CROSSLINKED POLY(ALKYLENE OXIDE) GEL의 물성 및 약물조절방출에 관한 연구

Abstract

약물 전달체로서 활용 가능성이 있는 새로운 hydrogel로서 poly(alkyleneoxide)를 triisocyanate로 가교시킨 polymer를 합성하였다. Prepolymer로서 polyethyleneglycol, polypropyleneglycol, 그리고 poly(ethylene oxide-propylene oxide 0.15:1) block copolymer를 사용하여 gel을 합성하였고, 합성된 gel의 물성을 조사하기 위한 팽윤 실험을 하였으며 약물의 친수성/소수성에 따른 방출양상의 차이를 모델 약물의 방출 실험을 통해 조사하였다. 가교 부위에 urethane bond를 함유한 crosslinkedpoly(alkleneoxide)는 rubber elasticity를 보였으며 crosslinkedpoly(ethyleneglycol)과 crosslinked poly(ethylene oxide-propylene oxide)는 특히 건조한 상태에서도 rubbery 하였다. 팽윤 실험 결과 polymer back bone의 poly(alkylene oxide)의 친수성이 증가함에 따라 물에서의 팽윤 정도가 높아졌고 그 swelling kinetic도 일반적인 poly(acrylic acid) 계열의 gel과 유사하게 되는 것이 관찰되었다. 약물 방출 양상 조사에서 polymer 자체의 물성 및 모델 약물의 친수성/소수성 차이에 의해 그 방출 양상이 현저히 달라지며, 소수성 polymer인 PPG, PEG-PPG copolymer gel에서 친수성 모델 약물인 sodium salicylate가 방출된 경우, 약물이 polymer gel의 swelling behavior에 영향을 주어 그 방출 메카니즘을 변화시키는 것을 확인하였다. Crosslinked polyethyleneglycol의 rubber elasticity와 crosslinked polymethacrylic acid의 carboxyl group에 의한 pH sensitivity를 기대하여 polyethyleneglycol의 분자량 별로 methacrylic acid와의 interpenetrating polymer networks를 합성하였고 팽윤 실험과 약물 방출 실험을 함으로써 새로운 polyethyleneglycol-poly(methacrylic acid) full-IPNs의 물성 조사 및 약물 방출 기전을 조사하였다. pH 의존성 팽윤도는 pH 7에서 팽윤도가 pH 2에서 보다 약 4배이상 증가한 결과로 이는 낮은 pH 영역에서는 polyethyleneglycol의 ether oxygen과 methacrylic acid의 carboxyl group간의 interpolymeric complex가 형성되나 pH의 증가와 함께 carboxylic group의 해리에 의해 complex가 해리되는 현상에의한 것으로, methacrylic acid homopolymer hydrogel에 비교하여 polyethyleneglycol-poly(methacrylic acid) full-IPNs의 pH 변화에 대한 equilibrium 팽윤도의 변화가 더 큰 것을 알 수 있었다. 약물 방출 실험에서 비이온성 약물인 prednisolone과 ftorafur의 경우 polymer gel의 팽윤정도에 따라 그 방출 양상이 변화하는 swelling control의 양상을 보인반면 양이온성 약물인 propranolol에 있어서는 pH 2와 pH 7에서의 팽윤도의 차이에도 불구하고, 비이온성 약물과 비교했을 때 그 방출량 및 방출 양상이 swelling에 의존하지 않는 것으로 나타났는데 이것은 IPNs의 carboxylic group과 약물이 띤 전하 그리고 IPNs내의 interpolymer interaction이 복합적으로 작용한 결과로 사료되었다.;Polyethyleneglycol, polypropyleneglycol and block copolymer of ethyleneglycol and propyleneglycol were crosslinked by triisocyanate to form water swellable, rubbery polymer. The equilibrium swelling ratios of the hrdrogels were determined in water and ethanol. Solvent uptake range from 3-7% to 60% was observed according to the hydrophilic properties of prepolymer. Model drugs, sodium salicylate and prednisolone were incorporated by swelling loading. The hydrophilic properties of sodium salicylate affected the drug release mechanisms possibly due to changing swelling behaviors of hydrophobic devices. Polyethyleneglycol (PEG) - poly(methacrylicacid) (PMAA) inter-penetrating polymer networks (IPNs) were prepared via matrix polymerization of methacrylic acid (MAA) with PEG prepolymer with different molocular weights. The equilibrium swelling of PEG-PMAA IPNs was determined in various pH medium and swelling ratio ranged from 20% to 80-90%. PEG-PMAA IPNs were more affectd by pH defference compared with homo poly(MAA) gel, due to protonation and deprotonation of the PMAA network, followed by reversible formation dissociation of the interpelymer complex due to hydrogen bonding between PEG and PMAA within IPNs matrices. Propronolol, ftorafur and prednisolone were incorporated to IPHs matrices as a model drug. In nonionizable drug such as ftorafur and prednisolone, the release mechanism was controlled by swelling, while the release pattern of propranolol was less affected by swelling due to ionic interaction of charged drug and polymer network, and interpolymer interactions in IPNs matrices.