저분자 약물전달 향상을 위한 이차겔화 유도 주입형 하이드로젤
Nanogel-induced secondary gelation in injectable hydrogels for enhanced small-molecule drug delivery
- 주제어 (키워드) 주입형 하이드로젤 , 나노젤 , 이차 젤화 , 저분자 약물 전달 , Injectable hydrogels , Nanogels , Secondary gelation , low molecule drug delivery
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김형준
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000079521
- UCI I804:11029-000000079521
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
주입형 하이드로젤은 특히 약물 전달 시스템과 같은 생체의학 분야에서 높은 잠재력을 가진 소재로 주목받고 있다. 본 연구에서는 이러한 응용을 위해 설계된 나노 크기의 하이드로젤(nanogel)의 합성과 이차 겔화 과정을 탐구하였다. 이차 겔화의 핵심 요인으로는 radical source 역할을 하는 peracid 와 미반응 acrylate 가 있으며, 체온(약 37℃)에서 peracid 가 분해되어 radical 을 생성하고, 이 radical 이 미반응 acrylate 와 결합하여 추가적인 겔 형성을 유도한다. 나노젤은 낮은 점도를 가져 주입이 용이하며, 주입 후 빠른 sol-gel 전이를 통해 높은 기계적 물성을 가지는 하이드로젤 매트릭스를 형성한다. 그러나 주입 후 나노젤이 확산으로 인해 원하는 부위에서 머무르지 못하는 문제를 해결하기 위해, UV 조사나 37℃의 온도 조절을 통해 peracid 를 부분적으로 분해하여 초기 jamming 현상을 유도하였다. 이를 통해 나노젤의 모듈러스를 증가시켜 확산을 억제하였으며, 높은 전단력이 가해져도 self-healing 특성을 나타내 안정적인 주입형 하이드로젤로 작용함을 확인하였다. 또한, 나노젤에 저분자 약물인 레보플록사신(약 2nm)을 로딩하여 약물 전달 테스트를 수행하였다. 나노젤 합성 방식을 조정함으로써 물리적 특성(모듈러스, 기공 크기 등)과 약물 방출 특성을 정밀하게 제어할 수 있었다. 본 연구 결과는 합성된 나노젤이 약물 전달 시스템 개발에 효과적으로 활용될 수 있는 가능성을 제시하며, 주입형 하이드로젤로서의 응용성을 제시한다.
more초록 (요약문)
Injectable hydrogels have garnered significant attention for their potential applications in biomedical fields, particularly in drug delivery systems. This study explores the synthesis and secondary gelation of nano-sized hydrogels (nanogels) designed for such applications. The key factors enabling secondary gelation include peracid, which acts as a radical source, and unreacted acrylate groups. At physiological temperatures (~37°C), peracid undergoes decomposition to produce radicals that react with unreacted acrylates, facilitating additional gel formation. The nanogels exhibit low viscosity, allowing for easy injection, followed by a rapid sol-gel transition to form mechanically robust hydrogel matrices. To address the issue of diffusion-related loss while post-injection, strategies such as partial peracid decomposition using UV irradiation or controlled heating were employed. These methods induced initial jamming, enhancing modulus and preventing undesired diffusion. The resultant hydrogels displayed self-healing properties, ensuring structural integrity under high shear forces during injection. For proof-of-concept, the nanogels were loaded with levofloxacin, a small-molecule drug (~2 nm), to evaluate their drug delivery performance. Modifications to the nanogel synthesis process enabled fine-tuning of physical properties, such as modulus and porosity, allowing precise control over drug release profiles. These findings demonstrate that the synthesized nanogels are highly adaptable and effective as injectable hydrogel matrices for controlled drug delivery. This study highlights the potential of nanogels as versatile platforms in the development of advanced drug delivery systems, paving the way for further research and clinical applications.
more목차
1. 서론 2
1.1 하이드로젤 2
1.2. 주입형 하이드로젤 3
2. 나노젤 합성 및 분석 6
3. 나노젤의 이차겔화 8
3.1. 나노젤의 이차겔화 매커니즘 8
3.2. Aldehyde 제거 13
3.3. Jamming 유도 16
4. 약물방출 실험 19
4.1. 나노젤의 약물방출 결과 19
4.2. 나노젤의 pore size 조절 22
5. 결론 및 고찰 24
5.1. Summary 24
5.2. Future work 25
5.2.1. 초음파를 이용한 peracid 분해 촉진 25
5.2.2. Thiol-Michael addition 을 통한 나노젤의 이차겔화 27
Reference 32
