Non-viral vectors, including lipid- or polymer-based systems, have attracted much attention to date as a gene delivery vehicle, due to safety issues with viral vectors. Chitosan, a naturally existing cationic polymer, has shown great potential as a gene delivery carrier, as it has low immunogenicity and toxicity, excellent transcellular transport ability, and is relatively easy to chemically modify. This review summarizes and discusses the general features of chitosan and its applications as a delivery carrier of DNA and RNA.
본 연구에서는 최근 많은 분야에서 응용되고 있는 형광물질인 양자점을 생명고분자인 키토산과 반응시켜 얻은 나노입자와 금속성 골드 나노입자, 그리고 실버 나노입자로 외부를 코팅하여 나노약물 전달체를 얻을 수 있었다. 키토산은 생체고분자로써 무독성이며 인체적합성 고분자이다. 양자점은 2~10 nm의 크기를 가지는 반도체성 나노입자이다. 양자점은 생명분자나 생명단백질의 비슷한 크기를 갖으며, 그 크기에 따라 알맞은 가시광선 영역의 빛을 발산할 수 있도록 조절 가능하므로, 세포 바이오 마킹, 약물전달체 등에 효과적으로 쓰일 수 있다. 따라서 키토산 나노입자 말단의 아민기와 양자점의 카르복실기가 아미드결합을 형성하여 반응하게 조절하였다. 양자점의 독성을 완화시키기 위해 코팅재료로 사용된 금속성 나노입자 중 골드나노입자는 약 5~10 nm의 크기를 가지고 있고, 인체에 무해하고 음전하를 띄어서 양전하를 띈 고분자와 쉽게 복합체를 형성할 수 있는 장점이 있다. 향균성으로 잘 알려진 실버나노입자는 약 5 nm의 크기를 가지고 있고, 은 나노입자로 코팅을 하면 미생물 감염을 미리 방지 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서 만들어진 QDs-키토산-골드 & QDs-키토산-실버 나노쉘의 입자크기는 약 100 nm의 크기를 갖었으며, 목적하는 바 형광특성을 잘 보여주고 있었다. 이러한 입자들은 정전기적 상호작용에 의하여 각각 골드나노입자와 실버나노입자로 코팅되어 나노 약물전달체로 완성할 수 있었다.
Two types of injectable system using thermosensitive chitosan (chitosan-g-NIPAAm), hydrogel and microparticles (MPs)-embedded hydrogel were developed as drug carriers for controlled release and their pharmaceutical potentials were investigated. 5-Fluorouracil (5-FU)-loaded, biodegradable PLGA MPs were prepared by a double emulsion method and then simply mixed with an aqueous solution of thermosensitive chitosan at room temperature. All 5-FU release rates from the hydrogel matrix were faster than bovine serum albumin (BSA), possibly due to the difference in the molecular weight of the drugs. The 5-FU release profile from MPs-embedded hydrogel was shown to reduce the burst effect and exhibit nearly zero-order release behavior from the beginning of each initial stage. Thus, these MPs-embedded hydrogels, as well as thermosensitive chitosan hydrogel, have promising potential as an injectable drug carrier for pharmaceutical applications.
The experiment was designed to investigate the sustained release dosage form of silymarin (SL) from chitosan (CS) carrier. Solid dispersed system was prepared by mixing the drug with chitosan. This solid dispersed system was cross-linked by glutaraldehyde, formaldehyde, acetaldehyde and butylaldehyde, respectively. The dissolution rates of these preparations were compared with each other in vitro. The silymarin was mired with anionic alginate gel and bead was prepared by dropping this mixture to cationic chitosan solution including calcium chloride. Chitosan encapsulated alginate bead after drying in the oven was investigated for the dissolution rate. The dissolution rate of SL-CS mixture was delayed with increase in the amounts of CS and the concentration of aldehyde. The effect on the delay of dissolution rate was in the increasing order of formaldehyde, glutaraldehyde, acetaldehyde, butylaldehyde. The dissolution rate of chitosan encapsulated alginate bead was parallel with the concentration of chitosan in diluted hydrochloric acid solution and delayed with increase in the concentration of chitosan in phosphate buffer solution.
물에 잘 녹지 않는 고분자량의 키토산을 가수분해하여 수용성을 갖는 저분자량 키토산을 제조하였다. 키토산을 효율적인 유전자 전달체로 개발하기 위하여 항산화제의 일종인 리포산과 결합하여 빗살 형태의 공중합체를 제조하였다. 양친성을 가지는 공중합체는 수용액 상에서 자기조립을 하여 나노입자를 형성하였다. 나노입자의 평균크기는 217.6 nm이었고 유전자와 복합체를 이루었을 때의 평균크기는 170 nm로 나타났다. 새롭게 만들어진 키토산-리포산 공중합체는 낮은 세포독성을 나타내었고 순수한 키토산에 비하여 10배 정도 높은 형질 발현효율을 보여주었다.
생체적합성을 가진 키토산과 강력한 항산화제로 알려진 리포산을 합성하여 만든 양친매성 고분자를 이용하여 약물전달시스템으로서의 응용 가능성을 알아보았다. 수용액 상에서 자기조립의 성질을 가지는 양친매성 고분자는 나노입자를 형성하고 이 입자 안에 항암제로 널리 쓰이는 5-fluorouracil을 고체분산법을 이용하여 봉입하였다. 최적의 약물전달체를 얻기 위하여 키토산에 결합된 리포산의 비율을 조절하여 입자크기 및 약물봉입률을 비교하였다. DLS를 이용하여 측정한 나노입자는 약 250 nm 정도의 크기를 가졌고 그 봉입률은 10% 내외로 측정되었다. 42%의 리포산 치환율을 가지는 공중합체가 약물전달체로서 가장 우수한 성능을 보여주었다.
키토산 캐리어의 분자량차이에 따른 ${\alpha}$-cypermethrin 두 제형(Nano M.W. 3,000과 30,000)과 키토산 함량차이에 따른 etofenprox 두 가지 채형(Nano M.W. 30,000의 70%와 80%)의 처리후 경과일에 따른 목화진딧물과 복숭아혹진딧물의 살충율과 재체군증가율을 조사하여, 서방형 제형의 키토산 캐리어 나노제형 살충제의 실용화 가능성을 검토하였다. ${\alpha}$-cypermethrin 나노제형은 목화진딧물에 대해 처리 후 14 일이 경과했음에도 40% 정도의 살충율을 유지하고 있어 처리 후 시간이 경과했음에도 캐리어를 통한 살충제의 용출이 조절되는 것으로 확인되었다. 처리 후 4일까지는 나노타입간 차이를 보이지 않았으나, 처리 후 14 일 이후부터 키토산 분자량차이에 따른 제형간 차이를 보였는데, 키토산분자량 30,000 제형이 개체군증가율 -0.037로 3,000제형의 개체군증가율인 0.218보다 훨씬 낮아 살충효과의 지속성을 확인할 수 있었다. etofenprox는 두 종 모두의 진딧물에 대해 나노제형의 살충효과의 지속효과가 확인되지 않아 서방형 나노제형으로서 적합하지 않는 것으로 나타났다.
Chitin is a natural biopolymer that, with its derivative chitosan, has been represented as a biomaterial with considerable potential in wide ranging medical applications. But there are some limitations in using chitosan as attained, for instance, the problem of water solubility$^1$. In order to use chitosan in various applications (e.g. drug carrier), chemical modifications are often necessary$^2$. (omitted)
Chitosan is a dietary fiber because of a linear polysaccharide composed of $\beta-(1{\rightarrow}4)$-linked 2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose. In this study, control release system of vitamin C has been estimated in chitosan molecular network as a vitamin C carrier of controlled release. The amount of released vitamin C were decreased in higher amount of chitosan concentration. Especially, vitamin C were slowly released from chitosan solution in dialysis membrane when compared with vitamin C solution alone in dialysis membrane. These result assumed that chitosan driving force is dependent on chitosan molecular weight and cationic property of amino group with anionic property of vitamin C.
이 논문에서는 콘크리트 내 미생물을 보호하는 최적의 미생물 담체로서 세포 친화적이며 높은 수분 흡수율과 미생물의 생체광물형성 조건을 효과적으로 부여하면서 균일한 제작 및 보관이 가능한 키토산 기반 고분자 미생물 비드 담체를 개발·최적화하고 이를 적용한 모르타르의 자기치유성능을 분석하였다. 원형 모양의 미생물 내생포자를 혼입하기 위하여 키토산과 알지네이트 고분자를 조합한 원형 형태의 미생물 비드 담체를 개발하였으며, 담체 내 조성물질의 조절로 탄산칼슘 생성량을 능동적으로 조절할 수 있었다. 키토산을 포함한 하이드로젤 비드담체에서 생체광물 형성량과 결정의 크기가 최대로 나타났으며, 이를 적용한 모르타르 균열의 경우, 균열 발생 후 96시간 이내에 최대균열폭 0.3mm의 균열이 자기치유가 완료됨을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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