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KR101776087B1 - 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체 및 이의 생체물질로서의 용도 - Google Patents

쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체 및 이의 생체물질로서의 용도 Download PDF

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KR101776087B1
KR101776087B1 KR1020160010285A KR20160010285A KR101776087B1 KR 101776087 B1 KR101776087 B1 KR 101776087B1 KR 1020160010285 A KR1020160010285 A KR 1020160010285A KR 20160010285 A KR20160010285 A KR 20160010285A KR 101776087 B1 KR101776087 B1 KR 101776087B1
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정병문
고두영
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이화여자대학교 산학협력단
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Abstract

졸-젤 전이 특성을 갖는 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체 및 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체의 생체물질로서의 용도에 관한 것이다.

Description

쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체 및 이의 생체물질로서의 용도{ZWITTERIONIC TEMPERATURE RESPONSIVE POLYMER AND ITS USES AS BIOMATERIAL}
본원은, 졸-젤 전이 특성을 갖는 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체 및 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체의 생체물질로서의 용도에 관한 것이다.
새로운 생체재료의 연구에서, 세포막 구성 물질에 대한 도입은 매력적인 수단이 될 수 있다. 세포막 표면의 작용기 그룹은 재료에 세포학적 호환성과 생체 적합적 호환성을 부여할 수 있다. 포스파티딜콜린, 포스파티딜에탄올아민, 포스파티딜세린 등과 같이 세포막을 구성하는 주요 요소는 음전하와 양전하를 둘 다 소유하며, 2-메타아크릴로릴옥소에틸 포스포릴콜린, 술포베타인 메타아크릴레이트, 또는 카복시베타인 메타아크릴레이트을 사용하여 만들어진 다양한 쯔비터 이온성(zwitterionic) 공중합체인 쯔비터 이온성 분자가 여러 가지 생체 의학적 응용에 집중적으로 연구되고 있다. 쯔비터 이온성 고분자는, 낮은 단백질 흡착성과 낮은 세포 부착성으로 인해 임플란트의 표면 코팅, 생체 센서, 생체 의료 장비, 선박, 나노 입자 및 폴리머좀(polymersomes) 등에 응용된다. 쯔비터 이온성 고분자는 상기 재료들을 바이오 오염과 바이오 필름 형성으로부터 보호한다. 예를 들어, 폴리술포베타인으로 코팅된 카테터는 인간의 혈액에 닿을 경우, 시판되고 있는 카테터에 비해 단백질 흡착성이 2%나 감소한다. 그 결과로, 혈소판, 림프구, 단핵 백혈구, 호중구의 반응성이 현저하게 감소하게 된다. 양이온 또는 유발된 양이온 일부가 쯔비터 이온성 고분자와 결합하면서 고분자는 살균과 비-생물오염성을 가지게 된다. 쯔비터 이온성 물질의 낮은 단백질 흡착성과 양이온의 살균성은, 시너지 효과로 재료의 물성에 기여한다. 쯔비터 이온성 성질을 가진 폴리카복시베타인 고분자가 알파 키모트립신과 결합하게 되면, 안정성은 단백질의 생체 활성의 저하 없이 현저하게 증가한다. 그러므로, 단백질이 PEG 또는 PPG와 결합했을 경우와 비교했을 때, 쯔비터 이온성 물질이 단백질과 결합했을 경우가 더 많은 이점을 가짐을 알 수 있다. PEG화(PEGylation)는 단백질 의약품의 혈액 내 반감기를 연장하는 것에 널리 사용되지만, 생체 활성의 현저한 감소는 여전히 문제로 남아있다.
쯔비터 이온성 고분자의 고유한 이온 상호작용 때문에, 많은 쯔비터 이온성 고분자는 물에서 UCST(upper critical solution temperature)를 나타낸다. 이러한 움직임은 쯔비터 이온성 고분자들 간의 강한 이온간 상호작용에 의하여, 낮은 온도에서는 물에 녹지 않는다는 사실을 나타낸다. 그러나, 높은 온도에서 열에너지가 이온 간의 상호작용을 넘어서는 경우, 용해도는 증가한다. 염을 추가하여 이온 간의 상호작용을 저해한 경우, 쯔비터 이온성 고분자의 UCST는 감소하며, 이는 낮은 온도에서 용해도가 증가함을 의미한다. 반면에, 소수성 단량체와 중합하거나 쯔비터 이온성 고분자에 소수성이 나타나도록 변이시켰을 경우, UCST는 증가한다. UCST와 LCST(lower critical solution temperature)를 모두 나타내는 고분자는 N-이소프로필아크릴 아미드 또는 N-비닐 카프로락탐과 쯔비터 이온성 단량체와의 중합에 의해 제조된다. N-이소프로필아크릴 아미드 공중합체는 in-vitro 실험 또는 생체 실험(in vivo)에서 세포 시트 공학에서 성공적으로 사용된다. 그러나, 고분자의 용해에 의해 야기되는 아크릴아마이드 단량체의 기형 발생과, 아민 분자의 독성은 여전히 그러한 공중합체의 비경구적인 응용에 제제를 가하고 있다. 대부분의 쯔비터 이온성 고분자는, 아직까지 2-메타아크릴로릴옥소에틸 포스포릴콜린, 술포베타인 메타아크릴레이트, 카복시베타인 메타아크릴레이트와 같은 메틸아크릴레이트로부터 합성되고 있다.
한편, 수용액 중에서 졸-젤 전이 반응을 나타내는 것으로 현재까지 보고된 고분자는 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜-폴리에틸렌글리콜의 폴록사머(poloxamer), 폴리(N-이소프로필아크릴 아미드) 및 이의 공중합체, 폴리에틸렌글리콜/폴리(락타이드/글리콜라이드), 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌프말레이트, 키토산/글리세롤 인산염, 폴리포스파젠, 폴리에틸렌글리콜/폴리카프로락톤, 폴리에틸렌글리콜/폴리알라닌, 폴리에틸렌글리콜/폴리(알라닌/페닐알라닌) 등이 있다. 이들 고분자의 수용액은 상온 또는 그 이하의 온도에서는 용액 또는 졸 상태로 존재하지만, 체온(37℃) 근처의 온도에서는 수화젤로 전이가 일어나므로, 이러한 고분자는 의약 전달 및 조직공학 재료로 이용될 수 있을 것으로 유력시되고 있다. 즉, 졸(sol) 상태에서 의약 또는 세포와 혼합한 후에 피하 또는 근육 주사를 통하여 체내에 투입하여 원하는 부위에서 수화젤(depot)이 순간적으로 만들어지도록 함으로써, 약물을 서서히 방출하거나 세포가 자라서 조직이 재생되도록 할 수 있다. 이런 생분해성 재료는 외과적 수술 없이 임플란트(implant)를 만들고, 단순한 마이크로 필터를 통하여 졸 상태에서 살균하는 것이 가능하다.
그러나 폴록사머, 즉, 폴리(에틸렌글리콜)-폴리(프로필렌글리콜)-폴리(에틸렌글리콜)의 경우, 20 내지 30 중량%의 수용액으로부터 만든 수화젤이라도 1 내지 3 일 이내에 대부분 용해되어 젤의 형태를 유지하지 못하기 때문에 의약전달/조직 공학의 소재로서는 제한이 되어왔다.
본원에서는, 포스포릴 콜린(phosphorylcholine, PC)와 생체 적합성을 가진 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol, PPG)로 구성된 새로운 쯔비터 이온성 고분자를 보고하고자 한다. 쯔비터 이온성이 있는 PC는, 생체 세포막의 주된 요소인 포스파티딜콜린의 작용기이다. PPG는 이미 미국 식약청(FDA)에서 인체에 정맥 주사와 피하 주사, 경구 복용이 가능함을 승인 받은 물질이다. PPG 수용액은 LCST를 나타내며, LCST는 PPG의 분자량에 의해 결정된다. PPG 수용액의 LCST는 각각 PPG의 분자량이 각각 425, 1000, 2000 달톤(Da)일 때, 65℃, 33℃, 및 20℃인 것으로 나타났다. PPG의 LCST 양상 및 쯔비터 이온성 성질을 지닌 PC와, 말단이 PC로 개질 된 PPG의 낮은 단백질 흡착성으로 인하여, PC-PPG-PC는 온도 민감성 생체 적합 소재로서 기대되고 있다. 또한 친수성이 있는 PC와 PPG 간의 결합은, PPG의 LCST를 증가시킬 것으로 예상된다. 그러므로 20℃ 에서 LCST를 보이는 2700 달톤의 PPG가 생체 의료 분야에서의 응용성이 여러 방면에서 고려되었다.
한편, 써모젤(thermogel)은 온도가 증가하면 졸-젤 변이를 보이는 고분자 수용액으로서, 써모젤의 반응은 고분자의 친수성과 소수성의 미세한 균형에 의해 나타난다. 약물 또는 세포는 고분자 수용액을 보통 37℃와 같이 따뜻한 환경이 되도록 열을 가했을 때, 수화젤과 결합한다. 젤 생성에 있어서 간단한 절차와 온화한 조건 때문에, 써모젤은 바이오 의약품의 전달을 위한 유망한 지지체로 제안되었다.
미국 특허 제6,117,949호, 제6,201,072호, 및 제6,841,617호는 온도를 상승시킬 때 수용액에서 수화젤로 전이가 일어나는 폴리에틸렌글리콜/폴리락타이드 또는 폴리글리콜라이드 및 이들의 의학적 응용을 기술하고 있다.
미국 공개 특허 제 20060018949호는, 온도를 상승시킬 때 수용액에서 수화젤로 전이가 일어나는 폴리에틸렌글리콜/폴리프로필렌프말레이트 및 이들의 의학적 응용을 기술하고 있다.
미국 특허 공개 공보 제20050020808호는, 온도를 상승시킬 때 수용액에서 수화젤로 전이가 일어나는 폴리포스파젠을, 미국 특허 제6,344,488호는 키토산/글리세롤 인산염 및 이들의 의학적 응용을 기술하고 있다.
미국 특허 공개 공보 제20040077780호는, 온도를 상승시킬 때 수용액에서 수화젤로 전이가 일어나는 폴리에틸렌글리콜/2 종류 이상의 아미노산으로 이루어진 폴리펩티드 공중합체 및 이들의 의학적 응용을 광범위하게 기술하고 있다.
대한민국 특허 공개 공보 제2002-0023441호는, 졸-젤 상전이를 일으키는 이소프로필아크릴아미드 공중합체 및 이를 이용한 혈관 폐색을 기술하고 있다.
미국 특허 공보 20050175573 A1은, 폴록사머를 우레탄 또는 유레아의 화학결합을 이용한 다중 공중합 폴록사머(multiblock poloxamer) 제조를 특징으로 한다.
본원은, 졸-젤 전이 특성을 갖는 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체 및 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체의 생체물질로서의 용도를 제공하고자 한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원의 제 1 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는, 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체를 제공한다:
[화학식 1]
Z1-PAG-Z2;
상기 화학식 1 중, PAG는 폴리알킬렌글리콜이고; Z1 및 Z2는 각각 독립적으로, 포스포릴 콜린, 포스포릴 에탄올아민, 포스포릴 세린, 술포베타인, 카르복시베타인, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쯔비터 이온성 (zwitterionic) 물질 (또는 작용기)을 포함함.
본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체 내에 혼입된 약물을 포함하는, 약물 전달체를 제공한다.
본원의 제 3 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체를 포함하는, 조직공학용 매체 또는 지지체(scaffold)를 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 생체 적합성을 지니는 폴리알킬렌글리콜과, 쯔비터 이온성(zwitterionic) 물질을 이용하여 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체를 제조할 수 있다. 본원의 일 구현예에 따른 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는, 일정한 농도 이상인 경우 특정 온도 이하에서는 수용액으로 존재하지만, 그 이상의 온도에서는 수화젤로 전이가 일어날 수 있으므로, 약물 또는 세포 전달체, 3차원 조직공학 매체, 또는 조직공학용 지지체로서 응용될 수 있다. 특히, 본원의 일 구현예에 따른 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는, 졸(sol) 상태에서 의약 또는 세포와 혼합된 뒤에, 피하 또는 근육 주사를 통하여 체내에서 투입되어 원하는 부위에서 수화젤이 순간적으로 만들어지도록 함으로써, 약물을 서서히 방출하거나 세포가 자라서 조직이 재생되도록 할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 생분해성능을 가지므로, 외과적 수술 없이 임플란트(implant)를 만들 수 있으며, 단순한 마이크로 필터를 통하여 졸 상태에서 살균하는 것이 가능하다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 쯔비터 이온성 물질은 낮은 단백질 흡착성으로 인한 생체 적합성 물질이므로, 생체 재료로 적용 시 염증을 방지하고 세포나 의약품에 안정성을 부여할 수 있는 특징을 갖는다.
도 1의 (a)는, 본원의 일 구현예에 있어서, PC-PPG-PC의 합성 과정을 나타내는 모식도이다.
도 1 의 (b)는, 본원의 일 실시예에 있어서, CDCl3 용매 중 PC-PPG-PC의 1H-NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2의 (a) 내지 (d)는, 본원의 일 실시예에 있어서, PC-PPG-PC의 임계 마이셀(micelle) 농도를 측정한 그래프(a), PC-PPG-PC 수용액에서의 소수성 염료의 UV-vis 스펙트럼(b), PC-PPG-PC 수용액의 동적 광 산란에 의한 응집 또는 자기-회합의 크기 분포(c), 및 PC-PPG-PC 마이셀의 TEM 이미지(d)이다.
도 3의 (a) 내지 (d)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 테스트 튜브 인버팅 방법으로 측정한 PC-PPG-PC 수용액의 위상도(a), PC-PPG-PC 수용액의 졸 젤 전이 거동을 나타내는 사진 이미지(b), PC-PPG-PC 수용액의 1H-NMR 스펙트럼(c), 및 PC-PPG-PC 수용액의 FT-IR 스펙트럼(d)이다.
도 4의 (a) 및 (b)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 온도 함수로서 PC-PPG-PC 수용액의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")을 나타낸 그래프(a), 및 PC-PPG-PC 의 in vitro 인슐린 방출 거동을 나타낸 그래프(b)이다.
도 5의 (a) 내지 (c)는, 본원의 일 실시예에 있어서, PC-PPG-PC 의 in vitro 줄기세포(TMSC) 전달 프로파일(a), PC-PPG-PC 의 in vitro 줄기세포(TMSC) 전달 시스템(b), 및 PC-PPG-PC 젤에서의 3 차원 세포 배양 후, 시간에 따른 세포의 이미지(c)이다.
도 6은, 본원의 일 실시예에 있어서, 래트의 피하층에 주사한 PC-PPG-PC 의 H & E 염색 및 Masson’s 트리크롬 염색 이미지이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~ 를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는 “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 제 1 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는, 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체를 제공한다:
[화학식 1]
Z1-PAG-Z2;
상기 화학식 1 중, PAG는 폴리알킬렌글리콜이고; Z1 및 Z2는 각각 독립적으로, 포스포릴 콜린, 포스포릴 에탄올아민, 포스포릴 세린, 술포베타인, 카르복시베타인, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쯔비터 이온성(zwitterionic) 물질 (또는 작용기)을 포함함.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 PAG의 양 말단에 결합되는 2 개의 쯔비터 이온성 물질인 상기 Z1 및 Z2는 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리알킬렌글리콜(PAG)은 온도 감응형 중합체로서 사용될 수 있는 것으로 공지된 중합체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리알킬렌글리콜(PAG)은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜, 또는 이들의 공중합체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
또한, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리알킬렌글리콜(PAG)은 글리콜산 외에 다른 단량체의 블록을 포함하는 공중합체일 수 있으며, 예를 들어, 상기 폴리알킬렌글리콜(PAG)은 에틸렌글리콜/프로필렌글리콜 공중합체, 락트산/글리콜산 공중합체, 락트산/에틸렌글리콜 공중합체, 락트산-글리콜산-에틸렌글리콜 공중합체, 락트산-글리콜산-프로필렌글리콜-에틸렌글리콜 공중합체, ε-카프롤락톤/에틸렌글리콜 공중합체, 3-히드록시부티르산/프로필렌글리콜 공중합체, 푸마르산화프로필렌/에틸렌글리콜 공중합체, 유기포스파젠/에틸렌글리콜 공중합체, 폴리펩티드계 블록 공중합체 또는 이들 각각을 두 종류 이상 포함하여 연결된 공중합체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
또한, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리알킬렌글리콜(PAG)은 블록 공중합체일 수 있으며, 예를 들어, 대표적인 블록 공중합체로는 ABA형 블록 공중합체가 있으며, 온도 감응성 수화젤을 형성할 수 있는 고분자로서 ABA형보다 더 복잡한 형태의 블록 공중합체도 많은 사례가 알려져 있다.
수화젤을 형성할 수 있는 상기 ABA형 블록 공중합체는, 대개 친수성 블록 또는 분절(segment)과, 소수성 블록 또는 분절을 함께 갖추고 있다. 승온 시 수화젤을 형성하는 온도 감응성 고분자는 대부분 화학 가교를 포함하고 있지 않기 때문에, 온도에 따라 가역적으로 젤을 형성 또는 해체하며, 높은 온도에서 수화젤을 형성하는 원동력은 고온 하에서의 소수성 상호작용의 크기 증가이다. 이러한 고분자들은 대개 자기 조립하며, 물리적 가교를 형성한다.
수화젤을 형성할 수 있는 유기 고분자에 관하여는 이 분야에 잘 알려져 있으므로 여기서 더 이상 상술하지는 않는다. 이 분야의 당업자라면 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체의 구체적인 용도에 맞추어 적절한 상전이 온도에서 상전이하고, 수화젤 상태로 유지되는 온도 영역이 적절한 범위에 있는 고분자를 전술한 종류의 공중합체 중에서 선택하고, 필요한 경우 변형하여 설계할 수 있을 것이다.
예를 들어, 상기 블록 공중합체의 예로서, 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜-폴리에틸렌글리콜(PEG-PPG-PEG) 3 블록 공중합체가 있다. 시판되는 이 3 블록 공중합체로는 독일 BASF사의 Pluronic P188(Poloxamer P188)이 있는데, 그 평균 조성은 (EG)80-(PG)27-(EG)80 (분자량=8,400)이다. Pluronic P188은 미국 식품의약청(FDA)에서 인간에게 사용을 승인한 생적합성, 생흡수성 고분자이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리알킬렌글리콜의 수평균 분자량이 약 500 내지 약 20,000 달톤(Da), 약 500 내지 약 15,000 달톤, 약 500 내지 약 10,000 달톤, 약 1,000 내지 약 20,000 달톤, 약 2,000 내지 약 20,000 달톤, 약 3,000 내지 약 20,000 달톤, 약 4,000 내지 약 20,000 달톤, 약 5,000 내지 약 20,000 달톤, 또는 약 10,000 내지 약 20,000 달톤일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 일정 농도 이상일 경우, 그의 수성 용액에서 약 5℃ 내지 약 60℃의 온도에서 졸-젤 전이 특성을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 약 5℃ 내지 약 60℃, 약 5℃ 내지 약 50℃, 약 5℃ 내지 약 40℃, 약 5℃ 내지 약 30℃, 약 5℃ 내지 약 20℃, 약 5℃ 내지 약 10℃, 약 10℃ 내지 약 60℃, 약 10℃ 내지 약 50℃, 약 10℃ 내지 약 40℃, 약 10℃ 내지 약 30℃, 약 10℃ 내지 약 20℃, 약 20℃ 내지 약 60℃, 약 20℃ 내지 약 50℃, 약 20℃ 내지 약 40℃, 약 20℃ 내지 약 30℃, 약 30℃ 내지 약 60℃, 약 30℃ 내지 약 50℃, 약 30℃ 내지 약 40℃, 약 40℃ 내지 약 60℃, 약 40℃ 내지 약 50℃, 약 50℃ 내지 약 60℃, 또는 약 35℃ 내지 약 40℃의 온도 범위에서 졸-젤 전이 특성을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 일정 농도 이상일 경우, 그의 수성 용액에서 체온 이상의 온도에서 졸-젤 전이 특성을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 낮은 온도, 구체적으로는 약 25℃ 이하에서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 상기 폴리알킬렌글리콜과 상기 쯔비터 이온성 물질의 친수성 성질로 인하여, 온도가 증가됨에 따라 상기 폴리알킬렌글리콜이 소수성으로 변화하면서 마이셀을 형성하여, 수화젤로 변이가 일어날 수 있다. 이때, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체가 마이셀로 변이가 일어나는 온도를 임계 마이셀 온도(CMT)라 한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 물질은 단백질 비흡착 특성을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 쯔비터 이온성 물질이 갖는 단백질 비흡착 특성으로 인하여, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 생체 적합성을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 체온 이상의 온도에서 갖는 졸-젤 전이 특성으로 인하여, 생체 재료에 응용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 졸-젤 전이 특성 및 상기 쯔비터 이온성 물질이 갖는 단백질 비흡착 특성으로 인하여, 의약 전달체 또는 세포 전달체와 같은 생체 재료에 응용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 온도가 더욱 증가할수록 특정 농도 범위에서, 다중 졸-젤-졸-젤 전이(multiple transition)를 나타낼 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 약 20℃ 이하의 온도 범위에서는 투명하고 낮은 점성의 졸 상태로서, 약 20℃ 내지 약 50℃의 온도 범위에서는 반투명한 반고체의 젤 상태로서, 약 50℃ 내지 약 65℃의 온도 범위에서는 반투명한 점성을 가진 졸 상태로서, 및 약 65℃ 이상의 온도 범위에서는 투명한 반고체의 젤 상태로 다중 전이될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리알킬렌글리콜은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 또는 이들의 공중합체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리알킬렌글리콜은 에스테르, 올쏘에스테르, 아세탈, 무수물, 아마이드, 우레탄, 티오케탈(thioketal), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 생분해성(biodegradable) 작용기를 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 생분해성 작용기는, 상기 폴리알킬렌글리콜의 생분해를 촉진 또는 유도하기 위한 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 세포 배양 등에 응용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 세포는 배아 줄기 세포, 중간엽 줄기 세포, 간 세포, 심장 줄기 세포, 심근 세포, 내피 세포, 또는 섬유 아세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체 내에 혼입된 약물을 포함하는, 약물 전달체를 제공한다. 본원의 제 2 측면에 따른 약물 전달체에 대하여, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 하기 화학식 1로서 표시될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다:
[화학식 1]
Z1-PAG-Z2;
상기 화학식 1 중, PAG는 폴리알킬렌글리콜이고; Z1 및 Z2는 각각 독립적으로, 포스포릴 콜린, 포스포릴 에탄올아민, 포스포릴 세린, 술포베타인, 카르복시베타인, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쯔비터 이온성(zwitterionic) 물질을 포함함.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 PAG의 양 말단에 결합되는 2 개의 쯔비터 이온성 물질인 상기 Z1 및 Z2는 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 일정 농도 이상일 경우, 그의 수성 용액에서 약 5℃ 내지 약 60℃의 온도에서 졸-젤 전이 특성을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 약 5℃ 내지 약 60℃, 약 5℃ 내지 약 50℃, 약 5℃ 내지 약 40℃, 약 5℃ 내지 약 30℃, 약 5℃ 내지 약 20℃, 약 5℃ 내지 약 10℃, 약 10℃ 내지 약 60℃, 약 10℃ 내지 약 50℃, 약 10℃ 내지 약 40℃, 약 10℃ 내지 약 30℃, 약 10℃ 내지 약 20℃, 약 20℃ 내지 약 60℃, 약 20℃ 내지 약 50℃, 약 20℃ 내지 약 40℃, 약 20℃ 내지 약 30℃, 약 30℃ 내지 약 60℃, 약 30℃ 내지 약 50℃, 약 30℃ 내지 약 40℃, 약 40℃ 내지 약 60℃, 약 40℃ 내지 약 50℃, 약 50℃ 내지 약 60℃, 또는 약 35℃ 내지 약 40℃의 온도 범위에서 졸-젤 전이 특성을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 일정 농도 이상일 경우, 그의 수성 용액에서 체온 이상의 온도에서 졸-젤 전이 특성을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 물질은 단백질 비흡착 특성을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 쯔비터 이온성 물질이 갖는 단백질 비흡착 특성으로 인하여, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 생체 적합성을 가질 수 있으며, 이에 따라 의약 전달체 또는 세포 전달체와 같은 생체 재료에 응용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체를 포함하는 약물 전달체는, 졸 상태에서 약물과 혼합된 뒤에 피하 또는 근육 주사를 통하여 체내에 투입될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체를 포함하는 약물 전달체는, 체내에 투입되어 원하는 부위에서 수화젤이 순간적으로 만들어짐으로써, 약물이 서서히 방출되도록 할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 약물은 항암제, 호르몬, 항생제, 진통제, 항감염제, 단백질 또는 펩티드 의약, 핵산, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 단백질 또는 펩티드 의약은 옥시토신, 바소프레신, 루테나이징 호르몬 방출 호르몬, 성장 호르몬, 인슐린, 글루카곤, 인터루킨, 인터페론, 가스트린, 칼시토닌, 에리쓰로포이어틴, 엔도르핀, 앤지오탠신, 암 고사 인자(TNF), 신경 성장 인자(NGF), 뼈형성 폴리펩타이드(BMP), 혈관형성 성장인자(VEGF), 그래뉼로사이트 콜로니 자극 인자(GCSF), 레닌 또는 항체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 핵산은 DNA, 플라스미드 DNA, RNA, RNAi, 또는 siRNA일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 함암제는 탁솔, 아드리아마이신, 블레오마이신, 시스플라틴, 카보플라틴, 독소루비신, 5-플로로우라실, 메톨트렉세이트 또는 안티노마이신 D를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리알킬렌글리콜은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 또는 이들의 공중합체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 제 3 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체를 포함하는, 조직공학용 매체 또는 지지체(scaffold)를 제공한다. 본원의 제 3 측면에 따른 조직공학용 매체 또는 지지체(scaffold)에 대하여, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 3 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리알킬렌글리콜의 수평균 분자량이 약 500 내지 약 20,000 달톤(Da)일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 일정 농도 이상일 경우, 그의 수성 용액에서 약 5℃ 내지 약 60℃의 온도에서 졸-젤 전이 특성을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 약 5℃ 내지 약 60℃, 약 5℃ 내지 약 50℃, 약 5℃ 내지 약 40℃, 약 5℃ 내지 약 30℃, 약 5℃ 내지 약 20℃, 약 5℃ 내지 약 10℃, 약 10℃ 내지 약 60℃, 약 10℃ 내지 약 50℃, 약 10℃ 내지 약 40℃, 약 10℃ 내지 약 30℃, 약 10℃ 내지 약 20℃, 약 20℃ 내지 약 60℃, 약 20℃ 내지 약 50℃, 약 20℃ 내지 약 40℃, 약 20℃ 내지 약 30℃, 약 30℃ 내지 약 60℃, 약 30℃ 내지 약 50℃, 약 30℃ 내지 약 40℃, 약 40℃ 내지 약 60℃, 약 40℃ 내지 약 50℃, 약 50℃ 내지 약 60℃, 또는 약 35℃ 내지 약 40℃의 온도 범위에서 졸-젤 전이 특성을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체를 포함하는 조직공학용 매체 또는 지지체는, 졸 상태에서 세포와 혼합된 뒤에 피하 또는 근육 주사를 통하여 체내에 투입될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체를 포함하는 조직공학용 매체 또는 지지체는 체내에 투입되어 원하는 부위에서 수화젤이 순간적으로 만들어짐으로써, 세포가 자라서 조직이 재생되도록 유도할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 체온 이상의 온도에서 수화젤로의 전이가 일어나고, 체내에서 안정하게 유지되는 특성을 가지므로 조직공학용 지지체로서 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 조직공학용 매체 또는 지지체는 외과적 수술 없이 임플란트를 생성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 조직공학용 매체 또는 지지체는 생분해능을 가진 쯔비터 이온성 물질로 인하여, 외과적 수술 없이 임플란트를 생성할 수 있으며, 마이크로 필터를 이용하여 졸 상태에서 살균될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 조직공학용 매체 또는 지지체는, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체 내에 혼입된, 콘드로사이트, 배아 줄기 세포, 중간엽 줄기 세포, 간 세포, 심장 줄기 세포, 심근 세포, 내피 세포, 섬유아세포, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 세포를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 주사형 조직공학 재료로서 응용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체의 졸-젤 전이 특성을 이용하여 특정 연골 부위에 주사함으로써, 연골 재생 능력을 극대화 할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리알킬렌글리콜은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 또는 이들의 공중합체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
이하, 본원의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것 일뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
쯔비터 이온성 온도 민감성 중합체(PC- PPG -PC)의 합성
실험에 사용된 폴리프로필렌글리콜(polypropyleneglycol, M.W. = 2,700 달톤), 2-클로로-2-옥소-1,3,2-디옥사포스포랜(2-chloro-2-oxo-1,3,2-dioxaphospholane), 트리에틸아민, 트리메틸아민, 무수 톨루엔, 및 무수 아세토니트릴은 Sigma-Aldrich, USA에서 구입되었다.
PC-PPG-PC는 알코올과 2-클로로-2-옥소-1,3,2-디옥사포스포랜 사이의 반응을 통해서 합성되었다. 폴리프로필렌글리콜(10 g, 3.70 mmol)과 트리에틸아민(1.3 mL, 9.33 mmol)이 무수 톨루엔(100 mL)에 용해되었다. 2-클로로-2-옥소-1,3,2-디옥사포스포랜(0.68 mL, 7.40 mmol)이 상기 용액에 첨가되었고, 상기 반응 혼합물은 상온에서 20 시간 동안 교반되었다. 석출된 트리메틸암모늄 클로라이드는 여과되었고, 남은 용매는 제거되었다. 생성물은 압력 반응기에서 무수 아세토니트릴(25 mL)에 용해되었다. 반응기를 드라이아이스-아세톤 베스(bath)에 담그고, 이어서 트리메틸아민(0.88 mL, 9.38 mmol)를 첨가하였다. 압력 반응기를 밀봉한 후, 반응을 65℃에서 72 시간 동안 진행하였다. 반응 혼합물은 상온으로 냉각되었고, 잔류 트리메틸아민과 용매는 증발시켜 제거되었다. 24 시간 동안 질소로 버블링 해준 후, 생성물은 여막 분석법(cut-off 분자량 1,000 달톤)으로 정제되었다. 그 후, 정제된 생성물을 동결 건조하였다. 최종 수득률은 84 % 이다.
온도 민감성 중합체의 NMR 및 FTIR 분석
상기 제조된 PC-PPG-PC의 구조는 CDCl3 용매 중 1H-/31P-NMR분광기(500 MHz NMR 분광기; Varian, USA)와 FTIR 분광기(FTIR 분광광도계 FTS-800; Varian, USA)를 통해서 확인되었다. 또한, PC-PPG-PC(45.0 중량%, D2O 용매)의 1H-NMR 및 FTIR 스펙트럼이 10℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 조사되었다. 상기 PC-PPG-PC 는 각각의 온도에서 5 분간 평형화되었다.
젤 침투 크로마토그래피(gel permeation chromatography, GPC )
펌프(SP930D; Younglin, Korea)와 굴절률 검출기(RI750F; Younglin, Korea)로 이루어진 GPC 시스템을 이용하여, 고분자의 분자량과 분자량 분포를 측정하였다. N,N-디메틸포름아미드를 용리제로 사용하였고, OHpak SB-803QH 컬럼(Shodex, Japan)를 이용하여 분석하였다. 200 내지 20,000 달톤 범위의 분자량을 가진 폴리에틸렌글리콜(Polysciences 사, USA)이 표준 분자량으로 사용되었다.
동적 광 산란(dynamic light scattering, DLS) 분석
PC-PPG-PC의 크기와 자기 조립은 동적광산란기(Zetasizer Nano; Malvern Instruments Inc., USA)로 조사되었다. 532 nm에서 동작하는 200-YAG DPSS 레이저(Lange, Germany)가 광원으로 사용되었다. 고분자 수용액의 산란 강도는 25℃에서 0.0005 내지 1.0 중량%의 범위에서 농도 함수로서 측정되었다. 또한, 고분자 및 고분자 자기 조립체의 대략적인 크기는 0.10 중량%의 고정된 농도에서 10℃, 25℃, 및 40℃에서 온도 함수로서 측정되었다. 산란 강도는 173o 각도의 입사 빔으로 측정되었다. 동적 광 산란 결과는 CONTIN 정규화 방법에 의해 분석되었다. 확산 계수로부터, 고분자 조립체의 유체 역학적 크기는 스토크-아인슈타인 방정식(Stokes-Einstein equation)에 의해 수득되었다.
임계 마이셀 온도(critical micelle temperature, CMT ) 측정
제조된 PC-PPG-PC의 임계 마이셀 온도를 측정하기 위해, 먼저 4.0 M농도의 소수성 염료(1,6-디페닐-1,3,5-헥사트리엔, DPH)가 PC-PPG-PC 수용액(0.10 중량%)에 용해되었다. 상기 염료의 UV-가시 스펙트럼의 변화는 10℃ 내지 80℃까지의 온도 범위에서 온도의 함수로서 UV-가시 분광기(S3100, Sinco, Korea)로 측정되었다. PC-PPG-PC는 각각의 온도에서 5 분 동안 평형화되었다.
투과 전자 현미경 (transmission electron microscopy, TEM ) 분석
PC-PPG-PC 수용액(10 mL, 0.10 중량%)이 200 메쉬의 탄소 코팅된 구리 그리드 위에 배치되고, 물이 실온에서 천천히 증발되었다. 현미경 사진은 200 kV의 가속 전압에서 JEM-2100F 현미경(JEOL, Japan)을 사용하여 수득되었다.
PC- PPG -PC의 상평형 그림(phase diagram)
고분자 수용액의 졸-젤 전이 온도는 테스트 튜브 인버팅 방법으로 측정되었다. 고분자 수용액(0.5 mL)이 11 mm의 내경을 갖는 테스트 튜브에 주입되었다. 전이 온도는 온도를 단계적으로 1℃씩 증가시키면서 흐름(졸) 및 비-흐름(젤) 기준으로 측정하였다. 각각의 데이터 포인트는 세 번 측정한 평균값이다.
동역학적 분석(dynamic mechanical analysis)
온도 함수로서, PC-PPG-PC 수용액의 동적 탄성률은 레오미터(Rheometer RS 1; Thermo Haake, USA)로 확인되었다. 수용성 고분자 용액(45.0 중량%)이 25 mm의 직경을 갖는 평행 판 사이에 배치되었다. 0.5 mm로 간극의 평행 판 사이를 유지시켰다. 동적 기계적 분석을 수행하기 전에, 샘플의 물 증발을 최소화하기 위해 젖은 면을 챔버의 내부에 배치하였다. 데이터는 1.0 rad/s 진동수에서 0.2℃/min의 가열 속도로 제어된 응력(stress, 4.0 dyne/cm2) 조건 하에서 수집되었다.
In vitro 약물 방출
인슐린이 PC-PPG-PC 수용액(45.0 중량%)에 용해되었다. 각 0.5 mL의 제제를 포함하고 있는 유리병을 37℃에서 10 분 동안 미리 인큐베이션 하였다. 그 후, 37℃에서 인산 완충 생리 식염수(pH=7.4, 3.0 mL)가 젤의 상부에 첨가되었다. 37℃에서 새로운 배지(3.0 mL)가 조심스럽게 지정된 시간 간격으로 교환되었다. 회수된 샘플은 214 nm의 파장에서 HPLC 시스템(Waters 1525B, Korea)으로 분석되었다. Jupiter 5m C18 300A 컬럼(250 × 4.60 mm 5micron, Phenomenex, USA)과 아세토니트릴/물(30/70, v/v) 공용매 시스템이 용리 용매로서 사용되었다.
In vivo 인슐린 전달
5 주령 수컷 SD 래트는 중앙실험동물(Central Lab Animal Inc., Korea.)에서 구입되었다. 상기 래트는 일주일 동안 안정화된 후, 당뇨병 유도를 위해 pH 4.5의 0.01 M 시트레이트 완충액에 스트렙토조토신(streptozotocin, 65 mg/Kg-rat)를 용해시켜 래트 복강에 주사하였다. 혈당치가 350 mg/dL이상으로 5 일 연속 지속되는 래트를 당뇨병으로 진단하였다. 그 다음, 13.8 mg/Kg-rat의 인슐린 투여량을 인슐린/PC-PPG-PC(45.0 중량%, 0.5 mL) 제형으로 당뇨 래트의 피하층에 주사하였다. 대조군으로는 식염수 및 PC-PPG-PC 수용액을 당뇨 래트의 피하층에 주사하였다. 물은 항상 공급하였고, 모든 래트는 광/암(12 시간/12 시간) 시스템 하에서 관리되었다. 2 시간 동안 금식시킨 후, 상기 래트의 혈당치를 혈당 측정기(Accu-Chek, Roche, Switzerland)를 사용하여 모니터링하였다. 비-당뇨병 래트의 혈중 글루코오스 레벨이 양성 대조군으로 모니터링되었으며, 각 그룹에서 n은 4이다.
3 차원 세포 배양 및 전달(3D cell culture and delivery) 분석
TMSC는 이화여자대학교 목동 병원(서울, 한국)에서 대학의 윤리적 지침에 따라, 11 세의 여성 기증자의 구개 편도로부터 분리되었다(IRB approval code: ETC 11-53-02). 기증자로부터 동의를 얻은 후, 편도는 편도선 수술을 통해 환자로부터 수집되었다. 줄기세포의 증식을 위하여, passage 5 이상의 줄기세포는 DMEM(high glucose Dulbecco’s modified eagle media, Hyclone, USA)과 10% (v/v) HycloneTM 페니실린/스트렙토마이신용액, 및 1.0% (v/v) Gibco® antibiotic-antimitotic 용액을 이용하여 5% CO2 조건 하에서 폴리스티렌 배양 플레이트에서 2 차원적으로 배양되었다. 채취한 TMSCs(passage 6, 0.4 x 106cells)를 PC-PPG-PC(45.0 중량%; 0.20 mL) 수용액에 현탁 시킨 후 37℃에서 24-웰 배양 접시에 주입하였다. 이러한 조건에서, TMSC는 졸-젤 전이에 의하여 젤에 의해 캡슐화되었다. 10% FBS 및 1% 페니실린/스트렙토마이신을 포함하고 있는 DMEM(1.0 mL, 37℃)을 세포 캡슐화한 PC-PPG-PC 써모젤(thermogel)에 첨가하였고, 37℃, 5% CO2 대기 하에서 매 3 일 마다 배지를 교체하였다.
세포 생존율 및 증식(cell viability and proliferation) 분석
PC-PPG-PC 써모젤에서의 세포 생존율은 0 일(1 시간), 1 일, 3 일 및 7 일간 배양한 후, Live/Dead kit(Life Technologies, USA)로 측정되었다. 써모젤에 캡슐화된 TMSCs는 인산염 완충 식염수를 용매로 이용하여 에티디움 호모다이머-1(ethidium homodimer-1, 4.0 μM) 및 칼세인 AM(calcein AM, 2.0 μM)를 제조하여 15 분 동안 37℃에서 배양되었다. 표시된 세포들은 Olympus IX71 형광 현미경과 Olympus DP2-BSW를 사용하여 이미지를 확인하고, 촬영되었다. 살아 있는 세포는 칼세인 AM에 의하여 녹색으로 염색이 되고, 죽은 세포는 에티디움 호모다이머-1에 의하여 빨간색으로 염색이 되었다. 세포 증식은 셀 카운팅 키트-8(CCK-8, Dojindo Co. Ltd., Kumamoto, Japan) (n=3)로 모니터링되었다. CCK-8 용액(1.5 mL, 배지 중 10% v/v)이 각 웰에 첨가되었다. 3 시간 동안 배양 후, ELISA 리더기(Model 550; Bio-Rad, USA)를 이용하여 450 nm에서 측정하였고, 655 nm를 기준선으로 사용하였다.
조직 친화성(tissue compatibility) 분석
쥐를 일주일 동안 안정화시킨 후, 쥐의 피하 층에 PC-PPG-PC 수용액(45.0 중량%, 0.5 mL/rat)을 주입하였다. 5 일 동안 배양한 후, 분석을 위하여 이식된 주위 조직을 채취하였다. 그 후, 상기 조직을 4% 파라포름알데히드 용액에서 24 시간 고정하였다. 마지막으로, 고정된 조직을 파라핀에서 굳혔다. 파라핀 블록은 마이크로톰을 이용하여 6 μm두께로 섹션되었다. 샘플을 현미경 슬라이드에 고정시키고, 이어서 이를 Mayer’s 헤마톡실린-에오신(hematoxylin-eoisin, H&E) 방법과 Masson’s 트리크롬 염색 방법으로 염색하였다.
PC-PPG-PC는 PPG의 디히드록시 말단 그룹과 2-클로로-2-옥소-1,3,2-디옥사포스포랜 사이의 반응에 트리메틸아민을 처리하여 합성되었다[도 1의 (a)]. PC-PPG-PC(CDCl3 용매 중)의 1H-NMR 스펙트럼은 1.0 내지 1.2 ppm에서 폴리프로필렌글리콜의 메틸 그룹 피크를 나타낸다. 1H-NMR 스펙트럼의 1.2 내지 1.4 ppm에서 보이는 피크는 또한, 말단의 포스포릴 그룹과 연결된 폴리프로필렌글리콜의 메틸기의 작은 피크를 나타낸다. 4.4 내지 4.5 ppm에서의 피크는 포스포릴 그룹의 산소와 연결된 PC 그룹의 메틸렌 그룹에 기인한 피크이다. 3.2 내지 3.7 ppm피크는 PC의 메틸 그룹에서 기인한 것으로, PC의 메틸렌 그룹은 질소, PPG의 메틴기 및 PPG의 메틸렌기와 연결되어 있다[도 1의 (b)]. 1.0 내지 1.4 ppm (PPG의 메틸렌 피크)과 4.4 내지 4.5 ppm (PC의 메틸렌 피크) 피크를 비교함으로써, PPG의 양쪽 끝이 PC 그룹으로 캡핑되어 있음이 확인되었다. 31P-NMR 스펙트럼에서, 단일 피크 또한 PC-PPG-PC의 정확한 구조를 나타내었다. 깨끗한 중합체의 FTIR 스펙트럼은 포스포릴 콜린기를 1242 cm-1(P=O 스트레칭)에서 나타냈다. PC-PPG-PC의 GPC 크로마토그램은 PEG 표준에 대하여 1300의 평균 분자량과 1.1의 분자량 분포를 단봉으로 보여주었다.
동적 광 산란 분광기, 소수성 염료의 용해, 투과전자현미경(TEM)이 저농도의 PC-PPG-PC중합체 수용액의 자기 조립 거동을 조사하기 위하여 사용되었다. 25℃에서 PC-PPG-PC의 양친매성 특성으로 인해, 고분자는 마이셀을 형성하였다. 고분자의 농도를 증가시켰을 때, 산란 강도가 증가하기 시작하였고, 25℃에서 PPG 코어와 PC 쉘인 PC-PPG-PC 마이셀 형성이 제안되었다. PC-PPG-PC의 임계 마이셀 농도(CMC)는 약 25℃에서 0.05 내지 0.10 중량% 로 측정되었다[도 2의 (a)]. 1,6-디페닐-1,3,5-헥사트리엔(DHP)의 소수성 염료를 포함하고 있는 PC-PPG-PC(0.10 중량%) 수용액을 이용하여, 물 속에서 PC-PPG-PC의 자기 조립이 온도 함수로서 측정되었다. 염료는 소수성 환경에서 300 nm 내지 400 nm에서 특징적인 삼중 밴드를 보이는 반면, 친수성 환경에서는 300 nm에서 최대 흡광도를 나타냈다. 300 nm 내지 400 nm에서 삼중 밴드가 나타나는 것은 소수성 도메인이 형성되는 것을 시사하며, 즉 그것이 마이셀을 나타낸다. 25℃ 이상으로 PC-PPG-PC수용액의 온도를 증가시켰을 때, 337 nm, 356 nm, 및 375 nm에서 염료의 삼중 밴드가 나타났다[도 2의 (b)]. 60℃ 이상에서는 삼중 밴드가 사라지고, 상당한 산란이 UV-vis 스펙트럼에서 관찰되었다. UV-vis 스펙트럼은 상기 마이셀 구조가 25℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 보존됨을 나타낸다. 25℃ 이하에서, 고분자는 PC와 PPG의 양쪽의 친수성 성질로 인하여 랜덤 코일 구조로 남아 있었다. 온도를 증가시킴에 따라, PC는 친수성인 양성이온으로 남아 있는 동안, PPG는 소수성이 되고, 따라서 PC-PPG-PC는 마이셀을 형성하게 된다. PC-PPG-PC 수용액(0.10 중량%)의 임계 마이셀 온도(CMT)는 약 25℃임이 확인되었다. 온도에 민감한 유니머(unimer)에서 마이셀로의 전환은, 현재 PC-PPG-PC 및 PEG-PPG-PEG 시스템의 고유한 특성이다. 60℃ 이상에서 PPG는 더욱 탈수가 진행되고, 열에너지는 PC의 이온 상호 작용을 약화시켰다. 온도에 민감한 마이셀 형성은 또한 동적 광 산란 방법으로 확인되었다. PC-PPG-PC의 자기조립 겉보기 크기는 25℃에서 220 nm(피크 평균)였고, PC-PPG-PC 수용액(0.10 중량%)의 광 산란 연구에서 10℃에서 가역적으로 2 내지 5 nm(단위체) 감소하였다[도 2의 (c)]. 40℃에서는 500 내지 1200 nm로 더 큰 고분자 응집이 관찰되었다. 고분자 수용액(0.10 중량%)으로부터의 TEM 이미지를 통해, 100 nm 내지 250 nm 크기의 구형 PC-PPG-PC 마이셀이 확인되었다. TEM이미지에서의 마이셀 크기는, 비록 이들 고분자 조립체의 형상이나 크기가 TEM 실험 중에 수분 증발 과정에 의해 손상될 수 있다 하더라도, 동적 광 산란 연구에서 얻은 것과 유사하였다[도 2의 (d)].
온도가 증가할수록, PC-PPG-PC 수용액은 40 내지 60 중량% 의 특정 농도 범위에서 다중 졸-젤-졸-젤 전이를 나타냈다[도 3의 (a)]. 예를 들어, 45 중량% 에서의 고분자 수용액은, 22℃ 이하에서 투명하고 낮은 점성의 졸 상태이다. 그러나 상기 고분자 수용액은, 22℃ 내지 56℃ 온도 범위에서는 반투명 반고체의 젤로 변하였다. 그 후, 56℃ 내지 66℃ 온도 범위에서 상기 고분자 수용액은 반투명 점성 졸로 전이되었다. 66℃ 이상의 온도에서, 상기 고분자 수용액은 투명한 반고체 젤로 변화하였다. 40.0 중량% 이하의 농도에서는, 온도 증가에 따라 PC-PPG-PC수용액의 점도는 변하였지만, 테스트 튜브의 응력에 대해 흐르지 않는 강한 젤을 형성하지 않았기 때문에 졸로 간주되었다. 반면에, 60.0 중량% 이상의 농도에서는 PC-PPG-PC 수용액이 0℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 비-유동성 젤로서 존재하고 있었다. 고분자 수용액의 상 거동은 10℃(투명 졸), 25℃(반투명 젤), 60℃(반투명 졸), 그리고 70℃(투명 젤)로서, 이것은 사진으로 명확하게 입증되었다[도 3의 (b)]. PC-PPG-PC 수용액의 다중 전이에 관여하는 분자 거동 연구는, PC-PPG-PC 수용액(45.0 중량%, 용매는 D2O)의 1H-NMR 스펙트럼과 FTIR 스펙트럼에서 온도 함수로서 조사되었다. PC-PPG-PC 수용액(45.0 중량%, 용매는 D2O)의 1H-NMR 스펙트럼은 0.8 내지 1.4 ppm (-CH3)과 3.2 내지 3.8 ppm (-OCHCH2-)에서의 PPG 피크와 3.0 내지 3.2 ppm에서의 작은 PC[-N+(CH3)3] 피크 모두 온도를 증가시킴으로써 첫 번째 젤 영역에서 붕괴되는 것을 나타냈다[Gel (tl)]. 그러나, 60℃ 이상의 온도에서는 그 피크들의 강도가 증가하고, 형상은 더 날카롭게 변화하였다[도 3의 (c)]. 또한, 3.2 내지 3.4 ppm에서 PPG의 새로운 피크가 나타났고, 이것은 PPG의 상당한 탈수에 의하여 자기화학적 환경의 변화를 나타냈다. 1H-NMR 스펙트럼에서 피크의 붕괴와 샤프닝은 대응하는 부분의 분자 모션과 관련된 것이다. PC-PPG-PC의 1H-NMR 스펙트럼은 첫 번째 젤 영역에서의 PPG 분자 모션의 감소를 제안하였다. 그러나, 그것은 60℃ 이상으로 온도를 증가시키면 다시 증가하게 된다. 온도가 증가함에 따라, 1H-NMR 스펙트럼에서의 4.7 내지 5.0 ppm의 물 피크는 4.0 내지 4.4 ppm 으로 꾸준히 이동하였다. PC-PPG-PC 수용액(45.0 중량%, 용매는 D2O)을 FTIR 스펙트럼을 이용하여 온도 함수로 모니터링 하였다[도 3의 (d)]. PPG 수용액(45.0 중량%) 및 문헌의 FTIR 스펙트럼은 1230 cm-1에서 P=O 신축 진동 밴드를 할당할 수 있다. 온도가 10℃에서 80℃로 증가될 때, 밴드는 1230 cm-1에서 1249 cm-1로 이동되었다. 온도가 증가함에 따라, 음으로 하전된 포스포릴 그룹과, 양으로 하전된 콜린 그룹 간의 분자 간 이온 상호작용은, 결과적으로 P=O 스트레칭 밴드의 강화로 약화되었다. FTIR 스펙트럼에서의 힘 상수 또는 밴드 위치의 변화는, 폴리펩타이드의 카보닐 그룹(C=O)에 대해 분자간 수소결합이 관련되어 있다고 잘 알려져 있다. 수소결합을 체계적으로 구성한 베타시트 펩타이드의 1630 cm-1 카보닐 밴드가, 랜덤 코일 펩타이드의 1640 cm-1로 이동하였다.
PC-PPG-PC수용액의 상 거동은, UCST 와 LCST를 둘 다 나타내는 폴리(N-이소프로필아크릴아마이드-co-술포베타인 메타아크릴레이트)와 폴리(N-비닐 카프로락탐-co-술포베타인 메타 아크릴레이트) 수용액과 비교될 수 있다. 쯔비터 이온성 간의 이온성 상호 작용은 온도가 증가하면 약화되고, 온도가 증가함에 따라 중합체의 용해도가 증가하면서 고분자 수용액의 UCST 거동을 이끌어낸다. 동시에, 온도가 증가함에 따라 폴리(N-이소프로필아크릴아마이드) 부분의 용해도가 감소하여 높은 온도에서의 LCST를 이끌어 낸다. 다중 졸-젤(lower gel)-졸-젤(upper gel) 전이는 폴리에틸렌글리콜-폴리카프로락톤-폴레에틸렌글리콜(EG13CL23EG13) 수용액에서 보고되었다. 결정성 폴리카프로락톤 블록의 용융과 PEG의 탈수가 고분자 수용액의 다중전이 메커니즘으로 제안되었다. 상부 젤 상태에서는 상기 PCL이 무정형 상태인 반면, 하부 젤 상태에서는 결정 상태로 존재한다. 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜-폴리에틸린글리콜(EG17PG60EG17) 수용액에서도 온도 증가 시, 다중 졸-젤(lower gel)-졸-젤(upper gel) 전이가 나타났다. 마이셀 패킹과 상분리 모델이 각각의 졸-젤(lower gel)전이와 졸-젤(upper gel)전이의 메커니즘으로 제안되었다. 본원의 PC-PPG-PC의 독특한 졸-젤-졸-젤 전이는 물에서의 PPG의 탈수와 PC 잔기의 이온성 상호 작용의 변화와 관련된다.
써모젤링 PC-PPG-PC 시스템은 단백질 약물 및 줄기세포의 지속적인 전달 시스템으로 확인되었다. 먼저, 주사 전달체로서 시스템의 가능성은 온도 함수로 고분자 수용액(45.0 중량%)의 모듈러스 변화를 모니터링함으로써 시험되었다[도 4의 (a)]. 첫 번째 졸-젤 전이 온도는 20℃ 근처로 저장 탄성률(G’) 과 손실 탄성률(G”)의 증가가 명백하였다. 특히, 이 온도에서 G’ 위의 G” 교차는 명백한 졸-젤 전이를 나타낸다. G’과 G“는 각각 복합 탄성률의 점성 성분과 탄성 성분요소이다. 젤은 36℃ 내지 43℃의 체온 범위에서 탄성률을 유지하고 있다. 따라서 이것은 생물의학적 주사시스템으로 사용될 수 있다. 인슐린의 in-vitro 시스템은 37℃에서 따뜻한 웰에 인슐린/PC-PPG-PC 수용액을 주사하여 제조되었다. 인슐린은 확산 제어 방식으로 in situ 형성된 젤로부터 7 일 이상 방출되었다[도 4의 (a)]. 젤은 그 동안 물리적 완전성이 보존되었다. 쯔비터 이온성 고분자는 상기 논의된 바와 같이, 낮은 단백질 흡착 특성을 나타내고 있고, 이것은 인슐린의 꾸준한 방출을 용이하게 하였다. 생체 내에서 인슐린 분비 시스템은, 인슐린을 포함하고 있는 PC-PPG-PC 수용액(45.0 중량%)을 당뇨 래트의 피하 층에 주사하여 제조되었다. 인슐린 투여량은 13.8 mg/Kg-rat으로 고정되었다. 대조 실험은 식염수(negative), 인슐린을 포함하지 않는 고분자 수용액(45.0 중량%) (gel only)를 당뇨 래트의 피하 층에 주사함으로써 수행되었다. 당뇨병이 없는 정상 래트를 양성 대조군으로 포함하여 동일한 방법으로 실험하였다. 인슐린/PC-PPG-PC제형은 단일 주입으로 래트에서의 치료 효능은 약 3 일 정도로 나타났다.
PC-PPG-PC 써모젤은 편도유래 중간엽 줄기세포(TMSCs)의 전달시스템으로 연구되었다. 세포 현탁 수용성 고분자 용액은 37℃에서 웰에 주입 시 세포 캡슐화된 수화젤 매트릭스를 형성하였다. PC는 생물학적 세포막의 주요 관능기이기 때문에, PC-PPG-PC는 줄기세포에게 세포 적합한 환경을 제공할 것으로 기대되었다. TMSCs 는 in situ 형성된 PC-PPG-PC 젤에서 원래의 구형 모양을 유지하였다. 죽은 세포는 7 일 동안 젤에서 관찰되지 않았다. 그러나 세포밀도는 PC-PPG-PC젤로부터 7 일 동안 꾸준히 감소하였다[도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)]. 세포 배양 웰에서의 살아있는 세포의 총 수는 CCK-8 방법으로 측정되었다. 살아있는 세포의 총수는 7 일 동안 증가하였고, 이것은 세포가 서서히 젤 외부로 전달되어 7 일 동안 증식했음을 시사한다. 이러한 결과는 PC-PPG-PC 써모젤이 줄기세포를 세포 친화적으로 지속적인 전달 수단으로 제공되고 있음을 나타낸다.
PC-PPG-PC 써모젤의 생체적합성은 고분자 수용액(45.0 중량%)을 래트의 피하 층에 주입하여, in situ 형성된 젤을 이용하여 확인되었다. 젤은 임플란트 주변 조직에서 아주 약한 조직 반응을 보였다. 헤마톡실린(hematoxylin)과 에오신(eosin, H&E) 염색 결과, 래트에 주사한지 5 일째에서 임플란트 주위에 약간의 염증 세포가 나타났다(도 6의 왼쪽). 콜라겐 층은 파란색, 세포질은 빨강색, 그리고 핵은 검정색으로 염색이 되는 Masson’s 트리크롬(MT) 염색에서도, PC-PPG-PC 써모젤은 매우 가벼운 염증 반응을 보였다(도 6의 오른쪽). 37℃에서, 양성 이온 PC 부분은 조직에 노출되는 반면, PPG 부분은 소수성기가 되어 마이셀의 코어를 형성하였다. 쯔비터 이온성 고분자는 상기 언급된 바와 같이, 낮은 단백질 흡착 특성을 갖는 경향이 있다. 단백질 흡착은 콜라겐 캡슐 형성의 첫 단계이기 때문에, 쯔비터 이온성 PC-PPG-PC는 이물 반응을 순차적으로 줄이고 써모젤의 생체 적합성을 향상 시킬 수 있다. PC-PPG-PC의 긴 젤 지속력은 래트의 피하 층에서 1일 미만으로 지속되는 PEG-PPG-PEG 써모젤의 짧은 젤 지속력과 비교된다. 이것은, PC의 쯔비터 이온성 간의 이온성 상호 작용뿐만 아니라, in situ 형성된 써모젤의 생체 적합성 또한 지속성에 기여했다.
본 발명에 따라, 의약 전달 또는 조직 공학용으로 응용이 유망한 온도 감응형 Z1-PAG-Z2가 제조되었다(상기 Z1-PAG-Z2에서, PAG는 폴리알킬렌글리콜이고, Z1 및 Z2는 포스포릴 콜린, 포스포릴 에탄올아민, 포스포릴 세린, 술포베타인, 카르복시베타인, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쯔비터 이온성 물질을 포함함). 본 발명에 따른 Z1-PAG-Z2 수용액은 일정한 농도 이상인 경우에 특정 온도 이하에서는 수용액으로 존재하지만, 그 이상의 온도에서는 수화젤로 전이가 일어난다. 쯔비터 이온성 물질을 말단으로 하여, 바이오분자나 세포에 대한 친화력이 매우 우수하기 때문에, 상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 바이오메디컬 분야에 응용성이 입증된 획기적으로 물질로 의약 및 세포 전달매체로 응용될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 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.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로서 표시되는, 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체:
    [화학식 1]
    Z1-PAG-Z2;
    상기 화학식 1 중,
    PAG는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜, 에틸렌글리콜/프로필렌글리콜 공중합체, 락트산/글리콜산 공중합체, 락트산/에틸렌글리콜 공중합체, 락트산-글리콜산-에틸렌글리콜 공중합체, 락트산-글리콜산-프로필렌글리콜-에틸렌글리콜 공중합체, ε-카프롤락톤/에틸렌글리콜 공중합체, 3-히드록시부티르산/프로필렌글리콜 공중합체, 푸마르산화프로필렌/에틸렌글리콜 공중합체, 유기포스파젠/에틸렌글리콜 공중합체, 폴리펩티드계 블록 공중합체 또는 이들 각각을 두 종류 이상 포함하여 연결된 공중합체를 포함하며, 수평균 분자량이 500 내지 20,000 달톤 (Da)이고;
    Z1 및 Z2는 각각 독립적으로, 포스포릴 콜린, 포스포릴 에탄올아민, 포스포릴 세린, 술포베타인, 카르복시베타인, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쯔비터 이온성 (zwitterionic) 물질을 포함함.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 그의 수성 용액에서 5℃ 내지 60℃의 온도에서 졸-젤 전이 특성을 가지는 것인, 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체는 그의 수성 용액에서 체온 이상의 온도에서 졸-젤 전이 특성을 가지는 것인, 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 PAG는 에스테르, 올쏘에스테르, 아세탈, 무수물, 아마이드, 우레탄, 티오케탈 (thioketal), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 생분해성 (biodegradable) 작용기를 추가 포함하는 것인, 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체.
  7. 제 1 항, 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체 내에 혼입된 약물을 포함하는, 약물 전달체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 약물은 항암제, 호르몬, 항생제, 진통제, 항감염제, 단백질 또는 펩티드 의약, 핵산, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것인, 약물 전달체.
  9. 제 1 항, 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 쯔비터 이온성 온도 감응형 중합체를 포함하는,
    조직공학용 매체 또는 지지체(scaffold).
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