PVPylated Poly(alanine) as a New Thermogelling Polymer

Abstract

In order to investigate poly(N-vinyl pyrrolidone) as an alternative to poly(ethylene glycol) in preparing a biomedical polymer, we synthesized a series of reverse thermogelling poly(N-vinyl pyrrolidone-b-alanine) (PVP-PA). The amphiphilic polymers consisting of the hydrophilic PVP block and the hydrophobic PA block formed micelles in water and the micelles aggregated as the temperature increased. FTIR spectroscopy, circular dichrosim spectroscopy, and 13C-NMR spectroscopy showed that the aggregation behaviour accompanied a change in PA conformation as well as a decrease in the molecular motion of PVP-PA. The sol-to-gel transition temperature decreased as the PA block length increased, PVP block length decreased, and L-alanine/DL-alanine ratio of PA increased. This paper suggests that PVP can be a promising alternative to poly(ethylene glycol) in designing a reverse thermogelling biomaterial.;가역적인 온도성 겔화를 보이는 생분해성 고분자의 수용액은 최소한의 침투작용으로 생체 내로 주입이 가능하기 때문에 지난 십 년간 중요하게 연구되어 왔다. 저온에서 낮은 점도의 수용액은 온도가 증가함에 따라 졸-겔의 전이가 일어난다. In-situ에서 약물을 함유시켜 만들어진 수화겔은 포접된 약물의 서방성 방출 시스템으로서의 역할을 한다. 가역적인 온도성 겔화는 고분자의 친수성과 소수성 사이의 미세한 균형으로 일어난다. 생체적합성 고분자인 폴리에스터, 폴리사카라이드, 폴리포스파진, 폴리(N-(2-히드록시프로필)메타아크릴아마이드-올리고락타이드), 폴리카보네이트, 폴리시아노아크릴레이트, 폴리펩타이드 등은 소수성 블록으로 사용이 되고, 폴리(에틸렌 글리콜)은 친수성 블록으로 사용되고 있다. 우리는 생의학적인 고분자를 만들기 위해 폴리(에틸렌 글리콜)의 대체물질로서 폴리(N-비닐피롤리돈)을 연구하고자 가역적인 온도성 겔화를 보이는 폴리(N-비닐피롤리돈-b-알라닌)(PVP-PA)의 시리즈를 합성하였다. 친수성 폴리(N-비닐피롤리돈) 블록과 소수성 폴리(알라닌) 블록으로 이루어진 양쪽성 고분자는 물에서 미셀을 형성하고, 온도가 증가함에 따라 미셀은 응집된다. Fourier 변환 적외선 분광(FTIR), 원편광 이색성 분광분석(CD), 13C-NMR 분광은 폴리(N-비닐피롤리돈-b-알라닌)(PVP-PA) 수용액의 졸-겔 전이가 소수성 결합에 의해 일어나고, 응집현상은 폴리(N-비닐피롤리돈-b-알라닌)(PVP-PA)의 분자운동 감소뿐만 아니라 폴리(알라닌)의 배치를 변화시켜 구조적으로 약간의 -sheet의 증가를 동반한다는 것을 보여준다. 졸-겔 전이의 구조적 성질과의 연관성을 알아보기 위해 폴리(N-비닐피롤리돈)의 분자량, 폴리(알라닌)의 분자량, L-알라닌/DL-알라닌의 비를 달리 하여 연구하였다. 그 결과, 폴리(알라닌)의 블록 길이가 증가할수록, 폴리(N-비닐피롤리돈)의 블록 길이가 감소할수록, 폴리(알라닌)의 L-알라닌/DL-알라닌의 비가 증가할수록 졸-겔 전이온도가 감소함을 확인하였다. 결론적으로, 폴리(에틸렌 글리콜)을 대체하는 물질로서 폴리(N-비닐피롤리돈)은 새로운 생체물질을 설계하는데 있어서 친수성 고분자로서 유망하다는 것을 제시한다.