KR102239512B1 - 다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102239512B1
KR102239512B1 KR1020200116207A KR20200116207A KR102239512B1 KR 102239512 B1 KR102239512 B1 KR 102239512B1 KR 1020200116207 A KR1020200116207 A KR 1020200116207A KR 20200116207 A KR20200116207 A KR 20200116207A KR 102239512 B1 KR102239512 B1 KR 102239512B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
self
microcapsule
assembled protein
nanocomposite
core
Prior art date
Application number
KR1020200116207A
Other languages
English (en)
Inventor
백승렬
홍철석
남은정
이순구
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020200116207A priority Critical patent/KR102239512B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102239512B1 publication Critical patent/KR102239512B1/ko
Priority to PCT/KR2021/005694 priority patent/WO2022055069A1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/5005—Wall or coating material
    • A61K9/5021—Organic macromolecular compounds
    • A61K9/5052—Proteins, e.g. albumin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
    • A61K41/0052—Thermotherapy; Hyperthermia; Magnetic induction; Induction heating therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/68—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an antibody, an immunoglobulin or a fragment thereof, e.g. an Fc-fragment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/69—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit
    • A61K47/6921—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a particulate, a powder, an adsorbate, a bead or a sphere
    • A61K47/6925—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a particulate, a powder, an adsorbate, a bead or a sphere the form being a microcapsule, nanocapsule, microbubble or nanobubble
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48—Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50—Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/5005—Wall or coating material
    • A61K9/501—Inorganic compounds

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가지는 제1마이크로캡슐과 제n나노입자를 코어로 하는 제n자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 제n마이크로캡슐(단, n은 2 이상의 자연수)를 포함한다.

Description

다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법 {MULTI-FUNCTIONAL MICROCAPSULE COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
암치료에 있어서 약물을 체내의 암세포가 있는 위치에 정확히 전달하는 것은 암치료에 있어 매우 중요한 요소이다. 이를 위해 다양한 방법으로 약물을 전달할 수 있는 기술이 개발되고 있으며, 그 중 하나가 마이크로캡슐 조성물을 이용하는 것이다.
마이크로캡슐 조성물을 이용할 경우에는 투여된 조성물에 포함된 마이크로캡슐들이 혈행(blood stream) 내에서 약물의 손실없이 다양한 해부학적 면역학적 장벽을 뚫고 암세포에 도달할 수 있어야 하며, 도달한 후에는 정상세포에는 영향을 미치지 않으면서 암세포가 있는 곳에 선택적으로 약물을 배출하거나 치료를 수행할 수 있어야 한다.
출원번호 제10-2018-0167822호에서는 마이크로캡슐을 이용하여 약물을 전달하는 것을 개시하고 있으나, 이와 같이 마이크로캡슐 조성물이 다기능성을 가지는 것에 대해서는 개시하고 있지 않다.
따라서 암치료 기술의 발전을 위해서는 상술한 요건들을 만족할 수 있는 다중기능성 마이크로캡슐 조성물의 개발이 필요하다.
본 발명의 일 목적은 다기능성 마이크로캡슐 조성물과 그 제조방법을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
위와 같은 과제를 달성하기 위해 본 발명의 일 예에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가지는 제1마이크로캡슐과 제n나노입자를 코어로 하는 제n자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 제n마이크로캡슐(단, n은 2 이상의 자연수)를 포함하며, 상기 제1 내지 n자가조립형 단백질 나노복합체의 자가조립형 단백질은 알파-시뉴클레인 돌연변이체로서, 상기 알파-시뉴클레인 돌연변이체는 상기 제1 내지 n자가조립형 단백질 나노복합체에서 외부로 노출된 C 말단이 N 말단보다 더 많은 것을 특징으로 한다.
일 예에 있어서, 상기 제1나노입자 내지 제n나노입자는 AuNP, AgNP, CNT, QD 및 MNP에서 선택되는 어느 하나의 나노입자인 것을 특징으로 한다.
일 예에 있어서, 상기 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1마이크로캡슐 및 제2마이크로캡슐을 포함하고, 상기 제1마이크로캡슐은는 AuNP를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 것이며, 제2마이크로캡슐은 MNP를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
일 예에 있어서, 상기 제1 내지 제n마이크로캡슐 중 적어도 하나 이상의 표면에는 암표적용 항체가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 예에 있어서, 상기 제1 내지 제n마이크로캡슐 중 적어도 어느 하나는 MMP(Matrix Metalloproteinase) 효소에 의해 조각화 되어 내부 약물이 방출됨과 동시에, 마이크로캡슐의 조각이 외부에서 가해진 빛 또는 자기장에 의해 광열치료 효과를 발현함으로써 이중의 치료효과를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 예에 있어서, 제1 내지 제n자가조립형 단백질 나노복합체로 이용되는 자가조립형 단백질은 알파시뉴클레인 또는 아밀로이드베타인 것을 특징으로 할 수 있다.
위와 같은 과제를 달성하기 위해 본 발명의 다른 예에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체 내지 제n나노입자(단, n은 2 이상의 자연수)를 코어로 하는 제n자가조립형 단백질 나노복합체가 함께 포함되어 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가지는 형성된 마이크로캡슐을 포함하고, 상기 제1 내지 n자가조립형 단백질 나노복합체의 자가조립형 단백질은 알파-시뉴클레인 돌연변이체로서, 상기 알파-시뉴클레인 돌연변이체는 상기 제1 내지 n자가조립형 단백질 나노복합체에서 외부로 노출된 C 말단이 N 말단보다 더 많은 것을 특징으로 한다.
다른 예에 있어서, 상기 마이크로캡슐의 내부에는 상변화 물질이 적재되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 예에 있어서, 제1나노입자는 AuNP이며, 제2나노입자는 MNP인 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 예에 있어서, 제1나노입자 및 제2나노입자의 개수비는 9:1 내지 1:9인 것을 특징으로 할 수 있다.
위와 같은 과제를 달성하기 위해 본 발명의 또 다른 예에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 제1적재공간을 가지는 제1마이크로캡슐; 및 상기 제1적재공간에 수용되며, 제2나노입자를 코어로 하는 제2자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘과 상기 쉘에 의해 형성되는 제2적재공간을 가지는 제2마이크로캡슐을 포함하며, 상기 제1자가조립형 단백질 나노복합체 또는 제2자가조립형 단백질 나노복합체의 자가조립형 단백질은 알파-시뉴클레인 돌연변이체로서, 상기 알파-시뉴클레인 돌연변이체는 상기 제1자가조립형 단백질 나노복합체 또는 제2자가조립형 단백질 나노복합체에서 외부로 노출된 C 말단이 N 말단보다 더 많은 것을 특징으로 한다.
또 다른 예에 있어서, 상기 제1마이크로캡슐은 제1-1나노입자를 코어로 하는 제1-1자가조립형 단백질 나노복합체 내지 제1-n나노입자(단, n은 1 이상의 자연수)를 코어로 하는 제1-n자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 쉘이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 예에 있어서, 상기 제2마이크로캡슐은 제2-1나노입자를 코어로 하는 제2-1자가조립형 단백질 나노복합체 내지 제2-m나노입자(단, m은 1 이상의 자연수)를 코어로 하는 제2-m자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 쉘이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 예에 있어서, 상기 제2마이크로캡슐은 제2-1나노입자를 코어로 하는 제2-1자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 형성되는 제2-1마이크로캡슐 내지 제2-l나노입자(단, l은 2 이상의 자연수)를 코어로 하는 제2-l자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 형성되는 제2-l마이크로캡슐을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제1실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가지는 제1마이크로캡슐과 제n나노입자를 코어로 하는 제n자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가지는 제n마이크로캡슐(단, n은 2 이상의 자연수)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제2실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체 및 제n나노입자를 코어로 하는 제2자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 형성된 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가지는 마이크로캡슐을 포함한다.
따라서, 본 발명의 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 다양한 기능을 갖는다는 장점이 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물을 설명하기 위한 참고도이다.
도 2는 AuNP를 코어로 하여 다양한 돌연변이체의 알파-시뉴클레인을 이용하여 마이크로캡슐을 제작하고 그것을 피커링 에멀전(Pickering emulsion)에 미치는 영향을 촬영한 것이다.
도 3은 pH에 따른 순수한 나노입자 및 그것을 이용한 자가조립형 단백질 나노복합체의 제타준위(zeta-potential)을 측정한 것이다.
도 4는 bare MNP를 20mM의 pH 6.5의 MES에서 분산시킨 뒤에 촬영한 이미지(A)와 bare MNP와 αS-MNP로 피커링 에멀전을 형성한 후에 촬영한 이미지(B)이다.
도 5는 도 3과 다른 조건에서 αS-MNP 나노복합체를 제조한 후 제타준위를 측정한 결과이다.
도 6은 αS-MNP 나노복합체로 제조된 피커링 에멀전에 관한 것이다.
도 7은 αS-AgNP 나노복합체로 제조된 피커링 에멀전에 관한 것이다.
도 8은 αS-QD conjugates 나노복합체로 제작된 피커링 에멀전에 관한 것이다.
도9의 A는 내부 소수성 유기용매가 증가함에 따라 친수성 용매가 차지하는 비율이 증가하여 capillary state으로 마이크로캡슐의 형태가 점차 변화하는 것을 설명하는 이미지이고, B 는Aβ-AuNP conjugates로 제작된 마이크로캡슐 내부 클로로포름이 증발하는 과정을 나타내는 optical microscope image이다.
도 10은 본 발명의 마이크로캡슐이 생체 내(in vivo)에서 암 치료(cancer therapy) 목적으로 사용되는 것을 설명하기 위한 참고도이다.
도 11은 약물의 일종인 honokiol을 마이크로캡슐의 내부에 탑재시키고, HeLa cell에 처리하여 약물 방출(drug release)를 확인한 실험결과이다.
도 12는 AuNP를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체와 MNP를 코어로 하는 제2자가조립형 단백질 나노복합체를 그 비율을 변경해가며 다기능성 마이크로 캡슐을 제조한 뒤 자성을 측정한 것이다.
도 13은 도 12에서 제조된 마이크로 캡슐에 대하여 532 nm laser를 조사하였을 때(2000 mW, 532 nm 녹색 레이저, 이격 거리 10cm) 의 온도 변화 그래프이다.
도 14는 마이크로캡슐을 제조하는 과정에서 피커링에멀전을 만들 때 포함되는 자가조립형 나노복합체의 농도에 따른 마이크로캡슐의 크기 변화를 측정한 것이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물을 설명하기 위한 참고도이다.
본 특허문서에서는 3가지 실시형태의 다기능성 마이크로캡슐 조성물을 제안한다.
제1실시형태는 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가지는 제1마이크로캡슐과 제n나노입자를 코어로 하는 제n자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 제n마이크로캡슐(단, n은 2 이상의 자연수)를 포함하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물이다.
제2실시형태는 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체 및 제n나노입자를 코어로 하는 제2자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가지는 형성된 마이크로캡슐을 포함하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물이다.
제3실시형태는 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 제1적재공간을 가지는 제1마이크로캡슐, 상기 제1적재공간에 수용되며, 제2나노입자를 코어로 하는 제2자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 제2적재공간을 가지는 제2마이크로캡슐을 포함하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물이다. 즉, 제1마이크로캡슐의 지름이 제2마이크로캡슐의 지름보다 크다.
먼저, 제1실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물에 대해 살펴본다.
제1실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물에 포함되는 제1내지 제n마이크로캡슐(단, n은 2 이상의 자연수)을 제조하기 위해 먼저 제1 내지 제n자가조립형 단백질 나노복합체를 형성한다.
자가조립형 단백질 나노복합체는 나노입자를 코어로 하여, 알파-시뉴클레인 또는 아밀로이드-베타(Aβ)을 코팅함으로써 형성된다. 이때, 제1내지 제n마이크로캡슐은 서로 다른 종류의 나노입자를 이용하여 형성된다. 나노입자로는 금속나노입자(AuNP, AgNP 또는 PtNP), 양자점(QD), 자성나노입자(MNP), 탄소나뉴튜브(CNT)를 이용할 수 있다 . 예컨대, 제1마이크로캡슐은 AuNP를 코어로 하며, 제2마이크로캡슐은 MNP를 코어로하는 것일 수 있다. 나노입자의 직경은 100 nm 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 마이크로캡슐은 쉘과 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가진다. 이때, 쉘이 자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된다.
자가조립형 단백질으로는 코어의 표면에 흡착하여 코팅층을 형성한다. 이때, 자가조립형 단백질으로는 돌연변이체를 이용할 수 있다. 후술하는 바와 같이 마이크로캡슐을 안정적으로 형성하기 위해서는 코팅층으로 이용되는 자가조립형 단백질의 정렬(orientation)이 매우 중요한 역할을 한다. 도 2는 AuNP를 코어로 하여 다양한 돌연변이체의 알파-시뉴클레인을 이용하여 마이크로캡슐을 제작하고 그것을 피커링 에멀전(Pickering emulsion)에 미치는 영향을 촬영한 것이다. 도 2의 A는 알파-시뉴클레인(αS)의 9번째 Serine, 즉 N 말단 구역에 cysteine으로 치환한 αSS9C을 이용한 것이며, B는 NAC 구역에 cysteine으로 치환한 αSA53C를 이용한 것이고, C 말단 구역에 cysteine으로 치환한 αSY136C를 이용한 것이다. 도 2를 참조하면, B의 경우 피커링 에멀전의 형성을 위한 소닉케이션(sonication) 결과 필름 형태의 구조체가 형성되는 문제가 있었으며, C의 경우에는 αSY136C를 AuNP 표면에 부착하여 N 말단을 노출하도록 피커링 에멀전을 형성한 후 일부 마이크로캡슐에 응집(aggregation)이 발생하며 안정성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 알파-시뉴클레인으로는 αSS9C을 이용하는 것이 가장 높은 안정성을 가짐을 알 수 있다. 이는 αSS9C의 N 말단의 SH가 AuNP의 표면에 붙어, C 말단이 노출되어 안정성이 향상된 것이다. 따라서 본 발명의 마이크로캡슐 조성물에서는 알파-시뉴클레인으로 나노입자로 형성된 코어의 표면에 코팅층을 형성될 때, 외부로 노출된 말단이 C말단으로만 이루어지거나, 노출된 C말단이 N말단보다 더 많도록 할 수 있는 알파-시뉴클레인 돌연변이체를 이용하는 것이 바람직하다.
자가조립형 단백질 나노복합체는 친수성 용액 내에서 형성되고 분산될 수 있다. 친수성 용액으로는 수용액을 이용할 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
안정적인 자가조립형 단백질 나노복합체를 얻기 위해 반응용액의 pH의 조절이 필요하다. 도 3은 pH에 따른 순수한 나노입자 및 그것을 이용한 자가조립형 단백질 나노복합체의 제타준위(zeta-potential)을 측정한 것이다. 자가조립형 단백질로는 알파-시뉴클레인을 이용하였다. 도 3을 참조하면, AuNP, AgNP, QD525, QD625에 의해 제조된 자가조립형 단백질 나노복합체의 경우 pH 6.5에서 음의 제타전위를 가져 안정성을 확인할 수 있었다. 하지만 MNP에 의해 제조된 자가조립형 단백질 나노복합체는 양의 제타전위를 가진다. 도 4는 bare MNP를 20mM의 pH 6.5의 MES에서 분산시킨 뒤에 촬영한 이미지(A)와 bare MNP와 αS-MNP로 피커링 에멀전을 형성한 후에 촬영한 이미지(B)이다. 이처럼 αS-MNP의 제타준위가 양의 값을 가지는 이유는 MNP 표면에서의 αS의 정렬(Orientation) 때문으로 판단된다. αS은 positively charged N 말단, NAC(Non-amyloid-
Figure 112020096181797-pat00001
component), negatively charged C 말단으로 구성된다. αS-MNP 표면 양전하는 basic condition에서 αS-MNP 나노복합체를 제작한 결과에서 나타난다. 그런데 αS의 pI 값은 4.67 정도로, basic condition에서는 negative charge를 갖게된다. 따라서 αS-MNP의 경우 표면의 Fe-O와 αS의 C 말단의 카복실 그룹(COO-)이 반응하여 αS의 N 말단이 solution으로 노출된 결과로 판단된다. 이에 반해, pH 6.5에서 negatively charged된 AuNP, AgNP, QD525, QD625 표면에는 정전기적 상호작용(electrostatic interaction)에 의해 αS의 positively charged N 말단이 붙어 αS의 C 말단이 외측으로 노출되는 것이다.
문제는 본 발명의 제1실시형태와 같이 다양한 종류의 마이크로캡슐을 함께 이용할 경우 MNP를 이용한 자가조립형 단백질 나노복합체는 양의 제타준위를 가져 마이크로캡슐을 형성하여 다른 종류의 나노입자를 코어로 하는 마이크로캡슐과 혼합될 경우 제대로 분산되지 않는 문제가 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 후술하는 하는 바와 같이 음의 제타전위를 가지는 MNP를 이용한 자가조립형 나노복합체를 이용하였다.
도 5는 도 3과 다른 조건에서 αS-MNP 나노복합체를 제조한 후 제타준위를 측정한 결과이다. 도 3과 달리 도 5에서는 αS-MNP를 pH 4.5의 산성조건에서 제조하였다. 즉, αS의 charge를 조절하여 MNP 표면의 Fe-O와 αS의 C 말단의 카복실 그룹(COO-)과의 반응성을 떨어뜨리고, 정전기적 상호작용이 우세하게 만들어줌으로써, αS의 N 말단이 MNP 표면에 붙고, C 말단만 노출되거나, C말단이 노출되는 양을 증가하도록 한 것이다. 그 결과 도 5에서 알 수 있듯이, 제타전위가 약 -35.9 mV로 음의 값을 갖는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 제1실시형태에서는 MNP를 이용한 자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 제조된 마이크로캡슐을 포함할 경우, pH 6 미만(바람직하게는 pH 4~5)에서 형성된 MNP를 코어로 하는 자가조립형 단백질 나노 복합체를 이용할 수 있다.
도 6은 αS-MNP 나노복합체로 제조된 피커링 에멀전에 관한 것이다. 도 6의 A는 αS-MNP 나노복합체를 pH 4.5의 citrate에서 형성한 후에 클로로포름(CHCl3)에 투입하고, 초음파를 이용하여 혼합하여 마이크로캡슐을 형성한 것이다. 도 6 의 A의 마지막 단계의 이미지을 확인해보면 형성된 마이크로캡슐이 MNP가 코어로 이용된 자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성되어 자성을 가지는 것을 확인해 볼 수 있다. 또한, 도 6의 B 및 C를 참조하면, αS-MNP 나노복합체를 pH 4.5의 citrate에서 형성한 것을 이용하여 생성된 마이크로캡슐이 안정적으로 분산되어 있으며, 쉘도 균일하게 형성되었음을 알 수 있다.
도 7은 αS-AgNP 나노복합체로 제조된 피커링 에멀전에 관한 것이다. 도 7의 A는 AgNP가 알파시뉴클레인으로 코팅 되었을 때, 흡수 파장의 피크(peak)가 red-shift된 것이며, 이와 같은 결과를 통해 AgNP의 표면에 알파시뉴클레인이 성공적으로 코팅되었음을 확인할 수 있다. 도 7의 B에서 bare AgNPs에 클로로포름을 첨가 후, 초음파 처리(sonication)를 하더라도 피커링 에멀전이 거의 형성되지 않았으나, 알파시뉴클레인으로 코팅한 AgNP의 경우 젖음성(wettability)의 변화로 피커링 에멀전이 성공적으로 형성되었다. 도 7의 C는 제작된 AgNP 나노복합체로 제조된 마이크로캡슐의 광학 이미지와 크기 분포를 나타낸 것이다.
도 8은 αS-QD conjugates 나노복합체로 제작된 피커링 에멀전에 관한 것이다. 도 8의 A는 두 종류의 Q-dot을 알파시뉴클레인으로 코팅하고 형광(fluorescence)을 확인한 것이다. 도 8의 B는 αS-QD 나노복합체를 이용하여 피커링 에멀전이 성공적으로 형성된 것을 확인한 갓이며(위), 그 때 형광이 나타나는 이미지(아래)를 촬영한 것이다.
CNT를 이용하여 제조되는 마이크로 캡슐의 경유에는 소수성을 가지는 CNT를 수상으로 분산시키는 단계가 더 수행되어야 한다. 즉, 소수성을 가져 수용액에 분산되지 않은 CNT에 알파시뉴클레인을 첨가하여 표면을 코팅한다. 이를 이용하여 다른 마이크로캡슐들과 마찬가지의 방법으로 피커링 에멀전을 형성할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 마이크로캡슐을 만들기 위해서는 나노입자를 코어로 포함하며, 코어를 코팅하는 코팅층으로 자가조립형 단백질로 포함하는 자가조립형 단백질 나노복합체를 만들고, 자가조립형 단백질 나노복합체의 피커링 에멀전을 형성하여야 한다. 피커링 에멀전은 고체입자가 두개의 섞이지 않는 유체상의 계면에 흡착되는 고체입자에 의해 안정화된 에멀전이다.
본 발명에서는 피커링 에멀전을 형성하기 위해 소수성 유기용매를 이용할 수 있다. 형성된 자가조립형 단백질 나노복합체를 포함하는 수용액에 소수성 유기용매를 투입하고, 초음파 등으로 혼합하면 피커링 에멀전이 형성된다. 소수성 유기용매로는 물보다 높은 밀도를 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 예컨대 클로로포름을 이용할 수 있다. 물보다 높은 밀도를 가지는 소수성 유기용매를 사용할 경우 에멀전이 침전될 때 밀도차로 인해 수상층의 아래로 침전되므로, 에멀전이 공기에 노출되지 않고 소수성 유기용매의 증발이 방지되어 에멀전의 융합이나 유착, 또는 파괴를 방지할 수 있다.
마이크로캡슐은 약물전달체로 이용될 수 있다. 즉, 마이크로캡슐의 쉘 내부의 적재공간에 약물 등을 적재하는 것이 가능하다. 이를 위해 피커링 에멀전을 형성할 때 약물이 제공될 수 있다. 예컨대, 약물은 소수성 유기용매에 용해시키는 등의 방법으로 마이크로캡슐의 적재공간에 적재되는 것이 가능하다. 이때, 도 9에서 보는 바와 같이 적재공간의 소수성 유기용매는 건조 등의 방법으로 휘발시켜 제거될 수 있으며, 소수성 유기용매의 휘발에 따라 마이크로캡슐의 수축되면서 표면의 기공이 더욱 작아진다. 도9의 A는 내부 소수성 유기용매가 증가함에 따라 친수성 용매가 차지하는 비율이 증가하여 capillary state으로 마이크로캡슐의 형태가 점차 변화하는 것을 설명하는 이미지이고, B 는Aβ-AuNP conjugates로 제작된 마이크로캡슐 내부 클로로포름이 증발하는 과정을 나타내는 optical microscope image이다. 특히, 도 9 의 B의 경우 클로로포름 증발 후에도 AgNP에 의한 쉘 구조가 유지되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 마이크로캡슐은 자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 쉘이 구성되는데, 각 나노복합체의 자가조립형 단백질들이 서로 자가결합되는 것이다. 따라서 소수성 유기용매를 제거되어 탈착에너지가 사라진 후에도 그 형태를 유지할 수 있다. 그러므로 약물 등의 전달체로서 높은 안정성을 가질 수 있다.
약물전달체로서 원활한 역할을 수행하기 위해서는 마이크로캡슐이 원하는 위치에 도달 하고, 그 위치에서 작용하여야 한다. 목적하는 위치에서 마이크로캡슐이 운반한 약물을 방출하기 위해서, 마이크로캡슐은 단백질분해효소, pH 변화, 금속 이온 등에 의해 분해될 수 있다.
예컨대 다중기능성 마이크로캡슐 조성물이 암치료에 이용될 경우, 마이크로캡슐들이 암세포에 도달해야하며, 또 그곳에서 암세포에 대해 약물을 등을 방출하거나 작용하여야만 한다. 예컨대, 도 10과 같이, 향후 본 발명의 마이크로캡슐이 생체 내(in vivo)에서 암 치료(cancer therapy) 목적으로 사용될 수 있다. 도 10의 A와 같이, 단백질과 나노입자의 쉘로 구성된 마이크로캡슐이 암세포 주변 MMP(Matrix Metalloproteinase)와 같은 효소로 인해 조각화(Fragmentation) 되고 내부 약물이 방출될 수 있다. 그 다음 도 10의 B와 같이 마이크로캡슐의 조각들(fragments)와 내부 약물로 인해 암세포를 선택적으로 사멸할 수 있다. 중요한 것은 마이크로캡슐의 역할이 단순히 약물을 방출하는 것 뿐만아니라 마이크로캡슐의 조각들도 암 치료에 기여할 수 있다는 점이다. 도 10의 C와 같이, 마이크로캡슐의 쉘을 구성하는 나노입자를 금나노입자나 CNT와 같이 광열효과가 나타나는 나노재료를 사용할 경우 광열 요법(photothermal therapy)로 마이크로캡슐의 fragments가 도입된 암세포만 선택적으로 죽일 수 있다. 특히 본 발명의 마이크로캡슐의 표면을 항체로 기능화(functionalization)가 가능하다. 예컨대, 암세포 특이적인 항원을 인식하는 항체를 이용할 경우 암세포 표적이 가능하다 할 것이다. 이를 위해, 마이크로캡슐의 표면에는 암 특이적인 항체가 도입될 수 있으며, 암 특이적 항체를 통해 암 표적화가 가능하다. 한편, 암 특이적 항체는 자가조립형 단백질로 이루어진 쉘에 직접 형성되거나 크로스링커를 통해 부착될 수 있다.
또한, 마이크로캡슐이 AuNP를 포함하고 있거나, CNT나 MNP를 포함하는 경우에는 레이저나 특장 파장의 빛, 교류 자기장에 따라 열이 발생하는 것을 이용하여 광열치료에 사용되는 것도 가능하다.
적재공간에 적재되는 약물로는 다양한 형태의 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로캡슐에 의해 전달되는 약물은 저분자 화합물, 단백질, 재조합 단백질, 항체, 핵산, 바이러스 등을 포함할 수 있다. 또한, 적재공간에는 약학적 조성물이 적재될 수 있다. 약학적 조성물은 투여를 위해서 기재한 유효성분 외에 추가로 약학적으로 허용가능한 담체, 부형제 및 희석제를 더 포함할 수 있다. 담체, 부형제 및 희석제로는 락토오스, 텍스트로오스, 수크로오스, 소르비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 미정질 셀룰로오스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록 시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트, 광물유로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 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 습윤 제 및 현탁화제를 사용하여 당업계에 공지된 기술에 따라 제조할 수 있다. 예를 들면, 각 성분을 식염수 또는 완충액에 용해시켜 주사용으로 제형화할 수 있다.
도 11은 약물의 일종인 honokiol을 마이크로캡슐의 내부에 탑재시키고, HeLa cell에 처리하여 약물 방출(drug release)를 확인한 실험결과이다. 도 11의 A는 HeLa cell의 TEM 이미지이며, B는 Honokiol의 구조이다. 도 11의 C는 viability 실험결과로서, 왼쪽에서부터 Control과 마이크로캡슐에 의한 cell death, 마이크로캡슐과 honokiol에 의한 cell death를 나타낸다. 도 11의 D는 trypan blue로 죽은 세포를 염색시킨 microscopic 이미지이다. 도 11의 C 및 D를 참조하면, 마이크로캡슐만으로도 HeLa cell을 죽일 수 있었으며, 다만 마이크로캡슐에 약물을 탑재하여 함께 처리를 하였을 때 cell death가 더 많이 나타난 결과를 확인할 수 있었다.
비경구투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동 결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸 렌글리콜, 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. 상기 약학적 조성물의 유효 투여량은 환자의 나이, 성별 체중에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 제1실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가지는 제1마이크로캡슐과 제n나노입자를 코어로 하는 제n자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 제n마이크로캡슐(단, n은 2 이상의 자연수)를 포함한다. 즉, 제1실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물에는 서로 다른 종류의 마이크로캡슐들이 포함된다.
각각의 마이크로캡슐은 어떠한 나노입자를 코어로 사용하는지에 따라 다음과 같은 효과가 있다.
MNP를 코어로 사용하는 경우 외부 자기장에 의해 원하는 위치로 선택적으로 마이크로캡슐을 이동시키는 것이 가능하며, 교류자기장이 인가됨에 따라 열을 발생시킨다. AuNP를 코어로 사용하는 경우 532nm 파장의 빛을 흡수해서 열을 발생시키는 광열효과를 가진다. CNT를 코어로 사용하는 경우 IR 빛을 흡수하여 열을 발생시키는 광열효과와 전기전도도를 가진다. QD을 코어로 사용하는 경우 빛 발광에 따라 암세포의 이미지를 검출하는 등의 효과를 가진다.
이러한 나노입자를 어떻게 조합하는지에 따라 여러가지 기능을 함께 기대할 수 있다. 예컨대, AuNP를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 제1마이크로캡슐과 MNP를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 제2마이크캡슐을 함께 포함하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물을 이용할 수 있다.
다음으로 제2실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물에 대해 살펴본다.
제2실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체 및 제n나노입자를 코어로 하는 제2자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가지는 형성된 마이크로캡슐을 포함한다. 제2실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물에 대한 설명 중 제1실시형태와 동일한 것에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.
제2실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1실시형태와 달리 하나의 마이크로캡슐이 여러 종류의 자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 형성된다는 점이다. 이 경우 제 2 실시형태가 제 1실시형태와 달리 하나의 마이크로캡슐이 항균성, Photothermal effect, conductivity, 자기장에서 활성을 조합에 따라 동시에 복합적으로 가질 수 있다는 효과가 있다. 특히, 나노입자 조합으로 인해 발생하는 빛에 의한 온도 증가 효과 향상은 기존 bio-diagnostic, therapeutic 장비를 그대로 사용할 수 있다는 장점을 가진다.
문제는 서로 다른 종류의 자가조립형 단백질 나노복합체로 하나의 마이크로캡슐을 제작할 경우, 그 나노복합체의 다양한 크기, 전하, 형태로 인해 쉘이 불안정해지는 문제가 있다. 예컨대, 마이크로캡슐의 내부의 클로로포름이 증발하면서 형태를 유지하지 못하고 집합체(aggregates)가 형성되거나, 터져버리는 문제가 발생한다.
따라서 본 발명에서는 쉘의 내부의 적재공간에 상 변화 물질(phase change material)을 넣어 그 문제를 해결한다. 즉, 마이크로캡슐의 내부의 상 변화 물질이 온도 변화에 따라 액체와 고체로 변화되며, 고체가 되었을 때 그 형태가 더 안정적으로 유지된다. 구체적으로 마이크로캡슐의 형성 시에는 상변화 물질이 액체 상태를 유지하고, 형성 직후 온도를 낮춤으로써 상변화 물질을 고체 상태가 되도록 하여 내부 클로로포름 증가로 인한 집합체 형성 문제나 터져버리는 문제를 막을 수 있다 . 이때, 상변화 물질로는 파라핀을 이용할 수 있다.
도 12는 AuNP를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체와 MNP를 코어로 하는 제2자가조립형 단백질 나노복합체를 그 비율을 변경해가며 다기능성 마이크로 캡슐을 제조한 뒤 자성을 측정한 것이다.
도 12에서는 각 비율대로 AuNP와 MNP를 혼합하여 water phase에 분산시켰고, 그 다음 클로로포름을 첨가하고 초음파 처리(sonication)를 통해 피커링 에멀전을 형성하였다. MNP가 포함된 모든 마이크로 캡슐은 자성을 보이는 것을 확인할 수 있었으며, MNP 양이 증가함에 따라 외부 자기장에 대한 반응성이 당연히 높아지는 것도 확인할 수 있었다.
도 13은 도 12에서 제조된 마이크로 캡슐에 대하여 532 nm laser를 조사하였을 때(2000 mW, 532 nm 녹색 레이저, 이격 거리 10cm)의 온도 변화 그래프이다.
도 13의 A 및 B는 대조군의 데이터(Control data)로 각 비율대로 혼합된 나노입자(도 12의 NPs in water phase)의 532 nm 빛에 의한 온도 변화 그래프이다. 도 13의 C 및 D는 각 비율대로 제작한 마이크로캡슐의 532 nm 빛에 의한 온도 변화 그래프이다. 도 13의 B 및 D에서 막대그래프가 initial rate를 나타내고, 꺾은선 그래프가 △T를 나타낸다.
도 13의 B를 참조하면, 532 nm 빛에 의한 온도 증가와 initial rate는 AuNP 양에 의존하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 금나노입자가 많이 존재할수록, 온도가 많이 증가하였고, initial rate도 증가하였다.
이에 비해 도 13의 D를 참조하면, 마이크로캡슐의 경우 모든 실시예에서 532nm 빛에 의한 온도 증가가 있음을 확인할 수 있다. 이는 마이크로캡슐의 형성과정에서 나노입자의 입자 밀도가 향상된 것에 기인한 것이다. 그런데 AuNP와 MNP를 혼합하여 제조된 마이크로캡슐의 경우, AuNP로만 제작된 마이크로캡슐에 비해 더 많은 열이 발생하였으며, initial rate도 증가하였다. 즉, 입자 밀도에 기인한 온도 증가보다 더 높은 온도증가를 나타낸 것이다. 또한, 도 12에서와 같이, MNP가 마이크로캡슐에 포함될 경우 외부 자기장으로 선택적 위치 이동이 가능하다는 장점이 있다. 자석에 의한 위치 이동이 가능하며, 동시에 시너지 효과에 의한 온도 증가를 위해 마이크로 캡슐에 혼합되는 AuNP와 MNP의 개수비는 9:1 내지 1:9로 혼합될 수 있다. 이때, AuNP와 MNP의 입자크기는 서로 비슷한 것이 이용된다.
다음으로 제3실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물에 대해 살펴본다.
제3실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 제1적재공간을 가지는 제1마이크로캡슐, 상기 제1적재공간에 수용되며, 제2나노입자를 코어로 하는 제2자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 제2적재공간을 가지는 제2마이크로캡슐을 포함한다. 즉, 제1마이크로캡슐의 지름이 제2마이크로캡슐의 지름보다 크다.
제3실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1실시형태 내지 제2실시형태와 달리 하나의 마이크로캡슐의 내부에 또 다른 마이크로캡슐이 포함된다는 것이다.
이때, 제1마이크로캡슐은 제1-1나노입자를 코어로 하는 제1-1자가조립형 단백질 나노복합체 내지 제1-n나노입자(단, n은 1 이상의 자연수)를 코어로 하는 제1-n자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 쉘이 형성될 수 있다. 예컨대, 제1마이크로캡슐이 AuNP만을 이용하여 쉘이 형성될수도 있고, 제2실시형태처럼 AuNP와 MNP 등이 혼합되어 쉘이 형성될수도 있다. 마찬가지로, 제2마이크로캡슐은 제2-1나노입자를 코어로 하는 제2-1자가조립형 단백질 나노복합체 내지 제2-m나노입자(단, m은 1 이상의 자연수)를 코어로 하는 제2-m자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 쉘이 형성될 수 있다.
한편, 제2마이크로캡슐은 제2-1나노입자를 코어로 하는 제2-1자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 형성되는 제2-1마이크로캡슐 내지 제2-l나노입자(단, l은 2 이상의 자연수)를 코어로 하는 제2-l자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 형성되는 제2-l마이크로캡슐을 포함하는 것도 가능하다. 제2실시형태를 여기에 응용하는 것도 가능할 것이다.
의약 분야에서는 어떠한 물질을 의약으로 이용할 것인지도 중요하지만, 의약물질을 정확한 양으로 투여하는 것도 매우 중요하며, 나아가 여러 종류의 의약물질을 이용하는 경우라면 각각의 양을 정확하게 조절하는 것도 매우 중요할 것이다. 또한, 때로는 시간을 달리하여 의약물질을 투여할 필요도 있다.
제3실시형태에 따른 다기능성 마이크로캡슐 조성물을 이용할 경우 이와 같은 요구를 만족시킬 수 있다. 예컨대, 제1마이크로캡슐 내에 서로 다른 종류의 의약물질을 포함하는 제2-1마이크로캡슐과 제2-2마이크로캡슐을 포함하고, 동일한 위치에서 그 의약물질을 배출할 수 있다. 또는 제2-1마이크로캡슐과 제2-2마이크로캡슐을 구성하는 나노입자를 다른 종류를 사용함으로써 의약물질이 배출되는 시점을 조절하는 것도 가능하다.
실시예 1: 제1실시형태의 다기능성 마이크로 캡슐의 제조
금나노입자를 코어로 하는 자가조립형 단백질 나노복합체를 얻기 위하여, 20 mM의 Mes(2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid) 완충용액(pH 6.5)에서, 1 mg/ml 농도의 알파-시뉴클레인과5Х1013 (5nm), 5.7Х1012 (10nm), 7Х1011 (20nm), 2Х 1011 (30 nm) particles/ml 농도의 시트르산으로 캡핑된 콜로이드성 금 나노입자(AuNP)를 1:4의 부피비로 혼합한 혼합물을 12 시간 동안 4 °C에서 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.
금나노 입자와 동일하게, 백금 나노입자, 은 나노입자, Q-dot을 이용하여 자가조립형 단백질 나노복합체를 얻었다. MNP의 경우에는 완충용액의 pH를 4.5에서 수행하였다. CNT의 경우에는 소수성을 가지는 CNT를 수상으로 분산시킨 후에 위의 단계를 수행하였다.
위에서 얻어진 자가조립형 나노복합체가 포함된 용액에 각각 1/10에 대응되는 클로로포름을 첨가한 후 샘플 튜브를 흔들어주어 크기가 큰 에멀젼을 형성한 후, 5초간 40 kHz 및 100 W 초음파를 처리하여 피커링 에멀젼을 형성하였다. 이때, 서로 다른 종류의 자가조립형 단백질 나노복합체는 서로 다른 곳에서 피커링 에멀전을 형성하였다.
마지막으로 각 종류에 따른 자가조립형 나노복합체에 의해 형성된 피커링 에멀전을 혼합하여 제1실시형태의 다기능성 마이크로 캡슐을 제조하였다.
실시예 2: 제2실시형태의 다기능성 마이크로 캡슐의 제조
금나노입자를 코어로 하는 자가조립형 단백질 나노복합체를 얻기 위하여, 20 mM의 Mes(2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid) 완충용액(pH 6.5)에서, 1 mg/ml 농도의 알파-시뉴클레인과5Х1013 (5nm), 5.7Х1012 (10nm), 7Х1011 (20nm), 2Х 1011 (30 nm) particles/ml 농도의 시트르산으로 캡핑된 콜로이드성 금 나노입자(AuNP)를 1:4의 부피비로 혼합한 혼합물을 12 시간 동안 4 °C에서 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.
금나노 입자와 동일하게, 백금 나노입자, 은 나노입자, Q-dot을 이용하여 자가조립형 단백질 나노복합체를 얻었다. MNP의 경우에는 완충용액의 pH를 4.5에서 수행하였다. CNT의 경우에는 소수성을 가지는 CNT를 수상으로 분산시킨 후에 위의 단계를 수행하였다.
위에서 얻어진 자가조립형 나노복합체가 포함된 용액을 혼합한다. 이때, 둘 이상의 종류의 자가조립형 나노복합체가 포함된 용액을 혼합하는 것이다. 서로 다른 종류의 자가조립형 나노복합체가 포함된 용액에 1/10에 대응되는 클로로포름을 첨가한 후 샘플 튜브를 흔들어주어 크기가 큰 에멀젼을 형성한 후, 5초간 40 kHz 및 100 W 초음파를 처리하여 피커링 에멀젼을 형성하였다. 이와 같은 과정으로 제2실시형태의 다기능성 마이크로 캡슐을 제조하였다.
실시예 3: 제3실시형태의 다기능성 마이크로 캡슐의 제조
제3실시형태의 다기능성 마이크로 캡슐의 마이크로캡슐을 제조하는 방법은 실시예 1 또는 실시예 2에 기재된 방법을 이용한다. 다만, 먼저 제1마이크로캡슐 내부에 포함될 제2마이크로캡슐을 제조한다.
제2마이크로캡슐은 제1마이크로캡슐에 포함될 수 있도록 충분히 작은 크기여야 한다. 이를 위해 도 14에서 보는 바와 같이, 제2마이크로캡슐을 제조하는 과정에서 제2피커링에멀전을 만들 때 포함되는 자가조립형 나노복합체의 농도를 조절하여 제2마이크로캡슐의 크기를 조절한다.
제2마이크로캡슐이 준비된 후 제1마이크로캡슐의 제조를 위하 제1자가조립형 나노복합체가 포함된 용액에 먼저 제2마이크로캡슐을 혼입하고, 그 후에 클로로폼을 첨가하여 제1마이크로캡슐을 형성한다. 제1마이크로캡슐이 형성되는 과정에서 분산되어 있던 제2마이크로캡슐이 제1마이크로캡슐의 내부에 적재됨으로써, 제3실시형태의 다기능성 마이크로 캡슐을 제조하였다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (14)

  1. 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가지는 제1마이크로캡슐과 제n나노입자를 코어로 하는 제n자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 제n마이크로캡슐(단, n은 2 이상의 자연수)를 포함하며,
    상기 제1 내지 n자가조립형 단백질 나노복합체의 자가조립형 단백질은 알파-시뉴클레인 돌연변이체로서, 상기 알파-시뉴클레인 돌연변이체는 상기 제1 내지 n자가조립형 단백질 나노복합체에서 외부로 노출된 C 말단이 N 말단보다 더 많은 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1나노입자 내지 제n나노입자는 금나노입자(AuNP), 은나노입자(AgNP), 탄소나노튜브(CNT), 양자점(QD) 및 자성나노입자(MNP)에서 선택되는 어느 하나의 나노입자인 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다기능성 마이크로캡슐 조성물은 제1마이크로캡슐 및 제2마이크로캡슐을 포함하고,
    상기 제1마이크로캡슐은 금나노입자(AuNP)를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 것이며, 제2마이크로캡슐은 자성나노입자(MNP)를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n마이크로캡슐 중 적어도 하나 이상의 표면에는 암표적용 항체가 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n마이크로캡슐 중 적어도 어느 하나는 MMP(Matrix Metalloproteinase) 효소에 의해 조각화 되어 내부 약물이 방출됨과 동시에, 마이크로캡슐의 조각이 외부에서 가해진 빛 또는 자기장에 의해 광열치료 효과를 발현함으로써 이중의 치료효과를 가지는 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 알파-시뉴클레이션 돌연변이체는 αSS9C 인 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물.
  7. 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체 내지 제n나노입자(단, n은 2 이상의 자연수)를 코어로 하는 제n자가조립형 단백질 나노복합체가 함께 포함되어 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 적재공간을 가지는 형성된 마이크로캡슐을 포함하고,
    상기 제1 내지 n자가조립형 단백질 나노복합체의 자가조립형 단백질은 알파-시뉴클레인 돌연변이체로서, 상기 알파-시뉴클레인 돌연변이체는 상기 제1 내지 n자가조립형 단백질 나노복합체에서 외부로 노출된 C 말단이 N 말단보다 더 많은 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로캡슐의 내부에는 상변화 물질이 적재되는 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로 캡슐 조성물.
  9. 제7항에 있어서,
    제1나노입자는 금나노입자(AuNP)이며, 제2나노입자는 자성나노입자(MNP)인 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로 캡슐 조성물.
  10. 제7항에 있어서,
    제1나노입자 및 제2나노입자의 개수비는 9:1 내지 1:9인 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로 캡슐 조성물.
  11. 제1나노입자를 코어로 하는 제1자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘 및 상기 쉘에 의해 형성되는 제1적재공간을 가지는 제1마이크로캡슐; 및
    상기 제1적재공간에 수용되며, 제2나노입자를 코어로 하는 제2자가조립형 단백질 나노복합체에 의해 형성된 쉘과 상기 쉘에 의해 형성되는 제2적재공간을 가지는 제2마이크로캡슐을 포함하며,
    상기 제1자가조립형 단백질 나노복합체 또는 제2자가조립형 단백질 나노복합체의 자가조립형 단백질은 알파-시뉴클레인 돌연변이체로서, 상기 알파-시뉴클레인 돌연변이체는 상기 제1자가조립형 단백질 나노복합체 또는 제2자가조립형 단백질 나노복합체에서 외부로 노출된 C 말단이 N 말단보다 더 많은 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1마이크로캡슐은 제1-1나노입자를 코어로 하는 제1-1자가조립형 단백질 나노복합체 내지 제1-n나노입자(단, n은 1 이상의 자연수)를 코어로 하는 제1-n자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 쉘이 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2마이크로캡슐은 제2-1나노입자를 코어로 하는 제2-1자가조립형 단백질 나노복합체 내지 제2-m나노입자(단, m은 1 이상의 자연수)를 코어로 하는 제2-m자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 쉘이 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2마이크로캡슐은 제2-1나노입자를 코어로 하는 제2-1자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 형성되는 제2-1마이크로캡슐 내지 제2-l나노입자(단, l은 2 이상의 자연수)를 코어로 하는 제2-l자가조립형 단백질 나노복합체를 이용하여 형성되는 제2-l마이크로캡슐을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 마이크로캡슐 조성물.
KR1020200116207A 2020-09-10 2020-09-10 다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법 KR102239512B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200116207A KR102239512B1 (ko) 2020-09-10 2020-09-10 다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법
PCT/KR2021/005694 WO2022055069A1 (ko) 2020-09-10 2021-05-07 다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200116207A KR102239512B1 (ko) 2020-09-10 2020-09-10 다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102239512B1 true KR102239512B1 (ko) 2021-04-12

Family

ID=75439663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200116207A KR102239512B1 (ko) 2020-09-10 2020-09-10 다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102239512B1 (ko)
WO (1) WO2022055069A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022055069A1 (ko) * 2020-09-10 2022-03-17 서울대학교산학협력단 다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110112481A (ko) * 2002-11-04 2011-10-12 오션 뉴트리션 캐나다 리미티드 다중 쉘을 갖는 마이크로캡슐 및 이의 제조 방법
KR20140117249A (ko) * 2013-03-22 2014-10-07 부산대학교 산학협력단 단백질 케이지의 제조방법 및 소수성 첨가제를 담지한 코어-쉘 구조의 고분자-단백질 입자의 in-situ 제조방법
KR20150103811A (ko) * 2014-03-04 2015-09-14 서울대학교산학협력단 PoP 나노구조체 및 이를 이용한 약물 전달 방법
KR20170042364A (ko) * 2006-06-05 2017-04-18 디에스엠 뉴트리셔널 프라덕츠 아게 개선된 쉘을 가지는 마이크로캡슐
KR20190013923A (ko) * 2016-06-02 2019-02-11 메디뮨 리미티드 알파-시누클레인에 대한 항체 및 이의 용도
KR20190098976A (ko) * 2016-12-22 2019-08-23 하. 룬드벡 아크티에셀스카브 타우 응집을 방지하기 위한 모노클로날 항-알파-시누클레인 항체
KR20200078174A (ko) * 2018-12-21 2020-07-01 서울대학교산학협력단 알파-시뉴클레인의 자가 결합을 이용한 마이크로캡슐, 마이크로캡슐의 제조 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102239512B1 (ko) * 2020-09-10 2021-04-12 서울대학교산학협력단 다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110112481A (ko) * 2002-11-04 2011-10-12 오션 뉴트리션 캐나다 리미티드 다중 쉘을 갖는 마이크로캡슐 및 이의 제조 방법
KR20170042364A (ko) * 2006-06-05 2017-04-18 디에스엠 뉴트리셔널 프라덕츠 아게 개선된 쉘을 가지는 마이크로캡슐
KR20140117249A (ko) * 2013-03-22 2014-10-07 부산대학교 산학협력단 단백질 케이지의 제조방법 및 소수성 첨가제를 담지한 코어-쉘 구조의 고분자-단백질 입자의 in-situ 제조방법
KR20150103811A (ko) * 2014-03-04 2015-09-14 서울대학교산학협력단 PoP 나노구조체 및 이를 이용한 약물 전달 방법
KR20190013923A (ko) * 2016-06-02 2019-02-11 메디뮨 리미티드 알파-시누클레인에 대한 항체 및 이의 용도
KR20190098976A (ko) * 2016-12-22 2019-08-23 하. 룬드벡 아크티에셀스카브 타우 응집을 방지하기 위한 모노클로날 항-알파-시누클레인 항체
KR20200078174A (ko) * 2018-12-21 2020-07-01 서울대학교산학협력단 알파-시뉴클레인의 자가 결합을 이용한 마이크로캡슐, 마이크로캡슐의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022055069A1 (ko) * 2020-09-10 2022-03-17 서울대학교산학협력단 다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022055069A1 (ko) 2022-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11684585B2 (en) Nanoscale coatings for encapsulation of biological entities
KR100241300B1 (ko) 활성물질의 조절된 방출성을 갖는 소포
Shen et al. Polyelectrolyte capsules packaging BSA gels for pH-controlled drug loading and release and their antitumor activity
Kulvietis et al. Transport of nanoparticles through the placental barrier
Attama et al. The use of solid lipid nanoparticles for sustained drug release
Liu et al. Silica nanoparticles as promising drug/gene delivery carriers and fluorescent nano-probes: recent advances
US20080199531A1 (en) Methods And Products For Delivering Biological Molecules To Cells Using Multicomponent Nanostructures
KR20070028478A (ko) 비응집성 코어/쉘 나노복합 입자
BRPI0615819A2 (pt) método de formulação de fármaco baseado no aumento da afinidade de agentes ativos para superfìcies de micropartìculas cristalinas
JP2009520026A (ja) 階層的クロモニック構造
JP6335281B2 (ja) 抗体コンジュゲートダブルエマルジョンナノカプセルおよびその調製方法
JP2009520102A (ja) 多層クロモニック構造体
KR102239512B1 (ko) 다중기능성 마이크로캡슐 조성물 및 그 제조방법
JPWO2009066548A1 (ja) 半導体ナノ粒子、それを用いた蛍光標識物質及び分子・細胞イメージング法
Tagit et al. Quantum dot encapsulation in virus-like particles with tuneable structural properties and low toxicity
Mengesha et al. Nanodiamonds for drug delivery systems
KR102138288B1 (ko) 알파-시뉴클레인의 자가 결합을 이용한 마이크로캡슐, 마이크로캡슐의 제조 방법
CN101961320A (zh) 布地奈德纳米结晶制剂及其制备方法
Munasinghe et al. Magnetic and quantum dot nanoparticles for drug delivery and diagnostic systems
JP5221126B2 (ja) 水溶性物質で表面修飾された微粒子の製造方法
DE102004017705A1 (de) Ferromagnetische Kohlenstoff-Nanoröhren, die Biomoleküle tragen, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung in Diagnose und Therapie
Hainfeld et al. Metallosomes
TWI483747B (zh) 口服式藥物載體及其製備方法
KR102110424B1 (ko) 산화 그래핀-리포좀 복합체 및 이를 포함하는 약물전달체
Prakash et al. History, introduction, and physiochemical properties of gold nanoparticles