KR101755680B1 - Polysaccharidic nanogel for protein drug delivery and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 3-디에틸아미노프로필(3-diethylaminopropyl: DEAP)이 그래프팅(grafting)되어 있는 생체적합성 고분자 및 단백질 약물을 포함하는 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔에 관한 것이다. 본 발명에 따른 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔은 생체적합성 고분자와 소수성 물질을 합성하여 제조함으로써 생체 내에서 생분해성 및 생체적합성을 확보할 수 있으며, 약산성에서 양전하로 이온화되는 성질을 이용하여 약산성에서 음전하를 갖는 단백질 약물과 결합시키고, 생리적 pH로 바뀌면 합성 물질이 소수성을 띠는 성질을 이용하여 약물 전달체에서 단백질 약물의 봉입 효율을 높일 수 있으며, 세포 내에 나노입자의 유입을 효과적으로 이루어지게 하는 효과가 있다.The present invention relates to a polysaccharide nanogel for protein drug delivery and a preparation method thereof, and more particularly to a biocompatible polymer and a protein drug which are grafted with 3-diethylaminopropyl (DEAP) To a polysaccharide nanogel for protein drug delivery. The polysaccharide nanogel for protein drug delivery according to the present invention can be biodegradable and biocompatible in vivo by synthesizing a biocompatible polymer and a hydrophobic substance. By using the property of being weakly acidified and positively ionized, And when the pH is changed to physiological pH, the efficiency of encapsulating the protein drug in the drug delivery system can be enhanced by using the hydrophobic property of the synthetic material, and the effect of effectively introducing the nanoparticles into the cell is achieved .

Description

단백질 약물 전달용 다당류 나노겔 및 이의 제조방법{Polysaccharidic nanogel for protein drug delivery and preparation method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a polysaccharide nanogel for protein drug delivery and a method for preparing the same,

본 발명은 생체적합성 고분자에 소수성 물질을 결합하여 단백질 약물을 봉입함으로써 제조되는 높은 봉입효율 및 효과적인 세포내 유입이 가능한 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polysaccharide nanogel for protein drug delivery and a method for producing the same, which can produce a high packing efficiency and effective intracellular infusion, which is produced by binding a hydrophobic substance to a biocompatible polymer and sealing the protein drug.

생명공학 및 분자 생물학의 발전과 함께 재조합 핵산(recombinant DNA)의 제조가 가능해짐에 따라, 임상적용을 위한 치료 물질로서 단백질이나 펩타이드의 사용 가능성을 실용화시켰으며, 이를 이용한 고성능 단백질 신약이 개발되고 있다. 그러나 이러한 단백질 또는 펩타이드를 이용한 약물들의 경우 그 자체의 약효성은 매우 우수하나 생체 이용률은 극히 저조하며, 기존의 합성 신약과는 달리 본래 지니고 있는 3차원 구조를 안정적으로 유지하여야만 약효를 발휘할 수 있기 때문에 그 3차원 구조의 유지를 위한 보관이 어렵다. 따라서 장기간 단백질의 기능을 유지하면서 효과적으로 치료용 단백질 약물을 세포내로 전달하고 동시에 체내 이용률을 높일 수 있는 방법에 대해 제약 연구 분야에서 연구 개발이 끊임없이 이루어지고 있다. With the development of biotechnology and molecular biology as well as the production of recombinant DNAs, the possibility of using proteins or peptides as therapeutics for clinical applications has been put to practical use, and high-performance protein drugs have been developed using them . However, in the case of drugs using such proteins or peptides, the drug efficacy is very excellent, but the bioavailability is extremely low. Unlike the conventional synthetic drug, the drug can be effectively used only when the original three-dimensional structure is stably maintained. It is difficult to maintain the three-dimensional structure for maintenance. Therefore, research and development in the field of pharmaceutical research have been continuously carried out on a method for effectively transferring a therapeutic protein drug into a cell while maintaining the function of the protein for a long period of time and increasing the body utilization rate at the same time.

특히, 단백질 약물은 기존의 다른 화학적 약물에 주로 많이 사용하는 경구 투여 방법으로 전달하기에는 소화관으로 분비되는 소화효소에 의해 상당 부분 가수분해 되기 때문에 생체내의 이용도가 감소되며, 따라서 필요로 하는 양보다 많은 양을 투약하여야만 약효를 나타내기 때문에 그로 인한 부작용이 발생하는 등 문제점이 있다. 이러한 점 때문에 경구 투여 대신에 주사를 이용한 체내 전달이 바람직하며, 주사용 제제를 이용하여 단백질 약물을 전달하는 경우에도 혈액 내의 짧은 반감기를 가짐으로 단백질 자체의 전달하는 경우에, 단백질의 안정성 문제로 수 회의 주사투여(multiple injection)가 요구된다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 치료용 단백질의 질환 선택성이 일반적으로 부족하기 때문에, 우리 몸속 특정 위치의 질환 세포에 선택적으로 전달할 수 없다. 따라서 상기 문제점들을 극복하기 위하여 인체 내에서 약효를 효과적으로 전달하기 위한 전달체가 필요하며, 이러한 단백질을 전달하기 위한 전달체는 폴리이온성 콤플렉스, 나노젤 등이 있다. 그 중에서 대한민국 공개특허공보 10-2007-0099767호는 단백질을 지질핵 표면에 봉입한 단백질 전달체를 개발하였으나 이것은 표면에 단백질이 존재하므로 혈액 중에서 단백질 안정성이 우려되며, 대한민국 출원번호 10-2009-0125727호는 단백질을 생체 고분자 물질과 이온결합에 의하여 결합시켰으나 이것 역시 표면에 단백질이 존재할 수 있으므로 혈액 중에서 단백질 안정성이 우려된다. Particularly, protein drugs are mostly used in other chemical drugs, and the oral administration method is mainly used, and since the digestive enzymes that are secreted into the digestive tract digest a considerable amount of hydrolysis, the bioavailability is reduced, The amount of the active ingredient is not sufficient to cause side effects. For this reason, it is preferable to deliver the protein drug by injecting instead of oral administration, and even when the protein drug is delivered using the injectable preparation, it has a short half-life in the blood, There is a problem that multiple injections are required. In addition, since the therapeutic selectivity of the therapeutic protein is generally insufficient, it can not selectively transmit to diseased cells in a specific position in the body. Therefore, in order to overcome the above-mentioned problems, a carrier for effectively delivering the drug efficacy in the human body is required. The carrier for delivering such a protein is polyionic complex, nano gel, and the like. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2007-0099767 has developed a protein transporter in which a protein is encapsulated on the surface of a lipid nucleus. However, since the protein is present on the surface, there is concern about protein stability in the blood. Korean Patent Application No. 10-2009-0125727 Proteins bind to biomolecules through ionic bonds, but protein stability may also be present in the blood because proteins may also be present on the surface.

이에 본 발명에서는 생분해성 또는 생체 적합성이 우수한 다당류 고분자를 이용하여 단백질 약물 전달체인 나노겔을 제조하여 높은 봉입률을 확보하고, 나노겔 내부에 단백질 봉입을 통해 생체내 안정성을 증진하면서 또한 세포내 유입이 가능한 단백질 전달체를 발명하고자 하였다. 본 발명에서는 친수성과 소수성기를 가지는 다당류를 이용하여, 봉입효율을 높이기 위해 생리적 pH에서 물리화학적 가교결합을 가지는 나노겔이라는 단백질 전달체를 이용하고, 이 과정을 통해 단백질은 높은 봉입 효율로 봉입될 수 있으며, 단백질이 안정적 구조로 보호되면서 효과적으로 세포 내로 유입될 수 있는 나노 수준의 단백질 약물 전달체인 나노겔을 제조하는 방법에 관한 것이다. Accordingly, the present invention provides nanoparticles of protein drug delivery using a polysaccharide polymer having excellent biodegradability or biocompatibility, thereby securing a high encapsulation rate, enhancing in vivo stability through protein encapsulation in the nanogel, The inventors of the present invention have attempted to invent a protein transporter capable of achieving this. In the present invention, a polysaccharide having hydrophilic and hydrophobic groups is used, and a protein carrier called a nano-gel having physicochemical cross-linking at physiological pH is used in order to increase the sealing efficiency. Through this process, the protein can be enclosed at a high sealing efficiency And a method for producing a nanogel that is a nano-level protein drug delivery that can be efficiently introduced into a cell while the protein is protected by a stable structure.

이에 본 발명자들은 고분자량을 갖는 단백질 약물을 효과적으로 세포 내에 침투시킬 수 있는 단백질 약물 전달 시스템을 제조하기 위하여, 생체적합성 및 생분해성 고분자의 아민기에 소수성 물질인 3-디에틸아미노프로필(3-diethylaminopropyl: DEAP)이 도입되어 형성된 나노 복합체를 약산성 조건에서 이온 결합을 유도하여 단백질 약물과 결합시키고, 이를 생리적 pH 조건으로 변화시키면 DEAP의 소수성이 강화됨으로써 소수성 결합을 이용하여 단백질 약물이 봉입된 나노크기의 입자를 형성할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.In order to produce a protein drug delivery system capable of effectively penetrating a protein drug having a high molecular weight into cells, the present inventors have found that 3-diethylaminopropyl (3-diethylaminopropyl) phosphate is a hydrophobic substance in the amine group of a biocompatible and biodegradable polymer. DEAP) is introduced into the nanocomposite under weakly acidic conditions to bind it with the protein drug and change it to the physiological pH condition, the hydrophobicity of the DEAP is strengthened, so that the nano-sized particles And the present invention has been completed.

따라서 본 발명의 목적은 단백질 약물이 나노 입자에 봉입되고 세포 내에 침투가 가능한 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a polysaccharide nanogel for protein drug delivery, in which a protein drug is encapsulated in nanoparticles and infiltrated into cells.

본 발명의 다른 목적은 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔의 제조방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for producing a polysaccharide nanogel for protein drug delivery.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 3-디에틸아미노프로필(3-diethylaminopropyl: DEAP)이 그래프팅(grafting)되어 있는 생체적합성 고분자 및 단백질 약물을 포함하는 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a polysaccharide nanogel for protein drug delivery comprising a biocompatible polymer and a protein drug in which 3-diethylaminopropyl (DEAP) is grafted.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 3-디에틸아미노프로필이 그래프팅되어 있는 생체적합성 고분자와 단백질 약물의 혼합비가 0.1:1 내지 10:1 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.5:1 내지 4:1 일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the mixing ratio of the biodegradable polymer grafted with 3-diethylaminopropyl and the protein drug may be 0.1: 1 to 10: 1, more preferably 0.5: 1 to 4: : May be one.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 그래프팅은 상기 생체적합성 고분자의 아민기와 상기 3-디에틸아미노프로필의 이소티오시아네이트기(isothiocyanate)가 결합하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the grafting may be a combination of an amine group of the biocompatible polymer and an isothiocyanate group of the 3-diethylaminopropyl group.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 생체적합성 고분자는 글리콜 키토산(glycol chitosan), 히아루론산(hyaluronic acid), 플루란(pullulan), 커드란(curdlan), 펙틴(pectin), 전분(starch), 덱스트란(dextran), 키토산(chitosan), 폴리-L-라이신 및 폴리아스파르트산으로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the biocompatible polymer is selected from the group consisting of glycol chitosan, hyaluronic acid, pullulan, curdlan, pectin, starch, Dextran, chitosan, poly-L-lysine and polyaspartic acid.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 생체적합성 고분자는 글리콜 키토산(glycol chitosan)일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the biocompatible polymer may be glycol chitosan.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 3-디에틸아미노프로필(3-diethylaminopropyl: DEAP)은 생체적합성 고분자의 1차 아민 하나당 0.1 ~ 1개,더욱 바람직하게는 0.5 ~ 1개, 가장 바람직하게는 0.75개로 치환될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the 3-diethylaminopropyl (DEAP) is present in an amount of from 0.1 to 1, more preferably from 0.5 to 1, and most preferably, 0.75.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 단백질 약물은 BSA(bovine serum albumin), Pegfilgrastim, Interleukin-6(IL-6), insulin, Human growth hormone(hGH), Human serum albumin(HSA), Asparaginase 및 Adenosine deaminase Leupirudin, Dornase Alfa, Denileukin diftitox, Bivalirudin, Peginterferon alfa-2a, Sargramostim, Anakinra, Collagenase, Alpha-1-proteinase inhibitor, Pegaspargase, Hyaluronidase, Pegvisomant, Streptokinase, Filgrastim, Coagulation Factor IX, Agalsidase beta, Oxytocin, Enfuvirtide로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the protein drug is selected from the group consisting of bovine serum albumin (BSA), pegfilgrastim, interleukin-6 (IL-6), insulin, human growth hormone (hGH), human serum albumin deaminase Leupirudin, Dornase Alfa, Denileukin diftitox, Bivalirudin, Peginterferon alfa-2a, Sargramostim, Anakinra, Collagenase, Alpha-1-proteinase inhibitor, Pegaspargase, Hyaluronidase, Pegvisomant, Streptokinase, Filgrastim, Coagulation Factor IX, Agalsidase beta, Oxytocin, Enfuvirtide And the like.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 나노 복합체의 입자 크기는 50 ~ 4000 nm일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the particle size of the nanocomposite may be 50 to 4000 nm.

또한, 본 발명은 생체적합성 고분자를 용매에 용해시키는 단계; 상기 생체적합성 고분자가 용해된 용액에 3-디에틸아미노프로필을 첨가하여 상기 다당류의 아민기와 상기 3-디에틸아미노프로필의 이소티오시아네이트기(isothiocyanate)를 결합시키는 단계; 상기 결합되어 합성된 물질을 투석 및 동결 건조하는 단계; 상기 합성된 물질과 단백질 약물을 약산성 조건에서 반응시켜 복합체를 형성하는 단계; 및 상기 복합체를 원심분리한 후 침전물을 다시 생리적 pH 조건에서 반응시키는 단계를 포함하는 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a biocompatible polymer, comprising: dissolving a biocompatible polymer in a solvent; Adding 3-diethylaminopropyl to the solution in which the biocompatible polymer is dissolved to bind the amine group of the polysaccharide and the isothiocyanate of the 3-diethylaminopropyl group; Dialyzing and lyophilizing the combined and synthesized material; Reacting the synthesized substance with a protein drug in a slightly acidic condition to form a complex; And centrifuging the complex and then allowing the precipitate to react at physiological pH conditions. The present invention also provides a method for producing a polysaccharide nanogel for protein drug delivery.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 생체적합성 고분자의 1 단위체 당 3-디에틸아미노프로필을 1 ~ 3몰로 첨가할 수 있다.In one embodiment of the present invention, 3-diethylaminopropyl is added per 1 unit of the biocompatible polymer in an amount of 1 to 3 moles.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 약산성 조건은 pH 5.0 ~ 7.0 범위, 바람직하게는 pH 5.5 ~ 6.5, 더 바람직하게는 pH 6.0일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the slightly acidic condition may be in the range of pH 5.0 to 7.0, preferably pH 5.5 to 6.5, more preferably pH 6.0.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 생리적 pH 조건은 pH 7.4 ~ 8.0 범위, 바람직하게는 pH 7.4일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the physiological pH conditions may be in the range of pH 7.4 to 8.0, preferably pH 7.4.

본 발명에 따른 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔는 생체적합성 고분자와 소수성 물질을 합성하여 제조함으로써 생체 내에서 생분해성 및 생체적합성을 확보할 수 있으며, 약산성에서 양전하로 이온화되는 성질을 이용하여 약산성에서 음전하를 갖는 단백질 약물과 결합시키고, 생리적 pH로 바뀌면 합성 물질이 소수성을 띠는 성질을 이용하여 약물 전달체에서 단백질 약물의 봉입 효율을 높일 수 있으며, 세포 내에 나노입자의 유입을 효과적으로 이루어지게 하는 효과가 있다.The polysaccharide nanogel for protein drug delivery according to the present invention can be biodegradable and biocompatible in vivo by synthesizing a biocompatible polymer and a hydrophobic substance, and can produce a negative charge at a weak acidity The protein drug can be efficiently introduced into the drug carrier by using the property that the synthetic material becomes hydrophobic when the drug is bound to the protein drug having the physiological pH and the nanoparticle can be effectively introduced into the cell.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔의 합성과정을 나타낸 것이다. (a)는 GCS-g-DEAP의 화학적 구조를 나타내고, (b)는 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔의 합성과정을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 pH 6.0(5mM PBS)에서 GCS-g-DEAP와 BSA의 혼합비율에 따른 GCS-g-DEAP/BSA 복합체의 평균 입자 크기를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 pH 6.0(5mM PBS)에서 GCS-g-DEAP와 BSA의 혼합비율에 따른 GCS-g-DEAP/BSA 복합체의 제타 전위를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 pH 7.4(150mM PBS)에서 GCS-g-DEAP와 BSA의 혼합비율에 따른 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔의 평균 입자크기를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 pH 7.4(150mM PBS)에서 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔(GCS-g-DEAP 0.1mg/ml, BSA 0.1mg/ml)의 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM) 이미지 사진이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 pH 7.4(150mM PBS)에서 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔(GCS-g-DEAP 0.1mg/ml, BSA 0.1mg/ml)로부터 방출되는 BSA의 방출 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 인간 상피성 난소암 HeLa 세포에 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔(epuivalent BSA 10㎍/ml)과 free BSA(10㎍/ml)를 pH 7.4에서 1시간 동안 처리했을 때 세포의 형광 이미지를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 인간 상피성 난소암 HeLa 세포에 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔(epuivalent BSA 1㎍/ml)과 free BSA(1㎍/ml)를 pH 7.4에서 1시간 동안 처리했을 때 세포내 흡수량을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 in vivo에서의 효과를 확인하기 위하여, (a)는 Chlorin e6(Ce6)이 표지된 BSA가 봉입된 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔(epuivalent BSA 1㎍/ml)과 Ce6이 표지된 free BSA(1㎍/ml)를 각각 HeLa 종양 누드마우스에 정맥 내 투여하고 30분 후에 획득한 형광 이미지이며, (b)는 Ce6이 표지된 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔 투여 후 시간에 따른 변화를 살펴보기 위해 30분, 9시간, 15시간일 때 획득한 형광 이미지이다.
FIG. 1 shows a process of synthesizing a GCS- g- DEAP / BSA nanogel according to an embodiment of the present invention. (a) shows the chemical structure of GCS- g- DEAP, and (b) shows the synthesis process of GCS- g- DEAP / BSA nanogel.
2 is a graph showing the average particle size of the GCS- g- DEAP / BSA complex according to the mixing ratio of GCS- g- DEAP and BSA at pH 6.0 (5 mM PBS) according to one embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the zeta potential of the GCS- g- DEAP / BSA complex according to the mixing ratio of GCS- g- DEAP and BSA at pH 6.0 (5 mM PBS) according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the average particle size of GCS- g- DEAP / BSA nanogels according to the mixing ratio of GCS- g- DEAP and BSA in pH 7.4 (150 mM PBS) according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a scanning electron microscope (SEM) image of a GCS- g- DEAP / BSA nanogel (GCS- g- DEAP 0.1 mg / ml, BSA 0.1 mg / ml) in pH 7.4 (150 mM PBS) Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM) image.
Figure 6 shows the release of BSA released from GCS- g- DEAP / BSA nanogel (GCS- g- DEAP 0.1 mg / ml, BSA 0.1 mg / ml) in pH 7.4 (150 mM PBS) Graph.
FIG. 7 is a graph illustrating the effect of the GCS- g- DEAP / BSA nanoparticle (10 μg / ml) and free BSA (10 μg / ml) in human epithelial ovarian cancer HeLa cells at pH 7.4 Fluorescence image of the cell when treated for a period of time.
FIG. 8 is a graph showing the effect of the GCS- g- DEAP / BSA nanoparticle (1 μg / ml) and free BSA (1 μg / ml) in human epithelial ovarian cancer HeLa cells at pH 7.4 Lt; RTI ID = 0.0 > cell / cell < / RTI >
Figure 9 is a block diagram of an in- To confirm the effect in vivo , (a) was incubated with GCS- g- DEAP / BSA nanogel (epuivalent BSA 1 μg / ml) containing Chlorin e6 (Ce6) labeled BSA and free BSA the 1㎍ / ml) administered intravenously to each nude mouse tumor HeLa and a fluorescent image obtained after 30 minutes, (b) is a Ce6 at the change over then labeled GCS- -DEAP g / BSA nanogels administration time It is a fluorescence image obtained at 30 minutes, 9 hours, and 15 hours for viewing.

본 발명에서 사용되는 용어에 대한 정의는 이하와 같다.
The terms used in the present invention are defined as follows.

"졸(sol)"은 액체 내에 콜로이드성 입자의 분산이며, 용어 "겔(gel)"은 콜로이드 용액(졸)이 일정한 농도 이상으로 진해져서 단단한 네트워크를 가지는 그물조직이 형성되어 굳어진 것으로, 폴리머 용액의 온도가 블럭공중합체의 겔화온도 이상으로 상승될 때 자발적으로 발생하는 반고체상을 나타낸다.Is a dispersion of colloidal particles in a liquid and the term "gel" means that the colloid solution (sol) is concentrated to a certain concentration or more, Is a semi-solid phase that occurs spontaneously when the temperature of the block copolymer is raised above the gelation temperature of the block copolymer.

"제어된 방출"이란 본 발명의 약물 전달 제형에 따라 전달되는 약물 또는 치료제의 속도 및/또는 양의 조절을 언급한다. 제어된 방출은 연속적 또는 불연속적이고/거나 선형 또는 비선형일 수 있다. 이것은 하나 이상의 유형의 중합체 조성물, 약물 로딩, 부형제 또는 분해 개선제, 또는 다른 개질제의 포함, 단독으로, 조합하여 또는 연속으로 투여시켜 요망되는 효과를 제공하는 것을 이용하여 달성될 수 있다."Controlled release" refers to the modulation of the rate and / or amount of a drug or therapeutic agent delivered in accordance with the drug delivery formulations of the invention. The controlled emission may be continuous or discontinuous and / or linear or nonlinear. This may be accomplished using one or more types of polymer compositions, drug loading, excipients or degradation-improving agents, or other modifying agents, alone, in combination, or sequentially to provide the desired effect.

"약물"은 생리활성을 가지며 치료용으로 사용 또는 개조되는 유기 또는 무기 화합물이나 물질을 의미한다. 단백질, 올리고뉴클레오티드, DNA 및 유전자 치료제가 광의의 약물 정의에 포함된다."Drug" means an organic or inorganic compound or substance that has physiological activity and is used or modified for therapeutic use. Proteins, oligonucleotides, DNA, and gene therapy agents are included in the broad definition of drugs.

"치료제"란 유기체(사람 또는 사람이 아닌 동물)에 투여될 때 국소적 및/또는 전신적 작용에 의해 요망되는 약리학적, 면역원성 및/또는 생리학적 효과를 유도하는 임의의 화합물 또는 조성물을 언급한다. 따라서 상기 용어는 전통적으로 약물, 백신, 및 단백질, 펩티드, 호르몬, 핵산, 유전자 구성물 등과 같은 분자를 포함하는 생체약제로서 간주되는 화합물 또는 화학물질을 포함한다. "치료제"는 하기를 포함하나 이로 제한되지 않는 모든 주요 치료 분야에 사용되는 화합물 또는 조성물을 포함한다: 항생제 및 항바이러스제와 같은 항-감염제; 진통제 및 진통 조합물; 국소 및 일반적인 마취제; 식욕감퇴제; 항관절염제; 항천식제; 항경련제; 항우울제; 항히스타민제; 항염증제; 항구토제; 항편두통제; 항신생물제; 항가려움제; 항정신병제; 해열제; 항연축제; 심혈관 제조물 (칼슘 채널 차단제, β-차단제, β-효능제 및 항부정맥제 포함); 항고혈압제; 화학요법제; 이뇨제; 혈관확장제; 중추 신경계 자극제; 기침 및 감기 제조물; 충혈제거제; 진단제; 호르몬; 골형성 자극제 및 골 재흡수 억제제; 면역억제제; 근육 이완제; 정신자극제; 진정제; 신경안정제; 단백질, 펩티드 및 이의 단편 (천연 발생, 화학적으로 합성 또는 재조합에 의해 생성); 및 헥산 분자 (둘 이상의 뉴클레오티드의 고분자 형태, 이중- 및 단일-가닥 분자 및 슈퍼코일되거나 축합된 분자를 포함하는 리보뉴클레오티드(RNA) 또는 데옥시리보뉴클레오티드(DNA), 유전자 구성물, 발현 벡터, 플라스미드, 안티센스 분자 등)."Therapeutic agent" refers to any compound or composition that, when administered to an organism (human or non-human animal), elicits the desired pharmacological, immunogenic and / or physiological effect by local and / or systemic action . Thus, the term encompasses compounds or chemicals traditionally considered as biomedicals including drugs, vaccines, and molecules such as proteins, peptides, hormones, nucleic acids, gene constructs and the like. "Therapeutic agent" includes compounds or compositions used in all major therapeutic applications including, but not limited to: anti-infectives such as antibiotics and antiviral agents; Analgesics and analgesic combinations; Topical and common anesthetics; Anorexia nervosa; Anti-arthritic agents; Anti-asthmatics; Anticonvulsants; Antidepressants; Antihistamines; Anti-inflammatory agents; Antistatic agent; Anti-migraine agent; Antineoplastic agents; Anti-itch agents; Antipsychotic agents; fever remedy; Animal festival; Cardiovascular products (including calcium channel blockers, beta-blockers, beta-agonists and antiarrhythmics); Antihypertensive agents; Chemotherapeutic agents; diuretic; Vasodilators; Central nervous system stimulants; Cough and cold products; Decongestants; Diagnostic agent; hormone; Osteogenic stimulators and bone resorption inhibitors; Immunosuppressants; Muscle relaxants; Psychostimulants; sedative; Nerve stabilizers; Proteins, peptides and fragments thereof (naturally occurring, chemically synthesized or recombinantly produced); And hexane molecules (including ribonucleotides (RNA) or deoxyribonucleotides (DNA) comprising two or more nucleotide polymeric forms, double- and single-stranded molecules and supercoiled or condensed molecules, gene constructs, expression vectors, plasmids, Antisense molecules, etc.).

"펩티드" "폴리펩티드" "올리고펩티드" 및 "단백질"은 펩티드 또는 단백질 약물을 말할 때 동일하게 사용될 수 있으며 특정 분자량, 펩티드 서열 또는 길이, 생활성 또는 치료분야에 국한되지 않는다."Peptides ", " polypeptides "," oligopeptides ", and "proteins" can be used equally when referring to peptides or protein drugs and are not limited to specific molecular weights, peptide sequences or lengths,

"치료적 효과"란 당해 방법에 따라 치료된 피검체, 사람 또는 동물의 병에서의 임의의 개선을 의미하며, 예방 또는 방지 효과, 또는 물리적 조사, 실험실용 또는 기계적 방법에 의해 탐지될 수 있는 질병, 질환 또는 병의 징후 및 증상의 중증도에 있어서의 임의의 경감을 수득하는 것을 포함한다."Therapeutic effect" means any improvement in a subject, human or animal disease that has been treated according to the method, and includes any prophylactic or preventive effect, or a disease that may be detected by physical examination, , And to obtain any relief in the severity of the symptoms and symptoms of the disease or disorder.

특정 질병 또는 질환과 관련하여 달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용된 용어 "치료" 또는 "치료하는"이란 (i) 질병, 질환 및/또는 병에 걸리기 쉬우나 아직 병에 걸린 것으로 진단되지 않은 동물 또는 사람에서 질병, 질환 또는 병이 발생하는 것을 예방하고; (ii) 질병, 질환 또는 병을 억제하고, 즉 이의 진행을 억제하고; 및/또는 (iii) 질병, 질환 또는 병을 경감시키고, 즉 질병, 질환 및/또는 병의 퇴화를 야기하는 것을 언급한다.The terms "treating" or "treating ", as used herein, unless otherwise defined with respect to a particular disease or disorder, are intended to encompass all types of diseases, disorders, Preventing a disease, a disease or a disease from occurring in a person; (ii) inhibiting a disease, disorder or disease, i.e., inhibiting its progression; And / or (iii) alleviating the disease, disorder, or disease, i. E. Causing the disease, disorder and / or disease.

"대상" 또는 "환자"는 인간, 소, 개, 기니아 피그, 토끼, 닭, 곤충 등을 포함하여 치료가 요구되는 임의의 단일 개체를 의미한다. 또한, 임의의 질병 임상 소견을 보이지 않는 임상 연구 시험에 참여한 임의의 대상 또는 역학 연구에 참여한 대상 또는 대조군으로 사용된 대상이 대상에 포함된다. 본 발명의 일 실시예에서는 인간을 대상으로 하였다."Subject" or "patient" means any single entity that requires treatment, including human, cow, dog, guinea pig, rabbit, chicken, In addition, any subject who participates in a clinical study test that does not show any disease clinical findings, or who participates in epidemiological studies or used as a control group is included. In one embodiment of the present invention, the present invention was applied to humans.

"조직 또는 세포 샘플"은 대상 또는 환자의 조직으로부터 얻은 유사한 세포의 집합체를 의미한다. 조직 또는 세포 샘플의 공급원은 신선한, 동결된 및/또는 보존된 장기 또는 조직 샘플 또는 생검 또는 흡인물로부터의 고형 조직; 혈액 또는 임의의 혈액 구성분; 대상의 임신 또는 발생의 임의의 시점의 세포일 수 있다. 조직 샘플은 또한 1차 또는 배양 세포 또는 세포주일 수 있다. "Tissue or cell sample" refers to a collection of similar cells obtained from a subject or tissue of a patient. The source of the tissue or cell sample may be a solid tissue from fresh, frozen and / or preserved organ or tissue sample or biopsy or aspirate; Blood or any blood components; It may be a cell at any point in the pregnancy or development of the subject. Tissue samples can also be primary or cultured cells or cell lines.

임의로, 조직 또는 세포 샘플은 원발성 또는 전이성 종양으로부터 얻는다. 조직 샘플은 특성상 조직과 서로 혼합되지 않는 화합물, 예를 들어 보존제, 항응고제, 버퍼, 고정액, 영양물질, 항생제 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 조직 샘플의 "절편"은 조직 샘플의 하나의 일부 또는 조각, 예를 들어 조직 샘플로부터 절단한 조직 또는 세포의 얇은 슬라이스를 의미한다. 본 발명이 조직 샘플의 동일한 절편이 형태학적 및 분자적 수준 모두에 분석되거나 단백질 및 핵산 모두에 대해 분석되는 방법을 포함함을 이해한다면, 조직 샘플의 다수의 절편을 취하여 본 발명에 따른 분석에 적용할 수 있음이 이해된다.Optionally, tissue or cell samples are obtained from primary or metastatic tumors. Tissue samples may include compounds that are not mixed with the tissue by nature, such as preservatives, anticoagulants, buffers, fixatives, nutrients, antibiotics, and the like. For purposes of the present invention, a "section" of a tissue sample refers to a portion or piece of tissue sample, eg, a thin slice of tissue or cell that has been cut from a tissue sample. It will be appreciated that multiple sections of a tissue sample may be taken for analysis in accordance with the present invention if the present invention is understood to include methods in which the same section of tissue sample is analyzed both at the morphological and molecular levels, It is understood that it can do.

"암", "종양" 또는 "악성"은 일반적으로 비조절된 세포 성장의 특징을 갖는 포유동물의 생리학적 상태를 나타내거나 설명한다. 암의 예는 암종, 림프종, 백혈병, 모세포종 및 육종을 포함하지만 이로 제한되지 않는다."Cancer "," tumor ", or "malignant" refers to or represents the physiological condition of a mammal that is generally characterized by unregulated cell growth. Examples of cancers include, but are not limited to, carcinoma, lymphoma, leukemia, blastoma and sarcoma.

"유효량"은, 이롭거나 바람직한 임상적 또는 생화학적 결과에 영향을 주는 적절한 양이다. 유효량은 한번 또는 그 이상 투여될 수 있다. 본 발명의 목적을 위하여, 저해제 화합물의 유효량은 질병 상태의 진행을 일시적으로 완화, 개선, 안정화, 되돌림, 속도를 늦춤 또는 지연시키는데 적절한 양이다. 만약, 수혜동물이 조성물의 투여에 견딜 수 있거나, 조성물의 그 동물에의 투여가 적합한 경우라면, 조성물은 "약학적으로 또는 생리학적으로 허용 가능함"을 나타낸다. 투여된 양이 생리학적으로 중요한 경우에는 상기 제제는 "치료학적으로 유효량"으로 투여되었다고 말할 수 있다. 상기 제제의 존재가 수혜 환자의 생리학적으로 검출 가능한 변화를 초래한 경우라면 상기 제제는 생리학적으로 의미가 있다. An "effective amount" is an appropriate amount that affects a beneficial or desired clinical or biochemical outcome. An effective amount may be administered one or more times. For purposes of the present invention, an effective amount of an inhibitor compound is an amount sufficient to temporarily alleviate, ameliorate, stabilize, reverse, slow down, or delay the progression of a disease state. If the recipient animal is capable of enduring the administration of the composition, or the administration of the composition to the animal is suitable, the composition will be "pharmaceutically or physiologically acceptable ". If the dose administered is physiologically significant, it can be said that the formulation is administered in a "therapeutically effective amount ". The formulation is physiologically relevant if the presence of the formulation results in a physiologically detectable change in the recipient.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used herein are intended to be taken to mean an approximation of, or approximation to, the numerical values of manufacturing and material tolerances inherent in the meanings mentioned, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure.

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

본 발명은 단백질 약물의 봉입효율을 높이고 효과적인 세포내 유입이 가능하도록 한 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔에 관한 것이다.The present invention relates to a polysaccharide nanogel for protein drug delivery, which enhances the efficiency of encapsulation of a protein drug and enables effective intracellular inflow.

본 발명에서는 단백질 약물 전달을 위해 생체적합성 고분자와 소수성 물질을 간단한 유기 화학적 합성을 통해서 합성하고, 이렇게 합성된 물질과 단백질 약물을 결합시킬 때 물리화학적인 이온결합과 소수성 결합을 이용함으로써 생리적 pH에서 단백질이 보호되면서 효과적으로 세포 내로 유입될 수 있는 나노 수준의 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔을 제조하였다. In the present invention, a biocompatible polymer and a hydrophobic substance are synthesized through a simple organic chemical synthesis for protein drug delivery, and a physiochemical ionic bond and a hydrophobic bond are used to bind the synthesized substance and a protein drug, , A nano-level protein drug delivery polysaccharide nanogel that can be effectively introduced into cells was prepared.

특히, 약산성 조건에서 소수성 물질이 결합된 생체적합성 고분자가 양전하를 띠고, 단백질이 음전하를 띠는 성질을 이용하여 생체적합성 고분자와 단백질 약물이 이온결합을 통해 결합하고, 이렇게 결합된 물질이 생리적 pH로 환경이 바뀌게 되면 합성 물질의 일부가 소수성을 띠게 되므로 소수성 결합에 의해 나노 입자에 단백질 약물이 봉입되는 특성을 갖는다. 이를 통해 생체 내 환경에서 단백질 약물이 빠르게 분해되는 것을 막아 단백질 약물이 안전하고 효과적으로 세포 내로 유입될 수 있다는 점에 특징이 있다.Particularly, in a weakly acidic condition, a biocompatible polymer having a hydrophobic substance is positively charged and a protein is negatively charged, so that a biocompatible polymer and a protein drug are bound to each other through ionic bonding, When the environment changes, a portion of the synthetic material becomes hydrophobic, so that the protein drug is encapsulated in the nanoparticles by hydrophobic bonding. This is characterized by the ability of the protein drug to enter the cell safely and effectively by preventing rapid degradation of the protein drug in the in vivo environment.

따라서 본 발명은 보다 구체적으로 3-디에틸아미노프로필(3-diethylaminopropyl: DEAP)이 그래프팅(grafting)되어 있는 생체적합성 고분자 및 단백질 약물을 포함하는 단백질 약물 전달용 나노겔(nanogel)을 제공한다. Accordingly, the present invention provides a protein drug delivery nanogel comprising a biocompatible polymer and a protein drug, more specifically, 3-diethylaminopropyl (DEAP) grafted.

여기서 DEAP가 그래프팅 되어 있는 생체적합성 고분자 및 단백질 약물은 고분자 : 단백질 약물을 0.1:1 내지 10:1의 혼합비(중량%)로 혼합하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5:1 내지 4:1 혼합비를 사용할 수 있다.Here, it is preferable that the biodegradable polymer and the protein drug grafted with DEAP are mixed with the polymer: protein drug at a mixing ratio (weight%) of 0.1: 1 to 10: 1, more preferably 0.5: 1 to 4: Mix ratio can be used.

본 발명에 따른 상기 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔은 생분해성 및 생체적합성이 우수한 고분자를 이용하여 소수성 물질을 유기적으로 결합시키고, 여기에 단백질 약물을 이온결합을 통해 물리화학적으로 결합시킨 후 다시 소수성 결합을 통해 나노 입자 내부로 봉입시킴으로써 제조될 수 있다.The polysaccharide nanogel for protein drug delivery according to the present invention may be prepared by organically binding a hydrophobic substance using a polymer having excellent biodegradability and biocompatibility, physically chemically bonding the protein drug to the protein drug through ionic bonding, To the inside of the nanoparticle.

본 발명의 다당류 나노겔에서 소수성 블럭을 담당하는 고분자는 물리적 겔을 형성하기 위하여 치환도가 높은 소수성 영역과 치환도가 낮거나 치환이 일어나지 않은 친수성 영역으로 이루어진 블록공중합체 구조를 가지는 것을 특징으로 한다. 상기 소수성 영역은 물 구조를 국소적으로 안정화시키고, 가열 시에는 물 구조가 파괴되어 소수성 상호작용을 증강시킴으로써 결과적으로는 겔화 현상을 초래하게 된다.In the polysaccharide nanogel of the present invention, the hydrophobic block polymer is characterized by having a block copolymer structure composed of a hydrophobic region having a high degree of substitution and a hydrophilic region having a low degree of substitution or no substitution in order to form a physical gel . The hydrophobic region locally stabilizes the water structure and, upon heating, destroys the water structure and enhances the hydrophobic interaction, resulting in a gelation phenomenon.

친수성과 소수성을 동시에 가지고 있는 양친성 고분자는 수용액 상에서 계면에너지의 안정화를 위해 소수성 블록간의 상호작용을 통해 교질입자(micelle) 또는 자가집합체(self-aggregate)를 형성하게 된다. 양친성 고분자에 의해 형성된 고분자 교질입자는 친수성 및 소수성의 정도에 따라 입자의 크기, 분포, 유동학적 성질, 열역학적 안정성 등이 다르게 나타나는 것으로 알려져 있다.Amphiphilic polymers with both hydrophilic and hydrophobic properties form micelles or self-aggregates through interaction between hydrophobic blocks to stabilize interfacial energy in aqueous solution. The size, distribution, rheological properties, and thermodynamic stability of polymeric colloidal particles formed by amphiphilic polymers are known to vary depending on the degree of hydrophilicity and hydrophobicity.

또한, 본 발명에서 상기 천연고분자는 생체 내에서 분해되는(biodegradable) 생분해성 및 생체 적합성을 갖는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the natural polymer is biodegradable and has biodegradability and biocompatibility.

"생분해성"은 블럭 공중합체가 신체 내에서 화학적으로 분해되어서 비독성 화합물을 형성할 수 있음을 의미한다. 분해속도는 약물 방출 속도와 동일 또는 상이하다. 그리고 "생체적합성"이란 바람직하지 않은 후속효과 없이 인체와 상호작용하는 특성을 의미한다."Biodegradable" means that the block copolymer can be chemically degraded in the body to form a non-toxic compound. The rate of degradation is the same or different from the drug release rate. And "biocompatibility" refers to the ability to interact with the body without undesirable subsequent effects.

본 발명에서 사용한 상기 고분자로는 이에 제한되지는 않으나, 히아루론산(hyaluronic acid), 플루란(pullulan), 커드란(curdlan), 펙틴(pectin), 헤파린(Heparin), 전분(starch), 덱스트란(dextran), 키토산(chitosan), 폴리-L-라이신 및 폴리아스파르트산으로 이루어진 군 중에서 선택되는 생체고분자 및 이들의 유도체들을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 키토산을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 하기 구조식의 키토산 유도체인 글리콜 키토산(glycol chitosan: GCS)을 사용할 수 있다.The polymers used in the present invention include, but are not limited to, hyaluronic acid, pullulan, curdlan, pectin, heparin, starch, dextran, dextran, chitosan, poly-L-lysine and polyaspartic acid, and derivatives thereof. Chitosan may be preferably used, and more preferably, chitosan Chitosan derivatives such as glycol chitosan (GCS) can be used.

Figure 112010079073203-pat00001

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키토산은 자연계에서 셀룰로오스(cellulose) 다음으로 풍부한 천연 고분자 재료인 키틴(chitin)을 탈아세틸화(deacetylation)하여 얻어지는 화합물을 총칭하는 것으로, 2-아미노-2-디옥시-β-D-글루코피라노오스(2-amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose)로 구성된 다당류(polysaccharide)이다. 키토산은 자연계에 존재하는 다른 다당류와 달리 주쇄에 1차 아민을 함유하고 있으며, 이로 인해 매우 독특한 성질을 나타내어, 환경, 농업, 의약 등 여러 분야에서 응용되고 있고, 특히 생체적합성 및 생분해성이 우수하여 유전자 및 약물전달체, 조직공학을 위한 스케폴드, 주입형 하이드로젤 등의 구성요소로서 의약분야에서 집중적 연구대상이 되고 있다.Chitosan is a compound that is obtained by deacetylation of chitin, which is a natural polymer material rich in natural substances after cellulose in the natural world. The chitosan includes 2-amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose It is a polysaccharide composed of 2-amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose. Unlike other polysaccharides present in the natural world, chitosan contains primary amine in the main chain and thus has very unique properties. It is applied in various fields such as environment, agriculture, medicine, etc. Especially, it has excellent biocompatibility and biodegradability Gene and drug delivery system, scaffold for tissue engineering, injection type hydrogel, and the like.

상기 키토산은 특정 pH에서 졸-겔 전이 특성을 보이는데, 체내와 비슷한 pH 7.0 내지 7.4 부근에서 겔화가 이루어지고 상기 범위 이하에서는 졸화됨으로써, 체내 주입 시 종래 하이드로 겔에서 볼 수 있었던 주사 바늘의 막힘 현상의 발생 없이 체내에서 안전하게 겔을 형성할 수 있다.The chitosan exhibits sol-gel transfer characteristics at a specific pH. The chitosan exhibits gelation at a pH of about 7.0 to 7.4 similar to that of the body. When the chitosan is solubilized below the above range, the chitosan shows clogging The gel can be formed safely in the body without occurrence.

한편, 본 발명에서 생체적합성 고분자에 결합되는 소수성 물질로는 하기 화학식 1을 가지는 3-디에틸아미노프로필(3-diethylaminopropyl: DEAP, 이하 'DEAP'라고 함)을 사용할 수 있다. In the present invention, 3-diethylaminopropyl (DEAP) having the following general formula (1) may be used as the hydrophobic substance to be bonded to the biocompatible polymer.

Figure 112010079073203-pat00002
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상기 DEAP 블럭(block)은 3차 아민을 가지고 있어 체내 pH에 민감성을 나타낼 수 있으며, 특히 약산성 pH 6.8에서 민감성을 갖는다. 3차 아민기로 인해 pH에 따라 물에 대한 용해도가 달라지는 이온화 특성을 가짐으로써, pH 변화에 따라 겔을 형성하거나 졸 상태를 유지할 수 있다. 상기 3차 아민기는 화학적으로 미-반응성이고, 통상적으로 정상 조직에서 2차 또는 1차 아민 그룹에 비하여 감소된 독성을 나타낸다. 또한, 1차 또는 2차 아민 그룹과 달리, 3차 아민은 생물학적 단백질의 카르복시산과 결합된 아실 유도체로 전환되지 않는다.The DEAP block has a tertiary amine and can exhibit sensitivity to the pH of the body. In particular, the DEAP block has sensitivity at a weak acidic pH of 6.8. Due to the tertiary amine group, the solubility in water varies depending on the pH, so that the gel can be formed or the sol state can be maintained according to the pH change. The tertiary amine groups are chemically non-reactive and typically exhibit reduced toxicity in normal tissues relative to secondary or primary amine groups. Also, unlike primary or secondary amine groups, tertiary amines are not converted to acyl derivatives coupled with carboxylic acids of biological proteins.

본 발명에서, 생체적합성 고분자와 상기 소수성 물질인 DEAP의 유기적인 결합은 반응성이 뛰어난 생체적합성 고분자의 자유 아민기가 DEAP의 이소티오시아네이트기(isothiocyanate)와 반응함으로써 이루어진다. 특히, 고분자의 인체 내에서의 생분해 및 완전히 체외로 배출을 위하여, DEAP 성분을 커플링 반응시킴으로써 인체 내에서의 생분해 및 체외로의 완전한 배출이 가능한 나노겔을 제조할 수가 있다.In the present invention, the organic bonding between the biocompatible polymer and the hydrophobic substance DEAP is achieved by reacting the free amine group of the biocompatible polymer having excellent reactivity with the isothiocyanate of DEAP. Particularly, in order to biodegrade the polymer in the human body and completely discharge it to the outside, a DEAP component is subjected to a coupling reaction, whereby a nanogel capable of biodegradation in the human body and being able to be completely discharged from the body can be produced.

또한, 생체적합성 고분자와 소수성 물질을 화학적으로 결합시켜 합성한 물질과 단백질 약물을 약산성 조건에서 이온결합을 통해 결합시키고, 이 상태에서 생리적 pH 조건으로 환경이 바뀌게 되면 소수성 결합이 강화되어 단백질 약물이 나노 입자에 봉입되어 단백질 약물 전달체를 형성하게 된다.In addition, when a substance and a protein drug synthesized by chemically bonding a biocompatible polymer and a hydrophobic substance are bound to each other through ionic bonding under weakly acidic conditions, and when the environment is changed at physiological pH conditions in this state, the hydrophobic binding is strengthened, And is enclosed in the particles to form a protein drug delivery system.

본 발명에서 소수성 물질과 합성된 고분자의 내부에 봉입할 수 있는 단백질 약물은 약산성에서 음전하를 띄는 단백질이라면 모두 사용할 수 있으며, 음전하를 띄는 상기 단백질로는 이에 제한되지는 않으나, BSA(bovine serum albumin), Pegfilgrastim, Interleukin-6(IL-6), insulin, Human growth hormone(hGH), Human serum albumin(HSA), Asparaginase 및 Adenosine deaminase Leupirudin, Dornase Alfa, Denileukin diftitox, Bivalirudin, Peginterferon alfa-2a, Sargramostim, Anakinra, Collagenase, Alpha-1-proteinase inhibitor, Pegaspargase, Hyaluronidase, Pegvisomant, Streptokinase, Filgrastim, Coagulation Factor IX, Agalsidase beta, Oxytocin, Enfuvirtide 로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.In the present invention, a protein drug which can be encapsulated in the hydrophobic substance and the polymer synthesized may be any protein having a negatively charged negative acidity. The protein having a negative charge may include bovine serum albumin (BSA) , Pegfilgrastim, Interleukin-6 (IL-6), Insulin, Human growth hormone (hGH), Human serum albumin (HSA), Asparaginase and Adenosine deaminase Leupirudin, Dornase Alfa, Denileukin diftitox, Bivalirudin, Peginterferon alfa-2a, Sargramostim, , Collagenase, Alpha-1-proteinase inhibitor, Pegaspargase, Hyaluronidase, Pegvisomant, Streptokinase, Filgrastim, Coagulation Factor IX, Agalsidase beta, Oxytocin and Enfuvirtide.

본 발명의 일실시예에서는 글리콜 키토산(glycol chitosan: GCS)에 3-디에틸아미노프로필(DEAP) 그룹을 그래프팅(grafting) 함으로써 GCS-g-DEAP를 제조하였으며, 이렇게 합성된 GCS-g-DEAP를 약산성(pH 6.0) 조건에서 반응시켜 이온 결합을 유도하여 BSA를 결합시키고, 이를 생리적 pH(pH 7.4)로 변화시켜 DEAP의 소수성을 강화시킴으로써 BSA를 나노 입자에 봉입하여 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔을 제조하였다(도 1 참조). In one embodiment of the invention glycol chitosan: by the grafting (grafting) of 3-diethylaminopropyl (DEAP) group in (glycol chitosan GCS) were prepared GCS- g -DEAP, so synthesized GCS- g -DEAP the sealed by the BSA and allowed to react at weakly acidic (pH 6.0) conditions to bind the BSA to induce an ionic bond, by changing it to a physiological pH (pH 7.4) to enhance the hydrophobicity of the nanoparticle DEAP GCS- -DEAP g / BSA Nanogels were prepared (see Fig. 1).

본 발명에 따른 단백질 약물 전달용 나노겔는, 생체적합성 고분자의 1차 아민 하나당 소수성 물질인 DEAP의 치환도가 0.1 ~ 1 범위인 것이 바람직하고, 가장 바람직한 것은 DEAP의 치환도가 0.75인 경우이다. 상기 치환도의 범위에서 약물을 봉입하기 위한 최적의 나노겔이 형성될 수 있기 때문이다.In the protein gel delivery nanogel according to the present invention, the degree of substitution of DEAP, which is a hydrophobic substance per primary amine of the biocompatible polymer, is preferably in the range of 0.1 to 1, and most preferably the degree of substitution of DEAP is 0.75. This is because an optimal nanogel for encapsulating the drug can be formed within the range of degree of substitution.

본 발명의 단백질 약물 전달용 나노겔은 수용액에서 자기조직화(self-organized)되는데, DEAP 그룹의 소수성기와 생체적합성 고분자의 친수성기에 의한 양친성으로 인하여 수계에서 구형 자가 조립체의 나노겔을 형성할 수 있다. The protein drug delivery nanogel of the present invention is self-organized in an aqueous solution. Due to the amphiphilic nature of the hydrophobic group of the DEAP group and the hydrophilic group of the biocompatible polymer, a nanogel of a spherical self assembly can be formed in the aqueous system .

일반적으로 자가조립(self-assembly)은 친수성 및 소수성을 모두 가진 양친성 분자가 수용액 상에서 회합하여 형성하는 구형집합체를 형성하는데, 친수성기는 구형 집합체의 외부에 소수성기는 내부에 모이게 된다. 특히, 본 발명에서는 생체적합성 고분자와 소수성 물질의 결합체는 약산성에서 양전하로 이온화되는 성질을 이용하여 약산성에서 음전하를 갖는 단백질 약물과 결합하고, 생리적 pH로 변화하게 되면 소수성이 강화되는 성질을 이용하여 전달체에서 단백질 약물의 봉입률을 높일 수 있으며, 나아가 세포 내에 나노 전달체의 유입이 효과적으로 이루어지도록 한다는 점에 특징이 있다.Generally, self-assembly forms a spherical aggregate in which amphiphilic molecules having both hydrophilic and hydrophobic associations form in an aqueous solution. The hydrophilic group is collected inside the spherical aggregate and the hydrophobic group is collected inside. Particularly, in the present invention, the conjugate of a biocompatible polymer and a hydrophobic substance binds to a protein drug having a negative charge at a weak acidity using a property of being ionically positively charged at a weak acidity. When the protein drug binds to a negative charge at a physiological pH, , Which can increase the rate of encapsulation of the protein drug, and further, the introduction of nanotransporter into the cell is effectively performed.

또한, 상기 단백질 약물 전달용 나노겔의 입자크기는 직경이 50 ~ 4000㎚의 범위가 될 수 있으며, 이러한 크기는 상기 나노 복합체가 표적세포로 이동하기에 적절하다. 나노겔의 입자 크기는 합성된 고분자와 약리 활성을 갖는 단백질 약물의 혼합비에 따라 다소 차이가 있을 수 있다. In addition, the particle size of the protein drug delivery nanogel may range from 50 to 4000 nm, and the size is suitable for the nanocomposite to migrate to the target cell. The particle size of the nanogel may be slightly different depending on the mixing ratio of the synthesized polymer and the protein drug having pharmacological activity.

본 발명의 일실시예에서는 약산성 조건에서 이온 결합시켜 제조한 GCS-g-DEAP/BSA 복합체의 입자 크기 변화를 살펴보았는데, GCS-g-DEAP의 중량 비율이 증가함에 따라 입자 크기는 250nm에서 5.2㎛로 증가하는 것으로 나타났다(도 2 참조).In one embodiment of the present invention, the particle size variation of the GCS- g- DEAP / BSA complex prepared by ion-binding at a weakly acidic condition was examined. As the weight ratio of GCS- g- DEAP increases, (See FIG. 2).

또한, 본 발명의 일실시예에서는 GCS-g-DEAP/BSA 복합체의 제타 전위(zeta potential)의 변화를 확인하였는데, 일반적으로 제타 전위는 입자 사이의 반발력이나 인력의 크기에 대한 단위로서 정전기 분산을 제어하는데 중요한 요소로 사용되고 있다. 상기 본 발명의 GCS-g-DEAP/BSA 복합체의 제타 전위는 pH 6.0에서 GCS-g-DEAP의 중량 비율이 증가함에 따라 -6.0mV에서 +5.2mV까지 변화하는 것으로 나타났다(도 3 참조). 즉, 이는 BSA로부터 발생되는 음의 제타 전위가 GCS-g-DEAP의 중량비율이 증가함에 따라 입자 사이의 이온성 결합의 정도가 증가하여 상돼됨을 의미한다.In addition, in one embodiment of the present invention, the zeta potential of the GCS- g- DEAP / BSA complex was observed to change. In general, the zeta potential is a function of the repulsive force between particles or the electrostatic dispersion It is used as an important factor in control. The zeta potential of the GCS- g- DEAP / BSA complex of the present invention varies from -6.0 mV to +5.2 mV as the weight ratio of GCS- g- DEAP increases at pH 6.0 (see FIG. 3). That is, this means that the negative zeta potential generated from BSA is increased by increasing the degree of ionic bonding between particles as the weight ratio of GCS- g- DEAP increases.

본 발명의 다른 실시예에서는 GCS-g-DEAP/BSA 복합체를 생리적 pH 조건(pH 7.4)에서 반응시켜 제조한 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔에 대해 입자 크기 변화를 살펴본 결과, 입자 크기가 50 ~ 4000nm 정도로 GCS-g-DEAP/BSA 복합체에 비해 입자 크기가 상당히 감소하는 것으로 나타났다(도 4 참조). 또한, GCS-g-DEAP/BSA 나노겔에 대해 FE-SEM로부터 수득한 형태학적 이미지에서 불규칙한 형상을 나타내는 것을 확인하였다(도 5 참조).In another embodiment of the present invention, particle size changes of the GCS- g- DEAP / BSA nanogel prepared by reacting the GCS- g- DEAP / BSA complex at physiological pH conditions (pH 7.4) To about 4000 nm, as compared to the GCS- g- DEAP / BSA complex (see Fig. 4). In addition, it was confirmed that the morphological image obtained from the FE-SEM shows an irregular shape on the GCS- g- DEAP / BSA nanogel (see FIG. 5).

따라서 나노 복합체를 형성하는 고분자를 이용한 약물 전달 방법은 표적세포에 대한 선택성을 충분히 나타내면서 정상세포에의 독성을 현저히 줄이고, 장기간 약물이 지속적으로 방출되도록 하는 약물 전달체계로서 암과 같은 심각한 질환을 치료하는 새로운 개념의 치료법의 연구에 사용될 수 있다.Therefore, the drug delivery method using the nanocomposite polymer is a drug delivery system that sufficiently shows the selectivity to the target cell and significantly reduces the toxicity to the normal cells and continuously releases the drug for a long period of time, and treats a serious disease such as cancer It can be used in the study of a new concept of therapy.

나아가 본 발명은 본 발명에 따른 단백질 약물 전달용 나노 복합체의 제조방법을 제공한다.Further, the present invention provides a method for producing a nanocomposite for protein drug delivery according to the present invention.

본 발명의 단백질 약물 전달용 나노 복합체는 당업자에게 자명한 방법을 이용하여 제조될 수 있으나, 바람직하게는 (a) 생체적합성 고분자를 용매에 용해시키는 단계; (b) 상기 생체적합성 고분자가 용해된 용액에 3-디에틸아미노프로필을 첨가하여 상기 다당류의 아민기와 상기 3-디에틸아미노프로필의 이소티오시아네이트기(isothiocyanate)를 결합시키는 단계; (c) 상기 결합되어 합성된 물질을 투석 및 동결 건조하는 단계; (d) 상기 합성된 물질과 단백질 약물을 약산성 조건에서 반응시켜 복합체를 형성하는 단계; 및 (e) 상기 복합체를 원심분리한 후 침전물을 다시 생리적 pH 조건에서 반응시키는 단계를 포함한다.The proteinaceous drug delivery nanocomposite of the present invention can be prepared by using methods apparent to those skilled in the art, but preferably includes the steps of: (a) dissolving the biocompatible polymer in a solvent; (b) adding 3-diethylaminopropyl to the solution in which the biocompatible polymer is dissolved to bind the amine group of the polysaccharide and the isothiocyanate of the 3-diethylaminopropyl group; (c) dialyzing and lyophilizing the combined and synthesized substance; (d) reacting the synthesized substance with a protein drug in a slightly acidic condition to form a complex; And (e) centrifuging the complex and then allowing the precipitate to react again at physiological pH conditions.

본 발명에 따른 상기 단백질 약물 전달용 다당류 나노겔의 제조방법에 있어서, 상기 생체적합성 고분자를 용해할 수 있는 용매로는 상기 생체적합성 고분자를 용해시킬 수 있는 용매라면 모두 사용가능하며, 바람직하게는 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO)를 사용할 수 있다. In the method for producing a polysaccharide nanogel for delivering a protein drug according to the present invention, the solvent capable of dissolving the biocompatible polymer may be any solvent that can dissolve the biocompatible polymer, Dimethyl sulfoxide (DMSO) may be used.

또한, 상기 생체적합성 고분자가 용해된 용액에 첨가되는 3-디에틸아미노프로필(DEAP)은 생체적합성 고분자 1 단위체 당 1 ~ 3몰의 양으로 첨가할 수 있으며, 반응 용액에 촉매로 트리에틸아민(triethylamine, TEA), 피리딘(pyridine) 등을 첨가하여 생체적합성 고분자의 아민기와 3-디에틸아미노프로필의 이소티오시아네이트기를 화학적으로 결합시킨다.Also, 3-diethylaminopropyl (DEAP) added to the solution in which the biocompatible polymer is dissolved may be added in an amount of 1 to 3 moles per 1 unit of the biocompatible polymer, and triethylamine triethylamine, TEA), pyridine and the like are added to chemically bond the amine group of the biocompatible polymer to the isothiocyanate group of 3-diethylaminopropyl.

예를 들어 본 발명의 일실시예에서는, 먼저 생체적합성 고분자로서 글리콜 키토산을 사용하고, 소수성 물질로 3-디에틸아미노프로필(DEAP)을 사용하여 GCS-g-DEAP를 합성하였다. 상기 GCS-g-DEAP의 합성과정은 도 1에 나타낸 바와 같이, 글리콜 키토산(GCS)의 자유 아민기가 3-diethylaminopropyl (DEAP)의 이소티오시아네이트기(isothiocyanate)와 반응하여 상기 아민기에 3-diethylaminopropyl (DEAP)이 도입됨으로써 합성할 수 있는데, 이때 상기 반응은 상온에서 5 ~ 7일간 반응시킬 수 있다. For example, in one embodiment of the present invention, GCS- g- DEAP was first synthesized using glycol chitosan as a biocompatible polymer and 3-diethylaminopropyl (DEAP) as a hydrophobic material. The GCS- -DEAP g as shown in Figure 1 of the synthesis process, glycol chitosan (GCS) free amine groups are 3-diethylaminopropyl (DEAP) isothiocyanate group (isothiocyanate) reacting with the amine group of the 3-diethylaminopropyl (DEAP), which can be reacted at room temperature for 5 to 7 days.

다음으로, 유기용매 내에서 형성된 소수성 물질이 결합된 고분자 물질은 투석 및 동결 건조를 통해 파우더 상태로 수득할 수 있다.Next, the hydrophobic substance-bound polymer material formed in the organic solvent can be obtained in a powder state through dialysis and freeze-drying.

다음으로, 상기와 같이 얻어진 합성 물질은 약산성 조건에서 3-디에틸아미노프로필(DEAP)의 3차 아민의 수소화 과정에 의해서 이온화되어 양전하를 갖게 되고, 같은 환경에서 음전하를 갖는 단백질 약물과 이온결합을 통해 결합하여 복합체를 형성한다. 이때 약산성 조건은 pH 5.0 ~ 7.0 범위인 것이 바람직하다. 또한 더욱 바람직하게는 pH 5.5 ~ 6.5 범위, 가장 바람직하게는 pH 6.0인 범위이다. Next, the synthetic material thus obtained is ionized by hydrogenation of tertiary amine of 3-diethylaminopropyl (DEAP) under weakly acidic conditions to have a positive charge, and ionic bonding with a protein drug having negative charge in the same environment To form a complex. At this time, the slightly acidic condition is preferably in the range of pH 5.0 to 7.0. More preferably in the range of pH 5.5 to 6.5, and most preferably in the range of pH 6.0.

또한, 상기 합성 물질 및 약리 활성을 갖는 단백질은 합성된 물질 : 약리 활성을 갖는 단백질을 0.1:1 내지 10:1의 혼합비(중량%)로 혼합할 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.5:1 내지 4:1의 혼합비로 혼합할 수 있다. In addition, the synthesized substance and the protein having pharmacological activity may be mixed with the synthesized substance: the protein having pharmacological activity at a mixing ratio (% by weight) of 0.1: 1 to 10: 1. More preferably in a mixing ratio of 0.5: 1 to 4: 1.

마지막으로 이렇게 얻어진 복합체를 원심분리한 후 침전물을 다시 생리적 pH 조건인 pH 7.4 ~ 8.0 범위, 더욱 바람직하게는 pH 7.4에서 반응시키면 3-디에틸아미노프로필(DEAP) 부분이 탈수소화되면서 소수성을 갖게 되고 이들의 소수성 결합에 의해 입자의 크기는 작아지며 나노 단위의 단백질 약물 전달용 나노겔을 제조할 수 있다. Finally, after centrifuging the thus obtained complex, the precipitate is reacted again at pH 7.4 to 8.0, more preferably at pH 7.4, and the 3-diethylaminopropyl (DEAP) moiety is dehydrogenated to become hydrophobic By their hydrophobic binding, the size of the particles is reduced and a nano-unit protein drug delivery nanogel can be produced.

따라서 본 발명에서는 이온결합과 소수성 결합의 두 단계를 거치면서 고분자 내부에 치료용 단백질을 봉입시킬 때 높은 봉입 효율을 갖도록 할 수 있으며, 생리적 pH에서 나노 입자가 형성되기 때문에 내부에 봉입된 치료용 단백질이 세포 안으로 안정한 상태로 전달할 수 있다. Therefore, in the present invention, when the therapeutic protein is encapsulated in the polymer through two steps of ionic bonding and hydrophobic bonding, it can have a high encapsulating efficiency. Since nanoparticles are formed at physiological pH, It can be delivered in a stable state into the cell.

한편, 본 발명은 상기 본 발명에서 합성된 나노 복합체 내부에 약리 활성을 갖는 단백질 약물이 봉입된 단백질 약물 전달체를 제공한다. 상기 약물 전달체 역시 나노입자 크기를 갖는다는 특징이 있다.Meanwhile, the present invention provides a protein drug carrier having a pharmacologically active protein drug encapsulated in the nanocomposite synthesized in the present invention. The drug delivery system also has a nanoparticle size.

약물전달시스템은 체내로 도입된 약물의 체내 농도와 위치를 제어하여 부작용을 최소화하고 치료부위에 질병 치료용 약물을 효율적으로 전달하는 기술로서 기존 약물의 약물 동력학(pharmacokinetics)을 변화시켜 효능 및 효과를 극대화하고자 하는 약물 제형 기술을 말한다. 이러한 약물전달시스템은 최근 마이크로기술 또는 나노기술의 급속한 발전에 따라 약제 성분 또는 제형들을 나노크기의 전달체를 사용하여 세포내로 전달시키는 방법들이 속속들이 개발되고 있다.Drug Delivery System is a technology that minimizes side effects by controlling the concentration and position of drugs introduced into the body and effectively transfers drugs for treatment of disease to the treatment site. It changes the pharmacokinetics of existing drugs to improve efficacy and effectiveness And the drug formulation technique which is desired to be maximized. These drug delivery systems have been intensively developed in recent years in the rapid development of micro-technology or nanotechnology to deliver pharmaceutical ingredients or formulations into cells using nanoscale carriers.

또한, 나노입자는 입자의 크기가 수 나노미터에서 수백 나노미터 크기의 넓은 표면적을 가지는 콜로이드 상의 불균일 분산 입자로서, 나노입자가 인체에 투입될 때에는 주사, 경구, 피부 등 다양한 방법을 통해 전달되며 이때의 약물의 분포는 나노입자의 특성에 따라 조금씩 다르게 나타난다.The nanoparticles are non-uniformly dispersed particles of a colloidal phase having a large surface area ranging from several nanometers to several hundreds of nanometers in size. When the nanoparticles are injected into the human body, they are transferred through various methods such as injection, oral administration and skin, The distribution of the drug is slightly different depending on the characteristics of the nanoparticles.

한편, 본 발명에 따른 단백질 약물 전달체는 음전하를 띄는 단백질 약물이 내부에 봉입되어 자기조립된 구형의 형태를 이루게 된다. 이때, 상기 본 발명의 나노겔의 입자 크기는 50 ~ 4000nm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 나노겔 입자 크기는 합성된 고분자와 약리 활성을 갖는 단백질 약물의 혼합비에 따라 다소 차이가 있을 수 있다. Meanwhile, the protein drug carrier according to the present invention has a negative charged protein drug sealed therein to form a self-assembled spherical shape. At this time, the particle size of the nanogels of the present invention may be 50 to 4000 nm, but the size of the nanogels may vary depending on the mixing ratio of the synthesized polymer and the pharmacologically active protein drug.

본 발명에 따른 단백질 약물 전달체는 앞서 기술된 바와 같이 나노크기의 형태를 가지기 때문에 표적 부위, 특히 표적 세포 내로 쉽고 빠르면서도 깊숙히 들어갈 수 있는 장점이 있다.Since the protein drug delivery system according to the present invention has a nano-sized form as described above, it has an advantage that it can be easily, quickly, and deeply inserted into a target site, particularly a target cell.

또한 본 발명의 단백질 약물 전달체는 단기 치료적 효과 또는 치료를 위한 하나 이상의 약물 또는 치료제를 포함할 수 있는데, 약물 또는 치료제는 천연고분자 및 합성고분자 중합체를 용액에 용해시키기 전, 용해시키는 동안 또는 용해시킨 후에 겔을 제조하는데 사용된 중합체에 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 약물 또는 치료제를 용해시키기 전에 첨가시켜 약물 또는 치료제의 보다 균일한 분산 또는 용해를 촉진시킨다.In addition, the protein drug carrier of the present invention may comprise one or more drugs or therapeutic agents for short-term therapeutic effect or treatment, wherein the drugs or therapeutic agents are prepared by dissolving the natural polymer and the synthetic polymer polymer in a solution before, May then be added to the polymer used to make the gel. Preferably, the drug or therapeutic agent is added prior to dissolution to promote a more uniform dispersion or dissolution of the drug or therapeutic agent.

약물 또는 치료제를 겔(중합체)에 혼입시킬 수 있는 다양한 기술이 공지되어 있으며, 분무 건조, 용매 증발, 상분리, 급속 냉동 및 용매 추출을 포함하나, 이로 제한되지 않는다. A variety of techniques are known for incorporating drugs or therapeutic agents into gels (polymers), including but not limited to spray drying, solvent evaporation, phase separation, rapid freezing and solvent extraction.

약물 또는 치료제는 상기 겔에 약 0.1 내지 약 100 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 약 50 중량%, 및 보다 바람직하게는 약 10 내지 약 30 중량%로 포함된다. 그러나 약물 또는 치료제가 겔의 0.01 내지 95 중량%로 포함될 수도 있다. 겔에 포함된 약물 또는 치료제의 양 또는 농도는 약물 또는 치료제의 흡수비활성화 및 배출 속도뿐만 아니라 겔 중 중합체의 전달 속도에 따라 달라질 것이다. The drug or therapeutic agent is included in the gel in an amount of about 0.1 to about 100% by weight, preferably about 1 to about 50% by weight, and more preferably about 10 to about 30% by weight. However, the drug or therapeutic agent may be contained in an amount of 0.01 to 95% by weight of the gel. The amount or concentration of the drug or therapeutic agent contained in the gel will depend on the rate of absorption inactivation and release of the drug or therapeutic agent as well as the delivery rate of the polymer in the gel.

상기와 같은 방법으로 제조된, 본 발명에 따른 약물 전달체는 실온에서 액상이다. 피검체에 주사 직후, 체온으로 인해 겔이 된다. 나노 복합체 내에 함유된 약물 또는 치료제는 피검체의 세포외 매트릭스로 확산되고, 표적 부위에 제어된 수단으로 방출될 것이다.The drug carrier according to the present invention prepared by the above method is a liquid at room temperature. Immediately after injection into the subject, it becomes a gel due to body temperature. The drug or therapeutic agent contained within the nanocomposite will diffuse into the extracellular matrix of the subject and will be released in a controlled manner at the target site.

본 발명에서 상기 합성된 고분자의 내부에 봉입할 수 있는 약물로는 양전하를 띄는 약리 활성을 갖는 성분이라면 모두 사용할 수 있으며, 바람직하게는 음전하를 띄는 단백질을 사용할 수 있다.In the present invention, as the drug which can be encapsulated in the synthesized polymer, any component having a positive charge and having a positive charge can be used. Preferably, a protein having a negative charge can be used.

또 다른 관점에서 본 발명은 생체분해가능하고 생체적합한 나노겔에 다수의 약물 또는 치료제를 포함하는, 제어된 약물 방출용 약제 조성물을 포함하며, 여기서 상기 조성물 약물 또는 치료제를 필요로 하는 환자에게 도입시키는 것을 포함하는 질병, 질환 또는 병을 치료하는 방법 및 본 발명의 시스템을 제조하는 방법을 포함한다. In another aspect, the present invention provides a controlled drug release pharmaceutical composition comprising a plurality of drugs or therapeutic agents in a bioerodable, biocompatible nanogel, wherein the composition drug or therapeutic agent is introduced into a patient in need thereof A method of treating a disease, disorder, or condition, including a disease or condition, and a method of producing the system of the present invention.

본 발명의 약물전달체는 생체흡수성, 생체분해성, 생체적합성으로 제형화할 수 있다. 생체흡수성이라 함은 중합체가 체내에서, 분산된 중합체 분자의 분해 또는 분해 없이, 초기 적용에서 사라질 수 있음을 의미하는 것이다. 생체분해성은 가수분해 또는 효소 분해에 의해 중합체가 체내에서 파쇄 또는 분해될 수 있음을 의미한다. 생체적합성은 성분 모두가 체내에서 무독성임을 의미한다.The drug delivery system of the present invention can be formulated into bioabsorbable, biodegradable, and biocompatible. By bioabsorbable is meant that the polymer can disappear from the initial application in the body, without decomposition or degradation of the dispersed polymer molecules. Biodegradable means that the polymer can be disrupted or degraded in the body by hydrolysis or enzymatic degradation. Biocompatibility means that all of the components are non-toxic in the body.

본 발명의 치료제 약물 전달 시스템은 당해 약물 시스템에 포함된 약물이 치료 효과적인 질환 상태 또는 증상이 있는 사람 또는 기타 포유동물에 적합하게는 주사 또는 기타 다른 방법으로 전달(예: 이식, 체강 또는 가능한 공간에 넣는 것, 신체의 조직 표면을 코팅 또는 이식가능한 장치의 표면을 코팅함으로써)될 수 있지만, 특히, 상기 조성물은 비경구로 전달되는 것이 바람직하다. '비경구'란 근육내, 복막내, 복부내, 피하, 정맥 및 동맥내를 의미한다. 그러므로 본 발명의 조성물은 대표적으로 주사 제형으로 제제될 수 있다. The Therapeutic Drug Delivery System of the Present Invention The drug delivery system of the present invention is a system for delivering a drug contained in the drug system to a person or other mammal having a therapeutically effective disease state or condition by injection or other means By coating the tissue surface of the body, or by coating the surface of the implantable device), but it is particularly preferred that the composition be delivered parenterally. "Parenteral" means intramuscular, intraperitoneal, intravesical, subcutaneous, intravenous, and intraarterial. Therefore, the composition of the present invention can be formulated into injection form representatively.

본 발명의 주사가능한 조성물은 임의의 적합한 방법, 바람직하게는 피하 바늘을 통한 주사에 의해 사람 또는 기타 포유 동물의 체내에 주사 또는 삽입할 수 있다. The injectable compositions of the present invention may be injected or injected into the body of a human or other mammal by any suitable method, preferably by injection through a hypodermic needle.

예를 들면, 주사 또는 기타 다른 방식으로 동맥내, 정맥내, 비뇨생식기, 피하, 근육내, 피하, 두개내, 심장막내, 흉막내, 또는 기타 신체강 또는 가능한 공간내로 투여할 수 있다. 또는, 카테터 또는 시린지를 통해 예를 들어 관절경 시술 동안에 관절내로, 또는 비뇨생식관내로, 맥관내로, 구개내로 또는 흉막내, 또는 신체내 임의의 체강 또는 가능한 공간내로, 수술, 외과, 진단 또는 중재 시술 도중에 도입할 수 있다. For example, it can be administered by intravenous, intravenous, genitourinary, subcutaneous, intramuscular, subcutaneous, intracranial, intrathecal, intrapleural, or other bodily fluids or possible space by injection or other means. Diagnosis, or surgery, through the catheter or syringe, into the joint, for example, into the joint during arthroscopy, into the urogenital tract, into the pulmonary, into the lining or into the pleura, or into any cavity or space within the body It can be introduced during the intervention procedure.

또한, 본 발명의 약물 전달 시스템에 따라, 약물 또는 치료제가 피검체의 표적 부위에 제어된 방식으로 방출될 수 있다. Further, according to the drug delivery system of the present invention, the drug or therapeutic agent can be released in a controlled manner to the target site of the subject.

일 구체예에서, 나노 복합체를 사용하여 약물 또는 치료제의 피검체로의 부위-특이적 방출을 제공한다. 또 다른 구체예에서, pH 민감성 나노겔은 피검체에 투여될 수 있는 하나 이상의 약물 또는 치료제를 포함하여, 약물 또는 치료제가 나노겔로부터의 확산 및/또는 나노겔의 분해에 의해 방출된다.In one embodiment, the nanocomposite is used to provide site-specific release of the drug or therapeutic agent to the subject. In another embodiment, the pH-sensitive nanogel comprises one or more drugs or therapeutic agents that can be administered to the subject, such that the drug or therapeutic agent is released by diffusion from the nanogel and / or degradation of the nanogel.

이 때, 조성물의 투여 값은 치료되는 질병, 질환 또는 병의 유형 및 중증도에 따라 달라질 것이다. 임의의 특정 피검체에 대하여, 특정 용량 섭생이 개개인의 요구 및 조성물을 투여하거나 투여를 지시하는 사람의 전문적인 판단에 따라 경시적으로 조정되어야 함을 추가로 이해해야 한다. 생체내 투여는 세포 배양에서의 시험관내 방출 연구 또는 생체내 동물 모델에 기초할 수 있다At this time, the dosage of the composition will vary depending on the type of disease and the severity of the disease or disorder being treated. It should further be understood that for any particular subject, the particular dosage regimen should be adjusted over time according to the needs of the individual and the professional judgment of the person administering the composition or administering the administration. In vivo administration can be based on in vitro release studies in cell culture or in vivo animal models

약물 또는 치료제의 방출 속도는 많은 인자에 의존적인데, 특히, 겔을 구성하는 생체분해가능한 중합체의 분해 속도에 의존적이다. 또한, 약물 또는 치료제의 입경에 의존적이다. 따라서 상기 논의된 인자들을 조정함으로써, 분해, 확산 및 제어된 방출을 매우 다양한 범위로 달리할 수 있다. 예를 들어, 방출이 시간, 일, 개월에 따라 일어나도록 고안될 수 있다.The rate of release of a drug or therapeutic agent is dependent on many factors, in particular, on the rate of degradation of the biodegradable polymer that constitutes the gel. It is also dependent on the particle size of the drug or therapeutic agent. Thus, by adjusting the factors discussed above, dissociation, diffusion and controlled release can be varied in a wide variety of ranges. For example, emissions may be designed to occur over time, days, and months.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에서 제조된 단백질 약물 전달용 나노 복합체는 생체적합성 고분자와 소수성 물질을 합성하여 제조함으로써 생체 내에서 생분해성 및 생체적합성을 확보할 수 있으며, 약산성에서 양전하로 이온화되는 성질을 이용하여 약산성에서 음전하를 갖는 단백질과 결합하고, 생리적 pH로 바뀌면 합성 물질이 소수성을 띠는 성질을 이용하여 약물 전달체에서 단백질의 봉입 효율을 높일 수 있으며, 세포 내에 나노입자의 유입을 효과적으로 이루어지게 하는 효과가 있다.
As described above, the nanocomposite for protein drug delivery according to the present invention can be biodegradable and biocompatible in vivo by synthesizing a biocompatible polymer and a hydrophobic substance, and is capable of ionizing at a weak acidity to a positively charged state , It is possible to increase the efficiency of protein encapsulation in the drug delivery system by using a property of binding to a protein having a weak acidity at a weak acidity and a hydrophobic nature of a synthetic material when the pH is changed to a physiological pH, It is effective.

이하에서, 본 발명을 하기의 실시예 및 첨부된 도면을 통하여 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 의도일 뿐, 본 발명의 보호범위가 하기의 실시예에 기재된 예만으로 국한되는 것은 결코 아니다. 또한, 하기의 실시예 뿐만 아니라, 당업자에 의해서 이로부터 용이하게 추론될 수 있는 사항까지도 본 발명의 보호범위에 속함은 자명하다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following embodiments and accompanying drawings. The following examples are intended to illustrate the present invention more specifically, but the protection scope of the present invention is by no means limited to the examples described in the following examples. It is apparent that the scope of the present invention covers not only the following embodiments, but also matters which can easily be deduced therefrom by a person skilled in the art.

재료준비Material preparation

우선, 키토산 유도체를 사용하여 나노크기 단백질 약물 전달체를 제조하기 위하여 다음과 같은 물질들을 준비하였다.First, the following materials were prepared to prepare nano-sized protein drug carriers using chitosan derivatives.

글리콜 키토산(Glycol chitosan: GCS, Mw=250 kDa, 탈아세틸화도=82.7%), 3-디에틸아미노프로필 이소티오시아네이트(3-diethylaminopropyl isothiocyanate: DEAP), 피리딘, 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide: DMSO), 트리에틸렌아민(triethylamine: TEA), 소혈청알부민(bovine serum albumin: BSA), n-프로필 갈레이트(n-propyl galate), 글리세롤, 플루오레세인 이소티오시아네이트(fluorescein isothiocyanate: FITC), N,N′-디사이클로헥실카보디이미드(N-N′-dicyclohexylcarbodiimide: DCC), N-히드록시숙신이미드(N-hydroxysuccinimide: NHS)는 시그마 알드리치(USA)로부터 구입하여 사용하였으며, 클로린 e6(Ce6)은 Frontier Scientific Inc(USA)로부터 구입하여 사용하였다.DMSO, Glycol chitosan (GCS, Mw = 250 kDa, deacetylation degree = 82.7%), 3-diethylaminopropyl isothiocyanate (DEAP), pyridine, dimethylsulfoxide , Triethylamine (TEA), bovine serum albumin (BSA), n-propyl galate, glycerol, fluorescein isothiocyanate (FITC), N Nd-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) and N-hydroxysuccinimide (NHS) were purchased from Sigma-Aldrich (USA), chlorin e6 (Ce6) Were purchased from Frontier Scientific Inc (USA).

Dulbecco's Modified Eagle's Medium(DMEM), TrisHCl(pH 8.4), 0.25%(w/v) trypsin/0.03%(w/v) EDTA 용액, 소태아혈청(fetal bovine serum: FBS), 페니실린-스트렙토마이신은 Welgene Inc(한국)로부터 구입하여 사용하였다.
Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM), TrisHCl (pH 8.4), 0.25% (w / v) trypsin / 0.03% (w / v) EDTA solution, fetal bovine serum (FBS), penicillin- Inc. (Korea).

<< 실시예Example 1> 1>

GCSGCS -- gg -- DEAPDEAP 의 합성Synthesis of

먼저, 글리콜 키토산(GCS) 0.01mM을 DMSO 20ml에 용해시킨 후, 트리에틸아민(TEA) 1ml 및 피리딘 0.1ml를 이용하여 실온에서 7일 동안 반응시켜 DEAP 2mM을 GCS에 그래프트시켜 GCS-g-DEAP를 제조하였다. 반응 후, 상기 용액을 pre-swollen dialysis membrane tube (Spectra/Por MWCO 8K)에 옮기고 탈이온수에 대해 투석함으로써 반응하지 않은 DEAP를 제거하고, 상기 용액을 동결건조 하였다. First, 0.01 mM of glycol chitosan (GCS) was dissolved in 20 ml of DMSO, followed by reaction with 1 ml of triethylamine (TEA) and 0.1 ml of pyridine at room temperature for 7 days to graft DEAP 2 mM to GCS to obtain GCS- g- DEAP . After the reaction, the solution was transferred to a pre-swollen dialysis membrane tube (Spectra / Por MWCO 8K) and dialyzed against deionized water to remove unreacted DEAP and the solution was lyophilized.

그 후 치환도(DS, GCS의 1차 아민 당 DEAP 블록의 수로 정의됨)를, δ 1.0(-CH3, DEAP 블록) 및 δ 2.73(-CH-, GCS의 반복적인 당 유닛)으로부터 유래된 피크의 도입 비율을 이용한 1H-NMR (TMS를 갖는 DMSO-d6) 피크를 분석함으로써 측정하였다.Subsequently, the degree of substitution (defined as the number of DEAP blocks per primary amine of DS, GCS) was calculated from the number of DEAP blocks derived from δ 1.0 (-CH 3 , DEAP block) and δ 2.73 (-CH-, 1 &gt; H-NMR (DMSO-d6 with TMS) peak using the introduction ratio of the peaks.

그 결과, 상기 방법으로 합성된 GCS-g-DEAP의 경우 1H-NMR을 통해 분석된 글리콜 키토산의 1차 아민 당 치환된 DEAP 블록의 갯수는 0.75인 것으로 확인되었다.
As a result, in the case of GCS- g- DEAP synthesized by the above method, it was confirmed that the number of DEAP blocks substituted by primary amine groups of glycol chitosan analyzed by 1 H-NMR was 0.75.

<< 실시예Example 2> 2>

GCSGCS -- gg -- DEAPDEAP // BSABSA 복합체의 제조 Manufacture of Composites

상기 실시예 1에서 제조한 GCS-g-DEAP와 BSA를 다양한 질량비 즉, GCS-g-DEAP:BSA = 0.5:1, 1:1, 2:1, 4:1 (중량%)로 실온에서 5mM PBS 용액(pH 6.0)에 용해하였으며, 이 용액을 600rpm에서 2시간 동안 혼합하였다.
GAP- g- DEAP and BSA prepared in Example 1 were mixed at various mass ratios, i.e., GCS- g -DEAP: BSA = 0.5: 1, 1: 1, 2: 1, 4: PBS solution (pH 6.0), and the solution was mixed at 600 rpm for 2 hours.

<< 실시예Example 3> 3>

GCSGCS -- gg -- DEAPDEAP // BSABSA 나노겔(nanogel)의Nanogel 제조 Produce

상기 실시예 2에서 제조한 GCS-g-DEAP/BSA 복합체를 분리하기 위해 복합체 용액을 0℃에서 5분 동안 15,000rpm으로 원심 분리하였다. 이후 BSA 로딩 성능을 알아보기 위해 상층액의 BSA 나노복합체 농도를 HPLC(Agilent 1100 series, USA)로 초기 분석하였다.To separate the GCS- g- DEAP / BSA complex prepared in Example 2 above, the complex solution was centrifuged at 15,000 rpm for 5 minutes at 0 ° C. BSA loading performance of the supernatant was analyzed by HPLC (Agilent 1100 series, USA).

다음으로 원심분리 후 상층액을 버리고 남아있는 침전물을 PBS(5mM, pH 6.0) 용액으로 헹군 후, 150mM PBS 용액(pH 7.4)에 재분산시켜 소수성의 DEAP와 친수성의 GCS를 자기조립(self-assembly) 결과 최종적으로 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔을 얻었다. 최종 BSA 로딩 성능을 알아보기 위해, 나노겔 용액을 0℃에서 25,000rpm으로 5분 동안 다시 원심 분리하였고, 섞이지 않은 상층액의 BSA 농도를 HPLC로 분석하였다. After centrifuging, the supernatant was discarded and the remaining precipitate was rinsed with PBS (5 mM, pH 6.0) solution and redispersed in 150 mM PBS solution (pH 7.4) to self-assemble hydrophobic DEAP and hydrophilic GCS ) Finally, GCS- g- DEAP / BSA nanogel was obtained. To determine the final BSA loading performance, the nanogel solution was centrifuged again at 25,000 rpm for 5 minutes at 0 ° C and the BSA concentration of the unmixed supernatant was analyzed by HPLC.

그 결과, 종합적으로 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔의 BSA 로딩 효율은 약 80±2%로 나타났다.
As a result, the BSA loading efficiency of GCS- g- DEAP / BSA nanogels was about 80 ± 2%.

<< 실시예Example 4> 4>

GCSGCS -- gg -- DEAPDEAP // BSABSA 복합체의 특성 Complex properties

상기 <실시예 2>에서 제조한 GCS-g-DEAP/BSA 복합체의 물리화학적 특성을 살펴보기 위하여, 다음과 같이 입자 크기 분포 및 제타 전위(zeta potential) 변화를 측정하였다.
In order to examine the physicochemical properties of the GCS- g- DEAP / BSA complex prepared in Example 2, the particle size distribution and the zeta potential were measured as follows.

<4-1> 입자 크기 분포<4-1> Particle size distribution

GCS-g-DEAP/BSA 복합체의 물리화학적 특성을 알아보기 위하여, 우선, He-Ne 레이저 빔이 구비된 Zetasizer 3000 (Malvern Instruments, USA)을 이용하여 633nm의 파장 및 90°의 고정된 산란각에서, 상기 GCS-g-DEAP/BSA 복합체(pH 6.0)의 입자 크기 분포를 PBS 용액에서 측정하였다.In order to investigate the physicochemical properties of the GCS- g- DEAP / BSA complexes, a Zetasizer 3000 (Malvern Instruments, USA) equipped with a He-Ne laser beam was used at a wavelength of 633 nm and a fixed scattering angle of 90 ° , And the particle size distribution of the GCS- g- DEAP / BSA complex (pH 6.0) was measured in PBS solution.

그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, GCS-g-DEAP/BSA 복합체의 평균 입자 크기는 GCS-g-DEAP:BSA의 중량비에 따라 변화하였으며, GCS-g-DEAP:BSA = 0.5:1일 때 평균 입자 크기는 약 250nm, GCS-g-DEAP:BSA = 4:1일 때 평균 입자 크기는 약 5.2㎛로 나타났다. 이러한 결과를 통해 GCS-g-DEAP의 중량비가 증가함에 따라 입자 사이의 이온성 결합의 정도가 증가하는 것을 알 수 있었다.
As a result, as shown in FIG. 2, the average particle size of -DEAP GCS- g / BSA conjugate GCS- g -DEAP: was changed according to the weight ratio of BSA, GCS- g -DEAP: BSA = 0.5: 1 be when The average particle size was about 250 nm, and when GCS- g- DEAP: BSA = 4: 1, the average particle size was about 5.2 μm. These results show that the degree of ionic bond between particles increases with increasing the weight ratio of GCS- g- DEAP.

<4-2> 제타 전위(<4-2> Zeta potential ( zetazeta potentialpotential ) 측정) Measure

GCS-g-DEAP/BSA 복합체의 제타 전위 변화는 Zetasizer 3000을 사용하여 측정하였다. 테스트 전에, 상기 GCS-g-DEAP/BSA 복합체를 1시간 동안 실온에서 안정화시켰다.The zeta potential change of the GCS- g- DEAP / BSA complex was measured using a Zetasizer 3000. Prior to testing, the GCS- g- DEAP / BSA complex was stabilized at room temperature for 1 hour.

그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, GCS-g-DEAP/BSA 복합체의 제타 전위는 GCS-g-DEAP의 중량 비율이 증가함에 따라 -6.1mV에서 +5.2mV로 변화하였다. 이러한 결과는 pH 6.0에서 BSA로부터 발생하는 음의 제타전위가 GCS-g-DEAP의 중량 비율이 증가함에 따라 상쇄됨을 의미한다.
As a result, the zeta potential, GCS- -DEAP g / BSA conjugate as shown in Fig. 3 was changed from -6.1mV as the weight ratio of GCS- g -DEAP increased to + 5.2mV. These results indicate that the negative zeta potential from BSA at pH 6.0 is offset by increasing the weight ratio of GCS- g- DEAP.

<< 실시예Example 5> 5>

GCSGCS -- gg -- DEAPDEAP // BSABSA 나노겔의Nano-gel 특성 characteristic

상기 <실시예 4>에서 제조한 수용액 내에서 자기조립된(self-assembled) GCS-g-DEAP/BSA 나노겔의 물리화학적 특성을 살펴보기 위하여, 다음과 같이 입자 크기 분포 및 형태의 변화를 측정하였다.
In order to examine the physicochemical properties of the self-assembled GCS- g- DEAP / BSA nanogel in the aqueous solution prepared in Example 4, the following changes in particle size distribution and morphology were measured Respectively.

<5-1> 입자 크기 분포<5-1> Particle size distribution

He-Ne 레이저 빔이 구비된 Zetasizer 3000 (Malvern Instruments, USA)을 이용하여 633nm의 파장 및 90°의 고정된 산란각에서, 상기 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔의 평균 입자 크기를 pH 7.4의 PBS(150mM) 용액에서 측정하였다. G- DEAP / BSA nanogels at a wavelength of 633 nm and a fixed scattering angle of 90 degrees using a Zetasizer 3000 (Malvern Instruments, USA) equipped with a He-Ne laser beam at a pH of 7.4 PBS (150 mM) solution.

그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, pH 6.0에서 BSA에 대한 프로톤화된 DEAP 블록의 전기적 상호작용 대신에 pH 7.4에서는 BSA 주변의 deprotonated DEAP 블록들 사이의 소수성 상호작용이 발생하여 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔의 입자 크기는 100 ~ 150nm 정도로 GCS-g-DEAP/BSA 복합체에 비해 감소하는 것으로 나타났다.As a result, as shown in Fig. 4, at pH 6.0, hydrophobic interaction between deprotonated DEAP blocks around BSA occurred at pH 7.4 instead of electrical interaction of protonated DEAP block to BSA at pH 6.0, resulting in GCS- g- DEAP / BSA nanogels have a particle size of 100-150 nm which is lower than that of the GCS- g- DEAP / BSA complex.

<5-2> 형태학적 관찰<5-2> Morphological observation

pH 7.4(150mM PBS)에서 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔(GCS-g-DEAP 0.1mg/ml, BSA 0.1mg/ml, GCS-g-DEAP:BSA = 1:1 (중량%))의 형태는 Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM, Hitachi s-4800, Japan)을 이용하여 확인하였다. 이때, FE-SEM 샘플은 PBS 150mM에 희석한 나노겔을 pH 7.4에서 슬라이드 글라스 위에 캐스팅(casting)하여 준비하였으며, 이를 진공에서 건조하였다. 상기 샘플의 형태는 FE-SEM으로 이미지화하였다. g- DEAP / BSA nanogel (GCS- g- DEAP 0.1 mg / ml, BSA 0.1 mg / ml, GCS- g- DEAP: BSA = 1: 1 (wt%)) in pH 7.4 (150 mM PBS) The morphology was confirmed using a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM, Hitachi s-4800, Japan). At this time, the FE-SEM sample was prepared by casting a nanogel diluted in PBS 150 mM on a slide glass at pH 7.4, and drying it in a vacuum. The morphology of the sample was imaged by FE-SEM.

그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, GCS-g-DEAP/BSA 나노겔은 불규칙한 형상을 나타내었다.
As a result, as shown in Fig. 5, the GCS- g- DEAP / BSA nanogel showed an irregular shape.

<5-3> <5-3> BSABSA 방출 테스트 Emission test

150mM PBS(pH 7.4) 용액 내에서 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔(GCS-g-DEAP 0.1mg/ml, BSA 0.1mg/ml, GCS-g-DEAP:BSA = 1:1(중량%))로부터 BSA의 방출은 spectrofluorometer(Shimadzu RF-5301PC, Japan)를 사용하여 측정하였다. G- DEAP / BSA nanogel (GCS- g- DEAP 0.1 mg / ml, BSA 0.1 mg / ml, GCS- g- DEAP: BSA = 1: 1 (wt.%)) In 150 mM PBS ) Was measured using a spectrofluorometer (Shimadzu RF-5301PC, Japan).

즉, 나노겔 용액(equivalent BSA 1 mg/ml)이 포함된 투석막 튜브(Spectra/Por MWCO 100K)를 150mM PBS 용액(pH 7.4) 10ml를 함유하는 바이알(vial)에 침지시키고, 37℃에서 기계적 진동(120 rev./min)하에 BSA 방출 테스트를 수행하였다. GCS-g-DEAP/BSA 나노겔로부터 방출되는 BSA의 농도는 HPLC를 통해 분석하였으며, BSA 방출 패턴은 zero-order kinetics에 따라 시간 함수로 나타내었다.That is, a dialysis membrane tube (Spectra / Por MWCO 100K) containing a nano-gel solution (equivalent BSA 1 mg / ml) was immersed in a vial containing 10 ml of a 150 mM PBS solution (pH 7.4) (120 rev./min). The concentration of BSA released from GCS- g- DEAP / BSA nanogels was analyzed by HPLC and the BSA emission pattern was expressed as a function of time according to zero-order kinetics.

그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, 82%의 BSA가 pH 7.4에서 48시간 동안 점진적으로 방출되는 것으로 나타났다.
As a result, as shown in Fig. 6, 82% of the BSA was gradually released at pH 7.4 for 48 hours.

<< 실시예Example 6> 6>

단백질 전달 효율 테스트Protein transfer efficiency test

<6-1> 세포배양<6-1> Cell culture

인간 상피성 난소암(epithelial carcinoma) HeLa 세포(한국 세포주 은행)를 1% 페니실린-스트렙토마이신, 및 10% FBS를 함유하는 DMEM/PBS 배지를 사용하여 습식 배양기로 37℃ 및 5% CO2 공기 조건 하에서 유지하였다. 테스트 전에, 단일층으로 성장하고 있는 상기 세포들을(1×106 cells/ml) 0.25%(w/v) 트립신/0.03%(w/v) EDTA 용액을 이용하여 트립신처리(trypsinization)함으로써 수득하였다. DMEM 배지(200㎕)에 부착되어 있는 HeLa 세포들을 6-웰 플레이트에 씨딩하고, 체외(in vitro) 세포 테스트 전에 24시간 동안 배양하였다.
Human epithelial carcinoma HeLa cells (Korean Cell Line Bank) were cultured in a wet incubator in DMEM / PBS medium containing 1% penicillin-streptomycin and 10% FBS at 37 ° C and 5% CO 2 air condition Lt; / RTI &gt; Prior to testing, the cells growing in a single layer were obtained by trypsinization with (1 x 106 cells / ml) 0.25% (w / v) trypsin / 0.03% (w / v) EDTA solution . HeLa cells attached to DMEM medium (200 [mu] l) were seeded in 6-well plates and cultured for 24 hours before in vitro cell testing.

<6-2> 형광 현미경 분석<6-2> Fluorescence microscopy analysis

GCS-g-DEAP/BSA 나노겔(equivalent BSA 10㎍/ml) 또는 free BSA(10 ㎍/ml)에 의한 HeLa 세포(1×103 cells/ml)에서 BSA의 축적의 상이한 양을, 형광 현미경(λex 494nm 및 λem 520nm, E-SCOPE 1500F)을 이용하여 관찰하였다. 이때, HeLa 세포에서 BSA의 분포를 시각적으로 관찰하기 위하여, 5mM 붕산염 버퍼(pH 7.4) 하에 실온에서 1시간 동안 BSA(150mg)에 FITC(15mg)를 표지하고, 투석막 백(Spectra/Por MWCO 15K)을 사용하여 침지시켜 친액성화(lyophilization)하였다.Different amounts of BSA accumulation in HeLa cells (1 x 10 3 cells / ml) by GCS- g- DEAP / BSA nanogel (equivalent BSA 10 μg / ml) or free BSA (10 μg / ml) (? ex 494 nm and? em 520 nm, E-SCOPE 1500F). To observe the distribution of BSA in HeLa cells, FITC (15 mg) was labeled with BSA (150 mg) for 1 hour at room temperature under a 5 mM borate buffer (pH 7.4), and dialyzed bags (Spectra / Por MWCO 15K) And lyophilization was performed.

GCS-g-DEAP/BSA 나노겔 또는 free BSA를 처리한 세포를 1시간 동안 배양한 후, 상기 세포들을 PBS(pH 7.4)로 3회 세척하고, PBS에서 실온에서 10분 동안 1% 포름알데히드로 고정시켰다. 이후, 커버 슬립을 anti-fade mounting media (5% N-프로필 갈레이트, 47.5% 글리세롤 및 47.5% Tris-HCl, pH 8.4)의 점적으로 현미경 슬라이드 상에 마운팅하여 형광 포토 블리칭(bleaching)을 감소시켰다.Cells treated with GCS- g- DEAP / BSA nanogel or free BSA were incubated for 1 hour, then the cells were washed three times with PBS (pH 7.4) and incubated with 1% formaldehyde in PBS for 10 minutes at room temperature Lt; / RTI &gt; The cover slip was then mounted on a microscope slide with a dot of anti-fade mounting media (5% N-propyl gallate, 47.5% glycerol and 47.5% Tris-HCl, pH 8.4) to reduce fluorescence photobleaching .

pH 7.4에서 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔 또는 free BSA로 처리된 HeLa 세포의 형광 이미지를 도 7에 나타내었으며, 세포에서의 상기 BSA 농도는 FIFC가 결합된 BSA의 녹색 형광 강도를 통해 관찰되었다.The fluorescence image of HeLa cells treated with GCS- g- DEAP / BSA nanogel or free BSA at pH 7.4 is shown in FIG. 7, and the BSA concentration in the cells was observed through the green fluorescence intensity of the FIFC-bound BSA .

그 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이, HeLa 세포에 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔을 처리한 경우 free BSA를 처리한 경우보다 형광 강도가 강하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
As a result, as shown in Fig. 7, it was confirmed that fluorescence intensity of HeLa cells treated with GCS- g- DEAP / BSA nanogel was stronger than that of free BSA treatment.

<6-3> <6-3> 유세포Flow cell 분석 analysis

BSA의 세포내 흡수(cellular uptake)를 FACSCaliburTM Flow Cytometer(Becton Dickinson, USA)를 사용하여 확인하였다. 분석을 위해 BSA는 FITC로 표지하였다.Cellular uptake of BSA was confirmed using a FACSCalibur Flow Cytometer (Becton Dickinson, USA). BSA was labeled with FITC for analysis.

먼저, DMEM 배지에서 HeLa 세포(1×103 cells/ml)를 6-웰 플레이트로 분주하였다. 다음으로 HeLa 세포에 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔(equivalent BSA 1㎍/ml) 또는 free BSA(1㎍/ml)을 처리하고 pH 7.4에서 1시간 동안 배양한 후, 상기 세포들을 PBS로 3회 세척하고, 0.25%(w/v) 트립신/0.03%(w/v) EDTA 용액을 이용하여 트립신처리(trypsinization)함으로써 수득하였다. 이렇게 얻은 세포 용액을 1% 포름알데히드로 고정한 후 Flow Cytometer로 분석하였다.First, HeLa cells (1 × 10 3 cells / ml) were dispensed into 6-well plates in DMEM medium. Next, HeLa cells were treated with GCS- g- DEAP / BSA nanogel (equivalent BSA 1 μg / ml) or free BSA (1 μg / ml) for 1 hour at pH 7.4, Washed once and trypsinized using a 0.25% (w / v) trypsin / 0.03% (w / v) EDTA solution. The cell solution thus obtained was fixed with 1% formaldehyde and analyzed by Flow Cytometer.

그 결과, 도 8에 나타낸 바와 같이, free BSA의 경우 비효율적인 세포내 흡수 능력을 보여주는 반면, GCS-g-DEAP/BSA 나노겔의 경우 액체상 세포 흡수작용(pinocytosis)에 의한 세포내 흡수를 증가시키는 것을 알 수 있었다.
As a result, as shown in FIG. 8, free BSA showed inefficient intracellular uptake ability whereas GCS- g- DEAP / BSA nano-gel increased intracellular uptake by pinocytosis .

<< 실시예Example 7> 7>

inin vivovivo 에서 in GCSGCS -- gg -- DEAPDEAP // BSABSA 의 효과Effect of

<7-1> 실험동물(&Lt; 7-1 > AnimalAnimal carecare ))

In vivo 실험에서는 4~6주령 암컷 누드마우스(BALB/c nu/nu mice, Institute of Medical Science, Tokyo)를 사용하였으며, 누드마우스는 한국의 연세대학교 동물 윤리 심의 위원회(Institutional Animal Care and Use Committee:IACUC)에서 승인된 프로토콜의 가이드라인에 따라 관리되었다.
In In vivo experiments, female nude mice (BALB / c nu / nu mice, Institute of Medical Science, Tokyo) were used at 4-6 weeks of age and nude mice were used at the Institutional Animal Care and Use Committee of IACUC ) In accordance with the approved protocol guidelines.

<7-2> <7-2> inin vivovivo 형광 이미지 분석 Fluorescence image analysis

본 발명자들은 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔의 약학적인 적용을 평가하기 위하여, HeLa 암세포가 주입된 BALB/c nu/nu 암컷 마우스 모델을 이용하여 in vivo 효능을 시험하였다.The inventors have GCS- -DEAP g / BSA In order to evaluate the pharmaceutical application of the nano-gel, using a BALB / c nu / nu female mice model the HeLa cancer cells implanted in vivo efficacy was tested.

in vivo 형광 이미지를 얻기 위해 다음과 같이 형광 염료인 클로린 e6(Ce6)을 BSA에 결합시켰다. DMSO(1ml)에서 DCC(25mg) 및 NHS(30mg)로 전활성화시킨 형광 염료 Ce6(25mg)를 BSA(250mg)에 PBS(100ml, pH 7.4) 및 실온 조건에서 한 방울씩 첨가하고, 4시간 동안 저어주었다. 이 용액을 여과하여 디사이클로헥실우레아(DCU)를 제거한 후, 투석막 백(Spectra/Por MWCO 1K)을 사용하여 침지시켜 친액성화(lyophilization)하였다. in To obtain a vivo fluorescence image, the fluorescent dye, chlorine e6 (Ce6), was bound to BSA as follows. To the 250 mg of BSA was added dropwise a solution of the fluorescent dye Ce6 (25 mg) preactivated with DCC (25 mg) and NHS (30 mg) in DMSO (1 ml) at room temperature under PBS (100 ml) I poured it. The solution was filtered to remove dicyclohexylurea (DCU) and then lyophilized by immersion in a dialysis bag (Spectra / Por MWCO 1K).

본격적인 실험을 위하여 in vivo 동물 모델에서 HeLa 암세포를 PBS(pH 7.4, ion strength: 0.15) 배지에 현탁하여 1×106 cells를 피하 주사하여 암컷 누드마우스에 주입하였다. 이후, 종양 부피가 20mm3이 될 때, Ce6이 표지된 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔(equivalent BSA 1 mg/kg body) 또는 Ce6이 표지된 free BSA(1 mg/kg body)를 HeLa 종양 누드마우스의 꼬리 정맥을 통해 주사하였다. Cmount lens 및 장파장 투과 필터(600-700nm; Omega Optical, USA)가 준비된 12-비트 CCD 카메라 (Image Station 4000 MM; Kodak, New Haven, CT)를 사용하여 누드마우스의 형광 이미지를 측정하였다. 이때, 형광 이미지는 15시간 동안 관찰하였다. For the full-scale experiment in vivo In animal models, HeLa cancer cells were suspended in PBS (pH 7.4, ion strength: 0.15) medium and injected subcutaneously into female nude mice at 1 × 10 6 cells. Then, when the tumor volume become 20mm 3, the Ce6 the HeLa tumor labeled GCS- -DEAP g / BSA nanogels (equivalent BSA 1 mg / kg body ) or free BSA (1 mg / kg body ) of the cover Ce6 And injected through the tail vein of a nude mouse. A fluorescent image of a nude mouse was measured using a 12-bit CCD camera (Image Station 4000 MM; Kodak, New Haven, CT) equipped with a Cmount lens and a long wavelength transmission filter (600-700 nm; Omega Optical, USA). At this time, fluorescent images were observed for 15 hours.

그 결과, 도 9에 나타낸 바와 같이, 각종 케이스에 대한 in vivo 형광 강도에서 뚜렷한 차이를 나타내는 것을 확인하였다. As a result, as shown in Figure 9, in various cases for vivo fluorescence intensity.

GCS-g-DEAP/BSA 나노겔을 누드마우스에 정맥내 투여하고 30분 후에 형광 이미지를 획득한 결과, 도 9(a)에 나타낸 바와 같이 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔(equivalent BSA 1 mg/Kg body)을 투여한 경우 free BSA(1 mg/Kg body)의 투여에서 나타나는 결과와 비교하여 종양 부위에서 강한 형광 신호가 나타났으며, 이는 종양부위에 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔이 높게 축적되었기 때문인 것으로 사료되었다. GCS-g-DEAP/BSA 나노겔의 EPR(enhanced permeation and retention)효과는 종양에서 BSA의 수준을 증가시키는데 기여할지도 모른다. GAG- g- DEAP / BSA nanogels were intravenously administered to nude mice and fluorescence images were obtained 30 minutes later. As a result, GCS- g- DEAP / BSA nanogels (equivalent BSA 1 mg / Kg body) showed a strong fluorescence signal at the tumor site as compared to the result of administration of free BSA (1 mg / Kg body), indicating that GCS- g- DEAP / BSA nanogel It is thought that it is because it is accumulated high. The enhanced permeation and retention (EPR) effect of GCS- g- DEAP / BSA nanogels may contribute to increasing the level of BSA in tumors.

또한, 나아가 도 9(b)는 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔이 15시간 동안 종양 부위에서 끊임없이 지속되는 형광 신호를 방출한다는 것을 나타낸다. 특이한 표적 모이어티(moieties)에 결합될 때, 이 단백질을 운반하는 시스템 다양한 질병 상태의 효과적인 치료를 위한 중대한 가능성을 가지고 있을 지도 모른다.Further, FIG. 9 (b) further shows that the GCS- g- DEAP / BSA nanogel emits a fluorescent signal that continuously lasts for 15 hours at the tumor site. When conjugated to specific target moieties, the system carrying this protein may have great potential for effective treatment of various disease states.

또한, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔은 15시간 동안 종양 부위에서 끊임없이 지속되는 형광 신호를 방출하는 것으로 나타났다.
In addition, as shown in Fig. 9 (b), the GCS- g- DEAP / BSA nanogel was shown to emit a continuous fluorescence signal at the tumor site for 15 hours.

최종적으로 상기와 같은 결과들을 통해 본 발명에 따른 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔은 단백질 캡슐화를 위한 최적 용량과 체내에서 명확한 단백질 운반 능력을 갖고 있으며, 이러한 GCS-g-DEAP/BSA 나노겔이 표적 부위로 높은 분자량의 단백질의 운반하는데 효율적으로 이용될 수 있음을 알 수 있었다.
Finally, GCS- g- DEAP / BSA nanogels according to the present invention have an optimal capacity for protein encapsulation and a clear protein transport capacity in the body, and the GCS- g- DEAP / BSA nanogel It can be efficiently used to transport a high molecular weight protein to a target site.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (12)

생체적합성 고분자를 용매에 용해시키는 단계(단계 1);
상기 생체적합성 고분자가 용해된 용액에 3-디에틸아미노프로필 이소티오시아네이트(DEAP)를 첨가하여 상기 생체적합성 고분자의 아민기와 상기 3-디에틸아미노프로필 이소티오시아네이트의 이소티오시아테이트기를 결합시키는 단계(단계 2);
상기 결합되어 합성된 물질을 투석 및 동결 건조하여, DEAP 코어 영역 및 생체적합성 고분자 쉘 영역으로 형성되는 나노겔을 자가조립으로 제조하는 단계(단계 3);
상기 단계 3에서 얻은 나노겔과 pH 5.5-6.5에서 음전하를 띄는 단백질 약물을 pH 5.5 ~ 6.5의 수용액에서 반응시켜, pH 5.5-6.5의 약산성 환경에서 DEAP 코어 영역이 양전하를 띄도록 하여 소수성결합 약화를 유도함과 동시에 상기 단백질 약물이 음전하를 띄도록 유도하여, 양전하를 띄는 DEAP 코어 영역에 음전하를 띄는 단백질 약물이 이온결합된 복합체를 형성하는 단계(단계 4); 및
상기 단계 4에서 얻은 복합체를 원심분리한 후 침전물을 다시 pH 7.4 ~ 8.0의 수용액에서 반응시켜, 나노겔의 DEAP 코어 영역의 전하를 중성화하여 소수성결합을 유도하여, 단백질 약물이 봉입된 나노겔을 제조하는 단계(단계 5);
를 포함하여 제조되는 단백질 약물 전달용 나노겔:
(상기 단계 4의 pH 5.5-6.5에서 음전하를 띄는 단백질 약물은,
소혈청알부민(BSA), 페그필그라스팀(Pegfilgrastim), 인터류킨-6(IL-6), 인슐린(insulin), 사람생장호르몬(hGH), 사람혈청알부민(HSA), 아스파라긴 분해효소(Asparaginase), 아데노신 탈아미노효소(Adenosine deaminase), 레피루딘(Lepirudin), 도나아제 알파(Dornase Alfa), 디니류킨 디프티톡스(Denileukin diftitox), 비발리루딘(Bivalirudin), 페그인터페론 알파-2a(Peginterferon alfa-2a), 사그라모스팀(Sargramostim), 아나킨라(Anakinra), 콜라겐 분해효소(Collagenase), 페가스파가제(Pegaspargase), 히알루로니다아제(Hyaluronidase), 페그비소만트(Pegvisomant), 스트렙토키나제(Streptokinase), 필그라스팀(Filgrastim), 응고인자 IX(Coagulation Factor IX), 아갈시다제 베타(Agalsidase beta), 옥시토신(Oxytocin) 및 엔푸비르티드(Enfuvirtide)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다).
Dissolving the biocompatible polymer in a solvent (step 1);
3-diethylaminopropyl isothiocyanate (DEAP) is added to a solution in which the biocompatible polymer is dissolved to bond the amine group of the biocompatible polymer to the isothiocyanate group of the 3-diethylaminopropyl isothiocyanate (Step 2);
Dialyzing and lyophilizing the combined and synthesized material to prepare a nanogel formed by the DEAP core region and the biocompatible polymer shell region (Step 3);
The nanoparticles obtained in step 3 and the protein drug negatively charged at pH 5.5-6.5 were reacted in an aqueous solution of pH 5.5 to 6.5 to make the DEAP core region positively charged in a weakly acidic environment of pH 5.5-6.5, Inducing the protein drug to be negatively charged to form an ion-bound complex of a protein drug negatively charged in the positively charged DEAP core region (step 4); And
The complex obtained in the step 4 was centrifuged and the precipitate was reacted again in an aqueous solution of pH 7.4 to 8.0 to neutralize the charge of the DEAP core region of the nanogel to induce hydrophobic binding to prepare a nanogel containing the protein drug (Step 5);
&Lt; / RTI &gt; Protein drug delivery nanogels prepared with:
(A protein drug negatively charged at pH 5.5-6.5 of step 4 above,
(BSA), Pegfilgrastim, IL-6, insulin, human growth hormone (hGH), human serum albumin (HSA), asparaginase, Adenosine deaminase, Lepirudin, Dornase Alfa, Denileukin diftitox, Bivalirudin, Peginterferon alfa-2a (Peginterferon alfa-2a Pegaspargase, Hyaluronidase, Pegvisomant, Streptokinase (Streptokinase), Streptococcus pneumoniae (Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Streptokinase, Filgrastim, Coagulation Factor IX, Agalsidase beta, Oxytocin, and Enfuvirtide).
제1항에 있어서,
상기 단계 3에서 얻은 나노겔과 단백질 약물의 혼합비가 0.1:1 내지 10:1인 것을 특징으로 하는 단백질 약물 전달용 나노겔.
The method according to claim 1,
Wherein the mixing ratio of the nano-gel and the protein drug obtained in the step 3 is 0.1: 1 to 10: 1.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 생체적합성 고분자는 글리콜 키토산(glycol chitosan), 히아루론산(hyaluronic acid), 플루란(pullulan), 커드란(curdlan), 펙틴(pectin), 전분(starch), 덱스트란(dextran), 키토산(chitosan), 폴리-L-라이신 및 폴리아스파르트산으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 단백질 약물 전달용 나노겔.
The method according to claim 1,
The biocompatible polymer may be selected from the group consisting of glycol chitosan, hyaluronic acid, pullulan, curdlan, pectin, starch, dextran, chitosan, , Poly-L-lysine, and polyaspartic acid.
제4항에 있어서,
상기 생체적합성 고분자는 글리콜 키토산(glycol chitosan)인 것을 특징으로 하는 단백질 약물 전달용 나노겔.
5. The method of claim 4,
Wherein the biocompatible polymer is glycol chitosan. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 8. &lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서,
상기 3-디에틸아미노프로필 이소티오시아네이트는 생체적합성 고분자의 1차 아민 하나당 0.1 ~ 1개로 치환되는 것을 특징으로 하는 단백질 약물 전달용 나노겔.
The method according to claim 1,
Wherein the 3-diethylaminopropyl isothiocyanate is substituted with 0.1 to 1 per primary amine of the biocompatible polymer.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단백질 약물 전달용 나노겔의 입자 크기는 100 ~ 4000nm인 것을 특징으로 하는 단백질 약물 전달용 나노겔.
The method according to claim 1,
Wherein the particle size of the protein drug delivery nanogel is 100 to 4000 nm.
생체적합성 고분자를 용매에 용해시키는 단계(단계 1);
상기 생체적합성 고분자가 용해된 용액에 3-디에틸아미노프로필 이소티오시아네이트(DEAP)를 첨가하여 상기 생체적합성 고분자의 아민기와 상기 3-디에틸아미노프로필 이소티오시아네이트의 이소티오시아테이트기를 결합시키는 단계(단계 2);
상기 결합되어 합성된 물질을 투석 및 동결 건조하여, DEAP 코어 영역 및 생체적합성 고분자 쉘 영역으로 형성되는 나노겔을 자가조립으로 제조하는 단계(단계 3);
상기 단계 3에서 얻은 나노겔과 pH 5.5-6.5에서 음전하를 띄는 단백질 약물을 pH 5.5 ~ 6.5의 수용액에서 반응시켜, pH 5.5-6.5의 약산성 환경에서 DEAP 코어 영역이 양전하를 띄도록 하여 소수성결합 약화를 유도함과 동시에 상기 단백질 약물이 음전하를 띄도록 유도하여, 양전하를 띄는 DEAP 코어 영역에 음전하를 띄는 단백질 약물이 이온결합된 복합체를 형성하는 단계(단계 4); 및
상기 단계 4에서 얻은 복합체를 원심분리한 후 침전물을 다시 pH 7.4 ~ 8.0의 수용액에서 반응시켜, 나노겔의 DEAP 코어 영역의 전하를 중성화하여 소수성결합을 유도하여, 단백질 약물이 봉입된 나노겔을 제조하는 단계(단계 5);를 포함하고,
상기 pH 5.5-6.5에서 음전하를 띄는 단백질 약물은 소혈청알부민(BSA), 페그필그라스팀(Pegfilgrastim), 인터류킨-6(IL-6), 인슐린(insulin), 사람생장호르몬(hGH), 사람혈청알부민(HSA), 아스파라긴 분해효소(Asparaginase), 아데노신 탈아미노효소(Adenosine deaminase), 레피루딘(Lepirudin), 도나아제 알파(Dornase Alfa), 디니류킨 디프티톡스(Denileukin diftitox), 비발리루딘(Bivalirudin), 페그인터페론 알파-2a(Peginterferon alfa-2a), 사그라모스팀(Sargramostim), 아나킨라(Anakinra), 콜라겐 분해효소(Collagenase), 페가스파가제(Pegaspargase), 히알루로니다아제(Hyaluronidase), 페그비소만트(Pegvisomant), 스트렙토키나제(Streptokinase), 필그라스팀(Filgrastim), 응고인자 IX(Coagulation Factor IX), 아갈시다제 베타(Agalsidase beta), 옥시토신(Oxytocin) 및 엔푸비르티드(Enfuvirtide)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단백질 약물 전달용 나노겔의 제조방법.
Dissolving the biocompatible polymer in a solvent (step 1);
3-diethylaminopropyl isothiocyanate (DEAP) is added to a solution in which the biocompatible polymer is dissolved to bond the amine group of the biocompatible polymer to the isothiocyanate group of the 3-diethylaminopropyl isothiocyanate (Step 2);
Dialyzing and lyophilizing the combined and synthesized material to prepare a nanogel formed by the DEAP core region and the biocompatible polymer shell region (Step 3);
The nanoparticles obtained in step 3 and the protein drug negatively charged at pH 5.5-6.5 were reacted in an aqueous solution of pH 5.5 to 6.5 to make the DEAP core region positively charged in a weakly acidic environment of pH 5.5-6.5, Inducing the protein drug to be negatively charged to form an ion-bound complex of a protein drug negatively charged in the positively charged DEAP core region (step 4); And
The complex obtained in the step 4 was centrifuged and the precipitate was reacted again in an aqueous solution of pH 7.4 to 8.0 to neutralize the charge of the DEAP core region of the nanogel to induce hydrophobic binding to prepare a nanogel containing the protein drug (Step 5)
The protein drug negatively charged at pH 5.5-6.5 is selected from the group consisting of BSA, Pegfilgrastim, IL-6, insulin, hGH, (HSA), asparaginase, adenosine deaminase, Lepirudin, Dornase Alfa, Denileukin diftitox, Bivalirudin, Peginterferon alfa-2a, Sargramostim, Anakinra, Collagenase, Pegaspargase, Hyaluronidase, and Peginterferon alfa- Pegvisomant, Streptokinase, Filgrastim, Coagulation Factor IX, Agalsidase beta, Oxytocin, and Enfuvirtide. ) &Lt; / RTI &gt; Method for producing a nano-gels for protein drug delivery to a.
제9항에 있어서,
상기 생체적합성 고분자 1 단위체 당 3-디에틸아미노프로필 이소티오시아네이트를 1 ~ 3몰로 첨가하는 것을 특징으로 하는 단백질 약물 전달용 나노겔의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The method for producing a protein drug delivery nanogel according to claim 1, wherein 3 to 6 mol of 3-diethylaminopropyl isothiocyanate is added per 1 unit of the biocompatible polymer.
삭제delete 삭제delete
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