KR20220059217A - Hybrid hydrogel and biomedical applications thereof - Google Patents

Hybrid hydrogel and biomedical applications thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20220059217A
KR20220059217A KR1020200144551A KR20200144551A KR20220059217A KR 20220059217 A KR20220059217 A KR 20220059217A KR 1020200144551 A KR1020200144551 A KR 1020200144551A KR 20200144551 A KR20200144551 A KR 20200144551A KR 20220059217 A KR20220059217 A KR 20220059217A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymer
hydrogel
hybrid hydrogel
group
reactive group
Prior art date
Application number
KR1020200144551A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102437315B9 (en
KR102437315B1 (en
Inventor
박기동
황진영
이시민
티 프엉 레
Original Assignee
아주대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아주대학교산학협력단 filed Critical 아주대학교산학협력단
Priority to KR1020200144551A priority Critical patent/KR102437315B1/en
Publication of KR20220059217A publication Critical patent/KR20220059217A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102437315B1 publication Critical patent/KR102437315B1/en
Publication of KR102437315B9 publication Critical patent/KR102437315B9/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/04Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing macromolecular materials
    • A61L24/10Polypeptides; Proteins
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L26/00Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
    • A61L26/0009Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials
    • A61L26/0028Polypeptides; Proteins; Degradation products thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14Macromolecular materials
    • A61L27/22Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/52Hydrogels or hydrocolloids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/32Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G65/321Polymers modified by chemical after-treatment with inorganic compounds
    • C08G65/325Polymers modified by chemical after-treatment with inorganic compounds containing nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075Macromolecular gels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L5/00Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

The present invention provides a hybrid hydrogel with excellent mechanical properties and biomedical uses thereof. The hybrid hydrogel according to one embodiment of the present invention has high elastic modulus, compressive strength, tensile strength, and adhesive strength, thereby having excellent physical properties such as mechanical strength and tissue adhesion.

Description

하이브리드 하이드로겔 및 이의 생의학적 용도 {HYBRID HYDROGEL AND BIOMEDICAL APPLICATIONS THEREOF}Hybrid hydrogels and their biomedical uses

본 발명은 하이브리드 하이드로겔 및 이의 생의학적 용도에 관한 것이다. The present invention relates to hybrid hydrogels and their biomedical uses.

물리적 또는 화학적으로 가교 결합된 중합체 네트워크인 하이드로겔은 천연 세포 외 매트릭스를 모방할 수 있으며, 광범위한 생의학 응용을 위한 혁신적인 재료로 꾸준한 개발이 진행되고 있다. 특히, 인시튜(in situ) 형성 주입형 하이드로겔은 손쉬운 약물 및 세포를 담지하고, 최소 침습적 이식이 가능하며 불규칙한 상처부위를 충진 할 수 있다는 장점을 가진다. 물리적 가교 및 화학적 가교 등 in situ 형성을 위한 다양한 가교 전략 중에서, 효소 매개 가교는 온화한 반응 조건에서의 하이드로겔화를 위하여 큰 장점을 나타낸다. 특히 홀스래디쉬 과산화효소(HRP, Horseradish peroxidase)-매개 가교 결합 반응은 in situ에서 하이드로겔을 유도하기 위해 집중적으로 연구되었다. 트랜스글루타미나제, 티로시나제, 포스파타제, 라이실옥시다제와 같은 기존의 효소 가교 시스템과 비교하여, HRP는 빠른 젤화, 높은 가교 효율에서의 장점을 갖는다. Hydrogels, which are physically or chemically crosslinked polymer networks, can mimic natural extracellular matrices and are under constant development as innovative materials for a wide range of biomedical applications. In particular, in situ-formed injection-type hydrogels have the advantages of easily loading drugs and cells, minimally invasive implantation, and filling irregular wounds. Among various crosslinking strategies for in situ formation such as physical crosslinking and chemical crosslinking, enzyme-mediated crosslinking represents a great advantage for hydrogelation under mild reaction conditions. In particular, Horseradish peroxidase (HRP)-mediated crosslinking reaction has been intensively studied to induce hydrogels in situ. Compared with existing enzyme crosslinking systems such as transglutaminase, tyrosinase, phosphatase, and lysyloxidase, HRP has advantages in fast gelation and high crosslinking efficiency.

이와 같이 개발된 하이드로겔은 우수한 생체적합성으로 인해 조직 재생, 약물 전달 및 생체 접착제 등으로 광범위하게 응용된다. 효소 가교 시스템을 이용한 in situ 형성 하이드로겔은 끊임없이 개발되어 왔으나, 천연고분자만을 이용한 하이드로겔은 탄성, 인장력, 접착력과 같은 의료용 생체접착제로서 요구되는 인자들에 한계를 나타낸다. 이를 극복하기 위하여 우수한 생체적합성을 갖는 천연고분자(Gelatin, hyaluronic acid, alginate 등)와 탄성, 인장력, 접착력과 같은 인자들을 보완할 수 있는 합성고분자(Poly-ethyleneglycol, PEG 혹은 PEO-PPO-PEO, Tetronic)의 하이브리드를 통하여 생체접착제 개발이 진행되고 있다. The hydrogel developed in this way is widely applied for tissue regeneration, drug delivery, and bioadhesive due to its excellent biocompatibility. Hydrogels formed in situ using an enzyme crosslinking system have been constantly developed, but hydrogels using only natural polymers have limitations in factors required as medical bioadhesives such as elasticity, tensile force, and adhesion. To overcome this, natural polymers (Gelatin, hyaluronic acid, alginate, etc.) with excellent biocompatibility and synthetic polymers (Poly-ethyleneglycol, PEG or PEO-PPO-PEO, Tetronic) that can supplement factors such as elasticity, tensile force, and adhesive force ), a hybrid of bioadhesives is being developed.

다양한 생체고분자와 합성고분자의 하이브리드화를 통한 개발이 이루어지고 있지만, 조절 가능한 합성고분자의 함량 및 분자량 조절에 대한 보다 세부적인 조건에서의 연구개발은 거의 이루어지지 않은 상황이다. 천연고분자와 합성고분자의 하이브리드를 통한 생체접착제 개발에서, 합성고분자의 다양한 조건 조정을 통해 재료의 우수한 특성을 연구개발 하는 것은 반드시 필요한 과정이다.Although development has been made through hybridization of various biopolymers and synthetic polymers, research and development under more detailed conditions for controlling the content and molecular weight of synthetic polymers that can be controlled has hardly been done. In the development of bioadhesives through hybridization of natural and synthetic polymers, it is an essential process to research and develop excellent properties of materials by adjusting various conditions of synthetic polymers.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기계적 물성이 우수한 하이브리드 하이드로겔 및 이의 생의학적 용도를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a hybrid hydrogel having excellent mechanical properties and a biomedical use thereof.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 2 이상의 제1 반응기를 함유하는 제1 고분자; 및 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 주쇄 및 상기 주쇄의 양 말단에 결합되는 제2 반응기를 함유하는 제2 고분자;를 포함하고, 상기 제1 반응기와 상기 제2 반응기의 반응에 의하여 상기 제1 고분자와 상기 제2 고분자가 가교되고, 상기 제2 고분자의 중량평균분자량은 1,000 이상 20,000 이하인 하이브리드 하이드로겔이 제공된다:According to an aspect of the present invention, a first polymer containing two or more first reactive groups; and a second polymer comprising a main chain including a repeating unit represented by the following Chemical Formula 1 and a second reactive group bonded to both ends of the main chain, wherein by the reaction of the first reactive group and the second reactive group A hybrid hydrogel is provided in which a first polymer and the second polymer are crosslinked, and the weight average molecular weight of the second polymer is 1,000 or more and 20,000 or less:

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 하이브리드 하이드로겔을 포함하는 조직 접착 및 지혈용 소재, 조직재생 및 충진용 임플란트 소재 또는 생리활성물질 또는 약물 전달체용 담체가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a material for tissue adhesion and hemostasis, an implant material for tissue regeneration and filling, or a carrier for a physiologically active material or drug carrier, comprising the hybrid hydrogel.

본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔은 탄성 계수, 압축 강도, 인장력 및 접착력이 높아, 기계적 강도 및 조직 접착력과 같은 물성이 우수할 수 있다. The hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention has high elastic modulus, compressive strength, tensile force and adhesive force, and thus may have excellent physical properties such as mechanical strength and tissue adhesion.

본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔은 약물 및 단백질 방출능이 우수할 수 있다. The hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention may have excellent drug and protein release ability.

본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔은 세포 부착성 및 친화성이 우수하여 생체적합성이 우수할 수 있다. The hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention may have excellent cell adhesion and affinity, and thus may have excellent biocompatibility.

본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔을 이용하여 조직 접착 또는 지혈용 소재; 조직공학용 주입형 골격; 단백질, DNA, 성장인자, 세포 등과 같은 약물의 서방형 약물 전달체; 조직충진제; 상처 치료; 또는 장유착 방지 등과 같이 다양한 생의학적 용도로 적용할 수 있다.A material for tissue adhesion or hemostasis using the hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention; implantable skeleton for tissue engineering; sustained-release drug delivery systems for drugs such as proteins, DNA, growth factors, and cells; tissue filler; wound healing; Alternatively, it can be applied for various biomedical purposes, such as preventing intestinal adhesions.

본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔의 제조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 주사기의 단면을 도식화한 본 발명의 하이드로겔 제조 모식도이다.
도 3은 실시예 1-1 내지 1-3, 비교예 1 및 비교예 2-1 내지 2-3의 하이드로겔의 물성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 3-1 내지 3-3의 하이드로겔의 물성을 나타낸 그래프이다.
도 5은 실시예 2-2 및 비교예 4-1 내지 4-2의 하이드로겔의 물성을 나타낸 그래프이다.
도 6는 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 1 및 비교예 2-3의 하이드로겔의 물성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 3-1 내지 3-3의 하이드로겔의 물성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 4-1 내지 4-3의 하이드로겔의 물성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 5-1 내지 5-3의 하이드로겔의 물성을 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 6-1 내지 6-3의 하이드로겔의 물성을 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 7-1 내지 7-3의 하이드로겔의 물성을 나타낸 그래프이다.
도 12는 실시예 1-1 내지 1-3, 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 1 및 비교예 2-1 내지 2-3의 하이드로겔에서 배양된 C2C12의 WST-1 분석을 분석을 사용하여 측정한 세포 부착력 그래프이다.
도 13은 실시예 1-1 내지 1-3, 비교예 1 및 비교예 2-1 내지 2-3의 하이드로겔의 시간에 따른 약물 누적 방출 백분율 그래프이다.
도 14는 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 1 및 비교예 2-3의 하이드로겔의 시간에 따른 약물 누적 방출 백분율 그래프이다.
도 15는 실시예 2-3의 하이드로겔의 덱사메타손 또는 보빈 세럼 알부민의 시간에 따른 약물 누적 방출 백분율 그래프이다.
1 is a view schematically showing the preparation of a hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of the preparation of a hydrogel of the present invention schematically showing a cross-section of a syringe according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the physical properties of the hydrogels of Examples 1-1 to 1-3, Comparative Examples 1 and 2-1 to 2-3.
4 is a graph showing the physical properties of the hydrogels of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 3-1 to 3-3.
5 is a graph showing the physical properties of the hydrogels of Example 2-2 and Comparative Examples 4-1 to 4-2.
6 is a graph showing the physical properties of the hydrogels of Examples 2-1 to 2-3, Comparative Examples 1 and 2-3.
7 is a graph showing the physical properties of the hydrogels of Examples 3-1 to 3-3.
8 is a graph showing the physical properties of the hydrogels of Examples 4-1 to 4-3.
9 is a graph showing the physical properties of the hydrogels of Examples 5-1 to 5-3.
10 is a graph showing the physical properties of the hydrogels of Examples 6-1 to 6-3.
11 is a graph showing the physical properties of the hydrogels of Examples 7-1 to 7-3.
12 is an analysis of WST-1 analysis of C2C12 cultured in the hydrogels of Examples 1-1 to 1-3, Examples 2-1 to 2-3, Comparative Example 1 and Comparative Examples 2-1 to 2-3 It is a graph of cell adhesion measured using
13 is a graph showing the cumulative release percentage of the drug according to time of the hydrogels of Examples 1-1 to 1-3, Comparative Examples 1 and 2-1 to 2-3.
14 is a graph showing the cumulative drug release percentage over time of the hydrogels of Examples 2-1 to 2-3, Comparative Examples 1 and 2-3.
15 is a graph showing the cumulative release percentage of the drug over time of dexamethasone or bobbin serum albumin of the hydrogel of Example 2-3.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본원 명세서 전체에서, "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 통칭하는 의미로 사용된다.Throughout this specification, "(meth)acrylate" is used in the collective sense of acrylate and methacrylate.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"는 "A 및 B, 또는 A 또는 B"를 의미한다.Throughout this specification, "A and/or B" means "A and B, or A or B."

본원 명세서 전체에서, 어떤 화합물의 “중량평균분자량” 및 “수평균분자량”은 그 화합물의 분자량과 분자량 분포를 이용하여 계산될 수 있다. 구체적으로, 1 ml의 유리병에 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF)와 화합물을 넣어 화합물의 농도가 1 wt%인 샘플 시료를 준비하고, 표준 시료(폴리스티렌, polystyrene)와 샘플 시료를 필터(포어 크기가 0.45㎛)를 통해 여과시킨 후, GPC 인젝터(calibration) 곡선과 비교하여 화합물의 분자량 및 분자량 분포를 얻을 수 있다. 이 때, 측정 기기로 Infinity II 1260(Agilient 社)를 이용할 수 있고, 유속은 1.00 mL/min, 컬럼 온도는 40.0 ℃로 설정할 수 있다.Throughout this specification, the "weight average molecular weight" and "number average molecular weight" of a compound may be calculated using the molecular weight and molecular weight distribution of the compound. Specifically, put tetrahydrofuran (THF) and a compound in a 1 ml glass bottle to prepare a sample sample with a concentration of 1 wt% of the compound, and filter the standard sample (polystyrene, polystyrene) and the sample sample (pore size). After filtration through 0.45 μm), the molecular weight and molecular weight distribution of the compound can be obtained by comparison with the GPC injector (calibration) curve. In this case, Infinity II 1260 (Agilient Co.) can be used as a measuring device, the flow rate can be set to 1.00 mL/min, and the column temperature can be set to 40.0 °C.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 2 이상의 제1 반응기를 함유하는 제1 고분자; 및 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 주쇄 및 상기 주쇄의 양 말단에 결합되는 제2 반응기를 함유하는 제2 고분자;를 포함하고, 상기 제1 반응기와 상기 제2 반응기의 반응에 의하여 상기 제1 고분자와 상기 제2 고분자가 가교되고, 상기 제2 고분자의 중량평균분자량은 1,000 이상 20,000 이하인 하이브리드 하이드로겔이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a first polymer containing two or more first reactive groups; and a second polymer comprising a main chain including a repeating unit represented by the following Chemical Formula 1 and a second reactive group bonded to both ends of the main chain, wherein by the reaction of the first reactive group and the second reactive group A hybrid hydrogel is provided in which the first polymer and the second polymer are crosslinked, and the weight average molecular weight of the second polymer is 1,000 or more and 20,000 or less.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔은 탄성 계수, 압축 강도, 인장력 및 접착력이 높아, 기계적 강도 및 조직 접착력과 같은 물성이 우수할 수 있고, 약물 및 단백질 방출능이 우수할 수 있고, 세포 부착성 및 친화성이 우수하여 생체적합성이 우수할 수 있다. The hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention has a high elastic modulus, compressive strength, tensile force and adhesive force, may have excellent physical properties such as mechanical strength and tissue adhesion, may have excellent drug and protein release ability, and may have excellent cell adhesion. It may have excellent biocompatibility due to excellent properties and affinity.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 하이브리드 하이드로겔은 2 이상의 제1 반응기를 함유하는 제1 고분자를 포함한다. 상기 제1 고분자는 젤라틴, 키토산, 헤파린, 셀룰로스, 덱스트란, 덱스트란 설페이트, 콘드로이틴 설페이트, 케라탄 설페이트, 더마탄 설페이트, 알지네이트, 콜라겐, 알부민, 피브로넥틴, 라미닌, 엘라스틴, 비트로넥틴, 히알루론산, 피브리노겐, 카라기난, 아가로스 및 다지-고분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 하이드로겔을 형성할 수 있는 고분자로서 해당 기술분야에서 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않는다. According to one embodiment of the present invention, the hybrid hydrogel includes a first polymer containing two or more first reactive groups. The first polymer is gelatin, chitosan, heparin, cellulose, dextran, dextran sulfate, chondroitin sulfate, keratan sulfate, dermatan sulfate, alginate, collagen, albumin, fibronectin, laminin, elastin, vitronectin, hyaluronic acid, fibrinogen , carrageenan, agarose, and Dodge- may include at least one of the polymer, but is not particularly limited as long as it is used in the art as a polymer capable of forming a hydrogel.

상기 젤라틴은 돼지 껍질 또는 냉수어종 껍질(cold water fish skin)로부터 유래한 것일 수 있다. The gelatin may be derived from pig skin or cold water fish skin.

상기 제1 고분자는 2 이상의 제1 반응기를 함유하며, 제1 반응기는 다른 고분자의 반응기와 반응하여 결합하는 반응 사이트일 수 있다. 따라서, 제1 고분자에 포함된 제1 반응기의 수는 많을수록 가교도가 증가할 수 있다. The first polymer may contain two or more first reactive groups, and the first reactive group may be a reaction site that reacts with and binds to a reactive group of another polymer. Accordingly, as the number of first reactive groups included in the first polymer increases, the degree of crosslinking may increase.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기는 페놀 유도체, 티올, (메트)아크릴아미드, 시클로덱스트린, N-히드록시석신이미드, 퓨란 및 도파 중 어느 하나일 수 있다. 상기 페놀 유도체는 페놀, 티라민, 하이드록시페닐아세트산, 하이드록시페닐프로피온산 및 이의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the first reactive group may be any one of phenol derivatives, thiol, (meth)acrylamide, cyclodextrin, N-hydroxysuccinimide, furan, and dopa. The phenol derivative may be one selected from the group consisting of phenol, tyramine, hydroxyphenylacetic acid, hydroxyphenylpropionic acid and derivatives thereof.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 하이브리드 하이드로겔은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 주쇄 및 상기 주쇄의 양 말단에 결합되는 제2 반응기를 함유하는 제2 고분자를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the hybrid hydrogel includes a second polymer containing a main chain including a repeating unit represented by the following Chemical Formula 1 and a second reactive group bonded to both ends of the main chain.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 고분자는 선형 구조일 수 있다. 제2 고분자가 선형 구조인 경우, 하이브리드 하이드로겔의 탄성 계수, 압축 강도, 인장력 및 접착력이 높아 기계적 강도가 우수할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the second polymer may have a linear structure. When the second polymer has a linear structure, the elastic modulus, compressive strength, tensile force, and adhesive force of the hybrid hydrogel may be high, and thus mechanical strength may be excellent.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 고분자는 폴리에틸렌글리콜일 수 있다. 제2 고분자가 탄소 수 3개 이상의 반복단위를 포함하는 경우, 용해도가 낮아져 하이드로겔로 적합하지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the second polymer may be polyethylene glycol. When the second polymer includes a repeating unit having 3 or more carbon atoms, solubility may be lowered and thus may not be suitable as a hydrogel.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 고분자의 중량평균분자량은 1,000 이상 20,000 이하, 4,000 이상 20,000 이하, 5,000 이상 20,000 이하, 8,000 이상 20,000 이하 또는 10,000 이상 20,000 이하일 수 있다. 상기 제2 고분자의 중량평군분자량을 조절함으로써, 제조되는 하이브리드 하이드로겔의 탄성 계수, 압축 강도, 인장력 및 접착력 등의 기계적 물성과 조직 접착력 등의 물성을 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 상기 제2 고분자의 중량평균분자량을 1,000 이상 20,000 이하, 4,000 이상 20,000 이하, 5,000 이상 20,000 이하, 8,000 이상 20,000 이하 또는 10,000 이상 20,000 이하로 조절하는 경우, 하이브리드 하이드로겔의 탄성 계수, 압축 강도, 인장력 및 접착력이 높아, 기계적 강도 및 조직 접착력과 같은 물성이 우수할 수 있고, 생체 내에서 축적 없이 분해되며 무독성일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the weight average molecular weight of the second polymer may be 1,000 or more and 20,000 or less, 4,000 or more and 20,000 or less, 5,000 or more and 20,000 or less, 8,000 or more and 20,000 or less, or 10,000 or more and 20,000 or less. By adjusting the weight average group molecular weight of the second polymer, it is possible to easily control mechanical properties such as elastic modulus, compressive strength, tensile force and adhesive force, and physical properties such as tissue adhesion of the prepared hybrid hydrogel. In addition, when the weight average molecular weight of the second polymer is adjusted to 1,000 or more and 20,000 or less, 4,000 or more 20,000 or less, 5,000 or more and 20,000 or less, 8,000 or more and 20,000 or less, or 10,000 or more and 20,000 or less, the elastic modulus of the hybrid hydrogel, compressive strength, Due to high tensile and adhesive strength, physical properties such as mechanical strength and tissue adhesion may be excellent, and may be decomposed without accumulation in vivo and may be non-toxic.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 고분자는 양 말단에 결합되는 제2 반응기를 포함할 수 있다. 즉, 제2 고분자는 2개의 제2 반응기를 포함할 수 있고, 각각의 제2 반응기는 다른 고분자의 반응기와 반응하여 결합하는 반응 사이트일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the second polymer may include a second reactive group coupled to both ends. That is, the second polymer may include two second reactive groups, and each second reactive group may be a reaction site that reacts with and binds to a reactive group of another polymer.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 반응기는 페놀 유도체, 바이닐 설폰, (메트)아크릴레이트, 말레이미드, 아다만테인, 아민, 도파 중 어느 하나일 수 있다. 상기 페놀 유도체는 페놀, 티라민, 하이드록시페닐아세트산, 하이드록시페닐프로피온산 및 이의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the second reactive group may be any one of a phenol derivative, vinyl sulfone, (meth)acrylate, maleimide, adamantane, amine, and dopa. The phenol derivative may be one selected from the group consisting of phenol, tyramine, hydroxyphenylacetic acid, hydroxyphenylpropionic acid and derivatives thereof.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 반응기는 상기 제1 반응기와 동일하거나 상이할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the second reactor may be the same as or different from the first reactor.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기와 상기 제2 반응기의 반응에 의하여 상기 제1 고분자와 상기 제2 고분자가 가교된다. 상기 제1 반응기와 제2 반응기의 종류에 따라 상기 반응의 종류도 달라질 수 있으며, 반응의 조건 및 촉매와 같은 반응 환경도 달라질 수 있다. 반응의 예를 들면 다음과 같다. According to one embodiment of the present invention, the first polymer and the second polymer are cross-linked by the reaction of the first reactive group and the second reactive group. Depending on the type of the first reactor and the second reactor, the type of the reaction may vary, and the conditions of the reaction and the reaction environment such as a catalyst may also vary. An example of a reaction is as follows.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기 및 상기 제2 반응기는 페놀 유도체이고, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 홀스래디쉬 퍼록시데이즈(horseradish peroxidase) 및 과산화수소 첨가에 의하여 인시튜(in situ) 가교된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 반응기 및 제2 반응기가 페놀 유도체인 경우, 각 페놀 유도체의 벤젠 고리 간에 결합이 형성될 수 있다. 수성 매질에서, 과산화수소는 페놀이 풍부한 중합체 사이에 홀스래디쉬 퍼록시데이즈-매개 가교 반응을 유도하여 하이드로겔을 형성할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first reactive group and the second reactive group are phenol derivatives, and the first polymer and the second polymer are in situ by adding horseradish peroxidase and hydrogen peroxide. (in situ) may be cross-linked. Specifically, when the first reactive group and the second reactive group are phenol derivatives, a bond may be formed between the benzene rings of each phenol derivative. In an aqueous medium, hydrogen peroxide can induce horseradish peroxidase-mediated crosslinking reactions between phenol-rich polymers to form hydrogels.

도 1에 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔의 제조를 개략적으로 나타내었다. 1 schematically shows the preparation of a hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 제1 고분자(파란색) 및 제2 고분자(주황색)는 각각 제1 반응기 및 제2 반응기로 페놀 유도체를 포함하고 있으며, 홀스래디쉬 퍼록시데이즈 및 과산화수소 첨가에 의하여 in situ 가교되고, 제1 반응기 및 제2 반응기의 벤젠 고리 간의 결합이 형성된 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the first polymer (blue) and the second polymer (orange) contain phenol derivatives as the first and second reactive groups, respectively, and are crosslinked in situ by adding horseradish peroxidase and hydrogen peroxide. and it can be confirmed that a bond between the benzene rings of the first reactive group and the second reactive group is formed.

상기 하이브리드 하이드로겔을 형성함에 있어, 첨가하는 홀스래디쉬 퍼록시데이즈 및 과산화수소의 농도를 조절하여 하이드로겔의 젤화 시간, 분해 시간, 기계적 강도, 팽윤도 또는 함수율과 같은 물리화학적 성질을 조절할 수 있다. In forming the hybrid hydrogel, by controlling the concentrations of horseradish peroxidase and hydrogen peroxide to be added, physicochemical properties such as gelation time, decomposition time, mechanical strength, swelling degree or moisture content of the hydrogel can be controlled.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기는 티올이고 상기 제2 반응기는 바이닐 설폰이고, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 상기 티올과 상기 바이닐 설폰의 반응에 의하여 가교된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 반응기가 티올이고, 상기 제2 반응기가 바이닐 설폰인 경우 제1 고분자와 제2 고분자는 단순 혼합으로 티올 및 바이닐 설폰의 마이클 첨가(Michael addition) 반응을 통해 가교될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the first reactive group may be a thiol and the second reactive group may be vinyl sulfone, and the first polymer and the second polymer may be crosslinked by a reaction between the thiol and the vinyl sulfone. . Specifically, when the first reactive group is thiol and the second reactive group is vinyl sulfone, the first polymer and the second polymer may be cross-linked through a Michael addition reaction of thiol and vinyl sulfone by simple mixing.

상기 마이클 첨가 반응은 pH 6 내지 8의 조건에서 수행되는 것일 수 있고, 바람직하게는 pH 7 의 중성 조건에서 수행되는 것일 수 있다. The Michael addition reaction may be carried out at a pH of 6 to 8, preferably at a neutral condition of pH 7.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기는 (메트)아크릴아미드이고 상기 제2 반응기는 (메트)아크릴레이트이고, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 상기 (메트)아크릴아미드와 상기 (메트)아크릴레이트의 반응에 의하여 가교된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 반응기가 (메트)아크릴아미드이고, 제2 반응기가 (메트)아크릴레이트인 경우, 제1 고분자와 제2 고분자는 광개시제의 존재 하에 광 조사로 (메트)아크릴아미드 및 (메트)아크릴레이트의 반응을 통해 광 가교될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first reactive group is (meth) acrylamide and the second reactive group is (meth) acrylate, and the first polymer and the second polymer are the (meth) acrylamide and the It may be crosslinked by reaction of (meth)acrylate. Specifically, when the first reactive group is (meth)acrylamide and the second reactive group is (meth)acrylate, the first polymer and the second polymer are (meth)acrylamide and (meth)acrylamide by light irradiation in the presence of a photoinitiator. ) can be photocrosslinked through the reaction of acrylates.

상기 광개시제로는 벤조페논계 개시제, 아조계 개시제 등을 사용할 수 있으며, 상기 열거한 것으로 제한되지 않는다. As the photoinitiator, a benzophenone-based initiator, an azo-based initiator, etc. may be used, but the above-mentioned examples are not limited thereto.

상기 광 조사는 자외선 조사, 적외선 조사, E-beam 조사 등일 수 있으며, 약 15 mW/cm2 미만의 광량을 갖는 광을 조사하는 것일 수 있다. 상기 범위 내의 광량으로 광을 조사하는 경우, 세포를 손상시키지 않고 가교가 수행될 수 있다. The light irradiation may be ultraviolet irradiation, infrared irradiation, E-beam irradiation, etc., and may be irradiating light having a light quantity of less than about 15 mW/cm 2 . When irradiating light with an amount of light within the above range, crosslinking can be performed without damaging cells.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기는 티올이고 상기 제2 반응기는 티올이고, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 상기 티올 간의 반응에 의하여 가교된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 반응기 및 상기 제2 반응기가 반응하여 이황 결합(S-S)을 형성함으로써 가교하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first reactive group may be a thiol and the second reactive group may be a thiol, and the first polymer and the second polymer may be crosslinked by a reaction between the thiols. Specifically, the first reactive group and the second reactive group may react to form a disulfide bond (S-S), thereby crosslinking.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기는 티올이고 상기 제2 반응기는 말레이미드이고, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 상기 티올과 상기 말레이미드의 반응에 의하여 가교된 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first reactive group may be a thiol and the second reactive group may be maleimide, and the first polymer and the second polymer may be crosslinked by a reaction between the thiol and the maleimide. .

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기는 시클로덱스트린이고 상기 제2 반응기는 아다만테인이고, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 상기 시클로덱스트린과 상기 아다만테인의 반응에 의하여 가교된 것일 수 있다. 구체적으로, 호스트-게스트 상호작용을 통해 결합을 형성함으로써 제1 고분자 및 제2 고분자가 가교된 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the first reactive group is cyclodextrin and the second reactive group is adamantane, and the first polymer and the second polymer are cross-linked by reaction of the cyclodextrin with the adamantane. it may have been Specifically, the first polymer and the second polymer may be crosslinked by forming a bond through host-guest interaction.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기는 N-히드록시석신이미드이고 상기 제2 반응기는 아민이고, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 상기 N-히드록시석신이미드와 상기 아민의 반응에 의하여 가교된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first reactive group is N-hydroxysuccinimide and the second reactive group is an amine, and the first polymer and the second polymer are N-hydroxysuccinimide and the It may be crosslinked by reaction of an amine.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기는 알데하이드이고 상기 제2 반응기는 아민이고, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 상기 알데하이드와 상기 아민의 반응에 의하여 가교된 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first reactive group may be an aldehyde and the second reactive group may be an amine, and the first polymer and the second polymer may be crosslinked by reaction of the aldehyde and the amine.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기는 퓨란이고 상기 제2 반응기는 말레이미드이고, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 상기 퓨란과 상기 말레이미드의 반응에 의하여 가교된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first reactive group may be furan and the second reactive group may be maleimide, and the first polymer and the second polymer may be crosslinked by reaction of the furan with the maleimide. .

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기 및 상기 제2 반응기는 도파이고, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 상기 도파 간의 반응에 의하여 가교된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 티로시나아제 존재 하에 상기 도파 간의 반응에 의하여 가교된 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first reactive group and the second reactive group may be a waveguide, and the first polymer and the second polymer may be crosslinked by a reaction between the waveguides. Specifically, the first polymer and the second polymer may be crosslinked by a reaction between the waveguides in the presence of tyrosinase.

상기 제1 반응기와 상기 제2 반응기의 반응은 체내에서 일어나는 반응일 수 있으며, 독성이 없는 생체적합성이 우수한 반응일 수 있다. 또한, 반응 완료 시간이 수초 내지 수분으로 반응 속도가 매우 빠를 수 있다. The reaction between the first reactive group and the second reactive group may be a reaction that occurs in the body, and may be a reaction having excellent biocompatibility without toxicity. In addition, the reaction completion time may be several seconds to several minutes, and the reaction rate may be very fast.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 고분자는 제1 반응기가 제1 고분자에 직접 연결된 것일 수 있다. 구체적으로, 제1 반응기가 제1 고분자의 주쇄에 직접 연결된 것일 수 있다. 즉, 별도의 링커(linker) 고분자로 제1 반응기가 제1 고분자에 연결된 것이 아닐 수 있다. 제1 반응기가 제1 고분자에 직접 연결되어 가교되는 경우, 하이브리드 하이드로겔의 탄성 계수, 압축 강도, 인장력 및 접착력이 높아, 기계적 강도 및 조직 접착력과 같은 물성이 우수할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the first polymer, the first reactive group may be directly connected to the first polymer. Specifically, the first reactive group may be directly connected to the main chain of the first polymer. That is, the first reactive group may not be connected to the first polymer as a separate linker polymer. When the first reactive group is directly connected to the first polymer and crosslinked, the elastic modulus, compressive strength, tensile force, and adhesive force of the hybrid hydrogel are high, and physical properties such as mechanical strength and tissue adhesion force may be excellent.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 반응기 간의 반응에 의하여 상기 제1 고분자 간이 더 연결되고, 상기 제2 반응기 간의 반응에 의하여 상기 제2 고분자 간이 더 연결되는 것일 수 있다. 즉, 제1 고분자 간에도 결합이 형성될 수 있으며, 제2 고분자 간에도 결합이 형성되어 가교됨으로써 하이브리드 하이드로겔을 형성하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first polymers may be further connected by the reaction between the first reactive groups, and the second polymers may be further connected by the reaction between the second reactive groups. That is, a bond may be formed between the first polymers, and a bond may also be formed between the second polymers to form a hybrid hydrogel by crosslinking.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 고분자와 상기 제2 고분자의 중량비는 3:1 내지 1:3, 2:1 내지 1:3, 또는 1:1 내지 1:3일 수 있다. 상기 제1 고분자와 상기 제2 고분자의 중량비를 조절함으로써, 제조되는 하이브리드 하이드로겔의 탄성 계수, 압축 강도, 인장력 및 접착력 등의 기계적 물성과 조직 접착력 등의 물성을 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 상기 제1 고분자와 상기 제2 고분자의 중량비를 상기 범위 내로 조절하는 경우, 하이브리드 하이드로겔의 탄성 계수, 압축 강도, 인장력 및 접착력이 높아, 기계적 강도 및 조직 접착력과 같은 물성이 우수할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the weight ratio of the first polymer to the second polymer may be 3:1 to 1:3, 2:1 to 1:3, or 1:1 to 1:3. By adjusting the weight ratio of the first polymer and the second polymer, it is possible to easily control mechanical properties such as elastic modulus, compressive strength, tensile force, and adhesive force of the prepared hybrid hydrogel, and physical properties such as tissue adhesion. In addition, when the weight ratio of the first polymer and the second polymer is adjusted within the above range, the elastic modulus, compressive strength, tensile force and adhesive force of the hybrid hydrogel are high, and physical properties such as mechanical strength and tissue adhesion force may be excellent. .

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔은 추가로 페놀, 아닐린, 아민 또는 티올 그룹을 지닌 생리활성 물질을 포함하여 in situ 가교 형성될 수 있고, 상기 생리활성 물질은 티로신(tyrosine)을 포함하는 펩타이드일 수 있다.In addition, the hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention may be cross-linked in situ by further including a physiologically active material having a phenol, aniline, amine or thiol group, and the physiologically active material is tyrosine. It may be a peptide comprising

본 발명의 일 구현예에 따르면, 효소가 고정화된 지지체를 제조하는 단계; 제1 고분자 및 제2 고분자를 과산화수소 존재 하에서 상기 지지체와 접촉시켜 가교시키는 단계; 및 상기 지지체를 분리하여 하이드로겔을 수득하는 단계를 포함하는 하이드로겔의 제조방법이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, preparing a support on which an enzyme is immobilized; Cross-linking by contacting the first polymer and the second polymer with the support in the presence of hydrogen peroxide; And there is provided a method for producing a hydrogel comprising the step of obtaining a hydrogel by separating the support.

상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자에 관한 구체적인 내용은 전술한 바에 따를 수 있다. Specific details regarding the first polymer and the second polymer may be as described above.

효소는 특이적 반응성 및 높은 선택성, 그리고 우수한 반응효율로 인해 다양한 분야의 화학반응 촉매로서 이용되어 왔다. 하지만 효소의 대량합성 및 정제가 어렵고 가격이 비싸며, 반응조건과 보관에 따른 효소활성의 저하가 지적되어 왔다. 또한, 이러한 동식물 유래의 HRP와 같은 효소들을 함유하고 있어 체내에 주입되었을 때 면역 반응 등과 같은 생체 안전성과 관련된 의문점을 야기할 수 있다. 이를 개선하기 위해 효소를 나노/마이크로 미립구 등 다양한 형태 및 종류의 지지체 표면에 화학적으로 고정화하여 응용목적에 따른 화학반응에 이용하는 기술에 관한 연구가 많이 진행되었다. 효소의 표면 고정화를 통해 제조된 효소-지지체(enzyme immobilized substrates)는 화학반응 후 쉽게 분리가 가능하고 재활용이 가능하며, 효소의 활성을 유지하는 동시에 저장 안정성을 높일 수 있다고 보고되어 있다. 따라서 본 발명의 발명자들은 이러한 효소의 표면 고정화 기술을 통해 하이드로겔을 제조하는 방법에 대해 연구하던 중, 반응 대상인 고분자와 효소가 고정화된 지지체를 과산화수소 존재 하에서 반응시킨 후 지지체를 분리하면 효소가 포함되지 않은 in situ 형성 하이드로겔을 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다. 이를 통하여 효소로 인한 면역 반응과 같은 체내 안전성 문제점을 극복할 수 있어 하이드로젤의 생의학적 적용 범위를 확장시킬 수 있다.Enzymes have been used as catalysts for chemical reactions in various fields due to their specific reactivity, high selectivity, and excellent reaction efficiency. However, mass synthesis and purification of enzymes are difficult and expensive, and it has been pointed out that the enzyme activity decreases due to reaction conditions and storage. In addition, since it contains enzymes such as HRP derived from animals and plants, it may cause questions related to biosafety, such as immune response, when injected into the body. In order to improve this, many studies have been conducted on the technology of chemically immobilizing enzymes on the surface of various types and types of supports, such as nano/micro microspheres, and using them for chemical reactions according to the purpose of application. It has been reported that enzyme-immobilized substrates prepared through surface immobilization of enzymes can be easily separated after chemical reaction and can be recycled, and can improve storage stability while maintaining enzyme activity. Therefore, while the inventors of the present invention were studying a method for producing a hydrogel through the surface immobilization of such an enzyme, the reaction target polymer and the enzyme-immobilized support were reacted in the presence of hydrogen peroxide and then the support was separated. The enzyme is not included. It was confirmed that it was possible to prepare an in situ-forming hydrogel that was not, and completed the present invention. Through this, it is possible to overcome safety problems in the body such as an immune response caused by enzymes, thereby expanding the biomedical application range of the hydrogel.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 지지체에 고정화되는 효소는 홀스래디쉬 퍼록시데이즈일 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the enzyme immobilized on the support may be horseradish peroxidase, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 지지체는 미세 입자, 다공성 스폰지 또는 다공성 시트 형태일 수 있으며, 미세 입자형 지지체는 비다공성 또는 다공성 형태이며, 유리입자, 금속입자, 고분자입자 및 이들의 혼합입자로 이루어진 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the support may be in the form of fine particles, a porous sponge or a porous sheet, and the fine particle support is in a non-porous or porous form, and glass particles, metal particles, polymer particles, and mixed particles thereof It may be made of, but is not limited thereto.

상기 혼합입자는 금속이 함유된 고분자입자일 수 있으며, 상기 금속이 함유된 고분자입자는 철을 함유할 수 있다.The mixed particle may be a metal-containing polymer particle, and the metal-containing polymer particle may contain iron.

또한, 상기 철이 함유된 고분자 입자는 에폭시기를 갖는 단량체와 철화합물을 공중합하여 제조한 것일 수 있다. In addition, the iron-containing polymer particles may be prepared by copolymerizing a monomer having an epoxy group and an iron compound.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 효소는 크로마토그래피와 면역분석법 분야에서 알려진 기술을 이용하여 고상(solid phase)에 고정화될 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 효소가 고정화된 지지체를 제조하는 단계는, 지지체의 표면을 개질하여 관능기를 도입하는 표면개질 단계; 및 상기 관능기에 효소를 결합시키는 단계를 포함하며, 이때 상기 관능기는 카르복실기, 아민기, 하이드록실기, 알데히드기, 에폭시기, 티올기, 말레이미드기, 카보네이트 에스터기, 시아노기, 아크릴기, 아세틸렌기 또는 디아조기일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the enzyme may be immobilized on a solid phase using techniques known in the art of chromatography and immunoassay, and more specifically, the step of preparing a support on which the enzyme is immobilized includes: A surface modification step of modifying the surface of the support to introduce a functional group; and binding an enzyme to the functional group, wherein the functional group is a carboxyl group, an amine group, a hydroxyl group, an aldehyde group, an epoxy group, a thiol group, a maleimide group, a carbonate ester group, a cyano group, an acryl group, an acetylene group, or It may be a diazo group.

상기 표면개질은 3,4-디하이드록시 하이드로신남산, 도파민, 클로로아세틸카테콜, 아미노메틸카테콜, 디옥시에피네프린, 디하이드록시벤조히드라지드, 카페익산 펜에틸에스터 및 히루테논으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 카테콜 유도체를 사용하여 관능기를 도입할 수 있지만, 상기 열거된 카테콜 유도체와 구조적으로 유사한 화합물을 사용할 경우 화합적 결합의 동일함에 비춰볼 때 이에 한정하는 것은 아니다.The surface modification is 3,4-dihydroxy hydrocinnamic acid, dopamine, chloroacetylcatechol, aminomethylcatechol, deoxyepinephrine, dihydroxybenzohydrazide, caffeic acid phenethyl ester from the group consisting of and hiruthenone One or more selected catechol derivatives may be used to introduce functional groups, but the present invention is not limited thereto in view of the same chemical bonding when using compounds structurally similar to the above-listed catechol derivatives.

또한, 상기 표면개질은 3-아미노프로필 트리에톡시실란, 트리메톡(7-옥텐-1-일)실란, 비닐트리메톡시실란, 3-트리메톡시실릴-1-프로판티올, 3-아미노프로필 트리메톡시실란, 아미노에틸 트리메톡시실릴 프로필아민, 트리에톡시비닐실란, 이소시아네이토프로필 트리에톡시실란, 시아노에틸 트리에톡시실란, 머캡토프로필 트리에톡시실란 및 트리에톡시실릴프로필 디에탄올아민으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 실란 유도체를 사용하여 관능기를 도입할 수 있지만, 상기 열거된 실란 유도체와 구조적으로 유사한 화합물을 사용할 경우 화합적 결합의 동일함에 비춰볼 때 이에 한정하는 것은 아니다.In addition, the surface modification is 3-aminopropyl triethoxysilane, trimethoxy (7-octen-1-yl) silane, vinyl trimethoxysilane, 3-trimethoxysilyl-1-propanethiol, 3-aminopropyl Trimethoxysilane, aminoethyl trimethoxysilyl propylamine, triethoxyvinylsilane, isocyanatopropyl triethoxysilane, cyanoethyl triethoxysilane, mercaptopropyl triethoxysilane and triethoxysilyl One or more silane derivatives selected from the group consisting of propyl diethanolamine may be used to introduce a functional group, but it is not limited thereto in view of the same chemical bonding when using a compound structurally similar to the silane derivative listed above.

그러나, 이미 표면에 상기 관능기를 포함하고 있는 고분자 비드인 폴리스티렌 비드, SiO2 비드 등의 미세 지지체를 사용하는 경우에는 상기 별도의 표면개질 단계 없이 효소의 결합이 가능함은 당업자에게 자명하다 할 것이다.However, it will be apparent to those skilled in the art that enzyme binding is possible without the separate surface modification step in the case of using a fine support such as polystyrene beads or SiO 2 beads, which are polymer beads already containing the functional group on the surface.

상기 도입된 관능기는 EDC(N-Ethyl-N′-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride), NHS(N-hydroxysuccinimide), 글루타르알데히드(glutaraldehyde), 이소티오시아네이트(diisothiocyanate), 이소시아네이트(isocyanate), 디하이드록시숙시이미드(dihydoxysuccinimide) 및 아비딘/바이오틴(avidin/biotin)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 커플링제(coupling agent)를 사용하여 활성화될 수 있으며, 상기 활성화된 관능기에 효소가 결합하여 효소가 미세 입자형 지지체에 고정화된다.The introduced functional group is EDC (N-Ethyl-N′-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride), NHS (N-hydroxysuccinimide), glutaraldehyde, isothiocyanate (diisothiocyanate), isocyanate (isocyanate), It may be activated using any one or more coupling agents selected from the group consisting of dihydoxysuccinimide and avidin/biotin, and the enzyme binds to the activated functional group so that the enzyme is It is immobilized on a micro-particulate support.

또한 본 발명의 실시예에서, 철입자가 함유된 고분자입자의 경우 표면에 에폭시 관능기가 존재하여 추가적인 과정없이 효소를 바로 첨가함으로써 효소가 화학적으로 표면 고정화된 고분자입자가 제조된다.In addition, in the embodiment of the present invention, in the case of polymer particles containing iron particles, an epoxy functional group exists on the surface, so that the enzyme is chemically immobilized on the surface by directly adding the enzyme without an additional process to prepare polymer particles.

본 발명의 다른 일실시예에서, 상기 고정화된 효소의 농도는 효소농도가 0.001 내지 10 mg/g, 0.1 내지 10 mg/g, 또는 0.5 내지 7 mg/g 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the concentration of the immobilized enzyme may be an enzyme concentration of 0.001 to 10 mg/g, 0.1 to 10 mg/g, or 0.5 to 7 mg/g, but is not limited thereto.

이때, 상기 결합한 효소의 활성을 높이기 위하여 다관능기를 포함하는 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리에틸렌이민(PEI), 폴리비닐알콜(PVA) 또는 폴리아크릴산(PAA)이 스페이서(spacer)로 사용될 수 있다.At this time, in order to increase the activity of the bound enzyme, polyethylene glycol (PEG), polyethylene oxide (PEO), polyethyleneimine (PEI), polyvinyl alcohol (PVA) or polyacrylic acid (PAA) containing a polyfunctional group is used as a spacer (spacer) can be used as

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 고분자와 지지체를 접촉 및 분리시키는 공정은 효소가 고정화된 지지체 일방에 존재하는 고분자에 압력을 가하여 고분자를 지지체의 타방으로 통과시키는 방법으로 수행될 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 방법은 주사기 키트(syringe kit) 또는 상기 주사기 끝에 스프레이 가능하도록 한 스프레이 키트(spray kit)를 통해 수행될 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 주사기 키트 또는 스프레이 키트 내부의 고분자가 효소가 고정화된 지지체를 통과하며 in situ 가교되어 압출되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the process of contacting and separating the polymer and the support can be performed by applying pressure to the polymer present on one side of the support on which the enzyme is immobilized, and passing the polymer through the other side of the support. Specifically, the method may be performed through a syringe kit or a spray kit capable of spraying the tip of the syringe. More specifically, the polymer in the syringe kit or spray kit may be extruded by being cross-linked in situ while passing through a support on which the enzyme is immobilized.

도 2는 상기 주사기의 단면을 도식화한 본 발명의 하이드로겔 제조 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram of the preparation of the hydrogel of the present invention schematically showing the cross section of the syringe.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 과산화수소는 제1 고분자 및 제2 고분자와 함께 존재하거나, 이중 주입식 주사기 키트 또는 스프레이 키트를 사용하여 고분자와 별도로 존재할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the hydrogen peroxide may be present together with the first polymer and the second polymer, or may be present separately from the polymer using a double injection syringe kit or a spray kit.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 주사기 키트 또는 스프레이 키트와 테프론 성형(teflon mold)을 이용하여 쉬트 또는 디스크 형태의 하이드로겔을 제조할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the hydrogel in the form of a sheet or disk may be manufactured using the syringe kit or spray kit and Teflon mold.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방법을 위해, 내공간을 갖는 실린더에 피스톤이 내장되고 피스톤의 슬라이드 작동에 의하여 배출력을 발생시켜 주사바늘을 통하여 약액을 배출토록 되는 주사기에 있어서, 실린더의 주사바늘쪽 내부에 효소가 고정화된 지지체가 구비되며, 측쇄에 페놀 또는 아닐린 관능기를 갖는 고분자가 실린더에 충진된 것인 하이드로겔 제조용 주사기가 제공된다. According to one embodiment of the present invention, for the method, in a syringe in which a piston is built in a cylinder having an inner space and a discharge force is generated by a sliding operation of the piston to discharge a chemical solution through a needle, the cylinder A syringe for preparing a hydrogel is provided with a support on which an enzyme is immobilized on the inside of the needle side, and a polymer having a phenol or aniline functional group in the side chain is filled in the cylinder.

상기 방법에 의해 제조된 하이드로겔은 효소를 포함하지 않을 수 있고, 이에 따라 효소로 인한 면역 반응과 같은 체내 안전성 문제점을 극복할 수 있어 하이드로겔의 생의학적 적용 범위를 확장시킬 수 있다.The hydrogel prepared by the above method may not contain an enzyme, and thus, it is possible to overcome the safety problems in the body, such as an immune response caused by the enzyme, thereby expanding the biomedical application range of the hydrogel.

본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔은 우수한 조직 접착성을 가져 조직 접착제(bioadhesive) 또는 지혈제(hemostats); 조직공학용 주입형 골격; 단백질, DNA, 성장인자, 세포 등과 같은 약물의 서방형 약물 전달체; 조직충진제; 상처 치료; 또는 장유착 방지 등의 다양한 생의학적 응용이 가능하다.The hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention has excellent tissue adhesiveness, so that it can be used as a tissue adhesive (bioadhesive) or hemostatic agent (hemostats); implantable skeleton for tissue engineering; sustained-release drug delivery systems for drugs such as proteins, DNA, growth factors, and cells; tissue filler; wound healing; Alternatively, various biomedical applications such as preventing intestinal adhesions are possible.

보다 상세하게는, 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔은 조직 실란트, 조직 접착 및 지혈용 소재에 포함될 수 있다. 조직 접착 및 지혈용 소재로 사용되기 위하여, i) 사용의 간편함, ii) 멸균 가능, iii) 적당한 점도, iv) 낮은 발열 특성, v) 짧은 세팅 시간, vi) 강한 접착력, vii) 낮은 독성, viii) 시스템의 무독성, ix) 적당한 분해 시간이 요구되며, 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔은 이러한 조직 접착 소재로서의 요구 조건을 만족시킬 수 있다.More specifically, the hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention may be included in a tissue sealant, a material for tissue adhesion and hemostasis. For use as a material for tissue adhesion and hemostasis, i) ease of use, ii) sterilizable, iii) moderate viscosity, iv) low exothermic properties, v) short setting time, vi) strong adhesion, vii) low toxicity, viii ) non-toxicity of the system, ix) an appropriate decomposition time is required, and the hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention can satisfy these requirements as a tissue adhesion material.

구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔은 생체적합성이 우수하고 신속한 in situ 가교 반응을 통해 가교할 수 있으며, 물리적 가교가 아닌 화학적 가교로 인하여 하이드로겔이 형성되므로 기계적 강도가 우수하고 효소 또는 단백질에 의해 분해될 수 있는 고분자를 사용하므로 생분해성이 우수하고, 가교 농도 및 제1 고분자와 제2 고분자의 혼합 비율을 조절하여 분해 속도의 조절도 가능하다. Specifically, the hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention has excellent biocompatibility and can be cross-linked through a rapid in situ cross-linking reaction. Since a polymer that can be decomposed by an enzyme or protein is used, it has excellent biodegradability, and it is possible to control the decomposition rate by controlling the crosslinking concentration and the mixing ratio of the first polymer and the second polymer.

상기 조직 접착 및 지혈용 소재는 혈관 외과 영역을 포함한 뇌신경 외과수술; 뼈의 접착을 포함한 정형외과 수술; 열상 환자의 지혈; 대퇴동맥의 봉합; 백내장 절개 봉합, 연골 및 관절연골 치유; 피부 접합; 장기/분비선 절개면 지혈; 위장관 분합; 및 힘줄 및 인대 치유로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에 적용될 수 있다.The material for tissue adhesion and hemostasis may include cranial nerve surgery including a vascular surgical area; orthopedic surgery, including bone adhesion; hemostasis in lacerations; suture of the femoral artery; cataract incision sutures, cartilage and articular cartilage healing; skin bonding; organ/secretory incision hemostasis; gastrointestinal division; And it can be applied to any one selected from the group consisting of tendon and ligament healing.

본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔은 조직공학용 유효 골격(scaffold)으로서의 인공 세포외 매트릭스로 사용될 수 있다. 이때, 하이드로겔의 분해 속도는 젤 내부에 있는 세포의 분화 및 성장에 매우 중요한 역할을 하므로, 적절한 분해 속도 조절이 필수적이다.The hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention can be used as an artificial extracellular matrix as an effective scaffold for tissue engineering. At this time, since the degradation rate of the hydrogel plays a very important role in the differentiation and growth of cells inside the gel, proper control of the degradation rate is essential.

예를 들어, 젤라틴은 세포가 분비하는 매트릭스 메탈로프로테나제(MMP) 특히, MMP-2, MMP-9에 의하여 특이적으로 분해된다. 젤라틴을 함유하는 하이드로겔 매트릭스는 이러한 효소들에 의해 분해가 되고 다시 세포가 분비하는 세포외 매트릭스(ECM)로 재형성되면서 하이드로겔 내부의 세포들이 효과적으로 성장하고 분화하는데 효과적이다.For example, gelatin is specifically degraded by matrix metalloproteinases (MMPs) secreted by cells, particularly MMP-2 and MMP-9. The hydrogel matrix containing gelatin is decomposed by these enzymes and re-formed into the extracellular matrix (ECM) secreted by the cells, which is effective for effectively growing and differentiating the cells inside the hydrogel.

또한, 조직공학용 유효 골격으로 사용되는 하이드로겔의 매트릭스 경직도(stiffness) 역시 젤 내부에 있는 세포의 성장과 분화에 많은 영향을 미친다. 또한 각 세포마다 적절한 매트릭스 경직도가 요구된다. 예를 들어, 골세포는 경직도가 딱딱한 매트릭스에서 잘 성장하는 것으로 나타났으며, 연조직 세포 예를들어, 섬유아세포, 근육모세포 등은 부드러운 매트릭스에서 잘 성장하는 것으로 알려지고 있다. 효소 반응을 이용한 시스템에서는 과산화수소의 양을 조절함으로써 쉽게 하이드로겔의 가교를 조절할 수 있으며, 따라서 하이드로겔의 경직도를 쉽게 조절할 수 있다.In addition, the matrix stiffness of the hydrogel used as an effective scaffold for tissue engineering also has a great influence on the growth and differentiation of cells inside the gel. In addition, appropriate matrix stiffness is required for each cell. For example, osteocytes have been shown to grow well in a rigid matrix, and soft tissue cells, such as fibroblasts and myoblasts, are known to grow well in a soft matrix. In a system using an enzymatic reaction, crosslinking of the hydrogel can be easily controlled by controlling the amount of hydrogen peroxide, and thus the stiffness of the hydrogel can be easily controlled.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 하이브리드 하이드로겔을 포함하는 조직재생 및 충진용 임플란트 소재가 제공된다.In addition, according to one embodiment of the present invention, there is provided an implant material for tissue regeneration and filling comprising the hybrid hydrogel.

상기 임플란트 소재는 연골 재생(cartilage regeneration), 골 재생(bone regeneration), 치주골 재생, 피부 재생(skin regeneration), 심근 재생(cardiac tissue regeneration), 인공 수정체(artificial intraocular lens), 척수 신경 재생(spinal cord regeneration), 뇌신경 재생(cranial regeneration), 성대 재생 및 충진제(vocal regeneration and augmentation), 유착 방지막 (adhesion barrier), 요실금 치료제(urinary incontinence treatment), 주름 제거(wrinkles removal)용 충진제, 화상 치료제(wound dressing), 조직 충진제(tissue augmentation) 및 척추 추간판 치료제(intervertebral disc treatment)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에 적용될 수 있다.The implant material includes cartilage regeneration, bone regeneration, periodontal bone regeneration, skin regeneration, cardiac tissue regeneration, artificial intraocular lens, spinal nerve regeneration Cord regeneration, cranial regeneration, vocal regeneration and augmentation, adhesion barrier, urinary incontinence treatment, wrinkle removal filler, wound dressing), tissue augmentation, and intervertebral disc treatment may be applied to any one selected from the group consisting of.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 하이브리드 하이드로겔을 포함하는 생리활성물질 또는 약물 전달체용 담체가 제공된다. In addition, according to one embodiment of the present invention, there is provided a carrier for a physiologically active material or drug carrier comprising the hybrid hydrogel.

상기 생리활성물질 또는 약물은, 펩타이드 또는 단백질 의약품; 항균제; 항암제; 및 항염증제;로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. The physiologically active substance or drug is a peptide or protein drug; antibacterial agents; anticancer drugs; and anti-inflammatory agents; may include one or more selected from the group consisting of.

상기 펩타이드 또는 단백질 의약품으로는 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor; FGF), 혈관내피세포 성장인자(vascular endothelial growth factor; VEGF), 전환 성장인자(transforming growth factor; TGF), 골형성 성장인자(bone morphogenetic protein; BMP), 인간성장호르몬(hGH), 돼지성장호르몬(pGH), 백혈구성장인자(G-CSF), 적혈구성장인자(EPO), 대식세포성장인자(M-CSF), 종양 괴사 인자(TNF), 상피세포 성장인자(EGF), 혈소판유도성장인자(PDGF), 인터페론-α,β,γ, 인터루킨-2(IL-2), 칼시토닌, 신경성장인자(NGF), 성장호르몬 방출인자, 엔지오텐신, 황체형성 호르몬 방출 호르몬(LHRH), 황체 형성 호르몬 방출 호르몬 작동약(LHRH agonist), 인슐린, 갑상선 자극 호르몬 방출 호르몬(TRH), 엔지오스태틴, 엔도스태틴, 소마토스타틴, 글루카곤, 엔도르핀, 바시트라신, 머게인, 콜리스틴, 단일 항체, 백신류 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The peptide or protein pharmaceuticals include fibroblast growth factor (FGF), vascular endothelial growth factor (VEGF), transforming growth factor (TGF), bone growth factor (bone). morphogenetic protein; BMP), human growth hormone (hGH), porcine growth hormone (pGH), leukocyte growth factor (G-CSF), erythrocyte growth factor (EPO), macrophage growth factor (M-CSF), tumor necrosis factor ( TNF), epithelial growth factor (EGF), platelet-derived growth factor (PDGF), interferon-α, β, γ, interleukin-2 (IL-2), calcitonin, nerve growth factor (NGF), growth hormone releasing factor, Angiotensin, Luteinizing Hormone Releasing Hormone (LHRH), Luteinizing Hormone Releasing Hormone Agonist (LHRH Agonist), Insulin, Thyroid Stimulating Hormone Releasing Hormone (TRH), Angiostatin, Endostatin, Somatostatin, Glucagon, Endorphin, Basi It may be selected from the group consisting of tracin, megain, colistin, single antibody, vaccines, and mixtures thereof.

상기 항균제로는 미노싸이클린, 테트라싸이클린, 오플록사신, 포스포마이신, 머게인, 프로플록사신, 암피실린, 페니실린, 독시싸이클린, 티에나마이신, 세팔로스포린, 노르카디신, 겐타마이신, 네오마이신, 가나마이신, 파로 모마이신, 미크로 노마이신, 아미카신, 토브라마이신, 디베카신, 세포탁신, 세파클러, 에리스로마이신, 싸이프로플록사신, 레보플록사신, 엔옥사신, 반코마이신, 이미페넴, 후시딕산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The antibacterial agent includes minocycline, tetracycline, ofloxacin, fosfomycin, mergain, profloxacin, ampicillin, penicillin, doxycycline, thienamycin, cephalosporin, norkadisin, gentamicin, neomycin, ghana Mycin, paromomycin, micronomycin, amikacin, tobramycin, dibecacin, cefotaxin, cefaclor, erythromycin, cyprofloxacin, levofloxacin, enoxacin, vancomycin, imipenem, fusidic acid and their It may be selected from the group consisting of mixtures.

상기 항암제로는 파클리탁셀, 텍소티어, 아드리아마이신, 엔도스타틴, 앤지오스타틴, 미토마이신, 블레오마이신, 시스플레틴, 카보플레틴, 독소루비신, 다우노루비신, 이다루비신, 5-플로로우라실, 메토트렉세이트, 엑티노마이신-D 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The anticancer agents include paclitaxel, texotere, adriamycin, endostatin, angiostatin, mitomycin, bleomycin, cisplatin, carbopletin, doxorubicin, daunorubicin, idarubicin, 5-fluorouracil, methotrexate, actinomycin-D and mixtures thereof.

상기 항염증제로는 아세트아미노펜, 아스피린, 이부프로펜, 디크로페낙, 인도메타신, 피록시캄, 페노프로펜, 플루비프로펜, 케토프로펜, 나프록센, 수프로펜, 록소프로펜, 시녹시캄, 테녹시캄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The anti-inflammatory agents include acetaminophen, aspirin, ibuprofen, dicrofenac, indomethacin, piroxicam, fenoprofen, flubiprofen, ketoprofen, naproxen, suprofen, loxoprofen, synoxy It may be selected from the group consisting of cam, tenoxicam, and mixtures thereof.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 하이드로겔은 약물 전달용 유효 골격(scaffold)으로서의 인공세포외 매트릭스로 사용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 성장인자들과 물리적 결합을 잘하는 헤파린에 티라민을 도입하여 성장인자를 효과적으로 담지하고 서방형 방출 거동을 가능하게 할 수 있다(성장 인자 결합 사이트).In addition, the hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention can be used as an artificial extracellular matrix as an effective scaffold for drug delivery. For example, by introducing tyramine into heparin, which physically binds various growth factors, it is possible to effectively support growth factors and enable sustained release behavior (growth factor binding site).

페놀이 결합되어 있는 세포 접착 펩타이드 또는 단백질 예들들어, RGDY 또는 YIGSR을 이용하여 하이드로겔 메트릭스 내부의 세포 접착력을 향상시킬 수 있다. 효과적인 세포의 성장과 분화에 필요한 이러한 성분들을 효소 기작을 이용하여 in situ 형태로 조직 접착성 인공 ECM을 만들 수 있다.Cell adhesion within the hydrogel matrix can be improved by using a cell adhesion peptide or protein to which phenol is bound, for example, RGDY or YIGSR. Tissue-adhesive artificial ECM can be made in situ using these components necessary for effective cell growth and differentiation using an enzyme mechanism.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be given to describe the present invention in detail. However, the embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not to be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present specification are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

제조예 1: 제1 고분자의 제조Preparation Example 1: Preparation of the first polymer

물 15 ㎖의 조용매(co-solvent)에 용해된 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)-카르보디이미드(EDC, 시그마 알드리치 社) 3.83 g (20 mmol) : 디메틸포름아미드(DMF, 준세이(Tokyo, Japan)) (3:2)를 조용매 125 ㎖ 중 3-(4-히드록시-페닐)프로피온산 (HPA, 시그마 알드리치 社) 3.32 g (20 mmol)가 포함된 용액에 투입하였다. 1 시간 활성화한 후, 상기 용액에 물 15 ㎖에 용해된 N-히드록시석신이미드(NHS, 시그마 알드리치 社) 3.45 g (30 mmol) : DMF (3:2) 조용매를 1시간 동안 교반 하에 투입하였다. 상기 활성화된 HPA 용액을, 탈이온수 150㎖ 중에 젤라틴 5 g (돼지피부타입 A; >300 블룸, 시그마 알드리치 社) 이 포함된 젤라틴 용액(40 ℃)에 투입하였다. 상기 활성화된 HPA 용액과 젤라틴 용액의 반응을 24시간 동안 수행하였으며, 젤라틴이 HPA 용액에 균질하게 용해되도록 40 ℃의 온도를 유지하였다. 상기 반응된 혼합물을 40 ℃의 증류수에서 3,500 kDa의 분자량 컷오프(MWCO)를 갖는 투석막(dialysis membrane, Spectrum laboratories, Inc. (CA., L.S., USA))으로부터 한외여과 하였고, 상기 배지를 3일 동안 하루에 3번씩 교체하였다. 제1 고분자로서 젤라틴-하이드록시페닐 프로피온산을 냉동 건조 후에 90.8%의 수율로 얻을 수 있었다.1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide (EDC, Sigma-Aldrich Co., Ltd.) 3.83 g (20 mmol) dissolved in a co-solvent of 15 ml of water: dimethylformamide (DMF) , Junsei (Tokyo, Japan) (3:2) was added to a solution containing 3.32 g (20 mmol) of 3-(4-hydroxy-phenyl)propionic acid (HPA, Sigma-Aldrich) in 125 ml of cosolvent. . After activation for 1 hour, 3.45 g (30 mmol) of N-hydroxysuccinimide (NHS, Sigma-Aldrich) dissolved in 15 ml of water in the solution: DMF (3:2) cosolvent was stirred for 1 hour. was put in. The activated HPA solution was added to a gelatin solution (40° C.) containing 5 g of gelatin (pig skin type A; >300 Bloom, Sigma-Aldrich) in 150 ml of deionized water. The reaction between the activated HPA solution and the gelatin solution was performed for 24 hours, and the temperature was maintained at 40° C. so that the gelatin was homogeneously dissolved in the HPA solution. The reacted mixture was ultrafiltered from a dialysis membrane (Spectrum laboratories, Inc. (CA., L.S., USA)) having a molecular weight cutoff (MWCO) of 3,500 kDa in distilled water at 40° C., and the medium was filtered for 3 days. It was replaced 3 times a day. As the first polymer, gelatin-hydroxyphenyl propionic acid was obtained in a yield of 90.8% after freeze-drying.

제조예 2-1: 제2 고분자의 제조Preparation Example 2-1: Preparation of the second polymer

질소 기체 조건 하에서 메틸렌 클로라이드(MC, J.T. Baker (PA, USA)) 20 ㎖에 용해된 p-니트로페닐 클로로포르메이트 (PNC, 시그마 알드리치 社) 1.21 g (6 mmol)에, 메틸렌 클로라이드에 용해된 N,N-다이메틸피리딘-4-아민 (DMAP, Alfa Aesar (Ward Hill, MA, USA)) 0.73 g (6 mmol) 용액을 첨가하였다. 10 kDa 선형 폴리에틸렌글리콜 (PEG; 시그마 알드리치 社) 10 g (1 mmol)를 MC 100 ㎖에 용해시키고 이를 PNC와 DMAP 이 혼합된 용액에 떨어뜨렸다. 혼합 용액을 질소 기체 조건 하에 24시간 동안 실온에서 반응시켰다. 반응액을 4L 에틸에테르에 적하하여 응축하고 석출시켰다. 이어서, 백색 침전물을 여과하고 3일 동안 진공 오븐에서 건조시켰다. PEG-PNC2는 백색 분말로서 얻어진다. 90 % 이상의 PNC로 개질된 백색 고체 PEG-PNC2를 질소 환경 하에서 N-다이메틸설폭사이드 (DMSO, 준세이(Tokyo, Japan)) 150 ㎖에 완전히 용해시켰다. 티라민 (0.69g, 5mmol)도 DMSO 30ml에 용해시키고 질소 조건 하에서 트리에틸아민(TEA, KANTO Chemical CO., INC., (Japan)) 0.70g (5 mmol)를 첨가하였다. 용해된 티라민 용액을 PEG-PNC2 용액에 적하하고 질소 조건 하에서 24시간 동안 실온에서 반응시켰다. 상기 반응된 혼합물을 메탈올 상에서 3,500 kDa의 MWCO를 갖는 투석막(dialysis membrane)으로부터 한외여과 하였고, 상기 배지를 3일 동안 하루에 3번씩 교체하였다. 3일 후, 투석된 용액을 증발시키고 4L 에틸에테르에 침전시켰다. 수득된 폴리에틸렌글리콜-티라민을 여과하고 진공 오븐에서 3 일 동안 건조시켰다. 완전히 건조된 폴리에틸렌글리콜-티라민은 백색 고체의 형성을 나타냈다. N dissolved in methylene chloride in 1.21 g (6 mmol) of p-nitrophenyl chloroformate (PNC, Sigma-Aldrich) dissolved in 20 ml of methylene chloride (MC, J.T. Baker (PA, USA)) under nitrogen gas conditions A solution of 0.73 g (6 mmol) of ,N-dimethylpyridin-4-amine (DMAP, Alfa Aesar (Ward Hill, MA, USA)) was added. 10 g (1 mmol) of 10 kDa linear polyethylene glycol (PEG; Sigma-Aldrich Co., Ltd.) was dissolved in 100 ml of MC and dropped into a mixed solution of PNC and DMAP. The mixed solution was reacted at room temperature for 24 hours under nitrogen gas conditions. The reaction solution was added dropwise to 4 L ethyl ether, condensed and precipitated. The white precipitate was then filtered off and dried in a vacuum oven for 3 days. PEG-PNC2 is obtained as a white powder. White solid PEG-PNC2 modified with 90% or more of PNC was completely dissolved in 150 ml of N-dimethylsulfoxide (DMSO, Junsei (Tokyo, Japan)) under a nitrogen environment. Tyramine (0.69 g, 5 mmol) was also dissolved in 30 ml of DMSO, and 0.70 g (5 mmol) of triethylamine (TEA, KANTO Chemical CO., INC., (Japan)) was added under nitrogen condition. The dissolved tyramine solution was added dropwise to the PEG-PNC2 solution and reacted at room temperature for 24 hours under nitrogen condition. The reacted mixture was ultrafiltered from a dialysis membrane having a MWCO of 3,500 kDa on metalol, and the medium was changed 3 times a day for 3 days. After 3 days, the dialyzed solution was evaporated and precipitated in 4L ethyl ether. The obtained polyethylene glycol-tyramine was filtered and dried in a vacuum oven for 3 days. Completely dried polyethyleneglycol-tyramine showed the formation of a white solid.

제조예 2-2Preparation 2-2

PNC를 15 mmol, 4 kDa 선형 폴리에틸렌글리콜을 2.5 mmol, DMAP를 15 mmol로 사용한 것을 제외하고는 제조예 2-1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌글리콜-티라민을 제조하였다. Polyethylene glycol-tyramine was prepared in the same manner as in Preparation Example 2-1, except that 15 mmol of PNC, 2.5 mmol of 4 kDa linear polyethylene glycol, and 15 mmol of DMAP were used.

제조예 2-3Preparation 2-3

PNC를 4 mmol, 20 kDa 선형 폴리에틸렌글리콜을 0.5 mmol, DMAP를 4 mmol로 사용한 것을 제외하고는 제조예 2-1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌글리콜-티라민을 제조하였다. Polyethylene glycol-tyramine was prepared in the same manner as in Preparation Example 2-1, except that 4 mmol of PNC, 0.5 mmol of 20 kDa linear polyethylene glycol, and 4 mmol of DMAP were used.

제조예 3: 헤파린-페놀Preparation Example 3: Heparin-Phenol

증류수 100 mL에서 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)-카르보디이미드 (EDC, 8 mmol) 및 N-하이드록시숙신이미드(NHS, 5 mmol)을 헤파린(1 g)과 반응시켜 카르복실기가 활성화된 헤파린을 제조할 수 있으며, 아민기를 갖는 티라민(3 mmol)을 활성화된 카르복실기와 반응시켜 헤파린-페놀을 제조할 수 있다. 24시간 동안 상온에서 반응 후에 제조예 1과 같은 방식으로 헤파린-페놀을 수득하였다.1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide (EDC, 8 mmol) and N-hydroxysuccinimide (NHS, 5 mmol) were reacted with heparin (1 g) in 100 mL of distilled water Heparin with an activated carboxyl group can be prepared, and heparin-phenol can be prepared by reacting tyramine (3 mmol) with an amine group with the activated carboxyl group. After the reaction at room temperature for 24 hours, heparin-phenol was obtained in the same manner as in Preparation Example 1.

제조예 4: 히알루론산-페놀Preparation Example 4: hyaluronic acid-phenol

히알루론산(1 g), EDC(15 mmol), NHS(15 mmol) 및 티라민(20 mmol)을 사용한 것을 제외하고 제조예 3과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 3, except that hyaluronic acid (1 g), EDC (15 mmol), NHS (15 mmol) and tyramine (20 mmol) were used.

제조예 5: 알지네이트-페놀Preparation Example 5: Alginate-phenol

알지네이트(1 g), EDC(12 mmol), NHS(15 mmol) 및 티라민(15 mmol)을 사용한 것을 제외하고 제조예 3과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 3, except that alginate (1 g), EDC (12 mmol), NHS (15 mmol) and tyramine (15 mmol) were used.

제조예 6-1: 젤라틴-티올Preparation 6-1: Gelatin-thiol

탈이온수 150 ㎖, 40 ℃에 젤라틴 5 g (돼지피부타입 A; >300 블룸)을 완전히 용해 후 시스타민 하이드로클로라이드 (20 mmol, 시그마 알드리치 社)를 추가하였다. 1몰의 염산 용액(HCl)을 이용하여 반응 용액의 pH를 4.5로 조절 후 EDC (20 mmol)과 NHS (20 mmol)을 바로 추가하여 용해시킨 후 반응시켰다. 24시간 반응 후, 4몰의 수산화나트륨(NaOH)을 이용해 반응용액의 pH를 8로 조정 후 과량의 디티오트레이톨 (DTT, 40 mmol, 시그마 알드리치 社)를 추가하여 시스타민의 이황화결합을 티올기로 환원시켰다. 추가적으로 24시간 반응 후 HCl을 이용하여 pH를 4로 조정 후 제조예 1과 같은 방법으로 수득하였다.After completely dissolving 5 g of gelatin (pig skin type A; >300 bloom) in 150 ml of deionized water and 40° C., cystamine hydrochloride (20 mmol, Sigma-Aldrich) was added. After adjusting the pH of the reaction solution to 4.5 using 1 mol of hydrochloric acid solution (HCl), EDC (20 mmol) and NHS (20 mmol) were immediately added and dissolved, followed by reaction. After the reaction for 24 hours, the pH of the reaction solution was adjusted to 8 using 4 moles of sodium hydroxide (NaOH), and an excess of dithiothreitol (DTT, 40 mmol, Sigma-Aldrich) was added to prevent the disulfide bond of cystamine with thiol. was reduced to After additional 24 hours of reaction, the pH was adjusted to 4 using HCl, and then obtained in the same manner as in Preparation Example 1.

제조예 6-2 내지 6-4: PEG-VS Preparation Examples 6-2 to 6-4: PEG-VS

4 kDa 선형 폴리에틸렌글리콜 (PEG; 시그마 알드리치 社) 4 g (1 mmol)를 0.1 M NaOH 100 ㎖에 용해시키고, 디비닐설폰 (Divinyl sulfone, 10 mmol)을 추가하여 6시간동안 상온에서 반응시킨다. 반응 후 HCl을 이용하여 pH를 4로 조절 후 증류수에서 3.5 kDa의 MWCO를 갖는 투석막(dialysis membrane)을 통해 투석하였다. 3일간 증류수를 교체해주며 투석 후에 동결건조를 통해 제조예 6-2의 폴리에틸렌글리콜-비닐설폰을 수득하였다.4 g (1 mmol) of 4 kDa linear polyethylene glycol (PEG; Sigma-Aldrich) was dissolved in 100 ml of 0.1 M NaOH, and divinyl sulfone (10 mmol) was added thereto, followed by reaction at room temperature for 6 hours. After the reaction, the pH was adjusted to 4 using HCl and then dialyzed through a dialysis membrane having a MWCO of 3.5 kDa in distilled water. The polyethylene glycol-vinyl sulfone of Preparation Example 6-2 was obtained through freeze-drying after dialysis while replacing distilled water for 3 days.

10 kDa 선형 PEG 10 g (1 mmol) 또는 20 kDa 선형 PEG 20 g (1 mmol)을 이용한 것을 제외하고 위와 동일한 방법으로 제조예 6-3 및 제조예 6-4의 폴리에틸렌글리콜-비닐설폰을 제조하였다.Polyethylene glycol-vinylsulfone of Preparation Examples 6-3 and 6-4 was prepared in the same manner as above except that 10 g (1 mmol) of 10 kDa linear PEG or 20 g (1 mmol) of 20 kDa linear PEG were used. .

제조예 7-1: 젤라틴-MAPreparation 7-1: Gelatin-MA

탈이온수 100 ㎖, 60℃에 젤라틴 5 g (돼지피부타입 A; >300 블룸)을 완전히 용해 후 메타크릴레이트 (4 μmol)를 추가 후 1시간 반응시켰다. 반응 후 40℃의 DPBS 400 mL를 추가하여 반응 종결 후 12-14 kDa의 MWCO를 갖는 투석막(dialysis membrane)을 통해 투석하였다. 3일간 증류수를 교체해주며 투석 후에 동결건조를 통해 젤라틴-메타크릴레이트를 수득하였다.After completely dissolving 5 g of gelatin (pig skin type A; >300 bloom) in 100 ml of deionized water and 60° C., methacrylate (4 μmol) was added and reacted for 1 hour. After the reaction, 400 mL of DPBS at 40°C was added, and after the reaction was terminated, it was dialyzed through a dialysis membrane having a MWCO of 12-14 kDa. Distilled water was replaced for 3 days, and after dialysis, gelatin-methacrylate was obtained through freeze-drying.

제조예 7-2 내지 7-4: PEG-A Preparation Examples 7-2 to 7-4: PEG-A

4 kDa PEG 2 g (0.5 mmol)과 트리에틸아민 (5 mmol)을 메틸렌클로라이드 (MC, 60 mL에 완전 용해 후, MC 5 ml에 용해된 아크릴로일 클로라이드 (시그마 알드리치 社, 1.2 mmol)를 천천히 추가하여 반응시킨다. 5 ℃에서 빛을 차단하고, 질소 분위기에서 12시간동안 반응시켰다. 반응 후 무색의 끈적한 액상의 반응물은 염화 암모늄으로 세척 후 건조하여 제조예 7-2의 폴리에틸렌글리콜-아크릴레이트를 제조하였다.2 g (0.5 mmol) of 4 kDa PEG and triethylamine (5 mmol) were completely dissolved in methylene chloride (MC, 60 mL, and acryloyl chloride (Sigma-Aldrich, 1.2 mmol) dissolved in 5 mL of MC was slowly dissolved After the reaction, the reaction was carried out for 12 hours in a nitrogen atmosphere, blocking light at 5 ° C. After the reaction, the colorless and sticky liquid reactant was washed with ammonium chloride and dried to prepare polyethylene glycol-acrylate of Preparation Example 7-2 prepared.

10 kDa PEG-DA 5 g (0.5 mmol) 또는 20 kDa PEG-DA 10 g (0.5 mmol)의 PEG를 이용한 것을 제외하고 위와 같은 방법으로 제조예 7-3 및 제조예 7-4의 폴리에틸렌글리콜-아크릴레이트를 제조하였다.Polyethylene glycol-acryl of Preparation Examples 7-3 and 7-4 in the same manner as above, except that 10 kDa PEG-DA 5 g (0.5 mmol) or 20 kDa PEG-DA 10 g (0.5 mmol) of PEG was used. rate was prepared.

제조예 8-1 내지 8-3: 링커Preparation Examples 8-1 to 8-3: Linker

제조예 2-1 내지 2-3에서 제조되는 PEG-PNC2를 용해시킨 DMSO 100 mL에 티라민을 용해킨 DMSO 50 mL을 첨가하여 질소 분위기에서 6시간 동안 반응을 진행하였다. 이 때, PEG의 분자량은 각각 4 kDa(제조예 8-1), 10 kDa(제조예 8-2), 20 kDa(제조예 8-3) 이며, PEG-PNC2 : 티라민의 몰비율은 1 : 1 이다. 6시간 후, Gelatin 용액(1 g/200 ml in DMSO)에 혼합하여 40

Figure pat00004
질소 분위기에서 24시간 동안 반응을 진행하였다. 반응 후 증류수 상에서 투석막(dialysis membrane)을 통해 투석하였다. 3일간 증류수를 교체해주며 투석 후에 동결건조를 통해 수득하였다. 용액을 동결 건조하여 분자량 별 PEG가 링커로 존재하는 백색의 분말 생성물인 ㅈ제젤라틴-폴리에틸렌글리콜-티라민(Gelatin-PEG-Tyramine, GPT)을 수득하였다. To 100 mL of DMSO in which PEG-PNC2 prepared in Preparation Examples 2-1 to 2-3 was dissolved, 50 mL of DMSO in which tyramine was dissolved was added, and the reaction was carried out in a nitrogen atmosphere for 6 hours. At this time, the molecular weight of PEG is 4 kDa (Preparation Example 8-1), 10 kDa (Preparation Example 8-2), and 20 kDa (Preparation Example 8-3), respectively, and the molar ratio of PEG-PNC2: tyramine is 1: 1 is After 6 hours, it was mixed with Gelatin solution (1 g/200 ml in DMSO) and
Figure pat00004
The reaction was carried out in a nitrogen atmosphere for 24 hours. After the reaction, it was dialyzed through a dialysis membrane on distilled water. It was obtained through lyophilization after dialysis while replacing distilled water for 3 days. The solution was freeze-dried to obtain gelatin-polyethylene glycol-tyramine (GPT), which is a white powder product in which PEG according to molecular weight exists as a linker.

제조예 9-1: 테트로닉-티라민Preparation 9-1: Tetronic-Tyramine

테트로닉 30 g(1.67 mmol)을 디옥산 300 mL에 용해시킨 후 이 용액에 N,N-다이메틸피리딘-4-아민 (DMAP, Alfa Aesar (Ward Hill, MA, USA)) 8.33 mmol과 트리에티아민(TEA) 8.33mmol을 디옥산 40 mL에 용해시킨 용액과 p-니트로페닐클로로메이트(PNC) 8.33 mmol을 디옥산 50 mL에 용해시킨 용액을 순차적으로 혼합하였다. 테트로닉 : PNC : DMAP : TEA 의 몰비율은 1:5:5:5이다. 이때 반응온도는 30 ℃이며, 질소 분위기에서 24 시간 반응을 진행하였다. 반응 종료 후 용액을 여과기를 이용하여 잔존하는 시약들을 제거한 후 회전식 증발 농축기를 이용하여 반응 용액을 농축시키고 차가운 에테르 2 L에 천천히 떨어뜨려 침전물을 생성시키고 이 침전물을 여과기를 이용하여 여과하여 생성물을 수득하였다. 잔여 유기용매를 제거하기 위해 진공 오븐에 24시간 건조 후 테트로닉-PNC를 제조하였다. 이후 테트로닉-PNC 20 g(1.11 mmol)을 테트라하이드로푸란(THF) 200 mL에 용해시킨 용액에 티라민 5.55 mmol을 THF 150 mL에 용해시킨 용액을 첨가하여 반응을 진행하였다. 테트로닉-PNC : 티라민의 몰비율은 1 : 5이다. 이 때 반응 온도는 30 ℃이며 질소분위기에서 24시간 반응하였다. 반응 종료 후 용액을 메탄올 상에서 3.5 kDa의 MWCO를 갖는 투석막(dialysis membrane)을 통해 투석하였다. 3일간 메탄올을 교체해주며 투석 후에 회전식 증발농축기를 이용하여 용액을 농축시킨 후 차가운 에테르 2 L에 천천히 떨어뜨려 침전물을 생성시키고 이 침전물을 여과기를 이용하여 여과하여 생성물을 수득하였다. 잔여 유기용매를 제거하기 위해 진공 오븐에 24시간 건조 후 테트로닉-티라민을 제조하였다.After dissolving 30 g (1.67 mmol) of Tetronic in 300 mL of dioxane, 8.33 mmol of N,N-dimethylpyridin-4-amine (DMAP, Alfa Aesar (Ward Hill, MA, USA)) and trie in this solution A solution of 8.33 mmol of thiamine (TEA) in 40 mL of dioxane and a solution of 8.33 mmol of p-nitrophenyl chloromate (PNC) in 50 mL of dioxane were sequentially mixed. The molar ratio of Tetronic:PNC:DMAP:TEA is 1:5:5:5. At this time, the reaction temperature was 30 °C, and the reaction was carried out in a nitrogen atmosphere for 24 hours. After completion of the reaction, the remaining reagents are removed from the solution using a filter, and the reaction solution is concentrated using a rotary evaporator and slowly dropped into 2 L of cold ether to form a precipitate, and the precipitate is filtered using a filter to obtain a product did After drying in a vacuum oven for 24 hours to remove the residual organic solvent, Tetronic-PNC was prepared. Thereafter, a solution of 5.55 mmol of tyramine in 150 mL of THF was added to a solution of 20 g (1.11 mmol) of Tetronic-PNC in 200 mL of tetrahydrofuran (THF), followed by a reaction. Tetronic-PNC: The molar ratio of tyramine is 1:5. At this time, the reaction temperature was 30 °C and the reaction was carried out in a nitrogen atmosphere for 24 hours. After completion of the reaction, the solution was dialyzed on methanol through a dialysis membrane having a MWCO of 3.5 kDa. Methanol was replaced for 3 days and after dialysis, the solution was concentrated using a rotary evaporator, and then slowly dropped into 2 L of cold ether to form a precipitate, and the precipitate was filtered using a filter to obtain a product. After drying for 24 hours in a vacuum oven to remove the residual organic solvent, tetronic-tyramine was prepared.

제조예 9-2: 4-ARM PEG-티라민Preparation 9-2: 4-ARM PEG-Tyramine

테트로닉 대신 20 kDa의 4-ARM PEG 33.4 g (1.67 mmol)을 사용한 것을 제외하고 상기 제조예 9-1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 9-1, except that 33.4 g (1.67 mmol) of 4-ARM PEG of 20 kDa was used instead of Tetronic.

실시예 1-1: 하이브리드 하이드로겔의 제조Example 1-1: Preparation of hybrid hydrogel

제조예 1에서 제조한 젤라틴-하이드록시페닐 프로피온산 111.1 mg/ml 및 제조예 2-1에서 제조한 폴리에틸렌글리콜-티라민 111.1 mg/ml 둘 베코의 인산염 완충 식염수(DPBS, Wisent(Saint-Bruno, Quebec, Canada))에 용해시켰다. 위에서 용해된 젤라틴-하이드록시페닐 프로피온산과 폴리에틸렌글리콜-티라민 용액을 1:1 의 부피비로 혼합함으로써 최종 고분자 용액을 제조하였다. 111.1 mg/ml of gelatin-hydroxyphenyl propionic acid prepared in Preparation Example 1 and 111.1 mg/ml of polyethylene glycol-tyramine prepared in Preparation Example 2-1 Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS, Wisent (Saint-Bruno, Quebec, Canada)). A final polymer solution was prepared by mixing the gelatin-hydroxyphenyl propionic acid and polyethylene glycol-tyramine solution dissolved in the above in a volume ratio of 1:1.

홀스래디쉬 산화효소 (HRP, VI 형, 250-330 U/mg 고체, 시그마 알드리치 社) 0.04 mg/㎖ 및 과산화수소 (물에서 30 중량%, 시그마 알드리치 社) 0.6 wt %를 둘 베코의 인산염 완충 식염수(DPBS, Wisent(Saint-Bruno, Quebec, Canada))에 용해시켰다. Horseradish oxidase (HRP, type VI, 250-330 U/mg solid, Sigma-Aldrich) 0.04 mg/ml and hydrogen peroxide (30% by weight in water, Sigma-Aldrich) 0.6 wt% were mixed with Dulbecco's phosphate buffered saline. (DPBS, Wisent (Saint-Bruno, Quebec, Canada)).

하이드로겔은 고분자와 섞인 각각의 HRP 및 H2O2 용액(고분자 : HRP 및 H2O2 = 9 : 1 의 부피비)을 동일한 부피비로 혼합함으로써 제조되었다(최종농도: GH 5 wt%, PT 5 wt%). The hydrogel was prepared by mixing each HRP and H 2 O 2 solution (polymer: HRP and H 2 O 2 = 9: 1 volume ratio) mixed with the polymer at the same volume ratio (final concentration: GH 5 wt%, PT 5 wt%).

300 ul 용량의 하이드로겔을 1㎖ 바이알(vial)에서 형성하고, 겔화 가능성은 바이알 틸팅 방법(vial-tilting method)에 의해 바이알을 기울여가며 겔화에 따라 유동이 관찰되지 않는 시점까지의 시간을 측정하여 겔화 시간을 결정하였다. A hydrogel with a capacity of 300 ul is formed in a 1 ㎖ vial, and the gelation possibility is measured by measuring the time until the point where flow is not observed according to gelation while tilting the vial by the vial-tilting method. The gelation time was determined.

실시예 1-2Example 1-2

제조예 2-2에서 제조한 폴리에틸렌글리콜-티라민 44.4 mg/ml (4 kDa)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 하이브리드 하이드로겔을 제조하였다. A hybrid hydrogel was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that 44.4 mg/ml (4 kDa) of polyethylene glycol-tyramine prepared in Preparation Example 2-2 was used.

실시예 1-3Examples 1-3

제조예 2-3에서 제조한 폴리에틸렌글리콜-티라민 222.2 mg/ml (20 kDa)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 하이브리드 하이드로겔을 제조하였다. A hybrid hydrogel was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that 222.2 mg/ml (20 kDa) of polyethylene glycol-tyramine prepared in Preparation Example 2-3 was used.

상기 실시예 1-1, 1-2, 1-3의 폴리에틸렌글리콜-티라민의 몰 농도는 5 mM로 고정된 값이다. The molar concentration of polyethylene glycol-tyramine in Examples 1-1, 1-2, and 1-3 is a fixed value at 5 mM.

실시예 2-1Example 2-1

제조예 1에서 제조한 젤라틴-하이드록시페닐 프로피온산 및 제조예 2-3에서 제조한 폴리에틸렌글리콜-티라민을 각각 166.6 mg/ml 둘 베코의 인산염 완충 식염수(DPBS, Wisent(Saint-Bruno, Quebec, Canada))에 용해시킨 용액의 중량비가 3:1이 되도록 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 하이브리드 하이드로겔을 제조하였다.Gelatin-hydroxyphenyl propionic acid prepared in Preparation Example 1 and polyethylene glycol-tyramine prepared in Preparation Example 2-3 were each added to 166.6 mg/ml Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS, Wisent (Saint-Bruno, Quebec, Canada)) ), a hybrid hydrogel was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that it was mixed so that the weight ratio of the solution was 3:1.

실시예 2-2Example 2-2

제조예 1에서 제조한 젤라틴-하이드록시페닐 프로피온산 및 제조예 2-3에서 제조한 폴리에틸렌글리콜-티라민을 각각 166.6 mg/ml 둘 베코의 인산염 완충 식염수(DPBS, Wisent(Saint-Bruno, Quebec, Canada))에 용해시킨 용액의 중량비가 1:1이 되도록 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 하이브리드 하이드로겔을 제조하였다.Gelatin-hydroxyphenyl propionic acid prepared in Preparation Example 1 and polyethylene glycol-tyramine prepared in Preparation Example 2-3 were each added to 166.6 mg/ml Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS, Wisent (Saint-Bruno, Quebec, Canada)) ), a hybrid hydrogel was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that it was mixed so that the weight ratio of the solution was 1:1.

실시예 2-3Example 2-3

제조예 1에서 제조한 젤라틴-하이드록시페닐 프로피온산 및 제조예 2-3에서 제조한 폴리에틸렌글리콜-티라민을 각각 166.6 mg/ml 둘 베코의 인산염 완충 식염수(DPBS, Wisent(Saint-Bruno, Quebec, Canada))에 용해시킨 용액의 중량비가 1:3이 되도록 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 하이브리드 하이드로겔을 제조하였다.Gelatin-hydroxyphenyl propionic acid prepared in Preparation Example 1 and polyethylene glycol-tyramine prepared in Preparation Example 2-3 were each added to 166.6 mg/ml Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS, Wisent (Saint-Bruno, Quebec, Canada)) ), a hybrid hydrogel was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that it was mixed so that the weight ratio of the solution was 1:3.

실시예 3-1 내지 7-3 Examples 3-1 to 7-3

하기 표 1에 표시한 바와 같이 제1 고분자와 제2 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-3과 동일한 방법으로 하이브리드 하이드로겔을 제조하였다.As shown in Table 1 below, a hybrid hydrogel was prepared in the same manner as in Example 2-3, except that the first polymer and the second polymer were used.

제1 고분자first polymer 제2 고분자second polymer 실시예 3-1Example 3-1 제조예 3Preparation 3 제조예 2-1Preparation 2-1 실시예 3-2Example 3-2 제조예 3Preparation 3 제조예 2-2Preparation 2-2 실시예 3-3Example 3-3 제조예 3Preparation 3 제조예 2-3Preparation 2-3 실시예 4-1Example 4-1 제조예 4Preparation 4 제조예 2-1Preparation 2-1 실시예 4-2Example 4-2 제조예 4Preparation 4 제조예 2-2Preparation 2-2 실시예 4-3Example 4-3 제조예 4Preparation 4 제조예 2-3Preparation 2-3 실시예 5-1Example 5-1 제조예 5Preparation 5 제조예 2-1Preparation 2-1 실시예 5-2Example 5-2 제조예 5Preparation 5 제조예 2-2Preparation 2-2 실시예 5-3Example 5-3 제조예 5Preparation 5 제조예 2-3Preparation 2-3 실시예 6-1Example 6-1 제조예 6-1Preparation 6-1 제조예 6-2Preparation 6-2 실시예 6-2Example 6-2 제조예 6-1Preparation 6-1 제조예 6-3Preparation 6-3 실시예 6-3Example 6-3 제조예 6-1Preparation 6-1 제조예 6-4Preparation 6-4 실시예 7-1Example 7-1 제조예 7-1Preparation 7-1 제조예 7-2Preparation 7-2 실시예 7-2Example 7-2 제조예 7-1Preparation 7-1 제조예 7-3Preparation 7-3 실시예 7-3Example 7-3 제조예 7-1Preparation 7-1 제조예 7-4Preparation 7-4

비교예 1Comparative Example 1

제조예 1에서 제조한 젤라틴-하이드록시페닐 프로피온산 111.1 mg/ml을 둘 베코의 인산염 완충 식염수(DPBS, Wisent(Saint-Bruno, Quebec, Canada))에 용해시켰다. 위에서 용해된 젤라틴-하이드록시페닐 프로피온산과 둘 베코의 인산염 완충 식염수(DPBS, Wisent(Saint-Bruno, Quebec, Canada))을 1 : 1 의 부피비로 혼합함으로써 최종 고분자 용액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 하이브리드 하이드로겔을 제조하였다.111.1 mg/ml of gelatin-hydroxyphenyl propionic acid prepared in Preparation Example 1 was dissolved in Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS, Wisent (Saint-Bruno, Quebec, Canada)). The final polymer solution was prepared by mixing the gelatin-hydroxyphenyl propionic acid dissolved in the above and Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS, Wisent (Saint-Bruno, Quebec, Canada)) in a volume ratio of 1:1. A hybrid hydrogel was prepared in the same manner as in Example 1-1.

비교예 2-1 내지 2-3Comparative Examples 2-1 to 2-3

제조예 2-1 내지 2-3에서 제조한 폴리에틸렌글리콜-티라민을 각각 44.4 mg/ml (4 kDa, 비교예 2-1), 111 mg/ml (10 kDa, 비교예 2-2), 222.2 mg/ml (20 kDa, 비교예 2-3)로 둘 베코의 인산염 완충 식염수(DPBS, Wisent(Saint-Bruno, Quebec, Canada))에 용해시켰다. 위에서 용해된 폴리에틸렌글리콜-티라민과 둘 베코의 인산염 완충 식염수(DPBS, Wisent(Saint-Bruno, Quebec, Canada))을 1 : 1 의 부피비로 혼합함으로써 최종 고분자 용액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 하이브리드 하이드로겔을 제조하였다.Polyethylene glycol-tyramine prepared in Preparation Examples 2-1 to 2-3, respectively, 44.4 mg / ml (4 kDa, Comparative Example 2-1), 111 mg / ml (10 kDa, Comparative Example 2-2), 222.2 mg /ml (20 kDa, Comparative Example 2-3) was dissolved in Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS, Wisent (Saint-Bruno, Quebec, Canada)). Example 1 except that the final polymer solution was prepared by mixing polyethylene glycol-tyramine dissolved in the above and Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS, Wisent (Saint-Bruno, Quebec, Canada)) in a volume ratio of 1:1. A hybrid hydrogel was prepared in the same manner as in -1.

비교예 3-1 내지 3-3Comparative Examples 3-1 to 3-3

제조예 8-1 내지 8-3에서 제조한 젤라틴-폴리에틸렌글리콜-티라민을 각각 77.7 mg/ml, 111.1 mg/ml, 166.6 mg/ml로 둘 베코의 인산염 완충 식염수(DPBS, Wisent(Saint-Bruno, Quebec, Canada))에 용해시킨 것을 최종 고분자 용액으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 하이브리드 하이드로겔을 제조하였다.The gelatin-polyethylene glycol-tyramine prepared in Preparation Examples 8-1 to 8-3 was added to Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS, Wisent (Saint-Bruno, A hybrid hydrogel was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that one dissolved in Quebec, Canada)) was used as the final polymer solution.

비교예 4-1 및 4-2Comparative Examples 4-1 and 4-2

실시예 1-3에 있어 제조예 2-3에서 제조한 폴리에틸렌글리콜-티라민 대신, 제조예 9-1(비교예 4-1) 또는 제조예 9-2(비교예 4-2)에서 제조한 다지형 폴리에틸렌글리콜 유도체를 222.2 mg/ml을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 하이브리드 하이드로겔을 제조하였다.Instead of polyethylene glycol-tyramine prepared in Preparation Example 2-3 in Example 1-3, prepared in Preparation Example 9-1 (Comparative Example 4-1) or Preparation Example 9-2 (Comparative Example 4-2) A hybrid hydrogel was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that 222.2 mg/ml of the topographical polyethylene glycol derivative was used.

참고예 1Reference Example 1

피브린 글루(Fibrin glue, Greenplast®)를 Green Cross Co.에서 구입하여 준비하였다. Fibrin glue (Greenplast®) was purchased from Green Cross Co. and prepared.

실험예 1: 기계적 물성 평가Experimental Example 1: Evaluation of mechanical properties

하기 측정예 1 내지 4에 따라, 실시예 1-1 내지 1-3, 2-1 내지 2-3, 3-1 내지 3-3, 4-1 내지 4-3, 5-1 내지 5-3, 6-1 내지 6-3, 7-1 내지 7-3 및 비교예 1, 2-1 내지 2-3, 3-1 내지 3-3, 4-1 내지 4-2에서 제조한 하이드로겔의 물성을 측정하였다. 또한, 참고예 1의 피브린 글루의 접착력을 측정예 4에 따라 측정하고 도 3 내지 도 11의 접착력 그래프에 나타내었다. According to the following Measurement Examples 1 to 4, Examples 1-1 to 1-3, 2-1 to 2-3, 3-1 to 3-3, 4-1 to 4-3, 5-1 to 5-3 , 6-1 to 6-3, 7-1 to 7-3 and Comparative Examples 1, 2-1 to 2-3, 3-1 to 3-3, 4-1 to 4-2 of the hydrogel prepared in The physical properties were measured. In addition, the adhesive force of the fibrin glue of Reference Example 1 was measured according to Measurement Example 4 and shown in the adhesive force graph of FIGS. 3 to 11 .

측정예 1: 탄성 계수의 측정Measurement Example 1: Measurement of elastic modulus

하이드로겔의 탄성 계수는 진동 모드에서 레오 미터(GEM-150-050, Bohlin Instruments, USA)로 측정하였다. 플레이트 (직경 = 25 mm, 갭 = 0.5 mm)에서 PEG 분자량과 함량에 따라 300 ㎕ 하이드로겔을 제조하였다. 하이드로겔의 유변학적 분석을 동적 시간 스위프에서 수행하였고, 측정 10 분 후에 G' 값을 기록하였다. The modulus of elasticity of the hydrogel was measured with a rheometer (GEM-150-050, Bohlin Instruments, USA) in vibration mode. 300 μl hydrogel was prepared according to the molecular weight and content of PEG on the plate (diameter = 25 mm, gap = 0.5 mm). Rheological analysis of the hydrogel was performed in a dynamic time sweep, and the G' values were recorded 10 minutes after the measurement.

측정예 2: 압축 강도의 측정Measurement Example 2: Measurement of Compressive Strength

압축 강도는 universal testing machine(UTM) (H50K-T UTM, GEN-M-128, 노르웨이 Tinius Olsen)에 의해 측정되었다. 먼저, 하이드로겔 (600 ㎕, n = 3)을 정사각형 큐브 (10 Х 10 Х 10 mm)로 형성한 다음 5 ㎖의 0.01M PBS에서 24 시간 동안 배양하였다. 이어서, 제조된 하이드로겔 큐브를 UTM 플레이트 상에 놓고 10mm/분의 일정한 속도로 압력을 가하였다 (1000 N). 하이드로겔 큐브가 파단된 힘(N)이 압축강도로 기록되었다.Compressive strength was measured by a universal testing machine (UTM) (H50K-T UTM, GEN-M-128, Tinius Olsen, Norway). First, a hydrogel (600 μl, n = 3) was formed into a square cube (10 Х 10 Х 10 mm) and then incubated in 5 ml of 0.01M PBS for 24 hours. Then, the prepared hydrogel cube was placed on a UTM plate and pressure was applied at a constant rate of 10 mm/min (1000 N). The force (N) at which the hydrogel cube broke was recorded as the compressive strength.

측정예 3: 인장 강도의 측정Measurement example 3: Measurement of tensile strength

인장 강도는 universal testing machine(UTM) (H50K-T UTM, GEN-M-128, 노르웨이 Tinius Olsen)에 의해 측정되었다. 먼저, 하이드로겔 (800 ㎕, n = 3)을 직사각형 막대 (10 Х 30 Х 1 mm)로 형성한 다음 5 ㎖의 0.01M PBS에서 24 시간 동안 배양하였다. 이어서, 제조된 하이드로겔 바를 UTM 플레이트 상에 놓고 50mm/분의 일정한 속도로 인장력을 가하였다(20 N). 하이드로겔 바가 파단된 힘(N)이 인장강도로 기록되었다.Tensile strength was measured by a universal testing machine (UTM) (H50K-T UTM, GEN-M-128, Tinius Olsen, Norway). First, a hydrogel (800 μl, n = 3) was formed into a rectangular rod (10 Х 30 Х 1 mm) and then incubated in 5 ml of 0.01M PBS for 24 hours. Then, the prepared hydrogel bar was placed on a UTM plate and tensile force was applied at a constant rate of 50 mm/min (20 N). The force (N) at which the hydrogel bar broke was recorded as the tensile strength.

측정예 4: 접착 강도의 측정Measurement Example 4: Measurement of adhesive strength

접착 강도는 universal testing machine(UTM) (H50K-T UTM, GEN-M-128, 노르웨이 Tinius Olsen)에 의해 측정되었다. ㈜한스바이오 매드에서 얻은 탈세포화 된 돼지 피부를 10 x 25 mm 직사각형 모양으로 절단하여, 0.01M DPBS에 30 분 동안 담궈 실제 돼지 피부와 같은 환경을 조성하였다. 에틸 시아노 아크릴 레이트를 사용하여 폴리 염화 비닐 (PVC) 기질 (60 x 25mm) 끝에 부착하였다. HRP (75ul)가 포함된 고분자 용액을 돼지 피부 부위에 도포하고, 다른 돼지 피부에는 H2O2 (75ul)가 포함된 고분자 용액을 도포한 후, 두 개의 표면을 겹쳐서 10 분 동안 100g 무게로 눌러주었다. 제조된 기판의 PVC 양끝을 UTM에 고정하고 5 mm/분의 일정한 속도로 일정한 힘을 주어 당겼다(20 N). 돼지껍질이 파단된 힘(N)이 접착 강도로 기록되었다.The adhesive strength was measured by a universal testing machine (UTM) (H50K-T UTM, GEN-M-128, Tinius Olsen, Norway). The decellularized pig skin obtained from Hans Bio-Mad was cut into a 10 x 25 mm rectangle and immersed in 0.01M DPBS for 30 minutes to create an environment similar to that of real pig skin. Ethyl cyano acrylate was used to attach to the ends of a polyvinyl chloride (PVC) substrate (60 x 25 mm). A polymer solution containing HRP (75ul) is applied to the pig skin area, and a polymer solution containing H 2 O 2 (75ul) is applied to the other pig skin, and then the two surfaces are overlapped and pressed with a weight of 100g for 10 minutes. gave. Both ends of the PVC of the prepared substrate were fixed to UTM and pulled with a constant force at a constant speed of 5 mm/min (20 N). The force (N) at which the pigskin broke was recorded as the adhesive strength.

결과 분석Results analysis

도 3에는 실시예 1-1 내지 1-3, 비교예 1 및 비교예 2-1 내지 2-3의 하이드로겔의 물성을 나타내었다. 구체적으로, 실시예 1-1 내지 1-3, 비교예 1 및 비교예 2-1 내지 2-3의 하이드로겔의 탄성 계수(왼쪽 위), 압축 강도(오른쪽 위), 인장 강도(왼쪽 아래) 및 접착 강도(오른쪽 아래)를 나타내었다. 3 shows the physical properties of the hydrogels of Examples 1-1 to 1-3, Comparative Examples 1 and 2-1 to 2-3. Specifically, the elastic modulus (upper left), compressive strength (upper right), and tensile strength (lower left) of the hydrogels of Examples 1-1 to 1-3, Comparative Examples 1 and 2-1 to 2-3 and adhesive strength (bottom right).

도 3을 참조하면, 실시예 1-1 내지 1-3에서 제조한 하이브리드 하이드로겔의 물성이 비교예 1 및 비교예 2-1 내지 2-3의 단일 고분자로 제조된 하이드로겔에 비하여 비교적 우수한 것을 확인할 수 있고, 특히 분자량이 큰 폴리에틸렌글리콜을 사용한 실시예 1-2 및 1-3의 하이브리드 하이드로겔의 물성이 우수한 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, the physical properties of the hybrid hydrogel prepared in Examples 1-1 to 1-3 are comparatively superior to those of the hydrogel prepared with a single polymer of Comparative Examples 1 and 2-1 to 2-3. It can be confirmed, and in particular, it can be confirmed that the physical properties of the hybrid hydrogels of Examples 1-2 and 1-3 using polyethylene glycol having a large molecular weight are excellent.

도 4에는 실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 3-1 내지 3-3의 하이드로겔의 물성을 나타내었다. 구체적으로, 실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 3-1 내지 3-3의 하이드로겔의 탄성 계수(왼쪽 위), 압축 강도(오른쪽 위), 인장 강도(왼쪽 아래) 및 접착 강도(오른쪽 아래)를 나타내었다.4 shows the physical properties of the hydrogels of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 3-1 to 3-3. Specifically, the elastic modulus (top left), compressive strength (top right), tensile strength (bottom left) and adhesive strength (top left) of the hydrogels of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 3-1 to 3-3 (bottom left) bottom right) is shown.

도 4를 참조하면, 동일한 분자량의 폴리에틸렌글리콜을 사용한 경우라도 폴리에틸렌글리콜이 링커로 작용한 비교예 3-1 내지 3-3보다, 제1 반응기가 제1 고분자에 직접 결합되어 가교된 실시예 1-1 내지 1-3의 하이브리드 하이드로겔의 물성이 더 우수한 것을 확인할 수 있다.4, even when polyethylene glycol of the same molecular weight is used, compared to Comparative Examples 3-1 to 3-3 in which polyethylene glycol acts as a linker, the first reactive group is directly bonded to the first polymer and cross-linked Example 1- It can be seen that the physical properties of the hybrid hydrogels of 1 to 1-3 are better.

도 5에는 실시예 2-2 및 비교예 4-1 내지 4-2의 하이드로겔의 물성을 나타내었다. 구체적으로, 실시예 2-2 및 비교예 4-1 내지 4-2의 하이드로겔의 탄성 계수(왼쪽 위), 압축 강도(오른쪽 위), 인장 강도(왼쪽 아래) 및 접착 강도(오른쪽 아래)를 나타내었다.5 shows the physical properties of the hydrogels of Example 2-2 and Comparative Examples 4-1 to 4-2. Specifically, the elastic modulus (upper left), compressive strength (upper right), tensile strength (lower left) and adhesive strength (lower right) of the hydrogels of Examples 2-2 and Comparative Examples 4-1 to 4-2 indicated.

도 5을 참조하면, 선형 폴리에틸렌글리콜을 사용하여 제조한 실시예 2-2의 하이드로겔의 물성이 다지형 폴리에틸렌글리콜을 사용하여 제조한 비교예 4-1 내지 4-2의 하이드로겔보다 우수한 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5, it can be confirmed that the physical properties of the hydrogel of Example 2-2 prepared using linear polyethylene glycol are superior to those of the hydrogel of Comparative Examples 4-1 to 4-2 prepared using multi-regional polyethylene glycol. can

도 6에는 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 1 및 비교예 2-3의 하이드로겔의 물성을 나타내었다. 구체적으로, 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 1 및 비교예 2-3의 하이드로겔의 탄성 계수(왼쪽 위), 압축 강도(오른쪽 위), 인장 강도(왼쪽 아래) 및 접착 강도(오른쪽 아래)를 나타내었다.6 shows the physical properties of the hydrogels of Examples 2-1 to 2-3, Comparative Examples 1 and 2-3. Specifically, the elastic modulus (upper left), compressive strength (upper right), tensile strength (lower left) and adhesive strength (upper left) of the hydrogels of Examples 2-1 to 2-3, Comparative Examples 1 and 2-3 bottom right) is shown.

도 6를 참조하면, 실시예 2-1 내지 2-3에서 제조한 하이브리드 하이드로겔의 물성이 비교예 1 및 비교예 2-3의 단일 고분자로 제조된 하이드로겔에 비하여 우수한 것을 확인할 수 있고, 특히 제1 고분자와 제2 고분자의 중량비가 1:1 또는 1:3인 실시예 2-2 및 2-3의 물성이 우수한 것을 확인할 수 있다.6, it can be seen that the physical properties of the hybrid hydrogels prepared in Examples 2-1 to 2-3 are superior to those of the hydrogels prepared with a single polymer of Comparative Examples 1 and 2-3, and in particular, It can be seen that the physical properties of Examples 2-2 and 2-3 in which the weight ratio of the first polymer to the second polymer is 1:1 or 1:3 are excellent.

도 7에는 실시예 3-1 내지 3-3의 하이드로겔의 물성을 나타내었다. 구체적으로, 실시예 3-1 내지 3-3의 하이드로겔의 탄성 계수(왼쪽 위), 압축 강도(오른쪽 위), 인장 강도(왼쪽 아래) 및 접착 강도(오른쪽 아래)를 나타내었다.7 shows the physical properties of the hydrogels of Examples 3-1 to 3-3. Specifically, the elastic modulus (upper left), compressive strength (upper right), tensile strength (lower left) and adhesive strength (lower right) of the hydrogels of Examples 3-1 to 3-3 were shown.

도 8에는 실시예 4-1 내지 4-3의 하이드로겔의 물성을 나타내었다. 구체적으로, 실시예 4-1 내지 4-3의 하이드로겔의 탄성 계수(왼쪽 위), 압축 강도(오른쪽 위), 인장 강도(왼쪽 아래) 및 접착 강도(오른쪽 아래)를 나타내었다.8 shows the physical properties of the hydrogels of Examples 4-1 to 4-3. Specifically, the elastic modulus (upper left), compressive strength (upper right), tensile strength (lower left) and adhesive strength (lower right) of the hydrogels of Examples 4-1 to 4-3 were shown.

도 9에는 실시예 5-1 내지 5-3의 하이드로겔의 물성을 나타내었다. 구체적으로, 실시예 5-1 내지 5-3의 하이드로겔의 탄성 계수(왼쪽 위), 압축 강도(오른쪽 위), 인장 강도(왼쪽 아래) 및 접착 강도(오른쪽 아래)를 나타내었다.9 shows the physical properties of the hydrogels of Examples 5-1 to 5-3. Specifically, the elastic modulus (upper left), compressive strength (upper right), tensile strength (lower left) and adhesive strength (lower right) of the hydrogels of Examples 5-1 to 5-3 were shown.

도 10에는 실시예 6-1 내지 6-3의 하이드로겔의 물성을 나타내었다. 구체적으로, 실시예 7-1 내지 7-3의 하이드로겔의 탄성 계수(왼쪽 위), 압축 강도(오른쪽 위), 인장 강도(왼쪽 아래) 및 접착 강도(오른쪽 아래)를 나타내었다.10 shows the physical properties of the hydrogels of Examples 6-1 to 6-3. Specifically, the elastic modulus (upper left), compressive strength (upper right), tensile strength (lower left) and adhesive strength (lower right) of the hydrogels of Examples 7-1 to 7-3 were shown.

도 11에는 실시예 7-1 내지 7-3의 하이드로겔의 물성을 나타내었다. 구체적으로, 실시예 7-1 내지 7-3의 하이드로겔의 탄성 계수(왼쪽 위), 압축 강도(오른쪽 위), 인장 강도(왼쪽 아래) 및 접착 강도(오른쪽 아래)를 나타내었다.11 shows the physical properties of the hydrogels of Examples 7-1 to 7-3. Specifically, the elastic modulus (upper left), compressive strength (upper right), tensile strength (lower left) and adhesive strength (lower right) of the hydrogels of Examples 7-1 to 7-3 were shown.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 제1 고분자가 각각 헤파린, 히알루론산 또는 알지네이트로 달라지더라도 우수한 물성을 달성할 수 있는 것을 확인할 수 있고, 도 10 내지 도 11을 참조하면 제1 반응기 및 제2 반응기가 달라지더라도 역시 하이드로겔의 우수한 물성이 확보되는 것을 확인할 수 있다. 7 to 9 , it can be seen that excellent physical properties can be achieved even if the first polymer is changed to heparin, hyaluronic acid, or alginate, respectively, and referring to FIGS. 10 to 11 , the first reactor and the second Even if the reactor is changed, it can be confirmed that the excellent physical properties of the hydrogel are also secured.

상기 내용을 종합하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 하이드로겔은 탄성 계수, 압축 강도, 인장 강도 및 접착 강도가 높아 기계적 물성이 우수한 것을 확인할 수 있으며, 특히 제2 고분자의 분자량이 커질수록 기계적 물성이 우수한 것을 확인할 수 있다. Summarizing the above, it can be seen that the hybrid hydrogel according to an embodiment of the present invention has excellent mechanical properties due to high elastic modulus, compressive strength, tensile strength and adhesive strength. In particular, as the molecular weight of the second polymer increases, the mechanical It can be seen that the physical properties are excellent.

생체적합성 평가 Biocompatibility Assessment

실험예 2: 세포 생존율 평가Experimental Example 2: Evaluation of cell viability

C2C12를 트립신 처리하고, 원심 분리하고, 계수하고, 10 % 소 태아 혈청(Wisent(Saint-Bruno, Quebec, Canada)) 및 1 % 페니실린-스트렙토마이신(P/S, Gibco BRL(Grand Island, NY, USA))가 보충된 DMEM 성장 배지에 조심스럽게 현탁하여 5 x 103 세포/ml의 밀도에서 균질한 세포 용액을 얻었다. 3 중의 하이드로겔은 하이드로겔 형성 부분의 방법에 따라 24-웰 플레이트에서 제작되었다. 그러나 둘 베코의 인산염 완충 식염수를 사용하여 폴리머, HRP 및 H2O2 용액을 준비했으며, 멸균을 위해 주사기 필터 (구멍 크기 0.2m)를 사용하여 여과했다. 30 분 이내에 겔화 및 안정화 후, 하이드로겔은 표준 배양 조건 (37 ℃ 및 5 % CO2)에서 준비된 1mL 세포 용액과 함께 배양하였다. 배지는 2 일마다 교체하였다. 세포 증식은 WST-1 분석 방법으로 정량화하였다. 각 하이드로겔 웰을 1 mL의 새로운 배지로 교체하고 100 μL WST-1 시약을 각 샘플 웰에 첨가했다. 플레이트를 5 % CO2 하에 37 ℃의 온도에서 1 시간 동안 배양한 후 반응액 100 μL를 96-웰 플레이트로 옮겼다. 광학 밀도(O.D)를 마이크로 플레이트 분광 광도계 (VersaMax Tunable Microplate reader, Molecular Devices, USA)를 사용하여 450nm에서 측정하였다. 상기 측정을 세번 수행하였다. C2C12 was trypsinized, centrifuged, counted, and 10% fetal bovine serum (Wisent, Saint-Bruno, Quebec, Canada) and 1% penicillin-streptomycin (P/S, Gibco BRL (Grand Island, NY)). USA))) was carefully suspended in DMEM growth medium to obtain a homogeneous cell solution at a density of 5 x 10 3 cells/ml. The hydrogels in triplicate were prepared in 24-well plates according to the method of the hydrogel formation section. However, Dulbecco's phosphate buffered saline was used to prepare polymer, HRP and H 2 O 2 solutions, which were filtered using a syringe filter (pore size 0.2 m) for sterilization. After gelation and stabilization within 30 min, the hydrogel was incubated with 1 mL cell solution prepared under standard culture conditions (37 °C and 5% CO 2 ). The medium was changed every 2 days. Cell proliferation was quantified by the WST-1 assay method. Each hydrogel well was replaced with 1 mL of fresh medium and 100 μL WST-1 reagent was added to each sample well. The plate was incubated for 1 hour at 37 °C under 5% CO 2 , and then 100 μL of the reaction solution was transferred to a 96-well plate. Optical density (OD) was measured at 450 nm using a microplate spectrophotometer (VersaMax Tunable Microplate reader, Molecular Devices, USA). The measurement was performed three times.

상기 하이드로겔을 각각 실시예 1-1 내지 1-3, 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 1 및 비교예 2-1 내지 2-3의 하이드로겔로 하여 상기와 동일하게 실험하고, 세포 부착력을 측정하였다. The hydrogels were tested in the same manner as above using the hydrogels of Examples 1-1 to 1-3, Examples 2-1 to 2-3, Comparative Examples 1 and 2-1 to 2-3, respectively, Cell adhesion was measured.

도 12에 실시예 1-1 내지 1-3, 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 1 및 비교예 2-1 내지 2-3의 하이드로겔에서 배양된 C2C12의 WST-1 분석을 사용하여 측정한 세포 부착력 그래프를 나타내었다. In FIG. 12, the WST-1 analysis of C2C12 cultured in the hydrogel of Examples 1-1 to 1-3, Examples 2-1 to 2-3, Comparative Example 1 and Comparative Examples 2-1 to 2-3 was used. A graph of the measured cell adhesion is shown.

도 12를 참조하면, 실시예 1-1 내지 1-3에서 제조한 하이브리드 하이드로겔이 기존의 세포 친화성이 우수한 젤라틴 하이드로겔인 비교예 1과 유사한 수준의 세포 부착성 및 친화성을 보이는 것을 확인할 수 있으며, 실시예 2-1 내지 2-3에서 제조한 하이브리드 하이드로겔 또한 기존 세포 친화성이 우수한 젤라틴 하이드로겔인 비교예 1과 유사한 수준의 부착성 및 세포 친화성을 보이는 것을 확인할 수 있다. 12, it can be seen that the hybrid hydrogels prepared in Examples 1-1 to 1-3 show similar levels of cell adhesion and affinity to Comparative Example 1, which is a gelatin hydrogel having excellent cell affinity. It can be confirmed that the hybrid hydrogels prepared in Examples 2-1 to 2-3 also show adhesion and cell affinity similar to those of Comparative Example 1, which is a gelatin hydrogel having excellent cell affinity.

실험예 3: 약물방출능 평가Experimental Example 3: Evaluation of drug release ability

실시예 1-1 내지 1-3, 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 1 및 비교예 2-1 내지 2-3의 하이드로겔의 전구체 용액을 PBS에 용해시키고 약물(덱사메타손(Dexamethasone, Dex): 10 mg/㎖)와 혼합한 혼합물을 2개의 분취량으로 나누었다. 하나의 분취액에 HRP (0.04 mg/㎖)를 첨가하고 다른 분취액에 H2O2 (0.6 wt%)를 첨가하였다 (polymer : Dex : HRP / H2O2 = 8 : 1 : 1의 부피비). 약물 담지된 하이드로겔은 2개의 분취량을 혼합함으로써 형성되었다. HRP, H2O2 및 약물의 최종 실험 조건은 각각 0.004 mg/㎖, 0.01-0.03 wt%, 1 mg/㎖ (Dex)이었다. 이어서, 1 ㎖ PBS 완충액을 하이드로겔에 첨가하고 37 ℃에서 배양하였다. 미리 정해둔 시간 간격으로, 상층액을 수집하여 영하 20 ℃에 보관하고 새로운 PBS 완충액을 추가하였다. 수집된 완충액 속 Dex의 농도는 흡광도를 241 nm에서 측정하여 분석하였다. Dex의 누적 방출 백분율은 하기 수학식으로 계산되었다(C: 수입된 완충액 내의 Dex 방출 농도, Co: 초기 Dex의 농도).The precursor solutions of the hydrogels of Examples 1-1 to 1-3, Examples 2-1 to 2-3, Comparative Example 1 and Comparative Examples 2-1 to 2-3 were dissolved in PBS, and a drug (Dexamethasone, Dex): 10 mg/ml) and divided into two aliquots. HRP (0.04 mg/ml) was added to one aliquot and H 2 O 2 (0.6 wt%) was added to the other aliquot (polymer : Dex : HRP / H 2 O 2 = 8 : 1 : 1 by volume) ). The drug loaded hydrogel was formed by mixing two aliquots. The final experimental conditions of HRP, H 2 O 2 and drug were 0.004 mg/ml, 0.01-0.03 wt%, and 1 mg/ml (Dex), respectively. Then, 1 ml PBS buffer was added to the hydrogel and incubated at 37 °C. At predetermined time intervals, the supernatant was collected, stored at -20 °C and fresh PBS buffer was added. The concentration of Dex in the collected buffer was analyzed by measuring the absorbance at 241 nm. The cumulative release percentage of Dex was calculated by the following equation (C: Dex release concentration in the imported buffer, Co: initial Dex concentration).

[수학식][Equation]

Dex 방출 (%) = C / Co Х 100Dex emission (%) = C / Co Х 100

상기 하이드로겔을 각각 실시예 1-1 내지 1-3, 비교예 1 및 비교예 2-1 내지 2-3의 하이드로겔로 하여 약물 방출능을 평가하고, 도 13에 실시예 1-1 내지 1-3, 비교예 1 및 비교예 2-1 내지 2-3의 하이드로겔, 도 14에 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 1 및 비교예 2-3의 하이드로겔의 시간에 따른 약물 누적 방출 백분율 그래프를 나타내었다.The hydrogel was evaluated for drug release ability by using the hydrogels of Examples 1-1 to 1-3, Comparative Examples 1 and 2-1 to 2-3, respectively, and Examples 1-1 to 1 in FIG. 13 -3, the hydrogels of Comparative Examples 1 and 2-1 to 2-3, and the hydrogels of Examples 2-1 to 2-3, Comparative Examples 1 and 2-3 in FIG. 14 according to time A graph of the cumulative release percentage is shown.

도 13를 참조하면, PEG의 분자량이 증가할수록 약물 방출 수준이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 13 , it was confirmed that the drug release level increased as the molecular weight of PEG increased.

도 14를 참고하면, PEG의 함량이 증가할수록 약물방출 수준이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 14 , it was confirmed that the drug release level increased as the content of PEG increased.

실험예 4: 약물의 분자량에 따른 방출능 평가Experimental Example 4: Evaluation of release ability according to molecular weight of drug

실시예 2-3의 하이드로겔을 사용하고, 392.464 g/mol의 분자량을 갖는 덱사메타손 또는 66.5 kg/mol의 분자량을 갖는 보빈 세럼 알부민을 사용한 것을 제외하고는 실험예 3과 동일한 방법으로 누적 방출 백분율을 도출하였다. Using the hydrogel of Example 2-3, and using dexamethasone having a molecular weight of 392.464 g/mol or bobbin serum albumin having a molecular weight of 66.5 kg/mol, the cumulative release percentage was measured in the same manner as in Experimental Example 3 derived.

도 15에는 실시예 2-3의 하이드로겔의 덱사메타손 또는 보빈 세럼 알부민의 시간에 따른 약물 누적 방출 백분율을 나타내었다.15 shows the cumulative drug release percentage with time of dexamethasone or bobbin serum albumin of the hydrogel of Example 2-3.

도 15를 참조하면, 덱사메타손과 같은 작은 분자량의 약물은 하이드로겔에서 비교적 더 쉽게 방출되어 보빈 세럼 알부민과 같은 거대분자 약물보다 빠른 방출 속도를 나타냈다.Referring to FIG. 15 , a drug with a small molecular weight, such as dexamethasone, was relatively more easily released from the hydrogel, indicating a faster release rate than a macromolecular drug such as bobbin serum albumin.

Claims (22)

2 이상의 제1 반응기를 함유하는 제1 고분자; 및
하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 주쇄 및 상기 주쇄의 양 말단에 결합되는 제2 반응기를 함유하는 제2 고분자;를 포함하고,
상기 제1 반응기와 상기 제2 반응기의 반응에 의하여 상기 제1 고분자와 상기 제2 고분자가 가교되고,
상기 제2 고분자의 중량평균분자량은 1,000 이상 20,000 이하인 하이브리드 하이드로겔:
[화학식 1]
Figure pat00005

a first polymer containing two or more first reactive groups; and
A second polymer comprising a main chain including a repeating unit represented by the following formula (1) and a second reactive group bonded to both ends of the main chain;
The first polymer and the second polymer are cross-linked by the reaction of the first reactive group and the second reactive group,
A hybrid hydrogel having a weight average molecular weight of 1,000 or more and 20,000 or less of the second polymer:
[Formula 1]
Figure pat00005

제1항에 있어서,
상기 제1 고분자와 상기 제2 고분자의 중량비는 3:1 내지 1:3인 것인 하이브리드 하이드로겔.
According to claim 1,
The weight ratio of the first polymer to the second polymer is 3:1 to 1:3 hybrid hydrogel.
제1항에 있어서,
상기 제2 고분자는 선형 구조인 것인 하이브리드 하이드로겔.
According to claim 1,
The second polymer is a hybrid hydrogel having a linear structure.
제1항에 있어서,
상기 제1 고분자는 젤라틴, 키토산, 헤파린, 셀룰로스, 덱스트란, 덱스트란 설페이트, 콘드로이틴 설페이트, 케라탄 설페이트, 더마탄 설페이트, 알지네이트, 콜라겐, 알부민, 피브로넥틴, 라미닌, 엘라스틴, 비트로넥틴, 히알루론산, 피브리노겐, 카라기난 및 아가로스 중 적어도 하나를 포함하는 것인 하이브리드 하이드로겔.
According to claim 1,
The first polymer is gelatin, chitosan, heparin, cellulose, dextran, dextran sulfate, chondroitin sulfate, keratan sulfate, dermatan sulfate, alginate, collagen, albumin, fibronectin, laminin, elastin, vitronectin, hyaluronic acid, fibrinogen , A hybrid hydrogel comprising at least one of carrageenan and agarose.
제1항에 있어서,
상기 제1 반응기는 페놀 유도체, 티올, (메트)아크릴아미드, 시클로덱스트린, N-히드록시석신이미드, 퓨란, 도파 중 어느 하나인 것인 하이브리드 하이드로겔.
According to claim 1,
The first reactive group is a phenol derivative, thiol, (meth) acrylamide, cyclodextrin, N-hydroxysuccinimide, furan, hybrid hydrogel of any one of dopa.
제1항에 있어서,
상기 제2 반응기는 페놀 유도체, 바이닐 설폰, (메트)아크릴레이트, 말레이미드, 아다만테인, 아민, 도파 중 어느 하나인 것인 하이브리드 하이드로겔.
According to claim 1,
The second reactive group is a phenol derivative, vinyl sulfone, (meth) acrylate, maleimide, adamantane, amine, hybrid hydrogel of any one of dopa.
제1항에 있어서,
상기 제1 반응기 및 상기 제2 반응기는 페놀 유도체이고,
상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 홀스래디쉬 퍼록시데이즈(horseradish peroxidase) 및 과산화수소 첨가에 의하여 인시튜(in situ) 가교된 것인 하이브리드 하이드로겔.
According to claim 1,
The first reactive group and the second reactive group are phenol derivatives,
The hybrid hydrogel wherein the first polymer and the second polymer are cross-linked in situ by horseradish peroxidase and hydrogen peroxide addition.
제1항에 있어서,
상기 제1 반응기는 티올이고 상기 제2 반응기는 바이닐 설폰이고,
상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 상기 티올과 상기 바이닐 설폰의 반응에 의하여 가교된 것인 하이브리드 하이드로겔.
According to claim 1,
wherein the first reactive group is a thiol and the second reactive group is vinyl sulfone;
The first polymer and the second polymer is a hybrid hydrogel that is cross-linked by the reaction of the thiol and the vinyl sulfone.
제1항에 있어서,
상기 제1 반응기는 (메트)아크릴아미드이고 상기 제2 반응기는 (메트)아크릴레이트이고,
상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 상기 (메트)아크릴아미드와 상기 (메트)아크릴레이트의 반응에 의하여 가교된 것인 하이브리드 하이드로겔.
According to claim 1,
The first reactive group is (meth) acrylamide and the second reactive group is (meth) acrylate,
The first polymer and the second polymer is a hybrid hydrogel that is cross-linked by the reaction of the (meth) acrylamide and the (meth) acrylate.
제1항에 있어서,
상기 제1 반응기 간의 반응에 의하여 상기 제1 고분자 간이 더 연결되고, 상기 제2 반응기 간의 반응에 의하여 상기 제2 고분자 간이 더 연결되는 것인 하이브리드 하이드로겔.
According to claim 1,
The hybrid hydrogel that the first polymer is further connected by the reaction between the first reactive groups, and the second polymer is further connected by the reaction between the second reactive groups.
제1항에 있어서,
상기 하이드로겔은 추가로 페놀, 아닐린, 아민 또는 티올 그룹을 지닌 생리활성 물질을 포함하여 인시튜(in situ) 가교 형성된 것인 하이브리드 하이드로겔.
According to claim 1,
The hydrogel is a hybrid hydrogel that is crosslinked in situ including a physiologically active material having an additional phenol, aniline, amine or thiol group.
제1항에 있어서,
상기 하이드로겔은 추가로 티로신(tyrosine)을 포함하는 펩타이드인 생리활성 물질을 포함하여 인시튜(in situ) 가교 형성된 것인 하이브리드 하이드로겔.
According to claim 1,
The hydrogel is a hybrid hydrogel that is cross-linked in situ including a physiologically active material that is a peptide containing tyrosine additionally.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 하이드로겔을 포함하는 조직 접착 및 지혈용 소재.
A material for tissue adhesion and hemostasis comprising the hybrid hydrogel according to any one of claims 1 to 12.
제13항에 있어서,
상기 소재는 혈관 외과 영역을 포함한 뇌신경 외과수술; 뼈의 접착을 포함한 정형외과 수술; 열상 환자의 지혈; 대퇴동맥의 봉합; 백내장 절개 봉합, 연골 및 관절연골 치유; 피부 접합; 장기/분비선 절개면 지혈; 위장관 분합; 및 힘줄 및 인대 치유로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에 적용된 것인 조직 접착 및 지혈용 소재.
14. The method of claim 13,
The material is a cranial nerve surgery including a vascular surgical area; orthopedic surgery, including bone adhesion; hemostasis in lacerations; suture of the femoral artery; cataract incision sutures, cartilage and articular cartilage healing; skin bonding; organ/secretory incision hemostasis; gastrointestinal division; And material for tissue adhesion and hemostasis applied to any one selected from the group consisting of tendon and ligament healing.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 하이드로겔을 포함하는 조직재생 및 충진용 임플란트 소재.
An implant material for tissue regeneration and filling comprising the hybrid hydrogel according to any one of claims 1 to 12.
제15항에 있어서,
상기 임플란트 소재는 연골 재생(cartilage regeneration), 골 재생(bone regeneration), 치주골 재생, 피부 재생(skin regeneration), 심근 재생(cardiac tissue regeneration), 인공 수정체(artificial intraocular lens), 척수 신경 재생(spinal cord regeneration), 뇌신경 재생(cranial regeneration), 성대 재생 및 충진제(vocal regeneration and augmentation), 유착 방지막 (adhesion barrier), 요실금 치료제(urinary incontinence treatment), 주름 제거(wrinkles removal)용 충진제, 화상 치료 제(wound dressing), 조직 충진제(tissue augmentation) 및 척추 추간판 치료제(intervertebral disc treatment)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에 적용된 것인 조직재생 및 충진용 임플란트 소재.
16. The method of claim 15,
The implant material includes cartilage regeneration, bone regeneration, periodontal bone regeneration, skin regeneration, cardiac tissue regeneration, artificial intraocular lens, spinal nerve regeneration Cord regeneration), cranial regeneration, vocal regeneration and augmentation, adhesion barrier, urinary incontinence treatment, wrinkle removal filler, burn treatment agent ( wound dressing), tissue augmentation, and an implant material for tissue regeneration and filling that is applied to any one selected from the group consisting of intervertebral disc treatment.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 하이드로겔을 포함하는 생리활성물질 또는 약물 전달체용 담체.
A carrier for a physiologically active substance or drug carrier comprising the hybrid hydrogel according to any one of claims 1 to 12.
제17항에 있어서,
상기 생리활성물질 또는 약물은, 펩타이드 또는 단백질 의약품; 항균제; 항암제; 및 항염증제;로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 생리활성물질 또는 약물 전달체용 담체.
18. The method of claim 17,
The physiologically active substance or drug is a peptide or protein drug; antibacterial agents; anticancer drugs; and an anti-inflammatory agent; a carrier for a physiologically active substance or drug carrier comprising at least one selected from the group consisting of.
제18항에 있어서,
상기 펩타이드 또는 단백질 의약품은 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor; FGF), 혈관내피세포 성장인자(vascular endothelial growth factor; VEGF), 전환 성장인자(transforming growth factor; TGF), 골형성 성장인자(bone morphogenetic protein; BMP), 인간성장호르몬(hGH), 돼지성장호르몬(pGH), 백혈구성장인자(G-CSF), 적혈구성장인자(EPO), 대식세포성장인자(M-CSF), 종양 괴사 인자(TNF), 상피세포 성장인자(EGF), 혈소판유도성장인자(PDGF), 인터페론-α,β,γ, 인터루킨-2(IL-2), 칼시토닌, 신경성장인자(NGF), 성장호르몬 방출인자, 엔지오텐신, 황체형성 호르몬 방출 호르몬(LHRH), 황체 형성 호르몬 방출 호르몬 작동약(LHRH agonist), 인슐린, 갑상선 자극 호르몬 방출 호르몬(TRH), 엔지오 스태틴, 엔도스태틴, 소마토스타틴, 글루카곤, 엔도르핀, 바시트라신, 머게인, 콜리스틴, 단일 항체, 백신류 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인 생리활성 물질 또는 약물 전달체용 담체.
19. The method of claim 18,
The peptide or protein drug is fibroblast growth factor (FGF), vascular endothelial growth factor (VEGF), transforming growth factor (TGF), bone morphogenetic growth factor (bone morphogenetic) protein; BMP), human growth hormone (hGH), porcine growth hormone (pGH), leukocyte growth factor (G-CSF), red blood cell growth factor (EPO), macrophage growth factor (M-CSF), tumor necrosis factor (TNF) ), epithelial growth factor (EGF), platelet-derived growth factor (PDGF), interferon-α,β,γ, interleukin-2 (IL-2), calcitonin, nerve growth factor (NGF), growth hormone releasing factor, angio Tensin, luteinizing hormone releasing hormone (LHRH), luteinizing hormone releasing hormone agonist (LHRH agonist), insulin, thyroid stimulating hormone releasing hormone (TRH), angiostatin, endostatin, somatostatin, glucagon, endorphin, bacitra A carrier for a physiologically active substance or drug carrier, which is any one selected from the group consisting of syn, mergain, colistin, single antibody, vaccines, and mixtures thereof.
제18항에 있어서,
상기 항균제는 미노싸이클린, 테트라싸이클린, 오플록사신, 포스포마이신, 머게인, 프로플록사신, 암피실린, 페니실린, 독시싸이클린, 티에나마이신, 세팔로스포린, 노르카디신, 겐타마이신, 네오마이신, 가나마이신, 파로모마이신, 미크로 노마이신, 아미카신, 토브라마이신, 디베카신, 세포탁신, 세파클러, 에리스로마이신, 싸이프로플록사신, 레보플록사신, 엔옥사신, 반코마이신, 이미페넴, 후시딕산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인 생리활성 물질 또는 약물 전달체용 담체.
19. The method of claim 18,
The antibacterial agent is minocycline, tetracycline, ofloxacin, fosfomycin, megain, profloxacin, ampicillin, penicillin, doxycycline, thienamycin, cephalosporin, norkadisin, gentamicin, neomycin, kanamycin , paromomycin, micronomycin, amikacin, tobramycin, dibecacin, cefotaxin, cefaclor, erythromycin, cyprofloxacin, levofloxacin, enoxacin, vancomycin, imipenem, fusidic acid and mixtures thereof A carrier for a physiologically active substance or drug delivery that is any one selected from the group consisting of.
제18항에 있어서,
상기 항암제는 파클리탁셀, 텍소티어, 아드리아마이신, 엔도스타틴, 앤지오스타틴, 미토마이신, 블레오마이신, 시스플레틴, 카보플레틴, 독소루비신, 다우노루비신, 이다루비신, 5-플로로우라실, 메토트렉세이트, 엑티노마이신-D 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인 생리활성 물질 또는 약물 전달체용 담체.
19. The method of claim 18,
The anticancer agent is paclitaxel, texotere, adriamycin, endostatin, angiostatin, mitomycin, bleomycin, cisplatin, carbopletin, doxorubicin, daunorubicin, idarubicin, 5-fluorouracil, methotrexate, ect A carrier for a physiologically active substance or drug carrier, which is any one selected from the group consisting of tinomycin-D and mixtures thereof.
제18항에 있어서,
상기 항염증제는 아세토아민펜, 아스피린, 이부프로펜, 디크로페낙, 인도메타신, 피록시캄, 페노프로펜, 플루비프로펜, 케토프로펜, 나프 록센, 수프로펜, 록소프로펜, 시녹시캄, 테녹시캄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인 생리활성 물질 또는 약물 전달체용 담체.
19. The method of claim 18,
The anti-inflammatory agent is acetoaminephen, aspirin, ibuprofen, dicrofenac, indomethacin, piroxicam, fenoprofen, flubiprofen, ketoprofen, naproxen, suprofen, loxoprofen, synox Sicam, tenoxicam, and any one selected from the group consisting of mixtures thereof, a carrier for a physiologically active substance or drug delivery.
KR1020200144551A 2020-11-02 2020-11-02 Hybrid hydrogel and biomedical applications thereof KR102437315B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200144551A KR102437315B1 (en) 2020-11-02 2020-11-02 Hybrid hydrogel and biomedical applications thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200144551A KR102437315B1 (en) 2020-11-02 2020-11-02 Hybrid hydrogel and biomedical applications thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
KR20220059217A true KR20220059217A (en) 2022-05-10
KR102437315B1 KR102437315B1 (en) 2022-08-30
KR102437315B9 KR102437315B9 (en) 2023-03-23

Family

ID=81591902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200144551A KR102437315B1 (en) 2020-11-02 2020-11-02 Hybrid hydrogel and biomedical applications thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102437315B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116159186A (en) * 2022-09-05 2023-05-26 四川大学 Biphase modified hydrogel for articular cartilage repair and preparation method thereof
EP4289414A1 (en) * 2022-06-08 2023-12-13 ETH Zürich Tissue protective hydrogel
KR20240041148A (en) 2022-09-22 2024-03-29 한국기초과학지원연구원 Composite hydrogel-scaffold support manufacturing method and composite hydrogel-scaffold support prepared accordingly

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100595746B1 (en) * 2001-09-18 2006-06-30 세키스이가세이힝코교가부시키가이샤 Polymeric hydrogel
KR20110002741A (en) * 2009-07-02 2011-01-10 아주대학교산학협력단 In situ forming hydrogel and biomedical use thereof
KR20120090039A (en) * 2009-07-31 2012-08-16 아센디스 파마 에이에스 Biodegradable polyethylene glycol based water-insoluble hydrogels
KR20190028462A (en) * 2016-07-06 2019-03-18 존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드 Silicone hydrogels containing polyamides
KR20200103571A (en) * 2019-02-25 2020-09-02 한양대학교 산학협력단 In vivo monitoring system for neural stem cell therapy based on neuronal differentiation specific surface antigen expression

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100595746B1 (en) * 2001-09-18 2006-06-30 세키스이가세이힝코교가부시키가이샤 Polymeric hydrogel
KR20110002741A (en) * 2009-07-02 2011-01-10 아주대학교산학협력단 In situ forming hydrogel and biomedical use thereof
KR20120090039A (en) * 2009-07-31 2012-08-16 아센디스 파마 에이에스 Biodegradable polyethylene glycol based water-insoluble hydrogels
KR20190028462A (en) * 2016-07-06 2019-03-18 존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드 Silicone hydrogels containing polyamides
KR20200103571A (en) * 2019-02-25 2020-09-02 한양대학교 산학협력단 In vivo monitoring system for neural stem cell therapy based on neuronal differentiation specific surface antigen expression

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Y Loan To Nguyen et al. Injectable Gelatin-Polyethylene Glycol Hybrid Hydrogels with Tunable Mechanical Properties for Biomedical Applications. 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집, 44(1), 70. (2019.04.12.) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4289414A1 (en) * 2022-06-08 2023-12-13 ETH Zürich Tissue protective hydrogel
CN116159186A (en) * 2022-09-05 2023-05-26 四川大学 Biphase modified hydrogel for articular cartilage repair and preparation method thereof
KR20240041148A (en) 2022-09-22 2024-03-29 한국기초과학지원연구원 Composite hydrogel-scaffold support manufacturing method and composite hydrogel-scaffold support prepared accordingly

Also Published As

Publication number Publication date
KR102437315B9 (en) 2023-03-23
KR102437315B1 (en) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102437315B1 (en) Hybrid hydrogel and biomedical applications thereof
KR101522462B1 (en) Preparation Method of In situ forming Hydrogel Using Enzyme-Immobilized Supports and Biomedical Use Thereof
KR101103423B1 (en) In situ forming hydrogel for tissue adhesives and biomedical use thereof
Bae et al. Injectable biodegradable hydrogels: progress and challenges
Lee et al. Injectable hydrogel systems crosslinked by horseradish peroxidase
Banks et al. Chemical modification of alginate for controlled oral drug delivery
KR101091028B1 (en) In situ forming hydrogel and biomedical use thereof
KR101783308B1 (en) Injectable tissue adhesive hydrogels including gamma cyclodextrins and biomedical use thereof
US11185607B2 (en) Preparation method of calcium peroxide-mediated in situ crosslinkable hydrogel as a sustained oxygen-generating matrix, and biomedical use thereof
CN106075549B (en) Tissue sealing glue composition, tissue sealing glue and preparation method and application thereof
Paez et al. Thiol-methylsulfone-based hydrogels for 3D cell encapsulation
JP2004534111A (en) Bifunctional modified hydrogel
AU3220400A (en) Biomaterials formed by nucleophilic addition reaction to conjugated unsaturated groups
Olov et al. Injectable hydrogels for bone and cartilage tissue engineering: a review
JPWO2003090765A1 (en) Medical composition containing photocrosslinkable chitosan derivative
US20150352246A1 (en) Sealants having controlled degration
JP2002155137A (en) Nitric oxide-producing hydrogel material
Lu et al. On-demand dissoluble diselenide-containing hydrogel
KR101040561B1 (en) Enzyme-triggered injectable hydrogels and their biomedical applications
JP2022023994A (en) Organic solvent free compositions comprising protein-polymer conjugates and uses of those compositions
AU7101600A (en) Nitric oxide-producing hydrogel materials
CN106075550B (en) Medical tissue sealing glue composition, medical tissue sealing glue and preparation method and application thereof
WO2014046415A1 (en) Method for preparing in situ-formed hydrogel using enzyme-immobilized support, and biomedical use thereof
KR102004861B1 (en) Preparation method of calcium peroxide-mediated in situ crosslinkable hydrogel as a sustained oxygen-generating matrix, and biomedical use thereof
CN117159802B (en) Responsive hydrogel and preparation method and application thereof

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]