KR101154159B1 - Hybrid magnetic nanoparticle and process for preparing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혼성 자성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 도파민으로 표면개질된 자성 나노입자 표면에 표면 개시 중합을 이용하여 폴리(L-리신) 또는 엽산을 코팅하여 생체적합적으로 표면개질된 혼성 자성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 혼성 자성 나노입자는 자성 나노입자를 도파민으로 먼저 표면개질한 후 표면 개시 중합을 이용하여 폴리(L-리신) 또는 엽산을 코팅하여 생체적합적으로 표면개질됨으로써, 생체 내에서 효과적으로 분산을 유도하여 나노입자의 자기적 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 혼성 자성 나노입자는 세포 내 전달이 용이하고, 바이러스 및 단백질 표면과 결합이 용이할 수 있으므로, 바이오 센서, MRI 조영제, 온열치료, 약물전달시스템 등 다양한 분야에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a hybrid magnetic nanoparticles and a method of manufacturing the same, and in detail, the surface of the magnetic nanoparticles surface-modified with dopamine is coated with poly (L-lysine) or folic acid using surface-initiated polymerization to biocompatible surfaces. Modified hybrid magnetic nanoparticles and a method for preparing the same. Hybrid magnetic nanoparticles of the present invention surface-modified magnetic nanoparticles first with dopamine, and then coated with poly (L-lysine) or folic acid using surface-initiated polymerization to biocompatible surface modification, thereby effectively dispersing in vivo Induction can improve the magnetic properties of the nanoparticles. Therefore, the hybrid magnetic nanoparticles of the present invention can be easily used in various fields such as biosensors, MRI contrast agents, thermotherapy, drug delivery systems, etc., because the intracellular delivery is easy and can be easily combined with virus and protein surfaces. .

Description

혼성 자성 나노입자 및 이의 제조방법{Hybrid magnetic nanoparticle and process for preparing the same}Hybrid magnetic nanoparticles and process for preparing same

본 발명은 혼성 자성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 도파민으로 표면개질된 자성 나노입자 표면에 표면 개시 중합을 이용하여 폴리(L-리신) 또는 엽산을 코팅하여 생체적합적으로 표면개질된 혼성 자성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid magnetic nanoparticles and a method of manufacturing the same, and in detail, the surface of the magnetic nanoparticles surface-modified with dopamine is coated with poly (L-lysine) or folic acid using surface-initiated polymerization to biocompatible surfaces. Modified hybrid magnetic nanoparticles and a method for preparing the same.

나노기술(NT: Nano Technology)은 미래과학기술의 새로운 발전과 기존 제품의 발전 등을 위해 필요하다고 판단되어 IT(Information Technology), BT(Bio Technology) 등과 함께 미래의 기술 혁신을 이끌어 나갈 주요 연구 분야이다. 따라서 정부를 중심으로 한 대규모의 연구와 개발 투자가 지속되고 있다.Nano Technology (NT) is deemed necessary for the new development of future science technology and the development of existing products, and it is a major research field to lead future technological innovation along with IT (Information Technology) and BT (Bio Technology). to be. Therefore, large-scale research and development investments led by the government continue.

나노기술은 새로운 미래 과학기술의 영역을 창출하고 원래 있었던 상품들의 고성능화에 커다란 영향을 줄 것으로 예상된다. 하지만 아직은 발전 초기 단계로써 연구 성과가 미흡하기 때문에 장기적인 연구개발정책과 관련된 연구에 집중적인 투자가 이루어지고 있다. 따라서 미래의 거의 모든 산업에 적용될 핵심 기술인 나노기술에 대한 전반적인 이해를 제공하고 각국의 나노기술 관련 정책과 산업 동향을 살펴보고 관련된 연구의 흐름을 파악하는 것이 필요하다.Nanotechnology is expected to create new areas of future science and technology and have a major impact on the performance of original products. However, as research is still in its infancy, the research results are insufficient. Therefore, intensive investment is being made in research related to long-term R & D policy. Therefore, it is necessary to provide an overall understanding of nanotechnology, a key technology that will be applied to almost all future industries, to examine the policies and industry trends of nanotechnology in each country, and to understand the flow of related research.

나노기술은 원자, 분자 구조의 수준에서 물질을 관찰하고 이를 제어, 조작하며, 이를 바탕으로 하기 때문에 재료 기기 시스템의 창출과 사용을 의미한다. 보통 사용되는 1㎚는 10억분의 1m 크기로 가장 작은 수소원자 10개를 연결한 정도의 크기이다.Nanotechnology means the creation and use of material device systems because of the observation, control, and manipulation of materials at the atomic and molecular structure levels. The 1nm that is usually used is about 1m / billion size and is about the size of connecting 10 smallest hydrogen atoms.

나노기술을 연구하는 목표는 원자, 분자 수준에서 구조물과 소자를 제어하는 능력을 얻음으로써 이러한 특성에 대해서 탐구하는 것이며, 또한 이러한 소자를 효과적으로 제어하고 관리하는 사용법을 배우는 것이다. 나노기술은 나노크기에서 근본적인 성질과 현상을 제어, 관리하기 때문에 대부분의 분야에서 인간이 만든 물체의 잠재력을 바꾸어 놓을 수 있는 힘이 있다. 나노미터크기(1~100㎚)에서 발생하는 새로운 현상은 예측이 불가능한 이차적인 결과를 나타내는 경우가 대부분이다. 가장 중요한 현상은 크기가 줄어서 축소되어서라기 보다는 새롭게 발견되는 현상과 양자역학 등에 기인한다. 일단 어떤 특정의 크기를 제어할 수 있다면 물질의 성질이나 소자의 기능을 우리가 현재 알고 있는 수준 이상으로 향상시키는 것이 가능하다.The goal of nanotechnology research is to explore these properties by gaining the ability to control structures and devices at the atomic and molecular levels, and to learn how to control and manage these devices effectively. Nanotechnology has the power to change the potential of man-made objects in most fields because it controls and manages fundamental properties and phenomena at nanoscale. New phenomena occurring at nanometer sizes (1-100 nm) often have unpredictable secondary results. The most important phenomena are caused by newly discovered phenomena and quantum mechanics rather than by shrinking in size. Once a certain size can be controlled, it is possible to improve the properties of the material or the function of the device beyond what we currently know.

나노크기의 자성 재료는 바이오 및 의학 분야에 있어서 특징적인 장점을 가지고 있어서 많이 응용되고 있다. 자성 나노입자는 인간에게 있어서 낮은 독성을 가지고 있고 자성성질을 가지고 있어서 외부자기장을 통해서 표적 약물이 암 부분에서 작용하는 것을 보여주는 역할을 한다. 따라서, 자성 나노입자는 치료와 진단에 많이 사용되고 있다. 치료를 목적으로 하는 경우는, 열을 이용해서 암 세포의 생장을 막고 죽이는 고열치료, 나노입자에 부착된 항체를 이용하여 암세포에 전달되도록 하는 약물전달시스템, 방사선을 병합하여 행하는 치료 등에 사용되고 있다. 진단을 목적으로 하는 경우는, 생체 밖과 생체 내에서 응용되고 있다. 생체 밖에서의 응용은 면역 측정, 세포의 탐지와 분리, 바이러스, 호르몬, 올리고뉴클레오티드, DNA, 단백질에 주목하고 있다. 생체 내에서의 응용은 MRI(magnetic resonance imaging)를 포함한 세포나 조직 공학, 표적 약물 전달, 유전자 전달 체계와 유전자 치료, 암을 표적하는 고열 요법 등 다양한 분야에 사용되고 있다. 특히, 자성 나노입자는 자성을 띄는 고유 특성을 이용하여 MRI 조영제로 많이 사용되는데, 이를 이용하여 질병을 진단하거나 치료하기도 한다.Nano-sized magnetic materials have many advantages due to their characteristic advantages in the bio and medical fields. Magnetic nanoparticles have low toxicity in humans and have magnetic properties, which play a role in showing the target drug in the cancer part through the external magnetic field. Therefore, magnetic nanoparticles are widely used for treatment and diagnosis. For the purpose of treatment, it is used for hyperthermia treatment, which prevents and kills cancer cell growth using heat, drug delivery system for delivery to cancer cells using antibodies attached to nanoparticles, and treatment that combines radiation. In the case of diagnostic purposes, it is applied in vitro and in vivo. In vitro applications focus on immunoassays, cell detection and isolation, viruses, hormones, oligonucleotides, DNA, and proteins. In vivo applications are used in a variety of applications, including cell or tissue engineering, magnetic resonance imaging (MRI), targeted drug delivery, gene delivery systems and gene therapy, and hyperthermia targeting cancer. In particular, magnetic nanoparticles are often used as MRI contrast agents using magnetic intrinsic properties, which may be used to diagnose or treat diseases.

그러나, 자성 나노입자는 표면/부피 비가 크고 덩어리지려고 하는 성질을 띠고 있으며, 뭉치거나 단백질에 의해 흡수될 때 표적 세포에 도달하기 전에 혈액의 흐름으로부터 제거되기도 하고, 세포 내에서 낮은 효율을 가지고 있으며, 비특이적으로 약물을 표적할 수도 있다. 따라서, 자성 나노입자를 바이오 및 의학 분야에 응용하기 위해서는 기본적으로 표면에 친화력이 있어야 하며, 생체적합적이고, 무독성이며, 생리학적인 환경에서 좋은 분산성을 지녀야하고, 혈액 속에서 잘 응집되지 않아야 한다.However, magnetic nanoparticles have a large surface / volume ratio and tend to agglomerate, are sometimes removed from the blood flow before they reach target cells when aggregated or taken up by proteins, and have low efficiency in the cells, The drug may be targeted nonspecifically. Therefore, in order to apply magnetic nanoparticles in the bio and medical fields, they must basically have affinity for the surface, have good dispersibility in a biocompatible, non-toxic, physiological environment, and do not aggregate well in the blood.

따라서, 자성 나노입자가 생체 내에서 응집되는 것을 막기 위하여, 또는 안정성을 높이기 위하여 표면을 감싸주는 연구가 꾸준히 진행되어 왔으며, 이때 사용되는 물질로는 고분자, 단백질, 표적 리간드 등이 있다. 생체적합성을 가진 고분자로는 PEG(polyethylene glycol), PVP(polyvinylpyrolidone), PVA(polyvinyl alcohol), 덱스트란, 지방산, 폴리펩티드 등이 있고, 단백질이나 표적 리간드로는 트랜스페린, 락토페린, 인슐린, 알부민 등이 있다.Therefore, studies have been made to cover the surface to prevent magnetic nanoparticles from agglomerating in vivo or to increase stability. Examples of materials used include polymers, proteins, and target ligands. Biocompatible polymers include polyethylene glycol (PEG), polyvinylpyrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), dextran, fatty acids and polypeptides, and proteins and target ligands include transferrin, lactoferrin, insulin, and albumin. .

그러나, 상기 자성 나노 입자들은 상대적으로 크기가 균일하지 못하고, 분산성이 좋지 않으며, 결정성이 낮아 자성 특성에 영향을 주는 문제점이 종종 발생되었다.However, the magnetic nanoparticles often have problems of relatively uneven size, poor dispersibility, and low crystallinity affecting magnetic properties.

따라서, 자성 나노입자의 표면에 친화력이 있으며, 생체적합적이고, 무독성이며, 생체 내에서 응집되지 않고 잘 분산될 수 있는 자성 나노입자의 개발의 필요성이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for the development of magnetic nanoparticles that have affinity for the surface of magnetic nanoparticles, are biocompatible, non-toxic, and do not aggregate in vivo and can be well dispersed.

본 발명자들은 자성 나노입자의 표면에 친화력이 있으며, 생체적합적이고, 무독성이며, 생체 내에서 응집되지 않고 잘 분산될 수 있는 자성 나노입자에 대해 연구하던 중, 자성 나노입자를 도파민으로 먼저 표면개질한 후, 표면 개시 중합을 이용하여 폴리(L-리신) 또는 엽산으로 자성 나노입자의 표면을 생체적합적으로 개질하여 혼성 자성 나노입자를 제조하였으며, 상기 혼성 자성 나노입자가 균일하게 분산되고 구 형태임을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.The present inventors studied magnetic nanoparticles that have affinity for the surface of magnetic nanoparticles, are biocompatible, non-toxic, and do not aggregate in vivo and are well dispersed, and have first surface modified the magnetic nanoparticles with dopamine. Thereafter, hybrid magnetic nanoparticles were prepared by biocompatible modification of the surface of the magnetic nanoparticles with poly (L-lysine) or folic acid using surface-initiated polymerization, and the hybrid magnetic nanoparticles were uniformly dispersed and spherical. It confirmed and completed this invention.

본 발명은 도파민으로 표면개질된 자성 나노입자 표면에 표면 개시 중합을 이용하여 폴리(L-리신) 또는 엽산을 코팅하여 생체적합적으로 표면개질된 혼성 자성 나노입자 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a biocompatible surface-modified hybrid magnetic nanoparticles and a method of manufacturing the same by coating a poly (L-lysine) or folic acid on the surface of the magnetic nanoparticles surface-modified with dopamine using surface-initiated polymerization.

도 1은 (ε-벤질옥시카보닐-L-리신)-N-카복시안하이드라이드[Lys(Z)-NCA]의 NMR 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 도이다[(a) 도파민이 코팅된 자성 나노입자, (b) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자].
도 3은 본 발명의 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 도이다[(a) 순수한 엽산, (b) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자].
도 4는 본 발명의 혼성 자성 나노입자의 열중량 분석(TGA) 결과를 나타낸 도이다[(a) 순수한 자성 나노입자, (b) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자, (c) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자, (d) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자].
도 5는 본 발명의 혼성 자성 나노입자의 표면을 장방출 주사전자현미경(FE-SEM)으로 관찰한 도이다[(a) 순수한 자성 나노입자, (b) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자, (c) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자, (d) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자].1 is a diagram showing an NMR spectrum of (ε-benzyloxycarbonyl-L-lysine) -N-carboxylhydride [Lys (Z) -NCA].
Figure 2 shows the FT-IR spectrum of the hybrid magnetic nanoparticles of the magnetic nanoparticles / poly (L- lysine) coated with dopamine of the present invention ((a) dopamine-coated magnetic nanoparticles, (b) dopamine Magnetic nanoparticles / complex magnetic nanoparticles of poly (L-lysine).
Figure 3 shows the FT-IR spectrum of the hybrid magnetic nanoparticles of the magnetic nanoparticles / folic acid coated with dopamine of the present invention [(a) pure folic acid, (b) hybrid of magnetic nanoparticles / folic acid coated with dopamine Magnetic nanoparticles].
Figure 4 shows the results of thermogravimetric analysis (TGA) of the hybrid magnetic nanoparticles of the present invention ((a) pure magnetic nanoparticles, (b) magnetic nanoparticles coated with dopamine, (c) magnetically coated with dopamine Nanoparticles / poly (L-lysine) hybrid magnetic nanoparticles, (d) dopamine coated magnetic nanoparticles / folic acid hybrid magnetic nanoparticles].
5 is a diagram of the surface of the hybrid magnetic nanoparticles of the present invention observed with a long emission scanning electron microscope (FE-SEM) [(a) pure magnetic nanoparticles, (b) magnetic nanoparticles coated with dopamine, (c ) Dopamine coated magnetic nanoparticles / poly (L-lysine) hybrid magnetic nanoparticles, (d) dopamine coated magnetic nanoparticles / folic acid hybrid magnetic nanoparticles].

본 발명은 도파민으로 표면개질된 자성 나노입자 표면에 표면 개시 중합을 이용하여 폴리(L-리신) 또는 엽산을 코팅하여 생체적합적으로 표면개질된 혼성 자성 나노입자를 제공한다.The present invention provides a biocompatible surface-modified hybrid magnetic nanoparticle by coating poly (L-lysine) or folic acid on the surface of the magnetic nanoparticle surface-modified with dopamine using surface-initiated polymerization.

또한, 본 발명은In addition,

1) 산화철계 나노 분말을 증류수에서 초음파 분해시킨 후 도파민과 반응시켜, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계,1) a step of ultrasonically decomposing iron oxide-based nanopowders in distilled water and reacting with dopamine to prepare magnetic nanoparticles coated with dopamine,

2) N-(tert-부톡시카보닐)-N-카보벤즈옥시-L-리신을 유기용매 하에서 PBr3와 반응시켜, (ε-벤질옥시카보닐-L-리신)-N-카복시안하이드라이드[Lys(Z)-NCA]를 제조하는 단계,2) N- (tert-butoxycarbonyl) -N-carbenzoxy-L-lysine is reacted with PBr 3 in an organic solvent to give (ε-benzyloxycarbonyl-L-lysine) -N-carboxyanhydr Preparing a ride [Lys (Z) -NCA],

3) 상기 1)단계에서 제조한 도파민으로 코팅된 자성 나노입자를 유기용매 하에서 상기 2)단계에서 제조한 Lys(Z)-NCA와 반응시켜, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/Lys(Z)-NCA의 혼성 자성 나노입자를 제조하는 단계, 및3) Dopamine-coated magnetic nanoparticles prepared in step 1) are reacted with Lys (Z) -NCA prepared in step 2) under an organic solvent, and dopamine-coated magnetic nanoparticles / Lys (Z)- Preparing a hybrid magnetic nanoparticle of NCA, and

4) 상기 3)단계에서 제조한 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/Lys(Z)-NCA의 혼성 자성 나노입자를 트리플루오로아세트산(CF3COOH)에 넣고 초음파분해시킨 후, 아니졸 및 메탄술폰산과 반응시켜 혼성 자성 나노입자로부터 벤질카바메이트기를 제거하는 단계를 포함하는, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자의 제조방법을 제공한다.4) Dopamine-coated magnetic nanoparticles prepared in step 3) / Lys (Z) -NCA hybrid magnetic nanoparticles were put into trifluoroacetic acid (CF 3 COOH) and sonicated, and then anisol and methanesulfonic acid It provides a method for producing a hybrid magnetic nanoparticles of magnetic nanoparticles / poly (L- lysine) coated with dopamine, comprising the step of removing the benzyl carbamate group from the hybrid magnetic nanoparticles by reacting with.

또한, 본 발명은In addition,

1) 산화철계 나노 분말을 증류수에서 초음파 분해시킨 후 도파민과 반응시켜, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계, 및1) ultrasonically decomposing iron oxide-based nanopowders in distilled water and reacting with dopamine to prepare magnetic nanoparticles coated with dopamine, and

2) 상기 제조한 도파민으로 코팅된 자성 나노입자를 엽산 용액, NHS 용액, EDC 용액의 혼합 용액에 가하고, 촉매제로 트리에틸아민을 가하여 반응시키는 단계를 포함하는, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자의 제조방법을 제공한다.2) adding dopamine-coated magnetic nanoparticles to a mixed solution of folic acid solution, NHS solution, and EDC solution, and reacting by adding triethylamine with a catalyst, dopamine-coated magnetic nanoparticles / folic acid It provides a method of producing a hybrid magnetic nanoparticles of.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 혼성 자성 나노입자는, 도파민으로 표면개질된 자성 나노입자 표면에 표면 개시 중합을 이용하여 폴리(L-리신) 또는 엽산을 코팅하여 생체적합적으로 표면개질된 것을 특징으로 한다.Hybrid magnetic nanoparticles of the present invention is characterized in that the surface-modified magnetic nanoparticles surface-modified with dopamine by coating a poly (L- lysine) or folic acid using a surface-initiated polymerization to biocompatible surface modification.

상기 자성 나노입자는 자성을 띠는 입자로서 평균 약 10㎚의 입자크기를 가지며, 자성 나노입자의 종류로는 산화철계 자성 나노입자인 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 페라이트(Ferrite, Fe3O4)가 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The magnetic nanoparticles are magnetic particles and have an average particle size of about 10 nm, and the types of magnetic nanoparticles are iron oxide-based magnetic nanoparticles such as iron oxide (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ) and ferrite. , Fe 3 O 4 ) is preferred, but is not limited thereto.

상기 도파민은 동?식물에 존재하는 아미노산 중 하나이며, 뇌신경 세포에 흥분을 전달하는 역할을 한다. 특히 운동 조절이나 호르몬 조절, 감정, 동기 부여, 욕망, 쾌락, 의욕, 수면, 인식, 학습 등에 영향을 미친다. 만일 도파민의 분비가 과다하거나 활발하면 조울증이나 정신분열증을 일으키며, 도파민의 분비가 줄어들 경우 우울증을 일으킨다. 또한, 도파민을 생성하는 신경세포가 손상되면 운동장애를 일으켜 파킨슨병을 유발한다.The dopamine is one of the amino acids present in animals and plants, and plays a role in delivering excitability to cranial nerve cells. In particular, it affects exercise control, hormonal control, emotions, motivation, desires, pleasures, motivation, sleep, awareness, and learning. If the release of dopamine is excessive or active, it can lead to mood swings or schizophrenia, and if the release of dopamine decreases, it causes depression. In addition, damage to neurons that produce dopamine can lead to dyskinesia and cause Parkinson's disease.

상기 폴리(L-리신)은 양이온성, 생체적합성 및 생분해성 고분자로서, 나노입자를 안정화시키는데 많이 사용되고 있다. 또한, 이러한 성질을 바탕으로 유전자와 약물전달시스템에 다양하게 응용되고 있다. 폴리(L-리신)은 생체 밖 세포 배양에서 배양접시의 표면에 세포 유착을 강화하는데 사용되고, 이때 자성 나노입자를 세포 내로 운송하는 매개체 역할을 한다고 알려져 있다.The poly (L-lysine) is a cationic, biocompatible and biodegradable polymer, and is widely used to stabilize nanoparticles. In addition, it is widely applied to genes and drug delivery systems based on these properties. Poly (L-lysine) is used to enhance cell adhesion to the surface of a culture dish in in vitro cell culture, where it is known to serve as a medium for transporting magnetic nanoparticles into cells.

상기 엽산(folic acid)은 세포막을 표적하기 위한 리간드로서, 형질감염 분야에서 나노입자가 폴레이트(folate) 수용체를 매개로 하여 세포 내로 들어가게 하는 역할을 한다. 엽산과 같은 낮은 분자량을 가진 표적 물질은 우선적으로 암세포를 진단하는 물질로 많이 사용되어 왔는데, 그것은 폴레이트 수용체가 암세포 표면에 많이 나타나기 때문이다. 엽산은 그 자체로 안정되어 있으며, 일반적으로 약한 면역성을 가지고 있다.Folic acid (folic acid) is a ligand for targeting the cell membrane, in the field of transfection plays a role of allowing nanoparticles to enter the cell via the folate (folate) receptor. Low molecular weight targets such as folic acid have been used primarily for diagnosing cancer cells because folate receptors appear on the surface of cancer cells. Folic acid is stable on its own and generally has weak immunity.

본 발명에 따른 혼성 자성 나노입자의 제조방법에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the method of manufacturing the hybrid magnetic nanoparticles according to the present invention in detail.

먼저, 자성 나노입자를 증류수에서 초음파 분해시킨 후, 도파민과 반응시켜 도파민으로 코팅된 자성 나노입자를 제조한다. 그 다음, N-(tert-부톡시카보닐)-N-카보벤즈옥시-L-리신을 유기용매 하에서 PBr3와 반응시켜 (ε-벤질옥시카보닐-L-리신)-N-카복시안하이드라이드[Lys(Z)-NCA]를 제조한다. 그 다음, 상기 도파민으로 코팅된 자성 나노입자를 유기용매 하에서 Lys(Z)-NCA와 반응시켜, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/Lys(Z)-NCA의 혼성 자성 나노입자를 제조한다. 그 다음, 상기 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/Lys(Z)-NCA의 혼성 자성 나노입자를 트리플루오로아세트산(CF3COOH)에 넣고 초음파분해시킨 후, 아니졸 및 메탄술폰산과 반응시켜 혼성 자성 나노입자로부터 벤질카바메이트기를 제거하여 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자를 제조한다.First, the magnetic nanoparticles are ultrasonically decomposed in distilled water and then reacted with dopamine to prepare magnetic nanoparticles coated with dopamine. N- (tert-butoxycarbonyl) -N-carbenzoxy-L-lysine is then reacted with PBr 3 in an organic solvent to give (ε-benzyloxycarbonyl-L-lysine) -N-carboxyanhydr Ride [Lys (Z) -NCA] is prepared. Then, the dopamine-coated magnetic nanoparticles are reacted with Lys (Z) -NCA under an organic solvent to prepare hybrid magnetic nanoparticles of dopamine-coated magnetic nanoparticles / Lys (Z) -NCA. Subsequently, the dopamine-coated magnetic nanoparticles / Lys (Z) -NCA hybrid magnetic nanoparticles were put into trifluoroacetic acid (CF 3 COOH) and sonicated, and then reacted with anisol and methanesulfonic acid to make hybrid magnetic particles. The benzylcarbamate group is removed from the nanoparticles to prepare hybrid magnetic nanoparticles of magnetic nanoparticles / poly (L-lysine) coated with dopamine.

상기 사용된 유기용매로는 디메틸설폭시드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), 테트라히드로퓨란(THF), 톨루엔, 아세톤, 석유 에테르, 에틸아세테이트, 헥산 및 디클로로메탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.The organic solvent used may include one selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, petroleum ether, ethyl acetate, hexane and dichloromethane. It is not limited to this.

또한, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자를 엽산 용액, NHS[N-hydroxysuccinimide] 용액, EDC[N-(3-dimethylaminopropyl)-N-ethyl-carbodiimide] 용액의 혼합 용액에 가하고, 촉매제로 트리에틸아민을 가하여 반응시켜, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자를 제조한다.In addition, magnetic nanoparticles coated with dopamine were added to a mixed solution of folic acid solution, NHS [N-hydroxysuccinimide] solution and EDC [N- (3-dimethylaminopropyl) -N-ethyl-carbodiimide] solution, and triethylamine was added as a catalyst. The reaction is carried out to prepare mixed magnetic nanoparticles of magnetic nanoparticles / folic acid coated with dopamine.

상기 엽산 용액, NHS 용액, EDC 용액의 혼합 용액은 DMSO를 용매로 한 10mM 엽산 용액, 증류수를 용매로 한 15mM NHS 용액, 증류수를 용매로 한 75mM EDC 용액을 포함하는 것이 바람직하다.The mixed solution of folic acid solution, NHS solution, and EDC solution preferably includes a 10 mM folic acid solution using DMSO as a solvent, a 15 mM NHS solution using distilled water as a solvent, and a 75 mM EDC solution using distilled water as a solvent.

상기 방법으로 제조된 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자의 경우, 도파민이 코팅된 자성 나노입자에 비해 카보닐기 피크가 더 강하게 나타나므로, 도파민으로 표면이 안정화된 자성 나노입자에 폴리(L-리신)이 코팅되었음을 알 수 있다. 또한, 상기 방법으로 제조된 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자의 경우, Fe-O 피크가 618㎝-1에서 매우 강하게 나타나고 그 외의 작용기들은 순수한 엽산의 작용기의 피크와 거의 유사하게 나타나므로, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자 표면에 엽산이 코팅되었음을 알 수 있다.Dopamine-coated magnetic nanoparticles / poly (L-lysine) hybrid magnetic nanoparticles prepared by the above method exhibited stronger carbonyl group peaks than dopamine-coated magnetic nanoparticles, thereby stabilizing the surface with dopamine. It can be seen that the poly (L-lysine) is coated on the magnetic nanoparticles. In addition, for the dopamine-coated magnetic nanoparticles / folic acid hybrid magnetic nanoparticles prepared by the above method, the Fe-O peak appears very strong at 618 cm -1 and the other functional groups are almost similar to those of pure folic acid. Since it appears, it can be seen that folic acid is coated on the surface of the magnetic nanoparticles coated with dopamine.

또한, 본 발명에 따른 혼성 자성 나노입자는 무게감소비율이 순수한 자성 나노입자와 도파민으로 코팅된 자성 나노입자에 비해 더 크게 감소하고, 균일하게 분산되어 있으며, 구 형태로 존재한다.In addition, the hybrid magnetic nanoparticles according to the present invention have a greater weight loss ratio than the pure magnetic nanoparticles and the magnetic nanoparticles coated with dopamine, are uniformly dispersed, and exist in the form of spheres.

상기한 바와 같이, 본 발명의 혼성 자성 나노입자는 자성 나노입자를 도파민으로 먼저 표면개질한 후 표면 개시 중합을 이용하여 폴리(L-리신) 또는 엽산을 코팅하여 생체적합적으로 표면개질됨으로써, 생체 내에서 효과적으로 분산을 유도하여 나노입자의 자기적 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 혼성 자성 나노입자는 세포 내 전달이 용이하고, 바이러스 및 단백질 표면과 결합이 용이할 수 있으므로, 바이오 센서, MRI 조영제, 온열치료, 약물전달시스템 등 다양한 분야에 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the hybrid magnetic nanoparticles of the present invention are biocompatible by modifying the magnetic nanoparticles with dopamine first and then surface modifying the biocompatible surface by coating poly (L-lysine) or folic acid using surface-initiated polymerization, It can effectively induce dispersion within the nanoparticles to improve the magnetic properties. Therefore, the hybrid magnetic nanoparticles of the present invention can be easily used in various fields such as biosensors, MRI contrast agents, thermotherapy, drug delivery systems, etc., because the intracellular delivery is easy and can be easily combined with virus and protein surfaces. .

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the examples.

실시예 1Example 1 : 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자의 제조 Preparation of Hybrid Magnetic Nanoparticles of Magnetic Nanoparticles / Poly (L-Lysine) Coated with Dopamine

1. 도파민으로 코팅된 자성 나노입자의 제조1. Preparation of magnetic nanoparticles coated with dopamine

Figure 112010021183527-pat00001
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건조된 25㎖의 둥근플라스크에 산화철(Fe2O3) 나노분말 0.1g과 10㎖의 증류수를 넣고 1시간 동안 초음파분해시켰다. 그 다음, 24시간 동안 도파민(3-hydroxytyramine) 0.1g을 두 차례 넣고 교반하였다. 24시간 후 원심분리기를 통하여 증류수로 여러 번 세척한 후 이틀 동안 진공 오븐에서 건조시켰다.0.1 g of iron oxide (Fe 2 O 3 ) nanopowder and 10 ml of distilled water were added to a dried 25 ml round flask and sonicated for 1 hour. Then, 0.1 g of dopamine (3-hydroxytyramine) was added twice and stirred for 24 hours. After 24 hours, the mixture was washed several times with distilled water through a centrifuge and dried in a vacuum oven for two days.

2. (ε-벤질옥시카보닐-L-리신)-N-카복시안하이드라이드[Lys(Z)-NCA]의 제조2. Preparation of (ε-benzyloxycarbonyl-L-lysine) -N-carboxylhydride [Lys (Z) -NCA]

Figure 112010021183527-pat00002
Figure 112010021183527-pat00002

250㎖의 둥근플라스크에 N-(tert-부톡시카보닐)-N-카보벤즈옥시-L-리신 1g을 넣고 2시간 동안 진공 오븐에서 건조시켰다. 여기에, 무수 디클로로메탄 100㎖를 질소 하에 가해주고 교반시키면서 상기 건조시킨 N-(tert-부톡시카보닐)-N-카보벤즈옥시-L-리신을 넣고 완전히 녹였다. 30분 동안 교반한 다음, 촉매제로 PBr3 0.28㎖를 천천히 가하였다. 반응 용액을 24시간 동안 질소 하에서 교반한 다음, 증류수와 디클로로메탄으로 추출하여 유기층을 얻고 증발기를 통하여 농축시켰다. 농축액을 헥산에 24시간 동안 방치하여 침전을 얻었다. 얻어진 물질을 THF/헥산을 이용하여 재결정한 후, 여과하고 하루 동안 진공 오븐에서 건조시켜 약 40%의 Lys(Z)-NCA를 얻었다.1 g of N- (tert-butoxycarbonyl) -N-carbenzoxy-L-lysine was added to a 250 ml round flask and dried in a vacuum oven for 2 hours. To this, 100 ml of anhydrous dichloromethane was added under nitrogen, and the dried N- (tert-butoxycarbonyl) -N-carbenzoxy-L-lysine was added thereto while stirring and completely dissolved. After stirring for 30 minutes, 0.28 ml of PBr 3 was slowly added as a catalyst. The reaction solution was stirred for 24 hours under nitrogen, extracted with distilled water and dichloromethane to obtain an organic layer, and concentrated through an evaporator. The concentrate was left in hexane for 24 hours to give a precipitate. The obtained material was recrystallized using THF / hexane, filtered and dried in a vacuum oven for one day to obtain about 40% of Lys (Z) -NCA.

상기 제조된 Lys(Z)-NCA의 NMR 스펙트럼은 도 1에 나타내었다.The NMR spectrum of the prepared Lys (Z) -NCA is shown in FIG. 1.

도 1에 나타난 바와 같이, 7.3ppm에서 방향족 고리(a), 5.0ppm에서 CH2(b), 4.4ppm에서 안하이드라이드의 CH(c), 2.9ppm에서 CH2(d), 1.4ppm에서 CH2(e, f), 1.65ppm에서 CH2(g) 피크가 나타났다. 각각의 적분비를 보면 a:b:c:d:e,f:g = 5.00:1.83:0.78:2.02:2.04:4.02로 각각의 H의 개수비가 맞게 나온 것을 확인할 수 있었다. 이로써 Lys(Z)-NCA가 제조되었다는 것을 확인하였다.As shown in Figure 1, the aromatic ring (a) at 7.3 ppm, CH 2 (b) at 5.0 ppm, CH (c) of anhydride at 4.4 ppm, CH 2 (d) at 2.9 ppm, CH at 1.4 ppm A CH 2 (g) peak was seen at 2 (e, f), 1.65 ppm. Looking at the integral ratio, a: b: c: d: e, f: g = 5.00: 1.83: 0.78: 2.02: 2.04: 4.02, it was confirmed that the number ratio of each H was correct. This confirmed that Lys (Z) -NCA was produced.

3. 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/Lys(Z)-NCA의 제조3. Preparation of Dopamine Coated Magnetic Nanoparticles / Lys (Z) -NCA

Figure 112010021183527-pat00003
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상기 1에서 제조한 도파민으로 코팅된 자성 나노입자 60㎎을 무수 디메틸 설폭사이드(DMSO) 20㎖에 넣고 30분 동안 초음파분해시켜 고르게 분산시켰다. 상기 2에서 제조한 Lys(Z)-NCA를 무수 DMSO 20㎖에 녹인 다음, 이 용액을 상기 준비한 도파민으로 코팅된 자성 나노입자 용액에 가하였다. 반응 용액을 30℃에서 질소 하에 48시간 동안 교반하였다. 48시간 후 원심분리기를 통하여 DMSO로 여러 번 세척한 후 이틀 동안 진공 오븐에서 건조시켰다.60 mg of the magnetic nanoparticles coated with the dopamine prepared in 1 was added to 20 ml of anhydrous dimethyl sulfoxide (DMSO), and sonicated for 30 minutes to be uniformly dispersed. Lys (Z) -NCA prepared in 2 was dissolved in 20 mL of anhydrous DMSO, and this solution was added to the prepared dopamine-coated magnetic nanoparticle solution. The reaction solution was stirred at 30 ° C. under nitrogen for 48 hours. After 48 hours, the mixture was washed several times with DMSO through a centrifuge and dried in a vacuum oven for two days.

4. 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/Lys(Z)-NCA로부터 벤질카바메이트기의 제거4. Removal of Benzyl Carbamate Group from Magnetic Nanoparticles / Lys (Z) -NCA Coated with Dopamine

Figure 112010021183527-pat00004
Figure 112010021183527-pat00004

상기 3에서 제조한 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/Lys(Z)-NCA 60㎎을 5㎖의 트리플루오로아세트산(CF3COOH)에 넣고 30분 동안 초음파분해시켜 고르게 분산시켰다. 상기 분산시킨 용액에 아니졸 5㎖와 메탄술폰산(methanesulfonic acid) 3.5㎖를 가하고 1시간 30분 동안 교반시켰다. 교반 후, 반응 용액을 증류수 60㎖에 녹이고 원심분리기를 통하여 자성 나노입자가 포함된 층만 얻어내었다. 얻은 용액을 트리에틸아민 수용액으로 중화시켰다. 그 다음 증류수로 세 번 세척하고 24시간 동안 진공 오븐에서 건조시켜, 폴리(L-리신)으로 코팅된 혼성 자성 나노입자를 제조하였다.Dopamine-coated magnetic nanoparticles / Lys (Z) -NCA 60 mg prepared in 3 above were placed in 5 ml of trifluoroacetic acid (CF 3 COOH) and sonicated for 30 minutes to disperse evenly. 5 ml of anisol and 3.5 ml of methanesulfonic acid were added to the dispersed solution, and the mixture was stirred for 1 hour and 30 minutes. After stirring, the reaction solution was dissolved in 60 ml of distilled water, and only a layer containing magnetic nanoparticles was obtained through a centrifuge. The resulting solution was neutralized with triethylamine aqueous solution. Then washed three times with distilled water and dried in a vacuum oven for 24 hours to prepare a hybrid magnetic nanoparticles coated with poly (L- lysine).

상기 제조한 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자의 FT-IR 스펙트럼은 도 2에 나타내었다[(a) 도파민이 코팅된 자성 나노입자, (b) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자].The FT-IR spectrum of the mixed magnetic nanoparticles of the prepared magnetic nanoparticles / poly (L-lysine) coated with dopamine is shown in FIG. 2 ((a) Dopamine-coated magnetic nanoparticles, (b) with dopamine) Coated magnetic nanoparticles / composite magnetic nanoparticles of poly (L-lysine)].

도 2에 나타난 바와 같이, (a) 도파민이 코팅된 자성 나노입자의 경우 3430㎝-1과 3180㎝-1에서 N-H 피크가 나타났고, 2922㎝-1에서 도파민의 C-H 피크가 나타났으며, 1625cm-1에서 도파민의 방향족 고리 피크가 나타났고, 1110cm-1에서 카보닐기 피크가 나타났으며, 618㎝-1에서는 Fe-O 피크가 가장 강하게 나타났다. 따라서, 도파민이 자성 나노입자 표면에 코팅됨을 확인하였다. 또한, (b) 도파민으로 표면이 안정화된 자성 나노입자에 Lys(Z)-NCA를 반응시켜서 얻어낸 폴리(L-리신)이 코팅된 혼성 자성 나노입자의 경우, 3430㎝-1에서 N-H 피크가 나타났고, C-H 피크는 2930㎝-1에서 나타났으며, 1626㎝-1에서 방향족 내 C=C 피크가 나타났고, 1245㎝-1에서 카보닐기 피크가 나타났으며, 618㎝-1에서는 Fe-O 피크가 가장 강하게 나타났다. 특히, (b) 혼성 자성 나노입자의 경우 (a) 도파민이 코팅된 자성 나노입자에 비해 더 강한 피크의 카보닐기가 확인되어 전체적으로 봤을 때 도파민으로 표면이 안정화된 자성 나노입자에 폴리(L-리신)이 코팅되었음을 알 수 있다.
As shown in Fig. 2, (a) In the case of the coated magnetic nanoparticles dopamine got the NH peaks appear at -1 and 3430㎝ 3180㎝ -1, was born the CH peak of dopamine appears in 2922㎝ -1, 1625cm got a ring of dopamine peak appeared at -1, the carbonyl group was observed in the peak 1110cm -1, -1 618㎝ the Fe-O peak is appeared most strongly. Thus, it was confirmed that dopamine is coated on the magnetic nanoparticle surface. (B) In the case of the hybrid magnetic nanoparticles coated with poly (L-lysine) obtained by reacting Lys (Z) -NCA with magnetic nanoparticles whose surface was stabilized with dopamine, NH peaks appeared at 3430 cm -1 . woke, CH peaks were found in 2930㎝ -1, got in the aromatic C = C peak appeared in 1626㎝ -1, it was born the carbonyl peak shown in 1245㎝ -1, -1 in 618㎝ Fe-O The peak appeared the strongest. In particular, (b) hybrid magnetic nanoparticles (a) have a stronger peak carbonyl group than dopamine-coated magnetic nanoparticles, and as a whole, poly (L-lysine is applied to magnetic nanoparticles whose surface is stabilized with dopamine. It can be seen that is coated.

실시예 2Example 2 : 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자의 제조 : Preparation of Hybrid Magnetic Nanoparticles of Magnetic Nanoparticles / Folic Acid Coated with Dopamine

Figure 112010021183527-pat00005
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실험에 앞서 DMSO를 용매로 한 10mM 엽산(folic acid) 용액, 증류수를 용매로 한 15mM NHS[N-hydroxysuccinimide] 용액, 증류수를 용매로 한 75mM EDC[N-(3-dimethylaminopropyl)-N-ethyl-carbodiimide] 용액을 준비하였다.Prior to the experiment, 10 mM folic acid solution with DMSO, 15 mM NHS [N-hydroxysuccinimide] solution with distilled water, 75 mM EDC [N- (3-dimethylaminopropyl) -N-ethyl- with distilled water carbodiimide] solution was prepared.

상기 실시예 1의 1에서 제조한 도파민으로 코팅된 자성 나노입자 30㎎을 1㎖의 10mM 엽산 용액, 1.5㎖의 15mM NHS 용액, 1.5㎖의 75mM EDC 용액의 혼합 용액에 가하고, 촉매제로 트리에틸아민을 넣었다. 그 다음 pH를 9로 맞추고, 37℃에서 4시간 동안 교반시켰다. 반응이 완료된 후, 원심분리기를 통하여 증류수로 여러 번 세척하고 하루 동안 진공 오븐에서 건조시켰다.30 mg of the magnetic nanoparticles coated with dopamine prepared in Example 1 was added to a mixed solution of 1 ml of 10 mM folic acid solution, 1.5 ml of 15 mM NHS solution, and 1.5 ml of 75 mM EDC solution, and triethylamine as a catalyst. Put it. The pH was then adjusted to 9 and stirred at 37 ° C. for 4 hours. After the reaction was completed, washed several times with distilled water through a centrifuge and dried in a vacuum oven for one day.

상기 제조한 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자의 FT-IR 스펙트럼은 도 3에 나타내었다[(a) 순수한 엽산, (b) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자].The FT-IR spectra of the mixed magnetic nanoparticles of the magnetic nanoparticles / folic acid coated with the dopamine prepared above are shown in FIG. 3 (a) pure folic acid, and (b) hybrid magnetics of the magnetic nanoparticles / folic acid coated with dopamine. Nanoparticles].

도 3에 나타난 바와 같이, (b) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자의 Fe-O 피크가 618㎝-1에서 매우 강하게 나타난 것을 제외하고는 순수한 엽산의 작용기의 피크와 거의 유사하게 나타났다. 따라서, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자 표면에 엽산이 코팅되었음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 3, (b) the peaks of the functional groups of pure folic acid were almost identical to those of pure folic acid except that the Fe-O peak of the mixed magnetic nanoparticles of magnetic nanoparticles / folic acid coated with dopamine was very strong at 618 cm −1 . Similarly appeared. Thus, it can be seen that folic acid is coated on the surface of the magnetic nanoparticles coated with dopamine.

실험예 1Experimental Example 1 : 본 발명의 혼성 자성 나노입자의 열중량(TGA) 분석 : Thermogravimetric Analysis (TGA) of Hybrid Magnetic Nanoparticles of the Present Invention

본 발명의 혼성 자성 나노입자의 열적 안정성을 알아보기 위하여, Scinco사의 S-1000을 사용하여 열중량 분석(thermogravometric analysis, TGA)을 수행하였다. 구체적으로는, 순수한 자성 나노입자, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자를 질소 하에서 20/min의 비율로 600℃까지 TGA를 측정하여 비교하였다.In order to determine the thermal stability of the hybrid magnetic nanoparticles of the present invention, thermogravimetric analysis (TGA) was performed using S-1000 manufactured by Scinco. Specifically, pure magnetic nanoparticles, magnetic nanoparticles coated with dopamine, hybrid magnetic nanoparticles of magnetic nanoparticles / poly (L-lysine) coated with dopamine, magnetic nanoparticles / folic acid magnetic nanoparticles coated with dopamine The particles were compared by measuring TGA up to 600 ° C. at a rate of 20 / min under nitrogen.

결과는 도 4 및 표 1에 나타내었다.The results are shown in Figure 4 and Table 1.

자성 나노입자 종류Magnetic nanoparticle type 무게감소비율(%)Weight loss rate (%) (a) 순수한 자성 나노입자(a) pure magnetic nanoparticles 33 (b) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자(b) Magnetic nanoparticles coated with dopamine 3.53.5 (c) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자(c) Magnetic nanoparticles / poly (L-lysine) hybrid magnetic nanoparticles coated with dopamine 6.56.5 (d) 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자(d) Dopamine-coated magnetic nanoparticles / folic acid hybrid magnetic nanoparticles 7.37.3

도 4 및 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자 및 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자의 무게감소비율은 각각 6.5% 및 7.3%로 순수한 자성 나노입자(3%)와 도파민으로 코팅된 자성 나노입자(3.5%)의 무게감소비율보다 더 크게 감소함을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 혼성 자성 나노입자는 도파민으로 코팅된 자성 나노입자에 폴리(L-리신) 및 엽산이 많이 코팅되었음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 4 and Table 1, the weight loss ratio of the hybrid nanoparticles of the magnetic nanoparticles / poly (L-lysine) coated with the dopamine of the present invention and the hybrid magnetic nanoparticles of the magnetic nanoparticles / folic acid coated with the dopamine Was 6.5% and 7.3%, respectively, which is more than the weight loss ratio of pure magnetic nanoparticles (3%) and dopamine-coated magnetic nanoparticles (3.5%). Therefore, it can be seen that the hybrid magnetic nanoparticles of the present invention are coated with a large amount of poly (L-lysine) and folic acid on the magnetic nanoparticles coated with dopamine.

실험예 2Experimental Example 2 : 본 발명의 혼성 자성 나노입자의 표면개질 상태와 입자의 분포도 확인 : Confirmation of Surface Modification Status and Particle Distribution of Hybrid Magnetic Nanoparticles of the Present Invention

본 발명의 혼성 자성 나노입자의 표면개질 상태와 입자의 분포도를 확인하기 위하여, 장방출 주사전자현미경(Field-emission Scanning Electron Microscope; FE-SEM)으로 관찰하였다. 장방출 주사전자현미경(FE-SEM)은 Hitachi 사의 S-4800을 사용하였으며, 가속 전압은 10.0kV를 가하여 순수한 자성 나노입자, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자의 영상을 찍어 자성 나노입자의 표면을 관찰하였다.In order to confirm the surface modification state of the hybrid magnetic nanoparticles of the present invention and the distribution of particles, the field-emission scanning electron microscope (FE-SEM) was observed. FE-SEM was used for Hitachi S-4800, and the accelerating voltage was 10.0kV, so pure magnetic nanoparticles, dopamine-coated magnetic nanoparticles, dopamine-coated magnetic nanoparticles / poly ( L-lysine) hybrid magnetic nanoparticles, dopamine-coated magnetic nanoparticles / folic acid hybrid magnetic nanoparticles were taken to observe the surface of the magnetic nanoparticles.

결과는 도 5에 나타내었다.The results are shown in FIG.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 혼성 자성 나노입자는 균일하게 분산되어 있으며, 구 형태임을 확인하였다.As shown in FIG. 5, the hybrid magnetic nanoparticles of the present invention were uniformly dispersed and confirmed to be spherical.

본 발명에 따른 혼성 자성 나노입자는 자성 나노입자를 도파민으로 먼저 표면개질한 후 표면 개시 중합을 이용하여 폴리(L-리신) 또는 엽산을 코팅하여 생체적합적으로 표면개질됨으로써, 생체 내에서 효과적으로 분산을 유도하여 나노입자의 자기적 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 혼성 자성 나노입자는 세포 내 전달이 용이하고, 바이러스 및 단백질 표면과 결합이 용이할 수 있으므로, 바이오 센서, MRI 조영제, 온열치료, 약물전달시스템 등 다양한 분야에 유용하게 사용될 수 있다.Hybrid magnetic nanoparticles according to the present invention surface-modified magnetic nanoparticles first with dopamine, and then coated with poly (L-lysine) or folic acid using surface-initiated polymerization, thereby biocompatible surface modification, thereby effectively dispersing in vivo By inducing the magnetic properties of the nanoparticles can be improved. Therefore, the hybrid magnetic nanoparticles of the present invention can be easily used in various fields such as biosensors, MRI contrast agents, thermotherapy, drug delivery systems, etc., because the intracellular delivery is easy and can be easily combined with virus and protein surfaces. .

Claims (6)

도파민으로 표면개질된 자성 나노입자 표면에 표면 개시 중합을 이용하여 엽산을 코팅하여 생체적합적으로 표면개질된 혼성 자성 나노입자.A hybrid magnetic nanoparticle surface-modified biocompatible by coating folic acid on the surface of a magnetic nanoparticle surface-modified with dopamine using surface-initiated polymerization. 제 1항에 있어서, 상기 자성 나노입자는 산화철계 자성 나노입자인 산화철 (Fe2O3, Fe3O4) 또는 페라이트(Ferrite, Fe3O4)인 것을 특징으로 하는 혼성 자성 나노입자.The hybrid magnetic nanoparticle of claim 1, wherein the magnetic nanoparticles are iron oxide (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ) or ferrite (Fe 3 O 4 ), which are iron oxide-based magnetic nanoparticles. 1) 산화철계 나노 분말을 증류수에서 초음파 분해시킨 후 도파민과 반응시켜, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계,
2) N-(tert-부톡시카보닐)-N-카보벤즈옥시-L-리신을 유기용매 하에서 PBr3와 반응시켜, (ε-벤질옥시카보닐-L-리신)-N-카복시안하이드라이드[Lys(Z)-NCA]를 제조하는 단계,
3) 상기 1)단계에서 제조한 도파민으로 코팅된 자성 나노입자를 유기용매 하에서 상기 2)단계에서 제조한 Lys(Z)-NCA와 반응시켜, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/Lys(Z)-NCA의 혼성 자성 나노입자를 제조하는 단계, 및
4) 상기 3)단계에서 제조한 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/Lys(Z)-NCA의 혼성 자성 나노입자를 트리플루오로아세트산(CF3COOH)에 넣고 초음파분해시킨 후, 아니졸 및 메탄술폰산과 반응시켜 혼성 자성 나노입자로부터 벤질카바메이트기를 제거하는 단계를 포함하는, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자의 제조방법.1) a step of ultrasonically decomposing iron oxide-based nanopowders in distilled water and reacting with dopamine to prepare magnetic nanoparticles coated with dopamine,
2) N- (tert-butoxycarbonyl) -N-carbenzoxy-L-lysine is reacted with PBr 3 in an organic solvent to give (ε-benzyloxycarbonyl-L-lysine) -N-carboxyanhydr Preparing a ride [Lys (Z) -NCA],
3) Dopamine-coated magnetic nanoparticles prepared in step 1) are reacted with Lys (Z) -NCA prepared in step 2) under an organic solvent, and dopamine-coated magnetic nanoparticles / Lys (Z)- Preparing a hybrid magnetic nanoparticle of NCA, and
4) Dopamine-coated magnetic nanoparticles prepared in step 3) / Lys (Z) -NCA hybrid magnetic nanoparticles were put into trifluoroacetic acid (CF 3 COOH) and sonicated, and then anisol and methanesulfonic acid Reacting with to remove the benzylcarbamate group from the hybrid magnetic nanoparticles, the method of producing magnetic nanoparticles / poly (L-lysine) hybrid magnetic nanoparticles coated with dopamine. 제 3항에 있어서, 상기 2)단계 및 3)단계에서 유기용매는 디메틸설폭시드 (DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), 테트라히드로퓨란(THF), 톨루엔, 아세톤, 석유 에테르, 에틸아세테이트, 헥산 및 디클로로메탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/폴리(L-리신)의 혼성 자성 나노입자의 제조방법.The method of claim 3, wherein the organic solvent in step 2) and 3) is dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, petroleum ether, ethyl acetate, hexane And dichloromethane, wherein the magnetic nanoparticles / poly (L-lysine) hybrid magnetic nanoparticles coated with dopamine are selected from the group consisting of dichloromethane. 1) 산화철계 나노 분말을 증류수에서 초음파 분해시킨 후 도파민과 반응시켜, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계, 및
2) 상기 제조한 도파민으로 코팅된 자성 나노입자를 엽산 용액, NHS[N-hydroxysuccinimide] 용액, EDC[N-(3-dimethylaminopropyl)-N-ethyl-carbodiimide] 용액의 혼합 용액에 가하고, 촉매제로 트리에틸아민을 가하여 반응시키는 단계를 포함하는, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자의 제조방법.1) ultrasonically decomposing iron oxide-based nanopowders in distilled water and reacting with dopamine to prepare magnetic nanoparticles coated with dopamine, and
2) The prepared dopamine-coated magnetic nanoparticles were added to a mixed solution of folic acid solution, NHS [N-hydroxysuccinimide] solution, and EDC [N- (3-dimethylaminopropyl) -N-ethyl-carbodiimide] solution, and used as a catalyst. A method of producing a hybrid magnetic nanoparticles of magnetic nanoparticles / folic acid coated with dopamine, comprising the step of adding and reacting ethylamine. 제 5항에 있어서, 상기 2)단계에서 엽산 용액, NHS 용액, EDC 용액의 혼합 용액은 DMSO를 용매로 한 10mM 엽산 용액, 증류수를 용매로 한 15mM NHS 용액, 증류수를 용매로 한 75mM EDC 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는, 도파민으로 코팅된 자성 나노입자/엽산의 혼성 자성 나노입자의 제조방법.The mixed solution of folic acid solution, NHS solution, and EDC solution in step 2) is a 10mM folic acid solution using DMSO as a solvent, a 15mM NHS solution using distilled water as a solvent, and a 75mM EDC solution using distilled water as a solvent. Characterized in that, the method of producing a hybrid magnetic nanoparticles of magnetic nanoparticles / folic acid coated with dopamine.
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