KR101928161B1 - Drug carrier for photothermal and photodynamic therapy based on nanoassebly comprising gold nanocluster and fabrication method of the drug carrier - Google Patents

Drug carrier for photothermal and photodynamic therapy based on nanoassebly comprising gold nanocluster and fabrication method of the drug carrier Download PDF

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Abstract

본 발명의 금 나노클러스터 함유 양친성 고분자 나노조립체 기반 광열 및 광역학 치료용 약물 전달체 및 이의 제조 방법에 따르면, 본 발명의 약물 전달체는 삼차아민을 포함하는 친수성 고분자 및 상기 친수성 고분자와 결합된 소수성 물질을 포함하는 양친성 고분자 나노조립체 및 상기 나노조립체 표면에 배치된 금 나노클러스터를 포함하고, 상기 나노조립체에 약물이 로딩(loading)된다.According to the present invention, there is provided a drug delivery system for treatment of photothermal and photodynamic therapy based on amphiphilic polymer nanoclusters containing gold nanoclusters and a method for preparing the same, wherein the drug delivery system of the present invention comprises a hydrophilic polymer containing a tertiary amine, And a gold nanocluster disposed on the surface of the nanocomposite, wherein the drug is loaded onto the nanocomposite.

Description

금 나노클러스터 함유 양친성 고분자 나노조립체 기반 광열 및 광역학 치료용 약물 전달체 및 이의 제조 방법{DRUG CARRIER FOR PHOTOTHERMAL AND PHOTODYNAMIC THERAPY BASED ON NANOASSEBLY COMPRISING GOLD NANOCLUSTER AND FABRICATION METHOD OF THE DRUG CARRIER}Technical Field [0001] The present invention relates to a drug carrier for photothermal and photodynamic therapy based on amphiphilic polymer nanoclusters containing gold nanoclusters and a method for manufacturing the drug carrier, and a method for manufacturing the drug carrier.

본 발명은 약물 전달체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 양친성 고분자 나노조립체 기반의 종양 표적성 약물 전달체와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to drug delivery vehicles, and more particularly, to amphiphilic polymer nanoparticle-based tumor targeting drug delivery vehicles and methods of making the same.

유·무기 하이브리드 나노재료들은 무기물의 물리·화학적 안정성 및 광학적 특성과 유기물의 생분해성 및 유연한 분자 설계 특징을 모두 갖는다는 측면에서 생체의료용 분야에서 많은 관심을 받고 있다. 다양한 하이브리드 나노재료들 중에서도, 금 기반의 하이브리드 나노재료들이 그 특유의 낮은 독성과 높은 생체적합성으로 나노의약품 플랫폼으로서 많은 잠재력을 보여주고 있다. 일반적으로, 금 기반의 하이브리드 나노재료들은 50 - 200 nm의 크기를 가지는 다양한 형태의 금 나노입자들이 내부 재료로 많이 사용이 되었으며, 표적물질, 펩티드, 항체, 치료제 또는 진단제제 등과 같은 물질들로 표면 개질을 통해 병변 부위에 선택적으로 축적되거나 치료효과를 극대화할 수 있도록 설계되었다.Inorganic / inorganic hybrid nanomaterials are attracting much attention in the biomedical field because they have both physical and chemical stability and optical properties of inorganic materials, biodegradability of organic materials, and flexible molecular design features. Among the various hybrid nanomaterials, gold-based hybrid nanomaterials have demonstrated their potential as nanomaterials platforms due to their unique low toxicity and high biocompatibility. In general, gold-based hybrid nanomaterials have been widely used as internal materials in various types of gold nanoparticles having a size of 50 to 200 nm, and can be used as surface materials, peptides, antibodies, therapeutic agents, It is designed to selectively accumulate or maximize the therapeutic effect through the modification.

그러나, 금 나노입자 자체는 표면 플라즈몬 공명의 범위가 가시광선 영역 중 500-550nm의 범위를 가지는데, 생체 내 조직에 있는 헤모글로빈의 흡광 범위와 중첩되는 문제가 생겨, 실제 임상에 사용하기 위한 광열치료의 물질로서는 많은 제약이 있다는 문제점이 있다.However, gold nanoparticles themselves have a range of surface plasmon resonance in the range of 500-550 nm in the visible light region, which causes overlapping of the absorption range of hemoglobin in the in vivo tissue, There is a problem that there are many limitations as to the material of the electrode.

KRKR 101618556101618556 B1B1 KRKR 101717966101717966 B1B1

본 발명의 일 목적은 양친성 고분자 나노조립체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an amphiphilic polymer nanocomposite.

본 발명의 다른 목적은 광에 의해 광열적 및 광역학적 기능이 활성화 가능한 양친성 고분자 나노조립체 기반의 약물 전달체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an amphipathic polymer nanocomposite-based drug delivery system capable of activating photo-thermal and photodynamic functions by light.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 약물 전달체의 제조 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for producing the drug delivery vehicle.

본 발명의 일 목적을 위한 양친성 고분자 나노조립체(nanoassembly)는 삼차아민을 포함하는 친수성 고분자 및 상기 친수성 고분자와 결합된 소수성 물질을 포함한다.An amphiphilic polymer nanoassembly for one purpose of the present invention comprises a hydrophilic polymer comprising a tertiary amine and a hydrophobic material combined with the hydrophilic polymer.

일 실시예에서, 상기 친수성 고분자는 덱스트란(dextran), 키토산(chitosan), 글리콜 키토산(glycol chitosan), 히알루론산(hyaluronic acid), 폴리-L-라이신(poly-L-lysine), 폴리아스파르트산(poly-aspartic acid), 및 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나의 고분자를 포함할 수 있다.In one embodiment, the hydrophilic polymer is selected from the group consisting of dextran, chitosan, glycol chitosan, hyaluronic acid, poly-L-lysine, polyaspartic acid poly-aspartic acid, and a derivative thereof.

일 실시예에서, 상기 소수성 물질은 디옥시콜산(deoxycholic acid), 타우로디옥시콜산(taurodeoxycholic acid), 타우로콜산(taurocholic acid), 글리코케노디옥시콜산(glycochenodeoxycholic acid), 타우로케노디옥시콜산(taurodeoxycholic acid), 스테아르산(stearic acid), 올레산(oleic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리피리딜다이설파이드메타아크릴레이트(polypyridyl disulfide methacrylate), 및 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the hydrophobic material is selected from the group consisting of deoxycholic acid, taurodeoxycholic acid, taurocholic acid, glycochenodeoxycholic acid, taurokenodoxycholic acid, may include at least one of stearic acid, taurodeoxycholic acid, stearic acid, oleic acid, polycaprolactone, polypyridyl disulfide methacrylate, and derivatives thereof. have.

본 발명의 다른 목적을 위한 약물 전달체는 상기에서 설명한 양친성 고분자 나노조립체 중 어느 하나 및 상기 나노조립체 표면에 배치된 금 나노클러스터를 포함하고, 상기 나노조립체에 약물이 로딩(loading)될 수 있다.The drug delivery vehicle for another purpose of the present invention includes any one of the above-described amphiphilic polymer nanocomposite and gold nanoclusters disposed on the surface of the nanocomposite, and the drug can be loaded on the nanocomposite.

일 실시예에서, 상기 양친성 고분자 나노조립체는 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민((3-(dimethylamino)-1-propylamine, DAA)이 결합된 α-알킨 히알루론산(α-alkyne hyaluronic acid) 및 상기 α-알킨 히알루론산과 중합된 아지드-말단 폴리카프로락탐(azide-terminated polycaprolactam, PCL-N3)을 포함하는 DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체일 수 있다.In one embodiment, the amphiphilic polymer nanoparticle is an α-alkyne hyaluronic acid conjugated with 3- (dimethylamino) -1-propylamine (DAA) acid and a DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nano assembly comprising azide-terminated polycaprolactam (PCL-N 3 ) polymerized with the alpha -alkyne hyaluronic acid.

일 실시예에서, 상기 약물은 광감각제일 수 있다.In one embodiment, the drug may be a photosensitizer.

이때, 상기 광감각제는 포르피린계(phorphyrins) 화합물, 클로린계(chlorins) 화합물, 박테리오클로린계(bacteriochlorins) 화합물, 프탈로시아닌계(phthalocyanines) 화합물, 나프탈로시아닌계(naphthalocyanines) 화합물 및 5-아미노레불린 에스테르계(5-aminoevuline esters) 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.At this time, the photosensitizer may be a phorphyrins compound, a chlorins compound, a bacteriochlorins compound, a phthalocyanines compound, a naphthalocyanines compound, and a 5-aminolevulinic ester (5-aminoevuline esters) compound.

이때, 상기 광감각제는 베르테포르핀(vertephorpin)일 수 있다.At this time, the photo sensation agent may be vertephorpin.

일 실시예에서, 상기 금 나노클러스터는 근적외선(near infrared ray) 파장에서 상기 나노조립체로부터 분리되고, 금 나노클러스터가 분리된 나노조립체는 로딩된 약물을 방출할 수 있다.In one embodiment, the gold nanoclusters are separated from the nanoclusters at near infrared ray wavelengths, and the nanoclusters in which the gold nanoclusters are separated can release the loaded drug.

일 실시예에서, 상기 약물 전달체는 종양 치료용일 수 있다.In one embodiment, the drug delivery vehicle may be for tumor therapy.

본 발명의 또 다른 목적을 위한 약물 전달체의 제조 방법은 친수성 고분자 및 삼차아민을 반응시켜, 삼차아민-결합 친수성 고분자를 제조하는 단계, 삼차아민-결합 친수성 고분자를 소수성 물질과 반응시켜, 양친성 고분자 나노조립체를 제조하는 단계, 및 상기 나노조립체와 금(III) 클로라이드(Au(III) chloride, HAuCl4)를 반응시켜, 상기 나노조립체 표면에 금 나노클러스터를 성장시키는 단계를 포함한다.The method for preparing a drug delivery vehicle for another object of the present invention comprises the steps of reacting a hydrophilic polymer and a tertiary amine to prepare a tertiary amine-bonded hydrophilic polymer, reacting the tertiary amine-bonded hydrophilic polymer with a hydrophobic substance, Fabricating a nanocomposite; and reacting the nanocomposite with gold (III) chloride (HA (III) chloride, HAuCl 4 ) to grow gold nanoclusters on the surface of the nanocomposite.

일 실시예에서, 상기 삼차아민은 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민, 상기 친수성 고분자는 α-알킨 히알루론산, 및 상기 소수성 물질은 아지드-말단 폴리카프로락탐일 수 있다.In one embodiment, the tertiary amine may be 3- (dimethylamino) -1-propylamine, the hydrophilic polymer may be alpha -alkyne hyaluronic acid, and the hydrophobic material may be azide-terminated polycaprolactam.

이때, 상기 삼차아민-결합 친수성 고분자를 제조하는 단계에서, α-알킨 히알루론산 및 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민은, 1-에틸-3(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드·하이드로클로라이드(1-ethyl-3(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide· hydrochloride, EDC·HCl) 및 1-하이드록시벤조트리아졸(1-hydroxybenzotriazole, HOBt)을 포함하는 용액에서 반응시키고, α-알킨 히알루론산 및 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민은 아미드 결합하여, DAA-결합 히알루론산을 형성할 수 있다.At this time, in the step of preparing the tertiary amine-bonded hydrophilic polymer,? -Alkyne hyaluronic acid and 3- (dimethylamino) -1-propylamine can be produced by reacting 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide Wherein the reaction is carried out in a solution containing 1-ethyl-3 (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride, EDC.HCl and 1-hydroxybenzotriazole (HOBt) 3- (dimethylamino) -1-propylamine may be amide bonded to form DAA-linked hyaluronic acid.

이때, 상기 양친성 고분자 나노조립체를 제조하는 단계에서, DAA-결합 히알루론산 및 아지드-말단 폴리카프로락탐은, 구리(II) 설페이트 펜타하이드레이트(copper(II) sulfate pentahydrate, CuSO4·5H2O) 및 소듐 아스코르브산(sodium ascorbate)을 포함하는 용액에서 반응시키고, DAA-결합 히알루론산 및 아지드-말단 폴리카프로락탐은 중합하여, DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체를 형성할 수 있다.Wherein the DAA-bonded hyaluronic acid and the azide-terminated polycaprolactam are selected from the group consisting of copper (II) sulfate pentahydrate, CuSO 4 .5H 2 O ) And sodium ascorbate, and the DAA-conjugated hyaluronic acid and the azide-terminated polycaprolactam may be polymerized to form a DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nanoassembly.

일 실시예에서, 상기 금 나노클러스터를 성장시키는 단계 이전에, 상기 나노조립체를 약물을 포함하는 용액과 반응시켜, 상기 나노조립체에 약물을 로딩하는 단계를 더 포함하고, 상기 금 나노클러스터를 성장시키는 단계에서, 약물이 로딩된 나노조립체에 금 나노클러스터를 성장시킬 수 있다.In one embodiment, prior to the step of growing the gold nanoclusters, the method further comprises reacting the nanocomposite with a solution comprising a drug to load the drug into the nanocomposite, wherein the gold nanoclusters are grown Step, the gold nanoclusters can be grown on the drug-loaded nanoclusters.

이때, 상기 약물은 광감각제일 수 있다.At this time, the drug may be a photosensitizer.

이때, 상기 광감각제는 포르피린계 화합물, 클로린계 화합물, 박테리오클로린계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물 및 5-아미노레불린 에스테르계 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.At this time, the photosensitizer may include at least one of a porphyrin compound, a chlorine compound, a bacteriocin compound, a phthalocyanine compound, a naphthalocyanine compound, and a 5-aminolevulinic ester compound.

이때, 상기 광감각제는 베르테포르핀일 수 있다.At this time, the photosensitizer may be vortexorphin.

일 실시예에서, 상기 금 나노클러스터를 성장시키는 단계에서, 금(III) 클로라이드는 상기 나노조립체의 삼차아민 대비 0.05 몰 내지 0.5 몰을 반응시킬 수 있다.In one embodiment, in the step of growing the gold nanoclusters, the gold (III) chloride can be reacted with from 0.05 mol to 0.5 mol of the tertiary amine of the nanoclusters.

본 발명의 금 나노클러스터 함유 양친성 고분자 나노조립체 기반 광열 및 광역학 치료용 약물 전달체 및 이의 제조 방법에 따르면, 본 발명은 클릭 화학 반응을 이용하는 용이한 공정으로, 생체 내에서 안정하고 광 조사에 의해 광열 및 광역학적 기능이 활성화 가능한 양친성 고분자 나노조립체 기반의 약물 전달체를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 약물 전달체는 표면에 금 나노클러스터들이 성장되어 있어 우수한 입자 안정성을 가지고, 이에 기인하여, 본 발명의 약물 전달체는 생체 내 정상 조직의 pH에서는 그 구조가 안정하여 약물 방출이 완전히 억제될 수 있다. 반면, 종양 병변에서는 외부에서 근적외선 조사 시 근적외선에 의해 그 구조가 붕괴될 수 있다. 한편, 본 발명의 약물 전달체는 종양 표적성을 가지므로 종양 병변 부위에서 고농도로 축적될 수 있고, 레이저 조사 시 구조가 붕괴됨으로써, 종양 병변부에서 종양을 효과적으로 광열 및 광역학 치료 할 수 있다.According to the present invention, there is provided a drug delivery system for photothermal and photodynamic therapy based on amphiphilic polymer nanocomposite containing gold nanoclusters and a method for producing the same, which is an easy process using a click chemical reaction, It is possible to provide a drug carrier based on an amphiphilic polymer nanocomposite capable of activating photothermal and photodynamic functions. In addition, the drug delivery system of the present invention has excellent particle stability due to the growth of gold nanoclusters on its surface. Therefore, the drug delivery system of the present invention has a stable structure at the pH of a normal tissue in vivo, . On the other hand, in tumor lesions, the structure may collapse by near-infrared rays when irradiated from the outside with near-infrared rays. Meanwhile, since the drug delivery system of the present invention has a tumor targeting property, it can accumulate at a high concentration in a tumor lesion site, and the structure can be collapsed during laser irradiation, so that a tumor can be effectively treated by photothermal and photodynamic therapy in a tumor lesion site.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체(HyNA)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 HyNA의 에너지-분산 X-선 광전 분광 및 UV-Vis 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 HyNA 및 GNc-HyNA의 TEM 이미지를 나타내는 도면이다.
도 5는 GNc-HyNA의 광학적 특성들을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 Vp-GNc-HyNA 및 Vp-HyNA의 스캐터링 강도의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 Vp-GNc-HyNA의 광활성 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 GNc-HyNA 및 Vp-GNc-HyNA의 생체외 세포 흡수 및 방출 프로파일을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 GNc-HyNA의 생체내 NIRF 이미징을 나타내는 도면이다.
도 10은 GNc-HyNA로부터 Vp의 탈체(Ex vivo)를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 Vp-GNc-HyNA의 생체내 항암성을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining a DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nanoassembly (HyNA) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nanoassembly according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining energy-dispersive X-ray photoelectron spectroscopy and UV-Vis spectrum of HyNA.
Figure 4 is a TEM image of HyNA and GNc-HyNA.
5 is a diagram for explaining optical characteristics of GNc-HyNA.
Fig. 6 is a diagram for explaining a change in the scattering intensity of Vp-GNc-HyNA and Vp-HyNA.
Fig. 7 is a view for explaining the photoactive property of Vp-GNc-HyNA.
Fig. 8 is a view for explaining the absorption and release profiles of ex vivo cells of GNc-HyNA and Vp-GNc-HyNA.
9 is a diagram showing in vivo NIRF imaging of GNc-HyNA.
FIG. 10 is a diagram for explaining the fusing (ex vivo) of Vp from GNc-HyNA.
11 is a view for explaining in vivo anticancer activity of Vp-GNc-HyNA of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term " comprises " or " having ", etc. is intended to specify that there is a feature, step, operation, element, part or combination thereof described in the specification, , &Quot; an ", " an ", " an "

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

본 발명의 양친성(amphiphilic) 고분자 나노조립체(nanoassembly)는 삼차아민을 포함하는 친수성 고분자 및 상기 친수성 고분자와 결합된 소수성 물질을 포함한다.The amphiphilic polymer nanoassembly of the present invention comprises a hydrophilic polymer containing a tertiary amine and a hydrophobic material combined with the hydrophilic polymer.

이때, 본 발명의 친수성 고분자는 덱스트란(dextran), 키토산(chitosan), 글리콜 키토산(glycol chitosan), 히알루론산(hyaluronic acid), 폴리-L-라이신(poly-L-lysine), 폴리아스파르트산(poly-aspartic acid), 및 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나의 생체고분자를 포함할 수 있다. 본 발명에서 삼차아민을 포함하는 친수성 고분자는, 친수성 고분자에 삼차아민이 도입되어 삼차아민을 포함하는 친수성 고분자를 의미할 수 있고, 이와 달리, 친수성 고분자 자체가 포함하는 삼차아민 모이어티를 의미할 수도 있다.The hydrophilic polymer of the present invention may be selected from the group consisting of dextran, chitosan, glycol chitosan, hyaluronic acid, poly-L-lysine, polyaspartic acid poly-aspartic acid, and derivatives thereof. In the present invention, a hydrophilic polymer including a tertiary amine may refer to a hydrophilic polymer having a tertiary amine introduced into a hydrophilic polymer, and may also mean a tertiary amine moiety including a hydrophilic polymer itself have.

또한, 본 발명의 소수성 고분자는 디옥시콜산(deoxycholic acid), 타우로디옥시콜산(taurodeoxycholic acid), 타우로콜산(taurocholic acid), 글리코케노디옥시콜산( glycochenodeoxycholic acid), 타우로케노디옥시콜산(taurodeoxycholic acid), 스테아르산(stearic acid), 올레산(oleic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리피리딜다이설파이드메타아크릴레이트(polypyridyl disulfide methacrylate), 및 이들의 유도체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the hydrophobic polymer of the present invention may be selected from the group consisting of deoxycholic acid, taurodeoxycholic acid, taurocholic acid, glycochenodeoxycholic acid, taurodeoxycholic acid, and may include at least one of acid, stearic acid, oleic acid, polycaprolactone, polypyridyl disulfide methacrylate, and derivatives thereof. .

본 발명의 약물 전달체는 본 발명의 양친성 고분자 나노조립체들 중 적어도 어느 하나 및 상기 나노조립체 표면에 배치된 금 나노클러스터를 포함한다.The drug delivery vehicle of the present invention comprises at least one of the amphiphilic polymer nanoclayers of the present invention and gold nanoclusters disposed on the surface of the nanoclay.

일례로, 상기 본 발명의 양친성 고분자 나노조립체는 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민((3-(dimethylamino)-1-propylamine, DAA)과 결합된 α-알킨 히알루론산(α-alkyne hyaluronic acid)과, 상기 α-알킨 히알루론산과 중합된 아지드-말단 폴리카프로락탐(azide-terminated polycaprolactam, PCL-N3)을 포함하는 DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체(nanoassembly)일 수 있다.For example, the amphiphilic polymer nanocomposite of the present invention may be prepared by reacting an α-alkyne hyaluronic acid (α-alkyne (DAC)) conjugated with 3- (dimethylamino) -1-propylamine hyaluronic acid-polycaprolactam nanoassembly comprising hyaluronic acid and an azide-terminated polycaprolactam (PCL-N 3 ) polymerized with the? -alkyne hyaluronic acid. have.

본 발명의 약물 전달체는 상기 나노조립체에 약물이 로딩(loading)된다.The drug delivery system of the present invention loads drugs into the nano assembly.

상기 약물은 광감각제(photosensitizer)와 같은 광반응성 약물일 수 있다. 일례로, 상기 광감각제는 포르피린계(phorphyrins) 화합물, 클로린계(chlorins) 화합물, 박테리오클로린계(bacteriochlorins) 화합물, 프탈로시아닌계(phthalocyanines) 화합물, 나프탈로시아닌계(naphthalocyanines) 화합물 및 5-아미노레불린 에스테르계(5-aminoevuline esters) 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 광감각제는 고분자성 환원제인 소수성 광역학 치료 약품인 베르테포르핀(verteporfin)일 수 있다.The drug may be a photoreactive drug, such as a photosensitizer. For example, the photosensitizer may be selected from the group consisting of a phorphyrins compound, a chlorins compound, a bacteriochlorins compound, a phthalocyanines compound, a naphthalocyanines compound, (5-aminoevuline esters) compound. At this time, the photosensitizer may be a verteporfin which is a hydrophobic photodynamic therapy drug which is a polymeric reducing agent.

본 발명의 약물 전달체는 금 나노입자 빌딩 블록에 기반한 다른 초분자(supramolecular) 금 구조물들과 달리, 양친성 고분자 나노조립체에 금 나노클러스터들이 성장되어 상기 나노조립체 표면에 배치된다. 이때, 금 나노클러스터들은 삼차아민 모이어티와 반응하여 성장하고, 삼차아민 모이어티들은 나노조립체의 친수성 고분자의 외곽층으로 도입되므로, 금 나노클러스터들은 선택적으로 나노조립체의 표면에 쉘(shell)과 같은 형태, 즉, 금-쉘로 성장되어 배치될 수 있다.The drug delivery system of the present invention is different from other supramolecular gold structures based on gold nanoparticle building blocks in which gold nanoclusters are grown on an amphiphilic polymer nanocomposite and placed on the surface of the nanocomposite. In this case, the gold nanoclusters react with the tertiary amine moiety to grow and the tertiary amine moieties are introduced into the outer layer of the hydrophilic polymer of the nanocomposite. Thus, the gold nanoclusters selectively form a shell Shape, i.e., a gold-shell.

상기 와 같은 금-쉘 형태는 혈류에서 로딩된 약물의 이른 방출을 지연시키기 위한 확산 배리어로서 작용할 수 있다. 또한, 본 발명의 약물 전달체의 형광(fluorescence) 및 광역학 특성들은 나노조립체의 표면을 커버하는 금 나노클러스터들로 인해 소광될 수 있다. 즉, 금 나노클러스터로 형성된 금-쉘은 외부 광으로부터 광반응성인 약물을 보호하기 위한 광학 배리어의 역할을 할 수 있다. 즉, 금-쉘은 생리학적 조건들 하에서 약물의 이른 방출을 억제할 수 있고, 일중항 산소 생성(singlet oxygen)을 억제할 수 있으며, 따라서, 햇빛과 같은 광 노출에 따른 피부나 눈과 같은 깊지 않은(superficial) 조직들에 대한 약물의 잠재적 독성을 감소시킬 수 있다.Such a gold-shell form may serve as a diffusion barrier to delay the early release of drug loaded in the blood stream. In addition, the fluorescence and photodynamic properties of the drug delivery vehicle of the present invention can be extinguished due to gold nanoclusters covering the surface of the nanoclay. That is, the gold-shell formed of gold nanoclusters can serve as an optical barrier for protecting photoreactive drugs from external light. That is, the gold-shell can inhibit the early release of the drug under physiological conditions and can inhibit singlet oxygen, and therefore can be used to treat skin, eyes, And may reduce the potential toxicity of the drug to superficial tissues.

또한, 본 발명의 약물 전달체는 소수성인 소수성 물질 코어 및 친수성인 고분자 코로나(corona)로 구성된 나노조립체로, 소수성 약물 분자가 로딩되면, 상기 약물은 소수성 코어로 캡슐화될 수 있다. 때문에, 본 발명의 약물 전달체는 무기물 금-쉘 뿐만 아니라 양친성 고분자 자기조립체에 의한 이중 보호 효과를 가질 수 있고, 이에 기인하여, 본 발명의 약물 전달체에 담지된 약물을 안정적으로 보호하고, 표적에 전달할 수 있다.In addition, the drug delivery system of the present invention is a nanostructure composed of a hydrophobic material core and a hydrophilic polymer corona. When the hydrophobic drug molecule is loaded, the drug can be encapsulated into a hydrophobic core. Therefore, the drug delivery system of the present invention can have a double protection effect not only by the inorganic gold-shell but also by the amphiphilic polymeric self-assembly, thereby stably protecting the drug carried on the drug delivery system of the present invention, .

또한, 일례로, 본 발명의 약물 전달체가 DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체인 경우, 본 발명의 약물 전달체는 히알루론산 기반의 약물 전달체로서, 다양한 유형의 종양 세포들에서 과발현 되는 것으로 알려진 히알루론산 수용체, CD44와 반응하여, 종양 세포를 표적화할 수 있다. 즉, 본 발명의 약물 전달체의 히알루론산은 CD44 매개된 종양-표적화 및 종양 세포로 침투(permeation)를 가능하게 하는 활성 표적화 리간드로서 작용할 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 약물 전달체는 종양 세포에 대한 표적성을 갖는 종양 치료용 약물 전달체일 수 있고, 종양 세포에 침투하여 고농도로 축적될 수 있다.In addition, for example, when the drug delivery vehicle of the present invention is a DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nano-assembly, the drug delivery system of the present invention is a hyaluronic acid-based drug delivery system, Lt; RTI ID = 0.0 > CD44 < / RTI > to target tumor cells. That is, the hyaluronic acid of the drug delivery vehicle of the present invention can act as an active targeting ligand that allows CD44-mediated tumor-targeting and permeation into tumor cells. In other words, the drug delivery system of the present invention may be a drug delivery vehicle for treatment of tumors having a target for tumor cells, and may accumulate at a high concentration by penetrating into tumor cells.

본 발명의 약물 전달체는 광 조사 시, 광활성화 되어 약물을 전달하고 병변을 치료할 수 있다. 이때, 본 발명의 약물 전달체에 조사되는 광은 근적외선 및 상기 약물을 광활성화 가능한 파장 범위의 광일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 약물 전달체는 근적외선에 의한 광열 치료가 가능할 수 있고, 약물 전달체 내부에 존재하고 있는 광감각제와 같은 광반응성 약물의 활성을 근적외선으로 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 근적외선 파장에서, 본 발명의 나노조립체 표면의 금 나노클러스터들은 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)에 의해 광열 활성화될 수 있고, 이에 따라, 온도를 증가시킬 수 있으며, 나노조립체로부터 분리될 수 있다. 즉, 본 발명의 약물 전달체는 근적외선 파장을 조사 시, 광열 치료(Photothermal therapy)를 나타낼 수 있다. 한편, 금 나노클러스터가 분리된 나노조립체는 약물을 방출할 수 있고, 이때, 광열 효과에 의해 상승된 온도는 약물 방출을 가속시킬 수 있다. 또한, 상기 약물은 광역학 치료(Photodynamic therapy, PDT) 레이저 조사에 따라, 상기 약물은 일중항 산소를 발생시킬 수 있으며, 따라서, 본 발명의 약물 전달체는 근적외선(광열)에 이은 광역학 레이저 조사에 따라, 지체없이 광역학 효과를 활성화할 수 있다.The drug delivery system of the present invention can be photoactivated upon light irradiation to deliver drugs and treat lesions. At this time, the light irradiated to the drug delivery system of the present invention may be near-infrared rays and light in a wavelength range in which the drug can be optically activated. Specifically, the drug delivery system of the present invention can perform photothermal treatment by near infrared rays, and can control the activity of a photoreactive drug such as a photosensitizer, which is present inside the drug delivery system, by near infrared rays. More specifically, at near infrared wavelengths, gold nanoclusters on the surface of the nanoclay of the present invention can be photothermally activated by surface plasmon resonance, thereby increasing temperature, . That is, the drug delivery system of the present invention can exhibit photothermal therapy upon examination of near-infrared wavelengths. On the other hand, a gold nanocluster-separated nano-assembly can release a drug, and the temperature elevated by the photothermal effect can accelerate drug release. In addition, the drug can generate singlet oxygen according to photodynamic therapy (PDT) laser irradiation. Therefore, the drug delivery system of the present invention can be used for irradiation with near-infrared (light heat) Thus, the photodynamic effect can be activated without delay.

즉, 다시 말하면, 본 발명의 약물 전달체는 금 나노클러스터에 의해 혈류에서 안정적이고, 종양 세포에 대한 표적성을 가질 뿐만 아니라 종양 세포에 고농도로 축적될 수 있다. 또한, 가시광선에 의해 활성화되지 않고, 근적외선 파장에서 금 나노클러스터가 광열 치료 효과를 나타낼 수 있으며, 나노조립체로부터 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 금 나노클러스터가 분리된 나노조립체로부터 약물이 방출될 수 있고, 약물을 광활성화하는 광을 조사 시, 약물이 활성화되어 종양을 광역학 치료할 수 있다. 또한, 본 발명의 약물 전달체는 생체외(in vitro) 및 생체내(in vivo) 둘 다에서 종양을 치료할 수 있다.That is, in other words, the drug delivery system of the present invention is stable in the bloodstream by gold nanoclusters, can not only be targeted to tumor cells, but also accumulates at a high concentration in tumor cells. Also, it is not activated by visible light, and gold nanoclusters can exhibit photothermal therapeutic effects at near-infrared wavelengths and can be separated from nano-assemblies. In addition, the drug can be released from the nanoclusters in which the gold nanoclusters are separated, and when irradiated with light that photoactivates the drug, the drug can be activated to treat the tumor photodynamically. In addition, the drug delivery system of the present invention can treat tumors in both in vitro and in vivo.

일례로, 본 발명의 약물 전달체가 DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체인 경우, 본 발명의 약물 전달체의 형광 및 광역학 효과들은 특정 세포내 효소들, 특히, 히알루로니다아제(hyaluronidases) 및 글루타티온(glutathione)으로 인해, 종양 세포들을 보다 빠르게 치료할 수 있다. 구체적으로 광열적으로 부스트된(boosted) 약물 방출은 히알루로니다아제(hyaluronidases) 및 글루타티온(glutathione)과 같은 다양한 유형의 종양 세포들에서 과발현되는 것으로 알려진 히알루론산 효소에 의해 빠르게 분해될 수 있어, 더 증가될 수 있다.For example, when the drug delivery vehicle of the present invention is a DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nanoassembly, the fluorescence and photodynamic effects of the drug delivery system of the present invention may be enhanced by certain cellular enzymes, particularly hyaluronidases and With glutathione, tumor cells can be treated faster. In particular, photothermically boosted drug release can be rapidly degraded by hyaluronic acid enzymes known to be over-expressed in various types of tumor cells such as hyaluronidases and glutathione, Can be increased.

본 발명의 약물 전달체의 제조 방법은 친수성 고분자 및 삼차아민을 반응시켜, 삼차아민-결합 친수성 고분자를 제조하는 단계; 삼차아민-결합 친수성 고분자를 소수성 물질과 반응시켜, 양친성 고분자 나노조립체를 제조하는 단계; 및 상기 나노조립체와 금(III) 클로라이드(Au(III) chloride, HAuCl4)를 반응시켜, 상기 나노조립체 표면에 금 나노클러스터를 성장시키는 단계를 포함함다.The method for preparing a drug delivery vehicle of the present invention comprises the steps of reacting a hydrophilic polymer and a tertiary amine to prepare a tertiary amine-bonded hydrophilic polymer; Reacting a tertiary amine-bonded hydrophilic polymer with a hydrophobic substance to prepare an amphiphilic polymer nanocomposite; And reacting the nanocomposite with gold (III) chloride (HAuCl 4 ) to grow gold nanoclusters on the surface of the nanocomposite.

본 발명의 약물 전달체의 제조 방법을 구체적으로, 상기 삼차아민은 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민, 상기 친수성 고분자는 α-알킨 히알루론산, 및 상기 소수성 물질은 아지드-말단 폴리카프로락탐인 경우를 예를 들어, 본 발명의 약물 전달체의 제조 방법을 설명하면, 본 발명은 먼저, α-알킨 히알루론산 및 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민을 반응시켜, DAA-결합 히알루론산을 제조한다.Specifically, the method for producing a drug delivery system of the present invention is characterized in that the tertiary amine is 3- (dimethylamino) -1-propylamine, the hydrophilic polymer is alpha -alkyne hyaluronic acid, and the hydrophobic material is azide-terminated polycaprolactam The present invention firstly relates to a method for producing a drug delivery system of the present invention by reacting? -Alkyne hyaluronic acid and 3- (dimethylamino) -1-propylamine to obtain DAA-conjugated hyaluronic acid .

α-알킨 히알루론산 및 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민은, 1-에틸-3(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드·하이드로클로라이드(1-ethyl-3(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide· hydrochloride, EDC·HCl) 및 1-하이드록시벤조트리아졸(1-hydroxybenzotriazole, HOBt)을 포함하는 용액에서 반응시킬 수 있고, 이때, α-알킨 히알루론산 및 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민은 아미드 결합할 수 있다.α-Alkyne hyaluronic acid and 3- (dimethylamino) -1-propylamine can be obtained by reacting 1-ethyl-3 (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloric acid, EDC · HCl) and 1-hydroxybenzotriazole (HOBt), wherein α-alkyne hyaluronic acid and 3- (dimethylamino) -1-propylamine Can be amide bonded.

그 다음, DAA-결합 히알루론산을 아지드-말단 폴리카프로락탐과 반응시켜, DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체를 제조한다.The DAA-conjugated hyaluronic acid is then reacted with an azide-terminated polycaprolactam to produce a DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nanoassembly.

알킨화된 히알루론산과 아자이드로 개질된 폴리카프로락탐은 클릭 화학 반응하여 나노조립체를 형성할 수 있다. 구체적으로, DAA-결합 히알루론산 및 아지드-말단 폴리카프로락탐은, 구리(II) 설페이트 펜타하이드레이트(copper(II) sulfate pentahydrate, CuSO4·5H2O) 및 소듐 아스코르브산(sodium ascorbate)을 포함하는 용액에서 반응시킬 수 있고, DAA-결합 히알루론산 및 아지드-말단 폴리카프로락탐은 중합될 수 있다.Alkylated hyaluronic acid and azide-modified polycaprolactam can undergo click chemistry to form nano-assemblies. Specifically, the DAA-conjugated hyaluronic acid and the azide-terminated polycaprolactam include copper (II) sulfate pentahydrate, CuSO 4 .5H 2 O, and sodium ascorbate. , And DAA-bonded hyaluronic acid and azide-terminated polycaprolactam can be polymerized.

이어서, 상기 나노조립체와 금(III) 클로라이드(Au(III) chloride, HAuCl4)를 반응시켜, 상기 나노조립체 표면에 금 나노클러스터를 성장시켜, 본 발명의 약물 전달체를 제조한다.Next, gold nanoclusters are grown on the surface of the nano assembly by reacting the nanocomposite with gold (III) chloride (HA (III) chloride, HAuCl 4 ) to prepare the drug delivery system of the present invention.

이때, 상기 나노조립체는 금 성장이 가능하도록 삼차 아민인 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민이 알킨화된 히알루론산과 아미드 결합된, DAA-결합 히알루론산 코로나를 포함하고 있어, 히알루론산의 주쇄를 따라 금이 성장할 수 있다. 또한, 상기에서 설명한 바와 같이, 금 나노클러스터들은 약물 전달체의 생체내 입자 안정성을 증가시킬 수 있으며, 근적외선에 의한 광열 효과 및 구조 붕괴에 따른 향상된 광역학 치료 효과를 가능하게 할 수 있다.At this time, the nanocomposite includes a DAA-bonded hyaluronic acid corona in which 3- (dimethylamino) -1-propylamine, which is a tertiary amine, is amide-bonded with alkaline hyaluronic acid so that gold can be grown, and hyaluronic acid Gold can grow along the main chain. Also, as described above, the gold nanoclusters can increase the particle stability of the drug carrier in vivo, and can realize an effect of photodynamic treatment due to the photo-thermal effect by near-infrared rays and the collapse of the structure.

즉, 본 발명의 약물 전달체는 소수성 물질을 포함하는 친수성 고분자 기반의 양친성 고분자 나노조립체에 금 나노클러스터를 성장시켜, 체내에서 우수한 입자 안정성과 봉입된 광반응성 약물의 방출을 최소화했을 뿐만 아니라, 외부에서 도입된 근적외선에 의해 금 나노클러스터가 나노조립체로부터 붕괴되면서 내부에 담지하고 있던 광반응성 약물을 선택적으로 방출할 수 있다.In other words, the drug delivery system of the present invention can grow gold nanoclusters in a hydrophilic polymer-based amphiphilic polymer nanocomposite containing a hydrophobic substance to minimize the excellent particle stability in the body and the release of the encapsulated photoreactive drug, The gold nanoclusters are disintegrated from the nanocomposite by the near-infrared rays introduced in the nanocomposite, and the photoreactive drug contained in the nanoclusters can be selectively released.

또한, 일례로, 본 발명의 친수성 고분자가 히알루론산인 경우, 나노접합체를 구성하고 있는 친수성 고분자히알루론산의 뛰어난 암표적성으로 종양 조직에 축적되었다가 외부에서 도입된 근적외선에 의해 나노조립체가 붕괴되어 광반응성 약물을 방출할 수 있다.In addition, when the hydrophilic polymer of the present invention is hyaluronic acid, for example, the hydrophilic polymer hyaluronic acid constituting the nanoconjugate accumulates in the tumor tissue due to its excellent tumor-like property, and the nano-assembly collapses due to the near- Reactive drugs may be released.

다시 말하면, 상기 나노조립체에 성장된 금 나노클러스터에 의해, 본 발명의 약물 전달체는 그 안정성이 향상될 수 있고, 종양 조직에 선택적으로 근적외선에 의한 광열/광동역학 치료가 가능한 치료제로서 사용될 수 있다.In other words, the gold nanoclusters grown on the nanocomposite can improve the stability of the drug delivery system of the present invention and can be used as a therapeutic agent capable of selectively treating the tumor tissue with light / photodynamic therapy by near infrared rays.

본 발명에 따르면, 제조 공정에서 수용액 상에서 나노조립체를 제조할 수 있고, 반응은 상온에서 수행할 수 있으며, 추가적인 계면활성제(surfactant) 사용 및 유기용매 사용 없이 용이하게 나노접합체에 금을 성장시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 금 나노입자를 형성하기 위해서 고온의 반응 환경 유지 또는 추가적인 소듐 시트레이트(sodium citrate) 또는 소듐 보로하이드라이드(sodium borohydride)와 같은 저분자 환원제들을 사용하지 않고, 폴리머성 환원제로서, 양친성 고분자 나노접합체, 예를 들면, 히알루론산-폴리카프롤락톤(hyaluronan-polycaprolactone, Hy-PCL) 접합체를 이용한다.According to the present invention, nanoparticles can be prepared in an aqueous solution in the manufacturing process, and the reaction can be carried out at room temperature, and gold can be easily grown on the nanoconjugate without the use of an additional surfactant and the use of an organic solvent . The present invention also relates to a process for the preparation of gold nanoparticles comprising the steps of maintaining a high temperature reaction environment or using additional low molecular weight reducing agents such as sodium citrate or sodium borohydride, A hyaluronan-polycaprolactone (Hy-PCL) conjugate is used as the polymeric nano-conjugate, for example, a hyaluronic acid-polycaprolactone (Hy-PCL) conjugate.

즉, 본 발명은 금 나노클러스터를 성장시키기 위해 생체 내에서 독성을 유발할 수 있는 세틸 트리메틸암모늄 브로마이드(cetyl trimethylammonium bromide)와 같은 계면활성제나 유기 용매를 이용하지 않기 때문에, 체내 독성에 대해 안정할 수 있고, 금 나노클러스터의 형성을 위한 반응을 유지시키기 위해 추가적인 저분자 환원제를 사용하지 않고도, 양친성 고분자 나노조립체를 이용하여 표면 플라즈몬 공명 범위를 근적외선 영역까지 확장된, 금 나노입자 초분자 자기조립체(supramolecular self-assemblies)를 형성할 수 있다.That is, since the present invention does not use a surfactant or an organic solvent such as cetyl trimethylammonium bromide which can induce toxicity in vivo to grow gold nanoclusters, it can be stable against toxicity in the body , Supramolecular self-assemblies that extend the surface plasmon resonance range to the near-infrared region using amphiphilic polymer nanoparticles, without using additional low molecular weight reductants to maintain the reaction for the formation of gold nanoclusters, assemblies.

이하에서는, 구체적인 실시예를 들어, 본 발명의 약물 전달체, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 종양 치료 방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the drug delivery system of the present invention, a method for producing the same, and a tumor treatment method using the same will be described in detail with reference to specific examples.

DAA-히알루론산-폴리폴리카프로락탐 나노조립체(HyNA)DAA-hyaluronic acid-polypolycaprolactam nanoassembly (HyNA)

본 발명의 일 실시예에 따른 DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체를 제조하기 위해, 먼저, 알킨으로 개질된 히알루론산(Hyaluronic acid)인 α-알킨 히알루론산(a-alkyne Hy)을 준비하였다. 640 mg의 소듐 히알루로네이트(sodium hyaluronate) 및 프로파르길아민(propargylamine)을 0.4 M 클로라이드(chloride)가 포함된 pH 8.5의 0.1M 붕산염 완충용액에 녹인 후, 330 mg의 소듐 시아노보로하이드라이드(sodium cyanoborohydride)를 천천히 적하하였고 50℃에서 5일간 교반하였다. 그 후, 상기 반응액을 3일간 투석하여 미반응 물질을 제거한 후, 동결건조를 하여, α-알킨 히알루론산을 제조하였다.In order to prepare the DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nanoassembly according to one embodiment of the present invention, first, α-alkyne hyaluronic acid (a-alkyne Hy) which is hyaluronic acid modified with an alkyne was prepared . 640 mg of sodium hyaluronate and propargylamine were dissolved in 0.1 M borate buffer solution of pH 8.5 containing 0.4 M chloride and then 330 mg of sodium cyanoborohydride (sodium cyanoborohydride) was slowly added dropwise and stirred at 50 ° C for 5 days. Thereafter, the reaction solution was dialyzed for 3 days to remove unreacted materials, and then freeze-dried to produce? -Alkyne hyaluronic acid.

그 다음, a-알킨 히알루론산 (200 mg, 0.527 mmol)을 50 mL의 증류수에 1-에틸-3(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드·하이드로클로라이드(1-ethyl-3(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide· hydrochloride) (EDC·HCl) (163.94 mg, 1.056 mmol), 1-하이드록시벤조트리아졸(1-hydroxybenzotriazole) (HOBt) (161.70mg, 1.056 mmol) 및 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민(3-(dimethylamino)-1-propylamine) (DAA) (21.56 mg, 0.264 mmol)와 함께 용해하였다. 용액의 pH는 6.8로 조정하였고, 상온에서 24 시간 동안 교반하였다. 결과 혼합물은 2일 동안 증류수로 투석(dialysis)하여 정제하였고, 동결 건조하여 DAA-결합된 α-알킨 히알루론산(이하, DAA-결합된 α-알킨 Hy)를 제조하였다.Then, a-alkyne hyaluronic acid (200 mg, 0.527 mmol) was added to 50 mL of distilled water with 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride carbodiimide hydrochloride (EDC.HCl) (163.94 mg, 1.056 mmol), 1-hydroxybenzotriazole (HOBt) (161.70 mg, 1.056 mmol) and 3- (dimethylamino) Amine (3- (dimethylamino) -1-propylamine) (DAA) (21.56 mg, 0.264 mmol). The pH of the solution was adjusted to 6.8 and stirred at ambient temperature for 24 hours. The resultant mixture was purified by dialysis with distilled water for 2 days and lyophilized to prepare DAA-linked? -Alkyne hyaluronic acid (hereinafter referred to as DAA-linked? -Alkyne Hy).

이어서, DAA-결합된 Hy-b-PCL 코폴리머를 Huisgen's 1,3-쌍극 부가 환화 반응(1,3-dipolar cycloaddition reaction)에 의해 합성하였다. DAA-결합된 α-알킨 Hy (200 mg, 0.015 mmol) 및 아지드-말단화 폴리카프로락탐(azide-terminated polycaprolactam) (PCL-N3, MW=5774 g/mol) (64mg, 0.01mmol)를 탈이온수에 용해하고, 디메틸포름아마이드(DMF)로 탈기했다. 그 다음, 용액을 구리(II) 설페이트 펜타하이드레이트(copper(II) sulfate pentahydrate) (CuSO4·5H2O) (10.60mg, 0.042mmol) 및 소듐 아스코르브산(sodium ascorbate) (8.41mg, 0.042mmol)과 함께 혼합하였다. 그 후, 혼합 용액을 2일 동안 45 ℃에서 교반하였고 여분의 히알루론산을 제거하기 위해 물로 투석하였다. 이어서, 동결 건조하여, 히알루론산 기반의 DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체(이하, HyNA)를 제조하였다.Then, the Hy- b -PCL copolymer combined DAA- was synthesized by Huisgen's 1,3- dipolar addition cyclization reaction (1,3-dipolar cycloaddition reaction). Alkyne DA (200 mg, 0.015 mmol) and azide-terminated polycaprolactam (PCL-N 3 , MW = 5774 g / mol) (64 mg, 0.01 mmol) Dissolved in deionized water, and degassed with dimethylformamide (DMF). The solution was then treated with copper (II) sulfate pentahydrate (CuSO 4 .5H 2 O) (10.60 mg, 0.042 mmol) and sodium ascorbate (8.41 mg, 0.042 mmol) ≪ / RTI > The mixed solution was then stirred for 2 days at 45 DEG C and dialyzed with water to remove excess hyaluronic acid. Then, lyophilization was carried out to prepare DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nanoassembly (hereinafter referred to as HyNA) based on hyaluronic acid.

상기에서 제조된 본 발명의 일 실시예에 따른 HyNA를 DMSO-D 6 /D 2 O 공용매 용해한 후, 500 MHz 핵자기 공명 분석기를 이용하여 합성 여부를 확인하였다. 그 결과를 도 1에 나타낸다.HyNA according to one embodiment of the present invention was dissolve in DMSO- D 6 / D 2 O and then synthesized using a 500 MHz nuclear magnetic resonance analyzer. The results are shown in Fig.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체(HyNA)를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nanoassembly (HyNA) according to an embodiment of the present invention.

도 1의 "A"는 HyNA 합성 반응식을 설명하기 위한 도면이고, "A"의 (A)는 α-알킨 Hy, (B) (DAA)-결합된 α-알킨 Hy, (C) 아지드-기능화 폴리카프로락톤 (PCL-N3) 및 (D) DAA-결합된 Hy-b-PCL (HyNA)을 나타낸다. 도 1의 "B"는 HyNA의 1H-NMR을 설명하기 위한 도면이다.(A) of FIG. 1 is a diagram for explaining the HyNA synthesis reaction formula, wherein (A) of "A" represents an α-alkyne Hy, a (B) It represents a functionalized polycaprolactone (PCL-N 3) and (D) combined DAA- Hy- b -PCL (HyNA). &Quot; B " in Fig. 1 is a diagram for explaining 1 H-NMR of HyNA.

도 1을 참조하면, 1H-NMR 스펙트럼에서 Hy 및 PCL이 모두 존재하는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 1H-NMR 스펙트럼에서, 0.8-1.1 ppm에서 PCL의 메틸 및 메틸렌 그룹들, 2.0 ppm은 HA의 N-아세틸 글루코사민의 C2 위치에서 메틸 그룹, 2.2 ppm은 DAA의 메틸렌 그룹의 특성 피크들이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이것은 본 발명에 따라 클릭 화학 반응을 통해 아지드-기능화 PCL와 DAA-결합된 α-알킨 Hy의 결합에 의해 양친성 블록 코폴리머(copolymer)를 성공적으로 합성하였음을 의미한다. 즉, DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체를 제조하였음을 확인할 수 있다. 또한, 금 나노클러스터의 형성을 위해 환원 모이어티로서 선택된, DAA는 아미드 결합 형성을 통해 히알루론산의 백본(backbone)에 결합하였음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be confirmed that both Hy and PCL exist in the 1 H-NMR spectrum. Specifically, in the 1 H-NMR spectrum, the characteristic peaks of the methyl and methylene groups of PCL at 0.8-1.1 ppm, the methyl group at the C2 position of N-acetylglucosamine of HA, and the methylene group of DAA at 2.2 ppm It can be confirmed that it exists. This means that an amphiphilic block copolymer was successfully synthesized by the coupling of azide-functionalized PCL with DAA-linked? -Alkyne Hy through the click chemistry according to the present invention. That is, it can be confirmed that the DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nano assembly was produced. Also, it can be confirmed that DAA, which is selected as a reducing moiety for the formation of gold nanoclusters, binds to the backbone of hyaluronic acid through amide bond formation.

이어서, HyNA의 임계 미셀 농도(critical micelle concentration) (CMC)를 피렌(pyrene) 분자들의 존재에서 형광 현미경을 이용하여 평가하였다. 피렌 형광 스펙트럼은 형광 분광광도계(spectrophotometer) (FluoroMatye FS-2, SINCO Co., Ltd, Seoul, Korea)를 사용하여 얻었다. 그 결과를 도 2에 나타낸다.The critical micelle concentration (CMC) of HyNA was then evaluated using a fluorescence microscope in the presence of pyrene molecules. Pyrene fluorescence spectra were obtained using a fluorescence spectrophotometer (FluoroMatye FS-2, SINCO Co., Ltd., Seoul, Korea). The results are shown in Fig.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining a DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nanoassembly according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, Hy-PCL 결합들이 72 μg/ml의 임계적 미셀 농도 이상에서 자기조립되고, 이것은 저분자 세제(detergent)에서 보다 상당히 더 낮은 것을 확인할 수 있다. 즉, 100 Hy 반복 단위당 DAA 유도체들의 수로 정의된 치환(DS)의 정도는 31%이고, 이의 양친매성 때문에, DAA-변형된 Hy-PCL 결합은 수성 조건들 하에서 즉시 미셀형(micellar) 자기-조립체들을 형성할 수 있으며, 이때, Hy-PCL 결합들이 72 μg/ml의 임계적 미셀 농도 이상에서 자기조립될 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that Hy-PCL bonds self-assemble above a critical micelle concentration of 72 μg / ml, which is significantly lower than in low molecular weight detergents. That is, the degree of substitution (DS) defined by the number of DAA derivatives per 100 Hy repeating unit is 31%, and due to its amphiphilic nature, the DAA-modified Hy-PCL bond immediately forms a micellar self- assembly And Hy-PCL bonds can self-assemble above a critical micelle concentration of 72 μg / ml.

금 나노클러스터가 성장된 나노조립체(GNc-HyNA)Gold nano-cluster grown nano-assembly (GNc-HyNA)

상기에서 제조한 HyNA에 금 나노클러스터 형성하기 위해, 다양한 몰비(molar ratio)의 금(III) 클로라이드 트리하이드라이트(Gold(III) chloride trihydrate) (HAuCl4·3H2O) 수용액(이하, 금 스톡 용액)을 제조하였다. 이때, HyNA의 삼차아민에 대한 HAuCl4의 공급 몰비는 0.05 내지 0.5의 범위로 조정하였다. 다양한 몰비의 금 스톡 용액 2 mg/mL를 탈이온수에 용해한 HyNA 용액에 각각 첨가하였다. 그 후, 반응액을 상온 및 암실 조건에서 하루 동안 교반한 후, 15,000 g에서 30분 동안 원심분리하여 미반응 금을 제거하였다. 그 다음, 동결건조하여, 금 나노클러스터가 성장된 나노조립체(이하, GNc-HyNA)를 제조하였다.(III) chloride trihydrate (HAuCl 4 .3H 2 O) aqueous solutions (hereinafter referred to as gold (III) chloride trihydrate) in various molar ratios were prepared in order to form gold nanoclusters on HyNA, Solution). At this time, the supply molar ratio of HAuCl 4 to the tertiary amine of HyNA was adjusted to the range of 0.05 to 0.5. 2 mg / mL gold stock solutions of various molar ratios were added to HyNA solution in deionized water, respectively. Thereafter, the reaction solution was stirred at room temperature and dark room for one day, and then centrifuged at 15,000 g for 30 minutes to remove unreacted gold. Then, freeze-drying was performed to prepare a nanoclay (hereinafter referred to as GNc-HyNA) in which gold nanoclusters were grown.

GNc-HyNA의 에너지-분산 X-선 광전 분광법(Energy-dispersive X-ray photoelectron spectroscopy) 측정을 200kV에서 EDX Genesis Series γ-TEM를 장착한 JEOL JEM-2100F를 사용하여 수행하였고, GNc-HyNA의 UV/Vis 스펙트럼을 확인하였다. 그 결과를 도 3에 나타낸다.Energy-dispersive X-ray photoelectron spectroscopy of GNc-HyNA was performed using JEOL JEM-2100F equipped with an EDX Genesis Series γ-TEM at 200 kV. / Vis spectra were confirmed. The results are shown in Fig.

도 3은 HyNA의 에너지-분산 X-선 광전 분광 및 UV-Vis 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining energy-dispersive X-ray photoelectron spectroscopy and UV-Vis spectrum of HyNA.

도 3의 (A)는 GNc-HyNA의 에너지-분산 X-선 광전 분광을 설명하기 위한 도면이고, (B)는 GNc-HyNA의 UV/Vis 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3A is a diagram for explaining energy-dispersive X-ray photoelectron spectroscopy of GNc-HyNA, and FIG. 3B is a diagram for explaining the UV / Vis spectrum of GNc-HyNA.

도 3을 참조하면, GNc-HyNA의 에너지-분산 X-선 광전자 분광 결과, 금에 대한 확연한 피크를 확인할 수 있다. 이것은 HyNA에 금 나노클러스터들의 성공적인 정착(anchoring)을 의미한다. 또한, UV/Vis 분광법에 의해서도 HyNA에 금에 대한 확연한 피크가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따라, HyNA에 금 나노클러스터들이 결합되었음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, the energy-dispersive X-ray photoelectron spectroscopy of GNc-HyNA reveals a distinct peak for gold. This implies successful anchoring of gold nanoclusters to HyNA. In addition, it can be confirmed that a remarkable peak for gold appears in HyNA even by UV / Vis spectroscopy. That is, according to the present invention, it can be confirmed that gold nanoclusters are bound to HyNA.

또한, HyNA 및 GNc-HyNA의 형태를 200 kV의 가속 전압에서 작동된 HR-TEM (JEOL-2100F, Tokyo, Japan)를 사용하여 확인하였다. TEM 이미지들을 위해, HyNA 및 GNc-HyNA를 음성 염색(negative staining)을 위해 0.5% 우라닐 아세테이트(uranyl acetate)로 처리하였고, 이를 탈이온수에 분산시켰고(1 mg/mL), 200-메쉬(mesh) 구리 그리드(grid)에 떨어트렸다. 그 결과를 도 4에 나타낸다.Also, the shapes of HyNA and GNc-HyNA were confirmed by HR-TEM (JEOL-2100F, Tokyo, Japan) operated at an acceleration voltage of 200 kV. For TEM images, HyNA and GNc-HyNA were treated with 0.5% uranyl acetate for negative staining, dispersed in deionized water (1 mg / mL), 200-mesh ) Was dropped on a copper grid. The results are shown in Fig.

도 4는 HyNA 및 GNc-HyNA의 TEM 이미지를 나타내는 도면이다.Figure 4 is a TEM image of HyNA and GNc-HyNA.

도 4의 (A)는 다양한 농도의 Au-시드에서 GNc-HyNA의 사진들을 나타내고, (B)는 0.2, 0.5 및 0.9 μM 농도의 Au-시드로 제조된 HyNA 및 GNc-HyNA의 TEM 이미지들을 나타낸다. 스케일바(scale bar)는 100 nm이다.4 (A) shows photographs of GNc-HyNA at various concentrations of Au-seed, and (B) TEM images of HyNA and GNc-HyNA prepared with Au-seeds at 0.2, 0.5 and 0.9 μM concentrations . The scale bar is 100 nm.

도 4를 참조하면, HyNA들 및 GNc-HyNA들의 TEM 이미지들은 HyNA 및 GNc-HyNA가 둘 다 구형임을 나타내고, GNc-HyNA가 금-비코팅된 HyNA들과 비교하여 더 밀도 있고 불균일한 가장자리들(edges) 및 더 밀집한(compact) 형상을 갖는 것을 확인할 수 있다. 이것은 DAA 그룹들의 3차 아민으로 금 나노클러스트들이 안정화되었음을 의미하고, 또한, HyNA들에 금 나노클러스터들의 형성은 GNc-HyNA들의 물리화학적 특성들을 조절할 수 있음을 의미한다.4, TEM images of HyNAs and GNc-HyNAs indicate that both HyNA and GNc-HyNA are spherical and that GNc-HyNA is more dense and non-uniform (Fig. 4) compared to gold- edges and a more compact shape. This means that gold nanoclusts have been stabilized with tertiary amines of DAA groups, and that the formation of gold nanoclusters in HyNAs can also modulate the physicochemical properties of GNc-HyNAs.

보다 구체적으로 확인하기 위해, HyNa 및 Gnc-HyNA의 크기 및 표면 제타 전위(zeta potential)는 25 ℃에서 Zetasizer Nano ZS90 (Malvern Instruments, Worcestershire, UK)를 사용하여 확인하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.To be more specific, the size and surface zeta potential of HyNa and Gnc-HyNA were confirmed using a Zetasizer Nano ZS90 (Malvern Instruments, Worcestershire, UK) at 25 ° C. The results are shown in Table 1.

샘플Sample 크기(nm)a Size (nm) a ξb(mV)ξ b (mV) HyNAHyNA 204.05±5.44204.05 ± 5.44 -26.4±0.87-26.4 ± 0.87 GNc-HyNA 0.2 μMGNc-HyNA 0.2 μM 198.57±1.44198.57 ± 1.44 -19.5±0.46-19.5 + 0.46 GNc-HyNA 0.5 μMGNc-HyNA 0.5 μM 187.31±2.93187.31 + - 2.93 -17.2±0.31-17.2 ± 0.31 GNc-HyNA 0.9 μMGNc-HyNA 0.9 μM 150.27±3.10150.27 ± 3.10 -16.8±0.65-16.8 ± 0.65

aPBS에서 역학 광 스캐터링에 의해 측정 a Measured by mechanical optical scattering in PBS

b제타 전위 분석기에 의해 측정 b Measured by zeta potential analyzer

표 1을 상기 도 4와 함께 참조하면, HyNA 및 GNc-HyNA 유체 역학적 직경(hydrodynamic diameter)은 각각 204.0 ± 5.4 및 150.2 ± 3.1 nm으로 측정되었고, HyNA들에 금 나노클러스터들의 결합 후 직경의 감소는 금 나노클러스터들의 물리적 가교결합에 기인할 수 있다. 즉, 금이 결합된 HyNA는 보다 밀집한 나노 구조체를 형성할 수 있다.Referring to Table 1 above with reference to FIG. 4, HyNA and GNc-HyNA hydrodynamic diameters were measured at 204.0 ± 5.4 and 150.2 ± 3.1 nm, respectively, and the decrease in diameters after binding of gold nanoclusters to HyNAs Can be attributed to the physical crosslinking of the gold nanoclusters. That is, gold-bound HyNA can form dense nanostructures.

따라서, 본 발명의 금 나노클러스터들이 성장된 HyNA는 밀집한 구조를 갖고, 우수한 입자 안정성을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있다. Therefore, it can be confirmed that HyNA having the gold nanoclusters grown according to the present invention has a dense structure and exhibits excellent particle stability.

이어서, GNc-HyNA들의 광학적 특성들을 확인하였다. GNc-HyNA 용액은 1.5 W/cm2의 전압 밀도에서 PTT 레이저에 노출시켰고, 온도 변화를 측정하였다. 그 결과를 도 5에 나타낸다.The optical properties of GNc-HyNAs were then confirmed. The GNc-HyNA solution was exposed to the PTT laser at a voltage density of 1.5 W / cm 2 and the temperature change was measured. The results are shown in Fig.

도 5는 GNc-HyNA의 광학적 특성들을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining optical characteristics of GNc-HyNA.

도 5의 (A)는 808 nm PTT 레이저 조사에 따른 GNc-HyNA의 합성 단계들 및 광열 효과들을 설명하기 위한 도면이고, (B)는 PTT 레이저 조사 후 GNc-HyNA의 TEM 이미지를 나타낸다. 스케일바는 100 nm이다. (C)는 PTT 레이저 조사 하의 GNc-HyNA 및 HyNA의 광열 이미지를 나타내고, (D)는 PTT 레이저 조사 하의 다른 Au-시드 농도들에서의 GNc-HyNA의 열적 가열 곡선을 나타내며, (E)는 808 nm PTT 또는 690 nm PDT 레이저 조사 하의 다른 농도들 (0.1, 0.5, 및 1 mg/ml)에서의 GNc-HyNA (0.9 μM)의 열적 가열 곡선을 나타낸다.FIG. 5A is a view for explaining synthesis steps and light heat effects of GNc-HyNA according to 808 nm PTT laser irradiation, and FIG. 5B is a TEM image of GNc-HyNA after PTT laser irradiation. The scale bar is 100 nm. (C) shows photothermographic images of GNc-HyNA and HyNA under PTT laser irradiation, (D) shows the thermal heating curve of GNc-HyNA at different Au-seed concentrations under PTT laser irradiation, (0.9 [mu] M) at different concentrations (0.1, 0.5, and 1 mg / ml) under the irradiation of 690 nm PTT or 690 nm PDT laser.

도 5를 참조하면, GNc-HyNA들의 광학적 특성들은 HyNA에 첨가된 HAuCl4의 다양한 농도에 따라 조절될 수 있음을 확인할 수 있다. 구체적으로, 0.5 μM 또는 더 낮은 양의 Au-시드가 HyNA에 첨가될 때, 표면 플라즈몬 공명 피크는 약 550 nm에서 관찰되나, 0.9 μM 이상의 Au-시드가 첨가될 때, Au 나노입자들의 응집으로 인해 650 nm 내지 900 nm사이의 범위와 함께 780 nm에서 집중된 새로운 넓은 피크가 나타나는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the optical properties of GNc-HyNA can be adjusted according to various concentrations of HAuCl 4 added to HyNA. Specifically, when a 0.5 μM or lower amount of Au-seed is added to HyNA, the surface plasmon resonance peak is observed at about 550 nm, but when 0.9 μM or more of Au-seed is added, due to aggregation of Au nanoparticles It can be seen that a new broad peak concentrated at 780 nm appears with a range between 650 nm and 900 nm.

또한, GNc-HyNA의 광열 효과는 0.2 μM 또는 0.5 μM Au-시드가 첨가된 GNc-HyNA는 빈약한(poor) 광열 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있고, 용액의 온도는 그들의 표면 플라즈몬 공명(SPR) 피크들이 450 nm 내지 600 nm의 범위에서 발견되었기 때문에, 39.1 ℃까지 또는 33.9 ℃까지 각각 약간 증가했음을 확인할 수 있다. 그러나, 근적외선(NIR) 영역에서 중요한 흡광도는 감지되지 않았다.In addition, the photothermal effect of GNc-HyNA can be confirmed that GNc-HyNA added with 0.2 μM or 0.5 μM Au-seed exhibits poor light heat effect, and the temperature of the solution is higher than that of their surface plasmon resonance (SPR) Are found in the range of 450 nm to 600 nm, it can be seen that they slightly increased to 39.1 캜 or 33.9 캜, respectively. However, no significant absorbance was detected in the near infrared (NIR) region.

반면, GNc-HyNA 0.9 μM 용액의 온도는 근적외선(NIR) 영역에서 이의 강한 SPR 피크가 주어질 때, 온도가 74.1 ℃로 상승했다. 0.1 내지 1 mg/mL로 증가된 GNc-HyNA의 농도에서는, 용액의 온도는 10분간 PTT 레이저 조사 후 44 내지 74 ℃로 증가한 반면, PDT 레이저 조사 하에서 HyNA 용액 또는 PTT 레이저에 노출된 순수한 물의 온도 변화는 무시해도 될 정도였다.On the other hand, the temperature of the 0.9 μM solution of GNc-HyNA increased to 74.1 ° C when given its strong SPR peak in the near infrared (NIR) region. At a concentration of GNc-HyNA increased from 0.1 to 1 mg / mL, the temperature of the solution increased from 44 to 74 ° C after 10 minutes of PTT laser irradiation, whereas the temperature of pure water exposed to HyNA solution or PTT laser under PDT laser irradiation Could be neglected.

따라서, 종합적으로, 본 발명에 따른 금 나노클러스터가 성장된 HyNA, GNc-HyNA는 광열적 활성화 가능한 광역학제로서 이용 가능할 수 있음을 확인할 수 있고, 넓고 적색 이동된 SPR 스펙트럼들 및 주목할 만한 온도 상승을 나타내는 0.9 μM의 Au-시드를 갖는 GNc-HyNA가 NIR-기반 광열 어플리케이션에 가장 적합할 것임을 확인할 수 있다.Therefore, it can be confirmed that HyNA and GNc-HyNA grown with gold nanoclusters according to the present invention can be used as photo-thermally activatable photochemistry, and it can be confirmed that broad red-shifted SPR spectra and remarkable temperature rise Indicating that GNc-HyNA with a 0.9-mu M Au-seed would be most suitable for NIR-based light-heat applications.

베르테포르핀 로딩된 나노조립체(Vp-HyNA) 및 금 나노클러스터가 성장된 베르테포르핀 로딩 나노조립체(Vp-GNc-HyNA)(Vp-HyNA) and a vortex-loaded nanoassembly (Vp-GNc-HyNA) grown with gold nanoclusters

본 발명의 HyNA의 약물 로딩(loading) 특성을 확인하기 위해, 약물로서 베르테포르핀(Verteporfin, Vp)이 담지된 나노조립체(Vp-HyNA)를 제조하였다. 100 mg의 HyNA를 10 mL의 DMF 및 탈이온수의 1:1 공용매에 용해한 후, 11 mg의 베르테포르핀을 1 mL의 공용매에 용해한 용액을 천천히 적하하였다. 동시에, 3분 동안 초음파 처리를 한 후, 12시간 동안 투석하였다. 그 후, 반응 혼합액을 투석 및 필터로 여과하고, 동결건조하여, 검은 분말의 베르테포르핀이 함유된 나노조립체(이하, Vp-HyNA)를 제조하였다.In order to confirm the drug loading characteristics of HyNA of the present invention, a nanoassembly (Vp-HyNA) carrying Verteporfin (Vp) as a drug was prepared. 100 mg of HyNA was dissolved in 10 mL of DMF and 1: 1 co-solvent of deionized water, and then a solution of 11 mg of vertephrine dissolved in 1 mL of the co-solvent was slowly added dropwise. At the same time, ultrasonication was performed for 3 minutes and then dialysis was performed for 12 hours. Thereafter, the reaction mixture solution was filtered with a dialysis and filter, and freeze-dried to prepare a nano-assembly (hereinafter referred to as Vp-HyNA) containing black powder of verteoporphin.

이어서, Vp-HyNA를 이용한 것을 제외하고는 상기 GNc-HyNA를 제조한 것과 실질적으로 동일한 방법을 수행하여, 금 나노클러스터가 성장된 베르텐포르핀 함유 나노조립체(이하, Vp-GNc-HyNA)를 제조하였다.Next, except for using Vp-HyNA, a substantially same method as that of the above-mentioned GNc-HyNA was performed to prepare a gold nanoparticle-grown berteloporpin-containing nanoassembly (hereinafter referred to as Vp-GNc-HyNA) .

약물 로딩 함량 및 로딩 효능을 확인하기 위해, Vp-HyNA 및 Vp-GNc-HyNA를 DMSO/DIW 용액 1:1 (v/v)에 각각 용해하였고, Vp 농도는 700 nm에서 형광 분광광도기를 사용하여 형광을 측정하여 추정하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.Vp-HyNA and Vp-GNc-HyNA were dissolved in a 1: 1 (v / v) DMSO / DIW solution, respectively, and the Vp concentration was measured using a fluorescence spectrophotometer at 700 nm Fluorescence was measured and estimated. The results are shown in Table 2.

샘플Sample 직경(nm)a Diameter (nm) a Vp 공급량b Vp supply amount b 로딩효능(%)c Loading efficiency (%) c 로딩함량(%)c Loading content (%) c Vp-HyNAVp-HyNA 237.16±2.46237.16 + - 2.46 1010 9090 9.09.0 Vp-GNc-HyNAVp-GNc-HyNA 195.42±1.73195.42 ± 1.73 1010 8787 8.78.7

aPBS에서 DLS에 의해 측정 a Measured by DLS in PBS

b나노-접합체에 대한 Vp의 중량비The weight ratio of Vp to the b nano-conjugate

cUV/Vis 분광법에 의해 측정됨 c Measured by UV / Vis spectroscopy

표 2를 참조하면, 10 중량%의 Vp가 첨가될 때, 첨가된 Vp의 90% 및 87%가 각각 Vp-HyNA 및 Vp-GNc-HyNA로 캡슐화 되었음을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, when 10 wt% of Vp is added, it can be confirmed that 90% and 87% of the added Vp are encapsulated into Vp-HyNA and Vp-GNc-HyNA, respectively.

또한, Vp-GNc-HyNA의 구조적 안정성을 조사하기 위해, 소태아혈청(FBS) 50%를 함유한 PBS를 이용하여 동적 빛산란 분석 장치(DLS) 기기를 이용하였다. 10 mg의 Vp-GNc-HyNA를 소태아혈청 50%를 포함한 PBS 10 mL에 37 ℃에서 분산시켰고, 산란정도를 변화시키며 시간에 따라 DLS를 사용해 결과를 확인하였다. Vp-GNc-HyNA는 궤도 교반기를 이용해 분산시켰으며, 지정된 시간마다 빛의 산란 정도를 측정하였다. 또한, Vp-HyNA를 상기와 같은 조건에서 안정성 평가를 진행하였다. Vp-GNc-HyNA 및 Vp-HyNA의 시간에 따른 스캐터링(scattering) 강도의 상대적인 변화를 도 6에 나타낸다.In order to investigate the structural stability of Vp-GNc-HyNA, a dynamic light scattering analyzer (DLS) instrument was used with PBS containing 50% fetal bovine serum (FBS). 10 mg of Vp-GNc-HyNA was dispersed in 10 mL of PBS containing 50% fetal bovine serum at 37 ° C, and the scattering degree was varied and the results were confirmed with DLS over time. Vp-GNc-HyNA was dispersed using a trajectory stirrer, and the degree of scattering of light was measured at a specified time. In addition, the stability evaluation of Vp-HyNA was carried out under the above-described conditions. The relative changes in scattering intensity with time of Vp-GNc-HyNA and Vp-HyNA are shown in Fig.

도 6은 Vp-GNc-HyNA 및 Vp-HyNA의 스캐터링 강도의 변화를 설명하기 위한 도면이다.Fig. 6 is a diagram for explaining a change in the scattering intensity of Vp-GNc-HyNA and Vp-HyNA.

도 6을 참조하면, Vp-GNc-HyNA는 9시간 동안 초기 스캐터링 강도의 63%가 유지되었다. 그러나, Vp-GNc-HyNA의 스캐터링 강도는 초기 단계의 26%로 가파르게 감소하였다. 이것은 히알루론산 나노조립체에 도입된 금 나노클러스터들이 효과적으로 나노접합체의 입자 안정성을 증진시키는 것을 의미하고, Vp-GNc-HyNA가 생리학적 환경에서 효과적으로 그들의 구조적 강도를 유지할 수 있음을 나타낸다. 즉, Vp-GNc-HyNA이 약물 분자들을 단단히 보호할 수 있음을 확인할 수 있다. 이것은 생리적 조건들 하에서 그들의 표적 자리들에 약물들을 효율적으로 전달하기 위한 약물 전달체에 가장 중요한 필요조건 중 하나로, 따라서, 본 발명의 Vp-GNc-HyNA의 구조적 안정성이 약물전달체로서 이용하기에 충분함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, Vp-GNc-HyNA maintained 63% of the initial scattering intensity for 9 hours. However, the scattering intensity of Vp-GNc-HyNA decreased steeply to 26% of the initial stage. This means that the gold nanoclusters introduced into the hyaluronic acid nanocomposite effectively enhance the particle stability of the nanocomposite, indicating that Vp-GNc-HyNA can effectively maintain their structural strength in the physiological environment. That is, it can be confirmed that Vp-GNc-HyNA can firmly protect the drug molecules. This is one of the most important requirements for drug delivery systems to efficiently deliver drugs to their target sites under physiological conditions and therefore the structural stability of the Vp-GNc-HyNA of the present invention is sufficient for use as a drug delivery vehicle Can be confirmed.

이어서, Vp-GNc-HyNA의 광물리적 및 광화학적 특성들을 확인하였다.Next, the photophysical and photochemical properties of Vp-GNc-HyNA were confirmed.

먼저, Vp-GNc-HyNA의 형광 강도를 형광 분광광도기를 이용하여 확인하였고, 이어서, Vp-GNc-HyNA로부터의 Vp 방출 거동은 투석 방법을 사용하여 평가하였다. 글루타시온(Glutathione, GSH)와 히알루로니다아제(Hyaluronidase, Hyal) 함유 PBS 용액 (1 mL, 1 g/L, pH 7.4)에 Vp-GNc-HyNA를 용해하고, 투석막 (MW 차단=3,500)을 이용하여 808-nm PTT 레이저 (Changchun New Industries Optoelectronics Technology Co., Ltd, Changchun, China)에 노출시켰고, 대조군으로 노출시키지 않은 Vp-GNc-HyNA와 비교하였다. 용액은 37 ℃에서 100 rpm의 속도로 흔들어 주었고, 정해진 시간 마다 방출된 용액을 실험관으로 옮겨 담고, 새로운 용액으로 교체해주었다. 방출된 Vp의 양은 690 nm에서 Vp 흡광도를 측정하여 정량화하였고, 흡광도 표준 곡선은 디메틸설폭사이드(Dimethyl Sulfoxide, DMSO) 용매에 자유 Vp를 용해하고 이의 흡광도를 측정하여 준비하였다.First, the fluorescence intensity of Vp-GNc-HyNA was confirmed by using a fluorescence spectrophotometer, and then the Vp release behavior from Vp-GNc-HyNA was evaluated using a dialysis method. Vp-GNc-HyNA was dissolved in PBS solution (1 mL, 1 g / L, pH 7.4) containing glutathione (GSH) and hyaluronidase (Hyal) and dialyzation membrane (MW blocking = 3,500) Were exposed to an 808-nm PTT laser (Changchun New Industries Optoelectronics Technology Co., Ltd., Changchun, China) and compared with Vp-GNc-HyNA not exposed as a control. The solution was shaken at a rate of 100 rpm at 37 ° C, and the solution released at a fixed time was transferred to a laboratory tube and replaced with a fresh solution. The amount of released Vp was quantified by measuring the Vp absorbance at 690 nm. The absorbance standard curve was prepared by dissolving free Vp in dimethylsulfoxide (DMSO) solvent and measuring the absorbance thereof.

또한, 뿐만 아니라, 광역학 효과를 통해 일중항 산소를 발생시키는 Vp-GNc-HyNA의 능력을 분석하기 위해, 수성 용액의 나노-접합체들은 690 nm PDT 레이저로 조사하였고, 일중항 산소 생성은 일중항 산소 센서로서 p-니트로소디메틸아닐린(p-nitrosodimethylaniline. RNO)을 이용하여 모니터하였다. Vp로부터 일중항 산소의 생성을 정량적으로 평가하기 위해, 증류수의 1 % DMSO 용액의 200 μl의 Vp-GNc-HyNA (100 μg/ml의 Vp)를 5.58 mg의 L-히스티딘(L-histidine) 및 0.377 μg의 RNO 함유 증류수 3.8 ml에 첨가하였고, 결과 용액은 690-nm 레이저 (Shanghai Dream Laser Technology Co., Ltd, Shanghai, China) 또는 PTT 레이저에 노출시켰다. 그 다음, RNO 파장대인 405 nm에서의 흡광도를 UV-Vis 분광기를 사용하여 측정하였다. RNO 농도는 다양한 조건들 하에서 시간 함수로 기록하였다. 그 결과를 도 7에 나타낸다.In addition, to analyze the ability of Vp-GNc-HyNA to generate singlet oxygen through photodynamic effects, nano-conjugates of aqueous solutions were irradiated with a 690 nm PDT laser, And was monitored using p-nitrosodimethylaniline (RNO) as an oxygen sensor. To quantitatively evaluate the production of singlet oxygen from Vp, 200 μl of Vp-GNc-HyNA (100 μg / ml of Vp) in a 1% DMSO solution of distilled water was added to 5.58 mg of L-histidine and The resulting solution was exposed to a 690-nm laser (Shanghai Dream Laser Technology Co., Ltd., Shanghai, China) or a PTT laser. Then, the absorbance at 405 nm, which is the RNO wavelength band, was measured using a UV-Vis spectroscope. The RNO concentration was recorded as a function of time under various conditions. The results are shown in Fig.

도 7은 Vp-GNc-HyNA의 광활성 특성을 설명하기 위한 도면이다.Fig. 7 is a view for explaining the photoactive property of Vp-GNc-HyNA.

도 7의 (A)는 Vp-GNc-HyNA로부터 순차적인 PTT/PDT 레이저 처리에 의한 Vp 방출 메카니즘을 설명하기 위한 모식도이고, (B)는 808 nm PTT 레이저 조사 전 및 후의 Vp, Vp-HyNA 및 Vp-GNc-HyNA (1 mg/ml)의 형광 강도를 나타내고, (C)는 PTT 레이저 조사의 존재 또는 부재에서 Vp-HyNA 및 Vp-GNc-HyNA (1 mg/ml)로부터 Vp의 생체외(in vitro) 방출 프로파일을 나타낸다. (D)는 PTT 레이저 및/또는 PDT 레이저 조사의 존재에서 Vp-HyNA 및 Vp-GNc-HyNA (100 μg/ml의 Vp)로부터 일중항 산소 발생을 나타내고, 그래프에서 에러(error) 바들(bars)은 표준 편차(standard deviations) (n=5)를 나타낸다. 별표(*)는 편도(one-way) ANOVA를 통해 계산된 통계학적으로 유의한 차이들(*p<0.05)을 나타낸다.7A is a schematic diagram for explaining the Vp emission mechanism by the sequential PTT / PDT laser processing from Vp-GNc-HyNA, FIG. 7B is a schematic view for explaining Vp, Vp-HyNA and Vp before and after the 808 nm PTT laser irradiation, (1 mg / ml), and (C) shows the fluorescence intensity of Vp-GNc-HyNA (1 mg / ml) in the presence or absence of PTT laser irradiation in vitro release profiles. (D) shows singlet oxygen evolution from Vp-HyNA and Vp-GNc-HyNA (100 μg / ml of Vp) in the presence of PTT laser and / or PDT laser irradiation, Denotes standard deviations (n = 5). Asterisks (*) represent statistically significant differences (* p <0.05) calculated via one-way ANOVA.

도 7을 참조하면, Vp가 GNc-HyNA에 로딩될 때, 이의 내재적 형광 신호들은 금 나노클러스터들의 강한 표면 플라즈몬 효과로 인해 고도로 소광된다. Vp-GNc-HyNA의 확연한 소광 효과는 형광 신호에 국한되지 않고, Vp-GNc-HyNA의 일중한 산소 발생 또한 현저하게 감소하였다. Referring to FIG. 7, when Vp is loaded into GNc-HyNA, its intrinsic fluorescence signals are highly extinction due to the strong surface plasmon effect of gold nanoclusters. The remarkable extinction effect of Vp-GNc-HyNA was not limited to the fluorescence signal but also the oxygen production of Vp-GNc-HyNA was significantly reduced.

한편, 도 7의 (C)를 참조하면, Vp-GNc-HyNA로부터 PTT 레이저 조사 시 Vp가 방출됨을 확인할 수 있고, Vp-GNc-HyNA로부터 Vp의 방출율(release rate)은 생리학적 조건들 하에서 둔화되었음을 확인할 수 있다. 한편, 순수한 베르테포르핀은 48시간동안 30.8%가 방출되는 반면, Vp-GNc-HyNA로부터 Vp의 방출은 48시간 동안 73% 이상으로 급격하게 증가함을 확인할 수 있다.7C, it can be confirmed that Vp is emitted from Vp-GNc-HyNA upon irradiation with the PTT laser, and the release rate of Vp from Vp-GNc-HyNA is slowed down under physiological conditions . On the other hand, it can be seen that the pure vortexorphin is 30.8% released in 48 hours, whereas the Vp release from Vp-GNc-HyNA is rapidly increased to 73% over 48 hours.

도 7의 (D)를 참조하면, Vp로부터 일중항 산소 생성은 미셀 코어에서 밀집하게 응집될 때 자기-소광 효과에 의해 지연되었음을 확인할 수 있고, GNc-HyNA의 금 나노클러스터들은 여기된 Vp에서 금 나노클러스터들로의 에너지 이동으로 인해 Vp의 일중항 산소 생성을 저해되었음을 확인할 수 있다. Vp 분자들이 GNc-HyNA에 의해 캡슐화될 때, PDT 레이저 처리는 효과적으로 일중항 산소를 발생시키지 못하도록 할 수 있다. Vp-GNc-HyNA의 PDT 소광 현상은 나노조립체에서 안정한 Vp-로딩을 나타낼 뿐만 아니라, 태양광 노출에 따른 PDT 치료를 받은 환자들에 PDT의 비특이 독성의 최소화 가능성을 의미한다. 즉, 본 발명의 Vp-GNc-HyNA를 안정하고 효과적인 광활성화 약물 전달체로서 이용 가능함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7 (D), it can be confirmed that singlet oxygen generation from Vp is delayed by the self-extinction effect when densely aggregated in the micelle core, and gold nanoclusts of GNc-HyNA It can be confirmed that the energy transfer to the nanoclusters inhibits the singlet oxygen production of Vp. When Vp molecules are encapsulated by GNc-HyNA, PDT laser treatment can effectively prevent singlet oxygen from being generated. The PDT quenching phenomenon of Vp-GNc-HyNA not only shows stable Vp-loading in nano-assemblies, but also implies the possibility of minimizing the nonspecific toxicity of PDT in patients who have received PDT treatment with sunlight exposure. That is, it can be confirmed that Vp-GNc-HyNA of the present invention can be used as a stable and effective photoactivatable drug delivery vehicle.

Vp-GNc-HyNA이 효과적인 나노의약품 플랫폼이 되기 위해, 이것은 혈류 또는 정상 장기들에서 독성 활성 산소종(reactive oxygen species)을 발생시키지 않아야하고, 종양 세포들과 같은 질병 자리들에서는 효과적으로 일중항 산소를 발생시켜야 한다. 상기 도 7를 계속 참조하면, 상기에서 설명한 바와 같이, PBS에서 순수한 VP는 48시간 내에 단지 30.8%가 방출되었으나, PTT 레이저 조사 하에서 Vp-GNc-HyNA로부터 Vp 방출은 극적으로 가속됨을 확인할 수 있다. 캡슐화된 Vp의 73% 이상이 48시간 PTT 레이저에 노출 하에서 방출되었고, Vp-GNc-HyNA로 PTT/PDT 레이저의 순차적인 조사는 단일 PDT 레이저 처리 하의 것과 비교하여 일중항 산소의 생성을 현저하게 증가시킴을 확인할 수 있다. 이것은 Vp-GNc-HyNA의 금-쉘이 형광 신호들을 소광하였고 Vp로부터 일중항 산소 생성을 억제함을 나타내지만, PTT/PDT 레이저에 순차적인 노출 하에서, 빠른 Vp 방출과 함께 형광 신호들 및 일중항 산소 생성 모두에서 증가되고, 결과적으로 PDT 효능이 증가됨을 의미한다.In order for Vp-GNc-HyNA to be an effective nanomedicine platform, it must not produce reactive oxygen species in the bloodstream or normal organs, and effectively treats singlet oxygen in disease sites such as tumor cells . Referring to FIG. 7, as described above, pure VP in PBS was only 30.8% released within 48 hours, but Vp emission from Vp-GNc-HyNA was dramatically accelerated under PTT laser irradiation. More than 73% of the encapsulated Vp was released under exposure to the 48-hour PTT laser, and sequential irradiation of PTT / PDT lasers with Vp-GNc-HyNA significantly increased production of singlet oxygen compared to single PDT laser treatment Can be confirmed. This indicates that the gold-shell of Vp-GNc-HyNA quenched the fluorescence signals and suppressed singlet oxygen production from Vp, but under sequential exposure to PTT / PDT lasers, with fast Vp emission, Oxygen production, resulting in increased PDT efficacy.

즉, 종합적으로, 본 발명에 따른 약물 전달체는 혈류에서 우수한 입자 안정성을 나타낼 수 있고, 독성 활성 산소종을 발생시키지 않으며, 종양 세포들에서 PTT/PDT 레이저 조사에 의해 효과적으로 형광 신호 및 일중항 산소를 발생시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 약물 전달체는 우수한 성능을 갖는 나노의약품 플랫폼으로 이용할 수 있음을 확인할 수 있다.That is, in general, the drug delivery system according to the present invention can exhibit excellent particle stability in the bloodstream, does not generate toxic reactive oxygen species, effectively inhibits the fluorescence signal and singlet oxygen in the tumor cells by PTT / PDT laser irradiation Can be generated. Therefore, it can be confirmed that the drug delivery system according to the present invention can be used as a nano drug platform having excellent performance.

한편, 본 발명의 HyNA의 종양 세포 표적성을 확인하기 위해, 초점형 현미경 하에서 GNc-HyNA의 세포 흡수를 조사했다. 먼저, GNc-HyNA (30 mg)을 포스페이트 버퍼(phosphate buffer) (4mg/ml, 10 mM, pH 6.8)에 분산시키고 12시간 동안 EDC (1.2 mg) 및 HOBt (0.9 mg)의 존재에서 교반하였다. 용액은 2일 동안 증류수에 대해 투석하여 정제하였고, 동결 건조하여, NIR 다이(dye)인 Cy5.5 모노-하이드라지드(mono-hydrazide)가 아미드 형성을 통해 히알루론산 백본의 카르복실기에 화학적으로 결합된, Cy5.5-HyNA, Cy5.5-GNc-HyNA를 제조하였다.On the other hand, to confirm the tumor cell targeting property of HyNA of the present invention, the cell uptake of GNc-HyNA was examined under a focusing microscope. First, GNc-HyNA (30 mg) was dispersed in a phosphate buffer (4 mg / ml, 10 mM, pH 6.8) and stirred in the presence of EDC (1.2 mg) and HOBt (0.9 mg) for 12 hours. The solution was dialyzed against distilled water for 2 days and lyophilized to give a NIR dye, Cy5.5 mono-hydrazide, chemically bonded to the carboxyl group of the hyaluronic acid backbone via amide formation Cy5.5-HyNA and Cy5.5-GNc-HyNA were prepared.

그 다음, 효소들 및 레이저 처리에 따른 생체외 세포 흡수 및 방출 프로파일을 확인하였다. MDA-MB-231 및 NIH-3T3 세포들을 10 % FBS 및 1 % 페니실린-스트렙토마이신 함유 RPMI 배지 (Gibco, Grand Island, NY)에서, 37 ℃, 5 % CO2 분위기에서 배양하였다. 이어서, Cy5.5-라벨된(Cy5.5-HyNA) 또는 Vp 로딩된 HyNA(Vp-HyNA)의 세포 흡수 및 거동을 확인하기 위해, 세포들(1×105 세포/웰)을 6-웰 플레이트에 젤라틴-코팅된 커버 슬립(cover slip) 위에 심었고, Cy5.5-라벨된 GNc-HyNA (100 μg/ml), Vp 및 Vp-GNc-HyNA (30 μg/ml)로 3시간 동안 37 ℃로 CO2 배양기에서 배양하였다. 경쟁적 억제 연구를 위해, 세포들은 2 mL의 혈청이 제거된 히알루론산 함유 배지에 1시간 동안 미리 노출시켰다. 그 다음, 세포들은 DPBS로 두 번 세척하였고 4%의 파라포름알데히드(paraformaldehyde) 용액으로 고정하였다. 4,6-디아미노-2-페닐인돌(4,6-diamidino-2-phenylindole) (DAPI)을 이용해 세포를 염색시킨 후, 세포들을 광초점형 레이저 현미경(Zeiss LSM 700, Carl Zeiss, Oberkochen, Germany)을 사용하여 관찰하였다. 금 나노클러스터들의 흡수 거동은 IX81-ZDC 포커스 트리프트 보상 현미경(focus drift compensating microscopy) (Olympus, Tokyo, Japan)을 사용하여 시각화하였다. 그 결과를 도 8에 나타낸다.Then, the absorption and emission profiles of the in vitro cells by enzymes and laser treatment were confirmed. MDA-MB-231 and NIH-3T3 cells were cultured in RPMI medium (Gibco, Grand Island, NY) containing 10% FBS and 1% penicillin-streptomycin at 37 ° C in 5% CO 2 atmosphere. Cells (1 × 10 5 cells / well) were then incubated in 6-wells (1 × 10 5 cells / well) to confirm cell uptake and behavior of Cy5.5-labeled (Cy5.5-HyNA) or Vp- Plates were plated on gelatin-coated cover slips and stained with Cy5.5-labeled GNc-HyNA (100 μg / ml), Vp and Vp-GNc-HyNA (30 μg / Gt; C &lt; / RTI &gt; in a CO 2 incubator. For competitive inhibition studies, cells were pre-exposed for 1 hour in hyaluronic acid-containing medium with 2 mL of serum removed. The cells were then washed twice with DPBS and fixed with 4% paraformaldehyde solution. After cells were stained with 4,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI), the cells were observed with a photomicroscopic laser microscope (Zeiss LSM 700, Carl Zeiss, Oberkochen, Germany). The absorption behavior of the gold nanoclusters was visualized using an IX81-ZDC focus drift compensating microscope (Olympus, Tokyo, Japan). The results are shown in Fig.

도 8은 GNc-HyNA 및 Vp-GNc-HyNA의 생체외 세포 흡수 및 방출 프로파일을 설명하기 위한 도면이다.Fig. 8 is a view for explaining the absorption and release profiles of ex vivo cells of GNc-HyNA and Vp-GNc-HyNA.

도 8의 (A)는 Cy5.5-GNc-HyNA (100 μg/ml)로 3시간 동안 배양된 MDA-MB-231 세포들의 공초점형 현미경 사진들(Confocal microscopy images)이고. (B)는 3시간 처리 후 MDA-MB-231 세포들로 Vp-GNc-HyNA의 세포내 내재화(internalization)를 나타낸다. (C)는 PTT 레이저 처리 및 효소의 존재 또는 부재에서 Vp-GNc-HyNA (1 mg/ml)로부터 생체외 Vp 방출 거동을 나타내고, (D)는 레이저 처리 및/또는 효소의 존재 및 부재에서 Vp-GNc-HyNA (100 μg/ml의 Vp)로부터 일중항 산소 생성을 나타낸다. (E)는 레이저 처리의 존재에서 Vp-GNc-HyNA의 다른 농도들로 6시간 동안 배양된 MDA-MB-231 세포들의 세포 생존력(cell viability)을 나타내고, 그래프에서 오류 바들(error bars)은 표준 편차(n = 5)를 나타낸다. 도 8의 (F) 및 (G)는 각각 암실 조건에서 레이저 처리 없이 GNc-HyNA 및 Vp-GNc-HyNA 배양된 MDA-MB-231의 세포 생존력를 나타낸다. 별표(*)는 편도(one-way) ANOVA를 통해 계산된 통계학적으로 유의한 차이들(*p<0.05)을 나타낸다. Figure 8 (A) is confocal microscopy images of MDA-MB-231 cells cultured for 3 hours with Cy5.5-GNc-HyNA (100 μg / ml) (B) shows intracellular internalization of Vp-GNc-HyNA as MDA-MB-231 cells after 3 hours of treatment. (C) shows the in vitro Vp release behavior from Vp-GNc-HyNA (1 mg / ml) in the presence or absence of PTT laser treatment and enzyme, and (D) -GNc-HyNA (100 [mu] g / ml of Vp). (E) represents the cell viability of MDA-MB-231 cells cultured for 6 hours at different concentrations of Vp-GNc-HyNA in the presence of laser treatment, and error bars in the graph are standard (N = 5). Figures 8 (F) and 8 (G) show the cell viability of MDA-MB-231 cultured in GNc-HyNA and Vp-GNc-HyNA, respectively, in the dark room conditions without laser treatment. Asterisks (*) represent statistically significant differences (* p <0.05) calculated via one-way ANOVA.

도 8의 (A)를 참조하면, GNc-HyNA로부터의 강한 형광 신호들이 MDA-MB-231 세포들의 세포기질(cytosol)에서 관찰되었으나, NIT-3T3 세포들에서는 희미한 신호들만이 감지되는 것을 확인할 수 있다. 이것은 HyNA의 히알루론산이 암세포 표면에 발현되어 있는 Hy 수용체, CD44에 대한 표적성을 갖기 때문에, CD44가 과발현된 MDA-MB-231 암세포에서는 강한 형광신호가 감지되고, CD44가 덜 발현된 NIH-3T3 암세포에서는 희미한 형광신호가 감지됨을 나타나는 것을 의미한다.Referring to FIG. 8 (A), strong fluorescence signals from GNc-HyNA were observed in the cytosol of MDA-MB-231 cells, but only faint signals were detected in NIT-3T3 cells have. This is because the HyNA hyaluronic acid has a targeting property against the Hy receptor, CD44, which is expressed on the cancer cell surface. Therefore, strong fluorescence signals are detected in MDA-MB-231 cancer cells overexpressing CD44, and NIH-3T3 Which means that a faint fluorescence signal is detected in cancer cells.

한편, CD44 수용체를 블로킹(blocking)하기 위해, MDA-MB-231 세포들을 자유 히알루론산 분자들의 과량으로 전처리하였을 때, GNc-HyNA의 세포 흡수가 또한 상당히 억제됨을 확인할 수 있다. 이것은 종양 세포들 내로 GNc-HyNA의 흡수가 주로 세포에서 히알루론산과 CD44 수용체들 사이의 활성 상호작용(active interaction)에 기인하는 것임을 의미한다.On the other hand, in order to block the CD44 receptor, it can be confirmed that when MDA-MB-231 cells were pretreated with an excess of free hyaluronic acid molecules, cellular uptake of GNc-HyNA was also significantly suppressed. This means that the uptake of GNc-HyNA into tumor cells is mainly due to active interactions between hyaluronic acid and CD44 receptors in the cells.

또한, 이것은 금 나노클러스터들이 HyNA의 표면에 존재함에도 불구하고, Hy 폴리머성 사슬은 여전히 GNc-HyNA의 표면에 노출되고, 표적세포에서 음표면전하(negative surface charge) 및 CD44-매개된 GNc-HyNA의 엔도시토시스(endocytosis)가 발생함을 의미한다.In addition, this indicates that despite the presence of gold nanoclusters on the surface of HyNA, the Hy polymeric chain is still exposed to the surface of GNc-HyNA and the negative surface charge and CD44-mediated GNc-HyNA Endocytosis of the endoplasmic reticulum.

즉, 본 발명에 따른 히알루론산 나노조립체는 다양한 유형의 종양세포에서 과발현된 Hy 수용체, CD44를 표적화할 수 있으므로, 종양 특이적으로 종양세포를 표적화할 수 있음을 확인할 수 있다.That is, it can be confirmed that the hyaluronic acid nano-assembly according to the present invention is capable of targeting tumor receptor-specific tumor cells because it can target the over-expressed Hy receptor, CD44, in various types of tumor cells.

또한, 도 8의 (B)를 참조하면, Vp-GNc-HyNA에 의해 전달된 세포내 Vp 또는 금 나노클러스터들을 시각화한 결과, Vp-GNc-HyNA가 MDA-MB-231 세포들과 함께된 후, 현저한 Vp로부터의 형광 신호들 및 금 나노클러스터들로부터의 암시야(dark field) 신호들이 세포의 세포기질에서 관찰된 것을 확인할 수 있다. 세포들에서 Vp로부터의 강한 형광 신호들은 GNc-HyNA로부터의 Vp 분자들의 방출을 나타낸다. 세포내 Vp 방출은 주로 다양한 암세포주(cancer cell lines)에서 과발현 되는 것으로 알려진 세포내 효소 히알루로니다아제에 의한 Hy 백본의 효소적 분해에 기인될 수 있다. 이것은 또한 금 나노클러스터들 및 세포내 글루타티온(GSH) 분자들 사이의 강한 Au-S 상호작용 (~40 kcal/mol)을 Au-N 상호작용(~8 kcal/mol)으로 대체할 수 있음을 고려할 때, Vp-GNc-HyNA로부터 금-쉘의 분리(dissociation)에 기인될 수 있음을 의미한다.8B, visualization of intracellular Vp or gold nanoclusters delivered by Vp-GNc-HyNA revealed that Vp-GNc-HyNA was associated with MDA-MB-231 cells , Fluorescence signals from prominent Vp, and dark field signals from gold nanoclusters were observed in the cell matrix of the cells. Strong fluorescence signals from Vp in cells indicate the release of Vp molecules from GNc-HyNA. Intracellular Vp release may be due primarily to the enzymatic degradation of the Hy backbone by intracellular enzyme hyaluronidase, which is known to be over-expressed in a variety of cancer cell lines. This also allows for the substitution of strong Au-S interactions (~ 40 kcal / mol) between gold nanoclusters and intracellular glutathione (GSH) molecules with Au-N interactions (~8 kcal / mol) , It can be attributed to the dissociation of the gold-shell from Vp-GNc-HyNA.

도 8의 (C)를 참조하면, 세포내 약물 방출 메카니즘을 설명하기 위해, 두 개의 세포내 효소, GSH 및 히알루로니다아제(Hyal)의 존재에서 약물 방출 프로파일을 모니터한 결과, GSH 및 Hyal로 Vp-GNc-HyNA의 배양은 상당히 Vp 방출을 가속화되었음을 확인할 수 있다. 또한, PBS에서, 20% 이하의 Vp가 Vp-GNc-HyNA로부터 6시간 내에 방출되었고, 반면, GSH 및 Hyal에서, 50% 이상의 Vp가 방출되었음을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, Vp-GNc-HyNA가 GSH 및 Hyal과 함께되고 순차적으로 PTT 레이저에 노출될 때 Vp의 80% 이상이 방출되었고, 이와 같이, 순차적인 PTT 및 PDT 레이저 처리와 함께 GSH 및 Hyal의 존재에서, 일중항 산소 생성율은 다른 그룹들에 비해 상당히 더 높았음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8 (C), in order to explain the intracellular drug release mechanism, the drug release profile was monitored in the presence of two intracellular enzymes, GSH and hyaluronidase (Hyal), GSH and Hyal Vp-GNc-HyNA culture significantly accelerated Vp release. In addition, in PBS, it was confirmed that Vp of 20% or less was released from Vp-GNc-HyNA within 6 hours, while that of GSH and Hyal was released by 50% or more. In addition, more than 80% of Vp was released when Vp-GNc-HyNA was associated with GSH and Hyal and subsequently exposed to the PTT laser, thus, in the presence of GSH and Hyal with sequential PTT and PDT laser treatment , And the singlet oxygen production rate was significantly higher than that of the other groups.

도 8의 (D)를 참조하면, Vp-GNc-HyNA (Hyal+GSH+PTT+PDT)로부터의 일중항 산소 생성량은 단일 레이저 또는 듀얼 레이저 처리 보다 2.6배 및 1.7배 더 높았고, 이와 같은 결과들은 Vp-GNc-HyNA가 세포내 GSH 및 Hyal에 의해 분해되고, PTT 레이저 조사에 따라 완전히 분리되며, 이것은 PDT 레이저 조사에 따른 Vp-GNc-HyNA로부터의 일중항 산소 생성이 극적으로 증가되고 Vp의 대규모 방출이 촉진됨을 나타낸다.Referring to Figure 8 (D), the singlet oxygen production from Vp-GNc-HyNA (Hyal + GSH + PTT + PDT) was 2.6 and 1.7 times higher than single laser or dual laser treatments, Vp-GNc-HyNA was degraded by intracellular GSH and Hyal and completely separated by PTT laser irradiation, which resulted in a dramatic increase in singlet oxygen production from Vp-GNc-HyNA following PDT laser irradiation, Indicating that the release is promoted.

도 8의 (E) 내지 (G)를 참조하면, MDA-MB-231 세포들에서 Vp-GNc-HyNA의 세포독성(cytotoxicity)을 확인한 결과, 예측된 바와 같이, GNc-HyNA 또는 Vp-GNc-HyNA는 레이저 조사 없이 뚜렷한 세포독성을 유도하지 않았음을 확인할 수 있다. 그러나, 순차적인 세포독성이 PDT, PTT 또는 순차적인 PDT/PTT 레이저 처리에 노출된 세포들에서 유도되었고, 순차적으로 PTT 레이저 및 PDT 레이저 조사 처리된 Vp-GNc-HyNA는 PDT 레이저 하의 Vp-HyNA, PTT 하의 Vp-GNc-HyNA, 또는 PDT 레이저 단독 보다 더욱 강한 세포독성을 유도함을 확인할 수 있다. 이것은 Vp-GNc-HyNA 및 순차적 PTT/PDT 레이저 조사 처리는 처리 그룹들 중 가장 높은 항암 효능의 결과를 야기했음을 나타낸다.8 (E) to 8 (G), cytotoxicity of Vp-GNc-HyNA in MDA-MB-231 cells was confirmed. As a result, as expected, GNc-HyNA or Vp- HyNA did not induce clear cytotoxicity without laser irradiation. However, sequential cytotoxicity was induced in cells exposed to PDT, PTT or sequential PDT / PTT laser treatments. Vp-GNc-HyNA, which was treated sequentially with PTT and PDT laser, It can be confirmed that it induces stronger cytotoxicity than Vp-GNc-HyNA or PDT laser alone under PTT. This indicates that the Vp-GNc-HyNA and sequential PTT / PDT laser irradiation treatments resulted in the highest anticancer efficacy among the treatment groups.

즉, 나노접합체의 베르테포르핀 농도가 증가함에 따라 세포 독성 또한 증가되었고, PTT 레이저 조사 또는 PDT 레이저를 단독 조사 한 것보다 PTT, PDT 레이저를 동시에 조사하는 경우, 더 강한 세포독성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.That is, cytotoxicity was also increased as the concentration of vertefopin in the nano-conjugate increased, and it was confirmed that PTT and PDT laser irradiation showed stronger cytotoxicity than PTT laser irradiation or PDT laser irradiation alone have.

따라서, 본 발명의 약물이 담지된 약물 전달체는 PTT, PDT 레이저 조사에 의해 광열, 광역학 효과를 나타낼 수 있고, PTT 및 PDT 레이저를 모두 처리하는 것이 바람직할 수 있음을 확인할 수 있다.Therefore, it can be confirmed that the drug delivery system of the present invention can exhibit photothermal and photodynamic effects by PTT and PDT laser irradiation, and it is preferable to treat both PTT and PDT lasers.

이어서, GNc-HyNA의 생체내 분포를 확인하였다. 먼저, 동종이식 또는 이종이식 MDA-MB-231 종양-베어링 쥐의 등 피하조직으로 1×107 MDA-MB-231 세포들을 식염수(100 μl)에 분산시킨 분산액을 주입하였다. 종양들의 부피가 약 150-200 mm3로 성장하였을 때, 각각 Cy5.5 라벨된 GNc-HyNA (1 mg/ml) 함유 용액 200 μl를 꼬리 혈관을 통해 쥐로 주입하였다(각 그룹 당 n=3). 시간에 따른 생체분포와 샘플들의 축적 거동을 근적외선형광기기를 통하여 관찰하고, 나노접합체의 장기 분포를 확인하기 위해서, 샘플 주사 후 24시간이 지났을 때 각각의 집단의 누드 쥐를 해부해 주요 장기와 암들을 잘라내어 eXplore Optix 시스템을 이용하여 그 형광을 확인하였다. 나노입자들의 시간-의존 생물학적 분포 및 축적 프로파일들은 eXplore Optix system (ART advanced Research Technologies, Inc., Montreal, Canada)으로 모니터하였다. 모든 데이터는 Analysis Workstation software (ART Advanced Research Technologies, Inc., Montreal, Canada)의 흥미영역(region of interest) (ROI) 함수를 이용하여 계산하였고, 값들은 적어도 3마리의 동물들에 대한 표준 편차의 평균으로 나타낸다. 그 결과를 도 9에 나타낸다.The in vivo distribution of GNc-HyNA was then confirmed. First, a dispersion of 1 x 10 7 MDA-MB-231 cells in 100 μl of saline was injected into the subcutaneous tissue of allogeneic or xenografted MDA-MB-231 tumor-bearing mice. When tumors grew to a volume of about 150-200 mm 3 , 200 μl of Cy5.5 labeled GNc-HyNA (1 mg / ml) solution was injected into the mice via the tail vein (n = 3 per group) . In order to observe the long-term distribution of the nano-conjugate, 24-hour after the sample injection, the nude mice of each group were dissected and the major organs and cancer And the fluorescence was confirmed using an eXplore Optix system. Time-dependent biological distribution and accumulation profiles of the nanoparticles were monitored by the eXplore Optix system (ART Advanced Research Technologies, Inc., Montreal, Canada). All data were calculated using the region of interest (ROI) function of the Analysis Workstation software (ART Advanced Research Technologies, Inc., Montreal, Canada) and the values were calculated using standard deviations of at least 3 animals Expressed as an average. The results are shown in Fig.

도 9는 GNc-HyNA의 생체내 NIRF 이미징을 나타내는 도면이다.9 is a diagram showing in vivo NIRF imaging of GNc-HyNA.

도 9의 (A)는 피하 MDA-MB-231 종양 모델들 및 (D)는 동종이식 종양 모델들로 주입 24시간 후 GNc-HyNA (1 mg/ml)의 저속 촬영(Time-lapse) 형광 이미징 및 탈체 장기 이미징을 나타낸다. (B) 피하 종양 모델들 또는 (E) 동종이식 종양 모델들에서의 종양 자리 또는 전체 몸에서 시간 함수에 따른 Cy5.5-GNc-HyNA의 형광 강도를 나타내고, (C)는 피하 종양 모델들 또는 (F) 동종이식 종양 모델들의 주요 장기들 및 종양에서 형광 강도의 정량화한 결과를 나타낸다. (G)는 PTT 레이저 조사 하에서 GNc-HyNA (1 mg/ml) 및 PBS 주사 후 9시간에서 MDA-MB-231 종양-베어링(bearing) 쥐의 열 이미지들을 나타내고, (H) 피하 종양 모델들에 GNc-HyNA 정맥 주사 후 Au의 탈체 장기 분포를 나타낸다. (I) 종양에서 GNc-HyNA (1 mg/ml)의 PTT 레이저 처리 시간 함수에 따른 열 가열 곡선을 나타낸다.9 (A) shows subcutaneous MDA-MB-231 tumor models and (D) shows time-lapse fluorescence imaging of GNc-HyNA (1 mg / ml) 24 h after injection with allograft tumor models And tangential long-term imaging. (B) shows the fluorescence intensity of Cy5.5-GNc-HyNA according to the time function in the tumor or whole body in subcutaneous tumor models or (E) allograft tumor models, and (C) (F) Quantification of fluorescence intensity in major organs and tumors of allograft tumor models. (G) shows thermal images of MDA-MB-231 tumor-bearing mice at 9 hours after GNc-HyNA (1 mg / ml) and PBS injection under PTT laser irradiation and (H) subcutaneous tumor models It shows the long-term distribution of Au after the intravenous injection of GNc-HyNA. (1 mg / ml) of GNc-HyNA in tumor (I) tumor.

도 9를 참조하면, GNc-HyNA의 형광 신호들은 주사 1시간 후 몸 전체에서 발견되었고, 신호들은 시간이 지남에 따라 점차 감소하였음을 확인할 수 있다. 즉, 주사 24시간 후 약한 형광 신호들이 체내에서 발견되었음을 확인할 수 있다. 한편, 주사 24시간 후 종양 자리들에서는 전체 몸에서 보이는 것보다 더 강한 형광 신호들이 감지되었으며, 형광 신호들은 점차 증가하여 9시간에서 가장 높은 수준에 도달하였음을 확인할 수 있다(도 9 (B) 및 (E) 참조). 이것은 전체 몸에서 형광 강도가 빠르게 감소되는 것과 다르게, 종양에서는 강한 형광 강도들이 24시간 동안 꾸준히 유지됨을 의미한다. 이러한 결과들은 GNc-HyNA이 혈류에서 순환될 수 있고 빠르게 종양들을 표적화할 수 있음을 나타낸다. 즉, GNc-HyNA이 용이하게 몸으로부터 방출되면서, 이것은 종양 조직들에서 손상된 림프(lymphatic drainage)로 인해, 장기간 종양 조직들에서 머무를 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, the fluorescence signals of GNc-HyNA were found throughout the body 1 hour after injection, and the signals gradually decreased over time. That is, after 24 hours of injection, weak fluorescence signals were found in the body. On the other hand, fluorescence signals stronger than those seen in the whole body were detected at the tumor sites 24 hours after injection, and fluorescence signals gradually increased to reach the highest level at 9 hours (Fig. 9 (B) and (E)). This means that strong fluorescence intensities in tumors are steadily maintained for 24 hours, as opposed to a rapid decrease in fluorescence intensity throughout the body. These results indicate that GNc-HyNA can be circulated in the bloodstream and can rapidly target tumors. That is, GNc-HyNA is easily released from the body, and it can be confirmed that it can stay in tumor tissues for a long time due to lymphatic drainage in tumor tissues.

한편, GNc-HyNA의 상대적인 장기 및 종양 분포를 평가하기 위해, 피하 종양 이종이식(xenograft) 쥐 및 동종이식 유방 종양 쥐의 주요 장기들을 주사 후 2일에 채취하였고, 인비보 이미징 시스템 하에서 장기들의 형과 신호들을 조사한 결과(도 9 (C) 및 (F) 참조), 탈체(Ex vivo) 장기 이미지들은 GNc-HyNA이 종양, 간 및 신장 조직들에서 높은 수준들로 축적될 수 있음을 보여주나, 종양 축적이 다른 장기들 보다 더 많았음을 확인할 수 있다.On the other hand, to evaluate the relative organ and tumor distribution of GNc-HyNA, major organs of subcutaneous xenograft and allogeneic breast tumor rats were collected on day 2 after injection, (See Figures 9 (C) and (F)) and ex vivo organ images show that GNc-HyNA can accumulate at high levels in tumors, liver and kidney tissues, It is possible to confirm that tumor accumulation is greater than other organs.

주요 장기들에 축적된 금은 다른 시간 포인트들에서 ICP-MS에 의해 정량화된 결과(도 9 (H) 참조), GNc-HyNA가 종양, 간 및 비장(spleen)에서 1일 차에 현저하게 축적됨을 확인할 수 있다. 또한, 주입된 금의 25.1% 이상이 종양 조직들에서 발견되었고, 36.1 % 및 16.9%가 각각 간 및 비장 조직들에서 검출되었다. 1일차의 금 함량과 비교하여, 시간이 지남에 따라 축적된 금 함량이 빠르게 장기들에서 감소하였다. 간 및 비장 조직들에 축적된 금 함량의 69.8% 및 50.2% 이상이 7일차에 제거되었고, 14일 차에 86.1% 및 92.9%가 제거되었으며, 종양 조직들에 축적된 금의 56.1% 이상이 7일차에 잔존했다. 한편, 14일차에는 20.4%가 남았으며, 이것은 종양 조직들에서 본 발명의 나노조립체들의 연장된 유지 효과를 의미한다.Gold accumulated in major organs was quantitated by ICP-MS at different time points (see Figure 9 (H)), and GNc-HyNA accumulates significantly in day 1 in tumors, liver and spleen can confirm. In addition, more than 25.1% of the injected gold was found in tumor tissues, and 36.1% and 16.9% were detected in liver and spleen tissues, respectively. Compared with the gold content of the first day, accumulated gold content rapidly decreased in the organs over time. More than 69.8% and 50.2% of the accumulated gold in the liver and spleen tissues were removed on day 7, 86.1% and 92.9% were removed on day 14, and 56.1% or more of the accumulated gold in the tumor tissues were found in 7 Remained in the first day. On the other hand, 20.4% remained at 14 days, which means the extended maintenance effect of the nanoassemblies of the present invention in tumor tissues.

이것은 GNc-HyNA로 전달된 PDT제인 Vp의 조직 분포를 종양들 및 장기들 모두에서 Vp의 형광 신호를 감지하여 확인하였다. 그 결과를 도 10에 나타낸다.This confirmed the tissue distribution of PDT gene Vp delivered to GNc-HyNA by detecting the fluorescence signal of Vp in both tumors and organs. The results are shown in Fig.

도 10은 GNc-HyNA로부터 Vp의 탈체(Ex vivo)를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10 is a diagram for explaining the fusing (ex vivo) of Vp from GNc-HyNA.

도 10의 (A)는 주요 장기 및 종양에서 주사 24시간 후 GNc-HyNA로부터 Vp의 탈체 형광 이미지들을 나타내고, (B) 주요 장기들 및 종양들에서 형광 강도를 나타낸다.Fig. 10 (A) shows transflective images of Vp from GNc-HyNA after 24 hours of injection in major organs and tumors, and (B) fluorescence intensity in major organs and tumors.

도 10을 도 9와 함께 참조하면, GNc-HyNA의 생물학전 분포에 부합되게, 가장 강한 Vp 신호들이 다른 장기들과 비교하여 종양에서 감지되었고, 상당한 Vp 축적이 또한 간 및 신장에서 검출되었음을 확인할 수 있다. 상기에서 검토한 바와 같이, GNc-HyNA의 비특이 축적은 Vp-GNc-HyNA이 PTT 및/또는 PDT 레이저 조사에 의한 광-활성 단계 없이 비독성이기 때문에, Vp-GNc-HyNA은 PTT/PDT 레이저 조사와 결합하여 우수한 종양 표적성을 갖는 잠재적 치료 요법(therapeutic regimen)으로써 이용할 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 약물 전달체를 종양 치료용 약물 전달체로서 이용할 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10 with FIG. 9, consistent with the biological distribution of GNc-HyNA, the strongest Vp signals were detected in tumors as compared to other organs, and significant Vp accumulation was also detected in liver and kidney . As discussed above, the non-specific accumulation of GNc-HyNA is due to the fact that Vp-GNc-HyNA is non-toxic without photo-activation steps by PTT and / or PDT laser irradiation, Can be used as a potential therapeutic regimen with excellent tumor targeting in combination with radiation. That is, it can be confirmed that the drug delivery system of the present invention can be used as a drug delivery system for treating tumors.

한편, 도 9을 계속 참조하면, GNc-HyNA 생체내의 광열 특성을 조사한 결과(도 9 (G) 및 (I) 참조), 레이저 전압 밀도 1.5 W/cm2로 15분 동안 PTT 레이저 조사에 따른 PBS 대조군의 종양 부분의 국부적 온도는 유의하게 변화하지 않았고, 이것은 낮은 전압 NIR 레이저가 장기들에 무해함을 의미한다. 그러나, Vp-GNc-HyNA 및 PTT 레이저로 처리된 쥐의 국부적 종양 온도는 빠르게 60 ℃로 증가하였고, 이것은 종양 치료에 필요한 손상 역치(threshold)를 넘는 것을 확인할 수 있다. 즉, Vp-GNc-HyNA를 주사한 실험군 집단은 광열 레이져 조사 후 암 주변부분의 온도가 60℃까지 올라 암 치료에 필요한 충분한 효과를 나타냄을 확인할 수 있다.On the other hand, FIG. Still referring to 9, GNc-HyNA PBS according to for 15 minutes as a result of examining the photo-thermal characteristic (Fig. 9 (G) and (refer to I)), the laser power density 1.5 W / cm 2 in a living body PTT laser irradiation The local temperature of the tumor portion of the control was not significantly changed, which means that the low voltage NIR laser is harmless to organs. However, the local tumor temperature of rats treated with Vp-GNc-HyNA and PTT lasers increased rapidly to 60 ° C, confirming that this exceeds the damage threshold required for tumor therapy. In other words, the group of the experimental group injected with Vp-GNc-HyNA showed that the temperature around the cancer increased to 60 ° C after the irradiation of the photothermal laser, showing sufficient effect for cancer treatment.

보다 구체적으로, Vp-GNc-HyNA의 광역학 및 광열 효과를 평가하기 위해, MDA-MB-231 종양-베어링 쥐를 준비하였다. 생리식염수(100 μl)에 1×107 MDA-MB-231 암 세포들을 분산시킨 분산액을 흉선제거 누드 쥐(athymic nude mice)의 등으로 피하 주입하였다. 쥐는 6개의 그룹으로 나눴다: (1) 식염수, (2) 레이저 (PTT 및 PDT 레이저 처리), (3) PDT 레이저 처리된 Vp (5 mg/kg에서), (4) PDT 레이저 처리된 Vp-GNc-HyNA, 및 (5) PTT 레이저 및 PDT 레이저 처리된 Vp-GNc-HyNA. 종양 부피가 200 mm3에 도달했을 때, 각각의 샘플은 0일 차에 꼬리 혈관 주사를 통해 주입하였다. 그 후, PTT 처리 (5분, 808 nm, 1.5 W/cm2), PDT 처리 (20분, 690 nm, 0.5 W/cm2), 및 초기 PTT 및 그 후 PDT 처리의 순서 (PTT/PDT)로가 주사 9시간 후 수행하였다. 종양 부피는 20일 동안 하루에 한번 관찰하였다. 종양 부피는 [a × b2/2]로 계산되었고, 여기서 a는 가장 큰, b는 가장 작은 직경이다. 값들은 각 그룹들의 다섯 마리의 동물들에 대한 표준 편차의 평균으로 나타낸다. 그 결과를 도 11에 나타낸다.More specifically, MDA-MB-231 tumor-bearing mice were prepared to evaluate the photodynamic and photothermal effects of Vp-GNc-HyNA. A suspension of 1 x 10 7 MDA-MB-231 cancer cells dispersed in physiological saline (100 μl) was subcutaneously injected into the thymus nude mice. Rats were divided into 6 groups: (1) saline, (2) laser (PTT and PDT laser treatment), (3) PDT laser treated Vp at 5 mg / kg, (4) PDT laser treated Vp-GNc -HyNA, and (5) PTT laser and PDT laser treated Vp-GNc-HyNA. When the tumor volume reached 200 mm 3 , each sample was injected via tail vein injection at day 0. Thereafter, PTT treated (5 min, 808 nm, 1.5 W / cm 2), PDT treatment (20 min, 690 nm, 0.5 W / cm 2), and the initial PTT and a (PTT / PDT) sequence of PDT treatment then Was performed 9 hours after injection. Tumor volume was observed once a day for 20 days. Tumor volume was calculated as [a × b 2/2] , where a is the largest, b is the smallest diameter. Values are expressed as the mean of the standard deviation for each group of five animals. The results are shown in Fig.

도 11은 본 발명의 Vp-GNc-HyNA의 생체내 항암성을 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining in vivo anticancer activity of Vp-GNc-HyNA of the present invention.

도 11은 Vp-GNc-HyNA의 생체내 항암 실험 (5 mg/kg에서)을 설명하기 위한 도면으로, 도 11의 (A)는 다양한 처리들 (식염수, 레이저(PTT+PDT), Vp (PDT) 및 5. Vp-GNc-HyNA (PDT, PTT 및 PTT+PDT)) 후 동종이식 MDA-MB-231 종양 모델의 상대적인 종양 부피 곡선을 나타낸다. (B)는 다양한 처리들 후 쥐의 생존 곡선을 나타낸다. (C)는 다양한 처리들 후 MDA-MB-231 종양-베어링 쥐의 대표적인 사진들을 나타낸다. 에러 바들은 그룹 당 5마리 쥐의 표준 편차들을 나타낸다. 별표(*)는 편도 ANOVA 테스트를 통해 계산된 통계학적으로 유의한 차이들(*p<0.05)을 나타낸다.11 (A) is a graph showing the results of various treatments (saline, laser (PTT + PDT), Vp (PDT ) And 5. Vp-GNc-HyNA (PDT, PTT and PTT + PDT)) relative to the tumor volume of the allogeneic MDA-MB-231 tumor model. (B) shows the survival curves of the mice after various treatments. (C) represent representative photographs of MDA-MB-231 tumor-bearing mice after various treatments. Error bars represent the standard deviation of 5 rats per group. An asterisk (*) indicates statistically significant differences (* p <0.05) calculated by the one-way ANOVA test.

도 11을 참조하면, (1) 식염수, (2) PTT, PDT 레이저 조사를 한 집단은 20일 후 처음 암의 부피보다 8배 증가하였음을 확인할 수 있고, (3) Vp를 주사한 뒤 PDT 레이저를 조사한 집단은 처음 암의 부피보다 6배 증가하였음을 확인할 수 있다. 이것은 베르테포르핀만 주입하는 것이 암의 성장에 큰 영향을 미치지 않는 것을 나타내고, 자유 Vp의 낮은 용량이 종양 성장의 효과적인 억제에 충분하지 않음을 의미한다.11, it can be seen that the group irradiated with (1) saline, (2) PTT and PDT laser irradiation increased 8 times more than the volume of cancer for the first time after 20 days, (3) , The number of cancer cells was 6 times higher than the volume of cancer for the first time. This indicates that injecting only verteporin does not significantly affect the growth of cancer, indicating that the low dose of free Vp is not sufficient to effectively inhibit tumor growth.

또한, (4) PDT 레이저를 조사한 Vp-GNc-HyNA는 암의 성장속도가 현저하게 감소한 것을 확인할 수 있다. 다만, PDT 레이저를 조사한 Vp-GNc-HyNA는 치료 이후에 암이 성장하였음을 확인할 수 있다. (5) PTT 레이저를 조사한 Vp-GNc-HyNA 또한 암의 성장을 억제시켰으나, 완벽하게 암을 제거하지는 못한 것을 확인할 수 있으며, 상처 역시 50일이 지난 후에야 완전히 치료되었음을 확인할 수 있다. 반면, (6) Vp-GNc-HyNA에 PTT, PDT 레이저를 순차적으로 조사한 집단은 암이 완벽하게 제거된 것을 확인할 수 있고, 피부 또한 치료 이후 완전히 재생되었음을 확인할 수 있다.In addition, (4) Vp-GNc-HyNA irradiated with a PDT laser shows that the growth rate of cancer is remarkably decreased. However, Vp-GNc-HyNA irradiated with PDT laser can be confirmed to have developed cancer after treatment. (5) Vp-GNc-HyNA irradiated with PTT laser also inhibited the growth of cancer, but it did not completely eliminate the cancer, and the wound was also completely treated after 50 days. On the other hand, (6) a group of Vp-GNc-HyNA that sequentially examined PTT and PDT lasers showed that the cancer was completely removed and that the skin was completely regenerated after the treatment.

또한, (1) 식염수, (2) PTT, PDT 레이저 조사, 및 (3) Vp를 주사한 뒤 PDT 레이저를 조사한 집단은 각각 처리가 시작된 후 33, 35 및 39일 이상 생존하지 않은 것과 같이, 3개의 집단은 치료 이후 30일 ~ 40일 사이에 사망하거나 혹은 암의 재발을 보였으나, PDT 레이저 또는 PTT 레이저로 치료된 Vp-GNc-HyNA는 50일에서 각각 40% 및 80%의 쥐가 생존하였고, PTT 및 PDT 치료된 집단은 치료 50일이 지난 후에도 사망한 쥐나 암이 재발한 쥐가 없음을 확인할 수 있다.The group treated with PDT laser after (1) saline, (2) PTT, PDT laser irradiation, and (3) Vp injection did not survive for 33, 35, Dogs died or had cancer recurrence between 30 and 40 days after treatment, whereas 40% and 80% of Vp-GNc-HyNA treated with PDT or PTT laser survived at 50 days, respectively , PTT and PDT treated groups did not show any deaths or relapsed rats after 50 days of treatment.

따라서, 본 발명의 약물 전달체는 종양 치료에 이용할 수 있으며, PTT 및 PDT 레이저와 함께 우수한 항암 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있고, PTT 및 PDT 레이저 단독으로도 항암 효과를 나타내었으나, PTT 및 PDT 레이저를 모두 조사하는 것이 가장 바람직함을 확인할 수 있다.Therefore, the drug delivery system of the present invention can be used for the treatment of tumors, and it can be confirmed that PTT and PDT lasers exhibit excellent anticancer effects together with PTT and PDT lasers. However, PTT and PDT lasers It can be confirmed that it is most preferable to investigate.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

Claims (19)

삼차아민을 포함하는 친수성 고분자 및 상기 친수성 고분자와 결합된 소수성 물질을 포함하는, 양친성 고분자 나노조립체(nanoassembly); 및
상기 나노조립체 표면에 배치된 금 나노클러스터를 포함하고,
상기 나노조립체에 약물이 로딩(loading)되며, 근적외선 조사 시 상기 약물이 방출되는 것을 특징으로 하며,
상기 삼차아민은 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민(DAA)이고, 상기 친수성 고분자는 탄소수 3을 갖는 알킨 화합물로 알킨화된 α-알킨 히알루론산(α-alkyne hyaluronic acid)이며, 상기 소수성 물질은 아지드-말단 폴리카프로락탐(PCL-N3)인 것을 특징으로 하는,
약물 전달체.
An amphiphilic polymer nanoassembly comprising a hydrophilic polymer comprising a tertiary amine and a hydrophobic material associated with the hydrophilic polymer; And
And a gold nanocluster disposed on the surface of the nanocoil assembly,
The drug is loaded on the nano assembly and the drug is released upon irradiation with near infrared rays,
Wherein the hydrophilic polymer is an α-alkyne hyaluronic acid alkenylated with an alkyne compound having 3 carbon atoms, and the hydrophobic polymer is a hydrophobic Characterized in that the substance is an azide-terminated polycaprolactam (PCL-N 3 ).
Drug delivery.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 약물은 광감각제(photosensitizer)인 것을 특징으로 하는,
약물 전달체.
The method according to claim 1,
Characterized in that the drug is a photosensitizer.
Drug delivery.
제6항에 있어서,
상기 광감각제는 포르피린계(phorphyrins) 화합물, 클로린계(chlorins) 화합물, 박테리오클로린계(bacteriochlorins) 화합물, 프탈로시아닌계(phthalocyanines) 화합물, 나프탈로시아닌계(naphthalocyanines) 화합물 및 5-아미노레불린 에스테르계(5-aminoevuline esters) 화합물 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
약물 전달체.
The method according to claim 6,
The photosensitizer may be selected from the group consisting of a phorphyrins compound, a chlorins compound, a bacteriochlorins compound, a phthalocyanines compound, a naphthalocyanines compound, and a 5- 5-aminoevuline esters) compound.
Drug delivery.
제6항에 있어서,
상기 광감각제는 베르테포르핀(vertephorpin)인 것을 특징으로 하는,
약물 전달체.
The method according to claim 6,
Characterized in that the photo-sensory agent is vertephorpin.
Drug delivery.
제1항에 있어서,
상기 금 나노클러스터는 근적외선(near infrared ray) 파장에서 상기 나노조립체로부터 분리되고,
금 나노클러스터가 분리된 나노조립체는 로딩된 약물을 방출하는 것을 특징으로 하는,
약물 전달체.
The method according to claim 1,
Wherein the gold nanoclusters are separated from the nanocomposite at a near infrared ray wavelength,
Wherein the gold nanoclusters separate nanoassemblies release the loaded drug.
Drug delivery.
제1항에 있어서,
상기 약물 전달체는 종양 치료용 약물 전달체인 것을 특징으로 하는,
약물 전달체.
The method according to claim 1,
Wherein said drug delivery vehicle is a drug delivery for tumor therapy.
Drug delivery.
친수성 고분자 및 삼차아민을 반응시켜, 삼차아민-결합 친수성 고분자를 제조하는 단계;
삼차아민-결합 친수성 고분자를 소수성 물질과 반응시켜, 양친성 고분자 나노조립체를 제조하는 단계; 및
상기 나노조립체와 금(III) 클로라이드(Au(III) chloride, HAuCl4)를 반응시켜, 상기 나노조립체 표면에 금 나노클러스터를 성장시키는 단계를 포함하며,
상기 삼차아민은 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민, 상기 친수성 고분자는 탄소수 3을 갖는 알킨 화합물로 알킨화된 α-알킨 히알루론산, 및 상기 소수성 물질은 아지드-말단 폴리카프로락탐인 것을 특징으로 하는,
약물 전달체의 제조 방법.
A step of reacting the hydrophilic polymer and the tertiary amine to prepare a tertiary amine-bonded hydrophilic polymer;
Reacting a tertiary amine-bonded hydrophilic polymer with a hydrophobic substance to prepare an amphiphilic polymer nanocomposite; And
Reacting the nanocomposite with gold (III) chloride (HAuCl 4 ) to grow gold nanoclusters on the surface of the nanocomposite,
Wherein the hydrophilic polymer is an α-alkyne hyaluronic acid alkenylated with an alkyne compound having 3 carbon atoms, and the hydrophobic substance is an azide-terminated polycaprolactam Features,
A method for manufacturing a drug delivery system.
삭제delete 제11항에 있어서,
상기 삼차아민-결합 친수성 고분자를 제조하는 단계에서,
α-알킨 히알루론산 및 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민은, 1-에틸-3(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드·하이드로클로라이드(1-ethyl-3(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide· hydrochloride, EDC·HCl) 및 1-하이드록시벤조트리아졸(1-hydroxybenzotriazole, HOBt)을 포함하는 용액에서 반응시키고,
α-알킨 히알루론산 및 3-(디메틸아미노)-1-프로필아민은 아미드 결합하여, DAA-결합 히알루론산을 형성하는 것을 특징으로 하는,
약물 전달체의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
In the step of preparing the tertiary amine-bonded hydrophilic polymer,
α-Alkyne hyaluronic acid and 3- (dimethylamino) -1-propylamine can be obtained by reacting 1-ethyl-3 (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride, EDC · HCl) and 1-hydroxybenzotriazole (HOBt)
characterized in that alpha -alkyne hyaluronic acid and 3- (dimethylamino) -1-propylamine are amide-bonded to form DAA-linked hyaluronic acid.
A method for manufacturing a drug delivery system.
제11항에 있어서,
상기 양친성 고분자 나노조립체를 제조하는 단계에서,
DAA-결합 히알루론산 및 아지드-말단 폴리카프로락탐은, 구리(II) 설페이트 펜타하이드레이트(copper(II) sulfate pentahydrate, CuSO4·5H2O) 및 소듐 아스코르브산(sodium ascorbate)을 포함하는 용액에서 반응시키고,
DAA-결합 히알루론산 및 아지드-말단 폴리카프로락탐은 중합하여, DAA-히알루론산-폴리카프로락탐 나노조립체를 형성하는 것을 특징으로 하는,
약물 전달체의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
In the step of preparing the amphiphilic polymer nanocomposite,
The DAA-conjugated hyaluronic acid and the azide-terminated polycaprolactam are prepared from a solution comprising copper (II) sulfate pentahydrate (CuSO 4 .5H 2 O) and sodium ascorbate Lt; / RTI &
Wherein the DAA-conjugated hyaluronic acid and the azide-terminated polycaprolactam are polymerized to form a DAA-hyaluronic acid-polycaprolactam nanoassembly.
A method for manufacturing a drug delivery system.
제11항에 있어서,
상기 금 나노클러스터를 성장시키는 단계 이전에,
상기 나노조립체를 약물을 포함하는 용액과 반응시켜, 상기 나노조립체에 약물을 로딩하는 단계를 더 포함하고,
상기 금 나노클러스터를 성장시키는 단계에서,
약물이 로딩된 나노조립체에 금 나노클러스터를 성장시키는 것을 특징으로 하는,
약물 전달체의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Before the step of growing the gold nanoclusters,
Further comprising the step of reacting the nanocomposite with a solution comprising a drug to load the drug into the nanocomposite,
In the step of growing the gold nanoclusters,
Lt; RTI ID = 0.0 &gt; nanoclusters &lt; / RTI &
A method for manufacturing a drug delivery system.
제15항에 있어서,
상기 약물은 광감각제인 것을 특징으로 하는,
약물 전달체의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the drug is a photosensitizer.
A method for manufacturing a drug delivery system.
제16항에 있어서,
상기 광감각제는 포르피린계 화합물, 클로린계 화합물, 박테리오클로린계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물 및 5-아미노레불린 에스테르계 화합물 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
약물 전달체의 제조 방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the photosensitizer is at least one of a porphyrin compound, a chlorine compound, a bacteriocin compound, a phthalocyanine compound, a naphthalocyanine compound and a 5-aminolevulinic ester compound.
A method for manufacturing a drug delivery system.
제16항에 있어서,
상기 광감각제는 베르테포르핀인 것을 특징으로 하는,
약물 전달체의 제조 방법.
17. The method of claim 16,
&Lt; / RTI &gt; wherein said photosensitizer is &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
A method for manufacturing a drug delivery system.
제11항에 있어서,
상기 금 나노클러스터를 성장시키는 단계에서,
금(III) 클로라이드는 상기 나노조립체의 삼차아민 대비 0.05 몰 내지 0.5 몰을 반응시키는 것을 특징으로 하는,
약물 전달체의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
In the step of growing the gold nanoclusters,
Wherein the gold (III) chloride is reacted in an amount of 0.05 mol to 0.5 mol relative to the tertiary amine of the nanocomposite.
A method for manufacturing a drug delivery system.
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