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[고분자]생분해성 고분자 이용한 나노파티클스 제조

생분해성 고분자를 이용한 nano particles제조경원대학교 화학생명공학과 정동현목차서론 이론적 고찰 연구배경 이론적 배경 실험방법 결과 및 분석 결론서론생분해성 고분자 합성 MPEG PLA DDS(drug dilivery system)이론적 고찰바이오산업DDS관련 기술 제어방출 시스템 표적지향적 약물전달 시스템 약물전달용 나노입자첨단 약물전달체계에 사용되는 여러 형태의 미립구이론적 배경PaclitaxelMPEG와 PLA의 합성식Acetonitrile+MPEG-PLADeionized water (drop-wise)Mixture of Acetonitrile, MPEG-PLA, D.I waterAcetonitrile+D.I waterMPEG-PLA nanoparticles (micelles)PrecipitationD.I water실험 방법1. 전처리 Recrystallization : Lactide를 ethyl acetate로 재결정을 해준다. Lactide에 ethyl acetate를 넣어주면 결정이 생기는데, 그 결정을 filter로 걸러주어 결정을 얻는다.(2회 반복) MPEG : 덩어리가 크기 때문에 약사발에서 갈아준 후 room temperature에서 1시간 동안 vacuum-dry를 한다.2. Copolymer 제조 다량의 Lactide와 MPEG(10w%), 촉매(0.75W%)를 tube에 넣은 후 vacuum과 N2를 번갈아 가면서 2회 이상 불어 넣어 준 후 sealing을 한다. Oil Bath에서 온도와 시간의 함수로 실험 조건을 잡은 후 반응을 시킨다. 반응이 끝난 copolymer는 DCM에 녹인 후 차가운 methanol에서 침전시킨 후 filtering을 한다. 침전물을 40℃에서 48시간 동안 vacuum-dry를 한다 .3. 나노 입자 제조 1㎎의 paclitaxel과 100㎎의 MPEG-PLA copolymer를 10㎖의 acetonitrile에 녹인다. 이 유기용액에 magnetic stirring을 하면서 20㎖의 deionized water를 drop-wise방법으로 넣어 준다. solvent를 제거하기 위해 12시간 동안 상온에서 방치 해 놓는다. 0.8㎛의 여과지에 이 부유물을 filtering을 한 후 1시간 동안 11,000rpm으로 원심분리를 한다 . 상등액은 버리고 물에 pellet을 재분산 시킨다. (total volume : 10㎖)결과 및 분석1.FTIR분석Ester compound(-C-O) : 1300~1000cm-1 Ketone compound(-C=0) : 1715cm-1 Alkane compound(-C-H) : 3000~2850cm-1 (-C-H2) : 1,450cm-1 and 1,375cm-1 (-C-H3) : 1,465cm-1 Alcohols(-O-H) : 3,650~3,600cm-1TGA분석PLAMPEGELSDiameter (d) : 281 (nm) Polydispersity : 2.829e-001Diameter (d) : 321.2 (nm) Polydispersity : 2.254e-001Diameter (d) : 202.5 (nm) Polydispersity : 2.849e-001Diameter (d) : 338.1 (nm) Polydispersity : 2.925e-001결론본 실험에서는 lactide를 이용하여 MPEG(methoxy poly ethylene glycol)-PLA(poly lactic acid) 공중합체를 제조하였다 nano-precipitation 이용하여 나노입자를 제조하였다. 앞으로도 약물전달 시스템의 넓은 분야에 응용하기 위해서는 더 작은 나노입자 제조와 일정한 분포 마지막으로 제현성을 유지하기 위해서 더욱 많은 연구가 필요하다.교수님 감사합니다{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2005.12.06| 17페이지| 1,500원| 조회(487)

mpeg, PLA, DDS, 나노파티클

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[화공]생분해성 고분자이용한 nano-particles제조

생분해성 고분자를 이용한 nano particles 제조暻園大學校化學生命工學科鄭東鉉목차Ⅰ. 서론Ⅱ. 이론적고찰1. 연구배경2. 이론적배경Ⅲ. 실험방법Ⅳ. 결과 및 분석Ⅴ. 결론Ⅰ. 서론생분해성 고분자들을 콜로이드 입자로 제조하여 고부가가치의 약물 투여의 경로가 되는 유전자와 약물 전달의 수단으로 많은 관심을 받고 있다.약물 전달 시스템(Drug Delivery System)에서 이용되는 전달체(carrier)로서 생분해성 고분자의 이용 가능성은 1970년대 초에 대두되었다. 제약 연구자, 화공 엔지니어, 기타 다른 학문에서도 많은 연구와 개발비용을 투자해왔으며, 그 결과로 국내는 물론 전 세계적으로 약물 전달 시스템의 응용 범위의 확대와 더불어 발전도니 연구 결과들이 활발히 보고되고 있다.본 논문에서 생분해성 고분자인 PLA와 수용성 고분자를 공중합 시킨 이유는 PLA는 소수성 고분자이기 때문에 대부분이 물로 구성되어 있는 혈액계에서 체류시간이 매우 짧기 때문에 약물지지체로써 그 역할을 할 수 없기 때문이다. 그러므로 수용성 고분자인 Methoxy poly ethylene glycol (MPEG)와 공중합 하여 약물전달체로의 개발을 가능하게 하였다. 생분해성 고분자인 PLA의 성질을 개선하기 위해 수용성 저분자가 결합하면 저분자와 모약과의 결합이 너무 안정되기 때문에 약의 활성이 떨어지게 된다. 또한 그것들의 대부분이 수용액의 중성의 pH에서 불안정하게 되어 약의 투여가 불안정하게 된다. 그러므로 PLA의 성질을 개선을 위해 수용성 고분자가 사용되는데 그중에서 MPEG를 사용한 이유는 MPEG는 입자를 코팅을 하여 특정한 성질을 얻기 위해 사용되는 고분자이다. 입자의 표면에 흡착하거나, 붙이는 말단 그룹과 함께 MPEG 사슬은 밖으로 밀려나 친수성기와 배좌구조를 형성하여 식균 작용을 억제하는 효과적인 방어막이 된다. 그리고 친수성기와 소수성기가 모두 공중합체에 공존하기 때문에 나노크기의 입자로 제조된다면, 그 자체로 계면활성제의 역할을 하여 미셀을 형성할 것 통하여 인체 내에 들어 왔을 때 그 크기 때문에 간이나 비장에서 매우 빠른 속도로 제거 되어 부위 선택성이 크게 떨어지게 된다.그러면 나노입자를 제조하는다양한 방법으로는 emulsion-evaporation, salting out technique, nanoprecipitation, cross-flow filteration, emulsion-diffusion technique 등이 보고되어 있다.본 연구에서는 nanoparticles의 제조 방법으로 고분자 분야에서 가장 많이 사용되는 nanoprecipitation법을 통하여 MPEG-PLA 나노입자를 제조하였다. MPEG-PLA 고분자를 용매에 녹인 후, 다른 물질을 첨가하여 용해도의 차이를 이용하여 고분자가 나노입자를 제조하였고 그 입자의 특성을 파악하였다.본 논문에서 lactide를 이용하여 수용성 고분자인 MPEG와 중합을 하여 공중합체를 제조하였고, 나노 입자를 생성하여 생성된 입자의 크기, size distribution 등의 특성을 파악하여 본 논문의 궁극적인 연구 목적인 고부가가치의 고기능성 고분자 나노입자를 제조하는 것이다.Ⅱ. 이론적 고찰1. 연구배경최근에 들어 인간 생명의 연장과 건강에 대한 관심이 증대되면서 국내외에는 일명 Bio산업이라 일컬어지는 생명공학에 대한 관심이 고조되어 가고 있다. 이러한 세계적인 추세와 함께 제약 및 의약계에서는 인체 내로의 지속적인 약물 주입과 생체 내에서의 안정적인 약물 방출 거동에 큰 관심을 보이는 것은 물론 많은 투자비용과 연구 시간을 할애하고 있다. 이러한 의학, 제약계의 관심은 인체 내에서 안정적으로 분해 및 흡수 또는 체외로 배출 되게 하려는 생분해성 생체 고분자의 개발과 아울러 생분해성 고분자로 제제화 된 약물의 방출 거동에 집중되고 있으며, 이러한 결과로 외과적인 약물 전달 장치에 대한 비용이 상당히 경감되어 질 것으로 예상되고 있다.약물 전달 체계(DDS) 기술이란 기존 의약품의 부작용을 최소화하고 효능 및 효과를 극대화 시켜 필요한 양의 이루고 있다. 유전자치료제를 비롯한 바이오칩, 세포치료제의 세계 시장이 빠르게 성장할 것으로 예측되어 2013년에는 2000억 달러를 상외 할 것으로 전망된다.Fig. 7. 세계 DDS 예측 시장규모최근 국내에서도 DDS 기술을 이용한 약품개발이 러시를 이루면서 관련시장은 급속히 확대되고 있다. 지난 94년 개발된 플라스타 타입의 케토톱은 판매량이 늘면서 지난 97년 3백 70억원 규모의 시장으로 확대됐다. 또 96년 세계최초의 패치타입 관절염 치료제 트라스트는 연간 1백 50억원의 시장을 형성했다. 한번 붙이면 약효가 48시간 지속되고 점착성, 방수성, 투습성이 뛰어난 타입이 약효를 극대화했기 때문이다. 따라서 각종 호르몬제재, 금연제를 비롯한 일반 의약품뿐만 아니라 항생제 등 다양한 제재로 확대될 경우 DDS시장 규모는 기하급수적으로 늘어날 전망이다.약물전달체계기술이란 기존 의약품의 부작용을 최소화하고 효능 및 효과를 극대화 시켜 필요한 양의 약물을 효율적으로 전달할 수 있도록 하는 의약 기술을 말한다. 약물전달 시스템은 의약품을 단순한 배합으로부터 고도의 기능성을 갖는 제형까지 통칭하는 것으로 경구, 주사, 경피, 점막, 이식 등 인체의 다양한 경로를 통하여 환자에게 적용되고 있다지난 60년대에는 주사 및 주입형태에서 70년대 좌약식, 80년대 비강 및 구강 투여로 변했다. 이어 90년대에는 피부, 폐, 구강투여로 발전한 후 최근에는 나노입자를 이용한 약물전달체를 생산 및 약물전달 마이크로 칩으로까지 진화하고 있다.이렇게 DDS기술은 70년대부터 선진국들이 첨단기술을 동원해 활발히 연구하고 있는 분야이다. 제약기업들의 의약품 개발측면에서 부가가치가 높기 때문이다. 특정 부위와 병에 적합한 하나의 신약을 개발하기 위해서는 수천억 원의 투자비와 십 수년의 세월이 걸린다. 또한 시간과 자본을 투입한다고 반드시 신약이 개발 된다는 보장도 없다. 따라서 DDS기술을 이용한 의약품을 개발할 경우 안정성과 유효성이 입증된 기존 약물을 사용해서 제형을 변경, 상대적으로적 부위로만 약물을 전달하는 방법으로 암치료 등에 주로 사용된다. DDS기술의 궁극적 목표라 할 수 있다.일반적으로 사용방법에 따라 약물전달 시스템은 경피전달(Transdermal delivery), 경구전달(Oral delivery), 점막전달(Mucosal delivery), 그리고 주사제(Parenteral delivery) 등 매우 다양한 방법으로 개발되어져 인체에 적용되고 있다.최근에는 고전적인 DDS기술 체계를 벗어나 나노기술을 응용한 DDS기술 개발이 활기를 띠고 있다.● 약물전달용 나노입자 : 최근 관심을 갖는 분야 중의 하나인 약물전달용 나노입자의 응용범위는 입자 자체의 크기뿐만 아니라 입자의 고기능화에 연구의 초점이 맞추어 지고 있다. 대표적인 약물전달 나노입자의 제조 방법으로 자가 유화 확산법을 이용한 고분자성 나노입자, 이온성 고분자의 complex 반응을 이용한 고분자 나노입자, 친수?친유성 그룹을 갖는 block copolymer의 합성, 그리고 인지질을 이용한 친수성 캡슐형태의 나노 리포좀(nanosome) 등이 있다. 또한 이러한 나노 입자의 의약전달 시스템으로 활용은 다양한 방법으로 시도되고 있으며 그 중 대표적인 예로서 백신, 면역 조절제로 사용되는 virus-like particles, 난용성 약물의 나노 입자화를 통한 가용화 기술, 경구나 점막전달용 제제, 유전체(DNA)전달용 나노입자 그리고 항암제와 같이 특이한 부위에만 전달되는 표적지향적(targeting) 약물전달과 같은 용도로 연구 또는 활용되고 있다.Fig. 8. 첨단 약물전달체계에 사용되는 여러 형태의 미립구● 나노좀 : 약물의 전달 매개체로 약 30년 전부터 인식되어져 온 리포좀(liposome)은 최근 크게 주목 받고 있다. Phospholipid와 항암제 수용액으로 리포좀을 제조하면 단일 이중층 또는 다층(100～800nm) 리포좀을 형성하고, 이렇게 형성된 나노 리포좀은 인체 내에서 오랜 시간 유지 지속될 수 있고, 표적지향형이 가능한 장점 등을 갖고 있다역조절제로 시험 중이며 장내에서 안정성이 향상된 것으로 나타나 점막 적용성 백신 개발에 사용 가능성이 높다.2. 이론적 배경Paclitaxel은 소나무와 비슷하게 생긴 주목(yew tree)의 껍질과 잎으로부터 그 유도체를 고순도 분리해서 만든 차세대 항암물질이다. 이 약은 말기 비소세포성폐암, 난소암, 유방암 등 말기암 환자에게 탁월한 효과를 지니고 있는 것으로 알려져 있다.Fig. 9. Paclitaxel (의약품용)하지만 Paclitaxel은 물에 전혀 녹지 않기 때문에 인체 70%가 물로 구성되어 있으므로 임상적으로는 사용하기 힘들다. 또한 용해 보조제로 크레모포(chremophor)와 에탄올이 사용되는데 이에 따른 부작용이 심각하게 일어나고 있는 실정이다. 그러므로 용해 보조제를 사용하지 않고 Paclitaxel의 물에 대한 용해도를 증가시키는 연구가 활발하게 일어나고 있다.Paclitaxel의 구조에서 2′ 혹은 7의 수산화기 위치에 저분자량의 수용성 물질과 연결하는 시도들이 있지만 이렇게 유도된 Paclitaxel은 그 구조가 너무 수용액 상태에서 안정하기 때문에 항암제로써의 활성이 낮아지게 된다. 또한 그것들의 대부분은 중성인 수용액 상태에서 불안정하기 때문에 투여가 힘들다. 그러므로 최근에는 수용성 고분자와 Paclitaxel를 결합하는 시도를 하고 있다. 그러면 Paclitaxel의 용해력이 매우 상승되는 것을 볼 수 있다. 하지만 그것의 결합에서 모약을 너무 빠르게 떨어지게 된다. 이러한 결점을 극복하기 위해서 최근에는 생분해성 고분자를 사용하고 있다.생분해성 고분자를 이용하여 나노입자를 제조하여 약물전달에 이용하였을 때, 환부에서 약의 활성을 유지 시켜주면서 약의 분출을 용이하게 하며, 부작용을 감소시키고, 원하는 지점에 타겟팅과 컨트롤이 쉽다는 장점이 있다. 하지만 입자가 혈액에서 대식세포의 식균 작용에 의해 체류시간이 너무 짧다. 면역체계가 입자를 인식하지 못하도록 하는 방법은 적당한 기질을 입자 표면에 코팅을 하는 것이다. 입자를 코다.

공학/기술| 2005.12.06| 24페이지| 2,000원| 조회(1,808)

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