온도감응성을 갖는 스타형 폴리락타이드-헤파린 공중합체의 합성 및 생리 활성에 관한 연구
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 박기동
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 공학계열
- 본문언어 영어
초록/요약
Injectable systems for therapeutics have received much interest in biomaterials, drug delivery and tissue engineering areas because injectable system is a simple and relatively nontraumatic procedure as compared with a complex surgical procedure. The stimuli-sensitive polymer hydrogel, especially the thermosensitive hydrogel is a good candidate for the injectable system because a reversible sol-gel transition takes place around the body temperature. The incorporation of heparin to biomaterials has been widely studied to improve the biocompatibility (blood and cell) of materials. Heparin is known to modulate the biological activity of heparin-binding growth factors and cytokines. The optional binding of the growth factor to heparin results in a fine control of the proteins and cells. In this study, Tetronic-PLA copolymer was synthesized by a ring-opening polymerization of L-lactide with Tetronic and stannous octoate as a catalyst in bulk, and Tetronic-PLA-heparin conjugate was prepared by coupling heparin with Tetronic-PLA copolymer using EDC/NHS as coupling agents. The structure and physicochemical properties of these polymers were examined by 1H-NMR, FT-IR, GPC. They have shown sol-gel transition, which have a lower critical solution temperature (LCST) at a lower temperature than body in aqueous solution. The contents of bound heparin are measured to be 0.61㎍/㎍ and the heparin activity is shown to be 67.2% as compared to free heparin. In addition, Tetronic-PLA-heparin conjugate was confirmed by bFGF affinity assay that have more tissue compatibility than unheparinized polymer. On the basis of these data, we suggest that biocompatible and thermosensitive Tetronic-PLA-heparin hydrogel has a potential for pharmaceutical and biomedical applications such as tissue regeneration and drug delivery system.
more초록/요약
주입형 시스템은 복잡한 외과 시술에 비해 단순하며 상처부위가 작아, 약물전달 시스템 및 조직공학 분야에서 상당한 관심을 끌고 있다. 자극 감응성 하이드로겔 중 특히 온도 감응성 하이드로겔은 체온 부근에서 가역적으로 졸-겔 상전이를 일으키기 때문에 주입형 시스템에 적합성을 가진다. 재료의 생체적합성(세포적합성 및 혈액적합성)을 높이기 위한 방법으로 재료에 헤파린을 포함시키는 연구가 널리 진행되고 있다. 헤파린은 성장인자 및 사이토카인과 생물학적으로 특이적 결합을 하는 것으로 알려져 있다. 양친매성 고분자인 테트로닉과 락타이드 및 주석계 촉매를 벌크 중합하여 테트로닉-폴리락타이드 공중합체를 제조한 후, EDC/NHS 결합제로써 헤파린을 공유결합시켜 테트로닉-폴리락타이드-헤파린 공중합체를 합성하였다. 합성된 고분자의 구조와 물리화학적 특성은 핵자기공명분광법(1H-NMR), 적외선 분광법(FT-IR), 겔투과크로마토그래피(GPC)법을 이용하여 분석되었다. 합성된 고분자는 수용액 상태로 체온보다 낮은 온도에서 최저임계용액온도를 가짐으로 인하여 졸-겔 상전이 현상을 보여주었다. 공유결합된 헤파린의 양은 측정 결과, 0.61㎍/㎍ 으로 계산되었으며, 헤파린의 활성은 결합되지 않은 상태의 헤파린에 비해 67.2%가 나타나는 것으로 분석되었다. 더불어, 테트로닉-폴리락타이드-헤파린 공중합체와 섬유아세포성장인자(bFGF)와의 결합력 측정을 통하여 헤파린이 결합되지 않은 고분자에 비해 조직 적합성이 뛰어남을 알 수 있었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 온도감응성을 지니며 생체적합성이 뛰어난 테트로닉-폴리락타이드-헤파린 하이드로겔은 조직 재생과 약물 방출 분야 등과 같은 의약 및 생의학 분야에서 높은 가능성을 가지고 있음을 알 수 있다.
more목차
Ⅰ. INTRODUCTION 1
A. Heparin 1
1. Structure of heparin 1
2. Medical importance of heparin 2
3. Interaction of heparin with proteins 6
B. Biodegradable polymers 10
1. Poly(lactide) (PLA) 11
C. Hydrogels 14
1. Application of hydrogel 14
2. Thermosensitive hydrogel 16
3. Tetronic hydrogel 18
D. Objectives 22
Ⅱ. EXPERIMENTS 23
A. Materials 23
B. Synthesis of Tetronic-PLA-heparin conjugate 23
1. Synthesis of Tetronic-PLA copolymer 23
2. Carboxylation of Tetronic-PLA copolymer 24
3. Heparin coupling to Tetronic-PLA copolymer 24
C. Characterizations of Tetronic-PLA-heparin 28
D. Sol-gel transition behavior 28
E. Quantitative analysis of heparin 28
F. Activated partial thromboplastin time (APTT) assay 29
G. Growth factor affinity profile 30
Ⅲ. RESULTS AND DISCUSSION 31
A. Synthesis of Tetronic-PLA-heparin conjugate 31
B. Characterizations of Tetronic-PLA-heparin 31
C. Sol-gel transition behavior 36
D. Quantitative analysis of heparin 38
E. Activated partial thromboplastin time (APTT) assay 40
F. Growth factor affinity profile 42
Ⅳ. CONCLUSIONS 44
Ⅴ. REFERENCES 45
