KR102221493B1 - 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법 및 이에 의해 합성된 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재 - Google Patents

핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법 및 이에 의해 합성된 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법 및 이에 의해 합성된 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재에 관한 것이다.
본 발명은 핵산의 백본(backbone)이 가지는 포스페이트 그룹(phosphate group)만의 인(phosphorus)를 활용하여 칼슘 포스페이트 나노소재를 합성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명을 통해서 새로운 핵산 기반의 porous 칼슘 포스페이트 나노소재를 합성할 수 있다. 핵산의 backbone에 존재하는 phosphate group만을 phosphorus source로 하며, 추가적인 phosphorus를 추가하지 않는다.

Description

핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법 및 이에 의해 합성된 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재 {METHOD OF SYNTHESIZING CALCIUM PHOSPHATE NANOMATERIALS USING PHOSPHATE GROUP IN NUCLEIC ACID AND CALCIUM PHOSPHATE NANOMATERIALS USING PHOSPHATE GROUP IN NUCLEIC ACID}
본 발명은 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법 및 이에 의해 합성된 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재에 관한 것이다.
본 발명은 핵산의 백본(backbone)이 가지는 포스페이트 그룹(phosphate group)만의 인(phosphorus)를 활용하여 칼슘 포스페이트 나노소재를 합성하는 방법에 관한 것이다.
기존의 칼슘 포스페이트 나노소재 합성은 무기물을 원료로 하여 Co-precipitation(wet chemistry) 또는 sol-gel법을 통해 진행된다. 칼슘 포스페이트는 자연계에 존재하는 물질이며, 특히 인체의 뼈를 50~70 w/w.% 를 차지하고 있어 생체친화성이 매우 높다. 따라서 이를 이용한 약물전달, 골재생, 조직재생 등의 분야에 적용하는 연구가 많이 진행되고 있다.
하지만 무기물에서 합성된 칼슘 포스페이트 나노소재는 Dense한 표면을 가지고, 생체조직에 다량 처리 시 세포독성을 보인다. 본래 생체내에서 칼슘 포스페이트는 유기물을 기반으로 합성되는 메커니즘을 가지고 있어, 기존의 무기물 기반의 칼슘 포스페이트 합성과 매우 다르다. 이에 최근 유기물을 기반으로한 칼슘 포스페이트를 만들기 위한 시도가 진행되는 추세다.
본 발명에서는 지금까지 진행된 바 없는, 핵산의 backbone에 존재하는 phosphate group만을 phosphorus source로 사용하여 칼슘 포스페이트 나노소재를 합성하는 방법과 응용에 관한 것이다.
본 발명은 핵산에 존재하는 포스페이트 그룹 만을 인의 소스로 사용하여 포러스한 표면의 칼슘 포스페이트 나노소재를 합성하는 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 이러한 방법에 의해 합성된 칼슘 포스페이트 나노소재를 이용해 약물전달, 골재생, 조직재생 등의 생물학적 응용을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법은, 핵산(nucleic acid)으로부터 얻어진 인(phosphorus) 그룹을 포함한 유기물을 포함한 용액을 준비하는 단계; 칼슘 이온(Ca2 +)을 제공하는 칼슘염을 포함한 용액을 준비하는 단계; 수산화 이온(OH-)을 제공하는 무기물을 포함한 용액을 준비하는 단계; 및 상기 유기물을 포함한 용액; 상기 칼슘염을 포함한 용액; 및 상기 무기물을 포함한 용액을 혼합하여 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 단계를 포함한다.
상기 핵산은 DNA, RNA 및 plasmid DNA 중 어느 하나 이상이다.
상기 칼슘염은 CaCl2를 포함하고, 상기 무기물은 NaOH를 포함한다.
상기 핵산의 함량은 5mg/mL 이상이며, 바람직하게는 10mg/mL 이상이다.
상기 칼슘염의 함량은 0.5mM 이상이고, 바람직하게는 1mM 이상이다.
상기 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 단계에서 합성 온도는 60℃ 이상을 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재는, 포러스(porous)한 특징을 나타내며, 결정성을 나타낸다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재는 포러스 구조에 약물을 담지하거나 표면에 약물을 흡착시킨 약물 전달체로 이용 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재는 포러스 구조에 단백질을 흡착시킨 골재생 나노소재로 이용 가능하다. 상기 포러스 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 소결하여 나노포러스(nanoporous) 구조 및 마이크로포러스(microporous) 구조를 모두 포함한다.
본 발명을 통해서 새로운 핵산 기반의 포러스 칼슘 포스페이트 나노소재를 합성할 수 있다. 핵산의 backbone에 존재하는 phosphate group만을 phosphorus source로 하며, 추가적인 phosphorus를 추가하지 않는다는 특징을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 사용한 유/무기물이 칼슘 포스페이트 나노소재 형성에 미치는 영향을 개괄적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명에 사용한 DNA의 농도 및 CaCl2의 농도가 나노소재 형성에 미치는 영향을 세밀히 나타낸다.
도 4 및 5는 본 발명에 사용한 CaCl2 및 NaOH의 최소한의 농도에서 상기 나노소재를 합성하는 것을 나타낸다.
도 6은 본 나노소재의 합성의 과정에 대한 TEM 분석을 진행한 모습을 도시한다.
도 7 내지 도 10에서는 EDS 분석, UV-Vis 분석, DLS(Hydrodynamic size), Zeta potential 분석을 진행한 결과를 보여준다.
도 11에서는 본 나노소재의 FT-IR 분석을 진행한 결과를 보여준다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법의 순서도를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법은, 핵산(nucleic acid)으로부터 얻어진 인(phosphorus) 그룹을 포함한 유기물을 포함한 용액을 준비하는 단계(S 110); 칼슘 이온(Ca2 +)을 제공하는 칼슘염을 포함한 용액을 준비하는 단계(S 120); 수산화 이온(OH-)을 제공하는 무기물을 포함한 용액을 준비하는 단계(S 130); 및 상기 유기물을 포함한 용액; 상기 칼슘염을 포함한 용액; 및 상기 무기물을 포함한 용액을 혼합하여 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 단계(S 140)를 포함한다.
S 110 단계에서는 핵산으로부터 얻어진 인 그룹을 포함한 유기물을 포함한 용액을 준비한다. 핵산은 DNA, RNA 및 plasmid DNA 중 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 이러한 핵산은 다양한 길이나 형태의 핵산일 수 있다.
이러한 핵산의 함량은 5mg/mL 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10mg/mL 이상인 것이 바람직하다. 핵산의 함량이 5mg/mL 미만일 경우에는 핵산의 양이 너무 적어서 칼슘 포스페이트 합성시 인(phosphorous) 그룹을 포함한 유기물의 양이 부족하여 칼슘 포스페이트가 원활하게 합성되지 않는다. 이 부분에 대해서는 후술하는 실시예에서 추가적으로 설명하도록 하겠다.
S 120 단계에서는 칼슘 이온을 제공하는 칼슘염을 포함한 용액을 준비한다. 바람직하게 칼슘염은 CaCl2를 포함한다. S 120 단계는 반드시 S 110 단계 이후에 진행되어야 하는 것이 아니라 동시에도 가능하며, 그 순서의 전후 관계는 무관하다.
칼슘염의 ?t량은 0.5mM 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1mM 이상인 것이 바람직하다. 칼슘염의 함량이 0.5mM 미만일 경우에는 칼슘 이온의 양이 부족하여 칼슘 포스페이트의 합성이 원활하게 이루어지지 않는다. 이 부분에 대해서는 후술하는 실시예에서 추가적으로 설명하도록 하겠다.
S 130 단계에서는 수산화 이온을 제공하는 무기물을 포함한 용액을 준비한다. 바람직하게 무기물은 NaOH를 포함한다. S 130 단계는 반드시 S 110 단계 또는 S 120 단계 이후에 진행되어야 하는 것이 아니라 동시에도 가능하며, 그 순서의 전후 관계는 무관하다.
수산화 이온을 제공하는 무기물의 역할을 칼슘 포스페이트 나노 소재의 형성에 필요한 OH- 이온의 양을 조절하는 역할을 한다.
S 140 단계에서는 상기 유기물을 포함한 용액; 상기 칼슘염을 포함한 용액; 및 상기 무기물을 포함한 용액을 혼합하여 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성한다. 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 단계에서 합성 온도는 60℃ 이상을 유지하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 합성 온도를 60℃ 미만으로 할 경우 Ca(OH)2가 생성되는 메커니즘으로 진행이 되기 쉽다. 따라서 온도를 60℃ 이상으로 유지함으로써 칼슘 포스페이트 나노 소재가 합성되는 메커니즘으로 유도할 수 있는 것이다.
위에서 설명한 본 발명의 합성 방법에 따라 합성된 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재는 포러스(porous)한 특징을 나타낸다. 또한, 이러한 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재는 결정성을 나타낸다.
본 발명의 방법은 다음과 같은 방법으로 확장이 가능하다. 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 칼슘 이온을 포함한 나노 소재를 합성하는 방법은, 핵산 고분자를 포함한 폴리아니온(polyanions)을 포함한 유기물을 포함한 용액을 준비하는 단계; 칼슘 이온(Ca2 +)을 제공하는 칼슘염을 포함한 용액을 준비하는 단계; 수산화 이온(OH-)을 제공하는 무기물을 포함한 용액을 준비하는 단계; 및 상기 유기물을 포함한 용액; 상기 칼슘염을 포함한 용액; 및 상기 무기물을 포함한 용액을 혼합하여 나노 소재를 합성하는 단계를 포함한다. DNA, RNA 등과 같은 핵산 고분자를 포함한 폴리아니온을 이용하여 칼슘 이온을 포함한 나노 소재를 합성하는 방법으로 응용될 수 있다.
또한, 이렇게 합성된 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재는 하이드록시 아파타이트일 수 있다.
이렇게 합성된 포러스 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재의 경우 약물 전달체, 골재생 나노소재, 조직재생 나노소재로 이용 가능하다.
약물 전달체로 이용시, 포러스한 구조에 약물을 담지하거나 표면에 약물을 흡착시켜 약물을 전달하는데 이용될 수 있다.
골재생 나노 소재로의 이용시, 포러스한 구조에 단백질을 흡착시켜 이용한다. 또한, 포러스 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 소결하여 나노포러스(nanoporous) 구조 및 마이크로포러스(microporous) 구조를 모두 포함한 구조를 이룰 수 있고(hierarchical 구조), 이러한 구조에 단백질을 흡착하여 이용할 수 있다. 또한, 3D 프린팅 기술을 접목하여 스캐폴드(scaffold) 구조를 형성할 수도 있다.
이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 내용을 추가적으로 설명하도록 하겠다.
실험은 생물유래 유기물 중 Phosphate group이 많은 DNA backbone을 phosphorus source로 진행한다. Ca2 +는 CaCl2를 D.I. water에 녹여 준비하며, OH-는 NaOH를 D.I. water에 녹여 준비한다.
- Deoxyribonulceic acid from fish sperm, Sigma-Aldrich, CAS #: 100403-24-5
- Calcium chloride, anhydrous, free-flowing, Redi-DriTM, ≥97%, Sigma-Aldrich, CAS #: 10043-52-4
- Sodium hydroxide, bead,>98.0%, Samchun Chemicals, CAS #: 1310-73-2
- D.I. water, Deionized water, 18.2 MΩ cm, Sartorius Arium® pro ultrapure water system
DNA 450 mg을 30 mL의 D.I. water에 충분히 녹여낸 후, 필터링을 하여 DNA를 추출한다. 추출한 DNA는 D.I. water dilution factor: 601로 UV-Vis 측정하여 정량한다. 이때, Beer's law를 사용하여 DNA를 정량한다.
1) DNA의 준비
DNA 450 mg 을 30 mL의 D.I. water에 vortexing을 통해 충분히 녹여낸다. Satorius stedim biotech사의 Minisart® 0.45μm microfilter를 사용하여 agglomeration을 제거한다. Dilution factor: 601로 UV-Vis 정량법을 이용하여 농도를 측정한다. D.I. water를 사용하여 DNA의 농도를 10 mg·mL-1로 dilution한다. 이때, 20 mL를 final volume으로 한다. 이후 60℃에서 합성 준비를 한다.
2) CaCl2의 준비
1 M의 Stock solution을 제작하기 위해 110.98g을 정량하여 1 L의 D.I. water에 녹인다. 이때 발열반응이 진행되기에, 흔들고 있는 D.I. water에 CaCl2를 천천히 넣으면서 녹인다. 1회 실험에 필요한 농도로 Dilution 하여 60℃ 환경에서 준비를 해 놓는다. 실험에 사용한 변수가 1 mM 20 mL이면, 20 mL의 D.I. water를 정량한 후 20 μL를 제거한 후, 1 M CaCl2를 20μL를 추가한 준비를 한 것이다.
3) NaOH의 준비
1 M의 Stock solution을 제작하기 위해 40 g을 정량하여 1 L의 D.I. water에 녹인다. 이때 발열반응이 진행되기에, 흔들고 있는 D.I. water에 NaOH를 천천히 넣으면서 녹인다. 1회 실험에 필요한 농도로 Dilution하여 60℃ 환경에서 준비를 해 놓는다. 실험에 사용한 변수가 50%, 20 mL라고 가정할 시, 10 mL의 D.I. water를 정량한 후 1 M NaOH를 10 mL 추가한 것이다.
4) 칼슘 포스페이트의 합성
DNA 용액 20 mL, CaCl2 용액 20 mL, NaOH 용액 20 mL를 60℃로 준비한다. 합성 Condition을 magnetic stirring, 200rpm, 60℃, 8 h 을 사용한다.
위와 같은 실험 조건을 통해 DNA의 함량, CaCl2의 함량의 최적값을 찾았고, 또한 NaOH 존재 유무에 따른 영향을 확인하였다.
* 합성 반응에 필요한 유/무기물의 상호 작용에 대한 확인
도 2는 본 발명에 사용한 유/무기물이 칼슘 포스페이트 나노소재 형성에 미치는 영향을 개괄적으로 나타낸다. 합성에 사용한 DNA의 농도 (1, 5, 10 mg mL-1)와 CaCl2의 농도 (0, 1, 5 mM) 및 NaOH (1 M)의 존재 유/무에 따라 나노소재 합성의 유/무를 확인하였다. Phosphorus source인 DNA의 양이 적으면, Ca2 +와 OH-가 반응하여 Ca(OH)2가 석출(co-precipitation)되는 진행을 확인할 수 있으며, 본 발명에 따른 나노소재로 합성이 진행되지 않았다. 비정질의 석출 형태를 보이며, 나노소재의 형성을 확인할 수 없었다. 이는 DNA의 양이 많아질수록 결정질의 나노소재가 형성되는 것을 비교해봄으로써 확실히 알 수 있으며, 이는 phosphorus source의 영향을 받기 때문인 것으로 유추가능하다. 반면, Ca2 +의 양이 적으면 석출물 및 나노소재 형성이 불가능한 것을 확인할 수 있었다. 그리고 NaOH가 존재하지 않는 구간에서도 마찬가지로 석출물 및 나노소재 형성이 되지 않았다.
* 나노소재 합성에 영향을 미치는 변수(DNA 및 CaCl2의 농도)에 대한 확인
도 3은 본 발명에 사용한 DNA의 농도 및 CaCl2의 농도가 나노소재 형성에 미치는 영향을 세밀히 나타낸다. 상기 설명과 동일한 영향이 나타남을 확인할 수 있었다. 특히, DNA를 10 mg mL-1로 사용한 대부분의 실험 조건에서 나노소재로 합성이 진행한다. 본 실험을 통해 나노소재의 표면 형상이 porous한 것을 확인할 수 있고, 이는 DNA phosphate chain과 같은 유기물을 사용해 합성하였기 때문이라 판단한다. 즉, 나노소재를 CaCl2 및 NaOH의 영향을 최소화하여 합성하면, 다른 유기물 phosphorus source에 따라 형상이 다를 수 있다. 다음 실험은 최소한의 CaCl2와 NaOH를 사용함을 목표로 진행한다.
* 나노소재 합성에 영향을 미치는 변수(CaCl2 및 NaOH의 농도)에 대한 확인
도 4 및 5는 본 발명에 사용한 CaCl2 및 NaOH의 최소한의 농도에서 상기 나노소재를 합성하는 것을 나타낸다. 유기물 기반의 phosphorus source인 DNA의 chain 형상을 최대한 유지한 나노소재 형상을 확인한다. 이때 CaCl2를 0.5 mM을 사용하였을 때 합성가능한 최소한의 농도임을 확인가능하다. 또한, 도 5에서 합성가능한 최소한의 NaOH 조건은 30%, 1 M조건으로 확인하였다.
* 합성한 나노소재의 TEM, EDS, FT-IR 추가 분석
도 6은 본 나노소재의 합성의 과정에 대한 TEM 분석을 진행한 모습을 도시한다. 나노소재를 합성하는 과정 중 매 1시간마다 샘플링을 진행하여 분석하였다. 이를 통해 나노소재는 결정구조, Porous 표면을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이미지 퓨리에 변환(각 TEM 사진의 우측하단) 분석을 통해 본 나노소재가 결정 구조를 이루고 있음을 입증하고 있다. 그리고 각 TEM 사진의 우측상단에서 본 나노소재는 층층이 쌓여 겹쳐진 구조를 보이고 있기에 porous 표면인 것을 확인할 수 있다.
도 7 내지 도 10에서는 EDS 분석, UV-Vis 분석, DLS(Hydrodynamic size), Zeta potential 분석을 진행한 결과를 보여준다. EDS 분석을 진행하면서, Ca/P Atomic ratio가 하이드록시 아파타이트와 동일한 1.64가 나오도록 조절이 가능한 결과를 보여준다. 해당 조건은 DNA 10 mg mL-1, CaCl2 5mM, NaOH 60%이다. 도 4 및 5에서도 EDS 분석을 진행한 결과를 확인할 수 있는데, 대표적으로 1.0 및 1.25로 합성된다. 이는 CaCl2의 농도가 높이질수록 함께 높아지는 것을 확인할 수 있으며, 다양한 조건의 칼슘 포스페이트 구조로 합성되는 것을 나타낸다.
UV-Vis와 DLS 및 Zeta potential 분석을 합성 과정 중 매 1시간마다 샘플링하여 진행하였다. UV-Vis 분석 결과, 합성 과정 중 DNA의 존재가 지속되고 있음을 나타낸다. 합성된 나노소재에 DNA가 포함되어 있음을 나타낸다.
DLS는 초기 형상은 작으며 시간이 지날수록 커지는 모습을 보여준다. Zeta potential분석은 합성 과정이 지속적으로 negative charge를 지니는 것을 보여주며, 이는 일반적인 칼슘 포스페이트에서 나타나는 현상과 동일하다.
도 11에서는 본 나노소재의 FT-IR 분석을 진행한 결과를 보여준다. 합성에 사용한 DNA, CaCl2, NaOH, 합성된 나노소재를 측정하였다. 합성에 사용한 화합물은 본래 가져야 할 화학결합 형태를 그대로 보여주고 있다. 하지만 합성된 나노소재는 칼슘 포스페이트가 가져야 할 화학결합인 vs(OH), vasCH3, vasCH2, v3(CO3 2 -), v3a(PO4 3-) 등을 보여주면서, 일반적인 칼슘 포스페이트 나노소재가 보이는 FT-IR 분석과 동일한 형태를 보여주고 있다. 즉 본 나노소재가 DNA를 phosphorus source로 사용한 칼슘 포스페이트임을 증명한다.
본 실시예를 통해서 새로운 핵산 기반의 porous 칼슘 포스페이트 나노소재를 합성할 수 있었다. 핵산의 backbone에 존재하는 phosphate group만을 phosphorus source로 하며, 추가적인 phosphorus를 추가하지 않는다. CaCl2 와 NaOH를 사용하여, 각각 Ca2 + source와 소재형성을 하는 용도로 사용하였다. 그리고 온도를 60℃ 까지 올려 Ca(OH)2로 석출되는 메커니즘을 막아, 충분히 칼슘 포스페이트로 합성이 진행되도록 하였다. 이후에 Centrifuge를 통해 합성된 나노소재를 D.I. water로 3회 씻어내어 합성된 나노소재만을 수급한다. 완성된 나노소재는 Porous 형태를 보이며, 평균 width: 47.85 nm, length: 202.15 nm의 grain 형상으로 확인된다. 또한 Ca2+와 phosphorus ion이 특정한 atomic ratio를 유지하는 것을 확인하여, 칼슘 포스페이트 나노소재가 합성됨을 보였다.
본 발명의 나노구조체는 Porous하여 큰 비표면적을 가지고 있기 때문에, 단백질 흡착 및 약물전달에서 강점을 가진다. 체내 골의 50~70 w/w.%을 구성하는 성분이기에 골세포 흡착 및 재생에 도움을 준다. 또한 핵산에서 유래된 칼슘포스페이트 나노소재에서 칼슘이 빠져나가는 경우 남은 핵산을 이용한 약물 전달 등에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. DNA, RNA 및 plasmid DNA 중 어느 하나 이상인 핵산(nucleic acid)으로부터 얻어진 인(phosphorus) 그룹을 포함한 유기물을 포함한 용액을 준비하는 단계;
    칼슘 이온(Ca2+)을 제공하는 칼슘염을 포함한 용액을 준비하는 단계;
    수산화 이온(OH-)을 제공하는 무기물을 포함한 용액을 준비하는 단계; 및
    상기 유기물을 포함한 용액; 상기 칼슘염을 포함한 용액; 및 상기 무기물을 포함한 용액을 혼합하여 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 단계를 포함하는,
    핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 칼슘염은 CaCl2를 포함하는,
    핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물은 NaOH를 포함하는,
    핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 핵산의 함량은 5mg/mL 이상인,
    핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 핵산의 함량은 10mg/mL 이상인,
    핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 칼슘염의 함량은 0.5mM 이상인,
    핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 칼슘염의 함량은 1mM 이상인,
    핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 단계에서 합성 온도는 60℃ 이상을 유지하는,
    핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 합성하는 방법.
  10. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 합성되며,
    포러스(porous)한 특징을 나타내는,
    핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재는 결정성을 나타내는,
    핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재.
  12. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 합성된, 포러스 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재에서,
    포러스 구조에 약물을 담지하거나 표면에 약물을 흡착시킨,
    약물 전달체.
  13. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 합성된, 포러스 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재에서,
    포러스 구조에 단백질을 흡착시킨,
    골재생 나노소재.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 포러스 핵산 기반의 칼슘 포스페이트 나노 소재를 소결하여 나노포러스(nanoporous) 구조 및 마이크로포러스(microporous) 구조를 모두 포함한,
    골재생 나노소재.
  15. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 합성된, 유기-무기 복합 재료로서,
    상기 유기-무기 복합 재료는 강도가 향상된 것을 특징으로 하는,
    유기-무기 복합 재료.
  16. 삭제
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