KR20140019998A - Method for manufacturing hyaluronic acid derivatives sponge and hyaluronic acid derivatives manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 히알루론산 유도체 스펀지의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 히알루론산 유도체 스펀지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가교된 히알루론산 유도체를 동결건조 방식에 의하여 성상이 양호한 스펀지 형태로 용이하게 제조함으로써 기계적 강도가 우수하고, 독성이 없으며 생분해 조절능이 뛰어난 히알루론산 유도체 스펀지를 제공할 수 있는 히알루론산 유도체 스펀지의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 히알루론산 유도체 스펀지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a sponge of a hyaluronic acid derivative and a hyaluronic acid derivative sponge produced thereby, and more particularly, to a method for producing a hyaluronic acid derivative sponge by a method of producing a hyaluronic acid derivative by a lyophilization method, And a hyaluronic acid derivative sponge produced by the method. The present invention also relates to a method for producing a hyaluronic acid derivative sponge, which is capable of providing a hyaluronic acid derivative sponge that is superior in toxicity,
히알루론산은 N-아세틸-글루코사민과 D-글루쿠론산으로 구성된 반복단위가 선형으로 연결되어 있는 다당류의 일종으로서 생체고분자 물질이며, 동물의 안구를 채우고 있는 액체에서 처음으로 분리된[Meyer K. et al., Journal of Biology and Chemistry 107 629-34 (1934)] 이래, 동물의 태반, 관절의 윤활액 (synovial fluid), 늑막액 (pleural fluid), 피부, 수탉의 벼슬 등에 많이 존재하는 것으로 알려져 있고, Streptococcus 속 미생물 Streptococcus equi, Streptococcus zooepidemecus 등에서도 생산된다. Hyaluronic acid is a type of polysaccharide that is linearly linked with repeating units composed of N-acetyl-glucosamine and D-glucuronic acid. It is a biopolymer substance and is first separated from the liquid filling the animal's eye [Meyer K. et (synovial fluid, pleural fluid, skin, rooster, and the like) of animal placenta, joints since it is known to be present in many cases, Streptococcus microorganisms Streptococcus equi, Streptococcus zooepidemecus, etc. are also produced.
히알루론산은 생체적합성이 우수하고 용액상태에서 높은 점탄성의 특성으로 화장품 첨가제 등의 화장품 용도뿐만 아니라 안과용 수술보조제, 관절기능 개선제, 약물전달 물질 및 점안제 등의 다양한 의약 용도에 대해서도 널리 사용되고 있다. 하지만, 히알루론산 자체만으로는 생체내 (in vivo) 또는 산, 알칼리 등의 조건에서 쉽게 분해되어 사용이 제한적이다. 따라서 히알루론산을 가교결합 (cross-linking)하거나 작용기를 붙이는 방법을 통해 구조적으로 안정한 히알루론산 유도체를 개발하기 위한 많은 노력이 진행되고 있다 (Laurent, T.C., et al., Portland Press Ltd, London, 1998).Hyaluronic acid is excellent in biocompatibility and has high viscoelastic properties in a solution state, and is widely used not only for cosmetic applications such as cosmetic additives but also for a variety of medicines such as eye surgery aids, joint function improvers, drug delivery materials and eyedrops. However, hyaluronic acid itself is easily decomposed in vivo or in acid or alkali conditions and its use is limited. Therefore, much efforts have been made to develop structurally stable hyaluronic acid derivatives through cross-linking or attaching functional groups of hyaluronic acid (Laurent, TC, et al., Portland Press Ltd, London, 1998 ).
또한, 히알루론산의 물리화학적, 생물학적 특성을 변형하여 상기 다양한 용도에 적용하려는 시도로서는, 세포나 조직의 배양과 이식을 목적으로 하는 지지체나 약물전달 시스템의 담체, 상처 피복재, 치과용 재료 및 의료용 재료에 이용하고자 히알루론산을 스펀지 형태로 제조하는 것이 알려져 있다.In addition, as an attempt to modify the physicochemical and biological properties of hyaluronic acid and to apply it to the above-mentioned various applications, there have been proposed a support, a carrier for a drug delivery system, a wound covering material, a dental material, and a medical material It is known to produce hyaluronic acid in the form of a sponge.
히알루론산 스펀지의 제조방법을 살펴보면, 천연 히알루론산은 물에 쉽게 녹아 양호한 성상의 스펀지 형태를 얻기 어려우므로, 히알루론산을 불용성으로 변화시킴으로써 건조 후에 스펀지 형태를 유지할 수 있도록 히알루론산을 가교시키는 것이 공지되어 있다. 이러한 히알루론산 가교체를 제조하기 위하여 여러 가지 가교제를 사용하고 있는데, 그 중 대표적인 것으로 디비닐술폰(미국특허 4582865호), 포름알데히드(일본공개특허 소60-130601호), 카보디이미드(국제공개특허 제94/2517호), 에폭사이드(미국공개특허 제2011-0268706호) 가교제를 사용한 방법 등이 제안되어 있다.As a method of producing a hyaluronic acid sponge, it is known that natural hyaluronic acid is easily dissolved in water and thus it is difficult to obtain a sponge form having good properties. Therefore, it is known to crosslink hyaluronic acid so as to maintain the sponge form after drying by changing hyaluronic acid insoluble have. Various cross-linking agents have been used to prepare the crosslinked hyaluronic acid. Among them, typical examples thereof include divinyl sulfone (U.S. Patent No. 4582865), formaldehyde (Japanese Patent Laid-open No. 60-130601), carbodiimide Patent No. 94/2517), epoxide (US Patent Publication No. 2011-0268706) crosslinking agent, and the like have been proposed.
그러나 상기 미국공개특허 제2011-0268706호에서 제안하고 있는 다공성 히알루론산 스펀지는 가교된 히알루론산 용액이 예측 불가능하게 팽창되어 스펀지를 제조하는 과정에서 성상이 양호한 형태의 스펀지를 반복 재현하는 것이 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 디비닐술폰이나 알데히드류를 가교제로 사용하는 경우에는 미반응 잔류물에 의한 세포독성이 문제가 될 수 있어 사용에 제한이 있으며, 아미노산 성분을 갖는 생체재료의 가교에 사용되고 있는 수용성의 카보디이미드는 체내 독성은 나타내지 않으나 과량 사용되어야 가교효과를 보이며 비싸다는 단점이 있다.However, the porous hyaluronic acid sponge proposed in the above-mentioned U.S. Patent Publication No. 2011-0268706 has a problem in that it is difficult to repeatedly reproduce a sponge having a good shape in the process of producing a sponge by expanding the crosslinked hyaluronic acid solution unpredictably have. In addition, when divinylsulfone or aldehydes are used as a crosslinking agent, the cytotoxicity caused by unreacted residues may be a problem, and there is a limitation in use, and there is a problem in that water-soluble carbodiimides which are used for crosslinking biomaterials having amino acid components Imid does not exhibit toxicity in the body, but it has a disadvantage that it must be used in excess to show a crosslinking effect and be expensive.
한편, 미국특허 제4970298호에는 상기 언급한 히알루론산 스펀지와 비슷한 용도에 적용하고자 생분해성 매트릭스인 콜라겐계 스펀지를 제조하는 방법이 개시되어 있는데, 히알루론산 유도체 스펀지에 비하여는 기계적 강도가 약하고, 생분해 속도가 상대적으로 빨라 세포나 조직의 배양 및 이식을 위한 의료용 재료로서의 성능이 다소 떨어지는 것이 사실이다. On the other hand, US Patent No. 4970298 discloses a method for producing a collagen sponge, which is a biodegradable matrix, for use in applications similar to the above-mentioned hyaluronic acid sponge. The hyaluronic acid derivative sponge has a lower mechanical strength, The performance as a medical material for culture and transplantation of cells and tissues is rather low.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래기술의 문제점을 해결하여 성상이 양호한 스펀지 형태로 용이하게 제조할 수 있고, 기계적 강도가 우수하며, 독성이 없고 경제적인, 생분해 조절능이 뛰어난 히알루론산 유도체 스펀지를 얻을 수 있는 히알루론산 유도체 스펀지의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 히알루론산 유도체 스펀지를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a hyaluronic acid derivative sponge which can be easily produced in the form of a sponge with good properties, has excellent mechanical strength, is toxic and is economical and has excellent biodegradation control ability And a hyaluronic acid derivative sponge produced by the method.
본 발명은 i) 히알루론산을 수산화나트륨에 녹인 수용액에 2개 이상의 에폭시 반응기를 갖는 에폭사이드 가교제를 첨가하여 히알루론산 유도체를 얻는 단계; ii) 가교된 히알루론산 유도체를 초순수로 세척하는 단계; iii) 상기 세척된 히알루론산 유도체를 분쇄하는 단계; iv) 분쇄된 히알루론산 유도체를 동결건조하여 분말을 얻는 단계; v) 히알루론산 유도체 분말을 초순수로 재팽윤하여 원하는 모양을 만드는 단계; 및 vi) 상기 재팽윤된 히알루론산 유도체를 최종적으로 동결건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히알루론산 유도체 스펀지의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 히알루론산 유도체 스펀지를 제공한다.The present invention relates to a method for producing a hyaluronic acid derivative, comprising the steps of: i) obtaining an hyaluronic acid derivative by adding an epoxide crosslinking agent having two or more epoxy reactive groups to an aqueous solution of hyaluronic acid in sodium hydroxide; ii) washing the crosslinked hyaluronic acid derivative with ultrapure water; iii) pulverizing the washed hyaluronic acid derivative; iv) lyophilizing the pulverized hyaluronic acid derivative to obtain a powder; v) re-swelling the hyaluronic acid derivative powder with ultrapure water to form a desired shape; And vi) finally lyophilizing the re-swelled hyaluronic acid derivative. The hyaluronic acid derivative sponge and the hyaluronic acid derivative sponge produced thereby are provided.
상기 히알루론산은 히알루론산, 히알루론산 염, 또는 히알루론산과 히알루론산 염의 혼합물인 것임을 특징으로 한다.The hyaluronic acid is characterized by being hyaluronic acid, hyaluronic acid salt, or a mixture of hyaluronic acid and hyaluronic acid salt.
상기 히알루론산 염은 히알루론산 나트륨, 히알루론산 칼륨, 히알루론산 칼슘, 히알루론산 마그네슘, 히알루론산 아연, 히알루론산 코발트 및 히알루론산 테트라부틸 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 한다.Wherein the hyaluronic acid salt is at least one selected from the group consisting of sodium hyaluronate, potassium hyaluronate, calcium hyaluronate, magnesium hyaluronate, zinc hyaluronate, cobalt hyaluronate and tetrabutylammonium hyaluronate.
상기 에폭사이드 가교제는 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르 (1,4-butanediol diglycidyl ether, BDDE), 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 (ethylene glycol diglycidyl ether, EGDGE), 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르 (1,6-hexanediol diglycidyl ether), 프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르 (propylene glycol diglycidyl ether), 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜 에테르 (poly(propylene glycol)diglycidyl ether), 폴리테트라메틸글리콜 디글리시딜 에테르 (poly(tetramethylene glycol)diglycidyl ether), 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르 (neopentyl glycol diglycidyl ether), 폴리글리세롤 폴리글리시딜 에테르 (polyglycerol polyglycidyl ether), 디글리세롤 폴리글리시딜 에테르 (diglycerol polyglycidyl ether), 글리세롤 폴리글리시딜 에테르 (glycerol polyglycidyl ether), 트리메틸프로판 폴리글리시딜 에테르 (trimethylpropane polyglycidyl ether), 1,2-(비스(2,3-에폭시프로폭시)에틸렌 (1,2-(bis(2,3-epoxypropoxy)ethylene), 펜타에리스리톨 폴리글리시딜 에테르 (pentaerythritol polyglycidyl ether) 또는 소르비톨 폴리글리시딜 에테르 (sorbitol polyglycidyl ether) 중에서 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 한다.The epoxide crosslinking agent may be 1,4-butanediol diglycidyl ether (BDDE), ethylene glycol diglycidyl ether (EGDGE), 1,6-hexanediol di Propylene glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, Poly (tetramethylene glycol) diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, trimethylpropane polyglycidyl ether, 1,2- (bis (2,3- One selected from the group consisting of 1,2- (bis (2,3-epoxypropoxy) ethylene), pentaerythritol polyglycidyl ether, and sorbitol polyglycidyl ether Or more.
상기 히알루론산 유도체의 가교밀도는 1 mol% 내지 100 mol%인 것임을 특징으로 한다.The cross-linking density of the hyaluronic acid derivative is 1 mol% to 100 mol%.
상기 에폭사이드 가교제의 중량비는 히알루론산의 반복단위 100 중량부에 대하여 1 내지 100 중량부인 것임을 특징으로 한다.The weight ratio of the epoxide crosslinking agent is characterized in that 1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the repeating unit of hyaluronic acid.
상기 단계 i)에서 히알루론산 또는 히알루론산 염 용액에 히알루론산과 에테르 공유결합을 형성할 수 있는 고분자를 부가하여 에폭사이드 가교제에 의하여 반응시킴으로써 히알루론산 유도체를 얻는 것임을 특징으로 한다.The hyaluronic acid derivative is obtained by adding a polymer capable of forming an ether covalent bond with hyaluronic acid to the hyaluronic acid or hyaluronate solution in the step i), and reacting the resultant with an epoxide crosslinking agent.
상기 히알루론산과 에테르 공유결합을 형성할 수 있는 고분자는 콜라겐, 알긴산, 키토산, 헤파린, 젤라틴, 엘라스틴, 피브린, 라미닌, 피브로넥틴, 프로테오글리칸, 헤파란 설페이트, 콘드로이틴 설페이트, 더마탄 설페이트 및 케라탄 설페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 한다.The polymer capable of forming an ether covalent bond with the hyaluronic acid is selected from the group consisting of collagen, alginic acid, chitosan, heparin, gelatin, elastin, fibrin, laminin, fibronectin, proteoglycan, heparan sulfate, chondroitin sulfate, dermatan sulfate and keratan sulfate And at least one selected from the group consisting of
상기 히알루론산과 에테르 공유결합을 형성할 수 있는 고분자는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알콜, 폴리프로필렌 옥사이드, 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱산 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱글리콜산 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리카프로락톤 공중합체, 폴리부틸렌 옥사이드, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르류, 폴리옥시-에틸렌 케스터오일 유도체류, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스터류 및 폴리옥시에틸렌 스테아레이트류로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 한다.The polymer capable of forming an ether covalent bond with hyaluronic acid is selected from the group consisting of polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, polypropylene oxide, polyethylene oxide-polypropylene oxide copolymer, polyethylene oxide-polylactic acid copolymer, polyethylene oxide-polylactic glycolic acid Polyolefins such as polyethylene oxide-polycaprolactone copolymer, polybutylene oxide, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxy-ethylene-co-ester oil derivatives, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters and polyoxyethylene stearates And at least one selected from the group consisting of
상기 단계 v)에서 천연 히알루론산을 첨가하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that natural hyaluronic acid is added in step (v).
본 발명은 상기 제조방법에 의하여 제조된 히알루론산 유도체 스펀지를 제공한다.The present invention provides a hyaluronic acid derivative sponge produced by the above production method.
상기 히알루론산 유도체 스펀지는 항균 또는 항염증성 천연 물질을 더욱 포함하는 것임을 특징으로 한다.Wherein the hyaluronic acid derivative sponge further comprises an antibacterial or anti-inflammatory natural substance.
상기 항균 또는 항염증성 천연 물질은 로즈마리, 정향, 백자인, 강황, 녹차, 검정콩 종피, 장미꽃잎, 작약근, 도라지, 콩나물, 유색보리 종피, 동백꽃잎, 메밀, 자몽, 감초, 황련, 황기, 황백, 황금, 계피, 목초, 복분자, 오배자, 향나무, 개나리, 고추잎, 박하, 뱀딸기, 뽕나무, 삼백초, 소나무, 약쑥, 어성초, 왕벚꽃나무, 조릿대 또는 양대줄기 추출물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 한다.The antimicrobial or anti-inflammatory natural substance may be selected from the group consisting of rosemary, clove, white porcelain, turmeric, green tea, black soybean seed, rose petal, peony root, bellflower, bean sprouts, colored barley seed, camellia petal, buckwheat, grapefruit, licorice, And at least one selected from the group consisting of gold, cinnamon, grasses, brambles, rhododendron, cherry, forsythia, pepper leaves, mint, bananas, mulberry, saururus, pine, .
본 발명은 상기 히알루론산 유도체 스펀지를 포함하는 치과용 이식재, 정형외과용 이식재, 세포 지지체 또는 약물 전달체를 제공한다.The present invention provides a dental implant, an orthopedic implant, a cell support, or a drug delivery system comprising the hyaluronic acid derivative sponge.
본 발명을 통해서 히알루론산 유도체를 성상이 양호한 형태의 스펀지로 용이하게 반복 재현하여 제조할 수 있고, 기계적 강도가 우수하며, 독성이 없고 경제적인, 생분해 조절능이 뛰어난 히알루론산 유도체 스펀지를 얻을 수 있다.According to the present invention, a hyaluronic acid derivative sponge having excellent mechanical strength, no toxicity, and excellent biodegradation control ability can be obtained by easily and repeatedly producing a hyaluronic acid derivative with a good shape sponge.
또한, 본 발명에 의하여 제조되는 히알루론산 유도체 스펀지는 우수한 생체적합성, 생분해 조절능, 기계적 강도 등을 가지고 있어 치과용 이식재, 정형외과용 이식재, 세포 지지체, 약물 전달체 등 다양한 용도로 사용 될 수 있다.In addition, the hyaluronic acid derivative sponge produced by the present invention has excellent biocompatibility, biodegradation control ability, and mechanical strength, and can be used for various applications such as dental implant, orthopedic implant, cell support, and drug delivery system.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 히알루론산 유도체 스펀지와 상업화된 콜라겐 스펀지의 건조 상태와 팽윤 상태의 압축 강도를 나타낸 그래프이다(시험예 1).
도 2는 본 발명의 실시예 1(실험군 2)에 따라 제조된 히알루론산 유도체 스펀지의 흡수능을 나타낸 그래프이다(시험예 2).
도 3은 본 발명의 실시예 1(실험군 2)의 골 재생 정도를 평가한 동물실험에 있어서, 본 발명의 히알루론산유도체 스펀지를 사용한 실험군 2와 골결손부에 아무런 처치를 하지 않은 대조군에서의 골 재생 정도를 나타낸 사진이다(시험예 3).BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing the compressive strength of a hyaluronic acid derivative sponge manufactured according to Example 1 of the present invention and a commercially available collagen sponge in a dry state and a swollen state (Test Example 1).
2 is a graph showing absorption capacity of a hyaluronic acid derivative sponge produced according to Example 1 (Experimental Group 2) of the present invention (Test Example 2).
FIG. 3 is a graph showing the results of an animal experiment in which the degree of bone regeneration in Example 1 (Experimental Group 2) of the present invention was evaluated. The
본 발명은 히알루론산 유도체 스펀지의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 히알루론산 유도체 스펀지를 제공한다.The present invention provides a method for producing a hyaluronic acid derivative sponge and a hyaluronic acid derivative sponge produced thereby.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
구체적으로, 본 발명은 히알루론산을 2개 이상의 에폭시 반응기를 갖는 에폭사이드 가교제를 이용하여 히알루론산을 가교시킨 후, 가교된 히알루론산 유도체를 동결건조 방식에 의하여 성상이 양호한 스펀지 형태로 용이하게 제조하는 것이다.Specifically, the present invention relates to a process for producing a hyaluronic acid by cross-linking hyaluronic acid using an epoxide crosslinking agent having two or more epoxy reactive groups and then easily producing a crosslinked hyaluronic acid derivative in a sponge form having good properties by freeze- will be.
본 발명은 i) 히알루론산을 수산화나트륨에 녹인 수용액에 2개 이상의 에폭시 반응기를 갖는 에폭사이드 가교제를 첨가하여 히알루론산 유도체를 얻는 단계; ii) 가교된 히알루론산 유도체를 초순수로 세척하는 단계; iii) 상기 세척된 히알루론산 유도체를 분쇄하는 단계; iv) 분쇄된 히알루론산 유도체를 동결건조하여 분말을 얻는 단계; v) 히알루론산 유도체 분말을 초순수로 재팽윤하여 원하는 모양을 만드는 단계; 및 vi) 상기 재팽윤된 히알루론산 유도체를 최종적으로 동결건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히알루론산 유도체 스펀지의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 히알루론산 유도체 스펀지를 제공한다.The present invention relates to a method for producing a hyaluronic acid derivative, comprising the steps of: i) obtaining an hyaluronic acid derivative by adding an epoxide crosslinking agent having two or more epoxy reactive groups to an aqueous solution of hyaluronic acid in sodium hydroxide; ii) washing the crosslinked hyaluronic acid derivative with ultrapure water; iii) pulverizing the washed hyaluronic acid derivative; iv) lyophilizing the pulverized hyaluronic acid derivative to obtain a powder; v) re-swelling the hyaluronic acid derivative powder with ultrapure water to form a desired shape; And vi) finally lyophilizing the re-swelled hyaluronic acid derivative. The hyaluronic acid derivative sponge and the hyaluronic acid derivative sponge produced thereby are provided.
본 명세서에서 사용된 용어 "히알루론산"은 히알루론산, 히알루론산 염, 또는 히알루론산과 히알루론산 염의 혼합물을 모두 포함하는 의미이다. 상기 히알루론산 염은 히알루론산 나트륨, 히알루론산 칼륨, 히알루론산 칼슘, 히알루론산 마그네슘, 히알루론산 아연, 히알루론산 코발트 및 히알루론산 테트라부틸 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 히알루론산 나트륨을 사용하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The term "hyaluronic acid" as used herein means hyaluronic acid, hyaluronic acid salt, or a mixture of hyaluronic acid and hyaluronic acid salt. The hyaluronic acid salt is characterized in that it is at least one selected from the group consisting of sodium hyaluronate, potassium hyaluronate, calcium hyaluronate, magnesium hyaluronate, zinc hyaluronate, cobalt hyaluronate and tetrabutylammonium hyaluronate, Sodium hyaluronate is used, but is not limited thereto.
상기 i) 단계의 히알루론산을 수산화나트륨 수용액에 녹일 때, 수산화나트륨 수용액의 농도는 0.05 N 내지 1.0 N인 것이 바람직하며, 0.1 N 내지 0.5 N인 것이 더욱 바람직하다. 수산화나트륨 수용액의 농도가 0.05 N 이하이면 물 흡수량이 높아져 분쇄 및 정제의 어려움이 있고, 1.0 N 이상이면 물성이 낮아지는 문제점이 있으므로 수산화나트륨 수용액의 농도는 0.05 N 내지 1.0 N로 조절한다.When the hyaluronic acid in step i) is dissolved in an aqueous solution of sodium hydroxide, the concentration of the aqueous solution of sodium hydroxide is preferably 0.05 N to 1.0 N, more preferably 0.1 N to 0.5 N. If the concentration of sodium hydroxide aqueous solution is less than 0.05 N, the water absorption amount becomes high and it is difficult to grind and refine. If the concentration exceeds 1.0 N, the physical property is lowered. Therefore, the concentration of aqueous sodium hydroxide solution is adjusted to 0.05 N to 1.0 N.
상기 i) 단계의 히알루론산 유도체를 얻기 위하여 에폭사이드 가교제가 첨가된 히알루론산 수용액을 20 내지 40에서 12시간 내지 36시간 반응시킨다.In order to obtain the hyaluronic acid derivative of the step i), the hyaluronic acid aqueous solution to which the epoxide crosslinking agent is added is reacted at 20 to 40 for 12 to 36 hours.
상기 i) 단계에서 히알루론산 유도체의 가교밀도는 1 mol% 내지 100 mol%일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5 mol% 내지 50 mol%일 수 있다. 가교밀도가 1 mol% 미만일 경우 물성이 낮아지는 문제점과 물 흡수력이 높아져 정제의 어려움이 있고, 100 mol%를 초과할 경우 다량의 가교제가 잔존해 있을 가능성이 높아진다.The cross-linking density of the hyaluronic acid derivative in the step i) may be 1 mol% to 100 mol%, and more preferably 5 mol% to 50 mol%. When the crosslinking density is less than 1 mol%, the physical properties are lowered and the water absorption capacity is increased, which makes purification difficult. When the crosslinking density is more than 100 mol%, the possibility of a large amount of crosslinking agent remaining is increased.
본 발명에서 사용되는 에폭사이드 가교제는 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르 (1,4-butanediol diglycidyl ether, BDDE), 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 (ethylene glycol diglycidyl ether, EGDGE), 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르 (1,6-hexanediol diglycidyl ether), 프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르 (propylene glycol diglycidyl ether), 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜 에테르 (poly(propylene glycol)diglycidyl ether), 폴리테트라메틸글리콜 디글리시딜 에테르 (poly(tetramethylene glycol)diglycidyl ether), 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르 (neopentyl glycol diglycidyl ether), 폴리글리세롤 폴리글리시딜 에테르 (polyglycerol polyglycidyl ether), 디글리세롤 폴리글리시딜 에테르 (diglycerol polyglycidyl ether), 글리세롤 폴리글리시딜 에테르 (glycerol polyglycidyl ether), 트리메틸프로판 폴리글리시딜 에테르 (trimethylpropane polyglycidyl ether), 1,2-(비스(2,3-에폭시프로폭시)에틸렌 (1,2-(bis(2,3-epoxypropoxy)ethylene), 펜타에리스리톨 폴리글리시딜 에테르 (pentaerythritol polyglycidyl ether) 또는 소르비톨 폴리글리시딜 에테르 (sorbitol polyglycidyl ether) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하며, 보다 바람직하게는 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르를 사용하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The epoxide crosslinking agent used in the present invention is 1,4-butanediol diglycidyl ether (BDDE), ethylene glycol diglycidyl ether (EGDGE), 1,6-hexanediol diglycidyl ether Hexanediol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, and the like. Poly (tetramethylene glycol diglycidyl ether), neopentyl glycol diglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, Diglycerol polyglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, trimethylpropane polyglycidyl ether, and the like. (1,2- (bis (2,3-epoxypropoxy) ethylene), pentaerythritol polyglycidyl ether, or sorbitol And sorbitol polyglycidyl ether. More preferably, 1,4-butanediol diglycidyl ether is used, but the present invention is not limited thereto.
상기 둘 이상의 에폭시 작용기를 포함하는 가교제는 히알루론산의 알코올기와 반응하여 에테르 결합을 형성하여 가교가 이루어진다.The crosslinking agent containing two or more epoxy functional groups reacts with an alcohol group of hyaluronic acid to form an ether bond, thereby crosslinking.
상기 히알루론산 에폭사이드 가교제의 중량비는 상기 히알루론산의 반복단위 100 중량부에 대하여 1 내지 100 중량부, 보다 바람직하게는 5 중량부 내지 50 중량부인 것을 특징으로 한다. 상기 히알루론산 에폭사이드 가교제의 중량비가 1 중량부 미만일 경우 물성이 낮아지는 문제점과 물 흡수력이 높아져 정제의 어려움이 있고, 100 중량부를 초과할 경우 다량의 가교제가 잔존해 있을 가능성이 높아진다.The weight ratio of the hyaluronic acid epoxide crosslinking agent is 1 to 100 parts by weight, more preferably 5 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the repeating unit of the hyaluronic acid. When the weight ratio of the hyaluronic acid epoxide crosslinking agent is less than 1 part by weight, the physical properties are lowered and the water absorption capacity is increased, which makes purification difficult. When the weight ratio exceeds 100 parts by weight, the possibility that a large amount of crosslinking agent remains is increased.
본 발명에서 히알루론산 유도체는 히알루론산 또는 히알루론산 염 단독, 또는 히알루론산 또는 히알루론산 염 용액에 히알루론산과 에테르 공유결합을 형성할 수 있는 고분자를 부가하여 에폭사이드 가교제에 의하여 반응시킴으로써 얻을 수도 있다.In the present invention, the hyaluronic acid derivative may be obtained by adding a hyaluronic acid or a hyaluronic acid salt alone, or a polymer capable of forming an ether covalent bond with hyaluronic acid or a hyaluronic acid or a hyaluronic acid salt solution by an epoxide crosslinking agent.
상기 히알루론산과 에테르 공유결합을 형성할 수 있는 고분자는 천연고분자계의 콜라겐, 알긴산, 키토산, 헤파린, 젤라틴, 엘라스틴, 피브린, 라미닌, 피브로넥틴, 프로테오글리칸, 헤파란설페이트, 콘드로이틴 설페이트, 더마탄설페이트 및 케라탄 설페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 한다.The polymer capable of forming an ether covalent bond with the hyaluronic acid may be selected from the group consisting of natural high molecular weight collagen, alginic acid, chitosan, heparin, gelatin, elastin, fibrin, laminin, fibronectin, proteoglycan, heparan sulfate, chondroitin sulfate, And lanthanum sulfate.
또한, 상기 히알루론산과 에테르 공유결합을 형성할 수 있는 고분자는 생체적합성이 우수한 것으로 알려진 합성고분자계의 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알콜, 폴리프로필렌 옥사이드, 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱산 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱글리콜산 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리카프로락톤 공중합체, 폴리부틸렌 옥사이드, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르류, 폴리옥시-에틸렌 케스터오일 유도체류, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스터류 및 폴리옥시에틸렌 스테아레이트류로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 한다.The polymer capable of forming an ether covalent bond with hyaluronic acid may be a synthetic high molecular weight polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, polypropylene oxide, polyethylene oxide-polypropylene oxide copolymer, polyethylene oxide-poly Polyoxyethylene alkylphenols, polyoxyethylene alkylphenols, polyoxyethylene alkylphenols, polyoxyethylene alkylphenols, polyoxyethylene alkylphenols, polyoxyethylene alkylphenols, polyoxyethylene alkylphenols, polyoxyethylene alkylphenols, polyoxyethylene alkylphenols, Fatty acid esters, polyoxyethylene stearates, and the like.
본 발명의 히알루론산이 에폭사이드 가교제에 의해서 히알루론산 유도체로 얻어지는 과정은 하기의 반응식 1에 도시하였다.The process in which hyaluronic acid of the present invention is obtained as a hyaluronic acid derivative by an epoxide crosslinking agent is shown in
(반응식 1)(Scheme 1)
상기 iii) 단계의 히알루론산 유도체를 분쇄하는 과정에서 분쇄된 히알루론산 유도체의 크기는 100 μm 내지 500 μm가 바람직하지만, 필요에 따라 다른 크기로 분쇄하여 사용할 수도 있다.The size of the pulverized hyaluronic acid derivative in the process of pulverizing the hyaluronic acid derivative in the step iii) is preferably 100 μm to 500 μm, but it may be pulverized into other sizes as required.
상기 v) 단계의 히알루론산 유도체 분말을 초순수로 재팽윤하는 과정에서 히알루론산 유도체 분말을 초순수 질량 대비 1% 내지 10%로 팽윤시키는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 3% 내지 5%로 팽윤시킨다. 1% 미만으로 팽윤시키면 동결건조 후에 성상이 양호한 스펀지가 잘 형성되지 않고, 10% 이상으로 팽윤시키면 히알루론산 유도체 분말이 충분히 팽윤되지 않아 스펀지가 잘 부스러지는 문제점이 있으므로 히알루론산 유도체 분말을 초순수 질량 대비 1% 내지 10% 범위 안에서 조절하여야 한다.In the process of re-swelling the hyaluronic acid derivative powder of step (v) with ultra-pure water, the hyaluronic acid derivative powder is preferably swelled to 1% to 10%, more preferably 3% to 5% of the ultrapure water mass. When swelling less than 1%, a sponge with good properties is not formed well after lyophilization, and when it is swollen to 10% or more, the hyaluronic acid derivative powder does not swell sufficiently and there is a problem that the sponge is broken well. Hyaluronic acid derivative powder, It should be adjusted within the range of 1% to 10%.
또한 기계적 강도를 향상시키기 위해 필요에 따라 상기 v) 단계의 재팽윤 과정에서 천연 히알루론산을 첨가할 수 있으며, 첨가되는 천연 히알루론산의 농도는 특별히 제한되지 않으나, 필요 이상으로 많이 첨가될 경우 기계적 강도가 오히려 낮아지는 문제점이 있으므로 초순수 질량 대비 0.01% 내지 5%가 바람직하다.In addition, natural hyaluronic acid may be added during the re-swelling process of step (v) in order to improve the mechanical strength, and the concentration of the natural hyaluronic acid to be added is not particularly limited. However, Is lowered, it is preferably 0.01% to 5% of the ultrapure water mass.
본 발명에서는 동결건조를 -20℃ 내지 -100℃ 의 냉동고에서 대략 24시간 냉동시킨 후, 다시 -50℃ 이하의 온도 및 5 mTorr 내지 50 mTorr의 압력 하에서 48 시간 이상 수행함으로써 성상이 양호한 상태의 스펀지를 반복 재현하여 용이하게 제조할 수 있다.In the present invention, the freeze-drying is performed for about 24 hours in a freezer at -20 ° C to -100 ° C and then again for 48 hours or more at a temperature of -50 ° C or lower and a pressure of 5 mTorr to 50 mTorr to obtain a sponge Can be easily reproduced.
본 발명에 의하여 제조되는 히알루론산 유도체 스펀지는 부착력이 높아서 생체 조직과 잘 결합하여 우수한 생체적합성을 갖는다. 또한, 분해효소에 대한 안정성을 갖추고 있기 때문에, 일정시간 동안 체내에서 부피를 유지하고, 그 후 완전히 분해되어 생체에 흡수되므로 생분해 조절능이 뛰어나다.The hyaluronic acid derivative sponge produced by the present invention has high adherence and has good biocompatibility because it binds well to living tissue. In addition, since it has stability against decomposition enzyme, it maintains its volume in the body for a certain period of time, and after it is completely decomposed and absorbed into living body, it has excellent ability to regulate biodegradation.
이러한 특성들로 인하여 본 발명에서 제조되는 히알루론산 유도체 스펀지는 치과용 이식재, 정형외과용 이식재, 세포 지지체, 약물 전달체 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.Due to these properties, the hyaluronic acid derivative sponge produced by the present invention can be used for various applications such as dental implant, orthopedic implant, cell scaffold, and drug delivery system.
또한, 본 발명의 히알루론산 유도체 스펀지는 항균 또는 항염증성 천연 물질을 더욱 포함할 수 있으며, 상기 항균 또는 항염증성 천연 물질은 로즈마리, 정향, 백자인, 강황, 녹차, 검정콩 종피, 장미꽃잎, 작약근, 도라지, 콩나물, 유색보리 종피, 동백꽃잎, 메밀, 자몽, 감초, 황련, 황기, 황백, 황금, 계피, 목초, 복분자, 오배자, 향나무, 개나리, 고추잎, 박하, 뱀딸기, 뽕나무, 삼백초, 소나무, 약쑥, 어성초, 왕벚꽃나무, 조릿대 또는 양대줄기 추출물일 수 있다.The hyaluronic acid derivative sponge of the present invention may further include an antibacterial or anti-inflammatory natural substance. The antibacterial or anti-inflammatory natural substance may be selected from the group consisting of rosemary, clove, white porcelain, turmeric, green tea, black soybean seed, rose petal, Bamboo leaves, peppermint, mint, bamboo, mulberry, bamboo, pine, bamboo, bamboo, bamboo, bamboo, Mugwort, persimmon, Yoshino cherry tree, Sasae, or both stem extracts.
이하, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
(실시예)(Example)
실시예Example 1: 히알루론산 유도체 스펀지의 제조 1: Production of hyaluronic acid derivative sponge
히알루론산을 0.25N NaOH 용액에 10 중량%로 녹인 히알루론산 용액을 각각 3개의 반응기에 준비하였다. 상기 용액의 히알루론산 100중량부에 대해 가교제인 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르(1.4-butanediol diglycidyl ether, BDDE)를 각각 30 중량부, 40 중량부, 50 중량부의 비율로 첨가하고, 실온에서 30 시간 반응시켰다. 반응물은 초순수로 여러 번 세척하여 미반응물을 제거하고, 세척된 생성물을 분쇄하여 입자크기를 100 μm ~ 500 μm로 조절하였다. 분쇄된 반응물은 -50℃, 5 mTorr에서 72 시간 동결건조 하였고, 동결건조 후에 얻어진 분말을 다시 초순수에 3% 중량비로 재팽윤하였다. 팽윤된 반응물을 원하는 모양의 몰드에 넣고 동결건조하여 히알루론산 유도체 스펀지를 제조하였다. 히알루론산 유도체 스펀지는 최종적으로 Φ 8 mm * 25 mm로 제조되었다. 본 발명의 실험을 실시하기 위해 제조된 히알루론산 유도체 스펀지를 가교제의 비율에 따라 실험군 1(30 중량부), 실험군 2(40 중량부), 실험군 3(50 중량부)으로 명명하였다.A hyaluronic acid solution in which hyaluronic acid was dissolved in 0.25N NaOH solution at 10 wt% was prepared in each of three reactors. 30 parts by weight, 40 parts by weight and 50 parts by weight of 1,4-butanediol diglycidyl ether (BDDE), which is a crosslinking agent, were added to 100 parts by weight of hyaluronic acid in the solution, For 30 hours. The reactants were washed several times with ultrapure water to remove unreacted materials, and the washed product was pulverized to adjust the particle size from 100 μm to 500 μm. The pulverized reaction product was lyophilized at -50 ° C and 5 mTorr for 72 hours, and the powder obtained after lyophilization was re-swollen to ultrapure water at a 3% weight ratio. The swollen reactant was placed in a mold of the desired shape and lyophilized to prepare a hyaluronic acid derivative sponge. The hyaluronic acid derivative sponge was finally made into Φ 8 mm * 25 mm. The hyaluronic acid derivative sponge prepared in order to carry out the experiment of the present invention was named Experimental group 1 (30 parts by weight), Experimental group 2 (40 parts by weight) and Experimental group 3 (50 parts by weight) according to the ratio of crosslinking agent.
시험예Test Example 1. 히알루론산 유도체 스펀지의 기계적 강도 측정 1. Measurement of mechanical strength of hyaluronic acid derivative sponge
실시예 1에서 제조한 히알루론산 유도체 스펀지와 국내 식품의약품안전청으로부터 허가되어 판매되고 있는 콜라겐 스펀지를 Φ 8 mm * 5 mm의 모양으로 절단하여, 레오미터 (rheometer)를 사용하여 스펀지를 1mm 높이로 압축하였을 때의 압축 강도를 측정하였다. 압축 강도는 건조 상태의 스펀지와 PBS(phosphate buffered saline)로 1시간 팽윤시킨 스펀지의 압축 강도를 각각 측정하였다.The hyaluronic acid derivative sponge prepared in Example 1 and the collagen sponge licensed from the Korean Food and Drug Administration were cut into a shape of? 8 mm * 5 mm, and the sponge was compressed to a height of 1 mm using a rheometer The compressive strength was measured. The compressive strength of the sponge was measured by using a dry sponge and a PBS (phosphate buffered saline) for 1 hour.
도 1은 본 발명의 히알루론산 유도체 스펀지와 콜라겐 스펀지의 건조 상태와 팽윤 상태의 압축 강도를 각각 비교한 그래프로서, 본 발명의 히알루론산 유도체 스펀지의 압축 강도가 콜라겐 스펀지의 압축 강도에 비해 건조 상태 및 팽윤 상태에서 모두 우수한 것으로 확인되었는바, 본 발명의 히알루론산 유도체 스펀지는 상업화된 콜라겐 스펀지에 비하여도 그 기계적 강도가 뛰어난 것임을 알 수 있다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph comparing the compressive strengths of a hyaluronic acid derivative sponge and a collagen sponge of the present invention in a dry state and a swollen state, respectively. The compressive strength of the hyaluronic acid derivative sponge of the present invention is compared with the compressive strength of a collagen sponge, It was confirmed that the hyaluronic acid derivative sponge of the present invention is superior in mechanical strength to commercialized collagen sponge.
시험예Test Example 2. 히알루론산 유도체 스펀지의 2. Hyaluronic acid derivative sponge 흡수능Absorption capacity
실시예 1에서 제조된 실험군 2의 흡수능을 측정하기 위해 히알루론산 유도체 스펀지의 질량을 측정하고 생리식염수 10 ml를 첨가하였다. 37℃에서 72시간 방치한 후 생리식염수가 흡수된 히알루론산 유도체 스펀지의 질량을 측정하여, 하기 수식 1에 의해 스펀지의 흡수능을 계산하였다.
To measure the absorption capacity of the
수식 1
흡수능(%) = 100 X [팽윤된 스펀지의 질량]/[스펀지의 초기 질량]
Absorption capacity (%) = 100 X [mass of swollen sponge] / [initial mass of sponge]
도 2는 히알루론산 유도체 스펀지의 흡수능 결과로서, 본 발명의 히알루론산 유도체 스펀지는 형태를 유지하면서도 자신의 부피의 30배 이상에 달하는 수분을 흡수하는 흡수능을 보였다.
Fig. 2 shows the absorption ability of the hyaluronic acid derivative sponge. The hyaluronic acid derivative sponge of the present invention exhibited the ability to absorb moisture, which is at least 30 times its volume, while retaining its shape.
시험예Test Example 3. 히알루론산 유도체 스펀지의 3. Hyaluronic acid derivative sponge 골재생Bone regeneration 정도 평가 Degree evaluation
실시예 1에서 제조된 실험군 2의 골 재생 효과를 확인하기 위해, 8주령 SD rat을 모델 동물로 사용하였다. 실험동물을 마취한 후 이마 부분 중앙의 피부를 4cm 정도 절개하고, 골막 (periosteum)을 절개하여 옆으로 제쳐놓은 상태에서 뇌경막과 두 개 정중부를 지나는 혈관의 손상을 주의하면서 직경 8mm 치과용 드릴을 이용하여 임계 결손크기 (critical size defect)인 지름 8mm 크기 [J. P Schmitz et al., Clin. Orthop. Relat. Res., 205, 299(1986)]의 결손부를 형성시킨 후, 실험군 2를 Φ 8 mm * 2 mm로 모양을 만들어 결손부위를 채워주고, 골막과 피부를 각각 봉합하였다. 또한, 골 결손부에 어떠한 처리도 하지 않고 봉합한 대조군을 함께 실험하였다. 12주 동안 사육한 후, 동물을 희생하여 골 결손부를 채취하여 soft X-ray와 조직염색을 통해 골 재생 효과를 평가하였다.In order to confirm the bone regeneration effect of the
도 3에서 나타난 바와 같이, 실험군 2가 대조군에 비해 골재생이 우수함을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과를 토대로 본 발명에서 제조된 히알루론산 유도체 스펀지는 우수한 골재생 능력으로 치과용 재료나 정형외과용 이식재로 사용 가능한 것을 확인하였다.
As shown in Fig. 3, the
시험예Test Example 4. 히알루론산 유도체 스펀지의 안전성 평가 4. Safety evaluation of hyaluronic acid derivative sponge
본 발명의 실시예 1에서 제조된 히알루론산 유도체 스펀지의 안전성 평가를 위해 GLP 인증기관에서 비임상 독성시험을 수행하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.For the safety evaluation of the hyaluronic acid derivative sponge prepared in Example 1 of the present invention, a nonclinical toxicity test was conducted in the GLP certification body, and the results are shown in Table 1. [
(소핵)Genotoxicity test
(Micronucleus)
(복귀돌연변이시험)Genotoxicity test
(Return mutation test)
표 1의 안정성 평가 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의하여 제조된 히알루론산 유도체 스펀지는 비임상 독성시험의 각종 지표에서 안전한 물질임이 확인되었다.As can be seen from the stability evaluation results of Table 1, the hyaluronic acid derivative sponge produced by the present invention was confirmed to be a safe substance in various indicators of the nonclinical toxicity test.
Claims (14)
ii) 가교된 히알루론산 유도체를 초순수로 세척하는 단계;
iii) 상기 세척된 히알루론산 유도체를 분쇄하는 단계;
iv) 분쇄된 히알루론산 유도체를 동결건조하여 분말을 얻는 단계;
v) 히알루론산 유도체 분말을 초순수로 재팽윤하여 원하는 모양을 만드는 단계; 및
vi) 상기 재팽윤된 히알루론산 유도체를 최종적으로 동결건조하는 단계를 포함하는 히알루론산 유도체 스펀지의 제조방법.i) adding an epoxide crosslinking agent having two or more epoxy reactive groups to an aqueous solution of hyaluronic acid dissolved in sodium hydroxide to obtain a hyaluronic acid derivative;
ii) washing the crosslinked hyaluronic acid derivative with ultrapure water;
iii) pulverizing the washed hyaluronic acid derivative;
iv) lyophilizing the pulverized hyaluronic acid derivative to obtain a powder;
v) re-swelling the hyaluronic acid derivative powder with ultrapure water to form a desired shape; And
vi) finally lyophilizing the reswelled hyaluronic acid derivative.
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