KR20210020969A - Multilayered nanofibers for storage and delivery of drugs - Google Patents

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Abstract

To improve the properties of nanofibers that store and deliver drugs, the present invention provides multilayered nanofibers which comprise: one or more inner layers including nanofibers for storing one or more drugs; and one or more outer layers including polymer nanofibers on one or both sides of the inner layer. According to the multilayered nanofibers, a drug delivery rate can be controlled by using appropriate polymer nanofibers as outer layers. In addition, a polymer having high physical strength can be introduced into the outer layers, thereby making it possible to prepare nanofibers with excellent physical rigidity. Furthermore, it is possible to improve the properties of nanofibers by introducing a polymer having desired properties, such as adhesiveness, adhesion, biocompatibility or the like to the outer layers.

Description

약물의 저장 및 전달을 위한 멀티 레이어 나노섬유{Multilayered nanofibers for storage and delivery of drugs}Multilayered nanofibers for storage and delivery of drugs

본 발명은 약물의 저장 및 전달을 위한 멀티 레이어 나노섬유에 대한 것으로, 나노섬유를 포함하는 상기 멀티 레이어는 약물을 저장하고 있는 내부 레이어 및 약물의 전달 속도를 조절하고 및 물리적 특성 등을 개선 또는 부가하기 위한 외부 레이어를 포함한다. The present invention relates to a multi-layer nanofiber for storage and delivery of a drug, wherein the multi-layer including the nanofiber controls the inner layer storing the drug and the delivery rate of the drug, and improves or adds physical properties, etc. It includes an outer layer for

나노섬유는 일반적인 섬유에 비해 높은 표면적을 가지고 있어서 표면에 기능성 그룹의 도입이 용이하고 공극이 조밀하여 고성능의 기체나 액체 필터로서 사용될 수 있는 물질이다. 또한 방사된 나노섬유의 형태는 인체의 세포 외 매트릭스 (extra cellular matrix, ECM)를 모방할 수 있기 때문에 (Sisson, K. et al. Biomicromolecules 2009, 10, 1675-1680) 의료 분야와 생물학적 분야에 다양한 형태로 적용되고 있다.Nanofibers have a higher surface area than general fibers, so they are easy to introduce functional groups to the surface and have dense pores, so they can be used as high-performance gas or liquid filters. In addition, since the shape of the spun nanofibers can mimic the extra cellular matrix (ECM) of the human body (Sisson, K. et al. Biomicromolecules 2009 , 10 , 1675-1680), it is widely used in medical and biological fields. It is applied in the form.

그 일 예로서 최근 일산화질소 (nitric oxide, NO)를 포함한 다양한 약물을 저장하고 전달할 수 있는 나노섬유에 대한 관심이 증대하고 있으며 관련 기술이 개발되었다 (N-diazeniumdiolate 나노섬유, S-nitrosothiol 나노섬유 등). 그러나 이러한 약물의 저장 및 전달을 위한 나노섬유는 그 자체만으로는 한계점이 존재한다. 즉, 효과적인 약물의 저장 및 전달을 위해서는 약물의 전달 속도 (또는 방출 속도), 생체적합성 및 물리적 강성 등을 조절하는 것이 요구되는데 단일 나노섬유의 물성만으로는 그러한 요구를 충분히 만족시킬 수 없기 때문이다. As an example, interest in nanofibers that can store and deliver various drugs including nitric oxide (NO) is increasing recently, and related technologies have been developed (N- diazeniumdiolate nanofiber, S- nitrosothiol nanofiber, etc. ). However, nanofibers for storage and delivery of these drugs have limitations by themselves. That is, for effective drug storage and delivery, it is required to control the delivery rate (or release rate), biocompatibility, and physical stiffness of the drug, but the physical properties of a single nanofiber cannot sufficiently satisfy such demand.

따라서 이러한 약물의 저장 및 전달을 위한 나노섬유의 특성을 보완하기 위해 여러 노력이 시도되고 있다. 그 예로서 다기능 섬유를 만들기 위한 방법으로 다른 고분자 용액과 혼합하여 섬유를 제작하는 방법 및 코어-쉘 구조의 섬유를 제작하는 방법이 있다. Therefore, efforts have been made to supplement the properties of nanofibers for storage and delivery of these drugs. Examples of this include a method of manufacturing a fiber by mixing it with another polymer solution as a method for manufacturing a multifunctional fiber, and a method of manufacturing a fiber having a core-shell structure.

여러 고분자를 혼합하여 섬유를 제작하는 방법은 간단하지만 약물을 지닌 섬유일 경우 외부 환경으로 노출이 되기 때문에 보호되지 못한다는 단점이 있다. 또한 코어-쉘 구조는 코어로 사용되는 고분자와 쉘로 사용되는 고분자의 코어-쉘 구조가 형성되기 위한 방사 조건을 조절하기가 쉽지 않고, 두 고분자가 서로 잘 섞이지 않아야 한다는 제조 방법상의 한계가 있다. The method of manufacturing fibers by mixing several polymers is simple, but there is a disadvantage in that the fibers containing drugs cannot be protected because they are exposed to the external environment. In addition, the core-shell structure has limitations in the manufacturing method that it is not easy to control the spinning conditions for forming the core-shell structure of the polymer used as the core and the polymer used as the shell, and the two polymers should not mix well with each other.

그러므로 비교적 간단한 방법으로 약물의 방출 특성을 조절할 수 있는 약물 저장 및 전달을 위한 나노섬유로서, 사용 용도에 따라 다양한 기능을 쉽게 부여할 수 있는 나노섬유를 제공하고자 노력하던 중 본 발명에 이르게 되었다.Therefore, the present invention was reached while trying to provide nanofibers for storage and delivery of drugs that can control the release characteristics of drugs by a relatively simple method, and can easily impart various functions according to the intended use.

본 발명은 약물의 저장 및 전달을 위한 나노섬유에 있어서 약물의 전달 속도 및 물리적 특성 등의 조절이 가능한 방법을 제공하고자 한다. The present invention is to provide a method capable of controlling the delivery rate and physical properties of a drug in nanofibers for storage and delivery of drugs.

구체적으로, 약물 방출 특성의 자유로운 조절 및 나노섬유에 부족한 물리적 강성을 향상시키고, 나아가 사용 용도에 맞는 특성을 부여함으로써 다양한 분야에 적용 가능한 다기능성의 나노섬유를 제작하는 것을 목적으로 한다. Specifically, it is intended to manufacture multifunctional nanofibers that can be applied to various fields by freely controlling drug release characteristics and improving physical rigidity lacking in nanofibers, and by giving properties suitable for use purposes.

본 발명에서는 약물을 저장하는 나노섬유에 부여하고자 하는 특성을 가진 고분자를 차례로 방사하는 방법으로부터 제조되는 멀티 레이어화된 나노섬유를 제공한다.The present invention provides a multi-layered nanofiber manufactured by sequentially spinning a polymer having properties to be imparted to a drug-storing nanofiber.

구체적으로 본 발명은 1 종 이상의 약물을 저장하는 나노섬유를 포함하는 1 층 이상의 내부 레이어 및 상기 내부 레이어의 일면 또는 양면에 고분자 나노섬유를 포함하는 1 층 이상의 외부 레이어를 포함하는 약물의 저장 및 전달을 위한 멀티 레이어 나노섬유를 제공한다.Specifically, the present invention provides storage and delivery of drugs including one or more inner layers containing nanofibers for storing one or more drugs and one or more outer layers containing polymeric nanofibers on one or both sides of the inner layer. It provides multi-layer nanofibers for

바람직하게, 상기 내부 레이어에 포함되는 나노섬유는 1 종 이상의 약물을 저장하고 있는 것이다. Preferably, the nanofibers included in the inner layer store one or more drugs.

바람직하게, 상기 내부 레이어의 각 층은 1 종 이상의 약물을 저장하고 있는 나노섬유를 포함하는 것이다. Preferably, each layer of the inner layer includes nanofibers storing one or more drugs.

바람직하게, 상기 내부 레이어는 일산화질소 (nitric oxide, NO)를 저장하고 있는 나노섬유를 포함한다.Preferably, the inner layer comprises nanofibers storing nitric oxide (NO).

바람직하게, 상기 내부 레이어는 N-diazeniumdiolate 나노섬유, S-nitrosothiol 나노섬유, organic nitrates 나노섬유 및 sodium nitrite 나노섬유로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상을 포함한다.Preferably, the inner layer includes at least one selected from the group consisting of N- diazeniumdiolate nanofibers, S- nitrosothiol nanofibers, organic nitrates nanofibers, and sodium nitrite nanofibers.

바람직하게, 상기 외부 레이어는 폴리(벤질메타크릴레이트) (Poly(benzylmethacrylate)), 폴리(테트라-플루오로에틸렌) (Poly(tetra-fluoroethylene)), 폴리(아크릴로니트릴-코-메틸아크릴레이트) (Poly(acrylonitrile-co-methylacrylate)) 및 폴리(비닐리덴-플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) (Poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluoropropylene))으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1 종 이상의 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함한다. Preferably, the outer layer is poly(benzylmethacrylate) (Poly(benzylmethacrylate)), poly(tetra-fluoroethylene) (Poly(tetra-fluoroethylene)), poly(acrylonitrile-co-methylacrylate) Manufactured from one or more polymers selected from the group consisting of (Poly(acrylonitrile-co-methylacrylate)) and poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluoropropylene) (Poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluoropropylene)) Contains the nanofibers.

바람직하게, 상기 외부 레이어는 폴리우레탄 (Polyurethane (PU)) 또는 폴리카프로락톤 (Polycaprolactone (PCL))으로부터 제조된 나노섬유를 포함한다. Preferably, the outer layer comprises nanofibers made from polyurethane (Polyurethane (PU)) or polycaprolactone (PCL).

바람직하게, 상기 외부 레이어는 폴리아크릴산 (Polyacrylic acid (PAA)), 폴리-엘-락타이드 (Poly-L-lactide (PLLA)), 폴리(글리코산) (Poly(glycolic acid) (PGA)), 폴리(락틱-코-글리코산) (Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA)), 셀룰로오스 (Cellulose), 콜라겐 (Collagen), 젤라틴 (Gelatin) 및 키토산 (Chitosan)으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1 종 이상의 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함한다. Preferably, the outer layer is polyacrylic acid (PAA), poly-L-lactide (PLLA)), poly(glycolic acid) (PGA)), Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA)), cellulose (Cellulose), collagen (Collagen), gelatin (Gelatin) and 1 selected from the group consisting of chitosan (Chitosan) It includes nanofibers made from polymers of more than one species.

바람직하게, 상기 외부 레이어는 폴리아크릴로니트릴 (Polyacrylonitrile (PAN)), 폴리에틸렌 옥사이드 (Polyethylene oxide (PEO)), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Polyethylene terephtalate (PET)), 폴리메타크릴레이트 (Polymethacrylate (PMA)), 폴리스티렌 (Polystyrene (PS)), 폴리(비닐리덴 플루오라이드) (Poly(vinylidene fluoride) (PVDF)), 폴리우레탄 (Polyurethane (PU)) 및 폴리비닐페놀 (Polyvinylphenol (PVP))로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1 종 이상의 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함한다. Preferably, the outer layer is polyacrylonitrile (PAN), polyethylene oxide (PEO)), polyethylene terephtalate (PET)), polymethacrylate (PMA)), Polystyrene (PS)), poly(vinylidene fluoride) (Poly(vinylidene fluoride) (PVDF)), polyurethane (Polyurethane (PU)) and polyvinylphenol (PVP)) It includes nanofibers made from one or more polymers.

바람직하게, 상기 내부 레이어의 일면에는 폴리(벤질메타크릴레이트) (Poly(benzylmethacrylate)), 폴리(테트라-플루오로에틸렌) (Poly(tetra-fluoroethylene)), 폴리(아크릴로니트릴-코-메틸아크릴레이트) (Poly(acrylonitrile-co-methylacrylate)) 및 폴리(비닐리덴-플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) (Poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluoropropylene))으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1 종 이상의 고분자로부터 전기방사된 나노섬유를 포함하는 외부 레이어가 위치하고, 다른 일면에는 폴리우레탄 (Polyurethane (PU)) 또는 폴리카프로락톤 (Polycaprolactone (PCL))으로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 외부 레이어가 위치한다. Preferably, on one side of the inner layer, poly(benzylmethacrylate) (Poly(benzylmethacrylate)), poly(tetra-fluoroethylene) (Poly(tetra-fluoroethylene)), poly(acrylonitrile-co-methylacrylic) At least one polymer selected from the group consisting of (Poly(acrylonitrile-co-methylacrylate)) and poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluoropropylene) (Poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluoropropylene)) An outer layer comprising nanofibers electrospun from the is positioned, and an outer layer comprising nanofibers made from polyurethane (Polyurethane (PU)) or polycaprolactone (PCL) is positioned on the other side.

바람직하게, 상기 외부 레이어는 둘 이상의 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함한다. Preferably, the outer layer comprises nanofibers made from two or more polymers.

바람직하게, 상기 내부 레이어의 양면에 위치하는 외부 레이어는 동일한 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 것이다. Preferably, the outer layers positioned on both sides of the inner layer include nanofibers made from the same polymer.

바람직하게, 상기 내부 레이어의 양면에 위치하는 외부 레이어는 서로 다른 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 것이다. Preferably, the outer layers positioned on both sides of the inner layer include nanofibers made from different polymers.

바람직하게, 상기 나노섬유는 전기방사된 것이다.Preferably, the nanofibers are electrospun.

본 발명에 의하면 약물을 저장하는 나노섬유의 내부 레이어 일면 또는 양면에 환경에 따른 적절한 고분자의 나노섬유를 외부 레이어로 사용함에 따라, 내부 레이어로부터 조절된 속도로 약물을 전달(또는 방출)하는 것이 가능하게 되는 장점이 있다. According to the present invention, it is possible to deliver (or release) the drug at a controlled rate from the inner layer by using a nanofiber of an appropriate polymer according to the environment on one side or both sides of the inner layer of the nanofiber storing the drug as the outer layer. There is an advantage to do.

또한 외부 레이어에 접착, 점착성 또는 생체 적합성 등 원하는 특성을 갖는 고분자를 도입하여 나노섬유의 특성을 개선할 수 있다. 특히 본 발명에 의하면 높은 물리적 강도를 갖는 고분자를 외부 레이어에 도입함에 따라 물리적 강성이 뛰어난 나노섬유의 제작이 가능하다. 따라서 본 발명에 의하면 다기능성이며 약물을 저장 및 전달하는 나노섬유의 핸들링이 용이해지는 장점이 있다. In addition, it is possible to improve the properties of nanofibers by introducing polymers having desired properties such as adhesion, adhesiveness or biocompatibility to the outer layer. In particular, according to the present invention, nanofibers having excellent physical rigidity can be manufactured by introducing a polymer having high physical strength into the outer layer. Therefore, according to the present invention, there is an advantage in that it is multifunctional and facilitates handling of nanofibers that store and deliver drugs.

도 1a 내지 1e는 본 발명의 멀티 레이어 나노섬유의 여러 형태를 도시한 것이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예로 일산화질소 (NO)를 저장하는 나노섬유의 제조 과정을 나타낸 것이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 나노섬유 제조에 사용될 수 있는 전기방사 장치를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 1 내지 4에서 제조된 내부 레이어 및 멀티 레이어 나노섬유의 접촉각 측정 결과를 도시한 것이다.
도 5는 실시예 1 내지 4에서 제조된 내부 레이어 및 멀티 레이어 나노섬유의 NO 방출 특성을 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 1 내지 4에서 제조된 내부 레이어 및 멀티 레이어 나노섬유의 인장 강도 측정 결과를 나타낸 것이다.
1A to 1E illustrate various types of multilayer nanofibers of the present invention.
Figures 2a and 2b show the manufacturing process of the nanofibers storing nitrogen monoxide (NO) in an embodiment of the present invention.
Figures 3a and 3b shows an electrospinning device that can be used to manufacture the nanofibers of the present invention.
FIG. 4 shows the results of measuring contact angles of the inner layer and the multilayer nanofibers prepared in Examples 1 to 4. FIG.
Figure 5 shows the NO emission characteristics of the inner layer and multi-layer nanofibers prepared in Examples 1 to 4.
6 shows the results of measuring the tensile strength of the inner layer and multi-layer nanofibers prepared in Examples 1 to 4.

본 발명은 여러가지 장점으로 말미암아 생물학적 응용에 적용할 수 있는 나노섬유를 일산화질소 (nitric oxide, NO)를 포함한 각종 약물의 저장 및 전달 수단으로 사용할 때에, 간단하게 저장하고 특정 조건에서 전달할 수 있다는 장점을 지니고 있지만 다른 한편으로는 물리적 강성이 부족하다는 등의 단점을 보완하기 위해 부여하고자 하는 특성을 가진 고분자로부터 제조되는 나노섬유를 도입하는 방법을 제공한다. The present invention has the advantage of being able to simply store and deliver under specific conditions when using nanofibers applicable to biological applications as a means of storage and delivery of various drugs including nitric oxide (NO) due to various advantages. On the other hand, it provides a method of introducing nanofibers made from polymers having characteristics to be imparted to compensate for the disadvantages such as lack of physical rigidity.

본 발명은 도 1a 내지 1e에 도시된 바와 같이, 약물을 저장하는 나노섬유를 포함하는 1 층 이상의 내부 레이어 및 상기 내부 레이어의 일면 또는 양면에 고분자 나노섬유를 포함하는 1 층 이상의 외부 레이어를 포함하는 약물의 저장 및 전달을 위한 멀티 레이어 나노섬유를 제공한다. 상기 도 1a 내지 1e에 도시된 구조에 대해서는 추후 상세히 설명한다. The present invention includes one or more inner layers containing nanofibers for storing drugs and one or more outer layers containing polymeric nanofibers on one or both sides of the inner layer, as shown in FIGS. 1A to 1E. It provides multi-layer nanofibers for storage and delivery of drugs. The structures shown in FIGS. 1A to 1E will be described in detail later.

상기 멀티 레이어 나노섬유는 크게 약물을 저장하는 나노섬유를 포함하는 내부 레이어와 이 내부 레이어의 일면 및 양면에 위치하여 내부 레이어의 약물 전달 특성, 물리적 강성 및 접착, 점착성, 생체 적합성 등 약물을 저장 및 전달하기 위한 나노섬유에 여러 특성들을 부가 또는 개선하는 기능을 하는 외부 레이어를 포함한다. The multi-layer nanofibers are largely located on one and both sides of the inner layer including nanofibers for storing drugs and the inner layer to store drugs such as drug delivery properties, physical stiffness and adhesion, adhesion, and biocompatibility of the inner layer. It includes an outer layer that functions to add or improve several properties to the nanofiber for delivery.

내부 레이어는 약물을 저장하고 특정 조건에서 전달할 수 있는 재료로부터 제조된 나노섬유로서 일 예로서 일산화질소 (NO)의 저장 및 전달을 위한 나노섬유를 들 수 있다. 이러한 나노섬유의 구체적인 예로는 N-diazeniumdiolate 나노섬유, S-nitrosothiol 나노섬유, organic nitrates 나노섬유 또는 sodium nitrite 나노섬유를 들 수 있으며, 이중에서도 도 2a 및 2b는 N-diazeniumdiolate 나노섬유(도 2a) 및 S-nitrosothiol 나노섬유(도 2b)의 제조 과정을 도시한 것이다. 그러나 본 발명의 내부 레이어에 포함될 수 있는 나노섬유는 상기 예로든 NO 저장 및 전달을 위한 것에 한정되는 것이 아니라, 약물 방출에 이용되는 것이라면 무엇이든 제한없이 모두 포함될 수 있다. The inner layer is a nanofiber made from a material capable of storing and delivering a drug under specific conditions, for example, a nanofiber for storage and delivery of nitrogen monoxide (NO). Specific examples of such nanofibers include N- diazeniumdiolate nanofibers, S- nitrosothiol nanofibers, organic nitrates nanofibers, or sodium nitrite nanofibers, among which FIGS. 2A and 2B are N- diazeniumdiolate nanofibers (FIG. 2A) and It shows the manufacturing process of S-nitrosothiol nanofibers (Figure 2b). However, the nanofibers that may be included in the inner layer of the present invention are not limited to those for storage and delivery of NO, for example, and may be included without limitation, whatever is used for drug release.

상기 내부 레이어는 1 층 이상으로 이루어질 수 있다. 즉, 도 1e에 도시된 바와 같이 2 종 이상의 다른 약물을 동시에 저장 및 전달하는 기능을 수행하기 위하여 내부 레이어는 다층으로 이루어질 수 있고, 이때 각 층에는 각각의 약물을 저장하고 있는 나노섬유를 포함하는 것일 수 있다. The inner layer may consist of one or more layers. That is, as shown in Figure 1e, in order to perform the function of storing and delivering two or more different drugs at the same time, the inner layer may be made of multiple layers, and each layer includes nanofibers storing each drug. Can be.

또한 내부 레이어의 각 층은 한 가지 종류의 약물을 저장하고 있는 나노섬유로 이루어질 수도 있고, 2 종 이상의 약물을 동시에 저장하는 나노섬유로 이루어질 수도 있으며, 경우에 따라서는 다른 종류의 약물을 각각 저장하고 있는 나노섬유의 분획으로 이루어질 수도 있는 등 요구에 따라 얼마든지 응용 가능한 형태로 제공된다. In addition, each layer of the inner layer may be made of nanofibers that store one type of drug, or may be made of nanofibers that store two or more drugs at the same time, and in some cases, each of different types of drugs is stored. It is provided in a form that can be applied as many times as required, such as may be made of fractions of nanofibers.

다음으로, 본 발명은 상기 내부 레이어에 포함된 나노섬유 자체만으로는 달성될 수 없는 물성을 부여하기 위하여 내부 레이어의 일면 또는 양면에 부가 또는 개선하고자 하는 특성을 갖는 고분자로부터 제조되는 나노섬유를 포함하는 외부 레이어를 도입한다. Next, the present invention provides an outer layer comprising nanofibers made from a polymer having properties to be added or improved on one or both sides of the inner layer in order to impart physical properties that cannot be achieved with the nanofibers included in the inner layer alone. Introduce layers.

따라서 상기 외부 레이어에 포함되는 고분자는 사용자의 요구에 따라 부가 또는 개선하고자 하는 특성에 맞는 것으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 나노섬유의 약물 전달 속도, 즉 방출 특성을 조절하고자 하는 경우에는, 대부분의 약물의 방출이 물의 존재 하에 이루어지는 점으로부터 소수성 고분자인 폴리(벤질메타크릴레이트) (Poly(benzylmethacrylate)), 폴리(테트라-플루오로에틸렌) (Poly(tetra-fluoroethylene)), 폴리(아크릴로니트릴-코-메틸아크릴레이트) (Poly(acrylonitrile-co-methylacrylate)) 또는 폴리(비닐리덴-플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) (Poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluoropropylene))를 이용하면 방출 속도를 지연시킬 수 있다. 즉 상기 예시된 바와 같은 소수성 고분자 나노섬유를 포함하는 외부 레이어를 약물을 저장하고 있는 내부 레이어의 일면 또는 양면에 위치시키면 내부 레이어로부터 방출되는 약물의 양을 적게 하여 약물이 오랜 시간에 걸쳐 서서히 방출될 수 있게 하는 것이다. Therefore, the polymer included in the outer layer may be selected to suit the characteristics to be added or improved according to the user's request. For example, in the case of controlling the drug delivery rate, that is, the release characteristics of the nanofibers, since most drugs are released in the presence of water, poly(benzylmethacrylate), a hydrophobic polymer, Poly(tetra-fluoroethylene)), poly(acrylonitrile-co-methylacrylate) (Poly(acrylonitrile-co-methylacrylate)) or poly(vinylidene-fluoride-co- Using hexafluoropropylene (Poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluoropropylene)) can delay the release rate. That is, if the outer layer containing the hydrophobic polymer nanofibers as illustrated above is placed on one or both sides of the inner layer storing the drug, the amount of the drug released from the inner layer is reduced and the drug is slowly released over a long time. To be able to.

다른 예로서, 외부 레이어로서 폴리우레탄 (Polyurethane (PU)) 또는 폴리카프로락톤 (Polycaprolactone (PCL)) 등 물리적 강성이 뛰어난 고분자로부터 제조된 나노섬유를 사용하면 멀티 레이어화된 나노섬유의 물리적 강성이 향상되어 핸들링이 용이해지는 효과를 가져올 수 있다. 이러한 장점은 보통의 경우 약물을 저장하는 기능을 가지는 나노섬유가 물리적 강성이 부족하기 때문에 다양한 분야에서 적용되기 힘든 단점을 극복할 수 있게 하는 것으로 약물의 저장 및 전달을 위한 나노섬유의 적용 범위를 확대시키는 것이다. As another example, the use of nanofibers made from polymers with excellent physical rigidity such as polyurethane (PU) or polycaprolactone (PCL) as an outer layer improves the physical rigidity of multi-layered nanofibers. It can bring about the effect of making handling easier. These advantages are to overcome the disadvantages that are difficult to be applied in various fields because nanofibers having the function of storing drugs in normal cases lack physical rigidity, expanding the scope of application of nanofibers for drug storage and delivery. It is to let.

또 다른 예로서, 상기 외부 레이어는 점착성, 접착성 또는 생체 적합성 등 사용자의 요구에 따른 여러 특성을 부여하기 위하여 폴리아크릴산 (Polyacrylic acid (PAA)), 폴리-엘-락타이드 (Poly-L-lactide (PLLA)), 폴리(글리코산) (Poly(glycolic acid) (PGA)), 폴리(락틱-코-글리코산) (Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA)), 셀룰로오스 (Cellulose), 콜라겐 (Collagen), 젤라틴 (Gelatin) 또는 키토산 (Chitosan)등의 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함할 수 있다. As another example, the outer layer is polyacrylic acid (PAA), poly-L-lactide in order to impart various properties according to the user's needs, such as adhesiveness, adhesion, or biocompatibility. (PLLA)), poly(glycolic acid) (Poly(glycolic acid) (PGA)), poly(lactic-co-glycolic acid) (Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA)), cellulose (Cellulose), It may include nanofibers made from polymers such as collagen, gelatin, or chitosan.

상기 예로든 고분자들 이외에도 본 발명의 외부 레이어에 포함되는 고분자로는 일반적으로 나노섬유로 제작될 수 있는 것이라면 제한없이 사용 가능하며, 그 예로서 폴리아크릴로니트릴 (Polyacrylonitrile (PAN)), 폴리에틸렌 옥사이드 (Polyethylene oxide (PEO)), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Polyethylene terephtalate (PET)), 폴리메타크릴레이트 (Polymethacrylate (PMA)), 폴리스티렌 (Polystyrene (PS)), 폴리(비닐리덴 플루오라이드) (Poly(vinylidene fluoride) (PVDF)), 폴리우레탄 (Polyurethane (PU)) 및 폴리비닐페놀 (Polyvinylphenol (PVP)) 등을 들 수 있다. 이들 각각의 경우 약물을 저장하고 있는 내부 레이어의 나노섬유 및 환경에 따라 요구되는 특성에 맞게 선택된다. In addition to the above-described polymers, the polymer included in the outer layer of the present invention can be used without limitation as long as it can be generally made of nanofibers, and examples thereof include polyacrylonitrile (PAN)), polyethylene oxide ( Polyethylene oxide (PEO)), polyethylene terephtalate (PET)), polymethacrylate (PMA)), polystyrene (PS)), poly(vinylidene fluoride) (Poly(vinylidene fluoride)) (PVDF)), polyurethane (Polyurethane (PU)), and polyvinylphenol (PVP)), and the like. In each of these cases, it is selected according to the properties required according to the environment and the nanofibers of the inner layer storing the drug.

결국 외부 레이어는 내부 레이어의 일면 또는 양면에 위치하여 기본적으로 내부 레이어를 보호하는 것은 물론 약물 전달 특성, 물리적 강성, 점착성, 접착성, 생체 적합성 등의 특성을 부여 및 개선하는 것으로서, 이를 위해 외부 레이어의 고분자 재료는 각각의 특성에 맞게 선택될 수 있으며 나노섬유로 제작될 수 있는 것이라면 제한없이 본 발명에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. In the end, the outer layer is located on one or both sides of the inner layer, providing and improving properties such as drug delivery properties, physical stiffness, adhesion, adhesion, and biocompatibility, as well as protecting the inner layer. The polymeric material of may be selected according to each characteristic, and it should be understood that it is included in the present invention without limitation, as long as it can be made of nanofibers.

상기 외부 레이어는 1 층 이상으로 이루어진다. 즉, 내부 레이어의 일면에 위치하는 경우라도 1 층 이상일 수 있으며, 이때 각 층에 포함되는 고분자는 1 종일 수도 있고, 경우에 따라서는 2 종 이상일 수도 있다. 또한 다층의 외부 레이어일 경우 서로 다른 기능을 수행하는 다른 종류의 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함하여 두 가지 이상의 기능을 부여하거나 개선하는 것일 수 있다. The outer layer consists of one or more layers. That is, even if it is located on one surface of the inner layer, there may be one or more layers, and in this case, the polymer included in each layer may be one type, or in some cases, two or more types. In addition, in the case of a multilayered outer layer, two or more functions may be given or improved, including nanofibers made from different types of polymers performing different functions.

도 1a 내지 1e는 내부 레이어를 중심으로 다양한 형태로 위치하는 외부 레이어를 포함하는 멀티 레이어 나노섬유의 실시예들을 나타낸 것인데, 이를 보면, 먼저 한쪽만 외부 레이어가 존재하는 단순한 구조 (도 1a)는 주로 단일 특성을 부여하기 위하여 사용될 수 있다. 다음으로, 동일한 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 외부 레이어가 내부 레이어 양면에 위치할 수도 있다 (도 1b). 그리고, 내부 레이어 양면으로 서로 다른 고분자의 나노섬유를 포함하는 외부 레이어가 2 층으로 위치하는 구조 (도 1c)를 갖춘 것으로, 예를 들어 약물 방출 속도를 조절하기 위한 외부 레이어 및 그 외 다른 기능을 가진 외부 레이어가 위치하는 다기능의 멀티 레이어 구조를 이룰 수도 있다. 1A to 1E show embodiments of a multilayer nanofiber including an outer layer positioned in various forms around the inner layer. Referring to this, first, a simple structure in which only one outer layer exists (Fig. 1A) is mainly It can be used to impart a single characteristic. Next, an outer layer including nanofibers made from the same polymer may be located on both sides of the inner layer (FIG. 1B). In addition, it has a structure in which an outer layer containing nanofibers of different polymers is located in two layers on both sides of the inner layer (Fig. 1c).For example, an outer layer and other functions for controlling the drug release rate are provided. It can also form a multi-functional multi-layer structure where the external layers are located.

또 다른 예로, 이번에는 두 종류의 서로 다른 고분자로부터 제조되는 나노섬유를 포함하는 외부 레이어가 내부 레이어 양면에 위치하는 샌드위치 구조 (도 1d)로, 예를 들면 약물 방출 특성과 동시에 물리적 강성을 향상시키는 다기능을 제공할 수 있다. 한편, 내부 레이어의 경우에도 2 종류의 약물을 각각 저장하고 있는 나노섬유를 포함하는 2 층으로 이루어질 수 있다 (도 1e). As another example, this time, it is a sandwich structure in which an outer layer containing nanofibers made from two types of different polymers is located on both sides of the inner layer (Fig. 1D), which improves physical rigidity at the same time as drug release properties. It can provide multifunctionality. Meanwhile, even in the case of the inner layer, it may be composed of two layers including nanofibers each storing two kinds of drugs (FIG. 1E).

이러한 여러 가지로 가능한 실시 형태들 중에서 본 발명은 특히, 멀티 레이어 나노섬유의 바람직한 일 실시예로서, 내부 레이어가 일산화질소를 저장하는 나노섬유로 이루어지고, 그 일면에는 약물 특성을 조절하기 위하여 소수성 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 외부 레이어가 위치하고, 다른 일면에는 물리적 강성을 향상시키는 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 외부 레이어가 위치하여 샌드위치화된 구조를 이루는 것을 제안한다. 이러한 멀티 레이어 나노섬유는 예로서 장기 이식을 위해 적출된 장기를 보관하는 경우, 일산화질소 방출 나노섬유를 중심으로 장기에 접하는 면으로는 약물 특성 조절용 고분자의 외부 레이어를, 외부 환경에 접하는 면으로는 물리적 강성을 향상시키는 고분자의 외부 레이어를 위치시킨 멀티 레이어 나노섬유로 밀봉하게 되면, 장기에는 지속적으로 오랜시간에 걸쳐 서서히 일산화질소를 공급하여 장기의 괴사를 지연시키고 외부에서는 장기를 보호하며 핸들링이 용이해지는 결과를 가져올 수 있다. Among these various possible embodiments, the present invention is a preferred embodiment of a multilayer nanofiber, in particular, in which the inner layer is made of nanofibers that store nitrogen monoxide, and a hydrophobic polymer on one side thereof to control drug properties. It is proposed to form a sandwiched structure by placing an outer layer including nanofibers manufactured from and on the other side, an outer layer including nanofibers manufactured from a polymer that improves physical rigidity. Such multi-layer nanofibers, for example, when storing organs harvested for organ transplantation, have an outer layer of a polymer for controlling drug properties on the side of the nitrogen monoxide-releasing nanofibers in contact with the organs, and the side in contact with the external environment. When sealed with multi-layer nanofibers with an outer layer of a polymer that improves physical rigidity, nitrogen monoxide is gradually supplied to the organ over a long period of time to delay organ necrosis, protect the organ from the outside, and facilitate handling. It can lead to loss.

상기 내부 레이어 및 외부 레이어에 포함되는 나노섬유는 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같은 전기방사 장치로부터 제조될 수 있다. 전기방사는 용매에 녹일 수 있는 대부분의 고분자에 적용이 가능하다. 따라서 특히 본 발명의 외부 레이어로 사용할 수 있는 나노섬유의 선택 범위가 넓어질 수 있다. Nanofibers included in the inner layer and the outer layer may be prepared from an electrospinning device as shown in FIGS. 3A and 3B. Electrospinning can be applied to most polymers that can be dissolved in a solvent. Therefore, in particular, the selection range of nanofibers that can be used as the outer layer of the present invention can be broadened.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 발명의 범위는 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며, 발명의 범위는 청구범위에 의해 정해지는 것이다. The present invention will be described in more detail through the following examples. However, the scope of the present invention should not be construed as being limited thereto, and the scope of the invention is determined by the claims.

실시예Example 1 One

(1) 내부 레이어의 제조(1) Preparation of the inner layer

톨루엔 (toluene) 30 mL에 MMA (methylmethacrylate) 30 mmol (60 ㏖%), HMA (hexylmethacrylate) 10 mmol (20 ㏖%) 및 SiMA((trimethoxysilylpropyl)methacrylate) 10 mmol (20 ㏖%) 를 첨가하고, 합성개시제로는 아조비스이소뷰티로나이트릴 (azobisisobutyronitile (AIBN))을 메탄올에 녹여 30분 동안 첨가한 후 80 ℃에서 12 시간 동안 반응을 진행시켜 고분자를 합성하였다. 다음으로 물이 제거된 순수한 메탄올에 MAP3 (methylaminopropyltrimethoxysilane) 5 mmol, NaOMe 5 mmol을 첨가하고 총 부피가 5 mL가 되도록 맞춘 다음, 40 기압까지 견딜 수 있는 반응기에 교반과 함께 3일 동안 NO를 10 기압으로 충전 후 유지하여 NO가 결합된 MAP3를 제조하였다. 상기 제조된 고분자의 무게가 30 wt%, 이를 용해시킬 용매인 아세톤 (acetone)과 DMF 혼합 용액 (아세톤 75%, DMF 25%)의 무게가 70 wt%가 되도록 하여 고분자 용액을 만들었고, 이를 1 g 추출하여 여기에 상기 고분자 85 mol%, MTMOS (methyltrimethoxysilane) 12 mol% 및 NO가 결합된 MAP3 3 mol%가 되도록 섞은 후, 촉매로 알루미늄 아세틸아세토네이트 (aluminum acetylacetonate) 19 mg을 아세톤과 DMF의 혼합용액 (아세톤 75%, DMF 25%) 400 μL, 탈 이온수 30 μL에 녹인 후 용액에 첨가하여 졸-겔 반응을 진행하였다. 이때 반응 온도는 4 ℃, pH는 7, 반응시간은 1 시간으로 하였다. 반응은 교반과 함께 진행하였다.MMA (methylmethacrylate) 30 mmol (60 mol%), HMA (hexylmethacrylate) 10 mmol (20 mol%) and SiMA ((trimethoxysilylpropyl) methacrylate) 10 mmol (20 mol%) were added to 30 mL of toluene and synthesized As an initiator, azobisisobutyronitile (AIBN) was dissolved in methanol and added for 30 minutes, followed by reaction at 80° C. for 12 hours to synthesize a polymer. Next, 5 mmol of methylaminopropyltrimethoxysilane (MAP3) and 5 mmol of NaOMe were added to pure methanol from which water was removed, and the total volume was adjusted to 5 mL, and then NO was added to 10 atm for 3 days with stirring in a reactor capable of withstanding up to 40 atm. It was charged and maintained to prepare NO-bound MAP3. A polymer solution was prepared so that the weight of the prepared polymer was 30 wt%, and the weight of the mixed solution of acetone and DMF (75% acetone, 25% DMF) was 70 wt%, and 1 g After extraction and mixing so that 85 mol% of the polymer, 12 mol% of MTMOS (methyltrimethoxysilane), and 3 mol% of NO conjugated MAP3 were mixed, 19 mg of aluminum acetylacetonate as a catalyst was mixed with acetone and DMF. (75% of acetone, 25% of DMF) was dissolved in 400 μL and 30 μL of deionized water, and then added to the solution to perform a sol-gel reaction. At this time, the reaction temperature was 4°C, the pH was 7, and the reaction time was 1 hour. The reaction proceeded with stirring.

상기 용액 5 mL를 시린지 (syringe)에 넣고 도 3a에 도시된 바와 같은 내부 레이어 전기방사 장비(NTSee 사 (Gwangju), NT-ESS-300)를 이용하여 나노 수준의 직경을 가지는 나노섬유를 제조하였다. 전기방사시의 조건은 다음과 같다. 바늘의 크기는 25 G (직경 0.25 mm), 바늘과 알루미늄 판과의 거리는 15 ㎝, 전압은 17.5 ㎸, 방출 속도는 10 μL/min으로 하였다. 5 mL of the solution was put into a syringe and nanofibers having a diameter of a nano level were prepared using an inner layer electrospinning equipment (NTSee (Gwangju), NT-ESS-300) as shown in FIG. 3A. . The conditions for electrospinning are as follows. The size of the needle was 25 G (0.25 mm in diameter), the distance between the needle and the aluminum plate was 15 cm, the voltage was 17.5 kV, and the discharge rate was 10 μL/min.

상기에서 사용된 MMA, HMA, SiMA, MAP3, MTMOS는 모두 Sigma-Aldrich사 (St. Louis, MO, USA) 제품이다. MMA, HMA, SiMA, MAP3, and MTMOS used in the above are all manufactured by Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA).

(2) 외부 레이어의 제조(2) Preparation of the outer layer

20 mL vial에 TPU (Tecoflex polyurethane) (Fluka사 (Buchs, Switzerland), SG-80A) 10 wt% 및 THF와 DMF의 혼합 용액 (THF 75 %, DMF 25 %) 90 wt%이 되도록 혼합한 뒤 shaker를 이용하여 12 시간 동안 충분히 녹여 TPU 고분자 용액을 만들었다. TPU (Tecoflex polyurethane) (Fluka (Buchs, Switzerland), SG-80A) 10 wt% and a mixed solution of THF and DMF (THF 75%, DMF 25%) 90 wt% in a 20 mL vial, and shaker It was sufficiently dissolved for 12 hours to prepare a TPU polymer solution.

상기 제조된 내부 레이어 위에 상기 TPU 고분자 용액을 5 mL의 시린지 (syringe)에 넣고 도 3b에 도시된 바와 같은 멀티 노즐의 외부 레이어 전기방사 장비를 이용하여 나노 수준의 직경을 가지는 나노섬유를 제조함으로써 멀티 레이어 나노섬유를 제조하였다. 전기방사시의 조건은 다음과 같다. 바늘의 크기는 25 G (직경 0.25 mm), 바늘과 알루미늄 판과의 거리는 15 ㎝, 전압은 17.5 ㎸, 방출 속도는 50 μL/min으로 하였다. By putting the TPU polymer solution on the prepared inner layer in a 5 mL syringe and using the outer layer electrospinning equipment of the multi-nozzle as shown in FIG. 3B, nanofibers having a diameter of a nano level were prepared. Layer nanofibers were prepared. The conditions for electrospinning are as follows. The size of the needle was 25 G (0.25 mm in diameter), the distance between the needle and the aluminum plate was 15 cm, the voltage was 17.5 kV, and the discharge rate was 50 μL/min.

실시예Example 2 2

외부 레이어의 제조 과정에서 HPU (Tecophilic polyurethane) (Fluka사 (Buchs, Switzerland), SP-93A-100) 15 wt% 및 THF와 DMF의 혼합 용액 (THF 75 %, DMF 25 %) 85 wt%이 되도록 혼합하여 HPU 고분자 용액을 만드는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 멀티 레이어 나노섬유를 제조하였다.In the manufacturing process of the outer layer, HPU (Tecophilic polyurethane) (Fluka (Buchs, Switzerland), SP-93A-100) 15 wt% and a mixed solution of THF and DMF (THF 75%, DMF 25%) 85 wt% A multi-layer nanofiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mixture was mixed to prepare an HPU polymer solution.

실시예Example 3 3

외부 레이어의 제조 과정에서 PCL (Polycaprolactone) (Sigma-Aldrich사 (St. Louis, MO, USA)) 8 wt%, 클로로폼과 메탄올 혼합 용액 (클로로폼 75 %, 메탄올 25%) 92 wt%이 되도록 혼합하여 PCL 고분자 용액을 만드는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 멀티 레이어 나노섬유를 제조하였다.In the process of manufacturing the outer layer, PCL (Polycaprolactone) (Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)) 8 wt%, a mixed solution of chloroform and methanol (chloroform 75%, methanol 25%) 92 wt% A multilayer nanofiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mixture was mixed to prepare a PCL polymer solution.

실시예Example 4 4

외부 레이어의 제조 과정에서 PVDF (poly(vinylidene fluoride) (Sigma-Aldrich사 (St. Louis, MO, USA)) 20 wt%, DMF와 아세톤 혼합 용액 (DMF 66.66 %, 아세톤 33.33%) 80 wt%이 되도록 혼합하여 PVDF 고분자 용액을 만드는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 멀티 레이어 나노섬유를 제조하였다.In the manufacturing process of the outer layer, PVDF (poly(vinylidene fluoride) (Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)) 20 wt%, DMF and acetone mixed solution (DMF 66.66%, acetone 33.33%) 80 wt% A multilayer nanofiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mixture was mixed to prepare a PVDF polymer solution.

<멀티 레이어 나노섬유의 특성 평가><Characteristic evaluation of multi-layer nanofibers>

접촉각Contact angle 측정 Measure

실시예 1 내지 4에서 제조된 내부 레이어 및 멀티 레이어 나노섬유의 접촉각을 측정하기 위해 섬유 표면 임의의 5 지점에 증류수를 떨어뜨려 접촉각 측정기를 사용하여 정적 접촉각을 측정하였으며 측정 결과를 평균하였다. 결과를 도 4에 나타내었다.In order to measure the contact angles of the inner layer and the multilayer nanofibers prepared in Examples 1 to 4, distilled water was dropped at any five points on the fiber surface, and a static contact angle was measured using a contact angle meter, and the measurement results were averaged. The results are shown in FIG. 4.

결과를 보면, 내부 레이어 자체의 접촉각이 100 °였고, 실시예 1 및 3에서 외부 레이어로 TPU와 PCL을 사용한 경우 107 ° 및 119 °였다. 한편, 소수성 고분자인 실시예 4의 PVDF의 경우 접촉각이 131 °로 현저히 증가하였다. 반면, 친수성 고분자인 실시예 2의 HPU의 경우에는 증류수를 섬유 표면에 위치시키는 순간 물방울이 섬유 안으로 스며들어 접촉각을 측정할 수 없었다. Looking at the results, the contact angle of the inner layer itself was 100°, and in Examples 1 and 3, when TPU and PCL were used as outer layers, they were 107° and 119°. On the other hand, in the case of the PVDF of Example 4, which is a hydrophobic polymer, the contact angle was significantly increased to 131 °. On the other hand, in the case of the HPU of Example 2, which is a hydrophilic polymer, the moment the distilled water is placed on the fiber surface, the water droplets permeate into the fiber, and the contact angle cannot be measured.

NO 방출 특성 측정NO emission characteristics measurement

일산화질소의 방출 특성을 측정하기 위해 실시예 1 내지 4에서 제조된 내부 레이어 및 멀티 레이어 나노섬유를 GE사 (Boulder, CO, USA)의 화학발광 NO 분석기 (Sievers NOA 280i)와 연결된 PBS가 담긴 플라스크에 넣어주었고, 발생된 NO를 운반 기체인 아르곤에 의해 NOA로 이동시킴으로써 동일 면적에 대한 순간 최대 방출 ([NO]m), 총방출량 (t[NO]), 반감기 (t1/2), 최대 방출에 도달하는 시간 (tm), 총 방출시간 (td)을 측정하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 또한 초기 1시간 동안의 방출량 변화와 전체 방출 시간에 걸친 누적 방출량을 도 5에 나타내었다. A flask containing PBS connected to a chemiluminescent NO analyzer (Sievers NOA 280i) of GE (Boulder, CO, USA) using the inner layer and multi-layer nanofibers prepared in Examples 1 to 4 to measure the emission characteristics of nitrogen monoxide And the generated NO is moved to NOA by argon, a carrier gas, so that the instantaneous maximum emission ([NO] m ), total emission (t[NO]), half-life (t 1/2 ), maximum The time to reach release (t m ) and the total release time (t d ) were measured. The results are shown in Table 1 below. In addition, the change in the amount of release during the initial 1 hour and the amount of accumulated release over the total release time are shown in FIG.

구분division t[NO]
(μmolㆍ4 cm-2)
t[NO]
(μmolㆍ4 cm -2 )
t1/2 (min)t 1/2 (min) [NO]m
(ppbㆍ4 cm-2)
[NO] m
(ppbㆍ4 cm -2 )
tm (min)t m (min) td (h)t d (h)
내부 레이어Inner layer 0.450.45 55 1070010700 2.52.5 3030 실시예 1Example 1 0.410.41 1717 36003600 55 4444 실시예 2Example 2 0.430.43 5.55.5 88008800 2.82.8 2626 실시예 3Example 3 0.430.43 8787 45004500 2.72.7 3838 실시예 4Example 4 0.400.40 7070 25002500 4.54.5 6262

결과를 보면, 내부 레이어 자체 및 실시예 1 내지 4의 멀티 레이어 나노섬유의 총 NO 방출량은 비슷하다. 실시예 2의 HPU 고분자를 사용한 멀티 레이어 나노섬유의 경우 반감기와 총 방출 시간이 내부 레이어와 큰 차이를 보이지 않았다. 한편, 실시예 1 및 3의 TPU와 PCL를 사용한 멀티 레이어 나노섬유의 경우 반감기와 총 방출시간이 지연된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 소수성 고분자인 PVDF를 사용한 실시예 4의 멀티 레이어 나노섬유의 경우에는 반감기가 70 분 및 총 방출시간이 62 시간으로 내부 레이어의 경우와 비교할 때 반감기는 14 배, 총 방출시간은 2 배를 넘는 결과를 나타내었다. 이것은 PVDF의 높은 소수성으로 인해 외부 레이어가 NO 가 저장된 내부 레이어를 물로부터 보호해줌으로써 적은 양의 NO가 오랜 시간에 걸쳐 서서히 방출될 수 있었기 때문이다. 이는 도 5의 초기 1 시간 동안의 방출량 변화와 전체 방출 시간에 걸친 누적 방출량을 보더라도 확인된다. 즉, 실시예 4의 경우 순간 최대 방출량 ([NO]m)이 가장 적게 나타나며, NO가 총 방출 시간에 걸쳐 서서히 방출되는 것을 확인할 수 있다. Looking at the results, the total NO emission amount of the inner layer itself and the multilayer nanofibers of Examples 1 to 4 are similar. In the case of the multilayer nanofiber using the HPU polymer of Example 2, the half-life and total emission time did not show a significant difference from the inner layer. On the other hand, in the case of the multi-layer nanofibers using the TPU and PCL of Examples 1 and 3, it was confirmed that the half-life and total release time were delayed. In addition, in the case of the multi-layer nanofiber of Example 4 using the hydrophobic polymer PVDF, the half-life was 70 minutes and the total release time was 62 hours, compared with the case of the inner layer, the half-life was 14 times and the total release time was doubled. It showed over results. This is because due to the high hydrophobicity of PVDF, the outer layer protects the inner layer in which NO is stored from water, so that a small amount of NO could be slowly released over a long period of time. This can be confirmed by looking at the change in the amount of release during the initial 1 hour and the amount of accumulated release over the entire release time in FIG. 5. That is, in the case of Example 4, the instantaneous maximum emission amount ([NO] m ) is the least, and it can be seen that NO is gradually released over the total emission time.

따라서 본 발명의 멀티 레이어 나노섬유는 외부 레이어의 선택에 따라 약물의 방출 특성을 조절할 수 있는 것이다. Therefore, the multi-layered nanofiber of the present invention can control the drug release characteristics according to the selection of the outer layer.

인장 강도의 측정Measurement of tensile strength

실시예 1 내지 4에서 제조된 내부 레이어 및 멀티 레이어 나노섬유를 인장강도 분석기 (MTS 사 (Minesota, USA), MTS 858)의 클램프 사이에 장착하였고, 1 mm/sec의 속도로 측정하여 평균하였다. 결과를 하기 표 2 및 도 6에 나타내었다. The inner layer and multilayer nanofibers prepared in Examples 1 to 4 were mounted between clamps of a tensile strength analyzer (MTS (Minesota, USA), MTS 858), and were measured and averaged at a speed of 1 mm/sec. The results are shown in Table 2 and FIG. 6 below.

구분division 항복 하중 (N)Yield load (N) 연신율 (%)Elongation (%) 내부 레이어Inner layer 0.70.7 1One 실시예 1Example 1 4.64.6 192192 실시예 2Example 2 1.61.6 5050 실시예 3Example 3 > 7> 7 > 230> 230 실시예 4Example 4 0.70.7 1818

결과를 보면, 내부 레이어 자체와 비교할 때 실시예 2 및 4의 HPU 및 PVDF를 외부 레이어로 사용한 경우 항복 하중에서 큰 차이를 보이지 않았다. 그러나 실시예 1 및 3에서 TPU 및 PCL을 외부 레이어로 사용한 경우에는 항복 하중이 증가하였고, 특히 실시예 3의 PCL의 경우 항복 하중 및 연신율에서 크게 향상된 결과를 보였다. 즉, 본 발명의 멀티 레이어 나노섬유에 의하면 외부 레이어의 선택에 따라 물리적 강성을 향상시킬 수 있는 것이다.As a result, when compared to the inner layer itself, when HPU and PVDF of Examples 2 and 4 were used as outer layers, there was no significant difference in yield load. However, when the TPU and PCL were used as outer layers in Examples 1 and 3, the yield load increased, and in particular, the PCL of Example 3 showed significantly improved results in yield load and elongation. That is, according to the multi-layer nanofiber of the present invention, physical rigidity can be improved according to the selection of the outer layer.

Claims (9)

1 종 이상의 약물을 저장하는 나노섬유를 포함하는 1 층 이상의 내부 레이어 및 상기 내부 레이어의 일면 또는 양면에 고분자 나노섬유를 포함하는 1 층 이상의 외부 레이어를 포함하는 약물의 저장 및 전달을 위한 멀티 레이어 나노섬유로서,
상기 내부 레이어의 적어도 1층은 N-diazeniumdiolate 나노섬유 또는 S-nitrosothiol 나노섬유를 포함하는 것이고,
상기 외부 레이어의 적어도 1층은 폴리(벤질메타크릴레이트) (Poly(benzylmethacrylate)), 폴리(테트라-플루오로에틸렌) (Poly(tetra-fluoroethylene)), 폴리(아크릴로니트릴-코-메틸아크릴레이트) (Poly(acrylonitrile-co-methylacrylate)), 폴리(비닐리덴 플루오라이드) (Poly(vinylidene fluoride) (PVDF)) 및 폴리(비닐리덴-플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) (Poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluoropropylene))으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1 종 이상의 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 나노섬유.
Multi-layer nano for storage and delivery of drugs including one or more inner layers containing nanofibers for storing one or more drugs and one or more outer layers containing polymeric nanofibers on one or both sides of the inner layer As a fiber,
At least one layer of the inner layer includes N- diazeniumdiolate nanofibers or S- nitrosothiol nanofibers,
At least one layer of the outer layer is poly(benzylmethacrylate), poly(tetra-fluoroethylene) (Poly(tetra-fluoroethylene)), poly(acrylonitrile-co-methylacrylate) ) (Poly(acrylonitrile-co-methylacrylate)), poly(vinylidene fluoride) (Poly(vinylidene fluoride) (PVDF)) and poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluoropropylene) (Poly(vinylidene- Fluoride-co-hexafluoropropylene)) multi-layered nanofibers, characterized in that it comprises nanofibers made from one or more polymers selected from the group consisting of.
제 1 항에서,
상기 내부 레이어의 각 층은 1 종 이상의 약물을 저장하고 있는 나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 나노섬유.
In claim 1,
Each layer of the inner layer is a multi-layer nanofiber, characterized in that the nanofibers that store one or more kinds of drugs.
제 1 항에서,
상기 외부 레이어의 적어도 1층은 폴리우레탄 (Polyurethane (PU)) 또는 폴리카프로락톤 (Polycaprolactone (PCL))으로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 나노섬유.
In claim 1,
At least one layer of the outer layer is a multi-layer nanofiber comprising a nanofiber made from polyurethane (Polyurethane (PU)) or polycaprolactone (PCL).
제 1 항에서,
상기 외부 레이어의 적어도 1층은 폴리아크릴산 (Polyacrylic acid (PAA)), 폴리-엘-락타이드 (Poly-L-lactide (PLLA)), 폴리(글리코산) (Poly(glycolic acid) (PGA)), 폴리(락틱-코-글리코산) (Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA)), 셀룰로오스 (Cellulose), 콜라겐 (Collagen), 젤라틴 (Gelatin) 및 키토산 (Chitosan)으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1 종 이상의 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 나노섬유.
In claim 1,
At least one layer of the outer layer is polyacrylic acid (PAA), poly-L-lactide (PLLA)), poly(glycolic acid) (PGA)) , Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA)), cellulose (Cellulose), collagen (Collagen), gelatin (Gelatin) and chitosan (Chitosan) selected from the group consisting of Multi-layer nanofiber, characterized in that it comprises nanofibers made from one or more polymers.
제 1 항에서,
상기 외부 레이어의 적어도 1층은 폴리아크릴로니트릴 (Polyacrylonitrile (PAN)), 폴리에틸렌 옥사이드 (Polyethylene oxide (PEO)), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Polyethylene terephtalate (PET)), 폴리메타크릴레이트 (Polymethacrylate (PMA)), 폴리스티렌 (Polystyrene (PS)) 및 폴리비닐페놀 (Polyvinylphenol (PVP))로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1 종 이상의 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 나노섬유.
In claim 1,
At least one layer of the outer layer is polyacrylonitrile (PAN), polyethylene oxide (PEO), polyethylene terephtalate (PET)), polymethacrylate (PMA)). , Polystyrene (PS) and polyvinylphenol (Polyvinylphenol (PVP)), characterized in that it comprises a nanofiber made from one or more polymers selected from the group consisting of.
제 1 항에서,
상기 외부 레이어는 상기 내부 레이어의 양면에 위치하고, 상기 내부 레이어의 일면에는 폴리(벤질메타크릴레이트) (Poly(benzylmethacrylate)), 폴리(테트라-플루오로에틸렌) (Poly(tetra-fluoroethylene)), 폴리(아크릴로니트릴-코-메틸아크릴레이트) (Poly(acrylonitrile-co-methylacrylate)), 폴리(비닐리덴 플루오라이드) (Poly(vinylidene fluoride) (PVDF)) 및 폴리(비닐리덴-플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) (Poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluoropropylene))으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1 종 이상의 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 외부 레이어가 위치하고, 다른 일면에는 폴리우레탄 (Polyurethane (PU)) 또는 폴리카프로락톤 (Polycaprolactone (PCL))으로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 외부 레이어가 위치하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 나노섬유.
In claim 1,
The outer layer is located on both sides of the inner layer, and on one side of the inner layer, poly(benzylmethacrylate), poly(tetra-fluoroethylene) (Poly(tetra-fluoroethylene)), poly (Acrylonitrile-co-methylacrylate) (Poly(acrylonitrile-co-methylacrylate)), poly(vinylidene fluoride) (Poly(vinylidene fluoride) (PVDF)) and poly(vinylidene-fluoride-co- An outer layer containing nanofibers made from one or more polymers selected from the group consisting of hexafluoropropylene) (Poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluoropropylene)) is located, and on the other side is polyurethane (Polyurethane (PU)). ) Or polycaprolactone (Polycaprolactone (PCL)) is a multi-layer nanofiber, characterized in that the outer layer comprising the nanofibers are located.
제 1 항에서,
상기 외부 레이어는 상기 내부 레이어의 양면에 위치하고, 상기 양면의 외부 레이어는 동일한 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 나노섬유.
In claim 1,
Wherein the outer layer is located on both sides of the inner layer, and the outer layer on both sides includes nanofibers made from the same polymer.
제 1 항에서,
상기 외부 레이어는 상기 내부 레이어의 양면에 위치하고, 상기 양면의 외부 레이어는 서로 다른 고분자로부터 제조된 나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 나노섬유.
In claim 1,
Wherein the outer layer is located on both sides of the inner layer, and the outer layer on both sides includes nanofibers made from different polymers.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 항에서,
상기 나노섬유는 전기방사된 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 나노섬유.
In any one of claims 1 to 8,
The nanofibers are multi-layered nanofibers, characterized in that electrospun.
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US20120070485A1 (en) * 2009-05-26 2012-03-22 Giorgio Soldani method for producing a device applicable to biological tissues, particularly a patch for treating damaged tissues, and a device obtained by said method

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