KR102051515B1 - Method of manufacturing graphene aerogels for drug delivery - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 그래핀 하이드로겔을 준비하는 단계, 상기 그래핀 하이드로겔을 온풍건조 하는 단계 및 상기 온풍건조된 그래핀 하이드로겔을 동결건조 하여 그래핀 에어로겔을 형성하는 단계를 포함하고, 온풍건조 시간을 조절함에 따라 기공크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 약물방출 제어용 그래핀 에어로겔 제조방법을 제공하는 것이다. 더욱 상세하게는 그래핀 에어로겔 제조과정에서 온풍건조와 동결건조를 혼합하여 그래핀 에어로겔의 기공구조를 제어하고, 기공구조에 따라 약물방출 속도를 제어할 수 있는 이점을 제공하는 기술에 관한 것이다.One embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a graphene hydrogel, the step of drying the graphene hydrogel warm air and the step of freeze-drying the warm air dried graphene hydrogel to form a graphene airgel, It is to provide a graphene airgel manufacturing method for drug release control characterized in that the pore size is adjusted by adjusting the warm air drying time. More specifically, the present invention relates to a technique for controlling the pore structure of graphene airgel by mixing hot air drying and lyophilization in the graphene airgel manufacturing process, and controlling the drug release rate according to the pore structure.
Description
본 발명은 그래핀 에어로겔의 제조방법 및 이에 의한 약물방출에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그래핀 에어로겔을 제조할때 온풍건조와 동결건조를 혼합하여 사용함으로 그래핀 에어로겔의 기공 구조를 제어하고, 기공구조에 따라 약물방출 속도를 제어할 수 있는 이점을 제공하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a graphene airgel and drug release by the same, and more particularly, to control the pore structure of the graphene airgel by using a mixture of hot air drying and lyophilization when preparing the graphene airgel, pores It relates to a technology that provides the advantage of controlling the rate of drug release depending on the structure.
약물방출 제어 기술은 기존 의약품의 부작용을 최소화하고 효능 및 효과를 극대화 시켜 필요한 양의 약물, 예를 들어, 단백질, 핵산, 또는 기타 저분자를 효율적으로 방출할 수 있도록 하는 의약 기술을 의미한다.Drug release control technology refers to a drug technology that can efficiently release the required amount of drugs, such as proteins, nucleic acids, or other small molecules by minimizing the side effects and maximizing efficacy and effects of existing drugs.
신약 개발에 필요한 비용과 시간을 절감해 주는 상기 기술은 최근 나노기술과 결합하면서 의약계에서 새로운 부가가치를 창출하는 첨단기술의 한 분야로 자리 잡고 있다. 미국과 일본 등 기술선진국들은 지난 80년대 후반부터 제약 회사 등 기업을 중심으로 신약 개발과 함께 약물방출 제어 기술의 개발에 전력을 쏟아 왔다.The technology, which saves the cost and time required for the development of new drugs, has recently become one of the cutting-edge technologies that combine with nanotechnology to create new added value in the pharmaceutical industry. Since the late 80's, technologically advanced countries such as the US and Japan have been focusing on the development of drug release control technologies with the development of new drugs, mainly by companies such as pharmaceutical companies.
다량의 약물을 제어하면서 방출하는 것이 필요한 서방성 제제는 약물방출 제어 기술 중에서 상업적인 활용도가 우수하지만, 서방성 나노 전달체의 개발이 미진한 상황이다.Sustained release formulations that require controlled release of large quantities of drugs have excellent commercial utility among drug release control techniques, but development of sustained release nanocarriers is insufficient.
또한, 일반적인 약물방출 패턴은 초기에 다공체로부터 빠르게 다량 방출하고, 이후에 느리게 방출하는 구조를 가지고 있다. In addition, the general drug release pattern has a structure that initially releases a large amount quickly from the porous body, and later releases slowly.
따라서, 다량의 약물을 담지하고 약물의 방출을 제어할 수 있는 약물방출 제어 기술이 여전히 요구된다.Thus, there is still a need for drug release control techniques that can carry large quantities of drugs and control the release of drugs.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래에 약물 방출 패턴이 초기에 빠르게 다량으로 방출하고, 이후에는 느리게 방출하는 문제점을 갖는데 약물방출 시간을 제어하기 위해 본 발명의 그래핀 에어로겔의 기계적강도, 기공구조를 제어함으로 약물방출 속도를 제어할 수 있는 약물방출 제어용 조성물을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is that the conventional drug release pattern is initially released in a large amount quickly, and then slow release thereafter has a problem that the mechanical strength, pore structure of the graphene airgel of the present invention to control the drug release time By providing a drug release control composition that can control the drug release rate by controlling.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 약물방출 제어용 그래핀 에어로겔 제조방법을 제공한다. 이러한 약물방출 제어용 그래핀 에어로겔은 그래핀 하이드로겔을 준비하는 단계, 상기 그래핀 하이드로겔을 온풍건조 하는 단계 및 상기 온풍건조된 그래핀 하이드로겔을 동결건조 하여 그래핀 에어로겔을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a graphene airgel manufacturing method for drug release control. The graphene airgel for controlling drug release includes preparing a graphene hydrogel, drying the graphene hydrogel with warm air, and lyophilizing the warm-air dried graphene hydrogel to form a graphene airgel. It may be characterized by.
또한, 상기 온풍건조 하는 단계는 40℃ 내지 80℃ 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of drying the warm air is characterized in that made at a temperature of 40 ℃ to 80 ℃.
또한, 상기 온풍건조 하는 단계는 1시간 내지 12시간인 것을 특징으로 한다.In addition, the warm air drying step is characterized in that 1 hour to 12 hours.
또한, 상기 온풍건조 시간을 증가시킴에 따라 상기 형성되는 그래핀 에어로겔의 기공크기를 줄이는 것을 특징으로 한다.In addition, the pore size of the formed graphene airgel is characterized in that the increase in the warm air drying time.
또한, 상기 온풍건조 하는 단계는 온풍건조 시간이 증가함에 따라 상기 그래핀 에어로겔의 기계적 강도가 증가하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of drying the warm air is characterized in that the mechanical strength of the graphene airgel increases as the warm air drying time increases.
또한, 상기 동결건조 하는 단계는 -196℃ 내지 0℃ 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the lyophilizing step is characterized in that at -196 ℃ to 0 ℃ temperature.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 상기 상술된 그래핀 에어로겔 제조방법으로 제조된 약물방출 제어용 그래핀 에어로겔을 제공할 수 있다. In order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention can provide a drug release control graphene airgel manufactured by the above-described graphene airgel manufacturing method.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 약물방출 제어용 담지체를 제공한다. 이러한 약물방출 제어용 담지체는 그래핀 에어로겔로된 담지체 및 상기 담지체에 담지된 약물을 포함하고, 상기 그래핀 에어로겔은 하이드로겔을 온풍건조 및 동결건조를 차례로 수행해서 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention provides a carrier for drug release control. The drug release control carrier includes a support made of graphene airgel and a drug supported on the support, and the graphene airgel is formed by sequentially performing a hydrogel on a warm air and lyophilization.
또한, 상기 담지체의 비표면적은 20m2/g 내지 400m2/g인 것을 특징으로 한다.In addition, the specific surface area of the carrier is characterized in that 20m 2 / g to 400m 2 / g.
또한, 상기 담지체 기공의 최대 크기는 3μm 내지 9μm인 것을 특징으로 한다.In addition, the maximum size of the carrier pores is characterized in that 3μm to 9μm.
또한, 상기 약물은 산성 약물, 염기성 약물, 또는 소수성 약물인 것을 특징으로 한다.In addition, the drug is characterized in that acidic drugs, basic drugs, or hydrophobic drugs.
또한, 상기 산성약물은 이부프로펜, 덱사메타손 소듐 포스페이트, 아세타졸아미드, 아드레날린, 암피실린, 아스코르브산, 아스피린, 바르비톤, 벤질페니실린, 클로르프로파미드, 크로르티아지드, 클로사실린, 도파민, 프루세미드, 레보도파, 메틸도파, 모르핀, 페노바르비톤, 및 페니토인으로 이루어진 군으로부터 선택된것을 특징으로 한다.In addition, the acidic drug is ibuprofen, dexamethasone sodium phosphate, acetazolamide, adrenaline, ampicillin, ascorbic acid, aspirin, barbitone, benzylphenicillin, chlorpropamide, chlorothiazide, closacillin, dopamine, prucemid , Levodopa, methyldopa, morphine, phenobarbitone, and phenytoin.
또한, 상기 염기성 약물은 암페타민, 아트로핀, 클로로퀸, 클로르페니라민, 디아제펨, 에페드린, 히드라라진, 이미프라민, 이소프레날린, 카나마이신, 노르아드레날린, 필로카르핀, 및 프로프라놀롤로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 한다.In addition, the basic drug is characterized in that selected from the group consisting of amphetamine, atropine, chloroquine, chlorpheniramine, diazempe, ephedrine, hydrazine, imipramine, isoprenin, kanamycin, noradrenaline, pilocarpine, and propranolol do.
또한, 상기 소수성 약물은 덱사메타손, 트리암시놀론, 베클로메타손 디프로프리오네이트, 트리암시놀론 아세토니드, 트리암시놀론 디아세테이트, 베타메타손 디프로프리오테이트, 테스토스테론, 부데소니드, 17α-에티닐에스트라디올, 레보노르게스트렐, 플루티카손 프로프리네이트, 소라페닙, 파클리탁셀, 도세탁셀, 시클로스포린 A, 암포테리신 B, 인디나비르, 라파마이신, 독소루비신, 코엔자임 큐 텐, 우루소데옥시콜린산, 일라프라졸, 이마티닙 메실레이트, 및 타네스피마이신으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 한다.In addition, the hydrophobic drug may be dexamethasone, triamcinolone, beclomethasone diproprionate, triamcinolone acetonide, triamcinolone diacetate, betamethasone dipropriotate, testosterone, budesonide, 17α-ethynylestradiol, levonogestrel, Ticason proprinate, sorafenib, paclitaxel, docetaxel, cyclosporin A, amphotericin B, indinavir, rapamycin, doxorubicin, coenzyme cutene, urosodeoxycholine acid, ilaprazole, imatinib mesylate, and tane It is characterized in that it is selected from the group consisting of spimycin.
본 발명의 실시예에 따르면, 일반적으로 다공체로부터의 약물방출 패턴은 초기에 빠르게 다량 방출하고, 이후에 느리게 방출 하지만 그래핀 에어로겔의 강한 소수성 특성으로 그래핀 에어로겔을 사용할 때 기공 내부로 수분침투가 빠르지 않아 약물이 빠르게 방출되는 현상 없이 배출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in general, the drug release pattern from the porous body is initially rapidly released in a large amount, and then slowly released, but due to the strong hydrophobic nature of the graphene airgel, moisture penetration into the pores is faster when using the graphene airgel. The drug can be released without the rapid release of the drug.
본 발명의 일 효과로서, 제조과정에서 온풍건조 와 동결건조를 병행하고 온풍건조 시간을 증가시킴에 따라 그래핀 에어로겔의 기공크기를 줄여 약물방출 시간을 조절할 수 있다.As an effect of the present invention, the hot air drying and freeze-drying in parallel during the manufacturing process and increase the hot air drying time, it is possible to control the drug release time by reducing the pore size of the graphene airgel.
본 발명의 다른 일 효과로서, 제조과정에서 온풍건조와 동결건조를 병행하고 온풍건조 시간을 증가시킴에 따라 그래핀 에어로겔의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다.As another effect of the present invention, it is possible to increase the mechanical strength of the graphene airgel as the hot air drying and freeze drying in the manufacturing process and increase the hot air drying time.
본 발명의 또 다른 일 효과로서, 그래핀 에어로겔을 인체 삽입형 임플란트로서 활용범위를 넓힐 수 있다.As another effect of the present invention, it is possible to expand the scope of application of the graphene aerogel as an implantable implant.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 그래핀 에어로겔의 제조과정을 나타낸 순서도이다.
도 2는 그래핀 에어로겔 제조과정을 나타낸 모식도이다.
도 3은 그래핀 에어로겔의 건조 후 기공구조의 모양을 나타낸 사진이다.
도 4는 그래핀 에어로겔의 기계적 강도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 그래핀 에어로겔의 건조 시간에 따른 이부프로펜 약물 방출분율 그래프이다.
도 6은 그래핀 에어로겔의 건조 시간에 따른 누적방출분율 그래프이다.1 is a flow chart showing the manufacturing process of the graphene airgel.
Figure 2 is a schematic diagram showing a graphene airgel manufacturing process.
Figure 3 is a photograph showing the shape of the pore structure after drying the graphene airgel.
4 is a graph showing the mechanical strength of the graphene airgel.
Figure 5 is a graph of ibuprofen drug release fraction according to the drying time of the graphene airgel.
6 is a graph showing the cumulative emission fraction according to the drying time of the graphene airgel.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes the case. In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 그래핀 에어로겔 제조과정 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the graphene airgel manufacturing process of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 에어로겔 제조과정을 나타낸 순서도이다.1 is a flow chart showing a graphene airgel manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 에어로겔 제조과정은 그래핀 하이드로겔을 준비하는 단계(S100), 상기 그래핀 하이드로겔을 온풍건조 하는 단계(S200) 및 상기 온풍건조된 그래핀 하이드로겔을 동결건조 하여 그래핀 에어로겔을 형성하는 단계(S300)을 포함할 수 있다.Referring to Figure 1, the graphene airgel manufacturing process according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a graphene hydrogel (S100), the step of air drying the graphene hydrogel (S200) and the warm air dried Freeze-drying the graphene hydrogel may comprise the step of forming a graphene aerogel (S300).
먼저, 그래핀 하이드로겔을 준비한다(S100).First, prepare a graphene hydrogel (S100).
상기 그래핀 하이드로겔은 그래핀산화물 파우더를 통해 얻을수있다.The graphene hydrogel can be obtained through graphene oxide powder.
예를 들어, 그래핀 산화물 파우더는 Natural Graphite, NaNO3를 H2SO3 에 넣고 교반, 상기 교반액에 KMnO4를 천천히 넣어주어 추가로 교반, KMnO4를추가한 교반액에 온도를 조절하며 계속 교반하고 H2O및 H2O2용매를 추가하고 원심분리를 통해 그래핀 산화물을 침전 및 침전된 그래핀 산화물은 HCl용매에 넣고 교반하는 과정을 통해 제조된다.For example, the graphene oxide powder is controlling the temperature to replace the more the agitation, KMnO 4 to be given into the KMnO 4 slowly into the Natural Graphite, NaNO 3 in H 2 SO 3 was stirred, the bridge half half continues After stirring, H 2 O and H 2 O 2 are added, and the graphene oxide is precipitated by centrifugation, and the precipitated graphene oxide is prepared by stirring in an HCl solvent.
상기 그래핀 하이드로겔은 그래핀 산화물 파우더 와 증류수를 비커에 넣고 분산시켜 분산액을 제조하고, 고압증기 멸균기를 통해 멸균하는 과정을 수행한 것을 사용한 것을 특징으로 할 수 있다.The graphene hydrogel may be characterized by using a graphene oxide powder and distilled water in a beaker to prepare a dispersion, and to perform a sterilization process through a high-pressure steam sterilizer.
그 다음에 상기 그래핀 하이드로겔을 온풍건조 한다(S200).Then, the graphene hydrogel is warm-dried (S200).
상기 그래핀 하이드로겔을 온풍건조 하는 단계는 40℃ 내지 80℃ 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.Drying the warm air graphene hydrogel may be characterized in that made at a temperature of 40 ℃ to 80 ℃.
온풍건조의 온도가 80℃를 초과한다면 기공이 급격히 과도하게 수축할 수 있고, 온풍건조의 온도가 40℃미만일 경우, 기공의 크기가 전혀 작아지지 않아 기공크기 제어가 되지 않을 수 있다.If the temperature of the warm air drying exceeds 80 ℃ can be rapidly excessive pores shrink, and if the temperature of the warm air drying is less than 40 ℃, the size of the pores does not become small at all may not be pore size control.
그 다음에 상기 온풍건조된 그래핀 하이드로겔을 동결건조 하여 그래핀 에어로겔을 형성한다(S300).Then, the hot air dried graphene hydrogel is lyophilized to form a graphene airgel (S300).
상기 온풍건조된 그래핀 하이드로겔을 동결건조 하는 단계는 -196℃ 내지 0℃ 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.The freeze-drying of the warm air-dried graphene hydrogel may be performed at -196 ° C to 0 ° C.
동결건조의 온도가 0℃를 초과한다면 수분이 제대로 동결되지 않아, 동결건조 중에 기공이 계속 수축하여 기공 제어가 어렵고, 동결건조의 온도가 -196℃미만일 경우, 액체질소보다 고가의 냉매를 사용하여야 하므로 제조 비용의 부담이 커지는 문제점이 발생할 수 있다.If the freeze-drying temperature exceeds 0 ° C, moisture does not freeze properly, and pores continue to shrink during freeze-drying, making pore control difficult, and when the freeze-drying temperature is below -196 ° C, a refrigerant that is more expensive than liquid nitrogen should be used. Therefore, a problem that the burden of manufacturing cost increases may occur.
만일, 동결건조를 포함하지 않고 온풍건조만 시행한다면, 그래핀 에어드로겔의 기공크기가 0.1μm이하로 작아져 약물의 방출이 원활하지 못하게 되는 제한을 갖는다.If only hot air drying is performed without lyophilization, the pore size of graphene air draw gel is reduced to 0.1 μm or less, thereby limiting the release of the drug.
따라서, 기존의 다공성 실리카(Mesoporous silica)를 사용하였을 때 초기에 약물이 다량 방출되는 단점을 해결하는 이점을 갖고 올 수 없다.Therefore, when using conventional porous silica (Mesoporous silica) can not come with the advantage of solving the disadvantage of the initial release of a large amount of drugs.
또한, 상기 온풍건조 하는 단계(S200)는 1시간 내지 12시간인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the step of drying the warm air (S200) may be characterized in that 1 hour to 12 hours.
상기 온풍건조 시간을 증가시킴에 따라 상기 동결건조 하여 그래핀 에어로겔을 형성하는 단계(S300)의 그래핀 에어로겔의 기공크기를 줄이는 것을 특징으로 할 수 있다.Increasing the warm air drying time may be characterized by reducing the pore size of the graphene airgel of the step (S300) of forming the graphene airgel by lyophilization.
만일, 기존에 사용되는 다공성 실리카를 사용하면 초기에 약물이 다량으로 방출되어 하루에 여러 번 반복 투여해 일시적으로 혈중농도가 높아져 부작용이 나타나고, 일정시간 동안 유효 농도 범위를 유지할 수 없는 문제점이 발생한다.If a conventional silica is used, a large amount of drug is initially released and repeated administration of the drug several times a day causes a temporary increase in blood concentration, resulting in a problem in that the effective concentration range cannot be maintained for a certain period of time. .
따라서, 기존의 문제점을 해결할 수 있는 본 발명은 그래핀 에어로겔을 사용하고 제조과정에서 온풍건조 시간을 조절함으로 약물방출의 시간을 높일 수 있다.Therefore, the present invention can solve the existing problems can increase the time of drug release by using a graphene airgel and adjusting the warm air drying time in the manufacturing process.
예를 들어, 최대 기공크기가3μm 내지 9μm 인 그래핀 에어로겔을 얻기 위해 위해 온풍건조 하는 단계(S200)에서 온풍건조 시간을 증가시켜 기공크기를 줄일 수 있고, 동결건조 하여 그래핀 에어로겔을 형성하는 단계(S300)의 동결건조를 통해 최대 기공크기가3μm 내지 9μm로 유지하는 그래핀 에어로겔을 얻을 수 있다.For example, in order to obtain a graphene airgel having a maximum pore size of 3 μm to 9 μm, hot air drying time may be increased in step S200 to reduce the pore size, and lyophilized to form graphene airgel. Through lyophilization of (S300) it can be obtained a graphene airgel to maintain a maximum pore size of 3μm to 9μm.
상기 그래핀 에어로겔의 최대 기공크기가3μm 내지 9μm가 되어 체내에 들어간 약물의 방출시간을 너무 빠르게 또는 너무 느리게 방출되지 않도록 할 수 있어 약물의 방출속도를 조절 할 수 있다.The maximum pore size of the graphene airgel is 3μm to 9μm to prevent the release time of the drug entered into the body not to be released too fast or too slow to control the release rate of the drug.
또한, 상기 그래핀 에어로겔 표면에 약물과 상호작용할 작용기를 가지고 있지 않기 때문에 그래핀 에어로겔의 기공크기 조절에 의해서만 약물방출 속도를 제어할 수 있다.In addition, since the graphene airgel does not have a functional group to interact with the drug, the drug release rate may be controlled only by controlling the pore size of the graphene airgel.
또한, 상기 온풍건조 하는 단계(S200)는 온풍건조 시간이 증가함에 따라 상기 그래핀 에어로겔의 기계적 강도를 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the step of drying the warm air (S200) may be characterized in that it can increase the mechanical strength of the graphene airgel as the warm air drying time increases.
상기 온풍건조 시간이 증가할 때 그래핀 하이드로겔의 기공크기가 줄어들면서 밀도 또한 높아진다.As the warm air drying time increases, the pore size of the graphene hydrogel decreases, and the density thereof also increases.
따라서, 형성된 그래핀 에어로겔의 하중을 버티는 정도 및 압축압력을 견디는 정도의 기계적 강도는 증가하게 된다.Therefore, the mechanical strength of the degree of bearing the load of the formed graphene airgel and the degree of withstanding the compression pressure is increased.
이하, 약물방출 제어용 담지체에 대하여 설명한다.Hereinafter, the carrier for drug release control will be described.
본 발명의 실시예에 따르면, 그래핀 에어로겔로된 담지체 및 상기 담지체에 담지된 약물을 포함하고, 상기 그래핀 에어로겔은 하이드로겔을 온풍건조 및 동결건조를 차례로 수행해서 형성되는 것을 특징으로 하는 약물방출 제어용 담지체 일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a graphene airgel includes a carrier and a drug supported on the carrier, and the graphene airgel is formed by sequentially performing a hydrogel on a warm air and lyophilization. It may be a carrier for controlling drug release.
상기 담지체가 그래핀 에어로겔이면 그래핀의 특성인 소수성으로 인해 체내에 들어갔을 때 기공 내부로 수분 침투가 빠르지 않기 때문에 약물 방출속도를 원하는 속도로 조절할 수 있다.If the carrier is a graphene airgel, the drug release rate can be controlled at a desired rate because the penetration of water into the pores is not fast when entering the body due to the hydrophobicity of graphene.
또한, 상기 담지체의 비표면적은 20m2/g 내지 400m2/g인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the specific surface area of the carrier may be characterized in that 20m 2 / g to 400m 2 / g.
상기 담지체의 비표면적이 400m2/g 이상이면 상대적으로 기공의 크기가 너무 작아지기 때문에 적절한 약물 방출 속도를 얻을 수 없다.If the specific surface area of the carrier is 400m 2 / g or more, the size of the pores is too small to obtain an appropriate drug release rate.
구내로 섭취하는 약물크기의 복용이 적합하지 않을 수 있다. Ingestion of medication may not be appropriate.
상기 담지체 기공의 최대 크기는 3μm 내지 9μm 인 것을 특징으로 할 수 있다.The maximum size of the carrier pores may be characterized in that 3μm to 9μm.
만일, 상기 담지체의 최대 기공크기가 9μm 초과 한다면 약물의 방출속도가 빨리 일어나 약물효과를 볼 수 없고, 3μm 미만이라면, 분자 크기가 큰 약물이 기공 내부로 용이하게 이동 또는 확산하여 담지 될 수 없고, 입자 내부에 담지된 약물이 용이하게 외부로 방출될 수 없어 약물의 방출 속도가 느려질 것 이다.If the maximum pore size of the carrier is greater than 9μm, the release rate of the drug is fast and the drug effect is not seen, and if it is less than 3μm, the drug having a large molecular size cannot be easily transported or diffused into the pores. As a result, the drug contained in the particles cannot be easily released to the outside, which will slow the release rate of the drug.
따라서, 상기 담지체의 기공크기에 따라 약물 방출속도가 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.Therefore, the drug release rate may be controlled according to the pore size of the carrier.
상기 약물은 산성 약물, 염기성 약물, 또는 소수성 약물인 것을 특징으로 할 수 있다.The drug may be characterized as being an acidic drug, a basic drug, or a hydrophobic drug.
상기 산성 약물은 이부프로펜, 덱사메타손 소듐 포스페이트, 아세타졸아미드, 아드레날린, 암피실린, 아스코르브산, 아스피린, 바르비톤, 벤질페니실린, 클로르프로파미드, 크로르티아지드, 클로사실린, 도파민, 프루세미드, 레보도파, 메틸도파, 모르핀, 페노바르비톤, 및 페니토인으로 이루어진 군으로부터 선택된것을 특징으로 할 수 있다. The acidic drug is ibuprofen, dexamethasone sodium phosphate, acezolamide, adrenaline, ampicillin, ascorbic acid, aspirin, barbitone, benzylphenicillin, chlorpropamide, chlorthiazide, closacillin, dopamine, pruceamide, levodopa , Methyldopa, morphine, phenobarbitone, and phenytoin.
상기 염기성 약물은 암페타민, 아트로핀, 클로로퀸, 클로르페니라민, 디아제펨, 에페드린, 히드라라진, 이미프라민, 이소프레날린, 카나마이신, 노르아드레날린, 필로카르핀, 및 프로프라놀롤로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 할 수 있다.The basic drug may be characterized in that it is selected from the group consisting of amphetamine, atropine, chloroquine, chlorpheniramine, diazempe, ephedrine, hydrazine, imipramine, isoprenaline, kanamycin, noradrenaline, pilocarpine, and propranolol. have.
상기 소수성 약물은 덱사메타손, 트리암시놀론, 베클로메타손 디프로프리오네이트, 트리암시놀론 아세토니드, 트리암시놀론 디아세테이트, 베타메타손 디프로프리오테이트, 테스토스테론, 부데소니드, 17α-에티닐에스트라디올, 레보노르게스트렐, 플루티카손 프로프리네이트, 소라페닙, 파클리탁셀, 도세탁셀, 시클로스포린 A, 암포테리신 B, 인디나비르, 라파마이신, 독소루비신, 코엔자임 큐 텐, 우루소데옥시콜린산, 일라프라졸, 이마티닙 메실레이트, 및 타네스피마이신으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 할 수 있다. The hydrophobic drugs include dexamethasone, triamcinolone, beclomethasone diproprionate, triamcinolone acetonide, triamcinolone diacetate, betamethasone dipropriotate, testosterone, budesonide, 17α-ethynylestradiol, levonorgestrel, fluticasel Proprinate, sorafenib, paclitaxel, docetaxel, cyclosporin A, amphotericin B, indinavir, rapamycin, doxorubicin, coenzyme cutene, urosodeoxycholine acid, ilaprazole, imatinib mesylate, and tanespimycin It may be characterized in that selected from the group consisting of.
도 2는 그래핀 에어로겔 제조과정을 나타낸 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a graphene airgel manufacturing process.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 에어로겔 제조방법을 보여준다.Referring to Figure 2, it shows a graphene airgel manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 2 (a) 그래핀 파우더(Graphite powder)를 산화 및 박리시켜 도 2(b) 그래핀 산화물 분산액(Dispersion of Graphene oxide)을 생산하고 생산된 도 2(b) 그래핀 산화물 분산액(Dispersion of Graphene oxide)을 180℃의 온도에서 열수 환원 시킨 후 도 2(c) 그래핀 하이드로겔(Graphene hydrogel)을 제조 한다.FIG. 2 (a) Graphene powder is oxidized and exfoliated to produce a graphene oxide dispersion of FIG. 2 (b) and FIG. 2 (b) Dispersion of Graphene produced. oxide) is hydrothermally reduced at a temperature of 180 ° C. to prepare graphene hydrogel of FIG. 2 (c).
제조된 도 2(c) 그래핀 하이드로겔(Graphene hydrogel)을 온풍건조 및 동결건조하면 원하는 도 2(d) 그래핀 에어로겔(Graphene aerogel)을 얻을 수 있다.2 (c) Graphene hydrogel (Graphene hydrogel) prepared by warm air drying and lyophilization can be obtained the desired graphene aerogel (Graphene aerogel) of Figure 2 (d).
또한, 분산액 제조시 그래핀 산화물 파우더와 증류수를 이용하여 분산시켜 분산액을 제조할 수 있다. In addition, the dispersion may be prepared by dispersing using graphene oxide powder and distilled water when preparing the dispersion.
또한, 도 2(b) 그래핀 산화물 분산액(Dispersion of Graphene oxide)을 고압증기멸균기(Autoclave)를 사용하여 180℃온도 에서 24시간 동안 방치하여 환원시킬 수 있다.In addition, the graphene oxide dispersion (Dispersion of Graphene oxide) of FIG. 2 (b) may be reduced by standing at 180 ° C. for 24 hours using an autoclave.
또한, 도 2(c) 그래핀 하이드로겔(Graphene hydrogel)은 40℃ 내지 80℃온도에서 1시간 내지 12시간 동안 온풍건조 시킨 후 -196℃ 내지 0℃ 온도에서 동결건조 할 수 있다.In addition, Figure 2 (c) graphene hydrogel (Graphene hydrogel) may be lyophilized at -196 ℃ to 0 ℃ temperature after drying the hot air for 1 hour to 12 hours at 40 ℃ to 80 ℃ temperature.
상기 온풍건조 시간을 증가시킴에 따라 그래핀 하이드로겔의 기공크기가 줄어들어 원하고자 하는 그래핀 에어로겔의 기계적강도를 증가시키고, 약물방출 속도를 원하는 속도로 조절할 수 있다. By increasing the warm air drying time, the pore size of the graphene hydrogel decreases, thereby increasing the mechanical strength of the desired graphene aerogel, and controlling the drug release rate to a desired rate.
제조예1Preparation Example 1
온풍건조 2시간 및 동결건조를 수행한 그래핀 에어로겔Graphene airgel with warm air drying for 2 hours and freeze drying
1) 그래핀 산화물 파우더 1000mg과 증류수 50ml를 비커에 넣고 분산시켜 분산액을 제조했다.1) 1000 mg of graphene oxide powder and 50 ml of distilled water were added to a beaker and dispersed to prepare a dispersion.
2) Autoclave 전용 테플론 용기에 분산액을 담고 Autoclave에 담는다.2) Put the dispersion in autoclave Teflon container and place in autoclave.
3) Autoclave 오븐에 180℃온도로 24시간동안 방치했다.3) The autoclave oven was allowed to stand at 180 ° C. for 24 hours.
4) 합성된 그래핀 하이드로겔은 온풍건조(Oven drying)를 2시간동안 진행했다.4) The synthesized graphene hydrogel was subjected to oven drying for 2 hours.
5) 온풍건조 후 동결건조하여 그래핀 에어로겔을 얻었다.5) After hot air drying, freeze-drying to obtain a graphene airgel.
제조예2Preparation Example 2
온풍건조 4시간 및 동결건조를 수행한 그래핀 에어로겔Graphene airgel with warm air drying for 4 hours and freeze drying
1) 그래핀 산화물 파우더 1000mg과 증류수 50ml를 비커에 넣고 분산시켜 분산액을 제조했다.1) 1000 mg of graphene oxide powder and 50 ml of distilled water were added to a beaker and dispersed to prepare a dispersion.
2) Autoclave 전용 테플론 용기에 분산액을 담고 Autoclave에 담는다.2) Put the dispersion in autoclave Teflon container and place in autoclave.
3) Autoclave 오븐에 180℃온도로 24시간동안 방치했다.3) The autoclave oven was allowed to stand at 180 ° C. for 24 hours.
4) 합성된 그래핀 하이드로겔은 온풍건조(Oven drying)를 4시간동안 진행했다.4) The synthesized graphene hydrogel was subjected to oven drying for 4 hours.
5) 온풍건조 후 동결건조하여 그래핀 에어로겔을 얻었다.5) After hot air drying, freeze-drying to obtain a graphene airgel.
제조예3Preparation Example 3
온풍건조 6시간 및 동결건조를 수행한 그래핀 에어로겔Graphene airgel with warm air drying for 6 hours and freeze drying
1) 그래핀 산화물 파우더 1000mg과 증류수 50ml를 비커에 넣고 분산시켜 분산액을 제조했다.1) 1000 mg of graphene oxide powder and 50 ml of distilled water were added to a beaker and dispersed to prepare a dispersion.
2) Autoclave 전용 테플론 용기에 분산액을 담고 Autoclave에 담는다.2) Put the dispersion in autoclave Teflon container and place in autoclave.
3) Autoclave 오븐에 180℃온도로 24시간동안 방치했다.3) The autoclave oven was allowed to stand at 180 ° C. for 24 hours.
4) 합성된 그래핀 하이드로겔은 온풍건조(Oven drying)를 6시간동안 진행했다.4) The synthesized graphene hydrogel was subjected to oven drying for 6 hours.
5) 온풍건조 후 동결건조하여 그래핀 에어로겔을 얻었다.5) After hot air drying, freeze-drying to obtain a graphene airgel.
제조예4Preparation Example 4
온풍건조 8시간 및 동결건조를 수행한 그래핀 에어로겔Graphene airgel with warm air drying for 8 hours and freeze drying
1) 그래핀 산화물 파우더 1000mg과 증류수 50ml를 비커에 넣고 분산시켜 분산액을 제조했다.1) 1000 mg of graphene oxide powder and 50 ml of distilled water were added to a beaker and dispersed to prepare a dispersion.
2) Autoclave 전용 테플론 용기에 분산액을 담고 Autoclave에 담는다.2) Put the dispersion in autoclave Teflon container and place in autoclave.
3) Autoclave 오븐에 180℃온도로 24시간동안 방치했다.3) The autoclave oven was allowed to stand at 180 ° C. for 24 hours.
4) 합성된 그래핀 하이드로겔은 온풍건조(Oven drying)를 8시간동안 진행했다.4) The synthesized graphene hydrogel was subjected to oven drying for 8 hours.
5) 온풍건조 후 동결건조하여 그래핀 에어로겔을 얻었다.5) After hot air drying, freeze-drying to obtain a graphene airgel.
제조예5Preparation Example 5
그래핀 산화물 제조Graphene oxide manufacturing
1) 250ml 삼각플라스크에 1g Natural Graphite + 4g NaNO3 + 24ml H2SO4(98%) 넣고 0℃에서 20분 교반한다.1) Put 1g Natural Graphite + 4g NaNO 3 + 24ml H 2 SO 4 (98%) into a 250ml Erlenmeyer flask and stir at 0 ° C for 20 minutes.
2) 계속 0℃에서 6g KMnO4를 5분 동안 천천히 추가한 후 2시간 교반한다.2) Continue to add slowly 6g KMnO 4 for 5 minutes at 0 ℃ and stirred for 2 hours.
3) 실온으로 온도상승 30분 교반한다.3) The temperature is raised to room temperature and stirred for 30 minutes.
4) 80ml 증류수를 천천히 추가한 후 15분 교반한다.4) Add 80 ml distilled water slowly and stir for 15 minutes.
5) 90 ± 5 ℃ 온도상승 후 30분 교반한다.5) Stir for 30 minutes after increasing the temperature to 90 ± 5 ℃.
6) 실온으로 온도 낮추면서 계속 교반한다.6) Continue stirring while lowering the temperature to room temperature.
7) 140ml H2O + 20ml H2O2(35%) 용액 추가하고, 교반한다.7) Add 140 ml H 2 O + 20 ml H 2 O 2 (35%) solution and stir.
8) 원심분리 (5,000rpm, 10min) 한다.8) Centrifuge (5,000 rpm, 10 min).
9) 침전된 그래핀 산화물을 5wt% HCl 수용액 200ml에 넣고 교반한다.9) Put the precipitated graphene oxide in 200ml of 5wt% HCl aqueous solution and stir.
10) 원심분리 (5,000rpm, 10min) 한다.10) Centrifuge (5,000 rpm, 10 min).
11) 9번과 10번을 1회 더 반복한다.11)
12) 침전된 그래핀 산화물을 증류수 200ml에 넣고 교반한다. 12) Put the precipitated graphene oxide in 200ml of distilled water and stir.
13) 원심분리 (5,000rpm, 10min)한다.13) Centrifuge (5,000 rpm, 10 min).
14) 12번과 13번을 3회 더 반복한다.14)
15) Rotary Evaporator 이용해서 물은 증발시키고 그래핀 산화물 파우더 형태로 보관했다.15) Water was evaporated and stored in the form of graphene oxide powder using Rotary Evaporator.
비교예1Comparative Example 1
온풍건조 24시간 수행한 그래핀 에어로겔Graphene aerogels with 24 hours warm air drying
1) 그래핀 산화물 파우더 1000mg과 증류수 50ml를 비커에 넣고 분산시켜 분산액을 제조했다.1) 1000 mg of graphene oxide powder and 50 ml of distilled water were added to a beaker and dispersed to prepare a dispersion.
2) Autoclave 전용 테플론 용기에 분산액을 담고 Autoclave에 담는다.2) Put the dispersion in autoclave Teflon container and place in autoclave.
3) Autoclave 오븐에 180℃온도로 24시간동안 방치했다.3) The autoclave oven was allowed to stand at 180 ° C. for 24 hours.
4) 합성된 그래핀 하이드로겔은 온풍건조(Oven drying)를 24시간동안 진행했다.4) The synthesized graphene hydrogel was subjected to oven drying for 24 hours.
비교예2Comparative Example 2
다공성 실리카(Mesoporous silica)Mesoporous silica
1) 요소 및 세틸피리디늄 브로마이드를 증류수에 용해시켜 제1용액을 준비했다.1) Urea and cetylpyridinium bromide were dissolved in distilled water to prepare a first solution.
2) 테트라에틸 오르토실리케이트 및 1-펜탄올을 시클로헥산에 용해시켜 제2용액을 준비했다.2) A second solution was prepared by dissolving tetraethyl orthosilicate and 1-pentanol in cyclohexane.
3) 제1용액 및 제2용액을 혼합하고 실온에서 교반하고 오토클레이브에 넣어 수열처리 했다.3) The first solution and the second solution were mixed, stirred at room temperature and placed in an autoclave for hydrothermal treatment.
4) 수열처리된 용액을 원심분리 하여 아세톤으로 세척한후 건조했다.4) The hydrothermal solution was centrifuged, washed with acetone and dried.
5) 건조한 후 550℃에서 6시간 동안 소성시켜 다공성 실리카를 얻었다. 5) After drying, firing was performed at 550 ° C. for 6 hours to obtain porous silica.
실험예Experimental Example
1. 기계적 강도 측정1. Mechanical strength measurement
정밀 만능시험기(LR30K-plus : AMETEK, Inc.) 사용하여 압축강도 측정하였다.Compressive strength was measured using a precision universal testing machine (LR30K-plus: AMETEK, Inc.).
(1) 측정하고자 하는 그래핀 에어로겔의 지름과 높이를 입력한다.(1) Enter the diameter and height of the graphene airgel to be measured.
(2) X축은 Strain, Y축은 Stress로 설정한다.(2) Set X axis as strain and Y axis as stress.
(3) 압축측정이 진행되는 지그 위에 그래핀 에어로겔을 올린 후 압축강도 측정한다.(3) Put the graphene aerogel on the jig where the compression measurement proceeds and measure the compressive strength.
(압축강도의 종료시점은 그래핀 에어로겔의 파괴 및 Compressive Stress의 급격한 하락이 보이는 지점으로 한다.)(The end point of the compressive strength is the point where the breakdown of graphene aerogel and the sudden drop of the compressive stress are seen.)
2. 약물 방출 실험2. Drug Release Experiment
(1) 약물함침(약물: Ibuprofen ; IBU)(1) drug impregnation (Drug: Ibuprofen; IBU)
1) 그래핀 에어로겔의 무게 대비 1wt%의 IBU를 정량한다.1) Quantify 1 wt% IBU to the weight of graphene airgel.
2) 정량의 IBU를 에탄올 5ml에 용해한다.2) Dissolve the quantitative IBU in 5 ml of ethanol.
(교반 10분 + Sonicator 10 분) (10 minutes stirring + 10 minutes Sonicator)
3) 에탄올에 용해된 IBU와 그래핀 에어로겔을 함께 넣고 Rotary Evaporator 이용 건조 함침한다.3) Put IBU dissolved in ethanol and graphene aerogel together and dry impregnate using Rotary Evaporator.
(수조온도 40℃, 1시간 건조) (
4) 약물 함침된 그래핀 에어로겔의 표면 세척한다.4) Clean the surface of the drug-impregnated graphene airgel.
(필터장비를 이용해서 증류수 500ml 3번 세척) (500ml 3 times distilled water using filter equipment)
5) 50℃오븐에서 30분 건조한다.5) Dry at 50 ℃ oven for 30 minutes.
(2) 약물방출(2) drug release
1) 약물이 함침된 그래핀 에어로겔을 1L의 증류수 넣는다.1) Add 1L distilled water to the graphene aerogel impregnated with the drug.
2) 쉐이커 위에 비커를 고정하고 170rpm 회전속도로 약물방출 진행한다.2) Fix the beaker on the shaker and proceed with drug release at 170rpm rotation speed.
3) 시간에 따라 용액을 채취해서 UV-vis spectroscopy로 IBU의 농도 측정했다.3) The solution was taken with time and the concentration of IBU was measured by UV-vis spectroscopy.
도 3은 그래핀 에어로겔의 건조 후 기공구조의 모양을 나타낸 사진이다.Figure 3 is a photograph showing the shape of the pore structure after drying the graphene airgel.
도 3을 참조하면, 온풍건조 시간에 따라 그래핀 에어로겔 기공의 크기가 점차 감소하는 것을 확인 할 수 있다.Referring to Figure 3, it can be seen that the size of the graphene airgel pores gradually decrease with the warm air drying time.
도 3(a) 동결건조(Freeze drying Only)만 하였을 때 그래핀 에어로겔의 기공크기를 보면 16.4μm로 가장 넓은 기공크기를 가진다.Figure 3 (a) When only the freeze drying (Freeze drying Only) When looking at the pore size of the graphene airgel has a largest pore size of 16.4μm.
도 3(b) 온풍건조2시간 (Air drying 2h) 후 동결건조(Freeze drying)를 하였을 때 그래핀 에어로겔의 기공크기는 10.9μm로 동결건조만 하였을 때보다 기공의 크기가 줄어든 것을 볼 수 있다.3 (b) When the freeze drying is performed after 2 hours of air drying (2h), the pore size of the graphene aerogel can be seen to be reduced in pore size than when only lyophilized to 10.9 μm.
도 3(c) 온풍건조4시간 (Air drying 4h) 후 동결건조(Freeze drying)를 하였을 때 그래핀 에어로겔의 기공크기는 9.07μm로 온풍건조 시간증가에 따라 기공크기가 감소하는 것을 볼 수 있다.3 (c) When the freeze drying is performed after 4 hours of air drying (4h), the pore size of the graphene aerogel can be seen to decrease as the pore size increases with the warm air drying time.
도 3(d) 온풍건조8시간 (Air drying 8h) 후 동결건조(Freeze drying)를 하였을 때 그래핀 에어로겔의 기공크기는 4.27μm의 기공의 크기를 볼 수 있다.3 (d) When the freeze drying is performed after 8 hours of air drying (8h), the pore size of the graphene airgel can be seen to have a pore size of 4.27 μm.
도 3(e) 온풍건조(Air drying Only)만 하였을 때 그래핀 에어로겔의 기공크기는0.124μm를 보이며 가장 작은 기공크기를 가진다. 3 (e) pore size of the graphene airgel when only air drying only (air drying only) shows 0.124μm and has the smallest pore size.
따라서, 온풍건조와 동결건조를 병행하고 온풍건조의 시간을 조절함에 따라 기공크기가 조절되는 것을 확인할 수 있다.Therefore, it can be seen that the pore size is adjusted by adjusting the time of hot air drying and freeze drying in parallel.
도 4는 그래핀 에어로겔의 기계적 강도를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the mechanical strength of the graphene airgel.
도 4를 참조하면, 도 4(a) 그래프는 X축 압축 변형(Compressive Strain)에 따른 Y축 압축응력(Compressive Stress)값을 보여주고, 도 4(b) 그래프는 X축 온풍건조시간에 따른 Y축 최대하중(Maximum Load)를 보여준다.Referring to Figure 4, Figure 4 (a) graph shows the Y-axis compressive stress (Compressive Stress) value according to the X-axis compression strain (compressive strain), Figure 4 (b) graph shows the X-axis warm air drying time Y-axis maximum load is shown.
도 4(a) 그래프 비교예1을 보면 압축변형에 따른 압축응력 값은 최대 95KPa정도 값을 보인다.Referring to Comparative Example 1 of FIG. 4 (a), the compressive stress value according to the compression deformation shows a maximum value of about 95 KPa.
도 4(a) 그래프 제조예1은 압축변형에 따른 압축응력 값이 최대 60KPa 정도 값을 보인다.Figure 4 (a) Graph Preparation Example 1 shows a maximum compressive stress value of about 60 KPa according to the compression deformation.
도 4(a) 그래프 제조예2는 압축변형에 따른 압축응력 값이 최대 25KPa 정도 값을 보인다.Figure 4 (a) Graph Preparation Example 2 shows a maximum compressive stress value of about 25KPa according to the compression deformation.
도 4(a) 그래프 졔조예3은 압축변형에 따른 압축응력 값이 최대 12KPa 정도 값을 보인다.In FIG. 4 (a), graph 3 shows a maximum compressive stress value of about 12 KPa according to compression deformation.
따라서, 온풍건조와 동결건조를 병행하고, 온풍건조의 시간이 증가할수록 압축에 견디는 정도가 강해지는 결과를 확인할 수 있다. Therefore, hot air drying and freeze drying can be performed in parallel, and as the time of hot air drying increases, the degree of withstanding compression becomes stronger.
도 4(b) 그래프를 보면 그래핀 에어로겔을 온풍건조시간에 따른 최대하중(Maximum load) 값은 시간이 증가할수록 최대 하중 값도 증가하는 것을 보인다.Looking at the graph of Figure 4 (b) shows that the maximum load (Maximum load) value of the graphene airgel according to the warm air drying time increases as the maximum load value increases with time.
따라서, 온풍건조와 동결건조를 병행하고, 온풍건조의 시간이 증가할수록 하중을 견디는 정도가 강해지는 결과를 확인할 수 있다. Therefore, the hot air drying and freeze drying can be performed in parallel, and as the time of hot air drying increases, the degree of enduring the load becomes stronger.
본 발명의 약물방출 제어용 그래핀 에어로겔은 온풍건조시간이 증가할수록 기계적 강도가 증가 효과가 있다.The graphene airgel for controlling drug release of the present invention has an effect of increasing mechanical strength as the warm air drying time increases.
도 5는 그래핀 에어로겔의 건조 시간에 따른 이부프로펜 약물 방출분율 그래프이다.Figure 5 is a graph of ibuprofen drug release fraction according to the drying time of the graphene airgel.
도 5를 참조하면, X축은 시간에 따른 Y축 이부프로펜 방출(Ibuprofen released)%를 나타낸다.Referring to FIG. 5, the X-axis represents the Y-axis ibuprofen released% with time.
기존에 약물방출 조성물로 사용되어 왔던 비교예2(다공성 실리카(Mesoporous silica))와 본 발명의 그래핀 에어로겔의 건조시간을 달리하여 제조한 제조예 1, 제조예2 및 제조에4의 약물방출분율 결과값을 측정한 비교 그래프 이다.Drug release fractions of Preparation Example 1, Preparation Example 2 and
기존에 약물방출 조성물로 사용되어 왔던 비교예2는 시간에 따른 이부프로펜 약물 방출 분율은 최대 50% 정도의 값을 보이며, 초기에 빠르게 다량을 방출하고 이후에 느리게 방출되는 결과를 보인다.Comparative Example 2, which has been previously used as a drug release composition, shows a ibuprofen drug release fraction with a value of up to 50% over time, and rapidly releases a large amount initially and then slowly releases it.
비교예1(그래핀 에어로겔을 온풍건조 24시간만 수행 했을 때)은 기존에 사용되어 왔던 비교예2 (메소포러스 실리카) 의 최대 50%값 보다 작은 20%정도의 값을 보여 약물을 방출하는 효과적 측면에서 비교예2(메소포러스 실리카)보다 덜한 효과를 가져오지만, 그래핀에어로겔을 사용함으로 초기에 빠르게 다량을 방출하는 문제점은 해결된 것을 볼 수 있다.Comparative Example 1 (when graphene aerogel was performed only for 24 hours of warm air drying) shows an effective value of 20% less than the maximum value of 50% of Comparative Example 2 (Mesoporous Silica), which has been used previously. Although it brings about a less effective effect than Comparative Example 2 (Mesoporous silica) in terms of using a graphene aerogel can be seen that the problem of initially releasing a large amount quickly.
제조예4는 기존에 사용되어 왔던 비교예2의 최대 50%값 보다 큰 80%정도의 값을 보여 약물을 방출하는 효과 측면에서 비교예2보다 좋은 효과와 초기에 다량을 방출하는 문제점을 해결하는 효과를 가져온다.Preparation Example 4 shows a value of about 80%, which is greater than the maximum 50% value of Comparative Example 2, which has been used in the past, and solves the problem of releasing a large amount of effects and better effect than Comparative Example 2 in terms of the effect of releasing drugs. Brings effect.
제조예2는 기존에 사용되어 왔던 비교예2의 최대 50%값 보다 큰 80%정도의 값을 보여 약물을 방출하는 효과 측면에서 비교예2 보다 좋은 효과와 초기에 다량을 방출하는 문제점을 해결하는 효과를 가져온다.Preparation Example 2 shows a value of about 80%, which is greater than the maximum 50% value of Comparative Example 2, which has been used in the past, in view of the effect of releasing drugs, and solves the problem of releasing a large amount of effects better than Comparative Example 2 initially. Brings effect.
제조예1은 기존에 사용되어 왔던 비교예2의 최대 50%값 보다 큰 90%정도의 값을 보여 약물을 방출하는 효과 측면에서 비교예2보다 좋은 효과를 가져온다.Preparation Example 1 shows a value of about 90% that is greater than the maximum 50% value of Comparative Example 2 that has been used in the past brings a better effect than Comparative Example 2 in terms of the effect of releasing the drug.
도 5의 결과 약물방출 제어용 그래핀 에어로겔을 3시간 내지 9시간 동안 온풍건조한 후 동결건조 하였을 때 초기에 약물을 다량 방출하는 문제점 및 약물을 80%이상 방출하는 효과를 확인 할 수 있다.As a result of FIG. 5, when the graphene airgel for drug release control was warm-dried for 3 to 9 hours, the problem of releasing a large amount of drug in the early stage when lyophilized and the effect of releasing the drug more than 80% can be confirmed.
도 6은 그래핀 에어로겔의 건조 시간에 따른 누적방출분율 그래프이다.6 is a graph showing the cumulative emission fraction according to the drying time of the graphene airgel.
도 6를 참조하면, X축은 시간에 따른 Y축 누적방출분율을 나타낸다.Referring to FIG. 6, the X axis represents the Y-axis cumulative emission fraction over time.
비교예2(기존에 약물방출 조성물로 사용되어 왔던 메소포러스 실리카(Mesoporous silica))와 본 발명의 그래핀 에어로겔의 건조시간을 달리한 제조예1, 제조예2 및 제조예4의 누적약물방출분율 결과값을 측정한 비교 그래프 이다.Cumulative drug release fraction of Preparation Example 1, Preparation Example 2 and Preparation Example 4 with different drying times of the graphene airgel of the present invention (Mesoporous silica) that has been used as a drug release composition Comparison graph measuring the results.
비교예2는 시간에 따른 누적 방출 분율은 최대 0.5정도의 값을 보인다.In Comparative Example 2, the cumulative emission fraction with time showed a value of about 0.5 at most.
비교예1은 기존에 사용되어 왔던 비교예2의 최대 0.5값 보다 작은 0.2정도의 값을 보인다.Comparative Example 1 shows a value of about 0.2 smaller than the maximum value of 0.5 of Comparative Example 2, which has been used previously.
제조예4는 기존에 사용되어 왔던 비교예2의 최대 0.5값 보다 큰 0.9정도의 값을 보인다.Preparation Example 4 shows a value of about 0.9, which is larger than the maximum value of 0.5 of Comparative Example 2, which has been used previously.
제조예2는 기존에 사용되어 왔던 비교예2의 최대 0.5값 보다 큰 0.9정도의 값을 보인다.Preparation Example 2 shows a value of about 0.9 greater than the maximum value of 0.5 of Comparative Example 2 that has been used previously.
제조예1은 기존에 사용되어 왔던 비교예2의 최대 0.5값 보다 큰 0.9정도의 값을 보인다.Preparation Example 1 shows a value of about 0.9 greater than the maximum value of 0.5 of Comparative Example 2 that has been used previously.
도 6의 결과 3시간 내지 9시간 동안 온풍건조를 한 후 동결건조 하였을 때 시간에 따라 일정하게 방출하는 것을 확인 할 수 있다.As a result of Figure 6 it can be confirmed that after the hot air drying for 3 hours to 9 hours and then freeze-dried to be released constantly according to time.
따라서, 도 5와 도 6을 참조하면 그래핀의 소수성이 강하기 때문에 기공 내부로 수분침투가 빠르게 되지 않는 현상으로 인해 그래핀 에어로겔을 온풍건조 2시간 후 동결건조 하였을 때를 제외하고 초기에 빠르게 방출되는 종래의 문제점을 해결할 수 있다.Therefore, referring to FIGS. 5 and 6, since the hydrophobicity of graphene is strong, moisture is not rapidly penetrated into the pores, and thus the graphene aerogel is rapidly released at the initial stage except when the graphene airgel is lyophilized after 2 hours of hot air drying. The conventional problem can be solved.
또한, 그래핀 에어로겔은 약물과 상호작용하는 작용기를 갖고 있지 않기 때문에 온풍건조 시간에 따라 기공크기를 조절하여 약물 방출 속도를 원하는 속도로 조정할 수 있다.In addition, since the graphene airgel does not have a functional group that interacts with the drug, the rate of drug release can be adjusted to a desired rate by adjusting the pore size according to the warm air drying time.
본 발명의 실시예에 따르면, 일반적으로 다공체로부터의 약물방출 패턴은 초기에 빠르게 다량 방출하고, 이후에 느리게 방출 하지만 그래핀 에어로겔의 강한 소수성 특성으로 그래핀 에어로겔을 사용할 때 기공 내부로 수분침투가 빠르지 않아 약물이 빠르게 방출되는 현상 없이 배출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in general, the drug release pattern from the porous body is initially rapidly released in a large amount, and then slowly released, but due to the strong hydrophobic nature of the graphene airgel, moisture penetration into the pores is faster when using the graphene airgel. The drug can be released without the rapid release of the drug.
본 발명의 일 효과로서, 제조과정에서 온풍건조 와 동결건조를 병행하고 온풍건조 시간을 증가시킴에 따라 그래핀 에어로겔의 기공크기를 줄여 약물방출 시간을 조절할 수 있다.As an effect of the present invention, the hot air drying and freeze-drying in parallel during the manufacturing process and increase the hot air drying time, it is possible to control the drug release time by reducing the pore size of the graphene airgel.
본 발명의 다른 일 효과로서, 제조과정에서 온풍건조 와 동결건조를 병행하고 온풍건조 시간을 증가시킴에 따라 그래핀 에어로겔의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다.As another effect of the present invention, it is possible to increase the mechanical strength of the graphene aerogel as the hot air drying and freeze drying in parallel during the manufacturing process and increase the hot air drying time.
본 발명의 또 다른 일 효과로서, 그래핀 에어로겔을 인체 삽입형 임플란트로서 활용범위를 넓힐 수 있다.As another effect of the present invention, it is possible to expand the scope of application of the graphene aerogel as an implantable implant.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention.
Claims (14)
상기 그래핀 하이드로겔의 기공의 최대 크기가 3μm 내지 9μm 되도록 상기 그래핀 하이드로겔을 온풍건조 하는 단계; 및
상기 온풍건조된 그래핀 하이드로겔을 동결건조 하여 그래핀 에어로겔을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 온풍건조 하는 단계는 40℃ 내지 80℃ 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하고,
상기 온풍건조 하는 단계는 1시간 내지 12시간인 것을 특징으로 하는 약물방출 제어용 그래핀 에어로겔 제조방법.Preparing a graphene hydrogel;
Hot-drying the graphene hydrogel such that the maximum size of pores of the graphene hydrogel is 3 μm to 9 μm; And
And lyophilizing the warm air-dried graphene hydrogel to form a graphene airgel.
Drying the warm air is characterized in that the made at a temperature of 40 ℃ to 80 ℃,
The warm air drying step is a drug release control graphene airgel manufacturing method, characterized in that 1 hour to 12 hours.
상기 온풍건조의 시간을 증가시킴에 따라 상기 형성되는 그래핀 에어로겔의 기공크기를 줄이는 것을 특징으로 하는 약물방출 제어용 그래핀 에어로겔 제조방법.The method of claim 1,
Method for producing a drug release control graphene airgel, characterized in that to reduce the pore size of the graphene airgel formed by increasing the time of the warm air drying.
상기 온풍건조 하는 단계는 온풍건조 시간이 증가함에 따라 상기 그래핀 에어로겔의 기계적 강도가 증가하는 것을 특징으로 하는 약물방출 제어용 그래핀 에어로겔 제조방법.The method of claim 1,
The step of drying the warm air is a graphene airgel manufacturing method for drug release control, characterized in that the mechanical strength of the graphene airgel increases with increasing the warm air drying time.
상기 동결건조 하는 단계는 -196℃ 내지 0℃ 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 약물방출 제어용 그래핀 에어로겔 제조방법.The method of claim 1,
The lyophilization step is a graphene airgel manufacturing method for drug release control, characterized in that at -196 ℃ to 0 ℃ temperature.
상기 담지체에 담지된 약물; 을 포함하고,
상기 그래핀 에어로겔은 그래핀 하이드로겔을 40℃ 내지 80℃ 온도에서 이루어지는 온풍건조 및 동결건조를 차례로 수행해서 형성된 것을 특징으로 하고,
상기 담지체의 기공의 최대 크기는 3μm 내지 9μm인 것을 특징으로 하는 약물방출 제어용 담지체.A carrier consisting of graphene airgel; And
Drugs supported on the carrier; Including,
The graphene airgel is characterized in that the graphene hydrogel is formed by sequentially performing a warm air drying and freeze drying made at a temperature of 40 ℃ to 80 ℃,
The maximum size of the pores of the carrier is a drug release control carrier, characterized in that 3μm to 9μm.
상기 담지체의 비표면적은 20m2/g 내지 400m2/g인 것을 특징으로 하는 약물방출 제어용 담지체.The method of claim 8,
The specific surface area of the carrier is a drug release control carrier, characterized in that 20m 2 / g to 400m 2 / g.
상기 약물은 산성 약물, 염기성 약물, 또는 소수성 약물인 것을 특징으로 하는 약물방출 제어용 담지체.The method of claim 8,
The drug is a drug release control carrier, characterized in that the acidic drug, basic drug, or hydrophobic drug.
상기 산성약물은 이부프로펜, 덱사메타손 소듐 포스페이트, 아세타졸아미드, 아드레날린, 암피실린, 아스코르브산, 아스피린, 바르비톤, 벤질페니실린, 클로르프로파미드, 크로르티아지드, 클로사실린, 도파민, 프루세미드, 레보도파, 메틸도파, 모르핀, 페노바르비톤, 및 페니토인으로 이루어진 군으로부터 선택된것을 특징으로 하는 약물방출 제어용 담지체.The method of claim 11,
The acidic drug is ibuprofen, dexamethasone sodium phosphate, acetazolamide, adrenaline, ampicillin, ascorbic acid, aspirin, barbitone, benzylphenicillin, chlorpropamide, chlorothiazide, closacillin, dopamine, pruceamide, levodopa Drug release control carrier, characterized in that selected from the group consisting of, methyl dopa, morphine, phenobarbitone, and phenytoin.
상기 염기성 약물은 암페타민, 아트로핀, 클로로퀸, 클로르페니라민, 디아제펨, 에페드린, 히드라라진, 이미프라민, 이소프레날린, 카나마이신, 노르아드레날린, 필로카르핀, 및 프로프라놀롤로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 약물방출 제어용 담지체.The method of claim 11,
The basic drug is a drug characterized in that it is selected from the group consisting of amphetamine, atropine, chloroquine, chlorpheniramine, diazempe, ephedrine, hydrazine, imipramine, isoprenin, kanamycin, noradrenaline, pilocarpine, and propranolol Release control carrier.
상기 소수성 약물은 덱사메타손, 트리암시놀론, 베클로메타손 디프로프리오네이트, 트리암시놀론 아세토니드, 트리암시놀론 디아세테이트, 베타메타손 디프로프리오테이트, 테스토스테론, 부데소니드, 17α-에티닐에스트라디올, 레보노르게스트렐, 플루티카손 프로프리네이트, 소라페닙, 파클리탁셀, 도세탁셀, 시클로스포린 A, 암포테리신 B, 인디나비르, 라파마이신, 독소루비신, 코엔자임 큐 텐, 우루소데옥시콜린산, 일라프라졸, 이마티닙 메실레이트, 및 타네스피마이신으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 약물방출 제어용 담지체.
The method of claim 11,
The hydrophobic drugs include dexamethasone, triamcinolone, beclomethasone diproprionate, triamcinolone acetonide, triamcinolone diacetate, betamethasone dipropriotate, testosterone, budesonide, 17α-ethynylestradiol, levonorgestrel, fluticasel Proprinate, sorafenib, paclitaxel, docetaxel, cyclosporin A, amphotericin B, indinavir, rapamycin, doxorubicin, coenzyme cutene, urosodeoxycholine acid, ilaprazole, imatinib mesylate, and tanespimycin Drug release control carrier, characterized in that selected from the group consisting of.
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