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- Figure 6. Thermogravimetric/derivative thermogravimetric (TG/ DTG) curves of (a) dextran and (b) electrospun alginates.
제안 방법
- 균일하게 혼합된 용액을 Table 2에 나타낸 조건으로 전기방사하였으며, 웹의 형태안정성을 향상시키기 위하여 중량비 3%의 염화칼슘(CaCl2, 무수, 씨그마알 드리치, 미국)에 90−120분간 침지시켰다.
- 약물 첨가량을 증가시킴에 따라 용액의 방사성 및 웹의 형태와 특성을 관찰하였다. 또한, 경피 약물 전달 체계에 사용할 수 있는 가능성을 확인하기 위해, 약물 방출 특성을 분석하였다.
- 알지네이트/글리세롤 용액에 약물을 첨가하여 성공적으로 전기방사하였다. 약물 첨가에 따른 용액의 방사성 및 전기방사된 알지네이트의 형태, 화학 구조, 미세결정구조 그리고 열 안정성은 크게 변하지 않았다.
- 본 연구에서는 경피 약물 전달용 알지네이트 웹을 제조하였다. 알지네이트/글리세롤/약물 용액을 전기방사한 후 염화칼슘 수용액에 침지하여 웹의 형태안정성을 향상시켰다. 약물 첨가량을 증가시킴에 따라 용액의 방사성 및 웹의 형태와 특성을 관찰하였다.
- 전기방사 웹을 제조하기 위해 알지네이트(중점도, 씨그마알드리치, 미국)를 증류수에 중량비 4%로 용해시켰다. 알지네이트의 전기방사성을 향상시키기 위해, 글리세롤(Yakuri Pure Chemicals, 일본)을 증류수의 무게에 비하여 1:2 비율로 첨가하였다(A4G3). 약물 모델로는 Fluorescein isothiocyanate 형광물질이 부착된 덱스트란(FITC-dextran, 평균분자량 4,000, 씨그마알드리치, 미국)을 사용하여, 알지네이트의 무게에 비하여 1, 5, 10%로 첨가하였다(Table 1).
- 알지네이트의 전기방사성을 향상시키기 위해, 글리세롤(Yakuri Pure Chemicals, 일본)을 증류수의 무게에 비하여 1:2 비율로 첨가하였다(A4G3). 약물 모델로는 Fluorescein isothiocyanate 형광물질이 부착된 덱스트란(FITC-dextran, 평균분자량 4,000, 씨그마알드리치, 미국)을 사용하여, 알지네이트의 무게에 비하여 1, 5, 10%로 첨가하였다(Table 1). 약물을 알지 네이트/글리세롤 용액에 분산시키기 위해 초음파 처리를 1−2시간 해주었다.
- 알지네이트/글리세롤/약물 용액을 전기방사한 후 염화칼슘 수용액에 침지하여 웹의 형태안정성을 향상시켰다. 약물 첨가량을 증가시킴에 따라 용액의 방사성 및 웹의 형태와 특성을 관찰하였다. 또한, 경피 약물 전달 체계에 사용할 수 있는 가능성을 확인하기 위해, 약물 방출 특성을 분석하였다.
- 약물 첨가에 따른 알지네이트 용액의 유변학적 거동의 변화를 관찰하기 위해 레오미터(RS-1, Haake, Germany)를 측정하였다. 전기방사된 웹의 형태 및 약물의 분산 정도를 확인하기 위해, 공초점 레이저 주사 현미경(Confocal Laser Scanning Microscope, LSM710, Carl Zeiss Microscopy GmbH, Germany)을 사용하였다.
- 전기방사된 웹의 형태 및 약물의 분산 정도를 확인하기 위해, 공초점 레이저 주사 현미경(Confocal Laser Scanning Microscope, LSM710, Carl Zeiss Microscopy GmbH, Germany)을 사용하였다. 약물에 의한 알지네이트의 화학 구조, 미세결정구조 그리고 열 안정성의 변화를 관찰하기 위해, 적외선 분광 광도계(Fourier Transform Infrared Spectrometer, Nicolet 6700, Thermo Scientific, USA), X-선회절분석기(X-ray Diffractometer, Ultima IV, Rigaku, Japan) 그리고 열 중량 분석기(Thermo Gravimetric analysis, TGA4000, Perkin Elmer, USA)를 사용하였다.
- 이후 0분−3일 동안 PBS 용액을 3 ml씩 용액을 추출한 후, 용액을 고속 액체 크로마토그래피(high performance liquid chromatography, vacuum degasser and valve module SDV50A, solvent delivery pump SP930D, absorbance detector UV730D, 영린기기, 대한민국)를 통해 약물 방출량을 측정하였다.
- 전기방사된 알지네이트 웹이 약물 전달 체계에 적용될 수 있는지를 확인하기 위해, in vitro 실험을 진행하였다. 37oC, pH 7.
대상 데이터
- 균일하게 혼합된 용액을 Table 2에 나타낸 조건으로 전기방사하였으며, 웹의 형태안정성을 향상시키기 위하여 중량비 3%의 염화칼슘(CaCl2, 무수, 씨그마알 드리치, 미국)에 90−120분간 침지시켰다. 방사된 웹에 남아 있는 글리세롤을 제거하기 위해 에탄올(덕산, 대한민국)로 세척해 주었다. 그 후 60oC 오븐에서 하루 동안 건조시켜 웹을 얻었다.
- 본 연구에서는 경피 약물 전달용 알지네이트 웹을 제조하였다. 알지네이트/글리세롤/약물 용액을 전기방사한 후 염화칼슘 수용액에 침지하여 웹의 형태안정성을 향상시켰다.
이론/모형
- 약물 첨가에 따른 알지네이트 용액의 유변학적 거동의 변화를 관찰하기 위해 레오미터(RS-1, Haake, Germany)를 측정하였다. 전기방사된 웹의 형태 및 약물의 분산 정도를 확인하기 위해, 공초점 레이저 주사 현미경(Confocal Laser Scanning Microscope, LSM710, Carl Zeiss Microscopy GmbH, Germany)을 사용하였다. 약물에 의한 알지네이트의 화학 구조, 미세결정구조 그리고 열 안정성의 변화를 관찰하기 위해, 적외선 분광 광도계(Fourier Transform Infrared Spectrometer, Nicolet 6700, Thermo Scientific, USA), X-선회절분석기(X-ray Diffractometer, Ultima IV, Rigaku, Japan) 그리고 열 중량 분석기(Thermo Gravimetric analysis, TGA4000, Perkin Elmer, USA)를 사용하였다.
성능/효과
- Figure 7은 시간에 따른 알지네이트 웹의 약물 방출 거동을 나타낸다. 30분 이내로 60%의 약물이 방출되었지만(burst release), 남아있는 약물이 3일 동안 서서히 방출되는 것을 확인할 수 있었다. 처음 30분 동안 염화칼슘에 의하여 가교되지 않은 알지네이트가 인산 완충 식염수 속에서 용해가 되면서 약물이 빠르게 방출하였고, 이후 3일 동안에는 수용성인 덱스트란(약물)이 알지네이트 웹으로부터 방출 되었을 것으로 추측된다.
- 약물 첨가에 따른 용액의 방사성 및 전기방사된 알지네이트의 형태, 화학 구조, 미세결정구조 그리고 열 안정성은 크게 변하지 않았다. 그럼에도 불구하고 약물의 농도가 증가함에 따라 전기방사된 웹에 더 많은 약물이 골고루 분산되어 있었으며, 약물 방출 특성을 관찰한 결과를 보아 대부분의 약물이 초반에 급격하게 방출되었지만, 웹에 남아있는 약물이 서서히 방출되었다. 따라서 약물을 함유하고 있는 전기방사된 알지네이트 웹은 약물 전달 체계에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 전기방사된 알지네이트 웹은 낮은 결정화도를 나타내었는데, 빠른 가교결합 속도로 인해 결정을 형성하는 시간이 부족했기 때문으로 추정된다[21]. 또한 모든 전기방사된 웹에서는 글루론산 영역의 결정은 거의 사라지고, 주로 만누론산 영역의 결정만 남아있는 것이 관찰되었다. 이는 방사성을 향상시키기 위해 첨가하였던 글리세롤에 의한 것으로[22], 글루론산 영역에 존재하는 수소결합을 감소시킴에 따라 결정을 형성하는 드라이빙포스(driving force)가 약해졌기 때문이다.
- 섬유에 약물이 잘 분산되어 있는지를 확인하기 위하여 FITC 형광물질을 측정해 본 결과, 약물의 농도와 관계없이 매우 잘 분산되어 있음을 확인하였다. 또한 약물의 양이 증가할수록, 알지네이트 섬유가 더 많은 약물을 함유하고 있음을 확인할 수 있었다. 많은 약물을 함유하고 있음에도 불구하고 방사성에 큰 차이가 나타나지 않은 이유는 첨가된 약물의 양이 알지네이트 무게에 비하여 매우 소량으로 전체 시스템에 영향을 주지 않기 때문이며, 약물이 알지네이트 용액에 골고루 분산되었기 때문이다.
- 모든 웹이 매끄러운 표면을 가진 섬유 형태를 가지고 있다. 섬유에 약물이 잘 분산되어 있는지를 확인하기 위하여 FITC 형광물질을 측정해 본 결과, 약물의 농도와 관계없이 매우 잘 분산되어 있음을 확인하였다. 또한 약물의 양이 증가할수록, 알지네이트 섬유가 더 많은 약물을 함유하고 있음을 확인할 수 있었다.
- 약물 첨가에 따른 G’과 G’’의 거동과 용액의 점도 차이는 크게 나타나지 않았으며, 약물을 첨가한 용액은 알지네이트/글리세롤 용액에 비하여 점도가 감소하였다.
- 30분 이내로 60%의 약물이 방출되었지만(burst release), 남아있는 약물이 3일 동안 서서히 방출되는 것을 확인할 수 있었다. 처음 30분 동안 염화칼슘에 의하여 가교되지 않은 알지네이트가 인산 완충 식염수 속에서 용해가 되면서 약물이 빠르게 방출하였고, 이후 3일 동안에는 수용성인 덱스트란(약물)이 알지네이트 웹으로부터 방출 되었을 것으로 추측된다. 또한 Table 4에서 보이듯, 약물의 농도가 중량비 1%인 경우에는 거의 서방성이 관찰되지 않았지만, 약물의 농도가 증가함에 따라 서방성의 증가하는 것을 알 수 있었다.
후속연구
- 그럼에도 불구하고 약물의 농도가 증가함에 따라 전기방사된 웹에 더 많은 약물이 골고루 분산되어 있었으며, 약물 방출 특성을 관찰한 결과를 보아 대부분의 약물이 초반에 급격하게 방출되었지만, 웹에 남아있는 약물이 서서히 방출되었다. 따라서 약물을 함유하고 있는 전기방사된 알지네이트 웹은 약물 전달 체계에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 이를 통해 전기방사된 알지네이트 웹이 약물 전달 시스템에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
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