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문제 정의
- 본 연구에서는 체내 pH 환경에 감응 할 수 있는 CNTs/ Collagen Hydrogel의 개발을 목적으로 하고 있다. 특히 CNTs를 양이온성(CNT-NH) 그리고 음이온성(CNT-COOH)으로 개질한 후에 Collagen의 접목을 통하여 양이온성 Collagen 섬유를 함유한 CNT-NH2/CG Hydrogel과 음이온성 Collagen 섬유를 함유한 CNT-COOH/CG Hydrogel을 합성하였다.
제안 방법
- Collagen Hydrogel에 pH 감응성을 도입하기 위하여 pH 감응성 고분자를 합성하는 과정에서 단량체 용액에 Collagen올 녹여 라디칼 중합방법으로 시도된 연구결과가 보고 된 바 있다.20 단백질의 특성상 라디칼 중합에 의한 구조 변화 등의 부작용 등이 예상 될 수 있기 때문에, 외부에서 독립 적으로 양이온성 또는 음이온성 기능기가 도입 된 CNTs, 즉 CNT-NH2와 CNT-COOH를 Collagen Hydrogel에 혼합해 줌으로서 낮은 pH <4에서 감응성을 갖는 CNT-NH2/ CG 섬유와 높은 pH >9에서 감응성을 갖는 CNT-COOH/ CG 섬유를 만들었다. 본 연구에서 합성 된 CNT-NH2/CG Hydrogel은 및 CNT-COOH/CG Hydrogel은 모두 경구 투여 방식의 약물 전달체로 활용이 가능하며, 특히 CNT-NH2/CG Hydrogel은 pH 2~4의 약산성 특성을 보이는 위장 타겟용 약물 전달체로 그리고 CNT-COOH/CG Hydrogel은 pH 8~10의 약알칼리성 특성을 보이는 소장 타겟용 약물전달체로 활용될 수 있을 것이다.
- 상온에서 30분 동안 2 g의 Ethylene Diamine을 천천히 가하며 교반하여 주면 표면에 Amine기가 형성된다. 3시간 후에 감압 필터를 이용하여 반응 생성물인 Amine기 (-NH2)를 도입 된 CNT-NH2를 수득하였고 증류수를 이용하여 여과액이 중성이 될 때까지 세척 후 건조 하였다.
- CNT-COOH 및 CNT-NH2는 각각 질산/황산을 이용한 산화반응 그리고 EDC를 사용한 아마이드 형성 반응 등을 통하여 제조하였다. 표면에 형성된 Carboxyl기(-COOH) 또는 Amine기 (-NH2)를 확인하기 위해 FT-IR 분광법을 이용하였다.
- 5, 1, 5, 10 질량%에 해당)의 CNT-COOH 및 CNT-NH2를 각각 서로 다른 Collagen Solution에 가하였다. CNT-COOH 및 CNT-NH2를 CG 수용액에 균질 하게 분산 시키기 위하여 얼음물 조건에서 12 시간 동안 초음파 파쇄기를 이용해 분산 시켰다. 겔 형성용 Media를 제조하기 위해 10 mL의 PBS 수용액에 0.
- 또한 CNT의 농도가 높아 질수록 점점 색깔이 진해지는 것도 확인 할 수 있었다. CNT-COOH/CG 또는 CNT-NH2/CG 수용액과 Concentration Media을 각각 부피 비 2:1로 섞은 후 상온에서 30분간 방치하여 겔화를 진행 하였다(Table 1).
- 7). CNTCOOH/CG와 CNTNH2/CG Hydrogel 60 mg을 pH 4~10 범위로 준비 된 PBS 용액 10 mL에 1시간 동안 각각 방치 한 후에 무게 변화를 측정 하였다. 그 결과, CNT-COOH/CG는 pH 10 에서 생리 pH인 7.
- CNTs의 표면이 양이온 또는 음이온으로 대전 되도록 개질 하기 위해 CNT의 표면에 Carboxyl기 (-COOH) 또는 Amine기 (-NH2)를 도입하였다. 우선 CNTs의 표면에 카르보닐기 (-COOH)를 도입하기 위하여 다음과 같이 진행하였다: 200 mg의 CNTs, 50 mL의 진한 HNO3, 50mL의 진한 H2SO4를 250 mL 용량의 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣고4 일간 80 oC에서 반응 하였다.
- Table 1에서 보여준 것처럼 CNT-COOH/CG 및 CNT-NH2/ CG Hydrogel을 제조하기 위하여 1 mL CG 수용액(5% CG, 50 mg CG)에 0.25, 0.5, 2.5, 5 mg(CG 질량의 0.5, 1, 5, 10 질량%에 해당)의 CNT-COOH 및 CNT-NH2를 각각 서로 다른 Collagen Solution에 가하였다. CNT-COOH 및 CNT-NH2를 CG 수용액에 균질 하게 분산 시키기 위하여 얼음물 조건에서 12 시간 동안 초음파 파쇄기를 이용해 분산 시켰다.
- 본 연구에서는 양전하 또는 음전하를 띄는 CNT(CNTNH2또는 CNTCOOH)의 도입을 통해 pH에 감응 하는 CNTNH2/CG 또는 CNT-COOH/CG Hydrogel을 개발하였다. pH 4~10 범위에서의 제타전위 값 측정을 통해 사용 된 CNT (CNTNH2와 CNT-COOH)돌, CG, 합성 된 CNTNH2/CG Hydrogel 및 CNT-COOH/CG Hydrogel들의 표면전하 값 변화를 추적하였다. CNT-COOH의 경우 pH 4〜10의 범위에서 -52.
- pH 변화에 따라 수용액 내에서 Hydrogel의 Swelling 차이가 어떻게 나타나는지를 알아보기 위해 다양한 pH에서 CNT-COOH/CG와 CNT-NH2/CG Hydrogel의 무게 변화를 측정 하였다(Fg. 7). CNTCOOH/CG와 CNTNH2/CG Hydrogel 60 mg을 pH 4~10 범위로 준비 된 PBS 용액 10 mL에 1시간 동안 각각 방치 한 후에 무게 변화를 측정 하였다.
- CNT-COOH/CG 및 CNTNH2/CG Hydrogel 내에 CNTs와 CG의 무게 비율은 동결 건조후 열중량 분석법 (Thermogravimetric Analysis, TGA)을 이용하여 분석 하였다. pH 변화에 따른 CNT-COOH/CG 및 CNT-NH2/CG Hydrogel의 다공성 구조 변화, 즉 pH 감응성을 확인 하기 위하여 중성 조건(pH 7.4)에서 제조 한 CNT-COOH/CG 및 CNT-NH2/CG Hydrogel 60 mg을 pH 4〜10의 PBS 완충액에 넣고 1 시간 동안 방치 하였다. 그 후에 각각의 Hydrogel 무게변화를 측정함을 통하여 Hydrogel 내부로 흡수 된 수분의 량을 측정 하였다.
- 그 후에 각각의 Hydrogel 무게변화를 측정함을 통하여 Hydrogel 내부로 흡수 된 수분의 량을 측정 하였다. 각 실험에서 사용된 PBS 완충액의 pH의 조절은 0.1 N Phosphoric Acid와 0.1 N KOH 수용액을 이용하여 조절 하였다.
- 우선 CNTs의 표면에 카르보닐기 (-COOH)를 도입하기 위하여 다음과 같이 진행하였다: 200 mg의 CNTs, 50 mL의 진한 HNO3, 50mL의 진한 H2SO4를 250 mL 용량의 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣고4 일간 80 oC에서 반응 하였다. 감압 필터를 이용하여 반응 생성물인 Carboxyl기 (-COOH)가 도입 된 CNT-COOH를 수득 하였고 증류수를 이용하여 여과액이 중성이 될 때까지 세척후 건조 하였다.
- 4)에서 제조 한 CNT-COOH/CG 및 CNT-NH2/CG Hydrogel 60 mg을 pH 4〜10의 PBS 완충액에 넣고 1 시간 동안 방치 하였다. 그 후에 각각의 Hydrogel 무게변화를 측정함을 통하여 Hydrogel 내부로 흡수 된 수분의 량을 측정 하였다. 각 실험에서 사용된 PBS 완충액의 pH의 조절은 0.
- 6). 동결 건조를 통해 얻어 진 CNT-COOH/CG Hydrogel Sample들 5 mg씩을 25-900 oC의 범위, 그리고 분당 10 oC의 승온 조건에서 열분해에 의한 중량 분석을 실시하였다. CNT-COOH와 CNTNH2는 400 oC를 기준으로 무게의 감소를 보이다가 500 °C 이후로 급격한 감소를 보였으며, 650 oC에 이르러 모든 재료가 다 연소된 것을 확인 할 수 있었다.
- 상기 방법으로 제조 된 CNT-COOH/CG 및 CNT-NH2/CG Hydrogel의 물리화학적 특성 분석은 FT-IR 분광법을 이용하여 표면의 작용기들을 확인하였다. 또한 제타 전위 측정법을 이용하여 CNT-COOH/CG 및 CNT-NH2/CG의 pH 변화에 따른 표면 전하를 측정하였다. 표면 전하의 변화를 측정하기 위하여 pH 4〜10범위의 PBS 완충액과 CNT-COOH/ CG 및 CNT-NH2/CG 용액을 9:1(v:v)로 섞은 후에 37 oC에서 30분간 방치한 후에 측정 하였다.
- 본 연구에서는 양전하 또는 음전하를 띄는 CNT(CNTNH2또는 CNTCOOH)의 도입을 통해 pH에 감응 하는 CNTNH2/CG 또는 CNT-COOH/CG Hydrogel을 개발하였다. pH 4~10 범위에서의 제타전위 값 측정을 통해 사용 된 CNT (CNTNH2와 CNT-COOH)돌, CG, 합성 된 CNTNH2/CG Hydrogel 및 CNT-COOH/CG Hydrogel들의 표면전하 값 변화를 추적하였다.
- 상기 방법으로 제조 된 CNT-COOH/CG 및 CNT-NH2/CG Hydrogel의 물리화학적 특성 분석은 FT-IR 분광법을 이용하여 표면의 작용기들을 확인하였다. 또한 제타 전위 측정법을 이용하여 CNT-COOH/CG 및 CNT-NH2/CG의 pH 변화에 따른 표면 전하를 측정하였다.
- 이 결과들은 CG Hydrogel 내에 CNT-COOH와 CNT-NH2 의 존재가 pH변화에 따라 전하의 성질 및 전하량에도 크게 영향을 준다는 것을 의미한다 하겠다. 서로 다른 pH 조건에서 Swelling 변화 실험을 통해 CG의 Fibril사이 공극 변화를 예측해 약물 방출 가능성을 체크하였다. 양전하성 CNT-NH2/CG Hydrogel의경우 pH 4에서 가장 높은 Swelling (pH 7 대비 5% 상승)을보였으며, 반대로 음전하성 CNT-COOH/CG Hydrogel의 경우에는 pH 10에서 가장 높은 Swelling (pH 7 대비 10%상승)을 보였다.
- CNTs의 표면이 양이온 또는 음이온으로 대전 되도록 개질 하기 위해 CNT의 표면에 Carboxyl기 (-COOH) 또는 Amine기 (-NH2)를 도입하였다. 우선 CNTs의 표면에 카르보닐기 (-COOH)를 도입하기 위하여 다음과 같이 진행하였다: 200 mg의 CNTs, 50 mL의 진한 HNO3, 50mL의 진한 H2SO4를 250 mL 용량의 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣고4 일간 80 oC에서 반응 하였다. 감압 필터를 이용하여 반응 생성물인 Carboxyl기 (-COOH)가 도입 된 CNT-COOH를 수득 하였고 증류수를 이용하여 여과액이 중성이 될 때까지 세척후 건조 하였다.
- 위에서 만들어진 CNT-COOH/CG와 CNT-NH2/CG 수용액을 사용하여 다양한 CNT 농도를 포함하고 있는 CNTCOOH/CG와 CNT-NH2/CG Hydrogel들을 제조하였다. Fig.
- CNT-COOH 또는 CNT-NH2를 함유하고 있는 Collagen 섬유들은 결국 서로 다른 pH(〜10 또는~4) 환경에서 음전하 또는 양전하를 띄는 섬유들로 대전 된다. 음전하 또는 양전하를 띄는 섬유들로 이루어져있는 CNT-COOH/CG 및 CNT-NH2/CG Hydrogel들을 제조하기 위해 겔 형성용 Media (0.111 g의 NaHCO3가 용해된 10 mL의 PBS 수용액)를 이용하였다.
- 본 연구에서는 체내 pH 환경에 감응 할 수 있는 CNTs/ Collagen Hydrogel의 개발을 목적으로 하고 있다. 특히 CNTs를 양이온성(CNT-NH) 그리고 음이온성(CNT-COOH)으로 개질한 후에 Collagen의 접목을 통하여 양이온성 Collagen 섬유를 함유한 CNT-NH2/CG Hydrogel과 음이온성 Collagen 섬유를 함유한 CNT-COOH/CG Hydrogel을 합성하였다. Collagen Hydrogel에 pH 감응성을 도입하기 위하여 pH 감응성 고분자를 합성하는 과정에서 단량체 용액에 Collagen올 녹여 라디칼 중합방법으로 시도된 연구결과가 보고 된 바 있다.
- 또한 제타 전위 측정법을 이용하여 CNT-COOH/CG 및 CNT-NH2/CG의 pH 변화에 따른 표면 전하를 측정하였다. 표면 전하의 변화를 측정하기 위하여 pH 4〜10범위의 PBS 완충액과 CNT-COOH/ CG 및 CNT-NH2/CG 용액을 9:1(v:v)로 섞은 후에 37 oC에서 30분간 방치한 후에 측정 하였다. CNT-COOH/CG 및 CNTNH2/CG Hydrogel 내에 CNTs와 CG의 무게 비율은 동결 건조후 열중량 분석법 (Thermogravimetric Analysis, TGA)을 이용하여 분석 하였다.
대상 데이터
- 다중벽 카본 나노튜브(CNTs)는 EM-POWER(Korea)에서 구입 하여 사용하였으며, 표면 개질을 위해 사용된 HNO3, H2SO4, Ethylene Diamine은 Sigma-Adrich사(USA)의 시약을 사용하였다. Collagen (CG) Solution은 First Link사 (UK)의 Rat Tail Collagen (Type I)제품을 사용 하였으며, PBS Solution 은 Medicago사(Sweden)의 제품을 사용 하였다. Collagen 겔화에 사용된 NaHCO3는 Sigma-Aldrich사(USA)의 시약을 사용하였다.
- Collagen (CG) Solution은 First Link사 (UK)의 Rat Tail Collagen (Type I)제품을 사용 하였으며, PBS Solution 은 Medicago사(Sweden)의 제품을 사용 하였다. Collagen 겔화에 사용된 NaHCO3는 Sigma-Aldrich사(USA)의 시약을 사용하였다. 상기 화학 약품들은 추가적인 정제 과정 없이 사용되었다.
- 다중벽 카본 나노튜브(CNTs)는 EM-POWER(Korea)에서 구입 하여 사용하였으며, 표면 개질을 위해 사용된 HNO3, H2SO4, Ethylene Diamine은 Sigma-Adrich사(USA)의 시약을 사용하였다. Collagen (CG) Solution은 First Link사 (UK)의 Rat Tail Collagen (Type I)제품을 사용 하였으며, PBS Solution 은 Medicago사(Sweden)의 제품을 사용 하였다.
- 본 연구에서 목적으로 하는 pH에 감응하는 CNT-COOH/ CG 및 CNT-NH2/CG Hydrogel을 제조하기 위하여 표면이 양이온 또는 음이온으로 대전된, 즉 Carboxyl기 (-COOH) 또는 Amine기 (-NH2)가 도입된 CNT들 (CNT-COOH 및 CNT-NH2) 을 사용하였다. Fig.
이론/모형
- 표면 전하의 변화를 측정하기 위하여 pH 4〜10범위의 PBS 완충액과 CNT-COOH/ CG 및 CNT-NH2/CG 용액을 9:1(v:v)로 섞은 후에 37 oC에서 30분간 방치한 후에 측정 하였다. CNT-COOH/CG 및 CNTNH2/CG Hydrogel 내에 CNTs와 CG의 무게 비율은 동결 건조후 열중량 분석법 (Thermogravimetric Analysis, TGA)을 이용하여 분석 하였다. pH 변화에 따른 CNT-COOH/CG 및 CNT-NH2/CG Hydrogel의 다공성 구조 변화, 즉 pH 감응성을 확인 하기 위하여 중성 조건(pH 7.
- 이번에는 합성된 CNT-COOH 및 CNT-NH2의 pH 변화 (4〜10)에 따른 표면전하 변화를 확인하기 위해 제타전위 값 측정법을 사용하였다. Fig.
- 제조 된 Hydrogel내에 CNT와 CG의 무게 비율을 확인 하기 위하여, CNT-COOH/CG Hydrogel Sample을 선택하였고 열중량 분석법을 이용하여 분석 하였다(Fig. 6). 동결 건조를 통해 얻어 진 CNT-COOH/CG Hydrogel Sample들 5 mg씩을 25-900 oC의 범위, 그리고 분당 10 oC의 승온 조건에서 열분해에 의한 중량 분석을 실시하였다.
- CNT-COOH 및 CNT-NH2는 각각 질산/황산을 이용한 산화반응 그리고 EDC를 사용한 아마이드 형성 반응 등을 통하여 제조하였다. 표면에 형성된 Carboxyl기(-COOH) 또는 Amine기 (-NH2)를 확인하기 위해 FT-IR 분광법을 이용하였다. Fig.
성능/효과
- 단백질인CG은 모든 화학 작용기를 하나 하나 구분 하는 것은 매우 어렵지만, 3700~3300 cm-1 범위에 걸친 -OH, -NH2관련 피크들과 단백질의 주요 특성인 Amide 작용기를 1652와 1633 cm-1에서 확인 할 수 있었다. CNT-COOH/CG의 경우 CG 결과와 비교 하였을 때 도입 된 CNTCOOH에 의해 Amide 작용기 피크 보다 Carboxylic Acid (1697~1681 cm-1) 피크가 두드러지게 나타났으며, CNT-NH2/CG의 경우에는 Amide 작용기의 피크가 1652와 1633 cm-1에서 다시 증가함을 보 였다. 이러한 모든 결과들을 종합 할 때 CNT-COOH 및 CNT-NH2는 각각 Carboxyl기 (-COOH)와 Amine기 (-NH2)를 함유하고 있는 것으로 생각되며, 동시에 이들 성분들이 포함돼 있는 CG Hydrogels내에도 동일한 결과들이 확인되었다.
- 동결 건조를 통해 얻어 진 CNT-COOH/CG Hydrogel Sample들 5 mg씩을 25-900 oC의 범위, 그리고 분당 10 oC의 승온 조건에서 열분해에 의한 중량 분석을 실시하였다. CNT-COOH와 CNTNH2는 400 oC를 기준으로 무게의 감소를 보이다가 500 °C 이후로 급격한 감소를 보였으며, 650 oC에 이르러 모든 재료가 다 연소된 것을 확인 할 수 있었다. CG은 280 oC 부근을 기준으로 급격한 무게의 감소를 보이다가 320 oC 부근부터 서서히 무게가 감소 하는 패턴을 보였으며 650 oC에 이르러서는 역시 모든 재료가 다 연소되는 것으로 확인 되었다.
- 7 mV의 변화를 보였으며 등전점 (Isoelectric Point, IP) 이 나타나지 않았다. CNT-NH2의 경우에도 pH=4〜10 범위에서는 등전점 (Isoelectric Point, IP)이 나타나지 않았으며, pH=4 부근에서는 32.1 mV로 가장 높은 제타전위 값을 나타내는 것으로 나타났다. 순수 CG의 경우 pH 9.
- CNTNH2의 경우에도 pH=4~10 범위에서는 등전점(Isoelectric Point, IP)이 나타나지 않았으며, 결국 pH=4~10 범위에서는전반적으로 양전하를 띄는 것으로 확인됐다. 특히 pH=4부근에서는 32.
- CNTCOOH/CG와 CNTNH2/CG Hydrogel 60 mg을 pH 4~10 범위로 준비 된 PBS 용액 10 mL에 1시간 동안 각각 방치 한 후에 무게 변화를 측정 하였다. 그 결과, CNT-COOH/CG는 pH 10 에서 생리 pH인 7.4 보다 10% 증가하였고, pH 4에서는 오히려 10% 가량 감소함을 보였다. 이와 반대로, CNT-NH2/CG는 pH 4에서 pH 7.
- 제조된 CNT-COOH/CG와 CNT-NH2/CG 수용액은 내부에 CNT의 뭉침 없이 안정적 분산되 어 투명한 것을 확인 할 수 있었다. 또한 CNT의 농도가 높아 질수록 점점 색깔이 진해지는 것도 확인 할 수 있었다. CNT-COOH/CG 또는 CNT-NH2/CG 수용액과 Concentration Media을 각각 부피 비 2:1로 섞은 후 상온에서 30분간 방치하여 겔화를 진행 하였다(Table 1).
- 2에서 보여준 것처럼, CNT-COOH의 스펙트럼에서는 산화 과정을 통해 도입 된 Carbonyl 관련 피크들을 1768~1641 cm-1 영역에서 확인 할 수 있었다. 또한, CNT-NH2의 경우에는 Ethylene Diamine Moiety의 존재를 의미하는 추가적인 sp3 혼성 C-H 피크들을 2923과 2854 cm-1에서 확인 함으로써 Amine기능기가 표면에 존재함을 간접적으로 확인 할 수 있었다.
- 서로 다른 pH 조건에서 Swelling 변화 실험을 통해 CG의 Fibril사이 공극 변화를 예측해 약물 방출 가능성을 체크하였다. 양전하성 CNT-NH2/CG Hydrogel의경우 pH 4에서 가장 높은 Swelling (pH 7 대비 5% 상승)을보였으며, 반대로 음전하성 CNT-COOH/CG Hydrogel의 경우에는 pH 10에서 가장 높은 Swelling (pH 7 대비 10%상승)을 보였다. 경구 투여용 약물 전달 시스템에서 위장과 소장에서의 pH 특성을 고려 할 때 이 재료의 적용이 가능 할것으로 보인다.
- CNT-COOH/CG와 CNT-NH2/CG Hydrogel Sample들의 공통적 인 열 분해 패 턴을 보면, CG 과는 다르게 420 oC에서 급격한 무게 감소를 보이고 있으며, 500 oC에서 750 oC까지 서서히 무게의 감소를 보이고 있다. 열 분해온도가 750 oC까지의 고온 방향으로 이동한 이유는 CNT의 영향으로 해석되며, 500 oC부터 분해되는 부분의 질량 %가 Sample 내 CNT농도에 따라서 약 0.5〜10 wt %로 변화하는 것으로 나타났다. 결국은 열중량 분석법을 통해 CG내에 첨가된 CNT의 질량%를 검증 할 수 있었다.
- 4에서 보다 5% 증가함을 보였으며, pH 10에서는 5% 감소함을 보였다. 이 결과는 CNT/CG 내에 도입된 CNT-COOH와 CNT-NH2의 영향으로 Hydrogel 내부 Fibril간의 다공 구조가 넓어짐에 따라 수분 함량이 증가함을 간접적으로 보여준다.
- 5로 내려왔으나, CNT-NH2/CG의 경우는 사용 된 양이온성 CNT에 의해 등전점이 나타나질 않았다. 이 결과들은 CG Hydrogel 내에 CNT-COOH와 CNT-NH2의 존재가 pH변화에 따라 전하의 성질 및 전하량에도 크게 영향을 준다는 것을 의미한다 하겠다.
- 5로 내려왔으나, CNT-NH2/CG의 경우는 사용 된 양이온성 CNT에 의해 등전점이 나타나질 않았다. 이 결과들은 CG Hydrogel 내에 CNT-COOH와 CNT-NH2의 존재가 pH변화에 따라 전하의 성질 및 전하량에도 크게 영향을 준다는 것을 의미한다 하겠다.
- CNT-COOH/CG의 경우 CG 결과와 비교 하였을 때 도입 된 CNTCOOH에 의해 Amide 작용기 피크 보다 Carboxylic Acid (1697~1681 cm-1) 피크가 두드러지게 나타났으며, CNT-NH2/CG의 경우에는 Amide 작용기의 피크가 1652와 1633 cm-1에서 다시 증가함을 보 였다. 이러한 모든 결과들을 종합 할 때 CNT-COOH 및 CNT-NH2는 각각 Carboxyl기 (-COOH)와 Amine기 (-NH2)를 함유하고 있는 것으로 생각되며, 동시에 이들 성분들이 포함돼 있는 CG Hydrogels내에도 동일한 결과들이 확인되었다.
- 4 보다 10% 증가하였고, pH 4에서는 오히려 10% 가량 감소함을 보였다. 이와 반대로, CNT-NH2/CG는 pH 4에서 pH 7.4에서 보다 5% 증가함을 보였으며, pH 10에서는 5% 감소함을 보였다. 이 결과는 CNT/CG 내에 도입된 CNT-COOH와 CNT-NH2의 영향으로 Hydrogel 내부 Fibril간의 다공 구조가 넓어짐에 따라 수분 함량이 증가함을 간접적으로 보여준다.
- CNT-COOH와 CNT-NH2의 분산 방법은 얼음물 안에서 12 시간 동안 초음파 파쇄기를 이용하였고, 분산 후에는 4 oC에서 보관 하였다. 제조된 CNT-COOH/CG와 CNT-NH2/CG 수용액은 내부에 CNT의 뭉침 없이 안정적 분산되 어 투명한 것을 확인 할 수 있었다. 또한 CNT의 농도가 높아 질수록 점점 색깔이 진해지는 것도 확인 할 수 있었다.
후속연구
- 양전하성 CNT-NH2/CG Hydrogel의경우 pH 4에서 가장 높은 Swelling (pH 7 대비 5% 상승)을보였으며, 반대로 음전하성 CNT-COOH/CG Hydrogel의 경우에는 pH 10에서 가장 높은 Swelling (pH 7 대비 10%상승)을 보였다. 경구 투여용 약물 전달 시스템에서 위장과 소장에서의 pH 특성을 고려 할 때 이 재료의 적용이 가능 할것으로 보인다. 또한, 암조직 부위의 낮은 pH에서의 항암제 전달과 같은 나노전달체 개발에 있어서도 낮은 pH에 감응하는 CNT-NH2/CG Hydrogel이 응용될 수 있을 것으로 생각된다.
- 경구 투여용 약물 전달 시스템에서 위장과 소장에서의 pH 특성을 고려 할 때 이 재료의 적용이 가능 할것으로 보인다. 또한, 암조직 부위의 낮은 pH에서의 항암제 전달과 같은 나노전달체 개발에 있어서도 낮은 pH에 감응하는 CNT-NH2/CG Hydrogel이 응용될 수 있을 것으로 생각된다.
- 20 단백질의 특성상 라디칼 중합에 의한 구조 변화 등의 부작용 등이 예상 될 수 있기 때문에, 외부에서 독립 적으로 양이온성 또는 음이온성 기능기가 도입 된 CNTs, 즉 CNT-NH2와 CNT-COOH를 Collagen Hydrogel에 혼합해 줌으로서 낮은 pH <4에서 감응성을 갖는 CNT-NH2/ CG 섬유와 높은 pH >9에서 감응성을 갖는 CNT-COOH/ CG 섬유를 만들었다. 본 연구에서 합성 된 CNT-NH2/CG Hydrogel은 및 CNT-COOH/CG Hydrogel은 모두 경구 투여 방식의 약물 전달체로 활용이 가능하며, 특히 CNT-NH2/CG Hydrogel은 pH 2~4의 약산성 특성을 보이는 위장 타겟용 약물 전달체로 그리고 CNT-COOH/CG Hydrogel은 pH 8~10의 약알칼리성 특성을 보이는 소장 타겟용 약물전달체로 활용될 수 있을 것이다.
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