Controlled Fabrication of Thermoresponsive Elastin-like Polypeptide Microparticles

Abstract

본 논문에서는 분자 간 가교결합을 위해 라이신이 포함된 ELP (MW: 85kDa)를 생합성 하였으며, 에멀젼과 비 에멀젼 방법을 이용하여 온도 민감성 ELP 마이크로 입자를 제조하였다. ELP의 상전이 현상은 온도에 의한 ELP 분자들의 이차와 삼차 구조의 변화에 기반하며, 200μM에서 ELP의 상전이 온도(Tt)는 ~37oC로 측정되었다. 첫번째, 에멀젼 상태에서 두 단계의 가교결합을 이용하여 양성 온도 민감성의 ELP/알부민 복합 마이크로 캡슐을 제조하였다. 제조된 캡슐은 Tt 이상의 온도에서 캡슐막에 공극이 형성되는 구조 변화를 보였으며 온도 민감성이 없는 알부민의 혼합률에 따라 구조 변화율을 조절 할 수 있었다. 또한, 글루타알데하이드를 이용한 가교반응시간의 변화로 마이크로 캡슐막의 두께를 조절하였다. 두번째, 에멀젼 상태에서 ELP의 상분리를 제어하고 글루타알데하이드를 가교제로 사용하여 마이크로 비드 또는 마이크로 캡슐을 제조하였다. 가교 과정에서 사용된 온도에 의해 ELP 마이크로 입자의 형태와 온도 감응성이 조절되었다. Tt 보다 높은 온도에서 제조된 ELP 마이크로 캡슐은 Tt 이하의 온도에서 공극이 형성되는 음성 온도 민감성을 보였으며, Tt 보다 낮은 온도에서 제조된 ELP 마이크로 비드는 Tt 이상의 온도에서 공극이 형성되는 양성 온도 민감성을 보였다. 특히, 상전이가 일어나는 온도 범위에서 제조된 ELP 마이크로 캡슐은 양방향 온도 민감성을 나타내었다. 세번째, 온도에 따른 ELP의 상분리 현상을 이용하여 수용액 상에서 ELP 마이크로 비드를 제조하였다. 마이크로 비드는 ELP 분자의 이차구조 변화에 의해 Tt 이하의 온도에서 공극이 생성되는 양성 온도 민감성을 보였다. Tt 이상의 온도에서, ELP 사슬들이 접히고 빽빽하게 압축되기 때문에 공극이 관찰되지 않았다. 반대로 압축된 ELP 사슬들은 Tt 이하의 온도에서 펴지게 되고, 공극을 형성하게 되었다.