KR20190115620A - 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체 및 이를 포함하는 pH 민감성 큐빅상 - Google Patents

이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체 및 이를 포함하는 pH 민감성 큐빅상

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KR20190115620A
KR20190115620A KR1020180038529A KR20180038529A KR20190115620A KR 20190115620 A KR20190115620 A KR 20190115620A KR 1020180038529 A KR1020180038529 A KR 1020180038529A KR 20180038529 A KR20180038529 A KR 20180038529A KR 20190115620 A KR20190115620 A KR 20190115620A
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김진철
박단비
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강원대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물이 정전기적 인력에 의해 결합되고 방향족 화합물들 사이의 소수성 상호작용으로 형성된 자가결집체(self-assembly) 및 이를 포함하는 큐빅상(cubic phase)에 관한 것으로써 이온성 고분자가 양이온성이고 이온성 방향족 화합물이 음이온성 일 때(반대인 경우도 마찬가지), pH가 증가하면 양이온성 고분자의 아미노기의 이온화 정도가 낮아지므로 양이온성 고분자와 음이온성 방향족 화합물 간의 정전기적 인력이 약해져 자가결집체가 붕해되는 특징이 있다. 또한 pH가 증가하면 음이온성 방향족 화합물의 용해도가 증가하므로 자가결집체의 양친매성이 감소하여 자가결집체가 붕해되는 특징이 있다.

Description

이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체 및 이를 포함하는 pH 민감성 큐빅상{pH-sensitive self-assembly composed ionic polymer and ionic aromatic compound and cubic phase containing thereof}
본 발명은, 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체 및 이를 포함하는 pH 민감성 큐빅상에 관한 것이다. 상세하게는, 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물이 정전기적 인력에 의해 결합되고 방향족 화합물들 사이의 소수성 상호작용으로 형성된 자가결집체(self-assembly)와 이를 포함하는 큐빅상(cubic phase)에 관한 것으로서, pH의 변화에 따라 자가결집능이 달라지는 특징이 있다.
자극에 민감한 고분자들은 환경적 자극(pH 변화, 온도 변화, 광 조사 등)에 반응하는 약물전달체를 제조하는데 사용되어 왔다.
특히, 온도 민감성 고분자는 그 임계용액온도에서의 거동을 이용하여 온도 반응성 약물전달체에 대한 광범위한 연구가 수행되었다.
이를테면, 폴리(N-이소 프로필 아크릴 아미드){poly(N-isopropylacrylamide); PNIPA}는 수용액 상에서 하한임계용액온도(lower critical solution temperature, LCST)를 나타내는 일종의 온도 민감성 고분자이다.
상기 PNIPA 고분자 사슬은 LCST 특성에 의해 온도가 증가하면 열에 의해 수축된다. 이러한 열에 의한 수축은 리포솜, 큐빅상 나노구조체 및 하이드로겔 등의 약물전달체가 온도 변화에 응답하여 탑재된 유효성분을 방출하도록 유도하는 것으로 알려져 있다.
LCST 거동을 나타내는 또 다른 대표적인 고분자는 폴리(에틸렌 옥사이드-b-프로필렌 옥사이드-b-에틸렌 옥사이드){poly(ethylene oxide-b-propylene oxide-b-ethylene oxide)} 공중합체이다.
상기 공중합체 사슬은 온도가 증가하면 열에 의해 탈수되므로, 상기 공중합체 용액은 상전이 온도에서 겔(gel)이 된다.
이러한 열에 의한 탈수 및 졸-겔 전이는 온도 응답성 약물전달체를 개발하는데 사용되어 왔다.
한편, 최근 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine, PEI)와 신남산(cinnamic acid, CA)의 혼합물은 수용액에서 자가 결집이 가능하며 상한임계용액온도(upper critical solution temperature, UCST)를 나타냄이 보고되었다.
신남산(CA) 분자는 정전기적 인력을 통해 폴리에틸렌이민(PEI) 사슬에 결합될 수 있고, 동시에 이들은 신남산(CA) 분자의 분자간 소수성 상호작용에 의해 자가결집체(self-assembly)를 형성한다.
반면, 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 혼합용액을 가열하면 신남산(CA) 분자가 용해되고 신남산(CA) 분자의 분자간 소수성 상호작용이 사라지기 때문에 자가결집체가 붕해된다.
이와 관련하여, 선행특허문헌1, KR 10-2018-0015984 A, (2018. 02. 14.)는, 온도 의존성 자가 결집 특성을 지닌 이온복합체를 함유하는 온도 응답성 큐빅상 및 그 제조방법을 개시하고 있다.
상세하게는, 폴리에틸렌이민과 신남산으로 형성된 이온복합체가 모노올레인 큐빅상에 고정되어 있는 것으로서, 상기 큐빅상이 온도에 반응하여 자가 결집 및 자가 해체함으로써 상기 큐빅상에 탑재된 물질을 제어 및 방출하게끔 하는 것이 개시되어 있다.
본 발명과 상기 선행특허문헌1을 비교해보면, 그 구성 및 특징에 있어서 폴리에틸렌이민, 신남산, 큐빅상, 자가 결집 및 자가 해체 등 동일 또는 유사한 구성이 있으나, 상기 선행특허문헌1은 온도 민감성이라는 점에 가장 큰 특징이 있는 반면, 본 발명에서는 pH 민감성이라는 점에 가장 큰 특징이 있어, 양 발명의 가장 큰 특징은 상당한 차이가 있다.
다른 선행특허문헌2, KR 10-2017-0041509 A, (2017. 04. 17.)는, 의약용 단백질의 지속방출을 위한 약물전달체 및 이의 제조방법을 개시하고 있는데, 상세하게는 저온의 낮은 pH 값 조건에서 의약용 단백질을 약물전달체에 탑재하고, 생리활성조건(pH 7.4, 37℃)에서 약물전달체가 의약용 단백질을 방출한다고 개시되어 있다.
본 발명과 상기 선행특허문헌2를 비교해보면, 상기 선행특허문헌은 알지네이트-신남산, 플루토닉 F127-신남산, 폴리에틸렌글리콜-신남산 결합체에 대해서 개시되어 있으나, 본 발명은 신남산과 폴리에틸렌이민의 결합체에 관한 것이서 그 구성이 상이하다.
또 다른 선행특허문헌3, KR 10-2014-0026777 A, (2014. 03. 06.)는, 소수화된 양이온성 고분자로 표면 개질된 모노올레인 큐빅상 나노입자 및 그 제조방법을 개시하고 있는데, 소수화된 양이온성 고분자로 표면 개질된 모노올레인 큐빅상 나노입자는 목적물질을 포함하는 수용액을 모노올레인 (monoolein) 용융액에 첨가한 후 수화시켜 수상채널에 목적물질이 포집된 모노올레인 큐빅상 (monoolein cubic phase)을 제조하는 단계; 상기 목적물질이 포집된 모노올레인 큐빅상에 소수화된 양이온성 고분자와 분산제가 용해된 수상을 첨가한 다음 균질화시켜 외측 표면이 소수화된 양이온성 고분자로 코팅된 모노올레인 큐빅상 나노입자를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법에 의해 제조될 수 있으며 모노올레인 큐빅상 나노입자의 외측 표면을 소수화된 양이온성 고분자로 개질시켜 피부표면과의 정전기적 상호작용에 의하여 피부 잔류성을 증가시키면서 목적물질의 침투성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 기재하고 있다.
상세하게는, 상기 소수화된 양이온성 고분자 중 하나로 폴리에틸렌이민을 개시하고 있고, 카르복시기를 갖는 성분을 상기 양이온성 고분자와 결합되어 큐빅상에 부착될 수 있는 구성요소로 일부 기술하고 있다.
그런데 상기 선행특허문헌3에서는 pH에 따른 피부 투과도, 피부 두께 변화, 혈청 IgE 농도 변화, IL-4발현 및 IFN-γ발현에 관하여 개시되어 있을 뿐, 본 발명의 가장 큰 특징인 pH에 따른 자가 결집에 대해서는 개시되어 있지 않다.
이처럼, 상기 선행특허문헌 1 내지 3에서는, 본 발명의 구성 등과 동일한 구성 등이 개시된 바 없고, 본 발명을 통해 비로소 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체 및 이를 포함하는 pH 민감성 큐빅상을 제공한다.
KR 10-2018-0015984 A, (2018. 02. 14.) 온도 의존성 자가 결집 특성을 지닌 이온복합체를 함유하는 온도 응답성 큐빅상 및 그 제조방법 KR 10-2017-0041509 A, (2017. 04. 17.) 의약용 단백질의 지속방출을 위한 약물전달체 및 이의 제조방법 KR 10-2014-0026777 A, (2014. 03. 06.) 소수화된 양이온성 고분자로 표면 개질된 모노올레인 큐빅상 나노입자 및 그 제조방법
[1] Heskins, M.; Guillet, J. E. J. Macromol. Sci., Pure Appl. Chem. 1968, 2, 1441. [2] Jun, L.; Bochu, W.; Yazhou, W. Int. J. Pharmacol. 2006, 2, 513. [3] Builes, D. H.; Hernandez, H.; Mondragon, I.; Tercjak, A. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 3563. [4] Haglund, B. O.; Joshi, R.; Himmelstein, K. J. J. Control. Release 1996,41, 229. [5] Akimoto, J.; Nakayama, M.; Okano, T. J. Control. Release 2014, 193, 2. [6] Guo, H.; Kim, J. C. Int. J. Pharm. 2015, 494, 172. [7] Edelman, E. R.; Adams, D. H.; Karnovsky, M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1990, 87, 3773. [8] Maas, A. H. J.; Rispens, P.; Siggaard-Andersen, O.; Zijlstra, W. G. Ann. Clin. Biochem. 1984, 21, 26. [9] Zou, Y.; Rossi, N. A.; Kizhakkedathu, J. N.; Brooks, D. E. Macromolecules 2009, 42, 4817. [10] Ericsson, B.; Larsson, K.; Fontell, K. Biochim. Biophys. Acta 1983, 729, 23. [11] Pisani, M.; Bernstorff, S.; Ferrero, C.; Mariani, P. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 3109. [12] Zhang, H.; Kim, J. C. J. Ind. Eng. Chem. 2015, 32, 379. [13] Li, S. J.; Yamashita, Y.; Yamazaki, M. Biophys. J. 2001, 81, 983. [14] Aota-Nakano, Y.; Li, S. J.; Yamazaki, M. Biochim. Biophys. Acta 1999, 1461, 96. [15] Mishraki, T.; Libster, D.; Aserin, A.; Garti, N. Colloid Surf. B 2010,75, 391. [16] Erbes, J.; Gabke, A.; Rapp, G.; Winter, R. Phys. Chem. Chem. Phys.2000, 2, 151. [17] Masum, S. M.; Li, S. J.; Awad, T. S.; Yamazaki, M. Langmuir 2005,21, 5290. [18] Molina, I.; Li, S.; Martinez, M. B.; Vert, M. Biomaterials 2001, 22, 363. [19] Fu, Y.; Kao, W. J. Expert Opin. Drug Deliv. 2010, 7, 429.444 J. A. KIM ET AL.
본 발명은, 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체 및 이를 포함하는 큐빅상에 관한 것으로서, pH에 따라 목적하는 물질의 방출 여부를 제어할 수 있는 큐빅상을 개발하여 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.
상기 과제를 해결하기 위한 제1수단으로서, 이온성 고분자; 이온성 방향족 화합물; 및 상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물 간 정전기적 인력 및 소수성 상호작용에 의해 형성되는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 제공한다.
바람직하게는 상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 9 대 1인 것으로; 투과율은 95% 이상인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 제공한다.
또한 바람직하게는, 상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 8 대 2인 것으로; pH 5.0 에서 투과율은 0%이고; pH 6.0 내지 9.0 에서 투과율이 100%인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 제공한다.
또한 바람직하게는, 상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 7 대 3인 것으로; pH 5.0 에서 투과율은 0%이고; pH 6.0 내지 9.0 에서 투과율이 100%인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 제공한다.
또한 바람직하게는, 상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 6 대 4인 것으로; pH 5.0 내지 6.0에서 투과율은 0%이고; pH 8.0 내지 9.0 에서 투과율이 100%인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 제공한다.
또한 바람직하게는, 상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 5 대 5인 것으로; pH 5.0 내지 6.0 이상에서 투과율은 0%이고; pH 8.0 내지 9.0 에서 투과율이 100%인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 제공한다.
또한 바람직하게는, 상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 4 대 6인 것으로; pH 5.0 내지 7.0에서 투과율은 0%이고; pH 8.0 내지 9.0 에서 투과율이 100%인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 제공한다.
또한 바람직하게는, 상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 3 대 7인 것으로; pH 5.0 내지 7.0이상에서 투과율은 0%이고; pH 8.0 내지 9.0 에서 투과율이 100%인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 제공한다.
본 발명에 따른 다른 실시예는, 청구항 제1항 내지 제8항의 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 포함하는 큐빅상을 제공한다.
본 발명에 따른 다른 실시예는, 제8항의 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 포함하는 큐빅상으로서, 서모그램의 흡열피크가 62.5℃인 것을 특징으로 하는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 다른 실시예는, 제6항의 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 포함하는 큐빅상으로서, 서모그램의 흡열피크가 63.9℃인 것을 특징으로 하는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 다른 실시예는, 제5항의 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 포함하는 큐빅상으로서, 서모그램의 흡열피크가 68.6℃인 것을 특징으로 하는 것을 제공한다.
본 발명에 따른 다른 실시예는, a) 2 g의 모노올레인을 20ml 바이알에 넣고, 50℃에서 물 중탕하여 용융시키는 제1단계; b) 모노올레인에 신남산을 용해시키는 제2단계; c) 2ml의 버퍼(30mM, pH 7.0)에 PEI를 용해시키고 50℃로 가열하는 제3단계; d) 상기 20ml 바이알 내 모노올레인과 신남산 혼합물에 상기 폴리에틸렌이민 용액을 조심스럽게 첨가한 다음 밀봉하여 암실 조건에서 폴리에틸렌이민 용액이 완전히 흡수되어 투명한 겔이 될 때까지 방치하는 제4단계;를 포함하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 포함하는 큐빅상 제조방법을 제공한다.
본 발명은 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물이 정전기적 인력으로 결합되고 방향족 화합물들 사이의 소수성 상호작용으로 형성된 자가결집체 및 이를 포함하는 큐빅상에 관한 것으로써, 이온성 고분자가 양이온성이고 이온성 방향족 화합물이 음이온성 일 때(반대인 경우도 마찬가지), pH가 증가하면 양이온성 고분자의 아미노기의 이온화 정도가 낮아지므로 양이온성 고분자와 음이온성 방향족 화합물 간의 정전기적 인력이 약해질뿐더러, 음이온성 방향족 화합물의 용해도가 증가하므로 자가결집체의 양친매성이 감소하여 자가결집체가 붕해되는 효과를 발휘한다.
한편, 상기 큐빅상은 인체에 무해하고 조직침투성이 우수하며, 위와 같이 pH 변화에 민감하게 반응하여 상기 큐빅상에 탑재된 유효성분을 방출하게끔 할 수 있다. 따라서 상기 큐빅상 내부에 약물을 탑재하여 정상조직과 pH가 다른 질병 부위에서 약물을 방출하거나 약산성인 피부에서 유효성분을 방출하는 등 여러 분야에서 응용이 가능하여 피부 유효성분 전달체와 항암 약물 전달체 시장에서뿐만 아니라 다양한 의약품 및 화장품 시장에서 그 효과를 발휘하여 시장 점유율을 더 넓힐 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 pH 민감성 자가결집체의 개략도를 도시한 것이다.
도 2는 폴리에틸렌이민/신남산 혼합물의 pH 값에 따른 투과율을 도시한 것이다.
도 3은 폴리에틸렌이민/신남산 혼합 용액을 광학현미경으로 관찰한 것을 도시한 것이다.
도 4는 폴리에틸렌이민/신남산 유무에 따른 큐빅상의 상전이온도를 편광 광학현미경으로 관찰한 것을 도시한 것이다.
도 5는 큐빅상의 서모그램(thermogram)을 도시한 것이다.
도 6은 큐빅상에 탑재된 메틸렌블루의 방출 프로파일을 도시한 것이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명인 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체 및 이를 포함하는 pH 민감성 큐빅상을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
1. 모노올레인, 폴리에틸렌이민 및 신남산과 본 발명의 개요
모노올레인(Monoolein, MO)은 패킹 파라미터(packing parameter)가 1보다 조금 큰 값을 지니는 양친매성 분자(amphiphiles)로 수상(水象; water phase)에서 양연속성 큐빅상(bicontinuous cubic phase, CP)을 형성한다. 상기 큐빅상은 상호 교차하는 두 개의 수상채널(지름 약 2-3 nm)들이 모노올레인 이중층(MO bilayer, 두께 약 3.5nm)매트릭스로 둘러 싸여져 있다. 상기 큐빅상은 등방성(isotropy)이기 때문에 광학적으로 투명하며 큐빅상에서 물의 함량은 28 내지 40%이고, 물의 함량에 따라 자이로이드(gyroid) 큐빅상과 다이아몬드(diamond) 큐빅상으로 구분된다. 상기 큐빅상은 수상채널과 지질 매트릭스를 포함하며, 수용성 화합물은 수상채널에, 지용성 화합물은 매트릭스에 탑재 가능하기 때문에 수용성 화합물과 지용성 화합물을 동시에 탑재시킬 수 있는 장점이 있다.
폴리에틸렌이민(poly(ethyleneimine); PEI)은 아미노기를 갖는 양이온성 고분자이고, 신남산(cinnamic acid; CA)은 카르복실기를 갖는 음이온성 방향족 화합물이다. 헨더슨 - 하셀바흐 방정식(Henderson Hasselbalch’equation)과 pKa 값을 이용하면, pH 7.0인 수용액에서 아미노기의 이온화도와 카르복실기의 이온화도는 거의 100%가 되는데, 이 때 신남산은 정전기적 인력을 통해 폴리에틸렌이민에 용이하게 결합 될 수 있다.
또한, 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 이온복합체는 소수성인 페닐기를 갖는 신남산으로 인하여 양친매성(amphiphilicity)을 띄고 수상에서 수상에서 자가결집(self-assembling)이 이루어질 수 있으며, 상기 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 자가결집체는 낮은 온도범위에서 불투명하고, 반대로 높은 온도에서는 신남산의 용해도가 증가해 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 자가결집체의 양친매성이 상실되어 자가결집체가 붕해되기 때문에 투명해지는 특징이 있다.
한편, 본 발명은, 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체 및 이를 포함하는 pH 민감성 큐빅상에 관한 것이다. 상세하게는, 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물이 정전기적 인력에 의해 결합되고 방향족 화합물들 사이의 소수성 상호작용으로 형성된 자가결집체(self-assembly)와 이를 포함하는 큐빅상(cubic phase)에 관한 것으로서, pH의 변화에 따라 자가결집능이 달라진다.
이와 같은 자가결집능은 양이온성 고분자와 음이온성 방향족 화합물 또는 음이온성 고분자와 양이온성 방향족 화합물이면 가능하나, 본 발명에서는 양이온성 고분자인 폴리에틸렌이민, 음이온성 방향족 화합물인 신남산을 들어 설명한다.
종래에 개시된 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 자가결집체는 온도에 민감하고 상한임계용액온도 이상에서 붕해되었다. 그러나 본 발명의 특징이라고 할 수 있는 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 자가결집체의 pH 민감성, 즉 특정 pH 값에서 붕해된다는 점에 대하여는 전혀 개시된 바 없었다.
이에, 본 발명은, 상기 자가결집체의 pH 민감성에 대하여, 즉 pH 값이 높을수록 폴리에틸렌이민(PEI)의 아미노기의 이온화 정도가 낮아져 신남산(CA) 분자와 폴리에틸렌이민(PEI) 사슬 사이의 정전기적 인력이 약해지고, 신남산(CA)의 용해도가 증가하여 상기 자가결집체의 양친매성이 감소하게 되어 결론적으로 상기 자가결집체가 붕해됨을 개시한다(도1: 개략도). 또한, 본 발명은, 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 혼합용액의 pH에 민감한 자가결집뿐만 아니라, 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 자가결집체를 포함하는 큐빅상에 대한 pH 민감성 방출 효과를 개시한다.
이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.
2. 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액과 이를 포함하는 모노올레인 큐빅상의 제조 및 실험방법
폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액은, 버퍼에 폴리에틸렌이민(PEI)을 용해시켜, 상기 폴리에틸렌이민(PEI)이 녹은 수용액의 농도가 2.22 내지 14.42mg/mL가 되게끔 준비한다.
상기 폴리에틸렌이민(PEI) 수용액에 신남산(CA) 17.78 내지 5.58mg/mL를 용해시켜, 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 혼합용액의 농도가 20mg/mL가 되게끔 준비한다.
그리고 상기 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 혼합용액은, 폴리에틸렌이민과 신남산의 농도를 조절하여, 폴리에틸렌이민(PEI)의 아미노기 대 신남산(CA)의 카르복시기 몰비(molar ratio)가 각각 3대7(3/7), 4대6(4/6), 5대5(5/5), 6대4(6/4), 7대3(7/3), 8대2(8/2), 9대1(9/1)인 것으로 준비한다.
참고로, 본 출원명세서에서 (x/y)로 표기된 것은 폴리에틸렌이민(PEI)의 아미노기 대 신남산(CA)의 카르복시기 몰비(molar ratio)로서, x는 폴리에틸렌이민의 아미노기, y는 신남산의 카르복시기를 가리킨다.
한편, 상기 각각의 혼합용액은 1N 염산과 1N 수산화나트륨으로 pH 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0으로 조절한다.
아미노기/카르복시기의 몰비 및 pH에 따른 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 혼합용액의 600nm 파장의 UV 분광광도계(spectrophotometer)를 이용한 광학밀도(optical density)를 측정하여 자가결집능은 관찰한다. 또한, 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 자가결집체의 광학 현미경 사진을 촬영하여 자가결집체의 형성 유무를 관찰한다.
한편, 폴리에틸렌이민/신남산을 포함하는 모노올레인 큐빅상은, a) 2 g의 모노올레인을 20ml 바이알에 넣고, 50℃에서 물 중탕하여 용융시키는 제1단계; b) 모노올레인에 신남산을 용해시키는 제2단계; c) 2ml의 버퍼(30mM, pH 7.0)에 PEI를 용해시키고 50℃로 가열하는 제3단계; d) 상기 20ml 바이알 내 모노올레인과 신남산 혼합물에 상기 폴리에틸렌이민 용액을 조심스럽게 첨가한 다음 밀봉하여 암실 조건에서 폴리에틸렌이민 용액이 완전히 흡수되어 투명한 겔이 될 때가지 방치하는 제4단계;를 포함하는 방법에 의해 제조된다.
상기 방법에 의해 제조된 큐빅상은, 상기 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액과 그 몰비(3/7, 4/6, 5/5, 6/4, 7/3, 8/2, 9/1)가 각각 동일하게끔 제조된다.
또한, 대조군으로서 폴리에틸렌이민/신남산이 포함되지 않은 모노올레인 큐빅상은, 신남산을 제외하고 모노올레인을 용융시키며, 폴레에틸렌이민이 포함되지 않은 버퍼를 이용하는 것을 제외하고는, 상기 제조방법과 동일한 방법에 의해 제조된다.
상기 대조군과 상기 큐빅상은 시차주사열량측정법(Differential Scanning Calorimetry; DSC)으로 흡열피크를 측정하여 상전이 온도를 파악한다.
3. pH에 따른 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 혼합용액의 자가결집 및 투과율 변화
도 2는 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액의 pH 값에 따른 투과율을 도시한 것으로서, 폴리에틸렌이민/신남산(3/7) 혼합용액은 (●)로, 폴리에틸렌이민/신남산(4/6) 혼합용액은 (▲)로, 폴리에틸렌이민/신남산(5/5) 혼합용액은 (■)로, 폴리에틸렌이민/신남산(6/4) 혼합용액은 (◆)로, 폴리에틸렌이민/신남산(7/3) 혼합용액은 (○)로, 폴리에틸렌이민/신남산(8/2) 혼합용액은 (△)로, 폴리에틸렌이민/신남산(9/1) 혼합용액은 (□)로 도시하였다.
폴리에틸렌이민/신남산(9/1) 혼합용액에서는 시험된 pH 값 모두에서 그 투과율이 95% 이상이다.
이는 신남산 분자의 카르복시기와 폴리에틸렌이민의 아미노기가 정전기적 인력을 통해 컨쥬게이트(conjugate) 되어 있기 때문이다.
산성 화합물의 이온화도는 다음의 수학식1과 같다.
[수학식1]
상기 수학식1 및 신남산 카르복시기의 pK 값(4.44)을 이용하여, 신남산의 이온화도는, pH가 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0일 때 각각 78.4%, 97.3%, 99.7%, 99.9% 및 100%로 계산된다.
염기성 화합물의 이온화도는 다음의 수학식 2와 같다.
[수학식2]
상기 수학식2 및 폴리에틸렌이민 아미노기의 평균 pK 값(9.0)을 이용하여, 폴리에틸렌이민의 이온화도는, pH가 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0일 때 각각 100%, 99.9%, 99.0%, 90.9% 및 50%로 계산된다.
위 계산값에 따라 양성자화된 아미노기 대 탈양성자화된 카르복시기의 몰비는 pH 가 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0일 때 각각 90/7.84, 89.9/9.73, 89.1/9.97, 81.8/9.99 및 45/10으로 계산된다.
상기 계산된 몰비를 보건대, 실시된 모든 pH에서 대전된 아미노기가 대전된 카르복시기보다 더 많기 때문에, 모든 신남산 분자가 폴리에틸렌이민의 사슬에 정전기적으로 결합된다.
그러나 위와 같이 모든 신남산 분자가 폴리에틸렌이민의 사슬에 정전기적으로 결합되어 있다고 하더라도, 폴리에틸렌이민/신남산(9/1) 혼합용액의 pH에 상관없이, 투과율이 95%를 넘기에 폴리에틸렌이민/신남산의 자가결집을 설명하기 어렵다. 왜냐하면 폴리에틸렌이민/신남산이 양친매성을 갖고 자가결집이 되게끔 컨쥬게이트가 되기에는 과소(too small)하기 때문이다.
그러나 폴리에틸렌이민/신남산(8/2) 혼합용액의 투과율은 pH 5.0에서 거의 0%였으나, pH 6.0 내지 9.0에서는 거의 100%에 이른다.
pH 5.0에서 투과율이 거의 0%에 가까운 것은, 폴리에틸렌이민/신남산의 자가 결집에 기인한 것으로 보인다.
pH 5.0일 때, 폴리에틸렌이민/신남산(8/2) 혼합용액의 양성자화된 아미노기 대 탈양성자화된 카르복시기의 몰비는 1/0.196으로 계산된다. 이는 pH 5.0일 때, 폴리에틸렌이민/신남산(8/2) 혼합용액의 대전된 하나의 아미노기 당 대전된 신남산 분자는 0.196개인 것을 의미하고, 폴리에틸렌이민/신남산(9/1) 혼합용액에 비해 두 배나 더 높은 것을 말해준다.
이와 같이 대전된 하나의 아미노기 당 대전된 신남산 분자의 비가 늘어남에 따라, 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액(8/2)이 컨쥬게이트 된 경우 친수성과 친유성의 균형은 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액(9/1)보다 낮고, 컨쥬게이트된 것은 수용액 상에서 자가결집될 정도로 충분히 양친매성을 띠게 된다. 그 결과 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액(8/2)이 컨쥬게이트 되어 자가결집체에 의해 그 투과율이 pH 5.0에서 거의 0%에 가까운 값이 되는 것이다.
그리고 위와 같이 컨쥬게이트 되어 자가결집체가 형성되는 것은, 신남산 분자가 폴리에틸렌이민의 사슬에 정전기적 인력에 의해 결합되는 동시에, 신남산 분자는 서로 소수성 상호작용을 하기 때문이다.
한편, pH 값이 5.0보다 높아지는 경우(이를테면, pH가 6.0 내지 9.0인 경우) 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액(8/2)의 투과율은 거의 100%에 이른다.
이는 pH 값이 높아지는 경우, 폴리에틸렌이민의 아미노기의 이온화도가 낮아지게 되고, 낮아진 이온화도로 인하여 신남산 분자와 폴리에틸렌이민의 사슬 간 정전기적 인력을 더 약해진 결과 자가결집체가 형성되지 않기 때문이다.
아울러 그 투과율이 100%에 달하는 것은 위 폴리에틸렌이민의 아미노기의 낮은 이온화도 뿐만 아니라, 신남산의 pH-의존성 용해도에 기인하기도 한다.
즉, pH 값이 커질수록 신남산의 용해도는 증가하게 되는데, 구체적으로 pH 값이 5.0, 6.0, 7.0, 8.0 및 9.0일 때, 신남산 분자의 용해도는 각각 8, 23, 56, 62 및 64mg/mL이다.
따라서, pH 값이 더 커지면, 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액(8/2)의 컨쥬게이트의 친수성 및 친유성 균형은 더 커질 것이고, 양친매성은 낮아질 것이며, 이는 곧 자가결집이 되지 않게끔 하는 것이다.
이러한 결과에 비추어, 아미노기 대비 카르복시기의 몰비가 커질수록, 자가결집체가 형성되는 pH 윈도우(pH window)가 더 넓어진다. 이는 폴리에틸렌이민 1분자당 신남산 분자의 비가 커질수록, 신남산의 카르복시기와 폴리에틸린이민 사슬의 아미노기 사이의 정전기적 인력 및 신남산 분자의 페닐기 간 소수성 상호작용은 보다 광범위해지고, 보다 넓은 pH 범위에서 자가결집체가 형성되기 때문이다.
이를테면, 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액(6/4)의 pH 윈도우는 pH 5.0 내지 6.0, 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액(5/5)의 pH 윈도우는 pH 5.0 내지 6.0 이상, 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액(4/6)의 pH 윈도우는 pH 5.0 내지 7.0, 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액(3/7)의 pH 윈도우는 pH 5.0 내지 7.0 이상이다.
4. 광학 현미경을 통한, pH에 따른 폴리에틸렌이민/신남산(PEI/CA) 혼합용액의 자가결집능 관찰
도 3은 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액을 광학현미경으로 관찰한 것을 도시한 것인데, pH 5.0에서 (a)는 폴리에틸렌이민/신남산(3/7) 혼합용액, (b)는 폴리에틸렌이민/신남산(5/5) 혼합용액, (c)는 폴리에틸렌이민/신남산(6/4) 혼합용액의 광학현미경 이미지이다.
도 3에서, 직경 2 내지 11 nm의 마이크로스피어(microsphere)를 발견할 수 있는데, 상기 마이크로스피어는 폴리에틸렌이민/신남산 컨쥬게이트의 자가결집체로서, 빛을 산란시키고, 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액의 투과도를 거의 0%가 되게끔 한다.
본 발명에서 실시된 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액에서는 모두 그 모양이나 크기에 큰 차이를 발견할 수 없다.
폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액의 pH가, 40% 이하의 투과도를 갖는 pH 윈도우 내의 값을 가지면, 상기 마이크로스피어는 뚜렷하게 관찰되며, 반대로 pH 값이 pH 윈도우의 범위에서 멀어지면, 상기 마이크로스피어는 거의 관찰하기 어려워진다.
이러한 결과에 비추어, 광학현미경에 의한 마이크로스피어의 관찰 여부는 폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액의 투과율에 부합되는 것으로 보인다.
5. 편광 광학 현미경 관찰에 의한 폴리에틸렌이민/신남산을 포함한 큐빅상의 상전이 온도 관찰
도 4는 폴리에틸렌이민/신남산 유무에 따른 큐빅상을 편광 광학현미경으로 관찰한 것을 도시한 것으로, (a) 폴리에틸렌이민/신남산이 포함되지 않은 큐빅상 및 (b) 폴리에틸렌이민/신남산(3/7)이 포함된 큐빅상의 온도 변화에 따른 사진이다.
도 4(a)에 따르면, 58.5℃에 이르기 전까지 복굴절은 관찰되지 않으나, 온도가 그 이상으로 증가하면서 뚜렷하게 복굴절이 관찰된다.
큐빅상은 광학적 등방성의 성질을 가져, 편광된 빛을 조사할 경우 복굴절이 일어나지 않고, 복굴절은 헥사고날상(hexagonal phase)을 포함한 이등방성 매질이 편광된 빛에 노출되는 경우 일어난다.
그렇다면, 복굴절이 나타나기 시작하는 온도는 큐빅상-헥사고날상 전이 온도라고 할 것이며, 폴리에틸렌이민/신남산이 포함되지 않은 큐빅상의 상전이 온도는 58.5℃로 관찰된다.
도 4(b)는, 폴리에틸렌이민/신남산(3/7)을 포함한 큐빅상에 대하여 편광 광학현미경으로 관찰한 것이다.
63.2℃에서 복굴절이 나타나기 시작하므로 폴리에틸렌이민/신남산(3/7)을 포함한 큐빅상의 상전이 온도는 63.2℃라고 보인다.
폴리에틸렌이민/신남산(5/5)을 포함한 큐빅상 및 폴리에틸렌이민/신남산(6/4)을 포함한 큐빅상에 대해서도 복굴절이 나타나기 시작하는 온도를 관찰한 결과, 상전이 온도는 각각 65.4℃ 및 66.5℃이다.
이러한 관찰 결과에 비추어 보면, 큐빅상에서 신남산의 양이 많을수록 상전이 온도는 감소하는 것을 알 수 있다.
왜냐하면 신남산 분자는 카르복시기가 수상 채널과 마주하고 있는 모노올레인 이중층과 신남산 분자 내 페닐기 간 소수성 상호작용에 의해 상기 모노올레인 이중층에 삽입된다. 이는 모노올레인 이중층을 유동적이게끔 하고, 상전이 온도의 감소를 유도하기 때문이다.
이는 신남산 함유량이 0%, 0.3%, 0.6%, 1.5%, 2.9% 및 5.7%인 모노올레인 큐빅상의 상전이 온도는 각각 64.5, 61.0, 59.5, 58.5, 55.5, 및 52.5℃임을 설명한다.
한편, 다이올레오일포스파티딕산(dioleoylphosphatidic acid; DOPA) 또는 올레산(oleic acid)과 같은 음전하를 띤 지질로 인하여 상기 큐빅상의 막 표면 전하 밀도가 증가하고, 상기 큐빅상의 안정성도 증가한다.
그럼에도 불구하고, 신남산이 모노올레인 이중층에 삽입됨에 따른 막-유동성 효과(membrane-fluidizing effect)는 정전기적 인력에 의한 안정화 효과를 압도한다.
하지만 신남산을 포함하는 큐빅상의 상전이 온도는 신남산을 포함하지 않는 큐빅상의 상전이 온도보다 높다.
온도가 증가함에 따라서 모노올레인 분자의 머리(head; 예를 들어 글리세롤 잔기를 말한다)는 탈수되고, 그 꼬리(tail; 이를테면 아실 사슬을 말한다)는 트랜스-고슈 전이(trans-to-gauch stransition)가 일어나는데, 그 결과 모노올레인 분자의 패킹 파라미터는 감소하고, 큐빅상-헥사고날상 변이가 일어난다.
그러나 폴리에틸렌이민이 신남산을 포함하는 큐빅상에 포함되면, 열 상전이(thermal phase transition)가 지연된다.
이는 모노올레인 이중층에 박힌 신남산의 카르복시기는 수상(water phase)을 마주하고, 폴리에틸렌이민 사슬은 상기 신남산의 카르복시기와 결합된다. 이러한 환경 하에서, 상기 폴리에틸렌이민 사슬은 열로 인해 탈수된 모노올레인 분자의 머리 부분의 공간을 채우게 되기 때문이다.
또한, 신남산을 포함하는 큐빅상의 열 상전이 온도가 신남산을 포함하지 않는 큐빅상의 열 상전이 온도보다 높은 것도 폴리에틸렌이민이 신남산 분자가 박힌 모노올레인 이중층과 상호작용하면서 수상 채널에 존재하기 때문이다.
6. DSC법(differential scanning calorimetry)에 의한 큐빅상의 상전이 온도 관찰
도 5는 큐빅상의 서모그램(thermogram)으로, (a)는 폴리에틸렌이민/신남산이 포함되지 않은 큐빅상, (b)는 폴리에틸렌이민/신남산(3/7)을 포함하는 큐빅상, (c)는 폴리에틸렌이민/신남산(5/5)를 포함하는 큐빅상, (d)는 폴리에틸렌이민/신남산(6/4)를 포함하는 큐빅상의 서모그램를 도시한 것이다.
폴리에틸렌이민/신남산이 포함되지 않았을 때의 큐빅상의 서모그램은 59.2℃에서 상전이에 따른 흡열 피크를 보인다. 상기 흡열 피크 온도인 59.2℃는 폴리에틸렌이민/신남산이 포함되지 않은 큐빅상에 대하여 편광 광학 현미경의 관찰을 통해 파악된 복굴절이 나타난 온도인 58.5℃와 매우 근접하다.
폴리에틸렌이민/신남산(3/7)을 포함하는 큐빅상은 62.5℃에서, 폴리에틸렌이민/신남산(5/5)를 포함하는 큐빅상은 63.9℃에서, 폴리에틸렌이민/신남산(6/4)를 포함하는 큐빅상은 68.6℃에서 각각 흡열 피크가 나타났다.
이처럼 폴리에틸렌이민/신남산을 포함하는 큐빅상의 상전이 온도는 편광 광학 현미경 관찰을 통해 결정된 온도와 차이가 날 만큼 다르지 않았다.
7. 폴리에틸렌이민/신남산을 포함하는 큐빅상의 pH-의존성 염료 방출
일반적으로 저장고 형태의 전달체(reservoir type of vehicle)는 0차 방출(zero-order release)에 따르며 모노올레인 큐빅상을 포함하는 모놀리틱 형태의 전달체(monolithic type of vehicle)는 1차 방출(first-order release)에 따른다고 알려져 있다. 폴리에틸렌이민/신남산(3/7)을 포함하는 큐빅상에 탑재된 염료의 방출은 시험된 모든 pH 값에서 1차 방식으로 증가 하였다. 방출정도는 낯은 pH 값에서 더 높게 나타났다. 이를테면, pH가 5.0, 7.0 및 9.0 일 때에, 최대 방출도는 각각 6.0%, 3.4%, 및 2.5%이다.
도 6은 폴리에틸렌이민/신남산을 포함하는 큐빅상에 탑재된 메틸렌블루의 방출 프로파일에 관한 것으로서 (a)는 폴리에틸렌이민/신남산(3/7)을 포함하는 큐빅상, (b)는 폴리에틸렌이민/신남산(5/5)를 포함하는 큐빅상, (c)는 폴리에틸렌이민/신남산(6/4)를 포함하는 큐빅상에 대한 것이며, (●)는 pH 5.0, (■)는 pH 7.0, (▲)는 pH 9.0에서 측정한 것을 도시한 것이다.
도 6에 따르면, 폴리에틸렌이민/신남산(3/7)을 포함하는 큐빅상에 탑재된 염료의 방출은 본 발명에서 실시된 모든 pH 값에서 1차 형태(first-order fashion)로 증가하고, 도 2의 투과율 데이터 및 도 3의 광학 현미경 촬영 사진에 따르면, 자가결집은 pH 5.0 과 7.0에서 일어나고, pH 9.0에서는 일어나지 않는다.
이러한 폴리에틸렌이민/신남산의 자가결집은 상기 큐빅상의 수상채널에서 일어나기 때문에, 수상채널을 통한 염료의 확산을 방해한다.
따라서 자가결집이 일어나는 낮은 pH에서 탑재된 염료의 방출도가 낮을 것으로 기대된다.
그런데 오히려 최저 방출도(the lowest release degree)는 자가결집이 일어나지 않는 pH 9.0에서 관찰되었다.
폴리에틸렌이민/신남산 혼합용액은 신남산 분자의 페닐기 간 소수성 상호작용을 통해 벌크 수용액(bulk aqueous solution)에서 자가결집이 일어난다. 그러나 신남산 분자의 페닐기는 페닐기끼리 상호작용 할 뿐만 아니라 모노올레인 지질 이중층과도 상호작용을 하기 때문에, 수상 채널에서는 자가결집이 일어나지 않거나 덜 일어난다.
그렇다면 수상 채널에서의 자가결집은 염료의 확산에 지배적인 요인으로 볼 수 없고, 오히려 양전하성 염색시료와 음전하성 신남산의 정전기적 인력과 방출매개체 내 염료의 열역학적 활성도(thermodynamic activity)가 염료의 확산 및 그 방출도에 지배적인 요인이다.
즉, 메틸렌블루는 지질 이중층에 박힌 채 수상과 마주하는 카르복시기를 가진 신남산과 정전기적 상호작용을 하면서, 수상 채널에 붙잡혀 있게 된다.
한편, pH가 높아지면, 방출매개체 내 염료의 열역학적 활성도도 증가하게 되고, 이는 방출을 억제하게 되는데, 이는 높은 pH 에서 낮은 방출도를 갖게끔 한다.
또한, 폴리에틸렌이민/신남산(3/7)을 포함하는 큐빅상의 방출도와 마찬가지로, 폴리에틸렌이민/신남산(5/5 또는 6/4)를 포함하는 큐빅상에서의 방출도도 높은 pH 에서 낮게 나타난다.

Claims (13)

  1. 이온성 고분자;
    이온성 방향족 화합물; 및
    상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물 간 정전기적 인력 및 소수성 상호작용에 의해 형성되는; 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 9 대 1인 것으로; 투과율은 95% 이상인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 8 대 2인 것으로;
    pH 5.0 에서 투과율은 0%이고;
    pH 6.0 내지 9.0 에서 투과율이 100%인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 7 대 3인 것으로;
    pH 5.0 에서 투과율은 0%이고;
    pH 6.0 내지 9.0 에서 투과율이 100%인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 6 대 4인 것으로;
    pH 5.0 내지 6.0에서 투과율은 0%이고;
    pH 8.0 내지 9.0 에서 투과율이 100%인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 5 대 5인 것으로;
    pH 5.0 내지 6.0 이상에서 투과율은 0%이고;
    pH 8.0 내지 9.0 에서 투과율이 100%인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 4 대 6인 것으로;
    pH 5.0 내지 7.0에서 투과율은 0%인 것으로;
    pH 8.0 내지 9.0 에서 투과율이 100%인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이온성 고분자와 상기 이온성 방향족 화합물의 몰비는 3 대 7인 것으로;
    pH 5.0 내지 7.0이상에서 투과율은 0%인 것으로;
    pH 8.0 내지 9.0 에서 투과율이 100%인 것;을 특징으로 하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체.
  9. 제1항 내지 제8항의 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 포함하는 큐빅상.
  10. 제8항의 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 포함하는 큐빅상으로서; 서모그램의 흡열피크가 62.5℃인 것;을 특징으로 하는 큐빅상.
  11. 제6항의 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 포함하는 큐빅상으로서; 서모그램의 흡열피크가 63.9℃인 것;을 특징으로 하는 큐빅상.
  12. 제5항의 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 포함하는 큐빅상으로서; 서모그램의 흡열피크가 68.6℃인 것;을 특징으로 하는 큐빅상.
  13. a) 2 g의 모노올레인을 20ml 바이알에 넣고, 50℃에서 물 중탕하여 용융시키는 제1단계;
    b) 모노올레인에 신남산을 용해시키는 제2단계;
    c) 2ml의 버퍼(30mM, pH 7.0)에 폴리에틸렌이민을 용해시키고 50℃로 가열하는 제3단계;
    d) 상기 20ml 바이알 내 모노올레인과 신남산 혼합물에 상기 폴리에틸렌이민 용액을 조심스럽게 첨가한 다음 밀봉하여 암실 조건에서 폴리에틸렌이민 용액이 완전히 흡수되어 투명한 겔이 될 때까지 방치하는 제4단계;를 포함하는 이온성 고분자와 이온성 방향족 화합물로 구성된 자가결집체를 포함하는 큐빅상 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022154239A1 (ko) * 2021-01-13 2022-07-21 영남대학교 산학협력단 유전자 전달능을 갖는 폴리에틸렌이민-콜산 이온결합 화합물 및 이의 용도

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140026777A (ko) 2012-08-23 2014-03-06 강원대학교산학협력단 소수화된 양이온성 고분자로 표면 개질된 모노올레인 큐빅상 나노입자 및 그 제조방법
KR20170041509A (ko) 2015-10-07 2017-04-17 강원대학교산학협력단 의약용 단백질의 지속방출을 위한 약물전달체 및 이의 제조방법
KR20180015984A (ko) 2016-08-04 2018-02-14 강원대학교산학협력단 온도 의존성 자가 결집 특성을 지닌 이온복합체를 함유하는 온도 응답성 큐빅상 및 그 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140026777A (ko) 2012-08-23 2014-03-06 강원대학교산학협력단 소수화된 양이온성 고분자로 표면 개질된 모노올레인 큐빅상 나노입자 및 그 제조방법
KR20170041509A (ko) 2015-10-07 2017-04-17 강원대학교산학협력단 의약용 단백질의 지속방출을 위한 약물전달체 및 이의 제조방법
KR20180015984A (ko) 2016-08-04 2018-02-14 강원대학교산학협력단 온도 의존성 자가 결집 특성을 지닌 이온복합체를 함유하는 온도 응답성 큐빅상 및 그 제조방법

Non-Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
[1] Heskins, M.; Guillet, J. E. J. Macromol. Sci., Pure Appl. Chem. 1968, 2, 1441.
[10] Ericsson, B.; Larsson, K.; Fontell, K. Biochim. Biophys. Acta 1983, 729, 23.
[11] Pisani, M.; Bernstorff, S.; Ferrero, C.; Mariani, P. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 3109.
[12] Zhang, H.; Kim, J. C. J. Ind. Eng. Chem. 2015, 32, 379.
[13] Li, S. J.; Yamashita, Y.; Yamazaki, M. Biophys. J. 2001, 81, 983.
[14] Aota-Nakano, Y.; Li, S. J.; Yamazaki, M. Biochim. Biophys. Acta 1999, 1461, 96.
[15] Mishraki, T.; Libster, D.; Aserin, A.; Garti, N. Colloid Surf. B 2010,75, 391.
[16] Erbes, J.; Gabke, A.; Rapp, G.; Winter, R. Phys. Chem. Chem. Phys.2000, 2, 151.
[17] Masum, S. M.; Li, S. J.; Awad, T. S.; Yamazaki, M. Langmuir 2005,21, 5290.
[18] Molina, I.; Li, S.; Martinez, M. B.; Vert, M. Biomaterials 2001, 22, 363.
[19] Fu, Y.; Kao, W. J. Expert Opin. Drug Deliv. 2010, 7, 429.444 J. A. KIM ET AL.
[2] Jun, L.; Bochu, W.; Yazhou, W. Int. J. Pharmacol. 2006, 2, 513.
[3] Builes, D. H.; Hernandez, H.; Mondragon, I.; Tercjak, A. J. Phys.
[4] Haglund, B. O.; Joshi, R.; Himmelstein, K. J. J. Control. Release 1996,41, 229.
[5] Akimoto, J.; Nakayama, M.; Okano, T. J. Control. Release 2014, 193, 2.
[6] Guo, H.; Kim, J. C. Int. J. Pharm. 2015, 494, 172.
[7] Edelman, E. R.; Adams, D. H.; Karnovsky, M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1990, 87, 3773.
[8] Maas, A. H. J.; Rispens, P.; Siggaard-Andersen, O.; Zijlstra, W. G. Ann. Clin. Biochem. 1984, 21, 26.
[9] Zou, Y.; Rossi, N. A.; Kizhakkedathu, J. N.; Brooks, D. E. Macromolecules 2009, 42, 4817.
Chem. C 2013, 117, 3563.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022154239A1 (ko) * 2021-01-13 2022-07-21 영남대학교 산학협력단 유전자 전달능을 갖는 폴리에틸렌이민-콜산 이온결합 화합물 및 이의 용도

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