Reverse Thermogelling Peptide Copolymers

Abstract

본 연구는 일정한 농도 이상에서 온도를 증가시킴에 따라 수용액에서 수화젤로 전이가 일어나는 폴리에틸렌글리콜/폴리펩타이드 (PEG/PP) 블록 공중합체에 관한 것으로 이 물질 및 의약전달, 조직공학 등, 이 물질의 의학적 응용을 포함한다. 폴리에틸렌 글리콜은 분자량 1000이고, 폴리펩타이드는 아미노산 5개를 포함하는 공중합체이다. 아미노산은 알라닌, 페닐알라닌으로 구성되어있다. 본 연구는 온도 민감성 폴리에틸렌글리콜-폴리(알라닌-co-페닐알라닌)(PEG-PAF) 블록 공중합체의 제조와 그들의 의약전달시스템 및 조직공학 등, 의학적 응용에 관한 것이다. 이들 고분자 수용액은 상온 또는 그 이하에서는 용액 또는 졸 상태로 존재하나, 체온 (37 oC) 근처에서는 수화젤로 전이가 일어나므로 이를 이용하여 의약전달 및 조직공학 재료로 유력시 되고 있다. 즉, 졸 상태에서 의약 또는 세포와 섞은 후에 피하 또는 근육 주사를 통하여 원하는 부위에 수화젤 (depot)을 순간적으로 만들어서 약물이 서서히 방출하거나 세포가 자라서 조직이 재생될 수 있다. 이런 생분해성 재료는 외과적 수술이 필요 없이 depot를 만들고, 살균과정이 단순한 마이클로 필터를 통하여 가능하다. 본 연구에서는 상온 또는 그 이하에서는 수용액 (졸) 상태로 존재하나, 체온에서 수화젤로 변하는 온도 민감성 졸-젤 전이 고분자에 관한 것이다. 특히, 이들 폴리펩타이드는 보관시 가수분해에 의해 안정하나, 체내 주입시에 capthecin B 등 체내 효소에 의해 분해가 될 것으로 기대되어, 보관 안정성이 뛰어나고, 분해시에 산을 방출하지 않으므로 산에 민감한 의약품의 방출 시스템으로도 기대된다. 두번째 장에서는 PEG-PAF를 클로로포름에 고분자용액을 만들어 유기화젤을 만들었다. 이것은 매우 낮은 1.0 wt. % 에서 온도가 증가하면서 투명한 졸-젤 전이를 나타내었다. 유기화 젤에서의 젤화 메커니즘은 명백히 증명되진 않았지만, 대부분의 유기화젤의 전자 현미경 상에서 섬유모양의 네트워크 구조가 보이며 지금까지 발표된 유기화 젤은 특정 녹는 점이 있어 온도가 증가하면 젤 네트워크가 붕괴되는 것으로 알려져 있다. 하지만, 여기서 발표한 PEG-PAF 유기화젤은 반대적인 특성을 지닌다. 즉 클로로포름에서 PEG-PAF (1.0 wt. % ) 용액은 낮은 온도에서 자유롭게 흘려다니지만, 온도가 20oc가 넘어서면 젤 형태가 된다. 이런 졸-젤 전이 온도는 다양한 고분자 조성 또는 고분자의 농도에 의해 조절될 수 있다. 이것의 젤화 메커니즘을 규명하기 위해 TEM과 DLS를 통해 마이셀의 사이즈를 알아보았고 DLS에서 온도를 증가시키면서 사이즈를 측정해 본 결과 온도가 증가할수록 사이즈가 줄어들었고 이것을 좀더 알아보기 위해 mPEG만 클로포름에서 온도를 증가시키면서 Intrinsic viscosity를 측정하였고 그 결과 mPEG가 온도가 증가할수록 Hydrodynamic volume이 줄어들어들면서 마이셀이 응집되어 젤이 형성된다는 것을 알 수 있었다.