴리머, 작은 유기 분자 또는 제약학적으로 활성인 화합물 중에서 적어도 하나를 포획할 수 있는 네트워크를 한정할 수 있다. 상기 히드로겔은, 상기 양친매성 폴리머의 섬유들의 네트워크에 의해 포획되는 미생물, 바이러스 입자, 펩티드, 펩토이드, 단백질, 핵산, 올리고당, 다당류, 비타민, 무기 분자, 합성 폴리머, 작은 유기 분자 또는 제약학적으로 활성인 화합물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 양친매성 폴리머의 섬유들은, 상기 양친매성 폴리머의 섬유들의 네트워크에 의해 포획되는 미생물, 바이러스 입자, 펩티드, 펩토이드, 단백질, 핵산, 올리고당, 다당류, 비타민, 무기 분자, 합성 폴리머, 작은 유기 분자 또는 제약학적으로 활성인 화합물 중에서 적어도 하나에 결합될 수 있다. 상기 히드로겔은 연료 전지, 솔라 셀, 전기 전지, 바이오센싱 장치, 의료 장치, 임플란트, 제약 조성물, 약물 전달 시스템, 조직 배양 매체, 바이오센서 장치들 및 화장품 조성물 중에서 적어도 하나에 포함될 수 있다. 상기 히드로겔은 제약학적으로 활성인 화합물의 방출, 의료 기기 키트, 연료 전지, 솔라 셀, 전기 전지, 조직 재생, 줄기 세포 치료 및 유전자 치료 주에서 적어도 하나를 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 히드로겔은 조직 재생, 약물 방출 쪼는 유전자 치료를 위해 사용될 수 있다.
제3 측면에 있어서, 본 발명은 히드로겔을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 본 발명의 제1 측면에 따른 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 수용액 내에 용해 및/또는 분산시키는 단계를 더 포함한다. 상기 수용액 내에 용해된/분산된 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 온도에 더 노출될 수 있다. 상기 온도는 약 20℃로부터 약 90℃까지, 바람직하게는 약 20℃로부터 약 70℃까지의 범위에서 선택될 수 있다. 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 약 0.01㎎/ml 내지 약 100㎎/ml의 농도로 용해될 수 있다. 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 약 1㎎/ml 내지 약 50㎎/ml의 온도로 용해될 수 있다. 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 약 1㎎/ml 내지 약 30㎎/ml의 농도로 용해 및/또는 분산될 수 있다.
제4 측면에 있어서, 본 발명은 외과적 임플란트 또는 스텐트를 제공한다. 상기 외과적 임플란트 또는 스텐트는 펩티드 및/또는 펩토이드 스캐폴드를 포함한다. 상기 펩티드 및/또는 펩토이드 스캐폴드는 상기 제2 측면에 따른 히드로겔에 의해 정의된다.
제5 측면에 있어서, 본 발명은 제약 및/또는 화장품 조성물을 제공한다. 상기 제약 및/또는 화장품 조성물은 상기 제1 측면에 따른 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 포함한다. 상기 제약 및/또는 화장품 조성물은 제약학적으로 활성인 화합물을 포함할 수 있다. 상기 제약 및/또는 화장품 조성물은 제약학적으로 수용 가능한 운반체를 포함할 수 있다.
제6 측면에 있어서, 본 발명은 성분 키트를 제공한다. 상기 키트는 제1 컨테이너 및 제2 컨테이너를 포함한다. 상기 제1 컨테이너는 상기 제1 측면에 따른 펩티드 및/또는 펩토이드를 포함한다. 상기 제2 컨테이너는 수용액을 포함한다. 상기 제2 컨테이너의 수용액은 제약학적으로 활성인 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 갖는 상기 제1 컨테이너는 제약학적으로 활성인 화합물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면들 및 특징들은 첨부된 도면들과 연계된 다음의 본 발명의 특정한 실시예들의 설명을 통해 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 보다 명백해질 것이다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 예시적으로 설명될 것이다.
도 1a 내지 도 1j는 히드로겔들을 형성할 수 있는 본 발명의 일부 예시적인 펩티드들의 분류된 표들을 나타낸다. 이러한 펩티드들은 전체 펩티드들이 단일의 선형 양친매성 배열로 구성되는 실시예들이다. 히드로겔들을 형성하는 펩티드들은 단축 코드로 호칭되지만, 이들의 개별적인 배열은 개시되어 있다. 이러한 예들의 펩티드들은 3 내지 7개의 아미노산들을 함유하는 천연 아미노산들의 배열로 구성된다. N-말단은 아세틸화되어 그렇지 않으면 상기 펩티드들의 양친매성 특성을 억제하는 전하를 제거한다.
도 2는 가장 낮은 농도에서 펩티드계 히드로겔들의 겔화 그림들을 나타낸다.
도 3은 5㎎/ml, 10㎎/ml, 15㎎/ml의 농도들에서의 Ac-AS-6(L)의 겔화 그림을 나타낸다.
도 4는 펩티드 모노머로부터 응축된 섬유의 초분자 네트워크까지의 자기 조립의 가설을 나타낸다. (A) 조립이 α-나선형 구조에 대한 변화에 의한 2개의 펩티드 모노머들의 역평행적인 짝짓기와 함께 시작되는 것으로 여겨진다. 이어서, 펩티드 쌍들은 섬유들과 나노구조들로 조립된다. 섬유 응집체들로의 펩티드 섬유들의 응축은 히드로겔 형성을 가져온다.
도 5는 Ac-LD6(L)(10㎎/ml)의 히드로겔들의 환경형 주사 전자 현미경(ESEM) 이미지들을 나타내며, 도 5a, 도 5b, 도 5c는 10㎸의 HV로 4℃의 온도에서 260X, 1000X, 2000X, 2400X, 4000X로 확대하여 수득된 이미지들이다. 상기 이미지들은 섬유 구조들의 형성을 나타낸다.
도 6은 Ac-LD 6(L)(15㎎/ml)의 히드로겔들의 전계 방사형 주사 전자 현미경(FESEM) 사진들을 나타내며, 도 6a-도 6d는 10㎸의 HV에서 6000X, 45000X, 45000X 및 40000X로 확대하여 수득된 이미지들이다.
도 7은 12㎸에서 50X(도 7a) 및 20000X(도 7b)로 확대한 Ac-AD6(D) 히드로겔들(20㎎/ml)의 전계 방사형 주사 전자 현미경(FESEM) 이미지들을 나타낸다.
도 8은 120X(도 8a) 및 450X(도 8b)에서 수득된 Ac-AD6(D)(20㎎/ml)의 히드로겔들의 전계 방사형 주사 전자 현미경(FESEM) 이미지들을 나타낸다.
도 9a에서 (a)-(f)는 전계 방사형 주사 전자 현미경으로 결정된 펩티드 스캐폴드들의 모폴로지(morphology) 및 구조 평가를 나타낸다. (a) 허니컴 다공성 구조가 20㎎/mL의 Ac-AD6(D) 히드로겔의 동결 건조(lyophilization)에 수반하여 관찰된다. 공극들은 15㎎/mL(b) 및 20㎎/mL(c)의 Ac-ID3(L) 히드로겔들의 근접 촬영한 도면들에 도시된 바와 같이 응축된 섬유들의 막들에 의해 경계가 지어진다. 다른 20㎎/mL의 Ac-AD6(L) 히드로겔의 확대는 단일 섬유들(d, e)을 드러낸다. 0.1㎎/mL의 Ac-LD6(L)의 낮은 농도들에서, 나노구조들이 관찰된다(f).
도 9b는 12㎸의 HV에서 1000X로 확대하여 수득된 이미지를 나타내며, 도 9c는 12㎸의 HV에서 2500X로 확대하여 수득하였고, 도 9d는 10㎸의 HV에서 4000X로 확대하여 수득하였으며, 도 9e는 10㎸의 HV에서 35000X로 확대하여 수득하였고, 도 9f는 5㎸의 HV에서 80000X로 확대하여 수득하였으며, 도 9g는 10㎸의 HV에서 120000X로 확대하여 수득하였고, 도 9h는 10㎸의 HV에서 200000X로 확대하여 수득하였다.
도 10은 (a) Far-UV CD 스펙트럼은 증가하는 농도에서 랜덤 코일(한계 농도 아래)로부터 α-나선형(222㎚ 및 208㎚ 피크들)까지와 나아가 β-형(218㎚에서 음의 대역) 구조들까지의 Ac-LD6 펩티드 구성의 변이가 존재한다. 겔회를 용이하게 하기 위한 샘플들의 가열은 β형 응집을 증가시켰다. (b) 한계 농도 아래에서, 0.2㎎/mL의 Ac-LD6의 상기 랜덤 코일 구조들은 25℃로부터 90℃까지의 순차적인 온도 증가들(실선들) 및 냉각(점선들)에 의해 역으로 영향을 받았다. (c, d) 1㎎/mL의 Ac-LD6 겔 내의 상기 한계 농도 이상에서, 순차적인 온도 증가들은 (c) 상기 β형 구조들을 비가역적으로 안정화시켜, 후속하는 냉각이 (d) 상기 CD 스펙트럼을 변경하지 않았다. (e) 다른 농도들에서의 AcID3의 Far-UV CD 스펙트럼. 모든 곡선들은 25℃에서 얻어졌다.
도 11은 리올로지(Rheology)를 나타낸다. (a, b) 20㎎/mL의 농도에서 다른 펩티드 히드로겔들의 높은 기계적 강도들은 각기 25℃ 및 50℃에서 0.1%의 변형률 하에서 각주파수의 함수로서 저장 탄성율(G')을 측정하여 결정되었다. 겔들은 50℃에서 액화되는(따라서 4B에 배제되는) 젤라틴에 비하여 우수한 열적 안정성을 나타낸다. (c) 기계적 강도는 25℃에서 0.1%의 변형률 하에서 Ac-LD6(L)을 이용하는 진동 주파수 스위프 연구들로부터 결정되는 바와 같은 농도의 함수이다. (d) 염의 농도(NaCl)의 증가는 G'를 감소시키고, 10㎎/mL의 Ac-LD6(L) 히드로겔들의 단단함이 감소시킨다.
도 12는 펩티드계 히드로겔을 위한 리올로지 측정의 다른 예를 나타낸다. 도 12a 및 도 12b는 [1rad-s]의 일정한 주파수와 0.8㎜의 갭을 갖는 20㎎/ml의 농도에서의 Ac-AD6(L) 및 Ac-AD6(D)을 위한 25℃ 및 50℃의 온도에서 진동 진폭 스위프 연구들을 나타낸다. 그래프들은 25℃ 및 50℃의 온도에서 변형률(5)에 대한 율들[Pa]의 플롯(plot)을 나타낸다. 선형 점탄성 범위는 25℃ 및 50℃의 온도에서 0.07% 내지 0.2 변형률 %에서 관찰되었다. 도 12c 및 도 12d는 0.1 내지 100[Rad/s]의 변화하는 주파수 범위들을 갖고 0.1% 선형 점탄성 범위의 일정한 변형률[%] 및 0.8㎜의 갭을 갖는 20㎎/ml의 농도에서의 Ac-AD6(L) 및 Ac-AD6(D)을 위한 25℃ 및 50℃의 온도에서 진동 주파수 스위프 연구들을 나타낸다.
도 13은 펩티드계 히드로겔들의 리올로지 측정의 또 다른 예를 나타낸다. 도시된 바는 0.1%의 변형율을 갖는 25℃의 온도에서 UV 가교 결합된 펩티드의 주파수 스위프 연구이다.
도 14는 젤라틴-1890(유형 A, 돼지 피부)의 리올로지 측정들을 나타낸다. 이러한 도면은 다른 주파수들을 적용할 때에 25℃에서 수득된 율들의 데이터를 나타낸다.
도 15는 다른 세포 라인들을 이용하는 본 발명의 펩티드계의 히드로겔들의 생체 적합성을 예시한다. 도 15a는 DMEM 매체 내의 Ac-LD6(L)의 히드로겔 상에 파종한 후에 최적의 조건에서 성장된 72시간 후의 인간 1차 세뇨관 세포들(renal tubule cells; HPRTC)의 현미경 이미지를 나타낸다. 도 15b는 조직 배양 플라스틱 상에 파종한 후에 최적의 조건들에서 성장된 72시간 후의 인간 1차 세뇨관 세포들(HPRTC)의 현미경 이미지들을 나타낸다. 도 15c는 DMEM 매체 내의 Ac-LD6(L)의 겔들 상에 파종한 후에 최적의 조건들에서 성장된 72시간 후의 인간 혈관 내피 세포들(umbilical vein endothelial cells; HUVEC)의 현미경 이미지들을 나타낸다. 도 15d는 조직 배양 플라스틱 상에 파종한 후에 최적의 조건들에서 성장된 72시간 후의 인간 혈관 내피 세포들(HUVEC)의 현미경 이미지들을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 히드로겔의 존재에서 세포들의 생존 능력에 대한 또 다른 예시이다. 인간 섬유아세포(fibroblast cell)들은 Ac-LD6(L)(5㎎/ml)의 존재(도 16a) 및 부존재(도 16b)에서 배양되었다. 플루오레세인 이이소티오시안염(fluorescein isothiocyanate; FITC) 변형된 세포들(좌측 패널들), 텍사스 레드(Texas red) 변형된 세포들(중앙 패널들) 및 FITC와 텍사스 레드 모두로 변형된 세포들(우측 패널들)이 도시된다.
본 발명의 예시적인 실시예는 천연 아미노산들 중에서 유도되는 새로운 클래스의 히드로겔-형성 펩티드들/펩토이드들(hydrogel-forming peptides/peptoids)을 제공한다. 이러한 펩티드들/펩토이드들은 지방족 아미노산들의 소수성 부분들 및 하나 또는 두 개의 극성 아미노산들을 갖는 양친매성 펩티드들이다. 상기 펩티드들/펩토이드들(통상적으로 3-7-mers)은 통상적으로 L- 또는 D-형태이며, 망 같은 구조 내로 체계화되는 초분자 섬유들 내로 자기 조립될 수 있다. 상기 히드로겔들은 일반적으로 현저한 강도와 생체에 적합하고 무독성인 점으로 특징지어진다. 펩티드/펩토이드 배열에 따라, 이러한 히드로겔들은 감열성 또는 요변성(thixotropic) 특성들을 보일 수 있다. 펩티드를 만드는 조건들을 선택함에 의하여 상기 섬유들의 두께와 길이가 조절될 수 있다. 상기 단단한 히드로겔들은 다양한 1차 인체 세포들의 배양을 위해 사용될 수 있으며, 다양한 조직들의 치유와 대체에 유용할 수 있는 펩티드 스캐폴드들(scaffolds)을 제공한다. 또한, 이러한 히드로겔들을 제조하는 과정이 기재된다. 세포 배양, 조직 공학, 성형 수술, 약물 전달, 경구 적용들, 화장품들, 포장 및 이와 유사한 것들과 같은 용도들뿐만 아니라, 예를 들면, 솔라 셀 또는 연료 전지들을 포함할 수 있는 전자 장치들에의 용도를 위한 기술적인 적용들 각각의 히드로겔들의 사용도 기재된다.
본 발명의 예시적인 실시예는 히드로겔, 즉 분산매 내에 폴리머 네트워크를 형성할 수 있는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 제공한다, 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 각기 극성 및 비극성 부분을 갖는 하나 또는 그 이상의 선형의 양친매성 배열을 포함한다. 간략화를 위하여, 다음의 설명들은 단일의 해당 선형 배열로 구성되는 양친매성 펩티드들 및/또는 펩토이드들에 많은 초점이 맞추어진다. 이러한 설명들에 있어서, 각각의 펩티드 및/또는 펩토이드는 "선형 펩티드 및/또는 펩토이드"로 호칭된다. 각각의 설명들은 임의의 선형 배열에 적용되며, 또한 복수의 이러한 선형 배열들을 갖는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드도 포함될 수 있다. 이러한 선형 배열들 각각은 개별적으로 선택된다. 일부 실시예들에 있어서, 여기서 설명되는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 몇몇의 선형 양친매성 배열들을 포함하며, 이들은 어떤 다른 선형 양친매성 배열들과 다르다. 일부 실시예들에 있어서, 여기에 개시된 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 몇몇의 동일한 양친매성 배열들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 여기서 개시된 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 복수의 선형 양친매성 배열들을 포함하며, 각 선형 양친매성 배열은 다른 선형 양친매성 배열과 서로 동일하다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 펩티드 및/또는 펩토이드는 o 양친매성 선형 배열들을 포함한다. 상기 기호 "o"는 1로부터 약 20, 1 내지 약 18, 1 내지 약 15, 1 내지 약 12, 1 내지 약 10, 1 내지 약 8, 1 내지 약 6, 1 내지 약 5, 1 내지 약 4 또는 1 내지 약 3과 같이 1로부터 약 25 범위에서 선택되는 정수를 나타낸다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 양친매성 선형 배열들이 연속되는 방식으로 연결됨에 따라, 상기 펩티드 및/또는 펩토이드의 선형 부분을 정의한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 펩티드 및/또는 펩토이드는 하나 또는 그 이상의 가지들을 갖는 중추(backbone)를 포함한다. 이러한 실시예에 있어서, 이러한 양친매성 선형 배열들은 다른 가지들 상에 포함될 수 있다.
상술한 바와 같이, 각각의 o 양친매성 선형 배열들은 독립적으로 선택된다. 각각의 양친매성 선형 배열은 n 지방족 아미노산들의 길이를 가진다. 상기 기호 "n"은 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 지방족 아미노산들과 같은 3 내지 약 15, 3 내지 약 14, 3 내지 약 13, 3 내지 약 12, 3 내지 약 11, 3 내지 약 10, 3 내지 약 9, 3 내지 약 8 또는 3 내지 약 7처럼 약 3 내지 약 18의 범위 내에서 선택되는 정수를 나타낸다.
일부 실시예들에 있어서, 여기에 기재된 펩티드 및/또는 펩토이드의 양친매성 선형 배열은 상기 전체적인 양친매성 펩타이드 및/또는 펩토이드 키랄(chiral)을 만드는 비대칭(chiral)이다. 대응되는 선형 펩티드 및/또는 펩토이드, 즉 단일 해당 선형 배열로 구성되는 실시예는 리야 키랄(lya chiral) 펩티드 또는 펩토이드이다. 각 양친매성 선형 배열은 임의의 선형 비방향족 아미노산을 포함할 수 있다. 여기서 사용되는 바와 같은 "아미노산"이라는 용어는 알파-아미노 카르복시산, 즉 α-위치에 아미노기를 갖는 카르복시산이다. 상기 해당 아미노기는 -NH2기 또는 -NHR1기가 될 수 있다. 상기 부분(moiety) R1은 1 내지 5, 내지 10, 내지 15 또는 내지 20의 탄소 원자들을 포함하는 주 사슬을 갖는 알킬(alkyl), 알케닐(alkenyl) 또는 알키닐(alkynyl) 등의 임의의 지방족기가 될 수 있다. 알케닐 라디칼들의 예들은 하나 또는 그 이상의 이중 결합들을 포함하는 직선형 사슬 또는 분지된 탄화수소 라디칼들이다. 알케닐 라디칼들은 일반적으로 약 2개 내지 약 20개의 탄소 원자들과 하나 또는 그 이상, 약 2개 내지 약 10개의 탄소 원자들과 같이 예를 들면 2개의 이중 결합들과 하나의 이중 결합을 포함한다. 알케닐 라디칼들은 통상적으로 약 2개 내지 약 20개의 탄소 원자들과 하나 또는 그 이상, 바람직하게는 2개 내지 10개의 탄소 원자들과 같이 예를 들면 2개의 삼중 결합들과 하나의 삼중 결합을 포함한다. 알케닐 라디칼들의 예들은 하나 또는 그 이상의 삼중 결합들을 포함하는 직선형 사슬 또는 분지된 탄화수소 라디칼들이다. 알킬족들의 예들로는 메틸(methyl), 에틸(ethyl), 프로필(propyl), 부틸(butyl), 펜틸(pentyl), 헥실(hexyl), 헵틸(heptyl), 옥틸(octyl), 노닐(nonyl), 데실(decyl), 이러한 라디칼들의 n 이성질체들, 이소프로필(isopropyl), 이소부틸(isobutyl), 이소펜틸(isopentyl), 2차 부틸(sec-butyl), 3차 부틸(tert-butyl), 네오펜틸(neopentyl), 3,3 디메틸부틸(dimethylbutyl) 등이 있다.
펩토이드는 본 발명에서 지방족 성분인 부분을 함유하는 아미드 질소에서 펩티드의 탄소 원자에 연결되는 곁가지(다음 참조)와 유사한 올리고(N-알킬) 글리신이다. 이에 따라, -NHR1기(이전의)가 상기 아미노산에 포함되고 탄소 원자가 -CH2-기에 포함되는 실시예들에 있어서, 복수의 이러한 아미노산들을 연결하는 반응 생성물은 펩토이드라고 일컬어질 수 있다. 펩토이드는 또한 펩토이드가 탄소 원자 보다는 아미드 질소에서 그 곁가지를 갖는 점에서 펩티드와 다르게 간주된다. 펩토이드들은 통상적으로 프로테아제들(proteases)과 다른 변형된 효소들에 대해 저항성을 가지며, 펩티드들 보다 훨씬 높은 세포 투과성(cell permeability)을 가질 수 있다(예를 들면, Kwon, Y.-U. 및 Kodadek, T.의 "J. Am. Chem. Soc.(2007) 129, 1508-1509" 참조).
상기 "아미노산"이라는 용어는 상기 카르복실산 기가 에스테르(오쏘 에스테르(ortho ester)를 포함), 실릴 에스테르(silyl ester), 아미드(amide), 히드라지드(hydrazide), 옥사졸(oxazole), 1,3-옥사졸린(oxazoline) 또는 5-옥소(oxo)-1,3,-옥사졸리딘(oxazolidine)의 형태의 보호기(protecting group)들에 의해 보호되는 화합물들을 포함한다. 상기 "아미노산"이라는 용어는 또한 -NH2 또는 -NHR1(이전의) 형태의 아미노기가 보호기에 의해 보호되는 화합물을 포함한다. 적합한 아미노 보호기들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 카르바민산염(carbamate), 아미드(amide), 설폰아미드(sulfonamide), 이민(imine), 이미드(imide), 히스티딘(histidine), N-2,5,-디메틸피르롤(dimethylpyrrole), N-1,1,4,4-테트라메틸아자시클로펜탄 부가체(tetramethylazacyclopentane adduct), N-1,1,3,3-테트라메틸(tetramethyl)-1,3-디실리소인돌린(disilisoindoline), N-디페닐실리디에틸렌(diphenylsilydiethylene), 1,3,5-디옥사진(dioxazine), N-[2-(트리메틸실릴)에톡시((trimethylsilyl)ethoxy)]메틸아민(methylamine), N-(5,5-디메틸(dimethyl)-3-옥소(oxo)-1-시클로닐(cyclonyl))아민, N-4,4,4-트리플루오로(trifluoro)-3-옥소(oxo)-1-부테닐아민(butenylamine), N-9-보라비시클로노만(borabicyclononane) 및 니트로아민(nitroamine)을 포함한다. 상기 보호기는 또한, 예를 들면, 2,2-디메틸(dimethyl)-4-알킬(alkyl)-2-실라(sila)-5-옥소(oxo)-1,3-옥사졸리딘(oxazolidine) 형태와 같은 아미노 및 카르복실기 모두를 보호하도록 제공될 수 있다. 상기 아미노산의 알파 탄소 원자는 통상적으로 수소 원자를 더 가진다. 이른바 실제로 상기 카르복시산의 연속하는 주사슬인 상기 알파 탄소 원자에 부착되는 "곁사슬(side chain)"은 선형이거나 분기될 수 있는 지방족 부분이다. 상기 "곁사슬"이라는 용어는 중추(backbone)가 복수의 아미노산들의 결합에 의해 형성되는 펩티드(이전의) 내의 아미노산의 존재로 언급된다. 이러한 펩티드에 포함되는 아미노산의 탄소 원자에 결합되는 지방족 성분은 이후에 상기 중추에 대하여 곁사슬을 정의한다. 상술한 바와 같이, 상기 아미노산의 아미노기에 결합되는 지방족 성분에 대해서도 동일하게 적용되어, 유사하게 펩토이드의 중추에 대하여 곁사슬을 정의한다.
"지방족(aliphatic)"이라는 용어는, 다르게 설명되지 않는 한, 직선형이나 분기된 탄화수소 사슬을 의미하며, 이는 포화된 혹은 모노- 또는 폴리-불포화될 수 있으며, 헤테로 원자들(heteroatoms)을 포함할 수 있다. 여기서 사용되는 상기 "헤테로 원자들"이라는 용어는 탄소 또는 수소 보다는 어떤 원소의 원자를 의미한다. 불포화 지방족기는 하나 또는 그 이상의 이중 및/또는 삼중 결합들(알케닐 또는 알키닐 성분들)을 함유한다. 탄화수소 사슬의 가지들은 선형의 사슬들뿐만 아니라 비방향족 사이클릭 원소들을 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 사슬은, 다르게 설명하지 않는 한, 임의의 길이가 될 수 있으며, 임의의 숫자의 가지들을 포함할 수 있다. 통상적으로, 상기 탄화수소 (주)사슬은 1 내지 5, 내지 10, 내지 15 또는 내지 20의 탄소 원자들을 포함한다. 알케닐 라디칼들의 예들은 하나 또는 그 이상의 이중 결합들을 포함하는 직선형-사슬 또는 분기된 탄화수소 라디칼들이다. 알케닐 라디칼들은 일반적으로 약 2개 내지 약 10개의 탄소 원자들과 하나의 이중 결합 과 같이 약 2개 내지 약 20개의 탄소 원자들과 하나 또는 그 이상, 예를 들면, 2개의 이중 결합들을 포함한다. 알케닐 라디칼들은 바람직하게는 2개 내제 10개의 탄소 원자들과 하나의 삼중 결합과 같이 통상적으로 약 2개 내지 약 20개의 탄소 원자들과 하나 또는 그 이상, 예를 들면 2개의 삼중 결합들을 포함한다. 알키닐 라디칼들의 예들은 하나 또는 그 이상의 삼중 결합들을 포함하는 직선형-사슬 또는 분기된 탄화수소 라디칼들이다. 알킬기들의 예들은 메틸, 에틸, 프로필(propyl), 부틸(butyl), 펜틸(pentyl), 헥실(hexyl), 헵틸(heptyl), 옥틸(octyl), 노닐(nonyl), 데실(decyl), 이러한 라디칼들의 n 이성질체들, 이소프로필(isopropyl), 이소부틸(isobutyl), 이소펜틸(isopentyl), 2차 부틸(sec-butyl), 3차 부틸(tert-butyl), 네오펜틸(neopentyl), 3,3 디메틸부틸(dimethylbutyl) 등이다. 상기 주사슬뿐만 아니라 상기 가지들 모두가 헤테로 원자들을 더 포함할 수 있으며, 예로서는 질소(N), 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se) 혹은 실리콘(Si) 또는 탄소 원자들이 이러한 헤테로 원자들을 대체할 수 있다.
지방족 부분은 하나 또는 그 이상의 작용기들로 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 치환기들은, 예로서는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 아미노, 아미도(amido), 아지도(azido), 카르보닐(carbonyl), 카르복실(carboxyl), 케토(keto), 시아노(cyano), 이소시아노(isocyano), 다이싸이엔(dithiane), 할로겐(halogen), 하이드록실(hydroxyl), 니트로(nitro), 유기금속(organometal), 유기보론(organoboron), 셀레노(seleno), 실릴(silyl), 실라노(silano), 설포닐(sulfonyl), 티오(thio), 티오시아노(thiocyano), 트리플루오로메틸 설포닐(trifluoromethyl sulfonyl), p-톨루엔설포닐(toluenesulfonyl), 브로모벤젠설포닐(bromobenzenesulfonyl), 니트로벤젠설로닐(nitrobenzenesulfonyl) 및 메탄설포닐(methanesulfonyl)과 같은 임의의 작용기가 될 수 있다.
전술한 바로부터 명확한 바와 같이, 여기서 기술하는 펩티드/펩토이드 내의 상기 아미노산의 곁사슬은 0 내지 약 5, 내지 약 10, 내지 약 15 또는 내지 약 20의 탄소 원자들의 길이가 될 수 있다. 이는 분기될 수 있고 불포화 탄소-탄소 결합들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 하나 또는 그 이상의 천연 아미노산들이 상기 펩티드 또는 펩토이드에 포함된다. 이러한 천연 아미노산은 자연적으로 생성되는 단백질들의 20개의 빌딩 블록들(building blocks) 중에서 하나가 될 수 있다.
여기에 기재된 펩티드/펩토이드를 포함하는 펩티드 또는 펩토이드에 있어서, 개개의 아미노산들은 아미드 결합들을 통해 제1의 카르복실기 및 제2 아미노산의 아미노기 사이에 공유 결합으로 결합된다. 여기에 개시된 펩티드 및/또는 펩토이드는 비반복적이므로 서로 결합된 2개의 아미노산들이 항상 서로 다르게 된다.
"양친매성"이라는 용어는 극성 및 비극성 유체들 모두에 용해될 수 있는 화합물을 언급한다. 이는 또한 다상(multiphase)의 화합물들을 포괄한다. 상기 펩티드 및/또는 펩토이드의 양친매성 성질들은 동일한 펩티드 및/또는 펩토이드 내의 극성 및 비극성 부분들 모두의 존재에 기인한다. 이러한 관점에서, 상기 펩티드 및/또는 펩토이드는 계면 활성제의 성질을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 펩티드 및/또는 펩토이드의 극성 성질들은 극성 부분을 기초로 한다. 2가지의 이러한 부분은 -COOH 측기(side group), 특히 대전된 COO-기 및 아미노기의 형태이다. 또한, 이러한 부분 유리되고 보호되지 않은 형태로 존재한다면 C-말단 -COOH기이다. 일반적으로, 계면 활성제 분자는 비극성이고 통상적으로 탄화수소 부분에 부착되는 극성이고 통상적으로 친수성의 헤드기(head group)를 포함한다. 펩티드 또는 펩토이드의 비극성 부분들은 작용기들을 갖지 않는 탄화수소 사슬을 포함한다.
본 발명의 실시예의 펩티드 및/또는 펩토이드에 포함되는 양친매성 선형 배열은 이에 따라 극성 부분과 비극성 부분을 포함한다. 상기 극성 부분은 하이드록실기, 티올기, 셀레노기, 아미노기, 아미드기, 에테르기, 티오에테르기 또는 셀레노 에테르기와 같은 극성기들을 가지는 지방족 아미노산을 포함한다. 따라서, 상기 극성 부분은 하이드록실, 티올, 셀레놀, 아민 또는 아미드와 같은 부분을 갖는 작용 극성기를 가지는 아미노산을 포함할 수 있다. 상기 극성 부분은 또한 상기 펩티드 및/또는 펩토이드의 C-말단 또는 N-말단을 포함할 수 있다. 상기 C-말단 또는 상기 N-말단은 이러한 경우에서 유리된 카르복실 또는 아미노기의 형태, 즉 보호기의 유리된 형태로 각기 존재할 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 실시예에 따른 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 선형 양친배성 배열의 극성 부분은 상기 펩티드/펩토이드의 비극성 부분에 결합되는 단일 아미노산에 의해, 2개의 연속적인 아미노산들에 의해 또는 3개의 연속적인 아미노산들에 의해 정의된다. 따라서, 일부 실시예들에 있어서, 상기 펩티드/펩토이드의 극성 부분은 아미드 결합을 통해 공유 결합으로 결합되는 2개의 아미노산들로 구성되며, 상기 아미노산들은 모두 펩티드/펩토이드 곁사슬을 가진다. 이러한 2개의 아미노산들 중에서 하나는 N- 또는 C- 말단을 정의하는 상기 펩티드/펩토이드의 말단 아미노산일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 양친매성 펩티드/펩토이드는 상기 비극성 부분을 정의하는 펩티드/펩토이드의 잔여 부분을 갖는 극성 곁사슬을 구비하는 단일 아미노산을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 펩티드/펩토이드의 잔여 부분이 상기 비극성 부분을 정의하는 반면에 상기 양친매성 펩티드/펩토이드는 극성 곁사슬을 갖는 2개의 아미노산들을 포함한다. 해당 극성 곁사슬의 3개의 예시적인 예들로서 4-메틸-4-티오-펜틸, 6-에톡시카르보닐(ethoxycarbonyl)-4,5-디메틸-헥실 및 6-하이드록시-4-(1-하이드록시에틸)-헥실 기들을 들 수 있다. 여기서 사용되는 바와 같이, 대응되는 펩티드/펩토이드 곁사슬들의 번호 부여는 상기 아미노산의 α-탄소 원자에 공유 결합으로 결합되거나 상기 아미노산의 아미노기에 공유 결합으로 결합되는 탄소 원자에서 "1"로 시작한다. 상기 극성 부분에 포함되는 아미노산들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 아스파르트산(aspartic acid), 아스파라긴(asparagine), 글루탐산(glutamic acid), 4-플루오로(fluoro)-글루탐산, 2-아미노아피딘산(aminoadipic acid), γ-카르복시-글루탐산, 4-테르트(tert)-부틸 아스파르트산, 글루타민(glutamine), 5-N-에틸-글루타민(테아닌(theanine)), 시트룰린(citrulline), 티오-시트룰린(thio-citrulline), 시스테인(cysteine), 호모시스테인(homocysteine), 메티오닌(methionine), 에티오닌(ethionine), 셀레노메티오닌(selenomethionine), 테룰로메티오닌(telluromethionine), 트레오닌(threonine), 알로-트레오닌(allo-threonine), 세린(serine), 호모세린(homoserine), 아르기닌(arginine), 호모아르기닌(homoarginine), 오르니틴(ornithine), 리신(lysine), 5-하이드록시-리신(lysine) 및 N(6)-카르복시메틸리신(carboxymethyllysine)이거나 포함할 수 있다. 이러한 아미노산의 어떠한 것도 L- 또는 D-형태로 존재할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 양친매성 펩티드/펩토이드의 양친매성 선형 배열은n의 아미노산들로서 정의될 수 있다. 극성 곁사슬을 갖는 단일 아미노산이 상기 양친매성 선형 배열 내에 포함되는 경우에는, 상기 비극성 부분은 n-1의 아미노산들을 가가지는 것으로 여겨질 수 있다. 이 경우, 상기 극성 부분은 정확하게 하나의 아미노산으로 구성되며, 이러한 아미노산은 전술한 단락에서 임의의 아미노산들로부터 선택된다. 극성 곁사슬을 갖는 2개의 연속되는 아미노산들이 상기 펩티드/펩토이드 양친매성 배열 내에 포함되는 경우에는, 상기 비극성 부분은 정확하게 2개의 아미노산들로 구성된다. 3개의 연속되는 극성 곁사슬을 갖는 아미노산들이 상기 양친매성 배열에 포함되는 경우에는, 상기 비극성 부분은 n-3의 아미노산들을 가지는 것으로 여겨질 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 극성 부분은 3개의 아미노산들로 구성된다. 상기 극성 부분이 2개의 아미노산들로 구성되는 실시예들에 있어서, 상기 극성 부분은, 아스파라긴-아스파라긴(Asn-Asn), 아스파르트산-아스파르트산(Asp-Asp), 글루탐산-글루탐산(Glu-Glu), 글루타민-글루타민(Gln-Gln), 아스파라긴-글루타민(Asn-Gln), 글루타민-아스파라긴(Gln-Asn), 아스파르트산-글루타민(Asp-Gln), 글루타민-아스파르트산(Gln-Asp), 아스파라긴-글루탐산(Asn-Glu), 글루탐산-아스파라긴(Glu-Asn), 아스파르트산-글루탐산(Asp-Glu), 글루탐산-아스파르트산(Glu-Asp), 글루타민-글루탐산(Gln-Glu), 글루탐산-글루타민(Glu-Gln), 아스파르트산-아스파라긴(Asp-Asn), 아스파라긴-아스파르트산(Asn-Asp), 트레오닌-트레오닌(Thr-Thr), 세린-세린(Ser-Ser), 트레오닌-세린(Thr-Ser), 세린-트레오닌(Ser-Thr), 아스파르트산-세린(Asp-Ser), 세린-아스파르트산(Ser-Asp), 세린-아스파라긴(Ser-Asn), 아스파라긴-세린(Asn-Ser), 글루타민-세린(Gln-Ser), 세린-글루타민(Ser-Gln), 글루탐산-세린(Glu-Ser), 세린-글루탐산(Ser-Glu), 아스파르트산-트레오닌(Asp-Thr), 트레오닌-아스파르트산(Thr-Asp), 트레오닌-아스파라긴(Thr-Asn), 아스파라긴-트레오닌(Asn-Thr), 글루타민-트레오닌(Gln-Thr), 트레오닌-글루타민(Thr-Gln), 글루탐산-트레오닌(Glu-Thr), 트레오닌-글루탐산(Thr-Glu)로부터 선택되는 배열을 포함할 수 있다. 상기 극성 부분이 3개의 아미노산들로 구성되는 실시예들에 있어서, 상기 극성 부분은, 예를 들자면 아스파라긴-아스파라긴-아스파라긴(Asn-Asn-Asn), 아스파라긴-아스파라긴-아스파르트산(Asn-Asn-Asp), 아스파라긴-아스파르트산-아스파라긴(Asn-Asp-Asn), 아스파르트산-아스파라긴-아스파라긴(Asp-Asn-Asn), 아스파르트산-아스파르트산-아스파라긴(Asp-Asp-Asn), 아스파르트산-아스파라긴-아스파르트산(Asp-Asn-Asp), 아스파르트산-아스파르트산-아스파르트산(Asp-Asp-Asp), 아스파라긴-아스파라긴-글루탐산(Asn-Asn-Glu), 아스파라긴-아스파라긴-글루타민(Asn-Asn-Gln), 아스파라긴-글루탐산-아스파라긴(Asn-Glu-Asn), 아스파라긴-글루타민-아스파라긴(Asn-Gln-Asn), 글루탐산-글루탐산-글루탐산(Glu-Glu-Glu), 글루타민-글루타민-글루타민(Gln-Gln-Gln), 아스파라긴-글루타민-글루타민(Asn-Gln-Gln), 아스파라긴-글루탐산-글루타민(Asn-Glu-Gln), 아스파르트산-아스파라긴-글루탐산(Asp-Asn-Glu), 글루타민-아스파라긴-아스파라긴(Gln-Asn-Asn), 글루타민-아스파라긴-아스파라긴(Gln-Asn-Asn), 글루탐산-아스파르트산-글루타민(Glu-Asp-Gln), 아스파르트산-글루타민-아스파르트산(Asp-Gln-Asp), 아스파라긴-글루탐산-아스파르트산(Asn-Glu-Asp), 글루탐산-아스파라긴-글루타민(Glu-Asn-Gln), 아스파르트산-글루탐산-글루타민(Asp-Glu-Gln), 아스파라긴-글루탐산-글루타민(Asn-Glu-Gln), 글루탐산-아스파르트산-아스파라긴(Glu-Asp-Asn) 및 글루타민-아스파르트산-아스파라긴(Gln-Asp-Asn), 트레오닌-트레오닌-트레오닌(Thr-Thr-Thr), 세린-세린-세린(Ser-Ser-Ser), 아스파라긴-트레오닌-트레오닌(Asn-Thr-Thr), 아스파라긴-세린-세린(Asn-Ser-Ser), 아스파라긴-트레오닌-트레오닌(Asn-Ser-Thr), 아스파라긴-트레오닌-세린(Asn-Thr-Ser), 아스파르트산-아스파라긴-세린(Asp-Asn-Ser), 세린-아스파라긴-아스파라긴(Ser-Asn-Asn), 트레오닌-아스파라긴-아스파라긴(Thr-Asn-Asn), 세린-아스파르트산-트레오닌(Ser-Asp-Thr) 등으로부터 선택되는 배열을 포함할 수 있다.
상기 펩티드/펩토이드의 양친매성 선형 배열은 생리적(physiological) pH에서 순 전하(net charge)를 가진다. "생리적 pH"라는 용어는 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 통상적으로 약 7.4의 pH 값을 갖는 혈액의 pH 값으로 알려져 있다. 상기 양친매성 선형 배열이 상기 펩티드/펩토이드의 C- 또는 N-말단에 정렬되는 실시예들에 있어서, 각각의 말단은 대응되는 순 전하를 제공할 수 있다. 상기 양친매성 선형 배열이 상기 펩티드/펩토이드의 C- 또는 N-말단에 정렬되지 않은 실시예들에 있어서, 상기 양친매성 선형 배열의 극성 부분은 생리적 pH에서 대전된 작용기를 갖는 곁사슬을 포함하는 하나 또는 그 이상의 아미노산들을 포함한다. 해당 작용기의 예시적인 예들은 아미노, 니트로-, 구아니디노(guanidino)기, 에스테릴(esteryl)기, 설포닐(sulfonyl)기 또는 카르복실기를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 양친매성 선형 배열의 순 전하는, 양으로서 또는 음으로서, 그 극성 부분에 포함되는 아미노산들의 숫자와 동일하거나 작다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 양친매성 선형 배열의 순 전하는 -3, -2 또는 -1 중에서 하나이다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 양친매성 선형 배열의 순 전하는 +1, +2 또는 +3이다.
상기 아미노산(이전의) α-탄소 원자에 결합 및/또는 그 아미노기에 결합되는 상기 극성 부분의 아미노산의 해당 극성 곁사슬은 통상적으로 1 내지 약 20, 1 내지 약 15, 1 내지 약 10 또는 1 내지 약 5의 탄소 원자들을 포함하는 주사슬에 의해 정의될 수 있다. 명료성을 위하여, 상기 "곁사슬"이라는 용어는 상기 펩티드 및/또는 펩토이드의 중추에 대하여 사용되는 것으로 다시 언급한다. 이러한 펩티드 및/또는 펩토이드 곁가지는 분기될 수 있으며, 이에 따라 주사슬과 가지들에 의해 정의될 수 있다. 상기 펩티드 및/또는 펩토이드 곁사슬의 상기 주사슬과 가지들은 모두, 존재할 경우, 하나 또는 그 이상의 이중 또는 삼중 결합들(이전의)을 포함할 수 있다. 상기 곁가지들의 예들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필(isopropyl), 프로페닐(propenyl), 프로피닐(propinyl), 부틸, 부테닐(butenyl), 2차 부틸, 3차 부틸, 이소부틸(isobutyl), 펜틸(pentyl), 네오펜틸(neopentyl), 이소펜틸(isopentyl), 펜테닐(pentenyl), 헥실, 3,3 디메틸헵틸, 옥틸(octyl), 노닐(nonyl) 또는 데실(decyl) 기들을 포함한다. 상기 작용 극성기는 이러한 펩티드 및/또는 펩토이드 곁사슬에 결합된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 양친매성 선형 배열의 극성 부분은 2개의 동일한 아미노산들을 포함한다. 이러한 아미노산들이 자연적으로 생성되는 아미노산들인 경우, 이들은 예를 들면 리신-리신(Lys-Lys), 글루타민-글루타민(Gln-Gln), 글루탐산-글루탐산(Glu-Glu), 아스파르트산-아스파르트산(Asp-Asp), 아스파라긴-아스파라긴(Asn-Asn), 메티오닌-메티오닌(Met-Met), 트레오닌-트레오닌(Thr-Thr), 아르기닌-아르기닌(Arg-Arg) 또는 세린-세린(Ser-Ser) 배열들 중에서 하나를 정의한다. 본 문에 있어서 "자연적으로 생성되는(naturally occurring)"이라는 용어는 유전자 암호가 임의의 조직에 의해 직접 해석되는 20개의 아미노산들을 언급하는 것이다. 이러한 2개의 동일한 극성 아미노산들은, 예를 들면, 상기 비극성 부분에 인접한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 펩티드/펩토이드의 양친매성 선형 배열은 지방족 아미노산들의 소수성 꼬리 및 대전된 것을 포함하여 적어도 하나의 극성 아미노산 헤드기를 포함한다.
상기 비극성 부분은 아미노산, 작용기들을 가지고 있지 않은 탄화수소 사슬(hydrocarbon chain)을 갖는 통상적으로 적어도 2개의 아미노산들을 포함한다. 상기 아미노산(이전의)의 α-탄소 원자에 결합되는 각각의 곁사슬은 0 내지 약 15, 1 내지 약 15, 0 내지 약 10, 1 내지 약 10, 1 내지 약 5 또는 0 내지 약 5의 탄소 원자들을 포함하여, 0 내지 약 20 또는 1 내지 약 20의 탄소 원자들을 포함하는 주사슬을 가질 수 있다. 상기 비극성 부분은 이에 따라 곁사슬이 없는 아미노산, 즉 글리신을 포함할 수 있다. 상기 펩티드/펩토이드 측쇄는 분기될 수 있고(이전의), 하나 또는 그 이상의 이중 또는 삼중 결합들(이전의)을 포함할 수 있다. 펩티드 및/또는 펩토이드 곁사슬들의 예들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 프로페닐, 프로피닐(propinyl), 부틸, 부테닐(butenyl), 2차 부틸, 3차 부틸, 이소부틸, 펜틸, 네오펜틸, 이소펜틸, 펜테닐, 헥실, 3,3 디메틸헵틸, 옥틸, 노닐 또는 덱실 기들을 포함한다. 몇몇 예시적인 예들로서, 상기 비극성 부분은 알라닌(alanine), 발린(valine), 류신(leucine), 이소류신(isoleucine), 노르류신(norleucine), 노르발린(norvaline), 2-메틸아미노-이소부티르산(isobutyric acid), 2-아미노(amino)-5-헥신산(hexynoic acid)의 아미노산들 포함할 수 있다. 이러한 아미노산은 임의의 원하는 구성으로 존재할 수 있다. 상기 비극성 부분에의 결합은 또한 상기 펩티드/펩토이드의 C- 또는 N-말단이 될 수 있다. 통상적으로 상기 C-말단 또는 상기 N-말단은 보호기(전술한)에 의해 보호되는 경우에 있게 된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 비극성 부분은 감소하거나 증가하는 사이즈로 배열되는 아미노산들의 서열을 포함한다. 따라서, 상기 비극성 부분의 아미노산들의 일부는 감소하거나 증가하는 사이즈의 일반 서열 내에 정렬될 수 있다. N-부터 C-말단까지 또는 C-부터 N-말단까지의 방향에 대하여 이러한 일반 서열은 이에 따라 감소하는 사이즈로 여겨질 수 있다. 감소하거나 증가하는 사이즈의 "일반 서열(general sequence)"이라는 용어에 의해 감소하거나 증가하는 사이즈의 일반 서열이 존재하는 한 대략 동일한 사이즈인 인접하는 아미노산들에 실시예들이 포함되는 것을 의미한다. 감소하는 사이즈의 일반 서열 내에서 상기 비극성 부분의 인접하는 아미노산들의 사이즈는 이에 따라 상기 감소하는 사이즈의 일반 서열의 방향을 따라 동일하거나 작게 된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 감소하거나 증가하는 사이즈의 일반 서열은 비반복적 배열이다.
상기 아미노산들의 해당 부분이 5개의 아미노산들의 배열인 예시적인 실시예로서, 제1 아미노산은 3,4-디메틸-헥실 곁가지를 가질 수 있다. 제2 아미노산은 네오펜틸 곁가지를 포함할 수 있다. 제3 아미노산은 펜틸 곁가지를 포함할 수 있다. 제4 아미노산은 부틸 곁가지를 포함할 수 있다. 제5 아미노산은 글리신일 수 있는, 즉 곁사슬을 갖지 않을 수 있다. 비록 네오펜틸 및 펜틸 곁가지가 동일한 사이즈일지라도, 이러한 비극성 펩티드 부분의 일반 서열은 그 사이즈가 감소한다. 비극성 부분 내의 감소하는 사이즈의 일반 서열의 또 다른 예시적인 예로서, 해당 비극성 부분은 3개의 아미노산들의 배열이 될 수 있다. 제1 아미노산은 n-노닐 곁가지를 포함할 수 있다. 제2 아미노산은 3-에틸-2-메틸-펜틸 곁가지를 포함할 수 있다. 제3 아미노산은 삼차 부틸 곁가지를 포함할 수 있다. 비극성 부분 내의 감소하는 사이즈의 일반 서열의 또 다른 예시적인 예로서, 상기 비극성 부분은 9개의 아미노산들의 배열이 될 수 있다. 제1 아미노산은 4-프로필-노닐 곁가지를 포함할 수 있다. 제2 아미노산은 n-도데실(dodecyl) 곁가지를 포함할 수 있다. 제3 아미노산은 6,6-디에틸-3-옥테닐 곁가지를 포함할 수 있다. n-도데닐 곁가지와 6,6-디에틸-3-옥테닐 곁가지는 모두 12개의 탄소 원자들을 가지며, 이에 따라 다시 비교될 수 있는 사이즈를 가진다. 그럼에도 불구하고, 상기 6,6-디에틸-3-옥테닐기는 불포화 탄소-탄소 결합을 포함하고 이에 따라 상기 도데실기 보다 약간 작은 사이즈이다. 상기 제4 아미노산은 2-메틸-노닐 곁가지를 포함할 수 있다. 제5 아미노산은 3-프로필-헥실 곁가지를 포함할 수 있다. 제6 아미노산은 n-헥실 곁가지를 포함할 수 있다. 제7 아미노산은 2-부티닐 곁가지를 포함할 수 있다. 제8 아미노산은 이소프로필 곁가지를 포함할 수 있다. 제9 아미노산은 메틸 곁가지를 포함할 수 있다.
감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열(general sequence) 내에 정렬되는 비극성 부분의 아미노산들의 일부가 자연적으로 생성되는 아미노산들(D- 또는 L-형태인)만을 함유하는 경우, 이는 예를 들면 류신-이소류신-발린-알라닌-글리신(leucine-isoleucine-valine-alanine-glycine) 또는 이소류신-류신-발린-알라닌-글리신(isoleucine-leucine-valine-alanine-glycine) 배열과 같은 5개의 아미노산들의 길이를 가진다. 천연 아미노산들만의 감소하는 사이즈의 일반 서열은 또한 4개의 아미노산들의 길이를 가질 수 있다. 예시적인 예들은 이소류신-류신-발린-알라닌, 류신-이소류신-발린-알라닌, 이소류신-발린-알라닌-글리신, 류신-발린-알라닌-글리신, 류신-이소류신-알라닌-글리신, 류신-이소류신-발린-글리신, 이소류신-류신-알라닌-글리신 또는 이소류신-류신-발린-글리신의 배열들을 포함한다. 천연 아미노산들만의 감소하는 사이즈의 일반 서열은 또한 3개의 아미노산들의 길이를 가질 수 있다. 예시적인 예들은 이소류신-발린-알라닌, 류신-발린-알라닌, 이소류신-발린-글리신, 류신-발린-글리신, 류신-알라닌-글리신, 이소류신-알라닌-글리신 또는 이소류신-류신-알라닌 배열들을 포함한다. 천연 아미노산들만의 감소하는 사이즈의 일반 서열은 또한 2개의 아미노산들의 길이를 가질 수 있다. 예시적인 예들은, 이소류신-발린, 류신-발린, 이소류신-알라닌, 류신-알라닌, 류신-글리신, 이소류신-글리신, 발린-알라닌, 발린-글리신 또는 알라닌-글리신 배열들을 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 앞에서 정의한 감소하는 사이즈의 일반 서열의 감소하는 사이즈의 방향은 상기 양친매성 선형 배열의 극성 부분을 향하는 방향이다. 이에 따라, 일부 실시예들에 있어서, 이러한 부분 내의 인접하는 아미노산들의 사이즈는 이에 따라 상기 극성 부분의 방향으로 동일하거나 작아진다. 따라서, 이러한 실시예에서의 일반적인 경향으로서 상기 양친매성 선형 배열의 극성 부분에 가까울수록 해당 감소하는 사이즈의 일반 서열을 통한 펩티드 및/또는 펩토이드 곁가지의 전체적인 사이즈가 작아진다. 전술한 n-노닐, 3-에틸-2-메틸-펜틸 및 테르트-부틸 곁가지를 갖는 3개의 아미노산들의 일반 서열의 예시적인 예에 있어서, 그 다음 아미노산은 극성 작용기를 갖는 펩티드/펩토이드 곁가지를 가지는 극성이 될 수 있다. 예시적인 예로서, 펩티드 및/또는 펩토이드 내의 상기 테르트-부틸 곁가지에 인접하여 3-카르복시-n-부틸 곁가지라 존재할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 양친매성 선형 펩티드 및/또는 펩토이드 또는 상기 양친매성 선형 배열의 전체적인 비극성 부분은 각기 감소하는(증가하는) 사이즈의 일반 서열로 구성된다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 감소하는(증가하는) 사이즈의 일반 서열은 n-m의 아미노산들(상술한 바를 참조)의 길이를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 감소하는 또는 증가하는 사이즈의 일반 서열은 또한 상기 펩티드/펩토이드의 비극성 곁사슬에 의해 옆으로 배치된다. 일 실시예에 있어서, 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열은 n-m-1의 아미노산들의 길이를 가진다. 이러한 실시예에 있어서, 비극성 펩티드/펩토이드 곁사슬을 제공하는 상기 펩티드/펩토이드 내에 포함되는 하나의 다른 아미노산이 존재한다. 이러한 아미노산은 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열과 상기 극성 아미노산 사이에 위치할 수 있으며, 상기 극성 아미노산은 이러한 추가적인 비극성 아미노산과 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열 사이에 위치할 수 있거나, 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열이 상기 극성 아미노산과 이러한 추가적인 비극성 아미노산 사이에 위치할 수 있다. 통상적으로 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열은 상기 극성 아미노산과 이러한 추가적인 아미노산 사이에 위치한다. 상기 추가적인 비극성 아미노산은, 예를 들면, 상기 펩티드/펩토이드의 N-말단을 정의할 수 있으며, 이는 아미드, 예를 들면, 프로피온산 아실(propionic acyl) 또는 아세틸기의 아미드와 같은 보호기로 보호될 수 있다. 앞에서 정의한 바와 같은 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열과 함께, 이는 상기 펩티드/펩토이드의 비극성 부분을 정의할 수 있다. 상기 극성 아미노산은 상기 펩티드/펩토이드의 C-말단을 정의할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열은 따라서 일측 상의 상기 극성 아미노산에 의하고 타측 상의 상기 추가적인 비극성 아미노산에 의해 옆으로 배치된다. 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열이 n-m-1의 아미노산들의 길이를 갖는 일 실시예에 있어서, n-m의 아미노산들의 비극성 성분의 잔류하는 비극성 아미노산은 알라닌 및 글리신 중에서 하나가 된다.
상술한 바와 같이, 상기 양친매성 선형 배열의 극성 부분은 일부 실시예들에 있어서 2개 또는 3개의 연속적인 아미노산들에 의해 정의될 수 있다. 상기 극성 부분은 m의 지방족 아미노산들을 포함한다. 각각의 상기 m의 지방족 아미노산들은 독립적으로 선택되며 독립적으로 선택된 극성기를 가진다. 상기 기호 "m"은 1, 2 및 3으로부터 선택되는 정수를 나타낸다. 상기 적어도 본질적으로 비극성인 부분(이전의)은 이에 따라 n-m, 즉, n-1, n-2 또는 n-3의 아미노산들의 숫자를 가진다. 일부 실시예들에 있어서, n은 m＋2와 동일하거나 크다. 이러한 실시예에 있어서, m은 이에 따라 n-2 또는 보다 작은 숫자를 나타낼 수 있다.
상기 양친매성 선형 펩티드 및/또는 펩토이드의 전체의 비극성 부분이 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈(전술한)의 일반 서열로 구성되는 실시예에 있어서, 이러한 비극성 부분은 이에 따라 n-2 또는 n-3의 아미노산들의 길이를 가질 수 있다. 상기 양친매성 선형 펩티드 및/또는 펩토이드가 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 비극성 부분 이외에도 비극성 곁가지를 더 포함하는 일 실시예에 있어서, 이러한 추가적인 비극성 곁가지는 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열의 아미노산에 직접 결합되는 아미노산에 포함될 수 있다. 상기 비극성 부분은 이에 따라 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 비극성 부분과 비극성 곁가지를 갖는 각각의 추가적인 아미노산에 의해 정의될 수 있다. m＝1인 이러한 하나의 실시예에 있어서, 상기 비극성 부분은 이에 따라 n-2의 아미노산들의 길이를 가질 수 있으며, 그 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 비극성 부분은 n-3의 아미노산들의 길이를 가진다. 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열은 2개의 극성 아미노산들 사이에 위치할 수 있으며, 이러한 추가적인 비극성 아미노산 또는 상기 추가적인 비극성 아미노산은 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열과 상기 2개의 극성 아미노산들 사이에 위치할 수 있다. 통상적으로 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열은 상기 2개의 극성 아미노산들과 이러한 추가적인 비극성 아미노산들 사이에 위치한다. 상술한 바와 같이, 상기 2개의 극성 아미노산들 중에서 하나는 상기 펩티드/펩토이드의 C-말단을 정의할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열은 이에 따라 일측 상의 상기 2개의 연속적인 극성 아미노산들에 의해 그리고 타측 상의 상기 추가적인 비극성 아미노산에 의해 측면에 있을 수 있다. 다시 말하면, m＝1인 일부 실시예들에 있어서, 상기 2개의 연속적인 극성 아미노산들은 또한 상기 감소하는(또는 증가하는) 사이즈의 일반 서열과 상기 추가적인 비극성 아미노산 사이에 위치할 수 있고, 이 경우에 상기 비극성 부분은 n-3의 아미노산들의 길이를 갖는 제1 부분과 하나의 아미노산의 다른 부분을 가진다.
양친매성 선형 펩티드들 및/또는 펩토이드들을 포함하는 앞에서 정의한 양친매성 선형 배열들 사이의 정전기적 힘들, 수소 결합 및 반데르발스(van der Waals) 힘들은 이러한 양친배성 선형 배열들을 서로 결합되게 하는 결과를 야기한다. 이에 따라, 이론적으로 한계가 정해짐이 없이, 히드로겔을 형성하게 하는 가교 효과(cross-linking effect)가 발생된다. 이와 같은 관점에서, 본 발명자들은 나선형 구조들을 기초로 하는 섬유들의 형성을 관찰하였다.
본 발명의 실시예의 양친매성 펩티드들 및/또는 펩토이드들의 양친매성 선형 배열들로 형성된 섬유들은, 예를 들면 손상된 조직의 대체와 같은 조직 재생 응용들에 이들이 특히 유용하게 하는 높은 기계적 강도를 나타낸다. 본 발명의 실시예들의 양친매성 펩티드들 및/또는 펩토이드들은 일반적으로 콜라겐(collagen) 섬유들과 닮은 섬유 구조로 조립되는 것으로 관찰되어 왔다. 동물 및 인체 내의 연부 조직(soft tissue)의 구성 성분인 콜라겐은 조직의 인장 강도의 대부분을 제공하는 섬유상 단백질이다. 본 발명의 실시예의 양친매성 펩티드들 및/또는 펩토이드들의 섬유들의 기계적 강도는 통상적으로 콜라겐의 가수분해된 형태인 젤라틴의 콜라겐의 경우 보다 매우 높은(예를 들면, 도면들 참조) 것으로 발견되어 왔다. 본 발명의 실시예의 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 이에 따라 손상되거나 질병이 있는 조직의 영구적 또는 일시적 인공 기관 대체(prosthetic replacement)로 사용된다.
상기 전체 양친매성 펩티드/펩토이드(이전의)를 나타낼 수 있는 상기 펩티드/펩토이드의 양친매성 선형 배열은 상승된 온도들에서 조차도 생리적 조건들 하에서 현저한 안정성을 보이는 것으로 발견되어 왔다. 이는 일부 실시예들에 있어서 1일 내지 1개월 또는 그 이상의 기간 동안 주위 온도에서 생리적 조건들 하에서 수용액 내에서 안정하다. 이는 일부 실시예들에 있어서 적어도 1시간, 적어도 2시간, 적어도 3시간, 적어도 4시간 또는 적어도 5시간 동안 90℃에서의 생리적 조건들 하에서 수용액 내에서 안정하다.
양친매성 선형 펩티드 및/또는 펩토이드를 포함하는 본 발명의 실시예의 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 양친매성 선형 배열은 생리적 조건들 하에서 수용액 내에 자기 조립되는 나선형 섬유들을 제공할 수 있다. L- 또는 D-형태의 상기 펩티드들/펩토이드들(통상적으로 3-7-mers)은 콜라겐과 같은 생체 관련 물질들을 모방하는 망형 구조들 내로 조직화되는 초분자의 나선형 섬유들로 자기 조립될 수 있다. X-선 결정학에서 반복적인 알라닌을 함유하는 배열들과 아세틸화된 C-말단을 갖는 3개 내지 6개의 아미노산들의 길이의 펩티드들이 나선형 구조를 형성하는 점(Hatakeyama, Y 등의 "Angew. Chem. Int. Ed.(2009) 8695-8698")이 이미 관찰되었다. 본 발명의 실시예의 양친매성 배열을 갖는 펩티드들을 이용하여, 응집체들의 구조인 AcLD6(L)이 예를 들어 이미 0.1㎎/ml에서 관찰되었다. 상기 펩티드의 농도가 1㎎/ml으로 증가함에 따라, 상기 펩티드 모노머들은 섬유상의 구조들을 형성하도록 정렬되는 것으로 발견되었다. 2mM 보다 낮은 농도들에서 생리적 조건들 하에서 발생되는 섬유들의 형성에 따라, 본 발명의 실시예의 펩티드/펩토이드는 생리적 조건들 하에서 히드로겔을 형성할 수 있는 주사 가능한 히드로겔 물질로서 매우 적합하다. 본 발명의 실시예는 이에 따라 조직 공학을 위한 앞에서 정의한 바와 같은 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드에 관련될 뿐만 아니라 해당 양친매성 선형 펩티드 및/또는 펩토이드를 주사하는 과정을 포함하는 적용을 수반하는 조직 공학 방법에도 관련된다.
본 발명의 실시예에 따른 히드로겔은 통상적으로 현저한 단단함에 의해 특징지어지며 일반적으로 생체에 적합하고 무독성이다. 선택된 펩티드/펩토이드 배열에 따라, 상기 히드로겔들은 감열성 또는 요변성 특성을 나타낼 수 있다. 상기 펩티드/펩토이드 조립 조건들에 따라 상기 섬유들이 두께와 길이가 다르게 된다. 일반적으로 다양한 1차 인간 세포들의 배양에 매우 적합한 단단한 히드로겔들이 얻어지며, 다양한 조직들의 회복과 대체레 유용할 수 있는 펩티드/펩토이드 스캐폴드들을 제공한다. 또한 이러한 히드로겔들을 제조하는 과정이 개시된다. 세포 배양, 조직 공학, 성형 수술, 약물 전달, 경구 투여들, 화장품들, 포장 및 이와 유사한 것들과 같은 이러한 히드로겔들의 응용뿐만 아니라 예를 들자면 솔라 셀들 또는 연료 전지들을 포함할 수 있는 전자 장치들에의 사용과 같은 기술적 응용들의 예시적인 용도가 설명된다.
상기 펩티드/펩토이드의 양친매성 선형 배열로서, 본 발명의 실시예의 히드로겔은 심지어는 상승된 온도에서도 생리적 조건들에서 높은 안정성을 나타낸다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 히드로겔은 적어도 7일, 적어도 14일, 적어도 1개월 내지 6개월과 같이 적어도 1개월 또는 그 이상의 기간 동안 주위 온도에서의 수용액 내에서 안정하다.
일부 실시예들에 있어서, 여기에 개시된 히드로겔은 양자점(quantum dot)을 포함하는 분자 또는 입자들에 연결되고, 형광 염료를 포함하여 마커(marker)와 같은 특정한 스펙트럼적 또는 형광 분석적 성질들을 가진다. 각각의 분자는 예를 들어 상기 히드로겔의 운명, 위치 및/또는 완전성을 모니터링하게 될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 여기서 개시된 히드로겔은 미생물, 바이러스 입자, 펩티드, 펩토이드, 단백질, 핵산, 펩티드, 올리고당(oligosaccharide), 다당류(polysaccharide), 무기 분자, 합성 폴리머, 작은 유기 분자 또는 약물과 같은 선택된 타겟 분자를 위한 결합 친화력을 갖는 분자에 결합된다.
여기서 사용되는 바와 같은 "핵산 분자"라는 용어는 단일 가닥, 이중 가닥 또는 이들의 조합과 같은 임의의 가능한 구성의 임의의 핵산을 언급한다. 핵산들은 예를 들어 DNA 분자들(예를 들면, cDNA 또는 게놈 DNA), RNA 분자들(예를 들면, mRNA), 뉴클레오티드 유사체들을 이용하거나 핵산 화학 물질을 이용하여 생성되는 DNA 또는 RNA의 유사체들, 잠금 핵산 분자들(LNA), 그리고 단백질 핵산들 분자들(PNA)을 포함하고, DNA 또는 RNA는 게놈 또는 합성 분기점이 될 수 있으며, 단일이나 이중 가닥들이 될 수 있다. 본 발명의 실시예의 본 방법에 있어서, 필수적인 것은 아니지만, 통상적으로 RNA 또는 DNA 분자가 이용된다. 이러한 핵산은, 예를 들면, mRNA, cRNA, 합성 RNA, 게놈 DNA, cDNA 합성 DNA, DNA 및 RNA의 공중합체, 올리고뉴클레오티드들(oligonucleotides) 등이 될 수 있다. 각각의 핵산은 또한 비-천연 뉴클레오티드 유사체들을 포함 및/또는 친화도 태그(tag) 또는 라벨(label)에 링크될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 핵산 분자는 분리되거나, 강화되거나 정제될 수 있다. 상기 핵산 분자는 예를 들어 cDNA 클로닝(cloning)에 의하거나 감수 잡종 형성(subtractive hybridization)에 의한 천연 소스로부터 분리될 수 있다. 상기 천연 소스는 인간, 혈액, 정액 또는 조직과 같은 포유류성이 될 수 있다. 상기 핵산 분자는 또한, 예를 들면, 트리에스테르(triester) 방법에 의하거나 DNA 자동 합성기를 이용함에 의해 합성될 수 있다.
많은 뉴클레오티드 유사체들이 알려져 있으며 본 발명의 예시적인 실시예들의 방법들에서 사용되는 핵산들과 올리고뉴클레오티드들에 사용될 수 있다. 뉴클레오티드 유사체는 예를 들어 염기, 설탕 또는 인산염 부분들에서의 변형들 포함하는 뉴클레오티드이다. 상기 염기 부분의 변형들은 A, C, G 및 T/U의 천연 및 합성 변형들, 라실(uracil)-5-일(yl), 히폭산틴(hypoxanthin)-9-일(yl) 및 2-아미노아데닌(aminoadenin)-9-일(yl)과 같은 다른 퓨린(purine) 또는 피리미딘(pyrimidine) 염기들뿐만 아니라 비-퓨린 또는 비-피리미딘 뉴클레오티드 염기들을 포함한다. 다른 뉴클레오티드 유사체들은 범용적인 염기들로 기능한다. 범용적인 염기들은 3-니트로피르롤(nitropyrrole) 및 5-니트로인돌(nitroindole)을 포함한다. 범용적인 염기들은 임의의 다른 염기를 갖는 염기쌍을 형성할 수 있다. 염기 변형들은 예를 들면, 양방향 안정성(duplex stability)과 같은 특이한 성질들을 구현하도록 흔히 예를 들어 2'-O-메톡시에틸(methoxyethyl)과 같은 예를 들면 설탕 변형들과 결합될 수 있다.
펩티드는 합성 분기점이 될 수 있거나 해당 기술 분야에서 잘 알려진 방법들에 의해 천연 소스로부터 분리될 수 있다. 상기 천연 소스는 인간, 혈액, 정액 또는 조직과 같은 포유류성이 될 수 있다. 폴리펩티드를 포함하여 펩티드는 예를 들어 자동 폴리펩티드 합성기를 이용하여 합성될 수 있다. 폴리펩티드들의 예시적인 예들은 항체(antibody), 이의 단편 및 항체와 같은 작용을 갖는 단백질성의 결합 분자가 있다. (재조합체)항체 단편들의 예들로는 Fab 단편들, Fv 단편들, 단일-사슬 Fv 단편들(scFv), 다이어어바디들(diabodies), 트라이어바디들(triabodies)(Iliades, P. 등의 "FEBS Lett(1997) 409, 437-441"), 데카바디들(decabodies)(Stone, E.등의 "Journal of Immunological Methods(2007) 318, 8894") 및 다른 도메인 항체들(Holt, L.J. 등의 "Trends Biotechnol.(2003), 21, 11, 484-490")이 있다. 항체와 같은 기능을 갖는 단백질계 결합 분자의 예는 리포칼린 패밀리(lipocalin family)의 폴리펩티드를 기초로 하는 뮤테인(mutein)(WO 03/029462, Beste 등의 "Proc. Natl. Acad.Sci. U.S.A.(1999) 96, 1898-1903")이다. 빌린(bilin) 결합 단백질, 인체의 뉴트로필 젤라티나제(neutrophil gelatinase) 관련 리포칼린, 인체의 아폴리포프로테인(Apolipoprotein) D 또는 글리코델린(glycodelin)과 같은 리포칼린들은 이들이 햅텐들(haptens)로 알려져 있는 선택된 작은 단백질 영역들에 결합하도록 변형될 수 있는 천연 리간드-결합 사이트들을 가진다. 다른 단백질계 결합 분자들의 예들은 이른바 글루바디들(glubodies)(예를 들면, 국제 특허 출원 WO 96/23879 참조), 안키린(ankyrin) 스캐폴드(Mosavi, L.K. 등의 "Protein Science(2004) 13, 6, 1435-1448") 또는 결정성 스캐폴드(예를 들면, 국제 특허 출원 WO 01/04144)계의 단백질들, Skerra, J. Mol의 "Recognit(2000) 13, 167-187"에 기재되어 있는 단백질들, 아드넥틴들(AdNectins), 테트라넥틴들(tetranectins) 및 아비메르들(avimers)이다. 아비멀들은 몇몇의 세포 표면 수용기들에서 다중 도메인들의 스트링들로서 생성되는 이른바 A-도메인들을 함유한다(Silverman, J. 등의 "Nature Biotechnology(2005) 23, 1556-1561"). 인간 피브로넥틴(fibronectin)의 도메인으로부터 유도된 아드넥틴들은 타겟들에 대한 면역글로불린(immunoglobulin) 유사 결합을 위해 조작될 수 있는 3개의 루프들을 함유한다(Gill, D.S. 및 Damle, N. K.의 "Current Opinion in Biotechnology(2006) 17, 653-658"). 각각의 인간 호모트리메릭(homotrimeric) 단백질로부터 유도된 테트라넥틴들은 유사하게 원하는 결합(ibid)을 위해 조작될 수 있는 C-형 렉틴(lectin) 도메인 내에 3개의 루프 영역들을 함유한다. 원하는 경우, 타겟 물질의 임의의 또는 특정한 형태, 등급 등의 각각의 부분의 친화도를 더 증가시키도록 개량제(modifying agent)가 사용될 수 있다.
항체 유사 기능을 갖는 핵산 분자의 예는 압타머(aptamer)이다. 압타머는 정의된 3차원적 모티프(motif)를 접으며 주어진 타겟 구조를 위한 높은 친화도를 나타낸다. 고상 합성과 같은 해당 기술 분야에서 표준 기술들을 이용하여 어떤 타겟에 대해 친화도를 갖는 압타머가 이에 따라 형성되며, 본 발명의 실시예의 중공형 입자상에 고정된다.
또 다른 예시적인 예로서, 친화도 태그와 같은 링킹 부분(linking moiety)이 각 분자를 고정하도록 사용될 수 있다. 이러한 링킹 부분은 분자, 예를 들면, 질소-, 인-, 황-, 카르벤(carben)-, 할로겐- 또는 유사할로겐 기들 혹은 그 부분을 포함하는 탄화수소계 (폴리메릭(polymeric)을 포함하여)분자가 될 수 있다. 예시적인 예로서, 상기 히드로겔에 포함되는 펩티드/펩토이드는, 예를 들면 상기 펩티드/펩토이드의 곁사슬 상에, 예를 들면 단백질, 핵산 분자, 다당류 또는 이들의 임의의 조합과 같은 분자와 같은 분자인 생체 분자의 공유 결합 부착을 허용하는 작용기들을 포함할 수 있다. 각 작용기는 보호된 형태로 제공될 수 있고, 원하는 조건들 하에서 방출될 수 있는 보호기에 의해 보호될 수 있다. 해당 작용기의 예들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 아미노기, 알데히드기(aldehyde group), 티올기, 카르복시기, 에스테르, 무수물(anhydride), 설포네이트(sulphonate), 설포네이트 에스테르(sulphonate ester), 이미도 에스테르, 실릴 할라이드(silyl halide), 에폭시드(epoxide), 아지리딘(aziridine), 포스포라미티드(phosphoramidite) 및 디아조알칸(diazoalkane)을 포함한다.
친화도 태그의 예들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 비오틴(biotin), 디니트로페놀(dinitrophenol)이나 다이곡시제닌(digoxigenin), 올리고히스티딘(oligohistidine), 폴리히스티딘(polyhistidine), 면역글로불린 도메인, 말토스(maltose)-결합 단백질, 글루타티온-S-트랜스페라제(glutathione-S-transferase; GST), 칼모듈린 결합 펩티드(calmodulin binding peptide; CBP), FLAG'-펩티드, T7 에피토프(epitope)(Ala-Ser-Met-Thr-Gly-Gly-Gln-Gln-Met-Gly), 말토스 결합 단백질(maltose binding protein; MBP), 단순 헤르페스 바이러스 글리코프로테인(herpes simplex virus glycoprotein) D의 Gln-Pro-Glu-Leu-Ala-Pro-Glu-Asp-Pro-Glu-Asp 배열의 HSV 에피토프, Tyr-Pro-Tyr-Asp-Val-Pro-Asp-Tyr-Ala 배열의 헤마글루티닌(hemagglutinin; HA) 에피토프, Glu-Gln-Lys-Leu-Ile-Ser-Glu-Glu-Asp-Leu 배열의 전사 인자 c-myc의 "myc" 에피토프, 또는 올리고뉴클레오티드 태그를 포함한다. 이러한 올리고뉴클레오티드 태그는 예를 들어 상보적 서열을 갖는 고정된 올리고뉴클레오티드를 잡종화하는 데 사용될 수 있다. 링킹 부분의 또 다른 예는 항체, 그 단편 또는 항체 유사 기능들을 갖는 단백질계 결합 분자(상술한 바를 참조)이다.
링킹 부분의 또 다른 예는 쿠커비투릴(cucurbituril)이거나 쿠커비투릴을 갖는 착물(complex)을 형성할 수 있는 성분이다. 쿠커비투릴은 통상적으로 글리코루릴(glycoluril) 및 포름알데히드(formaldehyde)의 산 촉매 응축 반응으로부터 자기 조립되는 글리코루릴 단위들을 포함하는 거대 환고리 화합물(macrocyclic compound)이다. n의 글리코루릴 단위들을 포함하는 쿠커비트[n]우릴(cucurbit[n]uril)(CB[n])은 통상적으로 극성 우레이도 카르보닐기(ureido carbonyl)들을 갖는 2개의 포탈들(portals)을 가진다. 이러한 우레이도 카르보닐기들을 통해 쿠커비투릴들은 이온들 및 대상이 되는 분자들과 결합할 수 있다. 예시적인 예로서, 쿠커비트[7]우릴(CB[7])은 페로세네메틸암모늄(ferrocenemethylammonium) 또는 아다만틸암모늄(adamantylammonium) 이온들과 함께 강한 착물을 형성할 수 있다. 쿠커비트[7]우릴 또는, 예를 들어 페로세네메틸암모늄은 생체 분자들에 부착될 수 있는 반면, 남은 결합 파트너(예를 들면, 각기 페로세네메틸암모늄 또는 쿠커비트[7]우릴)는 선택된 표면에 결합될 수 있다. 이후에 상기 표면에 상기 생체 분자들을 접촉시킴에 의해 상기 생체 분자의 고정을 야기한다. 기능화된 CB[7] 단위들은 알카네티올레이트들(alkanethiolates)을 통해 예를 들어 단백질을 수송하는 페로세네메틸암모늄 단위의 고정을 야기하도록 나타내진다(Hwang, I. 등의 "J. Am. Chem. Soc.(2007) 129, 4170-4171").
링킹 부분의 다른 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 올리고당, 올리고펩티드, 비오틴(biotin), 디니트로페놀(dinitrophenol), 디곡시게닌(digoxigenin) 및 금속 킬레이터(chelator)(하기 참조)를 포함한다. 예시적인 예로서, 에틸렌디아민(ethylenediamine), 에틸렌디아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid: EDTA), 에틸렌글리콜테트라아세트산(ethyleneglycoltetraacetic acid: EGTA), 디에틸렌트리아민펜타아세트산(diethylenetriaminepentaacetic acid: DTPA), N,N-비스(bis)((카르복시메틸)(carboxymethyl))글리신(니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid; NTA)이라고도 함), 1,2-비스((o-아미노페녹시)(o-aminophenoxy))에탄-N,N,N',N'-테트라아세트산(BAPTA), 2,3-디메르카프토(dimercapto)-1-프로파놀(propanol)(디메르카프롤), 포르핀(porphine) 또는 헤메(heme)와 같은 각각의 금속 킬레이터는 상기 타겟 분자가 금속 이온일 경우들에 사용될 수 있다. 예로서, EDTA는, 예를 들면, 은 이온(Ag+), 칼슘 이온(Ca2+), 망간 이온(Mn2+), 구리 이온(Cu2+), 철 이온(Fe2+), 코발트 이온(Co3+) 및 지르코늄 이온(Zr4+)과 같이 대부분이 1가의, 2가의, 3가의 및 4가의 금속 이온들을 갖는 착물을 형성하는 반면, BAPTA는 칼슘 이온(Ca2+)에 특히 적합하다. 일부 실시예들에 있어서, 해당 금속 이온 또는 금속 이온들을 갖는 착물 내의 각각의 금속 킬레이터는 상기 링킹 부분을 정의한다. 이러한 착물은 예를 들어 정의된 서열의 펩티드를 위한 수용기 분자이며, 이는 또한 단백질에 포함될 수 있다. 예시적인 실시예로서, 해당 기술 분야에서 이용되는 표준 방법은 올리고히스티딘 태그와 구리(Cu2+), 니켈(Ni2+), 코발트(Co2+) 또는 아연(Zn2+) 이온들 사이에 착물을 형성하는 것이며, 이는 상기 킬레이터 니트릴로트리아세트산(NTA)에 의해 나타내어진다.
아비딘(avidin)이나 스트렙타비딘(streptavidin)이 예를 들어 비오틴화 핵산을 고정하도록 적용되거나, 금의 비오틴 함유 단일층이 적용될 수 있다(Shumaker-Parry, J.S. 등의 "Anal. Chem.(2004) 76, 918"). 또 다른 예시적인 예로서, 상기 생체 분자는, 예를 들어 피르롤-올리고뉴클레오티드(pyrrole-oligonucleotide) 패턴들을 통해 예를 들면, 주사 전기화학 현미경에 의해 국부적으로 증착될 수 있다(예를 들면, Fortin, E. 등의 "Electroanalysis(2005) 17, 495"). 다른 실시예들에 있어서, 특히 상기 생체 분자가 핵산인 경우, 예를 들면, 광활성화 및 불활성화를 이용하여 상기 생체 분자는 고정 유닛의 표면상에서 직접 합성될 수 있다. 예시적인 실시예로서, 선택된 표면 면적들 상에서 핵산들 또는 올리고뉴클레오티드들의 합성(이른바 "고상(solid phase)" 합성)은 전극들을 시용하는 전기화학적 반응들을 이용하여 수행될 수 있다. Egeland와 Southern에 의해 설명된 바(Nucleic Acids Research(2005) 33, 14, e125)와 같은 전기화학적 비블록화(deblocking) 단계는 예를 들어 이러한 목적을 위해 적용될 수 있다. 적절한 전기화학적 합성은 또한 미국 특허 출원 US2006/0275927에 이미 개시되어 있다. 일부 실시예들에 있어서, 자외선-링킹이나 광 의존성 5'-보호기 제거(deprotection)를 포함하는 생체 분자, 특히 핵산 분자의 광유도 합성이 수행될 수 있다.
선택된 타겟 분자를 위한 결합 친화도를 갖는 분자는 임의의 수단들에 의해 나노결정들(nanocrystals) 상에 고정될 수 있다. 예시적인 실시예로서, 해당 부분들을 포함하는 올리고- 또는 폴리펩티드는 티오-에테르 결합을 통해, 예를 들면 ω의 기능화된 티올들을 이용하여 나노결정들의 표면에 공유 결합으로 링크될 수 있다. 본 발명의 실시예의 나노결정을 선택된 친화도를 갖는 분자에 링킹할 수 있는 임의의 적절한 분자가 나노결정 상에 동일하게 고정되도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 에틸-3-디메틸아미노카르보디이미드(dimethylaminocarbodiimide), N-(3-아미노프로필(aminopropyl))3-메카프토(mercapto)-벤자미드(benzamide), 3-아미노프로필-트리메톡시실란(trimethoxysilane), 3-메카프토프로필(mercaptopropyl)-트리메톡시실란, 3-(트리메톡시실릴(trimethoxysilyl))프로필-말레이미드(maleimide), 또는 3-(트리메톡시실릴)프로필-하이드라지드(hydrazide)와 같은 (두 기능의)링킹 물질이 사용될 수 있다. 상기 링킹 물질과의 반응 전에, 상기 나노결정의 표면은, 링킹 물질을 통해 분석 대상물 결합 파트너와의 공유 결합으로 연결되기 위해 적용될 수 있는 유리된 메카프토아세트기들을 생성하도록, 예를 들면 차가운 메카프토아세트산으로 처리함에 의해 변형될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 또한 히드로겔을 포함하며, 이는 수-팽윤성(water-swollen) 또는 수-불용성(water-insoluble) 폴리머 물질로 여겨질 수 있다. 상기 히드로겔은 함유하는 것과 구성되는 것을 포함하여 앞에서 정의한 바와 같은 펩티드/펩토이드를 포함한다. 히드로겔이 3차원적인 구조를 유지하기 때문에, 본 발명의 실시예의 히드로겔은 다양한 응용들에 사용될 수 있다. 상기 히드로겔이 높은 수분 함량을 가지고 아미노산들을 포함하기 때문에, 상기 히드로겔은 통상적으로 우수한 생체 적합성을 가진다.
본 발명의 실시예에 따른 히드로겔은 통상적으로 자기-조립에 의해 형성된다. 본 발명자들은 펩티드들/펩토이드들이 망상의 구조들을 형성하는 섬유들로 조립되는 점을 관찰하였다. 본 발명의 실시예의 펩티드들/펩토이드들의 비극성 부분들 사이의 이론적인 소수성 상호 작용에 구애받지 않고 이러한 자기 조립 과정을 보조하는 것으로 여겨진다.
상기 히드로겔을 형성하는 방법은 상기 펩티드/펩토이드를 수용액 내에 용해시키는 단계를 포함한다. 혼합과 교반을 포함하는 섞음 및/또는 음파 처리가 상기 펩티드/펩토이드의 용해를 용이하게 하도록 적용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 펩티드/펩토이드를 갖는 수용액은 약 2℃ 내지 약 15℃로부터 선택되는 온도와 같은 주위 온도 아래의 온도에 노출된다. 일부 실시예들에 있어서, 내부에 상기 펩티드/펩토이드를 갖는 수용액은 상승된 온도, 즉, 주위 온도 이상의 온도에 노출된다. 통상적으로, 상기 수용액은 상기 수용액이 노출되는 온도에 이르게 된다. 상기 수용액은, 예를 들면, 약 25℃ 내지 약 75℃, 약 25℃ 내지 약 70℃, 약 30℃ 내지 약 70℃, 약 35℃ 내지 약 70℃, 약 25℃ 내지 약 60℃, 약 30℃ 내지 약 60℃, 약 25℃ 내지 약 50℃, 약 30℃ 내지 약 50℃ 또는 약 40℃ 내지 약 65℃와 같고, 예를 들면, 약 40℃, 약 45℃, 약 50℃, 약 55℃, 약 60℃ 또는 약 65℃와 같이 약 25℃ 내지 약 85℃ 또는 그 이상의 온도에 노출될 수 있다. 상기 펩티드/펩토이드를 포함하는 상기 수용액은, 약 10분 내지 약 6시간, 약 10분 내지 약 4시간, 약 10분 내지 약 2.5시간, 약 5분 내지 약 2.5시간, 약 10분 내지 약 1.5시간 또는 약 10분 내지 약 1시간과 같고, 약 15분, 약 20분, 약 25분, 약 30분, 약 35분 또는 약 40분과 같은 약 5분 내지 약 10시간 또는 그 이상의 기간 동안 이러한 온도에서 유지될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 히드로겔은 연료 전지에 적용될 수 있으며, 예를 들어 이는 양극과 음극 사이에 기판을 제공할 수 있다. 액체 전해질이 상기 히드로겔에 의해 둘러싸일 수 있다. 유사하게, 본 발명의 실시예에 따른 히드로겔은 전기 영동 장치에서 2개의 전극들 사이에 기판을 제공할 수 있다. 상기 히드로겔은 또한 도전성이 될 수 있다. 상기 히드로겔은 또한 전하 분리 상태들 및/또는 전하 재결합을 완화시키는 효율을 향상시키는 데 기여할 수 있다. 상기 히드로겔은 이에 따라 솔라 셀을 포함하여 임의의 형태의 광전 변환 소자들에 적용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 여기서 개시되는 히드로겔은 제약 수용 가능한 히드로겔을 포함하여 생체에 적합하다. 여기서 사용되는 "생체에 적합한"(또한 "조직에 적합한(tissue compatible)"으로도 언급될 수 있는)이라는 용어는 가능하면 생체 내에 사용될 때에 어떤 불리한 생체 반응을 적게 발생시키는 히드로겔이다. 상기 용어는 따라서 일반적으로 동물의 몸체를 포함하고 인간을 포함하여 세포 내의 측정 가능한 불리한 생체 반응을 증진시키는 히드로겔의 불능을 언급한다. 생체에 적합한 히드로겔은 비독성, 비돌연변이 유발성, 비알레르기 유발성, 비발암성 및/또는 비자극성 중에서 하나 또는 그 이상의 성질들을 가질 수 있다. 생체에 적합한 히드로겔은 가능한 한 각각의 세포 및/또는 몸체에 의해 무해하며 견딜 수 있다. 생체에 적합한 히드로겔은 또한 그 자체로서 몸체 내에서 하나 또는 그 이상의 기능들을 개선할 수 있다.
상기 펩티드/펩토이드에 포함되는 상기 아미노산들에 따라 각각의 히드로겔은 생분해성(biodegradable)이 될 수 있다. 생분해성 히드로겔은 시간의 경과, 예를 들면 몇 개월들 또는 몇 년들 내에 점차적으로 분해되거나 생체 내에서 흡수된다. 예를 들어 가수 분해를 통해 일어날 수 있는 분해는 효소에 의해 촉매 작용이 될 수 있으며 상기 히드로겔이 조직, 혈관 또는 이들의 세포를 포함하여 인간이나 동물 몸체에 노출되는 조건들에 의해 보조될 수 있다. 펩티드가 전체적으로 천연 아미노산들로 이루어지는 경우, 각각의 펩티드는 대체로 인간/동물 몸체의 효소들에 의해 분해될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 히드로겔은 또한 약물과 같은 제약학적으로 활성인 화합물을 위한 저장소(depot)로서 기능할 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 히드로겔은 인간이나 동물 몸체와 같은 조직의 천연 세포 외의 기질을 모방하도록 설계될 수 있다. 각각의 히드로겔을 포함하여 본 발명의 실시예의 펩티드/펩토이드로부터 형성되는 섬유는 생물체의 스캐폴드로 기능할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 히드로겔은 임플란트 내에, 콘택트렌즈 내에 포함될 수 있거나 조직 공학에 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 펩티드들은 통상적으로 3-7개의 아미노산들로 구성되며, 물이나 수용액에 용해될 때에 히드로겔들로 나타나는 착물 섬유 스캐폴드들로 자기 조립될 수 있다. 이러한 히드로겔들은 물을 99.9%까지 유비할 수 있으며, 충분히 높은 기계적 강도를 가진다. 이에 따라, 상기 히드로겔들은 면역원성(immunogenicity)의 위험이 없이 다양한 천연 조직들을 위한 인공적인 대체물들로서 작용할 수 있다. 본 발명에 따른 히드로겔들은 적절한 1차 세포들의 배양을 위해 이용될 수 있으며, 이에 따라 생체 내에 새롭게 형성된 세포-기질을 이식하거나 재이식하도록 주사 가능한 세포-기질 화합물을 구현할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 히드로겔들은 조직 재생이나 조직 공학 용도들을 위해 특히 유용하다. 여기서 사용되는 바와 같이, "임플란트하는(implant)" 또는 "임플란트(implantation)"에 대한 기준은 인체나 동물, 예를 들면 포유동물, 몸체 또는 사지 내로의 히드로겔을 포함하는 장치들의 외과적이나 관절경적인(arthroscopic) 임플란트의/위한 용도들 및 응용들을 언급하는 것이다. 관절경적인 기술들은 여기서는 외과적 기술의 하위 개념으로 여겨지며, 수술, 외과 수술 등에 대한 어떠한 언급도 관절경적인 기술들, 방법들 및 장치들을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 히드로겔을 포함하는 외과적 임플란트는 펩티드 및/또는 펩토이드 스캐폴드를 포함할 수 있다. 이러한 펩티드 및/또는 펩토이드 스캐폴드는 해당 히드로겔에 의해 정의될 수 있다. 본 발명의 실시예의 히드로겔은 또한 거즈나 시트와 같은 감긴 커버에 포함될 수 있고, 치료를 증진시키도록 상기 감긴 것을 촉촉한 상태로 유지시키는 역할을 한다.
상기 펩티드/펩토이드에 사용되는 상기 아미노산 서열에 따라, 상기 히드로겔은 온도 민감성이 될 수 있다. 이는 예를 들어 낮은 임계 용해 온도 또는 물 분자들에 의해 수소 결합들로서 겔의 붕괴가 상기 겔부터 방출되는 물 분자들로서 방출되는 것을 넘는 이러한 낮은 임계 용해 온도에 대응되는 온도 범위를 가질 수 있다.
또한 본 발명은 주요 특징은 개선된 매우 바람직한 물질 특성들을 갖는 펩티드/펩토이드 히드로겔들에 조립되는 키랄 양친매성 천연계 펩티드들 및/또는 펩토이드들을 제공한다. 이러한 펩티드/펩토이드 히드로겔들의 이점은 이들이 다양한 다른 1차 인간 세포들에 의해 수용되고 이에 따라 다양한 조직들의 치료와 대체에 유용할 수 있는 펩티드 스캐폴드들을 제공하는 것이다. 상기 펩티드 모노머의 비대칭성에 따라 여전히 생체에 적합하면서 보다 안정하고 덜 분해되기 쉽도록 상기 히드로겔들의 특성이 설계될 수 있다.
여기서 개시되는 히드로겔 및/또는 펩티드/펩토이드는 인간 환자 그 자체 또는 제약학적으로 활성인 성분들이나 적절한 운반체들 혹은 부형제(들)를 포함하거나 혼합되는 제약 조성물 내를 포함하여 유기체에 대해 투약될 수 있다. 해당 히드로겔 또는 펩티드들/펩토이드들의 형성이나 투여하는 기술들은 해당 기술 분야에서 잘 정립된 낮은 분자량의 화합물들의 경우와 유사하거나 동일하다. 예시적인 루트들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 경구의, 경피(transdermal)의 및 비경구의 전달을 포함한다. 히드로겔 또는 펩티드/펩토이드는 캡슐이나 튜브를 채우는 데 사용될 수 있거나 정제(pellet)로서 압축된 형태로 제공될 수 있다. 상기 펩티드/펩토이드 또는 히드로겔은 또한, 예를 들어 해당 펩티드/펩토이드의 현탁액으로서 주사 가능하거나 분사 가능한 형태로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예의 히드로겔은 에를 들어 피부 상으로 또는 상처 상으로 적용될 수 있다. 투여를 위한 다른 적절한 루트들은, 예를 들면, 저장소, 경구, 직장(rectal), 경점막(transmucosal) 또는 장내의 투여; 근육 내의, 피하의, 정맥을 통한, 수질 내의 주사들뿐만 아니라 척추강 내의, 직접적으로 심실 내의, 복강 내의, 비강 내의 또는 안구 내의 주사들을 포함하는 비경구 투여를 포함할 수 있다. 이러한 관점에서 마이크로 입자들을 투여하기 위하여 외과적인 과정이 요구되지 않음에 유의한다. 상기 마이크로 입자들이 생분해성 폴리머들을 포함하는 경우, 항암제의 방출 후에 제거를 위한 장치가 필요하지 않다. 그럼에도 불구하고, 상기 마이크로 입자들은 스캐폴드, 코팅, 패치, 합성 물질, 겔 또는 플라스터(plaster) 내 또는 상에 포함될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하나는 히드로겔 및/또는 펩티드/펩토이드를 체계적인 방식 보다는, 예를 들면, 주사를 통해 국소적으로 투여할 수 있다.
본 발명의 실시예의 히드로겔 및/또는 펩티드/펩토이드를 포함하는 제약 조성물은 그 자체로 알려져 있는 방식으로, 예를 들면, 종래의 혼합, 용해, 조립화(granulating), 드라제(dragee)화, 분말화, 가용화(emulsifying), 캡슐화, 포괄화(entrapping) 또는 동결 건조화(lyophilizing) 과정들에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 용도를 위한 제약 조성물들은 이에 따라 상기 히드로겔 및/또는 펩티드/펩토이드를 제조하는 과정을 용이하게 하는 제약학적으로 사용 할 수 있는 부형제들과 보조제들을 포함하는 하나 또는 그 이상의 생리학적으로 수용 가능한 운반체들을 이용하여 종래의 방식으로 조제될 수 있다. 적절한 제형은 투여의 선택 루트에 따라 달라진다.
주사를 위하여, 본 발명의 실시예의 펩티드/펩토이드는 수용액 내에서, 예를 들면 한크의 용액(Hanks's solution), 린저의 용액(Ringer's solution) 또는 생리적 염류 완충액과 같은 생리적으로 적합한 완충액들 내에서 조제될 수 있다. 경점막 투여를 위하여, 침투되는 장벽에 대해 적절한 침투액들이 상기 제형 내에 사용될 수 있다. 이러한 침투액들은 일반적으로 해당 기술 분야에서 알려져 있다.
경구 투여를 위하여, 상기 히드로겔 및/또는 펩티드/펩토이드는 이들을 해당 기술 분야에서 잘 알려진 제약학적으로 수용 가능한 운반체들과 결함하여 용이하게 조제될 수 있다. 이러한 운반체들은 상기 히드로겔 및/또는 펩티드/펩토이드뿐만 아니라 제약학적으로 활성인 화합물이 치료되는 환자의 경구 섭취를 위하여 정제들, 알약들, 드라제들, 캡슐들, 액체들, 겔들, 시럽들, 슬러리들, 현탁액들 및 이와 유사한 것들로 조제되게 할 수 있다. 경구 용도를 위한 제약 조제용 물질들은 고체 부형제의 첨가, 선택적으로는 원하는 경우에 정제들이나 드라제 코어들을 얻도록 적절한 보조제들의 첨가 후에 결과적인 혼합물을 분쇄하고 상기 혼합물의 과립들을 처리함에 의해 수득될 수 있다. 적절한 부형제들은, 특히 락토스(lactose), 수크로스(sucrose), 맨니톨(mannitol) 또는 솔비톨(sorbitol)을 포함하는 설탕과 같은 충진제들, 그리고 예를 들면, 옥수수 전분(maize starch), 밀 전분(wheat starch), 쌀 전분(rice starch), 감자 전분(potato starch), 젤라틴(gelatine), 트래거캔트 검(gum tragacanth), 메틸 셀룰로스(methyl cellulose), 하이드록시프로필메틸-셀룰로스(hydroxypropylmethyl-cellulose), 카르복시메틸셀룰로스 나트륨(sodium carboxymethylcellulose) 및/또는 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP)과 같은 셀룰로스 조제용 물질들이다. 원하는 경우, 가교 결합된 폴리비닐피롤리돈, 한천(agar) 또는 알긴산(alginic acid) 혹은 알긴산 나트륨과 같은 이의 염 등과 같은 붕해제들(disintegrating agent)도 첨가될 수 있다.
드라제 코어들은 적절한 코팅들과 함께 제공된다. 이러한 목적을 위하여, 농축된 설탕 용액들이 사용될 수 있고, 이는 선택적으로 아라비아 검(gum arabic), 탈크(talc), 폴리비닐피롤리돈, 카르보폴 겔(carbopol gel), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol) 및/또는 이산화티타늄(titanium dioxide), 래커 용액들(lacquer solutions) 그리고 적절한 유기 용제들이나 용제 혼합물들을 함유할 수 있다. 염료들이나 안료들이 확인을 위해서나 활성 화합물 제형들의 다른 조합들을 특징짓도록 상기 정제들 또는 드라제 코팅들에 첨가될 수 있다.
경구적으로 사용될 수 있는 제약 조제용 물질들은 젤라틴으로 구성된 끼워 맞추는 캡슐들뿐만 아니라 젤라틴이나 글리세롤 또는 솔비톨과 같은 연질의 밀봉된 캡슐들을 포함한다. 상기 끼워 맞추는 캡슐들은 락토스와 같은 충진제, 전분들과 같은 결합제들 및/또는 탈크 또는 스테아린산 마그네슘(magnesium stearate)과 같은 윤활제들, 그리고 선택적으로는 안정화제들과 함께 혼합물 내의 활성 성분들을 함유할 수 있다. 연질 캡슐들에 있어서, 상기 펩티드들/펩토이드들은 지방유들, 액상 파라핀들 또는 액상 폴리에틸렌 글리콜들과 같은 적절한 액체들 내에 현탁될 수 있다. 또한, 안정화제들이 첨가될 수 있다. 경구 투여를 위한 모든 조제들은 이러한 투여를 위해 적절한 제형들 내에 존재해야 한다. 구강 투여를 위하여, 상기 조성물들은 종래의 방식으로 조제된 정제들이나 마름모꼴의 형상을 가질 수 있다.
상기 히드로겔 및/또는 펩티드/펩토이드는 주사에 의해, 예를 들면, 근육내의 주사들이나 볼루스(bolus) 주사 혹은 연속적인 투입에 의해 비경구 투여를 위해 조제될 수 있다. 주사를 위한 제형은 첨가된 방부제와 함께 단위 복용 형태, 예를 들면, 앰플들 내에 또는 다중 복용 용기들 내에 존재할 수 있다. 각각의 조성물들은 지성이나 수용성 운반체들 내에 현탁액들, 용액들 또는 유탁액들과 같은 형태를 가질 수 있으며, 현탁화, 안정화 및/또는 분산화 물질들과 같은 조제용 물질들을 함유할 수 있다.
상기 히드로겔 및/또는 펩티드/펩토이드는 임플란트들 또는 경피 패치들 혹은 스텐트들과 같은 다른 약물 전달 시스템들을 위해 조제될 수 있다.
실험예들
실험예들은 본 발명의 예시적인 실시예들의 기술적인 측면들을 설시하도록 수행되었다. 하기 예들은 실험 방법들 및 결과들을 설명하는 것이다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 실험예들이 예시적으로 의도된 것이며 본 발명의 범주를 제한하려는 것이 아님을 이해할 수 있을 것이다.
실험 방법들 및 결과들
펩티드들
펩티드 배열들은 친수성 헤드기와 소수성 꼬리를 포함하는 양친매성 펩티드 구조를 나타내도록 설계되었다. 상기 펩티드 설계의 이유는 감소하는 콘 형상의 구조를 닮은 사이즈의 펩티드 모노머를 생성하기 위한 것이다. 상기 소수성 꼬리는 다른 지방족 아미노산들의 사용에 따라 달라진다. 이는 글리신, 알라닌, 발린, 류신 및 이소류신과 같은 지방족 아미노산들로 구성되며, 상기 친수성 헤드기는 하나 또는 두 개의 극성 혹은 대전된 아미노산들로 구성된다. 상기 소수성 꼬리의 배열 순서는 다른 지방족 아미노산들의 사용에 따라 달라졌다. 상기 펩티드들은 중국 상하이의 GL Biochem으로부터 구입할 수 있는 상업적으로 합성된 것이었다. 펩티드 히드로겔-형성 행위의 재현성을 입증하기 위하여, 펩티드들도 다른 회사들(미국의 Biomatik Corp. 및 Anaspec. Inc)로부터 입수할 수 있는 합성된 것이었다. 상기 펩티드들은 고성능 액체 크로마토그래피(High-performance liquid chromatography; HPLC) 및 질량 분석법으로 입증된 95%와 동등하거나 높은 순도를 가진다. 상기 펩티드 저장 용액들은 5㎎/ml 내지 10㎎/ml에서 물 속에 용해되었다. 대부분의 펩티드들은 N-말단에서 아세틸화된다.
펩티드계 히드로겔의 제조
조속한 펩티드 응집을 방지하기 위하여 모든 펩티드들(중국 상하이의 GL Biochem, 순도 98%)은 새롭게 제조되었다. 상기 펩티드들을 물 속에 용해시켰고, 히드로겔들을 형성하도록 실온에서 방치하였다. 상기 펩티드 농도에 따라, 자기 조립 과정이 몇 시간 내에 혹은 심지어는 며칠(겔화의 실험적인 시간) 내에 즉시 발생되었다. 보다 높은 펩티드 농도들을 위하여, 펩티드들을 소용돌이가 일어나게 하여 밀리 Q 워터(milli Q water) 내에 용해시켰다. 강제적이고 촉진된 히드로겔 제조가 필요했을 경우에는, 상기 펩티드 용액에 대해 수조 내에서 음파 처리(Barnstead Labline 9319 Ultrasonic LC60H)가 수행되었다. 자기 조립을 통해 생성된 히드로겔들 사이에서 중요한 구조 차이들은 관찰되지 않았고 그 조립이 음파 처리에 의해 용이하게 수행되었다. 몇몇의 펩티드들은 상승된 온도, 즉 50℃에서 보다 쉽게 히드로겔들을 형성하였다.
농도 변화의 효과를 연구하기 위하여, AcLD6(L) 및 AcID3(L) 히드로겔들 모두를 앞에서 명시한 바와 같이 농도를 변화시켜 제조하였다. 1가 및 2가의 양이온들의 효과를 연구하기 위하여, 펩티드를 10mM, 50mM, 100mM 및 150mM의 NaCl 및 CaCl2 용액들에 용해시켜 AcLD6(L) 히드로겔들을 제조하였다. FESEM 및 리올로지(rheology) 연구들이 이러한 히드로겔들의 모폴러지(morphology)와 강도를 특징짓도록 더 수행되었다.
젤라틴과 콜라겐 겔들의 제조
먼저 젤라틴을 밀리 Q 워터 내에 용해시키고 후속하여 가열하고 상기 젤라틴이 관찰되었을 때까지 냉각하여 젤라틴(A형, G1890; Sigma Aldrich) 히드로겔들을 제조하였다. 콜라겐(보빈(bovine)으로부터의 I형, 미국의 Advanced Biomatrix)을 1.5㎎/ml의 농도까지 PBS 완충액으로 희석시켰으며, 0.1M NaOH를 사용하여 pH 7.4까지 적정하였다. 상기 용액을 37℃에서 1시간 동안 배양하여 겔화를 수행하였다.
원편광 이색성(Circular dichroism; CD) 분광법
2차적인 펩티드 구조들을 아비브 원편광 이색성 분광기(Aviv Circular Dichroism Spectrometer) 모델 410을 사용하여 타원율 스펙트럼들을 측정함으로써 분석하였다. CD 샘플들은 저장 펩티드들 용액들(5-10㎎/ml)을 몰에 희석하여 제조되었다. 상기 희석된 펩티드 용액들을 1㎜의 통로 길이를 갖는 큐벳(cuvette) 내에 채웠으며 스펙트럼을 획득하였다. 블랭크 기준(blank reference)으로서 물이 사용되었으며 몰 타원율이 계산되기 전에 원자료(raw data)로부터 상기 기준이 감해졌다. 상기 계산은 [θ]λ=θobs× 1(10 Lcn)의 공식에 근거하였고, 여기서 [θ]λ는 ㎠d/몰의 단위인 λ에서 상기 몰 타원율을 나타내며, mdeg의 단위인 λ에서 상기 관찰된 타원율이고, L은 ㎝ 단위인 상기 통로 길이이며, c는 M 단위인 상기 펩티드의 농도이고, n은 상기 펩티드 내의 아미노산들의 숫자이다. 이차적인 구조 분석은 CDNN 소프트웨어를 이용하여 수행되었다.
환경형 주사 전자 현미경(Environmental Scanning Electron Microscopy; ESEM)
샘플들은 FEI Quanta 200 환경형 주사 전자 현미경의 샘플 홀더 상에 놓여졌다. 대상의 표면이 이후에 4℃의 온도에서 10㎸의 가속 전압을 이용하여 조사되었다.
전계 방사형 주사 전자 현미경(Field Emission Scanning Electron Microscopy; FESEM)
샘플들은 -20℃에서 동결되었고, 계속하여 -80℃까지 동결되었다. 동결된 샘플들은 보다 동결 건조되었다. 동결 건조된 샘플들은 도전성 테이프를 사용하여 샘플 홀더 상에 고정되었고, JEOL JFC-1600 고행상도 스퍼터 코터기(High Resolution Sputter Coater) 내에서 상단 및 측부들 모두로부터 백금으로 스퍼터되었다. 코팅 전류는 30㎃로 사용되었고 처리는 60초 동안 지속되었다. 대상의 표면은 이후에 5-10㎸의 가속 전압을 이용하여 JEOL JSM-7400F 전계 방사형 주사 전자 현미경 시스템으로 조사되었다.
리올로지 측정들(Rheological measurements)
상기 펩티드계 히드로겔들의 점탄성 특성들을 결정하기 위하여, 히드로겔들에 25.0㎜ 직경의 티타늄 평행 플레이트 형상과 0.8㎜의 갭 거리를 갖는 ARES-G2 유동계(rheometer)(뉴저지주 피스카타웨이의 TA Instruments)를 이용하여 동적 시간, 변형율 및 주파수 스위프(frequency sweep) 실험들이 수행되었다. 진동 주파수 연구가 상기 펩티드계의 히드로겔의 강도를 펩티드들의 다양한 농도들과 비교하거나 1가 또는 2가의 이온들의 존재 하에 펩티드들을 위하여 수행되었다. 진동 주파수 스위프 연구들은 0.1-100rad/s의 주파수와 25℃ 및 50℃에서 0.1%의 변형률에서 수행되었다.
A. Ac-LD6[L]
펩티드 서열：Ac-LIVAGD-COOH
분자량：629.56
(1) Ac-LD6(L)을 위한 온도 스위프 연구:
(a) 상기 펩티드 혼합물을 이후에 유동계 하부 플레이트 상에 배치하였다. 다음 변수들을 최적화하였다.
양 플레이트들 사이의 갭: 1㎜
변형률: 10%
주파수: 6.28rad/sec
온도 스캔: 4℃ 내지 60℃
샘플 부피: 500：l
(2) Ac-LD6(L)를 위한 주파수 스위프 연구:
주파수 스위프 연구 수행에 요구되는 최적화된 변수들
양 플레이트들 사이의 갭: 0.8㎜
변형률: 0.1%
온도: 25℃ 및 50℃
샘플 부피: 1ml
주파수 스캔: 0.1rad/sec 내지 100rad/sec
히드로겔 내의 Ac-LD-6(L)의 농도: 10㎎/ml
(3) 겔 강도에 대한 Ac-LD6(L)의 농도 변화의 효과:
겔 강도 측정을 위한 주파수 스위프 연구들에 요구되는 최적화된 변수들은 다음과 같다.
양 플레이트들 사이의 갭: 0.8㎜
변형률: 0.1%
온도: 25℃ 및 50℃
샘플 부피: 1ml
주파수 스캔: 0.1rad/sec 내지 100rad/sec
히드로겔 내의 Ac-LD-6(L)의 농도: 물 속에서 5㎎/ml, 10㎎/ml, 15㎎/ml, 20㎎/ml 및 30㎎/ml.
(4) Ac-LD6(L)의 겔 강도에 대한 염화나트륨(NaCl)의 효과:
히드로겔들을 형성하도록 최적화된 과정을 이용하여 10㎎의 Ac-LD-6(L)을, 예를 들면 10mM, 50mM, 100mM 및 150mM의 NaCl 용액과 같이 다양한 농도의 NaCl 용액들에 분산시켜 제조된 히드로겔들에 대한 주파수 스위프 연구를 수행함에 의해 Ac-LD-6(L)계 히드로겔들에 대한 염화나트륨의 효과를 연구하였다. NaCl의 존재 하에서 겔 강도를 측정하기 위한 주파수 스위프 연구 수행에 요구되는 최적화된 변수들은 다음과 같다.
양 플레이트들 사이의 갭: 0.5㎜ 및 0.8㎜
변형률: 각기 10% 및 0.1%
온도：25℃ 및 50℃
샘플 부피: 1ml
주파수 스캔: 0.1rad/sec 내지 100rad/sec
10㎎/ml의 Ac-LD-6(L) 히드로겔들의 제조에 사용된 NaCl 용액들의 농도들: 10mM, 50mM, 100mM, 150mM NaCl 용액.
세포 성장 실험들(Cell growth experiments)
상기 펩티드 히드로겔들이 조직 공학을 위한 스캐폴드로서 기능할 수 있는 지를 발견하기 위하여, 그 생체 적합성을 조사하였다. 6-웰, 24-웰 또는 96-웰 배양 플레이트들에서 조직 배양 매체(혈청이 없는 DMEM) 내의 이의 겔화 후에 상기 히드로겔의 상단에 다른 1차 인간 세포들을 파종하였고, 배양 조건들은 후술한다. 다음 2-4일 동안 매체의 변화는 필요하지 않았지만, 결국 신선한 매체가 상기 웰들에 첨가되었다. 상기 세포들은 생존력을 위해 분석되었다.
1차 인간 근위곡 세뇨관 세포들(renal proximal tubule cells: HPTCs)과 1차 인간 혈관 내피 세포들(umbilical vein endothelial cells: HUVECs)이 ScienCell Research Laboratories(미국 캘리포니아의 칼즈배드)로부터 관찰되었다. HPTC들은
2%의 소태아혈청(fetal bovine serum; FBS) 및 1%의 상피 세포 성장 보충제(모든 성분들은 ScienCell Research Laboratories로부터 수득하였다)로 보충된 염기성 상피 세포 매체 내에서 배양되었다. HUVEC들을 위한 배양 매체는 5%의 FBS 및 1%의 상피 세포 성장 보충제(ScienCell Research Laboratories)를 함유하는 상피 세포 매체였다. 사용된 모든 세포 배양 매체들은 1%의 페니실린/스트렙토마이신 용액(ScienCell Research Laboratories)으로 보충되었고, 모든 세포들은 5%의 CO2 분위기 하에서 37℃에서 배양되었다. 상기 세포들의 파종 밀도는 약 5× 104cells/㎠이었다. 그러나 HUVEC들이 HPTC들보다 크기 때문에 세포 숫자는 HPTC 세포들들 위한 하나 보다 약간 낮았다(~4.5× 104cells/㎠). 양 세포 유형들은 파종 후에 상기 웰들 내에서 약 80%의 컨플루언시(confluency)를 가졌다.
본 명세서에서 이전의 공개된 문헌의 열거나 논의는 상기 문헌이 종래 기술 내용의 일부이거나 통상적인 일반 지식인 사항으로 여겨지기 때문에 필요하지 않을 것이다. 여기에 기재된 모든 문헌들은 모든 목적들을 위해 여기서 참조로 언급된다.
여기에 기재된 본 발명의 예시적인 실시예들은 여기서 특별히 기재하지 않은 임의의 요소나 요소들, 제한이나 제한들의 부존재에서 적절하게 수행될 수 있다. 따라서, 예를 들면, "구비하는(comprising)", "포함하는(including)", "함유하는(containing)" 등의 용어들은 한정되지 않고 넓게 이해되어야 할 것이다. 또한, 여기서 사용되는 상기 용어들과 표현들은 한정을 위한 젓이 아니라 설명을 위한 용어들로 사용되었고, 이러한 용어들과 표현들의 사용에서 나타낸 특징들의 어떠한 균등한 것들도 배제하려는 의도는 아니며, 본 발명의 특허 청구 범위의 범주 내에서 다양한 변형들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이에 따라, 비록 본 발명이 예시적인 실시예들과 선택적인 특징들에 의해 특정하게 설명되었지만, 여기서 구현되고 설명된 본 발명의 변형들과 변경들이 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명함을 이해할 수 있을 것이며, 이러한 변형들과 변경들은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 간주된다.
여기서는 본 발명을 폭넓게 일반적으로 설명하였다. 본 발명의 폭넓은 범주에 속하는 각각의 보다 좁은 예들과 하위 예들도 본 발명의 일부를 구성한다. 이는 삭제된 물질이 여기서 특별히 언급되었는지 혹은 그렇지 않은 지에 관계없이 본 발명의 폭넓은 범위로부터 어떠한 주제를 소거하는 조건이나 부정적인 제한들과 함께 본 발명의 폭넓은 설명을 포함한다.
다른 실시예들은 다음의 특허 청구 범위에 속한다. 또한, 본 발명의 특징들이나 측면들이 Markush 그룹들에 관하여 기재된 경우, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명도 그에 따라 임의의 개별적인 부재나 Markush 그룹의 하위 그룹들에 관해 기재됨을 이해할 수 있을 것이다.
SEQUENCE LISTING <110> Agency for Science, technology and Research <120> Amphiphilic linear peptide / peptoide and hydrogel comprising the same <130> A31640PCT <160> 42 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-Form <400> 1 Leu Ile Val Ala Gly Asp Asp 1 5 <210> 2 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 2 Leu Ile Val Ala Gly Asp 1 5 <210> 3 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 3 Leu Ile Val Ala Gly Asp 1 5 <210> 4 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 4 Ala Ile Val Ala Gly Asp 1 5 <210> 5 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 5 Ala Ile Val Ala Gly Asp 1 5 <210> 6 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 6 Ile Leu Val Ala Gly Asp 1 5 <210> 7 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 7 Ile Leu Val Ala Gly Asp 1 5 <210> 8 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 8 Leu Ala Val Ala Gly Asp 1 5 <210> 9 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 9 Leu Ile Val Ala Ala Asp 1 5 <210> 10 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 10 Leu Ile Val Ala Gly Ser 1 5 <210> 11 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 11 Leu Ile Val Ala Gly Ser 1 5 <210> 12 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 12 Ala Ile Val Ala Gly Ser 1 5 <210> 13 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 13 Ile Leu Val Ala Gly Ser 1 5 <210> 14 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 14 Leu Ile Val Ala Gly Thr 1 5 <210> 15 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 15 Ala Ile Val Ala Gly Thr 1 5 <210> 16 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 16 Leu Ile Val Ala Gly Glu Glu 1 5 <210> 17 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 17 Leu Ile Val Ala Gly Glu 1 5 <210> 18 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 18 Leu Ile Val Ala Gly Glu 1 5 <210> 19 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 19 Leu Ile Val Ala Gly Lys 1 5 <210> 20 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 20 Leu Ile Val Ala Asp 1 5 <210> 21 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 21 Leu Ile Val Gly Asp 1 5 <210> 22 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 22 Ile Val Ala Asp 1 <210> 23 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 23 Ile Val Ala Asp 1 <210> 24 <211> 3 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 24 Ile Val Asp 1 <210> 25 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 25 Ile Ile Ile Asp 1 <210> 26 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 26 Ile Ile Ile Asp 1 <210> 27 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 27 Ile Ile Ile Lys 1 <210> 28 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 28 Ile Ile Ile Lys 1 <210> 29 <211> 3 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> L-form <400> 29 Ile Ile Asp 1 <210> 30 <211> 3 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 30 Ile Ile Asp 1 <210> 31 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 31 Leu Ile Val Ala Gly Asp Asp 1 5 <210> 32 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 32 Leu Ala Val Ala Gly Asp 1 5 <210> 33 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 33 Leu Ile Val Ala Ala Asp 1 5 <210> 34 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 34 Ala Ile Val Ala Gly Ser 1 5 <210> 35 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 35 Ile Leu Val Ala Gly Ser 1 5 <210> 36 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 36 Leu Ile Val Ala Gly Thr 1 5 <210> 37 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 37 Ala Ile Val Ala Gly Thr 1 5 <210> 38 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 38 Leu Ile Val Ala Gly Glu Glu 1 5 <210> 39 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 39 Leu Ile Val Ala Gly Lys 1 5 <210> 40 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 40 Leu Ile Val Ala Asp 1 5 <210> 41 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 41 Leu Ile Val Gly Asp 1 5 <210> 42 <211> 3 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> D-form <400> 42 Ile Val Asp 1

Claims (62)

  1. 히드로겔을 형성할 수 있고 양친매성 배열을 포함하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드에 있어서, 상기 양친매성 배열은,
    n이 2로부터 25까지의 정수인 n의 지방족 아미노산들의 소수성 배열 신장(sequence stretch); 및
    상기 소수성 배열 신장에 링크되고 산성, 중성 또는 염기성인 극성 부분을 포함하는 친수성 배열 신장으로 구성되며, 상기 극성 부분은 m이 1로부터 5까지의 정수인 m의 인접하는 친수성 아미노산들을 포함하는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 C-말단과 N-말단을 가지며, 상기 N-말단은 보호기에 의해 보호되고, 상기 보호기는 바람직하게는 아세틸기(acetyl group)인 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 C-말단을 가지며, 염기성 극성 아미노산이 상기 C-말단에 위치할 경우에 바람직하게는 아미드화되는(amidated) 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, n은 2에서 6까지의 정수인 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, m은 1에서 2까지의 정수인 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에서 정의된 o의 양친매성 배열들을 포함하며, 상기 양친매성 배열들은 서로 링크되고, o는 1로부터 50까지의 정수인 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 주어진 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 위하여, 상기 지방족 아미노산들과 상기 친수성 아미노산들은 D-아미노산들 또는 L-아미노산들인 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 친수성 아미노산들은 하이드록실(hydroxyl)기, 에테르(ether)기, 카르복실(carboxyl)기, 이미도(imido)기, 아미도(amido)기, 에스테르(ester)기, 아미노(amino)기, 구아니디노(guanidino)기, 티오(thio)기, 티오에테르(thioether)기, 셀레노(seleno)기 및 텔루로(telluro)기로부터 독립적으로 선택되는 극성기를 가지는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 친수성 배열 신장의 상기 극성 부분은 m의 인접하는 친수성 아미노산들을 포함하고, m은 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 바와 같으며, 상기 친수성 아미노산들은 아스파르트산(aspartic acid), 아스파라긴(asparagine), 글루탐산(glutamic acid), 글루타민(glutamine), 5-N-에틸(ethyl)-글루타민(glutamine)(테아닌(theanine)), 시트룰린(citrulline), 티오-시트룰린(thio-citrulline), 시스테인(cysteine), 호모시스테인(homocysteine), 메티오닌(methionine), 에티오닌(ethionine), 셀레노메티오닌(selenomethionine), (telluromethionine), 트레오닌(threonine), 알로-트레오닌(allo-threonine), 세린(serine), 호모세린(homoserine), 아르기닌(arginine), 호모아르기닌(homoarginine), 오르니틴(ornithine), 리신(lysine), N(6)-카르복시메틸리신(carboxymethyllysine) 및 히스티딘(histidine)을 포함하는 군으로부터 선택되고, 상기 소수성 배열 신장은 n의 지방족 아미노산들을 포함하며, n은 제1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 바와 같고, 상기 지방족 아미노산들은 이소류신(isoleucine), 노르류신(norleucine), 류신(leucine), 발린(valine), 알라닌(alanine), 글리신(glycine), 호모알릴글리신(homoallylglycine) 및 호모프로파르길글리신(homopropargylglycine)을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  10. 제 9 항에 있어서, m은 1 내지 2인 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  11. 제 10 항에 있어서, m이 2이고 상기 극성 부분이 2개의 동일한 아미노산들을 포함하거나, m이 1이고 상기 극성 부분이 아스파르트산(aspartic acid), 아스파라긴(asparagine), 글루탐산(glutamic acid), 글루타민(glutamine), 세린(serine), 트레오닌(threonine), 시스테인(cysteine), 메티오닌(methionine), 리신(lysine) 및 히스티딘(histidine) 중에서 임의의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 극성 부분이 n의 지방족 아미노산들의 소수성 배열 신장에 인접하는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 극성 부분은 아스파르트산(Asp), 아스파라긴(Asn), 글루탐산(Glu), 글루타민(Gln), 세린(Ser), 트레오닌(Thr), 시스테인(Cys), 메티오닌(Met), 리신(Lys), 히스티딘(His), 아스파라긴-아스파라긴(Asn-Asn), 아스파르트산-아스파르트산(Asp-Asp), 글루탐산-글루탐산(Glu-Glu), 글루타민-글루타민(Gln-Gln), 아스파라긴-글루타민(Asn-Gln), 글루타민-아스파라긴(Gln-Asn), 아스파르트산-(Asp-Gln), 글루타민-아스파르트산(Gln-Asp), 아스파라긴-글루탐산(Asn-Glu), 글루탐산-아스파라긴(Glu-Asn), 아스파르트산-글루탐산(Asp-Glu), 글루탐산-아스파르트산(Glu-Asp), 글루타민-글루탐산(Gln-Glu), 글루탐산-글루타민(Glu-Gln), 아스파르트산-아스파라긴(Asp-Asn), 아스파라긴-아스파르트산(Asn-Asp), 트레오닌-트레오닌(Thr-Thr), 세린-세린(Ser-Ser), 트레오닌-세린(Thr-Ser), 세린-트레오닌(Ser-Thr), 아스파르트산-세린(Asp-Ser), 세린-아스파르트산(Ser-Asp), 세린-아스파라긴(Ser-Asn), 아스파라긴-세린(Asn-Ser), 글루타민-세린(Gln-Ser), 세린-글루타민(Ser-Gln), 글루탐산-세린(Glu-Ser), 세린-글루탐산(Ser-Glu), 아스파르트산-트레오닌(Asp-Thr), 트레오닌-아스파르트산(Thr-Asp), 트레오닌-아스파라긴(Thr-Asn), 아스파라긴-트레오닌(Asn-Thr), 글루타민-트레오닌(Gln-Thr), 트레오닌-글루타민(Thr-Gln), 글루탐산-트레오닌(Glu-Thr) 및 트레오닌-글루탐산(Thr-Glu)으로부터 선택되는 배열을 가지는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 상기 C-말단을 포함하거나, 상기 극성 부분이 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 상기 N-말단을 포함하는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 C-말단 및 상기 N-말단은 이들에 부착되는 어떤 보호기들도 가지지 않는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 상기 C-말단을 포함하며, 상기 C-말단 및 상기 N-말단은 모두 이들에 부착되는 어떤 보호기들도 가지지 않는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 상기 C-말단을 포함하고, 상기 C-말단은 어떤 보호기도 가지지 않으며, 상기 N-말단은 보호기를 가지는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 보호기는 상기 N-말단의 아미노기에 부착되는 아세틸기인 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 상기 C-말단을 포함하고, 상기 C-말단은 보호기를 가지며, 상기 N-말단은 어떤 보호기도 가지지 않는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 보호기는 상기 C-말단의 카르복실기에 부착되는 아미도기인 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 극성 성분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 상기 C-말단을 포함하며, 상기 C-말단 및 상기 N-말단은 모두 보호기를 가지는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 C-말단 보호기는 상기 C-말단의 카르복실기에 부착되는 아미도기이며, 상기 N-말단 보호기는 상기 N-말단의 아미노기에 부착되는 아세틸기인 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 극성 부분은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 상기 C-말단에 위치하는 적어도 하나의 아미노산으로 구성되는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소수성 배열 신장은 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 상기 N-말단을 포함 및/또는 형성하는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소수성 배열 신장의 상기 지방족 아미노산들의 전부 또는 일부가 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 상기 N-말단으로부터 C-말단으로의 방향으로 감소하는 아미노산 사이즈의 순서로 정렬되며, 상기 지방족 아미노산들의 사이즈는 I＝L＞V＞A＞G로 정의되는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 감소하는 아미노산 사이즈의 순서로 정렬되는 상기 지방족 아미노산들은 반복적 또는 비반복적 배열인 배열을 가지는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 감소하는 아미노산 사이즈의 순서로 정렬되는 상기 지방족 아미노산들은 2 내지 7, 바람직하게는 2 내지 6, 보다 바람직하게는 2 내지 5의 아미노산들의 길이를 갖는 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  28. 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감소하는 아미노산 사이즈의 순서로 정렬되는 상기 지방족 아미노산들은 LIVAG, ILVAG, LIVAA, LAVAG, IVAG, LIVA, LIVG, IVA 및 IV로부터 선택되는 배열을 포함하며, 선택적으로 상기 N-말단에서 선행하는 이러한 배열이 존재하는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  29. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소수성 배열 신장의 상기 지방족 아미노산들의 일부는 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드 내에 동일한 아미노산 사이즈의 순서로 정렬되는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  30. 제 29 항에 있어서, 동일한 아미노산 사이즈의 순서로 정렬되는 상기 지방족 아미노산들은 2 내지 4의 아미노산들의 길이를 갖는 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  31. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서, 동일한 아미노산 사이즈의 순서로 정렬되는 상기 지방족 아미노산들은 LLLL, LLL, LL, IIII, III, II, VVVV, VVV, VV, AAAA, AAA, AA, GGGG, GGG 및 GG로부터 선택되는 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  32. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 자기 조립 동안 상기 양친매성 배열은 구조 변화, 바람직하게는 랜덤 코일(random coil) 구조로부터 나선형 중간 구조와 최종 베타 구조로 구조 변화되는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 구조 변화는 농도에 의존적인 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  34. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양친매성 선형 배열은 단일 친수성 및 적어도 2개의 지방족 아미노산들을 포함하는 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  35. 제 1 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서, 양친매성 배열은 SEQ ID NO：1 42의 하나인 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  36. 제 1 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 1일로부터 적어도 6개월까지, 바람직하게는 적어도 8개월 까지, 보다 바람직하게는 적어도 12개월까지의 기간 동안 주위 온도에서 생리적 조건들 하에서 수용액 내에서 안정한 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  37. 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1시간 동안 v까지의 온도에서 생리적 조건들 하에서 수용액 내에서 안정한 것을 특징으로 하는 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드.
  38. 제 1 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 따른 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 포함하는 히드로겔.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 히드로겔은 적어도 7일, 바람직하게는 적어도 2주 내지 4주, 보다 바람직하게는 적어도 1개월 내지 6개월의 기간 동안 주위 온도에서 수용액 내에서 안정한 것을 특징으로 하는 히드로겔.
  40. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서, 상기 히드로겔은 손실 탄성률(G'')에 대한 저장 탄성률(G') 비율이 2 보다 큰 것을 특징으로 하는 히드로겔.
  41. 제 38 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히드로겔은 0.02㎐ 내지 16㎐ 범위의 주파수에서 100Pa 내지 80,000Pa까지의 저장 탄성률(G')을 가지는 것을 특징으로 하는 히드로겔.
  42. 제 38 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히드로겔은 콜라겐(collagen) 또는 이의 가수분해된 형태(젤라틴(gelatin)) 보다 높은 기계적 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 히드로겔.
  43. 제 38 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 따른 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드의 섬유들을 더 포함하며, 상기 섬유들은 미생물, 바이러스 입자, 펩티드, 펩토이드, 단백질, 핵산, 올리고당(oligosaccharide), 다당류(polysaccharide), 비타민, 무기 분자, 합성 폴리머, 작은 유기 분자 또는 제약학적으로 활성인 화합물 중에서 적어도 하나를 포획할 수 있는 네트워크를 한정하는 것을 특징으로 하는 히드로겔.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 히드로겔은 상기 양친매성 폴리머의 섬유들의 네트워크에 의해 포획되는 미생물, 바이러스 입자, 펩티드, 펩토이드, 단백질, 핵산, 올리고당, 다당류, 비타민, 무기 분자, 합성 폴리머, 작은 유기 분자 또는 제약학적으로 활성인 화합물 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 히드로겔.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 양친매성 폴리머의 섬유들은 상기 양친매성 폴리머의 섬유들의 네트워크에 의해 포획되는 미생물, 바이러스 입자, 펩티드, 펩토이드, 단백질, 핵산, 올리고당, 다당류, 비타민, 무기 분자, 합성 폴리머, 작은 유기 분자 또는 제약학적으로 활성인 화합물 중에서 적어도 하나에 결합되는 것을 특징으로 하는 히드로겔.
  46. 제 38 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히드로겔은 연료 전지, 솔라 셀, 전기 전지, 바이오 센싱 장치, 의료 장치, 임플란트, 제약 조성물 및 화장품 조성물 중에서 적어도 하나에 포함되는 것을 특징으로 하는 히드로겔.
  47. 제 38 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히드로겔은 제약학적으로 활성인 화합물의 방출, 의료 기구 키트(kit), 연료 전지, 솔라 셀, 전기 전지, 조직 재생, 줄기 세포 지표 및 유전자 치료 중에서 적어도 하나에 사용되는 것을 특징으로 하는 히드로겔.
  48. 제 38 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서, 주사 가능한 것을 특징으로 하는 히드로겔.
  49. 히드로겔을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 방법은 제 1 항 내지 제 37 항 중에서 어느 한 항에 따른 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 수용액 내에 용해시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제 49 항에 있어서, 상기 수용액 내에 용해된 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 온도에 더 노출되며, 상기 온도는 20℃ 내지 90℃, 바람직하게는 20℃ 내지 70℃의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제 49 항 또는 제 50 항에 있어서, 상기 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드는 0.01㎎/ml 내지 100㎎/ml의 농도, 바람직하게는 1㎎/ml 내지 50㎎/ml의 농도, 보다 바람직하게는 약 1㎎/ml 내지 약 20㎎/m의 농도로 용해되는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 외과적 임플란트 또는 스텐트(stent)에 있어서,
    상기 외과적 임플란트 또는 스텐트는 펩티드 및/또는 펩토이드 스캐폴드(scaffold)를 포함하며, 상기 펩티드 및/또는 펩토이드 스캐폴드는 제 38 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 따른 히드로겔에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 외과적 임플란트 또는 스텐트.
  53. 제 1 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 따른 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 포함하는 제약 및/또는 화장품 조성물 및/또는 생물 의학적 장치 및/또는 전자 장치.
  54. 제 53 항에 있어서, 제약학적으로 활성인 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제약 및/또는 화장품 조성물 및/또는 생물 의학적 장치 및/또는 전자 장치.
  55. 제 53 항 또는 제 54 항에 있어서, 약학적으로 수용 가능한 운반체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제약 및/또는 화장품 조성물.
  56. 성분 키트(kit of parts)에 있어서,
    상기 키트는 제 1 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 따른 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 갖는 제1 컨테이너와 수용액을 갖는 제2 컨테이너를 포함하는 성분 키트.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 제2 컨테이너의 수용액은 제약학적으로 활성인 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 키트.
  58. 제 56 항 또는 제 57 항에 있어서, 양친매성 펩티드 및/또는 펩토이드를 갖는 상기 제1 컨테이너는 제약학적으로 활성인 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 키트.
  59. 조직 재생 방법에 있어서,
    (a) 제 38 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 기재된 히드로겔을 제공하는 단계;
    (b) 상기 히드로겔을 재생된 조직을 형성하는 세포들에 노출시키는 단계; 및
    (c) 상기 세포들을 상기 히드로겔 상에서 성장시키는 단계를 포함하는 방법.
  60. 제 59 항에 있어서, 상기 방법은 생체 외에서(in-vitro) 또는 생체 내에서(in-vivo) 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  61. 제 60 항에 있어서, 상기 방법은 생체 내에서 수행되며, 상기 단계 (a)에서 상기 히드로겔이 조직 재생의 대상이 되는 몸체 내의 위치에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  62. 제 61 항에 있어서, 상기 단계 (a)는 상기 조직 재생의 대상이 되는 상기 몸체 내의 위치에 상기 히드로겔을 주사하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020127028587A 2010-03-31 2010-12-15 양친매성 선형 펩티드/펩토이드 및 이를 포함하는 히드로겔 KR101895245B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US31983810P 2010-03-31 2010-03-31
US61/319,838 2010-03-31
PCT/SG2010/000469 WO2011123061A1 (en) 2010-03-31 2010-12-15 Amphiphilic linear peptide/peptoid and hydrogel comprising the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130087369A true KR20130087369A (ko) 2013-08-06
KR101895245B1 KR101895245B1 (ko) 2018-09-05

Family

ID=44712502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127028587A KR101895245B1 (ko) 2010-03-31 2010-12-15 양친매성 선형 펩티드/펩토이드 및 이를 포함하는 히드로겔

Country Status (7)

Country Link
US (2) US9067084B2 (ko)
EP (1) EP2552938B1 (ko)
JP (1) JP5833096B2 (ko)
KR (1) KR101895245B1 (ko)
ES (1) ES2574056T3 (ko)
SG (2) SG184345A1 (ko)
WO (1) WO2011123061A1 (ko)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9687591B2 (en) 2010-03-31 2017-06-27 Agency For Science, Technology And Research Building stratified biomimetic tissues and organs using crosslinked ultrashort peptide hydrogel membranes
US9067084B2 (en) 2010-03-31 2015-06-30 Agency For Science, Technology And Research Amphiphilic linear peptide/peptoid and hydrogel comprising the same
US8999916B2 (en) 2010-03-31 2015-04-07 Agency For Science, Technology And Research Crosslinked peptide hydrogels
WO2013066274A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-10 Agency For Science, Technology And Research Self-assembled composite ultrasmall peptide-polymer hydrogels
SG193042A1 (en) * 2012-02-22 2013-09-30 Agency Science Tech & Res Organogels from ultrasmall peptides that can be used for biological and non-biological applications
NL2009145C2 (en) * 2012-07-06 2014-01-07 Xeltis B V Implant.
US9120841B2 (en) 2012-09-28 2015-09-01 Agency For Science, Technology And Research Amphiphilic linear peptidepeptoid and hydrogel comprising the same
US10117946B2 (en) * 2012-12-24 2018-11-06 Agency For Science, Technology And Research Self-assembling ultrashort peptides modified with bioactive agents by click chemistry
SG2012096699A (en) * 2012-12-31 2014-07-30 Agency Science Tech & Res Amphiphilic linear peptide/peptoid and hydrogel comprising the same
EP2958933B1 (en) * 2013-01-28 2018-08-22 Agency For Science, Technology And Research Crosslinked peptide hydrogels
US9084735B2 (en) 2013-08-01 2015-07-21 International Business Machines Corporation Self-assembling bis-urea compounds for drug delivery
EP3057617B1 (en) * 2013-10-18 2020-04-01 Agency For Science, Technology And Research Nanoparticle-containing hydrogels
CN106414477A (zh) * 2013-11-30 2017-02-15 新加坡科技研究局 自组装为纳米纤维水凝胶的新超短疏水性肽及其用途
AU2014355214A1 (en) * 2013-11-30 2016-07-07 Agency For Science, Technology And Research Self-assembling peptides, peptidomimetics and peptidic conjugates as building blocks for biofabrication and printing
US20170189334A1 (en) * 2014-06-05 2017-07-06 Kansas State University Research Foundation Peptide hydrogel properties and its applications
US11174288B2 (en) 2016-12-06 2021-11-16 Northeastern University Heparin-binding cationic peptide self-assembling peptide amphiphiles useful against drug-resistant bacteria
CN107033219B (zh) * 2017-04-07 2020-07-28 中国石油大学(华东) 一种自组装肽及其作为dna凝聚试剂的应用
EP3621978A1 (en) 2017-05-11 2020-03-18 King Abdullah University Of Science And Technology A peptide capable of forming a gel for use in tissue engineering and bioprinting
KR102418307B1 (ko) 2017-05-11 2022-07-06 킹 압둘라 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀로지 미세유체공학-기반 3d 바이오프린팅용 장치 및 방법
WO2019195728A1 (en) 2018-04-06 2019-10-10 University Of Notre Dame Du Lac Refillable drug delivery by affinity homing
US11376113B2 (en) * 2018-08-16 2022-07-05 Cook Medical Technologies Llc Graft material and method of use thereof
WO2020162835A1 (en) * 2019-02-08 2020-08-13 Agency For Science, Technology And Research A self-assembling short amphiphilic peptide and related methods and uses
EP4004016A4 (en) * 2019-07-22 2023-07-26 Agency for Science, Technology and Research SHORT PEPTIDE SELF-ASSEMBLED SERIES OF INJECTABLE HYDROGELS FOR VARIOUS BIOMEDICAL APPLICATIONS
CN113121649B (zh) * 2019-12-26 2022-10-04 李瑛� 一种新型两亲性蛋白、其制备方法及用途
CN111233979A (zh) * 2020-02-19 2020-06-05 四川大学华西医院 一种双子型两亲性短肽及其作为疏水性药物载体的应用
US11673324B2 (en) 2020-08-20 2023-06-13 King Abdullah University Of Science And Technology Nozzle for 3D bioprinting
US12109327B2 (en) 2020-08-20 2024-10-08 King Abdullah University Of Science And Technology Scaffolds from self-assembling tetrapeptides support 3D spreading, osteogenic differentiation and angiogenesis of mesenchymal stem cells
CN113121642A (zh) * 2020-09-22 2021-07-16 中国药科大学 自组装多肽、氧化还原响应多肽水凝胶及其制备方法和应用
US20230382948A1 (en) * 2020-10-21 2023-11-30 King Abdullah University Of Science And Technology Delivery of endothelial cell-laden microgel elicits angiogenesis in self-assembling ultrashort peptide hydrogels
CN112279890B (zh) * 2020-11-02 2022-10-11 皖南医学院 一种两亲性多肽、制备方法及应用
CN112587477A (zh) * 2020-12-24 2021-04-02 中科院过程工程研究所南京绿色制造产业创新研究院 一种棕榈酰肽水凝胶及其制备方法和用途
CN112979754B (zh) * 2021-02-07 2023-03-10 南京中医药大学 一种释放可控的肽融合膜载体及应用
WO2022254692A1 (ja) * 2021-06-04 2022-12-08 花王株式会社 ゲル組成物
CN116199909B (zh) * 2023-03-14 2024-02-27 四川大学 一种在酸性条件下通过网络收缩快速形成水凝胶的方法

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5258287A (en) * 1988-03-22 1993-11-02 Genentech, Inc. DNA encoding and methods of production of insulin-like growth factor binding protein BP53
US5723129A (en) * 1991-10-16 1998-03-03 University Of Saskatchewan GnRH-leukotoxin chimeras
AU5132096A (en) 1995-01-30 1996-08-21 Terrapin Technologies, Inc. Glubodies - multiplicities of proteins capable of binding a variety of small molecules
CA2237543A1 (en) * 1995-12-22 1997-07-03 Innogenetics N.V. New form of amphiregulin, methods for producing and using the same and compositions comprising the same
US6576239B1 (en) * 1996-09-10 2003-06-10 The Burnham Institute Angiogenic homing molecules and conjugates derived therefrom
DE19932688B4 (de) 1999-07-13 2009-10-08 Scil Proteins Gmbh Design von Beta-Faltblatt-Proteinen des gamma-II-kristallins antikörperähnlichen
WO2001085952A2 (en) * 2000-05-10 2001-11-15 Bristol-Myers Squibb Company Modified inosine 5'-monophosphate dehydrogenase polypeptides and uses thereof
JP5057629B2 (ja) * 2001-02-06 2012-10-24 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー ペプチド足場での組織細胞のカプセル化およびその使用
US7179784B2 (en) 2001-07-10 2007-02-20 Massachusetts Institute Of Technology Surfactant peptide nanostructures, and uses thereof
WO2003029462A1 (en) 2001-09-27 2003-04-10 Pieris Proteolab Ag Muteins of human neutrophil gelatinase-associated lipocalin and related proteins
BRPI0213411B1 (pt) * 2001-10-19 2015-11-03 Sumitomo Chemical Co dna codificando uma proteína de metabolização de herbicida, seu uso, vetor e micro-organismo transgênico compreendendo o mesmo, métodos de produção de um transformante, da referida proteína, de obtenção e detecção do referido dna e de identificação de uma célula compreendendo o referido dna
US7226594B2 (en) * 2001-11-07 2007-06-05 Agensys, Inc. Nucleic acid and corresponding protein entitled 161P2F10B useful in treatment and detection of cancer
EP1692159B1 (en) * 2003-11-06 2010-09-29 Danisco US Inc. Tgf-beta1 binding and supported peptides
EP1696945B1 (en) * 2003-12-05 2012-01-18 Northwestern University Self-assembling peptide amphiphiles and related methods for growth factor delivery
EP4023240A1 (en) * 2004-07-06 2022-07-06 3D Matrix, Inc. Purified amphiphilic peptide compositions and uses thereof
US20070048752A1 (en) * 2004-07-12 2007-03-01 Applera Corporation Mass tags for quantitative analyses
US7884185B2 (en) * 2004-07-28 2011-02-08 University Of Delaware Hydrogels and uses thereof
US8039258B2 (en) 2004-09-28 2011-10-18 Ethicon, Inc. Tissue-engineering scaffolds containing self-assembled-peptide hydrogels
KR20080007380A (ko) 2005-04-25 2008-01-18 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 지혈 및 다른 생리학적 활성을 촉진하기 위한 조성물 및방법
US8053774B2 (en) 2005-06-06 2011-11-08 Intel Corporation Method and apparatus to fabricate polymer arrays on patterned wafers using electrochemical synthesis
EP2029060B1 (en) * 2006-06-20 2014-07-23 Ben-Gurion University Of The Negev Research And Development Authority Amphiphilic peptides and hydrogel matrices thereof for bone repair
EP2057465A4 (en) * 2006-08-09 2010-04-21 Homestead Clinical Corp SPECIFIC ORGAN PROTEINS AND METHODS OF USE
US8076295B2 (en) * 2007-04-17 2011-12-13 Nanotope, Inc. Peptide amphiphiles having improved solubility and methods of using same
CA2728140C (en) 2007-06-27 2019-09-03 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Peptide tyrosinase inhibitors and uses thereof
WO2009005151A1 (ja) * 2007-07-05 2009-01-08 Nissan Chemical Industries, Ltd. 新規脂質ペプチド並びにヒドロゲル
US10611818B2 (en) * 2007-09-27 2020-04-07 Agilent Technologies, Inc. MHC multimers in tuberculosis diagnostics, vaccine and therapeutics
US9873957B2 (en) * 2008-03-13 2018-01-23 Dyax Corp. Libraries of genetic packages comprising novel HC CDR3 designs
CA2968164C (en) * 2008-04-24 2019-08-20 Dyax Corp. Libraries of genetic packages comprising novel hc cdr1, cdr2, and cdr3 and novel lc cdr1, cdr2, and cdr3 designs
EP2331048B1 (en) * 2008-05-29 2019-07-10 Donald Owen Oligomeric biosurfactants
US20100221341A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Drexel University Alanine-Based Peptide Hydrogels
US20110082054A1 (en) * 2009-09-14 2011-04-07 Dyax Corp. Libraries of genetic packages comprising novel hc cdr3 designs
WO2011116072A1 (en) 2010-03-16 2011-09-22 Escape Therapeutics, Inc. Hybrid hydrogel scaffold compositions and methods of use
US9067084B2 (en) 2010-03-31 2015-06-30 Agency For Science, Technology And Research Amphiphilic linear peptide/peptoid and hydrogel comprising the same
US8999916B2 (en) 2010-03-31 2015-04-07 Agency For Science, Technology And Research Crosslinked peptide hydrogels
US9687591B2 (en) 2010-03-31 2017-06-27 Agency For Science, Technology And Research Building stratified biomimetic tissues and organs using crosslinked ultrashort peptide hydrogel membranes
WO2013066274A1 (en) 2011-11-04 2013-05-10 Agency For Science, Technology And Research Self-assembled composite ultrasmall peptide-polymer hydrogels
US9120841B2 (en) * 2012-09-28 2015-09-01 Agency For Science, Technology And Research Amphiphilic linear peptidepeptoid and hydrogel comprising the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. Am. Chem. Soc. 128(41), 13324-13325 (2006. 9. 27.)* *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2552938A1 (en) 2013-02-06
WO2011123061A1 (en) 2011-10-06
KR101895245B1 (ko) 2018-09-05
US10071183B2 (en) 2018-09-11
JP5833096B2 (ja) 2015-12-16
SG10201502519WA (en) 2015-05-28
JP2013527833A (ja) 2013-07-04
US20130023460A1 (en) 2013-01-24
US20150367028A1 (en) 2015-12-24
SG184345A1 (en) 2012-11-29
ES2574056T3 (es) 2016-06-14
EP2552938B1 (en) 2016-03-02
EP2552938A4 (en) 2013-09-25
US9067084B2 (en) 2015-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10071183B2 (en) Amphiphilic linear peptide/peptoid and hydrogel comprising the same
EP2958933B1 (en) Crosslinked peptide hydrogels
US10286111B2 (en) Crosslinked peptide hydrogels
CN105189532B (zh) 用于伤口愈合、皮肤护理和化妆品应用的自组装超短肽水凝胶
US9120841B2 (en) Amphiphilic linear peptidepeptoid and hydrogel comprising the same
US10179194B2 (en) Self-assembling peptides, peptidomimetics and peptidic conjugates as building blocks for biofabrication and printing
US9687591B2 (en) Building stratified biomimetic tissues and organs using crosslinked ultrashort peptide hydrogel membranes
AU2014355213A1 (en) Novel ultrashort hydrophobic peptides that self-assemble into nanofibrous hydrogels and their uses
US9012594B2 (en) Catalyst and byproduct-free native chemical ligation using cyclic thioester precursors
US12123018B2 (en) Self-assembled hybrid hydrogels formed of a short aromatic peptide and an aromatic amino acid

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant