KR20130141805A - 폴리머와 약물 혼합물의 전기 방사 - Google Patents

Abstract

전기 방사된 나노 섬유들 사이에 생긴 나노 크기의 구멍은 조직에 산소, 영양소, 성장 인자 등을 제공할 수 있다. 본 발명은 1차 poly(L-lactide-co-caprolactone-co-glycolide)(PLCG)의 전기 방사 나노 섬유의 구조물에 관한 것이다. 포스포릴콜린 그룹 (PMB30W)과 항 증식성 물질(rapamycin)을 함유하고 물에 용해 가능한 양쪽성 혼성 폴리머는 용매혼합과 추후 전기 방사에 의해 PLCG에 첨가된다. 전기 방사된 PLCG/PMB30W/rapamycin 혼합 섬유의 나노 구조는 화학적 교차 결합이 없이 인산 완충 용액에서 배양되는 동안 안정하다. PMB30W와 소수성 rapamycin 천연물의 양쪽성 특징은 전기 방사된 PLCG/PMB30W/rapamycin 혼합 섬유를 생리적 조건에서 안정할 수 있게 한다. 전기 방사된 PLCG/PMB30W/rapamycin 혼합 섬유는 조직 공학의 인공기관을 위해 더 나을 것이다.

Description

폴리머와 약물 혼합물의 전기 방사 {electronspun polymer/phospholipid polymer/rapamycin blended fibers}

본 발명은 생체 재료의 대체물을 연구하는 조직 공학에 있어서, poly(L-lactide-co-caprolactone-co-glycolide)(PLCG)의 전기 방사 나노 섬유의 구조물에 관한 것이다.

조직 공학은 손상된 조직에 기능적 대체물을 제공한다. 이것은 자가 이식 또는 동종이식 조직의 내재적 부족에 대한 선택 가능한 방법으로 부각되고 있다. 조직 공학의 주요 분야는 대체 재료이다. 조직 공학에 사용하기 위한 재료가 선택될 때, 재료의 분명한 사용 목적과 일치하는 많은 요구사항들에 부딪히게 된다. 전반적으로, 이상적인 scaffold는 기계적으로 안정적이어야 하고, 숙주의 면역체를 위해 이로운 역할을 하는 것이 가능해야한다 등의 요구사항을 갖게 된다.

전기 방사는 조직공학에서 뛰어난 잠재력을 가진 것으로 확인되었다. 이 기술은 폴리머 용액을 중력, 피스톤 펌핑, 그리고 정전기의 전하로 구성된 힘에 의해 배회하는 방울형태를 형성하도록 모세관에서부터 부드럽게 끌어 당겨진다. 작은 방울형태 폴리머 용액의 표면 장력보다 강한 정전기 전하를 가질 때, 폴리머 분출이 공기를 특정방향으로 움직이기 시작하거나, 용매를 증발시키고, 나노 섬유의 퇴적물을 생성한다. 전기 방사 나노 섬유는 형태학적으로 천연 세포 외 매트릭스와 유사성을 입증한다. 생 활성 물질 또한 나노 섬유 scaffold 에 포함된다.

Poly(L-lactide-co-caprolactone)(PLCL) 전기 방사 섬유는 인공혈관 가공에 광범위하게 사용되고 있다; PLCL 전기 방사 섬유는 무르고 탄력 있는 특성과 함께, 생리 역학 조건에서 적절한 기계적 특성을 유지한다. 그러나, PLCL 전기 방사 섬유의 생분해 작용과 기계적 특성은 조직 재생을 위하여 수술적 봉합과 혈관의 치유 단계동안 개선과 최적화를 필요로 한다.

본 발명에서는 poly(L-lactide-co-caprolactone-co-glycolide)(PLCG) 전기 방사 섬유를 만들었다. PLCL의 생적합성 특성을 이용한 생물학적 활동을 위해, 물에 용해되는 포스포릴콜린 그룹 (PMB30W)을 포함하는 양쪽성 혼합 폴리머와 강한 면역 억제제 (rapamycin)이 용매혼합과 전기 방사에 의해 PLCG에 포함된다.

전기 방사된 PLCG 섬유는 37 ℃에서 하루 동안 구멍이 없는 막 내에서 재배치되었다. 그 이후에 PMB30W를 PLCG에 포함시켰고, 그 전기 방사된 PLCG/PMB30W 혼합 섬유는 2주 정도 나누 구조물을 유지했다. PMB30W는 친수성의 MPC 단위와 소수성 BMA 단위로 구성된 물에 녹는 양쪽성 불규칙 혼합 폴리머이다. 소수성의 BMA 단위는 poly(L-lactic acid)와 같은 소수성 생분해 폴리머와 상호작용 할 수 있다. 친수성의 MPC 단위는 단백질 흡수에 중요한 탈 산소화로 인해 뛰어난 생 적합성과 혈액 적합성을 제공한다. 게다가 양쪽성 PMB30W는 섬유의 소수성 융합을 줄이고, 수용성 배지에서 나노구조 유지를 도와준다. Tg 값의 증가는 섬유 내에서 PLCG 분자의 자유로운 이동의 감소에 따른 것이다.

전기 방사 섬유에 rapamycin을 혼합하는 것은 나노 구조물을 더욱 안정되게 한다. Rapamycin은 내막 증식을 억제하는 작용으로 잘 알려져 있고, 따라서 혈관조직에 널리 적용되고 있다. 전기 방사 된 PLCG/PMB30W/rapamycin 혼합 섬유로부터 수용성 PMB30W과 rapamycin의 방출은 유효성이 인정되고 있다. 전기 방사 PLCG/PMB30W/rapamycin 혼합섬유의 내부 구조는 나노 채널 내에서 동일한 방향으로 정렬 되어 있다. 전기 방사 과정에서 작은 분자량의 rapamycin은 섬유 내에 분출되고 채워지도록 쉽게 분산된다. 따라서, 잘 정렬된 PLCG/PMB30W/rapamycin 혼합 섬유의 전기 방사 구조물은 섬유에 큰 구멍을 줄일 수 있고, 배양 과정에서 PMB30W와 rapamycin 복합체의 유리를 견딜 수 있다. 소수성의 rapamycin 천연물은 PMB30W의 PLCG와 BMA 단위 사이에서 소수성 상호 작용을 용이하게 하고, 그 결과 전기 방사된 PLCG/PMB30W/rapamycin 혼합 섬유의 나노 구조물을 안정화시킨다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 36.7 ℃ 인산 완충 용액에서 전기 방사된 섬유의 SEM 이미지.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 전기 방사된 PLCG/PMB30W/rapamycin 혼합 섬유의 rapamycin 방출.

PLCG 용액, PLCG/PMB30W 혼합 용액, 그리고 PLCG/PMB30W/rapamycin 혼합 용액은 아세톤/ 메탄올 혼합 용매를 이용해 만든다. 폴리머 용액은 균질화를 위하여 얼음 수조에서 초음파 처리한다. 폴리머 용액은 포집 판과 8 cm 거리를 두고 전기 10 mm/s 의 속도로 20x20 mm²에서 이동되면서 방사한다.

전기 방사 섬유는 DSC (differential scanning calorimeter)로 열역학적 분석을 진행하였다. 섬유를 -50 ℃까지 식힌 후 10 ℃min^-1의 속도로 250 ℃까지 상승 시킨다. DSC 커브가 굴절되는 위치에서 유리 전이 온도 (Tg)를 얻을 수 있다.

전기 방사 섬유를 37 ℃ 인산 완충 용액에서 배양한다. 일정 배양기간 이후에, 증류수를 이용해 샘플을 충분히 씻어내고 진공건조시킨다. 그리고 SEM (scanning electron microscope)를 이용해 표면을 관찰한다. 표면은 X-ray 광전자 분광기의 마그네슘 방사를 이용하여 특징을 나타낸다. 섬유에서 인의 농도는 PMB30W의 포스포릴콜린 그룹에 속한 인의 농도라고 본다.

전기 방사된 PLCG/PMB30W/rapamycin 혼합 섬유로부터 방출되는 rapamcien의 양은 HPLC(high-performance liquid chromatography)로 측정한다.

Claims (7)

1. poly(L-lactide-co-caprolactone-co-glycolide)(PLCG)가 전기 방사된 섬유 및 섬유소.
2. 제 1항의 섬유 및 섬유소로 만들어진 scaffold.
3. 제 1항의 섬유 및 섬유소에 있어서, poly(MPC-co-butyl methacrylate) (PMB30W)을 추가로 포함한다.
4. 제 1항의 섬유 및 섬유소에 있어서, rapamycin 약물을 추가로 포함한다.
5. 제 2항의 scaffold 에 있어서, rapamycin의 약물 방출 효과를 포함한다.
6. 제 2항의 scaffold 에 있어서, 전기 방사를 통해 생성 된 scaffold는 배양 과정에서 PMB30W와 rapamycin 복합체의 유리를 견딜 수 있다.
7. 제 4항의 rapamycin 에 있어서, 소수성의 rapamycin 은 PMB30W의 PLCG와 BMA 단위 사이에서 소수성 상호 작용을 용이하게 하고, 그 결과 전기 방사된 PLCG/PMB30W/rapamycin 혼합 섬유의 나노 구조물을 안정화시킨다.

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