천연고분자 키토산은 생체적합하고 생분해성의 특성뿐만 아니라 항암, 항균, 콜레스테롤 저하 등의 다양한 생체활성을 갖고 있어 의료용 분야에서 많이 응용되고 있다. 현재 키토산을 약물전달시스템에 응용한 다양한 약물이 담지 된 키토산 나노입자를 개발하여 질병을 치료할 수 있는 연구가 활발히 진행 중에 있다. 키토산에 존재하는 free 아민($-NH_2$) 그룹은 다양한 소수성기를 물리적 화학적 개질을 통해 결합이 가능하며 소수성기가 도입된 키토산은 물에 분산시 자기회합에 의한 shell-core 나노입자를 형성하고 core 부분에 다양한 난용성 약물을 담지하여 물에 대한 용해도를 증가시킬 수 있으며, 단백질, 항암제, 백신 등의 다양한 약물을 담지하여 기존 약물의 부작용을 최소화하여 치료효과를 극대화할 수 있다. 또한, 키토산에 도입된 소수성기에 따라 입자의 크기 및 방출 속도를 제어할 수 있어 다양한 의료용 분야에 응용이 가능하다. 본 총설에서는 다양한 소수성기가 도입된 키토산 나노입자의 제조 및 특성과 특성에 따른 약물전달시스템의 응용성에 관하여 논의 하고자 한다.
천연고분자 키토산은 생체적합하고 생분해성의 특성뿐만 아니라 항암, 항균, 콜레스테롤 저하 등의 다양한 생체활성을 갖고 있어 의료용 분야에서 많이 응용되고 있다. 현재 키토산을 약물전달시스템에 응용한 다양한 약물이 담지 된 키토산 나노입자를 개발하여 질병을 치료할 수 있는 연구가 활발히 진행 중에 있다. 키토산에 존재하는 free 아민($-NH_2$) 그룹은 다양한 소수성기를 물리적 화학적 개질을 통해 결합이 가능하며 소수성기가 도입된 키토산은 물에 분산시 자기회합에 의한 shell-core 나노입자를 형성하고 core 부분에 다양한 난용성 약물을 담지하여 물에 대한 용해도를 증가시킬 수 있으며, 단백질, 항암제, 백신 등의 다양한 약물을 담지하여 기존 약물의 부작용을 최소화하여 치료효과를 극대화할 수 있다. 또한, 키토산에 도입된 소수성기에 따라 입자의 크기 및 방출 속도를 제어할 수 있어 다양한 의료용 분야에 응용이 가능하다. 본 총설에서는 다양한 소수성기가 도입된 키토산 나노입자의 제조 및 특성과 특성에 따른 약물전달시스템의 응용성에 관하여 논의 하고자 한다.
Natural polymer chitosan has been widely applied to medical fields due to its biochemical activities such as anticancer, antibacterial and lowering cholesterol in addition to biocompatibility and biodegradability. Currently, researches are being actively conducted to develop various drug-encapsulate...
Natural polymer chitosan has been widely applied to medical fields due to its biochemical activities such as anticancer, antibacterial and lowering cholesterol in addition to biocompatibility and biodegradability. Currently, researches are being actively conducted to develop various drug-encapsulated chitosan nanoparticles for curing different diseases by applying chitosan to a drug delivery system. The free amine ($-NH_2$) group present in chitosan can bind to various hydrophobic groups by physical and chemical modification and the chitosan with hydrophobic groups can form shell-core nanoparticles by self-assembly when dispersed in water. In addition, an insoluble drug can increase the solubility against water when it was encapsulated in the core of chitosan nanoparticles. Also, the therapy effect can be maximized by minimizing side effects of drugs such as proteins, anticancer drugs and vaccines when they were encapsulated in the core of chitosan nanoparticles. Moreover, it is possible to control the particle size and release rate according to the hydrophobic group introduced to chitosan, so that it can be applied to a wide range of medical fields. The purpose of this review is to discuss the preparation and property of chitosan nanoparticles modified with various hydrophobic groups, and the application to drug delivery systems according to their property.
Natural polymer chitosan has been widely applied to medical fields due to its biochemical activities such as anticancer, antibacterial and lowering cholesterol in addition to biocompatibility and biodegradability. Currently, researches are being actively conducted to develop various drug-encapsulated chitosan nanoparticles for curing different diseases by applying chitosan to a drug delivery system. The free amine ($-NH_2$) group present in chitosan can bind to various hydrophobic groups by physical and chemical modification and the chitosan with hydrophobic groups can form shell-core nanoparticles by self-assembly when dispersed in water. In addition, an insoluble drug can increase the solubility against water when it was encapsulated in the core of chitosan nanoparticles. Also, the therapy effect can be maximized by minimizing side effects of drugs such as proteins, anticancer drugs and vaccines when they were encapsulated in the core of chitosan nanoparticles. Moreover, it is possible to control the particle size and release rate according to the hydrophobic group introduced to chitosan, so that it can be applied to a wide range of medical fields. The purpose of this review is to discuss the preparation and property of chitosan nanoparticles modified with various hydrophobic groups, and the application to drug delivery systems according to their property.
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문제 정의
이러한 키토산 나노입자는 도입된 소수성기에 따라 약물의 방출 속도를 제어할 수 있으며, 약물의 방출 속도에 따라 치료 효과도 현저하게 달라질 수 있다[25]. 그러므로 본 총설에서는 다양한 소수성기가 도입된 키토산 나노입자의 제조 및 특성과 특성에 따른 약물전달시스템의 응용성에 관하여 논의하고자 한다.
현재 이러한 나노 기술을 접목한 약물전달시스템 응용 범위는 지속성 약물방출시스템, 제어방출시스템 그리고 표적 지향적 약물전달시스템이 폭넓게 응용되어 지고 있다[4]. 지속성 약물방출 시스템은 생체 이용률이 낮거나 약물이 너무 서서히 흡수되거나 지나치게 빨리 체외로 소실되는 경우 약물의 방출속도를 늦춤으로써 이러한 문제점을 줄이고자 설계된 제형이고, 제어방출시스템은 표적 부위의 농도를 제어함으로써 실제의 치료효과를 조절하는 것을 목적으로 하는 것으로 약물전달시간을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 약물 방출 속도의 재현 및 예측이 가능한 제형이다. 또한, 표적 지향적 약물전달시스템은 약물의 불필요한 분포를 억제하여 비 표적 부위를 보호하고 표적 부위로만 약물을 전달하는 방법으로 암 치료 시 정상세포에는 영향을 주지 않고 암세포에만 특이적으로 반응하도록 설계한 제형이다[5-8].
후속연구
생체적합하고 생분해성의 다양한 특성을 갖는 천연고분자 키토산은 free 아민 그룹에 다양한 소수성기를 물리적⋅화학적 개질을 통하여 결합이 가능하며 다양한 소수성기를 도입하여 제조된 키토산은 자기회합에 의한 shell-core 나노입자를 형성하고, 제조된 키토산 나노입자 내부 core 부분에 난용성 약물을 담지하여 물에 대한 용해도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 도입된 소수성기에 따라 입자크기 및 담지된 약물의 방출 속도를 조절할 수 있어 다양한 의료용 분야에 약물전달시스템을 응용할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 단백질, 항암제,백신 등의 다양한 약물이 담지된 나노입자 제조가 가능함에 따라 기존의 약물의 부작용을 최소화하여 약물을 효과를 극대화할 수 있는 특정 질병에 적합한 약물 전달체의 개발이 가능할 것으로 사료된다.
이때 키토산 나노입자는 탄소수가 많은 지방산이 결합될수록 소수성-소수성 간의 상호작용이 증가하여 Core 부분에 소수성 밀도가 증가하게 되고, 이는 지방산의 탄소수에 따라 입자의 크기를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, Core 내부에 난용성 약물 및 항암제를 담지하여 물에 대해 용해도를 향상 시킬 수 있다[37,38]. 또한, 탄소수가 다양한 지방산을 적절히 도입한다면 약물 방출 시간을 느리게 혹은 빠르게 조절할 수 있어 다양한 질병 치료에 응용이 가능할 것으로 사료된다.
생체적합하고 생분해성의 다양한 특성을 갖는 천연고분자 키토산은 free 아민 그룹에 다양한 소수성기를 물리적⋅화학적 개질을 통하여 결합이 가능하며 다양한 소수성기를 도입하여 제조된 키토산은 자기회합에 의한 shell-core 나노입자를 형성하고, 제조된 키토산 나노입자 내부 core 부분에 난용성 약물을 담지하여 물에 대한 용해도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 도입된 소수성기에 따라 입자크기 및 담지된 약물의 방출 속도를 조절할 수 있어 다양한 의료용 분야에 약물전달시스템을 응용할 수 있을 것으로 사료된다.
또한, 담즙산은 입체적으로 매우 큰 분자이기 때문에 키토산에 도입된 양이 증가할수록 입자의 크기가 증가되는 연구결과가 보고된 바 있으며, 이는 지방산과 차이를 보이는데 이러한 입자크기의 차이를 보이는 이유는 소수성 물질의 분자 입체의 크기에 의한 것으로 보고하고 있다[44]. 이러한 키토산에 도입된 소수성 물질의 종류에 따라 입자 크기를 조절할 수 있으며, 이는 입자의 크기에 따라 다양한 분야에 약물전달시스템을 응용할 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
약물전달시스템은 무엇인가?
약물전달시스템(DDS, drug delivery system)은 기존의 약물의 부작용을 최소화하고 적은 양의 약물을 효과적으로 전달하여 약효를 극대로 약물전달시간을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 약물 방출 속도의 재현 및 예측이 가능한 제형이다. 또한, 표적 지향적 약물전달시스템은 약물의 불필요한 분포를 억제하여 비 표적 부위를 보호하고 표적 부위로만 약물을 전달하는 방법으로 암 치료 시 정상세포에는 영향을 주지 않고 암세포에만 특이적으로 반응하도록 설계한 제형이다[5-8].
DDS용 재료로서 요구되는 고분자 특성 중 필수조건은 무엇인가?
현재 DDS 분야에서 다양한 기능과 성능을 가진 생체고분자 및 합성고분자를 이용한 새로운 약물 전달체를 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다[10]. DDS용 재료로서 요구되는 고분자의 특성은 생체적합성, 생분해성, 화학적⋅생물학적 무독성 등이 필수 조건이다[11,12]. 하지만 DDS 재료로서 합성고분자는 체내에서 분해되지 않고 잔존하게 되어 부작용을 유발할 수 있는 단점을 갖고 있다[13,14].
천연 고분자 키토산은 합성고분자의 어떤 단점을 해결하기 위해 연구되는가?
DDS용 재료로서 요구되는 고분자의 특성은 생체적합성, 생분해성, 화학적⋅생물학적 무독성 등이 필수 조건이다[11,12]. 하지만 DDS 재료로서 합성고분자는 체내에서 분해되지 않고 잔존하게 되어 부작용을 유발할 수 있는 단점을 갖고 있다[13,14]. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 생물학적 특성이 우수하고 생체 적합한 천연 고분자 키토산을 이용하여 다양한 기법의 약물전달 시스템이 활발히 연구되고 있다[15,16].
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