생체재료학

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유선 국
4 years ago
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1 천연고분자 핵산 : DNA, RNA 인산, 당류, 염기물분해 Deoxyribonuc leic acid: ATCG

2 Ribonucleic acid: mrna, trna, srna, rrna, sirna A CG

콜라겐,,, 당단백, 지단백, 색소단백 복합단백질 구형, 섬유상, 기질단백질 구조, 기능단백질 탄수화물 : CHO, 당류

3 Protein: polypeptide Amino acid HOOCC(R)NH 2, R: 20 groups 1 차구조 : 아미노산서열 2 차구조 : 1 분자의 3D 구조 3 차구조 : 2 차결합분자의 3D 구조 효소, 인슐린, 알부민, 콜라겐,,, 당단백, 지단백, 색소단백 복합단백질 구형, 섬유상, 기질단백질 구조, 기능단백질 탄수화물 : CHO, 당류 단당 : glucose( 포도당 ),galactose, 이당 : lactose, sucrose 다당 : starch, cellulose 에너지원

4 전분 : D-glucose, α-1,4-glucoside Amylose( 수용 ), amylopectin( 불용 ) 섬유소 : D-glucose, β-1,4-glucoside, Chitin/Chitosan: poly(n-acetyl-d-glucosamine) 갑각류외피, polycations Deacetylation from chitin to chitosan

6 미생물생성고분자 Bacterial cellulose - Glucoacetobacter Xylinum Pullulan - Aureobasidium pullulans poly(hydroxy butylate) Bacillus megaterium

7 From Acetobacter Xylinum etc β-1,4-glucan, 99% pure, microfibril network by nano-fiber For food, electro-devices, finisher, medical membranes

8 합성고분자 물성, 가격, 면역 vs 생체적합성 분해성 : heteroatom in main chain; -CCO-, -CCN-

9 Polyglycolide(PGA) Glycolic acid glycine serine pyruvic acid tricarboxyl acid cycle(tca) H 2 O, CO 2 Glycolide 개환중합 친수성, 결정성 Polylactide(PLA) L/ D/ meso enantiomers, normal PLLA Lactic acid( 젖산 ) pyruvic acid 소수성, 결정성, 늦은분해속도, 강도유지 (6 개월 ) 골재료등

10 Polycaprolactone(PCL) Tm 60 C, Tg - 60 C 소수성, 결정성 낮은분해속도 Hydrohexanoic acid 생체적합성 Polydioxanone(PDS) 흡수성, 유연성, 결정성 빠른분해속도 강도저하 (50%/3 개월 ) 약물전달등

11 Polyanhydride 분해속도수일 ~, 표면분해 R 로조절 반응성, 뇌암약물전달제 Polyorthoesters 표면분해 알칼리안정성 약물전달

12 다량의물을함유하는 3 차원망상구조 망상구조 : 공유결합, 2 차결합, entanglement 친수성분자, 불용성, 팽윤성, 형태안정성 연조직 가교방법 물리적 : 전자빔, 감마선, X 선, 자외선 화학적 : 가교제, 다관능성단량체

14 Hydrogel polymers 천연고분자 음이온성 : hyaluronic acid(gag, endotoxin), alginate(2 가양이온가교 ), pectin, chondroitin sulfate, dextran sulfate,,,, ( -COOH, -SO 3 ) 양이온성 : chitosan(n-deacetyl chitin), polylysine (-NH 2 ) 중성 : dextran, agarose, pullulan,collagen,gelatin, fibrin (-OH) 합성고분자 Polyethylene glycol(peg), Polyethylene oxide(peo) Polyvinyl alcohol(pva), Polyvinylpyrrolidone(PVP)

15 Poly(hydroxyethyl methacrylate)(phema) Poly(N-isopropyl acrylamide)(pnipaam) Poly(glycerol methacrylate)(pgma) Poly(diethylglycol methacrylate)(pdegma) Poly(methylethyl acrylamide)(pmeaam) Block polymers PEG-PLA-PEG, PEG-PLGA-PEG, PEG-PCL-PEG PEO-PPO-PEO, PPO-PEO-PPO, PLA-PEO-PLA 음이온기 : carboxyl, sulfonate 양이온기 : amine, imine, pyridine Amphoteric ( 양친성 ): cationic/anionic(+/-) Amphiphilic ( 양친매성 ): hydrophilc/hydrophobic

16 천연 - 합성복합체 장단점보완 PEG-co-protein, alginate-g-pluronic, chitosan-g-lipid PLGA-co-serine, collagen-g-acrylate, poly(hema-gpeptide),,, 하이드로겔특성 팽윤성 Flory-Huggins theory: 열역학적해석 부피팽윤도 (Q), 무게팽윤도 (q), 수화도 (H)

17 Flory-Huggins theory 비결정성팽윤에대한 chemical potential은겔고분자의부피비와고분자-물상호작용파라메타로표현, 여기서 R은기체상수 (J/K mol), T는절대온도 (K) 여기서 Q 는겔고분자부피비로팽윤도

18 가교된고분자는팽윤형성상태에서 여기서는고분자의그램당가교된분자의유효몰수이며, 는가교사이의분자무게, 은고분자의밀도, 은용매의몰랄 부피 에의한가교밀도 ( )

19 A A A A A : the density of the polymer, : the volume degree of swelling, : the chemical potential, : the polymer-water interaction parameter, : The molecular weight between cross-links, : The effective number of moles of cross-linked chains per gram of polymer, : the cross-linking density.

20 Biodegradability 종류 Biodegradable, bioerodable, resorbable 절단 : backbone chain, crosslink, Pendant 일시 / 표면 가수 / 효소 가교 : 합성 (glutaraldehyde,,) 천연 (sucrose,,) 단분자 (oligopeptide,,) 고분자 (albumin,,)

21 Sol - Gel phase transition 환경에의해상변화 ( 온도, 농도, ph, 전기, 광등 ) Sol: 다용매소용질, Gel: 소용매다용질 양친매성부여 : 친수 (A)- 소수 (B)- 친수 (A), B-A-B A-B-A type: Pluronic F-127 BASF, ( PEO-PPO-PEO ) B-A-B type: ReGel Protheric, (PLGA-PEO-PLGA) 온도와농도감응성

22 Intelligent (Smart) Hydrogel 환경 ( 온도, ph, 등 ) 감응가역성 온도감응성 (Thermo responsive) 열가역성, 물리적가교 ( 소수성작용으로가교 ) 체내주입형전달체

23 ph 감응성 (ph sensitive) 양이온성또는음이온성고분자 예, methacrylic acid (MAA), 2-methacryloxyethyl glucoside (MEG) 의공중합체 poly(maa-co-meg) MAA: ph-sensitive, 팽창율변화 MEG: mucosa 점착성, 약물안정성 경구전달제 : 위장 (ph 2) 에서비팽창감호 소장 (ph 7) 에서팽창방출 팽창방출억제 용해방출 약물의극성, 용해성, 결합성, 크기와이온성고분자간상호작용으로 결정

24 온도 & ph 감응성 온도감응성의체내주입효율개선으로 ph 감응추가 주사관에서겔화방지-이온성물질혼합겔화방지 예, OSM-(PCL-PEG-PCL)-OSM, PAE-(PCL-PEG-PCL)-PAE paclitaxel ( 항암제 ) ph: oligo sulfonamide(osm, 음이온성 ), poly(beta-aminoester)(pae, 양이온성 ), Temp.: PCL-PEG-PCL * Taxol: 주목에서추출한항암제

Microsoft Word - 4.하이드로젤용 고분자(합성고분자1)_ docx

Microsoft Word - 4.하이드로젤용 고분자(합성고분자1)_ docx 2.2 합성고분자 2.2.1 Poly(acrylic acid) 합성고분자를기반으로하는대표적하이드로젤중의하나는 poly(2-hydroxyethylmethacrylate) (HEMA) 이다. Poly(HEMA) 는콘텍트렌즈를포함하여안과용으로자주사용되고있다. Poly(HEMA) 는반복동결 / 해동또는미립자침출법에의하여연골재생을위한미세다공성하이드로젤을제조할수있다 [1].