KR101233439B1 - 파이렌 고분자를 이용한 자극 감응형 자성 나노복합체 및 상기 나노복합체를 포함하는 조영제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파이렌 고분자를 이용한 자극 감응형 자성 나노복합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자성 나노입자, 파이렌 구조를 포함하는 물질이 포함된 하나 이상의 소수성 영역과 하나 이상의 친수성 영역을 가지는 양친매성 화합물 및 약제학적 활성성분을 포함하되, 상기 양친매성 화합물이 약제학적 활성성분을 둘러싸고 있으며, 상기 약제학적 활성성분이 자성 나노입자를 둘러싸고 있고, 상기 소수성 영역에 약제학적 활성성분이 화학적으로 결합되어 있어 자성 나노 입자와 약제학적 활성성분이 수용액에서 안정하고 우수한 자기적 성질을 나타내고, 특정 자극에 의해 약물의 급격한 방출 거동을 나타내며 상기 조직 특이적 결합성분에 따른 표적지향이 가능하여 조영제 조성물 및 약제학적 조성물로 사용할 수 있는 표적지향성을 갖는 자극 감응형 자성 나노복합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

파이렌 고분자를 이용한 자극 감응형 자성 나노복합체 및 상기 나노복합체를 포함하는 조영제 조성물{Stimuli sensitive magnetic nanocomposites using pyrene conjugated polymer and contrast compositions}
본 발명은 파이렌 고분자를 이용한 자극 감응형 자성 나노복합체 및 상기 나노복합체를 포함하는 조영제 조성물에 관한 것이다.
나노 기술은 물질을 원자, 분자 수준에서 조절 및 제어하는 기술로서 신물질, 또는 신소자 창출에 적합하여 그 응용분야가 전자, 재료, 통신, 기계, 의약, 농업, 에너지 및 환경 등 매우 다양하다.
현재 나노 기술은 다양하게 발전하고 있으며 크게 세 가지 분야로 나눌 수 있다. 첫째, 나노 소재로 극미세한 크기의 새로운 물질과 재료를 합성하는 기술. 둘째, 나노 소자이면서 나노 크기의 재료들을 조합하거나 배열하여 일정한 기능을 발휘하는 장치를 제조하는 기술. 셋째, 나노-바이오라 불리는 나노 기술을 생명공학에 응용하는 기술.
특히, 나노-바이오 분야에서 자성 나노입자들은 생체 물질의 분리, 자기공명 영상 진단 프로브, 거대자기저항센서를 포함한 바이오 센서, 마이크로 유체계 센서, 약물/유전자 전달, 및 자성 고온치료 등의 넓은 응용범위에 걸쳐 사용되고 있다.
구체적으로 자성 나노입자는 분자 자기공명영상의 진단 프로브 (조영제)로 사용될 수 있다. 자성 나노입자는 나노입자 주변의 물 분자 내 수소원자의 스핀-스핀 이완시간을 단축시켜 자기공명영상 신호를 증폭시키는 효과를 나타내 지금까지 공명 영상 진단에 널리 사용되고 있다.
또한, 자성 나노입자는 거대 자기-저항 바이오센서(Giant magnetic resistance(GMR) sensor)의 프로브 물질로 작용할 수 있다. 자성 나노입자가 거대자기저항 바이오센서 표면에 패턴되어 있는 생체 분자를 감지하여 결합하면, 자성입자에 의해 거대자기저항 센서의 전류 신호가 변하게 되고 이를 이용하면 생체분자를 선택적으로 검출할 수 있다[미국 특허 제6,452,763호; 제6,940,277호; 제6,944,939호; 미국 공개 특허 제 2003/0133232호]. 또한, 자성 나노입자는 생체분자의 분리에도 응용될 수 있다. 예를 들면, 특정한 생체 마커를 발현하는 세포와 다른 여러 가지 세포들이 섞여 있을 때, 자성 나노입자가 특정한 생체 마커와 선택적으로 결합하게 한 후, 외부에서 자기장을 걸어주면 자기장 방향으로 원하는 세포만 분리할 수 있다[미국 특허 제4,554,088호, 제5,665,582호, 제5,508,164호, 미국 공개 특허 제2005/0215687호]. 또한, 세포의 분리뿐만 아니라, 단백질, 항원, 펩타이드, DNA, RNA 및 바이러스 등 다양한 생체분자의 분리에 응용될 수 있다. 또한, 자성 나노입자는 자성 마이크로 유체 센서에 응용되어 생체분자를 분리 및 검출할 수 있다. 칩 위에 매우 작은 채널을 만들어 그 안에 자성 나노입자를 흘려줌으로써 마이크로 단위의 유체계에서 검출과 분리가 가능하다.
한편, 자성 나노입자는 약물 또는 유전자 전달을 통한 생체 치료에도 사용될 수 있다. 자성 나노입자에 화학적인 결합 또는 흡착을 통해 약물 또는 유전자를 싣고 외부 자기장을 이용하여 원하는 위치로 이동시켜 원하는 특정 부위에 약물 및 유전자를 방출할 수 있게 하여 선택적인 치료효과를 가져올 수 있게 한다[미국 특허 제6,855,749호]
자성 나노입자의 생체 치료로의 응용의 또 하나의 예로서, 자성 스핀 에너지를 이용한 고온 치료를 들 수 있다[미국 특허 제6,530,944호, 미국 특허 제5,411,730호]. 자성 나노입자는 외부에서 라디오 주파수의 교류전류를 흘려주면 스핀 플립핑(flipping) 과정을 통해 열을 방출하게 된다. 이때, 나노입자 주변의 온도가 40 ℃ 이상이 되면 세포가 높은 열에 의해 죽게 되어 질병 세포를 선택적으로 사멸시킬 수 있다.
자성 나노입자들이 전술한 용도에 이용되기 위해서는 자기적 성질이 우수하고, 생체 내 즉 수용성 환경에서 안정적으로 운반 및 분산되어야 하며, 생체 활성물질과 쉽게 결합할 수 있어야 한다. 이러한 조건을 만족시키기 위하여 현재까지 다양한 기술들이 개발되어 왔다.
미국 특허 제6,274,121호는 산화철과 같은 금속을 포함한 상자기성 나노입자에 관한 것으로 상기 나노입자의 표면에 조직 특이적인 결합물질, 진단 또는 약제학적 활성물질과 커플링(coupling)될 수 있는 결합 자리를 포함하는 무기물질을 부착한 나노입자를 개시하고 있다. 미국 특허 제6,638,494호는 산화철과 같은 금속을 포함한 상자기성 나노입자에 관한 것으로 상기 나노입자의 표면에 특정한 카르복실산을 부착하여 중력 또는 자기장에서 나노입자가 응집 및 침전되는 것을 방지하는 방법을 개시하고 있다. 상기 특정한 카르복실산으로는 말레산, 타르타르산, 글루카르산과 같은 지방족 디카르복실산 또는 시트르산, 시클로헥산, 트리카르복실산과 같은 지방족 폴리디카르복실산이 이용되었다. 미국 공개특허 제 2004/58457호는 단층(monolayer)으로 둘러싸인 기능성 나노입자에 관한 것으로, 상기 단층에는 이중기능성(bifunctional) 펩타이드가 부착되며 상기 펩타이드에는 DNA 및 RNA를 포함한 다양한 생폴리머(biopolymer)가 결합될 수 있다. 영국 특허 제223,127호는 단백질 주형 내 자기 나노입자 형성 스텝을 포함한 자기 나노입자 성분의 제조방법에 관한 것으로 아포페리틴에 자성 나노입자를 캡슐화하는 방법을 기술하였다. 미국 공개 특허 제2003/190,471호는 이중미셀(bi-micellear vesicle)안에서 망간 아연 산화물로 나노입자를 형성시키는 방법에 관한 것으로, 형성된 자성 나노입자의 열처리 과정을 통해 향상된 성질을 나타내는 나노입자를 기술하고 있다. 미국 공개 특허 제2005/130,167호는 16-머캅토헥사데카노산(16-mercaptohexadecanoic acid)으로 둘러싸인 수용성 자성 나노입자의 합성과 합성된 자성 나노입자에 상 전이제(transfection agent)인 TAT 펩타이드를 이용하여 세포 내 자기적 라벨링(intracellular magnetic labeling)으로 실험 쥐 내의 바이러스 및 mRNA 검출을 기술하고 있다. 대한민국 특허 출원 제1998-0705262호는 녹말 코팅과 임의의 폴리알킬렌 옥사이드 코팅을 구비한 초상자성 철 산화물 코어 입자를 포함하는 입자와 이를 포함하는 MRI 조영제를 개시하고 있다.
그러나, 상기 방법들로 제조된 수용성 나노입자는 다음과 같은 단점을 갖고 있다. 즉, 전술한 문헌들에서 개시된 나노입자는 주로 수용액에서 합성하는데, 이러한 경우 나노입자의 크기 조절이 어렵고 합성된 나노입자는 불균일한 크기 분포도를 나타낸다. 또한, 저온에서 합성되기 때문에 나노입자의 결정성이 낮으며, 비화학양론적 화합물(non-stoichiometric compound)이 형성되는 경향이 있다. 따라서, 상기 방법들로 제조된 나노입자는 수용액에서 콜로이드 안정성이 떨어져 생체 응용 시 뭉침 및 큰 비선택성 결합 등을 나타내는 문제점을 갖고 있다.
이러한 자성 나노입자를 연구하던 중 본 발명자들은 자성 나노입자, 형광 물질(파이렌 포함)을 포함하는 하나 이상의 소수성 영역과 하나 이상의 친수성 영역을 가지는 양친매성 화합물 및 약제학적 활성성분이 결합 또는 봉입되어 있는 자성 나노복합체를 연구하여 특허 출원한 바 있으나[대한민국 특허 출원 제2008-89139호], 이는 파이렌과 약물 사이의 결합이 물리적 결합(소수성 물질과 양친매성 고분자의 소수성 부분의 인력)을 이루고 있으며, 이로 인하여 산성 조건과 중성 조건에서 즉, pH 조건에 따라 약물 방출 거동에 차이가 없는 것으로 확인되었다. 즉, 산성 환경을 갖는 암 세포 또는 조직 및 중성 환경을 갖는 정상 세포 또는 조직에서 모두 약물이 방출될 수 있으므로 부작용이 우려되고 있다.
이에, 본 발명자들은 파이렌과 약물 사이의 결합을 화학적 결합으로 함으로써 산성 조건 하에서 특이적인 약물 방출 거동을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 파이렌 기반의 양친매성 화합물의 제조 및 이를 이용하여 수용액에서 안정하고 자기공명 영상 조영 효과 등의 자기적 성질이 우수하고, 자극에 의해 약물 방출 거동이 달라지는 자극 감응형 자성 나노복합체 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 자성 나노복합체를 포함하는 조영제 조성물 및 약제학적 조성물을 제공하는데 또 다른 목적이 있다
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
하나 이상의 자성 나노입자를 함유하는 코어; 및
하나 이상의 소수성 영역과 하나 이상의 친수성 영역을 가지는 양친매성 화합물을 함유하는 셀을 포함하고,
상기 소수성 영역은 약제학적 활성성분이 화학적으로 결합되어 있는 파이렌 구조를 포함하는 자극 감응형 자성 나노복합체를 그 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 자성 나노입자; 하나 이상의 친수성 영역과 약제학적 활성성분이 화학적으로 결합되어 있는 파이렌 구조를 포함하는 하나 이상의 소수성 영역을 포함하는 양친매성 화합물; 및 약제학적 활성성분을 혼합시키는 단계를 포함하는 자극 감응형 자성 나노복합체의 제조방법을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 자극 감응형 자성 나노복합체를 유효성분으로 포함하는 표적 지향형 동시 진단 및 치료용 조영제 조성물 및 약제학적 조성물을 또 다른 특징으로 한다.
본 발명의 자극 감응형 자성 나노복합체는 자성 나노입자와 약제학적 활성성분을 파이렌 구조가 결합된 양친매성 화합물로 코팅되어 수용액에서 안정하고 우수한 자기적 성질과 특정 자극에 의해 약물 방출 거동의 변화가 발생하며 표적이 가능한 인자의 결합이 가능하여, 이를 포함할 경우, 본 발명의 자극 감응형 자성 나노복합체는 특정 질병의 동시 진단 및 치료용 조성물로서 탁월한 성능을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자극 감응형 자성 나노복합체의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 제조 및 응용분야를 도시화한 모식도이다.
도 3은 제조예 2에 따른 파이렌 구조를 포함한 양친매성 화합물의 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 제조예 2에 따른 파이렌 구조를 포함한 양친매성 화합물의 제조과정 모식도(a), FT-IR　결과(b), 핵자기 공명 분석 결과(c) 및 양친매성 화합물과 소수성 파이렌의 형광과 흡광 그래프(d)를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제조예 2에 따른 파이렌 구조를 포함한 양친매성 화합물의 pH 조건, 농도에 따른 형광 그래프이다[(a) pH 5.5, (b) pH 7.4 와 (c) pH 9.8 조건의 버퍼 용액이다].
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 자극 감응형 나노복합체의 열중량 분석 결과(a), X선 회절패턴(b), 자기적 특성(c) 및 전자 현미경 사진(d)을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 자극 감응형 나노복합체의 농도에 따른 자기공명 영상 이미지와 이완성(R2)의 변화(a) 및 형광 및 흡광 그래프(b)를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 자극 감응형 나노복합체의 pH 조건에 따른 약물 방출 실험 결과(a) 및 pH 조건에 따른 약물 방출 실험 결과의 약물 방출 계수를 계산한 그래프(b)를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 표적 지향성 자극 감응형 나노복합체의 농도에 따른 표적 암세포의 결합도를 나타내는 자기공명 영상 사진 및 이를 통한 상기 세포들의 이완도 변화를 나타낸 그래프(a)이고,
본 발명의 실시예 2에 따른 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 표적지향성을 확인하기 위한 형광으로 활성화된 유세포 분석 그래프(b) 및 상대적인 값으로 비교한 막대 그래프(c)이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 표적 암세포의 결합도에 따른 세포 영상을 비교, 분석한 형광 현미경 사진(a)이며,
본 발명의 실시예 2에 따른 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 독성 시험 결과를 보여주는 그래프(b)이다.도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 누드 마우스 내의 체류 경향 거동의 자기공명 영상(a) 및 이완도 변화를 나타낸 그래프(b)이다.
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 진단 능력을 누드 마우스로 측정한 결과의 자기공명 영상(a) 및 이완도 변화를 나타낸 그래프(b)이며,
본 발명의 실시예 2에 따른 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 치료 능력을 누드 마우스로 측정한 결과를 보여주는 그래프(c)이다.
도 13은 국내 특허 출원 제2008-89139호와 같이 파이렌과 약물이 물리적 결합된 자성 나노복합체의 약물방출 실험 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.
본 발명은
하나 이상의 자성 나노입자를 함유하는 코어; 및
하나 이상의 소수성 영역과 하나 이상의 친수성 영역을 가지는 양친매성 화합물을 함유하는 셀을 포함하고,
상기 소수성 영역은 약제학적 활성성분이 화학적으로 결합되어 있는 파이렌 구조를 포함하는 자극 감응형 자성 나노복합체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자극 감응형 자성 나노복합체는 자성 나노입자를 함유하는 코어에 양친매성 화합물을 부가하여 쉘을 형성시키며, 양친매성 화합물의 파이렌의 구조를 포함하는 소수성 영역이 약제학적 활성성분과 결합하고, 양친매성 화합물의 친수성 영역이 나노복합체의 최외곽에 분포하고 있는 것이다. 또한, 여기서 양친매성 화합물의 소수성 영역은 파이-파이 결합의 화학적 결합에 의하여 나노입자의 표면 및 약제학적 활성성분과 결합한다. 따라서, 상기 소수성 영역은 소수성 영역의 매트릭스 내에 나노입자를 분포시키거나, 나노입자의 표면과 결합하는 역할을 할 뿐만 아니라, 필요에 따라서 소수성 영역의 일 말단에 약물을 화학적으로 결합하여 자극에 의해 약물 방출 거동을 조절시킬 수 있다. 한편, 양친매성 화합물의 친수성 영역은 나노복합체의 최외곽에 분포하여 수불용성의 나노입자를 수용성 매질 중에서도 안정화시켜 생체 이용률을 극대화시킬 수 있다.
상기 자성 나노복합체는 직경이 5 내지 200 nm인 것이 바람직하다.
상기 자성 나노입자는 자성을 가지고, 직경이 1 내지 1000 nm, 보다 바람직하게는 2 내지 100 nm인 입자라면 특별히 제한하지는 않는다. 가장 바람직하게는 상기 직경을 갖는 금속, 자성 물질, 또는 자성 합금이 좋다.
상기 금속은 특별히 제한하지는 않으나, Pt, Pd, Ag, Cu, 또는 Au 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 자성 물질은 특별히 제한하지는 않으나, Co, Mn, Fe, Ni, Gd, Mo, MM'2O4, 또는 MxOy (M 및 M'는 각각 독립적으로 Co, Fe, Ni, Mn, Zn, Gd, 또는 Cr을 나타내고, x 및 y는 각각 식 "0 < x ≤ 3" 및 "0 < y ≤ 5"을 만족한다.) 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 자성 합금은 특별히 제한하지는 않으나, CoCu, CoPt, FePt, CoSm, NiFe, 또는 NiFeCo 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
또한, 상기 자성 나노입자는 양친매성 화합물과의 결합을 안정화시키기 위하여 유기성 표면안정제와 결합될 수 있다. 자성 나노입자와 유기성 표면안정제의 결합은 자성 나노입자의 전구물질에 유기성 표면안정제가 배위하여 착화합물을 형성하여 이루어진다.
상기 유기성 표면안정제(surface stabilizer)는 상기 나노입자의 상태와 크기를 안정화시킬 수 있는 유기 기능성 분자를 의미하며, 예를 들어 계면활성제를 들 수 있다.
상기 계면활성제는 알킬 트라이메틸암모늄 할라이드(alkyl trimethylammonium halide)를 포함하는 양이온 계면활성제 올레산(oleic acid), 라우르산(lauric acid), 또는 도데실산(dodecylic acid)과 같은 포화 또는 불포화 지방산, 트리옥틸포스핀 옥사이드(trioctylphosphine oxide: TOPO), 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine: TOP), 또는 트리부틸포스핀(tributylphosphine)과 같은 트리알킬포스핀 또는 트리알킬포스핀옥사이드, 올레익아민(oleic amine), 트리옥틸아민(trioctylamine), 또는 옥틸아민(octylamine)과 같은 알킬아민(alkyl amine), 또는 알킬티올(alkyl thiol)을 포함하는 중성 계면활성제 및 소디움 알킬 설페이트(sodium alkyl sulfate), 또는 소디움 알킬 포스페이트(sodium alkyl phosphate)을 포함하는 음이온 계면활성제를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 특히, 나노입자의 안정화 및 균일한 크기 분포를 고려할 때, 포화 또는 불포화 지방산 및/또는 알킬아민을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 양친매성 화합물은 매트릭스 내에 나노입자를 분포시키거나, 나노입자의 표면과 결합할 수 있고, 약제학적 활성성분을 고분자의 일 말단에 화학적으로 결합시킬 수 있다.
상기 소수성 영역은 파이렌 구조를 포함한 물질이 결합된 소수성 화합물을 포함한다. 상기 소수성 화합물은 포화 지방산, 불포화 지방산 또는 소수성 고분자 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 포화 지방산은 특별히 제한되지 않으나, 부티르산, 카프로산, 카프릴산, 카프릭산, 라우르산(도데실산), 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 에이코사노산, 또는 도코사노산 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 불포화 지방산은 특별히 제한되지 않으나, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 아라키돈산, 에이코사펜타노산, 도코사헥사노산, 또는 에르크산 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 소수성 고분자는 특별히 제한되지 않으나, 폴리포스파젠, 폴리락티드, 폴리락티드-코-글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리안하이드라이드, 폴리말릭산 또는 그 유도체, 폴리알킬시아노아크릴레이트, 폴리하이드록시부틸레이트, 폴리카보네이트, 폴리오르소에스테르, 소수성 폴리 아미노산, 또는 소수성 비닐계열 고분자 등 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 파이렌 구조를 포함하는 물질은 특별히 제한되지 않으나, 파이렌(pyrene), 파이렌부티릭산(Pyrenebutyric acid), 파이렌 메틸 아민(Pyrene methylamine), 아미노 파이렌(1-Aminopyrene), 파이렌 보로닉 산(Pyrene-1-boronic acid), 파이렌 구조를 포함하는 유기 분자 등을 단독 또는 2종 이상 사용 할 수 있다.
상기 친수성 영역은 폴리알킬렌글리콜(PAG), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 친수성 폴리 아미노산(PAA), 친수성 비닐계 고분자, 친수성 아크릴계 고분자 또는 덱스트란(Dextran), 히알루론산(Hyauronic acid) 등의 다당류계 고분자 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 약제학적 활성성분은 특별히 제한하지는 않으나, 항암제, 항생제, 호르몬, 호르몬길항제, 인터루킨, 인터페론, 성장 인자, 종양 괴사 인자, 엔도톡신, 림포톡시, 유로키나제, 스트렙토키나제, 조직 플라스미노겐 활성제, 프로테아제 저해제, 알킬포스포콜린, 방사선 동위원소로 표지된 성분, 심혈관계 약물, 위장관계 약물, 또는 신경계 약물 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
한편, 자성 나노복합체를 구성하는 양친매성 고분자의 소수성 영역에 포함된 파이렌 구조 영역과 약제학적 활성성분의 구조는 화학적 결합이 가능하여 자성 나노복합체에 약물의 봉입이 이루어 질 수 있다.
본 발명에 따른 치료방법에서 이용될 수 있는 항암제로는 이에 제한되는 것은 아니지만 에피루비신(Epirubicin), 도세탁셀(Docetaxel), 젬시타빈(Gemcitabine), 파클리탁셀(Paclitaxel), 시스플라틴(cisplatin), 카르보플라틴(carboplatin), 택솔(taxol), 프로카르바진(procarbazine), 시클로포스파미드(cyclophosphamide), 디악티노마이신(dactinomycin), 다우노루비신(daunorubicin), 에토포시드(etoposide), 탁목시펜(tamoxifen) 독소루비신(doxorubicin), 미토마이신(mitomycin), 블레오마이신(bleomycin), 플리코마이신(plicomycin), 트랜스플라티눔(transplatinum), 빈블라스틴(vinblastin) 및 메토트렉세이트(methotrexate) 등이 있다.
또한, 본 발명에 따른 자성 나노복합체는 친수성 영역에 조직 특이적 결합성분을 도입하여 자성 나노복합체에 표적지향성을 제공할 수 있다.
상기 조직 특이적 결합성분은 특별히 제한하지는 않으나, 항원, 항체, RNA, DNA, 합텐(hapten), 아비딘(avidin), 스트렙타비딘(streptavidin), 뉴트라비딘(neutravidin), 프로테인 A, 프로테인 G, 렉틴(lectin), 셀렉틴(selectin), 방사선 동위원소 표지성분, 또는 종양 마커와 특이적으로 결합할 수 있는 물질 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
본 발명의 상기 나노복합체는 종양과 관련된 다양한 질병, 예를 들어 위암, 폐암, 유방암, 난소암, 간암, 기관지암, 비인두암, 후두암, 췌장암, 방광암, 결장암 및 자궁경부암을 진단 및/또는 치료하는데 이용될 수 있다.
이와 같은 종양 세포는 정상 세포에서는 거의 또는 전혀 생산되지 않는 특정 물질을 발현 및/또는 분비하는데, 이들을 일반적으로 "종양 마커(tumor marker)"라고 명명한다. 그러한 종양 마커와 특이적으로 결합할 수 있는 물질을 상기 수용성 나노입자의 활성성분 결합영역에 결합시켜 만든 나노복합체는 종양 진단에 유용하게 이용될 수 있다. 당업계에는 다양한 종양 마커뿐만 아니라 이들과 특이적으로 결합할 수 있는 물질이 공지되어 있다.
또한, 본 발명에서 종양 마커는 작용 기작에 따라 리간드, 항원, 수용체, 및 이들을 코딩하는 핵산으로 분류할 수 있다.
Figure 112010049297613-pat00001
종양 마커가 리간드인 경우에는 상기 리간드와 특이적으로 결합할 수 있는 물질을 본 발명에 따른 나노복합체의 활성성분으로 도입할 수 있는데 상기 리간드와 특이적으로 결합할 수 있는 수용체 또는 항체가 적합할 것이다. 본 발명에서 이용 가능한 리간드 및 이와 특이적으로 결합할 수 있는 수용체의 예로는 시냅토타그민의 C2(synaptotagmin의 C2)와 포스파티딜세린, 아넥신 V(annexin V)와 포스파티딜세린, 인테그린(integrin)과 이의 수용체, VEGF(Vascular Endothelial Growth Factor)와 이의 수용체, 안지오포이에틴(angiopoietin)과 Tie2 수용체, 소마토스타틴(somatostatin)과 이의 수용체, 바소인테스티날 펩타이드(vasointestinal peptide)와 이의 수용체 등이 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
종양 마커가 항원인 경우 상기 항원과 특이적으로 결합할 수 있는 물질을 본 발명에 따른 나노복합체의 활성성분으로 도입할 수 있는데 상기 항원과 특이적으로 결합할 수 있는 항체가 적합할 것이다. 본 발명에서 이용 가능한 항원 및 이와 특이적으로 결합하는 항체의 예로는 암성 태아성 항원(carcinoembryonic antigen - 대장암 표지 항원)과 허셉틴(Genentech, USA), HER2/neu 항원(HER2/neu antigen - 유방암 표지 항원)과 허셉틴, 전립선 특이 항원 (prostate-specific membrane antigen - 전립선암 표지 항원)과 리툭산(IDCE/Genentech, USA) 등이 있다.
종양 마커가 "수용체"인 대표적인 예는 난소암 세포에서 발현되는 폴산 수용체가 있다. 상기 수용체와 특이적으로 결합할 수 있는 물질(폴산 수용체의 경우에는 폴산)이 본 발명에 따른 나노복합체의 활성성분으로 도입될 수 있는데 상기 수용체와 특이적으로 결합할 수 있는 리간드 또는 항체가 적합할 것이다.
상술한 바와 같이, 항체는 본 발명에 있어서 특히 바람직한 활성성분이다. 항체는 특정 대상과만 선택적이고 안정적으로 결합하는 성질을 갖고 있으며, 항체의 Fc 영역에 있는 리신의 -NH2, 시스테인의 -SH, 아스파라긴산 및 글루탐산의 -COOH는 수용성 나노복합체의 활성성분 결합영역 작용기와 결합하는데 유용하게 이용될 수 있기 때문이다.
이러한 항체는 상업적으로 입수하거나 당업계에 공지된 방법에 따라 제조할 수 있다. 일반적으로 포유동물(예, 마우스, 래트, 염소, 토끼, 말 또는 양)을 적절한 양의 항원으로 1회 이상 면역화시킨다. 일정 시간 후 역가가 적정 수준에 이르렀을 때, 포유동물의 혈청으로부터 회수한다. 회수한 항체는 원하는 경우 공지된 공정을 이용하여 정제하고 사용 시까지 냉동 완충된 용액에 저장할 수 있다. 이러한 방법의 상세한 사항은 당업계에 잘 알려져 있다.
한편, 상기 "핵산"은 전술한 리간드, 항원, 수용체 또는 이의 일부분을 코딩하는 RNA 및 DNA를 포함한다. 핵산은 당업계에 알려진 바와 같이 상보적인 서열 간에 염기쌍(base pair)을 형성하는 특징을 갖고 있기 때문에 특정 염기서열을 갖는 핵산은 상기 염기서열에 상보적인 염기서열을 갖는 핵산을 이용하여 검출할 수 있다. 상기 효소, 리간드, 항원, 수용체를 코딩하는 핵산과 상보적인 염기서열을 갖는 핵산을 본 발명에 따른 나노복합체의 활성성분으로 이용할 수 있다.
또한, 핵산은 5'- 및 3'- 말단에 -NH2, -SH, -COOH 등의 작용기가 있어 활성성분 결합영역의 작용기와 결합하는데 유용하게 이용될 수 있다.
이러한 핵산은 당업계에 공지된 표준방법에 의해, 예를 들면 자동 DNA 합성기(예, 바이오써치, 어플라이드 바이오시스템스 등으로부터 구입할 수 있는 것)를 사용하여 합성할 수 있다. 예로서, 포스포로티오에이트 올리고뉴클레오타이드는 문헌[Stein et al. Nucl. Acids Res. 1988, vol.16, p.3209]에 기술된 방법에 의해 합성할 수 있다. 메틸포스포네이트 올리고뉴클레오타이드는 조절된 유리 중합체 지지체를 사용하여 제조할 수 있다[Sarin et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, vol.85, p.7448].
본 발명은 또한 자성 나노입자; 하나 이상의 친수성 영역과 약제학적 활성성분이 화학적으로 결합되어 있는 파이렌 구조를 포함하는 하나 이상의 소수성 영역을 포함하는 양친매성 화합물; 및 약제학적 활성성분을 혼합시키는 단계를 포함하는 자극 감응형 자성 나노복합체의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 자극 감응형 자성 나노복합체의 제조방법을 단계별로 다음과 같이 구체적으로 설명한다.
상기 자성 나노입자는 자성 나노입자 전구체와 유기성 표면안정제를 용매에서 반응시켜 제조되는 것으로,
용매의 존재 하에서 자성 나노입자 전구체와 유기성 표면안정제를 혼합 가열하여 자성 나노입자 전구체를 열분해시켜 제조되는 것이 보다 바람직하다.
먼저, 표면안정제가 포함된 용매에 나노입자 전구체를 투입하여 혼합시킨다.
상기 자성 나노입자 및 유기성 표면안정제의 구체적인 종류는 상술한 바와 같다.
자성 나노입자 전구체는 금속과 -CO, -NO, -C5H5, 알콕사이드(alkoxide) 또는 기타 공지의 리간드가 결합된 금속 화합물을 사용할 수 있으며, 예를 들어 아이언 펜타카르보닐(iron pentacarbonyl, Fe(CO)5), 페로센(ferrocene), 또는 망간카르보닐(Mn2(CO)10) 등의 금속 카르보닐계열의 화합물 또는 철 아세틸아세토네이트(Fe(acac)3) 등의 금속 아세틸아세토네이트 계열의 화합물 등의 다양한 유기금속 화합물들을 사용할 수 있다.
또한, 자성 나노입자 전구체는 금속과 Cl-, 또는 NO3 - 등의 공지된 음이온과 결합된 금속이온을 포함한 금속염을 사용할 수 있으며, 예를 들어 삼클로로화철(FeCl3), 이클로로화철(FeCl2), 또는 철 나이트레이트(Fe(NO3)3) 등을 사용할 수 있다.
또한, 합금 나노입자와 복합 나노입자 합성에서는 상술한 2종 이상의 금속의 전구체의 혼합물을 사용할 수 있다.
또한, 상기 용매는 나노입자 표면에 유기성 표면안정제가 배위된 착화합물의 열분해 온도에 근접하는 높은 끊는점을 갖는 것이 바람직하며, 예를 들어 옥틸 에테르(octyl ether), 부틸 에테르(butyl ether), 헥실 에테르(hexyl ether), 데실 에테르(decyl ether), 또는 벤질 에테르와 같은 에테르계 화합물; 피리딘, 또는 테트라하이드로퓨란(THF)과 같은 헤테로고리 화합물; 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 또는 벤젠과 같은 방향족 화합물; 디메틸술폭사이드(DMSO)와 같은 술폭사이드 화합물; 디메틸포름아마이드(DMF)와 같은 아마이드 화합물; 옥틸알코올, 또는 데칸올과 같은 알코올; 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 도데칸, 테트라데칸, 또는 헥사데칸과 같은 탄화수소; 또는 물; 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 혼합 반응 조건은 특별히 제한되지 않으며, 자성 나노입자의 전구체 및 표면안정제의 종류에 따라 적절히 조절할 수 있다. 반응은 실온 또는 그 이하의 온도에서도 형성될 수 있으나, 통상적으로는 30 내지 200 ℃의 범위로 가열 및 유지시키는 것이 바람직하다.
상기 혼합 반응 후, 자성 나노입자 전구체를 열분해하여 나노입자를 성장시킨다.
이때, 반응조건에 따라 균일한 크기 및 형상의 금속 나노입자를 형성할 수 있으며, 열분해 온도 역시 자성 나노입자 전구체 및 표면안정제의 종류에 따라 적절히 조절할 수 있다. 바람직하게는 50 내지 500 ℃에서 반응시키는 것이 좋다.
이렇게 제조된 나노입자는 공지의 수단을 통하여 분리 및 정제할 수 있다.
상기 양친매성 화합물을은 가교제를 이용하여 친수성 화합물과 파이렌 구조를 포함하는 소수성 화합물을 결합시켜 제조된 것이 바람직하다.
상기 단계들에서 사용되는 친수성 화합물, 소수성 화합물, 또는 파이렌 구조를 포함하는 물질의 구체적인 종류는 상술한 바와 같다.
이때, 사용하는 용매는 디메틸포름아미드, 다이옥산, 테트로하이드로퓨란, 피리딘, 다이메틸설포옥사이드 등의 폴라아프로틱계의 유기용매가 바람직하다.
본 발명의 자성 나노복합체의 제조방법에 있어서, 자성 나노복합체는 에멀젼에 의한 방법으로 제조될 수 있다.
상기 에멀젼에 의한 방법에 따른 자성 나노복합체를 제조하는 단계는
자성 나노입자를 유기용매에 용해시켜 제 1오일상을 제조하는 단계;
양친매성 화합물과 약제학적 활성성분을 유기용매에 용해시켜 제2 오일상을 제조하는 단계;
상기 제 1오일상, 제 2 오일상과 수상을 혼합하여 에멀젼을 형성하는 단계; 및
상기 에멀젼에서 오일상을 증발시켜 자성 나노복합체를 제조하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 유기용매로는 클로로포름, 노르말 헥산, 메틸렌클로라이드, 톨루엔, 벤젠 등의 비극성 유기 용매 계열이 바람직하다.
상기 단계를 거침으로써 하나 이상의 자성 나노입자가 양친매성 화합물 코팅에 의해 특정 자극에 의해 감응성을 띄는 자극 감응형 자성 나노복합체가 제조될 수 있다.
특히, 약제학적 활성성분의 결합영역을 가지는 파이렌 구조를 포함하는 물질과 약제학적 활성성분이 화학적으로 결합된 자극 감응형 자성 나노복합체가 제조된다. 상기 화학적 결합은 파이-파이 결합(π-π interaction)으로, 이 결합은 화학 원소 간의 이중 결합 형성 시, π 오비탈에 전자가 채워지며, 그 오비탈에 위치한 전자간의 결합을 의미한다.
본 발명의 자성 나노복합체의 제조방법에 있어서, 상기 자성 나노복합체에 조직특이적 결합성분을 결합시키는 단계를 추가할 수 있으며, 이 단계는 자극 감응형 자성 나노복합체의 표면에 가교제를 이용하여 조직특이적 결합성분을 화학적으로 결합시켜 세포 표적 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 조직특이적 결합성분을 나노복합체의 표면에 결합시키는 단계는
가교제를 이용하여 친수성 화합물 부분에 활성성분 결합영역을 제공하는 단계; 및
상기 활성성분 결합영역과 조직특이적 결합성분을 결합시키는 단계
를 포함하는 조직특이적 결합성분을 나노복합체의 표면에 결합시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 단계에서 이용 가능한 조직특이적 결합성분의 구체적인 종류는 상술한 바와 같다.
또한, 상기 가교제는 특별히 제한되지는 않으나, 1,4-디이소티오시아나토벤젠(1,4-Diisothiocyanatobenzene), 1,4-페닐린 디이소시아네이트(1,4-Phenylene diisocyanate), 1,6-디이소시아나토헥산(1,6-Diisocyanatohexane), 4-(4-말레이미도페닐)뷰트릭산 노말-하이드록시숙신이미드 에스터(4-(4-Maleimidophenyl)butyric acid N-hydroxysuccinimide ester), 포스겐(Phosgene solution), 4-(말레이미도)페닐 이소시아네이트(4-(Maleinimido)phenyl isocyanate), 1,6-헥산디아민(1,6-Hexanediamine), p-니트로페닐클로로포르메이트(p-Nitrophenyl chloroformate), 노말-하이드록시숙신이미드(N-Hydroxysuccinimide), 1,3-디사이클로헥실카르보이미드(1,3-Dicyclohexylcarbodiimide), 1,1′-카르보닐디이미다졸(1,1′-Carbonyldiimidazole), 3-말레이미도벤조익산 노말-하이드록시숙신이미드 에스터(3-Maleimidobenzoic acid N-hydroxysuccinimide ester), 에틸렌디아민(Ethylenediamine), 비스(4-니트로페닐)카르보네이트(Bis(4-nitrophenyl) carbonate), 숙시닐 클로라이드(Succinyl chloride), N-(3-디메틸아미노프로필)-N′-에틸카르보이미드 하이드로클로라이드(N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide Hydrochloride), N,N′-디숙신이미딜 카르보네이트(N,N′-Disuccinimidyl carbonate), N-숙신이미딜3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트(N-Succinimidyl 3-(2-pyridyldithio)propionate), 또는 숙시닉 언하이드라이드(sucinic anhydride) 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
상기 가교제는 양친매성 화합물 및 자극 감응형 자성 나노복합체의 표면의 일부와 반응하여 -COOH, -CHO, -NH2, -SH, -CONH2, -PO3H, -PO4H, -SO3H, -SO4H, -OH, -NR4 +X-, -술포네이트, -니트레이트, -포스포네이트, -숙신이미딜기, -말레이미드기, 또는 -알킬기와 같은 활성성분의 결합영역을 제공한다.
상기 j) 단계의 자극 감응형 자성 나노복합체의 표면의 활성성분 결합영역과 조직특이적 결합성분의 활성성분의 결합은 각 활성성분의 종류 및 이의 화학식에 따라 변화될 수 있으며, 그 대표적인 예를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112010049297613-pat00002
본 발명의 자성 나노복합체의 제조방법은 일반적으로 침전물로 생성되는 자성 나노복합체를 통상의 방법, 예를 들어, 원심분리 또는 여과를 통해 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 자극 감응형 자성 나노복합체를 유효성분으로 함유하는 동시 진단 및 치료용 조영제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 자성 나노복합체는 약제학적 활성성분과 화학적으로 결합하거나 화학적인 봉입을 통해 자성 나노입자와 자극 감응성을 동시에 포함하고, 조직특이적 결합성분이 상기 나노복합체의 표면에 결합되어 있어 표적지향이 가능하여 자기공명 및 광학 영상 장치 등을 통해 표적 부위의 진단이 가능하며, 동시에 치료가 가능한 전달체로 사용할 수 있다.
상기 조영제 조성물은 자성 나노복합체 외에 영상학적으로 허용 가능한 담체를 함께 사용할 수 있으며, 상기 영상학적으로 허용 가능한 담체는 의약 분야에서 통상 사용되는 담체 및 비히클을 포함하며, 구체적으로 이온 교환 수지, 알루미나, 알루미늄 스테아레이트, 레시틴, 혈청 단백질(예, 사람 혈청 알부민), 완충 물질(예, 각종 인산염, 글리신, 소르브산, 칼륨 소르베이트, 포화 식물성 지방산의 부분적인 글리세라이드 혼합물), 물, 염 또는 전해질(예, 프로타민 설페이트, 인산수소이나트륨, 인산수소캄륨, 염화나트륨 및 아연 염), 교질성 실리카, 마그네슘 트리실리케이트, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로즈계 기질, 폴리에틸렌글리콜, 나트륨 카르복시메틸셀룰로즈, 폴리아릴레이트, 왁스, 폴리에틸렌글리콜 또는 양모지 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 조영제 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 유화제, 현탁제, 또는 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다.
한 양태로서, 본 발명에 따른 조영제 조성물은 비경구 투여를 위한 수용성 용액으로 제조할 수 있으며, 바람직하게는 한스 용액(Hank's solution), 링거 용액(Ringer's solution) 또는 물리적으로 완충된 염수와 같은 완충 용액을 사용할 수 있다. 수용성 주입(injection) 현탁액은 소디움 카르복시메틸셀룰로즈, 솔비톨 또는 덱스트란과 같이 현탁액의 점도를 증가시킬 수 있는 기질을 첨가할 수 있다.
본 발명의 조영제 조성물의 다른 바람직한 양태는 멸균 주사용 수성 또는 유성 현탁액의 멸균 주사용 제제의 형태일 수 있다. 이러한 현탁액은 적합한 분산제 또는 습윤제(예를 들면 트윈 80) 및 현탁화제를 사용하여 본 분야에 공지된 기술에 따라 제형화할 수 있다.
또한, 상기 멸균 주사용 제제는 무독성의 비경구적으로 허용되는 희석제 또는 용매 중의 멸균 주사 용액 또는 현탁액(예를 들면 1,3-부탄디올 중의 용액)일 수 있다. 사용될 수 있는 비히클 및 용매로는 만니톨, 물, 링거 용액 및 등장성 염화나트륨 용액이 있다. 또한, 멸균 비휘발성 오일이 통상적으로 용매 또는 현탁화 매질로서 사용된다. 이러한 목적을 위해 합성 모노 또는 디글리세라이드를 포함하여 자극성이 적은 비휘발성 오일은 그 어느 것도 사용할 수 있다.
본 발명의 조영제 조성물은 진단 대상에서 분리한 조직 또는 세포에 투여하여 자극 감응형 자성 나노복합체가 발산하는 신호를 감지하여 영상을 수득하는데 이용될 수 있다.
상기 자극 감응형 자성 나노복합체에 의해 발산되는 신호를 감지하기 위해서는 자기공명영상장치(MRI)의 이용이 바람직하다.
자기공명영상장치는 강력한 자기장 속에 생체를 넣고 특정 주파수의 전파를 조사하여 생체조직에 있는 수소 등의 원자핵에 에너지를 흡수시켜 에너지가 높은 상태로 만든 후, 상기 전파를 중단하여 상기 수소 등의 원자핵 에너지가 방출되게 하고 이 에너지를 신호로 변환하여 컴퓨터로 처리하여 영상화한 장치이다. 자기 또는 전파는 골에 방해를 받지 않기 때문에 단단한 골 주위 또는 뇌나 골수의 종양에 대하여 종단, 횡단, 임의의 각도에서 선명한 입체적인 단층상을 얻을 수 있다. 특히 상기 자기공명영상장치는 T2 스핀-스핀 이완 자기공명영상장치인 것이 바람직하다.
본 발명의 자극 감응형 자성 나노복합체는 생체 분자의 분리, 진단 또는 치료 등의 나노 프로브 및 약물 또는 유전자 전달체(delivery vehicle) 등에 이용할 수 있다.
자극 감응형 자성 나노복합체를 이용한 생체 진단의 한 대표적인 예로서 분자 자기공명영상 진단 또는 자기 이완 센서(magnetic relaxation sensor)를 들 수 있다. 자극 감응형 자성 나노복합체는 그 크기가 커짐에 따라 더 큰 T2 조영 효과를 나타내는데, 이러한 성질을 이용하면 생체 분자를 검출하는 센서로 사용될 수 있다. 즉, 특정한 생체 분자가 자성 나노복합체의 엉김을 유도하게 되면 이에 의해 T2 자 기 공명 영상 효과가 증대된다. 이러한 차이를 이용하여 생체 분자를 검출한다.
또한, 본 발명의 자극 감응형 자성 나노복합체는 거대 자기-저항 바이오센서(Giant magnetic resistance(GMR) sensor)의 진단 물질로 이용할 수 있다. 자성 나노복합체는 기존의 마이크로 미터(10-6 m) 크기의 비드[미국 특허 제6,452,763호; 제 6,940,277호; 제6,944,939호; 미국 공개 특허 제2003/0133232호] 보다 더 우수한 자기적 특징, 수용액에서의 콜로이드 안정성, 낮은 비선택성 결합을 나타낼 수 있으므로, 기존 거대자기저항 바이오 센서의 검출한계를 크게 높일 수 있는 가능성을 갖고 있다.
또한, 본 발명의 자극 감응형 자성 나노복합체는 자성 마이크로 유체 센서를 이용한 분리 및 검출, 약물 또는 유전자의 전달, 자성 고온 치료법에 이용될 수 있다.
본 발명은, 또한 상기 자극 감응형 자성 나노복합체; 및 진단 프로브를 포함하는 다중 진단 프로브에 관한 것이다.
상기 진단 프로브는 T1 자기공명 영상 진단 프로브, 광학 진단 프로브, CT 진단 프로브, 또는 방사선 동위원소 등을 사용할 수 있다.
상기 다중 진단 프로브는 예를 들면, 수용성 자성 나노복합체에 T1 자기공명 영상 진단 프로브를 결합시키면 T2 자기공명영상 및 T1 자기공명영상 진단을 동시에 진행할 수 있고, 광학 진단 프로브를 결합시키면 자기공명 영상과 광학 이미징을 동시에 할 수 있으며, CT 진단 프로브를 결합시키면 자기공명영상과 CT 진단을 동시에 할 수 있다. 또한, 방사선 동위원소와 결합시키면 자기공명영상과 PET, SPECT 진단을 동시에 할 수 있다.
상기 T1 자기공명 영상 진단 프로브로는 Gd 화합물, 또는 Mn 화합물 등을 포함하며, 광학 진단 프로브로는 유기 형광 염료(dye), 양자점, 또는 염료 표지(dye labelled) 무기 지지체(예 SiO2, Al2O3)를 포함하며, CT 진단 프로브로는 I(요오드) 화합물, 또는 금 나노 입자를 포함하고, 방사선 동위원소로는 In, Tc, 또는 F 등을 포함한다.
본 발명은 또한, 상기 자극 감응형 자성 나노복합체를 유효성분으로 함유하는 약제학적 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 약제학적 조성물은 과립제, 산제, 액제, 정제, 캅셀제 또는 건조시럽제 등의 경구용 제제 또는 주사제 등의 비경구용 제형으로 제제화할 수 있으나, 이러한 제형에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 따른 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용 가능한 담체를 더 포함할 수 있으며, 이러한 담체의 예로는 통상적인 부형제, 붕해제, 결합제, 활택제 등을 선택적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 부형제로서 미결정 셀룰로오스, 유당, 저치환도 히드록시셀룰로오스 등이 사용될 수 있고, 붕해제로서 전분글리콘산 나트륨, 무수인산일수소 칼슘 등이 사용될 수 있다. 결합제로는 폴리비닐피롤리돈, 저지환도 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시셀룰로오스 등이 사용될 수 있고, 활택제로서는 스테아린산 마그네슘, 이산화규소, 탈크 등으로부터 선택하여 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
제조예 1: 포화지방산을 이용한 고민감도 자성 나노입자의 제조
7 nm의 마그네타이트(MnFe2O4)는 각각 0.6몰의 도데실산, 도데실 아민을 215 ℃의 벤질에테르 용매 20 mL에서 2 mmol의 철 트리아세틸아세토네이트(Aldrich)과 1 mmol의 망가네즈 트리아세틸아세토네이트(Aldrich) 를 2 시간 동안 가열하고, 315 ℃에서 1시간 동안 열분해 화학반응(thermal decomposition)하여 합성하였다.
12 nm의 마그네타이트 나노입자는 도데실산 0.2몰, 도데실 아민 0.1몰, 상기 7 nm의 마그네타이트 나노입자 10 mg/ml 및 2 mmol의 철 트리아세틸아세토네이트 와 1 mmol의 망가네즈 트리아세틸아세토네이트 를 포함하는 벤질에테르 용액 20 mL를 115 ℃에서 30분, 215 ℃에서 2시간, 315 ℃에서 1시간 가열하여 제조하였다.
제조된 자성 나노입자의 투과전자현미경 사진을 도 3에 도시하였다.
제조예 2: 파이렌 구조를 포함하는 물질을 포함한 양친매성 화합물 합성
파이렌 구조를 포함하는 물질을 포함한 양친매성 고분자(Pyrenyl PEG)를 합성하기 위하여, 친수성인 헤테로 작용기를 지닌 폴리에틸렌글리콜(NH2-PEG-COOH, Mw: 5,000 Da) 0.001 mol과 자극감응형 물질로 1-파이렌부티릭산 노말-하이드록시숙신이미드(Mw: 385.41 Da) 0.003 mol을 15 mL의 디메틸포름아미드에 녹이고 트리에틸렌아민을 0.2 mL를 첨가하여 48 시간 동안 실온에서 질소 분위기에서 반응시켰다. 과량의 에테르에 침전시켜 합성된 파이레닐 PEG를 정제하였다.
합성 과정을 도 4의 a에 도시하였다. FT-IR로 제조된 파이레닐 PEG의 아미드 결합을 1,612 cm-1에서 확인한 결과를 도 4의 b에 도시하였다. 핵자기공명(NMR)으로 3.65 ppm 근처에서 헤테로 작용기를 지닌 폴리에틸렌글리콜을, 7.82 and 8.12 ppm 근처에서 1-파이렌부티릭산 노말-하이드록시숙신이미드의 피크를 확인함을 도 4의 c에 도시하였다. 파이레닐 PEG의 수용상의 용해도를 형광 분광기로 측정하여 자극 감응형 파이렌 구조가 PEG에 결합됨을 순수 파이렌의 수용상의 용해도 정도와 비교, 확인함을 도 4의 d에 도시하였다. 특히, 파이레닐 PEG를 다양한 pH 조건(pH 5.5, 7.4, 9.8), 농도에 따른 형광성 차이를 형광 분광기로 측정하여 pH 5.5 조건에서 동일한 농도 대비 수소 이온에 의해 마이셀 형성이 방해를 받아, 형광성이 높음을 확인함은 도 5에 도시하였다.
실시예 1: 에멀젼형 자극 감응형 자성 나노복합체 제조
파이-파이 결합이 가능하도록, 먼저 상기 제조예 2에서 제조한 파이렌 구조를 포함한 양친매성 고분자 100 mg과 독소루비신 5 mg을 오일상인 4 mL의 클로로포름(Chlroroform)에 용해시키고, 상기 제조예 1에서 제조한 자성 나노입자 10 mg을 1 mL 노르말 헥산(n-Hexane)에 용해시켰다. 이 두 오일상을 20 mL의 수용상과 혼합시킨 후 상기 에멀젼을 12시간 동안 교반하여 오일상을 증발시키고 원심분리(20,000 rpm, 45 분)를 통하여 불순물이 제거된 자극 감응형 자성 나노 복합체(73.1 ± 7.9 nm)를 제조하였다. 제조된 입자는 10 mL의 PBS(pH 7.4) 용액에 재분산시켰고, 크기와 제타전위는 동적 레이저 광 산란법을 사용하여 확인하였다. 열중량분석(TGA)과 X선 회절 분석법(XRD)을 통하여 자성 나노입자의 봉입된 비율과 결정성 보존 여부를 확인하였고, 그 결과를 도 6의 a와 b에 도시하였다. 진동 시료 마그네토미터(vibration sample magnetometer, VSM)을 이용하여 초상자성임과 복합체 모양을 투과전자 현미경을 통하여 확인하였고, 이를 도 6의 c와 d에 도시하였다.
시험예 1: 자극 감응형 자성 나노복합체의 MR 조영 효과 분석 및 약물 봉입 확인
상기 실시예 1에서 제조된 자극 감응형 자성 나노복합체의 MRI 조영제로서의 활용 가능성을 확인하기 위하여, r2(T2 relaxvity coefficients)의 측정을 통해 자성 나노복합체의 MR 조영 효과를 조사하였다.
구체적으로, MR 영상 시험은, 마이크로-47 표면 코일을 갖는 1.5 T 임상 MRI 기구(Intera, Philips Medical System)를 사용하여 수행하였다. 자성 나노복합체의 r2(T2 relaxivity coefficients with unit of mM-1s-1) 값은 실온에서 CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill) 시퀀스(sequence)를 사용하여 측정하였다(TR = 10s, 32 echoes with 12 ms even echo space, number of acquisitions = 1, point resolution of 156 × 156 ㎛, section thickness of 0.6 mm).
도 7의 a 에 나타난 바와 같이, 1.5T에서, 자극 감응형 자성 나노복합체의 농도가 증가함에 따라, r2가 명백히 증가하였다. 자성 나노입자의 클러스터링 효과(clustering effect)에 의하여 높은 r2 값을 얻었다. 또한, 농도가 증가하면서 현저히 어두운 MR 조영을 제공하였다. 따라서, MR 영상 조영제(MR imaging contrast agent)로서의 자극 감응형 자성 나노복합체는 분자 영상(molecular imaging)용으로 충분한 자기적 특성을 보유하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 수용상에 분산된 상기 복합체의 흡광, 형광 분광기로 각각 측정하여 복합체 내의 약물 봉입 여부를 확인하여 도 7의 b에 도시하였다. 약물(독소루비신)의 고유 특성인 480 nm에서 흡광성과 600 nm에서 형광성을 나타냄을 통하여 봉입을 확인하였다.
시험예 2: 자극 감응형 자성 나노복합체의 약물 방출 실험
상기 실시예 1에서 제조된 자극 감응형 자성 나노복합체의 자극 감응 여부를 시간에 따른 약물 방출 실험을 통하여 확인하였다.
먼저, UV/Visible 분광 분석을 통해 약물의 농도에 따른 적정 곡선을 작성한 후, 제조된 자극 감응형 자성 나노복합체를 pH가 각각 5.5, 7.4, 9.8로 맞춰진 버퍼상에 분산시킨 후 일정한 시간 간격으로 시료를 추출하여 농도를 측정하였다. 그 결과는 도 8의 a에 도시하였다. 특히, 시간을 0 ~ 0.5 day를 상 1(Phase I), 0.5 ~ 5 day를 상 2 (Phase II) 로 나누어 약물 방출 계수(k)를 계산하여(Xt = 1- Xinfe-k, Xt: 시간에 따른 약물 방출률, Xinf: 최대로 약물이 방출되었을 효율) 도 8의 b에 도시하였다.
pH 5.5의 산성 조건에서 초기 상 1에서 다른 pH 조건에 비하여 급격한 약물 방출 거동을 통하여 산성 조건(낮은 pH)에서 자극 감응형 자성 나노복합체의 특이적 성질을 확인하였다.
일반적으로 암 세포 또는 조직은 정상 세포 또는 조직에 비하여 산성 환경 조건을 가지고 있으므로, 상기와 같이 산성 조건에서 급격한 약물 방출 거동되는 경우는 약물이 전달되면서 정상 조직에서 방출될 가능성이 적어, 부작용이 줄어들게 된다. 즉, 타겟 세포인 암 세포에 선택적으로 약물이 방출되므로 부작용 없이 치료 가능하다.
실시예 2: 자극 감응형 자성 나노복합체에 표적지향성 리간드 결합
상기 실시예 1에서 제조한 PBS 용액에 분산된 자극 감응형 자성 나노복합체 5 mL에 가교제로서 N-하이드록시숙신이미드 0.01 mmol 및 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)-카르보디이미드 0.01 mmol을 넣고, 허셉틴(Herceptin) 0.7 mg을 넣고 4 ℃에서 반응시켰다. 6 시간 뒤에 이 혼합물을 원심분리(20,000 rpm, 45 분)을 통하여 결합하지 않은 허셉틴과 가교제를 분리하였다. 상기 언급된 방법과 동일하게 허셉틴 대신 인간 IgG를 넣고, 대조군으로 인간 IgG가 결합된 자극 감응형 나노복합체를 제조하였다.
상기 나노복합체에 결합된 허셉틴과 인간 IgG의 양은 단백질 정량 키트를 이용하여 확인하였다.
시험예 3: 표적물질에 의한 표적 지향성 검증
허셉틴 수용체가 과발현된 세포인 NIH3T6.7 세포, 저발현된 MDA-MB-231 세포를 사용하여 상기 실시예 2 에 제조된 표적지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 표적 지향성을 실험하였다.
표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체를 자성체 농도를 달리하여 각각 NIH3T6.7 세포, MDA-MB-231 세포 5×106개에 처리한 후, 4 ℃에서 30분 동안 배양시키고 PBS로 3회 세척한 후 PBS 400 ㎕를 분산 첨가하고 표적 지향성을 정량적으로 분석하기 위하여, 상기 반응한 세포들에 각각 FI-TC(fluorescein isothycyanate)가 결합된 2차 표적지향 리간드(goat anti-human IgG)를 처리 후 암실, 4 ℃에서 20분 동안 배양하였다. 이어 CellQuest 소프트웨어가 있는 FACScan(Beckton-Dickinson, Sunnyvale, CA, USA)으로 유세포 분석과 MR 영상을 통하여 표적지향성을 확인하였다.
도 9의 a 에 나타난 바와 같이, 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체는 허셉틴 수용체가 과발현된 세포에서 어두운 MR 이미징과 높은 r2 값을 나타냄을 관찰하였다.
도 9의 b에 나타난 바와 같이, 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노 복합체는 허셉틴 수용체가 과발현된 세포에서 높은 FITC의 형광 강도를 나타냄으로써 특정 세포에 대한 표적지향성이 있음을 확인하였다
상기 결과를 통해, 효과적으로 표적지향성 자극 감응형 자성 나노복합체가 표적 지향됨을 확인하였다.
시험예 4: 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 세포 표적 능력 및 약물의 방출 여부를 동시 확인
상기 실시예 2에서 제조된 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 세포 표적 능력 및 약물의 방출 정도 동시 확인 실험을 실시하였다.
12-웰에 커버 글래스를 바닥에 넣고, 글래스 위에 NIH3T6.7과 MDA-MB-231 세포를 웰당 3×105개를 분주하고, 12 시간 동안 배양시키고 PBS로 3회 세척하였다. PBS 세척 후, 독소루비신 기준 0.05 mM의 농도의 허셉틴 결합된 표적 지향성 자극 감응형 나노복합체, 대조군으로서의 IgG 결합된 자극 감응형 나노복합체, 독소루비신을 각각 처리하고 30 분 동안 배양하였다. PBS 세척 후, 세포 핵 염색 약(Hoechst dye)을 넣고 10 분 정도 반응한 후, PBS로 3번 세척, 커버 글래스를 슬라이드 글래스에 고정하여 현미경 영상을 확인하였고, 도 10의 a 에 도시하였다.
독소루비신을 처리한 세포의 세포 구분 없이 핵에서 독소루비신을 확인할 수 있었고, 허셉틴이 결합된 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노 복합체를 처리한 세포의 경우 NIH3T6.7 세포에서만 핵에서 독소루비신을 확인하였다. 대조군 입자의 경우 두 세포에서 독소루비신을 거의 확인할 수 없었다.
상기 결과를 통해, 효과적으로 표적지향성 자극 감응형 자성 나노 복합체가 표적 지향됨과 약물 방출 여부를 동시에 확인하였다.
시험예 5: 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 세포 사멸 능력 확인
상기 실시예 2에서 제조한 허셉틴이 결합된 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체와 대조군으로 human IgG 가 결합된 자극 감응형 자성 나노복합체를 각각 사용하여, NIH3T6.7 세포와 MDA-MB-231 세포에 대한 독성도(cell viability)를 MTT분석법으로 평가하여 도 8의 b에 도시하였다. 196-웰에 5×104개의 세포를 웰당 분주하고, 12 시간 동안 배양시키고, 상기 실시예 2에서 제조된 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체와 대조군인 인간 IgG가 결합된 자극 감응형 자성 나노복합체를 다양한 농도에 따라 세포에 처리하였다. 30 분 배양한 후, PBS로 세포를 세척한 후, 배양액을 첨가하여 72 시간 더 배양하였다. 그 후, MTT 분석 시약을 이용하여 측정하였다.
도 10의 b을 참조하면, 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체를 처리한 NIH3T6.7 세포의 경우 농도가 증가 함에 따라 세포 생존 능력이 급격히 감소됨을 확인하였고, 50%의 세포 생존 능력을 갖는 농도(Inhibitory concentration: IC50)는 0.01 μM 으로 확인되었다. 그러나, 이를 제외한 다른 조건에서는 0.01 mM의 농도 이하에서 세포의 생존력이 80%를 상회하였다. 이로서, 실시예 2의 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 특정 암세포의 사멸 능력이 확인되었다.
시험예 6: 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 체류 거동 경향 확인
상기 실시예 2에서 제조한 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 동물 모델을 통하여 표적 진단 능력이 유지 능과 거동 경향성을 확인하기 위해, 우선 누드마우스의 피하에 NIH3T6.7 세포를 주입하고 3 일간 암을 성장시켰다. 그 후, 암세포가 생성된 누드마우스의 자기공명영상을 촬영하고(Pre-injection), 상기 실시예 2에서 제조된 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체를 1 ml 실린지 주사기에 0.2 mL 취득하여, 촬영한 누드 마우스의 꼬리부분에 주사한 다음, 시간대 별로 자기공명영상을 촬영하였다. 대조군으로 상기 실시예 2에서 제조된 인간 IgG가 결합된 자극 감응형 자성 나노복합체를 이용하여 동일한 방법으로 실험하였다.
그 결과, 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체가 주입된 누드 마우스에서는 자기공명 영상 장치를 통해 암 발병 부위에서 주변 조직과 비교했을 때, 혈관 형성 경향에 따라 어두워 짐이 나타나, 영상 변화가 뚜렷하게 나타났다. 특히, 주입 후 24 시간 지났을 때, 가장 어두워짐을 통하여 표적 능력이 우수하여 이 시간에 복합체가 체내에 존재함을 확인하였다. 반면, 대조군 복합체의 경우 주입 전과 비교하여 큰 차이를 보이지 않았다. 자기공명 영상 결과와 이완 그래프를 도 11의 a와 b에 도시하였다.
시험예 7: 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 진단 효과 확인
상기 실시예 2에서 제조한 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 동물 모델을 통하여 진단 효과를 확인하기 위해, 우선 누드마우스의 피하에 NIH3T6.7 세포를 주입하고 3일간 암을 성장시켰다. 그 후, 암세포가 생성된 누드마우스의 자기공명영상을 촬영하고(Pre-injection), 상기 실시예 2에서 제조된 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체를 1 ml 실린지 주사기에 0.2 mL 취득하여, 자기공명영상을 촬영하였다. 이 후, 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체를 3일 간격으로 4번 주사(0, 3, 6, 9일)하고, 자기공명영상은 첫 번째 주사 일(0일), 첫 번째 주사후 24 시간 후(1일), 마지막 주사 후 3일 후(12일)과 마지막 주사 후 4일 후(13일) 촬영하였다. 대조군으로 상기 실시예 2에서 제조된 인간 IgG가 결합된 자극 감응형 자성 나노복합체를 이용하여 동일한 방법으로 실험하였다.
그 결과, 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체가 주입된 누드 마우스에서는 자기공명 영상 장치를 통해 암 발병 부위에서 주변 조직과 비교했을 때, 주사 후 24 시간이 지났을 때까지도 종양 발병 부위가 어두운 자기공명 영상을 획득하였고, 이를 통하여 종양 진단 능력이 확인되었다. 반면, 대조군 복합체의 경우 주입 전과 비교하여 큰 차이를 보이지 않았다. 자기공명 영상 결과와 이완 그래프를 도 12의 a와 b에 도시하였다.
시험예 8: 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체의 치료 효과 확인
시험예 6에서와 동일하게 암세포를 주입한 누드마우스에 표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체를 주사하여 치료 효과를 확인하였다.
표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체를 주사할 때와 마지막 자기공명 영상 촬영일(0,3,6,9,12일)의 크기와 부피를 측정하였고, 표적 지향 치료 효과를 확인하기 위하여 대조군으로 식염수 주사, 독소루비신 주사와 인간 IgG 결합된 자극 감응형 자성 나노복합체 주사군을 나눠 각각 동일한 방법으로 실험하였다.
표적 지향성 자극 감응형 자성 나노복합체를 주입한 누드 마우스는 암의 성장률이 다른 군에 비하여 월등히 낮음이 관찰되었고, 결과는 도 12의 c에 도시하였다.

Claims (20)

  1. 자성 나노입자; 파이렌 구조를 포함하는 물질이 포함된 하나 이상의 소수성 영역과 하나 이상의 친수성 영역을 가지는 양친매성 화합물; 및 약제학적 활성성분;을 포함하되,
    상기 양친매성 화합물이 약제학적 활성성분을 둘러싸고 있으며,
    상기 약제학적 활성성분이 자성 나노입자를 둘러싸고 있고,
    상기 소수성 영역에 약제학적 활성성분이 화학적으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 산성 조건에서 약물 방출이 우수한 자극 감응형 자성 나노복합체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 나노입자는 금속, 자성 물질 또는 자성 합금인 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 자성 물질은 Co, Mn, Fe, Ni, Gd, Mo, MM'2O4, 및 MxOy(M 및 M'는 각각 독립적으로 Co, Fe, Ni, Mn, Zn, Gd, 또는 Cr을 나타내고, x 및 y는 각각 식 "0 < x ≤ 3" 및 "0 < y ≤ 5"을 만족한다.)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 나노입자는 유기성 표면안정제와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 소수성 영역은 파이렌 구조를 포함하는 물질이 결합된 소수성 화합물인 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 소수성 화합물은 포화 지방산, 불포화 지방산 또는 소수성 고분자인 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 소수성 고분자는 폴리포스파젠, 폴리락티드, 폴리락티드-코-글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리안하이드라이드, 폴리말릭산 또는 그 유도체, 폴리알킬시아노아크릴레이트, 폴리하이드록시부틸레이트, 폴리카보네이트, 폴리오르소에스테르, 소수성 폴리 아미노산 및 소수성 비닐계열 고분자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이렌 구조를 포함하는 물질은 파이렌(pyrene), 파이렌부티릭 산(Pyrenebutyric acid), 파이렌 메틸 아민(Pyrene methylamine), 아미노 파이렌(1-Aminopyrene), 파이렌 보로닉산(Pyrene-1-boronic acid) 및 파이렌 구조를 포함하는 유기 분자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성 영역은 폴리알킬렌글리콜(PAG), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 친수성 폴리 아미노산(PAA), 친수성 비닐계 고분자, 친수성 아크릴계 고분자 및 다당류계 고분자로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 약제학적 활성성분은 항암제, 항생제, 호르몬, 호르몬 길항제, 인터루킨, 인터페론, 성장 인자, 종양 괴사 인자, 엔도톡신, 림포톡시, 유로키나제, 스트렙토키나제, 조직 플라스미노겐 활성제, 프로테아제 저해제, 알킬포스포콜린, 방사선 동위원소로 표지된 성분, 심혈관계 약물, 위장관계 약물 및 신경계 약물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성 영역은 조직 특이적 결합성분과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 조직 특이적 결합성분은 항원, 항체, RNA, DNA, 합텐(hapten), 아비딘(avidin), 스트렙타비딘(streptavidin), 뉴트라비딘(neutravidin), 프로테인 A, 프로테인 G, 렉틴(lectin), 셀렉틴(selectin), 방사선 동위원소 표지성분 및 종양 마커와 특이적으로 결합할 수 있는 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체.
  13. 자성 나노입자를 유기용매에 용해시켜 제1 오일상을 제조하는 단계;
    양친매성 화합물과 약제학적 활성성분을 유기용매에 용해시켜 제2 오일상을 제조하는 단계;
    상기 제1 오일상, 제2 오일상과 수상을 혼합하여 에멀젼을 형성하는 단계; 및
    상기 에멀젼에서 오일상을 증발시켜 자성 나노복합체를 제조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 산성 조건에서 약물 방출이 우수한 자극 감응형 자성 나노복합체의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 자성 나노입자는
    용매의 존재 하에서 자성 나노입자 전구체와 유기성 표면안정제를 혼합 가열하여 자성 나노입자 전구체를 열분해하여 제조된 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체의 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 양친매성 화합물은
    가교제를 이용하여 친수성 화합물과 파이렌 구조를 포함하는 소수성 화합물을 결합시켜 제조된 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체의 제조방법.
  16. 삭제
  17. 제 13 항에 있어서,
    나노복합체에 조직특이적 결합성분을 결합시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자극 감응형 자성 나노복합체의 제조방법.
  18. 제 1 항에 따른 자극 감응형 자성 나노복합체를 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 동시 진단 및 치료용 조영제 조성물.
  19. 제 1 항에 따른 자극 감응형 자성 나노복합체를 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 약제학적 조성물.
  20. 제 1 항에 따른 자극 감응형 자성 나노복합체; 및
    진단 프로브
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 진단 프로브.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101582965B1 (ko) * 2014-02-20 2016-01-06 연세대학교 산학협력단 암 치료 및 진단용 자성복합체의 제조 방법
KR101671331B1 (ko) * 2014-11-27 2016-11-01 동아대학교 산학협력단 자성 나노입자를 포함하고 표적지향 리간드가 결합된 자극감응성 수화겔 나노입자
KR101711738B1 (ko) 2015-06-18 2017-03-02 연세대학교 산학협력단 방향족 화합물을 활용한 전도성 고분자와 무기 나노입자의 복합체
KR102348180B1 (ko) * 2019-02-19 2022-01-07 전남대학교산학협력단 색전술용 마이크로캐리어 및 그 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090117648A (ko) * 2008-05-09 2009-11-12 연세대학교 산학협력단 혈뇌장벽 통과 나노입자
KR20100030264A (ko) * 2008-09-10 2010-03-18 연세대학교 산학협력단 형광 자성 나노복합체 및 그 제조방법
KR20110099591A (ko) * 2010-03-02 2011-09-08 차의과학대학교 산학협력단 세포내 타겟 분자의 탐지를 위한 자성 형광 나노입자 이미징 프로브

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5736349A (en) * 1989-09-29 1998-04-07 Nippon Paint Co., Ltd. Magnetic particle and immunoassay using the same
JP4426819B2 (ja) * 2002-10-21 2010-03-03 積水化学工業株式会社 磁性体内包粒子の製造方法
KR100702671B1 (ko) * 2005-01-20 2007-04-03 한국과학기술원 스마트 자성 나노 스피어 제제 및 이의 제조방법
KR100819378B1 (ko) * 2006-02-24 2008-04-04 (주)에이티젠 양친매성 화합물을 이용한 자성 나노복합체 및 이를포함하는 약제학적 조성물
US8889430B2 (en) * 2006-05-04 2014-11-18 Emory University Nanostructures, methods of synthesizing thereof, and methods of use thereof
US20080213189A1 (en) * 2006-10-17 2008-09-04 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Multifunctional metal-graphite nanocrystals
WO2008124639A2 (en) * 2007-04-04 2008-10-16 Massachusetts Institute Of Technology Poly (amino acid) targeting moieties
KR100862973B1 (ko) * 2007-06-28 2008-10-13 연세대학교 산학협력단 표적부위자기약물전달과 조영제를 위한 양이온성 자성나노복합체
KR101079235B1 (ko) * 2007-09-27 2011-11-03 연세대학교 산학협력단 자성 나노복합체, 상기를 포함하는 조영제 조성물 및 약제학적 조성물

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090117648A (ko) * 2008-05-09 2009-11-12 연세대학교 산학협력단 혈뇌장벽 통과 나노입자
KR20100030264A (ko) * 2008-09-10 2010-03-18 연세대학교 산학협력단 형광 자성 나노복합체 및 그 제조방법
KR20110099591A (ko) * 2010-03-02 2011-09-08 차의과학대학교 산학협력단 세포내 타겟 분자의 탐지를 위한 자성 형광 나노입자 이미징 프로브

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