KR100805211B1 - 생체 적합성 고분자 유도체, 상기 고분자 유도체와양자점의 혼합 입자 및 이들의 제조 방법 - Google Patents

생체 적합성 고분자 유도체, 상기 고분자 유도체와양자점의 혼합 입자 및 이들의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100805211B1
KR100805211B1 KR1020050048091A KR20050048091A KR100805211B1 KR 100805211 B1 KR100805211 B1 KR 100805211B1 KR 1020050048091 A KR1020050048091 A KR 1020050048091A KR 20050048091 A KR20050048091 A KR 20050048091A KR 100805211 B1 KR100805211 B1 KR 100805211B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
quantum dot
polymer
functional group
polymer mixed
derivative
Prior art date
Application number
KR1020050048091A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060126302A (ko
Inventor
정혜선
권익찬
김성원
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020050048091A priority Critical patent/KR100805211B1/ko
Publication of KR20060126302A publication Critical patent/KR20060126302A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100805211B1 publication Critical patent/KR100805211B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • G01N21/80—Indicating pH value
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y305/00—Hydrolases acting on carbon-nitrogen bonds, other than peptide bonds (3.5)
    • C12Y305/02—Hydrolases acting on carbon-nitrogen bonds, other than peptide bonds (3.5) in cyclic amides (3.5.2)
    • C12Y305/02016—Maleimide hydrolase (3.5.2.16)
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/574—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for cancer
    • G01N33/57484—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for cancer involving compounds serving as markers for tumor, cancer, neoplasia, e.g. cellular determinants, receptors, heat shock/stress proteins, A-protein, oligosaccharides, metabolites
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/58—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances
    • G01N33/588—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances with semiconductor nanocrystal label, e.g. quantum dots

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 생체 조직 또는 세포에 결합 가능한 제1 작용기 및 화학 물질과 결합 가능한 제2 작용기가 결합된 생체 적합성 고분자 유도체, 상기 고분자 유도체 및 임의적으로 상기 고분자 유도체에 결합되어 있는 제2 작용기와 결합 가능한 제3 작용기를 갖는 양자점의 혼합 입자 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

생체 적합성 고분자 유도체, 상기 고분자 유도체와 양자점의 혼합 입자 및 이들의 제조 방법{BIOCOMPATIBLE POLYMER DERIVATIVE, QUANTUM DOT-POLYMER MIXTURE PARTICLE AND PREPARATION METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 양자점-고분자 혼합 입자의 개념도로서, 양자점에 존재하는 스트렙트아비딘과 고분자의 바이오틴 간의 결합 및 양자점 표면의 음전하와 고분자의 양전하 간의 상호 작용 등에 의하여 혼합 입자가 형성됨을 보여준다.
도 2는 실시예 2-1에서 제조된 GC/B(QD) 입자의 입자 크기와 분포를 광산란법에 의하여 확인한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 실시예 2-1에서 제조된 GC/B(QD) 입자의 입자 모양과 그 구성을 투과 전자 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 4는 실시예 2-2에서 제조된 GC/B(QD) 입자의 입자 크기와 분포를 광산란법으로 확인한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 실시예 2-2에서 제조된 GC/B(QD) 입자의 입자 모양과 그 구성을 투과 전자 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 6은 실시예 2-3에서 제조된 GC/B/F(QD) 입자의 입자 크기와 분포를 광산란법으로 확인한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7은 실시예 2-3에서 제조된 GC/B/F(QD) 입자의 입자 모양과 그 구성을 투 과 전자 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 8은 실시예 2-4에서 제조된 GC/B/RGD(QD) 입자의 입자 크기와 분포를 광산란법으로 확인한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 실시예 2-4에서 제조된 GC/B/RGD(QD) 입자의 입자 모양과 그 구성을 투과 전자 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 10은 실시예 2-5에서 제조된 GC/B/cRGD(QD) 입자의 입자 크기와 분포를 광산란법으로 확인한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11은 실시예 2-5에서 제조된 GC/B/cRGD(QD) 입자의 입자 모양과 그 구성을 투과 전자 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 12는 실시예 3에서 측정한 GC/B(QD), GC/B/F(QD), GC(QD), 알부민이 제거된 양자점(QD)에 대한 형광 특성을 보여주는 그래프이다.
도 13은 실시예 4-1에서 GC/B(QD), GC/B/F(QD), GC(QD), PBS 및 구입한 원래대로의 양자점의 HeLa 세포에 대한 결합 능력을 형광 현미경으로 확인한 사진이다.
도 14는 실시예 4-1에서 GC/B(QD), GC/B/F(QD), GC(QD), PBS 및 구입한 원래대로의 양자점의 MCF-7 세포에 대한 결합 능력을 형광 현미경으로 확인한 사진이다.
도 15는 실시예 4-2에서 GC/B/RGD(QD), GC/B/cRGD(QD) 및 PBS 의 HUVEC 세포에 대한 결합 능력을 형광 현미경으로 확인한 사진이다.
본 발명은 생체 조직 또는 세포에 결합 가능한 제1 작용기 및 화학 물질과 결합 가능한 제2 작용기가 결합된 생체 적합성 고분자 유도체, 상기 고분자 유도체 및 임의적으로 상기 고분자 유도체에 결합되어 있는 제2 작용기와 결합 가능한 제3 작용기를 갖는 양자점의 혼합 입자 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
양자점(quantum dot)은 무기물로 된 발광 반도체 소자의 일종으로, 그 재료는 일반적으로 황화은(Ag2S), 황화카트뮴(CdS), 카드뮴 셀렌(CdSe) 또는 타이타니아(TiO2) 등의 상이한 밴드갭을 갖는 이종 물질의 접합체이고, 크기는 5 내지 15 nm이다. 양자점의 제조 기술은 1990년대 말부터 2000년대 초에 걸쳐서 잘 확립되어 있다. 양자점은, 기존의 덩어리로 된 반도체와는 달리, 그 입자의 크기, 모양 또는 성분에 따라 독특한 다양한 광학적, 전기적 및 자기적 특성을 나타내고, 안정성이 매우 우수한 물질이다. 일반적으로, 이종 물질의 접합체로 된 양자점의 표면에 또 다른 밴드갭을 갖는 이종 물질의 접합체를 코팅시킴으로써 양자 거둠율(quantum yield)을 증폭시키고, 고분자를 이용한 표면 개질에 의하여 친수성을 나타내도록 변형시켜 사용하고 있다.
국내에서는 기계 연구원, 요업기술원, 화학연구원 등에서 나노 크기의 자성입자를 이용, 자기 공명 영상(magnetic resonance imaging, MRI)등에 이용하려는 연구가 이루어지고 있지만 아직은 초기 단계이고, 집광 다발색단을 이용하여 폴리뉴클레오티드를 검출하려는 시도가 있지만, 광학 영상을 이용하여 양자점을 의료용 조영 제제로서 적용하고자 하는 연구는 전무한 실정이다. 나노 발광 소재인 양자점의 의료용 제제화는 일차적으로 표면의 화학적 개질로부터 시작되고 대개는 소수성인 표면을 친수성으로 바꾸는 작업이며, 그 방법 또한 매우 다양하게 개발되어 왔다 (Niemeyer CM, Angew. Chem. Int. Ed., 40, 4128-4158, 2001).
암의 표적 방법으로서 빠른 혈관 생성에 의하여 발생하는 혈관 벽의 구멍을 이용하는 수동적인 방법과 암세포 표면에 결합 가능한 엽산 또는 항체 등의 생리 활성 물질을 표지한 제제를 통한 능동적인 방법이 사용되고 있다. 특히, 수동적 방법은 암조직의 생리학적 특성을 이용하는 것으로, 불충분한 양분과 산소 공급을 보충하기 위해 형성된 신생 혈관은 그 성장 속도가 매우 빨라서 정상적 혈관에 비하여 수 십 내지 수 백 나노미터 크기의 구멍들이 형성되어 있기 때문에, 300 nm 이하의 나노 입자들이 잘 축적되는 EPR(enhanced permeability and retention) 효과를 갖는다는 특성을 이용하는 것이다 (Hashizume 외, Am. J. Pathol., 156, 1363-1380, 2000).
현재까지 암을 표적화하여 진단하고 치료하는 방법이 다양하게 개발되어 있다. 예컨대, 생체 외에서 암의 크기와 분포 및 전이 정도를 측정할 수 있는 방법으로서 방사성 동위원소를 이용한 침습적 방법이 많이 이용되고 있으며, 최근에는 플로린-18 포도당(18fluorine-D-glucose, 18-FDG)를 이용하여 양전자 방출 단층 촬영법(positron emission tomography)을 통한 진단 방법이 활발하게 연구되고 있다. 최근, 형광 물질의 광학 영상을 이용하는 방법이 새롭게 개발되고 있으며, 이는 주 로 근적외선을 방출하는 형광체를 사용하여 작은 동물에서 적용되고 있다. 그러나 상기 형광체는 유기물로만 이루어져 있어서 pH 또는 용해도 등의 환경적 요인에 의하여 형광 강도가 크게 좌우될 뿐만 아니라, 빛의 노출에 따른 비가역적인 광표백(photo-bleaching) 및 강한 소수성으로 인하여, 생체 내에서 사용되는데 한계를 갖는다. 또한, 원하는 파장의 빛을 얻기 위해서는 화학적 구조를 변형시킬 필요가 있고, 또한, 형광체 특유의 여기 파장을 제공하여야 하는 단점이 있다.
따라서, 넓은 여기 파장대를 가지고 있고 크기 조절로 그 발광 파장을 조절할 수 있는 양자점을 이용하여 생체 내 광학영상을 얻어내는 일이 중요한데, 기존에 발표된 것들은 대부분 양자점을 친수성으로 개질하는 과정에서 생체적합성 고분자를 사용한 것으로, 고분자 사슬의 길이를 길게 함으로써 혈관 내 순환 시간을 연장하려는 것들이 대부분이었다. 이에 여러 개의 양자점들을 하나의 나노 입자에 넣어 혈관 내 순환 시간을 연장하고 종양 부위에 수동적으로 축적될 수 있는 방법의 개발이 시급하다.
본 발명의 목적은 상기에 언급된 종래 기술의 장점을 취하고 그 단점을 극복하며 수동적 및 능동적인 표적방법으로 암의 광학적 진단 및 영상을 가능하게 하는 양자점이 포함된 고분자 혼합 입자 제형 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 생체 조직 또는 세포에 결합 가능한 제1 작용기 및 화학 물질과 결합 가능한 제2 작용기가 결합된 생체 적합성 고분자 유도체, 상기 고분자 유도체 및 임의적으로 상기 고분자 유도체에 결합되어 있는 제2 작용기와 결합 가능한 제3 작용기를 갖는 양자점의 혼합 입자 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
우선, 본 발명은 생체내 특정 조직 또는 세포와 결합 가능한 제1 작용기 및 수용체-리간드 반응이 가능한 쌍 중 어느 한 쪽, 항원-항체 쌍 중 어느 한 쪽 및 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 하나로 이루어진 군 중에서 선택된 제2 작용기가 결합되어 있는 생체 적합성 고분자 유도체를 제공한다.
상기 고분자는 생체 적합성을 갖는 모든 고분자일 수 있으며, 키토산 또는 글리콜 키토산 등의 수용성 고분자; 알지네이트(alginate); 히알루론산(hyaluronic acid); 헤파린(heparin) 등의 탄수화물; 인지질; 폴리에틸렌글리콜[poly(ethylene glycol)], 폴리-L-락트산[poly(L-lactic acid)], 폴리-D,L-락트산 [poly(D,L-lactic acid)], 폴리글리콜릭-락트산 공중합체[poly(glycol-co-lactic acid)] 등의 폴리에스테르(polyester) 및 이들 간의 공중합체; 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리아미노산(poly[amino acid]), 폴리안하이드라이드(poly[anhydride]) 등의 생분해성 고분자 및 그 공중합체; 폴리비닐알콜(poly[vinyl alcohol]), 폴리비닐피롤리돈(poly[vinylpyrrolidone]), 폴리아크릴산(poly[acrylic acid]), 폴리메타크릴산(poly[methacrylic acid]), 폴리메틸메타크릴산(poly[methylmethacrylic acid]), 폴리헤마(poly[HEMA]), 폴리-N-이소프로필아크릴아미드(poly[N-isopropylacrylamide]) 등의 약물 제제에 사용되는 고분자; 폴리피롤(poly[pyrrole]), 폴리아닐린(poly[anilin]) 등의 전도성 고분자; 폴리스티렌(poly[styrene]); 및 폴리디비닐벤젠(poly[divinylbenzene])으로 이루어진 군 중 에서 선택된 것일 수 있다.
이 중에서도, 키토산 또는 글리콜 키토산 등의 수용성 고분자가 생체 적합성 및 생분해성이 우수하기 때문에 보다 바람직하다. 상기 수용성 고분자의 분자량은 수 천 내지 수 백만의 범위이며, 탈아세틸화도는 50 내지 90%인 것이 바람직하다. 키토산의 경우, 탈아세틸화도가 50% 이상일 때 pH에 의존하여 물에 녹는데, pH가 6.5 이상인 경우에는 젤 형태로 물에 녹지 않지만, 그 이하의 pH에서는 용액의 형태로 존재하게 된다. 따라서, 키토산의 탈아세틸화도가 50% 이상이어야 수용액상의 입자 형성이 가능하다. 또한, 키토산의 탈아세틸화도가 100%에 가까운 경우 그 물리 화학적 성질 및 생화학적 성질이 달라지게 된다. 따라서, 탈아세틸화도는 상기한 바와 같이 50 내지 90% 범위가 바람직하다. 글리콜 키토산은 글리콜기가 도입되어 있어서 다른 첨가제 없이 물에 잘 녹기 때문에 보다 바람직하다. 글리콜 키토산으로서 상용화되어 있는 것은 탈아세틸화도가 82 내지 88% 정도이고 분자량이 25만 내지 55만인 것이며, 이러한 범위의 탈아세틸화도 및 분자량을 갖는 글리콜 키토산이 단순한 제조 공정에 의하여 제조 가능하기 때문에 특히 바람직하다.
상기 제1 작용기는 목적하는 생체 조직 또는 세포에 따라서 달라지며, 바람직하게는 세포 표면의 수용체에 상응하는 리간드 또는 혈관 결합 펩타이드일 수 있다. 본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 상기 목적하는 생체 조직 또는 세포는 주변의 신생 혈관을 포함하는 암조직 또는 암세포이고 제1 작용기는 엽산(folate), 트랜스페린 (transferrin), 항체, 항암제 유도체 또는 아미노산 서열 Arg-Gly-Asp(RGD)를 포함하는 선형 또는 환형 혈관 결합 펩타이드 등일 수 있다.
상기 제2 작용기는 수용체-리간드 쌍 중 어느 한 쪽; 예컨대, 스트렙타비딘-바이오틴, 아비딘-바이오틴 또는 아시알로당단백질(asialoglycoprotein)-갈락토오스와 같이 수용체 리간드 반응을 일으킬 수 있는 쌍 중 어느 한 쪽; 항체-항원 중 어느 한 쪽; 및 예컨대, DNA, RNA, ODN (oligodeoxynucleotide), siRNA (small interfering RNA), dsRNA (double-stranded RNA) 등과 같은 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 한 가닥으로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 생체 적합성 고분자는 생체 내 특정 조직 또는 세포 및 특정 화학 물질에 결합 가능하여 입자 형성, 표적화 등의 다양한 목적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 상기 생체 적합성 고분자 유도체는 하기 화학식을 갖는 글리콜 키토산 유도체일 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112005029878722-pat00001
상기 식 중, A는 아세틸화된 6-글리콜-N-글루코사민(6-glycol-N-glucosamine)이고, B는 디아세틸화된 6-글리콜-N-글루코사민이고, C는 바이오틴이고, D는 엽산, 선형 RGD 및 환형 RGD로 이루어진 군 중에서 선택된 것이고;
a는 10 내지 50%, b는 50 내지 90%, c는 1 내지 25%, d는 0.1 내지 5% (단, a+b+c+d=100 을 만족함)이다.
또한, 본 발명은 생체 내 특정 조직 또는 세포와 결합 가능한 제1 작용기가 결합되어 있는 생체 적합성 고분자 유도체와 양자점의 혼합 입자를 제공한다. 고분자 유도체와 양자점의 결합은 양자점 표면의 음전하와 고분자 유도체의 양전하 사이의 이온-이온 결합, 정전기력, 쌍극자-쌍극자 상호작용, 기계적 잠금 (mechanical interlocking) 및 화학적 잠금 (chemical interlocking) 중 한 가지 이상에 의하여 형성될 수 있으며, 추가적으로 가교 매개체에 의하여 가교될 수 있다.
또한, 본 발명의 고분자 유도체와 양자점의 혼합 입자는 생체내 특정 조직 또는 세포와 결합 가능한 제1 작용기 및 수용체-리간드 반응이 가능한 쌍 중 어느 한 쪽, 항원-항체 쌍 중 어느 한 쪽 및 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 하나로 이루어진 군 중에서 선택된 제2 작용기가 결합되어 있는 생체 적합성 고분자 유도체; 및 수용체-리간드 반응이 가능한 쌍 중 어느 한 쪽, 항원-항체 쌍 중 어느 한 쪽 및 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 한 가닥으로 이루어진 군 중에서 선택된 것으로 상기 제2 작용기와 수용체-리간드 반응, 항원-항체 반응 또는 상보적 염기간 결합에 의하여 결합 가능한 제3 작용기가 결합되어 있는 양자점의 혼합 입자일 수 있다.
이 때, 고분자 유도체와 양자점의 결합은 양자점 표면의 음전하와 고분자 유도체의 양전하 사이의 이온-이온 결합, 정전기력, 쌍극자-쌍극자 상호작용, 기계적 잠금 (mechanical interlocking) 및 화학적 잠금 (chemical interlocking) 중 한 가지 이상과 수용체-리간드 반응, 항원-항체 반응 및 상보적 염기간 결합 중 어느 하나의 특이적 결합에 의하여 복합적으로 형성되며, 추가적으로 가교 매개체에 의하여 가교될 수 있다.
본 발명의 혼합 입자에 있어서, 상기 고분자는 생체 적합성을 갖는 모든 고분자일 수 있으며, 예컨대, 키토산 또는 글리콜 키토산 등의 수용성 고분자; 알지네이트; 히알루론산; 헤파린 등의 탄수화물; 인지질; 폴리에틸렌글리콜, 폴리-L-락트산, 폴리-D,L-락트산, 폴리글리콜릭-락트산 공중합체 등의 폴리에스테르 및 이들 간의 공중합체; 폴리오르쏘에스테르, 폴리아미노산, 폴리안하이드라이드 등의 생분해성 고분자 및 그 공중합체; 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리메틸메타크릴산, 폴리헤마, 폴리-N-이소프로필아크릴아미드 등의 약물 제제에 사용되는 고분자; 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 전도성 고분자; 폴리스티렌; 및 폴리디비닐벤젠으로 이루어진 군 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 이 중에서도, 키토산 또는 글리콜 키토산 등의 수용성 고분자가 생체 적합성 및 생분해성이 우수하기 때문에 보다 바람직하다. 상기 수용성 고분자의 분자량은 수 천 내지 수 백만의 범위이며, 탈아세틸화도는 50 내지 90%인 것이 바람직하다. 글리콜 키토산은 글리콜기가 도입되어 있어서 다른 첨가제 없이 물에 잘 녹기 때문에 보다 바람직하며, 탈아세틸화도가 82 내지 88% 정도이고 분자량이 25만 내지 55만인 글리콜 키토산이 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 상기 생체 적합성 고분자 유도체는 하기 화학식을 갖는 글리콜 키토산 유도체일 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112005029878722-pat00002
상기 식 중, A는 아세틸화된 6-글리콜-N-글루코사민이고, B는 디아세틸화된 6-글리콜-N-글루코사민이고, C는 바이오틴이고, D는 엽산, 선형 RGD 및 환형 RGD로 이루어진 군 중에서 선택된 것이고;
a는 10 내지 50%, b는 50 내지 90%, c는 1 내지 25%, d는 0.1 내지 5% (단, a+b+c+d=100 을 만족함)이다.
상기 제1 작용기는 목적하는 생체 조직 또는 세포에 따라서 달라지며, 바람직하게는 세포 표면의 수용체에 상응하는 리간드 또는 혈관 결합 펩타이드이다. 본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 상기 목적하는 생체 조직 또는 세포는 주변의 신생 혈관을 포함하는 암조직 또는 암세포이고 제1 작용기는 엽산, 트랜스페린, 항체, 항암제 유도체 또는 아미노산 서열 Arg-Gly-Asp(RGD)를 포함하는 선형 또는 환형 혈관 결합 펩타이드 등일 수 있다.
상기 제2 작용기는 수용체-리간드 쌍 중 어느 한 쪽; 예컨대, 스트렙타비딘-바이오틴, 아비딘-바이오틴 또는 아시알로당단백질(asialoglycoprotein)-갈락토오스와 같이 수용체 리간드 반응을 일으킬 수 있는 쌍 중 어느 한 쪽; 항체-항원 중 어느 한 쪽; 및 예컨대, DNA, RNA, ODN (oligodeoxynucleotide), siRNA (small interfering RNA), dsRNA (double-stranded RNA) 등과 같은 상보적 서열의 뉴클레 오타이드 이중 가닥 중 어느 한 가닥으로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다.
상기 제3 작용기는 상기 제2 작용기와 수용체-리간드 반응, 항원-항체 반응 또는 상보적 염기간 결합에 의하여 결합 가능한 것으로, 예컨대, 제2 작용기가 바이오틴일 경우 제3 작용기는 이와 수용체-리간드 결합이 가능한 아비딘 등이 된다.
상기 양자점은 5 nm 내지 20 nm 크기의 CdSe, CdS, CdTe 등의 무기물로 된 발광 반도체로서 광학적 특성 및 안정성이 우수하여 표지 물질로서 매우 유용하다. 상기 양자점은 ZnS 등의 무기물로 된 이종 접합체가 외부를 둘러싸고 있는 것이 바람직하다. 특히, 소수성의 양자점 뿐만 아니라, COOH, SH, NH2, 말레이미드(maleimide), 아지드(azide), OH 등의 반응기를 갖는 고분자에 의하여 표면이 개질되어 수용성이 증가된 양자점을 사용하는 것이 좋다. 예컨대, 상기 양자점은 dSe/ZnS로 되어있고 표면이 음전하를 띠는 고분자로 코팅되어 있으며 바이오틴이 결합되어 있는 것일 수 있다. 사용의 편의를 위해서 Quantum Dot Corp.에서 제공되는 양자점을 사용하는 것도 바람직하다.
본 발명의 혼합 입자는 수 개에서 수십 개의 양자점과 고분자 유도체가 하나의 나노 입자에 포함되어 있으며, 입자 하나의 크기는, 양자점 하나의 크기가 10 nm이고, 암 등의 조직 부위로 전달되기에 적절한 입자 크기가 1000 nm 이하임을 고려할 때, 10 nm 내지 1000 nm 정도의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 특히, 암 주위에 빠르게 자라는 신생 혈관에 수동적으로 침적하기에 적합한 입자 크기가 100 nm 내지 350 nm 정도임을 고려할 때, 본 발명의 혼합 입자 크기는 100 nm 내지 350 nm 범위인 것이 보다 바람직하다. 혼합 입자의 크기는 고분자 유도체와 양자점의 함유 비율에 따라 달라지며, 고분자 유도체의 함유량이 클수록 입자크기는 작아진다 (실시예 2-1 및 2-2 비교). 따라서, 고분자 유도체와 양자점의 함유량을 조절하여 입자 크기를 적절하게 조절할 수 있다.
본 발명의 혼합 입자의 표면은 생체 적합성을 갖고 생리학적 특이성을 나타내는 생체 내 조직 또는 세포와 결합할 수 있는 작용기를 갖고 있으며, 광학적 표지가 가능하여, 예컨대, 암세포 또는 암세포 주변의 신생 혈관에 결합하거나 축적되고, 그 결합 및 축적 여부의 탐지가 가능하여, 암 등의 진단 및 영상화에 유용하다. 예컨대, 본 발명의 혼합 입자는 암세포 주변의 신생 혈관에서 최소 하루 이상의 순환 시간을 갖는다.
또한, 본 발명은 상기 고분자 유도체와 양자점 혼합 입자의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법은,
1) 생체 적합성 고분자에 수용체-리간드 반응이 가능한 쌍 중 어느 한 쪽, 항원-항체 쌍 중 어느 한 쪽 및 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 하나로 이루어진 군 중에서 선택된 제2 작용기를 결합시키고, 양자점에 임의적으로 수용체-리간드 반응이 가능한 쌍 중 어느 한 쪽, 항원-항체 쌍 중 어느 한 쪽 및 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 하나로 이루어진 군 중에서 선택된 것으로 상기 제2 작용기와 수용체-리간드 반응, 항원-항체 반응 또는 상보적 염기간 결합에 의하여 결합 가능한 제3 작용기를 결합시켜, 상호 결합 가능한 생체 적합성 고분자 유도체와 양자점을 제조하고,
2) 상기 생체 적합성 고분자 유도체에 생체 조직 또는 세포와 반응 가능한 제1 작용기를 결합시키고;
3) 상기에서 얻어진 생체 적합성 고분자 유도체와 양자점을 수용액 또는 유기용매에서 물리적 또는 화학적으로 혼합하여 입자를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 단계 1)에서 사용되는 고분자로서 생체 적합성을 갖는 모든 고분자를 사용할 수 있으며, 예컨대, 키토산 또는 글리콜 키토산 등의 수용성 고분자; 알지네이트; 히알루론산; 헤파린 등의 탄수화물; 인지질; 폴리에틸렌글리콜, 폴리-L-락트산, 폴리-D,L-락트산, 폴리글리콜릭-락트산 공중합체 등의 폴리에스테르 및 이들 간의 공중합체; 폴리오르쏘에스테르, 폴리아미노산, 폴리안하이드라이드 등의 생분해성 고분자 및 그 공중합체; 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리메틸메타크릴산, 폴리헤마, 폴리-N-이소프로필아크릴아미드 등의 약물 제제에 사용되는 고분자; 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 전도성 고분자; 폴리스티렌; 및 폴리디비닐벤젠으로 이루어진 군 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 이 중에서도, 키토산 또는 글리콜 키토산 등의 수용성 고분자가 생체 적합성 및 생분해성이 우수하기 때문에 보다 바람직하다. 상기 수용성 고분자의 분자량은 수 천 내지 수 백만의 범위이며, 탈아세틸화도는 50 내지 90%인 것이 바람직하다. 글리콜 키토산은 글리콜기가 도입되어 있어서 다른 첨가제 없이 물에 잘 녹기 때문에 보다 바람직하며, 탈아세틸화도가 82 내지 88% 정도이고 분자량이 25만 내지 55만인 글리콜 키토산이 특히 바람직하다.
상기 제2 작용기는 수용체-리간드 쌍 중 어느 한 쪽; 예컨대, 스트렙타비딘- 바이오틴, 아비딘-바이오틴 또는 아시알로당단백질-갈락토오스와 같이 수용체 리간드 반응을 일으킬 수 있는 쌍 중 어느 한 쪽; 항체-항원 중 어느 한 쪽; 및 예컨대, DNA, RNA, ODN (oligodeoxynucleotide), siRNA (small interfering RNA), dsRNA (double-stranded RNA) 등과 같은 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 한 가닥으로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다.
제3 작용기는 상기 제2 작용기와 수용체-리간드 반응, 항원-항체 반응 또는 상보적 염기간 결합에 의하여 결합 가능한 것으로, 예컨대, 제2 작용기가 바이오틴일 경우 제3 작용기는 이와 수용체-리간드 결합이 가능한 아비딘 등이 된다.
상기 양자점은 5 nm 내지 20 nm 크기의 CdSe, CdS, CdTe 등의 무기물로 된 발광 반도체로서 광학적 특성 및 안정성이 우수하여 표지 물질로서 매우 유용하다. 상기 양자점은 ZnS 등의 무기물로 된 이종 접합체가 외부를 둘러싸고 있는 것이 바람직하다. 특히, 소수성의 양자점 뿐만 아니라, COOH, SH, NH2, 말레이미드(maleimide), 아지드(azide), OH 등의 반응기를 갖는 고분자에 의하여 표면이 개질되어 수용성이 증가된 양자점을 사용하는 것이 좋다. 예컨대, 상기 양자점은 dSe/ZnS로 되어있고 표면이 음전하를 띠는 고분자로 코팅되어 있으며 바이오틴이 결합되어 있는 것일 수 있다.
상기 단계 2)에 있어서, 상기 제1 작용기는 목적하는 생체 조직 또는 세포에 따라서 달라지며, 바람직하게는 세포 표면의 수용체에 상응하는 리간드 또는 혈관 결합 펩타이드를 사용할 수 있다. 본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 상기 목적 하는 생체 조직 또는 세포는 주변의 신생 혈관을 포함하는 암조직 또는 암세포이고 제1 작용기로서 엽산(folate), 트랜스페린 (transferrin), 항체, 항암제 유도체 또는 아미노산 서열 Arg-Gly-Asp(RGD)를 포함하는 선형 또는 환형 혈관 결합 펩타이드 등을 사용할 수 있다.
단계 3)에 있어서, 양자점과 생체 적합성 고분자 유도체를 혼합하여 입자를 형성 시, 상기 고분자 유도체의 농도는 1 μg/ml 내지 1000 μg/ml 범위로 하는 것이 입자 형성을 위한 적절한 고분자 유도체의 점도를 제공할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 양자점의 농도는 기본적으로 고분자의 농도에 비례하게 되는데, 상기 입자 형성을 위한 고분자 유도체의 최소 농도인 1 μg/ml에 대응하여 입자 형성을 위한 양자점의 최소 농도는 0.1 nM이며, 양자점의 가격 등의 현실적인 측면을 고려시 실질적으로 양자점을 10 nM 이상의 농도로 사용하는 것은 어렵기 때문에, 사용되는 양자점의 농도는 0.1 nM 내지 10 nM 범위가 적당하다.
상기한 바와 같이, 고분자 유도체의 농도를 조절함으로써 형성되는 입자의 크기를 조절할 수 있다. 양자점과 고분자 유도체의 혼합은 이들을 각각 증류수 또는 완충 용액에 넣은 후, 물리적으로 세게 흔들어주는 방법(voltexing)이 가장 바람직하다. 제조된 입자는, 양자점 하나의 크기가 10 nm이고 암 등의 조직 부위로 전달되기에 적절한 크기가 1000 nm 이하임을 고려할 때, 10 내지 1000 nm 정도의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 특히, 암 주위에 빠르게 자라는 신생 혈관에 수동적으로 침적하기에 적합한 입자 크기가 100 내지 350 nm 정도임을 고려할 때, 본 발명의 혼합 입자 크기는 100 nm 내지 350 nm 범위인 것이 보다 바람직하다.
상기한 바와 같이, 단계 3)에서의 양자점과 고분자의 결합을 이루는 힘은 양자점 표면의 음전하와 고분자 유도체의 양전하 사이의 이온-이온 결합 및 정전기력이나 쌍극자-쌍극자 상호작용, 기계적 잠금, 화학적 잠금 및 수용체-리간드 상호작용, 항원-항체 반응 및 상보적 염기 결합 중에서 선택된 생물학적 결합력 등이고, 이들 중 두 가지 이상의 힘으로 결합을 이루는 것이 더욱 바람직하다. 양자점 표면의 음전하와 고분자의 양전하 사이에 존재하는 이온-이온 결합 및 양자점 표면의 아비딘과 고분자에 결합된 바이오틴 사이의 특이적 결합을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
상기 단계 3)에 있어서, 양자점과 고분자의 혼합 입자는 광 중합법(photopolymerization), 미셀 중합법(micelle polymerization), 산화-환원 중합법(redox polymerization) 등의 화학적 방법에 의하여 결합시킬 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 디에틸아민(diethylamine), 숙시닉안하이드리드(succinicanhydride), 글루타알데히드(glutaldehyde), 포름알데히드(formaldehyde), 헥실디이소시아네이트(hexoisocyanate), 포스겐(phosgen) 등의 가교 매개체(crosslinker)를 사용하여 가교시킬 수도 있으며, 나트륨도데실설페이트 (sodium dodecyl sulfate, SDS), 트리톤 X, 글리세롤(glycerol), 담즙산염(bile acid salt), 유당(lactose), 맥아당(maltose), 만니톨(mannitol) 등과 같이 생체에 사용될 수 있는 계면 활성제를 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 혼합 입자는 특정 생체 조직 또는 세포에 특이적으로 결합하는 작용기를 갖고 발광 물질인 양자점으로 표지되어 있어서, 특정 생체 조직 또는 세포의 탐지 및 암과 같이 그 조직이 특이적인 수용체를 갖는 병리적 증상의 광학적 진단 및 영상화에 유용하다. 따라서, 본 발명은 상기 생체 적합성 고분자 유도체와 양자점과의 혼합 입자를 함유하는 생체 조직 또는 세포 탐지용 조성물 또는 암 진단용 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 생체내(in vivo) 및 생체외(in vitro) 모두 적용 가능하지만, 특히 생체외 실험 또는 동물 실험에 있어서 다양한 용도로 사용 가능하다.
[실시예]
이하, 하기하는 실시예들에 의하여 본 발명의 보다 구체적으로 예시하겠지만, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 바이오틴이 결합된 글리콜 키토산 유도체의 제조
수용성 고분자로서 수평균 분자량 약 500,000 달톤인 글리콜 키토산(탈아세틸화 82.7%, 고분자화 정도: 2,500)을 사용하였고, 상기 고분자의 아민기에 아비딘과 결합할 수 있는 바이오틴을 소량 치환시킨 후, 잔류 아민기의 소량을 암조직 또는 암세포 또는 암조직 주변의 신생 혈관에 결합력이 우수한 생체 물질로 치환하여 글리콜 키토산의 유도체를 제조하였다. 얻어진 유도체의 치환도는 교상 적정법으로 구하였다.
실시예 1-1. 바이오틴이 결합된 글리콜 키토산 유도체의 제조
글리콜 키토산 1 g(3.893 mmol의 아민노기 함유)을 증류수 100 ml에 녹이고, 상기 아민노기의 50%인 1.9 mmol에 해당하는 바이오틴 476 mg을 증류수 20 ml와 메탄올 20 ml에 녹여서 섞어준 후 교반하였다. 추가로 메탄올 20 ml를 넣고, 1-에틸- 3-(디메틸-아미노프로필 카보디이미드) [1-ethyl-3-(3-dimethyl-aminopropyl)carbodimide, EDC] 250 mg과 N-하이드록시숙신이미드(N-hydroxysuccinimide, NHS) 110 mg을 가하여 상온에서 하루 동안 교반하였다. 교반 후, 얻어진 반응액을 분자량 한계(molecular weight cutoff, MWCO)가 100,000 달톤인 삼투막을 이용하여, 과량의 물을 통해서 5일간 투석시키고, 동결 건조하여, 바이오틴이 결합된 글리콜 키토산 유도체를 제조하였다. 얻어진 글리콜 키토산 유도체의 바이오틴의 아미노기 치환도는 50%였으며, 이를 GC/B이라 명명하였다. 상기 반응을 하기 반응식 1에 나타내었다.
[반응식 1]
Figure 112005029878722-pat00003
실시예 1-2. 바이오틴이 및 엽산(folate)이 결합된 글리콜 키토산 유도체의 제조
상기 실시예 1-1에서 제조된 바이오틴이 결합된 글리콜 키토산 유도체 100 mg (아미노기 389 μmol 함유)을 증류수 10 ml에 녹이고, 상기 아미노기의 약 1%인 4 μmol에 해당하는 엽산 1,8 mg을 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO) 5 ml에 녹여 섞어준 후 교반하였다. NHS 0.5 mg과 EDC 0.1 mg을 각각 5 ml 씩의 증류수에 녹인 용액을 상기 얻어진 반응액에 가하고, 추가로, 트리에틸아민(triethylamine, TEA) 10 μl를 넣은 후, 실온에서 하루 동안 교반하여 반응시켰다. 얻어진 반응액을 분자량 한계가 100,000 달톤인 삼투막을 이용하여 과량의 물을 통해서 5일간 투석하고, 동결 건조하여, 최종적으로 바이오틴이과 엽산이 결합된 글리콜 키토산 유도체를 얻었다. 얻어진 글리콜 키토산 유도체의 엽산의 아미노기 치환도는 1%였으며, GC/B/F로 명명하였다. 상기 반응을 하기 반응식 2에 나타내었다.
[반응식 2]
Figure 112005029878722-pat00004
실시예 1-3. 바이오틴이 결합되고 폴리에틸렌 글리콜 그래프트를 통하여 엽 산이 결합된 글리콜 키토산 유도체의 제조
단계 1: NHS로 활성화된 엽산의 제조
무수 엽산 3 g (6.80 mmol)을 DMSO 300 ml에 넣고 약간의 열을 가하여 완전히 녹인 후, DCC(Dicyclohexylcarbodiimide) 2.10 g과 NHS 0.78 g을 가하여 실온에서 이틀 동안 교반하였다. 반응 부산물은 여과지를 통하여 제거하고, 투과액은 감압을 통하여 30 ml로 농축하고, 이를 아세톤과 에테르가 1:1로 섞인 500 ml의 용액에 침전시켜 얻어진 노란색 침전물을 여과지로 걸러내고, 진공 상태에서 건조시켜, NHS로 활성화된 엽산을 제조하였다.
단계 2: 폴리에틸렌 글리콜과 엽산 혼합체의 제조
수평균 분자량이 3,400 달톤인 α-아미노-ω-카복실 폴리에틸렌 글리콜 1.36 g (0.4 mmol)을 무수 DMSO 20 ml에 녹이고, 단계 1에서 제조된 NHS로 활성화된 엽산 313.48 mg (0.6 mmol)을 무수 DMSO 10 ml에 녹인 후, 서로 섞어 교반하였다. 하루 동안 교반한 반응액을 아세톤과 에테르가 1:1로 혼합된 용액 500 ml에 넣어 생긴 침전물을 여과지를 통하여 걸러내고, 진공 상태에서 건조하여, 폴리에틸렌 글리콜과 엽산 혼합체를 얻었다.
단계 3: 바이오틴이 결합되고 폴리에틸렌 글리콜 그래프트를 통하여 엽산이 결합된 글리콜 키토산 유도체의 제조
상기 실시예 1-1에서 제조된 바이오틴이 결합된 글리콜 키토산(GC/B) 100 mg을 증류수 10 ml에 녹이고, 포함된 아미노기의 약 1%인 4 μmol에 해당하는 15.4 mg의 폴리에틸렌 글리콜과 엽산의 혼합체를 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO) 5 ml에 녹여 섞어준 후 교반하였다. 여기에, NHS 5 mg과 EDC 10 mg을 각각 5 ml 씩의 증류수에 녹여 가하고, 추가로 트리에틸아민(triethylamine, TEA) 10 μl를 넣은 후, 실온에서 하루 동안 교반하여 반응시켰다. 얻어진 반응액을 분자량 한계가 100,000 달톤인 삼투막을 이용하여 과량의 물을 통해서 5일간 투석하고, 동결 건조하여, 최종적으로 바이오틴이 결합되고 폴리에틸렌 글리콜 그래프트를 통하여 엽산이 결합된 글리콜 키토산 유도체 (GC/B/PEG-F라 명명)를 제조하였다. 상기 각 단계의 반응을 하기 반응식 3에 나타내었다.
[반응식 3]
Figure 112005029878722-pat00005
실시예 1-4. 바이오틴 및 선형의 혈관결합 펩티드가 결합된 글리콜 키토산 유도체의 제조
단계 1: 바이오틴이 결합되고 3-말레이미도 안식향산이 결합된 글리콜 키토산의 제조
상기 실시예 1-1에서 제조된 바이오틴이 결합된 글리콜 키토산 200 mg을 10 ml PBS(pH 7)에 녹이고, 포함된 아미노기의 1%인 8 μmol에 해당하는 NHS로 활성화된 3-말레이미도 안식향산 2.6 mg을 무수 DMSO 1 ml에 녹여 서로 섞어준 후, 하루 동안 교반하였다. 교반이 끝난 반응액을 분자량 한계가 100,000 달톤인 삼투막을 이용하여 과량의 물로 5일간 삼투하여 정제한 후, 동결 건조하여 산물을 얻었다.
단계 2: 바이오틴이 결합되고 GRGDC가 결합된 글리콜 키토산의 제조
상기 단계 1에서 제조된 3-말레이미도 안식향산이 결합된 글리콜 키토산 100 mg을 PBS(pH 6.5) 10 ml에 녹인 후, 여기에 존재하는 말레이미도기 4 μmol에 해당하는 선형의 혈관결합 펩티드(GRGDC) 2.1 mg을 넣어, 하루 동안 교반하였다. 반응액은 분자량 한계가 100,000 달톤인 삼투막을 이용하여 과량의 물을 통하여 투석시켜, 염과 불순물을 제거하고, 5일 후, 동결 건조하여, 바이오틴 및 GRGDC가 결합된 글리콜 키토산 (GC/B/RGD라 명명)을 제조하였다. 상기 단계들의 반응을 하기 반응식 4에 나타내었다.
[반응식 4]
Figure 112005029878722-pat00006
실시예 1-5. 바이오틴 및 환형의 혈관결합 펩티드가 결합된 글리콜 키토산 유도체의 제조
상기 실시예 1-4의 단계 1에서 제조된 3-말레이미도 안식향산이 결합된 글리콜 키토산 100 mg을 PBS(pH 6.5)에 녹이고, 여기에 존재하는 말레이미도기 4 μmol에 해당하는 환형의 혈관결합 펩티드(cRGDC) 1.8 mg을 넣어 하루 동안 교반하였다. 얻어진 반응액을 분자량 한계가 100,000 달톤인 삼투막을 이용하여 과량의 물을 통하여 투석시켜, 염과 불순물을 제거하고, 5일 후, 동결 건조하여, 바이오틴 및 cRGDC가 결합된 글리콜 키토산(GC/B/cRGD라 명명)을 제조하였다. 본 반응을 하기 반응식 5로 나타내었다.
[반응식 5]
Figure 112005029878722-pat00007
실시예 1-6. 바이오틴이 결합되고 폴리에틸렌 글리콜 그라프트를 통하여 GRGDC가 결합된 글리콜 키토산 유도체의 제조
단계 1: 3-말레이미도 안식향산과 폴리에틸렌 글리콜의 혼합체 제조
수평균 분자량이 3,400 달톤인 α-아미노-ω-카복실-폴리에틸렌 글리콜 200 mg (58.8 μmol)을 무수 N,N-디메틸포름아미드(N,N-dimethylformamide, DMF) 20 ml에 녹이고 NHS로 활성화된 3-말레이미도 안식αα향산 31.425 mg (100 μmol)을 DMF 5 ml에 녹여 서로 섞어준 후, 하루 동안 교반하였다. 반응액을 에테르에 넣어 침전 및 여과시켜 얻어진 침전물을 진공에서 건조하였다. 건조된 물질을 다시 증류 수에 녹여, 분자량 한계 1,000 달톤인 삼투막을 이용하여 과량의 물을 통해서 투석하여, 불순물을 제거하고, 3 일 후 수거하고, 동결건조하여, 3-말레이미도 안식향산과 폴리에틸렌 글리콜의 혼합체를 얻었다.
단계 2: 바이오틴이 결합되고 폴리에틸렌 글리콜 그래프트를 통하여 3-말레이미도 안식향산이 결합된 글리콜 키토산의 제조
상기 실시예 1-1에서 제조된 바이오틴이 결합된 글리콜 키토산 100 mg과 NHS 5 mg을 PBS(pH 7)에 녹이고, 포함된 아미노기의 1%인 4 μmol에 해당하는 상기 단계 1에서 제조된 3-말레이미도 안식향산과 폴리에틸렌 글리콜의 혼합체 15 mg을 DMSO 1 ml에 녹인 후, 서로 교반하였다. 교반과 동시에 10 mg의 EDC를 넣어 반응시키고, 하루 동안 교반을 한 후, 반응액을 분자량 한계 100,000 달톤의 삼투막에 넣어 과량의 증류수를 통해서 3 일간 투석하였다. 수거된 투석액을 동결 건조하여, 최종적으로 바이오틴이 결합되고 폴리에틸렌 글리콜 그래프트를 통해서 3-말레이미도 안식향산이 결합된 글리콜 키토산을 얻었다.
단계 3: 바이오틴이 결합되고 폴리에틸렌 글리콜 그래프트를 통하여 GRGDC가 결합된 글리콜 키토산의 제조
상기 단계 2에서 제조된 바이오틴이 결합되고 폴리에틸렌 글리콜 그래프트를 통해서 3-말레이미도 안식향산이 결합된 글리콜 키토산 58 mg을 PBS(pH 6.5) 10 ml에 녹이고, 포함된 말레이미도기 2 μmol에 해당하는 GRGDC 1.1 mg을 넣어 하루 동안 실온에서 교반하였다. 얻어진 반응액을 분자량 한계가 100,000 달톤인 삼투막을 이용하여 과량의 증류수를 통해서 투석하여, 최종적으로 바이오틴이 결합되고 폴리 에틸렌 글리콜 그래프트를 통하여 GRGDC가 결합된 글리콜 키토산 유도체 (GC/B/PEG-RGD라고 명명)를 제조하였다. 상기 단계들의 반응을 하기 반응식 6에 나타내었다.
[반응식 6]
Figure 112005029878722-pat00008
실시예 1-7. 바이오틴이 결합되고 폴리에틸렌 글리콜 그라프트를 통하여 환형 RGD가 결합된 글리콜 키토산 유도체의 제조
상기 실시예 1-6의 단계 2에서 제조된 바이오틴이 결합되고 폴리에틸렌 글리콜 그래프트을 통하여 3-말레이미도 안식향산이 결합된 글리콜 키토산 50 mg을 PBS(pH 6.5) 10 ml에 녹이고, 포함된 말레이미도기 2 μmol에 해당하는 cRGDC 0.9 mg을 넣어 하루 동안 실온에서 교반하였다. 얻어진 반응액을 분자량 한계가 100,000 달톤인 삼투막을 이용하여 과량의 증류수를 통해서 투석하여, 최종적으로 바이오틴이 결합되고 폴리에틸렌 글리콜 그래프트를 통하여 cRGDC가 결합된 글리콜 키토산 유도체 (GC/B/PEG-cRGD라고 명명)를 제조하였다. 상기 단계들의 반응을 하기 반응식 7에 나타내었다.
[반응식 7]
Figure 112005029878722-pat00009
실시예 2: 바이오틴이 결합된 글리콜 키토산 유도체와 양자점의 혼합체 제조
양자점으로서 미국 Quantum Dot 사에서 구입한 스트렙타비딘이 부착되어 있는 Qdot605TM(빨간색) 또는 스트렙타비딘이 부착되어 있는 Qdot525TM(초록색)을 사용하였다. 사용 전에, 각각을 3 M 염화나트륨 용액에 넣어 교반하고, 분자량 한계 100,000 달톤인 막을 통하여 초여과(ultrafiltration)를 실시하였다. 연속적으로 증류수를 이용하여 다시 초여과하여, 존재하는 모든 염을 제거하였다. 혼합체의 형성과 입자의 구성은 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM)으로 확인하였고 그 입자 크기는 광산란법(light scattering, LS)으로 확인하였다.
실시예 2-1. 바이오틴이 결합된 글리콜 키토산 유도체와 양자점의 혼합체 제조 1
먼저 상기 실시예 1-1에서 제조된 GC/B를 2 mg/ml의 농도로 증류수에 녹이고 스트렙타비딘이 부착되어 있는 Qdot605TM을 250 pmol/ml의 농도로 증류수 녹여서 준비하였다. 상기 GC/B 용액 100 μl와 양자점 용액 250 μl를 혼합하고, 추가로 3.65 ml의 증류수를 가하여 교반하여 혼합체를 제조하고, GC/B(QD)라고 명명하였다.
상기 GC/B(QD) 혼합 입자의 입자 크기 및 분포를 광산란법으로 확인하여 도 2에 나타내었다. 도 2에서 보는 바와 같이, GC/B(QD)의 혼합체는 약 190 nm 내지 240 nm 크기의 나노 입자로사 형성됨을 알 수 있었다. 도 3은 상기 GC/B(QD) 혼합체의 입자 모양 및 그 구성을 보여주는 투과 전자 현미경 사진으로, 음성 염색법을 통하여 검정색은 유기물을, 흰색은 무기물을 나타낸 것이다. 도 3은의 사진은 광산란법으로 얻은 입자크기와 같은 양상의 크기 분포를 보이고 있었고, 얻어진 입자가 하나의 입자에 수 개 내지 수 십 개의 양자점이 포함된 모양의 구형의 나노 입자임을 확인할 수 있었다.
실시예 2-2. 바이오틴이 결합된 글리콜 키토산 유도체와 양자점의 혼합체 제조 2
GC/B를 1mg/ml 농도로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 혼합체를 제조하고, 얻어진 혼합체의 입자 크기 및 분포를 광산란법으로 확인하여 도 4에 나타내고, 입자 모양 및 그 구성을 투과 전자현미경으로 확인한 사진을 도 5에 나타내었다.
도 4에서 보는 바와 같이, 본 실시예에서 제조된 GC/B(QD)의 혼합체는 약 210 nm 내지 240 nm 크기의 나노 입자로서 형성됨을 알 수 있고, 그 크기는 실시예 2-1에서 제조된 혼합 입자보다 약간 더 큰 것으로 나타났다. 즉, 상기 실시예 2-1과 비교할 때, 고분자 유도체의 함량이 적을수록 형성되는 입자 크기가 커지는 것을 알 수 있다. 도 5는 본 실시예에서 얻어진 입자의 투과전자현미경 사진으로, 광산란법으로 얻은 입자크기와 같은 양상의 크기분포를 보이고 있으며, 실시예 2-1과 마찬가지로 하나의 입자에 수 개 내지 수십 개의 양자점이 포함된 모양의 구형 나노입자 형태를 보임을 알 수 있다.
비교예 1: 글리콜 키토산 유도체와 양자점의 혼합체 제조
GC/B 대신 글리콜 키토산을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1 및 2-2와 동일한 방법을 각각 사용하여 두 종류의 혼합 입자를 제조하였다. 본 비교예에서 제조된 입자는 투과전자현미경으로 살펴본 결과, 입자의 형성이 균일하지 못 하였고 특히 광산란법으로는 입자의 크기를 결정할 수 없을 정도로 매우 불안하였다.
실시예 2-3. 바이오틴이 결합되고 엽산이 결합된 글리콜 키토산 유도체와 양자점의 혼합체 제조
GC/B 대신 GC/B/F를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 혼합 입자를 제조하고, GC/B/F(QD)라고 명명하였다. 상기 혼합체 GC/B/F(QD)의 입자 크기 및 분포를 광산란법으로 확인한 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6에서 보는 바와 같이, GC/B/F와 양자점의 혼합체 GC/B/F(QD)는 약 180-230 nm 크기의 나노입자로서 형성됨을 알 수 있었다. 도 7은 이것을 투과전자현미경으로 관찰한 것으로 수분이 마르면서 광산란법에 의해 측정된 것보다 작은 크기의 입자가 관찰되었다.
실시예 2-4 바이오틴이 결합되고 GRGDC가 결합된 글리콜 키토산 유도체와 양자점의 혼합체 제조
GC/B 대신 GC/B/RGD를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2-1 및 2-2와 동일한 방법으로 혼합 입자 GC/B/RGD(QD)를 제조하였다. 도 8은 GC/B/RGD(QD)의 입자도를 광산란법으로 측정한 결과를 보여주는 것으로, 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 전체적으로 입자 크기는 150-250 nm 정도의 분포를 보였다. 도 9은 그 입자를 투과전자현미경으로 관찰한 결과를 보여주는 것으로, 수분이 마르면서 광산란법에 의해서 측정된 것보다 작은 크기의 입자가 관찰됨을 알 수 있다.
실시예 2-5. 바이오틴이 결합되고 환형 RGDC가 결합된 글리콜 키토산 유도체 와 양자점의 혼합체 제조
GC/B 대신 GC/B/cRGD를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2-1 및 2-2와 동일한 방법으로 혼합 입자 GC/B/cRGD(QD)를 제조하였다. 도 10은 GC/B/cRGD(QD)의 입자도를 광산란법으로 측정한 것을 보여주는 것으로, 전체적으로 입자 크기가 250-350 nm 정도의 분포를 보임을 알 수 있다. 도 11은 상기 입자를 투과전자현미경으로 관찰한 결과를 보여주는 것으로, 수분이 마르면서 광산란법에 의해 측정된 것보다 작은 크기의 입자가 관찰됨을 알 수 있다.
실시예 3: 다양한 생체물질이 결합된 글리콜 키토산 유도체와 양자점 혼합체의 형광특성
상기 실시예 2-1, 2-3 및 비교예 1에서 제조된 글리콜 키토산 유도체와 양자점 혼합 입자 및 구입한 양자점을 3 M 염화나트륨으로 처리하여 존재하는 알부민을 제거한 것에 대한 형광 특성을 형광분광기를 이용하여 조사하였다. 여기 파장을 400 nm로 고정하고 500에서 700 nm까지의 형광특성을 조사하였다.
상기에서 얻어진 결과를 도 12에 나타내었다. 도 12에서 보는 바와 같이, 실시예 및 비교예에서 얻어진 혼합체는 전반적으로 형광 강도에는 큰 차이를 보이지 않았지만, 구입한 양자점을 3 M 염화나트륨으로 처리하여 존재하는 알부민을 제거한 것은 자신들끼리의 집합체(aggregate)가 형성되어 가장 낮은 형광 강도를 보였다. GC/B/G, GC/B, 글리콜 키토산의 순서로 형광강도가 약간씩 증가하였다.
실시예 4: 혼합체의 세포 결합 능력 시험
실시예 4-1. 바이오틴이 결합되고 엽산이 결합된 글리콜 키토산 유도체와 양 자점 혼합체의 세포 결합능력
HeLa와 MCF-7 세포를 MEM 배지에서 키운 후, 6 웰 플레이트에 10 만개씩 넣어 다시 하루 동안 키우고, 배지를 Krebs Linger HEPES(KRH) 완충액으로 대체하였다. 여기에, PBS에서 제조된 GC(QD), GC/B(QD), GC/B/F(QD), 혼합물이 아닌 원래의 양자점, 및 PBS을 각각 넣어 최종적으로 2 ml를 만들었다. 사용된 양자점은 스트렙타비딘이 부착되어 있는 빨간색의 Qdot605TM이었으며, 그 농도는 모두 5 pmol로 고정하였고, 한 시간 동안 37 도에서 배양한 후, 다시 차가운 KRH로 두 번 씻어주고, 2 % 포르말린과 2% 글루타알데히드로 고정하여 형광 현미경을 통하여 상기 GC(QD), GC/B(QD), GC/B/F(QD), 혼합물이 아닌 원래의 양자점 및 PBS의 세포에 대한 결합을 관찰하여 그 결과를 도 13 및 도 14에 나타내었다.
도 13은 GC(QD), GC/B(QD), GC/B/F(QD), 혼합물이 아닌 원래의 양자점 및 PBS의의 HeLa에 결합 정도를 보여주는 형광 사진이다. PBS(가), 양자점(나) 및 GC(QD)(다) 자체는 암세포와 어떤 결합 부위도 존재하지 않으므로 희미한 세포 자체발광 이외에는 아무것도 나타나지 않았다. 또한, GC/B(QD) (라)은 많은 바이오틴이 존재함에도 세포에 결합하지 않았다. GC/B/F(QD) (마)만이 HeLa 세포와 잘 결합하고 있음이 나타났다.
도 14는 GC(QD), GC/B(QD), GC/B/F(QD), 혼합물이 아닌 원래의 양자점 및 PBS의의 MCF-7 세포에 대한 결합 능력을 보여주는 형광사진이다. 상기 세포에는 엽산 수용체가 많이 존재하지 않기 때문에 GC/B/F(QD)도 세포 자체발광 이외에는 확 연한 형광 영상을 얻을 수 없었다.
상기 도 13 및 도 14에 나타난 결과를 통하여, GC/B/F(QD)과 같은 본 발명의 제1 작용기 및 제2 작용기와 모두 결합된 고분자 유도체 및 양자점의 혼합 입자가 암세포에 특이적으로 결합할 수 있음을 확인할 수 있다.
실시예 4-2. 바이오틴이 결합되고 GRGDC 또는 cRGDC가 결합된 글리콜 키토산 유도체와 양자점 혼합체의 세포 결합능력
HEVEC을 F12K 배지에 배양하여 실시예 4-1과 유사한 방법으로 실험을 수행하였다. 사용된 양자점은 스트렙타비딘이 부착되어 있는 Qdot525TM으로 초록색을 나타내었으며, 이들의 세포 결합 여부를 도 15에 나타내었다. 도 15에 있어서, (가)에서 알 수 있는 바와 같이 양자점이 없는 완충용액을 사용하였을 때는 자가 발광에 의해 주로 세포질 쪽에서 초록색의 빛이 방출되었던 반면, (나)의 GC/B/cRGD를 처리하였을 때와 (다)의 GC/B/RGD를 처리하였을 때는 주로 핵 안에서 (가)에 비하여 더 밝은 초록의 빛이 발광하는 것을 알 수 있다. 또한, 도 15의 (라) 및 (마)는 각각 (나)와 (다)에 cRGD와 GRGDC를 각각 50 μg 씩 처리한 결과를 나타낸 것으로, (라)와 (마)로부터 HUVEC의 자멸사가 발생하여 형광의 강도가 전반적으로 줄어들었을 뿐만 아니라 핵의 모양도 이상이 발생함을 관찰할 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 양자점-고분자의 혼합 입자는 양자점 표면의 음전하와 고분자의 양전하 사이에 존재하는 이온 결함 및 정전기력 및 양자 점 표면의 아비딘과 고분자의 바이오틴 사이에서 발생하는 것과 같은 생물학적 결합으로 수 개 내지 수십 개의 양자점이 고분자와 혼합되어 하나의 나노 입자로 형성되었으며, 암 세포에 특이적으로 결합하거나 암 세포에 의해 활성화된 혈관 내피 세포에 특이적으로 결합함으로써, 그 선택성을 높일 수 있었다. 또한 수동적 표적 방식에 의해 암 세포가 이식된 생쥐에서 암 조직 부위에 양자점-고분자 혼합 입자가 특이적으로 축적되고 능동적 표적 방식에 의해서도 암 조직 부위에 나노 입자가 특이적으로 많이 축적되어 암의 광학적 진단 및 영상법에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (38)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 생체 조직 또는 세포와 특이적 결합 가능한 제1 작용기 및 수용체-리간드 반응이 가능한 쌍 중 어느 한 쪽, 항원-항체 쌍 중 어느 한 쪽 및 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 하나로 이루어진 군 중에서 선택된 제2 작용기가 결합되어 있는 생체 적합성 고분자 유도체; 및 수용체-리간드 반응이 가능한 쌍 중 어느 한 쪽, 항원-항체 쌍 중 어느 한 쪽 및 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 한 가닥으로 이루어진 군 중에서 선택된 것으로 상기 제2 작용기와 수용체-리간드 반응, 항원-항체 반응 또는 상보적 염기간 결합에 의하여 결합 가능한 제3 작용기가 결합되어 있는 양자점을 함유하는 양자점-고분자 혼합 입자로서,
    여기에서 상기 고분자는 키토산 또는 글리콜 키토산인 것인 양자점-고분자 혼합 입자.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 키토산 또는 글리콜 키토산은 분자량이 수 천 내지 수 백만의 범위이며, 탈아세틸화도가 50 내지 90%인 것인 양자점-고분자 혼합 입자.
  13. 제12항에 있어서, 상기 글리콜 키토산은 탈아세틸화도가 82 내지 88% 정도이고 분자량이 25만 내지 55만인 것인 양자점-고분자 혼합 입자.
  14. 제10항에 있어서, 하기 화학식을 갖는 글리콜 키토산 유도체인 양자점-고분자 혼합 입자:
    [화학식 1]
    Figure 112007071783221-pat00011
    상기 식 중, A는 아세틸화된 6-글리콜-N-글루코사민(6-glycol-N-glucosamine)이고, B는 디아세틸화된 6-글리콜-N-글루코사민이고, C는 바이오틴, D는 엽산, 선형 RGD 및 환형 RGD로 이루어진 군 중에서 선택된 것이고;
    a는 10 내지 50%, b는 50 내지 90%, c는 1 내지 25%, d는 0.1 내지 5% (단, a+b+c+d=100 을 만족함)이다.
  15. 제10항에 있어서, 상기 제1 작용기가 세포 표면의 수용체에 상응하는 리간드 또는 혈관 결합 펩타이드인 양자점-고분자 혼합 입자.
  16. 제15항에 있어서, 상기 생체 조직 또는 세포가 주변의 신생 혈관을 포함하는 암조직 또는 암세포이고 제1 작용기는 엽산(folate), 트랜스페린 (transferrin), 항체, 항암제 유도체 및 아미노산 서열 Arg-Gly-Asp(RGD)를 포함하는 선형 또는 환형 혈관 결합 펩타이드로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 양자점-고분자 혼합 입자.
  17. 제10항에 있어서, 상기 제2 작용기는 수용체-리간드 쌍 중 어느 한 쪽; 예컨 대, 스트렙타비딘-바이오틴, 아비딘-바이오틴 또는 아시알로당단백질(asialoglycoprotein)-갈락토오스와 같이 수용체 리간드 반응을 일으킬 수 있는 쌍 중 어느 한 쪽; 항체-항원 중 어느 한 쪽; 및 예컨대, DNA, RNA, ODN (oligodeoxynucleotide), siRNA (small interfering RNA), dsRNA (double-stranded RNA) 등과 같은 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 한 가닥으로 이루어진 군 중에서 선택된 것이고, 제3 작용기는 상기 선택된 제2 작용기와 수용체-리간드 반응, 항원-항체 반응 또는 상보적 염기간 결합에 의하여 결합 가능한 다른 쪽 작용기인 양자점-고분자 혼합 입자.
  18. 제10항에 있어서, 상기 양자점은 5 nm 내지 20 nm 크기의 CdSe, CdS 및 CdTe로 이루어진 군 중에서 선택된 무기물로 된 발광 반도체인 양자점-고분자 혼합 입자.
  19. 제18항에 있어서, 상기 양자점이 ZnS로 된 이종 접합체가 외부를 둘러싸고 있는 것인 양자점-고분자 혼합 입자.
  20. 제18항에 있어서, 상기 양자점이 소수성이거나 또는 COOH, SH, NH2, 말레이미드(maleimide), 아지드(azide) 또는 OH 반응기를 갖는 고분자에 의하여 표면이 개질되어 수용성이 증가된 것인 양자점-고분자 혼합 입자.
  21. 제10항에 있어서, 하나의 입자에 수 개 내지 수십 개의 양자점 및 고분자 유도체가 포함되어 있으며, 입자 하나의 크기가 10 내지 1,000 nm인 양자점-고분자 혼합 입자.
  22. 생체 적합성 고분자에 수용체-리간드 반응이 가능한 쌍 중 어느 한 쪽, 항원-항체 쌍 중 어느 한 쪽 및 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 하나로 이루어진 군 중에서 선택된 제2 작용기를 결합시키고, 양자점에 수용체-리간드 반응이 가능한 쌍 중 어느 한 쪽, 항원-항체 쌍 중 어느 한 쪽 및 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 하나로 이루어진 군 중에서 선택된 것으로 상기 제2 작용기와 수용체-리간드 반응, 항원-항체 반응 또는 상보적 염기간 결합에 의하여 결합 가능한 제3 작용기를 결합시켜, 상호 결합 가능한 생체 적합성 고분자 유도체와 양자점을 제조하고,
    상기 생체 적합성 고분자 유도체에 생체 조직 또는 세포와 반응 가능한 제1 작용기를 결합시키고;
    상기에서 얻어진 생체 적합성 고분자 유도체와 양자점을 수용액 또는 유기용매에서 물리적 또는 화학적으로 혼합하여 입자를 형성하는 단계를 포함하는,
    양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법으로서,
    여기에서 상기 고분자는 키토산 또는 글리콜 키토산인 것인 양자점-고분자 혼합 입자 제조 방법.
  23. 삭제
  24. 제22항에 있어서, 상기 키토산 또는 글리콜 키토산은 분자량이 수 천 내지 수 백만의 범위이며, 탈아세틸화도가 50 내지 90%인 것인 양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 글리콜 키토산은 탈아세틸화도가 82 내지 88%이고 분자량이 25만 내지 55만인 것인 양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법.
  26. 제22항에 있어서, 상기 제2 작용기가 수용체-리간드 쌍 중 어느 한 쪽; 예컨대, 스트렙타비딘-바이오틴, 아비딘-바이오틴 또는 아시알로당단백질(asialoglycoprotein)-갈락토오스와 같이 수용체 리간드 반응을 일으킬 수 있는 쌍 중 어느 한 쪽; 항체-항원 중 어느 한 쪽; 및 예컨대, DNA, RNA, ODN (oligodeoxynucleotide), siRNA (small interfering RNA), dsRNA (double-stranded RNA) 등과 같은 상보적 서열의 뉴클레오타이드 이중 가닥 중 어느 한 가닥으로 이루어진 군 중에서 선택되고, 제3 작용기는 상기 선택된 제2 작용기와 수용체-리간드 반응, 항원-항체 반응 또는 상보적 염기간 결합에 의하여 결합 가능한 다른 쪽 작용기인 양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법.
  27. 제22항에 있어서, 상기 양자점으로서 5 nm 내지 20 nm 크기의 CdSe, CdS 및 CdTe로 이루어진 군 중에서 선택된 무기물로 된 발광 반도체를 사용하는 양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 양자점으로서 ZnS로 된 이종 접합체가 외부를 둘러싸고 있는 것을 사용하는 양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법.
  29. 제22항에 있어서, 상기 양자점으로서 소수성이거나, COOH, SH, NH2, 말레이미드(maleimide), 아지드(azide) 또는 OH 반응기를 갖는 고분자에 의하여 표면이 개질되어 수용성이 증가된 것을 사용하는 양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법.
  30. 제22항에 있어서, 상기 제1 작용기로서 세포 표면의 수용체에 상응하는 리간드 또는 혈관 결합 펩타이드를 사용하는 양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법.
  31. 제22항에 있어서, 상기 생체 조직 또는 세포가 주변의 신생 혈관을 포함하는 암조직 또는 암세포이고 제1 작용기로서 엽산(folate), 트랜스페린, 항체, 항암제 유도체 및 아미노산 서열 Arg-Gly-Asp(RGD)를 포함하는 선형 또는 환형 혈관 결합 펩타이드로 이루어진 군 중에서 선택된 것을 사용하는 양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법.
  32. 제22항에 있어서, 상기 고분자 유도체의 농도를 1 μg/ml 내지 1000 μg/ml 범위로 하고, 양자점의 농도를 0.1 nM 내지 10 nM 범위로 하여 혼합하는 양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법.
  33. 제22항에 있어서, 광 중합법(photopolymerization), 미셀 중합법(micelle polymerization) 또는 산화-환원 중합법(redox polymerization) 등의 화학적 방법에 의하여 상기 고분자 유도체와 양자점을 결합시키는 양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법.
  34. 제22항에 있어서, 상기 고분자 유도체와 양자점을 디에틸아민(diethylamine), 숙시닉안하이드리드(succinicanhydride), 글루타알데히드(glutaldehyde), 포름알데히드(formaldehyde), 헥실디이소시아네이트(hexoisocyanate) 및 포스겐(phosgen)로 이루어진 군 중에서 선택된 가교 매개체를 사용하여 가교시키는 단계를 추가적으로 포함하는 양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법.
  35. 제22항에 있어서, 나트륨도데실설페이트 (sodium dodecyl sulfate, SDS), 트리톤 X, 글리세롤(glycerol), 담즙산염(bile acid salt), 유당(lactose), 맥아당(maltose) 및 만니톨(mannitol)로 이루어진 군 중에서 선택된 생체에 사용 가능한 계면 활성제를 사용하는 양자점-고분자 혼합 입자의 제조 방법.
  36. 제10항, 제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 양자점-고분자 혼합 입자를 함유하는 생체 조직 또는 세포 탐지용 조성물.
  37. 제10항, 제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 양자점-고분자 혼합 입자를 함유하는 암 진단용 조성물.
  38. 제10항에 있어서, 상기 양자점-고분자 혼합 입자는 생체 적합성 고분자 유도체와 양자점이 양자점 표면의 음전하와 고분자 유도체의 양전하 사이의 이온-이온 결합, 정전기력, 쌍극자-쌍극자 상호작용, 기계적 잠금(mechanical interlocking) 및 화학적 잠금(chemical interlocking) 중 어느 한 가지 이상에 의하여 결합되는 것인 양자점-고분자 혼합 입자.
KR1020050048091A 2005-06-04 2005-06-04 생체 적합성 고분자 유도체, 상기 고분자 유도체와양자점의 혼합 입자 및 이들의 제조 방법 KR100805211B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050048091A KR100805211B1 (ko) 2005-06-04 2005-06-04 생체 적합성 고분자 유도체, 상기 고분자 유도체와양자점의 혼합 입자 및 이들의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050048091A KR100805211B1 (ko) 2005-06-04 2005-06-04 생체 적합성 고분자 유도체, 상기 고분자 유도체와양자점의 혼합 입자 및 이들의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060126302A KR20060126302A (ko) 2006-12-07
KR100805211B1 true KR100805211B1 (ko) 2008-02-21

Family

ID=37730276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050048091A KR100805211B1 (ko) 2005-06-04 2005-06-04 생체 적합성 고분자 유도체, 상기 고분자 유도체와양자점의 혼합 입자 및 이들의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100805211B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100914455B1 (ko) * 2007-05-28 2009-08-28 전남대학교산학협력단 양자점을 이용한 생물학적 검출키트 및 방법
KR100906978B1 (ko) * 2007-06-22 2009-07-08 (주)바이오버드 손상혈관 타겟팅 나노입자를 포함하는 평활근 세포 증식억제용 조성물

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030042850A1 (en) 2001-09-04 2003-03-06 Dietrich Bertram Electroluminescent device comprising quantum dots
US20030148544A1 (en) 2001-06-28 2003-08-07 Advanced Research And Technology Institute, Inc. Methods of preparing multicolor quantum dot tagged beads and conjugates thereof
US6855551B2 (en) 1998-09-18 2005-02-15 Massachusetts Institute Of Technology Biological applications of quantum dots

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6855551B2 (en) 1998-09-18 2005-02-15 Massachusetts Institute Of Technology Biological applications of quantum dots
US20030148544A1 (en) 2001-06-28 2003-08-07 Advanced Research And Technology Institute, Inc. Methods of preparing multicolor quantum dot tagged beads and conjugates thereof
US20030042850A1 (en) 2001-09-04 2003-03-06 Dietrich Bertram Electroluminescent device comprising quantum dots

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JACS Vol.124:6378-6382(2002)
Proc. Natl. Acad. Sci. USA Vol.100(26):15895-15900(2003. 12)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060126302A (ko) 2006-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Saadati et al. Biomedical application of hyperbranched polymers: Recent Advances and challenges
Tong et al. Multilayer microcapsules with tailored structures for bio-related applications
Ochs et al. Biodegradable click capsules with engineered drug-loaded multilayers
Fu et al. Galactose targeted pH-responsive copolymer conjugated with near infrared fluorescence probe for imaging of intelligent drug delivery
Duan et al. Cell-penetrating quantum dots based on multivalent and endosome-disrupting surface coatings
Egli et al. Biocompatible functionalization of polymersome surfaces: a new approach to surface immobilization and cell targeting using polymersomes
Oliveira et al. Dendrimers and derivatives as a potential therapeutic tool in regenerative medicine strategies—A review
Wang et al. Aggregation-induced emission luminogen-embedded silica nanoparticles containing DNA aptamers for targeted cell imaging
EP1996508B1 (en) Preparation method for water-soluble magnetic or metal oxide nanoparticles coated with ligands, and usage thereof
US20190212335A1 (en) AIE Nanoparticle Conjugates And Methods Therefor
Mohan et al. Chemically modifying viruses for diverse applications
Kinnane et al. Low-fouling poly (N-vinyl pyrrolidone) capsules with engineered degradable properties
CN101695476B (zh) 医用纳米粒子的制备方法
Dif et al. Small and stable peptidic PEGylated quantum dots to target polyhistidine-tagged proteins with controlled stoichiometry
Bharathala et al. Biomedical applications of nanoparticles
Liu et al. Engineering monovalent quantum dot− antibody bioconjugates with a hybrid gel system
Choi et al. Smart nanomaterials for biomedics
Li et al. Preparation of quantum dot bioconjugates and their applications in bio-imaging
Aime et al. Quantum dot lipid oligonucleotide bioconjugates: Toward a new anti-microRNA nanoplatform
Delyanee et al. Amine-terminated dendritic polymers as promising nanoplatform for diagnostic and therapeutic agents’ modification: A review
Nifontova et al. Controlling charge transfer from quantum dots to polyelectrolyte layers extends prospective applications of magneto-optical microcapsules
CN114981384B (zh) 发光两性聚合物纳米颗粒
Dai et al. Stable and biocompatible genipin-inducing interlayer-crosslinked micelles for sustained drug release
KR100805211B1 (ko) 생체 적합성 고분자 유도체, 상기 고분자 유도체와양자점의 혼합 입자 및 이들의 제조 방법
Haidar et al. Surface Bio‐engineered Polymeric Nanoparticles

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120131

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130205

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee