KR102525363B1 - 칼슘 포스페이트 나노 입자 및 이의 합성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핵산 단량체가 가지는 인산염만을 인의 공급원으로 활용하여 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자 및 이의 합성 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법은 핵산 단량체를 포함하는 수용액에 칼슘 전구체를 포함하는 수용액을 첨가하여 혼합하는 제1 단계, 및 혼합 용액에 수산기를 함유하는 염기성 물질을 첨가하고 혼합하는 제2 단계를 포함한다.

Description

칼슘 포스페이트 나노 입자 및 이의 합성 방법{Calcium phosphate nanoparticles and methods for their synthesis}
본 발명은 칼슘 포스페이트 나노 입자 및 이의 합성 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 핵산 단량체가 가지는 인산염만을 인의 공급원으로 활용하여 칼슘 포스페이트 나노 입자를 합성하는 방법에 관한 것이다.
칼슘 포스페이트는 자연계에 존재하는 물질로, 특히 인체의 뼈 성분의 50 ~ 70w/w.%를 이루고 있어 생체 친화성이 매우 높다. 따라서, 칼슘 포스페이트를 약물 전달, 골 재생, 조직 재생 등의 생물학적 응용 분야에 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
기존의 칼슘 포스페이트 나노 소재의 합성은 Ca 및 P를 주 소재로 하는 무기물을 원료로 하여, 공침법(co-precipitation) 또는 졸-겔법을 통해 진행한다. 하지만, 본래 생체 내에서 칼슘 포스페이트는 유기물을 기반으로 합성되는 메커니즘을 가지고 있어, 기존의 무기물 기반의 칼슘 포스페이트 합성과는 매우 다르다.
이러한 차이점으로 인해, 무기물 기반으로 합성된 칼슘 포스페이트 나노 소재는 조밀(dense)한 표면을 가지고, 생체 조직에 다량 처리 시 독성을 보이는 문제점이 있다.
본 발명의 일 목적은 핵산 단량체가 가지는 인산염만을 인의 공급원으로 활용하여 다공성의 칼슘 포스페이트 나노 입자를 합성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적은 상기 방법으로 합성된 다공성의 칼슘 포스페이트 나노 입자를 제공하고, 이를 약물 전달체로 활용하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법은 핵산 단량체를 포함하는 수용액에 칼슘 전구체를 포함하는 수용액을 첨가하여 혼합하는 제1 단계, 및 혼합 용액에 수산기를 함유하는 염기성 물질을 첨가하고 혼합하는 제2 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 혼합 시의 온도는 55 내지 65℃ 로 유지하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 상기 제1 단계의 혼합은 5 내지 15 분 동안 수행하고, 상기 제2 단계의 혼합은 7 내지 9 시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 상기 핵산 단량체는 AMP(Adenosine monophosphate), GMP(Guanosine monophosphate), TMP(Thymidine monophosphate), CMP(Cytidine monophosphate), UMP(Uridine monophosphate), ADP(Adenosine diphosphate), GDP(Guanosine diphosphate), dTDP(Thymidine diphosphate), CDP(Cytidine diphosphate), UDP(Uridine diphosphate), ATP(Adenosine triphosphate), GTP(Guanosine triphosphate), dTTP(Thymidine triphosphate), CTP(Cytidine triphosphate) 및 UTP(Uridine triphosphate) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 칼슘 전구체는 염화칼슘(CaCl2), 질산칼슘(Ca(NO3)2), 아세트산칼슘(Ca(C2H3O2)2) 및 칼슘 에톡사이드(Ca(OEt)2) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수산기를 함유하는 염기성 물질은 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화암모늄(NH4(OH))을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 핵산 단량체의 농도가 1 내지 90 mM 및 상기 칼슘 전구체의 농도가 0.5 내지 100 mM 범위이고, 상기 수산기를 함유한 염기성 물질의 농도가 200 내지 400 mM 범위에서, 칼슘 포스페이트 나노 입자가 합성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 핵산 단량체는 ADP(Adenosine diphosphate)인 경우, 상기 ADP 의 농도가 9 내지 90 mM 및 상기 칼슘 전구체의 농도가 0.9 내지 8 mM 범위이고, 상기 수산기를 함유한 염기성 물질의 농도가 200 내지 400 mM 범위에서, 칼슘 포스페이트 나노 입자의 합성이 잘 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 단계 후, 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자는 다공성 결정질 구조를 가질 수 있다. 구체적으로는, 상기 제2 단계 후, 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자는 다공성 하이드록시 아파타이트일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘 포스페이트 나노 입자는 상기 방법에 따라 제조되고, 다수의 기공을 포함하며, 하이드록시 아파타이트 결정 구조를 갖는다.
일 실시예에서, 상기 칼슘 포스페이트 나노 입자는 그레인(grain) 형상이고, 상기 나노 입자의 너비(width)는 40 내지 60 nm, 길이(length)는 80 내지 120 nm 일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태로 상기 칼슘 포스페이트 나노 입자에 포함된 다수의 기공에 약물이 로딩된 약물 전달체를 들 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 형태로 상기 칼슘 포스페이트 나노 입자의 표면에 약물이 흡착된 약물 전달체를 들 수 있다.
본 발명에 따르면, 유기 물질인 핵산 단량체가 가지는 인산염만을 인의 공급원으로 활용하여, 추가적인 인 공급원 없이 생체 친화성이 높은 다공성의 칼슘 포스페이트 나노 입자를 합성할 수 있다.
또한, 나노 입자 합성 시의 온도를 조절하여 수산화칼슘으로 석출되는 메커니즘을 막고, 충분히 칼슘 포스페이트로 합성이 진행되도록 할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따라 합성된 칼슘 포스페이트는 생체 친화성이 높아 약물 전달, 골 재생, 조직 재생 등의 생물학적 응용 분야에 활용이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법을 도시한 모식도 및 이에 의해 합성된 나노 입자의 TEM 이미지이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 다양한 핵산 단량체를 이용하여 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자의 TEM , SAED 및 EDS 분석 이미지를 도시한다.
도 3 및 4는 본 발명의 실시예에 따라 ADP를 이용하여 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자의 SEM 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자의 SAED 및 EDS 분석 이미지를 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법을 도시한 모식도 및 이에 의해 합성된 나노 입자의 TEM 이미지이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법은 핵산 단량체를 포함하는 수용액에 칼슘 전구체를 포함하는 수용액을 첨가하여 혼합하는 제1 단계, 및 혼합 용액에 수산기를 함유하는 염기성 물질을 첨가하고 혼합하는 제2 단계를 포함한다.
상기 핵산 단량체는 칼슘 포스페이트 나노 입자의 인 공급원(phosphorus source)으로 사용된다. 핵산 단량체는 예를 들어, AMP(Adenosine monophosphate), GMP(Guanosine monophosphate), TMP(Thymidine monophosphate), CMP(Cytidine monophosphate), UMP(Uridine monophosphate), ADP(Adenosine diphosphate), GDP(Guanosine diphosphate), dTDP(Thymidine diphosphate), CDP(Cytidine diphosphate), UDP(Uridine diphosphate), ATP(Adenosine triphosphate), GTP(Guanosine triphosphate), dTTP(Thymidine triphosphate), CTP(Cytidine triphosphate), UTP(Uridine triphosphate) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 칼슘 전구체는 칼슘 포스페이트 나노 입자의 칼슘(Ca2+) 공급원으로 사용되며, 예를 들어, 염화칼슘(CaCl2), 질산칼슘(Ca(NO3)2), 아세트산칼슘(Ca(C2H3O2)2), 칼슘 에톡사이드(Ca(OEt)2) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 수산기를 함유하는 염기성 물질은 칼슘 포스페이트 나노 입자의 수산기(OH-) 공급원으로 사용된다. 동시에, 수산기를 함유하는 염기성 물질은 pH를 조절하여 합성에 필요한 알칼리성 용액 상태를 만드는 역할을 한다. 이러한 수산기 함유 염기성 물질은 예를 들어, 수산화나트륨(NaOH), 수산화암모늄(NH4(OH)) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명의 합성 방법을 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
먼저, 핵산 단량체를 포함하는 수용액에 칼슘 전구체를 포함하는 수용액을 첨가하여 혼합하는 제1 단계를 수행한다.
일 실시예에서, 상기 핵산 단량체를 포함하는 수용액은 핵산 단량체를 증류수에 충분히 녹여 준비할 수 있다. 이때, 상기 핵산 단량체의 농도는 1 내지 90 mM 일 수 있다. 그리고, 준비한 용액은 충분한 칼슘 포스페이트 합성을 위해 55 내지 65℃, 바람직하게는 60℃ 로 유지시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 칼슘 전구체를 포함하는 수용액은 칼슘 전구체를 증류수에 녹여 준비할 수 있다. 이때, 상기 칼슘 전구체의 농도는 0.5 내지 90 mM 일 수 있다. 그리고, 준비한 수용액은 충분한 칼슘 포스페이트 합성을 위해 55 내지 65℃, 바람직하게는 60℃ 로 유지시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 단계에서 준비된 용액들의 혼합 시에도, 온도는 55 내지 65℃ 로 유지하는 것이 바람직하고, 60℃ 로 유지하는 것이 보다 바람직하다. 이는 나노 입자의 합성 시에 충분히 칼슘 포스페이트로 합성이 진행되도록 하기 위함이다.
또한, 상기 제1 단계에서, 준비된 용액들의 혼합은 5 내지 15 분 동안 수행하는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어나는 경우, 핵산 단량체가 베타 분해를 진행하여, 하이드록시 아파타이트가 다량 함유된 화합물을 형성하는 문제점이 발생한다. 이러한 조건에서 형성된 화합물은 본 발명에서 제조하고자 하는 유기물이 단위 결정에 포함되는 단일화합물과 다르게, 일반적인 하이드록시 아파타이트로 합성되게 된다.
다음으로, 혼합 용액에 수산기를 함유하는 염기성 물질을 첨가하고 혼합하는 제2 단계를 수행한다.
일 실시예에서, 상기 수산기를 함유하는 염기성 물질은 증류수에 용해시킨 후 혼합 용액에 첨가될 수 있다. 이때, 수산기 함유 염기성 물질의 농도는 200 내지 400 mM 일 수 있다. 그리고, 충분한 칼슘 포스페이트 합성을 위해 염기성 용액의 온도는 55 내지 65℃, 바람직하게는 60℃ 로 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 단계의 혼합 시에도 온도는 55 내지 65℃ 로 유지하는 것이 바람직하고, 60℃ 로 유지하는 것이 보다 바람직하다. 이는 나노 입자의 합성 시에 칼슘이 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로 석출되는 메커니즘을 막고, 충분히 칼슘 포스페이트로 합성이 진행되도록 하기 위함이다.
구체적으로, 상기 혼합 시의 온도가 55℃ 미만으로 유지되는 경우, 칼슘이 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로 석출되는 메커니즘이 진행되어 칼슘 포스페이트 나노 입자의 합성이 잘 이루어지지 않게 된다. 반면, 상기 온도가 65℃를 초과하는 경우, 온도를 유지하는데 더 많은 에너지가 소모되어 비경제적이다.
또한, 상기 제2 단계에서, 혼합은 7 내지 9 시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 7 시간 미만으로 수행하는 경우 충분한 합성이 이루어지지 않고, 9 시간을 초과하는 경우 핵산 단량체의 열분해가 발생하거나, 칼슘이 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로 석출되는 메커니즘이 진행되어 칼슘 포스페이트 나노 입자의 합성이 잘 이루어지지 않게 되며, 나노 입자의 응집 및 응고 현상이 발생하는 문제점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 핵산 단량체가 ADP(Adenosine diphosphate)인 경우, 상기 ADP 의 농도가 9 내지 90 mM 및 상기 칼슘 전구체의 농도가 0.9 내지 8 mM 범위이고, 상기 수산기를 함유한 염기성 물질의 농도가 200 내지 400 mM 범위의 조건 하에, 칼슘 포스페이트 나노 입자의 합성이 가장 잘 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 유기 물질인 핵산 단량체를 인 공급원으로 사용하여, 추가적인 인 공급원 없이 생체 친화성이 높은 칼슘 포스페이트 나노 입자를 합성할 수 있다.
구체적으로, 도 1의 TEM 이미지를 보면, 상기 제2 단계를 통해 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자는 다공성 결정질 구조를 갖는다. 보다 구체적으로, 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자는 다공성 하이드록시 아파타이트일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로, 상기 방법에 따라 제조된 칼슘 포스페이트 나노 입자를 들 수 있다.
상기 칼슘 포스페이트 나노 입자는 다수의 기공을 포함하며, 하이드록시 아파타이트 결정 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 칼슘 포스페이트 나노 입자는 그레인(grain) 형상을 나타낼 수 있고, 40 내지 170 nm 의 입자 크기를 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 칼슘 포스페이트 나노 입자는 그레인(grain) 형상을 나타낼 수 있고, 나노 입자의 너비(width)는 40 내지 60 nm, 길이(length)는 80 내지 120 nm 일 수 있다.
위와 같이 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자는 생체 친화성이 높아 약물 전달, 골 재생, 조직 재생 분야에서 응용 가능하다.
구체적으로, 본 발명의 칼슘 포스페이트 나노 입자는 약물 전달체로 활용될 수 있다.
일 실시예로, 상기 칼슘 포스페이트 나노 입자에 포함된 다수의 기공에 다량의 약물을 로딩하여, 약물 전달체로 활용할 수 있다.
다른 실시예로, 상기 칼슘 포스페이트 나노 입자의 표면에 약물을 흡착시켜, 약물 전달체로 활용할 수 있다. 이때 사용되는 약물로는 RNA 및 DNA 계열의 유전자 전달체; 세포 접착능, 분아 및 분화를 향상시키는데 사용되는 Poly-L-lactide, poly(lactic-co-glycolic acid), collagen 계열의 고분자 약물; BMP-2, PDGF 와 같은 체내 성장 인자; Gatifloxacine, ciproflaxin, tigecyclin, cefuroxine, amoxicillin, indomethacin, doxycyclin 의 살균제 혹은 항생제; 비타민들과 coenzyme Q10의 항산화제를 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 칼슘 포스페이트 나노 입자는 골 재생용 나노 소재로 활용될 수 있다. 일 실시예로, 상기 칼슘 포스페이트 나노 입자는 다수의 기공에 단백질을 흡착하는 골 재생용 나노 소재로 활용될 수 있다.
한편, 본 발명은 다른 실시 형태로 골 재생용 나노 구조체 제조 방법을 들 수 있다.
상기 골 재생용 나노 구조체 제조 방법은 상기 칼슘 포스페이트 나노 입자를 100 내지 500℃의 온도로 소결하는 단계를 포함한다.
상기 소결이 100 내지 500℃ 의 온도로 수행되는 경우, 골 재생용 나노 구조체는 하이드록시 아파타이트 구조를 유지될 수 있다. 그러나, 100℃ 미만의 경우에는 나노 입자의 소결이 이루어지지 않고, 500℃를 초과하는 경우 트리칼슘 포스페이트로 상변이가 일어나게 된다. 따라서, 100℃ 내지 500℃ 의 온도로 소결하는 것이 바람직하다.
상기 방법으로 얻어진 골 재생용 나노 구조체는 나노 기공(nanopore) 및 마이크로 기공(micropore)을 포함하고, 3차원의 계층 구조(hierarchical)를 갖는다. 따라서, 3차원의 계층 구조를 이용한 단백질 흡착, 또는 영양소 확산(nutrient diffusion) 등에 활용될 수 있다.
또한, 상기 골 재생용 나노 구조체는 3D 프린팅을 이용하여 스캐폴드 구조를 형성할 수도 있다.
한편, 본 발명은 다른 실시 형태로 칼슘 포스페이트 나노 입자의 표면 개질 방법을 제공할 수 있다. 상기 칼슘 포스페이트 나노 입자의 표면 개질 방법은 EDC(1-ethyl-3-dimethylaminopropyl carbodiimide) 용액 상에서, 상기 칼슘 포스페이트 나노 입자를 티올기(-SH)를 포함하는 고분자와 반응시켜 상기 나노 입자의 표면을 개질하는 단계를 포함한다.
본 발명의 칼슘 포스페이트 나노 입자는 핵산 단량체의 작용기를 함유하며, 이러한 작용기의 존재로 인해, 티올기(-SH)를 포함하는 고분자와 반응시켜 나노 입자의 표면을 개질할 수 있다. 상기 작용기는 합성에 사용된 핵산 단량체의 종류에 따라 상이하며, 예를 들어, 아데닌(Adenine), 사이토신(cytosine), 구아닌(guanine), 티민(thymine), 우라실(uracil) 등 일 수 있다.
또한, 상기 티올기(-SH)를 포함하는 고분자는 3-머캅토프로피온산(HSCH2CH2CO2H)인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 내용을 추가적으로 설명하도록 하겠다.
핵산 단량체 종류에 따른 나노 입자 합성 결과를 확인하기 위해, 핵산 단량체로 AMP, GMP, TMP, CMP 를 이용하여 나노 입자를 합성하였다.
구체적으로, 핵산 단량체를 각각 10 mg/mL 로 증류수에 충분히 녹여 300ㅅl 준비하고, 60℃ 로 유지시켰다. 다른 샘플로, AMP, GMP, TMP, CMP 를 각각 1:1:1:1 중량비로 혼합한 수용액을 준비하고, 60℃ 로 유지시켰다.
한편, 0.5 mM 의 염화칼슘 수용액을 각각 준비하고, 60℃ 로 유지시켰다. 또한, 300mM 농도의 수산화나트륨 수용액을 준비하고, 60℃ 로 유지시켰다.
이후, 핵산 단량체 수용액에 염화칼슘 수용액을 첨가한 후 10분 동안 혼합시켰다. 다음으로, 혼합 용액에 수산화나트륨 수용액을 첨가하고 8시간 동안 혼합시켜 칼슘 포스페이트 나노 입자를 합성하였다. 이때, 혼합 시의 온도는 60℃ 로 유지하였다.
합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자는 원심 분리를 이용하여 분리한 후, 증류수로 3회 세척하여 수득하였다.
도 2는 실시예 1에 따라 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자들을 TEM , SAED 및 EDS 로 분석한 이미지를 나타낸 것이다.
도 2를 보면, 핵산 단량체 10 mg/mL, 염화칼슘 0.5 mM, 수산화나트륨 300 mM 농도에서 칼슘 포스페이트 나노 입자가 성공적으로 합성된 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 2에 나타나듯이, 합성된 나노 입자는 다공성 형태를 보이고, 평균 너비(width): 50nm, 길이(length): 100 nm 의 그레인(grain) 형상을 나타내는 칼슘 포스페이트임을 확인할 수 있고, 하이드록시 아파타이트 결정 구조를 나타냄을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 따라 합성된 나노 입자의 성분으로는 Ca, P, O 원소가 검출되며, 이는 칼슘 포스페이트 나노 입자가 합성되었음을 나타낸다.
다양한 농도(각각 1mM, 9mM, 90mM)의 ADP 수용액과 염화칼슘 수용액을 이용하여 나노 입자를 합성하였다.
구체적으로, 서로 다른 농도의 ADP를 증류수에 충분히 녹여 300㎕ 준비하고, 60℃ 로 유지시켰다. 한편, 서로 다른 농도의 염화칼슘 수용액을 각각 준비하고, 60℃ 로 유지시켰다. 또한, 300mM 농도의 수산화나트륨 수용액을 준비하고, 60℃ 로 유지시켰다.
이후, ADP 수용액에 염화칼슘 수용액을 첨가한 후 10분 동안 혼합시켰다. 다음으로, 혼합 용액에 수산화나트륨 수용액을 첨가하고 8시간 동안 혼합시켜 칼슘 포스페이트 나노 입자를 합성하였다. 이때, 혼합 시의 온도는 60℃ 로 유지하였다.
합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자는 원심 분리를 이용하여 분리한 후, 증류수로 3회 세척하여 수득하였다.
도 3은 실시예 2에 따라 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자의 SEM 분석 이미지이다.
도 3을 보면, ADP 1 ~ 90 mM, 염화칼슘 1 ~ 90 mM, 수산화나트륨 300 mM 농도 범위에서 칼슘 포스페이트 나노 입자가 성공적으로 합성된 것을 확인할 수 있다. 이 중에서, ADP를 90 mM 사용하는 경우, 가장 좋은 결정질의 나노 입자가 합성되었다.
최적의 나노 입자 합성 조건을 확인하기 위해, ADP 의 농도를 90 mM, 수산화나트륨 농도를 300 mM 로 고정한 후, 염화칼슘 농도를 0.9, 1.2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 mM 로 각각 달리하여, 실시예 2와 동일한 방법으로 나노 입자를 합성하였다.
도 4은 실시예 3에 따라 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자의 SEM 분석 이미지이다.
도 4를 참조하면, 염화칼슘 0.9 ~ 8 mM 농도 범위에서 칼슘 포스페이트 나노 입자가 성공적으로 합성된 것을 확인할 수 있고, 이 중에서도, 4 mM 농도에서 가장 좋은 결정질의 나노 입자가 합성되었다.
도 5는 ADP 90 mM, 염화칼슘 4 mM 농도에서 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자의 SAED 및 EDS 분석 이미지를 나타낸다.
도 5를 보면, 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자가 Ca, P 원소를 포함하는 것을 확인할 수 있고, 이의 결정성은 우측의 SAED 이미지로 확인할 수 있다. 도 5에 나타나듯이, 본 발명의 칼슘 포스페이트 나노 입자는 하이드록시 아파타이트 결정 구조를 나타낸다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 핵산 단량체를 포함하는 수용액에 칼슘 전구체를 포함하는 수용액을 첨가하여 5 내지 15분 동안 혼합하는 제1 단계; 및
    혼합 용액에 수산기를 함유하는 염기성 물질을 첨가하고 7 내지 9 시간 동안 혼합하는 제2 단계;를 포함하고,
    상기 핵산 단량체는 AMP(Adenosine monophosphate), GMP(Guanosine monophosphate), TMP(Thymidine monophosphate), CMP(Cytidine monophosphate) 및 ADP(Adenosine diphosphate) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하고,
    상기 제2 단계 후 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자는 다수의 기공을 포함하며, 하이드록시 아파타이트 결정 구조를 가지고, 그레인(grain) 형상을 나타내며,
    상기 나노 입자의 너비(width)는 40 내지 60 nm, 길이(length)는 80 내지 120 nm 인 것을 특징으로 하는,
    칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 시의 온도는 55 내지 65℃ 로 유지함을 특징으로 하는,
    칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘 전구체는 염화칼슘(CaCl2), 질산칼슘(Ca(NO3)2), 아세트산칼슘(Ca(C2H3O2)2) 및 칼슘 에톡사이드(Ca(OEt)2) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는,
    칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수산기를 함유하는 염기성 물질은 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화암모늄(NH4(OH))을 포함함을 특징으로 하는,
    칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 핵산 단량체의 농도가 1 내지 90 mM 및 상기 칼슘 전구체의 농도가 0.5 내지 90 mM 범위이고, 상기 수산기를 함유한 염기성 물질의 농도가 200 내지 400 mM 범위에서, 칼슘 포스페이트 나노 입자가 합성됨을 특징으로 하는,
    칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 핵산 단량체는 ADP(Adenosine diphosphate)이고,
    상기 ADP 의 농도가 9 내지 90 mM 및 상기 칼슘 전구체의 농도가 0.9 내지 8 mM 범위이고, 상기 수산기를 함유한 염기성 물질의 농도가 200 내지 400 mM 범위에서, 칼슘 포스페이트 나노 입자가 합성됨을 특징으로 하는,
    칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계 후, 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자는 다공성 결정질 구조를 가짐을 특징으로 하는,
    칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계 후, 합성된 칼슘 포스페이트 나노 입자는 다공성 하이드록시 아파타이트인 것을 특징으로 하는,
    칼슘 포스페이트 나노 입자 합성 방법.
  11. 제1항 내지 제2항, 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조되고,
    다수의 기공을 포함하며, 하이드록시 아파타이트 결정 구조를 갖는,
    칼슘 포스페이트 나노 입자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 칼슘 포스페이트 나노 입자는 그레인(grain) 형상이고,
    상기 나노 입자의 너비(width)는 40 내지 60 nm, 길이(length)는 80 내지 120 nm 인 것을 특징으로 하는,
    칼슘 포스페이트 나노 입자.
  13. 제11항에 따른 칼슘 포스페이트 나노 입자에 포함된 다수의 기공에 약물이 로딩된 약물 전달체.
  14. 제11항에 따른 칼슘 포스페이트 나노 입자의 표면에 약물이 흡착된 약물 전달체.
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