Applied Chemis띠I ，

Vol. 12, No. I, May 2(뼈， 21-24

이를 complex 혈형에 의환 CisplatinOI 톨핍된 CarboxymethylChitosan 나노밑짜의체훌

날절표 · 김동곤 · 정영일 장미경 · 냐재훈*순천대학교 공과대학 고분자공학과

Preparation of Cisplatin-Loaded Carboxymethyl ChitosanNanoparticles

loung-Pyo Nam . Dong-Gon Kim· Young-II leong . Mi-Kyeong lang· lae-Woon Nah*Department of Polymer Science and Engineering. Sunchon National University.

Suncheon. leonnam 540-742. Korea(E-mail jwnah@sunchon.ac.kr)

ABSTRACT

Carboxymethyl chitosan (CMCh) was prepared by chemical reaction

with mono-chloroacetic acid and glyoxylic acid to low molecular

weight water soluble chitosan (LMWSC) of C6-0H (a-Carboxymethyl

chitosan) and C2-NH2 (N-Carboxymethylc chitosan) group to apply

as gene and drug carrier. Cisplatin (cis -dichlorodiammineplatinum (II):

CDDP) is one of the most widely used antitumor drugs in the

treatment of a variety of solid tumors. CDDP loaded CMCh (Cis -CMCh)

nanoparti c1es were prepared by ion -complex and investigated by DLS

(dynamic light scattering) measuremen t. The average diameter , drug

content, and drug loading efficiency of Cis-CMCs-NP were 300.5nm ,

7.1% (w/w) , and 76.0% , respectively.

1. 서 론

본 연구에서 사용된 키토산(chitosan) 은 셀룰로오스 (cellulose) , 키틴 (chitin) 과 함께 지구

상에 가장 많이 존재하는 천연 고분자 물질로써 최근에 천연 기능성 소재로 주목을 받고 있

는 재료이다. 키토산은 오징어의 연골， 게나 새우등 갑각류의 외피에 존재하는 키틴을 탈­

아세틸화시켜 얻어지는 물질로서， 단량체인 글루코사민이 β -1 ,4 로 결합된 천연 고분자이

다(1) . 키토산과 그 유도체는 수 처리용 응집제， 화장품 생의약품， 화장품 원료， 농업분야，

식품산업 둥 다양한 분야에 널리 응용되고 있다. 또한 그자체로서 당료 효과， 상처 치료효

과， 그리고 항균활성 등의 다양한 생리활성을 갖고 있다 (2 ， 3) , 특히 수용액 하에서 양이온

성을 띄기 때문에 음이온성을 띄는 유전자 물질과 복합체를 형성할 수 있고， 이를 이용하는

키토산 또는 키토산 유도체의 유전자 전달체로의 연구가 활발히 진행되고 있다(4 ， 5) ，

본 연구에서는 천연고분자로서 생분해성， 생체적합성， 무독성을 가지는 키토산을 보다 폭

넓게 이용하기위하여 모노클로로아세트산(mono-chloroacetic acid) 과 글라이육실산

(glyoxylic acid)을 이용하여 carboxymethyl group를 도입시켜서 카르복시메틸 키토산

(Carboxymethyl Chitosan)을 제조하였고， 시스플라틴의 제한적인 측면을 개선하기위하여

유기용제의 사용 없이 이용 결합(ion-complex)을 통하여 봉입시킴으로써 시스플라틴의 증

류수에 대한 용해성을 향상시키고 인체 내 부작용을 줄인 약물 전달체를 제조하고자 하였

21

22 남정표·김동곤·정영일·장미경·나재운

다.

2. 실 험

Cis-CMCh 나노업자의 제조

번저 제조된 O-CMCh , N,O-CMCh 50 mg씩 각 1개의 sample과 N-CMCh 50 mg씩 3

개의 sample을 증류수 5 ml에 용해 시킨후 30분 동안 반웅 시킨다. O-CMCh와

N ，O-CMCh의 경우 10 mg, N-CMCh의 경우 각 sample에 5 mg , 10 mg , 20 mg의

cisplatin을 solid한 형태로 첨가한 후 3day 동안 반웅 시켰다. 반웅 후 투석 (MWCO

3500) 을 통하여 반응 후 생성된 NaCl을 제거 하였다. NaCl을 제거 후 회수된 반응물을 동

결건조 하여 고체 형태의 Cis-CMCh 입자를 얻었다.

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그링 1. Scheme of Cis-NCMCh(a) and Cis-OCMCh(b).

Cis-CMCh의 입자 크기 및 Zeta potential 측정

cisplatin이 봉입된 카르복시메틸 키토산의 입자 크기와 분포는 광산란법을 이용하여 측정

하였다. 측정을 위하여 제조된 Cis-CMCh를 1 mg/ml의 농도로 중류수에 분산시킨후

ELS-8000 electrophoretic LS spectrophotometer (Otsuka electronics Inc. , Japan)를

사용하여， scattering 각도는 90· 로 고정하고 He-Ne 레이저로 측정하였다.

약물 합량 및 봉업 효율 측정

약물함량 및 봉입효율은 Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometer

OCP-AES , OPTIMA 4300DV , Perkin Elmer , Co. Ltd. , USA)를 이용하여 측정하였다.

약물함량 및 봉입효율을 측정하기 위하여 1.0 mg의 나노입자를 5 ml 의 0.3 M NaCl 용

액에 분산하여 3일동안 4 't에서 자석식교반기를 이용하여 교반한 후 측정에 이용하였다.

비교군으로서 CMCh 1.0 mg을 5 ml의 0.3 M NaCl에 녹인 후 통일한 방법으로 교반하여

사용하였다. 약물의 함량과 봉입효융은 아래의 식을 사용하여 계산하였다.

웅용화학， 제 12 권 제 1 호， 2008

pr멍aration of Cis미atin- Load어 Carboxymethyl Chitosan Nan때때des

Amount of Cisplatin in the nanoparticle

23

Drug contents =Total weight of Cis-CMCh nanoparticle

x 100

Loading efficiency =

Residual amount of Cisplatin in the nanoparticle

x 100

Feeding amount of Cisplatin

3. 결파 및 토론

본 연구에서 시스플라틴과 CMCh를 혼합하변 CMCh의 carboxyl그룹과 시스플라틴의 CI

기의 ion complex 형성에 의해 나노입자를 형성할 것으로 사료되며 그 모식도를 Figure 1

에 나타내었다. 시스플라틴과 각각 NCMCh , OCMCh를 혼합하여 ion complex에 의해 나노

입자를 만들었으며 그 결과를 Table 1 에 나타내었다.

표1. Characterization of CIS-incorporated CMCh nanoparticles

Polyme꺼cirplatinwe핑At ratio Drna cont81ll‘Loadina Partide Size(nm)

Zeta

Sample(mglmg) ("I.,wIw)

effciellCJ potellti꾀

(%,wIw) Wt Conv.(wt) No cOllv.(no) (m끼

5015 7.1% 76% 269.1 土5 1. 8 244.0±42.7 13.76

Cis-NCMCh 5α10 12% 68'1‘ 1036.4土 184.5 956.6土 149.6 2.41

5이20 15% 440/, 120 1. 5土223.4 1099.6±181.4 177

C,s-OCMCh IO 5α10 11% 61% Iτ72.0土124.0 1340.0土 ·25.57

Table 1 에서 보는 바와 같이 NCMCh의 양을 50 mg으로 고정하고 시스플라틴의 양을 증

가시켰을때 Drug contents는 증가하였지만 loading efficiency는 상대적으로 상당 폭 감소

하는 것을 알 수 있었다. 또한 시스플라틴의 양을 중가시킴에 따라 입자의 크기도 상대적으

로 증가하는 것을 알 수 있었다. 반면에 시스플라틴의 함량이 증가할수록 Zeta potential은

감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 약물의 함량이 증가하면서 상대적으로 NCMCh의

carboxymethyl 그룹이 시스플라틴과 ion complex를 이루는 비율이 증가하면서 free

carboxymethyl 그룹으로 남아있는 비율이 줄어옮과 동시에 시스플라틴의 아빈기들의 양이

늘어 나기 때문으로 사료된다. 또한 NCMCh대신 OCMCh를 사용하였을 경우 NCMCh에 비

하여 Drug contents와 loading efficiency가 약간 감소하였는데 이는 OCMCh의 경우 유리

아빈그룹( free amine group)이 남아 있어 carboxyl 그룹과의 상호 이용결합의 가능성이

있기 때문에 상대적으로 시스플라틴이 이옹결합에 참여할 기회가 줄어들었기 때문으로 사료

된다. 또한 입자의 크기 또한 가장 큰 크기를 보였다.

Applied Chemis따， Vol. IZ, No. 1, ~뼈

남정표·김동곤·갱영일·장미경·나재운

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그림 2. Particle size distribution of Cis-NCMCh5(a), Cis-NCMChlO(b) , Cis-NCMCh20(c)

and Cis-OCMCh lO(d).

Figure 2는 시스플라틴을 담지한 CMCh 나노입자의 크기분포도를 보인 것으로서 시스플

라틴을 담지하지 않은 CMCh 자체는 입자의 크기를 측정 할 수 없었다 (data not shown).

반면에 시스플라틴을 담지한 나노입자 경우 단분산 형태의 고른 업자분포도를 얻을 수 있었

다.

4. 결 론

본 연구에서는 시스플라틴과 CMCh를 혼합하여 CMCh의 carboxyl그룹과의 ion complex

형성에 의해 나노입자를 제조하였다. 시스플라턴의 양을 증가시켰을때 drug contents는 증

가하였지만 loading efficiency는 감소하였으며 입자의 크기는 중가하고 Zeta potential은

감소하는 것을 알 수 있었다. 또한 나노입자의 사이즈 측정결과 시스플라틴의 양을 증가시

켰을때 입자의 크기가 커짐을 확인할 수 있었고， NCMCh 와 OCMCh의 경우 NCMCh에 비

해 OCMCh에 시스플라틴을 봉입 시켰을때 사이즈가 더 큰 것을 확인할 수 있다.

참고문헌

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scission of chitosan in the absence and presence of dioxygen. J. Agric. Food Chern. , 4t , 431 (1993)

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5. M. Lee, J. Nah , Y. Kwon , J. Koh , K. Ko , S. W. Kim , Water-soluble and low molecular weight

chitosan-based plasmid DNA delivery, Pharmaceutical Research , 18, 427 (2001)

2.

용용화학， 제 12 권 제 1 호，2(뼈