KR20220007476A - Porous alginate-based hydrogel, preparing method thereof and drug delivery system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다공성 알지네이트 기반 하이드로겔, 이의 제조방법 및 이를 이용한 약물 전달체에 관한 것으로, 역전자 요구 디엘스 알더 클릭 (Inverse Electron-Demand Diels-Alder click) 반응을 포함한 가교결합을 기반으로 다공성 알지네이트 기반 하이드로겔의 제조 및 약물 방출에 관한 것이다.The present invention relates to a porous alginate-based hydrogel, a method for preparing the same, and a drug delivery system using the same, and a porous alginate-based hydrogel based on crosslinking including an Inverse Electron-Demand Diels-Alder click reaction. It relates to the preparation of gels and drug release.
하이드로겔(Hydrogel) - 다량의 물을 포함하는 친수성 고분자 체인의 네트워크는 독특한 특성 때문에 바이오 물질 캐리어로서 광범위하게 사용되고 있다[1-3]. 하이드로겔은 주요 성분이 물이기 때문에 생체 적합성이 높고 적재 용량이 크며 자연 조직을 모방한다. 약물 전달 시스템(DDS)의 경우, 하이드로겔은 일반적으로 다른 DDS 재료에 비해 더 높은 용량을 보인다. 특히 단백질이나 유전체 물질과 같은 민감한 물질을 다룰 때 높은 수분 함량은 통로 보호에도 이롭다. 더욱이, 하이드로겔의 물리적 및 화학적 특성은 고분자 주사슬에 특정 작용기 그룹을 도입시킴으로써 쉽게 조정된다[8,9]. 따라서, 하이드로겔은 다양한 용도에서 임상 치료의 미래일 수 있다.Hydrogel - A network of hydrophilic polymer chains containing a large amount of water has been widely used as a biomaterial carrier because of its unique properties [1-3]. Because the main component is water, the hydrogel has high biocompatibility, high loading capacity, and mimics natural tissue. For drug delivery systems (DDS), hydrogels generally exhibit higher capacity compared to other DDS materials. The high moisture content is also beneficial for channel protection, especially when handling sensitive materials such as proteins or genomic materials. Moreover, the physical and chemical properties of hydrogels are easily tuned by introducing specific functional groups into the polymer backbone [8,9]. Thus, hydrogels may be the future of clinical therapy in a variety of applications.
그러나 대부분의 하이드로겔은 빠른 약물 방출 특성을 보였다. 하이드로겔의 친수성 성질은 약물 분자의 자유로운 확산을 가능하게 하여 초기에 다량의 약물 방출을 일으킨다. 방출 자극 응답형의 하이드로겔에서도 초기 약물 방출이 빈번하게 일어났다. 너무 이른 약물 방출은 약물 효율을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 정상 조직을 위태롭게 할 수 있다. 고도로 정밀하고 장기적인 서방성 약물 방출은 요즘 하이드로겔 연구에서 도전적인 이슈다. 반면에, 약물 방출 거동을 지배하는 요소들은 아직 잘 이해되지 않았다. 특히 천연 고분자를 다룰 때 고분자 사슬의 특성, 겔 화 과정, 가교제 유형, 다공성 내부 구조의 존재와 같은 다양한 요인이 약물 방출 거동에 영향을 미칠 수 있다.However, most hydrogels showed fast drug release properties. The hydrophilic nature of the hydrogel enables the free diffusion of drug molecules, resulting in the release of large amounts of drug initially. The initial drug release frequently occurred even in the release stimulus response type hydrogel. Premature drug release not only reduces drug efficacy, but can also jeopardize normal tissues. Highly precise and long-term sustained-release drug release is a challenging issue in hydrogel research these days. On the other hand, the factors governing drug release behavior are not yet well understood. In particular, when dealing with natural polymers, various factors such as the nature of the polymer chain, the gelation process, the type of cross-linking agent, and the presence of a porous internal structure can influence the drug release behavior.
하이드로겔 제조에 알긴산염과 같은 천연 탄수화물 중합체를 사용하는 것은 생체적합성이 좋고 세포독성이 낮기 때문에 많은 이점을 보여준다. 알긴산염은 갈색 해조류에서 추출할 수 있는 자연적으로 발생하는 고분자이다. 알긴산의 구조는 β-d-mannuronate(M)와 그 C-5 에피 이성질체 α-l-guluronate(G)로 구성된 선형 산성 다당체로 구성된다. 알긴산의 각 반복단위에 카르복실산군이 존재함으로써 기능화와 가교 연결을 통해 그 성질을 조정할 수 있는 실현 가능한 방법을 제공한다. 그 동안 고분자 사슬의 기능화에 의해 알긴산염의 개선을 위한 여러 노력이 수행되었다. Clara 등 연구진은 pH 자극 약물 전달 시스템에 대한 빠른 반응을 보여주기 위해 푸란 그룹과 기능화된 알긴산염에 대해 보고하였다. Desai 등 연구진은 세포 공학용 하이드로겔의 물리적 특성을 높이기 위해 노르보넨과 테트라진이 기능화된 알긴산을 보고했다. 알긴산염의 기능화는 또한 쉽게 가교 연결이 가능하도록 했다. 가교제의 사용은 하이드로겔의 강도를 증가시킬 뿐만 아니라 확산 운동학에 높은 영향을 미치는 고분자 네트워크 사슬 얽힘도 조정할 수 있다. 또한 특정 가교 연결은 스마트한 주문형 약물 방출을 가능하게 했다.The use of natural carbohydrate polymers such as alginate for hydrogel preparation shows many advantages due to its good biocompatibility and low cytotoxicity. Alginate is a naturally occurring polymer that can be extracted from brown algae. The structure of alginic acid is composed of a linear acidic polysaccharide composed of β-d-mannuronate (M) and its C-5 epiisomer α-l-guluronate (G). The presence of a carboxylic acid group in each repeating unit of alginic acid provides a feasible method for adjusting its properties through functionalization and crosslinking. In the meantime, various efforts have been made to improve alginate by functionalization of polymer chains. Clara et al. reported on functionalized alginates with furan groups to demonstrate a rapid response to a pH-stimulated drug delivery system. Desai et al. reported alginic acid functionalized with norbornene and tetrazine to improve the physical properties of hydrogels for cell engineering. The functionalization of the alginate also allowed for easy crosslinking. The use of crosslinking agents can not only increase the strength of the hydrogel, but also adjust the polymer network chain entanglement, which has a high impact on diffusion kinetics. In addition, specific cross-linking has enabled smart on-demand drug release.
가교제의 구조는 하이드로겔의 성질을 크게 지배한다. 알긴산염 하이드로겔은 일반적으로 이가(divalent) 양이온과 가교하여 제조되었다. 그러나 이온 교체형 알긴산염 하이드로겔은 원하지 않는 이온교환 과정으로 인해 생리적 조건에서는 안정적이지 못하여 약물의 급속한 방출로 이어진다. 따라서, 오늘날 주로 화학 가교형의 알긴산염 하이드로겔이 지속형 약물 방출에 대한 수요를 충족시키기 위해 개발되고 있다. 화학결합형의 가교제는 고분자, 부피가 큰 물질 또는 작은 유기 분자일 수 있다. 가교제의 크기에 따라 하이드로겔의 고분자 사슬 사이의 개방 공간인 메쉬 크기를 조절할 수 있다. Stokes-Einstein 방정식에 의해 하이드로겔에 있는 약물의 확산 운동학이 좌우되기 때문에, 메쉬 크기가 작아지면 약물 방출 시간이 길어질 수 있다. 메쉬 크기 외에도, 하이드로겔의 미세한 기공의 존재는 Darcy의 확산 법칙에 따라 약물 방출 프로파일에 영향을 미친다. 따라서 하이드로겔의 약물 방출 거동을 연구하기 위해서는 다공성의 존재뿐만 아니라 가교제의 특성도 고려해야 한다.The structure of the crosslinking agent largely governs the properties of the hydrogel. Alginate hydrogels were generally prepared by crosslinking with divalent cations. However, the ion exchange-type alginate hydrogel is not stable under physiological conditions due to the unwanted ion exchange process, leading to rapid drug release. Therefore, today, mainly chemical crosslinking alginate hydrogels are being developed to meet the demand for sustained drug release. The chemically bonded crosslinking agent may be a polymer, a bulky material, or a small organic molecule. Depending on the size of the crosslinking agent, the mesh size, which is the open space between the polymer chains of the hydrogel, can be adjusted. Since the diffusion kinetics of the drug in the hydrogel is governed by the Stokes-Einstein equation, a smaller mesh size may increase the drug release time. In addition to the mesh size, the presence of micropores in the hydrogel influences the drug release profile according to Darcy's law of diffusion. Therefore, in order to study the drug release behavior of hydrogels, it is necessary to consider not only the presence of porosity, but also the properties of the crosslinking agent.
본 발명에서는 알긴산염 기반 하이드로겔의 약물 방출을 장기화시키는 가교제와 마이크로 기공 구조 기술을 제공한다. 이 발명에서는 가교제 화학 구조와 알긴삼염 화학 구조를 변형하여 질소 가스를 생성하는 역전자 수요 디엘스-알드(IEDDA) 클릭 반응을 통해 상호 가교 연결했다. 상기 클릭 반응 중 방출되는 질소는 다공성 기공의 형성매체 (porogen, 포로겐) 역할을 수행했다. The present invention provides a crosslinking agent and micropore structure technology that prolongs drug release of an alginate-based hydrogel. In this invention, the crosslinking agent chemical structure and the alginate trisalt chemical structure are modified to cross-link them through an inverse electron demand Diels-Ald (IEDDA) click reaction to generate nitrogen gas. Nitrogen released during the click reaction served as a medium (porogen, porogen) for forming porous pores.
본 발명의 목적은 서방형 약물방출 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 다공성 하이드로겔을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a porous hydrogel characterized in that it has sustained-release drug release properties.
본 발명의 다른 목적은 상기 다공성 하이드로겔의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing the porous hydrogel.
본 발명의 또 다른 목적은 약물 담지 다공성 하이드로겔의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing a drug-supported porous hydrogel.
본 발명의 다른 목적은 상기 다공성 하이드로겔을 포함하는 서방성 약물전달체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a sustained-release drug delivery system comprising the porous hydrogel.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 다공성 하이드로겔을 포함하는 근적외선을 이용한 외부자극 감응형 약물전달체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an external stimulus-sensitive drug delivery system using near-infrared rays comprising the porous hydrogel.
상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 알긴산 유도체; 및 The present invention relates to an alginic acid derivative represented by the following formula (1); and
하기 화학식 2로 표시되는 결합을 포함하는 가교제;를 포함하고,Including; a crosslinking agent comprising a bond represented by the following formula (2)
하기 화학식 1의 치환기 X와 하기 화학식 2의 치환기 Y는 서로 클릭반응 가능하며 클릭반응시에 N2 가스를 생성하는 조합인 것을 특징으로 하고,Substituent X of Formula 1 below and Substituent Y of
서방형 약물방출 특성을 갖는 것을 특징으로 하는,Characterized in that it has sustained-release drug release properties,
다공성 하이드로겔을 제공한다.A porous hydrogel is provided.
[화학식 1][Formula 1]
(상기 화학식 1에서,(In Formula 1,
m은 1-100,000의 정수이고;m is an integer from 1-100,000;
L1 은 에스테르(ester) 또는 아마이드(amide) 결합이고; L 1 is an ester or amide bond;
X는 노르보네닐(norbornenyl) 유도체, 트랜스-시클로옥테닐(trans-cyclooctenyl) 유도체 및 테트라지닐(tetrazinyl) 유도체 중 1종의 클릭반응 작용기이고,X is a click-reactive functional group of one of a norbornenyl derivative, a trans-cyclooctenyl derivative and a tetrazinyl derivative,
상기 노르보네닐 유도체는 또는 이고,The norbornenyl derivative is or ego,
상기 트랜스-시클로옥텐은 또는 이고,The trans-cyclooctene is or ego,
상기 테트라지닐 유도체는 , , , , , , , 또는 이다.)The tetrazinyl derivative is , , , , , , , or to be.)
[화학식 2][Formula 2]
(상기 화학식 2에서,(In
a, b, c 및 d는 각각 0-10의 정수이고, 여기서 0일 경우는 단일결합을 의미하며;a, b, c and d are each an integer of 0-10, where 0 means a single bond;
Z는 이황화 결합(disulfide bond), 이셀레나이드 결합(diselenide bond), PEG 결합(polyethyleneglycol bond) 및 메틸렌 중 1종이고;Z is one of a disulfide bond, a diselenide bond, a PEG bond (polyethyleneglycol bond), and methylene;
L2는 에스테르(ester) 또는 아마이드(amide) 결합이고;L 2 is an ester or amide bond;
Y는 상기 화학식 1에서 X의 정의와 같다.)Y is the same as the definition of X in Formula 1 above.)
또한, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 알긴산 유도체, 및 하기 화학식 2로 표시되는 가교제를 용매에 첨가하고 반응하는 단계(단계 1);를 포함하고In addition, the present invention includes a step (step 1) of adding an alginic acid derivative represented by the following formula (1) and a crosslinking agent represented by the following formula (2) to a solvent and reacting (step 1);
하기 화학식 1의 X가 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 테트라지닐 유도체이고,When X in Formula 1 is a norbornenyl derivative or a trans-cyclooctenyl derivative, Y in
하기 화학식 1의 X가 테트라지닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체인 것을 특징으로 하는,When X in Formula 1 is a tetrazinyl derivative, Y in
다공성 하이드로겔의 제조방법을 제공한다.Provided is a method for preparing a porous hydrogel.
[화학식 1][Formula 1]
(상기 화학식 1에서, 각각의 치환기 정의는 제1항에서 정의한 바와 같다.)(In Formula 1, the definition of each substituent is the same as defined in claim 1.)
[화학식 2][Formula 2]
(상기 화학식 2에서, 각각의 치환기 정의는 제1항에서 정의한 바와 같다.)(In
나아가, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 알긴산 유도체, 및 약물을 용매에 첨가하여 혼합하는 단계(단계 1); 및Furthermore, the present invention comprises the steps of adding and mixing an alginic acid derivative represented by the following Chemical Formula 1, and a drug to a solvent (step 1); and
하기 화학식 2로 표시되는 가교제를 첨가하고 반응하는 단계(단계 2);를 포함하고,A step of adding and reacting a crosslinking agent represented by the following formula (2) (step 2);
하기 화학식 1의 X가 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 테트라지닐 유도체이고,When X in Formula 1 is a norbornenyl derivative or a trans-cyclooctenyl derivative, Y in
하기 화학식 1의 X가 테트라지닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체인 것을 특징으로 하는,When X in Formula 1 is a tetrazinyl derivative, Y in
약물 담지 다공성 하이드로겔의 제조방법을 제공한다.Provided is a method for preparing a drug-supported porous hydrogel.
[화학식 1][Formula 1]
(상기 화학식 1에서, 각각의 치환기 정의는 제1항에서 정의한 바와 같다.)(In Formula 1, the definition of each substituent is the same as defined in claim 1.)
[화학식 2][Formula 2]
(상기 화학식 2에서, 각각의 치환기 정의는 제1항에서 정의한 바와 같다.)(In
또한, 본 발명은 상기 다공성 하이드로겔을 포함하는, 서방성 약물전달체를 제공한다.In addition, the present invention provides a sustained-release drug delivery system comprising the porous hydrogel.
나아가, 본 발명은 상기 다공성 하이드로겔; 및Furthermore, the present invention is the porous hydrogel; and
근적외선 조사시 활성산소종을 형성하는 것을 특징으로 하는 근적외선 염료(NIR dye);를 포함하고,A near-infrared dye (NIR dye) characterized in that it forms active oxygen species upon irradiation with near-infrared rays;
상기 제1항의 다공성 하이드로겔에서 화학식 2의 Z는 이황화 결합(disulfide bond) 또는 이셀레나이드 결합(diselenide bond)인 것을 특징으로 하고,In the porous hydrogel of claim 1, Z in
상기 근적외선 염료는 인도시아닌 그린(ICG), 메틸렌 블루(MB), IRDye 800 CW, Cy5.5, Cy7, Cy7.5, protoporphyrin IX, IR-780, IR-783, IR-808 및 MHI-148 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는,The near-infrared dye is indocyanine green (ICG), methylene blue (MB), IRDye 800 CW, Cy5.5, Cy7, Cy7.5, protoporphyrin IX, IR-780, IR-783, IR-808 and MHI-148 characterized in that at least one of
근적외선을 이용한 외부자극 감응형 약물전달체를 제공한다.Provided is an external stimulus-sensitive drug delivery system using near-infrared rays.
본 발명에 따른 다공성 하이드로겔은, 고분자 매트릭스 재료 및 가교제에 각각 도입되어 있는 서로 클릭반응 가능한 작용기에서 클릭반응시 N2 가스가 발생함에 따라 하이드로겔에 다공성을 부여함을 특징으로 하고, 이에 따른 다공성은 약물 방출을 유도하는 약물전달체로서 초기의 급격한 약물방출이 억제되고 서방형 약물 방출 특징을 가져 제약분야와 화장품 분야에 유용하게 사용할 수 있다.The porous hydrogel according to the present invention is characterized in that it imparts porosity to the hydrogel as N 2 gas is generated during a click reaction in the functional groups that are click-reactable with each other introduced into the polymer matrix material and the crosslinking agent, respectively, and, accordingly, the porosity As a drug delivery system that induces drug release, it can be usefully used in pharmaceutical and cosmetic fields because it suppresses rapid initial drug release and has sustained-release drug release characteristics.
도 1은 알긴산과 가교제에 도입되는 클릭반응 작용기의 종류별, 클릭반응시에 N2 가스 생성 여부에 따른 다공성 및 비 다공성 하이드로겔을 합성하는 반응식을 나타낸 도면이다.
도 2는 알긴산유도체 (Alg-Nb)의 합성 반응식을 나타낸 도면이다.
도 3은 테트라진 가교제 (S-Tz)의 합성 반응식을 나타낸 도면이다.
도 4는 테트라진 가교제 (S-Tz)의 1H-NMR 스펙트럼 나타낸 도면이다.
도 5는 역관 시험에 의한 다공성 하이드로겔 형성 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 다공성 하이드로겔의 단면 SEM 사진을 나타낸 도면이다.
도 7은 비 다공성 하이드로겔의 단면 SEM 사진을 나타낸 도면이다.
도 8은 다공성 하이드로겔의 시간 경과에 따른 약물 방출율 그래프를 나타낸 도면이다.
도 9는 비 다공성 하이드로겔의 시간 경과에 따른 약물 방출율 그래프를 나타낸 도면이다.
도 10은 시간 경과에 따른 약물방출 다공성 하이드로겔의 열화(degradation) 정도를 확인한 사진이다.
도 11은 제조예1(Alg-Nb) 및 제조예 2(Alg-Fu)의 1H NMR 데이터이다.1 is a view showing a reaction formula for synthesizing a porous and non-porous hydrogel according to the type of a click reaction functional group introduced into alginic acid and a crosslinking agent, and whether N 2 gas is generated during the click reaction.
2 is It is a diagram showing the synthesis reaction scheme of an alginic acid derivative (Alg-Nb).
3 is a view showing a synthesis reaction scheme of a tetrazine crosslinking agent (S-Tz).
4 is a diagram showing 1 H-NMR spectrum of a tetrazine crosslinking agent (S-Tz).
5 is a view showing the formation of a porous hydrogel by a reverse tube test.
6 is a view showing a cross-sectional SEM photograph of a porous hydrogel.
7 is a view showing a cross-sectional SEM photograph of a non-porous hydrogel.
8 is a diagram showing a graph of the drug release rate over time of the porous hydrogel.
9 is a diagram showing a graph of the drug release rate over time of the non-porous hydrogel.
10 is a photograph confirming the degree of deterioration (degradation) of the drug-releasing porous hydrogel over time.
11 is 1 H NMR data of Preparation Example 1 (Alg-Nb) and Preparation Example 2 (Alg-Fu).
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
다공성 하이드로겔porous hydrogel
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 알긴산 유도체; 및 The present invention relates to an alginic acid derivative represented by the following formula (1); and
하기 화학식 2로 표시되는 결합을 포함하는 가교제;를 포함하고,Including; a crosslinking agent comprising a bond represented by the following formula (2)
하기 화학식 1의 치환기 X와 하기 화학식 2의 치환기 Y는 서로 클릭반응 가능하며 클릭반응시에 N2 가스를 생성하는 조합인 것을 특징으로 하고,Substituent X of Formula 1 below and Substituent Y of
서방형 약물방출 특성을 갖는 것을 특징으로 하는,Characterized in that it has sustained-release drug release properties,
다공성 하이드로겔을 제공한다.A porous hydrogel is provided.
[화학식 1][Formula 1]
(상기 화학식 1에서,(In Formula 1,
m은 1-100,000의 정수이고;m is an integer from 1-100,000;
L1 은 에스테르(ester) 또는 아마이드(amide) 결합이고; L 1 is an ester or amide bond;
X는 노르보네닐(norbornenyl) 유도체, 트랜스-시클로옥테닐(trans-cyclooctenyl) 유도체 및 테트라지닐(tetrazinyl) 유도체 중 1종의 클릭반응 작용기이고,X is a click-reactive functional group of one of a norbornenyl derivative, a trans-cyclooctenyl derivative and a tetrazinyl derivative,
상기 노르보네닐 유도체는 또는 이고,The norbornenyl derivative is or ego,
상기 트랜스-시클로옥텐은 또는 이고,The trans-cyclooctene is or ego,
상기 테트라지닐 유도체는 , , , , , , , 또는 이다.)The tetrazinyl derivative is , , , , , , , or to be.)
[화학식 2][Formula 2]
(상기 화학식 2에서,(In
a, b, c 및 d는 각각 0-10의 정수이고, 여기서 0일 경우는 단일결합을 의미하며;a, b, c and d are each an integer of 0-10, where 0 means a single bond;
Z는 이황화 결합(disulfide bond), 이셀레나이드 결합(diselenide bond), PEG 결합(polyethyleneglycol bond) 및 메틸렌 중 1종이고;Z is one of a disulfide bond, a diselenide bond, a PEG bond (polyethyleneglycol bond), and methylene;
L2는 에스테르(ester) 또는 아마이드(amide) 결합이고;L 2 is an ester or amide bond;
Y는 상기 화학식 1에서 X의 정의와 같다.)Y is the same as the definition of X in Formula 1 above.)
상기 화학식 1의 X가 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 테트라지닐 유도체이고,When X in Formula 1 is a norbornenyl derivative or a trans-cyclooctenyl derivative, Y in
상기 화학식 1의 X가 테트라지닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체인 것을 특징으로 한다.When X in Formula 1 is a tetrazinyl derivative, Y in
그리고, 상기 상기 화학식 1에서 X 또는 Y의 테트라지닐 유도체의 테트라진(Tz) 작용기의 개수와, And, the number of tetrazine (Tz) functional groups of the tetrazinyl derivative of X or Y in Formula 1,
X 또는 Y에서 상기 테트라진 작용기와 클릭반응하는 노르보네닐 유도체의 노르보넨(Nb) 작용기 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체의 시클로옥텐(Co) 작용기 개수의 비율인,The ratio of the number of norbornene (Nb) functional groups of the norborneneyl derivative or cyclooctene (Co) functional groups of the trans-cyclooctenyl derivative that click-react with the tetrazine functional group in X or Y;
Nb 또는 Co : Tz는 1-20 : 1-20일 수 있고, 바람직하게는 10:4-10일 수 있다.Nb or Co: Tz may be 1-20: 1-20, preferably 10:4-10.
상기 다공성 하이드로겔은 급격한 초기 약물 방출이 억제되고 일정한 서방성을 갖는 것을 특징으로 한다(실험예 4 참조).The porous hydrogel is characterized in that the rapid initial drug release is suppressed and has a constant sustained-release property (see Experimental Example 4).
상기 다공성 하이드로겔은 약물을 담지할 수 있고,The porous hydrogel may support a drug,
상기 약물은 일례로 인슐린, 항 류마티스 제제, 프레드니솔론 21-아세테이트(prednisolone 21-acetate), 파클리탁셀(paclitaxel), 독소루비신(doxorubicin), 레티노익 산(retinoic acid)계열, 시스플라틴(cis-platin), 캄토세신(camptothecin), Fluorouracil(5-FU), 도세탁셀(Docetaxel), 타목시펜(Tamoxifen), 아나스테로졸(anasterozole), 토포테칸(topotecan), 글리벡(gleevec), 빈크리스틴(vincristine), 아스피린(aspirin), 살리실레이트(salicylates), 이부프로펜(ibuprofen), 페노프로펜(fenoprofen), 인도메타신(indomethacin), 페닐부타존(phenyltazone), 메소트렉세이트(methotrexate), 시클로포스파미드(cyclophosphamide), 덱사메타손(dexamethasone), 니메슐리드(nimesulide), 코르티손(cortisone), 코르티코스테로이드(corticosteroid), 모자반 추출물, 동물 태반 유래의 단백질, α-리포산(α-lipoic acid), α-토코페롤(α-Tocopherol), 레티노이트(Retinoids), 글루타치온(Glutathione) 등을 사용할 수 있고, 시판 중인 약물은 모두 사용할 수 있다.The drug is, for example, insulin, anti-rheumatic agents, prednisolone 21-acetate, paclitaxel, doxorubicin, retinoic acid, cis-platin, camptocecin (camptothecin), Fluorouracil (5-FU), docetaxel (Docetaxel), tamoxifen (Tamoxifen), anasterozole, topotecan (topotecan), gleevec (gleevec), vincristine (vincristine), aspirin (aspirin) , salicylates, ibuprofen, fenoprofen, indomethacin, phenyltazone, methotrexate, cyclophosphamide, Dexamethasone, nimesulide, cortisone, corticosteroid, mother and child placenta extract, protein from animal placenta, α-lipoic acid, α-Tocopherol , retinoids, glutathione, etc. can be used, and all commercially available drugs can be used.
바람직한 일례로, 상기 알긴산 유도체는 하기 화학식 3 내지 화학식 6 중 1종의 화합물일 수 있다.In a preferred embodiment, the alginic acid derivative may be one compound of Formulas 3 to 6 below.
[화학식 3][Formula 3]
(상기 화학식 3에서,(In Formula 3,
m은 1-100,000의 정수이다.)m is an integer from 1-100,000.)
[화학식 4][Formula 4]
(상기 화학식 4에서,(In
m은 1-100,000의 정수이다.)m is an integer from 1-100,000.)
[화학식 5][Formula 5]
(상기 화학식 5에서,(In
m은 1-100,000의 정수이다.)m is an integer from 1-100,000.)
[화학식 6][Formula 6]
(상기 화학식 6에서,(In
m은 1-100,000의 정수이다.)m is an integer from 1-100,000.)
바람직한 일례로, 상기 가교제는 하기 화학식 7 내지 화학식 21 중 1종의 화합물일 수 있다.In a preferred embodiment, the crosslinking agent may be one compound of
[화학식 7][Formula 7]
[화학식 8][Formula 8]
[화학식 9][Formula 9]
[화학식 10][Formula 10]
[화학식 11][Formula 11]
[화학식 12][Formula 12]
(상기 화학식 12에서,(In
상기 n은 1-20의 정수이다.)n is an integer of 1-20.)
[화학식 13][Formula 13]
(상기 화학식 13에서,(In the formula 13,
상기 n은 1-20의 정수이다.)n is an integer of 1-20.)
[화학식 14][Formula 14]
(상기 화학식 14에서,(In
상기 n은 1-20의 정수이다.)n is an integer of 1-20.)
[화학식 15][Formula 15]
(상기 화학식 15에서,(In
상기 n은 1-20의 정수이다.)n is an integer of 1-20.)
[화학식 16][Formula 16]
(상기 화학식 16에서,(In
상기 n은 1-20의 정수이다.)n is an integer of 1-20.)
[화학식 17][Formula 17]
[화학식 18][Formula 18]
[화학식 19][Formula 19]
[화학식 20][Formula 20]
[화학식 21][Formula 21]
다공성 하이드로겔의 제조방법Method for preparing porous hydrogel
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 알긴산 유도체, 및 하기 화학식 2로 표시되는 가교제를 용매에 첨가하고 반응하는 단계(단계 1);를 포함하고The present invention includes a step (step 1) of adding an alginic acid derivative represented by the following formula (1) and a crosslinking agent represented by the following formula (2) to a solvent and reacting (step 1);
하기 화학식 1의 X가 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 테트라지닐 유도체이고,When X in Formula 1 is a norbornenyl derivative or a trans-cyclooctenyl derivative, Y in
하기 화학식 1의 X가 테트라지닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체인 것을 특징으로 하는,When X in Formula 1 is a tetrazinyl derivative, Y in
다공성 하이드로겔의 제조방법을 제공한다.Provided is a method for preparing a porous hydrogel.
[화학식 1][Formula 1]
(상기 화학식 1에서, 각각의 치환기 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.)(In Formula 1, the definition of each substituent is as defined in Formula 1 above.)
[화학식 2][Formula 2]
(상기 화학식 2에서, 각각의 치환기 정의는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.)(In
상기 용매는 인산염 버퍼, 디메틸설폭사이드(DMSO), 에탄올, 무수 테트라하이드로퓨란(THF), 벤젠, KOH/MeOH, MeOH, 톨루엔, CH2Cl2, 헥산, 디메틸포름아미드(DMF), 디이소프로필에테르, 디에틸에테르, 디옥산, 디메틸아세트아미드(DMA), 아세톤, 클로로벤젠 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 인산염 버퍼를 사용할 수 있다.The solvent is phosphate buffer, dimethyl sulfoxide (DMSO), ethanol, anhydrous tetrahydrofuran (THF), benzene, KOH / MeOH, MeOH, toluene, CH 2 Cl 2 , hexane, dimethylformamide (DMF), diisopropyl Ether, diethyl ether, dioxane, dimethylacetamide (DMA), acetone, chlorobenzene, etc. may be used alone or in combination, and a phosphate buffer may be preferably used.
약물 담지 다공성 하이드로겔의 제조방법Method for preparing drug-supported porous hydrogel
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 알긴산 유도체, 및 약물을 용매에 첨가하여 혼합하는 단계(단계 1); 및The present invention comprises the steps of adding and mixing an alginic acid derivative represented by the following Chemical Formula 1, and a drug in a solvent (step 1); and
하기 화학식 2로 표시되는 가교제를 첨가하고 반응하는 단계(단계 2);를 포함하고,A step of adding and reacting a crosslinking agent represented by the following formula (2) (step 2);
하기 화학식 1의 X가 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 테트라지닐 유도체이고,When X in Formula 1 is a norbornenyl derivative or a trans-cyclooctenyl derivative, Y in
하기 화학식 1의 X가 테트라지닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체인 것을 특징으로 하는,When X in Formula 1 is a tetrazinyl derivative, Y in
약물 담지 다공성 하이드로겔의 제조방법을 제공한다.Provided is a method for preparing a drug-supported porous hydrogel.
[화학식 1][Formula 1]
(상기 화학식 1에서, 각각의 치환기 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.)(In Formula 1, the definition of each substituent is as defined in Formula 1 above.)
[화학식 2][Formula 2]
(상기 화학식 2에서, 각각의 치환기 정의는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.)(In
상기 용매는 인산염 버퍼, 디메틸설폭사이드(DMSO), 에탄올, 무수 테트라하이드로퓨란(THF), 벤젠, KOH/MeOH, MeOH, 톨루엔, CH2Cl2, 헥산, 디메틸포름아미드(DMF), 디이소프로필에테르, 디에틸에테르, 디옥산, 디메틸아세트아미드(DMA), 아세톤, 클로로벤젠 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 인산염 버퍼를 사용할 수 있다.The solvent is phosphate buffer, dimethyl sulfoxide (DMSO), ethanol, anhydrous tetrahydrofuran (THF), benzene, KOH / MeOH, MeOH, toluene, CH 2 Cl 2 , hexane, dimethylformamide (DMF), diisopropyl Ether, diethyl ether, dioxane, dimethylacetamide (DMA), acetone, chlorobenzene, etc. may be used alone or in combination, and a phosphate buffer may be preferably used.
상기 약물은 일례로 인슐린, 항 류마티스 제제, 프레드니솔론 21-아세테이트(prednisolone 21-acetate), 파클리탁셀(paclitaxel), 독소루비신(doxorubicin), 레티노익 산(retinoic acid)계열, 시스플라틴(cis-platin), 캄토세신(camptothecin), Fluorouracil(5-FU), 도세탁셀(Docetaxel), 타목시펜(Tamoxifen), 아나스테로졸(anasterozole), 토포테칸(topotecan), 글리벡(gleevec), 빈크리스틴(vincristine), 아스피린(aspirin), 살리실레이트(salicylates), 이부프로펜(ibuprofen), 페노프로펜(fenoprofen), 인도메타신(indomethacin), 페닐부타존(phenyltazone), 메소트렉세이트(methotrexate), 시클로포스파미드(cyclophosphamide), 덱사메타손(dexamethasone), 니메슐리드(nimesulide), 코르티손(cortisone), 코르티코스테로이드(corticosteroid), 모자반 추출물, 동물 태반 유래의 단백질, α-리포산(α-lipoic acid), α-토코페롤(α-Tocopherol), 레티노이트(Retinoids), 글루타치온(Glutathione) 등을 사용할 수 있고, 시판 중인 약물은 모두 사용할 수 있다.The drug is, for example, insulin, anti-rheumatic agents, prednisolone 21-acetate, paclitaxel, doxorubicin, retinoic acid, cis-platin, camptocecin (camptothecin), Fluorouracil (5-FU), docetaxel (Docetaxel), tamoxifen (Tamoxifen), anasterozole, topotecan (topotecan), gleevec (gleevec), vincristine (vincristine), aspirin (aspirin) , salicylates, ibuprofen, fenoprofen, indomethacin, phenyltazone, methotrexate, cyclophosphamide, Dexamethasone, nimesulide, cortisone, corticosteroid, mother and child placenta extract, protein from animal placenta, α-lipoic acid, α-Tocopherol , retinoids, glutathione, etc. can be used, and all commercially available drugs can be used.
서방성 약물전달체sustained release drug delivery system
본 발명은 상기 다공성 하이드로겔을 포함하는, 서방성 약물 전달체를 제공한다.The present invention provides a sustained-release drug delivery system comprising the porous hydrogel.
상기 약물은 일례로 인슐린, 항 류마티스 제제, 프레드니솔론 21-아세테이트(prednisolone 21-acetate), 파클리탁셀(paclitaxel), 독소루비신(doxorubicin), 레티노익 산(retinoic acid)계열, 시스플라틴(cis-platin), 캄토세신(camptothecin), Fluorouracil(5-FU), 도세탁셀(Docetaxel), 타목시펜(Tamoxifen), 아나스테로졸(anasterozole), 토포테칸(topotecan), 글리벡(gleevec), 빈크리스틴(vincristine), 아스피린(aspirin), 살리실레이트(salicylates), 이부프로펜(ibuprofen), 페노프로펜(fenoprofen), 인도메타신(indomethacin), 페닐부타존(phenyltazone), 메소트렉세이트(methotrexate), 시클로포스파미드(cyclophosphamide), 덱사메타손(dexamethasone), 니메슐리드(nimesulide), 코르티손(cortisone), 코르티코스테로이드(corticosteroid), 모자반 추출물, 동물 태반 유래의 단백질, α-리포산(α-lipoic acid), α-토코페롤(α-Tocopherol), 레티노이트(Retinoids), 글루타치온(Glutathione) 등을 사용할 수 있고, 시판 중인 약물은 모두 사용할 수 있다.The drug is, for example, insulin, anti-rheumatic agents, prednisolone 21-acetate, paclitaxel, doxorubicin, retinoic acid, cis-platin, camptocecin (camptothecin), Fluorouracil (5-FU), docetaxel (Docetaxel), tamoxifen (Tamoxifen), anasterozole, topotecan (topotecan), gleevec (gleevec), vincristine (vincristine), aspirin (aspirin) , salicylates, ibuprofen, fenoprofen, indomethacin, phenyltazone, methotrexate, cyclophosphamide, Dexamethasone, nimesulide, cortisone, corticosteroid, mother and child placenta extract, protein from animal placenta, α-lipoic acid, α-Tocopherol , retinoids, glutathione, etc. can be used, and all commercially available drugs can be used.
근적외선을 이용한 외부자극 감응형 약물 전달체External stimulus-sensitive drug delivery system using near-infrared rays
본 발명은 제1항의 다공성 하이드로겔; 및The present invention is the porous hydrogel of claim 1; and
근적외선 조사시 활성산소종을 형성하는 것을 특징으로 하는 근적외선 염료(NIR dye);를 포함하고,A near-infrared dye (NIR dye) characterized in that it forms active oxygen species upon irradiation with near-infrared rays;
상기 제1항의 다공성 하이드로겔에서 화학식 2의 Z는 이황화 결합(disulfide bond) 또는 이셀레나이드 결합(diselenide bond)인 것을 특징으로 하고,In the porous hydrogel of claim 1, Z in
상기 근적외선 염료는 인도시아닌 그린(ICG), 메틸렌 블루(MB), IRDye 800 CW, Cy5.5, Cy7, Cy7.5, protoporphyrin IX, IR-780, IR-783, IR-808 및 MHI-148 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는,The near-infrared dye is indocyanine green (ICG), methylene blue (MB), IRDye 800 CW, Cy5.5, Cy7, Cy7.5, protoporphyrin IX, IR-780, IR-783, IR-808 and MHI-148 characterized in that at least one of
근적외선을 이용한 외부자극 감응형 약물전달체를 제공한다.Provided is an external stimulus-sensitive drug delivery system using near-infrared rays.
상기 근적외선을 이용한 외부자극 감응형 약물전달체는 근적외선에 반응하여 가교제에 포함된 이황화 결합(disulfide bond) 또는 이셀레나이드 결합(diselenide bond)이 붕해되는 것을 특징으로 한다.The external stimulus-sensitive drug delivery system using the near infrared rays is characterized in that a disulfide bond or a diselenide bond included in the crosslinking agent is disintegrated in response to the near infrared rays.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples only illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples.
<제조예 1> 알긴산-노르보넨(Alg-Nb)의 합성<Preparation Example 1> Synthesis of alginic acid-norbornene (Alg-Nb)
알긴산나트륨 1g (COOH 작용기 대비 5.32mmol)을 0.5% w/v의 농도로 완충 용액(pH 5.8)에 용해하였다. 다음으로 N-hydroxysuccinimide(NHS) 0.36g(3.16 mmol)과 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide hydrochloride(EDCI) 1.11g (5.8 mmol)을 상기 알긴산염 용액에 첨가하였다. 10분간 교반한 후 5-norbornene-2-methylamine(Nb-NH2) 0.32g (2.63mmol)을 혼합물에 추가하였다. 상온에서 24시간 동안 교반한 다음, 혼합물은 아세톤 용액에 침전시키고, 여과된 고체는 진공 오븐에서 건조한 후 증류수로 다시 수화한 다음, 4일 동안 13 kDa MWCO 투석백에서 투석하였다. 마지막으로 동결 건조하여 기능화 25.53%의 정제된 Alg-Nb를 77% 수율로 수득하였다. 1 g of sodium alginate (5.32 mmol relative to COOH functional groups) was dissolved in a buffer solution (pH 5.8) at a concentration of 0.5% w/v. Next, 0.36 g (3.16 mmol) of N-hydroxysuccinimide (NHS) and 1.11 g (5.8 mmol) of 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide hydrochloride (EDCI) were added to the alginate solution. After stirring for 10 minutes, 5-norbornene-2-methylamine (Nb-NH 2 ) 0.32 g (2.63 mmol) was added to the mixture. After stirring at room temperature for 24 hours, the mixture was precipitated in acetone solution, and the filtered solid was dried in a vacuum oven, rehydrated with distilled water, and then dialyzed in a 13 kDa MWCO dialysis bag for 4 days. Finally, by freeze-drying, functionalized 25.53% of purified Alg-Nb was obtained in 77% yield.
Alg-Nb의 화학구조는 도 1 및 도 2에 나타내었다.The chemical structure of Alg-Nb is shown in FIGS. 1 and 2 .
상기 제조예 1의 Alg-Nb의 1H NMR 데이터를 도 11(A)에 나타내었다. 1 H NMR data of Alg-Nb of Preparation Example 1 is shown in FIG. 11(A).
<제조예 2> 알긴산-퓨란(Alg-Fu)의 합성<Preparation Example 2> Synthesis of alginic acid-furan (Alg-Fu)
알긴산나트륨 1.25g (COOH 작용기 대비 6.6452 mmol)을 0.5% w/v의 농도로 완충 용액(pH 5.8)에 용해하였다. 다음으로 알긴산염 용액에 NHS 0.45g (3.95mmol)와 EDCI 1.39g (7.25mmol)를 첨가하였다. 10분 간 교반한 후, furfuryl amine (Fu-NH2) 0.32g (3.3mmol)을 혼합물에 추가했다. 상온에서 24시간 동안 교반하여 반응하였고, 그 후 반응은 히드록실아민을 넣어 정지하였다. 혼합물은 과잉의 아세톤에 침전하였고, 이것을 증류수에 1% w/v 용액으로 녹인 다음, 4일 동안 13 kDa MWCO 투석 백에서 증류수로 투석했다. 생성물을 동결 건조하여 정제된 Alg-Fu를 80 % 수율로 산출하였다. 1.25 g of sodium alginate (6.6452 mmol relative to COOH functional groups) was dissolved in a buffer solution (pH 5.8) at a concentration of 0.5% w/v. Next, 0.45 g (3.95 mmol) of NHS and 1.39 g (7.25 mmol) of EDCI were added to the alginate solution. After stirring for 10 minutes, furfuryl amine (Fu-NH 2 ) 0.32 g (3.3 mmol) was added to the mixture. The reaction was stirred at room temperature for 24 hours, after which the reaction was stopped by adding hydroxylamine. The mixture was precipitated in excess acetone, which was dissolved in distilled water as a 1% w/v solution, and then dialyzed with distilled water in a 13 kDa MWCO dialysis bag for 4 days. The product was freeze-dried to yield purified Alg-Fu in 80% yield.
Alg-Fu 화학구조식은 도 1에 나타내었다.The Alg-Fu chemical structural formula is shown in FIG. 1 .
상기 제조예 2의 Alg-Fu의 1H NMR 데이터를 도 11(B)에 나타내었다. 1 H NMR data of Alg-Fu of Preparation Example 2 is shown in FIG. 11(B).
<제조예 3> 이황화 테트라진 가교제 (S-Tz)의 제조<Preparation Example 3> Preparation of tetrazine disulfide crosslinking agent (S-Tz)
5-(4-(1,2,4,5-tetrazin-3-yl)benzylamino)-5-oxopentanoic acid (Tz-COOH)의 산 기는 다음과 같이 cystamine dihydrochloride (CYS.HCl)과 반응 하였다. 2 구 플라스크에 들어 있는 DMF 및 DCM의 혼합 용매에서 Tz-COOH 분말 (200 mg, 0,66 mmol)을 N2 분위기하에 교반하였다. 그리고 CYS.HCl (67.9 mg, 0.3 mmol)을 아세토니트릴에 용해시킨 후 Tz-COOH 용액에 첨가하였다. 그 다음, 디클로로메탄(DCM) 에 녹인 16.4 mg의 N,N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCC)를 혼합물 용액에 첨가하고 실온에서 12 시간 동안 반응하였다. 그 후, 용액 중의 고체 백색 불순물을 여과 제거하고 1N HCl 을 첨가하였다. 이어서 용액을 DCM으로 추출하고 유기 용매를 증발시킨 후 잔류물을 크로마토그래피로 분리하여 생성물을 수득하였다.The acid group of 5-(4-(1,2,4,5-tetrazin-3-yl)benzylamino)-5-oxopentanoic acid (Tz-COOH) was reacted with cystamine dihydrochloride (CYS.HCl) as follows. Tz-COOH powder (200 mg, 0.66 mmol) in a mixed solvent of DMF and DCM contained in a two-neck flask was stirred under N 2 atmosphere. And CYS.HCl (67.9 mg, 0.3 mmol) was dissolved in acetonitrile and then added to the Tz-COOH solution. Then, 16.4 mg of N,N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) dissolved in dichloromethane (DCM) was added to the mixture solution and reacted at room temperature for 12 hours. Then, the solid white impurities in the solution were filtered off and 1N HCl was added. Then the solution was extracted with DCM, the organic solvent was evaporated, and the residue was separated by chromatography to obtain the product.
S-Tz의 화학구조는 도 1 및 도 3에 나타내었다.The chemical structure of S-Tz is shown in FIGS. 1 and 3 .
1H NMR, δ = 10.58 (s), 8.49-8.42 (m, 3H), 8.27-8.20 (d, 1H), 7.56-7.49 (d, 2H), 4.43-4.34 (d, 2H), 4.02-3.88 (t, 2H), 3.54-3.39 (m, 2H), 2.32-2.25 (t, 2H), 2.23-2.16 (t, 2H), 1.81 (m, 2H). 1 H NMR, δ = 10.58 (s), 8.49-8.42 (m, 3H), 8.27-8.20 (d, 1H), 7.56-7.49 (d, 2H), 4.43-4.34 (d, 2H), 4.02-3.88 (t, 2H), 3.54-3.39 (m, 2H), 2.32-2.25 (t, 2H), 2.23-2.16 (t, 2H), 1.81 (m, 2H).
<제조예 4> 이황화 말레이미드 가교제 (S-Ma)의 제조<Preparation Example 4> Preparation of maleimide disulfide crosslinking agent (S-Ma)
<제조예 4-1> 5-(2-(2,5-Dioxo-2,5-dihydro-1H-pyrrol-1-yl)ethoxy)-5-oxopentanoic acid (HEMI-GA) 의 합성<Preparation Example 4-1> Synthesis of 5-(2-(2,5-Dioxo-2,5-dihydro-1H-pyrrol-1-yl)ethoxy)-5-oxopentanoic acid (HEMI-GA)
1-(2-hydroxyethyl)-1H-pyrrole-2,5-dione (HEMI, 62 g, 4.39 mmol)를 N2 하에 50 ml 아세토니트릴에 첨가하였다. Glutaric anhydrided 50 mg (4.39 mmol)를 HEMI 용액에 첨가하고, 혼합물을 50 ℃에서 1 시간 동안 환류시켰다. 이어서, 반응물을 실온에서 12 시간 교반한 후 용매를 증발시켜 제거하였다. 남은 혼합물을 물에 용해시키고, 에틸아세테이트로 추출한 후 염수로 세척하였다. 유기 용액을 증발시켜 황색 액체 생성물 (HEMI-GA)을 생성하였다. 1-(2-hydroxyethyl)-1H-pyrrole-2,5-dione (HEMI, 62 g, 4.39 mmol) was added to 50 ml acetonitrile under N 2 . 50 mg (4.39 mmol) of Glutaric anhydrided was added to the HEMI solution, and the mixture was refluxed at 50 °C for 1 h. The reaction was then stirred at room temperature for 12 hours and then the solvent was removed by evaporation. The remaining mixture was dissolved in water, extracted with ethyl acetate, and washed with brine. The organic solution was evaporated to give a yellow liquid product (HEMI-GA).
<제조예 4-2> Bis(2-(2,5-dioxo-2,5-dihydro-1H-pyrrol-1-yl)ethyl) 5,5'-((disulfanediylbis(ethane-2,1-diyl))bis(azanediyl))bis(5-oxopentanoate) (S-Ma)의 합성<Preparation Example 4-2> Bis(2-(2,5-dioxo-2,5-dihydro-1H-pyrrol-1-yl)ethyl) 5,5'-((disulfanediylbis(ethane-2,1-diyl) Synthesis of ))bis(azanediyl))bis(5-oxopentanoate) (S-Ma)
HEMI-GA 200mg (0,78mmol)를 N2 분위기하에서 DCM에 녹여 교반하였다. 다른 용기에서 CYS.HCl (67.9 mg, 0.3 mmol) 을 아세토니트릴에 용해시킨 후 HEMI-GA 용액에 첨가하였다. 그 다음, 16.4 mg 의 DCC를 혼합물 용액에 첨가한 후 실온에서 12 시간 동안 교반하였다. 용액 중의 고체 백색 불순물을 여과 제거하고 1 N HCl 을 첨가하였다. 이어서 용액을 DCM과 물로 추출하였다. 유기 용액을 염수로 세척하고 증발시킨 후, 생성물을 크로마토그래피로 분리하였다. HEMI-GA 200mg (0,78mmol) was dissolved in DCM under N 2 atmosphere and stirred. In another vessel, CYS.HCl (67.9 mg, 0.3 mmol) was dissolved in acetonitrile and then added to the HEMI-GA solution. Then, 16.4 mg of DCC was added to the mixture solution, followed by stirring at room temperature for 12 hours. The solid white impurities in the solution were filtered off and 1 N HCl was added. The solution was then extracted with DCM and water. After the organic solution was washed with brine and evaporated, the product was separated by chromatography.
S-Ma의 화학구조는 도 1에 나타내었다.The chemical structure of S-Ma is shown in FIG. 1 .
1H NMR, δ = 12.03 (s, 3H), 7.02-6.99 (s, 2H), 4.20-4.08 (t, 2H), 3.71-3.59 (t, 2H), 2.32-2.16 (m, 4H), 1.73- 1.31 (m, 2H). 1 H NMR, δ = 12.03 (s, 3H), 7.02-6.99 (s, 2H), 4.20-4.08 (t, 2H), 3.71-3.59 (t, 2H), 2.32-2.16 (m, 4H), 1.73 - 1.31 (m, 2H).
<실시예 1-1 내지 1-4> 다공성 하이드로겔의 제조<Examples 1-1 to 1-4> Preparation of porous hydrogel
전형적인 다공성 하이드로겔 제조 방법으로, Alg-Nb(제조예 1) 용액은 수 분의 겔화 시간 내에 하이드로 겔을 형성할 때까지 실온에서 S-Tz(제조예 3) 용액과 혼합하였으며, 가교율의 효과를 살피기 위하여 4 개의 상이한 전구체 비율로 제조하였다. PBS 완충액에 2 w / v % 의 Alg-Nb와 S-Tz를 작용기 Nb / Tz의 비가 10/10, 10/8, 10/6 및 10/4가 되도록 혼합하여 하이드로겔을 형성하였다.In a typical porous hydrogel preparation method, Alg-Nb (Preparation Example 1) solution was mixed with S-Tz (Preparation Example 3) solution at room temperature until a hydrogel was formed within a gelation time of several minutes, and the effect of
실시예 1-1 내지 1-4에서 제조한 역관 시험에 의한 다공성 하이드로겔 형성 모습을 도 5에 나타내었다.The appearance of the porous hydrogel formed by the reverse tube test prepared in Examples 1-1 to 1-4 is shown in FIG. 5 .
<비교예 1-1 내지 1-2> 비 다공성 하이드로겔의 제조<Comparative Examples 1-1 to 1-2> Preparation of non-porous hydrogel
실시예와 동일한 절차를 사용하여 Fu / Ma 작용기 비율이 10/10 및 10/4가 되도록 Alg-Fu(제조예 2)와 S-Ma(제조예 4) 가교제를 혼합하여 비다공성 하이드로겔을 형성하였다. Using the same procedure as in Example, Alg-Fu (Preparation Example 2) and S-Ma (Preparation Example 4) crosslinking agent were mixed so that the Fu / Ma functional group ratio was 10/10 and 10/4 to form a non-porous hydrogel did
<실시예 2> 다공성 하이드로겔에 DOX 적재<Example 2> DOX loading on porous hydrogel
다공성 하이드로겔에 독소루비신(DOX)를 적재하기 위해, PBS에 용해한 DOX 1mg/mL을 Alg-Nb 용액에 첨가하였다. 그 후, S-Tz를 상기 DOX/Alg-Nb 용액에 혼합하여 A1/DOX 내지 A4/DOX 하이드로겔을 생성하였다.To load doxorubicin (DOX) on the porous hydrogel, 1 mg/mL of DOX dissolved in PBS was added to the Alg-Nb solution. Thereafter, S-Tz was mixed with the DOX/Alg-Nb solution to generate A1/DOX to A4/DOX hydrogels.
이때, Nb/Tz 비율은 실시예 1-1(A1) 내지 실시예 1-4(A4)와 동일하게 실시하였다.At this time, the Nb/Tz ratio was carried out in the same manner as in Examples 1-1 (A1) to 1-4 (A4).
<비교예 2> 비 다공성 하이드로겔에 DOX 적재<Comparative Example 2> DOX loading on non-porous hydrogel
비 다공성 하이드로겔에 독소루비신(DOX)를 적재하기 위해, PBS에 용해한 DOX 1mg/mL을 Alg-Fu 용액에 첨가하였다. 그 후, S-Ma를 상기 DOX/Alg-Fu 용액에 혼합하여 B1/DOX 내지 B4/DOX 하이드로겔을 생성하였다.To load doxorubicin (DOX) on the non-porous hydrogel, 1 mg/mL of DOX dissolved in PBS was added to the Alg-Fu solution. Then, S-Ma was mixed with the DOX/Alg-Fu solution to generate B1/DOX to B4/DOX hydrogels.
이때, Fu/Ma 비율은 비교예 1-1(B1) 내지 비교예 1-2(B4)와 동일하게 실시하였다.In this case, the Fu/Ma ratio was carried out in the same manner as in Comparative Examples 1-1 (B1) to 1-2 (B4).
<실험예 1> 겔화 시간 및 하이드로겔 함량 (hydrogel content)<Experimental Example 1> Gelation time and hydrogel content (hydrogel content)
겔화 시간은, 역관 시험과 디지털 시간 측정기를 사용하여 결정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The gelation time was determined using a reverse tube test and a digital time meter, and the results are shown in Table 1 below.
하이드로겔 함량은, 하이드로겔을 동결건조한 후 건조된 하이드로겔을 PBS로 씻어 미반응 반응물을 제거한다. 그리고 나서, 하이드로겔을 말려서 무게를 쟀고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The content of the hydrogel is, after freeze-drying the hydrogel, the dried hydrogel is washed with PBS to remove unreacted reactants. Then, the hydrogel was dried and weighed, and the results are shown in Table 1 below.
하이드로겔 함량은 하기 (1) 식으로 계산한다.The hydrogel content is calculated by the following (1) formula.
하이드로겔 함량(%) = W1/W0 Х 100 (1)Hydrogel content (%) = W 1 /W 0 Х 100 (1)
여기서 W0은 건성 하이드로겔의 1차 중량이고 W1은 팽윤과 세척 후 하이드로겔의 건조 중량이다. where W 0 is the primary weight of the dry hydrogel and W 1 is the dry weight of the hydrogel after swelling and washing.
하기 표 1에서 'Nb/Tz'는 노르보넨 작용기 개수/테트라진 작용기 개수의 비율을 나타내고, 'Fu/Ma'는 퓨란 작용기 개수/말레이미드 작용기 개수의 비율을 나타낸다.In Table 1, 'Nb/Tz' represents the ratio of the number of norbornene functional groups/the number of tetrazine functional groups, and 'Fu/Ma' represents the ratio of the number of furan functional groups/the number of maleimide functional groups.
a클릭 작용기의 이온적 당량비 a ionic equivalent ratio of click functional groups
b 37℃에서 측정된 겔화 시간 b Gelation time measured at 37°C
c중량법으로 측정 c Measured by gravimetric method
<실험예 2> 하이드로겔의 팽윤 비율<Experimental Example 2> Swelling ratio of the hydrogel
하이드로겔의 팽윤 성질은 간단한 중력법으로 측정하였다. 건조된 하이드로겔 원반을 생리학적 온도에서 pH 7.4의 PBS(0.01 M)에 담군다. 팽윤된 하이드로겔은 주어진 시간에 무게를 재고, 하이드로겔 무게의 증가가 관찰되지 않을 때까지 계속 측정한다. 팽윤 비율(SR)은 (2) 식으로 계산하였다.The swelling properties of the hydrogels were measured by a simple gravity method. The dried hydrogel discs are immersed in PBS (0.01 M) at pH 7.4 at physiological temperature. The swollen hydrogel is weighed at a given time, and the measurement is continued until no increase in the hydrogel weight is observed. The swelling ratio (SR) was calculated by the formula (2).
SR(100%) = (Ws - Wd)/Wd (2)SR(100%) = (Ws - Wd)/Wd (2)
여기서 Ws는 팽윤된 하이드로겔의 무게이고 Wd는 최종 건조된 하이드로겔의 무게다.where Ws is the weight of the swollen hydrogel and Wd is the weight of the final dried hydrogel.
팽윤 비율 실험결과 기재 요망Swelling ratio test results are requested
<실험예 3> 하이드로겔의 형태학적 미세구조 관찰<Experimental Example 3> Observation of the morphological microstructure of the hydrogel
알긴산 하이드로겔의 내부 형태학적 미세구조를 조사하기 위해 SEM을 이용하여 하이드로겔의 단면을 관찰하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었다. The cross-section of the hydrogel was observed using SEM to investigate the internal morphological microstructure of the alginate hydrogel, and the results are shown in FIG. 6 .
구체적으로, 팽윤 상태가 평행 조건에 도달한 후, 모든 물이 제거될 때까지 하이드로겔을 진공 상태에서 동결 건조하고 동결 건조된 하이드로겔을 수직으로 절단한 뒤 시편을 금으로 코팅하여 SEM 기기로 관찰하였다.Specifically, after the swelling state reaches the parallel condition, the hydrogel is freeze-dried in vacuum until all water is removed, the freeze-dried hydrogel is cut vertically, and the specimen is coated with gold and observed with an SEM instrument. did
A1(실시예 1-1), A2(실시예 1-2), A3(실시예 1-3), 및 A4(실시예 1-4) 다공성 하이드로겔의 SEM 이미지를 도 6에 나타내었고,SEM images of A1 (Example 1-1), A2 (Example 1-2), A3 (Example 1-3), and A4 (Example 1-4) porous hydrogels are shown in FIG. 6 ,
B1(비교예 1-1) 및 B4(비교예 1-2) 비 다공성 하이드로겔의 SEM 이미지를 도 7 에 나타내었다.SEM images of the non-porous hydrogels B1 (Comparative Example 1-1) and B4 (Comparative Example 1-2) are shown in FIG. 7 .
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 노르보넨과 테트라진 작용기 사이의 역전자 요구 디엘스 알더 반응에 의해 만들어진 A1 내지 A4 하이드로겔의 형태학은 다공성 구조로 나타났으며, Nb/Tz의 비가 높을수록 기공이 작은 구조를 형성하였다. 그리고 퓨란과 말레이미드 작용기 간의 일반 디엘스 알더 반응에 의해 생성된 B1 및 B4 하이드로겔은 촘촘한 비 다공성 시트 구조를 나타내었다. As shown in FIGS. 6 and 7, the morphologies of A1 to A4 hydrogels produced by the reverse electron demand Diels-Alder reaction between norbornene and tetrazine functional groups were porous, and the higher the Nb/Tz ratio, the more A structure with small pores was formed. And the B1 and B4 hydrogels produced by the general Diels-Alder reaction between furan and maleimide functional groups showed a dense non-porous sheet structure.
<실험예 4> 약물 방출 (시험관내 실험)<Experimental Example 4> Drug release (in vitro test)
약물 방출 연구를 위해, 실시예 2(A1/DOX; A4/DOX) 및 비교예 2(B1/DOX; B4/DOX)를 PBS (pH 7.4) 15 mL에 침지시키고 실온에서 진탕시켰다. 지정된 시간 간격으로, 485 nm의 파장에서 UV-vis 분석을 위해 분취량 3 mL를 추출하였다. 방출 된 DOX의 농도는 보정 곡선을 사용하여 결정하였다. 일정한 부피를 유지하기 위해 3 mL 용액의 모든 샘플링 후에 3 mL의 새로운 PBS로 보충하였다. 각 실험은 3 회 수행되었다.For drug release studies, Example 2 (A1/DOX; A4/DOX) and Comparative Example 2 (B1/DOX; B4/DOX) were immersed in 15 mL of PBS (pH 7.4) and shaken at room temperature. At designated time intervals, 3 mL aliquots were extracted for UV-vis analysis at a wavelength of 485 nm. The concentration of released DOX was determined using a calibration curve. After every sampling of the 3 mL solution, it was replenished with 3 mL fresh PBS to maintain a constant volume. Each experiment was performed in triplicate.
도 8은 다공성 하이드로겔(실시예 2)의 시간 경과에 따른 약물 방출율 그래프이다.8 is a graph of the drug release rate over time of the porous hydrogel (Example 2).
도 9는 비 다공성 하이드로겔(비교예 2)의 시간 경과에 따른 약물 방출율 그래프이다.9 is a graph of the drug release rate over time of the non-porous hydrogel (Comparative Example 2).
도 8 및 도 9에 나타난 바와 같이, 실시예 2(A1/DOX; A4/DOX)의 다공성 하이드로겔은 시간 경과에 따라 균일한 DOX 방출율을 나타냄을 확인한 반면에, 비교예 2(B1/DOX; B4/DOX)의 비 다공성 하이드로겔은 약 30분 이내에 급격한 초기 방출율을 나타낸 후 15시간 까지는 DOX 방출율이 매우 낮게 나타나, 15시간 이후 하이드로겔이 열화되는 시간에 도달하면 잔존하고 있던 DOX가 급격히 방출될 것이라 예상할 수 있었다.As shown in FIGS. 8 and 9 , it was confirmed that the porous hydrogel of Example 2 (A1/DOX; A4/DOX) exhibited a uniform DOX release rate over time, whereas Comparative Example 2 (B1/DOX; B4 / DOX) of the non-porous hydrogel showed a rapid initial release rate within about 30 minutes, and then the DOX release rate was very low until 15 hours. could have been expected
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특히 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at with respect to preferred embodiments thereof. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is particularly indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
Claims (14)
하기 화학식 2로 표시되는 결합을 포함하는 가교제;를 포함하고,
하기 화학식 1의 치환기 X와 하기 화학식 2의 치환기 Y는 서로 클릭반응 가능하며 클릭반응시에 N2 가스를 생성하는 조합인 것을 특징으로 하고,
서방형 약물방출 특성을 갖는 것을 특징으로 하는,
다공성 하이드로겔:
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서,
m은 1-100,000의 정수이고;
L1 은 에스테르(ester) 또는 아마이드(amide) 결합이고;
X는 노르보네닐(norbornenyl) 유도체, 트랜스-시클로옥테닐(trans-cyclooctenyl) 유도체 및 테트라지닐(tetrazinyl) 유도체 중 1종의 클릭반응 작용기이고,
상기 노르보네닐 유도체는 또는 이고,
상기 트랜스-시클로옥텐은 또는 이고,
상기 테트라지닐 유도체는 , , , , , , , 또는 이다.)
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서,
a, b, c 및 d는 각각 0-10의 정수이고, 여기서 0일 경우는 단일결합을 의미하며;
Z는 이황화 결합(disulfide bond), 이셀레나이드 결합(diselenide bond), PEG 결합(polyethyleneglycol bond) 및 메틸렌 중 1종이고;
L2는 에스테르(ester) 또는 아마이드(amide) 결합이고;
Y는 상기 화학식 1에서 X의 정의와 같다.)
an alginic acid derivative represented by the following formula (1); and
Including; a crosslinking agent comprising a bond represented by the following formula (2)
Substituent X of Formula 1 below and Substituent Y of Formula 2 are click-reactable with each other and are characterized in that they are a combination that generates N 2 gas during the click reaction,
Characterized in that it has sustained-release drug release properties,
Porous hydrogels:
[Formula 1]
(In Formula 1,
m is an integer from 1-100,000;
L 1 is an ester or amide bond;
X is a click-reactive functional group of one of a norbornenyl derivative, a trans-cyclooctenyl derivative and a tetrazinyl derivative,
The norbornenyl derivative is or ego,
The trans-cyclooctene is or ego,
The tetrazinyl derivative is , , , , , , , or to be.)
[Formula 2]
(In Formula 2,
a, b, c and d are each an integer of 0-10, where 0 means a single bond;
Z is one of a disulfide bond, a diselenide bond, a PEG bond (polyethyleneglycol bond), and methylene;
L 2 is an ester or amide bond;
Y is the same as the definition of X in Formula 1 above.)
상기 화학식 1의 X가 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 테트라지닐 유도체이고,
상기 화학식 1의 X가 테트라지닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체인 것을 특징으로 하는,
다공성 하이드로겔.
According to claim 1,
When X in Formula 1 is a norbornenyl derivative or a trans-cyclooctenyl derivative, Y in Formula 2 is a tetrazinyl derivative,
When X in Formula 1 is a tetrazinyl derivative, Y in Formula 2 is a norbornenyl derivative or trans-cyclooctenyl derivative, characterized in that
Porous hydrogels.
상기 화학식 1에서 X 또는 Y의 테트라지닐 유도체의 테트라진(Tz) 작용기의 개수와,
X 또는 Y에서 상기 테트라진 작용기와 클릭반응하는 노르보네닐 유도체의 노르보넨(Nb) 작용기 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체의 시클로옥텐(Co) 작용기 개수의 비율인,
Nb 또는 Co : Tz는 1-20 : 1-20인 것을 특징으로 하는, 다공성 하이드로겔.
According to claim 1,
The number of tetrazine (Tz) functional groups in the tetrazinyl derivative of X or Y in Formula 1,
The ratio of the number of norbornene (Nb) functional groups of the norborneneyl derivative or cyclooctene (Co) functional groups of the trans-cyclooctenyl derivative that click-react with the tetrazine functional group in X or Y;
Nb or Co: Tz is 1-20: 1-20, characterized in that the porous hydrogel.
상기 다공성 하이드로겔은 약물을 담지할 수 있고,
상기 약물은 인슐린, 항 류마티스 제제, 프레드니솔론 21-아세테이트(prednisolone 21-acetate), 파클리탁셀(paclitaxel), 독소루비신(doxorubicin), 레티노익 산(retinoic acid)계열, 시스플라틴(cis-platin), 캄토세신(camptothecin), Fluorouracil(5-FU), 도세탁셀(Docetaxel), 타목시펜(Tamoxifen), 아나스테로졸(anasterozole), 토포테칸(topotecan), 글리벡(gleevec), 빈크리스틴(vincristine), 아스피린(aspirin), 살리실레이트(salicylates), 이부프로펜(ibuprofen), 페노프로펜(fenoprofen), 인도메타신(indomethacin), 페닐부타존(phenyltazone), 메소트렉세이트(methotrexate), 시클로포스파미드(cyclophosphamide), 덱사메타손(dexamethasone), 니메슐리드(nimesulide), 코르티손(cortisone), 코르티코스테로이드(corticosteroid), 모자반 추출물, 동물 태반 유래의 단백질, α-리포산(α-lipoic acid), α-토코페롤(α-Tocopherol), 레티노이트(Retinoids) 및 글루타치온(Glutathione) 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 다공성 하이드로겔.
According to claim 1,
The porous hydrogel may support a drug,
The drugs include insulin, anti-rheumatic agents, prednisolone 21-acetate, paclitaxel, doxorubicin, retinoic acid, cis-platin, camptothecin ), Fluorouracil (5-FU), Docetaxel, Tamoxifen, Anasterozole, Topotecan, Gleevec, Vincristine, Aspirin, Salali Sylates, ibuprofen, fenoprofen, indomethacin, phenyltazone, methotrexate, cyclophosphamide, dexamethasone ( dexamethasone), nimesulide, cortisone, corticosteroid, mother and child placenta extract, protein from animal placenta, α-lipoic acid, α-tocopherol, retinoy A porous hydrogel, characterized in that at least one of Retinoids and Glutathione.
상기 알긴산 유도체는 하기 화학식 3 내지 화학식 6 중 1종의 화합물인 것을 특징으로 하는, 다공성 하이드로겔.
[화학식 3]
(상기 화학식 3에서,
m은 1-100,000의 정수이다.)
[화학식 4]
(상기 화학식 4에서,
m은 1-100,000의 정수이다.)
[화학식 5]
(상기 화학식 5에서,
m은 1-100,000의 정수이다.)
[화학식 6]
(상기 화학식 6에서,
m은 1-100,000의 정수이다.)
According to claim 1,
The alginic acid derivative is a porous hydrogel, characterized in that it is one compound of the following Chemical Formulas 3 to 6.
[Formula 3]
(In Formula 3,
m is an integer from 1-100,000.)
[Formula 4]
(In Formula 4,
m is an integer from 1-100,000.)
[Formula 5]
(In Formula 5,
m is an integer from 1-100,000.)
[Formula 6]
(In Formula 6,
m is an integer from 1-100,000.)
상기 가교제는 하기 화학식 7 내지 화학식 21 중 1종의 화합물인 것을 특징으로 하는, 다공성 하이드로겔.
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
[화학식 12]
(상기 화학식 12에서,
상기 n은 1-20의 정수이다.)
[화학식 13]
(상기 화학식 13에서,
상기 n은 1-20의 정수이다.)
[화학식 14]
(상기 화학식 14에서,
상기 n은 1-20의 정수이다.)
[화학식 15]
(상기 화학식 15에서,
상기 n은 1-20의 정수이다.)
[화학식 16]
(상기 화학식 16에서,
상기 n은 1-20의 정수이다.)
[화학식 17]
[화학식 18]
[화학식 19]
[화학식 20]
[화학식 21]
According to claim 1,
The crosslinking agent is a porous hydrogel, characterized in that the compound of one of the following formulas 7 to 21.
[Formula 7]
[Formula 8]
[Formula 9]
[Formula 10]
[Formula 11]
[Formula 12]
(In Formula 12,
n is an integer of 1-20.)
[Formula 13]
(In the formula 13,
n is an integer of 1-20.)
[Formula 14]
(In Formula 14,
n is an integer of 1-20.)
[Formula 15]
(In Formula 15,
n is an integer of 1-20.)
[Formula 16]
(In Formula 16,
n is an integer of 1-20.)
[Formula 17]
[Formula 18]
[Formula 19]
[Formula 20]
[Formula 21]
하기 화학식 1의 X가 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 테트라지닐 유도체이고,
하기 화학식 1의 X가 테트라지닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체인 것을 특징으로 하는,
다공성 하이드로겔의 제조방법.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서, 각각의 치환기 정의는 제1항에서 정의한 바와 같다.)
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서, 각각의 치환기 정의는 제1항에서 정의한 바와 같다.)
and adding an alginic acid derivative represented by the following formula (1) and a crosslinking agent represented by the following formula (2) to a solvent and reacting (step 1); and
When X in Formula 1 is a norbornenyl derivative or a trans-cyclooctenyl derivative, Y in Formula 2 is a tetrazinyl derivative,
When X in Formula 1 is a tetrazinyl derivative, Y in Formula 2 is a norbornenyl derivative or trans-cyclooctenyl derivative,
A method for preparing a porous hydrogel.
[Formula 1]
(In Formula 1, the definition of each substituent is the same as defined in claim 1.)
[Formula 2]
(In Formula 2, the definition of each substituent is as defined in claim 1.)
상기 용매는 인산염 버퍼, 디메틸설폭사이드(DMSO), 에탄올, 무수 테트라하이드로퓨란(THF), 벤젠, KOH/MeOH, MeOH, 톨루엔, CH2Cl2, 헥산, 디메틸포름아미드(DMF), 디이소프로필에테르, 디에틸에테르, 디옥산, 디메틸아세트아미드(DMA), 아세톤 및 클로로벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 다공성 하이드로겔의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The solvent is phosphate buffer, dimethyl sulfoxide (DMSO), ethanol, anhydrous tetrahydrofuran (THF), benzene, KOH / MeOH, MeOH, toluene, CH 2 Cl 2 , hexane, dimethylformamide (DMF), diisopropyl A method for producing a porous hydrogel, characterized in that at least one selected from the group consisting of ether, diethyl ether, dioxane, dimethylacetamide (DMA), acetone and chlorobenzene.
하기 화학식 2로 표시되는 가교제를 첨가하고 반응하는 단계(단계 2);를 포함하고,
하기 화학식 1의 X가 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 테트라지닐 유도체이고,
하기 화학식 1의 X가 테트라지닐 유도체일 경우 상기 화학식 2의 Y는 노르보네닐 유도체 또는 트랜스-시클로옥테닐 유도체인 것을 특징으로 하는,
약물 담지 다공성 하이드로겔의 제조방법.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서, 각각의 치환기 정의는 제1항에서 정의한 바와 같다.)
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서, 각각의 치환기 정의는 제1항에서 정의한 바와 같다.)
adding and mixing the alginic acid derivative represented by the following Chemical Formula 1, and a drug in a solvent (step 1); and
A step of adding and reacting a crosslinking agent represented by the following formula (2) (step 2);
When X in Formula 1 is a norbornenyl derivative or a trans-cyclooctenyl derivative, Y in Formula 2 is a tetrazinyl derivative,
When X in Formula 1 is a tetrazinyl derivative, Y in Formula 2 is a norbornenyl derivative or trans-cyclooctenyl derivative,
A method for preparing a drug-supported porous hydrogel.
[Formula 1]
(In Formula 1, the definition of each substituent is the same as defined in claim 1.)
[Formula 2]
(In Formula 2, the definition of each substituent is as defined in claim 1.)
상기 용매는 인산염 버퍼, 디메틸설폭사이드(DMSO), 에탄올, 무수 테트라하이드로퓨란(THF), 벤젠, KOH/MeOH, MeOH, 톨루엔, CH2Cl2, 헥산, 디메틸포름아미드(DMF), 디이소프로필에테르, 디에틸에테르, 디옥산, 디메틸아세트아미드(DMA), 아세톤 및 클로로벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 다공성 하이드로겔의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The solvent is phosphate buffer, dimethyl sulfoxide (DMSO), ethanol, anhydrous tetrahydrofuran (THF), benzene, KOH / MeOH, MeOH, toluene, CH 2 Cl 2 , hexane, dimethylformamide (DMF), diisopropyl A method for producing a porous hydrogel, characterized in that at least one selected from the group consisting of ether, diethyl ether, dioxane, dimethylacetamide (DMA), acetone and chlorobenzene.
상기 약물은 인슐린, 항 류마티스 제제, 프레드니솔론 21-아세테이트(prednisolone 21-acetate), 파클리탁셀(paclitaxel), 독소루비신(doxorubicin), 레티노익 산(retinoic acid)계열, 시스플라틴(cis-platin), 캄토세신(camptothecin), Fluorouracil(5-FU), 도세탁셀(Docetaxel), 타목시펜(Tamoxifen), 아나스테로졸(anasterozole), 토포테칸(topotecan), 글리벡(gleevec), 빈크리스틴(vincristine), 아스피린(aspirin), 살리실레이트(salicylates), 이부프로펜(ibuprofen), 페노프로펜(fenoprofen), 인도메타신(indomethacin), 페닐부타존(phenyltazone), 메소트렉세이트(methotrexate), 시클로포스파미드(cyclophosphamide), 덱사메타손(dexamethasone), 니메슐리드(nimesulide), 코르티손(cortisone), 코르티코스테로이드(corticosteroid), 모자반 추출물, 동물 태반 유래의 단백질, α-리포산(α-lipoic acid), α-토코페롤(α-Tocopherol), 레티노이트(Retinoids), 및 글루타치온(Glutathione) 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 약물 담지 다공성 하이드로겔의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The drugs include insulin, anti-rheumatic agents, prednisolone 21-acetate, paclitaxel, doxorubicin, retinoic acid, cis-platin, camptothecin ), Fluorouracil (5-FU), Docetaxel, Tamoxifen, Anasterozole, Topotecan, Gleevec, Vincristine, Aspirin, Salali Sylates, ibuprofen, fenoprofen, indomethacin, phenyltazone, methotrexate, cyclophosphamide, dexamethasone ( dexamethasone), nimesulide, cortisone, corticosteroid, mother and child placenta extract, protein from animal placenta, α-lipoic acid, α-tocopherol, retinoy To (Retinoids), and glutathione (Glutathione) characterized in that at least one of, a method for producing a drug-supported porous hydrogel.
A sustained-release drug delivery system comprising the porous hydrogel of claim 1.
근적외선 조사시 활성산소종을 형성하는 것을 특징으로 하는 근적외선 염료(NIR dye);를 포함하고,
상기 제1항의 다공성 하이드로겔에서 화학식 2의 Z는 이황화 결합(disulfide bond) 또는 이셀레나이드 결합(diselenide bond)인 것을 특징으로 하고,
상기 근적외선 염료는 인도시아닌 그린(ICG), 메틸렌 블루(MB), IRDye 800 CW, Cy5.5, Cy7, Cy7.5, protoporphyrin IX, IR-780, IR-783, IR-808 및 MHI-148 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는,
근적외선을 이용한 외부자극 감응형 약물전달체.
The porous hydrogel of claim 1; and
A near-infrared dye (NIR dye) characterized in that it forms active oxygen species upon irradiation with near-infrared rays;
In the porous hydrogel of claim 1, Z in Formula 2 is a disulfide bond or a diselenide bond,
The near-infrared dye is indocyanine green (ICG), methylene blue (MB), IRDye 800 CW, Cy5.5, Cy7, Cy7.5, protoporphyrin IX, IR-780, IR-783, IR-808 and MHI-148 characterized in that at least one of
An external stimulus-sensitive drug delivery system using near-infrared rays.
상기 근적외선을 이용한 외부자극 감응형 약물전달체는 근적외선에 반응하여 가교제에 포함된 이황화 결합(disulfide bond) 또는 이셀레나이드 결합(diselenide bond)이 붕해되는 것을 특징으로 하는, 근적외선을 이용한 외부자극 감응형 약물전달체.14. The method of claim 13,
The external stimulus-sensitive drug delivery system using the near-infrared light is characterized in that a disulfide bond or a diselenide bond contained in the cross-linking agent is disintegrated in response to the near-infrared light, an external stimulus-sensitive drug using near-infrared rays carrier.
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