Synthesis of Methoxy Poly(ethylene glycol)/Polyesters Diblock Copolymers and Evaluation of Micellar Characterization as Drug Carrier

메톡시 폴리(에틸렌 글리콜)/폴리에스테르 블록공중합체의 합성 및 미셀 특성 비교

  • Hyun, Hoon (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Team, Chonbuk National University) ;
  • Yang, Jae-Chan (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Team, Chonbuk National University) ;
  • Kim, Moon-Suk (Medicinal Science Division, Korea Research Institute of Chemical Technology) ;
  • Lee, Hai-Bang (Medicinal Science Division, Korea Research Institute of Chemical Technology) ;
  • Khang, Gil-Son (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Team, Chonbuk National University)
  • 현훈 (전북대학교 BK-21 고분자 BIN 융합연구팀) ;
  • 양재찬 (전북대학교 BK-21 고분자 BIN 융합연구팀) ;
  • 김문석 (한국화학연구원 생체분자전달제어연구팀) ;
  • 이해방 (한국화학연구원 생체분자전달제어연구팀) ;
  • 강길선 (전북대학교 BK-21 고분자 BIN 융합연구팀)
  • Published : 2006.11.30

Abstract

Diblock copolymers consisting of methoxy Poly (ethylene glycol) (MPEG) and poly (${\epsilon}-ca$ prolactone) (PCL), poly(${\delta}-valerolactone$) (PVL), poly(L-lactide) (PLLA), or poly(L-lactide-co-glycolide) (PLGA) were prepared to compare the characterization of diblock copolymers as a drug carrier. MPEG-PCL, MPEG-PVL, MPEG-PLLA, and MPEG-PLGA diblock copolymers were synthesized by the ring-opening polymerization of ${\epsilon}$-caprolactone or ${\delta}$-valerolactone in the presence of $HCl{\cdot}Et_2O$ as a monomer activator at room temperature and by the ring-opening polymerization of L-lactide or a mixture of L-lactide and glycolide in the presence of stannous octoate at $130^{\circ}C$, respectively. The synthesized diblock copolymers were characterized with $^1H-NMR$, GPC, DSC, and XRD. The micellar characterization of MPEG-polyester diblock copolymers in an aqueous phase was carried out by using NMR, dynamic light scattering, AFM, and fluorescence techniques. Most micelles exhibited a spherical shape in AFM. Thus, ore confirmed that the micelles formed with MPEG-polyester diblock copolymers have possibility as a potential hydrophobic drug delivery vehicle because a hydrophobic drug could be preferentially distributed in the micelle core.

메톡시 폴리(에틸렌 글리콜)(MPEG)과 생분해성 폴리에스테르 계열의 폴리카프로락톤(PCL), 폴리발레로락톤(PVL), 폴리락타이드(PLLA) 및 폴리 (락타이드-co-글리콜라이드) 공중합체(PLGA)로 이루어진 블록공중합체의 합성 및 특성을 비교하였다. MPEG-PCL과 MPEG-PVL 블록공중합체는 단량체 활성화제로서 $HCl{\cdot}Et_2O$의 존재 하에 상온에서 카프로락톤(${\epsilon}-CL$)과 발레로락톤(${\delta}-VL$)의 개환중합에 의해 합성하였으며, MPEG-PLLA와 MPEG-PLGA 블록공중합체는 $Sn(Oct)_2$의 존재 하에 $130^{\circ}C$에서 락타이드(L-LA)와 PLGA의 개환중합에 의해 합성하였다. 합성된 블록공중합체는 $^1H-NMR$, GPC, DSC 및 XRD의 측정을 통해 특성을 분석하였다. 합성된 NPEG-폴리에스테르 블록공중합체의 수용액 상에서의 미셀 특성은 $^1H-NMR$, 광산란기, 원자 현미경 및 형광 측정기를 이용하여 확인하였다. 원자 현미경을 통해 관찰된 미셀의 형태는 대부분의 블록공중합체에서 구형으로 존재함을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 미셀의 특성 비교를 통해 폴리에스테르 블록의 종류에 따라 열적 특성, 결정화도, 임계 미셀 농도 및 미셀의 직경이 다르게 나타남을 확인할 수 있었으며, MPEG-폴리에스테르 블록공중합체의 미셀내부에 선택적으로 소수성의 약물을 분포시킬 수 있으므로 소수성 약물 전달체로서의 가능성을 확인하였다.

Keywords

References

  1. D. E. Discher and A. Eisenberg, Science, 297, 967 (2002) https://doi.org/10.1126/science.1074972
  2. B. M. Discher, Y. Y. Won, D. S. Ege, J. C. Lee, F. S. Bates, D. E. Discher, and D. A. Hammer, Science, 284, 1143 (1999) https://doi.org/10.1126/science.284.5417.1143
  3. I. Bakker-Woudenberg. Int. J. Antimicrob. Agents, 19, 299 (2002) https://doi.org/10.1016/S0924-8579(02)00021-3
  4. V. P. Torchilin, Adv. Drug Delivery Rev., 54, 235 (2002) https://doi.org/10.1016/S0169-409X(02)00019-4
  5. A. S. Hoffman, Adv. Drug Delivery Rev., 54, 3 (2002) https://doi.org/10.1016/S0169-409X(01)00239-3
  6. E. W. Merrill and E. W. Salzman, J. Am. Soc. Artit. Intern. Organs. 6, 60 (1983)
  7. J. H. Lee, J. Kopecek, and J. D. Andrade, J. Biomed. Mater. Res., 23, 351 (1989) https://doi.org/10.1002/jbm.820230306
  8. L. Zhang, C. C. Chu, and I. H. Loh, J. Blamed. Mater. Res., 27, 1425 (1993) https://doi.org/10.1002/jbm.820271110
  9. M. Strock, K. H. Orend. and T. Schmitzrixen, Vase. Surg., 27, 413 (1993)
  10. Y. H. Cha, H. Hyun, J. H. Lee, S. C. Jeong, I. B. Song, B. Lee, M. S. Kim, G. Khang, J. M. Rhee, and H. B. Lee, Tissue Eng. Reg. Med., 2, 368 (2005)
  11. B. M. Jeong, S. W. Kim, and Y. H. Bae, Adv. Drug Delivery Rev., 54, 37 (2002) https://doi.org/10.1016/S0169-409X(01)00242-3
  12. S. K. Kim, S. H. Kim, H. R. Lee, M. H. Cho, M. S. Kim, G. Khang, and H. B. Lee, Tissue Eng. Reg. Med., 2, 388 (2005)
  13. S. K. Kim, K. D. Hong, J. W. Jang, S. J. Lee, M. S. Kim, G. Khang, I. W. Lee, and H. B. Lee, Tissue Eng. Reg. Med., 1, 149 (2004)
  14. F. Yao, Y. Bai, Y. Zhou, C. Liu, H. Wang, and K. Yao, J. Polym. SCi:; Part A: Polym. Chem., 41, 2073 (2003) https://doi.org/10.1002/pola.10756
  15. M. H. Cho, S. K. Kim, H. Hyun, Y. N. Shin, M. S. Kim, B. Lee, J. S. Lee, G. Khang, H. B. Lee, and I. Lee, Tissue Eng. Reg. Med., 3, 46 (2006)
  16. H. S. Seong, D. S. Moon, G. Khang, and H. B. Lee, Polymer (Korea), 26, 128 (2002)
  17. T. K. An, H. J. Kang, D. S. Moon, J. S. Lee, H. S. Seong, J. K. Jeong, G. Khang, and H. B. Lee, Polymer (Korea), 26, 670 (2002)
  18. H. S. Choi, G. Khang, H. Shin, J. M. Rhee, and H. B. Lee, Int. J Pharm., 234, 195 (2002) https://doi.org/10.1016/S0378-5173(01)00968-1
  19. H. Suh, B. Jeong, R. Rathi, and S. W. Kim, J. Biomed. Mater. Res., 42, 331 (1998) https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4636(199811)42:2<331::AID-JBM19>3.0.CO;2-L
  20. S. W. Choi, S. Y. Choi, B. Jeong, S. W. Kim, and D. S. Lee, J. Polym. Sci; Part A: Polym. Chem., 37, 2207 (1999) https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-0518(19990701)37:13<2207::AID-POLA35>3.0.CO;2-0
  21. M. H. Kang and Y. H. Bae, Polymer, 40, 6147 (1999) https://doi.org/10.1016/S0032-3861(98)00822-2
  22. Y. X. Li, V. Christian, and T. Kissel, J. Control. Rel., 32, 121 (1994) https://doi.org/10.1016/0168-3659(94)90050-7
  23. Y. K. Sung and S. W. Kim, Korea Polym. J., 8, 199 (2000)
  24. H. Ge, Y. Hu, X. Jiang, D. Cheng, Y. Yuan, H. Bi, and C. Yang, J. Pharm. Sci., 91, 1463 (2002) https://doi.org/10.1002/jps.10143
  25. M. H. Huang, S. Li, D. W. Hutmacher, J. T. Schantz, C. A. Vacanti, C. Braud, and M. Vert, J. Biomed Mater. Res. Part A, 69, 417 (2004)
  26. H. S. Kang, M. S. Shin, J. D. Kim, and J. W. Yang, Polymer Bulletin, 45, 39 (2000) https://doi.org/10.1007/s002890070054
  27. M. S. Kim, H. Hyun, Y. H. Cho, K. S. Sea, W. Y. Jang, S. K. Kim, G. Khang, and H. B. Lee, Polymer Bulletin, 55, 149 (2005) https://doi.org/10.1007/s00289-005-0410-5
  28. M. S. Kim, K. S. Sea, G. Khang, and H. B. Lee, Macromol. Rapid Commun., 26, 643 (2005) https://doi.org/10.1002/marc.200400650
  29. M. S. Kim, K. S. Sea, G. Khang, S. H. Cho, and H. B. Lee, J. Polym. Sci; Part A: Polym. Chem., 42, 5784 (2004) https://doi.org/10.1002/pola.20430
  30. K. Shimizu, H. Wang, Z. Wang, G. Matsuba, H. D. Kim, and C. C. Han, Polymer, 45, 7061 (2004) https://doi.org/10.1016/j.polymer.2004.08.038