KR20190143217A - A nitric oxide carrier and a method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산화질소 전달체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양이온 고분자와 음이온 고분자가 교차 적층된 다층 필름에서 상기 양이온 및 음이온 고분자의 이온화도를 조절하여 구조적 차이에 따른 산화질소의 방출량 및 방출 속도를 용이하게 조절할 수 있는 산화질소 전달체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nitrogen oxide carrier and a method of manufacturing the same, and more particularly, the amount and release of nitric oxide according to structural differences by controlling the degree of ionization of the cation and anionic polymer in a multilayer film in which a cationic polymer and an anionic polymer are cross laminated. The present invention relates to a nitrogen oxide transporter capable of easily adjusting the speed and a method of manufacturing the same.
일산화질소(NO, nitric monoxide)는 세포 내에서 일산화질소 생성 효소에 의해 생성되는 반응성이 높은 라디칼 분자로서, 체내에서 다양한 생리적 또는 병리적인 과정을 담당하는 중요한 세포 신호 분자(cellular signaling molecule)이다. 일산화질소는 1992년 미국 학술지 사이언스에서 "올해의 분자"로 선정되면서 신경과학, 생리학과 및 면역학 분야에서 주목받기 시작했다. 일산화질소의 심혈관계 신호전달 기능을 밝혀낸 연구는 1998년에 노벨 생리의학상을 수상하였다. 일산화질소는 혈관 내에서 강력한 혈관확장제로써 작용하며 그 외에도 면역 반응, 신경 전달, 발기 조절, 항균 작용 및 상처 치유 등 다양한 기능을 한다.Nitric monoxide (NO) is a highly reactive radical molecule produced by nitric oxide-producing enzymes in cells, and is an important cellular signaling molecule responsible for various physiological or pathological processes in the body. Nitrogen monoxide began to attract attention in the fields of neuroscience, physiology and immunology when it was named "Molecule of the Year" by the American journal Science in 1992. The study, which revealed the cardiovascular signaling function of nitric oxide, won the Nobel Prize in Physiology in 1998. Nitric oxide acts as a powerful vasodilator in the blood vessels, and in addition, it functions in various functions such as immune response, neurotransmission, erectile control, antibacterial action and wound healing.
일산화질소는 신체 내에서 다양한 역할을 수행하고 조절하기 때문에, 외부에서 일산화질소를 인위적으로 전달하는 방법을 찾기 위한 연구들이 진행되었다. 특히, 일산화질소는 가스 상태에서 다양한 효능을 나타내는데 반감기가 6초 이내로 매우 짧으므로, 화합물 형태로의 일산화질소 방출에 관한 연구가 진행되고 있다.Since nitrogen monoxide plays and regulates various roles in the body, studies have been conducted to find ways to artificially deliver nitrogen monoxide externally. In particular, since nitrogen monoxide has various effects in the gas state and its half-life is very short within 6 seconds, studies on the release of nitrogen monoxide in the form of compounds have been conducted.
가장 많이 연구된 화합물에는 다이아제니움다이올레이트(diazeniumdiolate, NONOate)와 S-니트로소티올(S-nitrosothiol, RSNO) 등이 있다. S-니트로소티올의 경우에는 온도, 빛 및 구리 이온(Cu2+)에 의해 방출이 촉진되며 일산화질소 방출 효율이 높다는 장점을 가진다. 반면, 일산화질소가 생체 내로 방출되지 않거나 물질이 안정하지 못하여 순수한 상태로 얻어내기 어려운 단점이 있다. 다이아제니움다이올레이트는 고체 상태로 안정하게 보관할 수 있고, 물에 대한 용해도가 높으며, 생체 온도와 pH 조건에서 쉽게 일산화질소를 생성할 수 있다. 그러나 분해산물이 독성을 나타낼 수 있으며, 물과 접촉하는 동시에 일산화질소가 방출되는 단점을 가진다.The most studied compounds include diaeniumdiolate (NONOate) and S-nitrosothiol (RSNO). In the case of S- nitrosothiol , the emission is promoted by temperature, light, and copper ions (Cu 2+ ), and the nitrogen monoxide emission efficiency is high. On the other hand, it is difficult to obtain nitrogen monoxide in a pure state because nitrogen monoxide is not released into the living body or the material is not stable. Diagenium dioleate can be stored stably in a solid state, has high solubility in water, and can easily produce nitrogen monoxide at a living temperature and pH conditions. However, degradation products may be toxic and have the disadvantage of releasing nitrogen monoxide upon contact with water.
일산화질소 전달체에 관한 연구를 진행하는 대표적인 그룹으로는 미국 University of Michigan의 Mark E. Meyerhoff 그룹과 North Carolina State University Chapel Hill의 Mark H. Schoenfisch 그룹 등이 있다. Meyerhoff 그룹에서는 aminoalkylsilane을 이용하여 졸-젤 방식으로 다이아제니움다이올레이트 기반의 수백 나노미터의 산화질소를 방출하는 실리카 나노입자를 개발하였다. 이후 Schoenfisch 그룹에서는 실리카 나노입자를 먼저 제조한 후, 표면의 이차 아민 그룹을 다이아제니움다이올레이트기로 변환하여 표면에서 일산화질소의 방출이 나타나는 입자와 아미노알콕시실란 분자를 다이아제니움다이올레이트기로 변환한 다음 실리카 나노입자를 하여 입자의 내부에서부터 일산화질소의 방출이 일어나는 두 가지 형태를 개발하였다. 다양한 아미노알콕시실란을를 이용하여 입자들을 제조한 후에 크기 및 일산화질소 방출 효율을 정리하여 보고하였는데, 입자의 내부에 아미노알콕시실란 그룹이 있을 경우에 일산화질소의 방출 효율이 최대가 되어 고효율의 산화질소 나노입자를 제조할 수 있으며, 아미노알콕시실란 분자 구조에 따라서 효율에 차이가 있다. 그러나 아미노알콕시실란 기반의 산화질소 나노입자는 졸-젤 원리에 따라 제조되므로 실험과정에서 온도 및 수분을 철저히 통제해야하므로 과정이 까다롭고 비용이 많이 들며 실패할 확률이 높다.Representative groups working on nitrogen monoxide carriers include the Mark E. Meyerhoff Group at the University of Michigan and the Mark H. Schoenfisch Group at Chapel Hill, North Carolina State University. The Meyerhoff Group has developed silica nanoparticles that release hundreds of nanometers of nitric oxide, based on diazenium dioleate, in a sol-gel manner using aminoalkylsilane. Subsequently, the Schoenfisch group manufactures silica nanoparticles first, and then converts the secondary amine group on the surface to the diazenium diolate group, thereby converting the particles and aminoalkoxysilane molecules in which nitrogen monoxide is released from the surface into the diazenium diolate group. After conversion, silica nanoparticles were developed to produce two forms of nitrogen monoxide release from inside the particles. After preparing particles using various aminoalkoxysilanes, the size and nitrogen monoxide emission efficiency were summarized and reported. When the aminoalkoxysilane group is present inside the particle, the nitrogen monoxide emission efficiency is maximized, resulting in high efficiency of nitric oxide nano. Particles can be produced, and the efficiency varies depending on the aminoalkoxysilane molecular structure. However, since aminoalkoxysilane-based nitric oxide nanoparticles are manufactured according to the sol-gel principle, the process must be thoroughly controlled for temperature and moisture, making the process difficult, costly, and prone to failure.
국내에서는 최근 포스텍의 김원종 교수팀에서 다이아제니움다이올레이트 기반의 산화질소 나노입자의 일산화질소 방출을 조절하기 위한 연구를 진행히고 있다. 아미노알콕시실란으로 제조된 다공성 실리카 나노입자에 UV에 의해 구조적인 형태가 변해서 수소이온을 방출하는 2-니트로-벤즈알데하이드 분자를 넣은 후, 칼슘포스페이트로 나노입자를 캡핑한(capping) 형태를 제조하여 고압의 일산화질소 기체 하에서 3일간 반응을 시켜서 산화질소 나노입자를 제조하였다. 이렇게 제조된 나노입자는 외부의 수소이온의 침투가 저해되므로 일산화질소의 방출이 자발적으로 일어나지 않으며, UV를 조사하였을 경우, 나노입자 내부의 2-니트로-벤즈알데하이드가 수소이온을 방출하여 pH가 낮아짐에 따라 캡핑층이 분해되면서 일산화질소의 방출이 일어나는 결과를 가진다. 그러나 이 연구에서도 여전히 아미노알콕시실란을 사용하여 실험과정이 복잡하고 까다로운 단점이 있다.In Korea, Professor Kim Won-jong of POSTECH is conducting research to control the nitrogen monoxide release of diazenium dioleate-based nitric oxide nanoparticles. The porous silica nanoparticles made of the aminoalkoxysilane were added with 2-nitro-benzaldehyde molecules, which are structurally changed by UV to release hydrogen ions, and then capped nanoparticles with calcium phosphate. Nitrogen oxide nanoparticles were prepared by reaction for 3 days under high pressure nitrogen monoxide gas. The nanoparticles thus prepared do not spontaneously release nitrogen monoxide because they inhibit the penetration of external hydrogen ions, and when irradiated with UV, 2-nitro-benzaldehyde inside the nanoparticles releases hydrogen ions, resulting in lower pH. As a result, the capping layer decomposes, resulting in the release of nitrogen monoxide. However, this study still has a complicated and difficult drawback using aminoalkoxysilanes.
즉, 종래 많이 연구되고 있는 졸-젤 반응을 기반으로 하는 산화질소 나노입자의 합성은 온도 및 수분에 민감한 물질을 사용하기 때문에, 실험과정에서 통제할 조건이 많아 과정이 까다롭고 비용이 많이 들며 실패 확률이 매우 높다.That is, the synthesis of nitric oxide nanoparticles based on the sol-gel reaction, which has been studied a lot in the past, uses materials that are sensitive to temperature and moisture. The probability is very high.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 산화질소의 방출량 및 방출 속도를 용이하게 조절할 수 있는 산화질소 전달체을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention to provide a nitrogen oxide carrier that can easily control the release amount and release rate of nitric oxide.
본 발명의 다른 목적은, 외부 환경에 민감하게 반응하는 물질 대신 생체적합한 이온성 고분자를 이용하고, 층과층(layer-by-layer, LbL) 적층 방식을 적용하여 단순한 원리로 쉽고 경제적으로 산화질소 전달체를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention, using a biocompatible ionic polymer instead of a material that reacts sensitively to the external environment, and applying a layer-by-layer (LbL) lamination method, easy and economical nitrogen oxides on a simple principle It is to provide a method for producing a carrier.
본 발명의 일 측면은, 측쇄에 아민기를 가지는 양이온 고분자로 이루어진 제1 층, 및 측쇄에 카르복실기를 가지는 음이온 고분자로 이루어진 제2 층이 적층된 단위부를 포함하고, 상기 아민기의 적어도 일부가 다이아제늄다이올레이트기로 치환된 산화질소 전달체를 제공한다.An aspect of the present invention includes a unit portion in which a first layer made of a cationic polymer having an amine group in a side chain, and a second layer made of an anionic polymer having a carboxyl group in a side chain are laminated, and at least a part of the amine group is diazenium. Provided are nitric oxide carriers substituted with diolate groups.
일 실시예에 있어서, 상기 아민기의 30% 이상이 다이아제늄다이올레이트기로 치환될 수 있다.In one embodiment, at least 30% of the amine groups may be substituted with diazenium dioleate groups.
일 실시예에 있어서, 상기 양이온 고분자는 분지된 폴리에틸렌이민(branched polyethyleneimine, bpei), 키토산(chitosan), 젤라틴(gelatin), 콜라겐(collagen), 피브리노겐(fibrinogen), 실크피브로인(silk fibroin), 카세인(casein), 엘라스틴(elastin), 라미닌(laminin), 피브로넥틴(fibronectin), 폴리도파민(polydopamine), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리-l-리신(poly-l-lysine), 폴리(비닐아민) 하이드로클로라이드(poly(vinylamine)hydrochloride), 폴리(아미노산)(poly(amino acid)), des아미노타이로실옥틸에스터(desaminotyrosylctylester) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the cationic polymer is a branched polyethyleneimine (bpei), chitosan (chitosan), gelatin (gelatin), collagen (collagen), fibrinogen (silk fibroin), casein ( casein, elastin, laminin, fibronectin, polydopamine, polyethyleneimine, poly-l-lysine, poly (vinylamine) hydrochloride (poly (vinylamine) hydrochloride), poly (amino acid) (poly (amino acid)), desaminotyroyl octyl ester (desaminotyrosylctylester) and may be one selected from the group consisting of two or more thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 카르복실기의 적어도 일부가 탈양성자화되고(deprotonated), 상기 음이온 고분자는 탈양성자화된 상기 카르복실기 간의 반발에 의해 2차원 구조를 가질 수 있다.In one embodiment, at least a portion of the carboxyl group is deprotonated, and the anionic polymer may have a two-dimensional structure by repulsion between the deprotonated carboxyl groups.
일 실시예에 있어서, 상기 카르복실기의 전부가 탈양성자화될 수 있다.In one embodiment, all of the carboxyl groups may be deprotonated.
일 실시예에 있어서, 상기 음이온 고분자는 히알루론산(hyaluronic acid), 폴리-l-락틱산(poly-l-lactic acid), 알긴산(alginic acid), 덱스트란황산(dextran sulfate), 리그닌(lignin), 탄닌산(tannic acid), 콘드로이틴황산(chondroitin sulfate), 셀룰로오스(cellulose)류 고분자, 후코이단(fucoidan), 헤파린(heparin) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the anionic polymer is hyaluronic acid, poly-l-lactic acid, alginic acid, dextran sulfate, lignin , Tannic acid (tannic acid), chondroitin sulfate (chondroitin sulfate), cellulose (cellulose) polymer, fucoidan (fucoidan), heparin (heparin) and one selected from the group consisting of a combination of two or more thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 단위부는 2개 이상이고, 상기 제1 및 제2 층은 상호 교차 적층된 것일 수 있다.In one embodiment, two or more unit units, and the first and second layers may be cross-laminated to each other.
본 발명의 다른 일 측면은, (a) 측쇄에 아민기를 가지는 양이온 고분자를 포함하는 용액의 pH를 미리 정해진 범위로 조절하여 제1 용액을 준비하는 단계; (b) 측쇄에 카르복실기를 가지는 음이온 고분자를 포함하는 용액의 pH를 미리 정해진 범위로 조절하여 제2 용액을 준비하는 단계; (c) 기재 상에 상기 제1 및 제2 용액을 상호 교번적으로 코팅하는 단계; 및 (d) 일산화질소와 반응시키는 단계;를 포함하는 산화질소 전달체의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the invention, (a) preparing a first solution by adjusting the pH of a solution containing a cationic polymer having an amine group in the side chain to a predetermined range; (b) preparing a second solution by adjusting a pH of a solution containing an anionic polymer having a carboxyl group in its side chain to a predetermined range; (c) coating the first and second solutions alternately on a substrate; And (d) reacting with nitrogen monoxide; provides a method for producing a nitrogen oxide carrier comprising a.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 용액의 pH는 7~10일 수 있다.In one embodiment, the pH of the first solution may be 7 ~ 10.
일 실시예에 있어서, 상기 양이온 고분자는 분지된 폴리에틸렌이민(branched polyethyleneimine, bpei), 키토산(chitosan), 젤라틴(gelatin), 콜라겐(collagen), 피브리노겐(fibrinogen), 실크피브로인(silk fibroin), 카세인(casein), 엘라스틴(elastin), 라미닌(laminin), 피브로넥틴(fibronectin), 폴리도파민(polydopamine), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리-l-리신(poly-l-lysine), 폴리(비닐아민) 하이드로클로라이드(poly(vinylamine)hydrochloride), 폴리(아미노산)(poly(amino acid)), des아미노타이로실옥틸에스터(desaminotyrosylctylester) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the cationic polymer is a branched polyethyleneimine (bpei), chitosan (chitosan), gelatin (gelatin), collagen (collagen), fibrinogen (silk fibroin), casein ( casein, elastin, laminin, fibronectin, polydopamine, polyethyleneimine, poly-l-lysine, poly (vinylamine) hydrochloride (poly (vinylamine) hydrochloride), poly (amino acid) (poly (amino acid)), desaminotyroyl octyl ester (desaminotyrosylctylester) and may be one selected from the group consisting of two or more thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 용액의 pH는 4~9일 수 있다.In one embodiment, the pH of the second solution may be 4 ~ 9.
일 실시예에 있어서, 상기 음이온 고분자는 히알루론산(hyaluronic acid), 폴리-l-락틱산(poly-l-lactic acid), 알긴산(alginic acid), 덱스트란황산(dextran sulfate), 리그닌(lignin), 탄닌산(tannic acid), 콘드로이틴황산(chondroitin sulfate), 셀룰로오스(cellulose)류 고분자, 후코이단(fucoidan), 헤파린(heparin) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the anionic polymer is hyaluronic acid, poly-l-lactic acid, alginic acid, dextran sulfate, lignin , Tannic acid (tannic acid), chondroitin sulfate (chondroitin sulfate), cellulose (cellulose) polymer, fucoidan (fucoidan), heparin (heparin) and one selected from the group consisting of a combination of two or more thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 기재는 3차원 형상, 2차원 형상, 또는 이들이 조합된 형상을 가질 수 있다.In one embodiment, the substrate may have a three-dimensional shape, two-dimensional shape, or a combination thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계에서 상기 코팅은 상기 양이온 및 음이온 고분자 간의 정전기적 인력, 반데르발스 힘, 수소결합, 공유결합, 이온결합, 소수성결합, 전하-전송(charge-transfer)결합, π-상호작용(π-interaction), 배위화학결합, 스트레오복합화(stereocomplexation), 호스트-게스트(host-guest), 생물학적 결합 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 이용할 수 있다.In one embodiment, the coating in step (c) is the electrostatic attraction between the cation and anionic polymer, van der Waals forces, hydrogen bonds, covalent bonds, ionic bonds, hydrophobic bonds, charge-transfer One selected from the group consisting of a bond, π-interaction, coordination chemical bond, stereocomplexation, host-guest, biological bond, and a combination of two or more thereof may be used.
일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계에서 상기 반응은 5~300℃ 및 1~30atm에서 이루어질 수 있다.In one embodiment, the reaction in the step (d) may be made at 5 ~ 300 ℃ and 1 ~ 30atm.
본 발명의 일 측면에 따른 산화질소 전달체는, 양이온 고분자와 음이온 고분자가 교차 적층된 다층 필름에서 상기 양이온 및 음이온 고분자의 이온화도를 조절하여 구조적 차이에 따른 산화질소의 방출량 및 방출 속도를 용이하게 조절할 수 있다.The nitric oxide carrier according to an aspect of the present invention can easily control the release amount and release rate of nitric oxide according to structural differences by controlling the degree of ionization of the cation and anionic polymer in a multilayer film in which a cationic polymer and an anionic polymer are cross-laminated. have.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 산화질소 전달체의 제조방법은, 생체적합한 이온성 고분자의 이온화도를 미리 정해진 범위로 조절하고, 층과층(layer-by-layer, LbL) 적층 방식을 적용하여 단순한 원리로 쉽고 경제적으로 산화질소 전달체를 제조할 수 있다.In addition, the method for producing a nitrogen oxide carrier according to another aspect of the present invention, by adjusting the ionization degree of the biocompatible ionic polymer to a predetermined range, by applying a layer-by-layer (LbL) lamination method The simple principle makes it possible to produce nitric oxide carriers easily and economically.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects, and include all effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일산화질소 전달체 및 그 제조방법을 도식화한 것이고;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일산화질소 전달체의 2중층 수에 따른 구조적 특성을 평가한 결과이고;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 일산화질소 전달체의 표면형상을 촬영한 SEM 이미지이고;
도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 일산화질소 전달체를 화학적으로 분석한 결과이고;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 일산화질소 전달체의 일산화질소 방출 특성을 평가한 결과이다.1 is a schematic diagram of a nitrogen monoxide carrier and a method for producing the same according to an embodiment of the present invention;
2 is a result of evaluating the structural characteristics according to the number of double layers of the nitrogen monoxide carrier according to the embodiment of the present invention;
3 is an SEM image of the surface shape of the nitrogen monoxide carrier according to the embodiment of the present invention;
4 to 5 are the results of chemical analysis of the nitrogen monoxide carrier according to the embodiment of the present invention;
6 is a result of evaluating the nitrogen monoxide release characteristics of the nitrogen monoxide carrier according to the embodiment of the present invention.
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"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 "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. . 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.
산화질소 전달체Nitric oxide carrier
본 발명의 일 측면은, 측쇄에 아민기를 가지는 양이온 고분자로 이루어진 제1 층, 및 측쇄에 카르복실기를 가지는 음이온 고분자로 이루어진 제2 층이 적층된 단위부를 포함하고, 상기 아민기의 적어도 일부가 다이아제늄다이올레이트기(RR'N-N(O)=NOR)로 치환된 산화질소 전달체를 제공한다.An aspect of the present invention includes a unit portion in which a first layer made of a cationic polymer having an amine group in a side chain, and a second layer made of an anionic polymer having a carboxyl group in a side chain are laminated, and at least a part of the amine group is diazenium. It provides a nitric oxide transporter substituted with a diolate group (RR'NN (O) = NOR).
본 발명에서 "산화질소 전달체"는 일산화질소를 전달, 방출할 수 있는 물질을 의미하며, "산화질소 복합체"라 할 수도 있다. 상기 산화질소 전달체는 일산화질소를 전달, 방출할 수 있도록 기재의 표면에 적용, 코팅될 수 있다. 상기 기재로는 생체 내에서 안정한 무기 성분, 생체 내에서 분해가능한 생분해성 고분자, 마이셀(micelle) 및 생체 유래 물질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.In the present invention, "nitrogen oxide carrier" means a substance capable of delivering and releasing nitrogen monoxide, and may be referred to as "nitric oxide complex". The nitric oxide carrier may be applied and coated on the surface of the substrate to deliver and release nitric oxide. As the substrate, at least one selected from the group consisting of an inorganic component stable in vivo, a biodegradable polymer degradable in vivo, micelles and a biologically derived material may be used.
상기 다이아제니움다이올레이트기를 포함하는 고분자는 고체 형태로서 안정하게 저장, 보관될 수 있고, 물에 대한 용해도가 높으며, 다이아제니움다이올레이트기가 연결된 나머지 부분의 구조에 따라 방출 속도와 방식 등의 방출 형태를 조절할 수 있다. 또한, 다이아제니움다이올레이트기를 포함하는 고분자는 생체 온도와 pH 조건에서 분해될 뿐만 아니라, pH에 따라 다양한 방출 형태를 가지며 한 단위의 다이아제니움다이올레이트기 당 2분자의 일산화질소를 방출하므로 전달체에 포함될 때 상대적으로 높은 농도의 일산화질소를 전달, 방출할 수 있다.The polymer containing the diazenium dioleate group can be stably stored and stored as a solid form, has high solubility in water, and according to the structure of the rest of the diazenium dioleate groups connected thereto, the release rate and the like. It can control the release form of. In addition, the polymer containing the diazenium dioleate group not only decomposes at the temperature and pH conditions of the body, but also has various forms of release depending on pH, and thus releases two molecules of nitrogen monoxide per unit of the diazenium dioleate group. When included in a carrier, it can deliver and release relatively high concentrations of nitrogen monoxide.
상기 양이온 고분자는 (-) 전하를 띤 기재의 표면에 부착될 수 있고, 상기 양이온 고분자의 측쇄에 위치한 아민기 중 일부, 바람직하게는, 30% 이상, 더 바람직하게는, 50% 이상, 더 바람직하게는, 65% 이상이 다이아제늄다이올레이트기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 상기 양이온 고분자는 용액, 바람직하게는, 수용액 상태로 상기 기재의 표면에 코팅되어 제1 층을 형성하며, 상기 용액의 pH를 미리 정해진 범위로 조절하여 상기 양이온 고분자의 이온화도, 즉, 양성자화된 정도를 조절할 수 있다. 상기 용액의 pH를 7~10, 바람직하게는, 8.5~9.5의 범위로 조절하면 상기 아민기 중 10~40%, 바람직하게는, 20~30%가 -NH3 +로 양성자화될 수 있고, 그 외 60~90%, 바람직하게는 70~80%가 양성자화되지 않은 유리 아민기(free amine group, -NH2)로 존재하게 된다. 본 발명에서 "이온화도"는 고분자의 측쇄에 위치한 작용기 중 양성자화 및/또는 탈양성자화된 비율을 나타낸다.The cationic polymer may be attached to the surface of the negatively charged substrate, and a portion of the amine groups located in the side chain of the cationic polymer, preferably at least 30%, more preferably at least 50%, more preferably Preferably, at least 65% may be substituted with diazenium dioleate groups. Specifically, the cationic polymer is coated on the surface of the substrate in the form of a solution, preferably in an aqueous solution, to form a first layer, and the pH of the solution is adjusted to a predetermined range so that the degree of ionization of the cationic polymer, that is, proton You can adjust the degree of ignition. Adjusting the pH of the solution in the range of 7-10, preferably, 8.5 ~ 9.5, and 10 to 40% of the amine group, preferably, 20 to 30% can be protonated with -NH 3 +, The other 60 to 90%, preferably 70 to 80% is present as a free amine group (-NH 2 ) is not protonated. In the present invention, "degree of ionization" refers to the protonated and / or deprotonated ratio of the functional groups located in the side chain of the polymer.
상기 제1 층은 (+) 전하를 띠므로 상기 음이온 고분자가 그 표면에 부착될 수 있다. 상기 음이온 고분자 또한 용액, 바람직하게는, 수용액 상태로 상기 제1 층의 표면에 코팅되어 제2 층을 형성하며, 상기 용액의 pH를 미리 정해진 범위로 조절하여 상기 음이온 고분자의 이온화도, 즉, 탈양성자화된 정도를 조절할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 층의 순차적, 교차적 형성은 별도의 건조과정을 거치지 않고 이루어질 수 있으므로, 상기 음이온 고분자의 이온화도는 앞서 형성된 제1 층을 이루는 상기 양이온 고분자의 이온화도에도 영향을 미칠 수 있다. 상기 용액의 pH를 4~9, 바람직하게는, 7~8의 범위로 조절하면 상기 카르복실기의 50% 이상, 바람직하게는, 90% 이상, 더 바람직하게는, 95% 이상, 유리하게는, 100%가 탈양성자화될 수 있다. 탈양성자화된 상기 카르복실기(-COO-)는 상기 양이온 고분자 중 양성자화된 아민기(-NH3 +)와 정전기적 인력에 의해 결합되고, 일부 잔류하는 탈양성자화되지 않은 카르복실기(-COOH)는 상기 유리 아민기와 수소결합에 의해 결합될 수 있다. 다만, 이러한 수소결합은 상기 유리 아민기의 상기 다이아제늄다이올레이트기로의 치환 가능성을 낮출 수 있으므로, 탈양성자화되지 않은 카르복실기(-COOH)를 최소화하여 실질적으로 존재하지 않도록 하는 것이 바람직하다.Since the first layer has a positive charge, the anionic polymer may be attached to the surface thereof. The anionic polymer may also be coated on the surface of the first layer in a solution, preferably in an aqueous solution, to form a second layer, and the pH of the solution is adjusted to a predetermined range so that the degree of ionization of the anionic polymer, that is, deprotonation You can adjust the degree of ignition. In addition, since the sequential and cross formation of the first and second layers may be performed without a separate drying process, the degree of ionization of the anion polymer may also affect the degree of ionization of the cationic polymer forming the first layer. have. When the pH of the solution is adjusted in the range of 4-9, preferably 7-8, at least 50% of the carboxyl group, preferably at least 90%, more preferably at least 95%, advantageously 100 % Can be deprotonated. Deprotonation of the carboxyl group (-COO -) is the cation are combined by a protonated amine group (-NH 3 +) and the electrostatic attraction of the polymer, and some residual non-deprotonated to screen a carboxyl group (-COOH) is The free amine group may be bonded by hydrogen bonding. However, since such hydrogen bonds may lower the possibility of substitution of the free amine group with the diazenium dioleate group, it is preferable to minimize the non-protonated carboxyl group (-COOH) so that the hydrogen bond is not substantially present.
또한, 상기 카르복실기가 전부 탈양성자화된 음이온 고분자로 상기 제2 층을 형성하는 경우, 상기 제1 층에 포함된 상기 양이온 고분자의 이온화도가 70% 이하, 바람직하게는, 50% 이하, 더 바람직하게는, 35% 이하로 일부 상향 조절될 수 있고, 반대로, 30% 이상, 더 바람직하게는, 50% 이상, 더 바람직하게는, 65% 이상의 아민기가 양성자화되지 않은 유리 아민기(free amine group, -NH2)로 존재하게 된다.Further, when the carboxyl group forms the second layer with the anionic polymer deprotonated entirely, the degree of ionization of the cationic polymer included in the first layer is 70% or less, preferably 50% or less, more preferably. May be partially upregulated to 35% or less, on the contrary, at least 30%, more preferably at least 50%, more preferably at least 65% of the amine groups are free of amine groups without protonation; -NH 2 ).
상기 제1 및 제2 층은 상호 결합되어 하나의 단위부를 구성할 수 있고, 상기 제1 층에 포함된 유리 아민기 중 적어도 일부, 바람직하게는, 전부가 상기 다이아제늄다이올레이트기로 치환될 수 있다. 또한, 상기 음이온 고분자는 탈양성자화된 상기 카르복실기 간의 반발에 의해 실질적으로 선형의 2차원 구조를 가질 수 있고, 분자 내 정전기적 인력에 의한 분자의 폴딩(folding) 또는 코일링(coiling)과 같은 임의적인 변형을 유발하지 않으므로, 나노미터 단위의 두께를 가지는 고밀도의 다층 필름을 효과적으로 얻을 수 있다.The first and second layers may be bonded to each other to form one unit, and at least some, preferably all of the free amine groups included in the first layer may be substituted with the diazenium diolate group. have. In addition, the anionic polymer may have a substantially linear two-dimensional structure due to repulsion between the deprotonated carboxyl groups, and may be optional such as folding or coiling of molecules by electrostatic attraction in the molecule. Since it does not cause phosphorus deformation, it is possible to effectively obtain a high density multilayer film having a thickness in nanometers.
또한, 상기 단위부는 2개 이상이고, 상기 제1 및 제2 층은 상호 교차 적층된 것일 수 있다. 이러한 교차 적층 구조는, 후술할 층과층(layer-by-layer, LbL) 적층방식에 의해 구현될 수 있다.In addition, the unit portion may be two or more, and the first and second layers may be cross-laminated to each other. Such a cross-lamination structure may be implemented by a layer-by-layer (LbL) lamination method which will be described later.
상기 양이온 고분자는 분지된 폴리에틸렌이민(branched polyethyleneimine, bpei), 키토산(chitosan), 젤라틴(gelatin), 콜라겐(collagen), 피브리노겐(fibrinogen), 실크피브로인(silk fibroin), 카세인(casein), 엘라스틴(elastin), 라미닌(laminin), 피브로넥틴(fibronectin), 폴리도파민(polydopamine), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리-l-리신(poly-l-lysine), 폴리(비닐아민) 하이드로클로라이드(poly(vinylamine)hydrochloride), 폴리(아미노산)(poly(amino acid)), des아미노타이로실옥틸에스터(desaminotyrosylctylester) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 분지된 폴리에틸렌이민일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The cationic polymer may be branched polyethyleneimine (bpei), chitosan, gelatin, collagen, fibrinogen, silk fibroin, casein, elastin ), Laminin, fibronectin, polydopamine, polyethylenimine, polyl-lysine, poly (vinylamine) hydrochloride ), Poly (amino acid), desaminotyrosylctylester and combinations of two or more thereof, and may be one selected from branched polyethyleneimine. It is not limited to this.
상기 음이온 고분자는 히알루론산(hyaluronic acid), 폴리-l-락틱산(poly-l-lactic acid), 알긴산(alginic acid), 덱스트란황산(dextran sulfate), 리그닌(lignin), 탄닌산(tannic acid), 콘드로이틴황산(chondroitin sulfate), 셀룰로오스(cellulose)류 고분자, 후코이단(fucoidan), 헤파린(heparin) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 알긴산일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The anionic polymer may be hyaluronic acid, polyl-lactic acid, alginic acid, dextran sulfate, lignin, tannic acid. , Chondroitin sulfate, cellulose polymers, fucoidan, heparin, and one selected from the group consisting of two or more combinations thereof, and preferably, alginic acid, but It is not limited.
상기 산화질소 전달체는 고분자의 이온화도를 조절하여 다층 필름의 미세구조 차이에 따른 일산화질소의 방출량 및 방출속도를 쉽게 조절할 수 있으므로, 혈관 확장, 상처 치유, 노화 방지, 신경세포 활성화, 항균, 항암 등의 의료용 목적으로 활용될 수 있다. 또한, 생체적합성 고분자 및 이를 이용한 표면전하의 조절을 통해 생체적합성이 높은 표면으로 개질될 수 있어 다양한 분야에 광범위하게 적용될 수 있다.The nitric oxide carrier can easily control the amount and release rate of nitric oxide according to the microstructure difference of the multilayer film by controlling the degree of ionization of the polymer, blood vessel expansion, wound healing, anti-aging, nerve cell activation, antibacterial, anticancer, etc. It can be used for medical purposes. In addition, the biocompatible polymer and the surface charge using the same can be modified into a highly biocompatible surface and can be widely applied in various fields.
산화질소 전달체의 제조방법Method for preparing nitric oxide carrier
본 발명의 다른 일 측면은, (a) 측쇄에 아민기를 가지는 양이온 고분자를 포함하는 용액의 pH를 미리 정해진 범위로 조절하여 제1 용액을 준비하는 단계; (b) 측쇄에 카르복실기를 가지는 음이온 고분자를 포함하는 용액의 pH를 미리 정해진 범위로 조절하여 제2 용액을 준비하는 단계; (c) 기재 상에 상기 제1 및 제2 용액을 상호 교번적으로 코팅하는 단계; 및 (d) 일산화질소와 반응시키는 단계;를 포함하는 산화질소 전달체의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the invention, (a) preparing a first solution by adjusting the pH of a solution containing a cationic polymer having an amine group in the side chain to a predetermined range; (b) preparing a second solution by adjusting a pH of a solution containing an anionic polymer having a carboxyl group in its side chain to a predetermined range; (c) coating the first and second solutions alternately on a substrate; And (d) reacting with nitrogen monoxide; provides a method for producing a nitrogen oxide carrier comprising a.
상기 (a) 및 (b) 단계에서는 산화질소 전달체의 단위부를 구성하는 제1 및 제2 층을 각각 형성하기 위한 제1 및 제2 용액을 제조하고, 각 용액의 pH를 미리 정해진 범위로 조절할 수 있다. 상기 제1 및 제2 용액에서 용매로는 물, 에탄올, 아세트산 나트륨 버퍼(sodium acetate buffer), PBS(phosphate buffered saline) 또는 배지(culture media) 등을 사용할 수 있다.In the steps (a) and (b), the first and second solutions for forming the first and second layers constituting the unit part of the nitrogen oxide carrier may be prepared, respectively, and the pH of each solution may be adjusted to a predetermined range. have. As the solvent in the first and second solutions, water, ethanol, sodium acetate buffer, PBS (phosphate buffered saline) or a culture medium may be used.
상기 양이온 고분자는 (-) 전하를 띤 기재의 표면에 부착될 수 있고, 상기 양이온 고분자의 측쇄에 위치한 아민기 중 일부, 바람직하게는, 30% 이상, 더 바람직하게는, 50% 이상, 더 바람직하게는, 65% 이상이 다이아제늄다이올레이트기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 상기 양이온 고분자는 제1 용액을 통해 상기 기재의 표면에 코팅되어 제1 층을 형성하며, 상기 제1 용액의 pH를 미리 정해진 범위로 조절하여 상기 양이온 고분자의 이온화도, 즉, 양성자화된 정도를 조절할 수 있다. 상기 용액의 pH를 7~10, 바람직하게는, 8.5~9.5의 범위로 조절하면 상기 아민기 중 10~40%, 바람직하게는, 20~30%가 -NH3 +로 양성자화될 수 있고, 그 외 60~90%, 바람직하게는 70~80%가 양성자화되지 않은 유리 아민기(free amine group, -NH2)로 존재하게 된다.The cationic polymer may be attached to the surface of the negatively charged substrate, and a portion of the amine groups located in the side chain of the cationic polymer, preferably at least 30%, more preferably at least 50%, more preferably Preferably, at least 65% may be substituted with diazenium dioleate groups. Specifically, the cationic polymer is coated on the surface of the substrate through a first solution to form a first layer, and by adjusting the pH of the first solution to a predetermined range, the ionization degree of the cationic polymer, that is, protonated You can adjust the degree. Adjusting the pH of the solution in the range of 7-10, preferably, 8.5 ~ 9.5, and 10 to 40% of the amine group, preferably, 20 to 30% can be protonated with -NH 3 +, The other 60 to 90%, preferably 70 to 80% is present as a free amine group (-NH 2 ) is not protonated.
상기 제1 층은 (+) 전하를 띠므로 상기 음이온 고분자가 그 표면에 부착될 수 있다. 상기 음이온 고분자는 제2 용액을 통해 상기 제1 층의 표면에 코팅되어 제2 층을 형성하며, 상기 제2 용액의 pH를 미리 정해진 범위로 조절하여 상기 음이온 고분자의 이온화도, 즉, 탈양성자화된 정도를 조절할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 층의 순차적, 교차적 형성은 별도의 건조과정을 거치지 않고 이루어질 수 있으므로, 상기 음이온 고분자의 이온화도는 앞서 형성된 제1 층을 이루는 상기 양이온 고분자의 이온화도에도 영향을 미칠 수 있다. 상기 용액의 pH를 4~9, 바람직하게는, 7~8의 범위로 조절하면 상기 카르복실기의 50% 이상, 바람직하게는, 90% 이상, 더 바람직하게는, 95% 이상, 유리하게는, 100%가 탈양성자화될 수 있다. 탈양성자화된 상기 카르복실기(-COO-)는 상기 양이온 고분자 중 양성자화된 아민기(-NH3 +)와 정전기적 인력에 의해 결합되고, 일부 잔류하는 탈양성자화되지 않은 카르복실기(-COOH)는 상기 유리 아민기와 수소결합을 형성할 수 있다. 다만, 이러한 수소결합은 상기 유리 아민기의 상기 다이아제늄다이올레이트기로의 치환 가능성을 낮출 수 있으므로, 탈양성자화되지 않은 카르복실기(-COOH)를 최소화하여 실질적으로 존재하지 않도록 하는 것이 바람직하다.Since the first layer has a positive charge, the anionic polymer may be attached to the surface thereof. The anionic polymer is coated on the surface of the first layer through a second solution to form a second layer, and by adjusting the pH of the second solution to a predetermined range, the ionization degree of the anionic polymer, that is, deprotonated You can adjust the degree. In addition, since the sequential and cross formation of the first and second layers may be performed without a separate drying process, the degree of ionization of the anion polymer may also affect the degree of ionization of the cationic polymer forming the first layer. have. When the pH of the solution is adjusted in the range of 4-9, preferably 7-8, at least 50% of the carboxyl group, preferably at least 90%, more preferably at least 95%, advantageously 100 % Can be deprotonated. Deprotonation of the carboxyl group (-COO -) is the cation are combined by a protonated amine group (-NH 3 +) and the electrostatic attraction of the polymer, and some residual non-deprotonated to screen a carboxyl group (-COOH) is Hydrogen bond may be formed with the free amine group. However, since such hydrogen bonds may lower the possibility of substitution of the free amine group with the diazenium dioleate group, it is preferable to minimize the non-protonated carboxyl group (-COOH) so that the hydrogen bond is not substantially present.
또한, 상기 카르복실기가 전부 탈양성자화된 음이온 고분자로 상기 제2 층을 형성하는 경우, 상기 제1 층에 포함된 상기 양이온 고분자의 이온화도가 70% 이하, 바람직하게는, 50% 이하, 더 바람직하게는, 35% 이하로 일부 상향 조절될 수 있고, 반대로, 30% 이상, 더 바람직하게는, 50% 이상, 더 바람직하게는, 65% 이상의 아민기가 양성자화되지 않은 유리 아민기(free amine group, -NH2)로 존재하게 된다.Further, when the carboxyl group forms the second layer with the anionic polymer deprotonated entirely, the degree of ionization of the cationic polymer included in the first layer is 70% or less, preferably 50% or less, more preferably. May be partially upregulated to 35% or less, on the contrary, at least 30%, more preferably at least 50%, more preferably at least 65% of the amine groups are free of amine groups without protonation; -NH 2 ).
상기 제1 및 제2 용액에 의해 형성된 각각의 층은 상호 결합되어 하나의 단위부를 구성할 수 있고, 상기 제1 층에 포함된 유리 아민기 중 적어도 일부, 바람직하게는, 전부가 후속되는 (d) 단계에서 다이아제늄다이올레이트기로 치환될 수 있다. 또한, 상기 음이온 고분자는 탈양성자화된 상기 카르복실기 간의 반발에 의해 실질적으로 선형의 2차원 구조를 가질 수 있고, 분자 내 정전기적 인력에 의한 분자의 폴딩(folding) 또는 코일링(coiling)과 같은 임의적인 변형을 유발하지 않으므로, 나노미터 단위의 두께를 가지는 고밀도의 다층 필름을 효과적으로 얻을 수 있다.Each layer formed by the first and second solutions may be joined together to form one unit, followed by at least some, preferably all of the free amine groups included in the first layer (d May be substituted with a diazenium dioleate group. In addition, the anionic polymer may have a substantially linear two-dimensional structure due to repulsion between the deprotonated carboxyl groups, and may be optional such as folding or coiling of molecules by electrostatic attraction in the molecule. Since it does not cause phosphorus deformation, it is possible to effectively obtain a high density multilayer film having a thickness in nanometers.
상기 (c) 단계에서는 기재 상에 상기 제1 및 제2 용액을 상호 교번적으로 코팅하여, 즉, 층과층(layer-by-layer, LbL) 적층방식으로 상기 제1 및 제2 층이 상호 교차 적층된 구조를 구현할 수 있다. 상기 층과층 적층방식은 분자 수준에서 자유롭게 조절이 가능하고 여러가지 재료들의 특성을 제한하지 않으며, 열이나 강한 자극을 가할 필요없이 간단하게 분자적 상호 인력에 의해 다층 나노필름을 제조할 수 있는 방식이다. 상호 간의 인력은 화학적 결합이 아닌 물리적 결합이기 때문에 물질들의 고유의 특성을 변성시키지 않는다는 장점이 있다.In the step (c), the first and second solutions are alternately coated on a substrate, that is, the first and second layers are mutually laminated in a layer-by-layer (LbL) lamination method. Cross stacked structures can be implemented. The layer and layer stacking method can be freely controlled at the molecular level, does not limit the properties of various materials, and is a method of producing a multilayer nanofilm simply by molecular mutual attraction without applying heat or strong stimulus. . Since the attraction between each other is not a chemical bond but a physical bond, it does not denature the intrinsic properties of the materials.
상기 층과층 적층방식은 용액을 서로 혼합하는 것이 아니라 기질을 사용하는 방법이기 때문에 상분리가 일어나지 않는 필름을 제조할 수 있다. 또한, 상기 층과층 적층 방식은 나노입자 뿐만 아니라 모든 크기의 입자나 평면 기판과 같이 크기나 형태에 제한되지 않으며, 산소 플라즈마, RCA 및 piranha와 같은 표면처리를 통해서 코팅하고자 하는 표면을 개질하여 재료의 제한도 거의 없다.The layer and the layer lamination method is a method of using a substrate rather than mixing the solution with each other, it is possible to produce a film that does not occur phase separation. In addition, the layer and layer stacking method is not limited to the size and shape, such as not only nanoparticles, but also particles of any size or planar substrate, and by modifying the surface to be coated by surface treatment such as oxygen plasma, RCA and piranha There is almost no limit.
상기 층과층 적층방식은, 예를 들어, 상기 양이온 및 음이온 고분자 간의 정전기적 인력, 반데르발스 힘, 수소결합, 공유결합, 이온결합, 소수성결합, 전하-전송(charge-transfer)결합, π-상호작용(π-interaction), 배위화학결합, 스트레오복합화(stereocomplexation), 호스트-게스트(host-guest), 생물학적 결합 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 이용할 수 있으나, 유리 아민기의 다이아제늄다이올레이트기로의 치환을 저해하는 유형의 결합은 배제하는 것이 바람직하다.The layer and layer stacking method, for example, the electrostatic attraction between the cation and anionic polymer, van der Waals forces, hydrogen bonds, covalent bonds, ionic bonds, hydrophobic bonds, charge-transfer bonds, π -One selected from the group consisting of π-interaction, coordination chemical bond, stereocomplexation, host-guest, biological bond, and a combination of two or more thereof, but a free amine group It is preferable to exclude the type of bond that inhibits the substitution of the diazenium dioleate group.
또한, 상기 코팅은 딥 코팅(dip coating), 분무 도장(spray coating), 롤 코팅(roll coating), 바 코팅(bar coating), 쇄모 도장(brush coating), 증착 도장, 스퍼터링, 전기방사 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 방법, 바람직하게는, 딥 코팅으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the coating may be dip coating, spray coating, roll coating, bar coating, brush coating, deposition coating, sputtering, electrospinning and the like. One method selected from the group consisting of two or more combinations, but may be made of a dip coating, but is not limited thereto.
상기 양이온 및 음이온 고분자의 종류와 그 작용효과에 대해서는 전술한 것과 같다.The type and effect of the cation and anionic polymers are the same as described above.
상기 기재는 3차원 형상, 2차원 형상, 또는 이들이 조합된 형상을 가질 수 있다. 상기 3차원 형상은, 예를 들어, 나노입자, 마이크로입자와 같은 입자일 수 있고, 상기 입자는 형태가 불규칙한 별모양, 사다리꼴, 팔면체 등의 모양을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 입자의 형태는 상기와 같이 예시된 것에 한정되는 것은 아니며, 그 외 로드, 구체, 정사각형, 플레이크 중 2 이상이 상호 조합되거나 이들 중 하나가 일부 변형된 것, 예를 들어, 반구체, 타원구체, 중공체, 직사각형, 사다리꼴, 마름모, 평행사변형 등을 포함할 수 있다. 상기 2차원 형상은, 예를 들어, 시트, 필름, 판 등을 포함할 수 있다.The substrate may have a three-dimensional shape, a two-dimensional shape, or a combination thereof. The three-dimensional shape may be, for example, particles such as nanoparticles and microparticles, and the particles may further include shapes of irregular stars, trapezoids, and octahedrons. In addition, the shape of the particles is not limited to those exemplified as described above, and other two or more of rods, spheres, squares, and flakes are mutually combined or one of them is partially modified, for example, hemispheres, Ellipsoids, hollow bodies, rectangles, trapezoids, rhombuses, parallelograms, and the like. The two-dimensional shape may include, for example, a sheet, a film, a plate, or the like.
한편, 상기 기재가 (-) 전하를 띠지 않을 경우, 상기 기재에 (-) 전하를 부여하기 위한 표면처리 단계를 추가로 수행할 수 있다. 상기 표면처리는 코로나 처리 또는 플라즈마 처리와 같은 고주파수의 스파크 방전 처리, 열 처리, 화염 처리, 커플링제 처리, 프라이머 처리 또는 기상 루이스산(ex. BF3), 황산 또는 고온 수산화나트륨 등을 사용한 화학적 활성화 처리 등일 수 있다.On the other hand, when the substrate does not have a (-) charge, the surface treatment step for imparting a (-) charge to the substrate may be further performed. The surface treatment is chemical activation using high frequency spark discharge treatment such as corona treatment or plasma treatment, heat treatment, flame treatment, coupling agent treatment, primer treatment or gas phase Lewis acid (ex. BF 3 ), sulfuric acid or high temperature sodium hydroxide, etc. Treatment and the like.
상기 (d) 단계에서는 제1 및 제2 층을 포함하는 하나 이상의 단위부를 포함하는 다층 필름을 일산화질소와 반응시켜 상기 제1 층에 포함된 유리 아민기 중 적어도 일부를 다이아제늄다이올레이트기로 치환시켜 산화질소 전달체를 얻을 수 있다. 상기 일산화질소와의 반응은 5~300℃ 및 1~30atm에서 이루어질 수 있다. 반응 시간은 1~5일, 바람직하게는, 2~4일 또는 3일일 수 있다.In the step (d), at least a part of the free amine groups included in the first layer is substituted with a diazenium dioleate group by reacting the multilayer film including one or more unit parts including the first and second layers with nitrogen monoxide. Nitrogen oxide carriers can be obtained. The reaction with the nitrogen monoxide may be made at 5 ~ 300 ℃ and 1 ~ 30atm. The reaction time may be 1 to 5 days, preferably 2 to 4 days or 3 days.
상기 (d) 단계는 필름이 코팅된 기재 및 촉매를 용매에 넣고 반응기에 투입하는 단계; 상기 반응기를 불활성 기체로 배기하는 단계; 및 상기 반응기 내에 일산화질소를 투입하여 반응시키는 단계를 통해 수행될 수 있다. 상기 용매로는 물, 에탄올, 메탄올, THF 또는 DMF 등을 사용할 수 있으며, 촉매로는 소듐메톡사이드(sodium methoxide)와 같은 염기 촉매(base catalyst)를 사용할 수 있다. 상기 불활성 기체로의 배기는 반응기와 용액에 포함된 기체를 제거하기 위해 수행할 수 있으며, 불활성 기체로는 아르곤(Ar)을 사용할 수 있다. 상기 배기는 불활성 기체를 주입하고 방출하는 과정을 2회 이상 반복하여 수행할 수 있고, 반응이 완료된 생성물을 건조한 후 포장하여 보관할 수 있다.Step (d) comprises the step of putting the film-coated substrate and the catalyst in a solvent and into the reactor; Evacuating the reactor with an inert gas; And it may be carried out through the step of reacting by adding nitrogen monoxide in the reactor. As the solvent, water, ethanol, methanol, THF, or DMF may be used, and as the catalyst, a base catalyst such as sodium methoxide may be used. The exhaust to the inert gas may be performed to remove the gas contained in the reactor and the solution, and argon (Ar) may be used as the inert gas. The exhaust may be carried out by repeating the process of injecting and releasing an inert gas two or more times, and drying and packaging the product after the reaction is completed.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
실시예 1Example 1
분지된 폴리에틸렌이민(BPEI, MW 25,000)과 알긴산(ALG, MW 75,000)을 각각 정제수에 1mg/mL의 농도로 용해시켰다. 1M HCl을 사용하여 BPEI 용액의 pH를 9로 조절하였고, 0.1M HCl 또는 NaOH를 사용하여 ALG 용액의 pH를 8로 조절하였다. 동일한 방식으로 정제수의 pH를 4, 8, 9로 조절하였다.Branched polyethyleneimine (BPEI, M W 25,000) and alginic acid (ALG, M W 75,000) were dissolved in purified water at a concentration of 1 mg / mL, respectively. The pH of the BPEI solution was adjusted to 9 with 1M HCl and the pH of the ALG solution was adjusted to 8 with 0.1M HCl or NaOH. In the same manner, the pH of purified water was adjusted to 4, 8, 9.
기판을 세척하기 위해 1cm*4cm 규격의 비산화 실리콘 웨이퍼를 에탄올 존재하에서 초음파 처리하였다. 석영 유리 및 QCM(quartz crystal microbalance) 전극을 피라나 용액(H2SO4:H2O2, 3:1 vol/vol%)으로 5분 간 세척하였다.A 1 cm * 4 cm non-silicon wafer was sonicated in the presence of ethanol to clean the substrate. Quartz glass and quartz crystal microbalance (QCM) electrodes were washed for 5 minutes with a piranha solution (H 2 SO 4 : H 2 O 2 , 3: 1 vol / vol%).
상기 기판을 (+) 전하를 띤BPEI 용액에 10분 간 침지하였고, BPEI 용액과 pH가 동일한 pH 9의 정제수에 각각 2분, 1분, 1분 간 3회에 걸쳐 침지하였다. 이어서 상기 기판을 pH가 8인 ALG 용액에 침지하였고 동일한 방식으로 pH 8의 정제수에 침지하였다. 이러한 과정을 통해 상기 기판 상에 BPEI 및 ALG를 교차 적층하였고, 교차 적층이 완료되면 압축 공기로 건조시켜 다층 필름 (BPEI9/ALG8)n(n: 상기 과정의 반복 횟수)을 형성하였다.The substrate was immersed in a positively charged BPEI solution for 10 minutes and then immersed three times for 2 minutes, 1 minute, and 1 minute in purified water at
실시예 2Example 2
분지된 폴리에틸렌이민(BPEI, MW 25,000)과 알긴산(ALG, MW 75,000)을 각각 정제수에 1mg/mL의 농도로 용해시켰다. 1M HCl을 사용하여 BPEI 용액의 pH를 9로 조절하였고, 0.1M HCl 또는 NaOH를 사용하여 ALG 용액의 pH를 4로 조절하였다. 동일한 방식으로 정제수의 pH를 4, 8, 9로 조절하였다.Branched polyethyleneimine (BPEI, M W 25,000) and alginic acid (ALG, M W 75,000) were dissolved in purified water at a concentration of 1 mg / mL, respectively. The pH of the BPEI solution was adjusted to 9 with 1M HCl and the pH of the ALG solution was adjusted to 4 with 0.1M HCl or NaOH. In the same manner, the pH of purified water was adjusted to 4, 8, 9.
기판을 세척하기 위해 1cm*4cm 규격의 비산화 실리콘 웨이퍼를 에탄올 존재하에서 초음파 처리하였다. 석영 유리 및 QCM(quartz crystal microbalance) 전극을 피라나 용액(H2SO4:H2O2, 3:1 vol/vol%)으로 5분 간 세척하였다.A 1 cm * 4 cm non-silicon wafer was sonicated in the presence of ethanol to clean the substrate. Quartz glass and quartz crystal microbalance (QCM) electrodes were washed for 5 minutes with a piranha solution (H 2 SO 4 : H 2 O 2 , 3: 1 vol / vol%).
상기 기판을 (+) 전하를 띤BPEI 용액에 10분 간 침지하였고, BPEI 용액과 pH가 동일한 pH 9의 정제수에 각각 2분, 1분, 1분 간 3회에 걸쳐 침지하였다. 이어서 상기 기판을 pH가 4인 ALG 용액에 침지하였고 동일한 방식으로 pH 4의 정제수에 침지하였다. 상기 과정에서 별도의 건조가 이루어지지 않기 때문에, pH가 상이한 세정 용액이 고분자 용액의 pH를 변화시켜 기반 상에서 고분자의 불규칙적인 조립을 유도할 수 있는 바, 추가의 교차 적층을 위해 pH 9의 정제수에 1회 침지하였다. 이러한 과정을 통해 상기 기판 상에 BPEI 및 ALG를 교차 적층하였고, 교차 적층이 완료되면 압축 공기로 건조시켜 다층 필름 (BPEI9/ALG4)n(n: 상기 과정의 반복 횟수)을 형성하였다.The substrate was immersed in a positively charged BPEI solution for 10 minutes and then immersed three times for 2 minutes, 1 minute, and 1 minute in purified water at
실험예 1: 다층 필름의 구조 분석Experimental Example 1: Structural Analysis of a Multilayer Film
분지된 폴리에틸렌이민(BPEI) 및 알긴산(ALG)은 약한 다가 전해질(polyelectrolyte)이므로, 이온화도를 조절하여 2가지의 상이한 필름 구조를 제조할 수 있다. 도 1(a)을 참고하면, 다층 필름은 BPEI의 아민과 알긴산의 카르복실산 사이에서 대부분 정전기적 상호작용 및 추가적인 수소결합에 의해 조립될 수 있다. BPEI의 중량평균분자량은 25,000이고, 알긴산의 분자량을 그 점도로부터 유추해보면 BPEI보다 약 3배 크다. 다층 필름 (BPEI9/ALG8)n 및 (BPEI9/ALG4)n의 구조를 비교하였다. (BPEI9/ALG4)n는 (BPEI9/ALG8)n 보다 BPEI와 ALG 간의 상호작용이 더 강하기 때문에 더 불균일하고 두꺼울 것으로 예상되었다.Since branched polyethyleneimine (BPEI) and alginic acid (ALG) are weak polyelectrolytes, two different film structures can be produced by controlling the degree of ionization. Referring to Figure 1 (a), the multilayer film can be assembled by mostly electrostatic interaction and additional hydrogen bonding between the amine of BPEI and the carboxylic acid of alginic acid. The weight average molecular weight of BPEI is 25,000, and when the molecular weight of alginic acid is inferred from its viscosity, it is about three times larger than BPEI. The structures of the multilayer films (BPEI9 / ALG8) n and (BPEI9 / ALG4) n were compared. (BPEI9 / ALG4) n was expected to be more heterogeneous and thicker because of the stronger interaction between BPEI and ALG than (BPEI9 / ALG8) n .
도 1(b)는 필름의 성장 간 다가 전해질의 이온화도에 따른 필름 구조와 다가 전해질의 부착을 도시한다. 도 1(b)를 참고하면, 필름의 제조과정을 설명하기 위해, BPEI는 pH 9에서 약 21.5% 이온화되었고 코일형 구조를 형성하였다. BPEI는 (-) 전하를 띤 기판 상에 정전기적 상호작용에 의해 흡착될 수 있다. 또한, pH 8의 ALG 용액에서, 흡착된 BPEI는 약 31.9% 이온화되었고, 이온화된 카르복실기 간의 분자 간 반발에 의해 선형 구조로 완전히 대전(이온화)된 ALG에 대해 정전기적으로 결합될 수 있다(Film 1, (BPEI9/ALG8)n). 선형 ALG 고분자는 기판 상에서 (+) 전하를 띤 BPEI에 결합되므로, 필름 구조는 균일할 수 있다. 이후, BPEI 용액에서, 흡수된 ALG는 pH 9에서 완전히 대전(이온화)되며, 21.5% 대전(이온화)된 BPEI는 ALG의 표면에 대한 특이성을 가진다. 전하 균형을 유지하기 위해, 코일형 BPEI 다가 전해질은 흡착되고 그 성장이 유도될 수 있다.Figure 1 (b) shows the adhesion of the film structure and the polyvalent electrolyte according to the degree of ionization of the polyvalent electrolyte between the growth of the film. Referring to Figure 1 (b), to explain the manufacturing process of the film, BPEI was ionized about 21.5% at
도 1(b)의 Film 2((BPEI9/ALG4)n)의 경우, BPEI로 이루어진 제1 층은 pH 9에서 기판 상에서 동일한 흡착 특성을 보이지만, pH 4의 ALG 용액에서, 표면 아민기가 고도로 양성자화되고(protonated), 반-이온화된(half-ionized) ALG는 전하 보상에 의해 표면에서 더 큰 흡착을 나타낸다. 결과적으로, pH 9의 BPEI 용액에서, 22%의 이온화된 BPEI가 전하 균형이 달성될 때까지 완전히 이온화된 카르복실 표면에 부착된다. 이러한 방법으로, (BPEI9/ALG4)n 필름은 연속적인 전하 보상과정에서 BPEI와 ALG의 강한 흡착 거동에 의해 고도의 성장 패턴과 거친 표면구조를 나타낸다.In the case of Film 2 ((BPEI9 / ALG4) n ) of FIG. 1 (b), the first layer of BPEI exhibited the same adsorption characteristics on the substrate at
표면형상 측정장치(profilometer, Dektak 150, Veeco) 및 QCM(QCM 200, 5MHz, Stanford Research System)을 이용하여 상기 2종의 다층 필름의 성장 패턴을 분석하였다. 도 2(a)에서, 다층 필름은 BPEI의 아민기에서 일산화질소 공여자를 생성할 수 있으므로, 필름의 두께를 2.5의 2중층 간격으로 측정하였다. 따라서, 고효율로 공여자를 생성하기 위해 최외각 표면은 BPEI일 필요가 있고, 필름은 2.5의 2중층 간격에서 두께, 즉, BPEI의 함량이 상이하다. 필름의 특성을 이용하여, 일산화질소 방출 거동을 조절하였다. 결과적으로, (BPEI9/ALG4) 필름의 두께는 (BPEI9/ALG8) 필름의 약 5배 이상이고, 이는 전하 보상을 위해 다량의 고분자가 연속적으로 흡착되었기 때문이다. 도 2(b)에서, 필름을 이루는 각 층의 QCM 주파수 이동을 통해 필름의 성장 과정을 확인하였고, 두께 성장 패턴과 동일한 패턴을 가짐을 알 수 있다. 도 2(c)에서는, 각 층의 질량 변화를 비교하였고, 양 필름에서 ALG 층은 BPEI 층에 비해 질량이 현저하게 변화하였다. 이로부터, ALG의 분자량이 BPEI 보다 더 높다는 것을 알 수 있다.Growth patterns of the two multilayer films were analyzed using a surface shape measuring device (profilometer, Dektak 150, Veeco) and QCM (
SEM(SIGMA, Carl Zeiss)을 이용하여 상기 2종의 다층 필름의 표면형상을 관찰하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. (BPEI9/ALG8) 필름에서 특징적인 형상이 나타나지 않지만, 도 3(i) 및 3(j)를 참고하면, 8.5 이상의 2중층을 가지는 (BPEI9/ALG4) 필름에서 직경이 수 ㎛인 원형 미세구조가 관찰되었다. 상기 미세구조는 2중층의 수에 따라 성장하였다. 이는 (BPEI9/ALG4) 필름에서 이온화도가 낮은 다가 전해질이 표면에 대량 부착되고, ㎛ 스케일로 높은 거칠기를 유도한 것과 일맥상통한다.The surface shape of the two multilayer films was observed using SEM (SIGMA, Carl Zeiss), and the results are shown in FIG. 3. Although the characteristic shape does not appear in the (BPEI9 / ALG8) film, referring to FIGS. 3 (i) and 3 (j), in the (BPEI9 / ALG4) film having a double layer of 8.5 or more, a circular microstructure having a diameter of several micrometers is formed. Was observed. The microstructure grew with the number of double layers. This is in line with the large degree of low ionization polyvalent electrolyte attached to the surface in the (BPEI9 / ALG4) film, which induces high roughness on the micrometer scale.
제조예 1Preparation Example 1
고압 반응을 통해 실시예 1에서 제조된 다층 필름 (BPEI9/ALG8)n에 일산화질소 방출 특성을 부여하였다. 바이알에서 다층 필름 (BPEI9/ALG8)n을 무수 에탄올 및 메탄올의 혼합물(4:1 vol/vol%)에 0.232mmol의 소듐메톡사이드(BPEI 10mg에 포함된 이차 아민의 몰 수와 동일한 양)와 함께 침지하였다. 이어서 상기 바이알을 고압 반응기에 넣고 챔버를 10atm의 아르곤 가스로 처리하여 산소와 같은 반응성 가스 분자를 제거하였다. 이후 상기 챔버를 10atm의 일산화질소로 채웠고, 상온에서 3일 간 방치하였다. 상기 챔버를 10atm의 아르곤 가스로 다시 처리하여 미반응 일산화질소 가스를 제거한 다음 상기 필름을 챔버에서 꺼냈다. 얻어진 필름에 잔류하는 소듐메톡사이드를 제거하기 위해 무수에탄올로 세척하였고, 진공 조건하에서 빠르게 건조시킨 다음 -20℃에서 진공 저장하였다.Nitrogen monoxide release characteristics were imparted to the multilayer film (BPEI9 / ALG8) n prepared in Example 1 through a high pressure reaction. Multi-layer film (BPEI9 / ALG8) n in the vial was mixed with anhydrous ethanol and methanol (4: 1 vol / vol%) with 0.232 mmol of sodium methoxide (amount equal to the number of moles of secondary amine contained in 10 mg of BPEI). It was immersed. The vial was then placed in a high pressure reactor and the chamber was treated with 10 atm of argon gas to remove reactive gas molecules such as oxygen. The chamber was then filled with 10 atm of nitrogen monoxide and left at room temperature for 3 days. The chamber was again treated with 10 atm of argon gas to remove unreacted nitrogen monoxide gas and then the film was removed from the chamber. To remove sodium methoxide remaining in the obtained film, it was washed with anhydrous ethanol, dried rapidly under vacuum conditions, and then vacuum stored at -20 ° C.
제조예 2Preparation Example 2
고압 반응을 통해 실시예 2에서 제조된 다층 필름 (BPEI9/ALG4)n에 일산화질소 방출 특성을 부여하였다. 바이알에서 다층 필름 (BPEI9/ALG4)n을 무수 에탄올 및 메탄올의 혼합물(4:1 vol/vol%)에 0.232mmol의 소듐메톡사이드(BPEI 10mg에 포함된 이차 아민의 몰 수와 동일한 양)와 함께 침지하였다. 이어서 상기 바이알을 고압 반응기에 넣고 챔버를 10atm의 아르곤 가스로 처리하여 산소와 같은 반응성 가스 분자를 제거하였다. 이후 상기 챔버를 10atm의 일산화질소로 채웠고, 상온에서 3일 간 방치하였다. 상기 챔버를 10atm의 아르곤 가스로 다시 처리하여 미반응 일산화질소 가스를 제거한 다음 상기 필름을 챔버에서 꺼냈다. 얻어진 필름에 잔류하는 소듐메톡사이드를 제거하기 위해 무수에탄올로 세척하였고, 진공 조건하에서 빠르게 건조시킨 다음 -20℃에서 진공 저장하였다.Nitrogen monoxide release characteristics were imparted to the multilayer film (BPEI9 / ALG4) n prepared in Example 2 through a high pressure reaction. In a vial, the multilayer film (BPEI9 / ALG4) n was added to a mixture of anhydrous ethanol and methanol (4: 1 vol / vol%) with 0.232 mmol of sodium methoxide (equivalent to the number of moles of secondary amine contained in 10 mg of BPEI). It was immersed. The vial was then placed in a high pressure reactor and the chamber was treated with 10 atm of argon gas to remove reactive gas molecules such as oxygen. The chamber was then filled with 10 atm of nitrogen monoxide and left at room temperature for 3 days. The chamber was again treated with 10 atm of argon gas to remove unreacted nitrogen monoxide gas and then the film was removed from the chamber. To remove sodium methoxide remaining in the obtained film, it was washed with anhydrous ethanol, dried rapidly under vacuum conditions, and then vacuum stored at -20 ° C.
실험예 2: 일산화질소 방출 거동 평가Experimental Example 2: Evaluation of Nitric Oxide Emission Behavior
상기와 같이 제조된 다층 필름을 일산화질소 전달을 위한 2차원 플랫폼으로 적용하였다. 필름 구조와 일산화질소 방출 거동 사이의 관계를 규명하기 위해, (BPEI9/ALG8) 및 (BPEI9/ALG4) 필름의 아민 위치에 다이아제늄다이올레이트기가 생성하도록 하였다. 상기 제조예를 통해 처리된 다층 필름은, 아민 위치에서 N-다이아제늄다이올레이트기를 가진다.The multilayer film prepared as above was applied as a two-dimensional platform for nitrogen monoxide delivery. In order to elucidate the relationship between the film structure and the nitrogen monoxide release behavior, diazenium dioleate groups were generated at the amine positions of the (BPEI9 / ALG8) and (BPEI9 / ALG4) films. The multilayer film treated through the above production example has an N-diagenium dioleate group at the amine position.
도 4에서, 고압 반응 전후의 필름 구조를 비교해보면, N-다이아제늄다이올레이트 작용기의 생성 여부를 확인할 수 있다. 도 4(a)를 참고하면, (BPEI9/ALG8) 필름은 물리화학적 관점에서 어떠한 분자 상호작용도 없는 유리 아민기(free amine group)를 가지므로, 그 표면뿐만 아니라 내부에서도 더 많은 N-다이아제늄다이올레이트를 가지는 것으로 가정하였다. 도 4(b) 및 4(c)는 고압 반응 전후의 필름에 대한 FT-IR 스펙트럼(FT/IR 4700, Jasco)이다. 도 4(c)에서, O-N-N-O, N-O, N-N 피크가 각각 1360cm-1, 1220cm-1, 945cm-1의 파수에서 관찰되므로, N-다이아제늄다이올레이트기가 생성되었음을 알 수 있다. 또한, 도 4(d) 및 4(e)는 고압 반응 전후의 필름에 대한 UV-vis 스펙트럼(Evolution 300, Thermo Fisher Scientific)이며, 고압 반응 후 252nm에서의 흡광 밴드로부터 N-다이아제늄다이올레이트기가 생성되었음을 알 수 있다. UV 흡광도는 필름에서 생성된 N-다이아제늄다이올레이트기의 양에 따라 상이하며, 이는 필름의 두께에 비례하여 증가한다.In Figure 4, comparing the film structure before and after the high-pressure reaction, it can be confirmed whether the N- diazenium dioleate functional group generation. Referring to FIG. 4 (a), the (BPEI9 / ALG8) film has a free amine group having no molecular interaction from a physicochemical point of view, and thus more N-diazenium not only on its surface but also on the inside. It is assumed to have a dioleate. 4 (b) and 4 (c) are FT-IR spectra (FT / IR 4700, Jasco) for the films before and after the high pressure reaction. FIG so 4 (c) from, ONNO, NO, NN peaks each observed in a wave number of 1360cm -1, 1220cm -1, 945cm -1 , it can be seen that N- diamond jenyum diol acrylate groups generated. 4 (d) and 4 (e) are UV-vis spectra (
한편, (BPEI9/ALG4) 필름에 N-다이아제늄다이올레이트기를 생성하여 동일한 방법으로 분석하였다. 도 5(a)를 참고하면, (BPEI9/ALG4) 필름은 두께가 더 두껍더라도 (BPEI9/ALG8) 필름에 비해 더 적은 양의 N-다이아제늄다이올레이트기를 가지는 것으로 가정하였다. 도 1을 통해 살펴본 것과 같이, (BPEI9/ALG4) 필름은 2종의 고분자 간의 강한 정전기적 상호작용에 의해 제조되며, 분자 간 또는 분자 내 반발이 결여되므로 고분자는 코일형 구조를 가진다. 최종 필름이 더 두꺼운 두께와 더 거친 표면을 가지더라도, 유리 아민기와 물리적인 공간이 부족하기 때문에 필름 구조는 N-다이아제늄다이올레이트기를 적절하게 생성하기 어렵다. 도 5(b) 및 5(c)를 참고하면, FT-IR 스펙트럼에서 N-다이아제늄다이올레이트기에 상응하는 약한 피크가 나타난다. 도 5(d) 내지 5(f)를 참고하면, UV 흡광도는 필름의 두께에 비례하고, 반응 후 N-다이아제늄다이올레이트기의 흡광도는 2중층의 수에 따라 증가하였다. 다만, 반응 전후 UV 흡광도의 차이는 2중층의 두께 또는 수에 따른 경향성을 나타내지 않았고, 그 차이는 (BPEI9/ALG8) 필름 보다 현저히 작았다.Meanwhile, an N-diazenium dioleate group was generated in the (BPEI9 / ALG4) film and analyzed in the same manner. Referring to FIG. 5 (a), it is assumed that the (BPEI9 / ALG4) film has a smaller amount of N-diazenium dioleate groups than the (BPEI9 / ALG8) film even though the thickness is thicker. As shown in FIG. 1, the (BPEI9 / ALG4) film is prepared by strong electrostatic interaction between two kinds of polymers, and the polymer has a coil-like structure because it lacks intermolecular or intramolecular repulsion. Although the final film has a thicker thickness and a rougher surface, the film structure is difficult to properly produce N-diazenium dioleate groups because of the lack of free amine groups and physical space. Referring to Figures 5 (b) and 5 (c), weak peaks corresponding to N-diazeniumdiolate groups appear in the FT-IR spectrum. Referring to Figure 5 (d) to 5 (f), the UV absorbance is proportional to the thickness of the film, the absorbance of the N- diazenium dioleate group after the reaction increased with the number of double layers. However, the difference in UV absorbance before and after the reaction did not show a tendency according to the thickness or number of the double layer, and the difference was significantly smaller than that of the (BPEI9 / ALG8) film.
이로부터 (BPEI9/ALG8) 필름이 (BPEI9/ALG4) 필름에 비해 일산화질소의 제어된 방출 거동을 구현하는데 유리한 특성을 가짐을 알 수 있다.It can be seen from this that the (BPEI9 / ALG8) film has advantageous properties to achieve controlled release behavior of nitrogen monoxide over the (BPEI9 / ALG4) film.
화학발광 원리에 따른 일산화질소 분석기(Sievers NOA 280i, GE Analytical Instruments)를 이용하여 상기 다층 필름의 일산화질소 방출 거동을 생리적 조건인, 37℃의 인산염 완충 식염수(phosphate-buffered saline, PBS, 0.01M, pH 7.4)에서 측정, 평가하였다. 각 시료를 측정하기 전마다 상기 분석기를 제로 필터(일산화질소 0ppm) 및 표준 일산화질소 가스(AIRKOREA Inc.)로 조정하였다. 밀봉된 플라스크에서 상기 다층 필름으로부터 방출된 일산화질소는 반응 셀을 따라 이동하는 아르곤 가스 흐름(70 mL min-1)와 함께 상기 분석기로 이동하며, 일산화질소 방출이 5ppb 이하로 떨어질 때까지 측정하였다.Phosphate-buffered saline (PBS, 0.01M, 37 ° C), which is a physiological condition, was used to determine the nitrogen monoxide release behavior of the multilayer films using a chemiluminescence principle (Sievers NOA 280i, GE Analytical Instruments). pH 7.4) was measured and evaluated. The analyzer was calibrated with a zero filter (0 ppm nitrogen monoxide) and standard nitrogen monoxide gas (AIRKOREA Inc.) before each sample measurement. Nitrogen monoxide released from the multilayer film in a sealed flask was transferred to the analyzer with an argon gas stream (70 mL min −1 ) moving along the reaction cell and measured until nitrogen monoxide emissions dropped below 5 ppb.
도 6(a) 및 6(c)는 일산화질소 가스의 실시간 측정 결과이고, 도 6(b) 및 6(d)는 실시간 측정 결과를 합산하여 얻어진 총 일산화질소 방출 측정 결과이다. (BPEI9/ALG8) 필름은 2중층의 수에 비례하여 증가하는 경향을 나타내는 반면에, (BPEI9/ALG4) 필름은 불명확한 일산화질소 방출 거동을 보인다. 일산화질소 방출 결과를 일산화질소 공여자의 수율과 비교하기 위해, 도 6(e)에서 (BPEI9/ALG8) 및 (BPEI9/ALG4) 필름의 N-다이아제늄다이올레이트의 UV-vis 흡광도를 종합하여 나타내었고, 도 6(f)에서 총 일산화질소 방출량을 나태내었다. 각 필름의 UV 흡광도와 총 일산화질소 방출량을 비교해보면, 모든 그래프는 일치하는 경향성을 가지며, 이로부터 UV-vis 흡광도가 일산화질소 공여자의 정량화를 반영하며, 예상과 같이, (BPEI9/ALG8) 필름의 두께를 증가시킴으로써 일산화질소 방출량을 조절할 수 있음을 알 수 있다.6 (a) and 6 (c) are real-time measurement results of nitrogen monoxide gas, and FIGS. 6 (b) and 6 (d) are total nitrogen monoxide emission measurement results obtained by summing the real-time measurement results. The (BPEI9 / ALG8) film tends to increase in proportion to the number of bilayers, while the (BPEI9 / ALG4) film exhibits indeterminate nitric oxide release behavior. In order to compare the results of the nitrogen monoxide release with the yield of the nitrogen monoxide donors, the UV-vis absorbances of the N-diazenium dioleates of the (BPEI9 / ALG8) and (BPEI9 / ALG4) films are summarized in FIG. 6 (e). And total nitrogen monoxide release in Figure 6 (f). Comparing the UV absorbance and total nitrogen monoxide emissions of each film, all the graphs have a consistent tendency, from which the UV-vis absorbance reflects the quantification of the nitrogen monoxide donor, as expected, of the (BPEI9 / ALG8) film. It can be seen that the amount of nitrogen monoxide released can be controlled by increasing the thickness.
일산화질소 방출 거동에 관한 구체화된 값을 하기 표 1에 나타내었다.Specific values for nitrogen monoxide release behavior are shown in Table 1 below.
(n)Double story
(n)
(μmol cm-2)t [NO]
(μmol cm -2 )
(hr)t 1/2
(hr)
(ppb cm-2)[NO] m
(ppb cm -2 )
(min)t m
(min)
(hr)t d
(hr)
-t[NO]: 필름의 단위면적 당 생성된 일산화질소의 총 몰 수-t1/2: 일산화질소 방출의 반감기-t [NO]: total moles of nitrogen monoxide produced per unit area of film -t 1/2 : half-life of nitrogen monoxide release
-[NO]m: 실시간 방출 거동의 최대 일산화질소 농도-[NO] m : maximum nitrogen monoxide concentration in real time emission behavior
-tm: 최대 일산화질소 농도 시간-t m : Maximum nitrogen monoxide concentration time
-td: 일산화질소 방출 지속 시간-t d : Nitrogen monoxide release duration
(BPEI9/ALG8) 필름에서 방출된 일산화질소의 총 량은 0.04~0.3μmol/cm2이고, 반감기는 3.6~5.4시간이다. 일반적으로, N-다이아제늄다이올레이트는 열역학적으로 매우 불안정한 분자이므로 수 분의 반감기 내에 신속하게 일산화질소 가스를 방출하며, 트리거는 프로톤이다. 다만, 상기 다층 필름은 구조에 관계없이 반감기가 수 시간으로 현저히 연장되었고, 이러한 지속적인 방출 거동은 N-다이아제늄다이올레이트가 인접한 아민기와 화학적으로 결합하여 안정화되었기 때문인 것으로 분석된다.The total amount of nitrogen monoxide released from the (BPEI9 / ALG8) film is 0.04-0.3 mol / cm 2 and the half-life is 3.6-5.4 hours. In general, N-diazenium dioleate is a thermodynamic very unstable molecule, which quickly releases nitric oxide gas within a few minutes of half-life, and the trigger is protons. However, the multilayer film has a prolonged half-life of several hours regardless of the structure, and this sustained release behavior is attributed to the fact that N-diazenium dioleate is stabilized by chemically bonding to adjacent amine groups.
이와 같이, 상기 다층 필름은 필름 구조의 내부에 일산화질소 공여자를 생성하여 일산화질소 방출량을 증가시킬 수 있으므로, 종래 작은 표면적으로 인해 일산화질소 방출량이 적은 필름의 단점을 해소할 수 있고, 표면적이 작은 필름의 경우에도 반감기가 연장되어 지속적인 일산화질소 방출 거동을 구현할 수 있다.As such, the multi-layer film may increase the amount of nitrogen monoxide released by generating a nitrogen monoxide donor in the inside of the film structure, thereby eliminating the disadvantage of the film having a low nitrogen monoxide emission amount due to the small surface area of the conventional film, and having a small surface area film. In this case, the half-life can be extended to achieve continuous nitrogen monoxide release behavior.
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 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the invention is indicated 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 invention.
Claims (15)
상기 아민기의 적어도 일부가 다이아제늄다이올레이트기로 치환된 산화질소 전달체.A first layer made of a cationic polymer having an amine group in a side chain, and a unit part in which a second layer made of an anionic polymer having a carboxyl group in a side chain is laminated;
A nitric oxide carrier in which at least a portion of the amine group is substituted with a diazenium dioleate group.
상기 아민기의 30% 이상이 다이아제늄다이올레이트기로 치환된 산화질소 전달체.The method of claim 1,
A nitric oxide carrier in which at least 30% of the amine groups are substituted with diazenium dioleate groups.
상기 양이온 고분자는 분지된 폴리에틸렌이민(branched polyethyleneimine, bpei), 키토산(chitosan), 젤라틴(gelatin), 콜라겐(collagen), 피브리노겐(fibrinogen), 실크피브로인(silk fibroin), 카세인(casein), 엘라스틴(elastin), 라미닌(laminin), 피브로넥틴(fibronectin), 폴리도파민(polydopamine), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리-l-리신(poly-l-lysine), 폴리(비닐아민) 하이드로클로라이드(poly(vinylamine)hydrochloride), 폴리(아미노산)(poly(amino acid)), des아미노타이로실옥틸에스터(desaminotyrosylctylester) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인 산화질소 전달체.The method of claim 1,
The cationic polymer is a branched polyethyleneimine (bpei), chitosan (chitosan), gelatin (gelatin), collagen (collagen), fibrinogen (silbr fibroin), casein, elastin ), Laminin, fibronectin, polydopamine, polyethylenimine, polyl-lysine, poly (vinylamine) hydrochloride ), Poly (amino acid), desaminotyrosylctylester, and a nitrogen oxide transporter selected from the group consisting of two or more thereof.
상기 카르복실기의 적어도 일부가 탈양성자화되고(deprotonated),
상기 음이온 고분자는 탈양성자화된 상기 카르복실기 간의 반발에 의해 2차원 구조를 가지는 산화질소 전달체.The method of claim 1,
At least a portion of the carboxyl group is deprotonated,
The anionic polymer is a nitric oxide carrier having a two-dimensional structure by repulsion between the deprotonated carboxyl group.
상기 카르복실기의 전부가 탈양성자화된 산화질소 전달체.The method of claim 4, wherein
A nitric oxide carrier in which all of the carboxyl groups are deprotonated.
상기 음이온 고분자는 히알루론산(hyaluronic acid), 폴리-l-락틱산(poly-l-lactic acid), 알긴산(alginic acid), 덱스트란황산(dextran sulfate), 리그닌(lignin), 탄닌산(tannic acid), 콘드로이틴황산(chondroitin sulfate), 셀룰로오스(cellulose)류 고분자, 후코이단(fucoidan), 헤파린(heparin) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인 산화질소 전달체.The method of claim 1,
The anionic polymer may be hyaluronic acid, polyl-lactic acid, alginic acid, dextran sulfate, lignin, tannic acid. , Chondroitin sulfate (chondroitin sulfate), cellulose (cellulose) -like polymers, fucoidan (fucoidan), heparin (heparin) and nitric oxide transporter which is one selected from the group consisting of two or more thereof.
상기 단위부는 2개 이상이고,
상기 제1 및 제2 층은 상호 교차 적층된 것인 산화질소 전달체.The method of claim 1,
The unit portion is two or more,
And the first and second layers are cross laminated to one another.
(b) 측쇄에 카르복실기를 가지는 음이온 고분자를 포함하는 용액의 pH를 미리 정해진 범위로조절하여 제2 용액을 준비하는 단계;
(c) 기재 상에 상기 제1 및 제2 용액을 상호 교번적으로 코팅하는 단계; 및
(d) 일산화질소와 반응시키는 단계;를 포함하는 산화질소 전달체의 제조방법.(A) preparing a first solution by adjusting the pH of the solution containing a cationic polymer having an amine group in the side chain to a predetermined range;
(b) preparing a second solution by adjusting a pH of a solution containing an anionic polymer having a carboxyl group in a side chain to a predetermined range;
(c) coating the first and second solutions alternately on a substrate; And
(d) reacting with nitrogen monoxide.
상기 제1 용액의 pH는 7~10인 산화질소 전달체의 제조방법.The method of claim 8,
PH of the first solution is 7 to 10 method for producing a nitrogen oxide carrier.
상기 양이온 고분자는 분지된 폴리에틸렌이민(branched polyethyleneimine, bpei), 키토산(chitosan), 젤라틴(gelatin), 콜라겐(collagen), 피브리노겐(fibrinogen), 실크피브로인(silk fibroin), 카세인(casein), 엘라스틴(elastin), 라미닌(laminin), 피브로넥틴(fibronectin), 폴리도파민(polydopamine), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리-l-리신(poly-l-lysine), 폴리(비닐아민) 하이드로클로라이드(poly(vinylamine)hydrochloride), 폴리(아미노산)(poly(amino acid)), des아미노타이로실옥틸에스터(desaminotyrosylctylester) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인 산화질소 전달체의 제조방법.The method of claim 8,
The cationic polymer is a branched polyethyleneimine (bpei), chitosan (chitosan), gelatin (gelatin), collagen (collagen), fibrinogen (silbr fibroin), casein, elastin ), Laminin, fibronectin, polydopamine, polyethylenimine, polyl-lysine, poly (vinylamine) hydrochloride ), Poly (amino acid) (poly (amino acid)), des aminotyrosyl octyl ester (desaminotyrosylctylester) and a method for producing a nitric oxide carrier which is one selected from the group consisting of two or more thereof.
상기 제2 용액의 pH는 4~9인 산화질소 전달체의 제조방법.The method of claim 8,
PH of the second solution is 4 to 9 method for producing a nitrogen oxide carrier.
상기 음이온 고분자는 히알루론산(hyaluronic acid), 폴리-l-락틱산(poly-l-lactic acid), 알긴산(alginic acid), 덱스트란황산(dextran sulfate), 리그닌(lignin), 탄닌산(tannic acid), 콘드로이틴황산(chondroitin sulfate), 셀룰로오스(cellulose)류 고분자, 후코이단(fucoidan), 헤파린(heparin) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인 산화질소 전달체의 제조방법.The method of claim 8,
The anionic polymer may be hyaluronic acid, polyl-lactic acid, alginic acid, dextran sulfate, lignin, tannic acid. , Chondroitin sulfate (chondroitin sulfate), cellulose (cellulose) polymer, fucoidan (fucoidan), heparin (heparin) and a method for producing a nitrogen oxide carrier which is one selected from the group consisting of two or more combinations thereof.
상기 기재는 3차원 형상, 2차원 형상, 또는 이들이 조합된 형상을 가지는 산화질소 전달체의 제조방법.The method of claim 8,
The substrate is a method for producing a nitrogen oxide carrier having a three-dimensional shape, two-dimensional shape, or a combination thereof.
상기 (c) 단계에서 상기 코팅은 상기 양이온 및 음이온 고분자 간의 정전기적 인력, 반데르발스 힘, 수소결합, 공유결합, 이온결합, 소수성결합, 전하-전송(charge-transfer)결합, π-상호작용(π-interaction), 배위화학결합, 스트레오복합화(stereocomplexation), 호스트-게스트(host-guest), 생물학적 결합 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 이용하는 산화질소 전달체의 제조방법.The method of claim 8,
In the step (c), the coating is electrostatic attraction between the cation and anionic polymer, van der Waals force, hydrogen bond, covalent bond, ionic bond, hydrophobic bond, charge-transfer bond, π-interaction (π-interaction), coordination chemical bond, stereocomplexation (stereocomplexation), host-guest (host-guest), a method for producing a nitrogen oxide carrier using one selected from the group consisting of a combination of two or more thereof.
상기 (d) 단계에서 상기 반응은 5~300℃ 및 1~30atm에서 이루어지는 산화질소 전달체의 제조방법.The method of claim 8,
In the step (d), the reaction is a method for producing a nitrogen oxide carrier made at 5 ~ 300 ℃ and 1 ~ 30atm.
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