Aqueous solution of PEO-PPO-PEO triblock copolymer has been studied as a drug delivery system since it shows temperature sensitive sol-gel transition. However, the disadvantages of this block copolymer system are the non-degradability and toxicity, which are important factors in drug delivery.
In this study, biodegradable 4arm star-shaped poly((DL-lactide-co-glycolid e)-b-ethylene glycol) (4arm PLGA-PEG) copolymers were prepared with varying the molecular weight and the relative hydrophobicity of PLGA block. 4arm PLGA-PEG were synthesized by the coupling reaction of two reactive precursors, a hydroxy terminated 4arm PLGA with α-monocarboxy-ω-monome thoxy poly(ethylene glycol) (CMPEG). The resulting star-block copolymers were characterized by $^1H $ and $^13C$ nuclear magnetic resonance, gel permeation chromatography, differential scanning calorimeter and thermogravity analyzer.
In high concentration solution, star-block copolymer showed temperature sensitive sol-gel transition behavior, which was confirmed by the tube tilting method. With increasing the molecular weight and the relative hydrophobicity of PLGA block, the sol-gel transition curve shifted to the left.
Micellization behavior of star-block copolymer in dilute solution was investigated by UV/Visible spectrometer and dynamic light scattering. Critical micellization temperature was determined by the dye solubilization method. The effective diameter of micelle was determined by DLS. The effective diameter was highly affected by temperature. With increasing temperature, the effective diameter increased dramatically. The distribution result obtained from DLS measurement confirmed that the micelle size discretely increased due to the packing like a multi-layered lipid.
PEO-PPO-PEO 삼중 공중합체 (Pluronic) 는 수용액상에서 온도 민감성 졸-겔 전이 거동을 보이게 되며, 이러한 전이는 약물 전달 운반체로서 많이 연구되었다. 그러나 Pluronic은 인체 내에서 생분해가 되지 않고 독성을 가진다는 단점을 가지고 있어서, 최근에는 이를 대체하기 위한 생분해성 블록 공중합체에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.
본 연구에서는, 인체 내에서 독성을 가지지 않으며 생분해성을 갖는 4arm 스타 모양의 PLGA-PEG 블록 공중합체를 합성하였으며, 이 때 소수성을 지닌 가운데 PLGA 블록의 분자량과 소수성 정도를 변화시켰다. 최종의 4arm 스타 PLGA-PEG 블록 공중합체는 말단이 수산기인 4arm 스타 모양의 PLGA와 말단이 카르복시산기인 CMPEG의 coupling 반응을 통해 얻어졌다. 이 얻어진 블록 공중합체는 핵자기 공명 분석법 ($^1H-, ^13C$) 으로 구조를 확인하였고, 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 분자량과 분자량 분포를 파악하였다.
합성된 4arm 스타 모양의 공중합체 수용액은 높은 농도의 수용액에서 온도 민감성 졸-겔 전이 거동을 나타내었다. 가운데 소수성 블록인 PLGA의 분자량과 소수성을 증가시킴에 따라 젤에서 졸로 전이되는 곡선이 왼쪽으로 이동하였는데 이를 통하여 PLGA 블록의 분자량과 소수성이 증가함에 따라 미셀의 부피가 증가함으로써 일정 온도에서 절에 형성되기 위한 농도가 작아졌음을 알 수 있었다.
묽은 용액에서의 미셀 형성 거동을 보기 위하여 UV/Visible spectrometer와 Dynamic light scattering (DLS)을 측정하였다. 미셀이 형성되는 임계 온도 (CMT)는 소수성 환경에서만 녹아 356 nm에서 흡수를 보이는 DPH라는 소수성 염료를 사용하여 UV/Visible spectrometer로 측정하였으며, 미셀의 크기는 DLS를 사용하여 관찰하였다. 미셀의 크기는 농도와 온도에 민감하게 변하였다. 특히 낮은 온도에서는 일정한 크기를 가지나, 온도가 상승함에 따라 급격히 크기가 커지는 현상을 보였다. DLS로부터 얻은 distribution 결과로부터 미셀의 크기가 연속적으로 증가하는 것이 아니라, multi-layered lipid구조를 형성하면서 불연속적으로 증가하는 것을 알았다.
