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Applied Chemistry for Engineering, Vol.21, No.6, 593-602, December, 2010
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생체 내 특정 조직의 표적을 위한 키토산 유도체
Chitosan Derivatives for Target of Specific Tissue in the Body
장미경, 나재운†
  • 순천대학교 공과대학 고분자공학과
Mi-Kyeong Jang, and Jae-Woon Nah†
  • Department of Polymer Science and Engineering, Sunchon National University, Jeonnam 540-742, Korea
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초록
천연고분자물질로서 키토산(chitosan)은 생체적합성, 생분해성, 무독성과 같은 생체재료로서의 우수한 물리화학적 특성에도 불구하고 산(acid)으로 용해하여야 한다는 문제점으로 인해 유전질병이나 암과 같은 불치병의 치료를 위한 생리활성 물질의 생체 내 전달물질로서의 응용이 어려운 실정이다. 따라서 키토산의 이러한 문제점을 획기적으로 해결한 높은 반응성과 강한 양전하(+)를 띠고 있는 저분자량 수용성 키토산(low molecular weight water-soluble chitosan, LMWSC)을 이용하여 난용성 약물뿐만 아니라 치료유전자와 같은 생리활성물질을 안전하게 생체 내 표적위치에 운반할 수 있는 전달체를 제조할 수 있고, 인체 내 무해하고 치료효율이 높은 치료시스템을 개발할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 질병의 치료를 위해 무엇보다 중요한 인자는 특정 병소조직에만 발현되는 항원이나 수용체를 밝혀내고 이들 과 결합할 수 있는 항체나 리간드를 다양한 생체재료에 개질함으로써 질병 치료의 효율을 높이는 것이 가장 중요한 전략이라고 할 수 있다. 약물이나 유전자를 전달할 수 있는 많은 양이온성 합성고분자에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으나 체내 독성이나 효율성 면에서 많은 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 총설에서는 인체 내 전달 효율을 높이기 위한 기능성기의 도입과 유전자와의 복합체 형성을 가능하게 하는 유리 아민기를 가진 인체 무해한 저분자량 수용성 키토산을 이용하여 특정 조직을 표적할 수 있는 다양한 기능성기 도입의 특성과 치료 전략에 대해 기술하고자 한다. 이러한 전달체의 개발은 앞으로 인간에게 유발되는 가장 난치병 중의 하나인 암 치료에 있어 밝은 전망이 될 수 있을 것으로 사료된다.
Chitosan as a natural polymer has superior physicochemical properties such as biocompatibility, biodegradability and nontoxicity, but application of chitosan for therapy of cancer and gene related-disease has been limited by poor solubility in aqueous solution. Therefore, low molecular weight water-soluble chitosan (LMWSC) with high reactivity and strong positive charge can be applied as a delivery system having function to carry in the specific tissue the bioactive material like poor solubility drug, or therapeutic gene and developed as a therapeutic system having good therapeutic efficiency. The most important factor for therapy of various diseases is to reveal the antigen or receptor expressed in specific lesion tissue and the antibody and ligand which can bind with antigen is to introduce at the biomaterials for enhancement the therapeutic efficiency. The studies for cationic synthetic polymer as drug or gene delivery have been actively erformed, but it has many problems such as toxicity in the body, therapeutic efficiency. From this point of view, this article demonstrated the introduction of functional groups to target the specific tissue and therapeutic strategy using the modification of LMWSC with free-amine group. The development of these delivery system will provide a positive vision for cancer therapy.
Keywords:LMWSC;target;specific tissue;ligand;therapeutic gene;cancer
  1. Antony AC, Annu Rev Nutr., 15, 1332 (1996)
  2. Lee RJ, Low PS, Low, J. Biol Chem., 4, 3198 (1994)
  3. Mansouri S, Cuie Y, Winnik F, Shi Q, Lavigne P, Benderdour M, Beaumont E, Fernandes JC, Biomaterials., 27, 2060 (2006)
  4. Wang H, Zhao P, Liang X, Gong X, Song T, Niu R, Chang J, Biomaterials., 31, 4129 (2010)
  5. Stella B, Arpicco S, Peracchia MT, Desmaele D, Hoebeke J, Renoir M, D’Angelo J, Cattel L, Couvreur P, J. Pharm.Sci., 89, 1452 (2000)
  6. Eliaz RE, Szoka FC, Cancer Research., 61, 2592 (2001)
  7. Song SX, Liu D, Peng JL, Deng HW, Guo Y, Xu LX, Faseb J., 23, 1396 (2009)
  8. Leong KW, Mao HQ, Truong-Le VL, Roy K, Walsh SM, J. Control.Release., 53, 183 (1998)
  9. Zhigaltsev IV, Aurer N, Leone QF, Len E, Wang J, J.Control. Release., 104, 103 (2005)
  10. Berkland C, King M, Cox A, Kim K, Pack DW, J.Control. Release., 82, 137 (2002)
  11. Mi FL, Wong TB, Shyu SS, Chang SF, J. Appl. Polym. Sci., 71(5), 747 (1999)
  12. Gregoriadis G, Trends Biotechnol., 13, 527 (1995)
  13. Hejazi R, Amiji M, J. Conttol. Release., 89, 151 (2003)
  14. Nah JW, Jang MK, J. Polym. Sci. A: Polym. Chem., 40(21), 3796 (2002)
  15. Thanou M, Verhoef JC, Junginger HE, Adv. Drug Delivery Rev., 52, 117 (2001)
  16. Ogawa K, Yui T, Okuyama K, International Journal of Biological Macromolecules., 34, 1 (2004)
  17. Wolfert MA, Dash PR, Nazarova O, Oupicky D, Seymour LW, Smart S, Strohalm J, Ulbrich K, Bioconfug. Chem., 10, 993 (1999)
  18. Jang MK, Nah JW, Bull. Korean Chem. Sci., 24, 1303 (2003)
  19. Liu WG, Yao KD, J. Control. Release.
  20. Kim DG, Jeong YI, Nah JW, J. Appl. Polym. Sci., 105(6), 3246 (2007)
  21. Ouchi T, Nishizawa H, Ohya Y, Polymer, 39(21), 5171 (1998)
  22. Jeong YI, Kim DG, Jang MK, Nah JW, Carbohydrate Research., 343, 282 (2008)
  23. Majeti NV, Ravi K, Reactive & Functional Polymers., 46, 1 (2000)
  24. Skaugrud O, Manufacturing Chemist., 60, 31 (1989)
  25. Bae YH, Okano T, Kim SW, J. Polym. Sci. Polym. Phys., 28, 923 (1990)
  26. Dusek K, Responsive G, Advances in Polymers Science. Springer verlag, 109. (1993)
  27. Yoshida R, Sakai K, Okano T, Sakurai Y, Bae YH, Kim SW, J. Biomater. Sci. Plymer Edn., 3, 155 (1991)
  28. Wei H, Zhang XZ, Chen WQ, Cheng SX, Zhuo RX, J. Bio. Mater. Res. Part A., 83A, 980 (2006)
  29. Cao Y, Xhang C, Shen W, Cheng X, Yu LL, Ping Q, J. Control. Release., 120, 186 (2007)
  30. Ozdemir N, Tuncel A, Kang M, Denkbas EB, J. Nanosci.Naotechnol., 6, 2804 (2006)
  31. Feil H, Bae YH, Feijen J, Kim SW, Macromolecules., 25, 5528 (1992)
  32. Casolaro M, Polymer, 38(16), 4215 (1997)
  33. Feil H, Bae YH, Feijen J, Kim SW, Macromolecules., 26, 2496 (1993)
  34. Kurisawa M, Yokoyama M, Okano T, J. Control. Release., 69, 127 (2000)
  35. Jang HS, Choi C, Kim DG, Jang MK, Nah JW, J.Chitin Chitosan., 12, 213 (2007)
  36. Zhu AP, Zhang M, Zhang Z, Polym. Int., 53, 15 (2004)
  37. Cai KY, Yao KD, Yang L, Li XQ, J., Biomater. Sci.,Polym., 12, 1303 (2001)
  38. Zheng H, Du YM, Polym. Mater. Sci. Eng., 18, 124 (2002)
  39. Nam JP, Kim DG, Jeong YI, Jang MK, Nah JW, J. Chitin Chitosan., 12, 151 (2007)
  40. Jang MK, Nah JW, Colloid and Surface B : Biointerfaces, in press.
  41. Jang MK, Nah JW, Chitin, Chitosan, Oligosaccharides and Their Derivatives, CRC Press, 2010, Chapter 24.
  42. Choi CY, Kim DG, Jang MJ, Kim TH, Jang MK, Nah JW, J. Appl. Polym. Sci., 102(4), 3545 (2006)
  43. Agellon B, Torchia EC, Biochim. Biophy., 198, 1386 (2000)
  44. Lee KY, Jo WH, Kwon IC, Kim YH, Jeong SY, Macromolecules, 31(2), 378 (1998)
  45. Chae SY, Son S, Lee M, Jang MK, Nah JW, J.Control. Release., 109, 330 (2005)
  46. Senior JH, Trimble KR, Maskiewicz R, Biochem., Biophys.,Acta., 1070, 173 (1991)
  47. Temin HM, Hum. Gene Ther., 1, 111 (1990)
  48. Trubetskoy VS, Torchilin VP, Kennel SJ, Huang L, Bioconjugate Chem., 3, 323 (1992)
  49. Choi YH, Liu F, Kim JS, Choi YK, Park JS, Kim SW, J. Control. Release., 54, 39 (1998)
  50. Nah JW, Yu L, Han S, Ahn C, Kim SW, J. Control.Release., 78, 273 (2002)
  51. Song C, Labhasetwar V, Cui X, Underwood T, Levy RJ, J. Control, Release., 54, 201 (1998)
  52. Mitchel JF, Fram DB, Palme D, Foster R, Hirst JA, Azrin MA, Bow LM, Eldin AM, Waters DD, Mckay RG, Circulation., 91, 785 (1995)
  53. Voet D, Voet JG, Biochemistry, ed. J. Stiefel, 1. 305, Wiley, New York. (1990)
  54. Voet D, Voet JG, Biochemistry, ed. J. Stiefel, 1. 309, Wiley, New York. (1990)
  55. Havel RJ, Atherosclerosis, 141 Suppl 1, S1. (1998)
  56. Lougheed M, Moore ED, Scriven DR, Steinbrecher UP, Arterioscler Thromb Vasc Biol., 19, 1881 (1999)
  57. Choi C, Jang MK, Nah JW, Polym.(Korea), 30(4), 279 (2006)
  58. Carmeliet P, Jain RK, Nature., 407, 249 (2000)
  59. Thomas KA, J. Biol. Chem., 271, 603 (1996)
  60. Kim WJ, Yockman JW, Jeong JH, Christensen LV, Lee M, Kim YH, Kim SW, J. Control. Release., 114, 381 (2006)
  61. Akinc A, Thomas M, Klibanov AM, Langer R, J. GeneMed., 7, 657 (2005)
  62. Kichler A, Leborgne C, Coeytaux E, Danos O, J. GeneMed., 3, 135 (2001)
  63. Park JK, Kim DG, Choi C, Jang MK, Nah JW, J.Korean Ind. Eng. Chem., 6, 607 (2007)