KR101213409B1 - 수계 분산 근적외 광열 유기 나노 입자 및 이의 제조 방법과 용도 - Google Patents

수계 분산 근적외 광열 유기 나노 입자 및 이의 제조 방법과 용도 Download PDF

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Abstract

근적외 영역의 빛을 흡수하여 고열을 발생하는 소수성 광열 유기 염료가 고밀도로 집적된 코어와, 이 코어를 둘러싸고 있는 계면 활성제 및 물을 포함하는 수계 분산 근적외 광열 유기 나노 입자의 수분산액과 그 제조 방법 및 고열 치료에의 용도가 기재되어 있다. 상기 제조 방법은, (a) 소수성 광열 유기 염료 및 계면 활성제를 용매를 이용한 용해법 또는 열처리를 통하여 균일하게 혼합하는 단계와, (b) 상기 단계 (a)의 생성물에 물을 가하여 나노 입자 수분산액을 제조하는 단계를 포함한다.

Description

수계 분산 근적외 광열 유기 나노 입자 및 이의 제조 방법과 용도{AQUEOUS DISPERSION OF NEAR-INFRARED PHOTOTHERMAL ORGANIC NANOPARTICLES, AND PREPARATION METHOD AND USE THEREOF}
본 발명은 근적외(近赤外) 영역의 빛을 흡수하여 고열을 발생하는 광열 유기 염료를 함유한 나노 입자를 생체내의 암조직에 축적되게 하고 빛을 조사하여 고열을 발생시켜 암세포를 파괴하는 광열 요법에 의하여 암치료를 가능하게 하는 수계(水系) 분산 광열 유기 나노 입자의 수분산액과 이것의 제조 방법 및 용도에 관한 것이다.
고열 요법 (hyperthermia therapy)은 신체 조직을 고온 (약 41°C 이하)에 노출시켜 체내의 불순물 배출 및 면역력을 강화시켜 감염, 염증 등 다양한 질환 치료에 사용되어 왔다.
특히, 암세포는 체내의 온도가 약 41°C 이상 올라갔을 때 혈관을 통하여 열기를 배출하는 정상 세포와 달리 열배출이 용이하지 않아 직접적인 열적 손상을 받기 쉽고, 또한 방사능이나 항암제에 더욱 민감해져 암의 치료 효과가 높아진다.
고열 요법은 그 효과를 높이기 위하여 방사능 요법 (radiation therapy), 화학요법 (chemotherapy), 생물 요법 (biological therapy), 초음파를 이용한 국지적 발열 등 다양한 방법을 통하여 행해지고 있다. 일부 영역을 외부에서 가열하기 위해서는 고주파를 사용하고, 내부 가열을 위해서는 가열된 얇은 선을 사용하거나 온수로 채워진 튜브, 이식된 마이크로웨이브 안테나, 라디오파 전극 등이 사용된다. 초음파를 이용한 종양에 대한 국지적 고열 요법은 다른 에너지 전달 방식에 비하여 쉽게 초점을 맞출 수 있다는 장점이 있다.
이러한 고열 요법은 특별한 부작용을 유발하지는 않으나, 열이 직접적으로 피부에 닿으면, 이 시술을 받는 환자의 절반 정도에게 불편함, 심각한 국소적 통증, 물집 등을 유발할 수 있고 아주 가끔 화상을 입을 수도 있다.
근적외 광열 치료는 근적외 영역의 빛을 흡수하여 열을 발생하는 물질을 고열 요법을 요하는 위치에 축적시키고 근적외선을 조사하여 치료하는 방법으로 근적외 영역의 빛은 신체 조직에서의 흡수가 매우 낮으므로 생체 내에서의 국지적 치료가 가능한 깊이를 깊게 하고 물질이 축적된 위치를 제외한 다른 조직에의 피해를 최소화한다.
광열 물질을 이용한 생체내의 암의 근적외 광열 치료의 예로서는, 금속 및 무기 나노 소재인 금 나노 막대 (gold nanorod0 [문헌 1: E. B. Dickerson 외, Cancer Letters 269:57-66 (2008)], 금 나노 껍질 (gold nanoshell) [문헌 2: D. P. O'Neal 외, Cancer Letters 209:171-176 (2004), 문헌 3: A. M. Gobin 외, Nano Letters 7:1929-1934 (2007)], 탄소 나노 튜브 [문헌 4: S Ghoshy 외, ACS Nano 3:2667-2673 (2009), 문헌 5: H. K. Moon 외, ACS Nano 3:3707-3713]와 유기 염료인 인도시아닌그린 (indocyanine green) [문헌 6: W. R. Chen 외, Cancer Letters 94:125-131 (1995), 문헌 7: W. R. Chen 외, Cancer Letters 98:169-173 (1996), 문헌 8: W. R. Chen 외, Cancer Letters 115:25-30 (1997)]을 사용한 사례들이 보고되고 있다.
이들 중 무기 소재는 자체 독성 문제와 생체 내에 잔류하는 문제가 있는데, 유기 염료인 인도시아닌그린만이 높은 광열 효율과 낮은 독성으로 인하여 FDA 승인을 받았다. 그러나, 인도시아닌그린은 생체 내에서 매우 빠르게 제거되어 혈액 순환을 통해 암조직에의 축적이 어려우므로, 암조직에 직접 투여하여 암치료를 실시한 예들만이 보고되어 있어, 암조직 외의 정상 세포의 사멸에도 관여하기 쉽다. 이를 극복하기 위하여 최근에 마이크로-나노 캡슐에 인도시아닌그린을 흡착 또는 봉입(封入)하여 생체 내에 머무르는 시간을 늘이고 [문헌 9: J. Yu 외, Chem . Mater . 19:1277-1284 (2007)] 특정 암세포에 표적화하려는 시도 [문헌 10: R. Bardhan 외, Adv . Funct. Mater . 19:3901-3909 (2009)]가 이루어지고 있다. 그러나, 인도시아닌그린의 낮은 봉입 농도로 인하여 높은 광열 효율을 달성하는 데에는 한계가 있다.
생체 내의 암을 효과적으로 광열 치료하려면, 생체 내에서의 배출이 용이하여 잠재적 독성이 적고, 약물 전달 시스템을 활용함으로써 표적 암조직에의 축적 효율 및 암세포 표적성이 높으며, 높은 흡광 계수와 높은 발열 효율을 보이는 유기 나노 구조체의 개발이 요망되고 있다.
본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하고자 하는 것으로서, 높은 흡광 계수, 높은 발열 효율 및 높은 암조직 축적 효율이 달성된 광열 치료용 소재를 제공하고자 하는 것이다. 구체적으로는, 근적외 영역의 빛을 흡수하며 생체 내에 장기 체류할 때 체외 배출이나 분해가 용이한 광열 유기 염료를 고밀도로 함유함으로써 높은 광열 효과를 나타내며 암조직에 효과적으로 축적되는 생체 적합성 광열 나노 입자를 포함하는 수분산액과 이것의 제조 방법 및 상기 광열 나노 입자를 생체 내 또는 생체 외의 암세포의 소멸에 이용하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 기술적 과제는 생체 적합성 고분자 및 광열 효과를 나타내는 유기 염료를 포함하는 광열 나노 입자를 제조하고, 이를 이용하여 생체 내 또는 생체 외에서 빛을 조사함으로써 암세포의 소멸을 유도하는 것에 의하여 달성된다. 따라서, 본 발명은 아래에 기재한 것에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예인 수계 분산 광열 유기 나노 입자의 수분산액은 (1) (a) 소수성 광열 유기 염료를 포함하는 코어와, (b) 상기 코어를 둘러싸고 있는 계면 활성제와, (c) 물을 포함하고, 상기 소수성 광열 유기 염료는 프탈로시아닌계로 소수성 광열 유기 염료를 포함하는 것이다.
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(3) 상기 (1)에 있어서, 상기 소수성 광열 유기 염료는 흡광 파장이 600 내지 900 nm 범위인 것일 수 있다.
(5) 상기 (3)에 있어서, 상기 소수성 광열 유기 염료는 2,9,16,23-테트라-tert-부틸-29H,31H-프탈로시아닌일 수 있다.
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(6) 상기 (1)에 있어서, 상기 계면 활성제는 폴록사머(poloxamer)인 것일 수 있다.
(7) 상기 (6)에 있어서, 상기 폴록사머는 플루로닉® F 38, 플루로닉® F 68, 플루로닉® F 77, 플루로닉® F 87, 플루로닉® F 88, 플루로닉® F 98, 플루로닉® F 127, 플루로닉® P 181 및 플루로닉® P 407로 이루어진 군 중에서 선택되는 것일 수 있다.
(8) 상기 (1)에 있어서, 상기 수계 분산 광열 유기 나노 입자는 직경이 10 내지 200 nm인 것일 수 있다.
(9) 상기 수계 분산 광열 유기 나노 입자는 생체 내 외의 고열 치료에 이용되는 것일 수 있다.
(10) 상기 (9)에 있어서, 상기 고열 치료는 생체 내의 암조직에 대하여 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수계 분산 광열 유기 나노 입자 수분산액의 제조 방법은 (22) (a) 소수성 광열 유기 염료 및 계면 활성제를 균일하게 혼합한 다음 냉각시키는 단계와, (b) 상기 단계 (a)의 생성물을 물에 분산시키는 단계를 포함하고, 상기 소수성 광열 유기 염료는 프탈로시아닌계로 소수성 광열 유기 염료를 포함하는 것이다.
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(23) 상기 (22)에 있어서, 상기 수계 분산 광열 유기 나노 입자의 수분산액은 소수성 광열 유기 염료를 포함하는 코어, 이 코어를 둘러싸고 있는 계면 활성제및 물을 포함하는 것일 수 있다.
(24) 상기 소수성 광열 유기 염료는 흡광 파장이 600 내지 900 nm 범위인 것일 수 있다.
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(26) 상기 소수성 광열 유기 염료는 2,9,16,23-테트라-tert-부틸-29H,31H-프탈로시아닌인 것일 수 있다.
(27) 상기 계면 활성제는 폴록사머인 것일 수 있다.
(28) 상기 폴록사머는 플루로닉® F 38, 플루로닉® F 68, 플루로닉® F 77, 플루로닉® F 87, 플루로닉® F 88, 플루로닉® F 98, 플루로닉® F 127, 플루로닉® P 181 및 플루로닉® P 407로 구성된 군 중에서 선택되는 것일 수 있다.
(29) 상기 수계 분산 광열 유기 나노 입자의 직경은 10 내지 200 nm인 것일 수 있다.
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(30) 상기 단계 (a)에서의 소수성 광열 유기 염료 및 계면 활성제는 150°C에서 균일하게 분산되는 것일 수 있다.
(31) 상기 단계 (a)에서의 냉각은 얼음 중에서 수행되는 것일 수 있다.
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본 발명에 따르면, 체외 배출 및 분해가 용이한 광열 유기 염료를 함유하는 나노 입자를 암조직에 효율적으로 축적시켜 침투 깊이가 긴 근적외선을 조사할 때 광열 효과에 의하여 암조직의 세포 사멸을 효과적으로 유도할 수 있는 생체 친화성의 근적외 광열 유기 나노 입자와 이것의 제조 방법 및 상기 나노 입자를 생체 내 또는 생체 외 암세포의 사멸에 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 나노 입자 중심부에 소수성 광열 유기 염료를 다량 함유한 상태에서 수계 분산 안정성이 우수하고 생체 친화성 고분자를 계면 활성제로 사용함으로써 정보 전자 재료에 널리 사용되는 광열 유기 염료의 의학적 적용에 효과적인 나노 입자를 효과적으로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 근적외 광열 유기 나노 입자는 근적외 레이저를 조사할 때 물의 온도를 47°C까지 가열할 수 있으므로 고열 요법에 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 근적외 광열 유기 나노 입자는 암세포 내에 잘 침투하여 축적되므로, 암세포 내에서의 광열 효과에 의하여 세포 사멸을 유도할 수 있게 되어 암조직을 선택적이고 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 (1)과 (2)에 기재된 방법으로 제조되는 광열 유기 나노 입자 ("NP")의 구조 및 상기 입자의 광열 현상의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 (2)에서 제조한 F-tBPC 나노 입자의 투과 전자 현미경(TEM) 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 (1)과 (2)에서 제조한 F-TC, F-IC, F-tBPC 나노 입자 수분산액에 실시예 1의 (3)에서 제시한 방법에 따라 671 nm의 레이저를 조사하였을 때 조사 시간에 따른 분산액 온도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 (2)에서 제조한 F-tBPC 나노 입자의 수분산액을 실시예 2의 (1)에 제시한 방법에 따라 12 시간 동안 함입시킨 암세포 (HeLa)에 레이저를 조사할 때의 세포 생존도를 도시한 그래프이다. 닫힌 사각형 (■)은 10분간 671 nm의 레이저를 조사할 때 세포 배양액의 나노 입자 농도에 따른 세포 생존도를 나타낸다. 열린 원 (○)은 1 mg/ml의 나노 입자 농도에서 배양된 암세포의 레이저 조사 시간에 따른 세포 생존도를 나타낸다. 닫힌 원 (●)은 상기 나노 입자가 없는 세포 배양액에서 배양된 암세포의 레이저 조사 시간에 따른 세포 생존도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예 1의 (2)에서 제조한 F-tBPC 나노 입자의 수분산액을 실시예 2의 (1)에 제시한 방법에 따라 암 모델 쥐에 정맥 주사하고 20분간 레이저 조사 후 13일간 암 크기의 변화를 도시한 그래프이다. 삼각형 (△)은 10 mg/mL 농도의 수계 분산 나노 입자 수분산액 0.1 mL가 정맥 주사된 암 모델 쥐를 나타내고, 원 (○)은 상기 나노 입자가 주사되지 않은 암 모델 쥐 (대조 동물)를 나타낸다.
본 발명은,
(a) 소수성 광열 유기 염료가 고밀도로 축적된 나노 입자 코어와,
(b) 상기 코어를 둘러싸고 있는 계면 활성제와,
(c) 물
을 포함하는, 수계 분산 광열 유기 나노 입자의 수분산액에 관한 것이다.
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상기 소수성 광열 유기 염료는 레이저가 도달하는 깊이를 증대시키기 위하여 흡광 파장이 650 내지 900 nm 범위인 것을 적용하는 것이 바람직하다. 흡광 파장이 650 nm 미만이면 레이저 파장이 짧아서 생체 조직에 깊이 침투하지 못하므로 피부 근처에서의 광열 치료만이 가능하게 되며, 흡광 파장이 900 nm보다 길면 생체 내에 과량으로 존재하는 물의 흡수에 의한 간섭이 증가하므로 바람직하지 못하다.
상기 소수성 근적외 광열 유기 염료는, 고효율의 광열 효과를 얻기 위하여, 파이 (p) 전자의 공액 길이가 길어 흡광도가 크고 근적외 영역에서의 흡광도가 높은 광열 염료를 포함한다. 바람직하게는, 상기 광열 염료는 시아닌계 (인도시아닌계 (IR-676, IR-775, IR-780, IR-786, IR-792, IR-797, IR-800, 등), 티아시아닌계 (IR-140, 등) 및 프탈로시아닌계 (프탈로시아닌계, 커퍼프탈로시아닌계, 징크프탈로시아닌계, 실리콘프탈로시아닌계, 아이언프탈로시아닌계, 코발트시아닌계, 디리튬시아닌계, 디소듐시아닌계, 등)로 이루어진 군 중에서 1종 이상 선택된다.
소수성 염료는 물에 녹지 않으므로 스스로 물 속에서 집합체를 형성할 수 있게 되어 친수성 염료에 비하여 고밀도로 축적되는 것이 가능하다. 이에 따라, 근적외 광열 유기 염료가 고밀도로 축적된 코어는 광열 나노 입자의 흡광도를 높이고 광안정성을 제공하여 기존의 광열 유기 염료의 한계인 낮은 흡광도와 불필요한 광탈색 (photobleaching)을 극복할 수 있는 방법을 제공한다.
이것은 염료가 다량 축적되면 빛을 흡수하는 개체수가 증가하여 흡광도가 높아지고 빛에 의하여 일부 분자가 탈색되더라도 다수의 분자가 안정하게 유지되어 전체적인 광탈색에 대한 저항성을 가지게 된다. 즉, 이러한 특징도 친수성 염료를 이용한 나노 입자에 비하여 유리한 점이라고 할 수 있다.
상기 계면 활성제는 계면 활성제로서의 역할과 소수성 광열 유기 염료를 포함하는 코어의 구조를 유지하는 지지체의 역할을 함께 하는 것으로서, 생리 환경에서의 분산 안정성 및 적합성을 위하여 생체 적합성 계면 활성제인 것이 바람직하다.
따라서, 상기 계면 활성제는 약물 전달 시스템 및 수화젤에 널리 사용되고 있는 폴록사머 (poloxamer) 계열의 계면 활성제이다. 구체적으로는, 플루로닉® F 38, 플루로닉® F 68, 플루로닉® F 77, 플루로닉® F 87, 플루로닉® F 88, 플루로닉® F 98, 플루로닉® F 127, 플루로닉® P 181 및 플루로닉® P 407 (BASF사 제품)로 이루어진 군 중에서 선택된다.
상기 폴록사머, 특히 플루로닉® F-127 및 F-68은 미셀 (micelle) 또는 수화젤을 형성하므로, 의약학 분야에서 약물 또는 분자 영상용 조영제의 전달체로 많이 사용되는 물질이다. 프록사머는 다른 계면 활성제들과 마찬가지로 친수성 부분과 소수성 부분이 한 개의 분자에 함께 붙어 있는 구조로서, 물속에서 중심부에 소수성 부분이 모이고 그 바깥쪽을 친수성 부분이 둘러싸는 미셀 구조를 이루게 된다. 그러므로, 상기 나노 구조체의 중심부는 비교적 소수성으로 되기 때문에 소수성 광열 유기 염료를 함유하기 쉽고, 표면은 친수성과 안티파울링 효과가 있는 폴리에틸렌글리콜 (PEG)로 둘러싸여 있어 상기 나노 입자가 혈액 내에서 장시간 동안 안정적으로 순환됨으로써 EPR (Enhanced Permeation and Retention) 효과를 통하여 암축적(癌蓄積) 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 수계 분산 근적외 광열 유기 나노 입자의 직경은 5 내지 500 nm, 바람직하게는 10 내지 200 nm이다. 이것은 상기 나노 입자가 이러한 직경 범위 내에 있을 경우에 임상 및 진단용으로 적합하기 때문이다 [문헌 11: D. Peer 외, Nature Nanotech . 2: 751-760 (2007)].
또한, 본 발명은 상기 수계 분산 근적외 광열 유기 나노 입자를 포함하는 수분산액의 고열 치료 용도에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수계 분산 근적외 광열 유기 나노 입자의 광열 효과는, 상기 수계 분산 나노 입자의 수분산액에 레이저를 조사하면 수분산액의 온도가 광열 치료에 적합한 41°C 이상으로 승온(乘溫)된다는 사실을 측정함으로써 확인되었다.
따라서, 상기 나노 입자는 생체 내에 주입되면, 효과적으로 암부위에 축적되므로 레이저 조사를 통하여 국지적인 온도를 높일 수 있게 되어 환부에 대한 고열 치료가 가능하고, 동시에 정상 부위에 대한 피해를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 수계 분산 광열 유기 나노 입자 수분산액의 제조 방법에 관한 것으로서, 이 방법은,
(a) 소수성 광열 유기 염료 및 계면 활성제를 유기 용매에 용해시킨 다음, 상기 유기 용매를 제거하여 혼합물을 균일하게 고정하는 단계와, 또는
(b) 소수성 광열 유기 염료 및 계면 활성제를 고온에서 균일하게 혼합한 다음, 급격히 냉각시켜 혼합물을 고정하는 단계와,
(c) 상기 단계 (a) 또는 (b)의 생성물에 물을 가하여 소수성 광열 유기 염료과 계면 활성제로 이루어진 나노 입자의 수분산액을 형성시키는 단계를 포함한다.
상기 단계 (a)의 유기 용매는 디클로로메탄, 테트라하이드로푸란, 클로로포름, 에틸아세테이트 및 메탄올로 이루어진 군 중에서 1종 이상 선택된다. 이들 유기 용매는 바람직하게는 상온(常溫)에서 증발시켜 제거한다.
상기 단계 (c)에서의 물은 바람직하게는 증류수이다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하겠다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 근적외 광열 유기 나노 입자의 수분산액 제조 및 광열 특성 평가
(1) 광열 유기 나노 입자 (F-IC 및 F-TC)의 수분산액 제조
플루로닉® F-127 (BASF) 1 mg과, 상기 플루로닉® F-127에 대하여 요드화1,1',3,3,3',3'-헥사메틸인도트리카보시아닌 (IC, Aldrich에서 구입 가능) 또는 요오드화3,3'-디에틸티아트리카보시아닌 (TC, Aldrich에서 구입 가능) 0.1 mg을 디클로로메탄 0.2 mL에 용해시켜 균일하게 혼합한 다음, 용매를 상온에서 증발시켜 제거하였다.
그 다음, 증류수 1 mL를 첨가하고, 균일하게 혼합하여 중심부, 즉 코어에 IC가 축적된 수계 분산 나노 입자 (F-IC), 또는 TC가 축적된 수계 분산 나노 입자 (F-TC)의 수분산액을 얻었다. 도 1은 이와 같은 방법을 수행하여 얻은 나노 입자의 구조 모식도 및 상기 나노 입자의 광열 현상 모식도이다.
(2) 광열 유기 나노 입자 (F-tBPC)의 수분산액 제조
폴리에틸렌글리콜 400 (PEG 400, Fluka) 100 mg과 2,9,16,23-테트라-tert-부틸-29H,31H-프탈로시아닌 (tBPC, Aldrich에서 구매 가능) 25 mg을 반응 용기에 도입하고 30분간 교반하여 균일하게 분산한 후, 상기 반응 용기에 플루로닉® F-68 (BASF) 400 mg을 도입하고 150°C에서 1 시간 30분간 교반하였다.
가열을 중지하고 얼음으로 상기 반응 용기를 급격히 냉각시킨 후, 분산된 혼합물 2 mg을 분취하여 증류수 1 mL를 첨가하고, 균일하게 혼합하여 중심부, 즉 코어에 tBPC가 축적된 수계 분산 나노 입자 (F-tBPC)의 수분산액을 얻었다. 도 1은 이와 같은 방법으로 얻은 나노 입자의 구조 모식도 및 상기 나노 입자의 광열 현상 모식도이다.
(3) 광열 유기 나노 입자의 입자 특성 및 광열 특성 평가
상기 (2)에서 제조한 나노 입자의 모양과 크기 및 회절 무늬를 투과 전자 현미경 (CM30, FEI/Philips, 200 kV)으로 관찰하여 도 2에 나타내었다. 도 2로부터 상기 (2)에서 제조한 나노 입자는 직경이 30 nm 이하인 구형 입자이며 결정성이 있다는 사실을 알 수 있다.
상기 (1) 과 (2)에서 제조된 나노 입자들의 광열 특성을 평가하기 위하여, 1.1 mg/mL 농도의 F-IC 및 F-PC와 2 mg/mL 농도의 F-tBPC (광열 염료 함량: 각각 0.1 mg) 수분산액 0.1 mL를 UV 측정용 큐벳에 도입한 후 671 nm 레이저 (SDL-671-200T, Shanghai Dream Lasers, China)를 조사하면서 시간에 따른 온도 변화를 측정하였다.
도 3에서 보는 바와 같이, 상기 나노 입자가 없는 물에서는 온도 증가가 거의 관찰되지 않았으나 수계 분산 나노 입자에서는 온도의 증가를 관찰할 수 있다. F-TC 수분산액은 레이저 조사 시간에 따라 온도의 증가를 볼 수 있으나, 그 온도의 증가량은 다른 두 가지의 수계 분산 나노 입자의 수분산액에 비하여 작다. 그러나, F-TC 수분산액은 광탈색을 발생하지 않는다. F-IC 수분산액은 매우 빠르게 온도가 증가하여, 온도가 1분 30초 이후에 41℃ 이상으로 증가하지만, 3분 이후에는 온도가 낮아지고 있는데, 이는 광탈색의 발생에 연유한다. F-tBPC는 레이저 조사 3분 30초 이후부터 41°C를 넘어서고 13분 이후까지도 꾸준히 온도 증가가 나타나며, 광탈색은 나타나지 않는다.
실시예 2: 세포 독성 및 생체 내 암치료 특성 평가
(1) 세포 독성 평가
상기 실시예 1의 (3)에서 제조한 수계 분산 F-tBPC 나노 입자의 수분산액을 살아 있는 암세포 (HeLa cell) 배양 배지에 투입하여, 12 시간 동안 세포 내부로 함입시켰다. 상기 나노 입자가 함입된 세포 및 나노 입자를 함입하지 않은 세포에 대하여 레이저 조사 후에, 레이저 조사 시간과 나노 입자 농도에 따른 세포 생존도를 비교하여 도 4에 나타내었다.
다양한 농도의 수계 분산 F-tBPC 나노 입자가 함입된 세포에 10분간 671 nm 레이저 (SDL-671-200T, Shanghai Dream Lasers, China)를 조사하였을 때, 상기 나노 입자의 농도가 증가할수록 세포의 생존도가 낮아지는 것을 확인하였다. 상기 나노 입자의 농도를 1 mg/mL로 고정하고 레이저 조사 시간에 따른 세포 생존도를 관찰한 결과, 조사 시간에 따라 세포 생존도가 낮아져서 20분간 조사하면 약 40%까지 생존도가 낮아지는 것을 확인하였다. 이에 반하여, 상기 나노 입자가 함입(陷入)되지 않은 세포는 레이저 조사 시간에 따라 15분까지는 세포 생존도가 100% 유지되고, 20분간 조사하면 약 80%까지 낮아졌다.
상기 결과에 의하여, 수계 분산 F-tBPC 나노 입자는 레이저를 조사하면 암세포에 대하여 독성을 나타내는데, 이는 조사 시간 및 나노 입자 농도에 비례한다는 것이 확인되고, 이에 따라 상기 나노 입자는 암세포 사멸에 사용할 수 있다는 사실이 확인되었다.
(2) 생체내 암치료 특성 평가
동물 암치료 실험을 행하기 위하여 수컷 쥐 (BALB/c, 5주령, Institute of Medical Science, Tokyo)의 왼쪽 엉덩이 근육 부위에 1 × 106 개의 SCC7 (Squamous Cell Carcinoma) 세포를 피하 주사하였다.
2주 후에 10 mg/mL 수계 분산 F-tBPC 나노 입자의 수분산액 0.1 mL를 마취된 상기 수컷 쥐의 꼬리 정맥에 주사하고 7 시간 후에 암조직에 671 nm 레이저를 20분간 조사하여 13일간 암의 크기를 관찰하였다. 대조 실험을 위하여, 나노 입자의 수분산액을 주사하지 않은 대조군에도 역시 또한 20분간 레이저를 조사한 후 13일간 암의 크기를 관찰하여 그 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5로부터, 본 발명에 따른 수계 분산 F-tBPC 입자는 정맥 주사 후에 레이저를 조사하면 암세포의 성장을 현격히 늦춘다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 근적외 광열 유기 나노 입자 F-tBPC가 암치료를 위한 고열 치료시 국지적 광열치료 효과 (PTT; Photo-thermal therapy)로 효과적인 암조직 제거에 이용될 수 있다는 사실을 확인하였다.

Claims (32)

  1. (a) 소수성 광열 유기 염료를 포함하는 코어와,
    (b) 상기 코어를 둘러싸고 있는 계면 활성제와,
    (c) 물
    을 포함하고,
    상기 소수성 광열 유기 염료는 프탈로시아닌계 소수성 광열 유기 염료를 포함하는 것인, 수계(水系) 분산 광열 유기 나노 입자의 수분산액.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 소수성 광열 유기 염료는 흡광 파장이 600 내지 900 nm 범위인 것인 수계 분산 광열 유기 나노 입자의 수분산액.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 소수성 광열 유기 염료는 2,9,16,23-테트라-tert-부틸-29H,31H-프탈로시아닌인 것인 수계 분산 광열 유기 나노 입자의 수분산액.
  6. 제1항에 있어서, 상기 계면 활성제는 폴록사머 (poloxamer)인 것인 수계 분산 광열 유기 나노 입자의 수분산액.
  7. 제6항에 있어서, 상기 폴록사머는 플루로닉® F 38, 플루로닉® F 68, 플루로닉® F 77, 플루로닉® F 87, 플루로닉® F 88, 플루로닉® F 98, 플루로닉® F 127, 플루로닉® P 181 및 플루로닉® P 407 로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 수계 분산 광열 유기 나노 입자의 수분산액.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수계 분산 광열 유기 나노 입자는 직경이 10 내지 200 nm인 것인 수계 분산 광열 유기 나노 입자의 수분산액.
  9. 제1항, 제3항, 및 제5항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수계 분산 광열 유기 나노 입자는 생체 내의 고열 치료에 이용되는 것인 수계 분산 광열 유기 나노 입자의 수분산액.
  10. 제9항에 있어서, 상기 고열 치료는 생체 내의 암조직에 대하여 수행되는 것인 수계 분산 광열 나노 입자의 수분산액.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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  18. 삭제
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  20. 삭제
  21. 삭제
  22. (a) 소수성 광열 유기 염료 및 계면 활성제를 균일하게 혼합한 다음 냉각시키는 단계와,
    (b) 상기 단계 (a)의 생성물을 물에 분산시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 소수성 광열 유기 염료는 프탈로시아닌계 소수성 광열 유기 염료를 포함하는 것인, 수계 분산 광열 유기 나노 입자 수분산액의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 수계 분산 광열 유기 나노 입자의 수분산액는 소수성 광열 유기 염료를 포함하는 코어, 이 코어를 둘러싸고 있는 계면 활성제 및 물을 포함하는 것인 제조 방법.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 소수성 광열 유기 염료는 흡광 파장이 600 내지 900 nm 범위인 것인 제조 방법.
  25. 삭제
  26. 제22항에 있어서, 상기 소수성 광열 유기 염료는 2,9,16,23-테트라-tert-부틸-29H,31H-프탈로시아닌인 것인 제조 방법
  27. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 계면 활성제는 폴록사머인 것인 제조 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 폴록사머는 플루로닉® F 38, 플루로닉® F 68, 플루로닉® F 77, 플루로닉® F 87, 플루로닉® F 88, 플루로닉® F 98, 플루로닉® F 127, 플루로닉® P 181 및 플루로닉® P 407 로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 제조 방법.
  29. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 수계 분산 광열 유기 나노 입자의 직경이 10 내지 200 nm인 것인 제조 방법.
  30. 제22항에 있어서, 상기 단계 (a)에서의 소수성 광열 유기 염료 및 계면 활성제는 150°C에서 균일하게 분산되는 것인 제조 방법.
  31. 제22항에 있어서, 상기 단계 (a)에서의 냉각은 얼음 중에서 수행되는 것인 제조 방법.
  32. 삭제
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