비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔, 그 제조방법 및 상기 하이드로겔을 포함하는 응용제품
Preparation of non-covalent interpenetrating network hydrogel and method for manufacturing product of it
특허 요약
본 발명은 초분자 하이드로겔에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가역적이고 프로그래밍된 동작을 나타낼 수 있는 두 개의 개별 초분자 네트워크를 포함하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔, 그 제조방법 및 상기 하이드로겔을 포함하는 응용제품에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
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제 17 항에 있어서,가시광선에 노출되면 상기 탄성계수가 98% 이상 회복되는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

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제 9 항에 있어서,36℃ 이상에서 로딩된 약물의 방출속도가 53.9 ± 2.0 h-0.5인 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

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제 9 항에 있어서,36℃ 이상에서 탄성계수가 11 ± 0.1kPa인 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

17

제 16 항에 있어서,UV-광 조사(003c# 365 nm)에 의해 상기 탄성계수가 60%이상 감소되는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

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천연 다당류 고분자로 이루어진 제1 초분자네트워크; 및 호스트-게스트 상호작용으로 형성된 다수의 호스트-게스트 복합체가 연속적으로 결합되어 이루어진 제2 초분자네트워크;를 포함하고, 상기 제1 초분자네트워크와 제2 초분자네트워크가 비공유적으로 상호 침투되어 결합된 구조를 갖는데, 상기 천연 다당류 고분자는 κ-카라기난, 알긴산, 키토산을 포함하는 셀룰로오스 유도체 그룹에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 호스트-게스트 복합체에서 호스트로 작용하는 호스트초분자는 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 쿠커비트릴(cucurbituril), 칼릭사린(calixarene), 크라운에터(crown ether), 필러아린 (pillararene)을 포함하는 고리형 분자로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 게스트분자는 아조벤젠(azobenzene), 스파이로파이란(spiropyran), 풀자이드(fulgide), 안트라센(anthracene), 다이아릴에틴(diarylethene)을 포함하는 광이성질체화 반응을 보이는 작용기로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나로서, 상기 다수의 호스트-게스트 복합체는 선형폴리머를 백본으로 하여 결합되는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

2

제 1 항에 있어서,상기 제1 초분자 네트워크는 열적으로 가역적인 형태 변형 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

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8

제 1 항에 있어서,상기 선형폴리머는 Poly(N-isopropylacrylamide), Poly(acrylamide), Poly(acylic acid), Poly(N,N-dimethylacrylamide), Poly(2-hydroxyethyl methacrylate)를 포함하는 아크릴 고분자 그룹에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

9

제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제1 초분자네트워크는 κ-카라기난으로 이루어지고, 상기 제2 초분자네트워크는 다수의 호스트-게스트 복합체가 Poly(N-isopropylacrylamide)를 백본으로 하여 결합되어 이루어지는데 상기 호스트-게스트 복합체는 사이클로덱스트린에 아조벤젠(azobenzene)이 포함되어 형성되는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

10

제 9 항에 있어서,동결 건조 후 평균 기공 직경이 2.8 ± 0.5 μm인 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

11

제 9 항에 있어서, UV 광 조사시 360 nm에서 흡수 강도가 감소하고, 감소된 상태에서 가시광선에 노출되면 92% 이상 회복되는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

12

제 9 항에 있어서,50% 투과율이 나타나는 운점은 27℃인 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

13

제 9 항에 있어서,3차원구조의 형성이 가능한 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

14

제 13 항에 있어서,상기 3차원구조는 절단된 상태에서 절단면이 서로 인접하면 재결합하는 자기치유성능을 갖는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

15

제 9 항에 있어서,25℃이하의 수성조건에서 외인성 화학물질 없이 완전 분해되고, 36℃ 이상의 수성조건에서 분해되지 않는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔.

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천연다당류 고분자가 용해된 제1전구체용액을 준비하는 단계;게스트분자용액과 호스트초분자용액을 혼합한 후 반응시켜 형성된 호스트-게스트복합체가 포함된 용액을 형성하는 단계;상기 호스트-게스트복합체가 포함된 용액에 선형폴리머용 단량체 및 중합개시제를 첨가하여 제2전구체용액을 준비하는 단계;상기 제1전구체용액과 제2전구체용액을 혼합한 후 제1 초분자 네트워크를 형성하여 겔화된 제3전구체를 준비하는 단계;상기 제3전구체에서 상기 중합개시제를 반응시켜 상기 선형폴리머용 단량체가 중합되면서 상기 호스트-게스트복합체와 가교되어 상기 제1 초분자 네트워크에 상호 침투적으로 제2 초분자 네트워크를 형성하여 상기 제1 및 제2 초분자 네트워크가 비공유적으로 상호 침투되어 결합된 구조의 비공유 이중 초분자 하이드로겔를 얻는 단계;를 포함하는데,상기 천연 다당류 고분자는 κ-카라기난, 알긴산, 키토산을 포함하는 셀룰로오스 유도체 그룹에서 선택되는 어느 하나이고,상기 호스트-게스트 복합체에서 호스트로 작용하는 호스트초분자는 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 쿠커비트릴(cucurbituril), 칼릭사린(calixarene), 크라운에터(crown ether), 필러아린 (pillararene)을 포함하는 고리형 분자 그룹에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 호스트초분자에 포함되는 게스트분자는 아조벤젠(azobenzene), 스파이로파이란(spiropyran), 풀자이드(fulgide), 안트라센(anthracene), 다이아릴에틴(diarylethene)을 포함하는 광이성질체화 반응을 보이는 작용기 그룹에서 선택되는 어느 하나로서, 상기 다수의 호스트-게스트 복합체는 선형폴리머를 백본으로 하여 결합되는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔 제조방법.

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천연다당류 고분자를 용매에 용해시킨 후 제1 초분자 네트워크를 형성하여 겔화된 제1전구체를 준비하는 단계;게스트분자용액과 호스트초분자용액을 혼합한 후 반응시켜 형성된 호스트-게스트복합체가 포함된 용액을 형성하는 단계;상기 호스트-게스트복합체가 포함된 용액에 선형폴리머용 단량체 및 중합개시제를 첨가하여 제2전구체용액을 준비하는 단계;상기 겔화된 제1전구체와 제2전구체용액을 혼합한 후 상기 중합개시제를 반응시켜 상기 선형폴리머용 단량체가 중합되면서 상기 호스트-게스트복합체와 가교되어 상기 제1 초분자 네트워크에 상호 침투적으로 제2 초분자 네트워크를 형성하여 상기 제1 및 제2 초분자 네트워크가 비공유적으로 상호 침투되어 결합된 구조의 비공유 이중 초분자 하이드로겔를 얻는 단계;를 포함하는데,상기 천연 다당류 고분자는 κ-카라기난, 알긴산, 키토산을 포함하는 셀룰로오스 유도체 그룹에서 선택되는 어느 하나이고,상기 호스트-게스트 복합체에서 호스트로 작용하는 호스트초분자는 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 쿠커비트릴(cucurbituril), 칼릭사린(calixarene), 크라운에터(crown ether), 필러아린 (pillararene)을 포함하는 고리형 분자 그룹에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 호스트초분자에 포함되는 게스트분자는 아조벤젠(azobenzene), 스파이로파이란(spiropyran), 풀자이드(fulgide), 안트라센(anthracene), 다이아릴에틴(diarylethene)을 포함하는 광이성질체화 반응을 보이는 작용기 그룹에서 선택되는 어느 하나로서, 상기 다수의 호스트-게스트 복합체는 선형폴리머를 백본으로 하여 결합되는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔 제조방법.

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제 20 항 또는 제 21항에 있어서,상기 선형폴리머용 단량체는 N-isopropylacrylamide(NIPAM), acrylamide, acylic acid, N,N-dimethylacrylamide, 2-hydroxyethyl methacrylate를 포함하는 아크릴 단량체 그룹에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔 제조방법.

25

제 20 항 또는 제 21항에 있어서,상기 제1 초분자 네트워크는 열적으로 가역적인 형태 변형 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔 제조방법.

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제 20 항 또는 제 21항에 있어서,상기 중합개시제는 과황산칼륨(potassium persulfate, KPS), 암모늄 퍼설페이트(APS), 2,2'-(azobis isobutyronitrile)(AIBN) 으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔 제조방법.

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제 20 항 또는 제 21항에 있어서,상기 호스트-게스트 복합체가 포함된 용액은 아조-아크릴아미드 용액과 β-cyclodextrin polymer (bCDP)용액을 혼합한 후 반응시켜 아조-아크릴아미드가 포함된 bCDP 복합체를 형성함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔 제조방법.

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제 27 항에 있어서,상기 천연다당류 고분자가 κ-카라기난이면, 칼륨이온에 의해 제1 초분자 네트워크가 형성되는 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔 제조방법.

29

제 27 항에 있어서,상기 선형폴리머용 단량체 및 중합개시제는 각각 N-isopropylacrylamide (NIPAM) 및 과황산칼륨(potassium persulfate, KPS)인 것을 특징으로 하는 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔 제조방법.

30

제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 중 어느 한 항의 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔 또는, 제 20 항 또는 제 21 항의 제조방법으로 제조된 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔을 포함하는 바이오잉크.

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제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 중 어느 한 항의 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔 또는, 제 20 항 또는 제 21 항의 제조방법으로 제조된 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔을 포함하는 약물전달체.

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제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 중 어느 한 항의 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔 또는, 제 20 항 또는 제 21 항의 제조방법으로 제조된 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔을 포함하는 스캐폴더.

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제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 중 어느 한 항의 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔 또는, 제 20 항 또는 제 21 항의 제조방법으로 제조된 비공유 이중 초분자 네트워크 하이드로겔을 포함하는 생체의학물질.

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제 33 항에 있어서,상기 생체의학물질은 표면 코팅층, 센서, 패치, 필러로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상을 구성하는 물질인 것을 특징으로 하는 생체의학물질.