기술 개요
1960년대 Wichterle와 Lim에 의해 poly(2- hydroxyethyl methacrylate) 하이드로젤의 의학적 사용에 대한 첫 번째 보고 이후로, 과거 수십 년 동안 하이드로젤에 대한 연구가 진행되어 왔다. 하이드로 젤이란 수화젤이라고도 하며, 수용성 고분자가 물리 적(수소결합, 반데르 발스 힘, 소수성 상호작용, 혹은 고분자의 결정) 혹은 화학적(공유결합)인 결합에 의 해 3차원의 가교를 형성하고 있는 망상구조로서, 수상 환경에서 용해되지 않고 상당한 양의 물을 함유할 수 있는 물질을 말한다. 하이드로젤은 다양한 수용성 고 분자로부터 만들어질 수 있기 때문에 여러 가지 화학 적 조성과 물성을 갖는다. 또한 가공이 용이하여, 응용 에 따라 다양한 형태로 변형할 수 있다. 복막 및 생체 내 여러 부분에서의 성공적인 응용에서도 알 수 있듯 이 하이드로젤은 높은 함수율(water content)과 세포 외 기질(extracellular matrix)과의 물리화학적 유사 성으로 인하여 높은 생체적합성을 갖는다. 이러한 특 성들로 인하여 하이드로젤은 의학과 약물학적인 응용 에 있어서 상당히 매력적인 물질 중 하나로 주목 받게 되었다.
특히, 하이드로젤의 물리적 구조는 약물전달 분야 에서 특별한 관심을 불러 일으켰다. 쉽게 조절이 가능 한 하이드로젤의 다공성 구조는 젤에 약물 탑재를 가 능하게 하며, 약물의 확산계수에 의존하여 약물이 서 서히 방출되게 한다. 약물전달 분야에서 하이드로젤 로부터 얻을 수 있는 주된 이점은 주변 조직에 특정 약물 농도를 장시간에 걸쳐 지속적으로 유지시켜 줄 수 있다는 것이다.
하이드로젤의 여러 장점에도 불구하고, 실제적인 응 용을 제한하는 몇 가지 단점들이 있다. 먼저, 하이드로 젤의 낮은 인장강도는 하중을 견뎌야 하는 부분에서 의 응용을 제한하고 결과적으로 목표로 하는 지점에 서 조기 용해 과정을 거쳐 빠른 시간에 소실된다. 하이 드로젤의 약물전달에서의 응용을 가로막는 특성은 약 물방출에서 볼 수 있는데, 하이드로젤의 높은 함수율 과 다공성 때문에 소수성 약물의 탑재의 어려움과 상 대적으로 빠른 방출 특성이 젤의 응용을 제한한다. 또 한, 몇몇의 하이드로젤은 주사를 통해 체내에 주입할 수 있지만, 대부분의 하이드로젤은 체내에 적용하기 위해 외과적 수술을 요구한다. 상기한 하이드로젤의 단점들이 임상에서의 실제적인 사용을 제한하고 있다.
본고에서는 하이드로젤의 종류, 물성 측정 방법, 하 이드로젤의 단점을 극복하기 위한 최근 연구동향, 그 리고 하이드로젤을 이용한 약물 전달 기술의 전망 등 을 다룬다.
하이드로젤을 이용한 약물전달 기술
송수창, 조정교, 전창주
KIST, [email protected], [email protected], [email protected]
재료(Origin) 천연(Natural) / 합성(Synthetic) 함수율 / 팽윤도
Low / Medium / High swelling (Water content or degree
Superabsorbent of swelling)
Nonporous
다공도(Porosity) Microporous : 10~100nm Macroporous : 100nm~10μm Superporous : 10~1000μm 가교(Cross-linking) Chemical (covalent) /
Physical(noncovalent)
생분해성(Biodegradability) Biodegradable / Nondegradables
표 1. 하이드로젤의 분류기 준 하이드로젤
하이드로젤의 종류
수십 년 동안 많은 하이드로젤이 제조되어 왔으므 로 단일 기준으로 하이드로젤을 분류하기는 쉽지 않 고, 제조 방법, 재료 및 물리화학적 성질을 기준으로 하여 분류될 수 있다[표 1].
하이드로젤은 천연물질 및 합성물질로 제조할 수 있다. 단백질 및 다당류 같은 천연고분자는 가교중합 이 쉽지 않기 때문에 물리적 또는 화학적 결합을 통해 젤을 만들 수 있다. 반면에, 합성 하이드로젤은 다양한 성질을 갖는 합성 단량체로부터 가교 중합을 통해 여 러 가지 물성의 젤 제조가 용이하다. 한편, 원하는 물 성의 하이드로젤을 얻기 위해 천연고분자와 합성고분 자를 결합할 수 있다.
하이드로젤 분류 기준 중 하나는 젤의 망상구조를 형성하기 위해 각각의 고분자 사슬들 사이에 이루어 지는 가교의 성질이다. 화학적 젤(chemical gel)은 고 분자 사슬들 사이에 화학적 공유결합에 의해 가교가 형성되므로, 한번 모양이 결정되면 변형되지 못하기 때문에 열경화성 하이드로젤이라고도 한다. 이러한 화학적 젤은 두개 이상의 작용기(functional group) 를 갖는 가교제 존재 하에 수용성 단량체를 중합하거 나 두 개 이상의 작용기를 갖는 수용성 고분자의 가교 반응을 통해 형성된다. 물리적 젤(physical gel)은 가 역적인 비공유 가교를 형성할 수 있는 결합력에 의해 형성된 연속적이며, 무질서한 3차원 망상구조이므로, 용매 캐스팅이나 열에 의해 쉽게 모양을 바꿀 수 있기 때문에, 열가소성 하이드로젤이라고 한다. 이러한 물 리적 젤은 화학적 공유결합을 포함하는 화학반응 없 이 제조될 수 있는데, 정전기적 상호작용, 수소결합, 항원-항체 상호작용, 그리고 거대분자 결합력 등을 통 하여 비공유 결합이 형성된다.
생분해성(biodegradable) 하이드로젤로부터 만들 어진 약물 전달체는 일단 약물을 체내에서 방출한 후 가수분해나 효소분해에 의해 사라지기 때문에 외과적 인 수술이나 다른 수단에 의해 제거할 필요가 없으므 로 생분해성 하이드로젤은 약물전달 시스템 개발에서
매우 중요한 부분을 차지하고 있다. 또한 생분해성 고 분자는 분해되지 않는 고분자로부터 확산 메커니즘에 의한 제어방출에 적당하지 않은 단백질이나 펩타이드 같은 거대분자 약물들의 전달 시스템 디자인에 유연 성을 제공한다.
하이드로젤의 물성 측정
일반적으로 하이드로젤의 물성은 그들의 형태학 (morphology), 팽윤도, 그리고 탄성에 의해 결정된다.
형태학은 하이드로젤의 다공 구조를, 팽윤도는 하이 드로젤로부터 약물의 방출 메커니즘을, 그리고 유변 학(rheology)은 젤의 강도와 약물 전달체의 안정성을 결정한다.
1) 형태학 (morphology)
하이드로젤의 형태학은 입체현미경 같은 장비를 사 용하여 분석할 수 있다. 하이드로젤의 결정 구조 및 가공시 결정의 변화를 이해하기 위해 X-선 산란법을 이용하며, 젤 내에 가교 형성을 나타내는 코일이나 나 선의 생성 여부를 FTIR을 이용하여 알 수 있다.
2) 팽윤도
하이드로젤의 팽윤도는 그들의 실제 적용에 있어서 가장 중요한 물성이며, 팽윤된 하이드로젤의 전체 무 게를 단순히 측정함으로 쉽게 구할 수 있는 성질이다.
팽윤도는‘(Ws-Wd)/Wd’로 정의되며, 여기에서 Ws
과 Wd는 각각 팽윤된 하이드로젤과 건조된 하이드로 젤의 무게이다. 팽윤도는 젤을 구성하는 단량체의 종 류와 조성, 가교밀도, 그리고 온도, pH, 그리고 이온 강도를 포함한 여러 환경적인 요소들에 의해 결정된 다. 하이드로젤의 팽창력과 젤의 가교에 의해 생기는 수축력이 동일해지면 균형을 이루게 된다. 따라서, 가 교 밀도는 평형 팽윤도 또는 탄성율을 측정함으로써 결정된다. 약물의 체외 방출 거동에 대한 연구를 통해 하이드로젤의 적용 기간 동안 방출 메커니즘을 알 수 있다.
3) 유변학 (rheology)
보통 Cone Plate type 점도계를 사용하여 일정한 온도 또는 온도에 따른 하이드로젤의 점도를 측정하 여, 젤의 강도 및 적용온도에서의 약물 전달체의 안정 성을 측정한다.
최근 연구 동향
1) 하이드로젤의 전달 체계
일반적으로 약물전달에 사용되는 하이드로젤은 체 외에서 형성되며 체내로 약물 및 하이드로젤의 복합 체를 주입하기 전에 약물과 혼합한다. UV 및 다양한 화학적 가교반응을 포함한 여러 가지 방법에 의해 가 교를 형성하게 된다. 이 같은 가교방법은 하이드로젤 의 주입하기 전, 유해한 반응물이 완전히 제거될 수 있을 때 사용될 수 있다. 그러한 접근의 주된 문제점 은, 젤의 특성상 주사를 통해 주입하기가 쉽지 않아 젤을 외부에서 형성하여 체내로 이식하여야 한다는 것이다. 젤의 이러한 문제점은 젤의 크기를 마이크로 이하로 만들어 주입함으로써 해결되기도 한다. 한편, UV 및 가교제의 노출에 대한 위험을 고려해야 하지 만, 체내에서 젤을 만들 수도 있다.
상기의 대안으로, 가교되지 않은 선형고분자를 약 물전달체로 사용할 수 있는데, 일반적으로 선형고분 자로부터 약물의 방출 속도는 점도에 비례하므로, 전 달체로부터 약물의 방출을 원하는 기간 동안 약물의 방출속도를 조절할 수 있을 정도로 전달체로 사용되 는 고분자를 충분한 농도로 녹이는 것은 쉽지 않은 일 이다. 녹일 수 있다고 해도, 점도가 높아지기 때문에
주사 바늘을 통한 주입은 거의 불가능할 것이다. 이러 한 문제점들을 고려할 때, 체외에서는 용액상태로 있 어서 주입하기가 용이하고, 체내에 주입시 젤이 형성 되어 약물의 서방출(sustained release)을 가능하게 하는 제형 개발에 많은 관심이 모아지고 있다. 체내에 서 형성되는 젤을 개발하기 위해 국내외적으로 물리/
화학적인 가교 형성에 대한 연구가 진행 중이다.
고분자 사슬의 물리적인 가교는 다양한 환경 요인 들(온도, pH, 이온 강도)과 물리화학적 상호작용(소 수성 상호작용, 전하간 상호작용, 수소결합, 입체복합 체 등)을 통해 형성될 수 있다.
Hydrophobic domain을갖는고분자는졸-젤전이를통 해 수상에서 물리적으로 가교를 형성할 수 있다[그림 1].
이러한 젤화(gelation) 물성을 갖는 고분자(또는 올리고 머)들을 젤화제(gelator)라고 하고, 일반적으로 약한 소 수성(hydrophobic) 분자이다. 젤화제는 곁가지나 블록중 합체의 부분으로 수용성 고분자에 결합된다. 이러한 양 친매성 분자는 낮은 온도에는 물에 녹지만, 온도가 증가 함에 따라 소수성 부분과 물의 접촉을 최소화하고 물의 엔트로피를 최대화하는 방향으로 hydrophobic domain 끼리 모이게 되어 젤을 형성하게 된다. 젤화 온도는 고분 자의농도, 소수성블록의길이와고분자구조의함수이다.
이것에 해당하는 고분자의 예로는 Poloxamer 407(Poly (ethylene oxide)-poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide)의 triblock copolymer), poly(L-lactic acid)나 poly(L-glycolic acid)와 PEG로 이루어진 공중합체
그림 1. 소수성 상호 작용에 의한 물리적 젤 형성 메커니즘. 그림 2. 전하 상호 작용에 의한 물리적 젤 형성 메커니즘.
(PEG-PLGA-PEG, PLGA-PEG-PLGA), poly(N- isopropylacrylamide) (PNIPAM)-poly(phosphorylcholine)- PNIPAM triblock copolymer, poly(organophosphazene)젤, 그리고 Glycerol-2-phosphage을 포함한 Chitosan 용액 등 이있다.
전하 상호작용(charge interaction)은in situ 젤화 의 가교 원리로 널리 연구되어 왔다. 전하 상호작용을 이용한 젤의 장점은 생체내 이온이 젤의 성분과 경쟁 적으로 결합되어 가교된 망을 절단함으로 생분해가 일어날 수 있다는 것이다. 또한 가역적인 가교가 젤화 를 유발하는 이온성 작용기를 이온화하는 pH변화에 의해 야기될 수 있다. [그림 2]에 나와있듯이 전하 상 호작용은 이온성 작용기를 갖고 있는 고분자와 반대 이온을 갖고 있는 고분자(고분자와 고분자)나 저분자 (고분자와 저분자)인 가교제 사이에서 발생된다. 이 에 해당하는 예는, 유사 일라스틴(elastin-like) 폴리 펩타이드 내의 양전하를 갖고 있는 라이신 잔기가 생 체 조건 하에서 음전하를 띄고 있는 유기인산화 가교
제와 정전기적 상호작용에 의해 가교가 형성된다. 또 한, 양전하의 키토산과 음전하의 glycerophosphate은 생체 조건에서 젤을 형성하여 생체내 pH의 변화에 따 라 약물의 방출을 제어한다.
수소 결합 상호작용은 poly(vinyl alcohol) 기반의 하이드로젤 및 주입형 하이드로젤을 형성하는데 사용 될 수 있다. 두 가지 이상의 천연고분자들의 혼합물은 유변학적 상승작용(synergism)을 나타내는데, 이는 주로 고분자 사슬의 원자 상호 간에 작용하는 수소결 합에 기인한다. 기계적인 혼합에 의해 약한 상호작용 인 수소결합이 끊어지므로, 주입할 수 있는 용액 상태 로 되어 생체 내에 쉽게 주입할 수 있다. 수소 결합을 이용한 하이드로젤의 예로는, gelatin-agar, starch- carboxymethyl cellulose, 그리고 hyaluronic acid- methylcellulose 등이며, 생체 물질들로 구성되어 있기 때문에 뛰어난 생체적합성을 갖지만, 가교 수단으로 약한 수소결합을 이용하므로 이러한 젤의 용도는 상 대적으로 단기간의 약물 방출에 대한 응용으로 제한 된다.
입체복합체(stereocomplexation)는 같은 화학적 조 성을 갖지만, 다른 입체화학을 갖는 고분자 사슬들 또 는 소분자들 간의 상승적 상호작용(synergistic interaction)을 의미한다. PEG-PLA 덴드리머 또는 공중합체로부터 고분자 농도와 PLA 사슬 길이에 따 라 10~70℃ 사이의 다양한 전이온도를 갖는 하이드 로젤을 만들 수 있다. 이렇게 생성된 하이드로젤은 유 기용매, 화학적 가교제 및 단백질을 변성시킬 수 있는 hydrophobic domain을 포함하지 않으므로, 우수한 생체적합성 및 생분해성을 갖는 장점이 있는 반면, 젤 을 형성하는 분자의 조합이 상대적으로 제한되는 한 계점을 갖고 있다.
물리적으로 가교된 하이드로젤이 상기한 일반적인 장점들이 있는 반면, 몇 가지 제한점들을 갖고 있다.
물리적으로 가교된 젤의 강도는 직접적으로 가교제의 화학적 성질에 의존하므로, 젤화 시간, 공극 크기와 분 해시간 같은 변수들을 분리해서 생각할 수 없으며, 따 그림 3. 전형적인in situ 가교 형성 반응: (A) Schiff base를
형성하는 aldehyde와 amine의 반응, (B) hydrozone 을 형성하는 aldehyde와 hydrazide의 반응, (C) secondary amine/sulfide를 형성하는 acrylate과 primary amine/thiol의 반응.
라서 젤 디자인의 유연성을 제한하게 된다. 추가적으 로 물리적 젤은 공유결합으로 형성된 화학적 젤에 비 해 생체내 체류 시간이 상대적으로 짧다. 이를 극복하 기 위해 많은 연구자들이in situ 화학적 젤의 합성에 대해 연구 중이다[그림 3]. 가교에 사용되는 작용기를 반응성이 있는 고분자에 첨가하거나 직접적으로 그들 에 결합시킬 수 있다. 이러한 반응을 이용한 예는 horseradish peroxide / hydrogen peroxide을 가교제 로 사용한 dextran-tyramine / hyaluronic acid- tyramine 하이드로젤, genipin을 가교제로 사용한 amino-terminated PEG, N,O-carboxymethyl chitosan, gelatin, 그리고 bovine serum albumin 하이드로젤, glutaraldehyde를 이용한 carbohydrate 기반의 하이 드로젤 등이다.
2) 하이드로젤의 약물 방출 시간 연장
대부분의 하이드로젤은 높은 함수율로 인해 다른 약물전달 시스템에 비해 짧은 약물 방출을 보이며, 이 를 보완하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 연구의 방향은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 약물과 하이 드로젤 사이의 상호작용을 향상시키거나, 하이드로젤 내부의 약물이 확산되는 것을 늦추는 것이다.
약물과 하이드로젤 간의 물리적 및 화학적 결합으 로 약물 방출 시간을 연장시키는 연구가 진행 중이며 [그림 4], 이에 대한 사례는 lysozyme과 trypsin protein을 담지한 아미노산으로 개질된 젤라틴 하이드 로젤(아미노산 사슬과 protein과의 전하 상호작용에 의한 물리적 결합), poly(organophosphazene)와
paclitaxel과의 conjugate(polyphosphazene의 carboxylic acid과 paclitaxel의 hydroxy 기와의 화학적 결합) 등 이다.
하이드로젤의 표면이나 젤 전체의 미세구조를 변형함 으로써 하이드로젤로부터 약물 방출 속도를 조절하기 위한 여러 방법이 연구되어 왔다. IPNs(Interpenetrating polymer networks)는 원래의 고분자 하이드로젤에 추가적으로 또 다른 고분자가 가교망을 이루면 형성 된다[그림 5]. IPN의 장점은 상대적으로 촘촘한 하이 드로젤 메트릭스를 형성할 수 있으므로, 기계적 물성 이 우수하면서도 제어가 가능한 물성과 전통적인 하 이드로젤에 비해 좀더 약물 담지 효율이 높다는 것이 다. 또한, 약물방출을 제어하기 위해 IPN의 공극 크기 와 표면을 개질할 수 있다. 한편, semi-IPN은 full- IPN이 약물전달 분야에서 갖고 있는 장점을 가지면 서도 동시에 주변 환경인자들의 변화에 좀더 효율적 이고도 신속하게 반응할 수 있다.
젤의 전체 구조를 변경하는 것의 대안으로 감소된 투과도를 갖는 막을 하이드로젤의 표면에 도입할 수
그림 4. 약물 방출 시간 연장을 위한 약물과 하이드로젤 간의 상호작용을 증대시키는 (A) 물리적, (B) 화학적 방법.
그림 5. IPN(Interpenetrating polymer network)의 형성
방법 및 종류.
있으며, 자극에 민감한 고분자를 막으로 사용하여 하 이드로젤로부터의 약물 방출을 제어할 수 있다. 예로, 온도민감성인 PNIPAM 고분자를 하이드로젤의 표 면에 결합시킴으로 온도에 따라 약물 방출을 조절할 수 있다.
하이드로젤의 단점을 보완하기 위해, 미세구나 리 포좀 같은 입자형 약물전달체와 하이드로젤을 결합하 는 형태의 약물전달 기술(“Plum pudding”하이드로 젤 네트워크)에 대한 관심이 고조되고 있다. 복합체를 형성함으로써 입자형 전달체의 생체적합성을 높이고, 또한 생체내에서 입자가 표적에서 벗어나는 것을 막 아준다. 예로, PLGA 나노입자를 hyaluronan 기반의 하이드로젤에 도입함으로써 나노입자의 단점(burst effect)을 보완하며, 나노입자의 장점(장기간 방출)과 하이드로젤의 장점(생체적합성과 유착방지)을 동시 에 취할 수 있으며, 추가적인 확산 장벽(diffusion barrier)을 형성하여 약물 방출 시간을 연장시키는 기 술이다.
3) 하이드로젤 기반의 약물전달체에 적용할 수 있는 약물의 범위 확장
전형적인 하이드로젤은 친수성의 하이드로젤과 용 매인 물 모두에서 높은 용해도를 갖는 친수성의 저분 자 약물을 전달하는데 사용되어 왔다. 그러나, 하이드 로젤 상(phase)에 분포되는 데 확산의 제한성을 갖는 고분자량의 약물들(단백질, 유전자)이나 수상 (aqueous phase)이나 하이드로젤 상(phase) 모두에 잘 녹지 않는 소수성의 약물들의 전달에는 상대적으
로 비효율적이다. 이러한 부류의 약물들은 질병에 대 한 이해도 향상과 저분자량 약물의 분자적 디자인에 대한 관심 증대로 임상적으로 중요하게 대두되고 있 다. 소수성 약물의 상기한 단점을 극복하기 위해 다양 한 방법들이 사용되어 왔다. 한 가지 방법은 소수성 약물에 대한 적당한 용매를 사용하여 소수성 약물을 하이드로젤 내의 무정형(amorphous) 상에 분산시키 는 것이다. 그러나, 이 방법은 시간이 지나면 결국 약 물이 재결정되어 상업적인 사용을 제한한다. 대신, hydrophobic domain을 다양한 방법으로 하이드로젤 을 이루는 고분자에 도입함으로써 소수성 약물의 loading 효율을 상당히 향상시킬 수 있다[그림 6].
하이드로젤 내에 hydrophobic domain을 도입시키 는 가장 간단한 접근법은 소수성 단량체를 젤에 공중 합 시키는 것이다. 이것을 통해 젤내에 소수성 약물의 결합 위치가 도입되며, 젤의 부피를 줄여 주어 평균 공극 크기의 감소를 통해 약물 방출 속도를 지연시킨 다. 이에 대한 예는, methacrylic acid 기반의 하이드 로젤에 acrylic acid-2-ethylhexyl ester의 공중합은 p-hydroxyanisole의 loading 효율을 높여주며 하이드 로젤로부터 그것의 방출을 연장시킨다.
또 다른 방법으로는 [그림 6 (B)]에서 보는 바와 같 이 소수성의 곁가지들을 고분자에 도입하여 자기조립 (self-assembled)되어 hydrophobic domain을 형성하 는 젤을 만들 수 있다. Poly(N-isopropylacrylamide) 에 poly(ethyl acrylate)을 결합함으로 daidzein의 방 출 속도를 늦출 수 있고, burst effect를 감소시킬 수 있다.
그림 6. 하이드로젤을 통한 소수성 약물전달 방법 (A) 소수성 단량체의 랜덤 공중합, (B) 소수성 곁가지의 grafting,
(C) cyclodextrin의 도입.
위에서 언급한 공중합이나 grafting에 의해 하이드 로젤에 소수성을 도입하게 되면, 하이드로젤이 수축되 며 증가된 소수성기에 의해 하이드로젤의 전반적인 생체적합성 및 낮은 단백질 결합 능력을 감소시킬 수 도 있다. Cyclodextrin을 하이드로젤에 도입함으로써 하이드로젤의 성질을 보존하면서 동시에 소수성 약물 을 효과적으로 하이드로젤에 탑재할 수 있다.
Cyclodextrin은 외부는 친수성으로 되어 있어 전반적 으로 젤의 친수성을 유지시키며, 내부는 소수성으로 되어 있어 소수성 약물을 탑재하기에 용이하다.
Cyclodextrin을 하이드로젤에 grafting함으로써 약물 방출의 제어를 향상시킨다. Acrylic acid, N- isopropylacrylamide, 그리고 2-hydroxyethyl acrylate 등과 같은 vinyl 단량체를 acrylamidomethyl- 또는 acryloyl-기를 갖는 cyclodextrin에 공중합시켜 얻어진 하이드로젤은 triamcinolone acetonide, ibuprofen과 melatonin 등의 약물 탑재 효율과 방출을 촉진시켜 주 었다.
전망
약 50여년 전, 처음으로 하이드로젤의 의학적 적용 이후, 수많은 하이드로젤들이 의학, 약학, 화장품 산업 등 다방면에서 개발 및 연구되어 왔다. 특히, 하이드로 젤을 이용한 기술은 약물전달 분야에서 미국내 최다 인용특허를 기록할 정도로 많은 관심을 쏟고 있다.
하이드로젤은 대체적으로 생체적합성이 우수하지 만, 약물전달에 제한되는 여러 문제점들을 갖고 있고, 그것을 해결하기 위해 다양한 노력을 경주하고 있다.
물성의 향상을 통해 약물전달 기술에서 많은 진보가 있었으나, 임상적 적용을 위해 몇몇의 과제가 남아있 다. 온도감응성 젤의 경우, 바늘 안에서 젤화되는 문 제, 가교결합 젤의 경우에는 가교제가 바늘을 막거나 효과적으로 적절한 부위에 넣는 방법이나 독성 등의 문제들이 존재한다. 이의 해결과 임상에의 적용을 위 해 젤화의 특성과 주위 조직과의 적합성을 갖는 새로 운 전략이 필요할 것이다.
하이드로젤의 방출거동은 가장 큰 이슈이다. 최근 에 질병의 분자생물학적 기전이 많이 밝혀짐에 따라 단백질 약물을 포함한 환경에 민감한 약물들에 대한 전달 기술에 대한 관심이 고조되고 있는데, 소수성 분 자를 하이드로젤에 도입하여 서방출을 유도하지만, 활성 저하를 포함한 여러 문제점들이 존재한다. 따라 서 그들의 활성에 영향을 주지 않으면서 활성화된 형 태로 천천히 지속적으로 방출하는 연구가 필요하며, 하나의 대안으로써 복합체 형성이나 캡슐화를 들 수 있다.
하이드로젤을 통한 약물전달에 있어서 해결해야 하 는 과제들을 효과적으로 수행함으로써, 인간의 필요 에 부응하는 새로운 하이드로젤의 개발이 앞당겨질 것이다.
나노입자를 이용한 약물전달 기술
권 익 찬
한국과학기술연구원 의과학센터, [email protected]
개요
고령화 복지 사회로의 진입에 따라 각종 질병에 효 과적이고 경제적인 치료가 요구되고 있어 약물전달
(DDS) 기술을 이용한 환자(개인)의 상태에 따라 필 요한 양을, 필요한 곳에 적절하게 투여하는 맞춤형 의 료가 도래할 것으로 전망되면서 기존 치료 목적뿐만
