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양전하와 음전하를 띄며 pH 감응성인 카본나노튜브-콜라젠 Hydrogel의 합성

Preparation of Positively and Negatively Charged Carbon Nanotube-Collagen Hydrogels with pH Sensitive Characteristic

대한화학회지 2016년 60권 3호 p.187 ~ 193
서재원 ( Seo Jae-Won ) - 단국대학교 조직재생공학연구소

신원상 ( Shin Ueon-Sang ) - 단국대학교 나노바이오의과학과

Abstract

다양한 pH 환경에서 감응 할 수 있는 CNTs/Collagen Hydrogel들을 양이온성 CNT인 CNT-NH2와 그리고 음이온성 CNT인 CNT-COOH를 Collagen(CG)과의 접목을 통하여 양이온성 또는 음이온성 Hydrogel들을 합성하는데 성공하였다. 구체적으로 pH 4에서 크게 Swelling되는 양이온성 CNT-NH2/CG Hydrogel과 pH 10에서 크게 Swelling되는 음이온성 CNT-COOH/CG Hydrogel들을 합성 하였다. pH 4~10 범위에서의 제타전위 값 측정을 통해 사용된 CNT(CNT-NH2와 CNT-COOH)들, CG, 합성된 CNT-NH2/CG Hydrogel 및 CNT-COOH/CG Hydrogel들의 표면전하 값 변화를 추적하였다. 서로 다른 pH 조건에서 Swelling 변화 실험을 통해 CG의 Fibril사이 공극 변화를 예측해 약물 방출 가능성을 체크하였다. 양전하성 CNT-NH2/CG Hydrogel의 경우 pH 4에서 가장 높은 Swelling(pH 7 대비 5% 상승)을 보였으며, 반대로 음전하성 CNT-COOH/CG Hydrogel의 경우에는 pH 10에서 가장 높은 Swelling(pH 7 대비 10% 상승)을 보였다. 이러한 결과는 본 연구에서 개발 한 pH 감응성 Hydrogel들이 산성(pH ~2의 위장) 또는 알 칼리성(pH ~9의 소장)에서 특이적으로 확장된 다공성 구조를 통해 약물을 쉽게 방출 할 수 있는 pH 감응성 약물전달 시스템에 적용 가능함을 확인 하였다.

In this study, preparation of positively and negatively charged carbon nanotube (CNT)-collagen (CG) hydrogels with pH sensitive characteristic was reported. The positive and negative characteristics of the prepared hydrogels were created by introduction of positively functionalized CNT-NH2 and negatively functionalized CNT-COOH, respectively, into the collagen hydrogel. The surface charge of CNTs (CNT-NH2 and CNT-COOH), CG and CNTs/CG hydrogels was measured by Zetasizer. The swelling ratios of CNT-NH2/CG and CNT-COOH/CG hydrogels in aqueous solution were checked by measuring of weight changes of the hydrogels in the range of pH 2~10. In detail, the positively charged CNT-NH2/CG hydrogel swelled up to 5% at pH 4 in comparison to the weight at pH 7, while the negatively charged CNT-COOH/CG hydrogel swelled up to 10% at pH 10. The prepared CNT-NH2/CG and CNT-COOH/CG hydrogels will be very useful as pH sensitive oral drug-delivering systems for gastrointestine (pH ~2) and small intestine (pH ~9), respectively.

키워드

구강투여 약물전달체; pH 민감성; 콜라젠; 하이드로겔; 탄소나노튜브
Oral drug carrier; pH sensitive; Collagen; CNTs; Hydrogel
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KCI