KR102394596B1 - external stimulus insulin smart drug delivery system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 글루코스의 농도, pH, 온도 또는 파장 등의 외부 자극에 의해 자가 조절되는, 아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 인슐린을 포함하는 인슐린 약물 전달체에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 인슐린 약물 전달체는 바이오센서 또는 혈당 체크의 어려움 및 불편함이 없이 약물 방출을 쉽게 조절할 수 있다는 장점이 있다.The present invention provides an insulin drug delivery system comprising a polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with aminophenylboronic acid (APBA) and insulin, which is self-regulated by external stimuli such as glucose concentration, pH, temperature or wavelength In this regard, the insulin drug delivery system according to the present invention has the advantage of being able to easily control drug release without difficulty and inconvenience of biosensor or blood sugar check.

Description

외부에 반응하는 인슐린 스마트 약물전달체{external stimulus insulin smart drug delivery system}Insulin smart drug delivery system that responds to the outside {external stimulation insulin smart drug delivery system}

본 발명은 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(Polysilsesquoxane; POSS) 기반의 인슐린 약물전달체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 췌장 주변의 글루코스 농도, pH 변화에 대한 반응과 외부 파장 등에 따라 인슐린을 방출하여 글루코스 농도를 스스로 조절할 수 있는 인슐린 스마트 약물전달체에 관한 것이다.The present invention relates to a polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS)-based insulin drug delivery system. It relates to an insulin smart drug delivery system that can self-regulate.

당뇨병은 혈당 수준 조절 메커니즘의 실패로 인해 발생하는 대사성 질환군에 해당한다. 2014년을 기준으로, 전 세계적으로 3억 8700만명의 사람들이 당뇨병을 앓고 있었으며, 2035년까지 5억 9200만명으로 늘어날 것이라고 추산되고 있다. 당뇨병 환자에 대한 전통적인 치료법은 종종 정상 혈당을 유지하기 위해 혈당 모니터링 및 인슐린 주사를 필요로 한다. 그러나, 이러한 자가 투여는 통증 및 종종 부적절한 당 조절과 관련이 있다. 불충분한 당 조절은 사지 절단, 실명, 및 신부전을 포함한 당뇨병 합병증의 위험이 높다. 또한, 저혈당증은 행동 및 인지 장애, 발작, 의식 상실, 혼수상태, 뇌 손상, 또는 사망을 초래할 수 있다.Diabetes is a group of metabolic diseases caused by the failure of blood sugar level control mechanisms. As of 2014, 387 million people worldwide had diabetes, and it is estimated that this number will increase to 592 million by 2035. Traditional treatments for diabetics often require blood sugar monitoring and insulin injections to maintain normal blood sugar. However, such self-administration is associated with pain and often inadequate glycemic control. Inadequate glycemic control increases the risk of diabetic complications, including amputation, blindness, and kidney failure. Hypoglycemia can also result in behavioral and cognitive impairment, seizures, loss of consciousness, coma, brain damage, or death.

한편, 제1형 당뇨병에 있어서는 근본적인 치료방법은 아니지만 바이오센서를 이용하여 혈당을 체크하고, 당뇨환자가 직접 인슐린과 같은 혈당 강하제를 적정량 투여하는 것이 가장 최선의 치료법이다. 하지만 주사를 통한 투여방법은 급격히 혈당치가 감소하여 환자의 생명을 위협하는 등의 상황을 초래한다. 또한, 주사의 경우 고통을 수반하고 하루에 여러 번의 주사를 맞는 것은 환자의 순응도(compliance)에도 좋지 않다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 인슐린 투여 방법에 관한 연구가 국내외에서 활발히 이루어지고 있다. 대표적인 예로는 에어로졸 흡입(pulmonary delivery), 미세바늘(microneedles) 을 이용한 경피투여(transdermal delivery) 그리고 경구투여(oral delivery) 등이 있다. 하지만 이러한 방법들은 인슐린이 변성되거나, 투여과정에서 손실이 크고, 생체 이용률이 낮다는 문제점을 가지고 있다. 최근 자가조절 포도당 반응 인슐린 전달 시스템(self-regulated glucose-responsive insulin delivery system)은 한 번 투여시 장시간 지속적이며 자체적으로 혈당의 변화에 반응하며 약물을 방출하여 혈중 정상 당 농도를 유지시켜 줄 수 있다.On the other hand, although it is not a fundamental treatment method for type 1 diabetes, the best treatment is to check blood sugar using a biosensor and directly administer an appropriate amount of a blood sugar lowering agent such as insulin to the diabetic patient. However, the method of administration through injection causes a situation such as a sudden drop in blood sugar level, endangering the life of the patient. In addition, in the case of injection, it is painful, and it is not good for patient compliance to receive multiple injections per day. In order to solve this problem, studies on insulin administration methods are being actively conducted at home and abroad. Representative examples include aerosol inhalation (pulmonary delivery), transdermal delivery using microneedles, and oral delivery. However, these methods have problems in that insulin is denatured, loss is large in the course of administration, and bioavailability is low. Recently, a self-regulated glucose-responsive insulin delivery system can maintain a normal blood glucose concentration by releasing a drug in response to a change in blood sugar and self-responding to a change in blood sugar for a long time when administered once.

포도당 반응성 물질(glucose-responsive moieties)로는 Glucose oxidase(GOx), Phenylboronic acid(PBA), Glucose binding protein(GBP)이 대표적이다. 효소 및 단백질의 경우, 공기 중에 산화반응에 의한 손실 및 핸들링의 어려움이 존재하며, PBA 및 그 유도체는 화학 가역적 보로네이트(boronate group) 형성을 통해 cis-diol 화합물과 높은 친화성을 나타내어 PBA 기능화 물질에 포도당 민감성 약물 전달에 유망한 가능성을 부여한다. 그러나, PBA 는 pH 8.5 이상의 알칼리 조건에서만 형성된다는 것이 문제점이 있으며, 중성 상태에서도 안정적인 반응을 유도하기 위해 붕산그룹에 아미노기를 첨가하여 물 분자의 친핵성 공격으로부터 붕산-폴리올 결합을 보호하나, 붕산 그룹에 있는 아미노기 등의 작용기는 반응성이 높아 타기능성 물질 합성시 수율을 떨어뜨리는 문제점을 가지고 있다.Examples of glucose-responsive moieties include glucose oxidase (GOx), phenylboronic acid (PBA), and glucose binding protein (GBP). In the case of enzymes and proteins, there are difficulties in handling and loss due to oxidation in air, and PBA and its derivatives exhibit high affinity with cis-diol compounds through chemical reversible boronate group formation. It confers promising potential for glucose-sensitive drug delivery in However, there is a problem that PBA is formed only under alkaline conditions of pH 8.5 or higher, and in order to induce a stable reaction even in a neutral state, an amino group is added to the boric acid group to protect the boric acid-polyol bond from the nucleophilic attack of water molecules, but the boric acid group Functional groups, such as amino groups, have a problem of lowering the yield when synthesizing other functional materials due to their high reactivity.

한편, 특허문헌 1 은 PBA 로 기능화된 POSS 및 염료를 포함하는 하이브리드 나노 프로브를 개시하고 있으나, 체외분석에서 글루코스 존재에 따른 색 변화를 육안을 통해 글루코스의 확인이 이루어진다는 점에서 체내분석 및 정확성 측면에서 한계점을 가지고 있고, 단순히 글루코스의 센싱 역할에 그칠 뿐이어서, 글루코스의 존재에 따른 자발적 당 조절이나 정량적 조절이 힘들다는 한계점을 가지고 있다.On the other hand, Patent Document 1 discloses a hybrid nanoprobe comprising POSS functionalized with PBA and a dye. has a limitation in the glycemic control, and because it merely serves as a sensing role of glucose, it has a limitation in that spontaneous glucose control or quantitative control according to the presence of glucose is difficult.

(1) 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0024686호 (2019.03.08.)(1) Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0024686 (2019.03.08.)

이에, 상기와 같은 기존 기술의 문제점 및/또는 한계점을 극복하기 위하여, 본 발명은, 생리적 조건에서 나노기공을 포함하고, 하기 (i) 내지 (v) 를 이유로 미셀(micelles)의 핵심 부분으로 사용되는 POSS 무기물 분자를 보론산과 조립하여, 인체 pH 조건에서 포도당에 민감하게 반응하여 교환반응 방식으로 인슐린을 방출하는 POSS 를 포함하는 유무기 하이브리드 스마트 약물 전달체를 제공한다.Accordingly, in order to overcome the problems and/or limitations of the existing technology as described above, the present invention includes nanopores under physiological conditions, and is used as a core part of micelles for the following reasons (i) to (v). We provide an organic-inorganic hybrid smart drug delivery system containing POSS, which, by assembling inorganic molecules of POSS with boronic acid, reacts sensitively to glucose under human pH conditions and releases insulin in an exchange reaction manner.

(i) POSS 의 입방 구조는 3차원 구형태이며, 8개의 알킬그룹을 포함하여 유기용액에 용해되며, 유기물과의 합성 조립이 쉽다.(i) The cubic structure of POSS has a three-dimensional spherical shape, contains 8 alkyl groups, is dissolved in an organic solution, and it is easy to synthesize and assemble with organic substances.

(ⅱ) 페닐보로닉의 페닐그룹이 POSS의 입체 방해로 벤젠 그룹의 겹침을 최소화시키며, 3차원 구조인 포도당과 인슐린이 접근하기 쉽도록 넓은 공간을 부여해 교환반응이 빠르게 일어나며, 적은 양으로 높은 수율로 반응한다.(ii) The phenyl group of phenylboronic minimizes the overlap of benzene groups due to the steric hindrance of POSS. react in yield.

(ⅲ) 중성 상태에서 안정적인 붕산-폴리올 결합을 가능케한다.(iii) enables stable boric acid-polyol bonding in the neutral state.

(ⅳ) 단백질 인슐린 약제를 POSS가 로딩하여 물리 화학적인 안정성을 부여해 단백질 약물의 변성을 최소화시킨다.(iv) POSS loads the protein insulin drug to give physicochemical stability to minimize the denaturation of the protein drug.

(v) 소수성 약물의 로딩 효율이 높다.(v) The loading efficiency of hydrophobic drugs is high.

보다 구체적으로는, 인슐린이 로드된(insulin-loaded) 폴리실세스퀴옥산(Polysilsesquoxane; POSS)을 포함하는 글루코스에 반응하는 새로운 스마트 인슐린 전달체를 제공한다.More specifically, it provides a new smart insulin delivery system that responds to glucose including insulin-loaded polysilsesquoxane (POSS).

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 인슐린을 포함하는 인슐린 약물 전달체를 제공한다.According to one embodiment of the present invention, there is provided an insulin drug delivery system comprising polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with aminophenylboronic acid (APBA) and insulin.

일 측에 따르면, 글루코스의 농도, pH, 온도 또는 파장 등의 외부 자극에 의해 자가 조절되는 인슐린 약물 전달체를 통한 인슐린 방출 조절 방법으로서, 상기 인슐린 약물 전달체는, 아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 인슐린을 포함하는 인슐린 방출 조절 방법을 제공할 수 있다.According to one aspect, there is provided a method for controlling insulin release through an insulin drug carrier that is self-regulated by external stimuli such as glucose concentration, pH, temperature or wavelength, wherein the insulin drug carrier is functionalized with aminophenylboronic acid (APBA) A method for controlling insulin release comprising polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) and insulin can be provided.

일 측에 따르면, 아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 인슐린을 포함하는 인슐린 약물 전달체의 제조 방법에 있어서,According to one side, in the method for preparing an insulin drug carrier comprising polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with aminophenylboronic acid (APBA) and insulin,

a) 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 아미노페닐보론산(APBA)을 혼합하여 아미노페닐보론산으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS-APBA)를 합성하는 단계;a) synthesizing polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS-APBA) functionalized with aminophenylboronic acid by mixing polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) and aminophenylboronic acid (APBA);

b) 인슐린과 폴리에틸렌글리콜과 반응시켜 폴리에틸렌글리콜-인슐린(PEG-Insulin)을 제조하는 단계; 및b) reacting with insulin and polyethylene glycol to prepare polyethylene glycol-insulin (PEG-Insulin); and

c) 상기 POSS-APBA 를 PEG-Insulin 과 혼합하는 단계;c) mixing the POSS-APBA with PEG-Insulin;

를 포함하는, 인슐린 약물 전달체의 제조 방법을 제공한다.It provides a method for producing an insulin drug delivery system comprising a.

본 발명의 일 측면에 따른 인슐린 약물 전달체는 글루코스의 농도, pH, 온도 또는 파장 등의 외부 자극에 의해 자가 조절되는 특징이 있으므로, 기존 혈당 조절에 대한 단점(반복적인 혈당 체크의 번거로움 및 췌장 주위에 인슐린 주사 형태의 고통 수반 등)을 보완할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 낮은 글루코스 농도에서도 빠르게 인슐린을 방출하여 반응 민감성이 뛰어나며, 글루코스 농도가 증가함에 따라 인슐린 약물의 방출량도 증가하여, 인슐린 스마트 약물 전달체로서 기능성이 큰 장점을 가진다.Since the insulin drug delivery system according to an aspect of the present invention is characterized by self-regulation by external stimuli such as glucose concentration, pH, temperature or wavelength, there are disadvantages to the existing blood sugar control (the inconvenience of repeated blood sugar check and the pancreatic area). It can be expected to have an effect that can compensate for pain in the form of insulin injection). In addition, the insulin is rapidly released even at a low glucose concentration, and thus the response sensitivity is excellent. As the glucose concentration increases, the release amount of the insulin drug also increases, which has great functionality as an insulin smart drug delivery system.

아울러, APBA 를 POSS 에 결합하여, 다양한 pH 범위(pH 3 내지 10)에서 글루코스와의 결합을 통해 인슐린을 방출할 수 있는 특징을 보이며, 본 발명에 따른 인슐린 약물 전달체의 생체 적합성을 확인하고 상기 약물 전달체의 제조시 반응 메커니즘을 규명함으로써, 글루코스의 체내 분석이 가능함과 동시에, 글루코스 자가 조절 및 정량적 조절이 효과적으로 가능하다는 장점을 가진다.In addition, by binding APBA to POSS, it exhibits a characteristic of releasing insulin through binding to glucose in various pH ranges (pH 3 to 10), confirming the biocompatibility of the insulin drug delivery system according to the present invention, and confirming the drug By elucidating the reaction mechanism during the preparation of the delivery system, it has the advantage that glucose self-regulation and quantitative control can be effectively performed while at the same time being able to analyze the glucose in the body.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1(a) 는 POSS-APBA, PEG modified Insulin 및 POSS-APBA@Insulin 의 합성 방법을 나타낸 도면이다.
도 1(b) 는 POSS-APBA@Insulin 나노입자로부터 글루코스와 반응하고 인슐린을 방출하여 POSS-APBA@Glucose 나노입자가 생성되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2 는 POSS, APBA, POSS-APBA, POSS-APBA@Insulin modified nanoparticles(NPs,나노입자) 의 FT-IR spectra 를 나타낸 도면이다.
도 3 은 POSS-APBA@Insulin 입자의 글루코스-반응성 방출 실험결과(in vitro)를 나타낸 도면이다.
도 4(a) 는 pH 에 따른 제타 전위(zeta potential)의 변화를 나타내며, 도 4(b)는 제타 사이즈, 도 4(c) 는 Electro-Osmosis plot 을 나타낸다.
도 5 는 글루코스와의 반응 전(A)/후(B,C,D)의 POSS-APBA@Insulin NPs 의 크기 및 모양을 나타낸 도면이다.
도 6 은 HeLa, HDF 및 HUVE 세포에 대해 POSS-APBA 및 POSS-APBA@Insulin 을 처리한 경우의 cell viability, morphology, immunoblotting 결과를 나타낸 도면이다.
도 7 은 pH 별 글루코스 존재 여부에 따른 POSS-APBA@Insulin 의 Y Data 를 나타낸 도면이다.
도 8 은 인슐린, PEG-Insulin 및 POSS-APBA@Insulin 의 CD(circular dichroism spectroscopy) 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
Figure 1 (a) is a view showing the synthesis method of POSS-APBA, PEG-modified Insulin and POSS-APBA@Insulin.
FIG. 1(b) is a diagram illustrating a process in which POSS-APBA@Insulin nanoparticles are generated by reacting with glucose and releasing insulin from POSS-APBA@Insulin nanoparticles.
2 is a view showing FT-IR spectra of POSS, APBA, POSS-APBA, POSS-APBA@Insulin modified nanoparticles (NPs, nanoparticles).
3 is a view showing the results of a glucose-responsive release experiment (in vitro) of POSS-APBA@Insulin particles.
Fig. 4(a) shows the change of zeta potential according to pH, Fig. 4(b) shows the zeta size, and Fig. 4(c) shows the Electro-Osmosis plot.
5 is a view showing the size and shape of POSS-APBA@Insulin NPs before (A) / after (B, C, D) reaction with glucose.
6 is a diagram showing cell viability, morphology, and immunoblotting results when POSS-APBA and POSS-APBA@Insulin were treated with respect to HeLa, HDF and HUVE cells.
7 is a view showing Y Data of POSS-APBA@Insulin according to the presence or absence of glucose for each pH.
8 is a diagram showing circular dichroism spectroscopy (CD) spectra of insulin, PEG-Insulin, and POSS-APBA@Insulin.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be specifically described.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 인슐린을 포함하는 인슐린 약물 전달체를 제공한다.According to one embodiment of the present invention, there is provided an insulin drug delivery system comprising polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with aminophenylboronic acid (APBA) and insulin.

다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(Polyhedral oligomeric silsesquioxane; POSS)은 케이지(cage)형태의 분자(R8Si8O12)는 실리콘-산소 결합과 함께 꼭짓점 기(vertex group)(R: 수소, 알킬, 알켄, 아릴, 아릴렌 등)을 포함하며, 1 ~ 3 nm 의 크기를 갖는다. 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS)은 나노 물질로서 생체 인식 소자 물질을 쉽게 고정화시킬 수 있고, 높은 표면적에 의해 검출하고자 하는 물질과 반응하는 결합 부위의 수를 증가시킬 수 있다.Polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) is a cage-shaped molecule (R 8 Si 8 O 12 ) with a silicon-oxygen bond and a vertex group (R: hydrogen, alkyl, alkene, aryl, arylene, etc.) and has a size of 1 to 3 nm. Polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), as a nanomaterial, can easily immobilize a biometric device material, and can increase the number of binding sites reacting with a material to be detected due to its high surface area.

APBA 로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS)은, 본 명세서에서 "POSS-APBA" 로 표현될 수 있으며, 그 일례로서 하기 화학식 1 로 나타내는 것일 수 있다.Polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with APBA may be expressed as "POSS-APBA" in the present specification, and may be represented by the following Chemical Formula 1 as an example.

[화학식 1][Formula 1]

POSS-(CH2)n-APBA (n = 1 ~ 50)POSS-(CH 2 ) n -APBA (n = 1 to 50)

또한, 상기 화학식 1 에 있어서, n 의 길이를 조절하여 인슐린 약물 전달체로서 최적화된 구조를 제조할 수 있으며, 이 경우, 상기 n 은 1 내지 50 의 범위일 수 있으며, 구체적으로는 3 내지 30, 보다 구체적으로는 5 내지 15 일 수 있다.In addition, in Formula 1, an optimized structure as an insulin drug carrier can be prepared by adjusting the length of n, and in this case, n may be in the range of 1 to 50, specifically 3 to 30, more Specifically, it may be 5 to 15 days.

아울러, APBA 로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS)은 대표적으로 그 일례로서 하기 화학식 2 로 나타내는 것일 수 있다.In addition, polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with APBA may be typically represented by the following Chemical Formula 2 as an example.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112021093074718-pat00001
Figure 112021093074718-pat00001

한편, 상기 APBA 로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS)은 [2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸]-헵타이소부틸로 치환된 POSS 와 APBA 를 반응시켜 제조된 것일 수 있으며, POSS-APBA 는 무기 나노 물질인 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS)과 유기 물질인 3-아미노페닐보론산(APBA)를 반응시켜 만들어진 유·무기 하이브리드 물질로서, 기계적 강도나 열적 안정성 등의 물성이 우수한 특징을 가진다.On the other hand, the polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with APBA may be prepared by reacting POSS substituted with [2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl]-heptisobutyl with APBA. POSS-APBA is an organic/inorganic hybrid material made by reacting polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), an inorganic nanomaterial, and 3-aminophenylboronic acid (APBA), an organic material. It has excellent physical properties.

본 발명에 일 실시예에 따른 인슐린 약물 전달체는, 코어와 쉘을 포함하는 형태의 구조를 가질 수 있으며, 보다 구체적으로는 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS)을 포함하는 코어와 아미노페닐보론산(APBA) 및 인슐린을 포함하는 쉘로 이루어질 수 있다.Insulin drug delivery system according to an embodiment of the present invention may have a structure including a core and a shell, and more specifically, a core including polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) and aminophenylboronic acid (APBA) and a shell comprising insulin.

또한, 본 발명의 일 측에 따른 인슐린 약물 전달체는 POSS-APBA@Insulin 의 구조를 가지고, 글루코스의 존재 하에 인슐린을 방출하고 글루코스와 결합할 수 있으며, 구체적으로, POSS-APBA@Insulin 에 포함된 APBA 는 글루코스와 반응하고, 결합하고 있던 인슐린을 방출하게 되는, 인슐린 및 글루코스가 교환되는 반응이 일어날 수 있다. 나아가, 이러한 POSS-APBA@Insulin 은 글루코스의 농도에 따라 반응률이 달라지며, 농도가 증가할수록 그에 정비례하여 방출되는 인슐린 양도 증가한다. 이에 따라, 체내 분석에서, 글루코스의 검출 뿐만 아니라 글루코스와의 결합 및 인슐린 방출을 통한 당뇨병의 관리를 효과적으로 처리할 수 있다.In addition, the insulin drug delivery system according to one aspect of the present invention has a structure of POSS-APBA@Insulin, and can release insulin and bind to glucose in the presence of glucose, and specifically, APBA contained in POSS-APBA@Insulin reacts with glucose and releases the insulin it was bound to, a reaction in which insulin and glucose are exchanged can occur. Furthermore, the POSS-APBA@Insulin has a different reaction rate depending on the concentration of glucose, and as the concentration increases, the amount of insulin released increases in direct proportion to it. Accordingly, in the in vivo assay, not only the detection of glucose but also the management of diabetes through binding to glucose and release of insulin can be effectively handled.

본 발명의 일 실시예에 따라, 글루코스의 농도, pH, 온도 또는 파장 등의 외부 자극에 의해 자가 조절되는 인슐린 약물 전달체를 통한 인슐린 방출 조절 방법으로서, 상기 인슐린 약물 전달체는, 아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 인슐린을 포함하는 인슐린 방출 조절 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for controlling insulin release through an insulin drug carrier that is self-regulated by external stimuli such as glucose concentration, pH, temperature or wavelength, wherein the insulin drug carrier comprises aminophenylboronic acid (APBA). ) provides a method for controlling insulin release comprising a polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with (POSS) and insulin.

특히, 상기 인슐린 방출 조절 방법으로서 사용되는 인슐린 약물 전달체는 pH 3 내지 10 의 범위에서 글루코스와의 결합을 통해 인슐린을 방출하는 특성을 나타낸다.In particular, the insulin drug delivery system used as the method for controlling insulin release exhibits a property of releasing insulin through binding to glucose in a pH range of 3 to 10.

이와 같이, 본원 발명의 일 실시예에 따른 인슐린 방출 조절 방법은 POSS-APBA@Insulin 을 포함하는 인슐린 약물 전달체가 글루코스 농도 뿐만 아니라, pH, 온도 또는 파장 등의 외부 자극에 의해 반응이 조절될 수 있는바, 당뇨병 환자들에게 있어 혈당 조절을 보다 효과적으로 실시할 수 있다는 점에서 장점이 있으며, 각 조건들의 변화에 따른 POSS-APBA@Insulin 의 변화는 이하 실시예에서 상술한다.As such, in the method for controlling insulin release according to an embodiment of the present invention, the response of the insulin drug carrier including POSS-APBA@Insulin can be controlled by external stimuli such as pH, temperature or wavelength as well as glucose concentration. Bar, there is an advantage in that it is possible to more effectively control blood sugar in diabetic patients, and the change of POSS-APBA@Insulin according to the change of each condition will be described in detail in Examples below.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 인슐린을 포함하는 인슐린 약물 전달체의 제조 방법에 있어서,On the other hand, according to an embodiment of the present invention, in the method for preparing an insulin drug delivery system comprising polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with aminophenylboronic acid (APBA) and insulin,

a) 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 아미노페닐보론산(APBA)을 혼합하여 아미노페닐보론산으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS-APBA)를 합성하는 단계;a) synthesizing polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS-APBA) functionalized with aminophenylboronic acid by mixing polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) and aminophenylboronic acid (APBA);

b) 인슐린과 폴리에틸렌글리콜과 반응시켜 폴리에틸렌글리콜-인슐린(PEG-Insulin)을 제조하는 단계; 및b) reacting with insulin and polyethylene glycol to prepare polyethylene glycol-insulin (PEG-Insulin); and

c) 상기 POSS-APBA 를 PEG-Insulin 과 혼합하는 단계;c) mixing the POSS-APBA with PEG-Insulin;

를 포함하는, 인슐린 약물 전달체의 제조 방법을 제공한다.It provides a method for producing an insulin drug delivery system comprising a.

상기 단계 a) 는 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 아미노페닐보론산(APBA)을 유기용매에 혼합하고, 히드라진 일수화물 및 암모니아 용액을 넣어 아미노페닐보론산으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS-APBA)를 합성하는 것일 수 있다.In step a), polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) and aminophenylboronic acid (APBA) are mixed in an organic solvent, and polyhedral oligomeric silses functionalized with aminophenylboronic acid by adding hydrazine monohydrate and ammonia solution It may be to synthesize quioxane (POSS-APBA).

여기서, 상기 단계 a) 에서 사용되는 유기용매는 그 일례로서, 테트라히드로퓨란(THF)을 들 수 있으며, 또한, 상기 단계 a) 에서 합성되는 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS-APBA)은 [2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸]-헵타이소부틸로 치환된 POSS 와 아미노페닐보론산(APBA)을 반응시켜 합성될 수 있다.Here, as an example of the organic solvent used in step a), tetrahydrofuran (THF) may be mentioned, and the functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS-APBA) synthesized in step a). Silver can be synthesized by reacting POSS substituted with [2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl]-heptisobutyl with aminophenylboronic acid (APBA).

한편, 폴리에틸렌글리콜-인슐린(PEG-Insulin)을 제조하는 상기 단계 b) 는 인슐린을 염산(HCl)에 용해하고, 디메틸설폭사이드(DMSO)에서 폴리에틸렌글리콜과 반응시켜, 폴리에틸렌글리콜-인슐린(PEG-Insulin)을 제조하는 것일 수 있다.On the other hand, in step b) of preparing polyethylene glycol-insulin (PEG-Insulin), insulin is dissolved in hydrochloric acid (HCl) and reacted with polyethylene glycol in dimethyl sulfoxide (DMSO), polyethylene glycol-insulin (PEG-Insulin) ) may be manufactured.

이 경우, 상기 폴리에틸렌글리콜은 인슐린의 α체인(α나선)과 β체인(β시트)에 직접 결합하여 폴리에틸렌글리콜-인슐린(PEG-Insulin)을 형성할 수 있다.In this case, the polyethylene glycol may be directly bonded to the α chain (α helix) and the β chain (β sheet) of insulin to form polyethylene glycol-insulin (PEG-Insulin).

나아가, 상기 단계 a) 에서 제조된 POSS-APBA 와 상기 단계 b) 에서 제조된 PEG-Insulin 을 혼합시(상기 단계 c)), Na(CN)BH3 와 같은 촉매를 첨가하여 혼합시킬 수 있다.Furthermore, when mixing the POSS-APBA prepared in step a) and the PEG-Insulin prepared in step b) (step c)), a catalyst such as Na(CN)BH 3 may be added and mixed.

한편, 상기 단계 c) 에서 POSS-APBA 및 PEG-Insulin 를 혼합하는 경우, 상기 POSS-APBA 와 PEG-Insulin 은 1:1 로 반응하여 POSS-APBA@Insulin 을 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 POSS-APBA@Insulin 은 글루코스와 APBA 가 반응하여 인슐린을 방출하게 되어, 결과적으로 체내 글루코스 조절이 가능하게 되는 것이므로, 상기 POSS-APBA 및 PEG-Insulin 의 반응을 조절함으로써, POSS-APBA@Insulin 의 형성을 조절하고, 최종적으로 체내 글루코스의 자가 조절을 용이하게 할 수 있다는 장점이 있다.Meanwhile, when POSS-APBA and PEG-Insulin are mixed in step c), the POSS-APBA and PEG-Insulin may react in a 1:1 ratio to form POSS-APBA@Insulin. The thus formed POSS-APBA@Insulin reacts with glucose and APBA to release insulin, and as a result, glucose control in the body becomes possible. By controlling the reaction of POSS-APBA and PEG-Insulin, It has the advantage of regulating the formation of insulin and finally facilitating the self-regulation of glucose in the body.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for the purpose of description only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms.

어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, a description described in one embodiment may be applied to another embodiment, and a detailed description in the overlapping range will be omitted.

- 실시예- Examples

1. 실험의 실시1. Conduct of experiment

(1) POSS-APBA 의 합성(1) Synthesis of POSS-APBA

[2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸]-헵타이소부틸로 치환된 POSS(Polysilsesquoxane) 10 mg, APBA(3-AminoPhenyl Boronic Acid) 1.67 mg 을 THF 용매 8 ml에 넣은 후, oil bath 에서 50℃, 3시간 교반하여 homogeneous 용액화하였다.[2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl]-heptaisobutyl-substituted POSS (Polysilsesquoxane) 10 mg and APBA (3-AminoPhenyl Boronic Acid) 1.67 mg were placed in 8 ml of THF solvent, and then an oil bath At 50 °C, stirred for 3 hours to make a homogeneous solution.

이후, 히드라진 일수화물(hydrazine monohydrate)과 암모니아 용액(ammonia solution)을 각각 50μL 천천히 첨가하고, 1 시간 동안 더 반응시킨 후 상온에서 냉각시켰다.Thereafter, 50 μL of each of hydrazine monohydrate and ammonia solution were slowly added, and the reaction was further carried out for 1 hour, followed by cooling at room temperature.

마지막으로, 합성한 POSS-APBA 용액의 THF 용매를 제거하고, 파우더 상태로 만들기 위해 진공오븐에서 45℃ 로 24시간 건조시켰다. 제조된 POSS-APBA 파우더는 데시케이터에서 상온 보관하였다.Finally, the THF solvent of the synthesized POSS-APBA solution was removed and dried at 45° C. in a vacuum oven for 24 hours to make a powder state. The prepared POSS-APBA powder was stored at room temperature in a desiccator.

개략적인 합성 과정에 대해서는 도 1(a) 에 나타내었다.The schematic synthesis process is shown in Fig. 1(a).

(2) PEG-Insulin 의 합성(2) Synthesis of PEG-Insulin

인슐린에 다이올을 형성시키기 위해서 인슐린 8mg 과 PEG 100mg 을 DMSO 10ml 에 녹인 후 DMSO 에 시아노보로하이드라이드 나트륨(Na(CN)BH3) 촉매 0.1 내지 0.2% 를 넣고 1 시간 동안 교반을 진행한 뒤 상온에서 한시간 동안 안정화시켜, PEG-Insulin 을 제조하였다.To form diol in insulin, 8 mg of insulin and 100 mg of PEG were dissolved in 10 ml of DMSO, 0.1 to 0.2% of sodium cyanoborohydride (Na(CN)BH 3 ) catalyst was added to DMSO, followed by stirring for 1 hour. By stabilizing at room temperature for one hour, PEG-Insulin was prepared.

개략적인 제조 방법에 대해서는 도 1(a) 에 나타낸다.A schematic manufacturing method is shown in Fig. 1(a).

(3) POSS-APBA-Insulin 의 제조(3) Preparation of POSS-APBA-Insulin

미리 합성된 POSS-APBA 파우더 11 mg 과 PEG-Insulin 용액을 2시간 동안 교반한 뒤 30 분동안 안정화시켰다. 안정화 과정이 끝난 후, 투석을 통해 용액의 용매인 DMSO 를 증류수로 바꾸고, 안정화시킨 용액을 MWCO(100-500D)인 투석 튜브에 옮겨 담은 뒤 튜브를 증류수로 채워진 수조에 담가 투석을 진행하였다. 이 때, 투석의 효율성을 높이기 위해 수조 내의 증류수를 10분, 20분, 30분, 1시간, 3시간, 6시간, 12시간, 24시간마다 새 증류수로 교체하였다. 마지막으로 투석이 끝나면 POSS-APBA-Insulin 용액을 3℃ 조건으로 냉장 보관하였다(도 1(a)).11 mg of pre-synthesized POSS-APBA powder and PEG-Insulin solution were stirred for 2 hours and then stabilized for 30 minutes. After the stabilization process was completed, DMSO, the solvent of the solution, was changed to distilled water through dialysis, and the stabilized solution was transferred to a dialysis tube of MWCO (100-500D), and then the tube was immersed in a water bath filled with distilled water to proceed with dialysis. At this time, in order to increase the efficiency of dialysis, the distilled water in the water tank was replaced with fresh distilled water every 10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, 1 hour, 3 hours, 6 hours, 12 hours, and 24 hours. Finally, after dialysis was completed, the POSS-APBA-Insulin solution was refrigerated at 3° C. (FIG. 1(a)).

(5) 인슐린 릴리징(Insulin releasing)(5) Insulin releasing

체외 인슐린 방출 연구를 진행하였으며, 우선적으로 실험 조건을 체내 환경과 유사하게 만들기 위해 PBS 400 ml 를 oil bath 에서 36.5 도로 우선적으로 예열하였으며, 이후, 냉장 보관한 POSS-APBA-Insulin 용액 40 ml 를 MWCO 8000 dialysis tube 에 담아주고 상온에서 안정화하였다. 체내 환경과 유사하게 맞춘 bath 내 PBS 용액에 dialysis tube 를 담가 실험을 진행하였다. 당을 넣지 않은 non-glucose 상태에서 1 시간동안 10분에 한번씩 1.5 ml 를 채취하여 총 6번 채취하였다. 이 후, 당을 400 mg, 600 mg, 800 mg 만큼 PBS 에 첨가해 PBS 의 당 농도를 1 mg/ml, 1.25 mg/ml, 2 mg/ml 처럼 여러 당농도 조건으로 만들어 각각 당농도 조건에서도 1 시간동안 10분에 한번씩 1.5 ml 채취하여 각기 다른 당농도에 대한 인슐린 방출량을 비교하였다. 이 때, 모든 1.5 ml 채취 시에는 용액의 양과 농도를 일정하게 하기 위해 채취한 만큼 동일한 당농도의 용액을 1.5 ml 씩 PBS 에 첨가하여 실험조건을 완벽하게 유지하여 인슐린 방출 실험을 진행하였다. 이렇게 채취한 인슐린 방출 샘플은 UV-vis 기기를 이용하여 200-700 nm 파장 범위에서 측정한 뒤 275 nm 파장의 흡광도를 분석하여 인슐린의 방출량을 확인하였다.An extracorporeal insulin release study was conducted, and 400 ml of PBS was preferentially preheated to 36.5 degrees in an oil bath to make the experimental conditions similar to the in vivo environment. It was placed in a dialysis tube and stabilized at room temperature. The experiment was carried out by immersing the dialysis tube in a PBS solution in a bath that is similar to the body environment. In the non-glucose state without added sugar, 1.5 ml was collected once every 10 minutes for 1 hour, and a total of 6 samples were collected. After that, 400 mg, 600 mg, and 800 mg of sugar were added to PBS to set the sugar concentration in PBS to various sugar concentration conditions such as 1 mg/ml, 1.25 mg/ml, and 2 mg/ml, so that even under each sugar concentration condition, 1 Insulin release amount was compared for different glucose concentrations by collecting 1.5 ml once every 10 minutes for a period of time. At this time, when collecting all 1.5 ml, in order to keep the amount and concentration of the solution constant, 1.5 ml of the same sugar concentration solution was added to PBS at a time to maintain the experimental conditions perfectly, and an insulin release experiment was carried out. The insulin release sample thus collected was measured in a wavelength range of 200-700 nm using a UV-vis device, and then the absorbance at a wavelength of 275 nm was analyzed to determine the amount of insulin released.

(6) POSS-APBA 및 POSS-APBA@Insulin 의 세포독성(Cell cytotoxicity) 실험(6) Cell cytotoxicity test of POSS-APBA and POSS-APBA@Insulin

약물 전달 시스템을 세포에 적용하기 위하여, HeLa, HDF(human dermal fibroblast) 및 HUVE(human umbilical vein endothelial) 세포를 이용하여, POSS-APBA 및 POSS-APBA@Insulin 나노입자의 세포독성 실험을 수행하였으며, HeLa, HDF 및 HUVE 세포에 대하여, 24시간동안 다양한 농도의 POSS-APBA 및 POSS-APBA@Insulin 을 처리하여 그 결과를 나타내었다(도 6).In order to apply the drug delivery system to the cells, using HeLa, human dermal fibroblast (HDF) and human umbilical vein endothelial (HUVE) cells, cytotoxicity experiments of POSS-APBA and POSS-APBA@Insulin nanoparticles were performed. HeLa, HDF and HUVE cells were treated with various concentrations of POSS-APBA and POSS-APBA@Insulin for 24 hours, and the results were shown ( FIG. 6 ).

2. 분석 및 결과2. Analysis and Results

(1) 샘플의 합성 결정 및 구조 분석(1) Synthetic crystallization and structural analysis of samples

샘플의 합성 결정 및 구조 분석을 위해 Fourier-transform infrared spectroscopy(FT-IR, A Perkin ElmerSpectrum II)에서 푸리에 변환 적외선(FT-IR) 스펙트럼 분석을 수행하였다.Fourier-transform infrared (FT-IR) spectral analysis was performed in Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR, A Perkin ElmerSpectrum II) for synthetic crystallization and structural analysis of the sample.

시료 준비는 KBr 방법으로 수행되었으며, 샘플링은 KBr 분말과 시료를 약 100:1 로 혼합하고 마노 유발로 샘플이 잘 분산되도록 혼합한 후 펠렛 몰드 키트를 이용하여 압력을 가하여 펠렛을 제작하여 샘플링하였다. 샘플은 4000 ~ 400 cm-1 범위에서 분석하여 POSS 고유의 Si-O-Si 결합 피크와 APBA 고유의 아민 피크 및 보로닉기 피크를 확인한 후, POSS-APBA 합성 입증을 위해 합성한 POSS-APBA 작용기 피크의 변화를 비교 및 확인하였다.Sample preparation was performed by the KBr method, and sampling was performed by mixing KBr powder and the sample in an approximately 100:1 ratio, mixing the sample with an agate mortar so that the sample was well dispersed, and then applying pressure using a pellet mold kit to prepare pellets and sampled. The sample was analyzed in the range of 4000 ~ 400 cm -1 to confirm the Si-O-Si bonding peak unique to POSS, the amine peak and the boronic group peak unique to APBA, and then the POSS-APBA functional group peak synthesized to verify the POSS-APBA synthesis. was compared and confirmed.

이에 대한 분석 결과는 하기 도 2 에 나타내었다.The analysis result for this is shown in FIG. 2 below.

도 2(a) 의 FT-IR 스펙트럼에서, 1000-1300 cm-1 에서의 피크는 Si-O-Si 의 스트레칭 모드를 나타내며, POSS 의 특징적인 피크로 여겨진다. 1240 cm-1 에서의 POSS 피크, 또는 C-N 스트레치 피크는 에폭사이드의 C-O 스트레칭 진동 때문이며, POSS-APBA 스펙트럼에서의 피크 강도는 POSS 의 스펙트럼에서의 강도보다 약하다. POSS-APBA 스펙트럼에서 1470 cm-1 의 새로운 피크는 APBA 의 C-N-C, C-N 스트레칭, C-C 스트레칭(페닐고리), 및 B-O 스트레칭 때문이며, POSS 에서는 이러한 피크가 존재하지 않는다. 3350 cm-1 에서의 밴드는 POSS-APBA 의 2차 아민의 N-H 스트레칭 때문이다.In the FT-IR spectrum of Fig. 2(a), the peak at 1000-1300 cm -1 represents the stretching mode of Si-O-Si and is considered a characteristic peak of POSS. The POSS peak or CN stretch peak at 1240 cm -1 is due to the CO stretching vibration of the epoxide, and the peak intensity in the POSS-APBA spectrum is weaker than the intensity in the spectrum of POSS. The new peak at 1470 cm -1 in the POSS-APBA spectrum is due to the CNC, CN stretching, CC stretching (phenyl ring), and BO stretching of APBA, and this peak does not exist in POSS. The band at 3350 cm -1 is due to the NH stretching of the secondary amine of POSS-APBA.

또한, POSS-APBA 스펙트럼에서의 3300 cm-1 에서의 O-H 스트레칭으로 발생하는 광범위한 피크는 에폭사이드 고리 열림(ring opening) 때문이다. POSS-APBA@Insulin 에서의 α체인 단백질 인슐린의 존재는, 특징적인 단백질 흡수 밴드 피크, 펩타이드기의 C=O 스트레칭 진동에 의한 Amide I(약 1660cm-1 에 위치), 및 C-N 스트레칭 진동에 따른 N-H 벤딩(bending)에 의한 Amide II 밴드(약 1546 cm-1 에 위치)를 보여준다(도 2(b) 참조). 글루코스 첨가 후 인슐린이 탈락되면서 인슐린의 Amide I, II 피크(약 1660, 1544 cm-1)가 사라지는 것을 확인할 수 있으며, 글루코스와 결합 후 POSS-APBA 와 유사한 피크를 보이지만, 글루코스의 강한 C-O 진동 피크가 1035 cm-1 에서 확인된다. 따라서 새로운 POSS-APBA-Glucose 가 형성됨을 확인할 수 있다.In addition, the broad peak generated by OH stretching at 3300 cm -1 in the POSS-APBA spectrum is due to the epoxide ring opening. The presence of the α-chain protein insulin in POSS-APBA@Insulin was characterized by the characteristic protein absorption band peak, Amide I (at about 1660 cm −1 ) by C = O stretching vibration of the peptide group, and NH according to the CN stretching vibration It shows an Amide II band (located at about 1546 cm −1 ) by bending (see FIG. 2(b) ). It can be seen that the amino acid I and II peaks (about 1660, 1544 cm -1 ) of insulin disappear as insulin is removed after the addition of glucose. It is confirmed at 1035 cm -1 . Therefore, it can be confirmed that a new POSS-APBA-Glucose is formed.

(2) 인슐린 릴리징(releasing) 실험 분석(2) Insulin releasing (releasing) experiment analysis

상기 '(5) 인슐린 릴리징(releasing)' 에 기재된 방법과 같이 실험 후, 인슐린 릴리징 kinetics 의 확인을 위해 POSS-APBA@Insulin modified 입자를 PBS buffer(pH 7.5, 37 ℃)에 인큐베이팅 하였다. 도 3(d)에 나타낸 바와 같이, 1mg/ml(1g/L, 100mg/dl)은 정상혈당 농도를 보이며, 전형적인 당뇨병의 당농도는 2mg/ml 이상을 보인다.After the experiment as in the method described in '(5) Insulin releasing' , POSS-APBA@Insulin modified particles were incubated in PBS buffer (pH 7.5, 37 ℃) to confirm the insulin releasing kinetics. As shown in Fig. 3(d), 1 mg/ml (1 g/L, 100 mg/dl) shows a normoglycemic concentration, and typical diabetes has a glucose concentration of 2 mg/ml or more.

도 3(a) 및 (c)는 1시간 간격으로 농도 차이를 주면서 인슐린 방출 거동을 확인한 결과를 나타낸다. 높은 농도의 글루코스 뿐만 아니라 1mg/ml의 낮은 농도에도 약물 방출이 일어남을 알 수 있다.3 (a) and (c) show the results of confirming the insulin release behavior while giving a concentration difference at 1 hour intervals. It can be seen that drug release occurs not only at a high concentration of glucose but also at a low concentration of 1 mg/ml.

한편, POSS-APBA@Insulin 은 당이 주입되지 않은 경우, 인슐린이 방출되지 않으며, 당이 주입된 후 10 분 안에 인슐린이 방출되는 거동을 보이고, 주입 후 30 분이 지나면 안정적인 평형을 나타내는 등 빠른 반응 거동을 보인다. 이는 POSS의 bulky 특성의 영향으로 당이 반응 분자인 보로닉산 방향으로 다가갈 수 있는 공간을 넓히는데 기여했다고 생각된다.On the other hand, POSS-APBA@Insulin exhibits fast response behavior such as no insulin release when no sugar is injected, insulin release within 10 minutes after sugar injection, and stable equilibrium after 30 minutes after injection. looks like This is thought to have contributed to widening the space through which sugar can approach the reactive molecule, boronic acid, under the influence of the bulky property of POSS.

도 3(b) 는 당 농도에 따른 인슐린 약물의 방출량을 나타낸 것으로서, y = 185.83x + 30.89 로 정비례하는 것을 확인하였으며, R2 값은 0.9792 로 1 에 근접한 값을 보인다. 이와 같은 결과는 POSS-APBA@Insulin 이 스마트 약물 전달체로서의 가능성이 큰 물질로 활용이 가능함을 나타낸다.3(b) shows the release amount of the insulin drug according to the sugar concentration, and it was confirmed that y = 185.83x + 30.89 is directly proportional, and the R 2 value is 0.9792, which is close to 1. These results indicate that POSS-APBA@Insulin can be used as a material with great potential as a smart drug delivery system.

(3) pH 에 따른 특성 변화 분석(3) Characteristic change analysis according to pH

도 4(a) 및 하기 표 1 에 나타낸 바와 같이, POSS-APBA 의 제타 전위(Zeta Potential) 값은 pH 값이 3.1 에서 10.0 으로 증가함에 따라 8.23 mV 에서 -64.97 mV 로 음성화가 크게 증가하였다. 낮은 pH 에서 양성화된 APBA 의 표면은 pH 3.7 부근의 등전점(isoelectric point, Ip)을 지나 탈양성자화 되면서 표면의 페닐보론산 그룹이 음전화로 변경된다. 이후 중성상태(pH 7.4)에서 제타 전위는 -40.69 mV 로 높은 콜로이드 분산 안정성(the stability of colloidal dispersions)을 나타낸다. 이런 현상은 POSS-APBA@Insulin 나노입자에서도 같은 경향을 보임을 확인할 수 있다. POSS-APBA@Insulin 나노입자는 pH 3.1 에서 pH 10.0 으로 증가하면서 31.44 mV 에서 -73.14 mV 로 감소한다. 이는 POSS-APBA 보다 큰 값의 차이를 나타내며, 더 높은 콜로이드 안정성을 나타냄을 알 수 있다. POSS-APBA@Insulin 나노입자의 등전점은 pH 4.6 이며 중성상태에서 -58.42 mV 값을 나타낸다. 일반적으로 PBA pKA 8.6 이하에서는 trigonal -B(OH)2 를 가지지만, 그 이상에서는 tetrahedral -B(OH)3 를 가지며, 폴리올 분자와 안정적인 복합체를 만든다고 알려져있다. PBA 단독으로 생리학적 pH 에서는 제어 방출 시스템에 사용하기 어렵다. 이를 해결하기 위해 본원 발명에서 제조된 APBA 와 POSS-APBA@Insulin 나노입자는 중성 상태에서 높은 분산 상태를 나타내며, 보론산과 안정적인 음전하를 띄므로 글루코스와의 선택적 결합을 안정적으로 할 수 있어서 빠른 반응을 가능케한다고 생각된다.As shown in Fig. 4(a) and Table 1 below, the zeta potential value of POSS-APBA significantly increased from 8.23 mV to -64.97 mV as the pH value increased from 3.1 to 10.0. The surface of APBA protonated at low pH is deprotonated past the isoelectric point (Ip) near pH 3.7, and the phenylboronic acid group on the surface is changed to negative conversion. Thereafter, in a neutral state (pH 7.4), the zeta potential is -40.69 mV, indicating the high stability of colloidal dispersions. It can be confirmed that this phenomenon also shows the same trend in POSS-APBA@Insulin nanoparticles. POSS-APBA@Insulin nanoparticles decreased from 31.44 mV to -73.14 mV with an increase from pH 3.1 to pH 10.0. It can be seen that it represents a difference in value greater than that of POSS-APBA, and exhibits higher colloidal stability. The isoelectric point of the POSS-APBA@Insulin nanoparticles is pH 4.6 and shows a value of -58.42 mV in a neutral state. In general, PBA pKA 8.6 or lower has trigonal -B(OH) 2 , but above PBA pKA has tetrahedral -B(OH) 3 , and is known to form a stable complex with polyol molecules. PBA alone is difficult to use in controlled release systems at physiological pH. To solve this problem, the APBA and POSS-APBA@Insulin nanoparticles prepared in the present invention exhibit a high dispersion state in a neutral state, and have a stable negative charge with boronic acid, so they can stably selectively bind to glucose, enabling a fast reaction. I think to do it.

Figure 112021093074718-pat00002
Figure 112021093074718-pat00002

도 4(b) 는 POSS-APBA 나노입자와 POSS-APBA@Insulin 나노입자, POSS-APBA@glucose 나노입자의 pH 3.0, 7.5, 10.0 에 따른 입자들의 Zeta size 변화를 보여주고 있다. POSS-APBA 는 중성상태에서 큰 입자사이즈를 가지지만 POSS-APBA@Insulin 은 pH 가 증가하면서 오히려 입자사이즈가 작아진다.Figure 4(b) shows the Zeta size change of the particles according to pH 3.0, 7.5, 10.0 of the POSS-APBA nanoparticles, POSS-APBA@Insulin nanoparticles, and POSS-APBA@glucose nanoparticles. POSS-APBA has a large particle size in the neutral state, but POSS-APBA@Insulin has a smaller particle size as the pH increases.

이런 현상은 POSS-APBA@glucose 에서도 같은 경향과 사이즈를 보이며, 이는 보론산이 포도당이나 인슐린과의 diol 결합으로 pH 3, 7, 10 에서 모두 높은 분산 안전성(±30mV 이상)을 가지면서 보이는 현상이라고 생각된다.This phenomenon also shows the same trend and size in POSS-APBA@glucose, which is thought to be a phenomenon seen while boronic acid has high dispersion stability (more than ±30mV) at pH 3, 7, and 10 due to diol binding with glucose or insulin. do.

도 4(c) 는 POSS-APBA 와 POSS-APBA@Insulin 의 pH 변화에 따른 Electro-Osmosis plot 을 나타낸다. 현탁액에 전압을 걸어주면 입자는 전위차에 의해 속도를 갖고 움직이게 된다. pH 가 증가하면서 POSS-APBA 는 10배 이상의 모빌리티가 향상되고, POSS-APBA@Insulin 은 대략 2배 이상의 모빌리티가 향상되는 것을 확인할 수 있다.Figure 4(c) shows the Electro-Osmosis plot according to the pH change of POSS-APBA and POSS-APBA@Insulin. When a voltage is applied to the suspension, the particles move with speed due to the potential difference. As the pH increases, it can be seen that the mobility of POSS-APBA is improved by 10 times or more, and in POSS-APBA@Insulin, mobility is improved by about 2 times or more.

(4) POSS-APBA 및 POSS-APBA@Insulin 의 세포독성(Cell cytotoxicity) 실험 결과(4) Cell cytotoxicity test results of POSS-APBA and POSS-APBA@Insulin

도 6 (a), (b) 및 (c) 에 나타낸 바와 같이, HeLa, HDF 및 HUVE 세포를 이용한 POSS-APBA 및 POSS-APBA@Insulin 나노입자의 세포독성 실험 수행 결과, POSS-APBA 및 POSS-APBA@Insulin 나노입자는 640 ㎍/ml 농도까지 독성을 나타내지 않는 것을 확인하였다. 또한, 도 6(d) 에 나타낸 바와 같이, 640 ㎍/ml 농도까지는 모폴로지의 변화도 없는 것으로 확인되었다.As shown in Fig. 6 (a), (b) and (c), POSS-APBA and POSS-APBA@Insulin nanoparticles using HeLa, HDF and HUVE cells were subjected to cytotoxicity experiments, POSS-APBA and POSS- It was confirmed that APBA@Insulin nanoparticles did not show toxicity up to a concentration of 640 μg/ml. In addition, as shown in FIG. 6(d), it was confirmed that there was no change in morphology up to a concentration of 640 μg/ml.

나아가, 세포내 세포 사멸 신호를 확인할 때, 절단된 caspase 3 및 caspase 9 는, HeLa 세포, HDF 세포 및 HUVE 세포에서, 640 ㎍/ml 농도의 POSS-APBA 및 POSS-APBA@Insulin 에 의해 증가되지 않는 것을 확인하였다(도 6(e)).Furthermore, when confirming intracellular apoptosis signals, cleaved caspase 3 and caspase 9 were not increased by POSS-APBA and POSS-APBA@Insulin at a concentration of 640 μg/ml in HeLa cells, HDF cells and HUVE cells. was confirmed (Fig. 6(e)).

이러한 결과는 POSS-APBA 및 POSS-APBA@Insulin 나노입자는 세포에 적용할 수 있음(생체적합성)을 나타내는 결과이다.These results indicate that POSS-APBA and POSS-APBA@Insulin nanoparticles can be applied to cells (biocompatibility).

(5) POSS-APBA 및 POSS-APBA@Insulin 제조에 따른 인슐린 활성 분석(5) Insulin activity analysis according to the preparation of POSS-APBA and POSS-APBA@Insulin

나노입자 제조시 인슐린의 원래 구조를 유지하는 것이 무엇보다 중요하기 때문에, 원편광 이색성 분광법(circular dichroism spectroscopy; CD)을 이용하여 PEG-Insulin 과 POSS-APBA@Insulin 나노입자의 2차 구조를 연구하였으며, PEG-Insulin 및 POSS-APBA@Insulin 나노입자에서 인슐린의 특징인, α-체인(α-나선) 및 β-체인(β-시트) 2차 구조의 존재를 확인하였다. 그리고, 인슐린의 2차 구조가 변성되지 않고 활성이 유지되었음을 검증하였다(도 8).Since it is most important to maintain the original structure of insulin in the preparation of nanoparticles, the secondary structure of PEG-Insulin and POSS-APBA@Insulin nanoparticles was studied using circular dichroism spectroscopy (CD). and the existence of α-chain (α-helix) and β-chain (β-sheet) secondary structures, characteristic of insulin, were confirmed in PEG-Insulin and POSS-APBA@Insulin nanoparticles. And, it was verified that the secondary structure of insulin was not denatured and the activity was maintained (FIG. 8).

도 8 은 인슐린, PEG-Insulin 및 POSS-APBA@Insulin 의 CD 스펙트럼을 나타내며, 인슐린의 2차 구조를 분석하는 도 8 의 적색선(red line)은 α-체인 및 β-체인 피크를 보인다. 이는 대조군으로 사용되는 인슐린의 활성을 나타낸다. 청색선(blue line) 및 녹색선(green line)은 모두 인슐린 2차 구조의 특징적인 피크를 나타내며 상기 선들의 전체적인 모양은 인슐린의 적색선과 매우 유사하다. 이는 PEG-Insulin 및 POSS-APBA@Insulin 제조시, 인슐린의 2차 구조가 변성되지 않는 것을 암시하며, 나노 입자 제조 이후에도 인슐린의 활성이 유지되는 것을 의미한다.8 shows the CD spectra of insulin, PEG-Insulin and POSS-APBA@Insulin, and the red line of FIG. 8 analyzing the secondary structure of insulin shows α-chain and β-chain peaks. This indicates the activity of insulin used as a control. Both the blue line and the green line indicate characteristic peaks of the insulin secondary structure, and the overall shape of the lines is very similar to the red line of insulin. This suggests that the secondary structure of insulin is not denatured during the preparation of PEG-Insulin and POSS-APBA@Insulin, and that the activity of insulin is maintained even after the preparation of nanoparticles.

하기 표 2 는 인슐린의 2차 구조에서 α-체인, β-체인 및 랜덤 코일의 조성(%) 을 나타내며, α-체인, β-체인 및 랜덤 코일의 조성은 모두 매우 비슷한 것을 확인할 수 있다. 이는 PEG 또는 POSS-APBA 결합시 인슐린의 2차 구조가 변성되지 않음을 나타내는 증거이며, 결과적으로 PEG-Insulin 또는 POSS-APBA@Insulin 제조시에, 인슐린의 2차 구조는 영향을 받지 않고 활성 또한 유지된다는 것을 나타낸다.Table 2 below shows the compositions (%) of α-chain, β-chain, and random coil in the secondary structure of insulin, and it can be seen that the compositions of α-chain, β-chain and random coil are all very similar. This is evidence indicating that the secondary structure of insulin is not denatured upon binding to PEG or POSS-APBA. As a result, when PEG-Insulin or POSS-APBA@Insulin is prepared, the secondary structure of insulin is not affected and activity is also maintained. indicates that it will be

Human InsulinHuman Insulin PEG-InsulinPEG-Insulin POSS-APBA@InsulinPOSS-APBA@Insulin % Helix% Helix 29.129.1 27.127.1 27.627.6 % Beta% Beta 16.516.5 16.516.5 23.723.7 % Turn% Turn 23.823.8 23.323.3 20.520.5 % Random% Random 30.530.5 33.133.1 28.128.1 % Total% Total 100100 100100 100100

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (16)

아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 인슐린을 1:1 분자비로 포함하고,
상기 아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS)은 하기 화학식 2 로 나타내는 것인, 인슐린 약물 전달체.
[화학식 2]
Figure 112022041206517-pat00012

(R = 탄소수 1 내지 50 을 갖는 알킬기)
A polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with aminophenylboronic acid (APBA) and insulin in a 1:1 molecular ratio,
The polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with aminophenylboronic acid (APBA) is represented by the following Chemical Formula 2, Insulin drug delivery system.
[Formula 2]
Figure 112022041206517-pat00012

(R = an alkyl group having 1 to 50 carbon atoms)
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS)은 [2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸]-헵타이소부틸로 치환된 POSS인, 인슐린 약물 전달체.
The method of claim 1,
wherein the polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) is POSS substituted with [2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl]-heptisobutyl.
제1항에 있어서,
상기 인슐린 약물 전달체는, 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS)을 포함하는 코어와 아미노페닐보론산(APBA) 및 인슐린을 포함하는 쉘로 이루어지는, 인슐린 약물 전달체.
According to claim 1,
The insulin drug carrier comprises a core comprising polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) and a shell comprising aminophenylboronic acid (APBA) and insulin.
제1항에 있어서,
상기 인슐린 약물 전달체는, 글루코스 존재 하에, 인슐린을 방출하고, 글루코스와 결합하는 것을 특징으로 하는, 인슐린 약물 전달체.
The method of claim 1,
The insulin drug carrier, characterized in that in the presence of glucose, releasing insulin and binding to glucose, the insulin drug carrier.
삭제delete 외부 자극에 의해 자가 조절되는 제1항에 기재된 인슐린 약물 전달체를 통한 인간을 제외한 동물의 인슐린 방출 조절 방법으로서,
상기 인슐린 약물 전달체는, 아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 인슐린을 1:1 분자비로 포함하고,
상기 아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS)은 하기 화학식 2 로 나타내는 것인, 인슐린 방출 조절 방법.
[화학식 2]
Figure 112022041206517-pat00013

(R = 탄소수 1 내지 50 을 갖는 알킬기)
A method for controlling the release of insulin in animals other than humans through the insulin drug delivery system according to claim 1, which is self-regulated by an external stimulus, the method comprising:
The insulin drug delivery system includes polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with aminophenylboronic acid (APBA) and insulin in a 1:1 molecular ratio,
The polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with aminophenylboronic acid (APBA) is represented by the following Chemical Formula 2, a method for controlling insulin release.
[Formula 2]
Figure 112022041206517-pat00013

(R = an alkyl group having 1 to 50 carbon atoms)
제7항에 있어서,
상기 외부 자극은 글루코스의 농도, pH, 온도 및 파장으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 자극을 포함하는, 인슐린 방출 조절 방법.
8. The method of claim 7,
The method for controlling insulin release, wherein the external stimulus comprises one or more stimuli selected from the group consisting of concentration, pH, temperature and wavelength of glucose.
제7항에 있어서,
상기 인슐린 약물 전달체는 pH 3 내지 10 의 범위에서 글루코스와의 결합을 통해 인슐린을 방출하는, 인슐린 방출 조절 방법.
8. The method of claim 7,
The method for controlling insulin release, wherein the insulin drug carrier releases insulin through binding to glucose in a pH range of 3 to 10.
아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 인슐린을 1:1 분자비로 포함하는 제1항에 기재된 인슐린 약물 전달체의 제조 방법에 있어서,
a) 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 아미노페닐보론산(APBA)을 혼합하여 아미노페닐보론산으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS-APBA)를 합성하는 단계;
b) 인슐린과 폴리에틸렌글리콜과 반응시켜 폴리에틸렌글리콜-인슐린(PEG-Insulin)을 제조하는 단계; 및
c) 상기 POSS-APBA 를 PEG-Insulin 과 혼합하는 단계;
를 포함하고,
상기 아미노페닐보론산(APBA)으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS)은 하기 화학식 2 로 나타내는 것인, 인슐린 약물 전달체의 제조 방법.
[화학식 2]
Figure 112022041206517-pat00014

(R = 탄소수 1 내지 50 을 갖는 알킬기)
In the method for preparing the insulin drug delivery system according to claim 1, comprising the polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with aminophenylboronic acid (APBA) and insulin in a 1:1 molecular ratio,
a) synthesizing polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS-APBA) functionalized with aminophenylboronic acid by mixing polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) and aminophenylboronic acid (APBA);
b) reacting with insulin and polyethylene glycol to prepare polyethylene glycol-insulin (PEG-Insulin); and
c) mixing the POSS-APBA with PEG-Insulin;
including,
The polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) functionalized with aminophenylboronic acid (APBA) is represented by the following Chemical Formula 2, a method for producing an insulin drug delivery system.
[Formula 2]
Figure 112022041206517-pat00014

(R = an alkyl group having 1 to 50 carbon atoms)
제10항에 있어서,
상기 단계 a) 는 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 및 아미노페닐보론산(APBA)을 유기용매에 혼합하고, 히드라진 일수화물 및 암모니아 용액을 넣어 아미노페닐보론산으로 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS-APBA)를 합성하는 것인, 인슐린 약물 전달체의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
In step a), polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) and aminophenylboronic acid (APBA) are mixed in an organic solvent, and polyhedral oligomeric silses functionalized with aminophenylboronic acid by adding hydrazine monohydrate and ammonia solution A method of synthesizing quioxane (POSS-APBA), a method for producing an insulin drug delivery system.
제10항에 있어서,
상기 단계 a) 는 [2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸]-헵타이소부틸로 치환된 POSS 와 아미노페닐보론산(APBA)을 반응시켜 상기 기능화된 다면체 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS-APBA)를 합성하는 것인, 인슐린 약물 전달체의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
In step a), the functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxane ( POSS-APBA) is synthesized, the method for producing an insulin drug delivery system.
제10항에 있어서,
상기 단계 b) 는 인슐린을 염산(HCl)에 용해하고, 디메틸설폭사이드(DMSO)에서 폴리에틸렌글리콜과 반응시켜 폴리에틸렌글리콜-인슐린(PEG-Insulin)을 제조하는 것인, 인슐린 약물 전달체의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
In step b), insulin is dissolved in hydrochloric acid (HCl) and reacted with polyethylene glycol in dimethyl sulfoxide (DMSO) to prepare polyethylene glycol-insulin (PEG-Insulin).
제10항에 있어서,
상기 단계 b) 에서, 폴리에틸렌글리콜이 인슐린의 α체인 및 β체인에 부착하는 것을 특징으로 하는, 인슐린 약물 전달체의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
In step b), the method for producing an insulin drug delivery system, characterized in that the polyethylene glycol is attached to the α chain and the β chain of insulin.
제10항에 있어서,
상기 단계 c) 에서, POSS-APBA 와 PEG-Insulin 은 혼합되어 1:1 의 분자비로 반응하는 것인, 인슐린 약물 전달체의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
In step c), POSS-APBA and PEG-Insulin are mixed and reacted in a molecular ratio of 1:1.
제10항에 있어서,
상기 단계 a) 에서 사용되는 유기용매는 테트라히드로퓨란(THF)이고,
상기 단계 c) 는, Na(CN)BH3 촉매의 존재 하에 POSS-APBA 와 PEG-Insulin 이 혼합되는 것인, 인슐린 약물 전달체의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
The organic solvent used in step a) is tetrahydrofuran (THF),
In step c), POSS-APBA and PEG-Insulin are mixed in the presence of a Na(CN)BH 3 catalyst.
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