KR101959612B1 - Quantitative evaluation method for drug efficacy based on inkjet printing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 잉크젯 프린팅에 기반하여 타겟 단백질 효소 등에 작용함으로써 그 활성을 저해 또는 활성화시키는 화합물의 약효를 분자수준에서 정량적으로 평가할 수 있는 분석법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명에 따른 방법은 잉크젯 프린터 카트리지에 포함된 기질, 염료물질, 약물 후보물질 및 효소가 프린팅되어 생성되는 반응물의 부피를 정량적으로 측정함으로써 화합물의 종류 및 농도에 따라 프린팅되는 물질의 몰수를 계산할 수 있어 종래의 방법보다 더 적은 양의 시험 물질을 사용하면서도 정확하고 빠르게 정량적인 분석을 할 수 있으므로, 약효평가 분석에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a method for quantitatively evaluating the effect of a compound which inhibits or activates its activity by acting on a target protein enzyme or the like based on inkjet printing at a molecular level. Specifically, the method according to the present invention quantitatively measures the volume of reactants produced by printing substrates, dye materials, drug candidates, and enzymes contained in an inkjet printer cartridge, thereby determining the number of moles of the substance to be printed It is possible to perform an accurate and rapid quantitative analysis while using a smaller amount of the test substance than in the conventional method, and therefore, it can be usefully used for drug efficacy evaluation analysis.

Description

잉크젯 프린팅에 기반한 정량적 약효평가 방법{QUANTITATIVE EVALUATION METHOD FOR DRUG EFFICACY BASED ON INKJET PRINTING}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a quantitative evaluation method for drug efficacy based on inkjet printing,

본 발명은 잉크젯 프린팅에 기반하여 정량적으로 약물의 효능을 평가하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for quantitatively evaluating the efficacy of a drug based on inkjet printing.

우수한 신약을 개발하기 위해서는 합성, 활성 스크리닝, 약효, 약리, 약물동태 및 안전성 등을 검정할 수 있는 기술의 확립 및 축적을 통한 체계적인 신약개발 시스템의 구축이 필수적이다. 효소는 생물학적 시스템 내 다양한 대사 과정에 관여하는 수많은 생화학 반응을 중개하는 생물학적 단백질 촉매제로서, 대사 과정의 생물학적 활성, 기관의 대사 결함 및 기관의 기능을 확인하기 위해 이들 효소를 분석하는 방법이 사용된다. ELISA 및 흡수 분석법이 효소 분석에 가장 많이 사용되고 있으나 분석의 정확도 및 재현성이 연구자의 실험 수행능력에 따라 차이가 나며, 비용이 많이 들고 시간도 오래 걸린다는 문제가 있다. 또한, 효소를 포함하는 단백질은 안정성이 낮아 분석하는 동안 물질의 안정성을 유지시켜야 한다. 이를 해결하기 위해 로봇 웰-플레이트와 같은 높은 정밀도와 재현성이 있는 다양한 자동화 기술이 개발되었으나 값이 매우 비싸다. 따라서, 쉽고 빠르면서도 값이 저렴한 효소 분석방법의 개발이 필요하다. In order to develop excellent new drugs, it is essential to establish systematic new drug development system through establishment and accumulation of technologies that can test synthetic, active screening, drug efficacy, pharmacokinetics, pharmacokinetic and safety. Enzymes are biological protein catalysts that mediate a number of biochemical reactions involved in various metabolic processes in biological systems. Methods for analyzing these enzymes to identify biological activities of metabolism, metabolic defects in organs and organ function are used. ELISA and absorbance analysis are most commonly used for enzyme analysis, but the accuracy and reproducibility of the assay varies depending on the ability of the researcher to perform the experiment, which is costly and takes a long time. In addition, proteins containing enzymes should be low in stability to maintain the stability of the material during analysis. To solve this problem, various automation technologies with high precision and reproducibility such as robot well-plate have been developed, but they are very expensive. Therefore, it is necessary to develop an easy, fast and cheap enzyme analysis method.

XOD(xanthine oxidase) 저해 어세이는 약물의 항산화 능력을 연구하는데 널리 사용되는 분석방법이다. 하기 그림 1에 나타낸 바와 같이, XOD는 크산틴(xanthine)이 과산화수소 및 요산으로 전환되는데 사용되는 촉매로서, 이 과정에서 산소가 활성산소인 슈퍼옥사이드 음이온(O2 -)으로 전환된다. 생성된 슈퍼옥사이드 음이온은 황색인 NBT(nitro blue tetrazolium)를 환원시켜 보라색인 NBT 포르마잔을 생성시킨다. 이때, 약물 후보물질을 함께 첨가하고 560 nm의 파장에서 생성된 NBT 포르마잔의 흡광도를 측정하여 이의 양을 계산할 수 있다. 따라서 첨가된 약물 후보물질의 XOD 저해 효과를 통해 항산화 능력을 분석할 수 있다.XOD (xanthine oxidase) inhibition assay is a widely used method for studying the antioxidant capacity of drugs. As shown in Figure 1 below, XOD is a catalyst used to convert xanthine into hydrogen peroxide and uric acid, in which oxygen is converted to the active oxygen, superoxide anion (O 2 - ). The resulting superoxide anion reduces the yellow NBT (nitro blue tetrazolium) to produce a purple NBT formazan. At this time, the amount of the candidate substance can be calculated by measuring the absorbance of NBT formazan produced at a wavelength of 560 nm. Therefore, antioxidant capacity can be analyzed through the XOD inhibitory effect of added drug candidates.

[그림 1][Figure 1]

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그러나, 이러한 분석방법은 연구자가 직접 분석 용액을 주입함으로써 연구자의 실험 수행능력에 따라 분석 결과가 달라지며, 많은 양의 분석 용액이 필요하기 때문에 경제적인 문제가 있다. However, these analytical methods are economically problematic because the analytical results vary depending on the ability of the researcher to perform the experiment by injecting the analytical solution directly by the researcher, and a large amount of analytical solution is required.

잉크젯 프린팅은 노즐을 통해 잉크를 미세액적(microdroplet) 형상으로 분사함으로써 인쇄하는 기술이다. 여기에는, 지속적으로 액적을 분사하는 연속젯팅(continuous jet, CJ)과 인가 조건을 통해서 액적이 토출되는 드랍온디맨드(drop-on-demand, DOD) 방식이 있다. 드랍온디맨드 방식 중에서는 열처리에 의한 버블스프레이를 활용한 가열방식과 압전체에 전기적 신호를 인가하여 압력을 주는 압전방식이 있다. 잉크젯 프린팅 공정은 조작이 쉽고 속도가 빨라 상용화하기에 적합하고, 전기작동기를 통해 분석하고자 하는 물질을 균일하게 분출할 수 있으며, 적은 양의 시험물질로도 시험물질의 분석이 가능하다. 또한, 기상 증착 또는 포토리소그래피(photolithography)와 달리, 생체 재료 용액을 비접촉으로 증착시킴으로써 시험물질의 고유한 형태를 유지시킬 수 있다. Inkjet printing is a technique for printing by ejecting ink through a nozzle in a microdroplet shape. These include continuous jet (CJ), which continuously injects liquid droplets, and drop-on-demand (DOD), in which liquid droplets are ejected through application conditions. Among the drop-on-demand methods, there are a heating method using a bubble spray by heat treatment and a piezoelectric method applying an electric signal to a piezoelectric body to apply pressure. The inkjet printing process is easy to operate and is suitable for commercialization because of its high speed. The electric actuator can uniformly eject the substance to be analyzed, and the test substance can be analyzed with a small amount of the test substance. Also, unlike vapor deposition or photolithography, the native form of the test material can be maintained by depositing the biomaterial solution in a noncontact manner.

이러한 장점들로 인해 잉크젯 프린팅을 이용하여 세포 및 바이오 물질 패터닝(patterning)을 위한 세포공학적 장치를 제작하거나 약물 전달체를 제조하는 연구 등이 활발히 진행되고 있다. 이와 관련하여, 미국특허공개 제2009/0208577호는 잉크젯 프린팅 기기로 살아있는 세포를 스캐폴드에 패터닝하는 것을 개시하고 있으며, 대한민국 특허등록 제10-1429477호는 잉크젯 프린팅 방법을 사용하여 고분자 약물 전달체를 제조하는 방법을 개시하고 있다.Due to these advantages, studies have been made actively on the production of cell engineering devices for cell and biomaterial patterning using ink-jet printing or the manufacture of drug delivery vehicles. In this regard, U.S. Patent Application Publication No. 2009/0208577 discloses the patterning of living cells into a scaffold using an ink-jet printing apparatus, and Korean Patent Registration No. 10-1429477 discloses a method of manufacturing a polymer drug delivery system using an inkjet printing method A method is disclosed.

이에, 본 발명자들은 잉크젯 프린팅을 이용하여 정량적으로 약물의 효능을 분석할 수 있는 방법을 개발하던 중, 잉크젯 프린터 카트리지에 크산틴, NBT, 약물 후보물질, 및 크산틴 산화효소를 충전하고 이들이 프린팅되어 생성되는 반응물의 부피를 정량적으로 측정할 수 있는 분석방법을 개발하였다. 상기 분석방법은 화합물의 종류 또는 농도에 따라 프린팅되는 물질의 몰수를 계산함으로써, 약물 후보물질의 약효를 정량적으로 평가할 수 있고, 이는 종래의 방법에 의해 얻어진 결과와 유사하였다. 따라서, 본 발명의 방법은 잉크젯 프린팅 기술을 이용함으로써, 종래의 방법보다 더 적은 양의 시험 물질을 사용하면서도 정확하고 빠르게 정량적으로 약물의 효능을 분석하는데 유용하게 사용될 수 있다.Accordingly, the inventors of the present invention have developed a method for quantitatively analyzing the efficacy of drugs using inkjet printing, and have found that when inkjet printer cartridges are filled with xanthan, NBT, drug candidates, and xanthine oxidase, An analytical method capable of quantitatively measuring the volume of the reactant produced was developed. The above analytical method can quantitatively evaluate the drug efficacy of the drug candidate substance by calculating the number of moles of the substance to be printed depending on the kind or concentration of the compound, which is similar to the result obtained by the conventional method. Thus, the method of the present invention can be used to accurately and rapidly quantitatively analyze the efficacy of a drug, while using a smaller amount of test substance than conventional methods, by using an inkjet printing technique.

본 발명의 목적은 분석에 필요한 바이오 잉크가 충전된 카트리지를 장착한 잉크젯 프린터를 이용하여 약물의 효능을 분석하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of analyzing the efficacy of a drug using an ink jet printer equipped with a cartridge filled with bio-ink necessary for analysis.

본 발명의 다른 목적은 분석에 필요한 바이오 잉크가 충전된 카트리지를 포함하는 약물의 효능을 분석하기 위한 잉크젯 프린팅 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an ink-jet printing apparatus for analyzing the efficacy of a drug containing a cartridge filled with bio-ink necessary for analysis.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기질이 포함된 제 1카트리지, 염료물질이 포함된 제 2카트리지, 약물 후보물질이 포함된 제 3카트리지 및 효소가 포함된 제 4카트리지를 잉크젯 프린터에 장착하는 단계; 및 상기 카트리지를 순차적으로 잉크젯 프린팅하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린터를 이용하여 약물의 효능을 분석하는 방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing an ink jet printer, comprising: mounting a first cartridge including a substrate, a second cartridge including a dye material, a third cartridge including a drug candidate material, step; And a method of sequentially analyzing the efficacy of a drug using an inkjet printer including the steps of sequentially inkjet-printing the cartridges.

또한, 본 발명은 기질 및 염료물질이 포함된 제 1카트리지, 약물 후보물질이 포함된 제 2카트리지 및 효소가 포함된 제 3카트리지를 잉크젯 프린터에 장착하는 단계; 및 상기 카트리지를 순차적으로 잉크젯 프린팅하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린터를 이용하여 약물의 효능을 분석하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing an inkjet printer, comprising the steps of: mounting a first cartridge containing a substrate and a dye material, a second cartridge containing a drug candidate material, and a third cartridge containing an enzyme into an inkjet printer; And a method of sequentially analyzing the efficacy of a drug using an inkjet printer including the steps of sequentially inkjet-printing the cartridges.

또한, 본 발명은 젯팅 디바이스, 바이오 잉크 저장 카트리지 및 드라이브 장치를 포함하고, 상기 바이오 잉크 저장 카트리지가 기질이 포함된 제 1카트리지, 염료물질이 포함된 제 2카트리지, 약물 후보물질이 포함된 제 3카트리지, 효소가 포함된 제 4카트리지로 구성된, 약물의 효능을 분석하기 위한 잉크젯 프린팅 장치를 제공한다.The present invention also relates to a bio ink storage cartridge comprising a jetting device, a bio ink storage cartridge, and a drive device, wherein the bio ink storage cartridge comprises a first cartridge including a substrate, a second cartridge including a dye material, And an inkjet printing apparatus for analyzing the efficacy of a drug, the fourth cartridge comprising a cartridge and an enzyme.

아울러, 본 발명은 젯팅 디바이스, 바이오 잉크 저장 카트리지 및 드라이브 장치를 포함하고, 상기 바이오 잉크 저장 카트리지가 기질 및 염료물질이 포함된 제 1카트리지, 약물 후보물질이 포함된 제 2카트리지, 효소가 포함된 제 3카트리지로 구성된, 약물의 효능을 분석하기 위한 잉크젯 프린팅 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a bio ink, comprising: a jetting device; a bio ink storage cartridge; and a drive device, wherein the bio ink storage cartridge comprises a first cartridge including a substrate and a dye material, a second cartridge including a drug candidate material, And an inkjet printing apparatus for analyzing the efficacy of a drug, which is composed of a third cartridge.

본 발명에 따른 방법은 잉크젯 프린터 카트리지에 포함된 기질, 염료물질, 약물 후보물질 및 효소가 프린팅되어 생성되는 반응물의 부피를 정량적으로 측정함으로써 화합물의 종류 및 농도에 따라 프린팅되는 물질의 몰수를 계산할 수 있어 종래의 방법보다 더 적은 양의 시험 물질을 사용하면서도 정확하고 빠르게 정량적인 분석을 할 수 있으므로, 약효평가 분석에 유용하게 사용될 수 있다.The method according to the present invention can quantitatively measure the volume of the substance to be printed depending on the kind and concentration of the compound by measuring the volume of the substrate, the dye substance, the drug candidate substance and the reactant produced by printing the enzyme contained in the inkjet printer cartridge Therefore, it is possible to perform accurate and rapid quantitative analysis while using a smaller amount of test substance than the conventional method, and therefore, it can be usefully used for the evaluation of the efficacy evaluation.

도 1은 잉크젯 프린팅을 이용한 XOD 저해 어세이의 전체적인 개략도(A) 및 카트리지로부터 분출된 바이오 잉크의 부피를 측정하기 위한 개략도(B)를 나타낸 도이다.
도 2는 종래의 방법대로 웰-플레이트에서 XOD 저해 어세이를 이용하여 NBT 포르마잔의 최대 흡광도를 측정한 그래프이다.
도 3은 종래의 방법대로 웰-플레이트에서 XOD 저해 어세이를 이용하여 560 nm의 파장에서 SOD(A) 및 나린제닌(B)의 흡광도를 측정한 그래프이다. x축은 화합물의 농도를, y축은 항산화 특성의 지표로 사용되는 NBT 포르마잔의 흡광도를 나타낸다.
도 4는 K값과 카트리지에서 분출되는 바이오 잉크 양과의 상관관계를 확인한 그래프이다. 도 4A는 K값을 100으로 설정했을 때 직경이 0.3 cm인 반응 스팟에 완충용액(①), SOD(②), 아미노글루테치미드(③), 디트라놀(④), 나린제닌(⑤), 크산틴(⑥), NBT(⑦), XOD(⑧), NBT 및 크산틴의 혼합물(⑨) 또는 크산틴 및 XOD의 혼합물(⑩)을 포함하는 용액이 카트리지에서 분출되는 양을 확인한 그래프이다. 도 4B는 직경이 0.3 cm인 반응 스팟에 K값에 대해 완충용액, SOD, 아미노글루테치미드, 디트라놀 또는 나린제닌을 포함하는 바이오 잉크가 카트리지에서 분출되는 양을 확인한 그래프이다.
도 5는 잉크젯 프린터 각각의 카트리지에 크산틴, NBT, 시험 약물 및 XOD를 충전하여 시험 약물의 항산화 활성을 측정한 도이다(A: SOD; 및 B: 나린제닌). 보라색 스팟은 인쇄 순서에 따라 잉크젯 인쇄함으로써 반응 스팟에 형성된 NBT 포르마잔을 나타내는 사진이다.
도 6은 잉크젯 프린터 각각의 카트리지에 크산틴 및 NBT의 혼합물, 시험 약물 및 XOD를 충전하여 시험 약물의 항산화 활성을 측정한 도이다(A: SOD; 및 B: 나린제닌). 보라색 스팟은 인쇄 순서에 따라 잉크젯 인쇄함으로써 반응 스팟에 형성된 NBT 포르마잔을 나타내는 사진이다.
도 7은 잉크젯 프린터 각각의 카트리지에 크산틴 및 XOD의 혼합물, 시험 약물 및 NBT를 충전하여 시험 약물의 항산화 활성을 측정한 도이다(A: SOD; 및 B: 나린제닌). 보라색 스팟은 인쇄 순서에 따라 잉크젯 인쇄함으로써 반응 스팟에 형성된 NBT 포르마잔을 나타내는 사진이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an overall schematic view (A) of an XOD inhibition assay using inkjet printing and a schematic diagram (B) for measuring the volume of bio-ink ejected from a cartridge. Fig.
FIG. 2 is a graph showing the maximum absorbance of NBT formazan using an XOD inhibition assay in a well plate according to a conventional method.
3 is a graph showing the absorbance of SOD (A) and naringenin (B) at a wavelength of 560 nm using an XOD inhibition assay in a well plate in a conventional manner. The x-axis represents the concentration of the compound and the y-axis represents the absorbance of NBT formazan used as an indicator of the antioxidant properties.
4 is a graph showing a correlation between the K value and the amount of bio ink ejected from the cartridge. FIG. 4A shows the results obtained by plotting the values of the buffer solution (1), SOD (2), aminoglutethimide (3), ditranol (4), naringenin (5) , A mixture of xanthine (⑥), NBT (⑦), XOD (⑧), NBT and xanthine (⑨) or a mixture of xanthine and XOD (⑩) . 4B is a graph showing the amount of bio-ink ejected from the cartridge containing a buffer solution, SOD, aminoglutethimide, dithranol, or naringenin against the K value in a reaction spot having a diameter of 0.3 cm.
FIG. 5 is a graph showing the antioxidative activity of a test drug (A: SOD; and B: naringenin) by charging xanthan, NBT, test drug, and XOD into each cartridge of an inkjet printer. Purple spots are photographs showing NBT formazan formed in the reaction spot by inkjet printing according to the printing order.
FIG. 6 is a graph (A: SOD; and B: naringenin) of a test drug by charging a mixture of xanthine and NBT, a test drug and XOD to each cartridge of an inkjet printer. Purple spots are photographs showing NBT formazan formed in the reaction spot by inkjet printing according to the printing order.
7 is a graph showing the antioxidative activity of a test drug by charging a mixture of xanthine and XOD, a test drug and NBT to each cartridge of an ink jet printer (A: SOD; and B: naringenin). Purple spots are photographs showing NBT formazan formed in the reaction spot by inkjet printing according to the printing order.

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

본 발명은 1) 기질이 포함된 제 1카트리지, 염료물질이 포함된 제 2카트리지, 약물 후보물질이 포함된 제 3카트리지 및 효소가 포함된 제 4카트리지를 잉크젯 프린터에 장착하는 단계; 및 2) 상기 단계 1)의 카트리지를 순차적으로 잉크젯 프린팅하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린터를 이용하여 약물의 효능을 분석하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing an inkjet printer, comprising the steps of: 1) mounting a first cartridge containing a substrate, a second cartridge containing a dye material, a third cartridge containing a drug candidate material and a fourth cartridge containing an enzyme into an inkjet printer; And 2) sequentially inkjet printing the cartridges of the step 1). The present invention also provides a method of analyzing the efficacy of a drug using an inkjet printer.

본 명세서에서 사용된 용어, "바이오 잉크"는 본 발명에 따라 잉크젯 프린팅방법을 이용하여 약물의 효능을 분석할 때 프린터 카트리지에 충전되는 분석용 시약을 의미한다. 구체적으로, 상기 바이오 잉크는 카트리지에 충전될 수 있는 기질, 염료물질, 약물 후보물질 및 효소와 이들을 용해시킬 수 있는 용액을 포함할 수 있다. As used herein, the term "bio-ink" refers to an analytical reagent that is charged to a printer cartridge when analyzing the efficacy of a drug using an ink-jet printing method in accordance with the present invention. Specifically, the bio-ink may include a substrate, a dye material, a drug candidate substance and an enzyme capable of being charged into the cartridge, and a solution capable of dissolving the enzyme.

상기 잉크젯 프린팅은 염료를 분사하여 인쇄하는 기술을 모두 포함할 수 있다. The inkjet printing may include a technique of spraying and printing a dye.

본 발명에 따른 방법은 상기 기질, 염료물질, 약물 후보물질 또는 효소를 용액에 용해시켜 바이오 잉크를 제조하고, 이를 각각의 카트리지에 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 용액은 일반적으로 기질, 염료물질, 약물 후보물질 및 효소를 용해시키는데 사용될 수 있는 물질이라면 모두 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 용액은 폴리에틸렌글리콜, 테트라하이드로퓨란, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, 클로로포름, 디메틸술폭사이드, 부탄올, 아이소프로판올, 아이소부틸알콜, 테트라 부틸알콜, 아세틱산, 1,4-다이옥산, 톨루엔, 오소-자이렌, 디메틸포름아마이드 등일 수 있고, 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 용액은 트리스 완충액, PEG-400(polyethylene glycol-400) 또는 tert-부탄올일 수 있다. The method according to the present invention may further comprise the step of dissolving the substrate, the dye substance, the drug candidate substance or the enzyme in a solution to prepare a bio-ink, and charging each cartridge with the bio-ink. The solution may generally be any substrate, dye material, drug candidate material, and any material that can be used to dissolve the enzyme. For example, the solution may contain at least one solvent selected from the group consisting of polyethylene glycol, tetrahydrofuran, dimethylacetamide, dimethylformamide, chloroform, dimethylsulfoxide, butanol, isopropanol, isobutyl alcohol, tetrabutyl alcohol, Toluene, oso-xylene, dimethylformamide, and the like, which may be used alone or in combination. In one embodiment of the invention, the solution may be Tris buffer, PEG-400 (polyethylene glycol-400) or tert-butanol.

상기 기질은 크산틴일 수 있으며, 상기 염료물질은 NBT일 수 있다. 상기 약물 후보물질은 제한이 없으며, 고체상 약물 또는 액체상 약물일 수 있다. 상기 효소는 크산틴 산화효소일 수 있다. The substrate may be xanthine, and the dye material may be NBT. The drug candidate substance is not limited and may be a solid drug or a liquid drug. The enzyme may be a xanthine oxidase.

상기 카트리지는 순차적으로 기판상에 잉크젯 프린팅할 수 있다. 상기 기판은 슬라이드 글라스, 종이, 실리콘 웨이퍼, 폴리이미드(poly imide; PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리스티렌(PS) 등의 고분자를 사용하여 제조된 플레이트 또는 필름 등을 사용할 수 있으며, 카트리지에 포함된 기질, 염료물질, 약물 후보물질 및 효소를 프린팅할 수 있는 것이면 제한 없이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판은 종이일 수 있다.The cartridges may be sequentially inkjet printed onto a substrate. The substrate may be a plate or a film made of a polymer such as a slide glass, a paper, a silicon wafer, polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET) or polystyrene (PS) Any substrate capable of printing substrates, dye materials, drug candidates and enzymes can be used without limitation. In one embodiment of the invention, the substrate may be paper.

카트리지에서 분출되는 바이오 잉크의 양은 소프트웨어에서 조절할 수 있는 분출 양의 파라미터인 K값을 조절함으로써 제어할 수 있다. K값은 카트리지에 포함되는 기질, 염료물질, 약물 후보물질 및 효소의 물리적 성질 및 화학적 성질에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, K값은 10 내지 100일 수 있다. The amount of bio ink ejected from the cartridge can be controlled by adjusting the K value, which is an ejection amount parameter that can be controlled by software. The K value may vary depending on the substrate, the dye substance, the drug candidate substance and the physical and chemical properties of the enzyme contained in the cartridge. In one embodiment of the present invention, the K value may be between 10 and 100.

본 발명에 따른 방법은 인쇄된 물질의 몰수를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 인쇄된 물질의 몰수는 소비된 바이오 잉크의 양에 용액의 농도를 곱하여 계산될 수 있다. 상기 소비된 바이오 잉크의 양은 카트리지에서 소비된 바이오 잉크의 평균 중량을 카트리지에 충전된 바이오 잉크의 밀도로 나누어 계산될 수 있다. 상기 바이오 잉크는 상술한 바와 같이 제 1 내지 제 4카트리지에 충전되는 물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 바이오 잉크는 기질, 염료물질, 약물 후보물질 또는 효소일 수 있다. The method according to the present invention may further comprise calculating the number of moles of the printed material. The number of moles of the printed material can be calculated by multiplying the amount of bio-ink consumed by the concentration of the solution. The amount of bio-ink consumed can be calculated by dividing the average weight of the bio-ink consumed in the cartridge by the density of the bio-ink charged in the cartridge. The bio-ink may be a material to be charged into the first to fourth cartridges as described above. Specifically, the bio-ink may be a substrate, a dye substance, a drug candidate substance, or an enzyme.

상기 잉크젯 프린팅에 의해 젯팅되는 액적의 직경은 0.1 cm 내지 0.5 cm일 수 있다. 구체적으로는, 0.2 cm 내지 0.4 cm일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 잉크젯 프린팅에 의해 젯팅되는 액적의 직경은 0.3 cm일 수 있다. 액적의 직경이 너무 작으면 일정한 양의 프린팅에 문제가 있고, 액적의 직경이 너무 크면 시료소모가 너무 많다는 문제가 있다.The diameter of the droplets jetted by the inkjet printing may be 0.1 cm to 0.5 cm. Specifically, it may be 0.2 cm to 0.4 cm. In one embodiment of the invention, the diameter of the droplets jetted by inkjet printing may be 0.3 cm. The droplet diameter If it is too small, there is a problem in a certain amount of printing, and if the diameter of the droplet is too large, there is a problem that the sample consumption is too much.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 잉크젯 프린터의 카트리지에 3가지의 다른 조건으로 바이오 잉크를 충전하고 인쇄하여 인쇄 중에 소비된 카트리지 내 바이오 잉크의 양을 계산함으로써 XOD 저해 정도를 분석하여 시험 약물(나린제닌)의 항산화 활성을 측정하였다. 첫번째 조건으로 C, M, Y 및 K 카트리지를 각각 크산틴, NBT, 시험 약물 및 XOD로 충전한 카트리지를 사용하였으며, 두번째 조건으로 C, M 및 Y 카트리지를 각각 크산틴과 NBT의 혼합물, 시험 약물 및 XOD로 충전한 카트리지를 사용하였으며, 세번째 조건으로 C, M 및 Y 카트리지를 각각 크산틴과 XOD의 혼합물, 시험 약물 및 NBT로 충전한 카트리지를 사용하였다. 카트리지에서 분출되는 바이오 잉크 양은 카트리지에서 분출되는 바이오 잉크 양과 K값의 상관관계(도 4 참조)를 이용하여 카트리지에서 손실된 바이오 잉크의 평균 중량을 카트리지에 충전된 바이오 잉크의 밀도로 나누어 계산하였다. 한편, 분출된 바이오 잉크의 몰수는 분출된 바이오 잉크의 양(부피)과 바이오 잉크의 몰 농도를 곱하여 계산하였다(도 1B 참조). 또한, 분출된 바이오 잉크의 몰수/화합물의 단위/SOD의 함수를 이용하여 종이에 침전된 NBT 포르마잔 색상의 강도를 나타내는 그레이-스케일 값을 계산하고, 그레이-스케일 값을 50% 저해시키는데 필요한 시험 약물의 양을 IM50 값으로 정의하여 IM50 값을 통해 시험 약물의 항산화 활성을 비교하였다. In a specific embodiment of the present invention, the inventors analyzed the degree of XOD inhibition by charging and printing bio-ink on a cartridge of an ink-jet printer under three different conditions to calculate the amount of bio ink in the cartridge consumed during printing, (Naringenin) was measured. As a first condition, cartridges filled with xanthine, NBT, test drug and XOD were used for C, M, Y and K cartridges respectively. C, M and Y cartridges were used as a second condition for a mixture of xanthine and NBT, And XOD were used. In the third condition, C, M, and Y cartridges were packed with a mixture of xanthine and XOD, test drug, and NBT, respectively. The amount of bio-ink ejected from the cartridge was calculated by dividing the average weight of the bio-ink lost in the cartridge by the density of the bio-ink filled in the cartridge using the correlation between the amount of bio-ink ejected from the cartridge and the K value (see FIG. 4). Meanwhile, the number of moles of bio-ink ejected was calculated by multiplying the volume (volume) of ejected bio-ink by the molar concentration of bio-ink (see Fig. 1B). Also, a gray-scale value indicating the intensity of the NBT formazan color precipitated on paper is calculated using a function of the number of moles of ejected bio ink / unit of compound / SOD, and a test required to inhibit the gray-scale value by 50% to define the amount of drug in IM 50 value was compared with the antioxidant activity of the test drug over the IM 50 value.

측정된 결과는 기존에 사용되고 있는 방법으로서 웰-플레이트에서 XOD 저해 어세이를 이용하여 항산화 활성을 측정한 결과와 유사하였다(도 3 및 도 5 내지 도 7 참조). 또한, 첫번째 및 두번째 조건은 세번째 조건에 비해 재현성이 더 우수하였으며, 분출된 바이오 잉크의 몰수에 대한 NBT 포르마잔의 그레이-스케일 강도 그래프가 더 선형적으로 나타났다(도 5 내지 도 7 참조). The measured results were similar to those obtained by measuring the antioxidative activity using a XOD inhibition assay in a well plate (see FIGS. 3 and 5 to 7). In addition, the first and second conditions were more reproducible than the third condition, and the gray-scale intensity graph of NBT Formazan versus the number of moles of ejected bioinfine was more linear (see FIGS. 5 to 7).

따라서, 상기 방법은 종래의 방법보다 더 적은 양의 시험 물질을 사용하면서도 정확하고 빠르게 정량적인 분석을 할 수 있으므로, 약효평가 분석에 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the above method can be used for analyzing the efficacy of the drug, because accurate and rapid quantitative analysis can be performed using a smaller amount of the test substance than the conventional method.

또한, 본 발명은 1) 기질 및 염료물질이 포함된 제 1카트리지, 약물 후보물질이 포함된 제 2카트리지 및 효소가 포함된 제 3카트리지를 잉크젯 프린터에 장착하는 단계; 및 2) 상기 단계 1)의 카트리지를 순차적으로 잉크젯 프린팅하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린터를 이용하여 약물의 효능을 분석하는 방법을 제공한다.Further, the present invention provides a method of manufacturing a color printer, comprising the steps of: 1) mounting a first cartridge containing a substrate and a dye material, a second cartridge containing a drug candidate material, and a third cartridge containing an enzyme to an inkjet printer; And 2) sequentially inkjet printing the cartridges of the step 1). The present invention also provides a method of analyzing the efficacy of a drug using an inkjet printer.

본 발명에 따른 방법은 상기 기질 및 염료물질을 용액에 용해시켜 바이오 잉크를 제조하고, 이를 제 1카트리지에 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 기질과 염료물질은 1:0.1 내지 5의 몰 농도비로 혼합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 기질과 염료물질은 1:1의 몰 농도비로 혼합될 수 있다. 상기 기질 및 염료물질은 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 상기 용액은 일반적으로 기질 및 염료물질을 용해시키는데 사용될 수 있는 물질이라면 모두 사용할 수 있다. 상기 용액은 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 용액은 트리스 완충액, PEG-400(polyethylene glycol-400) 또는 tert-부탄올일 수 있다. 또한, 상기 기질은 크산틴 일 수 있으며, 상기 염료물질은 NBT일 수 있다. The method according to the present invention may further comprise the steps of preparing the bio-ink by dissolving the substrate and the dye material in a solution, and filling the bio-ink into the first cartridge. The substrate and the dye material may be mixed in a molar ratio of 1: 0.1 to 5. In one embodiment of the present invention, the substrate and the dye material may be mixed in a molar concentration ratio of 1: 1. The substrate and the dye material may have the characteristics as described above. The solution can generally be any material that can be used to dissolve the substrate and dye material. The solution may have the characteristics as described above. In one embodiment of the invention, the solution may be Tris buffer, PEG-400 (polyethylene glycol-400) or tert-butanol. In addition, the substrate may be xanthine, and the dye material may be NBT.

본 발명에 따른 방법은 상기 약물 후보물질 또는 효소를 용액에 용해시켜 바이오 잉크를 제조하고, 이를 각각의 카트리지에 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 약물 후보물질은 제한이 없으며, 고체상 약물 또는 액체상 약물일 수 있다. 상기 효소는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 상기 용액은 일반적으로 약물 후보물질 및 효소를 용해시키는데 사용될 수 있는 물질이라면 모두 사용할 수 있다. 상기 용액은 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 용액은 트리스 완충액, PEG-400(polyethylene glycol-400) 또는 tert-부탄올일 수 있다. 또한, 상기 효소는 크산틴 산화효소일 수 있다.The method according to the present invention may further comprise the steps of preparing the bio-ink by dissolving the drug candidate substance or enzyme in a solution, and charging each cartridge with the bio-ink. The drug candidate substance is not limited and may be a solid drug or a liquid drug. The enzyme may have the characteristics as described above. The solution may be any substance that can be generally used to dissolve drug candidates and enzymes. The solution may have the characteristics as described above. In one embodiment of the invention, the solution may be Tris buffer, PEG-400 (polyethylene glycol-400) or tert-butanol. In addition, the enzyme may be a xanthine oxidase.

상기 카트리지는 순차적으로 기판상에 잉크젯 프린팅할 수 있다. 상기 기판은 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판은 종이일 수 있다. The cartridges may be sequentially inkjet printed onto a substrate. The substrate may have the characteristics described above. In one embodiment of the invention, the substrate may be paper.

본 발명에 따른 방법은 인쇄된 물질의 몰수를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 인쇄된 물질의 몰수는 소비된 바이오 잉크의 양에 용액의 농도를 곱하여 계산될 수 있다. 상기 소비된 바이오 잉크의 양은 카트리지에서 소비된 바이오 잉크의 평균 중량을 카트리지에 충전된 바이오 잉크의 밀도로 나누어 계산될 수 있다. 상기 바이오 잉크는 상술한 바와 같이 제 1 내지 제 4카트리지에 충전되는 물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 바이오 잉크는 기질, 염료물질, 약물 후보물질 또는 효소일 수 있다.The method according to the present invention may further comprise calculating the number of moles of the printed material. The number of moles of the printed material can be calculated by multiplying the amount of bio-ink consumed by the concentration of the solution. The amount of bio-ink consumed can be calculated by dividing the average weight of the bio-ink consumed in the cartridge by the density of the bio-ink charged in the cartridge. The bio-ink may be a material to be charged into the first to fourth cartridges as described above. Specifically, the bio-ink may be a substrate, a dye substance, a drug candidate substance, or an enzyme.

상기 잉크젯 프린팅에 의해 젯팅되는 액적의 직경은 0.1 cm 내지 0.5 cm일 수 있다. 구체적으로는, 0.2 cm 내지 0.4 cm일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 잉크젯 프린팅에 의해 젯팅되는 액적의 직경은 0.3 cm일 수 있다. The diameter of the droplets jetted by the inkjet printing may be 0.1 cm to 0.5 cm. Specifically, it may be 0.2 cm to 0.4 cm. In one embodiment of the invention, the diameter of the droplets jetted by inkjet printing may be 0.3 cm.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 잉크젯 프린터의 카트리지에 3가지의 다른 조건으로 바이오 잉크를 충전하고 인쇄하여 인쇄 중에 소비된 카트리지 내 바이오 잉크의 양을 계산함으로써 XOD 저해 정도를 분석하여 시험 약물의 항산화 활성을 측정하였고, 측정된 결과는 종래의 방법으로 웰-플레이트에서 XOD 저해 어세이를 이용하여 항산화 활성을 측정한 결과와 유사함을 확인하였다. In a specific embodiment of the present invention, the inventors analyzed the degree of XOD inhibition by charging and printing bio-ink on a cartridge of an ink-jet printer under three different conditions to calculate the amount of bio ink in the cartridge consumed during printing, And the measured results were similar to those obtained by measuring the antioxidative activity using the XOD inhibition assay in the well plate by the conventional method.

따라서, 상기 방법은 종래의 방법보다 더 적은 양의 시험 물질을 사용하면서도 정확하고 빠르게 정량적인 분석을 할 수 있으므로, 약효평가 분석에 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the above method can be used for analyzing the efficacy of the drug, because accurate and rapid quantitative analysis can be performed using a smaller amount of the test substance than the conventional method.

또한, 본 발명은 젯팅 디바이스, 용액 저장 카트리지 및 드라이브 장치를 포함하고, 상기 바이오 잉크 저장 카트리지가 기질이 포함된 제 1카트리지, 염료물질이 포함된 제 2카트리지, 약물 후보물질이 포함된 제 3카트리지, 효소가 포함된 제 4카트리지로 구성된, 약물의 효능을 분석하기 위한 잉크젯 프린팅 장치를 제공한다. In addition, the present invention relates to a bioinjection cartridge comprising a jetting device, a solution storage cartridge and a drive device, wherein the bio ink storage cartridge comprises a first cartridge including a substrate, a second cartridge including a dye material, , And a fourth cartridge containing an enzyme. The present invention also provides an ink-jet printing apparatus for analyzing the efficacy of a drug.

상기 기질, 염료물질, 약물 후보물질 및 효소 각각은 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 상기 카트리지는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다.Each of the substrate, the dye substance, the drug candidate substance and the enzyme may have the characteristics as described above. The cartridge may have the features described above.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 잉크젯 프린터의 카트리지에 3가지의 다른 조건으로 바이오 잉크를 충전하고 인쇄하여 인쇄 중에 소비된 카트리지 내 바이오 잉크의 양을 계산함으로써 XOD 저해 정도를 분석하여 시험 약물(나린제닌)의 항산화 활성을 측정하였고 측정된 결과는 종래의 방법으로 웰-플레이트에서 XOD 저해 어세이를 이용하여 항산화 활성을 측정한 결과와 유사함을 확인하였다. In a specific embodiment of the present invention, the inventors analyzed the degree of XOD inhibition by charging and printing bio-ink on a cartridge of an ink-jet printer under three different conditions to calculate the amount of bio ink in the cartridge consumed during printing, (Naringenin), and the results were similar to those obtained by measuring the antioxidative activity of XOD inhibitory assay in a well plate by a conventional method.

따라서, 상기 방법은 종래의 방법보다 더 적은 양의 시험 물질을 사용하면서도 정확하고 빠르게 정량적인 분석을 할 수 있으므로, 상기 잉크젯 프린팅 장치는 약효평가 분석에 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the above-described method can perform accurate and quick quantitative analysis while using less amount of test substance than the conventional method, so that the ink-jet printing apparatus can be usefully used for the evaluation of the efficacy of the drug.

아울러, 본 발명은 젯팅 디바이스, 용액 저장 카트리지 및 드라이브 장치를 포함하고, 상기 바이오 잉크 저장 카트리지가 기질 및 염료물질이 포함된 제 1카트리지, 약물 후보물질이 포함된 제 2카트리지, 효소가 포함된 제 3카트리지로 구성된, 약물의 효능을 분석하기 위한 잉크젯 프린팅 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a bio ink, which comprises a jetting device, a solution storage cartridge, and a drive device, wherein the bio ink storage cartridge comprises a first cartridge including a substrate and a dye material, a second cartridge including a drug candidate material, The present invention provides an inkjet printing apparatus for analyzing the efficacy of a drug.

상기 기질, 염료물질, 약물 후보물질 및 효소 각각은 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다. 상기 카트리지는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다.Each of the substrate, the dye substance, the drug candidate substance and the enzyme may have the characteristics as described above. The cartridge may have the features described above.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 잉크젯 프린터의 카트리지에 3가지의 다른 조건으로 바이오 잉크를 충전하고 인쇄하여 인쇄 중에 소비된 카트리지 내 바이오 잉크의 양을 계산함으로써 XOD 저해 정도를 분석하여 시험 약물(나린제닌)의 항산화 활성을 측정하였고 측정된 결과는 종래의 방법으로 웰-플레이트에서 XOD 저해 어세이를 이용하여 항산화 활성을 측정한 결과와 유사함을 확인하였다. In a specific embodiment of the present invention, the inventors analyzed the degree of XOD inhibition by charging and printing bio-ink on a cartridge of an ink-jet printer under three different conditions to calculate the amount of bio ink in the cartridge consumed during printing, (Naringenin), and the results were similar to those obtained by measuring the antioxidative activity of XOD inhibitory assay in a well plate by a conventional method.

따라서, 상기 방법은 종래의 방법보다 더 적은 양의 시험 물질을 사용하면서도 정확하고 빠르게 정량적인 분석을 할 수 있으므로, 상기 잉크젯 프린팅 장치는 약효평가 분석에 유용하게 사용될 수 있다. Therefore, the above-described method can perform accurate and quick quantitative analysis while using less amount of test substance than the conventional method, so that the ink-jet printing apparatus can be usefully used for the evaluation of the efficacy of the drug.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by the following examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited thereto.

96 웰-플레이트를 이용한96 well-plate XOD 저해 어세이XOD inhibition assay

기존에 사용되고 있는 방법으로서 웰-플레이트에의 XOD 저해 어세이를 이용하여 안트라센 유도체인 나린제닌의 항산화 활성을 측정하였다. 대조군으로는 항산화 물질로 알려진 SOD를 사용하였다. XOD의 효소 활성을 억제하기 위한 상기 화합물의 IC50 값은 정량적으로 평가되었다.Antioxidant activity of naringinin, an anthracene derivative, was measured using an XOD inhibition assay on a well plate as a conventional method. SOD, known as an antioxidant, was used as a control. The IC 50 values of the compounds for inhibiting the enzyme activity of XOD were quantitatively evaluated.

구체적으로, 0.5 M 트리스 완충액을 사용하여, 5 mM의 DTPA(diethylentriamine), 0.1 mM의 나린제닌, 5 mM의 NBT(nitro blue tetrazolium) 및 500 U/㎖의 SOD(superoxide dismutase)를 포함하는 크산틴 용액을 제조하였다. NBT는 2 N의 NaOH를 첨가하여 트리스 완충액에 용해시켰다. 먼저, 5 mM의 크산틴 10 ㎕와 5 mM의 NBT 20 ㎕를 웰-플레이트에서 잘 혼합시키고 3분 동안 반응시켰다. 다양한 농도에서 SOD 또는 시험 약물의 항산화 활성을 측정하기 위해 상기의 방법으로 제조한 SOD 또는 시험 약물의 저장용액을 각 웰에 10 ㎕에서 100 ㎕까지 첨가하고, 0.5 M 트리스 완충액을 사용하여 최종 부피를 230 ㎕로 하였다. SOD 및 시험 약물의 최종농도는 SOD의 경우 5 U 내지 50 U 및 나린제닌은 1 nmole 내지 10 nmole이었다. 이어서 0.1 U/㎖의 XOD 20 ㎕를 모든 웰에 첨가하고, 반응 혼합물을 실온에서 3분 동안 둔 후, 50 ㎕의 3 N HCl 용액을 첨가하여 반응을 정지시켰다. 이후, 다중 플레이트 판독기(Molecular Devices, Spectra MAX M5)를 사용하여 반응물에서 환원된 NBT 포르마잔의 흡광도를 측정하였다. 최종적으로 흡광도 측정에 사용한 용액의 농도는 하기 표 1과 같다. Specifically, using 0.5 M Tris buffer, xanthine containing 5 mM DTPA (diethylentriamine), 0.1 mM naringenin, 5 mM NBT (nitro blue tetrazolium) and 500 U / ml SOD (superoxide dismutase) Solution. NBT was dissolved in Tris buffer by the addition of 2 N NaOH. First, 10 μl of 5 mM xanthine and 20 μl of 5 mM NBT were mixed well in a well-plate and allowed to react for 3 minutes. To measure the antioxidative activity of SOD or the test drug at various concentrations, add 10 [mu] l to 100 [mu] l of a storage solution of the SOD or test drug prepared by the above method to each well, and add 0.5 ml of 0.5 M Tris buffer to the final volume 230 < / RTI > The final concentrations of SOD and test drug were 5 U to 50 U for SOD and 1 nmole to 10 nmole for naringenin. Then, 20 μl of 0.1 U / ml XOD was added to all wells, and the reaction mixture was left at room temperature for 3 minutes, after which 50 μl of 3 N HCl solution was added to stop the reaction. The absorbance of the reduced NBT formazan was then measured in the reaction using a multiple plate reader (Molecular Devices, Spectra MAX M5). The concentration of the solution finally used for absorbance measurement is shown in Table 1 below.

어세이에 사용한 용액의 농도The concentration of the solution used in the assay 용액solution 크산틴
(5 mM)
Xanthine
(5 mM)
NBT
(5 mM)
NBT
(5 mM)
XOD
(0.1 U/㎖)
XOD
(0.1 U / ml)
어세이에 사용한 용액의 농도The concentration of the solution used in the assay 5.0×10- 8 mol5.0 x 10 < -8 > mol 1.0×10- 7 mol1.0 x 10 < -7 > mol 2.0×10-3 U2.0 x 10 -3 U

흡광도 측정 결과, NBT 포르마잔의 최대 흡수가 약 560 nm에서 관찰되어 시험 약물에 의한 XOD 효소 저해도는 560 nm 파장에서의 흡광도 값으로 분석하였다(도 2). 또한, 시험 약물의 흡광도 측정 결과를 바탕으로 시험 약물의 IC50 값을 계산하였다.As a result of the absorbance measurement, the maximum absorption of NBT formazan was observed at about 560 nm, and the XOD enzyme inhibition by the test drug was analyzed by absorbance at the wavelength of 560 nm (FIG. 2). In addition, the IC 50 value of the test drug was calculated based on the absorbance measurement result of the test drug.

그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 560 nm 파장에서 시험 약물의 NBT 포르마잔 흡광도는 첨가된 시험 약물의 양에 반비례하여 선형적으로 감소하였으며, 이는 SOD의 값과 유사한 경향을 보였다. 이를 통해 시험 약물에 의한 XOD 효소 활성의 저해로 인해 NBT의 양이 감소함으로써 NBT 포르마잔의 형성이 감소되었으며, 이로부터 시험 약물이 SOD와 비슷한 정도의 항산화 활성을 가짐을 알 수 있었다(도 3). 또한, 상기 흡광도 측정 결과를 바탕으로 시험 약물의 IC50 값을 계산한 결과, SOD 및 나린제닌의 IC50 값은 각각 5.2 U/㎖ 및 24.0 μM이었다.As a result, as shown in FIG. 3, the NBT formazan absorbance of the test drug decreased linearly in inverse proportion to the amount of the test drug added at a wavelength of 560 nm, which was similar to that of SOD. As a result, the amount of NBT decreased due to the inhibition of the activity of XOD enzyme by the test drug, and the formation of NBT formazan was decreased, and it was found that the test drug had an antioxidative activity similar to that of SOD (FIG. 3) . Further, the result of calculating the IC 50 value for the test drug on the basis of the absorbance measurement result, IC 50 values of SOD and Naryn angiogenin was respectively 5.2 U / ㎖ and 24.0 μM.

잉크젯Inkjet 프린팅을 이용한 Using printing XODXOD 저해  Inhibition 어세이Assay

시중에서 판매되는 HP 데스크탑 잉크젯 프린터(HP Office Jet Pro 8100e)의 카트리지에 바이오 잉크를 충전하고 인쇄하여 인쇄 중에 소비된 카트리지 내 바이오 잉크의 양을 계산함으로써 XOD 저해 활성을 분석하였다. 실험은 하기와 같은 방법으로 최적의 반응 스팟 크기를 선정하여 인쇄된 부피당 반응 스팟의 표면 덮힘률을 측정함으로써 수행되었다.The XOD inhibitory activity was analyzed by charging and printing the bioinfective ink on a commercially available HP Desktop Jetjet 8100e cartridge and calculating the amount of bio ink in the cartridge consumed during printing. The experiment was performed by selecting the optimum reaction spot size in the following manner and measuring the surface covering strength of the reaction spot per printed volume.

<2-1> 최적의 반응 <2-1> Optimum reaction 스팟Spot 크기 선정 Select size

먼저, 최적의 반응 스팟 크기를 결정하기 위해 45π cm2의 전체 반응 스팟 면적을 갖는 A4 용지에, 잉크젯 프린팅 반응 스팟의 직경을 0.2 cm, 0.3 cm, 0.4 cm 또는 0.5 cm로 설정하여 손실된 카트리지의 중량과 용액 또는 시험 약물이 포함된 바이오 잉크 용액이 카트리지에서 분출되어 반응 스팟을 채울 때 반응 스팟 직경과의 함수를 계산하였다. 각각의 스팟 크기에 대해 잉크젯 프린팅을 20회 반복적으로 실행하였고, 모든 각각의 스팟 크기에서 손실된 카트리지 중량의 표준 편차 값을 얻었다. First, on A4 paper having an overall reaction spot area of 45 pi cm &lt; 2 &gt; to determine the optimum reaction spot size, the diameter of the inkjet printing reaction spot was set to 0.2 cm, 0.3 cm, 0.4 cm, or 0.5 cm, The weight and the function of the reaction spot diameter when the solution or bio-ink solution containing the test drug was ejected from the cartridge to fill the reaction spot were calculated. Inkjet printing was repeated 20 times for each spot size and the standard deviation of the lost cartridge weight was obtained at every spot size.

그 결과, 스팟의 직경이 0.3 cm일 때 손실된 카트리지 중량의 분산 값이 가장 작은 표준 편차 값을 가졌기 때문에 최적의 스팟 크기로 0.3 cm를 선택하였다.As a result, 0.3 cm was selected as the optimal spot size since the dispersion value of the lost cartridge weight was the smallest standard deviation value when the spot diameter was 0.3 cm.

<2-2> 카트리지에서 분출되는 바이오 잉크의 양을 측정하는 방법&Lt; 2-2 > Method for measuring the amount of bio ink ejected from the cartridge

인쇄 중에 소비된 바이오 잉크의 양은, 프린팅을 20번 반복하여 얻은 카트리지에서 소비된 바이오 잉크의 평균 중량을 카트리지에 충전된 용액의 밀도로 나누어 계산하였다(도 1B 참조). 카트리지에 충전된 바이오 잉크의 밀도는 비중병(pycnometer)을 사용하여 동일한 온도 조건에서 바이오 잉크와 물의 밀도를 비교하여 측정하였으며, 하기 수학식 1에 측정값을 대입하여 계산하였다. The amount of bio-ink consumed during printing was calculated by dividing the average weight of the bio-ink consumed in the cartridge obtained by repeating the printing 20 times by the density of the solution filled in the cartridge (see FIG. 1B). The density of bio-ink filled in the cartridge was measured by comparing the density of the bio-ink and water at the same temperature condition using a pycnometer. The density was calculated by substituting the measured value into the following formula (1).

Figure 112017004349080-pat00002
Figure 112017004349080-pat00002

상기 수학식 1에서, W는 카트리지에 충전된 바이오 잉크의 중량이고, We는 비중병의 무게이며, W0은 물의 무게이고, d0는 물의 밀도이다. 잉크젯 프린터의 카트리지에서 분출되는 양은 그래픽 프로그램(Adobe Photoshop CC)을 사용하여 설정한 청록색, 자홍색, 노랑색 및 검정색(CMYK) 값에 따라 조절하였으며, 인쇄 패턴은 Microsoft PowerPoint 소프트웨어(Microsoft Inc., USA)를 사용하여 설계하였다. In the above Equation 1, W is the weight of the bio-ink filled in the cartridge, W e is the weight of the grapevine, W 0 is the weight of water, and d 0 is the density of water. The amount of ink ejected from the inkjet printer cartridge was adjusted according to the cyan, magenta, yellow, and black (CMYK) values set using a graphics program (Adobe Photoshop CC) Respectively.

<2-3> 카트리지에서 분출되는 바이오 잉크의 양과 <2-3> Quantity of bio ink ejected from cartridge K값의K value 상관관계  correlation

카트리지에서 분출되는 바이오 잉크의 양은 점도, 표면장력 및 밀도에 영향을 받으므로 카트리지에 충전된 물질에 따라 분출되는 양이 달라진다. 어세이에 사용한 물질을 포함하는 바이오 잉크가 충전된 카트리지에서 바이오 잉크의 분출 양을 측정하기 위해 실시예 <2-1>의 결과에 따라 반응 스팟 직경을 0.3 cm로 하였으며, 0.5 M의 트리스 완충액, 500 U/㎖의 SOD, 0.1 mM의 나린제닌, 5 mM의 크산틴, 5 mM의 NBT 또는 0.1 U/㎖의 XOD를 포함하는 용액을 제조하였다. 각각의 용액에 180 ㎕의 PEG-400 및 100 ㎕의 tert-부탄올을 넣은 후, 최종 부피를 1 ㎖로 하여 바이오 잉크를 제조하였다. 카트리지에 상기 바이오 잉크를 충전하고 상기 바이오 잉크 분출 양의 파라미터인 K값을 소프트웨어를 이용하여 100으로 설정하고 분출된 바이오 잉크의 양을 실시예 <2-2>와 같은 방법으로 계산하였다. 모든 카트리지와 프린터 헤드는 100% 에탄올과 증류수로 여러 차례 철저히 씻었고, 인쇄하기 전에 공기중에 건조시켰다. The amount of bio-ink ejected from the cartridge is affected by viscosity, surface tension and density, so the amount of ejected ink differs depending on the material charged into the cartridge. In order to measure the ejection amount of the bio-ink in the cartridge filled with the bio-ink containing the substance used in the assay, the reaction spot diameter was set to 0.3 cm according to the result of Example <2-1>, and 0.5 M Tris buffer, A solution containing 500 U / ml SOD, 0.1 mM naringenin, 5 mM xanthine, 5 mM NBT or 0.1 U / ml XOD was prepared. 180 [mu] l of PEG-400 and 100 [mu] l of tert-butanol were added to each solution, and a final volume of 1 ml was added to prepare a bio-ink. The cartridge was charged with the bio-ink, and the K value, which is a parameter of the bio-ink ejection amount, was set to 100 using software, and the amount of ejected bio-ink was calculated in the same manner as in Example <2-2>. All cartridges and printheads were thoroughly rinsed thoroughly with 100% ethanol and distilled water several times and dried in air before printing.

K값은 소프트웨어에서 조절할 수 있는 분출 양의 파라미터로서, K값을 조절함으로써 카트리지에서 분출되는 바이오 잉크의 양을 제어할 수 있으며 이를 통해 특정 반응 스팟에 인쇄된 물질의 몰수를 자유롭게 조절할 수 있다. K값과 카트리지에서 분출되는 바이오 잉크 양과의 상관관계를 확인하기 위해 카트리지에 상기 방법으로 제조한 0.5 M의 트리스 완충액, 500 U/㎖의 SOD 또는 0.1 mM의 나린제닌을 포함하는 바이오 잉크를 카트리지에 충전하고 K값을 10, 20, 30, 40, 50, 60. 70. 80. 90 또는 100으로 설정하여 바이오 잉크의 분출 양을 실시예 <2-2>와 같은 방법으로 계산하였다. The K value is a software adjustable ejection amount parameter, which can control the amount of bio ink ejected from the cartridge by adjusting the K value, thereby freely controlling the number of moles of the printed material in a specific reaction spot. In order to confirm the correlation between the K value and the amount of bio ink ejected from the cartridge, a bio-ink containing 0.5 M of Tris buffer, 500 U / ml of SOD or 0.1 mM of naringenin prepared by the above method in the cartridge was applied to the cartridge And the K value was set to 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80.90 or 100, and the ejection amount of the bio-ink was calculated in the same manner as in Example <2-2>.

그 결과, 도 4A에 나타낸 바와 같이, K값이 100일 때 트리스 완충액은 다른 용액 및 시험 약물에 비해 분출량이 많았다. 또한, 도 4B에 나타낸 바와 같이, K값을 100으로 설정하면 시약 용액의 분출량이 45 nL 미만이었으나, K값을 10으로 설정하면 시약 용액의 분출량이 5 nL 미만이었다. 한편, SOD와 아미노글루테치미드, 디트라놀 및 나린제닌의 분출량은 용액의 특성이 다르지만 동일한 K값에서 분출량이 거의 동일하였다. 모든 바이오 잉크 용액의 분출량은 K값에 비례하여 K값이 10에서 100으로 증가하였을 때, 약 10배 증가하였다(도 4). As a result, as shown in FIG. 4A, when the K value was 100, the Tris buffer solution had a higher ejection amount than the other solutions and test drugs. Also, as shown in FIG. 4B, when the K value was set to 100, the ejection amount of the reagent solution was less than 45 nL, but when the K value was set to 10, the ejection amount of the reagent solution was less than 5 nL. On the other hand, the ejected amount of SOD, aminoglutethimide, dithranol and naringenin was almost the same at the same K value although the solution characteristics were different. The ejection amount of all the bioinf ink solution was increased about 10 times when the K value was increased from 10 to 100 in proportion to the K value (FIG. 4).

<2-4> <2-4> 잉크젯Inkjet 프린팅을 이용한 항산화 활성 측정 Measurement of antioxidant activity using printing

잉크젯 프린팅을 통해 XOD 저해 정도를 분석하여 나린제닌의 항산화 활성을 측정하였다. 대조군으로는 항산화 작용 활성이 알려진 SOD를 사용하였으며, 3가지의 다른 조건으로 잉크젯 프린터의 카트리지를 충전하여 물질의 항산화 활성을 비교하였다. 분자의 항산화 특성을 평가하는 정량화 지수로 IM50(inhibitory mole 50) 값을 새롭게 정의하여 항산화 활성을 측정하였다. The antioxidant activity of naringenin was measured by analyzing XOD inhibition level by inkjet printing. Antioxidative activity of the materials was investigated by filling the ink cartridge with three different conditions. Antioxidant activity was measured by defining the value of IM 50 (inhibitory mole 50) as a quantitative index to evaluate the antioxidant properties of the molecule.

구체적으로, 0.5 M 트리스 완충액을 사용하여 5 mM의 크산틴, 5 mM의 NBT, 0.1 U/㎖의 XOD, 0.1 mM의 나린제닌 또는 500 U/㎖의 SOD(superoxide dismutase)를 포함하는 용액을 제조하였다. 제조된 각각의 용액에 180 ㎕의 PEG-400 및 100 ㎕의 tert-부탄올을 넣은 후, 최종 부피를 1 ㎖로 하여 바이오 잉크를 제조하고, 3가지의 서로 다른 조건으로 잉크젯 프린터의 카트리지에 주입하였다. 최종적으로 카트리지에 주입된 용액의 농도는 하기 표 2와 같다. Specifically, a solution containing 5 mM xanthine, 5 mM NBT, 0.1 U / mL XOD, 0.1 mM naringenin, or 500 U / mL SOD (superoxide dismutase) was prepared using 0.5 M Tris buffer Respectively. 180 [mu] l of PEG-400 and 100 [mu] l of tert-butanol were added to each of the prepared solutions, and a final volume of 1 ml was used to prepare a bio-ink. The bio-ink was injected into the cartridge of the ink jet printer under three different conditions . The concentration of the solution finally injected into the cartridge is shown in Table 2 below.

카트리지에 주입된 용액의 농도The concentration of solution injected into the cartridge 용액solution 크산틴
(5 mM)
Xanthine
(5 mM)
NBT
(5 mM)
NBT
(5 mM)
XOD
(0.1 U/㎖)
XOD
(0.1 U / ml)
카트리지에 주입된 용액의 농도The concentration of solution injected into the cartridge 2.3×10- 10 mol2.3 x 10 &lt; -10 & gt; mol 2.2×10- 10 mol2.2 x 10 &lt; -10 & gt; mol 4.6×10-6 U4.6 × 10 -6 U

먼저, 잉크젯 프린터의 C, M, Y 및 K 카트리지를 각각 5 mM의 크산틴, 5 mM의 NBT, 시험 약물(0.1 mM의 나린제닌 또는 500 U의 SOD) 및 0.1 U의 XOD로 충전하여 시험 약물에 대한 항산화 활성을 측정하였다. 시험 약물에 대한 K값은 10 내지 100으로 설정하였으며, 크산틴, NBT 및 XOD에 대한 K값은 <실시예 1>에서 표준화된 바와 같이 달성되도록 100으로 설정하였다. C 카트리지를 A4 용지의 반응 스팟에 5번 인쇄하고, M 카트리지를 동일한 스팟에 10번 연속으로 인쇄한 후, 혼합물을 3분 동안 두었다. 그런 다음 Y 카트리지를 동일한 스팟에 10번 인쇄하고, 3분 동안 두었다. 이후, 동일한 스팟에 K 카트리지를 10번 인쇄하고 3분 동안 두어 종이를 건조시키고, HP 스캐너를 사용하여 이미지를 스캔하였다. 종이에 침전된 NBT 포르마잔 색상의 강도는 Image J 소프트웨어로 측정하여 그레이-스케일 값으로 나타내었다. 실시예 <2-3>의 결과로 얻은 카트리지에서 분출되는 바이오 잉크 양과 K값의 상관관계를 이용하여 K값에 대한 분출된 바이오 잉크의 양을 측정하였고, 분출된 바이오 잉크의 양(부피)과 바이오 잉크의 몰 농도를 곱하여 분출된 바이오 잉크의 몰수를 계산하였다(도 1B 참조). 분출된 바이오 잉크의 몰수/화합물의 단위/SOD의 함수를 이용하여 NBT 포르마잔의 그레이-스케일 값을 계산하고, 그레이-스케일 값을 50% 저해시키는데 필요한 시험 약물의 양(몰수)을 IM50으로 정의하였다.First, the C, M, Y and K cartridges of an inkjet printer were charged with 5 mM xanthine, 5 mM NBT, test drug (0.1 mM naringenin or 500 U SOD), and 0.1 U XOD, respectively, Were measured. The K value for the test drug was set to 10-100, and the K value for xanthine, NBT and XOD was set to 100 to achieve as normalized in Example 1. The C cartridge was printed 5 times on the reaction spot of A4 paper, the M cartridge was printed 10 times in the same spot, and the mixture was left for 3 minutes. The Y cartridge was then printed 10 times in the same spot and left for 3 minutes. Thereafter, the K cartridge was printed 10 times in the same spot and left for 3 minutes to dry the paper, and the image was scanned using an HP scanner. The intensity of the NBT formazan color precipitated on the paper was measured by Image J software and expressed as a gray-scale value. The amount of bio-ink ejected to the K value was measured using the correlation between the amount of bio-ink ejected from the cartridge obtained as the result of Example <2-3> and the K value, and the amount (volume) of ejected bio- The molar concentration of the bio-ink multiplied by the molar concentration of the bio-ink was calculated (see Fig. 1B). Using the function of the unit / SOD of the mole number / compound of the ejection bio ink gray NBT formazan-calculating scale values, and gray - the amount (mole) of a scale value necessary for 50% inhibition test drug IM 50 Respectively.

분석과정에서 사용하는 카트리지의 수를 줄인다면 비용 및 시간의 소모가 적으므로 두번째 조건으로 3가지 카트리지를 사용하여 항산화 활성을 측정하였다. 잉크젯 프린터의 C, M 및 Y 카트리지를 각각 5 mM의 크산틴과 5 mM의 NBT의 혼합물, 시험 약물(0.1 mM의 나린제닌 또는 500 U의 SOD) 및 0.1 U의 XOD로 충전하였으며, K 카트리지를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기와 같은 방법으로 시험 약물에 대한 항산화 활성을 측정하였다. When the number of cartridges used in the analysis process is reduced, the cost and time are not consumed. Therefore, the second condition is to measure the antioxidant activity using three cartridges. C, M, and Y cartridges of inkjet printers were charged with a mixture of 5 mM xanthine and 5 mM NBT, test drug (0.1 mM naringenin or 500 U SOD), and 0.1 U XOD, respectively, The antioxidant activity of the test drug was measured in the same manner as described above, except that it was not used.

마지막 조건으로 XOD 효소의 분출 시점을 다르게 하여 항산화 활성을 측정하였다. 잉크젯 프린터의 C, M 및 Y 카트리지를 각각 5 mM의 크산틴과 0.1 U의 XOD의 혼합물, 시험 약물(0.1 mM의 나린제닌 또는 500 U의 SOD) 및 5 mM의 NBT로 충전하였으며, K 카트리지를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기와 같은 방법으로 시험 약물에 대한 항산화 활성을 측정하였다.Antioxidant activity was measured by varying the timing of XOD enzyme eradication as a final condition. C, M, and Y cartridges of inkjet printers were charged with a mixture of 5 mM xanthine and 0.1 U XOD, test drug (0.1 mM naringenin or 500 U SOD), and 5 mM NBT, respectively, The antioxidant activity of the test drug was measured in the same manner as described above, except that it was not used.

그 결과, 도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 첫번째 조건에서 SOD 및 나린제닌의 IM50값은 각각 183.9 mU 및 3.7 x 10-11 mol이었으며(도 5), 두번째 조건에서는 각각 198.3 mU 및 3.6 x 10-11 mol이었고(도 6), 세번째 조건에서는 각각 224.1 mU 및 4.2 x 10-11 mol이었다(도 7).As a result, as shown in Figs. 5 to 7, the IM 50 values of SOD and naringenin were 183.9 mU and 3.7 x 10 -11 mol, respectively, under the first condition (Fig. 5) and 198.3 mU and 3.6 x 10 -11 mol (Fig. 6), and 224.1 mU and 4.2 x 10 -11 mol, respectively, under the third condition (Fig. 7).

이러한 경향은 기존에 사용되고 있는 방법으로 웰-플레이트에서 XOD 저해 어세이를 이용하여 항산화 활성을 측정한 <실시예 1>의 결과와 유사하였다. 또한, 첫번째 및 두번째 조건은 세번째 조건에 비해 재현성이 더 우수하였으며, 분출된 바이오 잉크의 몰수에 대한 NBT 포르마잔의 그레이-스케일 강도 그래프가 더 선형적으로 나타났다. This tendency was similar to the results of Example 1 in which antioxidative activity was measured using a XOD inhibition assay in a well plate in a conventional method. In addition, the first and second conditions were more reproducible than the third condition, and the gray-scale intensity graph of NBT Formazan versus the number of moles of ejected bioinfine was more linear.

Claims (12)

1) 크산틴이 포함된 제 1카트리지, NBT(nitro blue ttrazolium)가 포함된 제 2카트리지, 약물 후보물질이 포함된 제 3카트리지 및 크산틴 산화효소가 포함된 제 4카트리지를 잉크젯 프린터에 장착하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)의 카트리지를 순차적으로 잉크젯 프린팅하는 단계로, 상기 잉크젯 프린팅에 의해 젯팅되는 액적이 0.2 cm 내지 0.4 cm의 직경을 가지는 것인 단계를 포함하는 잉크젯 프린터를 이용하여 약물의 효능을 분석하는 방법.
1) attaching a first cartridge containing xanthine, a second cartridge containing NBT (nitro blue ttrazolium), a third cartridge containing a drug candidate substance, and a fourth cartridge containing xanthine oxidase to an inkjet printer step; And
2) successively inkjet printing the cartridges of step 1), wherein the droplets jetted by the inkjet printing have a diameter of 0.2 cm to 0.4 cm; How to analyze.
1) 크산틴 및 NBT가 포함된 제 1카트리지, 약물 후보물질이 포함된 제 2카트리지 및 크산틴 산화효소가 포함된 제 3카트리지를 잉크젯 프린터에 장착하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)의 카트리지를 순차적으로 잉크젯 프린팅하는 단계로, 상기 잉크젯 프린팅에 의해 젯팅되는 액적이 0.2 cm 내지 0.4 cm의 직경을 가지는 것인 단계를 포함하는 잉크젯 프린터를 이용하여 약물의 효능을 분석하는 방법.
1) attaching a first cartridge containing xanthine and NBT, a second cartridge containing a drug candidate substance and a third cartridge containing xanthine oxidase to an inkjet printer; And
2) successively inkjet printing the cartridges of step 1), wherein the droplets jetted by the inkjet printing have a diameter of 0.2 cm to 0.4 cm; How to analyze.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 방법이 인쇄된 물질의 몰수를 계산하는 단계를 더 포함하는, 잉크젯 프린터를 이용하여 약물의 효능을 분석하는 방법.
3. The method of claim 1 or 2, further comprising calculating the number of moles of the printed material.
제 6항에 있어서, 상기 인쇄된 물질의 몰수가, 물질의 소비된 양에 그 물질의 몰 농도를 곱하여 계산되는, 잉크젯 프린터를 이용하여 약물의 효능을 분석하는 방법.
7. The method of claim 6, wherein the number of moles of the printed material is calculated by multiplying the consumed amount of the material by the molar concentration of the material.
제 7항에 있어서, 상기 소비된 바이오 잉크의 양이 카트리지에서 소비된 바이오 잉크의 평균 중량을 카트리지에 충전된 바이오 잉크의 밀도로 나누어 계산되는, 잉크젯 프린터를 이용하여 약물의 효능을 분석하는 방법.
8. The method of claim 7, wherein the amount of consumed bio-ink is calculated by dividing the average weight of bio-ink consumed in the cartridge by the density of bio-ink charged in the cartridge.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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