Highly porous poly(D,L-lactic-co-glycolic acid) (PLGA) scaffolds were fabricated by a thermally induced phase separation (TIPS) method to deliver plasmid DNA in a controlled manner. A variety of TIPS parameters directly affecting pore structures and their interconnectivities of the scaffold, such as polymer concentration, solvent/nonsolvent ratio, quenching methods, and annealing time, were systematically examined to explore their effects on sustained release behaviors of plasmid DNA. Plasmid DNA was directly loaded into the inner pore region of the scaffold during the TIPS process. By optimizing the parameters, PLGA scaffolds releasing plasmid DNA over 21 days were successfully fabricated. DNA release profiles were mainly affected by the pore structures and their interconnectivities of the scaffolds. Plasmid DNA released from the scaffolds fully maintained its structural integrity and showed comparable transfection efficiency to native plasmid DNA. These biodegradable polymeric scaffolds capable of sustained DNA release can be potentially applied for various tissue engineering purposes requiring a combined gene delivery strategy.
Hydrogels composed of $Pluronic^TM$, water-soluble tri-block copolymers of poly(ethylene oxide-b-propylene oxide-b-ethylene oxide), were fabricated with and without vinyl group modified hyaluronic acid (HA) by a photo-polymerization method. Pluronic F127 was acrylated to form a macromer and cross-linked to form hydrogels. Combining the vinyl group conjugated HA to Pluronic macromer and UV irradiation time affected the mechanical property of Pluronic hydrogels. Swelling ratio, degradation, and rheological behaviors of hydrogels were investigated. When plasmid DNA was loaded in the hydrogels for a sustained delivery, various release profiles from hydrogels were attained by varying UV irradiation time and HA amounts. DNA was damaged by a long exposure to UV, but a short exposure to UV irradiation did not damage significantly and DNA did not lose its transfection activities during the release period.
본 연구에서는 생분해성 고분자로 제조된 고분자 매트릭스를 이용한 플라스미드 유전자의 제어 방출 시스템을 고안하였다. 락틱산과 글릭코릭 산의 공중합체를 열유도 상분리현상을 이용하여 생분해성의 다공성 고분자 지지체를 제조하였다. 이 고분자 지지체에 플라스미드 유전자를 봉합하여 방출 거동을 연구하였다. 지지체 제조 과정에서 고분자 지지체의 다공성과 내부 연결성에 영향을 주는 요인 중 냉각 온도와 속도가 가장 큰 요인임을 확인하였다. 냉각 온도와 냉각 속도, coarsening 효과 등에 따라 지지체의 다공성과 내부 연결성을 조절할 수 있었고, 이에 따라 플라스미드 유전자의 방출 거동 또한 조절할 수 있음이 확인되었다. 방출된 플라스미드는 구조적, 기능적 일체성을 유지하고 있음이 확인되었다.
다른 유전자 제어 방출 시스템으로서 플루로닉과 하이루론산의 광중합 하이드로젤 시스템을 연구하였다. 자외선 조사로 중합된 하이드로젤은 자외선 조사 시간에 따라 crosslinking의 정도와 기계적 물성이 달라짐이 확인되었다. 이 물성의 변화는 봉합된 플라스미드의 방출 거동에 영향을 줌이 관찰되었다. 적은 양의 자외선 조사로 중합된 하이드로젤은 자외선에 의한 플라스미드의 손상을 최소화시키면서 제어 방출 시스템으로서 잠재력을 갖고 있음을 확인하였다. 위 두 고분자 매트릭스는 유전자 전달 시스템으로서 응용이 가능할 것이다.
