KR101774345B1 - Calcification targeting near-infrared fluorophore - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 생체 내 석회화를 선택적으로 표적화 및 이미징하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for selectively targeting and imaging in vivo calcification.
석회화 (calcification)란 칼슘이 과도하게 침착돼 몸의 조직이나 기관이 돌처럼 단단해지는 것이다.Calcification is the overgrowth of calcium that makes the body's tissues or organs hard like stones.
뼈가 아닌 다른 조직 내 석회화 현상은 암의 조기진단에 있어서 중요한 단서가 된다. 즉, 마이크로 스케일의 석회화 현상은 암 발생의 지시자 역할을 하고 있어, 사전에 석회화 조직을 검출하는 것이 매우 중요하다.Calcification of tissues other than bone is an important clue to the early diagnosis of cancer. In other words, the microscale calcification phenomenon plays a role of the indicator of cancer development, and it is very important to detect the calcification tissue in advance.
종래 석회화의 진단은 맘모그라피 (Mammography)로 석회화를 확인하거나, 초음파 영상 및 생검 (biopsy)을 실시하여 양성 석회인지 악성 석회인지를 판별했었다. 그러나 맘모그라피의 경우 인체에 과도하게 X-ray를 조사하게 되고, 압박에 의한 고통을 환자에게 주게 되며, 실시간 영상화가 어렵다는 문제점이 있었고, 초음파 영상의 경우에는, 콘트라스트가 낮고 영상에 노이즈가 많기 때문에 식별성이 떨어짐에 따라 생검용 바늘을 유도하는데 있어서, 석회화 조직이나 병변이 어디인지 정확한 확인이 어렵다는 문제점이 있었다. 따라서, 석회화 조직의 선택적인 탐지가 가능하고 동시에 콘트라스트가 높은 영상을 얻을 수 있는 기술이 절실히 필요한 실정이다.Conventionally, calcification was confirmed by mammography, ultrasound imaging, and biopsy to determine whether it was positive lime or malignant lime. However, in the case of mammography, there is a problem that the human body is excessively irradiated with X-rays, the pain caused by the pressure is given to the patient, and real-time imaging is difficult. In the case of the ultrasound image, the contrast is low and the image has a lot of noise There is a problem in that it is difficult to precisely identify the calcified tissue or lesion in inducing the biopsy needle as the discrimination becomes poor. Therefore, there is an urgent need for techniques capable of selective detection of calcified tissue and simultaneously obtaining images with high contrast.
한편, 최근 질병의 진단에 있어서, 다양한 분자 영상기법이 활용되고 있는데 질병의 조기 진단, 약제 개발, 항암치료, 유전자 내지 줄기세포 치료의 모니터링 등에 활용된다. 또한, 분자 영상은 생체 조직을 손상시키지 않고 반복적으로 영상화할 수 있어 세포 수준의 기초연구가 임상에서 사용될 수 있도록 하는 중개 연구(translational research)의 중요한 부분이다.Recently, a variety of molecular imaging techniques have been utilized in the diagnosis of diseases, such as early diagnosis of diseases, drug development, chemotherapy, gene or stem cell therapy monitoring. Molecular imaging is also an important part of translational research that allows basic imaging at the cellular level to be used in clinical practice because it can be imaged repeatedly without damaging biological tissues.
근적외선 형광물질 (near infrared fluorophore)을 이용한 광학 영상법 (fluorescence imaging)은 민감도, 선택성 및 편리성 측면에서 다른 기법에 비해 월등하다. 근적외선 형광물질이란 700 nm 내지 900 nm 범위의 파장 영역의 빛을 흡수하여 형광을 방출하는 물질을 의미하며, 이 근적외선 파장 영역은 장파장이기 때문에 인체에 무해하며, 조직 투과력이 좋고, 배경 자발광 (background autofluorescence)이 최소화되기 때문에 근적외선 시각화에 활용되고 있다. 근적외선 형광물질을 이용하면 보다 효과적으로 질병을 감지하고 진단할 수 있다. 현재 미국 FDA에 승인되어 임상에 적용되고 있는 근적외선 형광물질로는 1950년대에 개발된 ICG (indocyanine green)가 대표적이다. 그러나 ICG의 경우 상대적인 소수성이 강해 물에 대한 용해성과 발광 효율 (quantum yield)이 좋지 않으며 화학 구조상 다른 물질을 결합시킬 수가 없어, 이를 해결하고자 다양한 염료 회사들이 Cy5.5나 IRDye800CW와 같이 연구용으로 사용되는 근적외선 형광물질들을 판매하고 있으나, 이들에 의해 발생되는 생체내의 비 특이적 결합 (nonspecific binding) 문제가 대두되어 보다 효과적인 근적외선 형광물질의 개발이 요구되고 있다.Fluorescence imaging using near infrared fluorophores is superior to other techniques in terms of sensitivity, selectivity and convenience. The near infrared ray fluorescent substance means a substance which absorbs light in a wavelength range of 700 nm to 900 nm to emit fluorescence. The near infrared ray wavelength range is harmless to the human body because of its long wavelength, good tissue permeability, autofluorescence) is minimized and thus used for near infrared visualization. The use of near-infrared fluorescent materials makes it possible to detect and diagnose diseases more effectively. Indocyanine green (ICG), which was developed in the 1950s, is one of the near infrared fluorescent materials currently approved by the US FDA for clinical use. However, in ICG, the relative hydrophobicity is so strong that the solubility in water and the quantum yield are not good, and it is impossible to combine other materials with chemical structure. To solve this problem, various dye companies are used for research such as Cy5.5 or IRDye800CW Near-infrared fluorescence materials are being marketed. However, nonspecific binding problems arise in the living body, and thus it is required to develop more effective near-infrared fluorescent materials.
이에, 본 발명자들은 뼈를 구성하는 칼슘염뿐 아니라 뼈를 구성하지 않는 다양한 칼슘염 (예컨대, 칼슘 옥살레이트 (Calcium Oxalate))도 탐지할 수 있는 근적외선 형광 탐지자를 최초로 합성하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors completed the present invention by first synthesizing a near-infrared fluorescence detector capable of detecting not only bone salts but also various calcium salts that do not constitute bones (for example, calcium oxalate).
본 발명은 별도의 리간드와 결합하는 단계를 거치지 않아 간편한 탐지자, 조성물 및 방법의 제공을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a simple detector, composition and method without the step of combining with a separate ligand.
본 발명은 비 특이적 결합 문제가 발생하지 않아 석회화의 표적화가 효과적으로 이루어질 수 있는 탐지자, 조성물 및 방법의 제공을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a detector, a composition and a method capable of effectively targeting calcification because nonspecific binding problems do not occur.
본 발명은 석회화 조직의 표적화가 가능하고 동시에 이미징을 할 수 있는 탐지자, 조성물 및 방법의 제공을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a detector, a composition and a method capable of targeting a calcified tissue and capable of imaging at the same time.
본 발명은 석회에 있는 미지의 칼슘염을 구성하는 화합물을 구분할 수 있는 탐지자, 조성물 및 방법의 제공을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a detector, composition and method capable of distinguishing compounds constituting unknown calcium salts in lime.
본 발명은 양성 석회화와 악성 석회화를 판별할 수 있는 탐지자, 조성물 및 방법의 제공을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide detectors, compositions and methods capable of discriminating benign calcification and malignant calcification.
1. 하기 화학식 A로 표시되는 석회화 표적 형광 탐지자:1. A calcified target fluorescence detector represented by the following formula A:
[화학식 A](A)
상기 화학식 A에서 R1은 -COOH, -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고;In Formula (A), R 1 is any one selected from the group consisting of -COOH, -H, -OH and -SO 3 H;
n1은 1 또는 2이다.n1 is 1 or 2;
2. 위 1에 있어서,2. In the above 1,
상기 화학식 A에서 R1이 -COOH인 석회화 표적 형광 탐지자는,A calcified target fluorophore with R < 1 > -COOH in the above formula (A)
칼슘 옥살레이트, 하이드록시아파타이트 및 칼슘 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 탐지하는 것인,Wherein said detection means detects at least one selected from the group consisting of calcium oxalate, hydroxyapatite, and calcium phosphate.
석회화 표적 형광 탐지자.Calcification target fluorescence detector.
3. 위 1에 있어서,3. In above 1,
상기 화학식 A에서 R1이 -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 석회화 표적 형광 탐지자는,In the formula (A), the calcificated target fluorophore, wherein R 1 is any one selected from the group consisting of -OH and -SO 3 H,
하이드록시아파타이트 및 칼슘 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 탐지하는 것인,Hydroxyapatite, and calcium phosphate. ≪ RTI ID = 0.0 >
석회화 표적 형광 탐지자.Calcification target fluorescence detector.
4. 위 1에 있어서,4. In above 1,
상기 화학식 A에서 R1이 -H인 석회화 표적 형광 탐지자는,A calcified target fluorophore with R < 1 > in the formula (A)
하이드록시아파타이트를 탐지하는 것인,Lt; RTI ID = 0.0 > hydroxyapatite. ≪
석회화 표적 형광 탐지자.Calcification target fluorescence detector.
5. 위 1에 있어서,5. In above 1,
상기 형광 탐지자는 신장 결석, 유방 석회, 갑상선 석회 및 혈관 석회로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 탐지하는 것인,Wherein the fluorescence detector detects at least one selected from the group consisting of kidney stones, breast lime, thyroid lime and vascular lime.
석회화 표적 형광 탐지자.Calcification target fluorescence detector.
6. 위 1에 있어서,6. In above 1,
상기 석회화 표적 형광 탐지자는 600 nm 내지 900 nm의 근적외선 파장 영역 내에서 최대로 흡광 및 발광하는 것인,Wherein the calcificated target fluorophore is maximally absorbed and emitted within a near-infrared wavelength range of 600 nm to 900 nm.
석회화 표적 형광 탐지자.Calcification target fluorescence detector.
7. 하기 화학식 B로 표시되는 화합물을 3-브로모프로필 포스폰산과 반응시켜 하기 화학식 C로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및7. A process for preparing a compound represented by the following formula (C) by reacting a compound represented by the formula (B) with 3-bromopropylphosphonic acid; And
하기 화학식 C로 표시되는 화합물을 하기 화학식 D 또는 하기 화학식 E와 반응시키는 단계Reacting a compound represented by the following formula (C) with the following formula (D) or
를 포함하는 하기 화학식 A로 표시되는 석회화 표적 형광 탐지자의 제조방법:A method for preparing a calcified target fluorescent detector represented by the following formula (A)
[화학식 A](A)
상기 화학식 A에서 R1은 -COOH, -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고;In Formula (A), R 1 is any one selected from the group consisting of -COOH, -H, -OH and -SO 3 H;
n1은 1 또는 2이다.n1 is 1 or 2;
[화학식 B][Chemical Formula B]
[화학식 C] ≪ RTI ID = 0.0 &
상기 화학식 B 및 C에서 R2는 -COOH, -H, -OH 또는 -SO3H이다.In the above formulas B and C, R 2 is -COOH, -H, -OH or -SO 3 H.
[화학식 D][Chemical Formula D]
[화학식 E](E)
8. 하기 화학식 A로 표시되는 화합물을 포함하는 석회화 형광 영상용 조성물:8. A composition for calcified fluorescence imaging comprising a compound represented by the following formula (A): < EMI ID =
[화학식 A](A)
상기 화학식 A에서 R1은 -COOH, -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고;In Formula (A), R 1 is any one selected from the group consisting of -COOH, -H, -OH and -SO 3 H;
n1은 1 또는 2이다.n1 is 1 or 2;
9. 위 8에 있어서,9. In above 8,
상기 화학식 A에서 R1이 -COOH 인 화합물; 및A compound wherein R 1 is -COOH in the above formula (A); And
상기 화학식 A에서 R1이 -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 화합물을 포함하는,Wherein in Formula (A), R 1 is at least any one selected from the group consisting of -H, -OH and -SO 3 H,
석회화 형광 영상용 조성물.Compositions for calcified fluorescence imaging.
10. 위 8 또는 9에 있어서,10. The method of
상기 석회화 형광 영상용 조성물은 식염수, 인산칼륨 완충액, 링거액 및 증류수로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함하는,Wherein the composition for calcified fluorescence imaging further comprises at least one selected from the group consisting of saline, potassium phosphate buffer, Ringer's solution and distilled water.
석회화 형광 영상용 조성물.Compositions for calcified fluorescence imaging.
11. 하기 화학식 A로 표시되는 화합물을 포함하는 조성물을 검체에 주사하는 단계를 포함하는 석회화 시각화 방법:11. A method of calcification visualization comprising the step of injecting a composition comprising a compound represented by the following formula A into a sample:
[화학식 A](A)
상기 화학식 A에서 R1은 -COOH, -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고;In Formula (A), R 1 is any one selected from the group consisting of -COOH, -H, -OH and -SO 3 H;
n1은 1 또는 2이다.n1 is 1 or 2;
12. 위 11에 있어서,12. The method of
상기 화학식 A에서 R1이 -COOH 인 화합물; 및A compound wherein R 1 is -COOH in the above formula (A); And
상기 화학식 A에서 R1이 -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 화합물Wherein in Formula A, R 1 is at least any one selected from the group consisting of -H, -OH, and -SO 3 H
을 포함하는 조성물을 주사하는 단계를 포함하는,≪ / RTI >
석회화 시각화 방법.Calcification visualization method.
13. 위 11 또는 12에 있어서,13. The method of
상기 조성물은 300 nmol/kg 내지 500 nmol/kg의 투여량으로 정맥 또는 복강주사 되는 것인,Wherein said composition is intravenously or intraperitoneally administered at a dose of 300 nmol / kg to 500 nmol / kg.
석회화 시각화 방법.Calcification visualization method.
14. 위 11 또는 12에 있어서,14. The method of
상기 조성물은 식염수, 인산칼륨 완충액, 링거액 및 증류수로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것인,Wherein the composition further comprises at least one selected from the group consisting of saline, potassium phosphate buffer, Ringer's solution and distilled water.
석회화 시각화 방법.Calcification visualization method.
본 발명에 따른 탐지자 및 조성물은 비 특이적 결합 문제가 발생하지 않아 효과적으로 석회화를 탐지할 수 있다.Detectors and compositions according to the present invention can detect calcification effectively because nonspecific binding problems do not occur.
본 발명에 따른 탐지자, 조성물 및 방법은 높은 해상도로 석회화를 탐지할 수 있다.Detectors, compositions and methods according to the present invention are capable of detecting calcification at high resolution.
본 발명에 따른 탐지자 및 조성물은 석회화를 발생시키는 다양한 종류의 화합물을 선택적으로 탐지할 수 있다.Detectors and compositions according to the present invention can selectively detect various types of compounds that cause calcification.
본 발명에 따른 탐지자, 조성물 및 방법은 피실험체의 체내에 존재하는 석회를 근적외선 형광으로 이미징 할 수 있다.The detectors, compositions and methods according to the present invention are capable of imaging near-infrared fluorescence of lime present in the body of a subject.
본 발명에 따른 탐지자, 조성물 및 방법은 석회를 구성하는 미지의 칼슘염이 어떤 화합물인지 확인할 수 있다.DETAILS, COMPOSITIONS AND METHODS OF THE INVENTION DETERMINING WHAT IS THE UNKNOWN CALCIUM SALT CONTAINING LIME.
본 발명에 따른 탐지자, 조성물 및 방법은 높은 정확도로 양성 석회화와 악성 석회화를 판별할 수 있다.The detectors, compositions and methods according to the present invention can distinguish benign calcification and malignant calcification with high accuracy.
도 1은 포스포네이트화 펜타메틴사이아닌 형광 물질 (700 nm)인 PM700-S03, PM700-CA, PM700-0H 및 PM700-H와 포스포네이트화 헵타메틴사이아닌 근적외선 형광 물질 (800 nm)인 PM800-S03, PM800-CA, PM800-0H 및 PM800-H의 합성 방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 포스포네이트화 펜타메틴사이아닌 형광 물질 (700 nm)인 PM700-S03, PM700-CA, PM700-0H 및 PM700-H와 칼슘염인 Hydroxyapatite (HA), Calcium phosphate (CP), Calcium oxalate (CO), Calcium carbonate (CC) 및 Calcium pyrophosphate (CPP)를 각각 수용액상에서 혼합하고 세척한 후 근적외선 형광 현미경을 이용하여 측정한 형광 이미지들을 나타낸 것이다 (scale bar = 100 ㎛).
도 3은 포스포네이트화 헵타메틴사이아닌 형광 물질 (800 nm)인 PM800-S03, PM800-CA, PM800-0H 및 PM800-H와 칼슘염 Hydroxyapatite (HA), Calcium phosphate (CP), Calcium oxalate (CO), Calcium carbonate (CC) 및 Calcium pyrophosphate (CPP)를 각각 수용액상에서 혼합하고 세척한 후 근적외선 형광 현미경을 이용하여 측정된 형광 사진들을 나타낸 것이다 (scale bar = 100 ㎛).
도 4는 Calcium oxalate가 이식된 (빨간색 점선 원) 마우스 모델에 PM700-S03와 PM700-CA를 각각 정맥 주사하고 24시간 후 Calcium oxalate의 표적화 여부 (하얀색 화살표)를 근적외선 형광 이미징으로 나타낸 것이다 (scale bar = 1 cm).1 is a phosphonate Chemistry penta fluorophore (700 nm) of PM700-S0 3, PM700-CA , PM700-0H and near infrared fluorophore rather than between the H-phosphonate PM700 screen hepta-methine (800 nm), not between the methine of PM800-S0 3, a schematic diagram showing a method for the synthesis of CA-PM800, and PM800 PM800-0H-H.
Figure 2 is a phosphonate Chemistry penta methine of Hydroxyapatite (HA), Calcium phosphate ( CP) is not a fluorescent substance (700 nm) of PM700-S0 3, PM700-CA , PM700-0H and PM700-H and calcium salts between, Calcium (scale bar = 100 ㎛), which was measured by near infrared fluorescence microscopy after mixing and washing aqueous solutions of oxalate (CO), calcium carbonate (CC) and calcium pyrophosphate (CPP).
3 is phosphonate Chemistry hepta-methine of PM800-S0 3, the calcium salt and CA-PM800, and PM800 PM800-0H-H, not between the fluorophore (800 nm) Hydroxyapatite (HA) , Calcium phosphate (CP), Calcium oxalate (Scale bar = 100 ㎛), which were measured by near infrared fluorescence microscopy after mixing and washing of aqueous solutions of CO, calcium carbonate (CC) and calcium pyrophosphate (CPP) in aqueous solution, respectively.
Figure 4 is then PM700-S0 3 and 24 hours PM700-CA and respectively IV in the model (red dotted line circle) with a Calcium oxalate transplanted mouse shows whether targeting of Calcium oxalate (white arrow) with near-infrared fluorescence imaging (scale bar = 1 cm).
본 발명은 석회화 표적 근적외선 형광 탐지자에 관한 것으로, 상기 화학식 A로 표시되는 석회화 조직의 형광 탐지자를 포함함으로써, 비 특이적 결합 문제가 발생하지 않아 효과적으로 석회화를 탐지할 수 있고, 높은 해상도로 석회화를 탐지할 수 있으며, 석회화를 발생시키는 다양한 종류의 화합물을 선택적으로 탐지할 수 있으며, 피실험체의 체내에 존재하는 석회를 근적외선 형광으로 이미징할 수 있고, 석회를 구성하는 미지의 칼슘염이 어떤 화합물인지 확인할 수 있어 높은 정확도로 양성 석회화와 악성 석회화를 판별할 수 있는, 석회화 표적 근적외선 형광 탐지자에 관한 것이다.The present invention relates to a calcificated target near-infrared fluorescence detector. By including a fluorescence detector of the calcified structure represented by the above formula (A), it is possible to effectively detect calcification because no nonspecific binding problem occurs, And can detect various kinds of compounds that cause calcification, and can detect the lime existing in the body of the subject in the near-infrared fluorescence, and can identify the unknown calcium salt constituting the lime Which is capable of discriminating between benign calcification and malignant calcification with high accuracy.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 하기 화학식 A로 표시되는 석회화 표적 형광 탐지자를 제공한다:The present invention provides a calcified target fluorophore detector represented by the following formula A:
[화학식 A] (A)
상기 화학식 A에서 R1은 -COOH, -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, n1은 1 또는 2이다.In formula (A), R 1 is any one selected from the group consisting of -COOH, -H, -OH and -SO 3 H, and n1 is 1 or 2.
본 발명에서 석회화는 칼슘이 과도하게 침착돼 몸의 조직이나 기관이 돌처럼 단단해지는 것을 의미한다.In the present invention, calcification means that calcium is excessively deposited and the body tissue or organ becomes hard like a stone.
본 발명에서 형광은 근적외선 형광으로, 600 nm 내지 900 nm 범위의 파장 영역의 빛을 흡수하여 형광을 방출하는 물질을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, fluorescence may be a near-infrared fluorescence material, but it is not limited thereto, which means a material that emits fluorescence by absorbing light in a wavelength range of 600 nm to 900 nm.
위 근적외선 파장 영역은 장파장이기 때문에 인체에 무해하며, 조직 투과력이 좋고, 배경 자발광 (background autofluorescence)이 최소화될 수 있는 영역의 파장이다.The near-infrared wavelength range is the wavelength of a region that is harmless to the human body because of its long wavelength, has good tissue permeability, and can minimize background autofluorescence.
본 발명에서 탐지자는 표적을 탐지하는 물질을 의미하며, 위 탐지는 표적과의 결합으로 이루어질 수 있다. 위 결합은 표적 전체와의 결합이거나 표적의 일부분에 대한 결합일 수 있다.In the present invention, the detector means a substance that detects a target, and the stomach detection can be made by combining with a target. The stomach binding may be a combination with the entire target or a combination with a portion of the target.
폴리메틴사이아닌은 그 자체로는 형광을 발할 수 있으나, 석회화의 표적화 기능은 수행하지 못하는 화합물이다.Polymethicone is a compound that can fluoresce itself, but does not perform the targeting function of calcification.
본 발명에 따라 형광을 발하는 폴리메틴사이아닌에 포스포네이트 그룹을 도입하면 석회화의 표적화 및 이미징이 동시에 수행될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 포스포네이트그룹과 함께 도입된 카르복실 그룹, 설포네이트 그룹, 하이드록실 그룹 및 하이드로젠 그룹으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 그룹을 추가로 폴리메틴사이아닌에 도입함으로써 석회화의 표적화를 더욱 효과적으로 수행할 수 있다.According to the present invention, by introducing a phosphonate group into the fluorescein polymethine thiocyanate, the targeting and imaging of calcification can be performed simultaneously. Further, according to the present invention, any one group selected from the group consisting of a carboxyl group, a sulfonate group, a hydroxyl group and a hydrogen group introduced together with a phosphonate group is further introduced into the polymethine cyanide, The targeting can be performed more effectively.
따라서 본 발명에 따른 형광 탐지자는 별도의 리간드 부착없이 석회화의 표적화 및 이미징을 동시에 효과적으로 수행할 수 있는 새로운 형광 탐지자이다.Therefore, the fluorescence detector according to the present invention is a novel fluorescence detector capable of simultaneously performing the targeting and imaging of calcification without additional ligands.
또한, 비 특이적 결합 문제가 발생하지 않아 높은 해상도로 석회화를 탐지할 수 있다.In addition, non-specific binding problems do not occur and calcification can be detected at a high resolution.
본 발명에 따른 일 실시예에 따르면, 화학식 A에서 R1이 -COOH인 석회화 표적 형광 탐지자는, 칼슘 옥살레이트, 하이드록시아파타이트 및 칼슘 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 탐지하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the calcificated target fluorophore with R < 1 > -COOH in formula A may be one which detects at least one selected from the group consisting of calcium oxalate, hydroxyapatite and calcium phosphate.
본 발명에서 하이드록시아파타이트와 칼슘 포스페이트는 뼈의 성분으로, 이들이 뼈 이외의 다른 조직에 형성되는 경우 암으로 발전될 수 있는 악성 석회를 형성시킬 수 있다. 그러나 칼슘 옥살레이트는 뼈의 성분에 해당하지 않으며, 뼈 이외의 다른 조직에 형성되더라도 암으로 발전되지 않는 양성 석회를 형성시킬 수 있다.In the present invention, hydroxyapatite and calcium phosphate are components of bones, and when they are formed in other tissues than bones, they can form malignant lime that can be developed into cancer. However, calcium oxalate is not a component of bone and can form positive lime that does not develop into cancer even if it is formed in tissues other than bone.
이에, 본 발명에 따른 화학식 A에서 R1이 -COOH인 석회화 표적 형광 탐지자는 악성 석회 및 양성 석회를 모두 탐지할 수 있다.Thus, a calcificated target fluorophore with R 1 -COOH in formula A according to the present invention can detect both malignant and benign lime.
또한, 본 발명에 따른 다른 일 실시예에 따르면, 화학식 A에서 R1이 -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 석회화 표적 형광 탐지자는, 하이드록시아파타이트 및 칼슘 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 탐지하는 것일 수 있다.Further, according to another embodiment of the present invention, any one of from the sleeping target calcified fluorescence detection selected from the group consisting of R 1 -OH and -SO 3 H in formula A, hydroxyapatite, and the group consisting of calcium phosphate And may be to detect at least one selected.
본 발명에 따른 화학식 A에서 R1이 -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 석회화 표적 형광 탐지자는 악성 석회를 형성하는 하이드록시아파타이트 및 칼슘 포스페이트와 선택적으로 결합할 수 있어, 악성 석회화를 탐지할 수 있다.Can be R 1 it is selectively coupled to the hydroxyapatite and calcium phosphate to form a malicious person lime any one of calcified target fluorescence detection, selected from the group consisting of -OH and -SO 3 H in formula (A) in accordance with the invention, malignant Calcification can be detected.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 화학식 A에서 R1이 -H인 석회화 표적 형광 탐지자는, 하이드록시아파타이트를 탐지하는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the calcificated target fluorophore in which R < 1 > is -H in formula A may be to detect hydroxyapatite.
본 발명에 따른 화학식 A에서 R1이 -H인 석회화 표적 형광 탐지자는 악성 석회를 형성하는 하이드록시아파타이드와 선택적으로 결합할 수 있어, 악성 석회화를 탐지할 수 있다.In the formula (A) according to the present invention, the calcificated target fluorophore with R 1 -H can selectively bind with hydroxyapatite forming malignant lime to detect malignant calcification.
본 발명에 따른 형광 탐지자는 각각 단독으로 사용되거나, 2개 이상 조합되어 사용될 수 있다.The fluorescence detectors according to the present invention may be used alone or in combination of two or more.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 형광 탐지자를 2개 이상 조합하여 사용하면, 악성 석회가 형성되는 병변과 양성 석회가 형성되는 병변을 높은 정확도로 간편하게 구분할 수 있다. 예컨대, 700 nm의 파장을 흡수하는 형광 탐지자와 800 nm의 파장을 흡수하는 형광 탐지자를 조합하여 사용할 경우, 700 nm의 파장은 흡수되나 800 nm의 파장은 흡수되지 않는 병변은 양성 석회가 형성된 병변일 수 있고, 700 nm 및 800 nm의 파장을 모두 흡수하는 병변은 악성 석회가 형성된 병변일 수 있다고 판별할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 석회화를 탐지하기 위해 사용하는 형광 탐지자의 조합은 PM800-S03와 PM700-CA 또는 PM800-CA와 PM700-S03일 수 있다.According to the present invention, when two or more fluorescence detectors according to the present invention are used in combination, lesions in which malignant lime is formed and lesions in which benign lime is formed can be easily distinguished with high accuracy. For example, when a combination of a fluorescence detector absorbing a wavelength of 700 nm and a fluorescence detector absorbing a wavelength of 800 nm is used, a lesion in which a wavelength of 700 nm is absorbed but a wavelength of 800 nm is not absorbed, , And lesions that absorb all wavelengths of 700 nm and 800 nm can be determined to be malignant lime lesions. According to one embodiment of the present invention, any combination of fluorescence detection used to detect calcification may be the PM800 and PM700-S0 3-CA, or CA-PM800 and PM700-S0 3.
본 발명에 따르면, 형광 탐지자는 석회화를 일으키는 성분에 대한 탐지가 가능하여, 석회화가 피실험체 (인간을 포함한 포유동물, 양성류, 어류 등일 수 있으며, 이에 제한되지 않음)체내의 어느 부분에서 진행되더라도 탐지할 수 있다.In accordance with the present invention, a fluorophore can be detected for components that cause calcification, so that calcification can occur in any part of the body (including, but not limited to, mammals, including humans, fish, etc.) It can detect.
본 발명에 따른 일 실시예에 따르면, 상기 형광 탐지자는 신장 결석, 유방 석회, 갑상선 석회 및 혈관 석회로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 탐지하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the fluorescence detector may detect at least one selected from the group consisting of kidney stones, breast lime, thyroid lime and blood vessel lime.
본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 상기 석회화 표적 형광 탐지자는 600 nm 내지 900 nm의 근적외선 파장 영역에서 최대로 흡광 및 발광하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the calcified target fluorophore may be one that maximally absorbs and emits light in the near infrared wavelength range of 600 nm to 900 nm.
본 발명에서 "최대로 흡광 및 발광"의 의미는 흡광도 및 발광도를 측정하였을 때, 가장 높은 값이 검출된 파장을 의미한다. 예컨대, 형광 탐지자의 흡광도 및 발광도를 측정하였을 때, 500 nm 내지 800 nm에서 흡광 및 발광을 나타냈고, 가장 높은 흡광도 및 발광도 값을 가졌을 때의 파장이 700 nm인 경우, 위 형광 탐지자는 700 nm에서 최대로 흡광 및 발광하는 것이다.In the present invention, "maximum absorption and emission" means the wavelength at which the highest value is detected when absorbance and luminescence are measured. For example, when the absorbance and the luminescence of the fluorescence detector were measured, the absorption and emission were exhibited at 500 nm to 800 nm, and when the wavelength was 700 nm at the highest absorbance and luminescence value, lt; RTI ID = 0.0 > nm. < / RTI >
본 발명에서 600 nm 내지 900 nm의 근적외선 파장 영역을 최대로 흡수할 수 있는 물질로 쓰는 이유는 위 파장 영역이 장파장이기 때문에, 인체에 조사하여도 무해하고, 조직 투과력이 우수하며, 가시광선으로 인한 배경 자발광이 최소화되어, 표적 물질에 대한 우수한 시각화가 가능하기 때문이다.In the present invention, the material is used as a material capable of absorbing the near-infrared wavelength range of 600 nm to 900 nm to the maximum, because the above wavelength range is long, harmful even if irradiated to human body, excellent in tissue permeability, This is because background luminescence is minimized and excellent visualization of the target material is possible.
본 발명에 따른 형광 탐지자는 종래 석회화의 표적화 및 이미징을 동시에 달성하는데 있어 발생하였던 형광 물질의 생체 내 비 특이적 결합으로 인한 문제점을 해결하였으며, 리간드와의 결합을 요구하지 않아 보다 간편하고 정확하게 석회화의 표적화 및 이미징을 동시에 수행할 수 있다.The fluorescence detector according to the present invention solves the problems caused by the non-specific binding of the fluorescent material in vivo that has occurred in the conventional targeting and imaging of calcification at the same time and does not require binding with the ligand, Targeting and imaging can be performed simultaneously.
본 발명에 따르면, 형광 탐지자는 그 자체로 표적화 및 이미징을 가능하게 하고, 리포좀과 같은 나노 입자 등의 약물 전달체의 표면에 형광 탐지자를 결합시킬 경우, 리간드로서 역할을 하게 되어 석회화의 표적화, 이미징, 예방 및 치료를 동시에 성공적으로 수행할 수 있다는 장점이 있다.According to the present invention, the fluorescence detector itself enables targeting and imaging, and when a fluorophore is attached to the surface of a drug delivery system such as a nanoparticle such as a liposome, it acts as a ligand, Prevention and treatment at the same time.
또한, 방사선 동위 원소를 상기 형광 탐지자 내에 도입하면 방사선 촬영법에 의해 석회화의 위치를 추적할 수도 있다.Further, when the radioisotope is introduced into the fluorescence detector, the location of the calcification can be tracked by radiography.
본 발명은 또한 하기 화학식 A로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a process for preparing a compound represented by the following formula (A).
본 발명에 따른 화학식 A로 표시되는 화합물의 제조방법은 하기 화학식 B로 표시되는 화합물을 3-브로모프로필 포스폰산과 반응시켜 하기 화학식 C로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및 하기 화학식 C로 표시되는 화합물을 하기 화학식 D 또는 하기 화학식 E와 반응시키는 단계를 포함한다.A process for preparing a compound represented by the formula (A) according to the present invention comprises the steps of: reacting a compound represented by the formula (B) with 3-bromopropylphosphonic acid to prepare a compound represented by the formula (C); And reacting a compound of formula (C) with a compound of formula (D)
[화학식 A](A)
상기 화학식 A에서 R1은 -COOH, -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고;In Formula (A), R 1 is any one selected from the group consisting of -COOH, -H, -OH and -SO 3 H;
n1은 1 또는 2이다.n1 is 1 or 2;
[화학식 B][Chemical Formula B]
[화학식 C] ≪ RTI ID = 0.0 &
상기 화학식 B 및 C에서 R2는 -COOH, -H, -OH 또는 -SO3H이다.In the above formulas B and C, R 2 is -COOH, -H, -OH or -SO 3 H.
[화학식 D][Chemical Formula D]
[화학식 E](E)
본 발명은 또한 석회화 형광 영상용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for calcified fluorescence imaging.
본 발명에 따른 석회화 형광 영상용 조성물은 하기 화학식 A로 표시되는 화합물을 포함한다.The composition for calcification fluorescence imaging according to the present invention comprises a compound represented by the following formula (A).
[화학식 A](A)
상기 화학식 A에서 R1은 -COOH, -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, n1은 1 또는 2이다.In formula (A), R 1 is any one selected from the group consisting of -COOH, -H, -OH and -SO 3 H, and n1 is 1 or 2.
본 발명에 따른 석회화 형광 영상용 조성물은 종래 석회화의 표적화 및 이미징을 동시에 달성하는데 있어 발생하였던 형광 물질의 생체 내 비 특이적 결합으로 인한 문제점을 해결하였으며, 리간드와의 결합을 요구하지 않아 보다 간편하고 정확하게 석회화의 표적화 및 이미징을 동시에 수행할 수 있다.The composition for a calcified fluorescence image according to the present invention solves the problem caused by nonspecific binding of a fluorescent substance in vivo in the simultaneous achievement of both targeting and imaging of calcification and does not require binding with a ligand, Accurate targeting and imaging of calcification can be performed simultaneously.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 석회화 형광 영상용 조성물은 화학식 A에서 R1이 -COOH인 화합물; 및 화학식 A에서 R1이 -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 화합물을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a composition for calcified fluorescence imaging comprises a compound of formula A wherein R 1 is -COOH; And a compound represented by the formula (A) wherein R 1 is at least one selected from the group consisting of -H, -OH and -SO 3 H.
본 발명에 따라 상기 화합물을 동시에 포함하는 경우, 석회를 구성하는 미지의 칼슘염이 어떤 화합물인지 확인할 수 있어, 악성 석회가 형성되는 병변과 양성 석회가 형성되는 병변을 높은 정확도로 간편하게 판별할 수 있다.According to the present invention, when the compound is contained simultaneously, it is possible to confirm what kind of compound the unknown calcium salt constituting the lime is, and it is possible to easily distinguish lesions in which malignant lime is formed and lesions in which positive lime is formed with high accuracy .
본 발명에 따른 석회화 형광 영상용 조성물은 리포좀과 같은 나노 입자 등의 약물 전달체를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 석회화의 표적화, 이미징, 예방 및 치료를 동시에 성공적으로 수행할 수 있다.The composition for a calcified fluorescence image according to the present invention may further include a drug carrier such as a nanoparticle such as a liposome. In this case, the targeting, imaging, prevention and treatment of calcification can be simultaneously performed.
또한, 방사선 동위 원소를 포함할 수 있으며, 이 경우 방사선 촬영법에 의해 석회화의 위치 추적이 가능하다.It may also contain radioactive isotopes, in which case it is possible to track the location of the calcification by radiography.
또한, 본 발명에서 조성물에는 화학식 A로 표현되는 화합물 외 상기 화합물의 효과를 온전하게 보전할 수 있으며, 생체 내 환경을 유지할 수 있는 적당한 물질을 포함할 수 있다.In addition, the composition of the present invention may contain a proper substance capable of fully preserving the effect of the compound other than the compound represented by the formula (A) and capable of maintaining the environment in the living body.
본 발명에 따른 일 실시예에 따르면, 석회화 형광 영상용 조성물은 식염수, 인산칼륨 완충액, 링거액 및 증류수로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the composition for calcified fluorescence images may further include at least one selected from the group consisting of saline, potassium phosphate buffer, Ringer's solution and distilled water.
본 발명은 또한 석회화 시각화 방법을 제공한다.The present invention also provides a calcification visualization method.
본 발명에 따른 석회화 시각화 방법은 하기 화학식 A로 표시되는 화합물을 포함하는 조성물을 검체에 주사하는 단계를 포함한다.The method of calcification visualization according to the present invention comprises injecting a sample into a composition comprising a compound represented by the following formula (A).
[화학식 A](A)
상기 화학식 A에서 R1은 -COOH, -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, n1은 1 또는 2이다.In formula (A), R 1 is any one selected from the group consisting of -COOH, -H, -OH and -SO 3 H, and n1 is 1 or 2.
본 발명에서 검체는 피실험체 내의 석회화 여부를 확인할 수 있는 것은 어느 것이든 될 수 있다. 예컨대, 인간을 포함한 포유 동물에게서 채취한 소변, 수액, 혈액, 조직, 분비액, 담, 담즙, 대변 등일 수 있다.In the present invention, the specimen can be any one that can confirm whether or not calcification has occurred in the subject. For example, urine, fluid, blood, tissue, secretion fluid, feces, bile, feces, and the like collected from a mammal including a human.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 석회화 시각화 방법은 상기 화학식 A에서 R1이 -COOH인 화합물; 및 상기 화학식 A에서 R1이 -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 화합물을 포함하는 조성물을 주사하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a calcification visualization method is a compound of formula A wherein R 1 is -COOH; And a compound of Formula A wherein R 1 is at least any one selected from the group consisting of -H, -OH, and -SO 3 H.
본 발명에 따른 석회화 시각화 방법은 종래 석회화의 표적화 및 이미징을 동시에 달성하는데 있어 발생하였던 형광 물질의 생체 내 비 특이적 결합으로 인한 문제점을 해결하였으며, 뼈를 구성하는 칼슘염뿐 아니라 뼈를 구성하지 않는 칼슘염도 탐지가 가능하다.The calcification visualization method according to the present invention solves the problem caused by nonspecific binding of a fluorescent substance in vivo that has occurred in the conventional simultaneous targeting and imaging of calcification, Calcium salt detection is possible.
또한, 본 발명에 따른 석회화 시각화 방법은 석회를 구성하는 미지의 칼슘염이 어떤 화합물인지를 확인할 수 있어, 높은 정확도로 양성 석회화와 악성 석회화를 판별할 수 있다.In addition, the calcification visualization method according to the present invention can identify which compound is an unknown calcium salt constituting lime, and thus can detect positive calcification and malignant calcification with high accuracy.
본 발명에서 화학식 A로 표현되는 화합물을 포함하는 조성물은 각각 독립적으로 주사될 수 있고, 혼합되어 동시에 주사될 수 있다. In the present invention, the composition comprising the compound represented by the formula (A) can be injected independently, mixed and injected at the same time.
본 발명에서 조성물에는 화학식 A로 표현되는 화합물 외 상기 화합물의 효과를 온전하게 보전할 수 있으며, 생체 내 환경을 유지할 수 있는 적당한 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 조성물은 식염수, 인산칼륨 완충액, 링거액 및 증류수로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the composition may contain a suitable substance capable of fully preserving the effect of the compound other than the compound represented by the formula (A) and capable of maintaining the environment in vivo. For example, the composition may further comprise at least one selected from the group consisting of saline, potassium phosphate buffer, Ringer's solution and distilled water.
본 발명에 따른 일 실시예에 따르면, 상기 조성물은 300 nmol/kg 내지 500 nmol/kg의 투여량으로 정맥 또는 복강주사 되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the composition may be intravenously or intraperitoneally injected at a dose of 300 nmol / kg to 500 nmol / kg.
피검체에의 조성물 투여는, 영상화를 위해 소망하는 콘트라스트를 얻기 위해 300 nmol/kg 내지 500 nmol/kg의 양으로 투여하는 것이 바람직하다. 예컨대, 조성물을 400 nmol/kg의 투여량으로 정맥 주사할 수 있다.Administration of the composition to the subject is preferably carried out in an amount of 300 nmol / kg to 500 nmol / kg to obtain a desired contrast for imaging. For example, the composition can be intravenously injected at a dose of 400 nmol / kg.
피검체에의 투여는, 국소적이어도 되고, 전신적이어도 된다. 투여경로는 피검체의 상태 등에 따라 적의하게 결정할 수 있다. 예컨대, 조성물은 정맥, 동맥, 피내(皮內), 복강 내의 주사 또는 수액 등으로 투여될 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시예에 따르면, 조성물은 정맥 또는 복강으로 투여될 수 있다.The administration to the subject may be local or systemic. The route of administration can be determined depending on the condition of the subject and the like. For example, the composition may be administered by intravenous, intraarterial, intradermal, intraperitoneal injection or infusion, and the like. According to one specific embodiment of the present invention, the composition may be administered intravenously or intraperitoneally.
본 발명에 따른 석회화 시각화 방법은 근적외선 형광 영상을 촬영하는 단계를 포함할 수 있다.The calcification visualization method according to the present invention may include a step of photographing a near-infrared fluorescence image.
본 발명에서 근적외선 형광 영상은 형광시그널을 감지할 수 있는 형광현미경, 공초점 형광 현미경, 분광광도계, 형광측정기, CCD 카메라, 실시간 생체 세포 관찰용 현미경(Delta Vision), 라이카 형광실체현미경(Leica MZ10F), 라이카 도립현미경(Leica DMI3000B), 형광입체현미경, 플루오르세인 현미경 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 장비에 의해서 촬영될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the near-infrared fluorescence image can be detected by a fluorescence microscope, a confocal fluorescence microscope, a spectrophotometer, a fluorescence meter, a CCD camera, a real-time biomedical microscope (Delta Vision), a Leica fluorescence microscope (Leica MZ10F) , A Leica DMI 3000B, a fluorescence stereomicroscope, a fluorescein microscope, and combinations thereof.
본 발명에 따른 석회화 시각화 방법은 석회화의 상태를 판정하는 것을 포함해도 된다. 석회화 시각화의 결과로부터 석회의 상태를 판정하는 것은, 예를 들면, 영상을 해석함으로써 석회의 유무를 판별하는 것, 석회의 종류, 석회화의 악성 여부 등을 판별하는 것을 포함한다.The calcification visualization method according to the present invention may comprise determining the state of calcification. The determination of the state of the lime from the results of calcification visualization includes, for example, determining whether the lime is present by analyzing the image, determining the kind of lime, whether or not the calcification is malignant, and the like.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 보다 상세히 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일뿐 본 발명에 따른 권리범위를 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. The following examples are illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
실시예Example 1: One: 포스포네이트화Phosphonate 펜타메틴사이아닌Pentamethine thianyl ( ( phosphonatedphosphonated pentamethinepentamethine cyanine) cyanine) 700 nm700 nm 근적외선Near infrared 형광 물질의 합성 Synthesis of fluorescent material
포스포네이트 그룹이 결합된 화합물 5 내지 8을 합성 하기 위해 4가지 종류의 화합물 1 내지 4 (2,3,3-trimethylindolenine-5-sulfonic acid, 2,3,3-trimethylindolenine-5-carboxylic acid, 5-hydroxy-2,3,3-trimethylindolenine, 2,3,3-trimethylindolenine; 1 equiv.)를 각각 화합물 (3-bromopropyl phosphonic acid; 1 equiv.)와 톨루엔의 존재 하에서 110 ℃의 열을 가하여 24시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후 침전된 물질들을 toluene과 diethyl ether로 세척하고 감압 건조한 후 다음 반응에 사용하였다.(2,3,3-trimethylindolenine-5-sulfonic acid, 2,3,3-trimethylindolenine-5-carboxylic acid, and 4,3,3-trimethylindolenine-5-carboxylic acid) 5-hydroxy-2,3,3-trimethylindolenine, 2,3,3-trimethylindolenine, 1 equiv.) Was heated at 110 ° C in the presence of 3-bromopropyl phosphonic acid (1 equiv.) And toluene, Lt; / RTI > After completion of the reaction, the precipitated materials were washed with toluene and diethyl ether, dried under reduced pressure, and then used in the next reaction.
최종 화합물 11 내지 14의 합성을 위해 전단계 반응에서 얻어진 4가지 종류의 화합물 5 내지 8 (2equiv.)을 각각 화합물 9 (Vilsmeier-Haack reagent; 1 equiv.)와 sodium acetate (1.5 equiv.)의 존재 하에 에탄올에서 100 ℃의 열을 가하여 6시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후 반응 용액을 회전 증발기를 이용하여 농축시키고, 물과 아세토니트릴 (10:90, v/v)을 사용한 실리카 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하고 감압건조하여 보관하였다.For the synthesis of the
본 발명에서 합성된 최종 화합물 11은 PM700-S03, 화합물 12는 PM700-CA, 화합물 13은 PM700-0H, 화합물 14는 PM700-H로 명명 한다.The
포스포네이트화 펜타메틴사이아닌 700 nm 근적외선 형광 물질의 합성 모식도와 화학 구조는 도 1에 나타내었다.The synthetic scheme and the chemical structure of the phosphonate pentamethine sisanine 700 nm near-infrared fluorescence material are shown in Fig.
실시예Example 2: 2: 포스포네이트화Phosphonate 헵타메틴사이아닌Heptamethine thiocyanate ( ( phthalimidatedphthalimidated heptamethineheptamethine cyanine) cyanine) 800 nm800 nm 근적외선Near infrared 형광 물질의 합성 Synthesis of fluorescent material
포스포네이트 그룹이 결합된 4가지 종류의 화합물 5 내지 8은 실시예 l 에서 기술한 바와 같이 합성하여 다음 반응에 사용하였다.Four types of compounds 5 to 8, to which phosphonate groups are bonded, were synthesized as described in Example 1 and used in the next reaction.
최종 화합물 15 내지 18의 합성을 위해 전단계 반응에서 얻어진 4 가지 종류의 화합물 5 내지 8 (2equiv.)을 각각 화합물 10 (Vilsmeier-Haack reagent; 1 equiv.)과 sodium acetate (1.5 equiv.)의 존재 하에 에탄올에서 100 ℃의 열을 가하여 6 시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후 반응 용액을 회전 증발기를 이용하여 농축시키고, 물과 아세토니트릴 (10:90, v/v)을 사용한 실리카 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하고 감압 건조하여 보관하였다.For the synthesis of the
본 발명에서 합성된 최종 화합물 15는 PM800-S03, 화합물 16은 PM800-CA, 화합물 17은 PM800-0H, 화합물 18은 PM800-H로 명명한다.The
포스포네이트화 펜타메틴사이아닌 800 nm 근적외선 형광 물질의 합성 모식도와 화학 구조는 도 1에 나타내었다.The synthesis scheme and the chemical structure of the phosphonate pentamethine sisanine 800 nm near-infrared fluorescence material are shown in Fig.
실시예Example 3: 3: 포스포네이트화Phosphonate 폴리메틴사이아닌Polymethine thiocyanate ( ( phthalimidatedphthalimidated polymethinepolymethine cyanine) cyanine) 근적외선Near infrared 형광 물질을 이용한 생체 내 석회화의 Of in vivo calcification using fluorescence 표적화Targeting 및 And 근적외선Near infrared 이미징Imaging 관찰 observe
마우스를 이용한 칼슘염 이식 모델에서 포스포네이트화 폴리메틴사이아닌 근적외선 형광 물질을 정맥 주사 후 생체 내 석회화의 표적화 및 이미징을 확인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to confirm the targeting and imaging of in vivo calcification after intravenous injection of phosphonated polymethine thyroid near infrared fluorescence in a calcium salt transplantation model using a mouse, the following experiment was conducted.
구체적으로는, 4 내지 5 주령의 마우스(Japan SLC, Inc.)의 오른쪽 어깨 부분에 미리 배양시킨 MCF-7 breast cancer cell과 칼슘 옥살레이트를 혼합하여 주입하고 1 cm 정도까지 배양하여 이종 이식한 마우스를 준비한 후, 포스포네이트화 폴리메틴사이아닌 근적외선 형광 물질 PM700-S03와 PM700-CA를 각각 400 nmol/kg의 투여량으로 정맥 주사하여 시간별로 mini-FLARETM pre-c1inical in vivo imaging system (Curadel, LLC)으로 근적외선 형광 영상을 촬영하였다. PM700-S03의 경우는 뼈 성분인 하이드록시아파타이트와 칼슘 포스페이트에 결합하기 때문에 생체 내의 모든 뼈 조직에 결합된 것을 근적외선 형광 영상을 통해 확인하였으며, 이식된 칼슘 옥살레이트에는 표적화가 이루어지지 않았다. 그러나, PM700-CA의 경우에는 하이드록시아파타이트와 칼슘 포스페이트 뿐만 아니라 칼슘 옥살레이트에도 결합하기 때문에 생체 내의 모든 뼈 조직과 더불어 이식된 칼슘 옥살레이트에도 표적화가 이루어진 것을 확인하였다.Specifically, MCF-7 breast cancer cells previously cultured on the right shoulder of a 4 to 5-week-old mouse (Japan SLC, Inc.) were mixed with calcium oxalate and cultured to a depth of about 1 cm. , phosphonates poly methine near infrared fluorophore PM700-S0 3 and PM700-CA, respectively 400 nmol / dose in kg by the hour by intravenous mini-FLARE TM pre-c1inical in vivo imaging system and not between after preparing the ( Curadel, LLC). For PM700-S0 3 it is coupled to the bone because the components of hydroxyapatite and calcium phosphate was confirmed that the binding to all bone tissue in a living body through the near-infrared fluorescent image, an implanted calcium oxalate has not been targeted is achieved. However, in the case of PM700-CA, it was confirmed that not only hydroxyapatite and calcium phosphate but also calcium oxalate were bound to all bone tissues in vivo as well as to grafted calcium oxalate.
고찰Review
본 발명에 따른 석회화 표적 형광 탐지자는 포스포네이트기가 도입된 폴리메틴사이아닌 형광 물질의 화학 구조 내에서 카르복실 그룹이 치환된 경우에는 하이드록시아파타이트, 칼슘 포스페이트 및 칼슘 옥살레이트를 표적화하고, 설포네이트 그룹 또는 하이드록시 그룹이 치환된 경우에는 뼈 성분인 하이드록시아파타이트와 칼슘 포스페이트를 선택적으로 표적화하며, 하이드로젠 그룹이 치환된 경우에는 뼈 성분인 하이드록시아파타이트를 선택적으로 표적화 하는 것을 최초로 확인하였다.The calcificated target fluorophore according to the present invention can be obtained by targeting hydroxyapatite, calcium phosphate and calcium oxalate when the carboxyl group is substituted in the chemical structure of the polymethyphosphine fluorophore into which the phosphonate group is introduced, Hydroxyapatite and calcium phosphate are selectively targeted when the group or the hydroxy group is substituted, and hydroxyapatite, which is a bone component, is selectively targeted when the hydroxy group is substituted.
따라서 본 발명에 따른 석회화 표적 형광 탐지자는 화학 구조상에서 포스포네이트 그룹과 더불어 카르복실 그룹이 핵심 관능기 그룹으로서, 카르복실 그룹 이외의 설포네이트 그룹 또는 하이드록시 그룹이 치환된 구조의 경우에는 뼈 조직에만 표적화를 이루고 이식된 칼슘 옥살레이트에는 표적화가 이루어지지 않았으나, 카르복실 그룹이 치환된 구조의 경우에는 뼈 조직과 더불어 이식된 칼슘 옥살레이트에도 효과적으로 표적화가 이루어지는 것을 확인하였다. 따라서, 형광 물질의 화학 구조 내에 포스포네이트 그룹뿐만 아니라 함께 치환되는 관능기의 종류가 중요한 요인임을 시사하고 있다.Therefore, in the case of a structure in which a carboxyl group is a core functional group and a sulfonate group or a hydroxy group other than a carboxyl group is substituted with a phosphonate group in a chemical structure according to the present invention, Targeted and grafted calcium oxalate was not targeted, but in the case of a carboxy substituted structure, it was found that the targeting of calcium oxalate as well as bone tissue was effective. Therefore, it is suggested that not only the phosphonate group but also the types of the functional groups substituted with each other are important factors in the chemical structure of the fluorescent material.
따라서, 본 발명에 따른 석회화 표적 형광 탐지자를 이용한 생체 내 석회화의 선택적인 표적화 및 근적외선 이미징 방법은, 앞서 기술한 바와 같이 형광 물질 자체로 석회화의 표적화 및 이미징이 가능하며, 서로 다른 형광 파장을 가지는 조합 (예컨대, PM800-S03와 PM700-CA 또는 PM800-CA와 PM700-S03)을 이용하면 생체 내에 생성된 미지의 석회화 성분을 구별해낼 수 있기 때문에 조직검사를 위해 채취한 갑상선 석회 조직과 유방 석회 조직의 경우 양성 석회화인지 악성 석회화인지 정확하게 판별할 수 있다.Accordingly, the selective targeting and near-infrared imaging of the in vivo calcification using the calcificated target fluorophore according to the present invention can be used for targeting and imaging of calcification by the fluorescent substance itself as described above, (e. g., PM800-S0 3 and PM700-CA or PM800-CA and PM700-S0 3) for use when a thyroid lime tissue and breast lime taken for biopsy, because it can make it distinguishes calcification component of the image generated in the living body In the case of the tissue, it can be accurately discriminated whether it is benign calcification or malignant calcification.
본 발명에 따른 석회화 표적 형광 탐지자는 포스포네이트 그룹으로 인해 기본적으로 뼈 성분의 칼슘염인 하이드록시아파타이트와 칼슘 포스페이트에 결합하면서 형광 물질의 화학 구조 내에 치환된 관능기에 따라 뼈 성분이 아닌 칼슘 욱살레이트에도 결합할 수 있기 때문에, 생체 내 발생되는 다양한 석회화를 선택적으로 표적화할 수 있으며 근적외선 형광 이미징도 가능하여, 보다 효과적이고 간단하게 생체 내에 발생된 석회화로부터 칼슘염의 성분을 확인할 수 있다. 따라서 기존의 X-ray 또는 초음파 촬영법과 비교하여 양성 석회화와 악성 석회화를 판별하는 방법을 크게 개선시킬 수 있다.The calcification target fluorescence detector according to the present invention basically binds to the calcium salts of the bone components, hydroxyapatite and calcium phosphate, due to the phosphonate group, and the calcium phosphate It is possible to selectively target various calcifications generated in vivo and to perform near-infrared fluorescence imaging, so that the components of calcium salts can be confirmed more effectively and simply from calcification generated in vivo. Therefore, the method of distinguishing benign calcification and malignant calcification can be greatly improved compared with conventional X-ray or ultrasound imaging.
Claims (14)
하기 화학식 A에서 R1이 -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 화합물을 포함하는 석회화 형광 영상용 조성물:
[화학식 A]
상기 화학식 A에서 n1은 1 또는 2이다.
Compounds of formula (A) wherein R < 1 > is -COOH; And
A composition for calcified fluorescence imaging comprising a compound represented by the following formula (A) wherein R 1 is at least any one selected from the group consisting of -H, -OH and -SO 3 H:
(A)
In the formula (A), n1 is 1 or 2.
상기 석회화 형광 영상용 조성물은 식염수, 인산칼륨 완충액, 링거액 및 증류수로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함하는, 석회화 형광 영상용 조성물.
The method of claim 8,
Wherein the composition for calcified fluorescence imaging further comprises at least one selected from the group consisting of saline, potassium phosphate buffer, Ringer's solution and distilled water.
하기 화학식 A에서 R1이 -H, -OH 및 -SO3H로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함하는 조성물을 검체에 주사하는 단계를 포함하는 석회화 시각화 방법:
[화학식 A]
상기 화학식 A에서 n1은 1 또는 2이다.
Compounds of formula (A) wherein R < 1 > is -COOH; And
To calcification visualization method comprising: scanning a composition comprising at least a compound represented by any one selected from the group consisting of R 1 is -H, -OH and -SO 3 H in formula (A) in the sample:
(A)
In the formula (A), n1 is 1 or 2.
상기 조성물은 300 nmol/kg 내지 500 nmol/kg의 투여량으로 정맥 또는 복강주사 되는 것인, 석회화 시각화 방법.
The method of claim 11,
Wherein said composition is intravenously or intraperitoneally injected at a dose of 300 nmol / kg to 500 nmol / kg.
상기 조성물은 식염수, 인산칼륨 완충액, 링거액 및 증류수로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것인, 석회화 시각화 방법.The method of claim 11,
Wherein the composition further comprises at least one selected from the group consisting of saline, potassium phosphate buffer, Ringer's solution and distilled water.
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|---|---|---|---|
| KR1020160109914A KR101774345B1 (en) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | Calcification targeting near-infrared fluorophore |
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| KR (1) | KR101774345B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023114248A1 (en) * | 2021-12-16 | 2023-06-22 | Curadel Surgical Innovations, Inc. | Near-infrared fluorescent contrast bioimaging agents for imaging of sentinel lymph nodes |
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|---|---|---|---|---|
| WO2012061403A1 (en) | 2010-11-02 | 2012-05-10 | Life Technologies Corporation | Modified hydrocyanine dyes for the detection of reactive oxygen species |
| WO2015066290A1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | Beth Israel Deaconess Medical Center | Near-infrared fluorescent contrast bioimaging agents and methods of use thereof |
-
2016
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Patent Citations (2)
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|---|
| Hoon Hyun et al. Angew. Chem, Vol. 126, Issue. 40, pp. 10844~10848. |
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