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Kafe 바로가기주관연구기관 | 이화여자대학교 산학협력단 Ewha Womans University |
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2014-04 |
과제시작연도 | 2013 |
주관부처 | 미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 | TRKO201500002460 |
과제고유번호 | 1345198114 |
사업명 | 중견연구자지원 |
DB 구축일자 | 2015-05-16 |
키워드 | 졸-젤 전이.생분해성 고분자.자기조립.폴리펩타이드 생체재료.2 차구조.기능성 수화젤.단백질/펩타이드 의약.의약전달 시스템.주사형 조직공학.sol-gel transition.biodegradable polymer.self-assembly.polypeptide biomaterial.secondary structure.functional hydrogel.protein/peptide drug.drug delivery system.injectable tissue engineering. |
DOI | https://doi.org/10.23000/TRKO201500002460 |
연구의 목적 및 내용
본 연구를 통하여 기존의 졸-젤 전이 생분해성 물질이 가지고 있는 1) 분해 시 산의 발생, 2) 매우 긴 수용액 제조 시간, 3) 엿 형상으로 인한 다루기 어려움 등의 기존의 졸-젤 전이 물질이 갖는 문제점을 극복하여, 수용액으로 안정하여 보관이 용이하나, 체내에 투입시에 분해가 촉진 되는 새로운 개념의 폴리펩타이드계 졸-젤 전이 물질 설계/합성하였고 이들의 졸-젤 전이기전, 구조-성질 상관관계, 생체적합성, 단백질 의약전달 시스템 및 주사형 조직공학기술에 특화한 연구를 수행했음.
연구결과<
연구의 목적 및 내용
본 연구를 통하여 기존의 졸-젤 전이 생분해성 물질이 가지고 있는 1) 분해 시 산의 발생, 2) 매우 긴 수용액 제조 시간, 3) 엿 형상으로 인한 다루기 어려움 등의 기존의 졸-젤 전이 물질이 갖는 문제점을 극복하여, 수용액으로 안정하여 보관이 용이하나, 체내에 투입시에 분해가 촉진 되는 새로운 개념의 폴리펩타이드계 졸-젤 전이 물질 설계/합성하였고 이들의 졸-젤 전이기전, 구조-성질 상관관계, 생체적합성, 단백질 의약전달 시스템 및 주사형 조직공학기술에 특화한 연구를 수행했음.
연구결과
- 구조 (Diblock & triblock), 분자량,, 조성 등을 변화함으로써 α-helxi, β-sheet, random coil 등의 2차구조를 지니는 온도 민감성 졸-젤 전이 현상을 보이는 폴리펩타이드를 설계 했음. 이들 졸-젤 전이 고분자는 효소에 의해 분해가 되어 통상의 수용액에서는 안정하나, 체내에 적용 시에 분해가 되는 가수분해 효소 (proteinase)에 의해 분해되었음.
- 본 과제의 1 단계 기간(2009.05-2012.02)에는 고분자 합성법을 정립하였고, 구조와 성질의 상관관계, 젤 강도, 졸-젤 전이 기전 등을 연구 하였고, 단백질 의약전달 및 주사형 조직공학소재로서의 가능성을 탐색했음. 2 단계 기간(2012.03-2014.02)에는 생체 적합성, 단백질 의약의 효능과 방출특성, 약물동태학, 약물동력학 등에 중점을 두어 단백질 의약전달 시스템을 연구했음. 그리고, University of Chicago/KIST/이대목동병원 등과 공동연구를 통하여 연골세포 (chondrocytes), 피부세포, 지방줄기세포 등의 3 차원 배양특성을 연구 등, 주사형 조직공학 재료로 응용을 위한 기초연구를 수행했음. 또한, 50 g 정도의 생산을 위한 공정 연구를 수행했음.
- 본 연구를 통하여 J. Materials Chemistry, 2010, 20, 3641-3421, Biomaterials, 2010, 31, 9266-9272, Plos Genetics, 2010, 6, e1001155, Accounts of Chemical Research, 2012, 45, 423-433, J. Materials Chemistry, 2012, 22, 6072-6079, Advanced Functional Materoials, 2012, 22, 5118-5125, Progress in Polymer Science, 2013, 38, 672-701, Biomacromolecules, 2013, 14, 3256-3266 등 26 편의 SCI 논문 (Impact Factor 합= 197.001) 을 게제하였고, 2 편의 특허를 등록했음. 본 과제 결과를 바탕으로 10건의 국제학회 초청강연을 하였고, 본 과제와 관련하여 Hot article 선정 등, 4차례 언론에 보도됨. 또한, 본 과제를 통하여 3 박사와 15 명의 석사 등 고급인력을 양성함.
연구결과의 활용계획
- 졸-젤 전이 고분자에 특화한 폴리펩타이드 고분자는 단백질의약전달 시스템 및 3 차원 세포배양 및 주사형 조직공학 시스템으로 활용될 것임.
- 이 과제를 통하여 의약전달 및 조직공학을 위한 생체재료분야의 석박사급의 유능한 여성 고급인력을 양성하였고 이들은 산업체 관련 연구 업무에 중요한 역할을 담당할 것임.
Purpose&contents
Sol-gel transition polymers suffer from 1) acid production during degradation of a polymer, 2) very slow dissolution in water, 3) inconvenient thick paste morphology. In this project, we developed sol-gel transition polymers that were stable in water, and begain to degrade under
Purpose&contents
Sol-gel transition polymers suffer from 1) acid production during degradation of a polymer, 2) very slow dissolution in water, 3) inconvenient thick paste morphology. In this project, we developed sol-gel transition polymers that were stable in water, and begain to degrade under in-vivo conditions. The mechanism of the sol-gel transition, structure-property relationship, biocompatibility of the polymer, and applications of the polymers for protein drug delivery as well as injectable tissue engineering were investigated.
Result
- Polypeptides with α-helix, β-sheet, and random coil were designed by varying structures (diblock/triblock), molecular weight, and composition of the polymer. The polypeptide-based sol-gel transition polymers were stable in water, however, degradable under in vivo conditions by proteolytic enzymes.
- In the first-half period (2009-2012), the synthetic method of the polymer was established. Structure-property relationship, gel modulus, and sol-gel transition mechanism were studied. In addition, feasibility of the sol-gel transition polymers for protein drug delivery and injectable tissue engineering were studied. In the second-half period (2013-2014), biocompatibility and applications of the thermogels for protein drug delivery focused on release profile of model proteins, pharmacokinetics, and pharmacodynamics of the sol-gel transition polypeptides were studied. In addition, they were investigated for injectable tissue engineering through the collaboration with other institutes including University of Chicago/KIST/Ewha Medical School. The characteristics of chondrocytes and adipose stem cells during the 3D culture were studied. In addition, scale-up process of the sol-gel transition polypeptides were investigated in a 50 g scale.
- Through the project, 26 SCI papers (total impact factor=197.001) including J . M aterials Chemistry, 2010, 20, 3641-3421, Biomaterials, 2010, 31, 9266-9272, P los Genetics, 2010, 6, e1001155, Accounts of Chemical R esearch, 2012, 45, 423-433, J . M aterials Chemistry, 2012, 22, 6072-6079, Advanced F unctional M ateroials, 2012, 22, 5118-5125, P rogress in P olymer Science, 2013, 38, 672-701, Biomacromolecules, 2013, 14, 3256-3266 were published, and two patents were registered. 10 times of invited speaking were delivered in the international conferences. Our research were splashed on the mass communications 4 times including selection as an hot article. In addition, 3 PhD and 15 MS scientists were trained through this project.
Expected Contribution
- Specialized in sol-gel transition thermogels, the polypeptides will be applied for drug delivery system & injectable tissue engineering further.
- Biomedical woman scientists trained in the field of drug delivery and tissue engineering will play a key role in the related industry.
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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