본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

학위논문 상세정보

Utilization and application of biocompatible/biodegradable polymers 원문보기

  • 저자

    김범근

  • 학위수여기관

    고려대학교 대학원

  • 학위구분

    국내박사

  • 학과

    식품공학과 식품공학전공

  • 지도교수

  • 발행년도

    2004

  • 총페이지

    ii. 134p.

  • 키워드

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10070395&outLink=K  

  • 초록

    생체적합성/생분해성 고분자를 이용하는 것은 새롭게 떠오르고 있는 분야이다. 이러한 고분자들은 환경적 측면에서 볼 때 예전의 생분해성을 가지지 않는 석유 기반 물질을 대체할 수 있다는 장점이 있다. 왜냐하면 이러한 생분해성 물질을 사용함으로써 쓰레기 매립을 줄일 수 있을 뿐 아니라 해양 환경에도 좋은 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 따라서 이러한 생체적합성/생분해성 고분자들은 농업, 식품, 의약, 포장 등을 비롯한 다양한 분야에 적용이 가능하다. Microencapsulation은 어떠한 특이적 성질을 갖는 핵물질(core material)을 벽물질(wall material)로 둘러쌈으로써 microparticle이라고 하는 물질을 제조하는 공정이다. 그 중에서 에멀전 용매 증발 기술(emulsion solvent evaporation technique)은 계속적인 교반을 통해서 내부면(internal phase)에 존재하는 용매를 증발시키는 것을 기본으로 한다. 고혈압제제인 felodipine을 핵물질로 이용하고, Eudragit RL PO 및 Eudragit RS PO를 벽물질로 이용하여 o/o 에멀전을 이용한 microparticle을 제조하였다. 캡슐 효율 (encapsulation efficiency)를 증가시키기 위해서 분산상(dispersed phase solvent)으로서 아세토니트릴(acetonitrile)과 디클로로메탄(dichloromethane)이 1:1의 비율로 존재하는 혼합 용매 방식(mixed solvent system)을 이용하였다. 제조된 microparticle의 형태를 조사해 본 결과, 구형이며, 미끈한 표면을 관찰할 수 있었다. 평균 직경은 9.5-13.2um이었고, 캡슐 효율은 51.4-80.4%의 범위를 나타내었다. 용출 윤곽(release profile)과 캡슐 효율의 경우 사용된 벽물질의 구조에 크게 기인하는 것을 볼 수 있었다. 용출 경향을 관찰하였을 때 Eudragit RL PO의 경우 Higuchi equation에 따라서 픽키안 확산(Fickian diffusion)을 보여주었고, RS PO의 경우 세 단계 약물 용출 윤곽(triphasic drug release profile), 즉 초기 파열(initial burst), 유도기(induction period), 확산(diffusion)을 나타내었다. 실험적 변수(experimental parameter), 즉 에멀전 형태(emulsion type), 약물 로딩(drug loading), 고분자 분자량(polymer molecular weight), 에멀전 안정제의 형태(type of emulsion stabilizer), 분산상 용매(dispersed phase solvent)에 관해 조사하였다. 보통의 에멀전 용매 증발 방법(conventional emulsion solvent evaporation method)의 경우 에멀전 형태에 관계없이 구형의 단단한 microparticle을 얻을 수 있었다. 고분자의 분자량과 결정성(crystallinity)의 경우 캡슐 효율에 매우 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 분산상 용매의 경우 물에 대한 용해도가 중요하게 작용하여 용해도가 높은 경우, 크기가 작고, 캡슐 효율이 낮은 microparticle을 얻을 수 있었다. �칭 방법(quenching method)의 경우 보통의 방법에 비해서 크기 분포가 좁은 microparticle을 얻을 수 있었다. 아세틸화 시간(acetylation time)에 따른 아세틸화된 키토산 스펀지(acetylated chitosan sponge)를 제조하였다. 표면 형태(surface morphology)를 관찰한 결과, 아세틸화가 증가할수록 표면이 더 조밀한 것을 관찰할 수 있었는데 이를 통해서 아세틸화를 조절하게 되면 제조된 스펀지의 표면도 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 수분흡수도(water adsorption)의 경우 모든 스펀지가 좋은 흡수율을 나타내었는데, 아세틸화가 증가할수록 수분흡수도가 감소하는 것을 볼 수 있었다. 이는 물분자가 차지하여야 할 부분을 아세틸 그룹(acetyl group)이 차지하게 되는 것에 기인한다. 생분해도(biodegradation) 측정을 한 결과, 아세틸화가 더 많이 될수록 생분해도 정도가 증가하는 것을 볼 수 있었는데, 이는 라이소자임 (lysozyme)의 활성 부위가 라이세틸 그룹을 인식하는 것에 기인한다고 볼 수 있다. 피브로블라스트 증식 (fibroblast proliferation)의 경우 모두 높은 증식을 나타내었고, 특히 아세틸화가 증가할수록 증식이 잘 되는 것을 확인하였다. 이러한 모든 결과를 볼 때 키틴 및 키토산의 아세틸화를 조절함으로써 상처 치료 (wound healing) 효과를 증가시킬 수 있다고 보여진다.


    Utilization of biocompatible/biodegradable polymers is a newly emerging filed. These polymers offer an attractive alternative to traditional petroleum-based non-biodegradable polymers from an environmental perspective. The principal driving force behind this technology is the solid waste problem, particularly with regard to decreasing availability of landfills and the litter problem. Additional impetus driving this technology is the problem with nonbiodegradable plastics in the marine environment, which results in entrapment or ingestion hazards to marine life. Therefore, biocompatible/biodegradable polymers have various important applications in the several fields, such as agriculture or food, biomedical and packaging area, and so on. Microencapsulation is a process in which small particles or droplets, that contain the core material, are enclosed by a coating or shell known as microparticles. Emulsion solvent evaporation technique is based on the evaporation of the internal phase of emulsion by agitation. Microspheres containing anti-hypertension drug, felodipine, were prepared by the emulsion solvent evaporation method (o/o) using acrylate methacrylate copolymers, Eudragit RL PO and Eudragit RS PO, as wall materials. In order to increase the encapsulation efficiency, a mixed solvent system comprising 1:1 proportions of acetonitrile and dichloromethane was used as a dispersed phase. The morphology of the microspheres showed a spherical shape with smooth surface. The mean sphere diameter was between 9.5-13.2um and the microencapsulation efficiencies ranged from 51.4 to 80.4%. The release profiles and encapsulation efficiencies depended strongly on the structure of the polymers used as wall materials. The release rate of the Eudragit RS PO microspheres was much lower than that of Eudragit RL PO microspheres. The release pattern of the Eudragit RL PO microspheres followed the Higuchi equation indicating Fickian diffusion but that of Eudragit RS microspheres exhibited triphasic drug release profiles, with an initial burst, an induction period, and diffusion of drug through the wall material. The experimental parameters, such as emulsion type, drug loading, polymer molecular weight, type of emulsion stabilizer and dispersed phase solvent were investigated. When the conventional emulsion solvent evaporation method was used, regardless of the emulsion type, well-shaped, rigid microspheres were obtained. The molecular weight and crystallinity of the polymer were found to be the critical factors for encapsulation efficiency. The influence of the dispersed phase solvents could be predicted by their solubility in water; the higher the solubility, the smaller the microsphere mean size and the lower the encapsulation efficiency. When the quenching method was used, more narrowly size-distributed microspheres were obtained compared to the conventional emulsion solvent evaporation method. Acetylated chitosan sponges according to the acetylation time(25, 50, 75 and 100 hours) were fabricated. Surface morphological analysis showed, the higher the acetylation degree, the denser the surface of the sponges, which shows the surface morphology can be modified by acetyaltion degree. All the samples showed higher water adsorption ability, however, water sorption ability of the acetylated chitosan sponges were decreased with the increase of acetylation time. The lower adsorption ability of the acetylated chitosan sponges would be attributed to the decreased porosity, which might be attributed to the structural adjustment according to the increase of acetyl group. In vitro biodegradation test showed that the higher the degree of acetylation, the more susceptible to lysozyme hydrolysis. In vitro fibroblast proliferation test showed that the higher the acetylation degree, the higher the cell viability. These results show that the wound healing effect of chitosan can be controlled by degree of acetylation.


 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역