KR102138288B1 - Microcapsule using self-assembling of alpha-synuclein and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

개시된 마이크로캡슐은, 알파-시뉴클레인 나노복합체들의 결합에 의해 이루어지는 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재 공간을 포함한다. 상기 알파-시뉴클레인 나노복합체는, 알파-시뉴클레인이 코팅된 나노입자를 포함하고, 상기 쉘은 알파-시뉴클레인의 자가 결합에 의해 형성된 베타-병풍 구조를 포함한다.The disclosed microcapsules include a shell formed by the combination of alpha-synuclein nanocomposites and a loading space formed by the shell. The alpha-synuclein nanocomposite includes alpha-synuclein coated nanoparticles, and the shell includes a beta-fold structure formed by self-binding of alpha-synuclein.

Description

알파-시뉴클레인의 자가 결합을 이용한 마이크로캡슐, 마이크로캡슐의 제조 방법{MICROCAPSULE USING SELF-ASSEMBLING OF ALPHA-SYNUCLEIN AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}MICROCAPSULE USING SELF-ASSEMBLING OF ALPHA-SYNUCLEIN AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

본 발명은 마이크로캡슐에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 알파-시뉴클레인의 자가 결합을 이용한 마이크로캡슐 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to microcapsules. More specifically, the present invention relates to a microcapsule using self-binding of alpha-synuclein and a method for manufacturing the same.

알파-시뉴클레인은 140개의 아미노산으로 구성된 아밀로이성 단백질로, 그 구조를 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째는 지질 막과 상호작용한다고 알려진 양쪽 친매성의 N-말단 구역(1-60번 아미노산)이며, 두 번째는 비-에이베타 펩타이드 요소(NAC) 분절을 가지는 소수성 중간 구역(61-95번 아미노산), 그리고 세 번째는 높은 산성을 띠는 C-말단 구역(96-140번 아미노산)이다. 이 단백질은 고정되거나 정렬된 삼차원 구조가 없고, 그 구조적 가소성을 통해 다양한 물질과 상호작용하는 특징을 가지는, 본질적으로 무질서한 단백질(intrinsically disordered protein, IDP)에 속한다. Alpha-synuclein is an amyloid protein composed of 140 amino acids, and its structure can be roughly divided into three. The first is the amphiphilic N-terminal region (amino acids 1-60) known to interact with the lipid membrane, the second is the hydrophobic middle region (61-95) with a non-Abeta peptide element (NAC) segment. Amino acids), and the third is the highly acidic C-terminal region (amino acids 96-140). This protein belongs to an intrinsically disordered protein (IDP), which has no fixed or ordered three-dimensional structure, and has characteristics of interacting with various substances through its structural plasticity.

이러한 구획화 및 구조적 가소성은 나노입자와의 전기적 결합을 용이하게 한다. 또한 알파-시뉴클레인은 자가-결합성 단백질로, 핵 의존 조립 및 단위 조립의 두 가지 자가-결합 메커니즘을 갖는다. 핵 의존 조립 모델은 아밀로이드 생성의 메카니즘으로 널리 받아들여지고 있다. 일단 단량체들이 모여 핵을 형성하면, 단량체들이 핵을 중심으로 성장하며 섬유 구조로 성장한다. 단위 조립 모델은 유기용매 또는 전단력과 같은 자극에 노출될 때 다량체들의 단위 조립를 통해 베타-병풍 구조로 빠르게 조립되는 것이다. This compartmentalization and structural plasticity facilitates electrical bonding with nanoparticles. Alpha-synuclein is also a self-binding protein, and has two self-binding mechanisms, nuclear-dependent assembly and unit assembly. Nuclear dependent assembly models are widely accepted as a mechanism for amyloid production. Once the monomers gather to form a nucleus, the monomers grow around the nucleus and grow into a fibrous structure. The unit assembly model is to rapidly assemble into a beta-screen structure through unit assembly of multimers when exposed to stimuli such as organic solvents or shear forces.

알파-시뉴클레인은 생체 내에서 존재하는 단백질이므로, 바이오 의약의 용도로서 안정성이 높으며, 산성 조건에서 친수성 표면에 흡착될 수 있어 항체, 금속 등 이종 소재 또는 기능성 물질과의 결합이 용이하다.Since alpha-synuclein is a protein existing in vivo, it has high stability as a biomedical use, and can be adsorbed on a hydrophilic surface under acidic conditions, so that it is easy to bind with heterogeneous materials such as antibodies, metals, or functional materials.

이러한 특성을 이용하여, 한국등록특허 10-1576204호에서는 알파-시뉴클레인을 이용하여 약물의 방출 조절이 가능한 PoP 나노구조체가 제안된 바 있다.Using this property, Korean Patent Registration No. 10-1576204 proposed a PoP nanostructure capable of controlling the release of a drug using alpha-synuclein.

1. 한국등록특허 10-1576204호1. Korean Registered Patent 10-1576204

본 발명의 일 목적은 내구성과 안정성을 갖는 약물 전달체로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 광열 치료에 이용될 수 있는 마이크로캡슐을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a microcapsule that can be used not only as a drug carrier having durability and stability, but also for photothermal treatment.

본 발명의 다른 목적은 상기 마이크로캡슐의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the microcapsules.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-described problems, and may be variously extended without departing from the spirit and scope of the present invention.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 마이크로캡슐은, 알파-시뉴클레인 나노복합체들의 결합에 의해 이루어지는 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재 공간을 포함한다. 상기 알파-시뉴클레인 나노복합체는, 알파-시뉴클레인이 코팅된 나노입자를 포함하고, 상기 쉘은 알파-시뉴클레인의 자가 결합에 의해 형성된 베타-병풍 구조를 포함한다.The microcapsules according to exemplary embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention include a shell formed by the combination of alpha-synuclein nanocomposites and a loading space formed by the shell. The alpha-synuclein nanocomposite includes alpha-synuclein coated nanoparticles, and the shell includes a beta-fold structure formed by self-binding of alpha-synuclein.

일 실시예에 따르면, 상기 알파-시뉴클레인 나노복합체는, 금속 나노입자, 자성 나노입자 및 양자점으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.According to one embodiment, the alpha-synuclein nanocomposite includes at least one selected from the group consisting of metal nanoparticles, magnetic nanoparticles, and quantum dots.

일 실시예에 따르면, 상기 마이크로캡슐은, 상기 적재 공간에 적재되는 전달 물질을 더 포함한다.According to an embodiment, the microcapsule further includes a transfer material loaded in the loading space.

일 실시예에 따르면, 상기 전달 물질은 소수성 물질, 역마이셀 구조에 의해 봉입된 친수성 물질, 양자점, 자성 나노입자 및 금속 나노입자로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.According to one embodiment, the delivery material includes at least one selected from the group consisting of a hydrophobic material, a hydrophilic material encapsulated by an inverse micelle structure, quantum dots, magnetic nanoparticles, and metal nanoparticles.

일 실시예에 따르면, 상기 마이크로캡슐은 단백질분해효소 또는 금속이온에 의해 상기 전달 물질을 방출한다.According to one embodiment, the microcapsules release the delivery material by proteolytic enzymes or metal ions.

일 실시예에 따르면, 상기 마이크로캡슐은, 상기 적재 공간에 적재되며, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌 및 폴리스티렌으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 팽창 고분자를 더 포함한다.According to one embodiment, the microcapsule is loaded in the loading space, and further includes at least one expanded polymer selected from the group consisting of polycarbonate, polypropylene, and polystyrene.

일 실시예에 따르면, 상기 마이크로캡슐은, 상기 쉘을 둘러싸는 보호층을 더 포함한다.According to one embodiment, the microcapsule further includes a protective layer surrounding the shell.

일 실시예에 따르면, 상기 보호층은 젤라틴을 포함한다.According to one embodiment, the protective layer comprises gelatin.

일 실시예에 따르면, 상기 보호층은 히알루론산을 포함한다.According to one embodiment, the protective layer includes hyaluronic acid.

일 실시예에 따르면, 상기 마이크로캡슐은, 상기 적재 공간에 적재된 소수성 유기 용매를 더 포함한다.According to an embodiment, the microcapsules further include a hydrophobic organic solvent loaded in the loading space.

일 실시예에 따르면, 상기 마이크로캡슐은, 상기 쉘을 둘러싸며, 퍼플루오로폴리에테르(PFPE)를 포함하는 팽창층을 더 포함한다.According to one embodiment, the microcapsules, surrounding the shell, further comprises an expansion layer comprising a perfluoropolyether (PFPE).

일 실시예에 따르면, 상기 알파-시뉴클레인 나노복합체는 금 나노입자를 포함한다.According to one embodiment, the alpha-synuclein nanocomposite comprises gold nanoparticles.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 마이크로캡슐의 제조 방법은, 나노입자의 표면에 알파-시뉴클레인을 코팅하여 알파-시뉴클레인 나노복합체를 형성하는 단계, 상기 알파-시뉴클레인 나노복합체의 수용액과 소수성 유기 용매를 혼합하여 피커링 에멀젼을 형성하는 단계 및 상기 피커링 에멀젼으로부터, 상기 알파-시뉴클레인 나노복합체들의 결합에 의해 이루어지는 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재 공간을 포함하는 마이크로캡슐을 얻는 단계를 포함한다.A method for manufacturing a microcapsule according to exemplary embodiments of the present invention comprises coating an alpha-synuclein on a surface of nanoparticles to form an alpha-synuclein nanocomposite, an aqueous solution of the alpha-synuclein nanocomposite and Mixing a hydrophobic organic solvent to form a picking emulsion, and from the picking emulsion, obtaining a microcapsule comprising a shell formed by the combination of the alpha-synuclein nanocomposites and a loading space formed by the shell. do.

일 실시예에 따르면, 상기 나노입자는, 금속 나노입자, 자성 나노입자 및 양자점으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.According to an embodiment, the nanoparticles include at least one selected from the group consisting of metal nanoparticles, magnetic nanoparticles, and quantum dots.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 유기 용매는 클로로포름을 포함한다.According to one embodiment, the hydrophobic organic solvent includes chloroform.

일 실시예에 따르면, 상기 알파-시뉴클레인 나노복합체는 pH가 6 내지 7의 용액 내에서 형성된다.According to one embodiment, the alpha-synuclein nanocomposite is formed in a solution having a pH of 6 to 7.

일 실시예에 따르면, 상기 피커링 에멀젼은 pH가 6 내지 7의 용액 내에서 형성된다.According to one embodiment, the picking emulsion is formed in a solution having a pH of 6 to 7.

일 실시예에 따르면, 상기 피커링 에멀젼을 형성하는 단계에서, 상기 소수성 유기 용매에 용해된 전달 물질이 함께 혼합된다.According to one embodiment, in the step of forming the picking emulsion, the delivery material dissolved in the hydrophobic organic solvent is mixed together.

일 실시예에 따르면, 상기 마이크로캡슐을 얻는 단계는, 상기 소수성 유기 용매를 증발시키는 단계를 포함한다.According to one embodiment, the step of obtaining the microcapsules includes the step of evaporating the hydrophobic organic solvent.

일 실시예에 따르면, 상기 쉘의 표면을 둘러싸는 보호층을 형성하는 단계를 더 포함한다.According to one embodiment, the method further includes forming a protective layer surrounding the surface of the shell.

일 실시예에 따르면, 상기 쉘의 표면에 항체를 결합하는 단계를 더 포함한다.According to one embodiment, further comprising the step of binding the antibody to the surface of the shell.

상술한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 다양한 물질의 전달체로 사용될 수 있는 마이크로캡슐을 얻을 수 있다.According to the exemplary embodiments of the present invention described above, it is possible to obtain a microcapsule that can be used as a carrier of various materials.

상기 마이크로캡슐은, 알파-시뉴클레인을 포함하여 생체적합성을 가지며, 알파-시뉴클레인의 자가 결합에 의해 높은 구조적 안정성을 가지며, 나노입자 어셈블리에 의해 증가된 광열 특성을 가질 수 있으며, 다양한 기능성을 부여할 수 있으며, 적재 물질의 방출 조절이 용이하다.The microcapsules have biocompatibility including alpha-synuclein, have high structural stability by self-binding of alpha-synuclein, can have increased photothermal properties by nanoparticle assembly, and provide various functionalities It is possible to control the release of the loading material.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로캡슐의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로캡슐의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로캡슐을 이용한 물질 전달 방법을 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로캡슐을 도시한 단면도들이다.
도 8은 실험예 1에서 얻어진 알파-시뉴클레인으로 코팅된 금 나노입자(20nm)의 표면플라즈몬공명(LSPR) 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 9는 실험예 2에서 얻어진 용액의 초음파 처리(sonication) 전후의 디지털 사진 및 피커링 에멀젼의 현미경 사진이다.
도 10은 실험예 3에서 얻어진 용액의 초음파 처리(sonication) 전후의 디지털 사진 및 피커링 에멀젼의 현미경 사진이다.
도 11은 실험예 4에서 얻어진 용액의 초음파 처리(sonication) 전후의 디지털 사진 및 피커링 에멀젼의 현미경 사진이다.
도 12는 실험예 5에서 얻어진 피커링 에멀젼의 형광 이미지이다.
도 13은 실험예 5에서 단백질 분해효소 및 금속 이온에 노출된 피커링 예멀젼의 R6G 농도를 측정한 그래프이다.
도 14는 실험예 6의 시간에 따른 온도 변화를 도시한 그래프이다.
1 and 2 are diagrams for explaining a method of manufacturing a microcapsule according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a microcapsule according to embodiments of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a mass transfer method using a microcapsule according to an embodiment of the present invention.
5 to 7 are cross-sectional views showing microcapsules according to embodiments of the present invention.
8 is a graph showing the surface plasmon resonance (LSPR) spectrum of gold nanoparticles (20 nm) coated with alpha-synuclein obtained in Experimental Example 1.
9 is a digital photograph before and after sonication of the solution obtained in Experimental Example 2 and a micrograph of a picking emulsion.
10 is a digital photograph before and after sonication of the solution obtained in Experimental Example 3 and micrographs of the picking emulsion.
FIG. 11 is a digital photograph before and after sonication of the solution obtained in Experimental Example 4 and a micrograph of a picking emulsion.
12 is a fluorescence image of the picking emulsion obtained in Experimental Example 5.
13 is a graph measuring the R6G concentration of the picking emulsion exposed to proteases and metal ions in Experimental Example 5.
14 is a graph showing changes in temperature over time in Experimental Example 6.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 염 추출 및 회수 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for extracting and recovering salt according to exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 본문에 설명된 실시예는 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. The present invention can be variously modified and have various forms, and the embodiments described in the text are not intended to limit the present invention to specific disclosed forms, and all modifications included in the spirit and scope of the present invention , It should be understood to include equivalents or substitutes.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 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, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprises" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, elements, parts or combinations thereof described in the specification, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

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 a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로캡슐의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.1 and 2 are diagrams for explaining a method of manufacturing a microcapsule according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 알파-시뉴클레인으로 나노입자의 표면을 코팅하여 알파-시뉴클레인 나노 복합체를 형성한다. 예를 들어, 상기 나노입자는, 양자점, 금속 나노입자 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 나노입자는, 금, 은, 백금, 자성 금속 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an alpha-synuclein nanocomposite is formed by coating the surface of a nanoparticle with alpha-synuclein. For example, the nanoparticles may be quantum dots, metal nanoparticles, or mixtures thereof. For example, the metal nanoparticles may include gold, silver, platinum, and magnetic metal.

일 실시예에 따르면, 상기 나노입자는 금 나노입자(AuNP)일 수 있다. 금 나노입자는, 알파-시뉴클레인과의 결합을 용이하게 형성할 수 있으며, 생체 적합성이 높다. 또한, 이후 설명될 광열 치료에 적합한 소재이다.According to one embodiment, the nanoparticles may be gold nanoparticles (AuNP). Gold nanoparticles can easily form an alpha-synuclein bond, and have high biocompatibility. In addition, it is a material suitable for photothermal treatment to be described later.

일 실시예에 따르면, 상기 금속 나노입자의 직경은 100nm 이하일 수 있다. 상기 금속 나노입자의 직경이 과도하게 큰 경우, 마이크로캡슐의 안정성이 저하되거나, 배양 시간이 과도하게 증가할 수 있다.According to one embodiment, the diameter of the metal nanoparticles may be 100nm or less. When the diameter of the metal nanoparticles is excessively large, stability of the microcapsules may be reduced, or the culture time may be excessively increased.

상기 알파-시뉴클레인은 상기 금 나노입자의 표면에 흡착하여, 코팅층을 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 알파-시뉴클레인은 돌연변이체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 알파-시뉴클레인은 아미노산 중 일부가 시스테인(cysteine)으로 치환되거나, 시스테인이 삽입된 구조를 가질 수 있다.The alpha-synuclein can adsorb on the surface of the gold nanoparticles to form a coating layer. In other embodiments, the alpha-synuclein may include mutants. For example, alpha-synuclein may have a structure in which some of the amino acids are substituted with cysteine, or cysteine is inserted.

상기 알파-시뉴클레인으로 코팅된 나노입자는, 친수성 용액, 예를 들어, 수용액 내에서 형성되고, 그 안에 분산될 수 있다.The nanoparticles coated with the alpha-synuclein can be formed in a hydrophilic solution, for example, an aqueous solution, and dispersed therein.

일 실시예에 따르면, 안정적인 알파-시뉴클레인으로 코팅된 나노입자의 분산액을 얻기 위하여, 반응 용액의 pH는 6 이상인 것이 바람직하며, 바람직하게 6 내지 7일 수 있다.According to one embodiment, in order to obtain a dispersion of nanoparticles coated with stable alpha-synuclein, the pH of the reaction solution is preferably 6 or more, and preferably 6 to 7.

도 2를 참조하면, 상기 알파-시뉴클레인이 코팅된 금 나노입자(αS-AuNP)의 피커링 에멀젼을 형성한다. Referring to FIG. 2, the alpha-synuclein-coated gold nanoparticle (αS-AuNP) is formed as a picking emulsion.

피커링 에멀젼은 고체 입자가 두 개의 섞이지 않는 유체상 사이의 계면에 흡착되는 고체 입자에 의해 안정화 된 에멀젼이며, 고체 입자는 에멀젼의 표면 에너지를 낮추고 응집을 방지한다.Pickering emulsions are emulsions that are stabilized by solid particles where the solid particles are adsorbed at the interface between the two immiscible fluid phases, and the solid particles lower the surface energy of the emulsion and prevent agglomeration.

상기 피커링 에멀젼을 형성하기 위해 소수성 유기 용매가 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 알파-시뉴클레인이 코팅된 금 나노입자(αS-AuNP)를 포함하는 수용액에 상기 소수성 유기 용매를 투입하고, 초음파 등을 이용하여 혼합함으로써 상기 피커링 에멀젼이 형성될 수 있다.A hydrophobic organic solvent can be provided to form the picking emulsion. For example, the picking emulsion may be formed by adding the hydrophobic organic solvent to an aqueous solution containing the alpha-synuclein coated gold nanoparticles (αS-AuNP) and mixing using ultrasonic waves.

일 실시예에 따르면, 상기 소수성 유기 용매는 물보다 높은 밀도를 갖는 것이 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 소수성 유기 용매는 클로로포름을 포함할 수 있다. 클로로포름은 에멀젼의 분산도를 높일 수 있으며, 알파-시뉴클레인의 자가결합을 촉진할 수 있다. 또한, 클로로포름의 고밀도로 인해 수상층의 아래쪽에 에멀젼이 침전되어 에멀젼이 공기에 노출 되지 않고 및 클로로포름의 증발을 방지되어 에멀젼의 융합이나 유착, 또는 파괴를 방지할 수 있다. According to one embodiment, the hydrophobic organic solvent may be used having a higher density than water. Preferably, the hydrophobic organic solvent may include chloroform. Chloroform can increase the dispersion degree of the emulsion and promote the self-bonding of alpha-synuclein. In addition, due to the high density of chloroform, an emulsion is precipitated at the bottom of the aqueous layer, so that the emulsion is not exposed to air and evaporation of chloroform is prevented to prevent fusion, adhesion, or destruction of the emulsion.

이에 의해, 상기 피커링 에멀젼으로부터 안정화된(알파-시뉴클레인의 자가결합에 의해 안정적인 구조를 갖는) 마이크로캡슐이 얻어질 수 있다. Thereby, a microcapsule stabilized from the picking emulsion (having a stable structure by self-binding of alpha-synuclein) can be obtained.

예를 들어, 상기 알파-시뉴클레인으로 코팅된 나노입자들이 구(sphere)를 둘러싸는 형상으로 결합되어, 쉘을 형성할 수 있다. 구체적으로, 인접하는 나노입자들은 서로 접촉함으로써, 상기 마이크로캡슐의 쉘에서 알파-시뉴클레인은 서로 연결될 수 있다. 상기 알파-시뉴클레인은, 상기 클로로포름 등에 의해 자가 결합이 촉진될 수 있다. 따라서, 상기 마이크로캡슐의 쉘은 다량체들의 단위 조립를 통해 형성된 베타-병풍 구조를 포함할 수 있다.For example, the nanoparticles coated with the alpha-synuclein may be combined into a shape surrounding a sphere to form a shell. Specifically, adjacent nanoparticles are in contact with each other, so that the alpha-synuclein in the shell of the microcapsule can be connected to each other. In the alpha-synuclein, self-binding may be promoted by the chloroform or the like. Accordingly, the shell of the microcapsule may include a beta-screen structure formed through unit assembly of multimers.

또한, 상기 마이크로캡슐의 내부는, 중공이거나 필요에 따라 목적하는 다양한 물질이 적재될 수 있다.In addition, the inside of the microcapsule may be hollow or various desired materials may be loaded as needed.

일 실시예에 따르면, 상기 피커링 에멀젼을 통해 구 형상의 마이크로캡슐을 형성하기 위하여, 반응 용액의 pH는 6 이상인 것이 바람직하며, 바람직하게 6 내지 7일 수 있다.According to one embodiment, in order to form a spherical microcapsule through the picking emulsion, the pH of the reaction solution is preferably 6 or more, preferably 6 to 7.

일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 마이크로캡슐은 약물 전달체로 이용될 수 있다. 상기 마이크로캡슐 내에 약물을 로딩하기 위하여 상기 피커링 에멀젼을 형성할 때 약물이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 약물은 상기 소수성 유기 용매에 용해되어 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 피커링 에멀젼으로부터 형성된 마이크로캡슐은 내부에 소수성 유기 용매와 약물을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the microcapsules according to the present invention can be used as a drug delivery system. A drug may be provided when forming the picking emulsion to load the drug in the microcapsule. For example, the drug may be provided dissolved in the hydrophobic organic solvent. For example, the microcapsules formed from the picking emulsion may include a hydrophobic organic solvent and a drug therein.

일 실시예에 따르면, 상기 마이크로캡슐 내의 소수성 유기 용매는 제거될 수 있다. 예를 들어, 상기 소수성 유기 용매는 건조 등에 의해 휘발 될 수 있다. 상기 소수성 유기 용매는 휘발성이 높아 빠르게 제거될 수 있으며, 휘발 과정에서, 상기 마이크로캡슐의 수축이 어느 정도 발생함으로써 표면의 기공이 좁아진다. 따라서, 상기 마이크로캡슐 내에 약물 등이 안정적으로 적재될 수 있다.According to one embodiment, the hydrophobic organic solvent in the microcapsules can be removed. For example, the hydrophobic organic solvent may be volatilized by drying or the like. The hydrophobic organic solvent has high volatility and can be quickly removed, and in the volatilization process, the microcapsules shrink to some extent, thereby narrowing the pores on the surface. Therefore, drugs and the like can be stably loaded in the microcapsules.

본 발명에 따른 마이크로캡슐은 알파-시뉴클레인으로 코팅된 나노입자들로 이루어지며, 상기 나노입자들은 알파-시뉴클레인의 자가 결합에 의해 서로 결합된다. 따라서, 상기 유기 용매가 제거되어 탈착에너지가 사라진 이후에도 그 형태를 유지할 수 있다. 따라서, 약물 등의 전달체로서 높은 안정성을 가질 수 있다.The microcapsules according to the present invention are composed of nanoparticles coated with alpha-synuclein, and the nanoparticles are bonded to each other by self-binding of alpha-synuclein. Therefore, even after the organic solvent is removed and the desorption energy disappears, it can maintain its shape. Therefore, it can have high stability as a carrier for drugs and the like.

상기 마이크로캡슐은, 목적하는 영역에서 분해되어 내부에 적재된 물질을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크로캡슐은, 단백질분해효소, 적정 pH, 금속 이온 등에 의해 분해될 수 있다.The microcapsules can be decomposed in a desired region to release a material loaded therein. For example, the microcapsules can be degraded by proteolytic enzymes, proper pH, metal ions, and the like.

일 실시예에 따르면, 상기 마이크로캡슐은 약물을 적재할 수 있으며, 생체 내에서 분해될 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크로캡슐이 항암 물질을 포함하고, 암 환자에게 주입되는 경우, 암 병변이 존재하는 영역에서 증가된 기질금속단백질분해효소(MMP)에 의해 상기 마이크로캡슐이 분해될 수 있다. 따라서, 적재된 항암 물질이 암 병변에 제공될 수 있다. According to one embodiment, the microcapsules can be loaded with the drug, it can be decomposed in vivo. For example, when the microcapsule contains an anti-cancer substance and is injected into a cancer patient, the microcapsule may be decomposed by increased matrix metalloproteinase (MMP) in a region where cancer lesions are present. Thus, the loaded anti-cancer material can be provided to the cancer lesion.

또한, 상기 분해된 마이크로캡슐의 파편은 광열 치료에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크로캡슐의 파편은 레이저의 조사에 의해 광열 치료 효과를 나타낼 수 있다. 상기 마이크로캡슐의 파편은 광열 특성을 갖는 금 나노입자를 포함하므로, 이에 의해 암 세포 등에 대한 치료를 수행할 수 있다.In addition, fragments of the degraded microcapsules can be used for photothermal treatment. For example, fragments of the microcapsules may exhibit a photothermal treatment effect by laser irradiation. Since the fragments of the microcapsules contain gold nanoparticles having photothermal properties, treatment of cancer cells or the like can be performed thereby.

상기 약물은, 다양한 형태의 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 약물은, 저분자 화합물, 단백질, 재조합 단백질, 항체, 핵산, 바이러스 등을 포함할 수 있다.Various types of substances may be used as the drug. For example, the drug may include low molecular weight compounds, proteins, recombinant proteins, antibodies, nucleic acids, viruses, and the like.

상기 마이크로캡슐은 약학적 조성물에 포함되어 사용될 수 있다. 상기 마이크로캡슐을 포함하는 약학적 조성물은, 투여를 위해서 상기 기재한 유효성분 외에 추가로 약학적으로 허용가능한 담체, 부형제 및 희석제를 더 포함할 수 있다.The microcapsules can be used in a pharmaceutical composition. The pharmaceutical composition comprising the microcapsules may further include a pharmaceutically acceptable carrier, excipient, and diluent in addition to the active ingredients described above for administration.

상기 담체, 부형제 및 희석제로는 락토오스, 텍스트로오스, 수크로오스, 소르비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 미정질 셀룰로오스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트, 광물유로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The carrier, excipients and diluents include lactose, textrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia rubber, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methylcellulose, microcrystalline cellulose, Polyvinyl pyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, mineral oil.

상기 약학적 조성물은 공지의 방법에 따라 다양한 비경구 또는 경구 투여용 형태로 제조될 수 있다. 비경구 투여용 제형의 대표적인 것으로는 주사용 제형으로 등장성 수용액 또는 현탁액이 바람직하다. 주사용 제형은 적합한 분산제 또는 습윤제 및 현탁화제를 사용하여 당업계에 공지된 기술에 따라 제조할 수 있다. 예를 들면, 각 성분을 식염수 또는 완충액에 용해시켜 주사용으로 제형화할 수 있다.The pharmaceutical composition may be prepared in various parenteral or oral dosage forms according to known methods. As a representative formulation for parenteral administration, an isotonic aqueous solution or suspension is preferable as a formulation for injection. Injectable formulations can be prepared according to techniques known in the art using suitable dispersing or wetting agents and suspending agents. For example, each component can be formulated for injection by dissolving it in saline or buffer.

비경구투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리브오일과 같은 식물성 오일, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔, 마크로골, 트윈 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로젤라틴 등이 사용될 수 있다.Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, lyophilized preparations, and suppositories. Non-aqueous solvents and suspensions may include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate. As a base for suppositories, Witepsol, Macrogol, Tween 61, cacao butter, laurin butter, and glycerogelatin may be used.

상기 약학적 조성물의 유효 투여량은 환자의 나이, 성별 체중에 따라 달라질 수 있다.The effective dosage of the pharmaceutical composition may vary depending on the patient's age and gender.

일 실시예에 따르면, 본 발명의 마이크로캡슐은 나노입자의 소재를 변경함으로써, 기능을 변경하거나 다양한 기능을 부여할 수 있다.According to one embodiment, the microcapsules of the present invention can change the function or impart various functions by changing the material of the nanoparticles.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로캡슐의 단면을 도시한다.3 shows a cross-section of a microcapsule according to embodiments of the present invention.

예를 들어, 상기 마이크로캡슐의 쉘은, 알파-시뉴클레인으로 코팅된 금 나노입자, 알파-시뉴클레인으로 코팅된 양자점(QD) 및 알파-시뉴클레인으로 코팅된 자성 나노입자(MNP) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the shell of the microcapsule is selected from gold nanoparticles coated with alpha-synuclein, quantum dots (QD) coated with alpha-synuclein, and magnetic nanoparticles (MNP) coated with alpha-synuclein. It can contain one.

상기 알파-시뉴클레인으로 코팅된 양자점 및 상기 알파-시뉴클레인으로 코팅된 자성 나노입자는, 상기 알파-시뉴클레인으로 코팅된 금 나노입자와 동일한 방법으로 얻어질 수 있다.Quantum dots coated with the alpha-synuclein and magnetic nanoparticles coated with the alpha-synuclein can be obtained in the same manner as the gold nanoparticles coated with the alpha-synuclein.

일 실시예에 따르면, 상기 알파-시뉴클레인으로 코팅된 금 나노입자, 상기 알파-시뉴클레인으로 코팅된 양자점 및 상기 알파-시뉴클레인으로 코팅된 자성 나노입자 중에서 선택된 둘 이상을 포함하는 혼합물로부터 피커링 에멀젼을 형성함으로써, 상기 나노입자들의 조합으로 이루어진 마이크로캡슐을 얻을 수 있다. According to one embodiment, the picking emulsion from a mixture comprising two or more selected from the alpha-synuclein gold nanoparticles, the alpha-synuclein coated quantum dots and the alpha-synuclein coated magnetic nanoparticles By forming, it is possible to obtain a microcapsule made of a combination of the nanoparticles.

상기 마이크로캡슐의 쉘을 구성하는 나노입자의 구성은 목적에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 양자점은 광학 이미징, 바이오 센싱 등을 위한 표지로 사용될 수 있다. 또한, 상기 자성 나노입자는 전자기 발열 효과 또는 자기공명영상(MRI)을 위하여 사용될 수 있다.The composition of the nanoparticles constituting the shell of the microcapsule may vary depending on the purpose. For example, the quantum dot may be used as a label for optical imaging, bio sensing, and the like. In addition, the magnetic nanoparticles may be used for electromagnetic heating effects or magnetic resonance imaging (MRI).

본 발명에 따른 마이크로캡슐은 소수성 약물 외에도 다양한 물질을 적재할 수 있다.The microcapsules according to the present invention can load various substances in addition to the hydrophobic drug.

예를 들어, DOPC 등을 이용하여, 친수성 물질을 포획하는 역마이셀(inverted micelle) 구조를 형성하고, 이를 클로로포름 등에 용해하여 피커링 에멀젼을 형성함으로써, 마이크로캡슐 내에 친수성 물질을 도입할 수 있다.For example, a hydrophilic material can be introduced into the microcapsule by using DOPC or the like to form an inverted micelle structure that captures the hydrophilic material and dissolving it in chloroform or the like to form a picking emulsion.

또한, 양자점 또는 자성입자를 클로로포름에 분산하여 피커링 에멀젼을 형성함으로써, 마이크로캡슐 내에 양자점 또는 자성입자를 도입할 수 있다.Further, by forming a picking emulsion by dispersing quantum dots or magnetic particles in chloroform, quantum dots or magnetic particles can be introduced into the microcapsules.

또한, 필요에 따라 상기 마이크로캡슐의 표면에 항체(Antibody)를 부착할 수 있다. 상기 마이크로캡슐의 표면에는 알파-시뉴클레인이 노출되어 있으므로, 반응을 통해 상기 알파-시뉴클레인과 항체의 결합을 유도할 수 있다. 예를 들어, 표적화 목적을 위한 항체를 광-활성 가교제인 Sulfo-SANPAH를 사용하여 마이크로캡슐의 쉘에 결합시킬 수 있다.In addition, an antibody (Antibody) can be attached to the surface of the microcapsule if necessary. Since alpha-synuclein is exposed on the surface of the microcapsule, it is possible to induce the binding of the alpha-synuclein to the antibody through a reaction. For example, an antibody for targeting purposes can be attached to the shell of a microcapsule using a photo-active crosslinking agent, Sulfo-SANPAH.

이 외에도, 상기 마이크로캡슐은, 인간을 제외한 동물용 약제, 살충제를 포함한 농약, 접착제, 경화제, 가교제 같은 다양한 물질을 적재/전달할 수 있다.In addition to this, the microcapsules can load/deliver various substances such as pharmaceuticals for animals other than humans, pesticides including pesticides, adhesives, curing agents, and crosslinking agents.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로캡슐을 이용한 물질 전달 방법을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a mass transfer method using a microcapsule according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로캡슐은, 알파-시뉴클레인으로 코팅된 나노입자(10)로 이루어지는 쉘, 상기 쉘 내에 적재된 전달 물질(20) 및 상기 쉘 내에 적재된 팽창 고분자(30)를 포함한다.Referring to Figure 4, the microcapsules according to an embodiment of the present invention, a shell made of nanoparticles 10 coated with alpha-synuclein, a transfer material 20 loaded in the shell and loaded in the shell It includes an expanded polymer (30).

일 실시예에 따르면, 상기 마이크로캡슐은, 상기 알파-시뉴클레인으로 코팅된 나노입자(10)를 포함하는 용액에, 소수성 유기 용매 및 상기 팽창 고분자(30)를 제공하여 피커링 에멀젼을 형성하여 얻어질 수 있다.According to one embodiment, the microcapsules are obtained by forming a picking emulsion by providing a hydrophobic organic solvent and the expanded polymer 30 to a solution containing nanoparticles 10 coated with the alpha-synuclein Can.

일 실시예에 따르면, 상기 팽창 고분자(30)는, 선형 열팽창 계수가 높은 소수성 고분자, 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the expanded polymer 30 may include a hydrophobic polymer having a high coefficient of linear thermal expansion, for example, polycarbonate, polypropylene, polystyrene, and the like.

상기 마이크로캡슐은, 적절한 방법을 통해 상기 전달 물질(20)을 방출하고자 하는 곳으로 이동될 수 있다.The microcapsules can be moved to a place to release the delivery material 20 through a suitable method.

상기 마이크로캡슐이 표적 영역으로 이동된 후, 상기 마이크로캡슐에는 레이저 등과 같은 광이 조사될 수 있다. After the microcapsule is moved to the target region, light such as a laser may be irradiated to the microcapsule.

상기 광이 조사되면, 상기 나노입자(10)에 의한 광열 효과에 의해, 상기 마이크로캡슐 내부의 팽창 고분자(30)가 가열된다. 상기 팽창 고분자(30)는 높은 선형 열팽창 계수를 가지므로, 가열에 의해 팽창하게 되며, 이에 의해, 상기 쉘이 분해되거나, 상기 나노입자(10)들 사이의 간격이 벌어질 수 있다. 이에 따라, 외부에서 용매 또는 분산매의 역할을 하는 물질이 쉘 내에 유입될 수 있으며, 따라서, 상기 쉘 내에 적재된 전달 물질(20)이 외부로 방출될 수 있다.When the light is irradiated, the expanded polymer 30 inside the microcapsule is heated by the photothermal effect of the nanoparticles 10. Since the expanded polymer 30 has a high coefficient of linear thermal expansion, it expands by heating, whereby the shell may decompose, or a gap between the nanoparticles 10 may be widened. Accordingly, a substance serving as a solvent or a dispersion medium from the outside may be introduced into the shell, and thus, the transfer material 20 loaded in the shell may be discharged to the outside.

본 실시예에 따르면, 단백질분해효소, 적정 pH, 금속 이온 등과 같이 알파-시뉴클레인의 자가 결합을 분해하는 물질을 제공할 수 없는 영역에서도, 광을 이용하여 전달 물질(20)을 방출할 수 있다.According to the present embodiment, even in a region that cannot provide a substance that decomposes self-binding of alpha-synuclein, such as a protease, an appropriate pH, and metal ions, the delivery material 20 may be emitted using light. .

도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로캡슐을 도시한 단면도들이다.5 to 7 are cross-sectional views showing microcapsules according to embodiments of the present invention.

도 5를 참조하면, 마이크로캡슐은, 알파-시뉴클레인으로 코팅된 나노입자(12)로 이루어지는 쉘, 상기 쉘 내에 적재된 전달 물질(22) 및 상기 쉘을 감싸는 보호층(32)을 포함한다. 일 실시예에 따르면, 상기 마이크로캡슐은, 상기 쉘 내에 소수성 유기 용매를 더 포함한다.Referring to FIG. 5, the microcapsule includes a shell made of nanoparticles 12 coated with alpha-synuclein, a transfer material 22 loaded in the shell, and a protective layer 32 surrounding the shell. According to one embodiment, the microcapsule further comprises a hydrophobic organic solvent in the shell.

일 실시예에 따르면, 상기 보호층(32)은, 열에 의해 제거될 수 있거나 분해될 수 있는 고분자를 포함한다. 예를 들어, 상기 보호층(32)은 젤라틴을 포함할 수 있다. 젤라틴은 약 35℃ 이상의 온도에서 녹을 수 있으며, 소수성 유기 용매에는 용해되지 않는다. 따라서, 소수성 유기 용매가 적재된 마이크로캡슐을 보호하는데 적합할 수 있다.According to one embodiment, the protective layer 32 includes a polymer that can be removed or decomposed by heat. For example, the protective layer 32 may include gelatin. Gelatin can dissolve at temperatures above about 35°C and is not soluble in hydrophobic organic solvents. Therefore, it may be suitable for protecting microcapsules loaded with a hydrophobic organic solvent.

상기 보호층(32)은, 상기 알파-시뉴클레인으로 코팅된 나노입자(12)를 포함하는 용액에, 소수성 유기 용매를 제공하여 피커링 에멀젼을 형성한 후, 상기 소수성 유기 용매가 증발되기 전에, 상기 젤라틴 등을 코팅하여 얻어질 수 있다.The protective layer 32 provides a hydrophobic organic solvent to a solution containing the nanoparticles 12 coated with the alpha-synuclein to form a picking emulsion, and before the hydrophobic organic solvent evaporates, the It can be obtained by coating gelatin or the like.

상기 마이크로캡슐이 표적 영역으로 이동된 후, 상기 마이크로캡슐에는 레이저 등과 같은 광이 조사될 수 있다. 상기 광이 조사되면, 상기 나노입자(12)에 의한 광열 효과에 의해, 상기 보호층(32)이 분해되어 제거된다. After the microcapsule is moved to the target region, light such as a laser may be irradiated to the microcapsule. When the light is irradiated, the protective layer 32 is decomposed and removed by the photothermal effect by the nanoparticles 12.

따라서, 상기 알파-시뉴클레인으로 코팅된 나노입자(12)로 이루어진 쉘이 외부에 노출되고, 상기 쉘에 포함되는 미세 기공을 통하여 상기 소수성 유기 용매와 상기 전달 물질(22)이 함께 방출될 수 있다.Therefore, the shell made of the nanoparticles 12 coated with the alpha-synuclein is exposed to the outside, and the hydrophobic organic solvent and the delivery material 22 can be released through micropores included in the shell. .

도 6을 참조하면, 마이크로캡슐은, 알파-시뉴클레인으로 코팅된 나노입자(14)로 이루어지는 쉘, 상기 쉘 내에 적재된 전달 물질(24) 및 상기 쉘을 감싸는 보호층을 포함한다. Referring to FIG. 6, the microcapsule includes a shell made of nanoparticles 14 coated with alpha-synuclein, a transfer material 24 loaded in the shell, and a protective layer surrounding the shell.

일 실시예에 따르면, 상기 보호층의 제1 영역(34a)은 열에 의해 제거될 수 있거나 분해될 수 있는 고분자를 포함한다. 예를 들어, 상기 보호층의 제1 영역(34a)은 젤라틴을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the first region 34a of the protective layer includes a polymer that can be removed or decomposed by heat. For example, the first region 34a of the protective layer may include gelatin.

일 실시예에 따르면, 상기 보호층의 제2 영역(34b)은 상기 제1 영역(34a)과 다른 고분자를 포함한다. 예를 들어, 상기 보호층의 제2 영역(34b)은, 히알루론산과 같은 생체분해성 물질을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the second region 34b of the protective layer includes a polymer different from the first region 34a. For example, the second region 34b of the protective layer may include a biodegradable material such as hyaluronic acid.

본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 상기 젤라틴 및 히알루론산 외에도 외부 환경에 대응하여 분해/제거될 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다.Examples of the present invention are not limited to this, and in addition to the gelatin and hyaluronic acid, may include various materials that can be decomposed/removed in response to an external environment.

상기와 같은 보호층의 조합을 통해, 마이크로캡슐의 물질 방출 조건을 다양하게 조절할 수 있다.Through the combination of the protective layers as described above, it is possible to variously control the conditions of the material release of the microcapsules.

도 6을 참조하면, 마이크로캡슐은, 알파-시뉴클레인으로 코팅된 나노입자(16)로 이루어지는 쉘 및 상기 쉘을 감싸는 팽창층(36)을 포함한다. 상기 마이크로캡슐은 물질 전달체의 역할을 하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 쉘 내에는 전달 물질이 전재되지 않을 수 있다. 필요에 따라, 상기 쉘 내부에는, 소수성 유기 용매가 적재될 수도 있다.Referring to FIG. 6, the microcapsule includes a shell made of nanoparticles 16 coated with alpha-synuclein and an expansion layer 36 surrounding the shell. The microcapsules may not function as a mass transfer agent. Therefore, the transfer material may not be transferred in the shell. If necessary, a hydrophobic organic solvent may be loaded in the shell.

상기 팽창층(36)은 부피 열팽창 계수가 높은 고분자, 예를 들어, 퍼플루오로폴리에테르(PFPE)를 포함할 수 있다.The expansion layer 36 may include a polymer having a high coefficient of thermal expansion of volume, for example, perfluoropolyether (PFPE).

일 실시예에 따르면, 상기 마이크로캡슐은, 망상 구조를 형성하는 구조, 예를 들어, 섬유를 포함하는 하이드로겔 내에 분산될 수 있다. 상기 마이크로캡슐에는 광이 조사되면, 상기 나노입자(16)에 의한 광열 효과에 의해, 상기 팽창층(36)에 열이 가해지고, 상기 팽창층(36)의 부피가 증가함으로써, 상기 망상 구조 내에서 간극이 변화할 수 있다.According to one embodiment, the microcapsules may be dispersed in a hydrogel comprising a structure forming a network structure, for example, fibers. When light is irradiated to the microcapsule, the heat is applied to the expansion layer 36 by the photothermal effect by the nanoparticles 16, and the volume of the expansion layer 36 increases, so that the inside of the network structure is In the gap can vary.

전술한 것과 같이, 본 발명에 따른 마이크로캡슐은 물질 전달 외 다양한 용도로 사용될 수 있다.As described above, the microcapsules according to the present invention can be used for various purposes other than mass transfer.

이하에서는 구체적인 실험예들을 참조로 예시적인 실시예들에 따른 마이크로캡슐 및 이의 활용 및 효과에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a microcapsule according to exemplary embodiments and its use and effects will be described in more detail with reference to specific experimental examples.

실험예 1: 단백질 알파-시뉴클레인으로 코팅된 금 나노입자의 제조Experimental Example 1: Preparation of gold nanoparticles coated with protein alpha-synuclein

알파-시뉴클레인으로 코팅된 금 나노입자(αS-AuNP)를 얻기 위하여, 20 mM의 Mes(2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid) 완충용액(pH 6.5)에서, 1 mg/ml 농도의 알파-시뉴클레인과 5 x 1013 (5 nm), 5.7 x 1012 (10 nm), 7 x 1011 (20 nm), 2 x 1011 (30 nm) particles/ml 농도의 시트르산으로 캡핑된 콜로이드성 금 나노입자(AuNP)를 1:4의 부피비로 혼합한 혼합물을 12 시간 동안 4 ℃에서 반응시켰다. 금 나노입자에 결합하지 않은 알파-시뉴클레인은 13,200 rpm에서 일정시간(5 nm 일 때 90분, 10 nm 일 때 60분, 20 nm 일 때 10분, 30 nm 일 때 7분)동안 원심분리하여 제거하였다.To obtain gold nanoparticles (αS-AuNP) coated with alpha-synuclein, in a 20 mM Mes(2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid) buffer solution (pH 6.5), alpha-mg at a concentration of 1 mg/ml Colloidal gold capped with synuclein and citric acid at a concentration of 5 x 10 13 (5 nm), 5.7 x 10 12 (10 nm), 7 x 10 11 (20 nm), 2 x 10 11 (30 nm) particles/ml The mixture of nanoparticles (AuNP) in a volume ratio of 1:4 was reacted at 4° C. for 12 hours. Alpha-synuclein not bound to gold nanoparticles was centrifuged at 13,200 rpm for a certain period of time (90 minutes at 5 nm, 60 minutes at 10 nm, 10 minutes at 20 nm, 7 minutes at 30 nm). Removed.

도 8은 실험예 1에서 얻어진 알파-시뉴클레인으로 코팅된 금 나노입자(20nm)의 표면플라즈몬공명(LSPR) 스펙트럼을 도시한 그래프이다. 8 is a graph showing the surface plasmon resonance (LSPR) spectrum of gold nanoparticles (20 nm) coated with alpha-synuclein obtained in Experimental Example 1.

도 8을 참조하면, pH가 5 이하 8 이상인 범위에서 나노복합체들이 불안정해지고 응집된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the nanocomposites were unstable and aggregated in a pH range of 5 or less and 8 or more.

실험예Experimental Example 2: 피커링 2: Pickering 에멀젼의Emulsion 제조 - 금 나노복합체 Manufacturing-Gold nanocomposite

실험예 1에서 얻어진 나노복합체 용액(20nm 금 나노입자)의 1/10에 대응되는 클로로포름을 나노복합체 용액에 첨가한 후 샘플 튜브를 흔들어주어 크기가 큰 에멀젼을 형성한 후, 5초간 40 kHz 및 100 W 초음파를 처리하여 피커링 에멀젼을 형성하였다.After adding chloroform corresponding to 1/10 of the nanocomposite solution obtained in Experimental Example 1 (20 nm gold nanoparticles) to the nanocomposite solution, shaking the sample tube to form a large emulsion, 40 kHz and 100 for 5 seconds The W ultrasonic treatment was performed to form a picking emulsion.

추가적으로, 클로로포름 대신, 동일한 양의 n-부틸알콜, 에틸아세테이트, tert-부틸아세테이트, 톨루엔 및 헥산을 각각 나노복합체 용액에 첨가하고 동일한 방법으로 피커링 에멀젼을 형성하였다.Additionally, instead of chloroform, the same amounts of n-butyl alcohol, ethyl acetate, tert-butyl acetate, toluene and hexane were each added to the nanocomposite solution and the picking emulsion was formed in the same manner.

도 9는 실험예 2에서 얻어진 용액의 초음파 처리(sonication) 전후의 디지털 사진 및 피커링 에멀젼의 현미경 사진이다. 도 9를 참조하면, tert-부틸아세테이트, 클로로포름, 톨루엔 및 헥산을 이용하였을 때, 피커링 에멀젼이 형성되었으나, 클로로포름을 사용하였을 때, 높은 단 분산도를 가짐을 확인할 수 있다. 이는 클로로포름의 고밀도로 인해 수상층의 아래쪽에 에멀젼이 침전되어 에멀젼이 공기에 노출 되지 않고 및 클로로포름의 증발을 방지되어 에멀젼의 융합이나 유착, 또는 파괴를 방지하기 때문이다. 따라서, 클로로포름을 이용할 경우, 피커링 에멀젼을 추가적으로 안정화시키고 표면을 추가로 개질시키는데 유리할 수 있다.9 is a digital photograph before and after sonication of the solution obtained in Experimental Example 2 and a micrograph of a picking emulsion. Referring to FIG. 9, when using tert-butyl acetate, chloroform, toluene and hexane, a picking emulsion was formed, but when using chloroform, it can be confirmed that it has a high degree of dispersion. This is because, due to the high density of chloroform, an emulsion is deposited at the bottom of the aqueous layer, so that the emulsion is not exposed to the air and evaporation of chloroform is prevented to prevent fusion, adhesion, or destruction of the emulsion. Thus, when using chloroform, it can be advantageous to further stabilize the picking emulsion and further modify the surface.

실험예Experimental Example 3: 피커링 3: Pickering 에멀젼의Emulsion 제조 - Produce - 양자점Quantum dots 나노복합체 Nanocomposite

금 나노입자 대신에 CdSe 양자점(QD525, QD625)을 이용하여, 실험예 1과 동일한 방법으로 양자점 나노복합체(αS-QD525, αS-QD625)를 형성하고, 실험예 2와 동일한 방법(클로로포름)으로 피커링 에멀젼을 형성하였다.Using CdSe quantum dots (QD 525 , QD 625 ) instead of gold nanoparticles, quantum dot nanocomposites (αS-QD 525 , αS-QD 625 ) were formed in the same manner as in Experimental Example 1, and the same method as in Experimental Example 2 ( Chloroform) to form a picking emulsion.

도 10은 실험예 3에서 얻어진 용액의 초음파 처리(sonication) 전후의 디지털 사진 및 피커링 에멀젼의 현미경 사진이다. 도 10을 참조하면, 본 발명에서 나노입자로서 양자점을 이용한 경우에도 안정적인 피커링 에멀젼을 형성할 수 있음을 알 수 있다.10 is a digital photograph before and after sonication of the solution obtained in Experimental Example 3 and micrographs of the picking emulsion. Referring to FIG. 10, it can be seen that in the present invention, a stable picking emulsion can be formed even when quantum dots are used as nanoparticles.

실험예Experimental Example 4: 피커링 4: Pickering 에멀젼의Emulsion 제조 - pH 변화 Manufacturing-pH change

피커링 에멀젼의 형성에서 pH 영향을 확인하기 위하여, 완충 용액의 pH을 변화시켜 실험을 수행하였다(20nm 금 나노입자 및 클로로포름 사용).In order to confirm the effect of pH on the formation of the picking emulsion, an experiment was performed by changing the pH of the buffer solution (using 20 nm gold nanoparticles and chloroform).

도 11은 실험예 4에서 얻어진 용액의 초음파 처리(sonication) 전후의 디지털 사진 및 피커링 에멀젼의 현미경 사진이다. FIG. 11 is a digital photograph before and after sonication of the solution obtained in Experimental Example 4 and a micrograph of a picking emulsion.

도 11을 참조하면, pH 6 이상의 범위에서 안정적인 피커링 에멀젼이 형성될 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11, it can be confirmed that a stable picking emulsion can be formed in a pH range of 6 or more.

실험예 5: 마이크로캡슐의 약물 적재 및 방출Experimental Example 5: Drug loading and release of microcapsules

마이크로캡슐의 적재물 탑재 및 방출을 확인하기 위해서 클로로포름에 로다민 6G(R6G)를 10 μg/ml의 농도로 용해하여 투입하고 실험예 2와 동일한 방법으로 피커링 에멀젼을 형성하였다. 다음으로, 마이크로캡슐의 표면에 위치한 알파-시뉴클레인을 표지해주기 위하여 쥐-유래 단일클론 항-αS 항체(mouse monoclonal anti-αS antibody)를 1:50 희석비로 37 ℃에서 2시간 반응시키고, 결합하지 않은 항체를 제거해준 뒤에 AF488 형광 염료가 표지된 염소-유래 항-쥐 항체(goat anti-mouse antibody)를 1:200 희석비로 37 ℃에서 1시간 반응시켜 주고 그 후 결합하지 않은 항체를 제거하였다.In order to confirm the loading and release of the load of the microcapsules, rhodamine 6G (R6G) was dissolved in chloroform at a concentration of 10 μg/ml, and a picking emulsion was formed in the same manner as in Experimental Example 2. Next, in order to label the alpha-synuclein located on the surface of the microcapsule, a mouse-derived monoclonal anti-αS antibody was reacted at 37° C. for 2 hours at a dilution ratio of 1:50 and was not bound. After removing the unantibody, the AF488 fluorescent dye-labeled goat-derived anti-mouse antibody was reacted at 37° C. for 1 hour at a dilution ratio of 1:200, and then unbound antibody was removed.

도 12는 실험예 5에서 얻어진 피커링 에멀젼의 형광 이미지이다. 도 12를 참조하면, 본 발명에 따라 내부에 약물 등이 적재된 마이크로캡슐을 얻을 수 있음을 알 수 있다.12 is a fluorescence image of the picking emulsion obtained in Experimental Example 5. Referring to FIG. 12, it can be seen that a microcapsule loaded with a drug or the like can be obtained according to the present invention.

상기 마이크로캡슐을 포함하는 피커링 에멀젼에 단백질 분해효소(트립신, 카뎁신-B, 칼파인-1, 트롬빈, MMP-2 및 MMP-9)와 금속 이온(나트륨, 칼륨, 철, 칼슘, 마그네슘 및 구리)를 투입하여 적재물 방출 여부를 확인하였다(분광 광도계를 이용하여 552 nm에서 여기시켜주고 520 nm에서 방출광을 분석). Protease (trypsin, cardepsin-B, calpine-1, thrombin, MMP-2 and MMP-9) and metal ions (sodium, potassium, iron, calcium, magnesium and copper) in the picking emulsion containing the microcapsules ) To confirm whether the load was emitted (excited at 552 nm using a spectrophotometer and analyzed for emitted light at 520 nm).

도 13은 실험예 5에서 단백질 분해효소 및 금속 이온에 노출된 피커링 예멀젼의 R6G 농도를 측정한 그래프이다. 도 13을 참조하면, 실험예의 마이크로캡슐은 사용된 모든 단백질 분해효소에서 적재물을 방출하였으며, 알파-시뉴클레인에 특이적으로 결합한다고 알려진 구리이온에 대해서도 적재물 방출효과를 나타낸 것을 확인할 수 있다.13 is a graph measuring the R6G concentration of the picking emulsion exposed to proteases and metal ions in Experimental Example 5. Referring to FIG. 13, it can be confirmed that the microcapsules of the experimental example released a load from all proteolytic enzymes used, and exhibited a load release effect against copper ions known to specifically bind to alpha-synuclein.

실험예 6: 마이크로캡슐의 광열 효과 평가Experimental Example 6: Evaluation of photothermal effect of microcapsules

실험예 2의 마이크로캡슐을 포함하는 피커링 에멀젼 및 비교예로서 동일한 입자 농도(1.14 x 1012 particles/ml)의 금 나노복합체(αS-AuNP)에 레이저를 조사(2000 mW, 532 nm 녹색 레이저, 이격 거리 30cm)하였다.A laser was irradiated to a gold nanocomposite (αS-AuNP) of the same particle concentration (1.14 x 10 12 particles/ml) as a picking emulsion containing the microcapsules of Experimental Example 2 and a comparative example (2000 mW, 532 nm green laser, spaced apart Distance 30cm).

도 14는 실험예 6의 시간에 따른 온도 변화를 도시한 그래프이다. 도 14를 참조하면, 피커링 에멀젼에 의해 형성된 마이크로캡슐의 경우, 동일 농도의 금 나노복합체 입자와 비교하여 초기의 온도 상승 폭이 컸음을 알 수 있다. 이는 마이크로캡슐 형성에 의해 입자 밀도가 증가한 것에 의한 것이며, 따라서, 나노입자를 마이크로캡슐 형태로 조립할 경우, 향상된 광열 치료 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.14 is a graph showing the temperature change over time in Experimental Example 6. Referring to FIG. 14, it can be seen that, in the case of the microcapsules formed by the picking emulsion, the initial temperature increase was large compared to the gold nanocomposite particles of the same concentration. This is due to the increase in particle density by the formation of microcapsules, and thus, it can be seen that when the nanoparticles are assembled in the form of microcapsules, an improved photothermal treatment effect can be obtained.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 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. Although described above with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art may variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can.

본 발명에 예시적인 실시예들에 따른 마이크로캡슐을 활용하여 생체적합성이 높은 범용성 약물 전달체 및 약물 전달 시스템을 제작할 수 있다. 또한, 상기 마이크로캡슐은 다양한 물질의 전달체로서 활용될 수 있다. 또한, 상기 마이크로캡슐은 자극감응형 스마트 소재, 센서, 소프트 로보틱스, 나노 액츄에이터의 제조에 이용될 수 있다.By using the microcapsules according to the exemplary embodiments of the present invention, a general purpose drug delivery system and a drug delivery system having high biocompatibility can be manufactured. In addition, the microcapsules can be utilized as a carrier of various materials. In addition, the microcapsules can be used in the manufacture of stimuli-sensitive smart materials, sensors, soft robotics, and nano-actuators.

Claims (21)

알파-시뉴클레인 나노복합체들의 결합에 의해 이루어지는 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재 공간 및 상기 적재 공간에 적재되는 전달 물질을 포함하고, 상기 알파-시뉴클레인 나노복합체는, 알파-시뉴클레인이 코팅된 나노입자를 포함하고, 상기 쉘은 알파-시뉴클레인의 자가 결합에 의해 형성된 베타-병풍 구조를 포함하고,
상기 적재 공간에 적재되는 전달 물질 및 쉘을 둘러싸는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐.
A shell composed of a combination of alpha-synuclein nanocomposites, a loading space formed by the shell, and a delivery material loaded in the loading space, wherein the alpha-synuclein nanocomposite is coated with alpha-synuclein Nanoparticles, the shell comprises a beta-fold structure formed by self-binding of alpha-synuclein,
Microcapsule, characterized in that it further comprises a protective layer surrounding the transfer material and the shell to be loaded in the loading space.
제1항에 있어서, 상기 알파-시뉴클레인 나노복합체는, 금속 나노입자, 자성 나노입자 및 양자점으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐.The microcapsule according to claim 1, wherein the alpha-synuclein nanocomposite comprises at least one selected from the group consisting of metal nanoparticles, magnetic nanoparticles, and quantum dots. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 전달 물질은 소수성 물질, 역마이셀 구조에 의해 봉입된 친수성 물질, 양자점, 자성 나노입자 및 금속 나노입자로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐.The microcapsule of claim 1, wherein the delivery material comprises at least one selected from the group consisting of a hydrophobic material, a hydrophilic material encapsulated by an inverse micelle structure, quantum dots, magnetic nanoparticles, and metal nanoparticles. 제1항에 있어서, 단백질분해효소 또는 금속이온에 의해 상기 전달 물질을 방출하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐.The microcapsule according to claim 1, wherein the delivery material is released by proteolytic enzymes or metal ions. 제1항에 있어서, 상기 적재 공간에 적재되며, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌 및 폴리스티렌으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 팽창 고분자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐.The microcapsule according to claim 1, further comprising at least one expanded polymer selected from the group consisting of polycarbonate, polypropylene and polystyrene, loaded in the loading space. 제1항에 있어서, 상기 쉘을 둘러싸는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐.The microcapsule according to claim 1, further comprising a protective layer surrounding the shell. 제7항에 있어서, 상기 보호층은 젤라틴을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐.The microcapsule according to claim 7, wherein the protective layer comprises gelatin. 제7항에 있어서, 상기 보호층은 히알루론산을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐.The microcapsule according to claim 7, wherein the protective layer comprises hyaluronic acid. 제7항에 있어서, 상기 적재 공간에 적재된 소수성 유기 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐.The microcapsule according to claim 7, further comprising a hydrophobic organic solvent loaded in the loading space. 제1항에 있어서, 상기 쉘을 둘러싸며, 퍼플루오로폴리에테르(PFPE)를 포함하는 팽창층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐.The microcapsule of claim 1, further comprising an expansion layer surrounding the shell and including perfluoropolyether (PFPE). 제1항에 있어서, 상기 알파-시뉴클레인 나노복합체는 금 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐.The microcapsule of claim 1, wherein the alpha-synuclein nanocomposite comprises gold nanoparticles. 나노입자의 표면에 알파-시뉴클레인을 코팅하여 알파-시뉴클레인 나노복합체를 형성하는 단계; 및
상기 알파-시뉴클레인 나노복합체의 수용액과 소수성 유기 용매를 혼합하여 피커링 에멀젼을 형성하는 단계; 및
상기 피커링 에멀젼으로부터, 상기 알파-시뉴클레인 나노복합체들의 결합에 의해 이루어지는 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재 공간을 포함하는 마이크로캡슐을 얻는 단계를 포함하는 마이크로캡슐의 제조방법.
Forming an alpha-synuclein nanocomposite by coating the surface of the nanoparticle with alpha-synuclein; And
Mixing the aqueous solution of the alpha-synuclein nanocomposite and a hydrophobic organic solvent to form a picking emulsion; And
And obtaining a microcapsule comprising a shell formed by the combination of the alpha-synuclein nanocomposites and a loading space formed by the shell from the picking emulsion.
제13항에 있어서, 상기 나노입자는, 금속 나노입자, 자성 나노입자 및 양자점으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조 방법.The method of claim 13, wherein the nanoparticles include at least one selected from the group consisting of metal nanoparticles, magnetic nanoparticles, and quantum dots. 제13항에 있어서, 상기 소수성 유기 용매는 클로로포름을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.The method of claim 13, wherein the hydrophobic organic solvent comprises chloroform. 제13항에 있어서, 상기 알파-시뉴클레인 나노복합체는 pH가 6 내지 7의 용액 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.The method of claim 13, wherein the alpha-synuclein nanocomposite is formed in a solution having a pH of 6 to 7. 제13항에 있어서, 상기 피커링 에멀젼은 pH가 6 내지 7의 용액 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.15. The method of claim 13, wherein the picking emulsion is formed in a solution having a pH of 6 to 7. 제13항에 있어서, 상기 피커링 에멀젼을 형성하는 단계에서, 상기 소수성 유기 용매에 용해된 전달 물질이 함께 혼합되는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.The method of claim 13, wherein in the step of forming the picking emulsion, the delivery material dissolved in the hydrophobic organic solvent is mixed together. 제13항에 있어서, 상기 마이크로캡슐을 얻는 단계는, 상기 소수성 유기 용매를 증발시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.15. The method of claim 13, wherein the step of obtaining the microcapsules comprises evaporating the hydrophobic organic solvent. 제13항에 있어서, 상기 쉘의 표면을 둘러싸는 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.The method of claim 13, further comprising forming a protective layer surrounding the surface of the shell. 제13항에 있어서, 상기 쉘의 표면에 항체를 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.The method of claim 13, further comprising the step of binding the antibody to the surface of the shell.
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