초록 ▼

폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol), PVA)은 우수한 생체적합성 때문에 의료용 고분자재료로써 많은 분야에 응용되고 있으며, 본 과제에서는 항암제 약물전달체계를 위한 PVA 나노재료의 개발 및 응용에 관한 연구를 수행하였다. 우선, PVA 나노입자와 PVAc/PVA 및 PVPi/PVA core/shell 나노입자의 제조조건의 확립하는데 있어, 특히 수평균 중합도 및 교대배열기 함량의 다양한 분자 변수를 갖는 PVA의 제조가 중요하다. 중합에 의해 제조된 다양한 분자량을 가지는 PVAc, PVPi 및 PVAc/PVPi의

폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol), PVA)은 우수한 생체적합성 때문에 의료용 고분자재료로써 많은 분야에 응용되고 있으며, 본 과제에서는 항암제 약물전달체계를 위한 PVA 나노재료의 개발 및 응용에 관한 연구를 수행하였다. 우선, PVA 나노입자와 PVAc/PVA 및 PVPi/PVA core/shell 나노입자의 제조조건의 확립하는데 있어, 특히 수평균 중합도 및 교대배열기 함량의 다양한 분자 변수를 갖는 PVA의 제조가 중요하다. 중합에 의해 제조된 다양한 분자량을 가지는 PVAc, PVPi 및 PVAc/PVPi의 비누화 반응을 통해 다양한 분자변수를 갖는 PVA를 제조하였다. 특히 비누화 반응중에 알칼리의 농도 및 투입량, 그리고 반응온도를 조절함으로써 비누화도의 조절이 가능하였다. 입자크기가 수백 nm 범위로 균일하게 조절된 PVA 나노입자와 PVAc/PVA 및 PVPi/PVA core/shell 나노입자를 제조하였다. 이때 특히 알칼리 농도와 비누화 반응의 온도가 높을수록 shell 부분의 두께가 두꺼워진다는 것을 알 수 있었고, 불균일계 비누화반응시 분자량이 비슷한 PVPi 입자의 경우 교대배열성이 높을수록 shell 부분의 두께가 얇게 되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 교대배열성이 높은 PVPi 입자의 경우 우수한 내구성을 가진다는 것을 알 수 있었다. PVA 겔 제조 후, bovine serum albumin의 loading실험을 통해 Capsaicin의 loading 조건을 예측할 수 있었다. 교대배열성의 증가에 따른 분자내부간의 수소결합에 의해 PVA겔의 치밀성 증가로 Capsaicin의 방출속도가 상대적으로 늦어졌으며, 따라서 PVA의 분자변수가 Capsaicin의 방출속도에 영향을 줌을 확인하였다. 수백 nm까지로 균일하게 조절된 PVAc/PVA 및 PVPi/PVA 나노입자를 제조한 후 불균일계 비누화를 통해 600 nm-10 로 균일한 크기를 가지는 core/shell 입자 제조하였다. 비누화 조건 및 교대배열기 함량에 따라 shell의 두께와 내구성 조절이 가능하며 core 및 shell의 구성비에 따라 각기 다른 loading능력을 보임을 확인하였다. 또한, 팽윤직경이 수백 nm까지로 균일하게 조절된 PVA 나노겔 제조한 후 PVA의 분자변수, 교반조건, 비용제의 함량 등의 변수에 따른 입자 크기분포 효과 확인하였고, 최소크기 150-200 nm의 형태안정성을 갖는 PVA 나노입자와 나노겔 제조하였다. Diclofenac-load PVA와 Paclitaxel-load PVA 나노입자 제조하였으며, PVA와 Diclofenac과 Paclitaxel을 각각 비용제에 녹인 후 비용제를 적가하면서 colloid를 형성 후, 후처리를 통해 각각의 약물이 loading된 나노겔 제조하였다. 약제가 loading된 PVA 나노재료의 시간에 따른 약물 방출량과 방출성 측정하였으며, 임상실험을 통하여 약물 전달체로써 제조된 PVA 나노입자의 활용가능성을 확인였다.

Abstract ▼

Poly(vinyl alcohol) (PVA) has been widely used as fibers for clothes and industries, films, membranes, matrices for drug delivery system (DDS), and cancer cell-killing embolic materials. PVA hydrogels have been used in a number of biomedical applications including soft contact lenses, implants, and

Poly(vinyl alcohol) (PVA) has been widely used as fibers for clothes and industries, films, membranes, matrices for drug delivery system (DDS), and cancer cell-killing embolic materials. PVA hydrogels have been used in a number of biomedical applications including soft contact lenses, implants, and artificial organs. This is because of their inherent non-toxicity, non-carcinogenicity, and desirable physical properties. Especially, PVA hydrogel nanoparticles as a DDS material can be the attractive candidate in the biomedical industry. At first, It is very important to prepare PVA having various molecular parameters such as number-average degree of polymerization (), syndiotacticity, and degree of saponification (DS) for finding optimum condition on the preparation of PVA and PVAc(PVPi)/PVA particle. PVAc(PVPi)/PVA Particles with uniform average diameters of 600 nm-10 can be obtained by heterogeneous saponification. And, (DS)s in core/shell nanoparticles could be controlled by adjusting alkaline concentration and reaction temperature during surface-saponification process of precursor particles. In here, the thickness of shell increased with an increase in alkaline concentration and sponification temperautre, and the thickness of shell decreased with an increase in syndiotacticity in the case of PVPi particle having similar molecular weight. And, the PVA having higher syndiotactic diad contents revealed excellent persistence. The release behavior of drug was influenced by the thickness of shell. After preparing PVA hydrogel, we could estimate of loading condition of capsaicin through the loading experiments of bovine serum albumin (BSA). Through a series of experiments, it was found that molecular and processing parameters of s-PVA hydrogel had a significant influence on the drug release behavior of the hydrogel. That is, both the release rate and the residual amount of the drug decreased with increasing syndiotacticity of PVA. In the cases of s-PVA hydrogels with higher DS and higher molecular weight, the BSA release was suppressed. The rate of BSA release increased with an increase in the release temperature. And also, a-PVA nanoparticles in the size range of 0.15-20 μm were prepared by the emulsification at different homogenizer speeds, PVA concentrations, and volume ratios of two phases. As the agitation speed increased, the droplet size distribution shifts to smaller diameters since the turbulent kinetic energy associated with the drop breakage process increased. As the oil content increases, the mean droplet diameter also increases. This is caused both by a decrease of homogenization efficiency and the fact that oil droplet coalescence was occur prior to forming PVA droplets at lower homogenizing speed. Somewhat uneven-shaped particles obtained might be caused both by the inherent characteristic of a-PVA and centrifugal force of homogenizer. To check the possibility of high molecular weight a-PVA nanoparticles as an DDS nanocomposite, diclofenac-loaded and paclitaxel-loaded nanoparticles were prepared using W/O emulsion technique plus freezing-thawing method and analyzed by HPLC. And, in-vivo test was conducted to confirm the possibility of prepared diclofenac and paclitaxel loaded nanoparticles as an DDS nanocomposite.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 목차 ... 4
• I. 연구개발결과 요약문 ... 5
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• II. 총괄연구개발과제 연구결과 ... 7
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 7
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과 ... 11
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 28
• 4. 사업화 목표 달성도 및 계획 ... 29
• 5. 총괄연구개발과제의 연구성과 ... 30
• 6. 연구개발결과의 파급효과 ... 50
• 7. 첨부서류 ... 52
• Ⅲ. 제O세부연구개발과제 연구결과 ... 53
• 1. 제O세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 54
• 2. 제O세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 54
• 3. 제O세부연구개발과제의 최종 연구개발결과 ... 54
• 4. 제O세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 54
• 5. 제O세부연구개발과제의 연구성과 ... 55
• 6. 참고문헌 ... 55
• ※ 최종보고서 비공개 승인요청서 ... 56