KR102587700B1 - A compound having aggregation-induced emission properties and uses thereof - Google Patents

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Abstract

응집-유도 방출 특성을 갖는 화합물 및 이의 용도에 관한 것이다. 일 양상에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 미토콘드리아에 도달하기 전까지 형광을 띄지 않고, 지방질과 같은 친유성 부위에 축적되지 않을 뿐만 아니라, 근적외선 파장 영역에서의 응집-유도 특성에 기인하여 배경형광 대비 효율이 현저히 높다. 이를 통해, 암세포를 효과적으로 표적할 수 있어 독성이나 부작용 없이 효율적인 암 치료 효과를 달성하면서도, 광안정성이 높고 미토콘드리아 막 전위 변화에 영향을 받지 않아 기존의 형광염료보다 우수한 특성을 갖는다. 따라서, 일 측면에 따른 화합물은 형광 이미징, 광역학 진단 및 치료에 효과적으로 사용될 수 있다.It relates to compounds having aggregation-induced release properties and their uses. According to one aspect, the compound represented by Formula 1 not only does not fluoresce until it reaches the mitochondria and does not accumulate in lipophilic sites such as lipids, but also has aggregation-inducing properties in the near-infrared wavelength region, resulting in higher efficiency compared to background fluorescence. This is significantly higher. Through this, it can effectively target cancer cells, achieving efficient cancer treatment without toxicity or side effects. It has superior photostability and is not affected by changes in mitochondrial membrane potential, making it superior to existing fluorescent dyes. Therefore, the compound according to one aspect can be effectively used in fluorescence imaging, photodynamic diagnosis, and treatment.

Description

응집-유도 방출 특성을 갖는 화합물 및 이의 용도{A compound having aggregation-induced emission properties and uses thereof}A compound having aggregation-induced emission properties and uses thereof}

응집-유도 방출 특성을 갖는 화합물 및 이의 용도에 관한 것이다.It relates to compounds having aggregation-induced release properties and their uses.

화학요법, 방사선 요법 및 수술과 비교할 때 광역학 치료(Photodynamic therapy: PDT)는 약물 내성, 독성 부작용 및 높은 비용의 단점을 효과적으로 해결할 수 있다는 점에서 악성 종양에 대한 이상적인 치료 전략으로 주목 받고 있다. 광역학 치료 과정에서, 광 조사 하에 광감작제(photosensitizer: PS)가 활성화되고, 여기된 광감작제는 산소 분자와 상호작용하여 활성산소종(Reactive Oxygen Species: ROS) 또는 라디칼을 생성하며, 이는 생체분자를 산화시켜 종양 세포를 사멸시킬 수 있다.Compared with chemotherapy, radiotherapy, and surgery, photodynamic therapy (PDT) is attracting attention as an ideal treatment strategy for malignant tumors because it can effectively solve the disadvantages of drug resistance, toxic side effects, and high cost. In the photodynamic therapy process, a photosensitizer (PS) is activated under light irradiation, and the excited photosensitizer interacts with oxygen molecules to generate reactive oxygen species (ROS) or radicals, which It can kill tumor cells by oxidizing biomolecules.

최근 광역학 분야에서 응집-유도 방출(Aggregation-Induced Emission: AIE)을 기반으로 하는 루미노겐(luminogen), AIEgen에 대한 연구가 높은 관심을 끌고 있다. 대부분의 화합물은 저농도 용액 상태에서 응집 상태가 될 때 형광이 감소하는 경향을 보이는 반면, 몇몇 특정 화합물은 용액 상태보다 응집 또는 고체 상태에서 더 높은 광방출 효율(photoemission efficiency)을 보이는데 이를 응집-유도 방출 현상이라고 한다. Recently, in the field of photodynamics, research on luminogen, AIEgen, based on Aggregation-Induced Emission (AIE) has attracted great interest. While most compounds show a tendency for their fluorescence to decrease when they aggregate in a low-concentration solution state, some specific compounds show higher photoemission efficiency in the aggregation or solid state than in the solution state, which is referred to as aggregation-induced emission. It is called a phenomenon.

그러나, 대부분의 전통적인 AIEgen들은 항상 켜져 있는("always on") 형광 신호로 인해 수성 환경에서 원치 않는 응집 현상을 보이거나, 또는 생체 내(in vivo)에서 활성 효율이 보장되지 않는다는 한계가 있다. 이는 높은 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 요하는 생물학적 이미징이나 광선 치료(phototherapy)에 대한 적용에 심각한 방해요인이 된다. 또한, 대부분의 AIEgen들은 소수성 특성을 가져 목표 부위에 도달하기 전에 친유성 부위에 축적되어 가짜 신호에 의해 형광을 나타내는 경향이 있다.However, most traditional AIEgens have limitations in that they exhibit undesirable aggregation in aqueous environments due to the “always on” fluorescence signal or do not guarantee activation efficiency in vivo . This is a serious obstacle to applications in biological imaging or phototherapy that require a high signal-to-noise ratio. In addition, most AIEgens have hydrophobic characteristics and tend to accumulate in lipophilic sites before reaching the target site, causing fluorescence due to spurious signals.

따라서, 높은 활성산소종 생산성, 높은 광안정성 특성을 가지면서도 표적 부위에 대한 축적률을 높임으로써 광역학 치료 효과를 더욱 증가시킬 수 있는 AIEgen의 개발이 요구된다.Therefore, there is a need for the development of AIEgen, which has high reactive oxygen species productivity and high photostability characteristics and can further increase the photodynamic treatment effect by increasing the accumulation rate at the target site.

본 발명자들은 "단계별(step-by-step)" 분자 설계를 통해 친유성(lipophilic) 및 친수성(hydrophilic) 시스템 모두에서 우수한 분산성을 갖는 AIEgen을 제조하였고, 상기 화합물은 양친매성 성질을 가져 수용액 환경에서 "형광-꺼짐(fluorescence-off)" 특성을 가지며 용해될 수 있고, 미토콘드리아에 결합하기 전에는 응집되지 않아 원치 않는 응집 현상으로 인한 거짓 양성 신호가 발생하지 않으며, 세포 내 친유성 영역으로부터 성공적으로 빠져나올 수 있음을 확인하였다. 이를 통해 상기 화합물이 전통적인 AIEgen의 항상 켜져 있는 형광 특성과, 친유성 부위에서의 축적으로 인한 낮은 표적능을 극복할 수 있어 광역학 치료에 유용하게 사용될 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.The present inventors prepared AIEgen with excellent dispersibility in both lipophilic and hydrophilic systems through “step-by-step” molecular design, and the compound has amphiphilic properties in aqueous solution environments. It has "fluorescence-off" properties, can be dissolved, does not aggregate before binding to mitochondria, does not generate false positive signals due to unwanted aggregation, and successfully escapes from the lipophilic region of the cell. It was confirmed that it could come out. Through this, the present invention was completed by confirming that the compound can be usefully used in photodynamic therapy by overcoming the always-on fluorescence characteristic of traditional AIEgen and low targeting ability due to accumulation in lipophilic sites.

일 측면은 응집-유도 방출 특성을 갖는 신규한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 제공하는 것이다.One aspect is to provide novel compounds or pharmaceutically acceptable salts thereof with aggregation-induced release properties.

다른 측면은 상기 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함하는 광감작제를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a photosensitizer containing the above compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof.

또 다른 측면은 상기 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함하는 광역학 진단 또는 치료용 조성물을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a composition for photodynamic diagnosis or treatment containing the above compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof.

또 다른 측면은 상기 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함하는 암의 진단 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a pharmaceutical composition for diagnosing or treating cancer containing the compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof.

또 다른 측면은 상기 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 이용한 광역학 진단 또는 치료방법을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a photodynamic diagnosis or treatment method using the compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서에서 사용되는 모든 기술 용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 기술자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 또한, 본 명세서에 기재된 수치는 명시하지 않아도 "약"의 의미를 포함하는 것으로 간주한다.All technical terms used in this specification, unless otherwise defined, are used with the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art. In addition, the numerical values described in this specification are considered to include the meaning of “about” even if not specified.

본 명세서에서 용어 "포함"은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 추가 또는/및 개재할 수 있음을 나타내도록 사용된다.In this specification, the term "include" is used to indicate that other components may be added or/and intervened, rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 용어 "이들의 조합"은 기재된 구성요소들 하나 이상과의 혼합 또는 조합되는 것을 의미한다.As used herein, the term “combination thereof” means mixing or combining with one or more of the listed components.

본 명세서에서 용어 "상호작용"은 직접 또는 간접적일 수 있고, 직접 결합을 포함하거나 또는 간접적으로 결합할 수 있으며, 결합은 다른 분자에 의해 매개될 수도 있다.As used herein, the term “interaction” may be direct or indirect, and may include direct binding or indirect binding, and the binding may be mediated by another molecule.

본 명세서에서 용어 "약학적으로 허용가능한 염"은 환자에게 비교적 비독성이고 무해한 유효작용을 갖는 농도로서 이 염에 기인한 부작용이 화학식 1 등으로 표시되는 화합물의 이로운 효능을 떨어뜨리지 않는 화학식 1 등으로 표시되는 화합물의 어떠한 유기 또는 무기 부가염을 의미한다. 이들 염은 유리산으로는 무기산과 유기산을 사용할 수 있으며, 무기산으로는 염산, 브롬산, 질산, 황산, 과염소산, 인산 등을 사용할 수 있고, 유기산으로는 구연산, 초산, 젖산, 말레산, 푸마린산, 글루콘산, 메탄설폰산, 글리콘산, 숙신산, 타타르산, 갈룩투론산, 엠본산, 글루탐산, 아스파르트산, 옥살산, (D) 또는 (L) 말산, 말레산, 메테인설폰산, 에테인설폰산, 4-톨루엔술폰산, 살리실산, 시트르산, 벤조산 또는 말론산 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 염은 알칼리 금속염(나트륨염, 칼륨염 등) 및 알칼리 토금속염(칼슘염, 마그네슘염 등) 등을 포함한다. 예를 들어, 산부가염으로는 아세테이트, 아스파테이트, 벤즈에이트, 베실레이트, 바이카보네이트/카보네이트, 바이설페이트/설페이트, 보레이트, 캄실레이트, 시트레이트, 에디실레이트, 에실레이트, 포메이트, 퓨마레이트, 글루셉테이트, 글루코네이트, 글루큐로네이트, 헥사플루오로포스페이트, 바이벤제이트, 하이드로클로라이드/클로라이드, 하이드로브로마이드/브로마이드, 하이드로요오디드/요오디드, 이세티오네이트, 락테이트, 말레이트, 말리에이트, 말로네이트, 메실레이트, 메틸설페이트, 나프틸레이트, 2-나프실레이트, 니코티네이트, 나이트레이트, 오로테이트, 옥살레이트, 팔미테이트, 파모에이트, 포스페이트/수소 포스페이트/이수소 포스페이트, 사카레이트, 스테아레이트, 석시네이트, 타르트레이트, 토실레이트, 트리플루오로아세테이트, 알루미늄, 알기닌, 벤자틴, 칼슘, 콜린, 디에틸아민, 디올아민, 글라이신, 라이신, 마그네슘, 메글루민, 올아민, 칼륨, 나트륨, 트로메타민, 아연염 등이 포함될 수 있으며, 이들 중 하이드로클로라이드 또는 트리플루오로아세테이트일 수 있다.As used herein, the term "pharmaceutically acceptable salt" refers to a salt of Formula 1, etc., which is a concentration having an effective effect that is relatively non-toxic and harmless to patients, and side effects due to the salt do not reduce the beneficial efficacy of the compound represented by Formula 1, etc. It means any organic or inorganic addition salt of the compound represented by . For these salts, inorganic acids and organic acids can be used as free acids. Hydrochloric acid, hydrobromic acid, nitric acid, sulfuric acid, perchloric acid, and phosphoric acid can be used as inorganic acids, and citric acid, acetic acid, lactic acid, maleic acid, and fumarine can be used as organic acids. Acids, gluconic acid, methanesulfonic acid, glyconic acid, succinic acid, tartaric acid, galacturonic acid, embonic acid, glutamic acid, aspartic acid, oxalic acid, (D) or (L) malic acid, maleic acid, methanesulfonic acid, ethane sulfuric acid Fonic acid, 4-toluenesulfonic acid, salicylic acid, citric acid, benzoic acid, or malonic acid can be used. Additionally, these salts include alkali metal salts (sodium salts, potassium salts, etc.) and alkaline earth metal salts (calcium salts, magnesium salts, etc.). For example, acid addition salts include acetate, aspartate, benzate, besylate, bicarbonate/carbonate, bisulfate/sulfate, borate, camsylate, citrate, edisylate, esylate, formate, fumarate, Gluceptate, gluconate, glucuronate, hexafluorophosphate, bibenzate, hydrochloride/chloride, hydrobromide/bromide, hydroiodide/iodide, isethionate, lactate, malate, maly. ate, malonate, mesylate, methyl sulfate, naphthylate, 2-naphsylate, nicotinate, nitrate, orotate, oxalate, palmitate, pamoate, phosphate/hydrogen phosphate/dihydrogen phosphate, saccharide Latex, stearate, succinate, tartrate, tosylate, trifluoroacetate, aluminum, arginine, benzathine, calcium, choline, diethylamine, diolamine, glycine, lysine, magnesium, meglumine, olamine, Potassium, sodium, tromethamine, zinc salt, etc. may be included, and among these, it may be hydrochloride or trifluoroacetate.

본 명세서에서, 치환기는 치환되지 않는 모그룹(mother group)에서 하나 이상의 수소가 다른 원자나 작용기를 교환됨에 의하여 유도된다. 다르게 기재하지 않으면, 어떠한 작용기가 "치환된"것으로 여겨질 때, 그것은 상기 작용기가 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 탄소수 2 내지 40의 알케닐기, 탄소수 2 내지 40의 알키닐기, 탄소수 3 내지 40의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 40의 시클로알케닐기, 탄소수 7 내지 40의 아릴기에서 선택된 하나 이상의 치환기로 치환됨을 의미한다.In the present specification, a substituent is derived by exchanging one or more hydrogens with another atom or functional group in an unsubstituted mother group. Unless otherwise stated, when a functional group is considered to be “substituted,” it means that the functional group is an alkyl group with 1 to 40 carbon atoms, an alkenyl group with 2 to 40 carbon atoms, an alkynyl group with 2 to 40 carbon atoms, or a cyclo group with 3 to 40 carbon atoms. It means being substituted with one or more substituents selected from an alkyl group, a cycloalkenyl group having 3 to 40 carbon atoms, and an aryl group having 7 to 40 carbon atoms.

작용기가 "선택적으로 치환된다"고 기재되는 경우에, 상기 작용기가 상술한 치환기로 치환될 수 있다는 것을 의미한다.When a functional group is described as being “optionally substituted,” it means that the functional group may be substituted with the substituents described above.

본 명세서에서, "탄소수 a 내지 b"의 a 및 b는 특정 작용기(group)의 탄소수를 의미한다. 즉, 상기 작용기는 a 부터 b까지의 탄소원자를 포함할 수 있다. 예를 들어, "탄소수 1 내지 4의 알킬렌기"는 1 내지 4의 탄소를 가지는 알킬렌기, 즉, -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -(CH3)2C-, -CH2CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH(CH3)- 및 -(CH3)2C-를 의미한다.In this specification, a and b of “carbon number a to b” refer to the carbon number of a specific functional group. That is, the functional group may include carbon atoms from a to b. For example, “alkylene group having 1 to 4 carbon atoms” refers to an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, that is, -CH 2 -, -CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH 2 CH 2 -, -(CH 3 ) 2 C-, -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH 2 CH(CH 3 )- and -(CH 3 ) 2 C-.

본 명세서에서, 본 명세서에서, "알킬"이라는 용어는 분지된 또는 분지되지 않은 지방족 탄화수소를 의미한다. 일 구현예에서 알킬기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 시클로프로필기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등을 포함하나 반드시 이들로 한정되지 않으며, 이들 각각은 선택적으로 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 일 구현예에서 알킬기는 1 내지 6의 탄소원자를 가질 수 있다. 예를 들어, 탄소수 1 내지 6의 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소-부틸, sec-부틸, 펜틸, 3-펜틸, 헥실 등일 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않는다.As used herein, the term “alkyl” refers to a branched or unbranched aliphatic hydrocarbon. In one embodiment, the alkyl group may be substituted or unsubstituted. Alkyl groups include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, etc. It is not necessarily limited to these, and each of them may or may not be optionally substituted. In one embodiment, the alkyl group may have 1 to 6 carbon atoms. For example, the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms may be methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, iso-butyl, sec-butyl, pentyl, 3-pentyl, hexyl, etc., but is not necessarily limited to these.

본 명세서에서, "알케닐"이라는 용어는 적어도 하나의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 분지형 또는 비분지형 탄화수소를 의미한다. 알케닐기의 비제한적인 예로는 비닐, 알릴, 부테닐, 이소프로페닐, 또는 이소부테닐 등을 들 수 있다.As used herein, the term “alkenyl” refers to a branched or unbranched hydrocarbon having at least one carbon-carbon double bond. Non-limiting examples of alkenyl groups include vinyl, allyl, butenyl, isopropenyl, or isobutenyl.

본 명세서에서, "아릴"라는 용어는 고리 골격이 오직 탄소만을 포함하는 방향족 고리, 고리 시스템(즉, 2개의 인접하는 탄소 원자들을 공유하는 2 이상의 융합된(fused) 고리), 또는 복수의 방향족 고리가 단일결합, -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)2-, -Si(Ra)(Rb)-(Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기), 할로겐으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 또는 -C(=O)-NH-에 의하여 서로 연결된 고리를 의미한다. 아릴기가 고리 시스템이면, 상기 시스템에서 각각의 고리는 방향족이다. 예를 들어, 아릴기는 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페날트레닐기(phenanthrenyl), 나프타세닐기(naphthacenyl) 등을 포함하나 이들로 한정되지 않는다. 상기 아릴기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다.As used herein, the term “aryl” refers to an aromatic ring whose ring backbone contains only carbon, a ring system (i.e., two or more fused rings sharing two adjacent carbon atoms), or a plurality of aromatic rings. A single bond, -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O)2-, -Si(Ra)(Rb)-(Ra and Rb independently have 1 to 10 carbon atoms alkyl group), an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms substituted or unsubstituted with halogen, or rings connected to each other by -C(=O)-NH-. If the aryl group is a ring system, each ring in the system is aromatic. For example, the aryl group includes, but is not limited to, phenyl group, biphenyl group, naphthyl group, phenanthrenyl group, naphthacenyl group, etc. The aryl group may be substituted or unsubstituted.

본 명세서에서, "헤테로아릴"이라는 용어는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 탄소인 모노시클릭(monocyclic) 또는 바이시클릭(bicyclic) 유기 화합물을 의미한다. 상기 헤테로아릴기는 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 60일 수 있다. 상기 헤테로아릴기는 예를 들어, 치환 또는 비치환된 이미다졸릴기, 치환 또는 비치환된 트리아졸릴기, 치환 또는 비치환된 테트라졸릴기, 치환 또는 비치환된 옥사다이아졸릴기, 치환 또는 비치환된 옥사트리아졸릴기, 치환 또는 비치환된 싸이아트리아졸릴기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸릴기, 치환 또는 비치환된 벤조트리아졸릴기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 피리다지닐기, 퀴놀린, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀린, 치환 또는 비치환된 프탈라진, 치환 또는 비치환된 나프피리딘, 치환 또는 비치환된 퀴녹살린, 치환 또는 비치환된 퀴나졸린, 치환 또는 비치환된 아크리딘, 치환 또는 비치환된 페난트롤린 및 치환 또는 비치환된 페나진으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상 또는 이들의 조합된 구조일 수 있다.As used herein, the term “heteroaryl” refers to a monocyclic or bicyclic organic compound containing one or more heteroatoms selected from N, O, P, or S, and the remaining ring atom being carbon. do. The carbon number of the heteroaryl group is not particularly limited, but may have 2 to 60 carbon atoms. The heteroaryl group is, for example, a substituted or unsubstituted imidazolyl group, a substituted or unsubstituted triazolyl group, a substituted or unsubstituted tetrazolyl group, a substituted or unsubstituted oxadiazolyl group, or a substituted or unsubstituted group. oxatriazolyl group, substituted or unsubstituted cyatriazolyl group, substituted or unsubstituted benzimidazolyl group, substituted or unsubstituted benzotriazolyl group, substituted or unsubstituted pyridinyl group, substituted or unsubstituted Substituted pyrimidinyl group, substituted or unsubstituted triazinyl group, substituted or unsubstituted pyrazinyl group, substituted or unsubstituted pyridazinyl group, quinoline, substituted or unsubstituted isoquinoline, substituted or unsubstituted pro Thalazine, substituted or unsubstituted naphpyridine, substituted or unsubstituted quinoxaline, substituted or unsubstituted quinazoline, substituted or unsubstituted acridine, substituted or unsubstituted phenanthroline and substituted or unsubstituted It may be one or more structures selected from the group consisting of phenazine, or a combination thereof.

일 측면에 따라, According to one aspect,

하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염이 제공된다:A compound represented by the following formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof is provided:

<화학식 1><Formula 1>

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

X는 O, S 또는 N일 수 있고,X can be O, S or N,

A는 치환 또는 비치환된 C1-C4의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C2-C4의 알케닐기일 수 있으며,A may be a substituted or unsubstituted C1-C4 alkyl group or a substituted or unsubstituted C2-C4 alkenyl group,

CY1은 C6-C20의 아릴 아민기일 수 있고,CY 1 may be an aryl amine group of C6-C20,

CY2는 하기 화학식 2로 표시되는 헤테로아릴기의 양이온일 수 있다.CY 2 may be a cation of a heteroaryl group represented by the following formula (2).

<화학식 2><Formula 2>

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

R1은 C1-C10의 알킬 포스포늄 양이온일 수 있고, 상기 포스포늄 양이온은 치환 또는 비치환된 C6-C20의 아릴기로 치환된 것일 수 있으며,R 1 may be a C1-C10 alkyl phosphonium cation, and the phosphonium cation may be substituted with a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group,

R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C4의 알킬기 또는 이들의 조합일 수 있다.R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 may each independently be hydrogen, a substituted or unsubstituted C1-C4 alkyl group, or a combination thereof.

예를 들어, 상기 화학식 2의 R1의 포스포늄 양이온에서 치환 또는 비치환된 C6-C20의 아릴기는 -CHO, -ORa, -NRa, -NHCORa, 또는 -OCORa로 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기를 포함하고, 상기 Ra는 수소, C1-C20의 알킬기, 또는 C6-C20의 아릴기일 수 있다.For example, the substituted or unsubstituted aryl group of C6-C20 in the phosphonium cation of R 1 of Formula 2 is C6-C30 substituted or unsubstituted by -CHO, -ORa, -NRa, -NHCORa, or -OCORa. It includes an aryl group, and Ra may be hydrogen, a C1-C20 alkyl group, or a C6-C20 aryl group.

상기 화학식 2의 R1은 하기 화학식 3으로 표시되는 C1-C10의 알킬 포스포늄 양이온일 수 있다:R 1 in Formula 2 may be a C1-C10 alkyl phosphonium cation represented by Formula 3 below:

<화학식 3><Formula 3>

상기 화학식 3에서,In Formula 3 above,

R9, R10 및 R11은 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 아릴기일 수 있고,R 9 , R 10 and R 11 may each independently be a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group,

R12는 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기일 수 있고,R 12 may be a substituted or unsubstituted C1-C10 alkyl group,

*는 상기 화학식 2의 질소(N) 원소와 연결되는 부위일 수 있다.* may be a portion connected to the nitrogen (N) element of Formula 2 above.

예를 들어, 상기 화학식 3의 R9, R10 및 R11에서 치환 또는 비치환된 C6-C20의 아릴기는 -CHO, -ORa, -NRa, -NHCORa, 또는 -OCORa로 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기를 포함하고, 상기 Ra는 수소, C1-C20의 알킬기, 또는 C6-C20의 아릴기일 수 있다.For example, the substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group in R 9 , R 10 and R 11 of Formula 3 is C6 substituted or unsubstituted with -CHO, -ORa, -NRa, -NHCORa, or -OCORa. It includes a -C30 aryl group, and Ra may be hydrogen, a C1-C20 alkyl group, or a C6-C20 aryl group.

상기 화학식 1에서, 상기 X는 바람직하게는 S일 수 있다. 즉, 상기 X를 포함하는 헤테로고리는 티오펜(thiophene)일 수 있다. 상기 티오펜은 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염에서 CY1; A 및 CY2를 연결하는 티오펜 브릿지(thiophene bridge)로 존재할 수 있다.In Formula 1, X may preferably be S. That is, the heterocycle containing X may be thiophene. The thiophene is CY 1 in the compound represented by Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof; It may exist as a thiophene bridge connecting A and CY 2 .

예를 들어, 상기 CY1은 트리페닐아민(Triphenylamine: TPA)일 수 있다. 상기 트리페닐아민은 화합물 내에서 소수성(hydrophobic) 부위이며, 전자 주개(electron donor)일 수 있다. For example, CY 1 may be triphenylamine (TPA). The triphenylamine is a hydrophobic portion in the compound and may be an electron donor.

또한, 상기 A는 비닐(vinyl)기이고, 상기 CY2는 C1-C10의 알킬 포스포늄 양이온으로 치환된 퀴놀린(quinoline) 양이온일 수 있다. 상기 알킬 포스포늄 양이온으로 치환된 퀴놀린 양이온은 화합물 내에서 친수성(hydrophilic) 부위이며, 전자 받개(electron acceptor)일 수 있다.In addition, A is a vinyl group, and CY 2 may be a quinoline cation substituted with a C1-C10 alkyl phosphonium cation. The quinoline cation substituted with the alkyl phosphonium cation is a hydrophilic portion in the compound and may be an electron acceptor.

바람직하게는, 상기 CY2는 펜틸 트리페닐포스포늄 양이온으로 치환된 퀴놀린 양이온일 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따른 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.Preferably, CY 2 may be a quinoline cation substituted with a pentyl triphenylphosphonium cation. Accordingly, the compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof according to one embodiment may include a compound represented by Formula 4 below.

<화학식 4><Formula 4>

상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 퀴놀린의 질소(N) 원소와 트리페닐포스핀의 인(P) 원소가 각각 양전하를 가져, 전체 화합물에서 이중양전하(double positive) 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조적 특성으로 인해, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 양친매성(amphiphatic) 성질에 기반하여 친유성 및 친수성 시스템 모두에서 우수한 분산성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 화합물이 바람직한 "형광-꺼짐(fluorescence-off)" 특성을 갖는 수용액에 용해되어 미토콘드리아에 도달하기 전 응집되지 않은 상태를 유지할 수 있게 한다. 또한, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 퀴놀린 양이온에 알킬 포스포늄 양이온(예컨대, 펜틸 트리페닐포스포늄 양이온)이 추가적으로 도입됨에 따라 1) 암세포 내 미토콘드리아에 특이적으로 축적되고(이중양전하에 따른 상승적 효과), 2) 알킬 포스포늄 양이온이 추가적으로 도입되지 않은 분자(예컨대, TPA-S-Q)에 비해 낮은 밴드 갭(bandgap)에 기인한 근적외선(NIR) 방출능을 가질 수 있다.In the compound represented by Formula 4, the nitrogen (N) element of quinoline and the phosphorus (P) element of triphenylphosphine each have positive charges, so the entire compound may have a double positive structure. Due to these structural characteristics, the compound represented by Formula 4 can have excellent dispersibility in both lipophilic and hydrophilic systems based on its amphiphatic nature. Therefore, the compounds can be dissolved in aqueous solutions with desirable “fluorescence-off” properties, allowing them to remain non-aggregated before reaching the mitochondria. In addition, the compound represented by Formula 4 is 1) specifically accumulated in mitochondria within cancer cells as an alkyl phosphonium cation (e.g., pentyl triphenylphosphonium cation) is additionally introduced to the quinoline cation (synergistic effect due to double positive charge) ), 2) It may have near-infrared (NIR) emission ability due to a lower band gap than a molecule in which an alkyl phosphonium cation is not additionally introduced (e.g., TPA-S-Q).

상기 화합물은 응집-유도 방출(Aggregation-Induced Emission: AIE) 특성을 가질 수 있다.The compound may have Aggregation-Induced Emission (AIE) properties.

응집-유도 방출 현상을 나타내는 형광체는 회전 또는 진동 자유도를 가진 화학구조를 보유하고 있어 저농도 용액에서는 분자가 에너지를 빛으로 방출하기보다 회전 운동이나 진동 운동을 통해 에너지를 소모한다. 그러나, 물질의 농도가 높아져 분자가 응집되거나 결정화되면 분자 운동이 제한되어 높은 발광 효율을 가진 형광 물질이 된다. 일 구현예에서, 상기 일 측면에 따른 화합물은 양친매성 성질을 가져 수용액 환경에서 "형광-꺼짐(fluorescence-off)" 특성을 가지며 용해될 수 있고, 미토콘드리아에 결합하기 전에는 응집되지 않아 원치 않는 응집 현상으로 인한 거짓 양성 신호가 발생하지 않으며, 세포 내 친유성 영역으로부터 성공적으로 빠져나올 수 있음을 확인하였다. 따라서, 일 측면에 따른 화합물은 전통적인 AIEgen의 항상 켜져 있는 형광 특성과, 친유성 부위에서의 축적으로 인한 낮은 표적능을 극복할 수 있다.Fluorescent substances that exhibit aggregation-induced emission have a chemical structure with rotational or vibrational freedom, so in low-concentration solutions, the molecules consume energy through rotational or vibrational movement rather than emitting energy as light. However, when the concentration of the substance increases and the molecules aggregate or crystallize, molecular movement is limited, resulting in a fluorescent material with high luminous efficiency. In one embodiment, the compound according to the above aspect has amphipathic properties, can be dissolved in an aqueous solution environment with “fluorescence-off” properties, and does not aggregate before binding to mitochondria, thereby causing unwanted aggregation. It was confirmed that no false positive signals were generated due to this and that it could successfully escape from the lipophilic region within the cell. Accordingly, the compound according to one aspect can overcome the always-on fluorescence characteristic of traditional AIEgen and the low targeting ability due to accumulation at lipophilic sites.

상기 화합물에서, 트리페닐포스핀기는 암세포 내의 미토콘드리아를 표적하는 것일 수 있다.In the above compound, the triphenylphosphine group may target mitochondria within cancer cells.

또한, 상기 화합물은 광 조사 하에 활성산소종(Reactive Oxygen Species: ROS)을 생성하여 암세포 사멸을 유도하는 것일 수 있다.Additionally, the compound may induce cancer cell death by generating reactive oxygen species (ROS) under light irradiation.

상기 활성산소종은 단일항 산소(singlet oxygen, 1O2) 및/또는 히드록실 라디칼(Hydroxyl radical, ·OH)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The reactive oxygen species may be singlet oxygen ( 1 O 2 ) and/or hydroxyl radical (·OH), but is not limited thereto.

상기 "암세포"는 비정상적으로 성장, 분열 또는 증식하는 세포를 의미하는 것으로, "종양세포"와 혼용되어 사용될 수 있다.The “cancer cell” refers to a cell that grows, divides, or proliferates abnormally, and may be used interchangeably with “tumor cell.”

다른 측면에 따라,According to different aspects,

전술한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함하는 광감작제가 제공된다.A photosensitizer comprising the above-described compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof is provided.

"광감작제(photosensitizer)"는 특정 파장의 빛을 조사하면 산소분자(O2)를 단일항 산소(singlet oxygen, 1O2)와 같은 활성산소종으로 변화시키거나, 새로운 라디칼을 만들거나 또는 새로운 화학종을 만들어내는 물질을 의미한다.“Photosensitizer” is a chemical that changes oxygen molecules (O 2 ) into reactive oxygen species such as singlet oxygen ( 1 O 2 ) when irradiated with light of a specific wavelength, creates new radicals, or It refers to a substance that creates new chemical species.

상기 광감작제의 형광 여기(excitation) 파장의 범위는 약 400 내지 730 nm일 수 있고, 바람직하게는 430 내지 700 nm일 수 있고, 보다 바람직하게는 450 내지 670nm일 수 있다. 또한, 상기 광감작제의 방출(emission) 파장의 범위는 약 550 내지 900nm일 수 있고, 바람직하게는 580 내지 880nm일 수 있고, 보다 바람직하게는 600 내지 850nm일 수 있다. 상기 발광 특성에 기인하여, 표적 조직 및/또는 세포에 대한 선택적 결합 및/또는 축적이 가능하며, 이를 통해 생체 내(in vivo) 또는 시험관 내(in vitro)의 이미징이 가능할 수 있다.The range of the fluorescence excitation wavelength of the photosensitizer may be about 400 to 730 nm, preferably 430 to 700 nm, and more preferably 450 to 670 nm. Additionally, the range of the emission wavelength of the photosensitizer may be about 550 to 900 nm, preferably 580 to 880 nm, and more preferably 600 to 850 nm. Due to the luminescent properties, selective binding and/or accumulation in target tissues and/or cells is possible, which may enable in vivo or in vitro imaging.

상기 광감작제는 400 내지 700nm, 바람직하게는 430 내지 670nm의 백색광 파장 영역에서 광 조사에 의해 활성산소종(Reactive Oxygen Species: ROS)을 생성할 수 있다.The photosensitizer can generate reactive oxygen species (ROS) by irradiating light in a white light wavelength range of 400 to 700 nm, preferably 430 to 670 nm.

상기 광감작제는 형광 이미징 및 미토콘드리아를 표적으로 할 수 있다.The photosensitizer is capable of fluorescence imaging and targeting mitochondria.

상기 광감작제는 암세포에 축적되는 것일 수 있다.The photosensitizer may accumulate in cancer cells.

또 다른 측면에 따라,According to another aspect,

전술한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함하는 조영제용 조성물이 제공된다.A composition for contrast medium containing the above-described compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof is provided.

"조영제"는 영상진단 검사 또는 시술 시 특정 조직이나 혈관이 잘 보일 수 있도록 인체에 투여하는 약물을 의미한다. 일 구현예에서, 전술한 화합물은 형광을 방출할 수 있고, 특히 암세포를 특이적으로 검출할 수 있음을 확인하였다. 특히, 전술한 화합물은 정상세포에 대한 세포독성이 없어 안전하고 유의성 있게 암의 진단이 가능하며, 암세포에 대한 독성을 가지므로 암에 대한 예방 또는 치료 효과를 달성할 수 있다.“Contrast agent” refers to a drug administered to the human body to make certain tissues or blood vessels visible during imaging tests or procedures. In one embodiment, it was confirmed that the above-described compound can emit fluorescence and, in particular, can specifically detect cancer cells. In particular, the above-mentioned compounds have no cytotoxicity to normal cells, enabling safe and meaningful diagnosis of cancer, and have toxicity to cancer cells, so they can achieve preventive or therapeutic effects against cancer.

전술한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 조영제 용도로 사용하는 경우, 상기 화합물의 형광 여기(excitation) 파장의 범위는 약 400 내지 730nm일 수 있고, 바람직하게는 430 내지 700nm일 수 있고, 보다 바람직하게는 450 내지 670nm일 수 있다. 또한, 상기 화합물의 방출(emission) 파장의 범위는 약 550 내지 900nm일 수 있고, 바람직하게는 580 내지 880nm일 수 있고, 보다 바람직하게는 600 내지 850nm일 수 있다. 상기 형광 여기 파장 및 방출 파장의 범위는 측정 대상에 따라 변경될 수 있고, 전술한 화합물 외 상기 조성물에 포함된 다른 물질에 의하여 상이하게 조절될 수 있다.When the above-described compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof is used as a contrast agent, the range of the fluorescence excitation wavelength of the compound may be about 400 to 730 nm, preferably 430 to 700 nm, and more Preferably it may be 450 to 670 nm. Additionally, the range of the emission wavelength of the compound may be about 550 to 900 nm, preferably 580 to 880 nm, and more preferably 600 to 850 nm. The ranges of the fluorescence excitation wavelength and emission wavelength may change depending on the measurement target and may be adjusted differently depending on other substances included in the composition other than the above-mentioned compounds.

상기 조성물은 의약 분야에서 통상 사용되는 조영제용 담체 및 비히클을 포함할 수 있다. 이는 구체적으로, 이온 교환 수지, 알루미나, 알루미늄 스테아레이트, 레시틴, 혈청 단백질(예, 사람 혈청 알부민), 완충 물질(예, 각종 인산염, 글리신, 소르브산, 칼륨 소르베이트, 포화 식물성 지방산의 부분적인 글리세라이드 혼합물), 물, 염 또는 전해질(예, 프로타민 설페이트, 인산수소이나트륨, 인산수소캄륨, 염화나트륨 및 아연염), 교질성 실리카, 마그네슘 트리실리케이트, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로즈계 기질, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 카르복시메틸셀룰로즈, 폴리아릴레이트, 왁스, 폴리에틸렌 글리콜 또는 양모지 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 상기 조성물은 또한 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 유화제, 현탁제, 부형제, 희석제 또는 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다.The composition may include a carrier and vehicle for contrast agents commonly used in the pharmaceutical field. These specifically include ion exchange resins, alumina, aluminum stearate, lecithin, serum proteins (e.g. human serum albumin), buffering substances (e.g. various phosphates, glycine, sorbic acid, potassium sorbate, partial glycation of saturated vegetable fatty acids). hydride mixture), water, salts or electrolytes (e.g. protamine sulfate, disodium hydrogen phosphate, camberium hydrogen phosphate, sodium chloride and zinc salts), colloidal silica, magnesium trisilicate, polyvinylpyrrolidone, cellulose-based matrix, polyethylene glycol, Including, but not limited to, sodium carboxymethylcellulose, polyarylate, wax, polyethylene glycol, or wool paper. The composition may further include lubricants, wetting agents, emulsifiers, suspending agents, excipients, diluents, or preservatives in addition to the above ingredients.

상기 조성물은 비경구 투여를 위한 수용성 용액으로 제조할 수 있으며, 바람직하게는 한스 용액(Hank's solution), 링거용액(Ringer's solution) 또는 물리적으로 완충된 염수와 같은 완충 용액을 사용할 수 있다. 수용성 주입(injection) 현탁액은 소디움 카르복시메틸셀룰로즈, 솔비톨 또는 덱스트란과 같이 현탁액의 점도를 증가시킬 수 있는 기질을 첨가할 수 있다. 또한, 상기 조성물은 멸균 주사용 수성 또는 유성 현탁액의 멸균 주사용 제제의 형태일 수 있다. 이러한 현탁액은 적합한 분산제 또는 습윤제(예컨대, 트윈 80) 및 현탁화제를 사용하여 본 분야에 공지된 기술에 따라 제형화할 수 있다. 멸균 주사용 제제는 또한 무독성의 비경구적으로 허용되는 희석제 또는 용매 중의 멸균 주사 용액 또는 현탁액(예컨대, 1,3-부탄디올 중의 용액)일 수 있다. 사용될 수 있는 비히클 및 용매로는 만니톨, 물, 링거 용액 및 등장성 염화나트륨 용액이 있다. 또한, 멸균 비휘발성 오일이 통상적으로 용매 또는 현탁화 매질로서 사용된다. 이러한 목적을 위해 합성 모노 또는 디글리세라이드를 포함하여 자극성이 적은 비휘발성 오일이라면 제한 없이 사용할 수 있다.The composition can be prepared as an aqueous solution for parenteral administration, preferably using a buffered solution such as Hank's solution, Ringer's solution, or physically buffered saline. Aqueous injection suspensions can be supplemented with substances that can increase the viscosity of the suspension, such as sodium carboxymethylcellulose, sorbitol or dextran. Additionally, the composition may be in the form of a sterile injectable preparation of a sterile injectable aqueous or oily suspension. Such suspensions may be formulated according to techniques known in the art using suitable dispersing or wetting agents (e.g., Tween 80) and suspending agents. Sterile injectable preparations may also be sterile injectable solutions or suspensions (e.g., solutions in 1,3-butanediol) in non-toxic, parenterally acceptable diluents or solvents. Vehicles and solvents that may be used include mannitol, water, Ringer's solution, and isotonic sodium chloride solution. Additionally, sterile non-volatile oils are typically used as solvents or suspending media. For this purpose, any non-volatile oil with little irritation, including synthetic mono- or diglycerides, can be used without limitation.

또 다른 측면에 따라,According to another aspect,

전술한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함하는 광역학 진단 또는 치료용 조성물이 제공된다.A photodynamic diagnostic or therapeutic composition comprising the above-described compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof is provided.

"광역학(photodynamic) 진단 또는 치료"는 빛에 반응하는 광감작제를 투여한 뒤 특정 파장의 빛을 쏘이면 질병(예컨대, 암)을 가진 세포에만 선택적으로 빛이 축적되어 치료적 효과를 나타내는 치료요법을 의미한다.“Photodynamic diagnosis or treatment” is a treatment that produces a therapeutic effect by administering a photosensitizer that reacts to light and then selectively accumulating light only in cells with a disease (e.g., cancer) when light of a specific wavelength is irradiated. means therapy.

상기 광역학 진단 또는 치료는 650 내지 900 nm의 파장을 가지는 근적외선을 조사하여 수행되는 것일 수 있다.The photodynamic diagnosis or treatment may be performed by irradiating near-infrared rays with a wavelength of 650 to 900 nm.

상기 조성물은 용매, 버퍼 용액 또는 이들의 혼합물에 전술한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 첨가하고, 여기에 산, 및/또는 염기를 첨가하여 준비될 수 있다. 또한 상기 조성물은 당해 기술분야에서 사용할 수 있는 다른 첨가제를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 조성물이 포함하는 용매, 산, 염기, 및 버퍼 용액의 함량은 요구되는 성능에 따라 적절히 조절될 수 있다. 또는 상기 조성물은 시료(sample)와 혼합될 수 있다. 상기 시료는 미생물(microorganism), 세포(cell), 및 조직(tissue) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 생물학적 시료일 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 생물학적 시료로 사용할 수 있는 것이라면 모두 가능하다.The composition may be prepared by adding the above-described compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof to a solvent, buffer solution, or mixture thereof, and adding an acid and/or a base thereto. Additionally, the composition may additionally include other additives that can be used in the art. The contents of the solvent, acid, base, and buffer solution contained in the composition can be appropriately adjusted depending on the required performance. Alternatively, the composition may be mixed with a sample. The sample may be a biological sample containing one or more selected from microorganisms, cells, and tissues, but is not necessarily limited to these, and any sample that can be used as a biological sample in the art may be used. do.

상기 조성물은 총 중량에 대하여 전술한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 0.0001 내지 50 중량%로 포함할 수 있으며, 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상 더 포함할 수 있다.The composition may contain 0.0001 to 50% by weight of the above-described compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof based on the total weight, and may further include one or more active ingredients exhibiting the same or similar functions.

상기 조성물은 각각의 사용 목적에 맞게 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁제, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구 제형, 멸균 주사용액의 주사제 등 다양한 형태로 제형화하여 사용할 수 있으며, 경구 투여하거나 정맥 내, 복강 내, 피하, 직장, 국소 투여 등을 포함한 다양한 경로를 통해 투여될 수 있다.The composition can be formulated and used in various forms, such as oral dosage forms such as powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups, and aerosols, and injections of sterile injectable solutions, according to conventional methods to suit each purpose of use. It can be administered orally or through various routes, including intravenous, intraperitoneal, subcutaneous, rectal, and topical administration.

또한, 상기 조성물은 암 조직 또는 표적 세포를 표적화하기 위한 하나 이상의 표적화 리간드 또는 모이어티(moiety)를 포함할 수 있다. 이러한 표적화 리간드로는 소분자(예컨대, 폴레이트, 염료, 등), 압타머, 항체, 항체 단편, 세포 표면의 특정 수용체와 결합하는 것으로 알려져 있는 화합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 당업계에 알려져 있는 표적화 리간드라면 제한 없이 사용할 수 있다.Additionally, the composition may include one or more targeting ligands or moieties for targeting cancer tissue or target cells. Such targeting ligands may include small molecules (e.g., folate, dye, etc.), aptamers, antibodies, antibody fragments, compounds known to bind to specific receptors on the cell surface, etc., but are not limited thereto and are known in the art. Any known targeting ligand can be used without limitation.

또 다른 측면에 따라,According to another aspect,

전술한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함하는 암의 진단 또는 치료용 약학적 조성물이 제공된다.A pharmaceutical composition for diagnosing or treating cancer comprising the above-described compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof is provided.

본 발명에서, 암의 "진단"은 병리 상태의 존재 또는 특징을 확인하는 것을 말하며, 구체적으로 전술한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 통해 암의 발병 여부를 확인하는 것일 수 있다.In the present invention, “diagnosis” of cancer refers to confirming the presence or characteristics of a pathological state, and may specifically mean confirming the occurrence of cancer through the above-described compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof.

본 발명에서, 암의 "치료"는 전술한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염, 또는 이를 포함하는 조성물을 투여하여 증세가 호전되거나, 암세포가 괴사 및/또는 사멸되도록 하는 행위를 포함하며, 다른 항암제, 방사선 요법, 수술 등과 병행하여 사용될 수 있다.In the present invention, “treatment” of cancer includes the act of administering the above-described compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof, or a composition containing the same, to improve symptoms or cause necrosis and/or death of cancer cells, and other It can be used in combination with anticancer drugs, radiation therapy, surgery, etc.

상기 암은 폐암, 비소세포성 폐암, 결장암, 골암, 췌장암, 피부암, 두부 또는 경부암, 피부 또는 안구 내 흑색종, 자궁암, 난소암, 직장암, 위암, 항문부근암, 결장암, 유방암, 나팔관암종, 자궁내막암종, 자궁경부암종, 질암종, 음문암종, 호지킨병(Hodgkin's disease), 식도암, 소장암, 내분비선암, 갑상선암, 부갑상선암, 부신암, 연조직 육종, 요도암, 음경암, 전립선암, 만성 또는 급성 백혈병, 림프구 림프종, 방광암, 신장 또는 수뇨관암, 신장세포 암종, 신장골반 암종, 중추신경계 종양, 1차 중추신경계 림프종, 척수 종양, 뇌간 신경교종 및 뇌하수체 선종으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The above cancers include lung cancer, non-small cell lung cancer, colon cancer, bone cancer, pancreatic cancer, skin cancer, head or neck cancer, skin or intraocular melanoma, uterine cancer, ovarian cancer, rectal cancer, stomach cancer, perianal cancer, colon cancer, breast cancer, fallopian tube carcinoma, and uterus. Endometrial carcinoma, cervical carcinoma, vaginal carcinoma, vulvar carcinoma, Hodgkin's disease, esophageal cancer, small intestine cancer, endocrine cancer, thyroid cancer, parathyroid cancer, adrenal cancer, soft tissue sarcoma, urethral cancer, penile cancer, prostate cancer, chronic or any one or more selected from the group consisting of acute leukemia, lymphocytic lymphoma, bladder cancer, renal or ureteral cancer, renal cell carcinoma, renal pelvic carcinoma, central nervous system tumor, primary central nervous system lymphoma, spinal cord tumor, brainstem glioma, and pituitary adenoma. However, it is not limited to this.

상기 약학적 조성물에는 추가적으로 담체, 부형제 또는 희석제 등이 더 포함될 수 있으며, 포함될 수 있는 적합한 담체, 부형제 또는 희석제의 예로는 락토오스, 덱스트로오스, 수크로오스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리쓰리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 비정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸하이드록시벤조에이트, 프로필하이드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유 등을 들 수 있다.The pharmaceutical composition may additionally contain a carrier, excipient or diluent, and examples of suitable carriers, excipients or diluents that may be included include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, Starch, gum acacia, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methyl cellulose, amorphous cellulose, polyvinyl pyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil. etc. can be mentioned.

또한, 상기 약학적 조성물은 충전제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제, 방부제 등을 추가로 더 포함할 수도 있다.In addition, the pharmaceutical composition may further include fillers, anti-coagulants, lubricants, wetting agents, flavorings, emulsifiers, preservatives, etc.

예를 들어, 경구 투여를 위한 고형 제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형 제제는 상기 약학적 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면, 전분, 탄산칼슘, 수크로오스, 락토오스, 젤라틴 등을 혼합하여 제형화할 수 있다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 등과 같은 윤활제가 사용될 수도 있다.For example, solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, etc., and these solid preparations include at least one excipient in the pharmaceutical composition, such as starch, calcium carbonate, and sucrose. It can be formulated by mixing , lactose, gelatin, etc. Additionally, in addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate, talc, etc. may be used.

경구용 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 예시될 수 있으며, 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 액체 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면, 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다.Liquid preparations for oral use include suspensions, oral solutions, emulsions, syrups, etc., and in addition to the commonly used simple diluents such as water and liquid paraffin, various excipients such as wetting agents, sweeteners, fragrances, and preservatives are included. may be included.

비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액제, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제, 좌제 등이 예시될 수 있다. 비수성용제, 현탁제에는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 포함될 수 있다. 주사제에는 용해제, 등장화제, 현탁화제, 유화제, 안정화제, 방부제 등과 같은 종래의 첨가제가 포함될 수 있다. Preparations for parenteral administration may include sterilized aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, freeze-dried preparations, and suppositories. Non-aqueous solvents and suspensions may include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate. Injectables may contain conventional additives such as solubilizers, isotonic agents, suspending agents, emulsifiers, stabilizers, preservatives, etc.

상기 약학적 조성물은 약제학적으로 유효한 양이 대상체에 투여될 수 있다. 상기 "약제학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 환자의 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료 기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. The pharmaceutical composition may be administered to a subject in a pharmaceutically effective amount. The "pharmaceutically effective amount" means an amount sufficient to treat the disease with a reasonable benefit/risk ratio applicable to medical treatment, and the effective dose level is determined by the type and severity of the patient's disease, the activity of the drug, and the It can be determined based on factors including sensitivity, time of administration, route of administration and excretion rate, duration of treatment, concurrently used drugs, and other factors well known in the medical field.

상기 약학적 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고, 종래의 치료제와 순차적으로 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용이 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.The pharmaceutical composition may be administered as an individual therapeutic agent or in combination with other therapeutic agents, may be administered sequentially or simultaneously with conventional therapeutic agents, and may be administered singly or multiple times. Considering all of the above factors, it is important to administer an amount that can achieve maximum effect with the minimum amount without side effects, and this can be easily determined by a person skilled in the art.

상기 약학적 조성물은 다양한 경로를 통하여 대상에 투여될 수 있다. 투여방법에는 제한이 없으며, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 근육, 피하, 자궁내 경막 또는 뇌혈관내 주사에 의해 투여될 수 있다.The pharmaceutical composition may be administered to a subject through various routes. There are no restrictions on the method of administration, and for example, it can be administered orally, rectally, or by intravenous, intramuscular, subcutaneous, intrauterine intrathecal or intracerebrovascular injection.

본 발명에서 용어 "투여"는 임의의 적절한 방법으로 환자에게 소정의 물질을 제공하는 것을 의미하며, 본 발명의 약학적 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 일반적인 모든 경로를 통하여 경구 또는 비경구 투여될 수 있다. 또한, 상기 조성물은 유효성분을 표적 세포로 전달할 수 있는 임의의 장치를 이용해 투여될 수도 있다.In the present invention, the term "administration" means providing a predetermined substance to a patient by any appropriate method, and the route of administration of the pharmaceutical composition of the present invention is oral or all general routes as long as it can reach the target tissue. Can be administered parenterally. Additionally, the composition may be administered using any device capable of delivering the active ingredient to target cells.

본 발명에서 용어 "대상체"는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 인간, 원숭이, 소, 말, 양, 돼지, 닭, 칠면조, 메추라기, 고양이, 개, 마우스, 쥐, 토끼 또는 기니 피그를 포함할 수 있다.The term "subject" in the present invention is not particularly limited, but includes, for example, humans, monkeys, cows, horses, sheep, pigs, chickens, turkeys, quail, cats, dogs, mice, rats, rabbits or guinea pigs. It can be included.

상기 약학적 조성물의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물 형태, 투여 경로, 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 바람직하게는, 1일 0.001 내지 100mg/체중kg으로, 보다 바람직하게는 0.01 내지 30mg/체중kg으로 투여할 수 있다. 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고, 여러번 나누어 투여할 수도 있다.The preferred dosage of the pharmaceutical composition varies depending on the patient's condition and weight, degree of disease, drug form, administration route, and period, but can be appropriately selected by a person skilled in the art. Preferably, it can be administered at 0.001 to 100 mg/kg of body weight per day, and more preferably at 0.01 to 30 mg/kg of body weight per day. Administration may be administered once a day, or may be administered in multiple doses.

또 다른 측면에 따라,According to another aspect,

1) 전술한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 개체에 투여하는 단계; 및1) administering the above-described compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof to an individual; and

2) 단계 1)의 개체에 광을 조사하는 단계를 포함하는 광역학 진단 또는 치료방법이 제공된다.2) A photodynamic diagnosis or treatment method is provided including the step of irradiating light to the object of step 1).

상기 광을 조사하는 단계는, 1분 내지 45분, 바람직하게는 5분 내지 30분 동안 400 내지 700nm 파장(백색광 파장), 바람직하게는 450 내지 670nm 파장 영역의 빛으로서 세기가 50 내지 300 mW/cm2, 바람직하게는 100 내지 250 mW/cm2, 보다 바람직하게는 100 내지 200 mW/cm2인 빛을 조사할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당업자라면 목적에 따라 광 조사 조건을 적절히 달리하여 적용할 수 있다. 일 구체예에서는 세포의 경우 5분 내지 20분 동안 400 내지 700nm 파장 및 100 내지 200 mW/cm2 세기인 광을 조사하였을 때, 동물 모델의 경우 30분 동안, 400 내지 700nm 파장 및 100 내지 200 mW/cm2 세기인 광을 조사하였을 때 유의한 암세포 사멸 효과(광역학 치료 효과)를 나타낼 수 있음을 확인하였다. 상기 투여하는 단계는, 경구적 또는 비경구적 방법으로 수행될 수 있다.The step of irradiating light is 400 to 700 nm wavelength (white light wavelength), preferably 450 to 670 nm wavelength range for 1 minute to 45 minutes, preferably 5 minutes to 30 minutes, with an intensity of 50 to 300 mW/ cm 2 , preferably 100 to 250 mW/cm 2 , more preferably 100 to 200 mW/cm 2 , but is not limited thereto, and those skilled in the art may appropriately vary the light irradiation conditions depending on the purpose. It can be applied. In one embodiment, when cells are irradiated with light with a wavelength of 400 to 700 nm and an intensity of 100 to 200 mW/cm 2 for 5 to 20 minutes, for 30 minutes for animal models, the light is irradiated with a wavelength of 400 to 700 nm and an intensity of 100 to 200 mW. It was confirmed that a significant cancer cell killing effect (photodynamic therapy effect) can be achieved when irradiated with light having an intensity of /cm 2 . The administering step may be performed orally or parenterally.

상기 방법은 단계 1) 및 단계 2) 사이에 전술한 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염이 개체의 표적 세포 및/또는 조직 내에 축적되기 위한 소정의 시간을 허용하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include allowing a predetermined time between steps 1) and 2) for the above-described compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof to accumulate in the target cells and/or tissues of the subject.

또한, 상기 방법은 단계 2) 이후에 개체의 표적 세포 및/또는 조직의 위치를 확인하기 위한 이미징(imaging) 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 광 조사에 의한 형광 또는 발광 이미지를 검출하여 시각화함으로써 수행될 수 있다.Additionally, the method may further include an imaging step to confirm the location of the target cells and/or tissues of the subject after step 2). This can be done by detecting and visualizing fluorescence or luminescence images by light irradiation.

상기 개체(subject)는 인간 또는 포유동물일 수 있다.The subject may be a human or mammal.

상기 광역학 진단 또는 치료방법은 암을 검출 또는 진단함과 동시에 암을 예방 치료하기 위한 것일 수 있다.The photodynamic diagnosis or treatment method may be used to detect or diagnose cancer and simultaneously prevent and treat cancer.

상기 방법은 시험관 내(in vitro) 또는 생체 내(in vivo)로 수행될 수 있다. 상기 방법이 시험관 내에서 수행되는 경우, 상기 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염은 개체로부터 분리된 조직, 세포 또는 그 배양물에 투여되는 것일 수 있다. The method can be performed in vitro or in vivo . When the method is performed in vitro, the compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof may be administered to tissues, cells, or cultures isolated from an individual.

상기 광역학 진단 또는 치료방법은 시공간 선택성, 비침습성, 및 부작용의 감소와 같은 이점을 나타낼 수 있다.The photodynamic diagnosis or treatment method may exhibit advantages such as spatiotemporal selectivity, non-invasiveness, and reduction of side effects.

일 양상에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 미토콘드리아에 도달하기 전까지 형광을 띄지 않고, 지방질과 같은 친유성 부위에 축적되지 않을 뿐만 아니라, 근적외선 파장 영역에서의 응집-유도 특성에 기인하여 배경형광 대비 효율이 현저히 높다. 이를 통해, 암세포를 효과적으로 표적할 수 있어 독성이나 부작용 없이 효율적인 암 치료 효과를 달성하면서도, 광안정성이 높고 미토콘드리아 막 전위 변화에 영향을 받지 않아 기존의 형광염료보다 우수한 특성을 갖는다. 따라서, 일 측면에 따른 화합물은 형광 이미징, 광역학 진단 및 치료에 효과적으로 사용될 수 있다.According to one aspect, the compound represented by Formula 1 not only does not fluoresce until it reaches the mitochondria and does not accumulate in lipophilic sites such as lipids, but also has aggregation-inducing properties in the near-infrared wavelength region, resulting in higher efficiency compared to background fluorescence. This is significantly higher. Through this, it can effectively target cancer cells, achieving efficient cancer treatment without toxicity or side effects. It has superior photostability and is not affected by changes in mitochondrial membrane potential, making it superior to existing fluorescent dyes. Therefore, the compound according to one aspect can be effectively used in fluorescence imaging, photodynamic diagnosis, and treatment.

도 1은 화합물 3의 1H NMR 스펙트럼(a), 13C NMR 스펙트럼(b) 및 ESI-MS 분석 결과(c)를 나타낸 도이다.
도 2는 화합물 5의 1H NMR 스펙트럼(a), 13C NMR 스펙트럼(b) 및 ESI-MS 분석 결과(c)를 나타낸 도이다.
도 3은 TPA-S-D의 1H NMR 스펙트럼(a), 13C NMR 스펙트럼(b) 및 ESI-MS 분석 결과(c)를 나타낸 도이다.
도 4는 TPA-S-Q의 1H NMR 스펙트럼(a), 13C NMR 스펙트럼(b) 및 ESI-MS 분석 결과(c)를 나타낸 도이다.
도 5는 화합물 8의 1H NMR 스펙트럼(a), 13C NMR 스펙트럼(b), 31P NMR 스펙트럼(c) 및 ESI-MS 분석 결과(d)를 나타낸 도이다.
도 6은 TPA-S-TPP의 1H NMR 스펙트럼(a), 13C NMR 스펙트럼(b) 및 ESI-MS 분석 결과(c)를 나타낸 도이다.
도 7은 합성예 1~6에 의해 얻은 TPA-S-Q(화합물 1)의 광물리적 특성을 분석한 결과를 나타낸 도이다. A) 다양한 용매(ACN, DMSO, EtOH, DW 및 PBS)에서 TPA-S-Q(10 μM)의 형광 강도 및 최대 방출 피크, λex = 420 nm. B), C), D) 및 E)는 각각 ACN/DW(B), DMSO/DW(C), EtOH/DW(D) 및 DMSO/Toluene(E) 혼합물의 조성에서 TPA-S-Q(10 μM)의 형광 강도 및 최대 방출 피크.
도 8은 합성예 1~6에 의해 얻은 TPA-S-Q(화합물 1)의 광물리적 특성을 분석한 결과를 나타낸 도이다. A) TPA-S-Q(10 μM)의 CH3CN/DW(DW 분율 fDW: 0-95%) 혼합 용액에서의 형광 스펙트럼 변화, λex = 420 nm. B) TPA-S-Q(10 μM)의 DMSO/DW(DW 분율 fDW: 0-95%) 혼합 용액에서의 형광 스펙트럼 변화, λex = 420 nm. C) TPA-S-Q(10 μM)의 EtOH/DW(DW 분율 fDW: 0-95%) 혼합 용액에서의 형광 스펙트럼 변화, λex = 420 nm. D) TPA-S-Q(10 μM)의 DMSO/Tol(Toluene 분율 fTol: 0-95%) 혼합 용액에서의 형광 스펙트럼 변화, λex = 420 nm.
도 9는 DW에서 TPA-S-Q(10 μM)의 A) 동적광산란(DLS) 분석 결과 및 B) TEM 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 10은 합성예 1~6에 의해 얻은 TPA-S-D(화합물 2)의 광물리적 특성을 분석한 결과를 나타낸 도이다. A) 다양한 용매(ACN, DMSO, EtOH, DW 및 PBS)에서 TPA-S-D(10 μM)의 형광 강도 및 최대 방출 피크, λex = 530 nm. B) DMSO/Toluene 혼합 용액에서 TPA-S-D(10 μM)의 형광 강도 및 최대 방출 피크.
도 11은 합성예 1~6에 의해 얻은 TPA-S-D(화합물 2)의 광물리적 특성을 분석한 결과를 나타낸 도이다. A) TPA-S-D(10 μM)의 ACN/DW(DW 분율 fw: 0-90%) 혼합 용액에서의 형광 스펙트럼 변화, λex = 420 nm. B) TPA-S-D(10 μM)의 DMSO/DW(DW 분율 fw: 0-90%) 혼합 용액에서의 형광 스펙트럼 변화, λex = 530 nm. C) TPA-S-D(10 μM)의 EtOH/DW(DW 분율 fw: 0-90%) 혼합 용액에서의 형광 스펙트럼 변화, λex = 530 nm.
도 12는 DW에서 TPA-S-D(10 μM)의 A) 동적광산란(DLS) 분석 결과 및 B) TEM 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 13은 합성예 1~6에 의해 TPA-S-TPP(화합물 3)의 광물리적 특성을 분석한 결과를 나타낸 도이다. A) 다양한 용매(ACN, DMSO, EtOH, DW 및 PBS)에서 TPA-S-TPP(10 μM)의 형광 강도 및 최대 방출 피크, λex = 530 nm. B) ACN/DW(DW 분율 fw: 0-90%) 혼합 용액에서 TPA-S-TPP(10 μM)의 형광 스펙트럼 변화, λex = 530 nm. C), D) 및 E)는 각각 DMSO/DW(C), EtOH/DW(D) 및 DMSO/Toluene(E) 혼합물의 조성에서 TPA-S-D(10 μM)의 형광 스펙트럼 변화. F) DMSO/Toluene 혼합물(Toluene 분율 fTol: 0-90%)에서 TPA-S-D(10 μM) 및 TPA-S-TPP(10 μM)의 최대 형광 강도 변화.
도 14는 DW에서 A) TPA-S-D(10 μM) 및 B) TPA-S-TPP의 몰흡광계수(molar extinction coefficient, ε)를 나타낸 도이다.
도 15는 TPA-S-TPP(10 μM)의 A) 다양한 용매(DMSO, Tol 및 DW)에서의 Dyndall 효과 실험 결과 및 B) 톨루엔, 여기 파장 559 nm에서의 형광 이미지를 나타낸 도이다.
도 16은 A) 백색광(25 mW/cm2) 조사 하에서, TPA-S-TPP(10 μM) 존재 하 ABDA(50 μM)의 흡수 스펙트럼 변화, B) 일중항 산소(1O2)에 의한 ABDA 분해 과정을 나타낸 도이다.
도 17은 다양한 시간 동안(0-30분) 백색광 조사 하(25 mW/cm2) AIEgen TPA-S-TPP(10 μM)의 안정성 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 18은 A) 백색광(25 mW/cm2) 조사 하의 Ce6(10 μM), Rose Bengal(10 μM), TPA-S-Q(10 μM; 화합물 1), TPA-S-D(10 μM; 화합물 2) 및 TPA-S-TPP(10 μM; 화합물 3) 처리에 따른, 정규화된 ABDA(50 μM, absorbance at 378 nm)의 분해율; B) 다양한 시간 동안(0-300초) 백색광 조사 하(25 mW/cm2) ABDA(50 μM)의 흡수 스펙트럼 변화; C), D), E) 및 F)는 다양한 시간 동안(0-300초) 백색광 조사 하(25 mW/cm2) Ce6(10 μM, C), TPA-S-Q(10 μM, D), Rose Bengal(10 μM, E) 및 TPA-S-D(10 μM, F) 처리 시, ABDA(50 μM)의 흡수 스펙트럼 변화를 나타낸 도이다.
도 19는 암 조건 및 광 조사 하에서 TEMP + TPA-S-TPP의 전자스핀 공명 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 20은 A) 나노초 시간 분해능의 순간 흡광 스펙트럼(nanosecond time-resolved transient absorption spectrum)에 따른 TPA-S-TPP(10 μM)의 삼중항 상태의 수명시간 및 B) 광 조사 하 일중항 산소 생성 메커니즘을 나타낸 도이다.
도 21은 TPA-S-D(5 μM, A-G) 및 TPA-S-TPP(5 μM, I-O)와 함께 다양한 시간 동안 배양된 HeLa 세포의 시간-의존적 형광 이미지를 나타낸 도이다(A, I: 대조군; B, J: 0.5h; C, K: 1.0h; D, L: 1.5h; E, M: 2.0h; F, N: 3.0h; G, O: 4.0h). 도 22의 H) 및 P)는 HeLa 세포 이미지에서의 형광 강도를 나타낸 도이다. λex(여기 파장) = 559 nm, λem(방출 파장) = 655-755 nm. Scale bar = 40 μm.
도 22는 Hochest 33342(Q1), Lyso-tracker green(R1), Mito-tracker green(S1) 및 BODIPY 493/503(T1)를 이용한 AIEgen TPA-S-TPP의 공동 국소화 이미징 결과를 나타낸 도이다. Merged images: Q3, R3, S3 및 T3. 피어슨 상관계수(Pearson's coefficient): Q4, R4, S4 및 T4. Scale bar = 10 μm. CCCP (10 μM, 20분간 처리)에 따른 미토콘드리아 막 전위 변화를 확인하기 위한 HeLa 세포의 공초점 현미경 이미징 결과. U-W) 서로 다른 처리에 따른 HeLa 세포의 형광 이미징(U: 대조군; V: Mito-tracker Red 또는 TPA-S-TPP 처리; W, CCCP로 배양 후, Mito-tracker Red 또는 TPA-S-TPP 처리. Scale bar = 30 μm. X, Y) HeLa 세포 이미징 결과를 바탕으로 정규화된 형광 강도 분석 결과(U-W). 각 채널(Mito-tracker Red, V1 및 AIEgen TPA-S-TPP, V3)의 픽셀 강도는 각각 1.0으로 정의되었다.
도 23은 TPA-S-Q로 처리한 HeLa 세포의 형광 이미징 결과를 나타낸 도이다. Ex = 405 nm, Em = 490-540 nm. Scale bar = 20 μm.
도 24는 상기 도 23을 기준으로(3961.54~3952.84 μm, step size = 0.58 μm) longitudinal Z axis에 따른, 여기 파장 405 nm에서 TPA-S-Q로 처리한 HeLa 세포의 형광 이미징 결과를 나타낸 도이다. Scale bar = 20 μm.
도 25는 TPA-S-Q(Ex = 405 nm, Em = 490-540 nm) 및 A) mito-tracker deep red(Ex = 633 nm, Em = 655-755 nm), B) lyso-tracker deep red(Ex = 633 nm, Em = 655-755 nm) 또는 C) nile red(Ex = 473 nm, Em = 575-675 nm)와 함께 배양된 HeLa 세포의 공초점 형광 이미지를 나타낸 도이다. Scale bar = 10 μm.
도 26은 TPA-S-TPP로 전처리 후 CCCP를 첨가한 HeLa 세포의 형광 이미징 결과를 나타낸 도이다. Scale bar = 30 μm.
도 27은 A) 지속적인 광 조사 하에서 mito-tracker green 및 AIEgen TPA-S-TPP로 처리된 HeLa 세포의 공초점 형광 이미지(Scale bar = 20 μm) 및 B) 다른 채널의 HeLa 세포의 정규화된 형광 강도(F/F0)를 나타낸 도이다.
도 28은 DMSO 및 DW에서 mito-tracker(5 μm 및 10 μM)의 형광 강도 변화를 나타낸 도이다. λem = 480 nm.
도 29의 A) 내지 E)는 DCF-DA 염료를 사용한 서로 다른 처리 후 HeLa 세포의 활성산소종(ROS) 생성 결과를 나타낸 도이다. Scale bar = 30 μm. F) 및 G)는 암 조건 또는 백색광 조사 하에서, 서로 다른 농도의 TPA-S-Q 및 TPA-S-TPP(0, 1, 2, 3, 4, 5 및 6 μM)를 처리하는 경우의 HeLa 세포의 MTT 분석 결과를 나타낸 도이다. H) 내지 K)는 서로 다른 처리 후 Annexin V-FITC 및 PI로 공동-염색한 HeLa 세포의 공초점 형광 이미징 결과를 나타낸 도이다(H: 광 조사만 30 min; I: TPA-S-TPP + dark; J: TPA-S-TPP + light 10 min; K: TPA-S-TPP + light 30 min). Scale bar = 100 μm. L) 세포에서 향상된 광역학 치료 효과를 나타내는 TPA-S-TPP의 광역학 치료 기전을 나타낸 개략도이다. M) 내지 O)는 JC-1 염료를 사용한 HeLa 세포에서의 미토콘드리아 막전위 측정 결과를 나타낸 도이다. P) 내지 S)는 광 조사와 함께(Q: 5 min; R: 10min; S: 20 min) 또는 광 조사 없이(P) AIEgen TPA-S-TPP에 노출된 HeLa 세포의 면역형광 이미징 분석 결과를 나타낸 도이다. Scale bar = 30 μm. T) 면역형광 이미징(P-S)에 따른 녹색 형광 강도를 나타낸 도이다. U) 웨스턴 블롯에 따른 세포 내 상향 조절된 cleaved caspase 3 단백질의 발현 결과를 나타낸 도이다. 1, blank + light (7 min); 2, blank + light (15 min); 3, TPA-S-TPP + dark; 4, TPA-S-TPP + light (7 min); 5, TPA-S-TPP + light (15 min).
도 30은 활성산소종(ROS) 생성에 대한 형광 이미지로부터의 형광 강도를 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 31은 암 조건 또는 백색광 조사 하 다양한 농도(0, 2, 4, 6, 8 및 10 μM)의 TPA-S-D로 처리된 HeLa 세포의 MTT 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 32는 서로 다른 처리를 수행한 HeLa 세포에 대한 annexin V-FITC 및 PI 공동-염색 결과를 나타낸 도이다. A, 광 조사만 30 min; B, TPP-S-TPP + dark; C, TPA-S-TPP + light 10 min; D, TPA-S-TPP + light 30 min. Scale bar = 100 μm.
도 33은 JC-1의 형광 이미지에 따른 FGreen/Fred 값을 나타낸 도이다.
도 34는 서로 다른 처리를 수행한 HeLa 세포에 대한 Calcein AM 및 PI 염료 공동-염색 결과를 나타낸 도이다(공초점 형광 이미지). A, 광 조사만 10 min; B, 광 조사만 30 min; C, TPP-S-TPP + dark; D, TPA-S-TPP + light 10 min; E, TPA-S-TPP + light 30 min. Scale bar = 80 μm.
도 35는 A) AIEgen TPA-S-TPP 및 PBS(대조군)가 주입된, 4T1 종양세포를 포함하는 Balb/c 마우스의 생체 내(in vivo) 이미지, B) 주요 기관(비장: Sp; 종양: Tu; 신장: Ki; 간: Li; 폐: Lu; 심장: He)의 생체 외(ex vivo) 이미지, C) 서로 다른 처리를 수행한 Balb/c 마우스의 종양 부피 변화(n = 5), D) 14일간의 치료 후 마우스의 종양 사진, E) 서로 다른 처리를 수행한 Balb/c 마우스의 체중 변화, F) 각 그룹에서의 마우스의 생존율, G) 14일간의 치료 후 각 그룹의 주요 기관 절편(심장, 간, 비장, 폐 및 신장)에 대한 H&E 염색 결과를 나타낸 도이다.
도 36은 프로브 TPA-S-Q, TPA-S-D 및 TPA-S-TPP를 설계하기 위한 "단계별(step-by-step)" 분자 설계 전략(a) 및 광 조사 하에서 미토콘드리아에 고정된(anchored) AIEgen TPA-S-TPP의 종양 세포 사멸 기작(b)을 나타낸 도이다.
Figure 1 is a diagram showing the 1 H NMR spectrum (a), 13 C NMR spectrum (b), and ESI-MS analysis results (c) of compound 3.
Figure 2 is a diagram showing the 1 H NMR spectrum (a), 13 C NMR spectrum (b), and ESI-MS analysis results (c) of compound 5.
Figure 3 is a diagram showing the 1 H NMR spectrum (a), 13 C NMR spectrum (b), and ESI-MS analysis results (c) of TPA-SD.
Figure 4 is a diagram showing the 1 H NMR spectrum (a), 13 C NMR spectrum (b), and ESI-MS analysis results (c) of TPA-SQ.
Figure 5 is a diagram showing the 1 H NMR spectrum (a), 13 C NMR spectrum (b), 31 P NMR spectrum (c), and ESI-MS analysis results (d) of compound 8.
Figure 6 is a diagram showing the 1 H NMR spectrum (a), 13 C NMR spectrum (b), and ESI-MS analysis results (c) of TPA-S-TPP.
Figure 7 is a diagram showing the results of analyzing the photophysical properties of TPA-SQ (Compound 1) obtained in Synthesis Examples 1 to 6. A) Fluorescence intensity and maximum emission peak of TPA-SQ (10 μM) in various solvents (ACN, DMSO, EtOH, DW, and PBS), λex = 420 nm. B), C), D), and E) are TPA-SQ (10 μM) in the composition of ACN/DW (B), DMSO/DW (C), EtOH/DW (D), and DMSO/Toluene (E) mixtures, respectively. ) of fluorescence intensity and maximum emission peak.
Figure 8 is a diagram showing the results of analyzing the photophysical properties of TPA-SQ (Compound 1) obtained in Synthesis Examples 1 to 6. A) Fluorescence spectral change in mixed solutions of CH 3 CN/DW (DW fraction f DW : 0-95%) of TPA-SQ (10 μM), λex = 420 nm. B) Fluorescence spectral change in DMSO/DW (DW fraction f DW : 0-95%) mixed solution of TPA-SQ (10 μM), λex = 420 nm. C) Fluorescence spectral change in EtOH/DW (DW fraction f DW : 0-95%) mixed solution of TPA-SQ (10 μM), λex = 420 nm. D) Change in fluorescence spectrum of TPA-SQ (10 μM) in DMSO/Tol (Toluene fraction f Tol : 0-95%) mixed solution, λex = 420 nm.
Figure 9 is a diagram showing A) dynamic light scattering (DLS) analysis results and B) TEM analysis results of TPA-SQ (10 μM) in DW.
Figure 10 is a diagram showing the results of analyzing the photophysical properties of TPA-SD (Compound 2) obtained in Synthesis Examples 1 to 6. A) Fluorescence intensity and maximum emission peak of TPA-SD (10 μM) in different solvents (ACN, DMSO, EtOH, DW, and PBS), λex = 530 nm. B) Fluorescence intensity and maximum emission peak of TPA-SD (10 μM) in DMSO/Toluene mixed solution.
Figure 11 is a diagram showing the results of analyzing the photophysical properties of TPA-SD (Compound 2) obtained in Synthesis Examples 1 to 6. A) Fluorescence spectral change in ACN/DW (DW fraction f w : 0-90%) mixed solution of TPA-SD (10 μM), λex = 420 nm. B) Fluorescence spectral change in DMSO/DW (DW fraction f w : 0-90%) mixed solution of TPA-SD (10 μM), λex = 530 nm. C) Fluorescence spectral change in EtOH/DW (DW fraction f w : 0-90%) mixed solution of TPA-SD (10 μM), λex = 530 nm.
Figure 12 is a diagram showing A) dynamic light scattering (DLS) analysis results and B) TEM analysis results of TPA-SD (10 μM) in DW.
Figure 13 is a diagram showing the results of analyzing the photophysical properties of TPA-S-TPP (Compound 3) according to Synthesis Examples 1 to 6. A) Fluorescence intensity and maximum emission peak of TPA-S-TPP (10 μM) in various solvents (ACN, DMSO, EtOH, DW, and PBS), λex = 530 nm. B) Fluorescence spectral change of TPA-S-TPP (10 μM) in ACN/DW (DW fraction f w : 0-90%) mixed solution, λex = 530 nm. C), D), and E) are changes in the fluorescence spectra of TPA-SD (10 μM) in the compositions of DMSO/DW (C), EtOH/DW (D), and DMSO/Toluene (E) mixtures, respectively. F) Maximum fluorescence intensity change of TPA-SD (10 μM) and TPA-S-TPP (10 μM) in DMSO/Toluene mixture (Toluene fraction f Tol : 0–90%).
Figure 14 is a diagram showing the molar extinction coefficient (ε) of A) TPA-SD (10 μM) and B) TPA-S-TPP in DW.
Figure 15 shows the results of the Dyndall effect experiment of TPA-S-TPP (10 μM) in A) various solvents (DMSO, Tol, and DW) and B) the fluorescence image in toluene at an excitation wavelength of 559 nm.
Figure 16 shows A) absorption spectrum changes of ABDA (50 μM) in the presence of TPA-S-TPP (10 μM) under white light (25 mW/cm 2 ) irradiation, B) ABDA by singlet oxygen ( 1 O 2 ). This diagram shows the decomposition process.
Figure 17 shows the results of stability analysis of AIEgen TPA-S-TPP (10 μM) under white light irradiation (25 mW/cm 2 ) for various times (0-30 minutes).
Figure 18 shows A) Ce6 (10 μM), Rose Bengal (10 μM), TPA-SQ (10 μM; Compound 1), TPA-SD (10 μM; Compound 2) and Normalized degradation rate of ABDA (50 μM, absorbance at 378 nm) upon treatment with TPA-S-TPP (10 μM; Compound 3); B) Absorption spectrum changes of ABDA (50 μM) under white light irradiation (25 mW/cm 2 ) for various times (0–300 s); C), D), E) and F) Ce6 (10 μM, C), TPA-SQ (10 μM, D), Rose under white light irradiation (25 mW/cm 2 ) for various times (0-300 s). This diagram shows the change in absorption spectrum of ABDA (50 μM) when treated with Bengal (10 μM, E) and TPA-SD (10 μM, F).
Figure 19 is a diagram showing the electron spin resonance measurement results of TEMP + TPA-S-TPP under dark conditions and light irradiation.
Figure 20 shows A) the lifetime of the triplet state of TPA-S-TPP (10 μM) according to the nanosecond time-resolved transient absorption spectrum and B) the singlet oxygen generation mechanism under light irradiation. This is a diagram showing .
Figure 21 shows time-dependent fluorescence images of HeLa cells cultured for various times with TPA-SD (5 μM, AG) and TPA-S-TPP (5 μM, IO) (A, I: control; B, J: 0.5h; C, K: 1.0h; D, L: 1.5h; E, M: 2.0h; F, N: 3.0h; G, O: 4.0h). Figures 22H) and P) are diagrams showing fluorescence intensity in HeLa cell images. λex (excitation wavelength) = 559 nm, λem (emission wavelength) = 655-755 nm. Scale bar = 40 μm.
Figure 22 is a diagram showing the co-localization imaging results of AIEgen TPA-S-TPP using Hochest 33342 (Q1), Lyso-tracker green (R1), Mito-tracker green (S1), and BODIPY 493/503 (T1). Merged images: Q3, R3, S3 and T3. Pearson's coefficient: Q4, R4, S4 and T4. Scale bar = 10 μm. Confocal microscopy imaging results of HeLa cells to confirm mitochondrial membrane potential changes in response to CCCP (10 μM, treated for 20 minutes). UW) Fluorescence imaging of HeLa cells following different treatments (U: control; V: treated with Mito-tracker Red or TPA-S-TPP; W, after incubation with CCCP, treated with Mito-tracker Red or TPA-S-TPP. Scale bar = 30 μm. X, Y) Normalized fluorescence intensity analysis results (UW) based on HeLa cell imaging results. The pixel intensity of each channel (Mito-tracker Red, V1 and AIEgen TPA-S-TPP, V3) was defined as 1.0, respectively.
Figure 23 is a diagram showing the results of fluorescence imaging of HeLa cells treated with TPA-SQ. Ex = 405 nm, Em = 490-540 nm. Scale bar = 20 μm.
Figure 24 is a diagram showing the results of fluorescence imaging of HeLa cells treated with TPA-SQ at an excitation wavelength of 405 nm along the longitudinal Z axis (3961.54-3952.84 μm, step size = 0.58 μm) based on Figure 23. Scale bar = 20 μm.
Figure 25 shows TPA-SQ (Ex = 405 nm, Em = 490-540 nm) and A) mito-tracker deep red (Ex = 633 nm, Em = 655-755 nm), B) lyso-tracker deep red (Ex = 633 nm, Em = 655-755 nm) or C) nile red (Ex = 473 nm, Em = 575-675 nm). Scale bar = 10 μm.
Figure 26 is a diagram showing the fluorescence imaging results of HeLa cells pretreated with TPA-S-TPP and then added with CCCP. Scale bar = 30 μm.
Figure 27 shows A) confocal fluorescence images of HeLa cells treated with mito-tracker green and AIEgen TPA-S-TPP under continuous light irradiation (scale bar = 20 μm) and B) normalized fluorescence intensity of HeLa cells in different channels. This is a diagram showing (F/F0).
Figure 28 is a diagram showing the change in fluorescence intensity of mito-tracker (5 μm and 10 μM) in DMSO and DW. λem = 480 nm.
Figures 29A) to E) show the results of reactive oxygen species (ROS) production in HeLa cells after different treatments using DCF-DA dye. Scale bar = 30 μm. F) and G) of HeLa cells upon treatment with different concentrations of TPA-SQ and TPA-S-TPP (0, 1, 2, 3, 4, 5, and 6 μM) under dark conditions or white light irradiation. This diagram shows the results of MTT analysis. H) to K) are diagrams showing confocal fluorescence imaging results of HeLa cells co-stained with Annexin V-FITC and PI after different treatments (H: light irradiation only for 30 min; I: TPA-S-TPP + dark; J: TPA-S-TPP + light 10 min; K: TPA-S-TPP + light 30 min). Scale bar = 100 μm. L) Schematic diagram showing the photodynamic therapy mechanism of TPA-S-TPP, which shows improved photodynamic therapy effect in cells. M) to O) are diagrams showing the results of mitochondrial membrane potential measurement in HeLa cells using JC-1 dye. P) to S) show immunofluorescence imaging analysis results of HeLa cells exposed to AIEgen TPA-S-TPP with (Q: 5 min; R: 10 min; S: 20 min) or without (P) light irradiation. This is the diagram shown. Scale bar = 30 μm. T) This is a diagram showing the green fluorescence intensity according to immunofluorescence imaging (PS). U) This diagram shows the expression results of upregulated cleaved caspase 3 protein in cells according to Western blot. 1, blank + light (7 min); 2, blank + light (15 min); 3, TPA-S-TPP + dark; 4, TPA-S-TPP + light (7 min); 5, TPA-S-TPP + light (15 min).
Figure 30 is a diagram showing the results of analyzing fluorescence intensity from a fluorescence image for the generation of reactive oxygen species (ROS).
Figure 31 is a diagram showing the results of MTT analysis of HeLa cells treated with various concentrations (0, 2, 4, 6, 8, and 10 μM) of TPA-SD under dark conditions or white light irradiation.
Figure 32 is a diagram showing the results of annexin V-FITC and PI co-staining for HeLa cells subjected to different treatments. A, light irradiation only 30 min; B, TPP-S-TPP + dark; C, TPA-S-TPP + light 10 min; D, TPA-S-TPP + light 30 min. Scale bar = 100 μm.
Figure 33 is a diagram showing F Green / F red values according to the fluorescence image of JC-1.
Figure 34 is a diagram showing the results of Calcein AM and PI dye co-staining for HeLa cells subjected to different treatments (confocal fluorescence image). A, light irradiation only for 10 min; B, light irradiation only 30 min; C, TPP-S-TPP + dark; D, TPA-S-TPP + light 10 min; E, TPA-S-TPP + light 30 min. Scale bar = 80 μm.
35 shows A) in vivo images of Balb/c mice containing 4T1 tumor cells injected with AIEgen TPA-S-TPP and PBS (control), B) major organs (spleen: Sp; tumor: Tu; kidney: Ki; liver: Li; lung: Lu; heart: He) , C) Tumor volume changes in Balb/c mice subjected to different treatments (n = 5), D ) Pictures of tumors in mice after 14 days of treatment, E) Body weight changes in Balb/c mice subjected to different treatments, F) Survival rate of mice in each group, G) Major organ sections in each group after 14 days of treatment. This diagram shows the H&E staining results for (heart, liver, spleen, lung, and kidney).
Figure 36 shows the “step-by-step” molecular design strategy (a) to design probes TPA-SQ, TPA-SD, and TPA-S-TPP and AIEgen TPA anchored to mitochondria under light irradiation. -This is a diagram showing the tumor cell death mechanism (b) of S-TPP.

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 for illustrative purposes only and the scope of the present invention is not limited to these examples.

[실시예][Example]

모든 화학약품은 추가 정제없이 상업 공급업체로부터 구입하여 사용하였다. 사용된 용매들은 표준 방법에 의해 정제하였다. 1H, 13C 및 31P-NMR 스펙트럼은 Bruker 300 MHz 분광광도계로 측정하였다. 화학적 이동(δ)은 ppm으로 기록하였다. 형광 스펙트럼은 FS-2 형광 분광광도계(Scinco)를 사용하였다. 여기(Excitation) 및 방출(emission) 슬릿 너비는 형광 강도를 적절한 범위로 조절하기 위해 적절히 변경하여 사용하였다. 흡수 스펙트럼은 Thermo Scientific Evolution 201 UV-Vis 분광광도계로 기록하였다. 질량 스펙트럼을 얻기 위해 SYNAPT G2(Waters, U.K.)를 사용하였다. 동적광산란(DLS)은 Nano-ZS(Malvern)를 사용하여 측정하였다. EPR 분석은 EMX-plus equipment(Bruker)로 수행하였다. TEM 이미지는 100 kV에서 작동하는 JEOL-2100F 전자현미경으로 확보하였다. 세포 이미징은 Olympus FV 1200 공초점 레이저 스캐닝 현미경(Olympus, Japan)에서 수행하였다. 증류된 탈이온수(DW)는 초여과(ultrafiltarion)으로 준비하였다. All chemicals were purchased from commercial suppliers and used without further purification. The solvents used were purified by standard methods. 1 H, 13 C and 31 P-NMR spectra were measured with a Bruker 300 MHz spectrophotometer. Chemical shifts (δ) are reported in ppm. The fluorescence spectrum was measured using an FS-2 fluorescence spectrophotometer (Scinco). Excitation and emission slit widths were appropriately changed to adjust the fluorescence intensity to an appropriate range. Absorption spectra were recorded with a Thermo Scientific Evolution 201 UV-Vis spectrophotometer. SYNAPT G2 (Waters, UK) was used to obtain mass spectra. Dynamic light scattering (DLS) was measured using Nano-ZS (Malvern). EPR analysis was performed with EMX-plus equipment (Bruker). TEM images were acquired with a JEOL-2100F electron microscope operating at 100 kV. Cell imaging was performed on an Olympus FV 1200 confocal laser scanning microscope (Olympus, Japan). Distilled deionized water (DW) was prepared by ultrafiltration.

하기 합성예에 의해 제조된 화합물에 대한 반응스킴 1은 다음과 같다:Reaction Scheme 1 for the compound prepared by the following Synthesis Example is as follows:

<반응스킴 1><Reaction Scheme 1>

반응스킴 1에서와 같이, 전자 주개(donor)이자 소수성인 트리페닐아민(TPA, 화합물 1)을 공액(conjugated) 티오펜 브릿지로 전자 받개(acceptor)이자 친수성인 퀴놀린(quinoline) 양이온에 연결시켜 양친매성 AIEgen(TPA-S-TPP)을 합성하였다.As in Reaction Scheme 1, the electron donor and hydrophobic triphenylamine (TPA, Compound 1) is connected to the electron acceptor and hydrophilic quinoline cation through a conjugated thiophene bridge to form the ampholyte. Maesung AIEgen (TPA-S-TPP) was synthesized.

합성예 1. 화합물 3Synthesis Example 1. Compound 3

상기 반응스킴 1의 화합물 1(1.94 g, 6 mM), 화합물 2(1.12 g, 7.2 mM), K2CO3(2.48 g, 18 mM) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(346 mg, 0.3 mM)을 N2 분위기하에 MeOH/톨루엔(v/v = 1:1, 100 mL) 혼합 용액에 첨가하여 환류(reflux)하는 조건으로 24시간 동안 교반한 후, 실온까지 냉각시켰다. 압력을 감소시켜 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 3을 노란색 고체로서 수득하였다(1.15 g, yield 54%).Compound 1 (1.94 g, 6mM), compound 2 (1.12g, 7.2mM), K 2 CO 3 (2.48g, 18mM) and tetrakis(triphenylphosphine)palladium (346 mg, of Reaction Scheme 1) 0.3 mM) was added to the MeOH/toluene (v/v = 1:1, 100 mL) mixed solution under N 2 atmosphere, stirred under reflux conditions for 24 hours, and then cooled to room temperature. The solvent was evaporated by reducing the pressure and purified by silica gel column chromatography to obtain Compound 3 as a yellow solid (1.15 g, yield 54%).

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 9.85 (s, 1H), 7.71 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 7.57-7.47 (m, 2H), 7.35-7.23 (m, 5H), 7.18-7.00 (m, 8H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ = 182.64, 154.61, 149.17, 146.99, 141.34, 137.78, 129.52, 127.28, 126.15, 125.20, 123.91, 122.90, 122.39. ESI-MS: m/z calcd for C23H17NOS+ [M]+ 355.1031, found: 355.1026; m/z calcd for C23H17NONaS+ [M+Na]+ 378.0923, found: 378.0923. 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ = 9.85 (s, 1H), 7.71 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 7.57-7.47 (m, 2H), 7.35-7.23 (m, 5H), 7.18-7.00 (m, 8H). 13 C NMR (75 MHz, CDCl 3 ): δ = 182.64, 154.61, 149.17, 146.99, 141.34, 137.78, 129.52, 127.28, 126.15, 125.20, 123.91, 122.90, 122. 39. ESI-MS: m/z calcd for C 23 H 17 NOS + [M] + 355.1031, found: 355.1026; m/z calcd for C 23 H 17 NONaS + [M+Na] + 378.0923, found: 378.0923.

합성예 2. 화합물 5Synthesis Example 2. Compound 5

상기 반응스킴 1의 화합물 4(1.43 g, 10 mM) 및 1-아이오도데칸(2.68 g, 10 mM)을 N2 분위기하에 무수 CH3CN(20 mL)에 첨가하여 85℃에서 12시간 동안 교반한 후 실온까지 냉각시켰다. 압력을 감소시켜 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 5를 끈적한 액체로서 수득하였다(2.75 g, yield 67%).Compound 4 (1.43 g, 10 mM) and 1-iododecane (2.68 g, 10 mM) of Reaction Scheme 1 were added to anhydrous CH 3 CN (20 mL) under N 2 atmosphere and stirred at 85°C for 12 hours. Afterwards, it was cooled to room temperature. The solvent was evaporated by reducing the pressure and purified by silica gel column chromatography to obtain compound 5 as a sticky liquid (2.75 g, yield 67%).

1H NMR (300 MHz, DMSO-d6): δ = 9.46 (d, J = 6.1 Hz, 1H), 8.66-8.52 (m, 2H), 8.33-8.21 (m, 1H), 8.07 (ddd, J = 8.0, 6.5, 0.7 Hz, 2H), 5.02 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.02 (s, 3H), 2.08-1.80 (m, 2H), 1.55-1.04 (m, 14H), 0.84 (t, J = 6.7 Hz, 3H). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6): δ = 159.00, 148.83, 137.19, 135.59, 130.07, 129.45, 127.66, 123.14, 119.87, 57.42, 55.45, 31.73, 29.93, 29.32, 29.11, 28.95, 26.21, 22.55, 20.24, 14.43. ESI-MS: m/z calcd for C20H30N+ [M]+ 284.2373, found: 284.2378. 1H NMR (300 MHz, DMSO- d6 ): δ = 9.46 (d, J = 6.1 Hz, 1H), 8.66-8.52 (m, 2H), 8.33-8.21 (m, 1H), 8.07 (ddd, J = 8.0, 6.5, 0.7 Hz, 2H), 5.02 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 3.02 (s, 3H), 2.08-1.80 (m, 2H), 1.55-1.04 (m, 14H), 0.84 (t) , J = 6.7 Hz, 3H). 13 C NMR (75 MHz, DMSO- d6 ): δ = 159.00, 148.83, 137.19, 135.59, 130.07, 129.45, 127.66, 123.14, 119.87, 57.42, 55.45, 31.73, 29.93, 29.32, 29.11, 28.95, 26.21, 22.55, 20.24, 14.43. ESI-MS: m/z calcd for C 20 H 3 0N + [M] + 284.2373, found: 284.2378.

합성예 3. TPA-S-DSynthesis Example 3. TPA-S-D

상기 반응스킴 1의 화합물 3(106.5 mg, 0.3 mM), 화합물 5(123 mg, 0.3 mM) 및 피페리딘(1~3 방울)을 N2 분위기하에 무수 에탄올 20mL에 첨가하여 85℃에서 밤새 교반한 후 실온까지 냉각시켰다. 압력을 감소시켜 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 61 mg의 TPA-S-D를 수득하였다(yield 27%).Compound 3 (106.5 mg, 0.3mM), compound 5 (123mg, 0.3mM) and piperidine (1-3 drops) of Reaction Scheme 1 were added to 20mL of absolute ethanol under N 2 atmosphere and stirred at 85°C overnight. Afterwards, it was cooled to room temperature. The solvent was evaporated by reducing the pressure and purified by silica gel column chromatography to obtain 61 mg of TPA-SD (yield 27%).

1H NMR (300 MHz, CD2Cl2): δ = 9.73 (d, J = 6.1 Hz, 1H), 8.62 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 8.44 (d, J = 6.1 Hz, 1H), 8.34-8.12 (m, 3H), 8.03-7.92 (m, 1H), 7.69-7.51 (m, 4H), 7.39-7.30 (m, 5H), 7.21-7.13 (m, 5H), 7.13-7.06 (m, 3H), 5.03 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 2.16-2.03 (m, 2H), 1.59-1.49 (m, 2H), 1.32 (m, 12H), 0.90 (t, J = 5.6 Hz, 3H). 13C NMR (75 MHz, CD2Cl2): δ = 152.69, 150.15, 148.82, 147.01, 139.05, 138.01, 136.93, 135.59, 135.07, 129.47, 129.30, 129.07, 126.88, 126.75, 126.32, 126.15, 125.19, 123.89, 123.74, 123.24, 122.30, 118.36, 116.21, 116.09, 57.34, 31.85, 29.86, 29.47, 29.40, 29.25, 29.13, 26.54, 22.66, 13.88. ESI-MS: m/z calcd for C43H45N2S+ [M]+ 621.3298, found: 621.3303. 1H NMR (300 MHz, CD 2 Cl 2 ): δ = 9.73 (d, J = 6.1 Hz, 1H), 8.62 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 8.44 (d, J = 6.1 Hz, 1H) , 8.34-8.12 (m, 3H), 8.03-7.92 (m, 1H), 7.69-7.51 (m, 4H), 7.39-7.30 (m, 5H), 7.21-7.13 (m, 5H), 7.13-7.06 ( m, 3H), 5.03 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 2.16-2.03 (m, 2H), 1.59-1.49 (m, 2H), 1.32 (m, 12H), 0.90 (t, J = 5.6 Hz) , 3H). 13 C NMR (75 MHz, CD 2 Cl 2 ): δ = 152.69, 150.15, 148.82, 147.01, 139.05, 138.01, 136.93, 135.59, 135.07, 129.47, 129.30, 129.07, 12 6.88, 126.75, 126.32, 126.15, 125.19, 123.89 , 123.74, 123.24, 122.30, 118.36, 116.21, 116.09, 57.34, 31.85, 29.86, 29.47, 29.40, 29.25, 29.13, 26.54, 22.66, 13.88. ESI-MS: m/z calcd for C 43 H 45 N 2 S + [M] + 621.3298, found: 621.3303.

합성예 4. TPA-S-QSynthesis Example 4. TPA-S-Q

상기 반응스킴 1의 화합물 3(710 mg, 2 mM), 화합물 4(572 mg, 4 Mm) 및 염화벤조일(394 mg, 2 mM) 용액을 N2 분위기하에 무수 DMF 5mL에 첨가하여 60℃에서 8시간 동안 교반하였다. 그런 다음, 상기 반응 혼합물을 물에 넣고 DCM으로 추출한 후 무수 Na2SO4로 건조시켰다. 압력을 감소시켜 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 163 mg의 TPA-S-Q를 수득하였다(yield 17%).The solutions of Compound 3 (710 mg, 2 mM), Compound 4 (572 mg, 4 Mm), and benzoyl chloride (394 mg, 2 mM) in Reaction Scheme 1 were added to 5 mL of anhydrous DMF under N 2 atmosphere and incubated for 8 hours at 60°C. Stirred for an hour. Then, the reaction mixture was added to water, extracted with DCM, and dried over anhydrous Na 2 SO 4 . The solvent was evaporated by reducing the pressure and purified by silica gel column chromatography to obtain 163 mg of TPA-SQ (yield 17%).

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 8.90 (d, J = 4.7 Hz, 1H), 8.28-8.14 (m, 2H), 7.74 (ddd, J = 8.3, 6.9, 1.3 Hz, 1H), 7.59 (ddd, J = 11.4, 7.4, 3.2 Hz, 3H), 7.53-7.39 (m, 3H), 7.34-7.23 (m, 4H), 7.16 (m, 6H), 7.12-7.03 (m, 4H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ = 149.81, 148.41, 147.86, 147.35, 145.17, 142.79, 142.43, 140.35, 129.97, 129.85, 129.75, 129.54, 129.44, 128.25, 128.19, 127.64, 126.61, 126.19, 124.79, 123.43, 123.29, 122.85, 120.99, 116.36. ESI-MS: m/z calcd for C33H25N2S+ [M+H]+ 481.1733, found: 481.1737. 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ = 8.90 (d, J = 4.7 Hz, 1H), 8.28-8.14 (m, 2H), 7.74 (ddd, J = 8.3, 6.9, 1.3 Hz, 1H), 7.59 (ddd, J = 11.4, 7.4, 3.2 Hz, 3H), 7.53-7.39 (m, 3H), 7.34-7.23 (m, 4H), 7.16 (m, 6H), 7.12-7.03 (m, 4H). 13 C NMR (75 MHz, CDCl 3 ): δ = 149.81, 148.41, 147.86, 147.35, 145.17, 142.79, 142.43, 140.35, 129.97, 129.85, 129.75, 129.54, 129. 44, 128.25, 128.19, 127.64, 126.61, 126.19, 124.79 , 123.43, 123.29, 122.85, 120.99, 116.36. ESI-MS: m/z calcd for C 33 H 25 N 2 S + [M+H] + 481.1733, found: 481.1737.

합성예 5. 화합물 8Synthesis Example 5. Compound 8

상기 반응스킴 1의 화합물 6(2.28 g, 10 mM) 및 화합물 7(2.62 g, 10 mM)을 N2 분위기하에 무수 톨루엔 20mL에 첨가하여 110℃에서 밤새 교반하고 실온까지 냉각시켰다. 압력을 감소시켜 용매를 증발시키고 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 2.55 g의 화합물 8을 수득하였다(yield 53%).Compound 6 (2.28 g, 10 mM) and compound 7 (2.62 g, 10 mM) of Reaction Scheme 1 were added to 20 mL of anhydrous toluene under N 2 atmosphere, stirred at 110°C overnight, and cooled to room temperature. The solvent was evaporated by reducing the pressure and purified by column chromatography to obtain 2.55 g of compound 8 (yield 53%).

1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 7.81 (m, 6H), 7.77-7.72 (m, 3H), 7.66 (m, 6H), 3.87-3.72 (m, 2H), 3.31 (t, J = 6.4 Hz, 2H), 1.81 (m, 4H), 1.67-1.60 (m, 2H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ = 135.11, 135.07, 133.74, 133.60, 130.63, 130.47, 118.76, 117.62, 33.51, 32.00, 28.92, 23.08, 21.88. 31P NMR (122 MHz, CDCl3): δ = 24.28. ESI-MS: m/z calcd for C23H25BrP+ [M]+ 411.0877, found: 411.0877. 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ = 7.81 (m, 6H), 7.77-7.72 (m, 3H), 7.66 (m, 6H), 3.87-3.72 (m, 2H), 3.31 (t, J = 6.4 Hz, 2H), 1.81 (m, 4H), 1.67-1.60 (m, 2H). 13 C NMR (75 MHz, CDCl 3 ): δ = 135.11, 135.07, 133.74, 133.60, 130.63, 130.47, 118.76, 117.62, 33.51, 32.00, 28.92, 23.08, 21.88. 31 P NMR (122 MHz, CDCl 3 ): δ = 24.28. ESI-MS: m/z calcd for C 23 H 25 BrP + [M] + 411.0877, found: 411.0877.

합성예 6. TPA-S-TPPSynthesis Example 6. TPA-S-TPP

TPA-S-Q(192 mg, 0.4 mM) 및 화합물 8(147 mg, 0.3 mM)을 N2 분위기하에 무수 1,2-디클로로벤젠 5mL에 첨가하여 130℃에서 밤새 교반하고 실온까지 냉각시켰다. 압력을 감소시켜 용매를 증발시키고 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 55 mg의 TPA-S-TPP 을 수득하였다(yield 19%).TPA-SQ (192 mg, 0.4 mM) and Compound 8 (147 mg, 0.3 mM) were added to 5 mL of anhydrous 1,2-dichlorobenzene under N 2 atmosphere, stirred at 130°C overnight, and cooled to room temperature. The solvent was evaporated by reducing the pressure and purified by column chromatography to obtain 55 mg of TPA-S-TPP (yield 19%).

1H NMR (300 MHz, MeOD): δ = 9.10 (d, J = 6.6 Hz, 1H), 8.69 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.39 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 8.17 (dt, J = 15.9, 7.7 Hz, 3H), 7.94-7.79 (m, 7H), 7.79-7.67 (m, 10H), 7.54-7.43 (m, 3H), 7.36-7.23 (m, 5H), 7.11-7.05 (m, 6H), 6.95 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 4.90 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 3.56-3.43 (m, 2H), 2.08 (br, 2H), 1.76 (br, 4H). 13C NMR (75 MHz, MeOD): δ = 153.05, 149.83, 148.63, 147.03, 146.19, 139.24, 138.12, 136.45, 135.09, 134.89, 134.85, 133.56, 133.52, 133.43, 133.38, 130.24, 130.08, 129.28, 129.03, 126.65, 126.58, 126.43, 126.01, 124.90, 123.70, 123.62, 121.97, 119.15, 119.02, 118.65, 118.00, 117.87, 116.44, 115.19, 56.49, 28.76, 27.21, 21.87, 20.96. ESI-MS: m/z calcd for C56H49BrN2PS+ [M]+ 891.2532, found: 891.2537. 1H NMR (300 MHz, MeOD): δ = 9.10 (d, J = 6.6 Hz, 1H), 8.69 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.39 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 8.17 ( dt, J = 15.9, 7.7 Hz, 3H), 7.94-7.79 (m, 7H), 7.79-7.67 (m, 10H), 7.54-7.43 (m, 3H), 7.36-7.23 (m, 5H), 7.11- 7.05 (m, 6H), 6.95 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 4.90 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 3.56-3.43 (m, 2H), 2.08 (br, 2H), 1.76 (br , 4H). 13 C NMR (75 MHz, MeOD): δ = 153.05, 149.83, 148.63, 147.03, 146.19, 139.24, 138.12, 136.45, 135.09, 134.89, 134.85, 133.56, 133.52 , 133.43, 133.38, 130.24, 130.08, 129.28, 129.03, 126.65, 126.58, 126.43, 126.01, 124.90, 123.70, 123.62, 121.97, 119.15, 119.02, 118.65, 118.00, 117.87, 116.44, 115.19, 5 6.49, 28.76, 27.21, 21.87, 20.96. ESI-MS: m/z calcd for C 56 H 49 BrN 2 PS + [M] + 891.2532, found: 891.2537.

분석예 1. 광물리적(photophysical) 특성 분석Analysis Example 1. Photophysical property analysis

합성예 1~6에 의해 얻은 TPA-S-Q(화합물 1), TPA-S-D(화합물 2) 및 TPA-S-TPP(화합물 3)에 대하여 형광 발광 스펙트럼 분석을 수행하였다. 형광 발광 스펙트럼은 FS-2 분광광도계(Scinco)로 기록하였다.Fluorescence emission spectrum analysis was performed on TPA-S-Q (compound 1), TPA-S-D (compound 2), and TPA-S-TPP (compound 3) obtained in Synthesis Examples 1 to 6. Fluorescence emission spectra were recorded with an FS-2 spectrophotometer (Scinco).

도 7의 (a)을 참조하면, TPA-S-Q는 유기용매(CAN, DMSO 및 EtOH)에서 밝은 형광을 보인 반면, 수용액(DW 및 PBS)에서는 소광 현상(quenched)을 보였으며, 이는 전형적인 응집성 소광(aggregation-caused quenching: ACQ) 현상과 일치함을 확인할 수 있다.Referring to Figure 7 (a), TPA-S-Q showed bright fluorescence in organic solvents (CAN, DMSO, and EtOH), while it was quenched in aqueous solutions (DW and PBS), which is typical of coherent quenching. It can be confirmed that it is consistent with the (aggregation-caused quenching: ACQ) phenomenon.

TPA-S-Q의 이러한 특성을 다양한 물 체적 분율(water volume fraction: fDW)을 갖는 ACN/DW, DMSO/DW 및 EtOH/DW와 같은 이성분계 용매에서 확인하였다. 도 7의 (b)~(d)를 참조하면, TPA-S-Q의 형광 강도는 DW 체적 분율이 증가함에 따라 현저히 감소하였음을 확인할 수 있다. 또한, 도 8의 (a)~(c)를 참조하면, 방출 피크는 청색편이 되었음을 확인할 수 있다. 한편, 도 7의 (e) 및 도 8의 (d)를 참조하면, DMSO/Tol 혼합 용액의 경우 TPA-S-Q의 방출 피크가 청색편이 되는 것은 동일하나, 형광 강도에는 유의한 변화가 없음을 확인할 수 있다.These properties of TPA-S-Q were confirmed in binary solvents such as ACN/DW, DMSO/DW, and EtOH/DW with various water volume fractions (fDW). Referring to Figures 7 (b) to (d), it can be seen that the fluorescence intensity of TPA-S-Q significantly decreased as the DW volume fraction increased. Additionally, referring to (a) to (c) of Figures 8, it can be seen that the emission peak has shifted to blue. Meanwhile, referring to Figure 7 (e) and Figure 8 (d), it can be seen that in the case of the DMSO/Tol mixed solution, the emission peak of TPA-S-Q is the same as the blue shift, but there is no significant change in fluorescence intensity. You can.

상기 TPA-S-Q(화합물 1)에 대하여 TEM 이미지 분석 및 동적광산란(DLS) 분석을 수행하여 수용액에서의 나노입자 형성을 확인하였다. 도 9의 (a) 및 (b)를 참조하면, TPA-S-Q의 ACQ 현상은 상기 과정에서 평면 퀴놀린의 π-ð 적층 효과가 우세한 것에 기인함을 확인할 수 있다. TEM image analysis and dynamic light scattering (DLS) analysis were performed on TPA-S-Q (Compound 1) to confirm the formation of nanoparticles in an aqueous solution. Referring to Figures 9 (a) and (b), it can be seen that the ACQ phenomenon of TPA-S-Q is due to the dominance of the π-ð stacking effect of planar quinoline in the above process.

TPA-S-Q와 달리, 퀴놀린 양이온이 도입된 AIEgen TPA-S-D는 다양한 용액에서 "형광-꺼짐(fluorescence-off)" 특성을 나타내었다. 도 10의 (a)를 참조하면, TPA-S-D는 유기용매 및 수용액 모두에서 형광을 보이지 않음을 확인할 수 있다. 또한, 도 11의 (a)~(c)를 참조하면, TPA-S-D는 ACN/DW, DMSO/DW 및 EtOH/DW에서 DW 체적 분율이 증가하더라도 형광이 관측되지 않음을 확인할 수 있다. 도 12의 (a) 및 (b)를 참조하면, 이는 제한된 회전 운동 없이, DW 내에서 TPA-S-D의 느슨한 응집 상태에 기인함을 확인할 수 있다.Unlike TPA-S-Q, AIEgen TPA-S-D with quinoline cation introduced showed “fluorescence-off” properties in various solutions. Referring to Figure 10 (a), it can be seen that TPA-S-D does not show fluorescence in both organic solvents and aqueous solutions. Additionally, referring to Figures 11 (a) to (c), it can be seen that fluorescence is not observed in TPA-S-D even when the DW volume fraction increases in ACN/DW, DMSO/DW, and EtOH/DW. Referring to Figures 12 (a) and (b), it can be confirmed that this is due to the loose aggregation state of TPA-S-D within the DW without limited rotational movement.

AIEgen이 톨루엔, n-헥산 및 에테르와 같은 저극성 용매에 불용성임을 고려하여, DMSO/Tol 혼합 용액에서 AIE 특성을 분석하였다. 도 10의 (b)를 참조하면, AIE 형광은 혼합 용매의 fDW가 80%를 초과할 때 발생함을 확인할 수 있다.Considering that AIEgen is insoluble in low polar solvents such as toluene, n-hexane, and ether, AIE properties were analyzed in DMSO/Tol mixed solution. Referring to (b) of Figure 10, it can be seen that AIE fluorescence occurs when the fDW of the mixed solvent exceeds 80%.

트리페닐포스핀 양이온이 도입된 TPA-S-TPP는 양친매성이 강화되어 증가된 형광-꺼짐 특성을 나타내었다. 도 13의 (a)를 참조하면, TPA-S-TPP는 소광 효과가 증가하고, 도 14의 (a) 및 (b)를 참조하면, DW에서의 몰흡광계수(molar extinction coefficient)가 1.65 Х 104 에서 2.60 Х 104로 증가하여 광자 흡수능이 증가하였음을 확인할 수 있다.TPA-S-TPP with triphenylphosphine cation introduced showed increased fluorescence-quenching properties due to enhanced amphiphilicity. Referring to (a) of Figure 13, TPA-S-TPP has an increased extinction effect, and referring to (a) and (b) of Figure 14, the molar extinction coefficient in DW is 1.65 Х It can be seen that the photon absorption capacity has increased by increasing from 10 4 to 2.60 Х 10 4 .

도 13의 (b) 내지 (d)를 참조하면, TPA-S-TPP는 ACN/DW, DMSO/DW 및 EtOW/DW에서 DW 체적 분율이 증가하더라도 형광이 관측되지 않음을 확인할 수 있다. 이는 AIEgen의 양친매성 특성, 우수한 분산능 및 회전 자유도를 가짐을 의미한다. 또한, 도 13의 (e)를 참조하면, TPA-S-TPP는 fTol이 80%를 초과할 때 단단한 나노 응집체(nanoaggregates)를 형성하여 고유한 근적외선(NIR) 형광 신호가 급격히 증가함을 확인할 수 있다. 도 15(a) 및 (b)를 참조하면, 이와 같은 효과는 Dyndall 효과 실험 및 형광 현미경 이미징으로도 확인됨을 알 수 있다. 도 13(f)를 참조하면, TPA-S-TPP는 이의 증가된 친수성 특성으로 인해 TPA-S-D에 비해 형광 강도가 현저히 증가하였음을 확인할 수 있다.Referring to Figures 13 (b) to (d), it can be seen that fluorescence is not observed in TPA-S-TPP even when the DW volume fraction increases in ACN/DW, DMSO/DW, and EtOW/DW. This means that AIEgen has amphipathic properties, excellent dispersion ability, and rotational freedom. In addition, referring to (e) of Figure 13, it can be seen that TPA-S-TPP forms hard nanoaggregates when fTol exceeds 80%, and the intrinsic near-infrared (NIR) fluorescence signal rapidly increases. there is. Referring to Figures 15(a) and (b), it can be seen that this effect is also confirmed through Dyndall effect experiments and fluorescence microscopy imaging. Referring to Figure 13(f), it can be seen that the fluorescence intensity of TPA-S-TPP was significantly increased compared to TPA-S-D due to its increased hydrophilic properties.

분석예 2. 세포 내 일중항 산소(Analysis Example 2. Singlet oxygen in cells ( 1One OO 22 ) 검출 이미징) detection imaging

9,10-안트라세네디일-비스(메틸렌)디말로닉산(ABDA, 50 μM)을 일중항 산소(singlet oxygen) 인디케이터로 사용하여, 빛 조사 하의 Ce6(10 μM), Rose Bengal(10 μM), TPA-S-Q(10 μM; 화합물 1), TPA-S-D(10 μM; 화합물 2) 및 TPA-S-TPP(10 μM; 화합물 3)의 일중항 산소의 생성 정도를 분석하였다. 시료 혼합물(ABDA + 용액 내 프로브)에 백색광(25 mW/cm2)을 10초 간격으로 30초간 조사한 후, Thermo Scientific Evolution 201 UV-visible 분광광도계로 ABDA(50 μM)의 흡광도를 측정하였다. 또한, 다양한 조사 시간(0-300s)에서 378nm에서의 ABDA(50 μM)의 흡광도를 측정하여 광감작 과정의 감소율(decay rate)을 분석하였다.Using 9,10-anthracenediyl-bis(methylene)dimalonic acid (ABDA, 50 μM) as a singlet oxygen indicator, Ce6 (10 μM), Rose Bengal (10 μM), and The degree of singlet oxygen production of TPA-SQ (10 μM; Compound 1), TPA-SD (10 μM; Compound 2), and TPA-S-TPP (10 μM; Compound 3) was analyzed. The sample mixture (ABDA + probe in solution) was irradiated with white light (25 mW/cm 2 ) at 10-second intervals for 30 seconds, and then the absorbance of ABDA (50 μM) was measured using a Thermo Scientific Evolution 201 UV-visible spectrophotometer. In addition, the decay rate of the photosensitization process was analyzed by measuring the absorbance of ABDA (50 μM) at 378 nm at various irradiation times (0-300 s).

도 16의 (a) 및 (b)를 참조하면, 조사 시간이 증가함에 따라 ABDA는 일중항 산소로 인해 분해 과정을 거치면서 흡수 피크가 급격히 감소함을 확인할 수 있다. 반면, 도 17을 참조하면, TPA-S-TPP의 흡수 피크는 유의한 변화를 보이지 않았으며, 이를 통해 TPA-S-TPP는 높은 일중항 산소 생성능 및 높은 광안정성(photostability)을 가짐을 확인할 수 있다.Referring to Figures 16 (a) and (b), it can be seen that as the irradiation time increases, ABDA undergoes a decomposition process due to singlet oxygen and the absorption peak rapidly decreases. On the other hand, referring to Figure 17, the absorption peak of TPA-S-TPP did not show any significant change, confirming that TPA-S-TPP has high singlet oxygen production ability and high photostability. there is.

추가적으로, 상업용 감광제인 Ce6 및 Rose Bengal(RB)을 포함하는 다른 화합물의 일중항 산소 생성능에 대하여 실험하였다. 도 18의 (a)~(f)를 참조하면, 상업용 감광제와 비교할 때 TPA-S-TPP가 현저히 우수한 광역학 효과를 나타냄을 확인할 수 있다.Additionally, other compounds, including commercial photosensitizers Ce6 and Rose Bengal (RB), were tested for their singlet oxygen generation ability. Referring to Figures 18 (a) to (f), it can be seen that TPA-S-TPP exhibits significantly superior photodynamic effects compared to commercial photosensitizers.

분석예 3. 전자스핀 공명 및 순간 흡광 스펙트럼Analysis Example 3. Electron spin resonance and instantaneous absorption spectrum

2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디놀(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinol: TEMP)을 일중항 산소 포획제(trapper)로 사용하여, 빛 조사 하에서의 TPA-S-TPP의 일중항 산소 생성능을 전자스핀 공명(electron spin resonance: ESR) 분석으로 확인하였다. 도 19를 참조하면, 암 조건과 비교하여 빛 조건에서 TPA-S-TPP + TEMP 용액의 ESR 신호가 현저히 높게 검출됨을 확인할 수 있다.TPA under light irradiation using 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinol (TEMP) as a singlet oxygen trapper. The singlet oxygen production ability of -S-TPP was confirmed through electron spin resonance (ESR) analysis. Referring to Figure 19, it can be seen that the ESR signal of the TPA-S-TPP + TEMP solution is detected significantly higher in light conditions compared to dark conditions.

AIEgen의 일중항 산소 생성 메커니즘을 증명하기 위해, 레이저 플래시 광분해(laser flash photolysis) 분석을 수행하여 TPA-S-TPP의 삼중항(triplet) 상태의 수명시간을 확인하였다. 구체적으로, Home-made ultrafast pump-probe setup을 사용하여 AIEgen TPA-S-TPP의 펨토초 순간 흡광 스펙트럼(femtosecond transient absorption spectrum)을 측정하였다. 펌프 빔(pump beam)의 파장은 355 nm으로 선택하고, 시료는 실온에서 DMSO 중 10 μM 농도로 사용하였다. 그 결과, 도 20(a)을 참조하면, TPA-S-TPP의 삼중항 수명은 11.43 μs로 측정됨을 확인할 수 있다. 도 20(b)에서 참조할 수 있는 바와 같이, 이는 AIEgen에서 화학 물질로의 에너지 전달이 선호되어, 빛 조사 하에 일중항 산소 생성 효율이 증가함에 기인한다.To prove the singlet oxygen generation mechanism of AIEgen, laser flash photolysis analysis was performed to confirm the lifetime of the triplet state of TPA-S-TPP. Specifically, the femtosecond transient absorption spectrum of AIEgen TPA-S-TPP was measured using a home-made ultrafast pump-probe setup. The wavelength of the pump beam was selected at 355 nm, and the sample was used at a concentration of 10 μM in DMSO at room temperature. As a result, referring to Figure 20(a), it can be seen that the triplet lifetime of TPA-S-TPP is measured to be 11.43 μs. As can be seen in Figure 20(b), this is due to the favored energy transfer from AIEgen to chemicals, resulting in increased singlet oxygen production efficiency under light irradiation.

분석예 4. 시험관 내(Analysis Example 4. In vitro ( in vitroin vitro ) 세포 이미징) Cell imaging

4-1. 세포 배양4-1. cell culture

HeLa(human cervix adenocarcinoma) 세포를 Korean Cell Line Bank(Seoul, Korea)로부터 구입하였다. 4T1 유방암세포를 중국 중의연구원(Chinese Academy of Medical Sciences)의 nstitute of Basic Medical Sciences로부터 구입하였다. 상기 세포들을 10% FBS(Invitrogen)가 보충된 배지를 사용하여 공초점 배양 디쉬에서 37℃, 습윤, 5% CO2 조건으로 24시간 동안 배양하였다.HeLa (human cervix adenocarcinoma) cells were purchased from Korean Cell Line Bank (Seoul, Korea). 4T1 breast cancer cells were purchased from the Institute of Basic Medical Sciences, Chinese Academy of Medical Sciences. The cells were cultured in confocal culture dishes using medium supplemented with 10% FBS (Invitrogen) at 37°C, humidified, and 5% CO 2 for 24 hours.

4-2. 세포 이미징4-2. cell imaging

HeLa 세포(1 x 105 cells/mL)를 배양 플레이트에 시딩(seeding)한 후, 37℃, 습윤, 5% CO2 조건 배양기에 24시간 동안 두었다. 배양 배지를 제거하고, TPA-S-D(5 μM) 및 TPA-S-TPP(5 μM)를 포함하는 Hank's Balanced Salt Solution(HBSS)를 37℃, 습윤, 5% CO2 조건에서 0, 0.5 시간, 1.0 시간, 1.5 시간, 2.0 시간, 3.0 시간 및 4.0 시간 동안 첨가한 다음, DPBS로 3회 세척하였다. AIEgen의 공초점 형광 이미지는 60 x 렌즈를 사용하여, 559 nm에서의 여기(excitation) 및 655-755 nm에서의 방출(emission)에서 얻었다(FV 1200, Olympus). HeLa cells ( 1 The culture medium was removed, and Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) containing TPA-SD (5 μM) and TPA-S-TPP (5 μM) was added for 0 and 0.5 hours at 37°C, humidified, 5% CO 2 conditions. Added for 1.0 hours, 1.5 hours, 2.0 hours, 3.0 hours and 4.0 hours and then washed three times with DPBS. Confocal fluorescence images of AIEgen were obtained using a 60 × lens, excitation at 559 nm and emission at 655-755 nm (FV 1200, Olympus).

도 21을 참조하면, 양친매성 TPA-S-TPP로 HeLa 세포를 처리하면 2시간 배양 후 높은 신호 대 잡음비로 NIR 형광 신호가 나타남을 확인할 수 있다(도 21의 M, P). 이를 통해, TPA-S-TPP가 세포 내에 성공적으로 침투하였음을 알 수 있다. 반면, TPA-S-D로 처리된 HeLa 세포는 낮은 형광 신호를 보였으며, 이를 통해 TPA-S-D는 암세포 내로 침투가 어려움을 확인할 수 있다(도 21의 A~H). TPA-S-D의 이와 같은 낮은 세포 흡수율은 긴 소수성 알킬기가 세포막 통과를 제한했기 때문일 것으로 예상되었다.Referring to Figure 21, it can be seen that when HeLa cells are treated with amphipathic TPA-S-TPP, a NIR fluorescence signal appears with a high signal-to-noise ratio after 2 hours of incubation (M, P in Figure 21). This shows that TPA-S-TPP successfully penetrated into the cells. On the other hand, HeLa cells treated with TPA-S-D showed a low fluorescence signal, confirming that TPA-S-D had difficulty penetrating into cancer cells (Figure 21, A to H). This low cellular uptake rate of TPA-S-D was expected to be due to the long hydrophobic alkyl group restricting passage through the cell membrane.

4-3. 공동-국소화 분석4-3. Co-localization analysis

HeLa 세포(1 x 105 cells/mL)를 배양 플레이트에 시딩한 후, 37℃, 습윤, 5% CO2 조건 배양기에 24시간 동안 두었다. 배양 배지를 제거하고, TPA-S-TPP(5 μM)를 포함하는 Hank's Balanced Salt Solution(HBSS)를 37℃, 습윤, 5% CO2 조건에서 1.5 시간 동안 첨가한 다음, commercial Hochest 33342, Lyso-tracker green 및 Mito-tracker green을 각각 세포에 첨가하였다. 30분의 추가 배양 후, HeLa 세포를 DPBS로 2회 세척하고 FV 1200 공초점 현미경으로 이미지를 얻었다. HeLa cells ( 1 The culture medium was removed, Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) containing TPA-S-TPP (5 μM) was added for 1.5 hours at 37°C, humidified, 5% CO 2 conditions, and then commercial Hochest 33342, Lyso- Tracker green and Mito-tracker green were added to the cells, respectively. After an additional 30 min of incubation, HeLa cells were washed twice with DPBS and imaged with an FV 1200 confocal microscope.

도 22를 참조하면, 양친매성 TPA-S-TPP에 의한 빨간색 형광 신호(도 22의 S2)와 미토콘드리아 염료의 녹색 형광 신호(도 22의 S1)가 거의 완벽하게 겹치는 것을 확인할 수 있다(도 22의 S3). 이 때 피어슨 계수는 0.86으로, 이는 핵(P=0.32; 도 22의 Q1-Q4), 리소좀(P=0.45; 도 22의 R1-R4) 및 지질 방울(P=0.34; 도 22의 T1-T4)보다 현저히 높으며, 선택적으로 미토콘드리아에 축적된 트리페닐포스핀 및 퀴놀린의 이중 양전하에 따른 상승적 효과에 기인한다. 상기 결과를 통해, TPA-S-TPP가 미토콘드리아에 대한 우수한 표적화 특성을 가짐을 확인하였다. Referring to Figure 22, it can be seen that the red fluorescence signal from the amphipathic TPA-S-TPP (S2 in Figure 22) and the green fluorescence signal from the mitochondrial dye (S1 in Figure 22) almost completely overlap (Figure 22). S3). At this time, the Pearson coefficient is 0.86, which means the nucleus (P=0.32; Q1-Q4 in Figure 22), lysosomes (P=0.45; R1-R4 in Figure 22), and lipid droplets (P=0.34; T1-T4 in Figure 22). ), and is due to the synergistic effect of the double positive charges of triphenylphosphine and quinoline selectively accumulated in mitochondria. Through the above results, it was confirmed that TPA-S-TPP has excellent targeting properties to mitochondria.

반면, 도 23 및 24를 참조하면, TPA-S-Q로 처리된 HeLa 세포는 공초점 현미경으로 관찰 시 밝은 노란색 반점을 보임을 확인할 수 있고, 이는 TPA-S-Q의 친유성으로 인해(높은 LogP 값으로 관측됨) 세포질의 지질 방울에 축적됨에 기인하는 것으로 예상되었다. 도 25를 참조하면, 미토콘드리아 염료(Mito-tracker), 산성 소포체인 리소좀에 대한 염료(lyso-tracker) 및 지질 방울에 대한 Nile Red 염료 처리에 따른 이미징 분석 결과로 상기 예상이 검증됨을 확인할 수 있다.On the other hand, referring to Figures 23 and 24, it can be seen that HeLa cells treated with TPA-SQ show bright yellow spots when observed under a confocal microscope, which is due to the lipophilicity of TPA-SQ (high Log P value). observed) was expected to be due to accumulation in cytoplasmic lipid droplets. Referring to Figure 25, it can be seen that the above prediction is verified by the imaging analysis results following treatment with mitochondrial dye (Mito-tracker), dye for lysosomes (lyso-tracker), which are acidic endoplasmic reticulum, and Nile Red dye for lipid droplets.

상기 결과를 통해, 일 측면에 따른 TPA-S-TPP(화합물 3)는 리소좀에서 미토콘드리아에 이르는 살아있는 세포의 하위기관(suborganelles) 사이를 오가며 기능할 수 있음을 알 수 있었다.Through the above results, it was found that TPA-S-TPP (Compound 3) according to one aspect can function between suborganelles of living cells, from lysosomes to mitochondria.

한편, 상기 오일-물 분배계수(Oil-water Partition-coefficient, LogP)는 Shake-flask 방법으로 측정하였다. 물과 옥탄올을 혼합하고 완전히 흔들어 평형 상태로 만든 후, 두 층을 분리하여 물로 포화된 옥탄올과 옥탄올로 포화된 물을 얻었다. 시료를 물로 포화된 옥탄올 1mL에 용해시킨 다음, 여기에 9mL의 옥탄올로 포화된 물을 첨가하였다. 상기 혼합물을 37℃에서 24시간 동안 격렬하게 흔들었다. 그런 다음 Uv-Vis 분광법으로 시료의 농도를 기록하고 다음과 같은 공식으로 계산하였다.Meanwhile, the oil-water partition coefficient (Log P ) was measured using the shake-flask method. Water and octanol were mixed and shaken thoroughly to achieve equilibrium, and then the two layers were separated to obtain octanol saturated with water and water saturated with octanol. The sample was dissolved in 1 mL of octanol saturated with water, and then 9 mL of water saturated with octanol was added thereto. The mixture was shaken vigorously at 37°C for 24 hours. Then, the concentration of the sample was recorded using UV-Vis spectroscopy and calculated using the following formula.

LogP o/w = Log([solute]octanol/[solute]water)Log P o/w = Log([solute]octanol/[solute]water)

분석예 5. CCCP에 의한 AIEgen의 미토콘드리아 국소화Analysis Example 5. Mitochondrial localization of AIEgen by CCCP

광감작제에 의해 생성되는 일중항 산소는 미토콘드리아 막 전위(mitochondrial membrane potential: MMP)를 감소시키고, 이는 광감작제의 오프-타겟(off-target)을 야기하며 결과적으로 광역학 치료에 있어서 항암 효과를 감소시키게 된다. 이에, AIEgen TPA-S-TPP가 미토콘드리아에 영구적으로 위치할 수 있는지 확인하기 위해, 미토콘드리아 막전위를 탈분극시키는 카르보닐 시아니드 3-클로로페닐하이드라존(carbonyl cyanide 3-chlorophenylhydrazone: CCCP)을 사용하여 미토콘드리아 국소화 실험을 수행하였다.Singlet oxygen produced by photosensitizers decreases the mitochondrial membrane potential (MMP), which causes off-targets of photosensitizers and results in anticancer effects in photodynamic therapy. decreases. Therefore, to determine whether AIEgen TPA-S-TPP can be permanently located in mitochondria, carbonyl cyanide 3-chlorophenylhydrazone (CCCP), which depolarizes the mitochondrial membrane potential, was used to Localization experiments were performed.

구체적으로, HeLa 세포(1 x 105 cells/mL)를 배양 플레이트에 시딩한 후, 37℃, 습윤, 5% CO2 조건 배양기에 24시간 동안 두었다. 배양 배지를 제거하고, TPA-S-TPP(5 μM)를 포함하는 Hank's Balanced Salt Solution(HBSS)를 37℃, 습윤, 5% CO2 조건에서 2 시간 동안 첨가한 다음, CCCP(10 μM)를 첨가하여 20분 동안 추가 배양하였다. 세포들을 DPBS로 2회 세척하고 FV 1200 공초점 현미경으로 이미지를 얻었다. 이와 동일하되, CCCP를 먼저 첨가한 다음 프로브를 첨가하도록 순서만 바꾸어 동일한 실험을 수행하였다.Specifically, HeLa cells (1 x 10 5 cells/mL) were seeded on a culture plate and placed in an incubator at 37°C, humidified, 5% CO 2 conditions for 24 hours. The culture medium was removed, Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) containing TPA-S-TPP (5 μM) was added for 2 hours at 37°C, humidified, 5% CO 2 conditions, and then CCCP (10 μM) was added. was added and incubated for an additional 20 minutes. Cells were washed twice with DPBS and images were obtained with an FV 1200 confocal microscope. The same experiment was performed, except that the order was changed so that CCCP was added first and then the probe was added.

도 22를 참조하면, HeLa 세포를 Mito-tracker Red로 20분 동안 처리했을 때 형광 신호가 선명하게 관찰되었다(도 22의 V1). 반면, CCCP를 먼저 처리하고 mito-tracker Red를 처리한 경우, 형광 신호는 거의 검출할 수 없는 수준으로 현저히 감소함을 확인할 수 있다(도 22의 W1, X). 상기 결과를 통해, 상업용 미토콘드리아 염료가 미토콘드리아 막 전위에 대해 높은 의존성을 가짐을 확인할 수 있다. 대조적으로, 처리되지 않은 세포들과 유사하게, 먼저 CCCP와 함께 배양된 후 TPA-S-TPP 처리된 HeLa 세포의 경우, 현저한 형광 방출이 관찰됨을 확인할 수 있다(도 22의 W3, Y).Referring to Figure 22, when HeLa cells were treated with Mito-tracker Red for 20 minutes, a fluorescent signal was clearly observed (V1 in Figure 22). On the other hand, when CCCP was treated first and then mito-tracker Red was treated, it could be seen that the fluorescence signal was significantly reduced to an almost undetectable level (W1, X in Figure 22). Through the above results, it can be confirmed that commercial mitochondrial dyes have a high dependence on mitochondrial membrane potential. In contrast, similar to untreated cells, it can be seen that significant fluorescence emission was observed in HeLa cells first cultured with CCCP and then treated with TPA-S-TPP (W3, Y in Figure 22).

한편, 도 26을 참조하면, 놀랍게도 먼저 TPA-S-TPP와 배양된 후 CCCP를 처리한 HeLa 세포의 경우 형광 강도가 유지되며, 이는 TPA-S-TPP만을 처리한 그룹(도 22의 V3)과 일치하는 결과임을 확인하였다. 즉, TPA-S-TPP는 감소된 미토콘드리아 막 전위에 영향을 받지 않음을 알 수 있었다. 이는 미토콘드리아 막에 단단히 고정될 수 있을 뿐만 아니라, 이중 전하 효과도 갖는 TPA-S-TPP의 고유한 특성에 기인하는 것으로 예상되었다.Meanwhile, referring to Figure 26, surprisingly, the fluorescence intensity is maintained in the case of HeLa cells first cultured with TPA-S-TPP and then treated with CCCP, which is different from the group treated only with TPA-S-TPP (V3 in Figure 22). It was confirmed that the results were consistent. In other words, it was found that TPA-S-TPP was not affected by reduced mitochondrial membrane potential. This was expected to be due to the unique properties of TPA-S-TPP, which can not only be tightly anchored to the mitochondrial membrane, but also have a double charge effect.

상기 결과를 통해, 미토콘드리아를 표적으로 하는 기존의 광감작제의 경우 미토콘드리아 막 전위 감소에 따라 미토콘드리아로부터 누출되는 한계가 있었던 반면, 일 측면에 따른 TPA-S-TPP는 이와 같은 한계를 극복하고 미토콘드리아에 영구적으로 고정될 수 있어 종양 세포 특이적인 광역학 치료를 가능하게 함을 확인하였다.Through the above results, while existing photosensitizers targeting mitochondria had a limitation of leakage from mitochondria due to a decrease in mitochondrial membrane potential, TPA-S-TPP according to one aspect overcomes this limitation and penetrates into mitochondria. It was confirmed that it can be permanently fixed, enabling tumor cell-specific photodynamic therapy.

분석예 6. 광안정성 평가Analysis Example 6. Photostability evaluation

지속적인 레이저 조사 조건에서 TPA-S-TPP의 광안정성을 평가하였다. 대조군으로는 상업용 미토콘드리아 염료를 사용하였다.The photostability of TPA-S-TPP was evaluated under continuous laser irradiation conditions. As a control, a commercial mitochondrial dye was used.

도 27을 참조하면, 약 7분 동안 지속적인 광 조사 후 미토콘드리아 염료(녹색)는 과도한 광표백(photobleaching) 현상으로 형광 신호가 검출되지 않았다. 또한, 도 28을 참조하면, 이의 고유한 ACQ 특성도 바이오이미징에 도움이 되지 않음을 확인할 수 있다. 반면, TPA-S-TPP의 경우 20분 동안의 지속적인 광 조사에도 형광 강도의 손실이 거의 관찰되지 않았으며, 미토콘드리아 염료의 형광 강도가 원래의 15%로 감소한 것과 대조적으로 지속적인 광 조사 후에도 원래의 100%의 강도를 유지함을 확인하였다. 상기 결과를 통해, TPA-S-TPP는 높은 광안정성 특성을 가짐을 확인하였다.Referring to Figure 27, after continuous light irradiation for about 7 minutes, no fluorescence signal was detected from the mitochondrial dye (green) due to excessive photobleaching. Additionally, referring to Figure 28, it can be seen that its unique ACQ characteristics are not helpful for bioimaging. On the other hand, in the case of TPA-S-TPP, almost no loss of fluorescence intensity was observed even after continuous light irradiation for 20 minutes, and in contrast to the fluorescence intensity of the mitochondrial dye, which decreased to 15% of the original, even after continuous light irradiation, it remained at 100% of the original. It was confirmed that the strength was maintained. Through the above results, it was confirmed that TPA-S-TPP has high photostability characteristics.

분석예 7. 세포 내 일중항 산소(Analysis Example 7. Singlet oxygen in cells ( 1One OO 22 ) 및 세포생존율 분석) and cell viability analysis

7-1. 세포 내 일중항 산소 검출7-1. Detection of intracellular singlet oxygen

세포 내 일중항 산소 생성능은 AIEgen 광감작제를 사용한 광역학 치료의 효과를 결정하는 요소이다. 2,7-디클로로디하이드로플루오레세신 디아세테이트(2,7-Dichlorodihydrofluorescein Diacetate, DCF-DA)를 사용하여 백색광 조사 하에서 세포 내 일중항 산소를 측정하였다. HeLa 세포를 공초점 배양 플레이트에 시딩한 후, 37℃, 습윤, 5% CO2 조건 배양기에 24시간 동안 두었다. 배양 배지를 제거하고, TPA-S-TPP(5 μM)를 포함하는 Hank's Balanced Salt Solution(HBSS)를 37℃, 습윤, 5% CO2 조건에서 1 시간 동안 첨가한 다음, DCF-DA (10 μM)를 20분 동안 추가 배양하였다. 세포들을 DPBS로 2회 세척하고 백색광에(60 mW/cm2) 다양한 시간(0, 5분, 10분)으로 노출시켰다. 또한, 광 조사 전에 NaN3 (50 μM)을 첨가하여 활성산소종(ROS) 생성 소모량을 측정하였다. 대조군으로는 DCF-DA(10 μM)만 처리한 세포를 사용하였다. 공초점 형광 이미지는 473 nm에서의 여기 및 490-540 nm에서의 방출에서 얻었다(FV 1200, Olympus).The ability to produce intracellular singlet oxygen is a factor that determines the effectiveness of photodynamic therapy using AIEgen photosensitizer. 2,7-Dichlorodihydrofluorescein Diacetate (DCF-DA) was used to measure intracellular singlet oxygen under white light irradiation. HeLa cells were seeded on a confocal culture plate and placed in an incubator at 37°C, humidified, 5% CO 2 conditions for 24 hours. The culture medium was removed, Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) containing TPA-S-TPP (5 μM) was added for 1 hour at 37°C, humidified, 5% CO 2 conditions, and then DCF-DA (10 μM) was added. ) was further incubated for 20 minutes. Cells were washed twice with DPBS and exposed to white light (60 mW/cm 2 ) for various times (0, 5 min, 10 min). In addition, NaN 3 (50 μM) was added before light irradiation to measure the amount of reactive oxygen species (ROS) generation consumption. As a control group, cells treated only with DCF-DA (10 μM) were used. Confocal fluorescence images were obtained with excitation at 473 nm and emission at 490–540 nm (FV 1200, Olympus).

도 29를 참조하면, DCF-DA 분석 결과 대조군과 비교하여(도 29의 A, B) 광 조사 하에서 TPA-S-TPP로 전처리된 HeLa 세포는 뚜렷한 녹색 형광 신호를 나타냄을 확인할 수 있다(도 29의 C, D). 또한, 일중항 산소의 대표적인 제거제(scavenger)인 NaN3 존재 하에서, HeLa 세포의 녹색 형광 신호는 약해짐을 확인할 수 있다(도 29의 E). 도 30을 참조하면, 이는 NaN3가 HeLa 세포에서의 일중항 산소 생성을 효과적으로 억제함에 기인한 것임을 확인할 수 있다. 상기 결과를 통해, 양친매성 TPA-S-TPP는 세포 투과능 및 광 조사에 의해 조절되는 일중항 산소 생성능 및 이에 따른 세포 사멸능을 가짐을 확인하였다.Referring to Figure 29, as a result of DCF-DA analysis, it can be seen that compared to the control group (A, B of Figure 29), HeLa cells pretreated with TPA-S-TPP under light irradiation show a distinct green fluorescence signal ( Figure 29 C, D). In addition, it can be seen that in the presence of NaN 3 , a representative scavenger of singlet oxygen, the green fluorescence signal of HeLa cells weakens (Figure 29E). Referring to Figure 30, it can be seen that this is due to NaN 3 effectively inhibiting singlet oxygen production in HeLa cells. Through the above results, it was confirmed that amphipathic TPA-S-TPP has cell penetrating ability and singlet oxygen generation ability controlled by light irradiation, and thus cell death ability.

7-2. 세포생존율 분석7-2. Cell viability analysis

AIEgen의 세포 독성을 확인하기 위해 MTT 분석을 수행하였다. 구체적으로, 10% FBS를 포함하는 100 μL 배지에서 HeLa 세포(1 x 105 cells/mL)를 96-웰 플레이트에 시딩한 후, 24시간 동안 두어 플레이트에 부착시켰다. 100 μL/well PBS로 플레이트를 세척 후, 세포들을 다양한 농도의 프로브를 포함하고, FBS가 없는 배지에서 37℃, 2시간 동안 배양하였다. 그 후, 10% FBS가 보충된 배지로 교체하고 백색광(100 mW/cm2)을 30분 동안 조사하였다. 24시간 동안 추가 배양 후, 각 웰에 MTT 용액(5 mg/mL)을 37℃, 습윤, 5% CO2 조건에서 4시간 동안 첨가하였다. 이후 배지를 조심스럽게 제거하고, 100 μL DMSO에 purple crystal을 15~20분 동안 용해시킨 다음, 마이크로플레이트 리더를 사용하여 650 nm에서 용액의 흡광도를 측정하였다. 세포 생존율(cell viability)은 대조군 배양 값에 대한 백분율로 표시하였고, 다음과 같은 공식으로 계산하였다. MTT assay was performed to confirm the cytotoxicity of AIEgen. Specifically, HeLa cells (1 x 10 5 cells/mL) were seeded in a 96-well plate in 100 μL medium containing 10% FBS and left for 24 hours to attach to the plate. After washing the plate with 100 μL/well PBS, the cells were cultured in medium containing various concentrations of probes and without FBS at 37°C for 2 hours. Afterwards, the medium was replaced with 10% FBS supplemented and white light (100 mW/cm 2 ) was irradiated for 30 minutes. After further culturing for 24 hours, MTT solution (5 mg/mL) was added to each well for 4 hours at 37°C, humidified, 5% CO 2 conditions. Afterwards, the medium was carefully removed, the purple crystal was dissolved in 100 μL DMSO for 15 to 20 minutes, and the absorbance of the solution was measured at 650 nm using a microplate reader. Cell viability was expressed as a percentage of the control culture value and was calculated using the following formula.

세포 생존율(%) = (ODdye - ODblank)/(ODcontrol - ODblank) Х 100Cell viability (%) = (OD dye - OD blank )/(OD control - OD blank ) Х 100

도 29를 참조하면, AIEgen 농도가 증가함에 따라 HeLa 세포의 세포 생존율은 약 90%의 매우 높은 수준으로 유지되나, 30분 동안 백색광 조사 시 세포 생존율이 현저히 감소하였음을 확인할 수 있다(도 29의 G). 이는 AIEgen 자체는 낮은 세포 독성을 가지나, 광 조사 시에는 암세포에 대한 높은 세포 독성을 가짐을 의미한다. 상기 결과를 통해, 일 측면에 따른 TPA-S-TPP는 광역학 치료에 있어서 AIE 광감작제로 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.Referring to Figure 29, as the AIEgen concentration increases, the cell survival rate of HeLa cells is maintained at a very high level of about 90%, but it can be seen that the cell survival rate is significantly reduced when irradiated with white light for 30 minutes (G in Figure 29 ). This means that AIEgen itself has low cytotoxicity, but has high cytotoxicity to cancer cells when irradiated with light. Through the above results, it was confirmed that TPA-S-TPP according to one aspect can be usefully used as an AIE photosensitizer in photodynamic therapy.

한편, TPA-S-Q(화합물 1) 및 TPA-S-D(화합물 2)에 대하여도 동일한 실험을 수행하였다. 도 29 및 도 31을 참조하면, HeLa 세포에 TPA-S-Q 및 광 조사 시 세포 생존율은 약 78.49%(도 29의 f) 및 약 78,74%(도 31)로 감소함을 확인할 수 있다. 이를 통해, 세포 수준에서 이상적인 광역학 효과를 나타낼 수 있는 것은 TPA-S-TPP(화합물 3)임을 다시 한 번 확인하였다.Meanwhile, the same experiment was performed on TPA-S-Q (compound 1) and TPA-S-D (compound 2). Referring to Figures 29 and 31, it can be seen that when HeLa cells are irradiated with TPA-S-Q and light, the cell survival rate decreases to about 78.49% (f of Figure 29) and about 78.74% (Figure 31). Through this, it was confirmed once again that TPA-S-TPP (Compound 3) can exhibit an ideal photodynamic effect at the cellular level.

분석예 8. Annexin V-FITC/PI 염색Analysis Example 8. Annexin V-FITC/PI staining

세포 사멸이 일어나면 세포막의 안쪽에 존재하던 포스파티딜 세린(phosphatidyl serine)이 세포막의 바깥으로 노출되며, 이는 포스파티딜 세린과 높은 친화력을 갖는 Annexin V-FITC로 검출할 수 있다. PI는 세포막이 완전히 손상된 괴사 세포(necrosis) 또는 말기 사멸 세포(late apoptotic cell)의 세포막은 통과하여 핵을 염색할 수 있다. 이에, Annexin V-FITC/PI 염색을 통해 광역학 치료 과정에서의 세포 사멸을 평가하였다.When cell death occurs, phosphatidyl serine present inside the cell membrane is exposed to the outside of the cell membrane, and this can be detected with Annexin V-FITC, which has high affinity for phosphatidyl serine. PI can pass through the cell membrane of necrotic cells or late apoptotic cells whose cell membranes are completely damaged and stain the nuclei. Accordingly, cell death during photodynamic therapy was evaluated through Annexin V-FITC/PI staining.

구체적으로, HeLa 세포를 공초점 배양 디쉬에서 37℃, 습윤, 5% CO2 조건으로 배양하였다. 그런 다음, 세포들을 다음과 같이 처리하였다: 그룹 1, 백색광을 30분간 조사(Control); 그룹 2, TPA-S-TPP(5 μM)과 함께 37℃, 2시간 동안 배양(Dark); 그룹 3, TPA-S-TPP(5 μM)과 함께 37℃, 2시간 동안 배양 후 백색광을 10분간 조사(TPA-S-TPP + light 10 min); 그룹 4, TPA-S-TPP(5 μM)과 함께 37℃, 2시간 동안 배양 후 백색광을 30분간 조사(TPA-S-TPP + light 30 min). 처리 후, HeLa 세포를 Annexin V-FITC/PI Apoptosis Detection Kit로 염색하고 공초점 형광 이미지를 얻었다(FV 1200, Olympus).Specifically, HeLa cells were cultured in confocal culture dishes at 37°C, humidified, and 5% CO 2 conditions. Then, the cells were treated as follows: group 1, irradiated with white light for 30 minutes (Control); Group 2, incubated with TPA-S-TPP (5 μM) at 37°C for 2 h (Dark); Group 3, incubated with TPA-S-TPP (5 μM) at 37°C for 2 hours and then irradiated with white light for 10 minutes (TPA-S-TPP + light 10 min); Group 4, incubated with TPA-S-TPP (5 μM) at 37°C for 2 hours and then irradiated with white light for 30 minutes (TPA-S-TPP + light 30 min). After treatment, HeLa cells were stained with Annexin V-FITC/PI Apoptosis Detection Kit and confocal fluorescence images were obtained (FV 1200, Olympus).

도 29를 참조하면, 대조군(도 29의 H)과 비교하여 TPA-S-TPP로 전처리된 HeLa 세포는 암 조건에서 형광 신호를 나타내지 않았지만(도 29의 I), 광 조사 하 Annexin V-FITC 채널에서 강한 녹색 형광 신호(도 29의 J1, K1) 및 PI 채널에서 강한 빨간색 신호(도 20의 J2, K2)를 나타냄을 확인할 수 있다. 또한, 도 32를 참조하면 TPA-S-TPP로 전처리 및 광 조사된 HeLa 세포는 공초점 현미경 이미징 결과 세포막이 완전히 파괴되었음을 확인할 수 있다. 상기 결과를 통해, TPA-S-TPP가 광 조사 하에서 암세포의 세포 사멸을 효과적으로 유도함을 확인하였다. Referring to Figure 29, compared to the control group (Figure 29H), HeLa cells pretreated with TPA-S-TPP did not show a fluorescence signal in dark conditions (Figure 29I), but the Annexin V-FITC channel under light irradiation It can be seen that there is a strong green fluorescence signal (J1, K1 in Figure 29) and a strong red signal (J2, K2 in Figure 20) in the PI channel. In addition, referring to Figure 32, it can be seen that the cell membrane of HeLa cells pretreated and irradiated with TPA-S-TPP was completely destroyed as a result of confocal microscopy imaging. Through the above results, it was confirmed that TPA-S-TPP effectively induces apoptosis of cancer cells under light irradiation.

분석예 9. 미토콘드리아 막 전위(MMP) 분석Analysis Example 9. Mitochondrial membrane potential (MMP) analysis

9-1. JC-1 염색9-1. JC-1 staining

HeLa 세포를 공초점 배양 플레이트에서 37℃, 습윤, 5% CO2 조건으로 배양한 후, DPBS로 세척하고 TPA-S-TPP(5 μM)를 포함하는 Hank's Balanced Salt Solution(HBSS)와 함께 2시간 동안 배양하였다. 세포들을 다시 한 번 DPBS로 세척하고, 신선한 세포 배양 배지를 추가한 다음, 백색광(100 mW/cm2)을 20분 동안 조사하였다. 30분 동안 배양 후, 37℃에서 HeLa 세포에 형광 프로브인 JC-1(2 μg/mL)을 포함하는 신선한 세포 배양 배지를 처리하였다. 세포들을 DPBS로 3회 세척하고 공초점 형광 이미지를 얻었다(FV 1200, Olympus).HeLa cells were cultured in confocal culture plates at 37°C, humidified, 5% CO 2 conditions, washed with DPBS, and incubated with Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) containing TPA-S-TPP (5 μM) for 2 hours. cultured for a while. The cells were washed once again with DPBS, fresh cell culture medium was added, and white light (100 mW/cm 2 ) was irradiated for 20 minutes. After incubation for 30 minutes, HeLa cells were treated with fresh cell culture medium containing the fluorescent probe JC-1 (2 μg/mL) at 37°C. Cells were washed three times with DPBS and confocal fluorescence images were obtained (FV 1200, Olympus).

JC-1은 미토콘드리아 막 전위가 정상이면 붉은색을, 감소하면 녹색을 나타낸다. 도 29를 참조하면, 광 조사 시 TPA-S-TPP와 함께 배양된 HeLa 세포의 녹색 형광 신호는 강해지고(도 29의 M2), 빨간색 형광 신호는 약해짐을 확인할 수 있다(도 29의 N2). 도 33을 참조하면, 이는 암 조건에서 TPA-S-TPP를 처리한 그룹("TPA-S-TPP + dark")에 비해 녹색-대-빨간색의 형광 강도 비율이 6.14배로 증가한 것으로, 상기 결과를 통해 TPA-S-TPP로 전처리 및 광 조사에 의해 MMP가 감소하였음을 확인하였다.JC-1 is red when the mitochondrial membrane potential is normal and green when it is decreased. Referring to Figure 29, it can be seen that upon light irradiation, the green fluorescence signal of HeLa cells cultured with TPA-S-TPP becomes stronger (M2 in Figure 29) and the red fluorescence signal becomes weaker (N2 in Figure 29). Referring to Figure 33, this means that the green-to-red fluorescence intensity ratio increased by 6.14 times compared to the group treated with TPA-S-TPP under dark conditions ("TPA-S-TPP + dark"), which shows the above results. It was confirmed that MMP was reduced by pretreatment with TPA-S-TPP and light irradiation.

9-2. Cleaved caspase 3 면역형광분석9-2. Cleaved caspase 3 immunofluorescence analysis

미토콘드리아 손상은 시토크롬 C의 방출을 촉진하여 caspase 3의 활성화와 같은 세포사멸 연속반응(apoptotic cascade)을 개시한다. 이에, cleaved caspase 3 항체를 사용하여 caspase 3 활성화를 분석하였다.Mitochondrial damage promotes the release of cytochrome C, initiating an apoptotic cascade such as activation of caspase 3. Therefore, caspase 3 activation was analyzed using cleaved caspase 3 antibody.

구체적으로, HeLa 세포를 슬라이드에서 24시간 동안 배양하고 TPA-S-TPP로 2시간 동안 처리한 뒤 빛을 조사(0, 5, 10, 20 분)하였다. 이를 PBS로 세척한 다음 4% 파라포름알데히드로 15분 고정하고, 이어서 0.1% Triton X-100을 포함하는 PBS로 실온에서 15분간 투과과정(permeabilization)을 거쳤다. 그런 다음, 세포를 블로킹 버퍼(10% 정상 염소 혈청을 첨가한 PBS)를 이용하여 1시간 동안 배양하고, 1.5% 정상 염소 혈청 중의 1차 항체(Cell Signaling Tech.)로 4℃에서 밤새 배양하였다. 잉여 1차 항체를 제거하기 위해 세포를 PBS, 5분 간격으로 3회 세척하였다. Alexa Fluor 488(Cell Signaling Tech.)이 결합된 2차 항체를 세포에 첨가하여, 실온에서 1시간 동안 암실에서 배양하였다. 그런 다음, HeLa 세포들을 PBS, 5분 간격으로 3회 세척하고 UltraCruz Mounting Medium with DAPI(Santa Cruz Biotech.)를 사용하여 마운팅하였다. 형광 이미지는 공초점 현미경(FV1200, Olympus)으로 DAPI(ex. 405 nm/em. 430-455 nm), Alexa Fluor 488(ex. 473 nm/em. 490-590 nm)에서 얻었다.Specifically, HeLa cells were cultured on a slide for 24 hours, treated with TPA-S-TPP for 2 hours, and then irradiated with light (0, 5, 10, 20 minutes). This was washed with PBS, fixed with 4% paraformaldehyde for 15 minutes, and then permeabilized with PBS containing 0.1% Triton X-100 at room temperature for 15 minutes. Then, the cells were cultured for 1 hour using blocking buffer (PBS supplemented with 10% normal goat serum) and incubated with primary antibody (Cell Signaling Tech.) in 1.5% normal goat serum overnight at 4°C. To remove excess primary antibody, cells were washed three times with PBS at 5-minute intervals. Secondary antibodies conjugated with Alexa Fluor 488 (Cell Signaling Tech.) were added to the cells and incubated in the dark at room temperature for 1 hour. Then, HeLa cells were washed three times with PBS at 5-minute intervals and mounted using UltraCruz Mounting Medium with DAPI (Santa Cruz Biotech.). Fluorescence images were obtained with DAPI (ex. 405 nm/em. 430-455 nm) and Alexa Fluor 488 (ex. 473 nm/em. 490-590 nm) using a confocal microscope (FV1200, Olympus).

도 29를 참조하면, AIEgen TPA-S-TPP와 함께 배양된 HeLa 세포의 녹색 형광 신호(도 29의 Q)가 암 조건에서 배양된 대조군(도 29의 P)에 비해 현저히 강함을 확인할 수 있다. 또한, 이들의 평균 형광 강도는 세포 이미징 결과와 일치하였다(도 29의 P~T).Referring to Figure 29, it can be seen that the green fluorescence signal of HeLa cells cultured with AIEgen TPA-S-TPP (Q in Figure 29) is significantly stronger than that of the control group cultured in dark conditions (P in Figure 29). Additionally, their average fluorescence intensity was consistent with the cell imaging results (P to T in Figure 29).

9-3. 웨스턴 블로팅9-3. western blotting

상기 결과를 웨스턴 블로팅으로 확인하였다. 구체적으로, HeLa 세포를 6 웰-플레이트에서 24시간 동안 배양하고 다음과 같이 처리하였다: 그룹 1, blank + 빛(7분); 그룹 2, blank + 빛(15분); 그룹 3, TPA-S-TPP(3 μM) + 암실; 그룹 4, TPA-S-TPP(3 μM) + 빛(7분); 그룹 5, TPA-S-TPP(3 μM) + 빛(15분). 그런 다음, PBS로 린스하고 RIPA 버퍼(50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 1% Triton X-100, 1% sodium deoxycholate, 0.1% SDS, 1 mM EDTA, pH 7.4)로 용해시키고, 30분 동안 얼음 위에 놓은 후 4℃, 13,000 rpm, 10분 동안 원심분리하였다. 상층액을 수집하고 BCA protein assay kit(Thermo Scientific)를 사용하여 단백질 농도를 정량화하였다. 동량의 단백질(35 μg)을 SDS-PAGE로 분리하고 PVDF 막으로 이동시켰다. 막을 블로킹 버퍼(5% nonfat dry milk in TTBS (0.1% Tween 20-TBS))로 1시간 동안 블로킹하고 TTBS로 세척한 뒤 블로킹 버퍼에 용해된 1차 항체를 처리하여 4℃에서 밤새 배양하였다. 그 후, 막을 TTBS로 3회 세척하고 2차 항체와 2시간 동안 배양한 뒤 Pierce ECL Western blotting substrate(Thermo Scientific)를 사용하여 단백질 밴드를 확인하였다. 1차 항체, caspase-3, β-actin 및 anti-rabbit IgG HRP에 연결된 2차 항체는 모두 Cell signaling Tech에서 구매하여 사용하였다. The results were confirmed by Western blotting. Specifically, HeLa cells were cultured in 6 well-plates for 24 hours and treated as follows: group 1, blank + light (7 min); Group 2, blank + light (15 minutes); Group 3, TPA-S-TPP (3 μM) + dark; Group 4, TPA-S-TPP (3 μM) + light (7 min); Group 5, TPA-S-TPP (3 μM) + light (15 min). Then, rinse with PBS and dissolve with RIPA buffer (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 1% Triton After being placed on ice, it was centrifuged at 4°C, 13,000 rpm, for 10 minutes. The supernatant was collected and protein concentration was quantified using the BCA protein assay kit (Thermo Scientific). Equal amounts of protein (35 μg) were separated by SDS-PAGE and transferred to PVDF membrane. The membrane was blocked with blocking buffer (5% nonfat dry milk in TTBS (0.1% Tween 20-TBS)) for 1 hour, washed with TTBS, treated with primary antibody dissolved in blocking buffer, and incubated overnight at 4°C. Afterwards, the membrane was washed three times with TTBS, incubated with secondary antibody for 2 hours, and protein bands were confirmed using Pierce ECL Western blotting substrate (Thermo Scientific). Primary antibodies, caspase-3, β-actin, and anti-rabbit IgG HRP-linked secondary antibodies were all purchased from Cell signaling Tech.

도 29를 참조하면, "TPA-S-TPP + light" 그룹에서 세포 내 cleaved caspase 3 발현이 상향 조절되었음을 확인할 수 있다(도 29의 U). 상기 결과를 통해, TPA-S-TPP는 광 조사 하에서 일중항 산소 생성에 의해 미토콘드리아 막 전위를 감소시켜 시토크롬 C의 방출을 촉진하고, 이어서 caspase 3을 활성화시켜 미토콘드리아에 의해 매개되는 세포 사멸을 효율적으로 유도할 수 있음을 확인하였다. Referring to Figure 29, it can be seen that intracellular cleaved caspase 3 expression was upregulated in the “TPA-S-TPP + light” group (U in Figure 29). Through the above results, TPA-S-TPP reduces the mitochondrial membrane potential by generating singlet oxygen under light irradiation, promoting the release of cytochrome C, and subsequently activating caspase 3, efficiently causing mitochondria-mediated cell death. It was confirmed that it could be induced.

분석예 10. 생존/사멸 분석Analysis Example 10. Survival/Death Analysis

HeLa 세포를 공초점 배양 플레이트에서 37℃ 습윤, 5% CO2 조건으로 배양한 후, 다음과 같이 처리하였다: 그룹 1, 백색광으로 10분간 조사(Control + light 10 min); 그룹 2, 백색광으로 30분간 조사(Control + light 30min); 그룹 3, TPA-S-TPP(5 μM)와 함께 37℃, 2시간 동안 배양(TPA-S-TPP + Dark); 그룹 4; TPA-S-TPP(5 μM)와 함께 37℃, 2시간 동안 배양 후 백색광을 10분간 조사(TPA-S-TPP + light 10 min); 그룹 5, TPA-S-TPP(5 μM)과 함께 37℃, 2시간 동안 배양 후 백색광을 30분간 조사(TPA-S-TPP + light 30 min). 처리 후, HeLa 세포를 Calcein AM(3 μM, Ex = 473 nm, Em = 490-540 nm) 및 Propidium Iodide(15 μg, Ex = 559 nm, Em = 575-675 nm)로 염색하고 공초점 형광 이미지를 얻었다(FV 1200, Olympus).HeLa cells were cultured in confocal culture plates at 37°C in humidified, 5% CO 2 conditions and then treated as follows: Group 1, irradiated with white light for 10 min (Control + light 10 min); Group 2, irradiated with white light for 30 minutes (Control + light 30min); Group 3, incubated with TPA-S-TPP (5 μM) at 37°C for 2 h (TPA-S-TPP + Dark); group 4; Incubate with TPA-S-TPP (5 μM) at 37°C for 2 hours and then irradiate with white light for 10 minutes (TPA-S-TPP + light 10 min); Group 5, incubated with TPA-S-TPP (5 μM) at 37°C for 2 hours and then irradiated with white light for 30 minutes (TPA-S-TPP + light 30 min). After treatment, HeLa cells were stained with Calcein AM (3 μM, Ex = 473 nm, Em = 490-540 nm) and Propidium Iodide (15 μg, Ex = 559 nm, Em = 575-675 nm) and confocal fluorescence images. was obtained (FV 1200, Olympus).

도 34를 참조하면, 대조군 및 "TPA-S-TPP + dark" 그룹 모두에서 강한 녹색 형광 신호가 관찰되었으며, 이를 통해 세포에 손상이 없음을 확인할 수 있다(도 34의 A2, B2, C2). 반면, TPA-S-TPP 처리와 함께 광 조사된 암세포는 광조사로 사멸하였고, PI는 심각하게 손상된 세포막을 가로질러 핵으로 들어가 빨간색 형광 신호를 생성하였다(도 34의 D3, E3). 이 때, 녹색 형광 신호는 현저히 감소하였다(도 34의 D2, E2). 상기 결과를 통해, TPP-S-TPP는 광역학 치료 시 일중항 산소의 생성에 의해 세포사멸을 효과적으로 유도할 수 있음을 다시 한 번 확인하였다.Referring to Figure 34, a strong green fluorescence signal was observed in both the control group and the “TPA-S-TPP + dark” group, confirming that there was no damage to the cells (A2, B2, C2 in Figure 34). On the other hand, cancer cells irradiated with TPA-S-TPP treatment were killed by light irradiation, and PI entered the nucleus across the seriously damaged cell membrane and generated a red fluorescent signal (D3, E3 in Figure 34). At this time, the green fluorescence signal was significantly reduced (D2, E2 in Figure 34). Through the above results, it was confirmed once again that TPP-S-TPP can effectively induce cell death by generating singlet oxygen during photodynamic treatment.

분석예 11. 생체 내 이미징 및 광선치료 효과 분석Analysis Example 11. In vivo imaging and phototherapy effect analysis

동물실험은 대련 기술대학의 동물 윤리 위원회의 승인 하에 수행하였다(Certificate number/Ethics approval no. 2018-043). 6~8주령의 암컷 BALB/c 마우스는 대련 의과대학의 SPF 실험동물 센터에서 구입하였고, 4T1 종양세포(1 x 106개 세포/마우스)를 이식한 마우스 종양 모델을 제조하여 사용하였다.Animal experiments were performed with the approval of the Animal Ethics Committee of Dalian University of Technology (Certificate number/Ethics approval no. 2018-043). Female BALB/c mice aged 6 to 8 weeks were purchased from the SPF Laboratory Animal Center of Dalian Medical University, and a mouse tumor model transplanted with 4T1 tumor cells (1 x 10 6 cells/mouse) was prepared and used.

종양 부피가 약 150 mm3로 커진 시점에서, 생체 내(in vivo) 이미징 및 광선치료(phototherapy)를 수행하였다. 마우스를 마취시키고 AIEgen TPA-S-TPP (200 μM, 100 μL)를 in situ 주사한 후, 소동물 이미징 장비(NightOWL II LB983)를 사용하여 다양한 시간대에서(1, 2, 3, 4, 6, 12, 24 및 48시간) NightOWL II LB983) 550 nm에서의 여기 레이저 및 700 nm의 방출 필터를 통해 이미지를 얻었다. 광선치료의 경우, 마우스들을 다음 4개 그룹으로 무작위 분리하여 수행하였다(그룹 당 5마리): 1, "PBS + dark"; 2, "PBS + light"; 3, "TPA-S-TPP + dark"; 4, "TPA-S-TPP + light". TPA-S-TPP(200 μM, 100 μL)의 종양내 주사(intratumor injection) 후, 종양 부위를 550 nm Xe lamp(200 mW/cm2)에 30분간 노출시키고, 캘리퍼를 사용하여 14일 동안 2일마다 종양 부피를 측정하였다. 종양 부피는 다음과 같은 공식으로 계산하였다. When the tumor volume grew to approximately 150 mm 3 , in vivo imaging and phototherapy were performed. Mice were anesthetized and in situ injected with AIEgen TPA-S-TPP (200 μM, 100 μL), and then imaged at various times (1, 2, 3, 4, 6, 12, 24 and 48 hours) NightOWL II LB983) Images were obtained with an excitation laser at 550 nm and an emission filter at 700 nm. For phototherapy, mice were randomly divided into four groups (5 per group): 1, “PBS + dark”; 2, “PBS + light”; 3, “TPA-S-TPP + dark”; 4, “TPA-S-TPP + light”. After intratumor injection of TPA-S-TPP (200 μM, 100 μL), the tumor area was exposed to 550 nm Tumor volumes were measured daily. Tumor volume was calculated using the following formula.

V (mm3) = a (mm) Х a (mm) Хb (mm)/2V (mm 3 ) = a (mm) Х a (mm) Хb (mm)/2

(V, 종양 부피; a, 종양 너비(width); b, 종양 길이(length)를 나타냄.)(V, tumor volume; a, tumor width; b, tumor length.)

도 35를 참조하면, 마우스의 종양 부위에서 NIR 형광 신호는 대조군에 비해 점진적으로 증가하여 12시간 후 최고점에 도달했으며, 48시간 후에도 뚜렷한 형광 신호가 관찰됨을 확인할 수 있다(도 35의 A). 생체 외(ex vivo) 기관 이미징에서도 동일한 결과를 확인하였다(도 35의 B). 또한, 그룹 1, 2 및 3의 경우 14일간의 치료 후 종양 성장이 일정하게 증가함을 확인하여, 광 조사 자체 또는 TPA-S-TPP 단독 처리로는 암 치료 효과가 나타나지 않음을 알 수 있었다(도 35의 C). 반면, AIEgen과 함께 광선치료를 수행한 경우, 종양 성장은 현저히 억제되었다. 종양의 크기를 육안으로 확인 시에도 상기와 동일한 결과를 확인할 수 있었다(도 34의 D). 상기 결과를 통해, TPA-S-TPP는 광선치료에 사용 시 종양 성장을 현저히 억제시켜 높은 광역학 치료 효과를 달성할 수 있음을 확인하였다.Referring to Figure 35, it can be seen that the NIR fluorescence signal in the tumor site of the mouse gradually increased compared to the control group and reached its peak after 12 hours, and a clear fluorescence signal was observed even after 48 hours (A in Figure 35). The same results were confirmed in ex vivo organ imaging (Figure 35B). In addition, in the case of groups 1, 2, and 3, tumor growth was confirmed to increase consistently after 14 days of treatment, showing that light irradiation itself or treatment with TPA-S-TPP alone did not have a cancer treatment effect ( 35C). On the other hand, when phototherapy was performed with AIEgen, tumor growth was significantly inhibited. The same results as above were confirmed when checking the size of the tumor with the naked eye (D in Figure 34). Through the above results, it was confirmed that TPA-S-TPP can significantly inhibit tumor growth when used in phototherapy and achieve high photodynamic treatment effects.

분석예 12. H&E 염색Analysis Example 12. H&E staining

상기 분석예 11과 동일한 방법으로 실험한 후, 마우스들을 안락사시키고 주요 기관(심장, 간, 비장, 폐 및 신장)을 수득하여 파라핀 절편으로 만든 다음, H&E 염색을 통해 조직학적 분석을 수행하였다. 마우스 체중은 전자 저울(analytical balance)을 사용하여 측정하였다.After the experiment was performed in the same manner as in Analysis Example 11, the mice were euthanized and the major organs (heart, liver, spleen, lung, and kidney) were obtained and made into paraffin sections, and then histological analysis was performed through H&E staining. Mouse body weight was measured using an electronic balance (analytical balance).

도 35를 참조하면, "TPA-S-TPP + light" 그룹과 다른 그룹 사이에 마우스 체중에 유의한 차이가 없었고(도 35의 E), 치료 과정에서 마우스 사망이 발생하지 않았음을 확인할 수 있다(도 35의 F). 또한, 조직학적 분석 수행 결과 어떤 기관에서도 눈에 띄는 염증이나 세포 괴사 병변이 관찰되지 않음을 확인할 수 있다(도 35의 G). 상기 결과를 통해, TPA-S-TPP는 높은 생물학적 안정성을 가지며, 따라서 생체 적합성이 우수한 효율적인 AIE 광감작제로 사용될 수 있음을 확인하였다.Referring to Figure 35, it can be seen that there was no significant difference in mouse body weight between the "TPA-S-TPP + light" group and the other groups (E in Figure 35), and that no mouse death occurred during the treatment process. (F in Figure 35). In addition, as a result of histological analysis, it was confirmed that no noticeable inflammation or cell necrosis lesions were observed in any organ (G in Figure 35). Through the above results, it was confirmed that TPA-S-TPP has high biological stability and can therefore be used as an efficient AIE photosensitizer with excellent biocompatibility.

상기 분석예들로부터, 일 측면에 따른 화합물은 암세포 미토콘드리아에 오래 머물러 있어 광안정성이 우수하고, 광 조사 시 표적 부위(암세포)에 대해서만 부작용 없이 효과적인 치료가 가능함을 확인하였다. 또한, 근적외선 파장 영역에서의 응집-유도 특성에 기인하여 배경형광 대비 효율이 현저히 높고, 미토콘드리아 막 전위 변화에 영향을 받지 않아 기존의 형광염료, 광감작제의 단점을 극복할 수 있음을 확인하였다. 따라서, 일 측면에 따른 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염은 형광 이미징, 광역학 진단 및 치료, 암을 비롯한 다양한 질병의 치료에 유용하게 사용될 것으로 기대된다.From the above analysis examples, it was confirmed that the compound according to one aspect has excellent photostability as it stays in the mitochondria of cancer cells for a long time, and that effective treatment is possible without side effects only on the target area (cancer cells) when irradiated with light. In addition, due to the aggregation-inducing properties in the near-infrared wavelength region, the efficiency is significantly higher compared to background fluorescence, and it is not affected by changes in mitochondrial membrane potential, so it was confirmed that it can overcome the shortcomings of existing fluorescent dyes and photosensitizers. Therefore, the compound according to one aspect or a pharmaceutically acceptable salt thereof is expected to be useful in fluorescence imaging, photodynamic diagnosis and treatment, and treatment of various diseases, including cancer.

전술한 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The above description is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

Claims (22)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염:
<화학식 1>

상기 화학식 1에서,
X는 O 또는 S이고,
A는 치환 또는 비치환된 C1-C4의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C2-C4의 알케닐기이고,
CY1은 트리페닐아민(Triphenylamine: TPA)이고,
CY2는 하기 화학식 2로 표시되는 헤테로아릴기의 양이온이고,
<화학식 2>

상기 화학식 2에서,
R1은 C1-C10의 알킬 포스포늄 양이온이고, 상기 포스포늄 양이온은 치환 또는 비치환된 C6-C20의 아릴기로 치환된 것이고,
R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C4의 알킬기 또는 이들의 조합이고,
상기 치환된 C1-C4의 알킬기, 치환된 C2-C4의 알케닐기, 치환된 C6-C20의 아릴기 각각의 치환기는 C1-C40의 알킬기, C2-C40의 알케닐기, C2-C40의 알키닐기, C3-C40의 시클로알킬기, C3-C40의 시클로알케닐기 및 C7-C40의 아릴기 중에서 선택된다.
A compound represented by the following formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof:
<Formula 1>

In Formula 1,
X is O or S,
A is a substituted or unsubstituted C1-C4 alkyl group or a substituted or unsubstituted C2-C4 alkenyl group,
CY 1 is triphenylamine (TPA),
CY 2 is a cation of a heteroaryl group represented by the following formula (2),
<Formula 2>

In Formula 2,
R 1 is a C1-C10 alkyl phosphonium cation, and the phosphonium cation is substituted with a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group,
R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1-C4 alkyl group, or a combination thereof,
The substituents of each of the substituted C1-C4 alkyl group, substituted C2-C4 alkenyl group, and substituted C6-C20 aryl group are C1-C40 alkyl group, C2-C40 alkenyl group, C2-C40 alkynyl group, It is selected from a C3-C40 cycloalkyl group, a C3-C40 cycloalkenyl group, and a C7-C40 aryl group.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 2의 R1은 하기 화학식 3으로 표시되는 C1-C10의 알킬 포스포늄 양이온인 것인, 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염.
<화학식 3>

상기 화학식 3에서,
R9, R10 및 R11은 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-C20의 아릴기이고,
R12는 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기이고,
*는 상기 화학식 2의 질소(N) 원소와 연결되는 부위이고,
상기 치환된 C6-C20의 아릴기, 치환된 C1-C10의 알킬기 각각의 치환기는 C1-C40의 알킬기, C2-C40의 알케닐기, C2-C40의 알키닐기, C3-C40의 시클로알킬기, C3-C40의 시클로알케닐기 및 C7-C40의 아릴기 중에서 선택된다.
In claim 1,
R 1 of Formula 2 is a C1-C10 alkyl phosphonium cation represented by Formula 3 below, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
<Formula 3>

In Formula 3 above,
R 9 , R 10 and R 11 are each independently a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group,
R 12 is a substituted or unsubstituted C1-C10 alkyl group,
* is a portion connected to the nitrogen (N) element of Formula 2,
The substituents of each of the substituted C6-C20 aryl group and the substituted C1-C10 alkyl group are C1-C40 alkyl group, C2-C40 alkenyl group, C2-C40 alkynyl group, C3-C40 cycloalkyl group, C3- It is selected from a cycloalkenyl group at C40 and an aryl group at C7-C40.
청구항 1에 있어서,
상기 X는 S인, 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염.
In claim 1,
Wherein X is S, a compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 A는 비닐(vinyl)기이고, 상기 CY2는 C1-C10의 알킬 포스포늄 양이온으로 치환된 퀴놀린(quinoline) 양이온인, 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염.
In claim 1,
A is a vinyl group, and CY 2 is a quinoline cation substituted with a C1-C10 alkyl phosphonium cation, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
청구항 1에 있어서,
상기 CY2는 펜틸 트리페닐포스포늄 양이온으로 치환된 퀴놀린 양이온이고, 상기 화합물은 하기 화학식 4로 표시되는 것인, 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염.
<화학식 4>
In claim 1,
The CY 2 is a quinoline cation substituted with a pentyl triphenylphosphonium cation, and the compound is represented by the following formula (4), or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
<Formula 4>
청구항 1에 있어서,
상기 화합물은 응집-유도 방출(Aggregation-Induced Emission: AIE) 특성을 갖는 것인, 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염.
In claim 1,
The compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof has Aggregation-Induced Emission (AIE) properties.
청구항 1에 있어서,
상기 화합물은 양친매성(amphipathic)인, 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염.
In claim 1,
The compound is an amphipathic compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
청구항 6에 있어서,
상기 펜틸 트리페닐포스포늄 양이온은 암세포 내의 미토콘드리아를 표적하는 것인, 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염.
In claim 6,
The compound or pharmaceutically acceptable salt thereof, wherein the pentyl triphenylphosphonium cation targets mitochondria in cancer cells.
청구항 1에 있어서,
상기 화합물은 광 조사 하에 활성산소종(Reactive Oxygen Species: ROS)을 생성하여 암세포 사멸을 유도하는 것인, 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염.
In claim 1,
The compound is a compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof that induces cancer cell death by generating reactive oxygen species (ROS) under light irradiation.
청구항 1 내지 3 및 5 내지 10 중 어느 한 항에 따른 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함하는 광감작제.A photosensitizer comprising the compound according to any one of claims 1 to 3 and 5 to 10 or a pharmaceutically acceptable salt thereof. 청구항 11에 있어서,
상기 광감작제는 400 내지 700nm 파장의 영역에서 광 조사에 의해 활성산소종을 생성하는 것인, 광감작제.
In claim 11,
The photosensitizer is a photosensitizer that generates reactive oxygen species by irradiation with light in the wavelength range of 400 to 700 nm.
청구항 11에 있어서,
상기 광감작제는 형광 이미징 및 미토콘드리아를 표적으로 하는 것인, 광감작제.
In claim 11,
The photosensitizer targets fluorescence imaging and mitochondria.
청구항 11에 있어서, 상기 광감작제는 암세포에 축적되는 것인, 광감작제.The photosensitizer according to claim 11, wherein the photosensitizer accumulates in cancer cells. 청구항 1 내지 3 및 5 내지 10 중 어느 한 항에 따른 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함하는 조영제용 조성물.A composition for contrast medium containing the compound according to any one of claims 1 to 3 and 5 to 10 or a pharmaceutically acceptable salt thereof. 청구항 15에 있어서,
상기 조성물은 암을 특이적으로 검출하기 위한 것인, 조영제용 조성물.
In claim 15,
The composition is a composition for contrast medium for specifically detecting cancer.
삭제delete 삭제delete 청구항 1 내지 3 및 5 내지 10 중 어느 한 항에 따른 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함하는 미토콘드리아를 표적으로 하는 암의 진단 또는 치료용 약학적 조성물.A pharmaceutical composition for diagnosis or treatment of cancer targeting mitochondria, comprising the compound according to any one of claims 1 to 3 and 5 to 10 or a pharmaceutically acceptable salt thereof. 청구항 19에 있어서,
상기 암은 폐암, 비소세포성 폐암, 결장암, 골암, 췌장암, 피부암, 두부 또는 경부암, 피부 또는 안구 내 흑색종, 자궁암, 난소암, 직장암, 위암, 항문부근암, 결장암, 유방암, 나팔관암종, 자궁내막암종, 자궁경부암종, 질암종, 음문암종, 호지킨병(Hodgkin's disease), 식도암, 소장암, 내분비선암, 갑상선암, 부갑상선암, 부신암, 연조직 육종, 요도암, 음경암, 전립선암, 만성 또는 급성 백혈병, 림프구 림프종, 방광암, 신장 또는 수뇨관암, 신장세포 암종, 신장골반 암종, 중추신경계 종양, 1차 중추신경계 림프종, 척수 종양, 뇌간 신경교종 및 뇌하수체 선종으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것인, 미토콘드리아를 표적으로 하는 암의 진단 또는 치료용 약학적 조성물.
In claim 19,
The above cancers include lung cancer, non-small cell lung cancer, colon cancer, bone cancer, pancreatic cancer, skin cancer, head or neck cancer, skin or intraocular melanoma, uterine cancer, ovarian cancer, rectal cancer, stomach cancer, perianal cancer, colon cancer, breast cancer, fallopian tube carcinoma, and uterus. Endometrial carcinoma, cervical carcinoma, vaginal carcinoma, vulvar carcinoma, Hodgkin's disease, esophageal cancer, small intestine cancer, endocrine cancer, thyroid cancer, parathyroid cancer, adrenal cancer, soft tissue sarcoma, urethral cancer, penile cancer, prostate cancer, chronic or any one or more selected from the group consisting of acute leukemia, lymphocytic lymphoma, bladder cancer, renal or ureteral cancer, renal cell carcinoma, renal pelvic carcinoma, central nervous system tumor, primary central nervous system lymphoma, spinal cord tumor, brainstem glioma, and pituitary adenoma. A pharmaceutical composition for diagnosis or treatment of cancer targeting mitochondria.
1) 청구항 1 내지 3 및 5 내지 10 중 어느 한 항에 따른 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 인간을 제외한 개체에 투여하는 단계; 및
2) 단계 1)의 인간을 제외한 개체에 광을 조사하는 단계를 포함하는 암의 진단 또는 치료방법으로서,
상기 암은 폐암, 비소세포성 폐암, 결장암, 골암, 췌장암, 피부암, 두부 또는 경부암, 피부 또는 안구 내 흑색종, 자궁암, 난소암, 직장암, 위암, 항문부근암, 결장암, 유방암, 나팔관암종, 자궁내막암종, 자궁경부암종, 질암종, 음문암종, 호지킨병(Hodgkin's disease), 식도암, 소장암, 내분비선암, 갑상선암, 부갑상선암, 부신암, 연조직 육종, 요도암, 음경암, 전립선암, 만성 또는 급성 백혈병, 림프구 림프종, 방광암, 신장 또는 수뇨관암, 신장세포 암종, 신장골반 암종, 중추신경계 종양, 1차 중추신경계 림프종, 척수 종양, 뇌간 신경교종 및 뇌하수체 선종으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인, 암의 진단 또는 치료방법.
1) administering the compound according to any one of claims 1 to 3 and 5 to 10 or a pharmaceutically acceptable salt thereof to an entity other than a human; and
2) A method for diagnosing or treating cancer comprising the step of irradiating light to an object other than a human in step 1),
The above cancers include lung cancer, non-small cell lung cancer, colon cancer, bone cancer, pancreatic cancer, skin cancer, head or neck cancer, skin or intraocular melanoma, uterine cancer, ovarian cancer, rectal cancer, stomach cancer, perianal cancer, colon cancer, breast cancer, fallopian tube carcinoma, and uterus. Endometrial carcinoma, cervical carcinoma, vaginal carcinoma, vulvar carcinoma, Hodgkin's disease, esophageal cancer, small intestine cancer, endocrine cancer, thyroid cancer, parathyroid cancer, adrenal cancer, soft tissue sarcoma, urethral cancer, penile cancer, prostate cancer, chronic or any one or more selected from the group consisting of acute leukemia, lymphocytic lymphoma, bladder cancer, renal or ureteral cancer, renal cell carcinoma, renal pelvic carcinoma, central nervous system tumor, primary central nervous system lymphoma, spinal cord tumor, brainstem glioma, and pituitary adenoma. , method of diagnosing or treating cancer.
청구항 21에 있어서,
상기 광은 650 내지 900nm의 파장을 가지는 근적외선인, 암의 진단 또는 치료방법.
In claim 21,
A method of diagnosing or treating cancer, wherein the light is near-infrared rays with a wavelength of 650 to 900 nm.
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