KR102473102B1 - Core-shell Structured Nanoparticles Conjugated with Immune Adjuvants and use thereof - Google Patents

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Abstract

면역애주번트가 접합된 코어-쉘 구조의 나노입자 및 이의 용도에 관한 것으로, 일 양상에 따른 면역애주번트가 접합된 나노입자는 면역세포의 활성을 증진시키므로 비가역적 전기천공법과 병용될 경우 항종양 면역 반응을 촉진시키는 시너지 효과가 나타나는 바, 항암면역치료법으로서 탁월한 효과가 있을 것으로 기대된다. 또한, 철-아연 산화물/금 구조의 나노입자는 자기공명영상장치 및 컴퓨터단층촬영 장치를 통해 영상화가 가능하므로 생체이미징을 위한 조영제로도 사용될 수 있다. It relates to nanoparticles of a core-shell structure conjugated with an immunoadjuvant and uses thereof. In one aspect, the nanoparticles conjugated with an immunoadjuvant enhance the activity of immune cells, so when used in combination with irreversible electroporation, anti-tumor As a synergistic effect of promoting the immune response appears, it is expected to have an excellent effect as an anti-cancer immunotherapy. In addition, since the nanoparticles having an iron-zinc oxide/gold structure can be imaged through a magnetic resonance imaging device and a computed tomography device, they can also be used as a contrast agent for living body imaging.

Description

면역애주번트가 접합된 코어-쉘 구조의 나노입자 및 이의 용도 {Core-shell Structured Nanoparticles Conjugated with Immune Adjuvants and use thereof}Core-shell Structured Nanoparticles Conjugated with Immune Adjuvants and use thereof {Core-shell Structured Nanoparticles Conjugated with Immune Adjuvants and use thereof}

면역애주번트가 접합된 코어-쉘 구조의 나노입자 및 이의 용도에 관한 것이다.It relates to immunoadjuvant-conjugated core-shell nanoparticles and uses thereof.

면역치료는 인체의 면역체계를 활성화하여 암세포를 표적화하고 사멸시킬 수 있기 때문에 최근 각광받고 있다. 항암치료는 수술, 항암제, 방사선 등의 요법이 주류였지만, 최근 제 4세대 치료법인 면역항암치료가 주목받고 있다. 현재까지 사이토카인 치료, 면역관문억제제 치료, 키메라 항원 수용체 T-세포(CAR-T)치료, 암 백신을 포함하는 다양한 형태의 암 면역치료가 임상에서 긍정적인 효과를 보이고 있다.Immunotherapy has recently been in the limelight because it can activate the body's immune system to target and kill cancer cells. Anticancer treatment has been the mainstream of surgery, anticancer drugs, radiation, etc., but recently, immunotherapy, a fourth-generation treatment, is attracting attention. To date, various forms of cancer immunotherapy, including cytokine therapy, immune checkpoint inhibitor therapy, chimeric antigen receptor T-cell (CAR-T) therapy, and cancer vaccines, have shown positive effects in clinical practice.

하지만, 현재 대부분의 면역 치료제들은 고가의 치료비용, 개개인간의 효능 차이, 사이토카인 방출 증후군과 같은 면역독성 문제점 때문에 임상 적용에 있어 한계를 가지고 있다. 상기 언급된 면역항암요법 전략 중에서, 암 백신 전략은 많은 장점을 가지고 있다. 암 항원을 봉입한 암 백신은 기존의 면역 항암치료제와 같이 비특이적인 면역반응을 유도하기보다는 암에 대항하는 항원 특이적 면역반응을 일으키기 때문에 장점을 가진다. 또한, 암 백신은 장기 면역 기억 효과가 있기 때문에 암의 재발을 막는 효과가 있다. 하지만 환자 종양의 이질성은 암 특이적 항원의 개발을 어렵게 하고 암세포 백신은 제조가 어렵고 적절한 투여 용량을 결정하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서 생체 내에서 종양-관련 항원(tumor-associated antigens)을 효과적으로 발생시킬 수 있는 치료 전략이 필요하다.However, most of the current immunotherapeutic agents have limitations in clinical application due to immunotoxicity problems such as expensive treatment costs, differences in efficacy between individuals, and cytokine release syndrome. Among the immunotherapy strategies mentioned above, cancer vaccine strategies have many advantages. A cancer vaccine encapsulated with a cancer antigen has an advantage because it induces an antigen-specific immune response against cancer rather than inducing a non-specific immune response like conventional anticancer immunotherapies. In addition, since cancer vaccines have a long-term immune memory effect, they are effective in preventing cancer recurrence. However, the heterogeneity of patient tumors makes it difficult to develop cancer-specific antigens, and cancer cell vaccines are difficult to manufacture and difficult to determine an appropriate dose. Therefore, there is a need for a treatment strategy capable of effectively generating tumor-associated antigens in vivo.

최근 광열치료, 광역학치료, 방사선 치료와 같은 종양 절제술이 종양-관련 항원을 효과적으로 발생하여 항암 면역 반응을 유도할 수 있다는 연구결과가 보고되고 있다. 하지만, 빛을 이용하여 면역반응을 유도하는 방법의 경우 광원을 몸속 깊숙이 자리 잡은 종양부위로 전달하기 어려워 임상에서 적용하는 데 한계가 있다. 또한 방사선과 열을 이용한 치료는 치료부위 주변의 혈관 및 림프절에 손상을 입혀 종양-관련 항원을 통한 항암 면역 반응의 효과가 저해될 수 있는 문제점이 있다.Recently, research results have been reported that tumor resection such as photothermal therapy, photodynamic therapy, and radiation therapy can induce anticancer immune responses by effectively generating tumor-associated antigens. However, in the case of a method of inducing an immune response using light, it is difficult to deliver a light source to a tumor site located deep in the body, so there is a limit to clinical application. In addition, treatment using radiation and heat damages blood vessels and lymph nodes around the treatment site, which may inhibit the effect of anticancer immune response through tumor-associated antigens.

비가역적 전기천공법(irreversible electroporation)은 종양 내로 짧은 시간 동안 고전압을 전달하는 전극을 이용하여 세포막에 구멍을 내어 암세포를 괴사시키는 새로운 중재적 치료법이다. 특히 주요 혈관/림프절 구조물 또는 인접한 기관에 근접하여 치료가 불가능하거나 부적합한 환자에서 혈관/림프절 손상 없이 치료가 가능하고 치료부위가 국한되지 않아 효과적인 국소 치료법으로 기대되는 신의료 기술로 이를 이용한 암 치료법들이 연구되고 있으나(한국등록특허 10-1780269), 면역증강 나노입자를 사용하여 비가역적 전기천공법에 의해 괴사된 암세포들에서 발생된 종양-관련 항원을 이용하여 항암 면역반응을 유도하는 항암 면역요법에 대한 연구는 전무하다.Irreversible electroporation is a new interventional treatment that necrosis cancer cells by making holes in the cell membrane using an electrode that delivers high voltage for a short period of time into the tumor. In particular, it is a new medical technology that is expected to be an effective local treatment because it can be treated without damage to blood vessels / lymph nodes and the treatment area is not limited to patients who are unable or unsuitable for treatment due to proximity to major blood vessel / lymph node structures or adjacent organs. (Korean Registered Patent No. 10-1780269), anti-cancer immunotherapy that induces an anti-cancer immune response using tumor-related antigens generated from cancer cells necrotic by irreversible electroporation using immune-enhancing nanoparticles there is no research

일 양상은 자성 나노입자; 상기 자성 나노입자의 표면에 형성된 이산화규소를 포함하는 제 1 층; 및 상기 제 1 층의 표면에 형성된 금을 포함하는 제 2 층을 포함하는 다층 구조의 나노입자를 제공하는 것이다.One aspect relates to magnetic nanoparticles; A first layer containing silicon dioxide formed on the surface of the magnetic nanoparticles; and a second layer containing gold formed on the surface of the first layer to provide a multi-layered nanoparticle.

다른 양상은 자성 나노입자; 상기 자성 나노입자의 표면에 형성된 이산화규소를 포함하는 제 1 층; 및 상기 제 1 층의 표면에 형성된 금을 포함하는 제 2 층을 포함하는 다층 구조의 나노입자 또는 상기 제 2층의 표면에 형성된 고분자 층을 더 포함하는 다층 구조의 나노입자; 및 약물을 포함하는 약물 전달체로서, 상기 약물은 다층 구조의 나노입자의 내부에 봉입되거나, 상기 다층 구조의 나노입자의 고분자 층에 결합되는 것인 약물 전달체를 제공하는 것이다.Another aspect is magnetic nanoparticles; A first layer containing silicon dioxide formed on the surface of the magnetic nanoparticles; and a multi-layered nanoparticle comprising a gold-containing second layer formed on the surface of the first layer or a multi-layered nanoparticle further comprising a polymer layer formed on the surface of the second layer; and a drug, wherein the drug is encapsulated inside the multi-layered nanoparticles or bound to a polymer layer of the multi-layered nanoparticles.

또 다른 양상은 자성 나노입자; 상기 자성 나노입자의 표면에 형성된 이산화규소를 포함하는 제 1 층; 및 상기 제 1 층의 표면에 형성된 금을 포함하는 제 2 층을 포함하는 다층 구조의 나노입자를 포함하는 조영제로서, 상기 조영제는 자기공명영상 (Magnetic Resonance Imaging; MRI), X-ray, 또는 컴퓨터단층촬영 (Computed Tomography; CT)에 이용되는 것인 조영제를 제공하는 것이다. Another aspect relates to magnetic nanoparticles; A first layer containing silicon dioxide formed on the surface of the magnetic nanoparticles; and a gold-containing second layer formed on the surface of the first layer as a contrast agent comprising nanoparticles having a multi-layer structure, wherein the contrast medium is magnetic resonance imaging (MRI), X-ray, or computer. It is to provide a contrast agent that is used in computed tomography (CT).

또 다른 양상은 자성 나노입자; 상기 자성 나노입자의 표면에 형성된 이산화규소를 포함하는 제 1 층; 상기 제 1 층의 표면에 형성된 금을 포함하는 제 2 층; 및 상기 제 2층의 표면에 형성된 고분자 층을 포함하는 다층 구조의 나노입자; 및 상기 고분자에 결합된 면역애주번트를 포함하는 항암보조제를 제공하는 것이다.Another aspect relates to magnetic nanoparticles; A first layer containing silicon dioxide formed on the surface of the magnetic nanoparticles; a second layer containing gold formed on a surface of the first layer; and a multi-layered nanoparticle comprising a polymer layer formed on the surface of the second layer; And to provide an anticancer adjuvant comprising an immunoadjuvant bound to the polymer.

일 양상은 자성 나노입자; 상기 자성 나노입자의 표면에 형성된 이산화규소를 포함하는 제 1 층; 및 상기 제 1 층의 표면에 형성된 금을 포함하는 제 2 층을 포함하는 다층 구조의 나노입자를 제공한다.One aspect relates to magnetic nanoparticles; A first layer containing silicon dioxide formed on the surface of the magnetic nanoparticles; and a second layer containing gold formed on the surface of the first layer.

용어 "다층 구조"는 복수의 층을 갖는 구조로 "코어/쉘 (core-shell) 구조"를 포함하는 의미일 수 있다. 용어 "쉘(shell)"은 용어 "껍질", "껍질층"과 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 다층 구조의 나노입자는 구형(sphericla), 삼각형(triangular), 입방체(cubic), 육각형(hexagonal), 타원형(oval), 나선형(helical), 및 다공형(porous)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 본 발명의 효과가 유지되는 범위 내에서의 다층 구조는 모두 포함할 수 있다. The term "multilayer structure" may mean a structure having a plurality of layers and including a "core-shell structure". The term “shell” may be used interchangeably with the terms “shell” and “shell layer”. In one embodiment, the multi-layered nanoparticles are spheric, triangular, cubic, hexagonal, oval, helical, and porous. It may be any one selected from the group consisting of, but is not limited thereto, and may include all multilayer structures within the range in which the effect of the present invention is maintained.

상기 "자성 나노입자"는 다층 구조에서 코어를 구성하는 물질로, MRI 조영제로서 사용될 수 있는 것으로 공지된 임의의 나노입자일 수 있으며, 일 구체예에 있어서, 철-아연 산화물 나노입자, 예를 들어, (ZnxFe1-x)Fe2O4일 수 있다. 상기 철-아연 산화물 나노입자는 당해 기술분야에 공지된 임의의 자성 나노입자 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들어, 선구물질인 FeL3(L= CO5, NO3, 아세틸아세토네이트(acetylacetonate) 등)를 열분해하여, 균일한 크기의 (ZnxFe1-x)Fe2O4를 직접 합성하는 방법이 사용될 수 있다. 또한, 속이 비어 있는 철-아연 산화물(hollow (ZnxFe1-x)Fe2O4) 나노입자를 제조하는 방법으로서, 인산 또는 질산과 철-아연 산화물의 치환반응을 통해, 철-아연 산화물 나노입자 내부에 인 또는 질소를 도입한 다음 이를 다시 녹여내는 방법이 사용될 수 있다. The "magnetic nanoparticle" is a material constituting a core in a multilayer structure and may be any nanoparticle known to be used as an MRI contrast agent, and in one embodiment, iron-zinc oxide nanoparticles, for example , (Zn x Fe 1-x ) Fe 2 O 4 . The iron-zinc oxide nanoparticles may be prepared according to any method for preparing magnetic nanoparticles known in the art. For example, by thermally decomposing the precursor FeL 3 (L = CO 5 , NO 3 , acetylacetonate, etc.), (Zn x Fe 1-x ) Fe 2 O 4 of uniform size is directly synthesized. method can be used. In addition, as a method for producing hollow iron-zinc oxide (hollow (Zn x Fe 1-x )Fe 2 O 4 ) nanoparticles, through a substitution reaction between phosphoric acid or nitric acid and iron-zinc oxide, iron-zinc oxide A method of introducing phosphorus or nitrogen into the nanoparticles and then dissolving them again may be used.

상기 “제 1층”은 상기 자성 나노입자의 표면에 형성된 층으로, 일 구체예에 있어서, 상기 이산화규소를 포함하는 제 1 층은 금을 포함하는 제 2층을 형성하기 위해 양이온성으로 표면개질된 것일 수 있다. 예를 들어, 이산화규소 층의 표면에 금 층을 형성하기 위하여 [3-(2-아미노에틸아미노)프로필]트리메틸실란 ([3-(2-Aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane, AEAPTMS), 3-아미노프로필트리에톡시실란 ((3-Aminopropyl)triethoxysilane, APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란 ((3-Aminopropyl)trimethoxysilane, APTMS)으로 표면 개질된 것일 수 있다. The “first layer” is a layer formed on the surface of the magnetic nanoparticles, and in one embodiment, the first layer containing silicon dioxide is surface-modified cationicly to form a second layer containing gold. may have been For example, to form a gold layer on the surface of the silicon dioxide layer, [3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethylsilane ([3-(2-Aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane, AEAPTMS), 3-aminopropyl It may be surface-modified with triethoxysilane ((3-Aminopropyl)triethoxysilane, APTES) or 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS).

상기 "제 2층"은 상기 제 1층의 표면에 형성된 층으로, 일 구체예에 있어서, 상기 금을 포함하는 제 2층은 상기 양이온성으로 표면개질된 제 1층에 크기가 0.5 nm 내지 10 nm, 예를 들어, 0.5 nm 내지 7 nm, 0.5 nm 내지 5 nm, 0.5 nm 내지 4 nm, 0.5 nm 내지 3 nm, 0.5 nm 내지 2.5 nm, 0.5 nm 내지 2 nm, 1 nm 내지 10 nm, 1 nm 내지 7 nm, 1 nm 내지 5 nm, 1 nm 내지 4 nm, 1 nm 내지 3 nm, 1 nm 내지 2.5 nm, 1 nm 내지 2 nm, 1.5 nm 내지 10 nm, 1.5 nm 내지 7 nm, 1.5 nm 내지 5 nm, 1.5 nm 내지 4 nm, 1.5 nm 내지 3 nm, 1.5 nm 내지 2.5 nm인 금 나노입자를 먼저 결합시킨 후, 이를 이용하여 금 껍질층을 형성하는 것일 수 있다. 금 나노입자의 크기가 0.5 nm 미만일 경우, 제 2층의 표면이 형성되지 않을 수 있고, 10 nm 초과일 경우 제 2층의 표면이 균일하게 형성되지 않을 수 있다. 또한, 상기 표면개질된 제 1층에 결합되는 금 나노입자는 제 1층 표면의 100 nm2 당 8개 이상의 밀도로 결합되는 것일 수 있다. 제 1층 표면의 100 nm2 당 금 나노입자가 8개 이상일 경우 제 2층의 표면이 균일하게 합성될 수 있으며, 8개 미만일 경우 표면이 형성되지 않거나, 표면이 매끄럽게 형성되지 않고, 각 나노입자의 사이즈 편차가 커질 수 있다.The "second layer" is a layer formed on the surface of the first layer, and in one embodiment, the second layer containing gold has a size of 0.5 nm to 10 on the cationic surface-modified first layer. nm, eg, 0.5 nm to 7 nm, 0.5 nm to 5 nm, 0.5 nm to 4 nm, 0.5 nm to 3 nm, 0.5 nm to 2.5 nm, 0.5 nm to 2 nm, 1 nm to 10 nm, 1 nm to 7 nm, 1 nm to 5 nm, 1 nm to 4 nm, 1 nm to 3 nm, 1 nm to 2.5 nm, 1 nm to 2 nm, 1.5 nm to 10 nm, 1.5 nm to 7 nm, 1.5 nm to 5 nm, 1.5 nm to 4 nm, 1.5 nm to 3 nm, and 1.5 nm to 2.5 nm gold nanoparticles may be first combined, and then a gold shell layer may be formed using the gold nanoparticles. When the size of the gold nanoparticles is less than 0.5 nm, the surface of the second layer may not be formed, and when the size is greater than 10 nm, the surface of the second layer may not be uniformly formed. Also, the gold nanoparticles bonded to the surface-modified first layer may be bonded at a density of 8 or more per 100 nm 2 of the surface of the first layer. When the number of gold nanoparticles per 100 nm 2 of the surface of the first layer is 8 or more, the surface of the second layer can be uniformly synthesized. When the number is less than 8, the surface is not formed or the surface is not formed smoothly, and each nanoparticle The size deviation of can be large.

일 구체예에 있어서, 상기 다층 구조의 나노입자는 상기 제 2층의 표면에 형성된 고분자 층을 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 고분자 층은 생체적합성 고분자로 이루어진 것일 수 있으며, 예를 들어, 폴리비닐알코올, 폴리라이신, 폴리아크릴릭산, 폴리아크릴아미드, 폴리우레탄, 폴리(아크릴로니트릴-co-아크릴릭산), 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌이민, 키토산, 덱스트란, 및 셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment, the multi-layered nanoparticles may further include a polymer layer formed on the surface of the second layer. The polymer layer may be made of a biocompatible polymer, for example, polyvinyl alcohol, polylysine, polyacrylic acid, polyacrylamide, polyurethane, poly(acrylonitrile-co-acrylic acid), polyethylene glycol, It may be at least one selected from the group consisting of polyethyleneimine, chitosan, dextran, and cellulose, but is not limited thereto.

일 구체예에 있어서, 상기 다층 구조의 나노입자는 크기가 1 nm 내지 300 nm, 예를 들어, 1 nm 내지 250 nm, 1 nm 내지 200 nm, 1 nm 내지 150 nm, 1 nm 내지 100 nm, 1 nm 내지 50 nm, 5 nm 내지 300 nm, 5 nm 내지 250 nm, 5 nm 내지 200 nm, 5 nm 내지 150 nm, 5 nm 내지 100 nm, 5 nm 내지 50 nm, 10 nm 내지 300 nm, 10 nm 내지 250 nm, 10 nm 내지 200 nm, 10 nm 내지 150 nm, 10 nm 내지 100 nm, 10 nm 내지 50 nm, 15 nm 내지 300 nm, 15 nm 내지 250 nm, 15 nm 내지 200 nm, 15 nm 내지 150 nm, 15 nm 내지 100 nm, 15 nm 내지 50 nm, 20 nm 내지 300 nm, 20 nm 내지 250 nm, 20 nm 내지 200 nm, 20 nm 내지 150 nm, 20 nm 내지 100 nm, 20 nm 내지 50 nm, 25 nm 내지 300 nm, 25 nm 내지 250 nm, 25 nm 내지 200 nm, 25 nm 내지 150 nm, 25 nm 내지 100 nm, 25 nm 내지 50 nm, 30 nm 내지 300 nm, 30 nm 내지 250 nm, 30 nm 내지 200 nm, 30 nm 내지 150 nm, 30 nm 내지 100 nm, 30 nm 내지 50 nm일 수 있다. 다층 구조의 나노입자의 크기가 1 nm 미만일 경우 자성 나노입자 및 코어/쉘 구조의 형성이 어려우며 응용 가능한 자성 특성을 갖지 않을 수 있고, 300 nm 초과일 경우 대량생산이 어렵고 상기 나노입자의 MRI 조영제로서의 효율성이 떨어지며 나노입자의 안정성이 떨어지는 문제가 생길 수 있다. In one embodiment, the multi-layered nanoparticles have a size of 1 nm to 300 nm, for example, 1 nm to 250 nm, 1 nm to 200 nm, 1 nm to 150 nm, 1 nm to 100 nm, 1 nm to 50 nm, 5 nm to 300 nm, 5 nm to 250 nm, 5 nm to 200 nm, 5 nm to 150 nm, 5 nm to 100 nm, 5 nm to 50 nm, 10 nm to 300 nm, 10 nm to 250 nm, 10 nm to 200 nm, 10 nm to 150 nm, 10 nm to 100 nm, 10 nm to 50 nm, 15 nm to 300 nm, 15 nm to 250 nm, 15 nm to 200 nm, 15 nm to 150 nm , 15 nm to 100 nm, 15 nm to 50 nm, 20 nm to 300 nm, 20 nm to 250 nm, 20 nm to 200 nm, 20 nm to 150 nm, 20 nm to 100 nm, 20 nm to 50 nm, 25 nm to 300 nm, 25 nm to 250 nm, 25 nm to 200 nm, 25 nm to 150 nm, 25 nm to 100 nm, 25 nm to 50 nm, 30 nm to 300 nm, 30 nm to 250 nm, 30 nm to It may be 200 nm, 30 nm to 150 nm, 30 nm to 100 nm, or 30 nm to 50 nm. When the size of the multi-layered nanoparticles is less than 1 nm, it is difficult to form magnetic nanoparticles and core/shell structures and may not have applicable magnetic properties, and when the size exceeds 300 nm, mass production is difficult and the nanoparticles as MRI contrast agents Efficiency is reduced and stability of the nanoparticles may be deteriorated.

다른 양상은 자성 나노입자; 상기 자성 나노입자의 표면에 형성된 이산화규소를 포함하는 제 1 층; 및 상기 제 1 층의 표면에 형성된 금을 포함하는 제 2 층을 포함하는 다층 구조의 나노입자 또는 상기 제 2층의 표면에 형성된 고분자 층을 더 포함하는 다층 구조의 나노입자; 및 약물을 포함하는 약물 전달체로서, 상기 약물은 상기 다층 구조의 나노입자의 내부에 봉입되거나, 상기 다층 구조의 나노입자의 고분자 층에 결합되는 것인 약물 전달체를 제공한다. 상기 약물전달체에 있어서, 다층 구조의 나노입자, 자성 나노입자, 제 1층, 제 2층, 고분자 층에 대해서는 상술한 바와 같다. Another aspect is magnetic nanoparticles; A first layer containing silicon dioxide formed on the surface of the magnetic nanoparticles; and a multi-layered nanoparticle comprising a gold-containing second layer formed on the surface of the first layer or a multi-layered nanoparticle further comprising a polymer layer formed on the surface of the second layer; and a drug, wherein the drug is encapsulated inside the multi-layered nanoparticles or bound to a polymer layer of the multi-layered nanoparticles. In the drug delivery system, the multi-layered nanoparticles, magnetic nanoparticles, the first layer, the second layer, and the polymer layer are as described above.

상기 약물은 화학약물, 단백질, 펩타이드, 또는 뉴클레오티드일 수 있으며, 예를 들어, 면역애주번트(adjuvant) 또는 항암제일 수 있다. The drug may be a chemical drug, protein, peptide, or nucleotide, and may be, for example, an immunoadjuvant or an anticancer agent.

상기 약물은 다층 구조의 나노입자의 내부의 동공(cavity)에 봉입되거나, 내부의 각층을 형성하는 물질의 표면에 결합되거나, 층과 층 사이에 봉입되는 것일 수 있고, 상기 고분자 층에 결합되는 것일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 약물은 상기 고분자와 공유결합 또는 비공유성 결합으로 결합된 것일 수 있으며, 상기 비공유성 결합은 이온결합, 배위결합, 소수성 상호작용, 반데르발스 결합, 또는 이들의 조합일 수 있으며, 구체적으로, 이온결합일 수 있다. 상기 고분자는 양이온성 또는 음이온성 고분자일 수 있으며, 상기 고분자가 양이온성일 경우, 그에 결합되는 약물은 음이온성일 수 있으며, 상기 고분자가 음이온성일 경우, 그에 결합되는 약물은 양이온성일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 고분자는 양이온성 고분자, 예를 들어, 폴리에틸렌이민(Polyethleneimine)일 수 있고, 상기 약물은 음이온성 면역애주번트 예를 들어, CpG 올리고뉴클레오타이드일 수 있다. The drug may be encapsulated in the inner cavity of the multi-layered nanoparticle, bound to the surface of a material forming each inner layer, or encapsulated between layers, or bound to the polymer layer. can In one embodiment, the drug may be bound to the polymer through a covalent bond or a non-covalent bond, and the non-covalent bond may be an ionic bond, a coordinate bond, a hydrophobic interaction, a van der Waals bond, or a combination thereof. It may be, specifically, it may be an ionic bond. The polymer may be a cationic or anionic polymer, and when the polymer is cationic, a drug bound thereto may be anionic, and when the polymer is anionic, a drug bound thereto may be cationic. In one embodiment, the polymer may be a cationic polymer, such as polyethyleneimine, and the drug may be an anionic immunoadjuvant, such as CpG oligonucleotide.

또 다른 양상은 자성 나노입자; 상기 자성 나노입자의 표면에 형성된 이산화규소를 포함하는 제 1 층; 및 상기 제 1 층의 표면에 형성된 금을 포함하는 제 2 층;을 포함하는 다층 구조의 나노입자;를 포함하는 조영제를 제공한다. 상기 조영제에 있어서, 다층 구조의 나노입자, 자성 나노입자, 제 1층, 제 2층에 대해서는 상술한 바와 같다. Another aspect relates to magnetic nanoparticles; A first layer containing silicon dioxide formed on the surface of the magnetic nanoparticles; and a second layer containing gold formed on the surface of the first layer. In the contrast medium, the multi-layered nanoparticles, magnetic nanoparticles, first layer, and second layer are as described above.

일 양상에 따른 다층구조의 나노입자는 철-아연 산화물 및 금을 포함하여 컴퓨터단층촬영장치(Computed Tomography; CT), X-ray, 또는 자기공명영상장치(Magnetic Resonance Imaging; MRI)를 통해 영상화가 가능한 바 컴퓨터단층촬영용, X-ray용, 또는 자기공명영상용 조영제로 사용될 수 있다.According to one aspect, the multi-layered nanoparticles, including iron-zinc oxide and gold, are imaged through Computed Tomography (CT), X-ray, or Magnetic Resonance Imaging (MRI). Where possible, it can be used as a contrast agent for computed tomography, X-ray, or magnetic resonance imaging.

또 다른 양상은 자성 나노입자; 상기 자성 나노입자의 표면에 형성된 이산화규소를 포함하는 제 1 층; 상기 제 1 층의 표면에 형성된 금을 포함하는 제 2 층; 및 상기 제 2층의 표면에 형성된 고분자 층을 포함하는 다층 구조의 나노입자; 및 상기 고분자에 결합된 면역애주번트를 포함하는 항암보조제를 제공한다. 상기 항암보조제에 있어서, 다층 구조의 나노입자, 자성 나노입자, 제 1층, 제 2층, 고분자 층에 대해서는 상술한 바와 같다.Another aspect relates to magnetic nanoparticles; A first layer containing silicon dioxide formed on the surface of the magnetic nanoparticles; a second layer containing gold formed on a surface of the first layer; and a multi-layered nanoparticle comprising a polymer layer formed on the surface of the second layer; And it provides an anticancer adjuvant comprising an immunoadjuvant bound to the polymer. In the anticancer adjuvant, the multi-layered nanoparticles, magnetic nanoparticles, the first layer, the second layer, and the polymer layer are as described above.

용어 "면역애주번트 (Immune adjuvant)"는 용어 "면역증강제" 또는 "면역증강보조제"와 상호 교환적으로 사용될 수 있으며, 백신항원 단독으로는 충분한 면역반응을 얻을 수 없을 때 사용하는 면역 보조제를 의미할 수 있다. 용어 "면역증강"은 초기 면역반응을 유도하거나 항원에 대한 기존의 면역반응을 측정 가능할 정도로 증가시키는 것을 의미할 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 면역애주번트는 Aluminum salts(Aluminum phosphate or hydorxide), Emulsions(MF59, AS03, AF03, SE), DsRNA analogues(poly(I:C)), Lipid A analogues(MPL, GLA), Flagellin, Imidazoquinolines(Imiquimod, R848), CpG ODN, Saponins(QS21), C-type lectin ligands (TDB), CD1d lignads (α-galactosylceramide), AS01(liopsone, MPL, QS21), AS02(emulsion, MPL, QS21), AS04(Alum, MPL), AS15(liposone, MPL, QS21, CpG), GLA-Se(emulsion, GLA), IC31(CpG, cationic peptide), CAF01(TDB, cationic liposome), 및 ISCOMs(saponin, phospholipid)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 특정 구체예에서, 상기 면역애주번트는 CpG 올리고뉴클레오타이드일 수 있다. 일 양상에 따른 면역애주번트가 결합된 나노입자는 면역애주번트에 의해 면역 치료 효과가 증진되고 2차 예방 면역 기능을 증강시키는 것일 수 있다.The term "immune adjuvant" may be used interchangeably with the term "immune adjuvant" or "immune adjuvant" and refers to an adjuvant used when a sufficient immune response cannot be obtained with vaccine antigen alone. can do. The term “immune enhancement” can mean inducing an initial immune response or measurably increasing an existing immune response to an antigen. In one embodiment, the immunoadjuvant is aluminum salts (aluminum phosphate or hydorxide), emulsions (MF59, AS03, AF03, SE), DsRNA analogues (poly(I:C)), Lipid A analogues (MPL, GLA) , Flagellin, Imidazoquinolines (Imiquimod, R848), CpG ODN, Saponins (QS21), C-type lectin ligands (TDB), CD1d lignads (α-galactosylceramide), AS01 (liopsone, MPL, QS21), AS02 (emulsion, MPL, QS21), AS04 (Alum, MPL), AS15 (liposone, MPL, QS21, CpG), GLA-Se (emulsion, GLA), IC31 (CpG, cationic peptide), CAF01 (TDB, cationic liposome), and ISCOMs (saponin , phospholipid) may be one or more selected from the group consisting of. In certain embodiments, the immunoadjuvant can be a CpG oligonucleotide. In one aspect, the immunoadjuvant-coupled nanoparticles may enhance immunotherapeutic effects and enhance secondary preventive immune functions by the immunoadjuvant.

용어 “항암보조제”는 항암치료의 항암효과를 개선, 향상 또는 증대시킬 수 있는 제제를 의미할 수 있다. 예를 들어, 단독으로는 유의한 항암활성을 나타내지 못하나, 항암제, 방사선 치료, 면역항암요법 등 다른 항암치료와 병용되어 항암효과를 개선, 향상 또는 증대시키는 것일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 항암보조제는 면역항암요법과 병용되어 면역세포 활성을 증진시킴으로써 면역항암치료의 치료효과를 증진시키는 것일 수 있다. 구체적으로, 면역항암요법을 단독으로 수행하는 경우에 비해 향상된 면역 증강 효능을 발휘하는 것일 수 있다. The term "anti-cancer adjuvant" may refer to an agent capable of improving, improving or increasing the anti-cancer effect of anti-cancer treatment. For example, it does not exhibit significant anticancer activity alone, but may be used in combination with other anticancer treatments such as anticancer drugs, radiation therapy, and immunotherapy to improve, enhance, or increase the anticancer effect. In one embodiment, the anti-cancer adjuvant may be used in combination with immuno-anticancer therapy to enhance immune cell activity, thereby enhancing the therapeutic effect of immuno-anticancer therapy. Specifically, it may exhibit improved immune enhancing efficacy compared to the case of performing immunotherapy alone.

일 구체예에 있어서, 상기 면역항암요법은 사이토카인 치료, 면역관문억제제 치료, 키메라 항원 수용체 T-세포(CAR-T) 치료, 및 암 백신으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. In one embodiment, the immuno-anticancer therapy may be at least one selected from the group consisting of cytokine therapy, immune checkpoint inhibitor therapy, chimeric antigen receptor T-cell (CAR-T) therapy, and cancer vaccine.

다른 구체예에 있어서, 상기 면역항암요법은 대상체 내에서 종양-관련 항원(tumor-associated antigens; TAA)을 발생시켜 항암 면역반응을 유도하는 것일 수 있으며, 상기 종양-관련 항원은 암세포 사멸에 의해 발생되는 것일 수 있다. 특정 구체예에 있어서, 상기 종양-관련 항원은 광열 치료, 광역학 치료, 방사선 치료, 비가역적 전기천공법, 또는 이들의 조합에 의해 발생되는 것일 수 있으며, 구체적으로, 비가역적 전기천공법에 의해 발생되는 것일 수 있다. 상기 비가역적 전기천공법은 초음파나 CT 영상을 이용하여 최소 침습적인 방법을 통해 이루어지는 중재적 시술법으로, 조직 깊이나 치료 부위에 상관없이 적용할 수 있어 수술이 불가능한 난치성 또는 전이성 암치료에 적용 가능한 것일 수 있다. 상기 비가역적 전기천공법은 고전압을 전달하는 전극을 사용하여 세포막에 구멍을 내어 암세포를 사멸시킴으로써 생체 내에서 종양-관련 항원을 발생시키고, 이로 인해 항원 특이적인 면역반응이 유도되는 것일 수 있다. 상기 항암보조제는 비가역적 전기천공법과 동시에, 별도로, 또는 순차적으로 병용 투여되어 비가역적 전기천공법에 의한 면역세포 활성화 효과를 증진시키는 것일 수 있다. 상기 비가역적 전기천공법은 1 내지 2500 전압(voltage), 1 내지 99 펄스(pulses), 및 1 내지 1000 마이크로초내(microsecond wide)의 조건에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 비가역적 전기천공법은 전압 및 펄스 수에 따라 암세포 사멸 효과의 범위가 달라질 수 있으며, 구체적으로, 전압 및 펄스 수가 증가됨에 따라 암세포 사멸 효과의 범위가 증가되는 것일 수 있다.In another embodiment, the immuno-anticancer therapy may induce an anticancer immune response by generating tumor-associated antigens (TAAs) in a subject, and the tumor-associated antigens are generated by cancer cell death. it may be In a specific embodiment, the tumor-associated antigen may be generated by photothermal therapy, photodynamic therapy, radiation therapy, irreversible electroporation, or a combination thereof, specifically, by irreversible electroporation. may be occurring. The irreversible electroporation is an interventional procedure performed through a minimally invasive method using ultrasound or CT images, and can be applied regardless of tissue depth or treatment site, so that it can be applied to intractable or metastatic cancer treatment that cannot be operated. can In the irreversible electroporation method, a tumor-associated antigen is generated in vivo by killing cancer cells by piercing a cell membrane using an electrode that transmits a high voltage, thereby inducing an antigen-specific immune response. The anticancer adjuvant may be administered in combination with irreversible electroporation simultaneously, separately or sequentially to enhance the immune cell activation effect by irreversible electroporation. The irreversible electroporation may be performed under conditions of 1 to 2500 voltage, 1 to 99 pulses, and 1 to 1000 microseconds (microsecond wide). In the irreversible electroporation method, the range of cancer cell killing effect may vary depending on the voltage and pulse number, and specifically, the range of cancer cell killing effect may increase as the voltage and pulse number increase.

일 구체예에 있어서, 상기 항암보조제는 면역세포에 흡수(uptake)되어 면역세포 활성을 증진시키는 것일 수 있다. 상기 면역세포는 대식세포, 수지상 세포, B 림프구, T 림프구, 비만 세포, 단핵구, 호산구, 자연살해세포, 호염기구, 및 호중구로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 특정 구체예에서, 면역 세포는 대식세포 또는 수지상세포일 수 있다.In one embodiment, the anticancer adjuvant may be absorbed by immune cells to enhance immune cell activity. The immune cells may be any one selected from the group consisting of macrophages, dendritic cells, B lymphocytes, T lymphocytes, mast cells, monocytes, eosinophils, natural killer cells, basophils, and neutrophils, and in certain embodiments, immune cells may be macrophages or dendritic cells.

상기 항암보조제의 치료적 유효량, 유효 투여량은 구체적인 면역애주번트의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 면역애주번트의 종류에 따라 통상적인 임상시험을 통해 당해 기술분야의 전문가가 적절히 선택할 수 있으며, 환자의 인종, 성별, 연령, 암의 진행 정도 등에 따라 전문가의 판단에 따라 적절히 가감할 수 있다. 용어 "치료적 유효량(treatment-effective amount)"은 암에 걸린 환자에서, 암 환자의 상태(예를 들면, 하나 이상의 증상)의 개선, 질병의 진행의 지연 등을 포함한 원하는 효과를 생성하기에 충분한 양을 의미한다.The therapeutically effective amount and effective dosage of the anticancer adjuvant may vary depending on the type of specific immunoadjuvant, and can be appropriately selected by experts in the art through conventional clinical trials depending on the type of immunoadjuvant, and the patient's Depending on race, gender, age, cancer progression, etc., it may be appropriately added or subtracted according to the expert's judgment. The term "treatment-effective amount" is sufficient to produce a desired effect in a patient suffering from cancer, including improvement of the condition (eg, one or more symptoms) of the cancer patient, delay of disease progression, and the like. means quantity.

상기 항암보조제는 주사제로서 제제화될 수 있으며, 주사제로 제제화될 경우 혈액과 등장인 무독성 완충용액을 희석제로서 포함할 수 있으며, 예를 들어 pH 7.4의 인산완충용액 등이 있다. 상기 항암보조제는 완충용액 이외에 기타 다른 희석제 또는 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 주사제에 부가될 수 있는 부형제 및 첨가제는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 공지되어 있는 것을 사용할 수 있다. The anti-cancer adjuvant may be formulated as an injection, and when formulated as an injection, it may include a non-toxic buffer solution isotonic with blood as a diluent, for example, a phosphate buffer solution of pH 7.4. The anticancer adjuvant may include other diluents or additives in addition to the buffer solution. Excipients and excipients that can be added to these injections may use those well known to those skilled in the art.

또 다른 양상은 자성 나노입자의 표면에 이산화규소를 포함하는 제 1층을 형성하는 단계; 상기 제 1층의 표면에 금을 포함하는 제 2층을 형성하는 단계;를 포함하는 다층 구조의 나노입자의 제조방법을 제공한다. 일 구체예에 있어서, 상기 방법은 상기 제 2층의 표면에 고분자 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 방법에 있어서, 다층 구조의 나노입자, 자성 나노입자, 제 1층, 제 2층, 고분자 층에 대해서는 상술한 바와 같다.Another aspect includes forming a first layer including silicon dioxide on the surface of the magnetic nanoparticles; Forming a second layer containing gold on the surface of the first layer; provides a method for producing nanoparticles having a multi-layer structure including. In one embodiment, the method may further include forming a polymer layer on the surface of the second layer. In the above method, the multi-layered nanoparticles, magnetic nanoparticles, the first layer, the second layer, and the polymer layer are as described above.

일 구체예에 있어서, 상기 방법은 상기 제 1층을 형성하는 단계 이후에 상기 제1층을 양이온성으로 표면개질시키는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the method may further include the step of cationic surface modification of the first layer after the step of forming the first layer.

일 구체예에 있어서, 상기 제 2층을 형성하는 단계는 상기 양이온성으로 표면개질된 제 1층에 크기가 0.5 nm 내지 10 nm인 금 나노입자를 결합시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 금 나노입자를 결합시키는 단계는 제 1층 표면의 100 nm2 당 금 나노입자가 8개 이상이 되도록 결합시키는 것일 수 있다. In one embodiment, the forming of the second layer may include binding gold nanoparticles having a size of 0.5 nm to 10 nm to the cationic surface-modified first layer. Also, in the combining of the gold nanoparticles, the number of gold nanoparticles per 100 nm 2 of the surface of the first layer may be 8 or more.

일 구체예에 있어서, 상기 방법은 상기 고분자 층을 형성하는 단계 이후에 상기 고분자에 약물을 결합시키는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다. 특정 구체예에서, 상기 약물은 면역애주번트(Immune adjuvants) 또는 항암제일 수 있다.In one embodiment, the method may further include binding a drug to the polymer after the step of forming the polymer layer. In certain embodiments, the drugs may be immunoadjuvants or anti-cancer agents.

일 양상에 따른 면역애주번트가 접합된 나노입자는 면역세포의 활성을 증진시키므로 비가역적 전기천공법과 병용될 경우 항종양 면역 반응을 촉진시키는 시너지 효과가 나타나는 바, 항암면역치료법으로서 탁월한 효과가 있을 것으로 기대된다. 또한, 철-아연 산화물/금 구조의 나노입자는 자기공명영상장치 및 컴퓨터단층촬영 장치를 통해 영상화가 가능하므로 생체이미징을 위한 조영제로도 사용될 수 있다. Nanoparticles conjugated with immune adjuvant according to one aspect enhance the activity of immune cells, so when used in combination with irreversible electroporation, a synergistic effect of promoting anti-tumor immune response appears, which is expected to be excellent as an anti-cancer immunotherapy. It is expected. In addition, since the nanoparticles having an iron-zinc oxide/gold structure can be imaged through a magnetic resonance imaging device and a computed tomography device, they can also be used as a contrast agent for living body imaging.

도 1은 일 실시예에 따른 면역애주번트가 접합된 코어/쉘 구조의 나노입자와 비가역적 전기천공법을 통한 면역치료 방법의 원리를 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시예 1.1 내지 1.5에서 제조된 나노입자를 투과전자현미경으로 촬영한 사진이다. (나노입자 1: 철-아연 산화물 나노입자 (실시예1.1), 나노입자 2: 철-아연 산화물/이산화규소 나노입자 (실시예1.2), 나노입자 3: 철-아연 산화물/이산화규소/2nm 금 나노입자 (실시예1.3), 나노입자 4: 철-아연 산화물/이산화규소/금 나노입자 (실시예1.3), 나노입자 5: 철-아연 산화물/이산화규소/금/양이온성 고분자 나노입자 (실시예1.4), 나노입자 6: 철-아연 산화물/이산화규소/금/양이온성 고분자/면역애주번트 나노입자 (실시예1.5))
도 3은 도 2의 사진을 대상으로 실시예 1.1 내지 1.5에서 제조된 나노입자 크기와 제타전위를 측정한 그래프이다. (나노입자 1: 철-아연 산화물 나노입자 (실시예1.1), 나노입자 2: 철-아연 산화물/이산화규소 나노입자 (실시예1.2), 나노입자 3: 철-아연 산화물/이산화규소/2nm 금 나노입자 (실시예1.3), 나노입자 4: 철-아연 산화물/이산화규소/금 나노입자 (실시예1.3), 나노입자 5: 철-아연 산화물/이산화규소/금/양이온성 고분자 나노입자 (실시예1.4), 나노입자 6: 철-아연 산화물/이산화규소/금/양이온성 고분자/면역애주번트 나노입자 (실시예1.5))
도 4는 실시예 1.4에서 제조된 나노입자와 면역애주번트의 접합 비율 평가하기 위하여 젤 전기영동을 수행한 결과이다.
도 5는 골수 유래 수지상세포(bone marrow-derived dendritic cells: BMDC)에 PBS (대조군), 면역애주번트, 면역애주번트가 접합된 나노입자를 처리한 후 세포 표면에서 CD80과 CD86이 발현하는 정도를 비교한 그래프이다.
도 6은 비가역적 전기천공법의 암세포 사멸 효과를 확인하기 위하여, 비가역적 전기천공법을 다양한 전압과 펄스 조건에서 수행한 후 세포 생존율을 측정한 그래프이다.
도 7은 비가역적 전기천공법의 암세포 사멸 효과의 범위를 확인하기 위하여, 비가역적 전기천공법을 동일한 전압 조건에서 펄스의 수를 달리하여 수행한 후 암세포 사멸범위를 측정한 사진 및 그래프이다.
도 8은 암세포에 비가역적 전기천공법을 수행한 후 세포 외로 방출되는 ATP의 양과 세포막에 발현되는 칼레티큘린(calreticulin)의 발현 정도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 면역애주번트가 접합된 나노입자와 비가역적 전기천공법의 병용효과를 확인하기 위하여 종양모델에서 종양크기억제효과를 확인한 결과이다.
도10a 내지 도10c는 실시예 1.3에서 제조된 나노입자의 표면 금 농도와 나노입자 중심부의 산화철 농도를 변화시킴에 따른 나노입자의 밝기 변화를 각각 컴퓨터단층촬영, X-ray 및 자기공명영상장치로 확인한 결과이다.
1 is a schematic diagram showing the principle of an immunotherapy method using immunoadjuvant-conjugated core/shell nanoparticles and irreversible electroporation according to one embodiment.
Figure 2 is a photograph taken with a transmission electron microscope of the nanoparticles prepared in Examples 1.1 to 1.5. (Nanoparticle 1: iron-zinc oxide nanoparticles (Example 1.1), nanoparticle 2: iron-zinc oxide/silicon dioxide nanoparticles (Example 1.2), nanoparticle 3: iron-zinc oxide/silicon dioxide/2 nm gold Nanoparticle (Example 1.3), Nanoparticle 4: Iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold nanoparticle (Example 1.3), Nanoparticle 5: Iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold/cationic polymer nanoparticle (Example 1.3) Example 1.4), nanoparticle 6: iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold/cationic polymer/immunoadjuvant nanoparticles (Example 1.5))
FIG. 3 is a graph measuring the size and zeta potential of nanoparticles prepared in Examples 1.1 to 1.5 with respect to the photograph of FIG. 2 . (Nanoparticle 1: iron-zinc oxide nanoparticles (Example 1.1), nanoparticle 2: iron-zinc oxide/silicon dioxide nanoparticles (Example 1.2), nanoparticle 3: iron-zinc oxide/silicon dioxide/2 nm gold Nanoparticle (Example 1.3), Nanoparticle 4: Iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold nanoparticle (Example 1.3), Nanoparticle 5: Iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold/cationic polymer nanoparticle (Example 1.3) Example 1.4), nanoparticle 6: iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold/cationic polymer/immunoadjuvant nanoparticles (Example 1.5))
4 is a result of performing gel electrophoresis to evaluate the conjugation ratio of the nanoparticles prepared in Example 1.4 and the immunoadjuvant.
Figure 5 shows the degree of expression of CD80 and CD86 on the cell surface after treating bone marrow-derived dendritic cells (BMDC) with PBS (control), immunoadjuvant, and nanoparticles conjugated with immunoadjuvant. This is a comparison graph.
6 is a graph showing cell viability after irreversible electroporation was performed under various voltage and pulse conditions in order to confirm the cancer cell killing effect of irreversible electroporation.
FIG. 7 is a photograph and a graph of measuring the range of cancer cell death after irreversible electroporation was performed by varying the number of pulses under the same voltage condition in order to confirm the range of cancer cell killing effect of irreversible electroporation.
8 is a graph showing the results of measuring the amount of ATP released extracellularly and the expression level of calreticulin expressed in the cell membrane after performing irreversible electroporation on cancer cells.
9 is a result of confirming the tumor size suppression effect in a tumor model in order to confirm the combined effect of immunoadjuvant-conjugated nanoparticles and irreversible electroporation.
10a to 10c show changes in the brightness of the nanoparticles according to varying the surface gold concentration and the iron oxide concentration in the center of the nanoparticles prepared in Example 1.3 using computed tomography, X-ray, and magnetic resonance imaging devices, respectively. This is the result of checking

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention by way of example, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1. 면역애주번트(adjuvant)가 접합된 코어/쉘 구조의 나노입자의 제조Example 1. Preparation of nanoparticles with immunoadjuvant conjugated core/shell structure

1.1 철-아연 산화물 나노입자의 제조1.1 Preparation of iron-zinc oxide nanoparticles

423.6 mg 아이언(Ⅲ)아세틸아세토네이트(iron (III) acetylacetonate)와 120 mg 염화아연(zinc chloride)을 유리 반응기에 넣어준 후 1.2 ml 올레산(oleic acid), 4.8 ml 올레일아민(oleylamine), 및 4.8 ml 트리옥틸아민(trioctylamine)을 첨가하였다. 반응물이 담긴 유리반응기를 슈렝크 라인에 연결하고 진공상태에서 300 rpm으로 3분간 교반하였다. 온도 컨트롤러를 이용하여 25분 동안 200 ℃까지 반응물의 온도를 올려주었다. 한 시간 동안 반응물을 200 ℃로 유지시킨 후 한 시간 동안 330 ℃까지 반응물의 온도를 올려주었다. 한 시간 동안 330 ℃로 유지시킨 후 한 시간 동안 25 ℃로 반응물의 온도를 낮춰주었다. 톨루엔(toluene)과 에탄올(ethanol)을 1: 15.625 비율로 반응물에 넣어 주고 1,600g에서 5분간 원심 분리하여 반응물을 얻었다. 반응물에 8 ml 톨루엔과 30 μl 올레일아민(oleylamine)을 넣고 재 분산시킨 후 650g에서 3분간 원심 분리하고 4 ml 에탄올(ethanol)에 재 분산하여 1,600g에서 5분간 원심 분리하였다. 상층액을 제거하고 철-아연 산화물 나노입자를 4 ml 톨루엔에 분산시켰다. After putting 423.6 mg iron (III) acetylacetonate and 120 mg zinc chloride in a glass reactor, 1.2 ml oleic acid, 4.8 ml oleylamine, and 4.8 ml trioctylamine was added. A glass reactor containing the reactants was connected to the Schlenk line and stirred for 3 minutes at 300 rpm in a vacuum state. The temperature of the reactant was raised to 200 °C for 25 minutes using a temperature controller. After maintaining the reaction at 200 °C for one hour, the temperature of the reaction was raised to 330 °C for one hour. After maintaining at 330 °C for one hour, the temperature of the reactant was lowered to 25 °C for one hour. Toluene and ethanol were added to the reaction mixture at a ratio of 1:15.625, and centrifugation was performed at 1,600g for 5 minutes to obtain a reaction mixture. After adding 8 ml toluene and 30 μl oleylamine to the reaction mixture, the mixture was redispersed, centrifuged at 650 g for 3 minutes, redispersed in 4 ml ethanol, and centrifuged at 1,600 g for 5 minutes. The supernatant was removed and iron-zinc oxide nanoparticles were dispersed in 4 ml toluene.

1.2 철-아연 산화물/이산화규소 구조의 나노입자 제조 1.2 Fabrication of nanoparticles with iron-zinc oxide/silicon dioxide structure

770 mg Igepal CO-520과 12.6 ml 사이클로헥세인(cyclohexane)을 유리병에 담고 투명하게 될 때까지 섞어주었다. 상기 1.1에서 제조된 100 μl 철-아연 산화물 나노입자와 105 μl 암모니아수(NH4OH)를 넣어준 후 30 μl 테트라에틸 규산염 광물(Tetraethyl orthosilicate, TEOS)을 첨가하였다. 반응물을 1분 동안 섞어준 후 48시간 동안 반응시켜 철-아연 산화물 나노입자 상에 이산화규소 층을 형성하였다. 770 mg Igepal CO-520 and 12.6 ml cyclohexane were placed in a glass bottle and mixed until clear. After putting 100 μl iron-zinc oxide nanoparticles prepared in 1.1 and 105 μl ammonia water (NH 4 OH), 30 μl tetraethyl orthosilicate (TEOS) was added. The reactants were mixed for 1 minute and reacted for 48 hours to form a silicon dioxide layer on the iron-zinc oxide nanoparticles.

철-아연 산화물/이산화규소 나노입자에 금 구조를 합성하기 위해서는 철-아연 산화물/이산화규소의 표면을 양이온성으로 개질시켜야 하므로 하기 과정을 수행하였다. 철-아연 산화물/이산화규소 나노입자에 10 μl의 [3-(2-아미노에틸아미노)프로필]트리메틸실란([3-(2-Aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane, AEAPTMS)을 넣어준 후 90분 동안 100 rpm에서 교반하였다. 반응되지 않은 화합물을 제거하기 위하여 50 mM 테트라메틸암모늄하이드록시드(Tetramethylammonium hydroxide) 용액을 첨가하였다. 용액을 흔들어 나노입자가 포함된 갈색 층과 나노입자가 포함되지 않은 흰색 층으로 분리되도록 한 후. 갈색 층으로부터 MACS LS 칼럼을 이용하여 철-아연 산화물이 포함된 나노입자를 정제하였다. 수득된 AEAPTMS이 접합된 철-아연 산화물/이산화규소 나노입자를 최종 1 ml 이메틸 일산화황(Dimethyl sulfoxide)에 분산시켰다. In order to synthesize a gold structure on the iron-zinc oxide/silicon dioxide nanoparticles, the surface of the iron-zinc oxide/silicon dioxide must be cationically modified, so the following process was performed. After adding 10 μl of [3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane (AEAPTMS) to the iron-zinc oxide/silicon dioxide nanoparticles, they were incubated at 100 °C for 90 minutes. Stir at rpm. A 50 mM tetramethylammonium hydroxide solution was added to remove unreacted compounds. After shaking the solution to separate into a brown layer with nanoparticles and a white layer without nanoparticles. Nanoparticles containing iron-zinc oxide were purified from the brown layer using a MACS LS column. The obtained AEAPTMS conjugated iron-zinc oxide/silicon dioxide nanoparticles were dispersed in 1 ml of final dimethyl sulfoxide.

1.3 철-아연 산화물/이산화규소/금 구조의 나노입자 제조1.3 Fabrication of iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold structure nanoparticles

철-아연 산화물/이산화규소/금 구조를 균일하게 합성하기 위해 먼저 2 nm의 금 입자를 철-아연 산화물/이산화규소 나노입자에 접합시켰다. 구체적으로, 60 ml 초순수에 1 M 수산화나트륨(Sodium hydroxide, NaOH) 용액 664 μl와 테트라키스(하이드록시메틸)포스포늄 클로라이드(Tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium chloride) 용액 16 μl를 넣고 500 rpm에서 10초간 교반하였다. 1% (무게백분율/무게백분율) 염화금산(Au(III) chloride trihydrate) 용액 2.4 ml을 교반중인 용액에 첨가하였다. 원심분리 필터 유닛(centrifugal filter unit)을 이용하여 3,000g에서 30분간 용액을 농축 후 1시간 동안 보관하였다. 상기 실시예 1.2에서 수득된 AEAPTMS이 접합된 철-아연 산화물/이산화규소 나노입자 0.1 ml을 농축된 2 nm 크기의 금 나노입자 1.9 ml과 200 rpm에서 5시간 동안 반응시켜 2 nm 크기의 금 나노입자가 접합된 나노입자를 제조하였다. 반응하지 않은 2 nm 크기의 금 나노입자를 제거하기 위해 MACS LS 칼럼을 이용하여 금 나노입자가 부착된 철-아연 산화물 나노입자만을 분리하였다.In order to uniformly synthesize the iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold structure, 2 nm gold particles were first bonded to the iron-zinc oxide/silicon dioxide nanoparticles. Specifically, 664 μl of 1 M sodium hydroxide (NaOH) solution and 16 μl of tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium chloride solution were added to 60 ml of ultrapure water and stirred at 500 rpm for 10 seconds. did 2.4 ml of a 1% (weight percentage/weight percentage) solution of Au(III) chloride trihydrate was added to the stirring solution. After concentrating the solution at 3,000 g for 30 minutes using a centrifugal filter unit, the solution was stored for 1 hour. 0.1 ml of AEAPTMS-conjugated iron-zinc oxide/silicon dioxide nanoparticles obtained in Example 1.2 was reacted with 1.9 ml of concentrated 2 nm gold nanoparticles at 200 rpm for 5 hours to form 2 nm gold nanoparticles. conjugated nanoparticles were prepared. In order to remove unreacted gold nanoparticles with a size of 2 nm, only iron-zinc oxide nanoparticles to which gold nanoparticles are attached were separated using a MACS LS column.

나노입자의 금 껍질 층을 합성하기 위해 800 ml 초순수에 100 mg 탄산칼륨(Potassium carbonate)과 60 mg 염화금산(Au(III) chloride trihydrate)을 녹여주었다. 용액을 400 rpm에서 24시간 동안 교반해준 후 금 나노입자가 부착된 나노입자와 초순수로 녹인 농도 1 mg/ml의 20 ml 비스(p-설포네이포페닐)페닐포스페닌(Bis(p-Sulfonatophenyl)Phenylphosphine)용액을 첨가하였다. 나노입자의 비율이 높아질수록 금 껍질 층의 두께는 줄어들었다. 반응물에 130 μg/ml 염화하이드록실암모늄 (Hydroxylamine hydrochloride, NH2OH·HCl) 용액을 22 ml 첨가하였다. 반응물의 색이 금 껍질 층이 생성될 경우 빨강색으로 변한 후 금 껍질 층의 두께가 늘어남에 따라 서서히 파랑색으로 용액의 색이 바뀌었다. 반응이 끝난 후에 50 ml 코니칼 튜브에 각각 옮겨 담고 1,500g에서 60분 동안 원심분리하여 상층액을 제거한 후 각 튜브에 다시 1 mg/ml 비스(p-설포네이포페닐)페닐포스페닌(Bis(p-Sulfonatophenyl)Phenylphosphine)용액 1 ml로 분산시켜 주었다. MACS LS 칼럼을 이용하여 철-아연 산화물이 포함된 코어/쉘 구조의 나노입자만을 수득하였다.To synthesize the gold shell layer of nanoparticles, 100 mg potassium carbonate and 60 mg Au(III) chloride trihydrate were dissolved in 800 ml ultrapure water. After the solution was stirred at 400 rpm for 24 hours, nanoparticles with gold nanoparticles and ultrapure water were dissolved in 20 ml of 1 mg/ml bis(p-sulfonaphophenyl)phenylphosphenine (Bis(p-Sulfonatophenyl) Phenylphosphine) solution was added. As the ratio of nanoparticles increased, the thickness of the gold shell layer decreased. 22 ml of a 130 μg/ml hydroxylamine hydrochloride (NH2OH·HCl) solution was added to the reaction mixture. The color of the reactant was changed to red when the gold shell layer was formed, and then the color of the solution gradually changed to blue as the thickness of the gold shell layer increased. After the reaction was completed, each was transferred to a 50 ml conical tube and centrifuged at 1,500 g for 60 minutes to remove the supernatant. It was dispersed with 1 ml of p-Sulfonatophenyl)Phenylphosphine) solution. Only core/shell structured nanoparticles containing iron-zinc oxide were obtained using a MACS LS column.

1.4 양이온성 고분자가 접합된 나노입자 제조1.4 Preparation of nanoparticles conjugated with cationic polymers

음이온성 면역애주번트와 나노입자를 결합하기 위하여 철-아연 산화물/이산화규소/금 구조의 나노입자에 양이온성 고분자인 폴리에틸렌이민(Polyethleneimine; PEI)을 접합시켜주었다. 구체적으로, 10 mg/ml의 폴리에틸렌이민 용액에 상기 1.3에서 제조된 철-아연 산화물/이산화규소/금 구조의 나노입자를 0.1 ml 넣고 12시간 동안 반응시켰다. 반응하지 않은 폴리에틸렌이민을 제거하기 위해 MACS LS 칼럼을 이용하여 정제하였다. 수득된 나노입자를 최종적으로 1 ml의 초순수에 분산시켰다.Polyethleneimine (PEI), a cationic polymer, was conjugated to nanoparticles having an iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold structure in order to combine the anionic immunoadjuvant with the nanoparticles. Specifically, 0.1 ml of the iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold structure nanoparticles prepared in 1.3 was added to a 10 mg/ml polyethyleneimine solution and reacted for 12 hours. Purification was performed using a MACS LS column to remove unreacted polyethyleneimine. The obtained nanoparticles were finally dispersed in 1 ml of ultrapure water.

1.5 면역애주번트가 접합된 나노입자 제조1.5 Preparation of nanoparticles conjugated with immunoadjuvant

‘TCCATGACGTTCCTGACGTTTTTTTAAAAAAAAAAAAAA’의 염기서열을 가진 사이토신-포스페이트-구아닌(cytosine-phosphate-guanine, CpG) 올리고뉴클레오타이드 (oliogodeoxynecleotdie)를 상기 1.4에서 제조된 나노입자에 최종 용량이 3 mM이 되도록 첨가한 후, 반응물을 천천히 2시간 동안 교반하였다. 반응하지 않은 염기서열을 제거하기 위해 원심분리를 이용하여 정제하였다. 수득된 나노입자를 최종적으로 0.1 M 인산염 완충 식염수에 분산하여 사용하기 전까지 4℃에서 보관하였다. 이하 실시예 1.5에서 제조된 나노입자를 면역애주번트가 접합된 나노입자로 지칭한다.A cytosine-phosphate-guanine (CpG) oligonucleotide having the nucleotide sequence of 'TCCATGACGTTCCTGACGTTTTTTTAAAAAAAAAAAAAA' was added to the nanoparticles prepared in 1.4 above to a final volume of 3 mM, and then the reaction was It was stirred slowly for 2 hours. It was purified using centrifugation to remove unreacted nucleotide sequences. The obtained nanoparticles were finally dispersed in 0.1 M phosphate buffered saline and stored at 4°C until use. Hereinafter, the nanoparticles prepared in Example 1.5 are referred to as immunoadjuvant-conjugated nanoparticles.

실험예 1. 코어/쉘 구조 나노입자의 물리화학적 특성 분석Experimental Example 1. Analysis of physicochemical properties of core/shell structured nanoparticles

1.1 각 단계별 나노입자 형태 확인1.1 Confirmation of nanoparticle shape at each stage

나노입자가 성공적으로 제조되었는지 여부를 평가하기 위해, 상기 실시예 1.1 내지 1.5에서 제조된 나노입자의 형태를 투과전자현미경(transmission electron microscope)으로 관찰하였다. In order to evaluate whether the nanoparticles were successfully prepared, the shapes of the nanoparticles prepared in Examples 1.1 to 1.5 were observed with a transmission electron microscope.

구체적으로, 투과전자현미경(HITACHI, Japan)을 사용하여 나노입자의 형태를 관찰하였다. 투과전자현미경으로 얻은 사진을 기반으로 나노입자의 크기를 측정하였다. 도 2는 실시예 1.1 내지 1.5에서 제조된 나노입자를 투과전자현미경으로 촬영한 사진이다. 도 3은 도 2의 사진을 대상으로 실시예 1.1 내지 1.5에서 제조된 나노입자 크기와 제타전위를 측정한 그래프이다. (나노입자 1: 철-아연 산화물 나노입자 (실시예1.1), 나노입자 2: 철-아연 산화물/이산화규소 나노입자 (실시예1.2), 나노입자 3: 철-아연 산화물/이산화규소/2nm 금 나노입자 (실시예1.3), 나노입자 4: 철-아연 산화물/이산화규소/금 나노입자 (실시예1.3), 나노입자 5: 철-아연 산화물/이산화규소/금/양이온성 고분자 나노입자 (실시예1.4)), 나노입자 6: 철-아연 산화물/이산화규소/금/면역애주번트 나노입자 (실시예1.5))Specifically, the shape of the nanoparticles was observed using a transmission electron microscope (HITACHI, Japan). The size of the nanoparticles was measured based on a picture obtained by a transmission electron microscope. Figure 2 is a photograph taken with a transmission electron microscope of the nanoparticles prepared in Examples 1.1 to 1.5. FIG. 3 is a graph measuring the size and zeta potential of nanoparticles prepared in Examples 1.1 to 1.5 with respect to the photograph of FIG. 2 . (Nanoparticle 1: iron-zinc oxide nanoparticles (Example 1.1), nanoparticle 2: iron-zinc oxide/silicon dioxide nanoparticles (Example 1.2), nanoparticle 3: iron-zinc oxide/silicon dioxide/2 nm gold Nanoparticle (Example 1.3), Nanoparticle 4: Iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold nanoparticle (Example 1.3), Nanoparticle 5: Iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold/cationic polymer nanoparticle (Example 1.3) Example 1.4)), nanoparticle 6: iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold/immunoadjuvant nanoparticles (Example 1.5))

그 결과, 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 철-아연 산화물 나노입자는 약 13 nm 의 평균사이즈를 가지며, 각 층이 합성됨에 따라서 크기가 증가하는 것을 투과전자 현미경으로 확인하였고, 투과전자현미경에서 확인할 수 없는 면역애주번트의 접합은 동적광산란(Malvern, USA)을 이용하여 크기와 제타전위를 통하여 확인하였다.As a result, as shown in FIGS. 2 and 3, the iron-zinc oxide nanoparticles had an average size of about 13 nm, and it was confirmed by transmission electron microscopy that the size increased as each layer was synthesized. Conjugation of the immunoadjuvant, which could not be confirmed in , was confirmed through size and zeta potential using dynamic light scattering (Malvern, USA).

또한, 나노입자에 접합된 면역애주번트의 정량을 위하여, 젤 전기영동을 수행하여 나노입자와 면역애주번트의 다양한 비율에서 접합되는 정도를 확인하였다.In addition, in order to quantify the immunoadjuvant conjugated to the nanoparticles, gel electrophoresis was performed to confirm the degree of conjugation between the nanoparticles and the immunoadjuvant at various ratios.

구체적으로, 농도(w/w)가 일정한 같은 양의 면역애주번트에 대하여 실시예 1.4에서 제조된 나노입자의 농도(w/w)를 달리하여 상온에서 2시간 동안 반응시켜준 후 아가로스젤에 로딩하여 밴드의 유무에 따른 접합되는 정도를 확인하였다. 도 4는 실시예 1.4에서 제조된 나노입자와 면역애주번트의 접합 비율 평가하기 위하여 젤 전기영동을 수행한 결과이다.Specifically, for the same amount of immunoadjuvant having a constant concentration (w / w), the concentration (w / w) of the nanoparticles prepared in Example 1.4 was varied and reacted at room temperature for 2 hours, and then applied to an agarose gel. By loading, the degree of bonding according to the presence or absence of a band was confirmed. 4 is a result of performing gel electrophoresis to evaluate the conjugation ratio of the nanoparticles prepared in Example 1.4 and the immunoadjuvant.

그 결과, 도 4에서 나타낸 바와 같이, 나노입자의 농도가 높아질수록 면역애주번트와 접합하여 밴드가 보이지 않게 되는 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 4, it was confirmed that as the concentration of the nanoparticles increased, the bands became invisible due to conjugation with the immunoadjuvant.

1.2 면역애주번트가 접합된 나노입자에 의한 면역세포 활성증진 확인1.2 Confirmation of immune cell activity enhancement by nanoparticles conjugated with immunoadjuvant

상기 실시예 1.5에서 제조된 면역애주번트가 접합된 나노입자가 면역세포를 활성화시키는지를 확인하기 위하여, 면역세포에 면역애주번트가 접합된 나노입자를 처리한 후 면역세포의 표면에서 발현하는 세포 활성 마커인 CD80과 CD86의 발현 정도를 확인하였다. In order to confirm whether the immunoadjuvant-conjugated nanoparticles prepared in Example 1.5 activate immune cells, cell activity expressed on the surface of immune cells after treatment of immune cells with immunoadjuvant-conjugated nanoparticles The expression levels of the markers CD80 and CD86 were confirmed.

구체적으로, 골수 유래 수지상세포(bone marrow-derived dendritic cells: BMDC)에 PBS (대조군), 면역애주번트, 면역애주번트가 접합된 나노입자를 처리한 후 24시간 뒤에 골수 유래 수지상세포의 표면에 발현하는 다양한 마커를 염색하고 1시간 뒤에 FACS로 분석하였다. 도 5는 골수 유래 수지상세포(bone marrow-derived dendritic cells: BMDC)에 PBS (대조군), 면역애주번트, 면역애주번트가 접합된 나노입자를 처리한 후 세포 표면에서 CD80과 CD86이 발현하는 정도를 비교한 그래프이다. Specifically, after treating bone marrow-derived dendritic cells (BMDC) with PBS (control), immunoadjuvant, and nanoparticles conjugated with immunoadjuvant, expression on the surface of bone marrow-derived dendritic cells 24 hours later Various markers were stained and analyzed by FACS after 1 hour. Figure 5 shows the degree of expression of CD80 and CD86 on the cell surface after treating bone marrow-derived dendritic cells (BMDC) with PBS (control), immunoadjuvant, and nanoparticles conjugated with immunoadjuvant. This is a comparison graph.

그 결과, 도 5에 나타난 바와 같이, 면역애주번트와 면역애주번트가 접합된나노입자를 비교하였을 때 골수 유래 수지상세포의 활성도가 나노입자에 의하여 더 높게 발현됨을 확인하였다. 이는 면역애주번트가 접합된 나노입자가 면역세포의 엔도좀 안에 있는 TLR-9과의 반응을 높여줄 수 있어, 면역 항암 요법과 병용되어 면역세포 활성을 증진시키기 위한 항암 보조제로 사용될 수 있음을 의미한다.As a result, as shown in Figure 5, When comparing the immunoadjuvant and the nanoparticles conjugated with the immunoadjuvant, it was confirmed that the activity of bone marrow-derived dendritic cells was expressed higher by the nanoparticles. This means that nanoparticles conjugated with immunoadjuvant can increase the reaction with TLR-9 in the endosome of immune cells, and can be used as an anticancer adjuvant to enhance immune cell activity in combination with immunocancer therapy. do.

실험예 2. 비가역적 전기천공법에 의한 면역치료 효과 확인Experimental Example 2. Confirmation of immunotherapeutic effect by irreversible electroporation

2.1 비가역적 전기천공법을 통한 암세포 사멸 효과 확인2.1 Confirmation of cancer cell killing effect through irreversible electroporation

비가역적 전기천공법이 암세포를 사멸 효과가 있는지를 확인하기 위하여, 암세포에 비가역적 전기천공법을 수행한 후 세포 수를 측정하였다. In order to confirm whether irreversible electroporation has an effect of killing cancer cells, the number of cells was measured after irreversible electroporation was performed on cancer cells.

구체적으로, CT-26 암세포에 비가역적 전기천공법을 처리한 후 4시간 동안 배양하여 Cell counting-8 (CCK-8) assay kit를 사용하여 평가하였다. 비가역적 전기천공법을 처리한 세포 배지에 10% CCK-8 용액을 처리 후 37℃에서 2시간 동안 배양한 뒤 마이크로 플레이트 리더를 사용하여 450 ㎚에서 광학 밀도를 측정하였다. 도 6은 비가역적 전기천공법에 의한 암세포 사멸 효과를 확인하기 위하여, 비가역적 전기천공법을 다양한 전압과 펄스 조건에서 수행한 후 세포 생존율을 측정한 그래프이다. 도 7은 비가역적 전기천공법의 암세포 사멸 효과의 범위를 확인하기 위하여, 비가역적 전기천공법을 동일한 전압 조건에서 펄스의 수를 달리하여 수행한 후 암세포 사멸범위를 측정한 사진 및 그래프이다.Specifically, CT-26 cancer cells were treated with irreversible electroporation, cultured for 4 hours, and evaluated using Cell counting-8 (CCK-8) assay kit. After treatment with a 10% CCK-8 solution in the cell medium treated with the irreversible electroporation method, the cells were incubated at 37° C. for 2 hours, and the optical density was measured at 450 nm using a microplate reader. 6 is a graph showing cell viability after irreversible electroporation was performed under various voltage and pulse conditions in order to confirm the cancer cell killing effect by irreversible electroporation. FIG. 7 is a photograph and a graph showing the extent of cancer cell death after irreversible electroporation was performed by varying the number of pulses under the same voltage condition in order to confirm the range of cancer cell killing effect of irreversible electroporation.

그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 대조군과 비교하여 비가역적 전기천공법을 수행한 암세포에서는 세포 생존율이 감소되는 것으로 나타났고, 고전압과 고펄스 조건에서 세포 생존율이 20% 미만까지 감소됨을 확인하였다. 이는 고전압을 이용하여 세포막을 손상시키는 비가역적 전기천공법이 우수한 암세포 사멸 효과가 있음을 의미한다.As a result, as shown in FIG. 6, it was found that the cell viability was reduced in cancer cells subjected to irreversible electroporation compared to the control group, and the cell viability was reduced to less than 20% under high voltage and high pulse conditions. . This means that the irreversible electroporation method that damages the cell membrane using a high voltage has an excellent cancer cell killing effect.

또한, 도 7에 나타난 바와 같이, 비가역적 전기천공법의 펄스 수에 의해서 암세포 사멸 효과의 범위가 달라지는 것을 확인하였는 바, 이는 비가역적 전기천공법의 펄스에 의하여 암세포 사멸 효과의 범위를 조절할 수 있음을 의미한다. Also, as shown in Figure 7, It was confirmed that the range of cancer cell killing effect varies according to the number of irreversible electroporation pulses, which means that the range of cancer cell killing effect can be controlled by irreversible electroporation pulses.

2.2 비가역적 전기천공법에 의해 유도된 면역원성 세포 사멸 효과 확인2.2 Confirmation of immunogenic cell killing effect induced by irreversible electroporation

비가역적 전기천공법이 암세포의 면역원성 세포사멸을 유도할 수 있는지를 확인하기 위하여, 암세포에 비가역적 전기천공법을 수행한 후 세포 외로 방출되는 ATP의 양과 세포막에 발현되는 칼레티큘린(calreticulin)의 발현 정도를 측정하였다. In order to confirm whether irreversible electroporation can induce immunogenic apoptosis of cancer cells, irreversible electroporation is performed on cancer cells, and then the amount of ATP released outside the cell and calreticulin expressed on the cell membrane The expression level of was measured.

구체적으로, ATP 분석은 CT-26 암세포에 비가역적 전기천공법을 처리한 후 1시간과 6시간에서 세포내의 ATP의 방출양을 확인하기 위해 ATP assay kit을 사용하여 luminometer 570 nm에서 광학 밀도를 측정하였다. 또한, 칼레티큘린(calreticulin)의 발현 정도를 확인하기 위해 CT-26 암세포에 비가역적 전기천공법을 처리한 후 1시간, 6시간, 24시간, 48시간 뒤에 칼레티큘린(calreticulin) antibody를 붙여 1시간 염색한 후 FACS를 통하여 분석하였다. 도 8은 암세포에 비가역적 전기천공법을 수행한 후 세포 외로 방출되는 ATP의 양과 세포막에 발현되는 칼레티큘린(calreticulin)의 발현 정도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.Specifically, for ATP analysis, CT-26 cancer cells were treated with irreversible electroporation, and then optical density was measured at 570 nm luminometer using an ATP assay kit to check the amount of ATP released within the cells at 1 hour and 6 hours. . In addition, to confirm the expression level of calreticulin, CT-26 cancer cells were treated with irreversible electroporation and then calreticulin antibody was attached 1 hour, 6 hours, 24 hours, and 48 hours later. After staining for 1 hour, it was analyzed through FACS. 8 is a graph showing the results of measuring the amount of ATP released extracellularly and the expression level of calreticulin expressed in the cell membrane after performing irreversible electroporation on cancer cells.

그 결과, 도 8에 나타난 바와 같이, 세포외로 방출되는 ATP는 6시간 보다 1시간에서 더 많은 방출양을 보였고, 같은 1000 전압에서 고펄스로 갈수록 더 많은 양의 ATP를 확인할 수 있었다. 칼레티큘린의 경우 시간이 지날수록 암세포 표면에 발현이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 암세포에 비가역적 전기천공법을 처리할 경우, 초기에는 ATP, 시간에 지남에 따라 칼레티큘린이 면역세포의 활성화에 영향을 줄 수 있어, 비가역적 전기천공법에 의해 괴사된 암세포들에서 발생된 종양-관련 항원을 이용하여 항암 면역반응을 유도할 수 있음을 의미한다.As a result, as shown in FIG. 8, ATP released extracellularly showed a greater amount of release at 1 hour than at 6 hours, and a larger amount of ATP could be confirmed as the pulse went higher at the same voltage of 1000. In the case of calreticulin, it was confirmed that the expression on the surface of cancer cells increased over time. This is because when cancer cells are treated with irreversible electroporation, ATP initially and calreticulin over time can affect the activation of immune cells, resulting in cancer cells necrotic by irreversible electroporation. It means that an anticancer immune response can be induced using a tumor-associated antigen.

실험예 3. 종양동물모델에서 면역애주번트가 접합된 나노입자 주입과 비가역적 전기천공법에 의한 종양성장억제효과의 확인Experimental Example 3. Confirmation of tumor growth inhibitory effect by injection of nanoparticles conjugated with immunoadjuvant and irreversible electroporation in tumor animal models

3.1 종양동물모델 형성3.1 Formation of tumor animal models

면역애주번트가 접합된 나노입자와 비가역적 전기천공법의 효과를 확인하기위하여 BABL/c 와 CT-26 암세포를 이용하여 대장암 모델을 형성하였다.In order to confirm the effect of immunoadjuvant-conjugated nanoparticles and irreversible electroporation, a colorectal cancer model was formed using BABL/c and CT-26 cancer cells.

구체적으로, 7주령 BABL/c를 호흡 마취 한 뒤, 오른쪽 엉덩이 윗부분의 털을 제거해주었다. 그 후, CT-26 암세포를 한 마리 당 2x106씩 주입하였다. 도 9에 나타난 바와 같이, 암세포 주입 후 8일차에 종양크기의 평균이 100mm3으로 자라 면역애주번트가 접합된 나노입자와 비가역적 전기천공법을 이용한 치료를 시작하였다.Specifically, 7-week-old BABL/c was subjected to respiratory anesthesia, and the hair on the upper part of the right hip was removed. Then, 2x10 6 CT-26 cancer cells were injected per animal. As shown in FIG. 9, on the 8th day after cancer cell injection, the average tumor size grew to 100 mm 3 , and treatment using immunoadjuvant-conjugated nanoparticles and irreversible electroporation was started.

3.2 종양성장억제효과의 확인3.2 Confirmation of tumor growth inhibitory effect

면역애주번트가 접합된 나노입자의 주입과 비가역적 전기천공법을 병용할 경우 항암치료효과가 증진되는지를 확인하기 위하여, 종양동물모델에서 종양의 성장을 평가하였다.In order to confirm whether the anti-cancer treatment effect is enhanced when the immunoadjuvant-conjugated nanoparticle injection and irreversible electroporation are combined, tumor growth was evaluated in a tumor animal model.

구체적으로, 암세포 주입 후 9, 11, 14일에 면역애주번트가 접합된 나노입자를 주입하였고, 10일에 비가역적 전기천공법을 처리해 주었다. 도 9는 면역애주번트가 접합된 나노입자와 비가역적 전기천공법의 병용효과를 확인하기 위하여 종양모델에서 종양크기억제효과를 확인한 결과이다.Specifically, nanoparticles conjugated with immunoadjuvant were injected on days 9, 11, and 14 after cancer cell injection, and irreversible electroporation was performed on day 10. 9 is a result of confirming the tumor size suppression effect in a tumor model in order to confirm the combined effect of immunoadjuvant-conjugated nanoparticles and irreversible electroporation.

그 결과, 도 9에 나타난 바와 같이, 아무것도 처리해주지 않은 대조군 그룹에서 종양이 계속 성장하였다. 반면에 비가역적 전기천공법을 처리해준 그룹에서는 대조군보다 조금 더 종양성장이 억제되는 것을 확인하였다. 면역애주번트가 접합된 나노입자의 주입과 비가역적 전기천공법을 병용한 그룹에서는 다른 그룹과 비교했을 때 종양성장억제능이 현저하게 향상되는 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 9 , tumors continued to grow in the control group that was not treated with anything. On the other hand, in the group treated with irreversible electroporation, it was confirmed that tumor growth was slightly more inhibited than the control group. In the group in which the injection of the nanoparticles conjugated with the immunoadjuvant and the irreversible electroporation method were combined, it was confirmed that the tumor growth inhibition ability was remarkably improved compared to the other groups.

실험예 4. 나노입자를 이용한 이미징 효과 확인Experimental Example 4. Confirmation of imaging effect using nanoparticles

합성된 나노입자의 이미징 효과를 확인하기 위하여 컴퓨터단층촬영장치 (Skyscan 1172, Aartselaar, Belgium), X-ray 시스템 (Portable digital fluoroscopy system (mini C-arm), Fluoroscan InSight; Hologic Inc, Bedford, MA, USA) 및 자기공명영상장치 (9.4T MRI System, Agilent Technologies, Santa Clara, CA)를 이용해 이미징 정도를 확인하였다. To confirm the imaging effect of the synthesized nanoparticles, a computed tomography device (Skyscan 1172, Aartselaar, Belgium), an X-ray system (Portable digital fluoroscopy system (mini C-arm), Fluoroscan InSight; Hologic Inc, Bedford, MA, USA) and a magnetic resonance imaging device (9.4T MRI System, Agilent Technologies, Santa Clara, CA) were used to confirm the degree of imaging.

구체적으로, 나노입자 4: 철-아연 산화물/이산화규소/금 나노입자(실시예1.3)를 2% 아가로스 젤과 함께 Eppendorf tubes® tube나 PCR® tube에 옮겨 담아 최종적으로 1% 아가로스 젤이 되게 하여 다양한 농도의 나노입자를 준비하였다. 준비된 나노입자는 각각 컴퓨터단층촬영장치, X-ray, 및 자기공명영상장치를 이용하여 나노입자의 밝기를 대조군인 증류수와 비교하였다. 도 10a 내지 도10c는 실시예 1.3에서 제조된 나노입자의 표면 금 농도와 나노입자 중심부의 산화철 농도를 변화시킴에 따른 나노입자의 밝기 변화를 각각 컴퓨터단층촬영, X-ray 및 자기공명영상장치로 확인한 결과이다.Specifically, nanoparticle 4: iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold nanoparticles (Example 1.3) was transferred together with 2% agarose gel into an Eppendorf tubes® tube or PCR® tube, and finally a 1% agarose gel was obtained. nanoparticles of various concentrations were prepared. The prepared nanoparticles were compared with distilled water as a control for the brightness of the nanoparticles using computed tomography, X-ray, and magnetic resonance imaging, respectively. 10a to 10c show changes in the brightness of nanoparticles according to varying the concentration of gold on the surface of the nanoparticles prepared in Example 1.3 and the concentration of iron oxide in the center of the nanoparticles using computed tomography, X-ray and magnetic resonance imaging devices, respectively. This is the result of checking

그 결과, 도 10a 내지 도 10c에 나타난 바와 같이, 나노입자 표면에 있는 금 농도가 증가함에 따라 컴퓨터단층촬영장치에서 더 높은 하운스필드 유닛(HU)을 나타내는 것을 확인하였다. 또한, 나노입자 표면에 있는 금 농도가 증가함에 따라 X-ray 불투과성이 증가하여 X-ray 시스템에서 더 진한 색을 띄는 것을 확인하였으며, 나노입자 중심부에 있는 산화철의 농도가 증가함에 따라 자기공명영상장치에서 더 어둡게 만들어지는 것을 확인하였다. 상기 결과는 실시예 1.3에서 제조된 철-아연 산화물/이산화규소/금 나노입자가 조영제로 사용될 수 있음을 의미하며, 특히, 자기공명영상장치에서 음성(T2) 조영제로 사용될 수 있음을 의미한다.As a result, as shown in FIGS. 10A to 10C , it was confirmed that as the gold concentration on the surface of the nanoparticles increased, a higher Hounsfield unit (HU) was displayed in the computed tomography apparatus. In addition, as the gold concentration on the surface of the nanoparticles increased, the X-ray opacity increased and it was confirmed that the color was darker in the X-ray system. As the concentration of iron oxide in the center of the nanoparticles increased, magnetic resonance imaging It was confirmed that it was made darker on the device. The above result means that the iron-zinc oxide/silicon dioxide/gold nanoparticles prepared in Example 1.3 can be used as a contrast agent, and in particular, can be used as a negative (T2) contrast agent in a magnetic resonance imaging device.

Claims (21)

비가역적 전기천공법(Irreversible Electroporation; IRE)에 병용되는 항암 보조제로서,
상기 항암 보조제는 면역애주번트가 접합된 다층 구조의 나노입자를 포함하고,
상기 다층 구조의 나노입자는,
자성 나노입자;
상기 자성 나노입자의 표면에 형성된 이산화규소를 포함하는 제 1 층;
상기 제 1 층의 표면에 형성된 금을 포함하는 제 2 층; 및
상기 제 2층의 표면에 형성된 고분자 층;을 포함하고,
상기 면역애주번트는 상기 고분자에 접합된 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제.
As an anticancer adjuvant used in combination with irreversible electroporation (IRE),
The anticancer adjuvant includes a multi-layered nanoparticle to which an immunoadjuvant is conjugated,
The multi-layered nanoparticles,
magnetic nanoparticles;
A first layer containing silicon dioxide formed on the surface of the magnetic nanoparticles;
a second layer containing gold formed on a surface of the first layer; and
Including; a polymer layer formed on the surface of the second layer;
The immunoadjuvant is an anticancer adjuvant used in combination with irreversible electroporation, which is conjugated to the polymer.
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 제 1층은 양이온성으로 표면개질된 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제.The anticancer adjuvant according to claim 1, wherein the first layer is cationicly surface-modified, used in combination with irreversible electroporation. 청구항 3에 있어서, 상기 표면개질은 [3-(2-아미노에틸아미노)프로필]트리메틸실란([3-(2-Aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane, AEAPTMS), 3-아미노프로필트리에톡시실란 ((3-Aminopropyl)triethoxysilane, APTES), 및 3-아미노프로필트리메톡시실란 ((3-Aminopropyl)trimethoxysilane, APTMS)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상에 의한 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제. The method according to claim 3, wherein the surface modification is [3- (2-aminoethylamino) propyl] trimethylsilane ([3- (2-Aminoethylamino) propyl] trimethoxysilane, AEAPTMS), 3-aminopropyltriethoxysilane ((3 -Aminopropyl)triethoxysilane, APTES), and 3-aminopropyltrimethoxysilane ((3-Aminopropyl)trimethoxysilane, APTMS) by at least one selected from the group consisting of, an anti-cancer adjuvant used in combination with irreversible electroporation. 청구항 3에 있어서, 상기 제 2층은 상기 양이온성으로 표면개질된 제 1층에 크기가 0.5 nm 내지 10 nm인 금 나노입자를 결합시켜 형성되는 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제. The method according to claim 3, wherein the second layer is formed by binding gold nanoparticles having a size of 0.5 nm to 10 nm to the cationic surface-modified first layer, anticancer adjuvant used in combination with irreversible electroporation . 청구항 1에 있어서, 상기 다층 구조의 나노입자는 크기가 1 nm 내지 300 nm인 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제.The method according to claim 1, wherein the size of the nanoparticles of the multilayer structure is 1 nm to 300 nm, anti-cancer adjuvants used in combination with irreversible electroporation. 청구항 1에 있어서, 상기 다층 구조의 나노입자는 구형(sphericla), 삼각형(triangular), 입방체(cubic), 육각형(hexagonal), 타원형(oval), 나선형(helical), 및 다공형(porous)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제.The method according to claim 1, wherein the multi-layered nanoparticles are composed of spheric, triangular, cubic, hexagonal, oval, helical, and porous shapes. Any one selected from the group, an anti-cancer adjuvant used in combination with irreversible electroporation. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 고분자는 양이온성 고분자인 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제.The anticancer adjuvant according to claim 1, wherein the polymer is a cationic polymer, used in combination with irreversible electroporation. 청구항 1에 있어서, 상기 면역애주번트는 Aluminum salts(Aluminum phosphate or hydorxide), Emulsions(MF59, AS03, AF03, SE), DsRNA analogues(poly(I:C)), Lipid A analogues(MPL, GLA), Flagellin, Imidazoquinolines(Imiquimod, R848), CpG ODN, Saponins(QS21), C-type lectin ligands (TDB), CD1d lignads (α-galactosylceramide), AS01(liopsone, MPL, QS21), AS02(emulsion, MPL, QS21), AS04(Alum, MPL), AS15(liposone, MPL, QS21, CpG), GLA-Se(emulsion, GLA), IC31(CpG, cationic peptide), CAF01(TDB, cationic liposome), 및 ISCOMs(saponin, phospholipid)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제.The method according to claim 1, wherein the immunoadjuvant is aluminum salts (aluminum phosphate or hydorxide), emulsions (MF59, AS03, AF03, SE), DsRNA analogues (poly(I:C)), Lipid A analogues (MPL, GLA), Flagellin, Imidazoquinolines (Imiquimod, R848), CpG ODN, Saponins (QS21), C-type lectin ligands (TDB), CD1d lignads (α-galactosylceramide), AS01 (liopsone, MPL, QS21), AS02 (emulsion, MPL, QS21) ), AS04 (Alum, MPL), AS15 (liposone, MPL, QS21, CpG), GLA-Se (emulsion, GLA), IC31 (CpG, cationic peptide), CAF01 (TDB, cationic liposome), and ISCOMs (saponin, An anti-cancer adjuvant used in combination with irreversible electroporation, which is at least one selected from the group consisting of phospholipid). 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 비가역적 전기천공법은 대상체 내에서 종양-관련 항원(tumor-associated antigens; TAA)을 발생시켜 항암 면역반응을 유도하는 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제.The anticancer adjuvant according to claim 1, wherein the irreversible electroporation method induces an anticancer immune response by generating tumor-associated antigens (TAAs) in a subject. 청구항 16에 있어서, 상기 종양-관련 항원은 암세포 사멸에 의해 발생되는 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제.The anticancer adjuvant according to claim 16, wherein the tumor-associated antigen is generated by cancer cell death, used in combination with irreversible electroporation. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 비가역적 전기천공법은 1 내지 2500 전압(voltage), 1 내지 99 펄스(pulses), 및 1 내지 1000 마이크로초내(microsecond wide)의 조건에서 수행되는 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제.The method according to claim 1, wherein the irreversible electroporation is performed under the conditions of 1 to 2500 voltage, 1 to 99 pulses, and 1 to 1000 microseconds (microsecond wide), irreversible electroporation Anti-cancer adjuvant used in combination with the law. 청구항 1에 있어서, 상기 항암보조제는 면역세포에 흡수(uptake)되어 면역세포 활성을 증진시키는 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제.The anticancer adjuvant used in combination with irreversible electroporation according to claim 1, wherein the anticancer adjuvant is uptaken by immune cells to enhance immune cell activity. 청구항 20에 있어서, 상기 면역세포는 대식세포, 수지상 세포, B 림프구, T 림프구, 비만 세포, 단핵구, 호산구, 자연살해세포, 호염기구, 및 호중구로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인, 비가역적 전기천공법에 병용되는 항암 보조제.The method according to claim 20, wherein the immune cell is any one selected from the group consisting of macrophages, dendritic cells, B lymphocytes, T lymphocytes, mast cells, monocytes, eosinophils, natural killer cells, basophils, and neutrophils, irreversible Anticancer adjuvant used in combination with electroporation.
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