KR20090000859A - 진단 및 치료용 자성 메탈 나노 복합체 - Google Patents

진단 및 치료용 자성 메탈 나노 복합체 Download PDF

Info

Publication number
KR20090000859A
KR20090000859A KR1020070064729A KR20070064729A KR20090000859A KR 20090000859 A KR20090000859 A KR 20090000859A KR 1020070064729 A KR1020070064729 A KR 1020070064729A KR 20070064729 A KR20070064729 A KR 20070064729A KR 20090000859 A KR20090000859 A KR 20090000859A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic
metal
nanocomposite
group
magnetic metal
Prior art date
Application number
KR1020070064729A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100924786B1 (ko
Inventor
함승주
서진석
허용민
윤호근
이재원
형우찬
양재문
오승재
손주혁
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020070064729A priority Critical patent/KR100924786B1/ko
Publication of KR20090000859A publication Critical patent/KR20090000859A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100924786B1 publication Critical patent/KR100924786B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00—Preparations for testing in vivo
    • A61K49/06—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
    • A61K49/18—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes
    • A61K49/1818—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles
    • A61K49/1821—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K33/00—Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
    • A61K33/14—Alkali metal chlorides; Alkaline earth metal chlorides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00—Preparations for testing in vivo
    • A61K49/06—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
    • A61K49/18—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes
    • A61K49/1818—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles
    • A61K49/1821—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles
    • A61K49/1824—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles
    • A61K49/1827—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles having a (super)(para)magnetic core, being a solid MRI-active material, e.g. magnetite, or composed of a plurality of MRI-active, organic agents, e.g. Gd-chelates, or nuclei, e.g. Eu3+, encapsulated or entrapped in the core of the coated or functionalised nanoparticle
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Abstract

본 발명은 다기능성 자성 메탈 나노 복합체에 관한 것으로서, 구체적으로 자성체를 함유하는 유전체 입자; 및 상기 유전체 입자의 표면에 형성된 금속-함유 코팅층을 포함하고, 상기 금속은 전자기파 조사시 열을 발생하는 자성 메탈 나노 복합체에 관한 것이다. 상기 나노 복합체는 세포 질환의 진단 및 치료에 유용하다.
나노 입자, 자성체, 유전체, 실리카, 골드

Description

진단 및 치료용 자성 메탈 나노 복합체{A MAGNETIC METAL NANO COMPOSITE FOR THE DIAGNOSIS AND TREATMENT}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 메탈 나노 복합체의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포화지방산을 이용한 자성 나노입자의 투과 전자현미경 사진 및 자기적 특성을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 불포화지방산을 이용한 자성 나노입자의 투과 전자현미경 사진 및 자기적 특성을 도시한 그래프이다.
도 4a-4e는 제조예 1의 자성 나노입자로부터 실시예 1에 따른 자성 메탈 나노 복합체의 제조과정을 나타내는 투과 전자현미경 사진이고, 4f는 실시예 1에 따른 자성 메탈 나노 복합체의 주사 전사현미경 사진이다.
도 5는 제조예 5의 골드 나노입자(a), 제조예 4의 자성체-함유 실리카 입자(b),　 및 실시예 1의 자성 메탈 나노 복합체(c)의 UV-Vis 흡광도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1의 자성 메탈 나노 복합체(a), 제조예 4의 자성체-함유 실리카 입자(b), 제조예 4에서 자성체 없이 제조된 실리카 입자(c) 및 제조예 1의 자성 나노입자(d)의 결정성을 확인하기 위한 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 7a 및 7b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 메탈 나노 복합체의 농도에 따른 자기공명영상 및 이완도의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 7c는 상기 자성 메탈 나노 복합체의 자기이력곡선을 나타낸 그래프이다.
도 8a 와 8b는 자성 메탈 나노 복합체의 표적지향성을 확인하기 위한 유세포 분리기 그래프를 나타낸 것이고, 8c는 상대적인 값으로 비교한 막대 그래프이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 항체가 결합된 자성 메탈 나노 복합체와 표적 암세포의 결합도를 나타내는 형광 현미경 및 자기공명영상 사진이고, 도 9b는 자기공명영상을 통해 얻은 상기 세포들의 이완도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 메탈 나노 복합체가 분산된 수용액에 레이저를 조사하여 얻은 온도상승 그래프(a)와, 순수한 물에 레이저를 조사하여 얻은 온도상승 그래프(b)이다.
도 11은 각각 본 발명의 일에 따른 자성 메탈 나노 복합체의 암세포 치료 효과를 나타내는 형광 현미경 사진 및 세포 사멸 그래프이다.
본 발명은 다기능성 자성 메탈 나노 복합체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다양한 세포질환의 진단 및 치료에 사용될 수 있고, 바람직하게는 항체에 의한 상승적 치료 효과를 제공할 수 있는 다기능성 자성 메탈 나노 복합체에 관한 것이다.
일반적으로 메탈 나노 복합체로 지칭되는 나노입자는 구형의 유전성 코어 나 노입자; 및 상기 코어를 둘러싼 얇은 금속막으로 구성되어 있다. 메탈 나노 복합체는 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 전자기파를 흡수할 수 있고, 흡수된 전자기파는 금속막에 있는 전도성 전자들을 집단적으로 진동시켜 열을 발생시킨다. 메탈 나노 복합체에 의해 흡수되는 전자기파의 파장 범위 및 그에 따른 발열은 사용된 금속의 종류, 유전성 코어 나노입자와 금속막의 두께를 조절함으로써 용이하게 조절될 수 있다. 또한, 전자기파는 파장에 따라 정도의 차이는 있지만, 생체 조직을 어느 정도 침투할 수 있는 특성을 가지고 있으며, 전자기파의 이러한 특성은 임상에서 질병을 진단하기 위한 도구로 응용되고 있다. 예를 들어, 맥반산소계측기, OCT (optical coherence tomography), 확산 촬영 (diffuse tomography) 또는 레이저 도플러 영상은 전자기파의 침투 특성을 이용하고 있다. 이러한 메탈 나노 복합체 및 전자기파의 특성에 기초하여, 메탈 나노 복합체를 약물 전달, 또는 질병 치료 등에 적용하기 위한 연구가 당업계에서 지속적으로 수행되고 있다.
일본 특허출원 제2001-510655호는 메탈 나노 복합체를 이용하여 약물을 원하는 장소에 전달하는 방법에 대해 개시하고 있다. 구체적으로, 상기 일본 출원은 치료 약물, 감열성 재료(예, 하이드로겔) 및 메탈 나노 복합체를 포함하는 조성물을 제공하며, 상기 조성물을 투여한 후 원하는 장소에서 전자기파를 조사하면 메탈 나노 복합체로부터 발생된 열이 감열성 재료를 붕괴시켜 치료 약물이 방출된다고 기재되어 있다. 그러나, 상기 일본 출원에 사용된 메탈 나노 복합체는 조성물의 한 성분으로 사용되기 때문에 크기가 작아 발열량이 적으며, 전자기파 조사에 의해 발생된 열이 감열성 재료의 붕괴에 사용되기 때문에 열을 이용한 치료 효과를 기대 하기가 어렵다.
L. R. Hirsch 등은 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 발생한 열로 암세포를 치료하는 방법에 대해 개시하고 있다 (PNAS 2003; 100; 13549-13554). 구체적으로, L. R. Hirsch 등은 골드로 코팅된 실리카 나노 물질에 근적외선을 조사하고, 이때 발생된 열이 암세포 사멸에 유용하다는 것을 생체내 및 생체외 실험을 통해 제시하였다. 그러나 상기 발명은 골드-실리카 나노 복합체가 암의 치료에 유용할 수 있다는 것에 대해서만 개시하고 있을 뿐, 본원발명에서와 같이 나노 복합체를 이용하여 진단과 치료를 동시에 수행하는 것에 대해서는 아무런 내용도 시사 또는 암시하고 있지 않다. 더구나, 상기 방법은 암세포 치료를 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 발생한 열에만 의지하고 있기 때문에, 근적외선의 침투량이 깊이에 따라 감소된다는 점을 고려하면 보다 깊은 곳에 위치한 암세포에 대해서는 유효한 치료 효과를 기대하기 어렵다.
따라서 당업계에서는 위와 같은 문제점을 극복하면서 다양한 기능을 제공할 수 있는 다기능성 메탈 나노 복합체의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 세포질환을 진단 및 치료할 수 있는 다기능성 자성 메탈 나노 복합체; 및 그의 제조방법의 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 다기능성 자성 메탈 나노 복합체과 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 진단 및 치료용 약제학적 조성물; 및 이를 이용한 질병의 진단 및/또는 치료방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 자성체를 함유한 유전체 입자를 금속으로 코팅한 자성 메탈 나노 복합체가 세포질환의 진단 및 치료에 유용하다는 것을 발견하였다. 또한, 상기 금속의 표면에 항체를 부착함으로써, 특정 세포에 대해 뛰어난 표적 지향성 및 치료 효과를 나타낸다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 자성체를 함유하는 유전체 입자; 및
상기 유전체 입자의 표면에 형성된 금속-함유 코팅층을 포함하고, 상기 금속은 전자기파 조사 시 열을 발생하는 자성 메탈 나노 복합체를 제공한다.
바람직하게, 상기 자성 메탈 나노 복합체는 항체가 부착된 수용성 고분자를 금속-함유 코팅층의 표면에 추가로 포함한다.
본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체는 자기공명영상(MRI)와 같은 진단방법을 위한 조영제로 사용될 수 있고, 환자 내의 비정상 세포, 바람직하게는 암세포에 대해 유용한 치료효과를 제공한다. 본 발명에서 진단 역할과 치료 역할을 수행하는 부분은 각각 자성 메탈 나노 복합체의 자성체 함유 유전체 입자 및 유전체-금속 층으로 나뉘어져 있다. 상기 자성체 함유 유전체 입자의 자성 나노클러스터는 자기공명영상의 조영제 역할을 하는데, 에멀젼-서스펜션 방법을 이용하여 단분산성의 자성체를 클러스터 형태로 제조하여 조영제 효과를 극대화 시켰다. 또한 상기 유전체-금속 층은 800nm 레이저 조사시 표면 플라즈몬 공명현상에 의해 열을 발생하여 치료 효과를 나타낸다. 바람직하게, 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체 는 항원-항체 반응을 이용함으로써 원하는 곳으로의 이동 및, 생물학적 치료 효과를 추가로 제공하는 것이 가능하다. 이하, 상기 구성들에 대해 자세히 설명하도록 한다.
진단 도구로 사용되는 자성체-함유 유전체 입자
본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체는 유전체 입자에 자성체를 함유하고 있으므로, 자기적 성질을 이용한 진단법에 유용하게 사용될 수 있다. 구체적으로, 자기적 성질을 이용한 진단법은 자기공명영상(MRI)을 포함하고, 본 발명의 자성 메탈 나노 복합체는 이러한 진단법에 제한 없이 사용될 수 있다. 본 발명에서 자성체는 클러스터 형태로 존재하는 경우 자기공명영상 장치를 이용한 진단 시 고민감도를 나타낼 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 사용되는 자성체는 자성 나노입자(nanoparticles) 또는 이들의 모임인 자성 나노클러스터이고, 유전체 입자 중에 분산된 형태 또는 코어 형태로 존재할 수 있다. 상기 자성 나노입자는 자성을 가지고, 직경이 1nm 내지 1,000nm, 바람직하게는 2nm 내지 100nm인 입자라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 금속 물질(metal material), 자성 물질(magnetic material), 또는 자성 합금(magnetic alloy)인 것이 바람직하다.
상기 금속은 특별히 제한되지는 않으나, Pt, Pd, Ag, Cu 및 Au로 구성된 그룹에서 선택되는 것이 바람직하다.
상기 자성 물질 역시 특별히 제한되지는 않으나, Co, Mn, Fe, Ni, Gd, Mo, MM'2O4, 및 MxOy (M 및 M'는 각각 독립적으로 Co, Fe, Ni, Mn, Zn, Gd, 또는 Cr을 나타내고, 0 < x ≤3, 0 < y ≤5)로 구성된 그룹에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한 상기 자성 합금 역시 특별히 제한되지는 않으나 CoCu, CoPt, FePt, CoSm, NiFe 및 NiFeCo로 구성된 그룹에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한 상기 금속, 자성 물질, 또는 자성 합금은 유기성 표면 안정제와 결합되어 있는 것이 바람직하다. 유기성 표면 안정제(surface stabilizer)는 본 발명의 나노입자의 상태와 크기를 안정화시킬 수 있는 유기 기능성 분자를 의미하며 대표적인 예로는 계면활성제가 포함된다.
상기 계면활성제는 알킬 트리메틸암모늄 할라이드(alkyl trimethylammonium halide)을 포함하는 양이온 계면활성제; 올레산 (oleic acid), 라우르산(lauric acid), 또는 도데실산(dodecylic acid)과 같은 포화 또는 불포화 지방산, 트리옥틸포스핀 옥사이드(trioctylphosphine oxide: TOPO), 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine: TOP), 또는 트리부틸포스핀(tributylphosphine)과 같은 트리알킬포스핀 또는 트리알킬포스핀옥사이드, 도데실아민, 올레익아민(oleic amine), 트리옥틸아민(trioctylamine), 또는 옥틸아민(octylamine)과 같은 알킬아민(alkyl amine), 또는 알킬티올(alkyl thiol)을 포함하는 중성 계면활성제; 및 소디움 알킬 설페이트 (sodium alkyl sulfate), 또는 소디움 알킬 포스페이트 (sodium alkyl phosphate)을 포함하는 음이온 계면활성제를 사용할 수 있으나, 이 에 제한되는 것은 아니다.
특히, 나노입자의 안정화 및 균일한 크기 분포를 고려할 때, 포화 또는 불포화 지방산 및/또는 알킬아민을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 유전체는 자성 나노클러스터를 친수성 매질에서 안정화시키는 역할을 한다. 또한 일반적으로 금속은 약 520nm 파장대의 빛을 흡수하여 전자를 여기시키는데, 유전체에 금속이 코팅되면 약 800nm 파장대를 흡수하게 되고, 전자가 여기되는 것이 아니라 표면 플라즈몬 공명현상에 의해 빛을 흡수하고 열을 발생하여 치료효과를 갖게 된다.
상기 유전체는 물질 내에 외부전계를 인가하였을 때 유도전기 쌍극자 모멘트를 가지고, 유도분극을 발생시키는 물질을 의미한다. 이러한 물질은 금속과 전도성 고분자를 제외한 대부분의 물질을 포함하고, 당업계에 널리 공지되어 있으므로, 당업자는 사용 목적을 고려하여 공지의 유전체를 임의로 선택할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니나, 바람직하게 유전체는 실리카, 티타니아, 고분자입자, 알루미나 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택될 수 있다. 유전체 입자는 유전체 입자와 금속-함유 코팅층의 부착성을 향상시키기 위해, 카르복실기, 티올기 또는 아민기 등의 작용기로 개질될 수 있다. 상기 작용기로의 개질은 공지된 방법을 이용하여 다양하게 수행될 수 있고, 이로 제한되는 것은 아니지만 (3-아미노프로필)트리메톡시실란, (3-아미노프로필)트리에톡시실란 등과 같은 작용기를 가지는 알콕시실란과 반응시킴으로써 용이하게 수행될 수 있다.
상기 유전체 입자의 입경은 특별히 제한되지는 않으나, 치료효과를 고려할 때 바람직하게는 80nm 내지 120nm 이고, 보다 바람직하게는 95nm 내지 105nm 이다.
바람직하게, 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체는 유전체 입자 내에 자기장을 발생시키는 자성체와 함께, 다른 진단 프로브를 추가로 함유함으로써 이중 또는 다중 진단 프로브로 사용될 수 있다. 예를 들면, 수용성 자성 메탈 나노 복합체에 T1 자기공명 영상 진단 프로브를 결합시키면 T2 자기공명영상 및 T1 자기공명영상 진단을 동시에 진행할 수 있고, 광학 진단 프로브를 결합시키면 자기공명 영상과 광학 이미징을 동시에 할 수 있으며, CT 진단 프로브를 결합시키면 자기공명영상과 CT 진단을 동시에 할 수 있다. 또한 방사선 동위원소와 결합시키면 자기공명영상과 PET, 또는 SPECT 진단을 동시에 할 수 있다.
상기 T1 자기공명 영상 진단 프로브로는 Gd 화합물, 또는 Mn 화합물 등을 포함하고, 광학 진단 프로브로는 형광 염료, 양자점, 또는 염료 표지된 무기 지지체 (예 SiO2, Al2O3)를 포함하며, CT 진단 프로브로는 I (요오드) 화합물, 또는 골드 나노 입자를 포함하며, 방사선 동위원소로는 In, Tc, 또는 F 등을 포함한다.
열 치료를 제공하기 위한 금속-함유 코팅층
본 발명에 따른 열 치료 효과는 상기 (유전체-금속층)유전체 입자의 표면에 형성된 금속-함유 코팅층에 의해 제공된다. 일반적으로 금속은 빛을 흡수하여 전 자를 여기 시키나, 본 발명에서 금속은 유전체와 층으로 이루어져 있어서 표면 플라즈몬 공명현상에 의해 빛을 흡수하게 된다. 따라서 약 520nm 파장대의 빛을 흡수하는 것이 아니라 약 800nm 파장대를 흡수하게 된다. 상기 코팅층에 함유된 금속은 전자기파, 바람직하게는 레이저 조사 시 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 열을 발생시키며 이를 주변으로 발산시킨다. 본 발명자들의 실험에 따를 때, 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체를 함유하고 있는 물에 약 800nm 파장을 갖는 레이저를 30w/cm2의 세기로 5분간 조사한 경우 물의 온도가 약 15℃ 정도 상승되었다 (참조: 실험예 3). 따라서 자성 메탈 나노 복합체가 환자의 전신에 분포된 경우 특정 부위에 전자기파를 조사하거나, 자성 메탈 나노 복합체가 국소 분포된 경우 특정 부위 또는 전신에 전자기파를 조사함으로써, 국소적으로 세포의 온도를 상승시키는 것이 가능하다. 이러한 온도 상승은 세포 내 온도를 국소적으로 40℃ 이상으로 상승시킬 수 있고, 단백질의 3차 또는 4차 구조를 비가역적으로 변성시켜 세포를 사멸시키기에 충분하다. 따라서 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체는 열을 이용한 치료를 제공할 수 있다.
상기 금속-함유 코팅층에 포함되는 금속은 전자기파 조사 시 표면 플라즈몬 공명에 의해 열을 발생시킬 수 있는 공지의 금속으로부터 임의로 선택될 수 있다. 상기 금속에 의해 흡수되는 전자기파의 파장 범위 및 표면 플라즈몬 공명에 의해 발생하는 열은 사용된 금속의 종류; 및 유전체 입자와 금속-함유 코팅층의 두께에 의해 조절될 수 있다. 따라서 당업자는 사용 목적에 따라 반복 실험을 함으로써 이들의 특정 조합을 용이하게 선택할 수 있을 것이다. 이로 제한되는 것은 아니나, 상기 금속은 바람직하게는 귀금속을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 Au, Ag 및 Pt으로 구성된 그룹에서 선택될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니나, 금속-함유 코팅층의 두께는 치료효과를 고려할 때 바람직하게는 10nm 내지 30nm 이고, 보다 바람직하게는 15nm 내지 25nm 이다. 상기 금속에 의해 흡수될 수 있는 파장의 범위는 다양하고, 이들은 제한 없이 본 발명에 사용될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니나, 바람직하게 금속에 의해 흡수되는 파장은 생체 조직에 의한 흡수가 적으면서도 높은 침투율을 나타내는 근적외선 내지 중간영역 적외선 영역의 파장이고, 보다 바람직하게는 생체에 적용시 물과 헤모글로빈에 의하여 흡수되지 않는 파장대인 700nm내지 1000 nm이다.
조직 특이적 결합 성분이 부착된 친수성 고분자
바람직하게, 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체는 친수성 매질 중에서의 안정성을 향상시키기 위해 친수성 고분자를 금속-함유 코팅층의 표면에 추가로 포함할 수 있다. 상기 친수성 고분자는 자성 메탈 나노 복합체의 외곽에 분포하여 수불용성의 나노 복합체를 친수성 매질 중에서도 안정화시켜 생체 이용률을 극대화시킬 수 있다. 즉 자성 메탈 나노 복합체가 생체 내에서 면역체계에 의해 분해되거나 표적지점으로 가지 못하게 되는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 친수성 고분자는 화학 결합을 통해 금속-함유 코팅층과 후술하는 조직 특이적 결합 성분의 연결을 매개하는 역할을 하며, 생체 내 면역 체계를 피하고 표적지점까지 갈 수 있도록 도와준다.
본 발명에 사용되는 친수성 고분자는 형성된 자성 메탈 나노 복합체의 물성에 악영향을 미치지 않는 한, 특별히 제한되지는 않지만 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 플로오르닉계열(폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜-폴리에틸렌글리콜 코폴리머), 폴레에테르이미드(PEI), 폴리비닐피롤리돈(PVP), N-이소프로필아크릴아미드(NIPAM) 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된다. 상기 친수성 고분자는 조직 특이적 결합 성분 및 금속-함유 코팅층과 결합할 수 있는 상기 관능기를 각각 1개 이상, 바람직하게는 1개 내지 3개 포함하며, 친수성 고분자의 본래 구조에 이러한 관능기가 없는 경우에는 필요한 관능기를 원하는 만큼 부가하여 사용할 수 있다. 상기 친수성 고분자는 중량평균분자량이 100 내지 100,000인 것이 바람직하다. 중량평균분자량이 100 미만이면 생체독성을 보이고, 100,000을 초과하면 응용이 어렵다.
친수성 고분자 중 상기 조직 특이적 결합 성분과 반응하는 관능기의 종류는 구체적으로 사용된 조직 특이적 결합 성분의 종류에 따라 임의로 변할 수 있으며, 대표적인 관능기는 -COOH, -CHO, -NH2, -SH, -CONH2, -PO3H, -PO4H, -SO3H, -SO4H, -OH, -NR4 +X-, -술포네이트, -니트레이트, -포스포네이트, -숙신이미딜기, -말레이미드기, 및 -알킬기로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 기능기를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 친수성 고분자 중 금속-함유 코팅층과 반응하는 관능기의 종류는 이로 제한되는 것은 아니나, -SH 및 -NH2 로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 관능기를 포함하는 것이 바람직하다. 이로 제한되는 것은 아니나, 친수성 고분자와 금속-함유 코팅층 사이의 결합은 에스테르 결합, 티오에스테르 결합, 아미드 결합 및/또는 티오아미드 결합이고, 반응 안정성 및 용이성 면에서 아미드 결합이 보다 바람직하다.
금속-함유 코팅층은 상기와 같은 화학 결합을 위한 관능기를 가지고 있지 않으므로, 친수성 고분자에 관능기를 부가한 뒤에 금속 함유층과 반응시킬 수 있다. 관능기를 부가하는 방법은 당업계에 잘 알려져 있으며, 이로 제한되는 것은 아니나 4-아미노티오페놀, 시스티아민과 같은 시약을 이용하여 티올기를 부가할 수 있다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체는 표적 지향성 및 치료 효과를 향상시키기 위해 친수성 고분자 표면에 조직 특이적 결합 성분을 추가로 포함할 수 있다. 상기 조직 특이적 결합 성분은 특정 조직과의 상호 반응에 의해 상기 나노 복합체의 표적 지향성 및 생물학적 치료 효과에 기여한다.
상기 조직 특이적 결합 성분은 표적 지향성 및 생물학적 치료효과를 고려하여, 항원, 항체, RNA, DNA, 합텐(hapten), 아비딘(avidin), 스트렙타비딘(streptavidin), 뉴트라비딘 (neutravidin), 프로테인 A, 프로테인 G, 렉 틴(lectin), 셀렉틴(selectin), 방사선동위원소로 표지된 성분, 종양 마커와 특이적으로 결합할 수 있는 물질을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 자성 메탈 나노 복합체는 종양과 관련된 다양한 질병, 예를 들어 위암, 폐암, 유방암, 난소암, 간암, 기관지암, 비인두암, 후두암, 췌장암, 방광암, 결장암 및 자궁경부암을 진단 및/또는 치료하는데 이용될 수 있다. 이와 같은 종양 세포는 정상 세포에서는 거의 또는 전혀 생산되지 않는 특정 물질을 발현 및/또는 분비하는데 이들을 일반적으로 “종양 마커(tumor marker)”라고 명명한다. 그러한 종양 마커와 특이적으로 결합할 수 있는 물질을 포함하는 고분자나 메탈 나노 복합체는 종양 치료에 유용하게 이용될 수 있다. 당업계에는 다양한 종양 마커뿐만 아니라 이들과 특이적으로 결합할 수 있는 물질이 공지되어 있다.
또한 본 발명에서 종양 마커는 작용 기작에 따라 리간드, 항원, 수용체, 및 이들을 코딩하는 핵산으로 분류할 수 있다.
종류 종양 마커의 예 조직 특이적 결합 성분의 예
리간드 시냅토타그민 I의 C2 포스파티딜세린
아넥신 V
인테그린 인테그린 수용체
VEGF VEGFR
안지오포이에틴 1, 2 Tie2 수용체
소마토스타틴 소마토스타틴 수용체
바소인테스티날 펩타이드 바소인테스티날 펩타이드 수용체
항원 암성 태아성 항원 허셉틴(Genentech, USA)
HER2/neu 항원
EGFR 1 항원 얼비툭스 (MERCK, USA)
전립선 특이 항원 리툭산(Genentech, USA)
수용체 폴산 수용체 폴산
종양 마커가 리간드인 경우에는 상기 리간드와 특이적으로 결합할 수 있는 물질을 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체에 도입할 수 있는데, 상기 리간드와 특이적으로 결합할 수 있는 수용체 또는 항체가 적합할 것이다. 본 발명에서 이용 가능한 리간드 및 이와 특이적으로 결합할 수 있는 수용체의 예로는 시냅토타그민의 C2(synaptotagmin의 C2)와 포스파티딜세린, 아넥신 V(annexin V)와 포스파티딜세린, 인테그린(integrin)과 이의 수용체, VEGF(Vascular Endothelial Growth Factor)와 이의 수용체, 안지오포이에틴(angiopoietin)과 Tie2 수용체, 소마토스타틴(somatostatin)과 이의 수용체, 바소인테스티날 펩타이드(vasointestinal peptide)와 이의 수용체 등이 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
종양 마커가 항원인 경우 상기 항원과 특이적으로 결합할 수 있는 물질을 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체의 조직 특이적 결합 성분으로 도입할 수 있는데 상기 항원과 특이적으로 결합할 수 있는 항체가 적합할 것이다. 본 발명에서 이용 가능한 항원 및 이와 특이적으로 결합하는 항체의 예로는 암성 태아성 항원(carcinoembryonic antigen - 대장암 표지 항원)과 허셉틴(Genentech, USA), HER2/neu 항원(HER2/neu antigen - 유방암 표지 항원)과 허셉틴, EGFR1(epidermal growth factor receptor 1) 항원과 얼비툭스(Erbitux), (전립선 특이 항원 (prostate-specific membrane antigen - 전립선암 표지 항원)과 리툭산(IDCE/Genentech, USA) 등이 있다.
종양 마커가 “수용체”인 대표적인 예로는 난소암 세포에서 발현되는 폴산 수용체가 있다. 상기 수용체와 특이적으로 결합할 수 있는 물질(폴산 수용체의 경우에는 폴산)이 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체의 조직 특이적 결합 성분으로 도입될 수 있는데 상기 수용체와 특이적으로 결합할 수 있는 리간드 또는 항체가 적합할 것이다.
상술한 바와 같이 항체는 본 발명에 있어서 특히 바람직한 조직 특이적 결합 성분이다. 항체는 특정 대상과만 선택적이고 안정적으로 결합하는 성질을 갖고 있으며, 항체의 Fc 영역에 있는 리신의 -NH2, 시스테인의 -SH, 아스파라긴산 및 글루탐산의 -COOH는 자성 메탈 나노 복합체의 친수성 고분자와 결합하는데 유용하게 이용될 수 있기 때문이다. 이러한 항체는 상업적으로 입수하거나 당업계에 공지된 방법에 따라 제조될 수 있다. 일반적으로 포유동물 (예, 마우스, 래트, 염소, 토끼, 말 또는 양)을 적절한 양의 항원으로 1회 이상 면역화시킨다. 일정 시간 후 역가가 적정 수준에 이르렀을 때, 포유동물의 혈청으로부터 항체를 회수한다. 회수한 항체는 원하는 경우 공지된 공정을 이용하여 정제하고 사용 시까지 냉동 완충된 용액에 저장할 수 있다. 또한, 상기 동물로부터 비장을 적출하여 모노클로날 항체를 제조하는 것이 가능하다. 이러한 방법에 사용되는 구체적인 실험 조건은 당업계에 잘 알려져 있다 (예를 들어, Nam, K.S., et al. (1990) Biochim. Biophys. Acta 1046, 89-96.를 참조).
한편, 상기 “핵산”은 전술한 리간드, 항원, 수용체 또는 이의 일부분을 코딩하는 RNA 및 DNA를 포함한다. 핵산은 당업계에 알려진 바와 같이 상보적인 서열 간에 염기쌍(base pair)을 형성하는 특징을 갖고 있기 때문에 특정 염기서열을 갖는 핵산은 상기 염기서열에 상보적인 염기서열을 갖는 핵산을 이용하여 검출할 수 있다. 상기 효소, 리간드, 항원, 수용체를 코딩하는 핵산과 상보적인 염기서열을 갖는 핵산을 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체의 조직 특이적 결합 성분으로 이용할 수 있다.
또한, 핵산은 5’- 및 3’- 말단에 -NH2, -SH, -COOH 등의 작용기가 있어 친수성 고분자의 작용기와 결합하는데 유용하게 이용될 수 있다.
이러한 핵산은 당업계에 공지된 표준 방법에 의해, 예를 들면 자동 DNA 합성기 (예, 바이오써치, 어플라이드 바이오시스템스 등으로부터 구입할 수 있는 것)를 사용하여 합성할 수 있다. 예로서, 포스포로티오에이트 올리고뉴클레오타이드는 문헌(Stein et al. Nucl. Acids Res. 1988, vol.16, p.3209)에 기술된 방법에 의해 합성할 수 있다. 메틸포스포네이트 올리고뉴클레오타이드는 조절된 유리 중합체 지지체를 사용하여 제조할 수 있다(Sarin et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, vol.85, p.7448). 조직 특이적 결합 성분의 양은 특별히 제한되지 않으며, 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.
자성 메탈 나노 복합체의 제조방법
본 발명은 또한 A) 자성체의 표면에 유전체를 부가하여 자성체-함유 유전체 입자를 제조하는 단계; 및
B) 상기 유전체 입자의 표면에 금속을 부가하여 금속-함유 코팅층을 형성시키는 단계를 포함하는 자성 메탈 나노 복합체의 제조방법에 관한 것이다.
상기 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체의 제조방법은 임의로, C) 친수성 고분자를 상기 금속-함유 코팅층의 표면에 부가시키는 단계, 또는 D) 상기 친수성 고분자에 조직 특이적 결합 성분을 부착한 단계를 추가로 포함할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체의 제조방법의 각 단계를 보다 상세히 설명한다.
상기 자성체-함유 유전체 입자를 제조하는 단계 A)에서, 자성체는
a) 용매의 존재 하에 자성 나노입자 전구체와 유기성 표면 안정제를 반응시키는 단계; 및
b) 상기 반응물을 열분해하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 자성 나노입자인 것이 바람직하다.
상기 단계 a)는 유기성 표면 안정제가 포함된 용매에 자성 나노입자 전구체를 투입하여 자성 나노입자 표면에 유기성 표면 안정제를 배위시키는 단계이다.
상기 단계 a)의 자성 나노입자는 금속, 자성 물질, 또는 자성 합금을 사용하는 것이 바람직하고, 유기성 표면 안정제는 알킬 트리메틸암모늄 할라이드(alkyl trimethylammonium halide), 포화 또는 불포화 지방산, 트리알킬포스핀 옥사이드(trialkylphosphine oxide), 알킬아민(alkyl amine), 알킬티올(alkyl thiol), 소디움 알킬 설페이트 (sodium alkyl sulfate), 및 소디움 알킬 포스페이트 (sodium alkyl phosphate)로 이루어진 그룹 중에서 선택할 수 있다. 상기 금속, 자성물질, 자성 합금 및 유기성 표면 안정제의 구체적인 종류는 상술한 바와 같다.
상기 단계 a)의 자성 나노입자 전구체는 금속과 -CO, -NO, -C5H5, 알콕사이드(alkoxide) 또는 기타 공지의 리간드가 결합된 금속 화합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로 아이언펜타카르보닐 (iron pentacarbonyl, Fe(CO)5), 페로센(ferrocene), 또는 망간카르보닐(Mn2(CO)10) 등의 금속 카르보닐 계열의 화합물; 또는 철 아세틸아세토네이트 (Fe(acac)3) 등의 금속 아세틸아세토네이트 계열의 화합물 등의 다양한 유기금속화합물들을 사용할 수 있다. 또한 자성 나노입자 전구체는 금속과 Cl-, 또는 NO3 - 등의 공지된 음이온과 결합된 금속이온을 포함한 금속염을 사용할 수 있으며, 구체적으로 삼클로로화철(FeCl3), 이클로로화철(FeCl2), 또는 철 나이트레이트 (Fe(NO3)3)등을 사용할 수 있다. 또한 합금 나노입자와 복합 나노입자 합성에서는 위에서 언급한 2종 이상의 금속 전구체의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 a) 단계에서 사용 가능한 용매는 자성 나노입자의 표면에 유기성 표면 안정제가 배위된 착화합물의 열분해 온도에 근접하는 높은 끊는점을 가지는 것이 바람직하며, 예를 들어 에테르계 화합물, 헤테로고리화합물, 방향족화합물, 술폭사이드화합물, 아마이드화합물, 알코올, 탄화수소 및 물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.
구체적으로 상기 용매는 옥틸 에테르(octyl ether), 부틸 에테르(butyl ether), 헥실 에테르(hexyl ether), 또는 데실 에테르(decyl ether)와 같은 에테르계 화합물; 피리딘, 또는 테트라하이드로퓨란(THF)과 같은 헤테로고리화합물; 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 또는 벤젠과 같은 방향족화합물: 디메틸술폭사이드(DMSO)와 같은 술폭사이드화합물; 디메틸포름아마이드(DMF)와 같은 아마이드화합물; 옥틸알코올, 또는 데칸올과 같은 알코올; 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 도데칸, 테트라데칸, 또는 헥사데칸과 같은 탄화수소, 또는 물을 사용할 수 있다.
상기 a) 단계의 반응 조건은 특별히 제한되지 않으며, 금속전구체 및 표면 안정제의 종류에 따라 적절히 조절할 수 있다. 반응은 실온 또는 그 이하의 온도에서도 형성될 수 있으나, 통상적으로는 약 30~200℃의 범위로 가열 및 유지시키는 것이 바람직하다.
상기 b) 단계는 자성 나노입자 표면에 유기성 표면 안정제가 배위된 착화합물을 열분해하여 자성 나노입자를 성장시키는 단계이다. 이 때 반응조건에 따라 균일한 크기 및 형상의 자성 나노입자를 형성할 수 있으며, 열분해 온도 역시 금속전구체 및 표면 안정제의 종류에 따라 적절히 조절할 수 있다. 바람직하게는 약 50~500℃에 반응시키는 것이 적절하다. 상기 b) 단계에서 제조된 자성 나노입자는 공지의 수단을 통하여 분리 및 정제할 수 있다.
바람직하게, 상기 b) 단계에서 수득한 자성 나노입자는 오일상/수용상(O/W) 에멀전 방법을 이용하여 상기 나노입자들의 모임인 자성 나노클러스터를 제조하는데 사용될 수 있다. 상기 방법에 관한 구체적인 방법 및 조건은 당업계에 잘 알려져 있으므로, 당업자는 공지의 방법을 반복 실험함으로써 이들을 용이하게 선택할 수 있을 것이다. 구체적으로, 상기 단계 A)에 사용되는 자성체는,
c) 상기 단계 b)에서 수득한 자성 나노입자를 유기용매에 용해시켜 오일상을 제조하는 단계;
d) 친수성 화합물을 수성용매에 용해시켜 수용상을 제조하는 단계;
e) 상기 오일상과 수용상을 혼합하여 에멀젼을 형성하는 단계; 및
f) 상기 에멀젼으로부터 오일상을 분리하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 자성 나노클러스터인 것이 바람직하다.
상기 단계 c)에서 유기용매는 형성된 유전체 입자의 물성에 악영향을 미치지 않는 한 특별히 제한되지는 않으며, 바람직하게는 클로로포름, 헥산, 헵탄,메틸렌클로라이드, 벤젠, 톨루엔, 테트라하이드로퓨란, 아세톤 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된다.
상기 단계 d)에서 친수성 화합물은 이로 제한되는 것은 아니나, 폴리비닐알콜, 플로오르닉 계열, 소듐도데실설파이트(SDS), 헥사데실트리메틸암모니움브로마이드(CTAB) 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된다.
상기 단계 e)에서 오일상을 분리하는 단계는 통상의 방법에 의해 수행될 수 있으며, 바람직하게는 교반함으로써 수행될 수 있다.
바람직하게는 상기 f) 단계 이후에, 수득한 자성나노클러스터를 원심분리 및 겔 필트레이션 컬럼에 적용하여 불순물을 제거하는 단계 g)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 단계 A)에서 자성체 표면에 유전체를 부가하는 것은 사용되는 유전체의 구체적인 종류에 따라 당업계에 공지된 통상의 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 자성체는 C1 - 6알콕시실란, 바람직하게는 테트라키스(C1-4알콕시)실란의 존재하에 실리카로 코팅될 수 있다.
단계 A)에서 수득한 유전체 입자의 표면에 상기 금속-함유 코팅층을 형성시키는 단계 B)는 당업계에 잘 알려져 있다 (참조: L. R. Hirsch, et al., PNAS 2003; 100; 13549-13554; S. J. Oldenberg, et al., (1998) Chem . Phys . Lett . 28, 243-247; W. Stober, et al., (1968) J. Colloid Interface Sci . 26, 62-69 참조). 이로 제한되는 것은 아니나, 상기 금속은 나노 입자로 제조되어 상기 유전체 입자의 표면에 부착될 수 있다. 상기 유전체 입자의 표면에 부착된 나노 입자는 금속이 성장할 수 있는 핵으로 작용하므로, 금속 수용액 내에서 환원조건하에 금속 나노 입자를 중심으로 금속을 성장시켜 원하는 두께의 금속-함유 코팅층을 형성시키는 것이 가능하다. 필요하다면, 상기 금속의 성장 과정을 수회 반복할 수 있다.
보다 구체적으로 단계 B)는
h) 금속이온을 환원시켜 금속 나노입자를 제조하는 단계;
i) 상기 단계 A)에서 수득한 자성체-함유 유전체 입자의 표면에 금속 나노입자와의 결합을 위한 관능기를 부가하여 표면을 개질시키는 단계;
j) 단계 h)의 금속 나노입자와 단계 i)의 표면이 개질된 유전체 입자를 반응시켜 이들을 결합시키는 단계; 및
k) 단계 j)의 금속 나노입자를 핵으로 사용하여 금속을 성장시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 상기 단계 k)는 소망하는 금속층의 두께에 따라 수회 반복하는 것이 가능하다.
상기 단계 h)에서 금속이온을 환원시키는 방법은 당업계에 잘 알려져 있고, 바람직하게는 통상의 환원제를 이용하여 용이하게 수행될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니나, 골드 나노입자는 하이드로젠 테트라클로로아우레이트(III) (HAuCl4)를 테트라키스(하이드록시메틸)포스포늄 클로라이드로 환원시킴으로써 제조될 수 있다.
예를 들어 3nm 골드 구형 입자는 초순수에 NaOH 용액 넣은 후 THPC(테트라키스 하이드록시메틸 포스포늄 클로라이드)를 넣는다. 그 이후 하이드로젠 테트라 클로로아우레이트(HAuCl4)를 첨가하여 제조할 수 있다. 또한, 20nm의 골드 입자를 제조하는 방법은 초순수에 하이드로젠 테트라 클로로아우레이트(HAuCl4)를 넣고 온도를 올린 후 트리소듐 시트레이트(trisodium citrate)를 넣어 제조할 수 있다. 이 외에도 다른 여러 조건에 따라 다양한 사이즈와 모양을 갖는 골드 나노입자를 만들 수 있다.
상기 단계 i)에서 자성체-함유 유전체 입자의 표면은 금속 나노입자와의 결합을 위해 개질되며, 구체적으로 카르복실기, 티올기 또는 아민기 등으로 개질될 수 있다. 티올기 또는 아민기로의 개질은 공지된 방법을 이용하여 다양하게 수행될 수 있고, 이로 제한되는 것은 아니나, 숙신이미딜기 및 티오아민기; (3-아미노프로필)트리메톡시실란과 같은 통상의 시약과 반응시킴으로써 용이하게 수행될 수 있다.
상기 단계 j)에서 표면이 개질된 유전체와 금속 나노입자를 결합시키는 방법은 공지된 방법을 이용하여 다양하게 수행될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니지만 실리카를 금으로 코팅한는 방법은 K2CO3 을 초순수에 녹인 상태에서 하이드로젠 테트라 클로로아우레이트(HAuCl4)을 넣은 후 실리카 입자와 포름알데하이드를 넣어 주는 방법이 있다.
상기 단계 k)에서 금속-함유 코팅층은 환원 조건, 바람직하게는 환원제의 존재하에 금속이온을 환원시킴으로써 용이하게 수행될 수 있다. 금속 이온의 환원 조건 및 환원제 등은 당업계에 잘 알려져 있다.
또한 상기 금속-함유 코팅층의 표면에 친수성 고분자를 부가시키는 단계 C) 또는 친수성 고분자에 조직 특이적 결합 성분을 결합시키는 단계 D)는 가교제의 존재 하에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 가교제는 친수성 고분자에 금속-함유 코팅층과 결합가능한 관능기 또는 조직 특이적 결합 성분과 결합 가능한 관능기를 제공할 수 있다.
이로 제한되는 것은 아니나 4-아미노티오페놀, 시스티아민과 같은 시약을 이용하여 아민기를 부가할 수 있다.
상기 가교제는 특별히 제한되지 않으나, 1,4-디이소티오시아나토벤젠(1,4-Diisothiocyanatobenzene), 1,4-페닐린 디이소시아네이트(1,4-Phenylene diisocyanate), 1,6-디이소시아나토헥산(1,6-Diisocyanatohexane), 4-(4-말레이미도페닐)뷰트릭산 노말-하이드록시숙신이미드 에스터(4-(4-Maleimidophenyl)butyric acid N-hydroxysuccinimide ester), 포스겐(Phosgene solution), 4-(말레이미도)페닐 이소시아네이트(4-(Maleinimido)phenyl isocyanate), 1,6-헥산디아민(1,6-Hexanediamine), 파라-니트로페닐클로로포르메이트(p-Nitrophenyl chloroformate), 노말-하이드록시숙신이미드(N-Hydroxysuccinimide), 1,3-디사이클로헥실카르보이미드(1,3-Dicyclohexylcarbodiimide), 1,1′-카르보닐디이미다졸(1,1′-Carbonyldiimidazole), 3-말레이미도벤조익산 노말-하이드록시숙신이미드 에스터(3-Maleimidobenzoic acid N-hydroxysuccinimide ester), 에틸렌디아민(Ethylenediamine), 비스(4-니트로페닐)카르보네이트(Bis(4-nitrophenyl) carbonate), 숙시닐 클로라이드(Succinyl chloride), N-(3-디메틸아미노프로필)-N′-에틸카르보이미드 하이드로클로라이드(N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide Hydrochloride), N,N′-디숙신이미딜 카르보네이트(N,N′-Disuccinimidyl carbonate), N-숙신이미딜 3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트(N-Succinimidyl 3-(2-pyridyldithio)propionate), 및 숙시닉 언하이드라이드(sucinic anhydride) 로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
친수성 고분자와 조직 특이적 결합 성분의 결합은, 각 화합물의 종류에 따라 변화될 수 있으며, 그 구체 예를 하기 표 2에 나타내었다.
I II III
R-NH2 R'-COOH R-NHCO-R'
R-SH R'-SH R-SS-R
R-OH R'-(에폭시기) R-OCH2C(OH)CH2-R'
RH-NH2 R'-(에폭시기) R-NHCH2C(OH)CH2-R'
R-SH R'-(에폭시기) R-SCH2C(OH)CH2-R'
R-NH2 R'-COH R-N=CH-R'
R-NH2 R'-NCO R-NHCONH-R'
R-NH2 R'-NCS R-NHCSNH-R'
R-SH R'-COCH2 R'-COCH2S-R
R-SH R'-O(C=O)X R-OCH2(C=O)O-R'
R-(아지리딘기) R'-SH R-CH2CH(NH2)CH2S-R'
R-CH=CH2 R'-SH R-CH2CHS-R'
R-OH R'-NCO R'-NHCOO-R
R-SH R'-COCH2X R-SCH2CO-R'
R-NH2 R'-CON3 R-NHCO-R'
R-COOH R'-COOH R-(C=O)O(C=O)-R' + H2O
R-SH R'-X R-S-R'
R-NH2 R'CH2C(NH2 +)OCH3 R-NHC(NH2 +)CH2-R'
R-OP(O2 -)OH R'-NH2 R-OP(O2 -)-NH-R'
R-CONHNH2 R'-COH R-CONHN=CH-R'
R-NH2 R'-SH R-NHCO(CH2)2SS-R'
I: 친수성 고분자의 관능기 II: 조직 특이적 결합성분의 관능기 III: I과 II의 반응에 따른 결합예
약제학적 조성물 및 이를 이용한 진단 및 치료
본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체는 자기장을 이용한 진단 효과와 열을 이용한 치료 효과를 동시에 제공하고, 바람직하게는 조직 특이적 결합 성분에 의한 생물학적 치료 효과를 추가적으로 나타냄으로, 세포 사멸이 요구되는 다양한 세포 질환을 진단 및/또는 치료하는 데 유용하다. 상기 세포 질환은 암, 비만, 또는 염증성 질환을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 보다 바람직하게는 위암, 폐암, 유방암, 난소암, 간암, 기관지암, 비인두암, 후두암, 췌장암, 방광암, 결장암, 피부암 및 자궁경부암을 포함한다. 따라서 본 발명은 앞에서 정의된 자성 메탈 나노 복합체; 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는, 세포 사멸이 요구되는 세포 질환을 진단 또는 치료하기 위한 조성물을 제공한다. 바람직하게, 상기 자성 메탈 나노 복합체는 조직 특이적 결합 성분을 포함하고 있다.
본 발명에 따른 상기 조성물에 사용되는 담체는 의약 분야에서 통상 사용되는 담체 및 비히클을 포함하며, 구체적으로 이온 교환, 알루미나, 알루미늄 스테아레이트, 레시틴, 혈청 단백질(예, 사람 혈청 알부민), 완충 물질(예, 여러 인산염, 글리신, 소르브산, 칼륨 소르베이트, 포화 식물성 지방산의 부분적인 글리세라이드 혼합물), 물, 염 또는 전해질(예, 프로타민 설페이트, 인산수소이나트륨, 인산수소캄륨, 염화나트륨 및 아연 염), 교질성 실리카, 마그네슘 트리실리케이트, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로즈계 기질, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 카르복시메틸셀룰로즈, 폴리아릴레이트, 왁스, 폴리에틸렌 글리콜 또는 양모지 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 조성물은 또한 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 유화제, 현탁제, 또는 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다.
한 양태로서, 본 발명에 따른 조성물은 비경구 투여를 위한 수용성 용액으로 제조될 수 있다. 바람직하게는 한스 용액(Hank’s solution), 링거 용액(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.
본 발명의 조성물의 다른 바람직한 양태는 수성 또는 유성 현탁액의 멸균 주사용 제제의 형태일 수 있다. 이러한 현탁액은 적합한 분산제 또는 습윤제(예를 들면 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(예를 들면 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 오일은 그 어느 것도 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 약제학적 조성물을 생체 또는 시료에 투여하는 단계; 및
상기 생체 또는 시료로부터 자성 메탈 나노 복합체에 의해 발산되는 신호를 감지하여 영상을 수득하는 단계를 포함하는 질병의 진단 방법에 관한 것이다.
바람직하게, 상기 진단 방법은 T1 또는 T2 자기공명 영상 진단 프로브, 광학 진단 프로브, CT 진단 프로브 및 방사선 동위원소로부터 발산되는 신호를 감지하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 약제학적 조성물을 생체에 투여하는 단계; 및
상기 생체에 전자기파를 조사하는 단계를 포함하는 세포 사멸이 요구되는 세포질환을 진단 및 치료하는 방법에 관한 것이다.　 전자기파는 생체의 전신 영역 또는 병소로 판단되는 국소 영역으로 나뉘어 조사될 수 있다.
바람직하게, 상기 치료 방법은 상기 전자기파를 조사하는 단계 이전에, 생체로부터 자성 메탈 나노 복합체에 의해 발산되는 신호를 감지하여 영상을 수득하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 용어 “시료”는 진단하고자 하는 대상으로부터 분리한 조직 또는 세포를 의미한다.　 또한, 상기 약제학적 조성물을 생체에 주입하는 단계는 의약 분야에서 통상적으로 이용되는 경로를 통해 투여될 수 있으며, 비경구 투여가 바람직하고 예를 들어 정맥내, 복강내, 근육내, 피하 또는 국부 경로를 통하여 투여할 수 있다.
상기 진단 방법에 있어서, 자성 메탈 나노 복합체에 의해 발산되는 신호는 자기장을 이용하는 각종 장비들에 의해서 감지될 수 있으며, 특히 자기공명영상 장치(MRI)가 바람직하게 사용될 수 있다.
자기공명영상 장치는 강력한 자기장 속에 생체를 넣고 특정 주파수의 전파를 조사하여 생체조직에 있는 수소 등의 원자핵이 에너지를 흡수하여 에너지가 높은 상태로 만든 후 상기 전파를 중단하여 상기 수소 등의 원자핵 에너지가 방출되게 하고 이 에너지를 신호로 변환하여 컴퓨터로 처리하여 영상화한 장치이다.　 자기 또는 전파는 골에 방해를 받지 않기 때문에 단단한 골 주위 또는 뇌나 골수의 종양에 대하여 종단, 횡단, 임의의 각도에서 선명한 입체적인 단층상을 얻을 수 있다.　 특히 상기 자기 공명 영상 장치는 T2 스핀-스핀 이완 자기 공명영상 장치인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 조직 특이적 결합 성분과 결합되어 있는 자성 메탈 나노 복합체를 표적 물질과 결합시키는 단계; 및
상기 자성 메탈 나노 복합체과 표적 물질의 결합물에 자기장을 가하는 단계를 포함하는 표적 물질을 분리 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 분리방법에 있어서, 표적 물질의 바람직한 예는 생체 분자를 의미하고, 보다 구체적으로는 조직 특이적 결합 성분과 친화성을 가지고 있는 세포, 단백질, 항원, 펩타이드, DNA, RNA, 또는 바이러스 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.　 조직 특이적 결합 성분의 대표적인 예는 항원, 항체, RNA, DNA, 합텐(hapten), 아비딘(avidin), 스트렙타비딘(streptavidin), 뉴트라비딘 (neutravidin), 프로테인 A, 프로테인 G, 렉틴(lectin), 셀렉틴(selectin), 방사선동위원소로 표지된 성분, 종양 마커와 특이적으로 결합할 수 있는 물질을 포함한다.
이하, 본 발명을 하기 제조예 및 실시예에 따라 보다 구체적으로 설명한다.　 그러나, 이들 제조예 및 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위를 이들로 한정하려는 것은 아니다.
제조예 1: 포화 지방산을 이용한 고민감도 자성 나노입자의 제조
6 nm의 마그네타이트(Fe3O4)는 벤질에테르 용매에서 도데실산 0.6몰과 도데실 아민 0.6몰 및 철 트리아세틸아세토네이트(Aldrich)를 290℃에서 열분해 화학반응(thermal decomposition)시켜 (30 분) 합성하였다.　 12 nm 산화철 나노입자는 도데실산 0.2 몰, 도데실 6아민 0.1 몰, 상기 6 nm 산화철 나노입자 10 mg/ml 및 철 트리에세틸아세토네이트를 포함하는 벤질에테르 용액을 290 ℃에서 30 분 동안 가열하여 제조하였다.　 망간페라이트(MnFe2O4)는 위의 반응에 망간 투아세틸아세토네이트를 첨가하여 제조하였다.　 제조된 마그네타이트 및 망간페라이트의 투과전자현미경 사진을 각각 도 2a 및 2b에 도시하였다.　 상기 마그네타이트 및 망간페라이트의 자기적 특성은 VSM(Vibrating Sample Magnetometer)을 이용하여 측정하였으며 이를 각각 점선 및 실선으로 표시하여 도 2c에 도시하였다.
제조예 2: 불포화 지방산을 이용한 고민감도 자성 나노입자의 제조
6 nm의 마그네타이트(Fe3O4)는 벤질에테르 용매에서 올레인산 0.6 몰과 올레일 아민 0.6몰 및 철 트리아세틸아세토네이트 (Aldrich)를 290 ℃에서 열분해 화학반응(thermal decomposition)하여 (30 분) 합성하였다.　 12 nm 산화철 나노입자는 올레인산 0.2 몰, 올레일 아민 0.1 몰, 상기 6 nm 산화철 나노입자 10 mg/ml 및 철 트리에세틸아세토네이트를 포함하는 벤질에테르 용액을 290 ℃에서 30 분 동안 가열하여 제조하였다.　 망간페라이트(MnFe2O4)는 위의 반응에 망간 투아세틸아세토네이트를 첨가하여 제조하였다.　 제조된 마그네타이트 및 망간페라이트의 투과전자현미경 사진을 각각 도 3a 및 3b에 도시하였다.　 상기 마그네타이트 및 망간페라이트의 자기적 특성은 VSM을 이용하여 측정하였으며 이를 각각 점선 및 실선으로 표시하여 도 3c에 도시하였다.
제조예 3: 자성 나노클러스터의 제조
오일상/수용상 에멀젼(O/W emulsion)방법을 이용하여, 제조예 1 또는 2에서 수득한 자성 나노입자로부터 자성 나노클러스터를 제조하였다.　 구체적으로, 폴리비닐알코올 600mg을 수용상인 초순수 20ml에 용해시키고, 제조예 1에서 얻은 자성 나노입자 100mg을 오일상인 클로로포름에 용해시켰다.　 상기 에멀젼을 6시간 교반시켜 오일상을 증발시키고, 원심분리를 수 회 반복하여 불순물을 제거하고 일정한 사이즈로 뭉쳐있는 고민감도 자성 나노클러스터를 제조하였다.　 제조된 자성 나노클러스터의 투과 전자현미경 사진을 도 4b에 나타내었고, 실리카로 코팅하기 위해 다음 단계에 사용하였다.
제조예 4: 자성체-함유 유전체 입자의 제조 (실리카를 이용한 자성 나노클러스터의 코팅)
제조예 3에서 얻은 자성 나노클러스터를 초순수 1ml, 에탄올 4ml 및 암모니아수 0.1ml의 혼합물에 재분산시켰다.　 상기 혼합물에 테트라키스(에톡시)실란 0.1ml를 천천히 주입함으로써 자성 나노클러스터를 실리카로 코팅하여 자성체-함유 유전체 입자를 제조하였다.　 상기 유전체 입자의 투과 전자현미경 사진을 도 4c에 나타내었다.　 또한, X-선 회절법을 이용하여 상기 유전체 입자의 결정성을 확인하였고, 결과를 도 6에 나타내었다.
제조예 5: 골드 나노입자의 제조
초순수 45ml에 1M의 NaOH 용액 0.5ml를 넣고 1분간 강하게 STIRRING한 후　 THPC(테트라키스(하이드록시메틸)포스포늄 클로라이드 용액 1ml(0.28mmol))를 넣어주고 5분간 교반하였다. 그 이후 HAuCl4 1% 농도의 용액을 2ml넣어주고 2분간 교반하여 3nm의 골드 나노입자를 제조하였다.
제조예 6: 골드 나노입자가 결합한 유전체 입자의 제조
제조예 4에서 얻은 유전체 입자를 (3-아미노프로필)트리메톡시실란 (APTMS) 2 ㎕와 반응시켜 유전체의 실리카 표면을 아민기(NH2)로 개질하였다.　 상기 표면이 개질된 유전체 입자와 제조예 5에서 얻은 입경 3nm의 골드 나노입자 7×1015개를 혼합하여, 실리카의 아민기와 골드 나노입자를 결합시켰다.　 수회의 원심분리로 미반응한 APTMS와 골드 나노입자를 제거하였다.　 실리카 표면에 붙은 골드 나노입자는 골드 성장시 핵으로 작용하였다.　 투과 전자현미경을 이용하여, 실리카 표면과 골드 나노입자가 결합한 것을 확인하였고, 결과를 도 4d에 나타내었다.
실시예 1: 자성 메탈 나노 복합체의 제조
1% HAuCl4 용액 1.5ml, K2CO3 25mg 및 초순수 100ml을 이용하여 골드염 용액을 제조하였다.　 상기 골드염 용액 4ml, 포름알데하이드 80 ㎕ 및 제조예 6에서 얻은 골드 나노입자가 결합한 유전체 입자 1×1012개를 짧은 시간 동안 반응시켜, 본 발명에 따른 자성 메탈 나노 복합체를 제조하였다.　 제조한 자성 메탈 나노 복합체의 투과 전자현미경 사진을 도 4e에 나타내었다.　 UV-Vis 흡광도를 이용하여 상기 자성 메탈 나노 복합체가 표면 플라즈몬 공명현상에 의해 800nm 파장의 빛을 흡수한다는 것을 확인하였다.　 자성 골드 나노 복합체의 적외선 흡광도를 자성체-함유 실리카 입자 및 골드 나노입자와 비교하였고, 결과를 도 5에 나타내었다.
실시예 2: 폴리에틸렌글리콜 및 항체의 결합
실시예 1에서 얻은 고민감도 자성 메탈 나노 복합체 1×1010개와 1×10- 6몰의 di-COOH PEG와 엔-삼다이메틸아미노프로필-엔-에틸카르보디이미드 하이드로클로라이드/엔-하이드록시숙신이미디(EDC/NHS) 를 첨가되는 PEG몰수의 6배 과량으로 넣고 반응시켰다.　 1시간30분 반응을 시킨 다음에 수회의 원심분리를 통해 미반응 PEG와 EDC/NHS를 제거한 후, 항체로서 얼비툭스(Erbitux) 3×10- 10몰과 첨가되는 항체 몰 수의 6배정도 양의 EDC/NHS를 넣고 10시간 정도 4℃에서 반응 시켰다. 수회의 원심분리를 통해 미반응 항체와 과량의 EDC/NHS를 제거함으로써, 항체가 결합된 자성 메탈 나노 복합체를 제조하였다.
실험예 1: 항체에 의한 표적 지향성 검증
항체에 의한 표적 지향성을 검증하기 위해, 실시예 2의 방법에 따라 제조한 얼비툭스와 일렐리번트 항체(IRR)가 각각 부착된 자성 메탈 나노 복합체를 이용하여, 각각 EGFR 1(epidermal growth factor receptor 1)이 잘 발현되어 있는 A431셀과 EGFR 1이 발현되지 않은 MCF7셀을 처리하였다.　 A431셀은 얼비툭스와 항원-항체 결합을 할 수 있는 항원들이 다수 발현되어 있는 세포이다.　 유세포분리기(FACS) 및 형광 현미경을 이용하여 얼비툭스가 결합한 자성 메탈 나노 복합체가 EGFR 1이 과발현된 A431셀과 특정하게 결합하고 있는 것을 확인하였다.　 결과를 도 8에 나타내었다. IRR-MGNCs는 일렐리번트 항체가 결합된 자성 메탈 나노 복합체를 나타내고, ERB-MGNCs는 얼비툭스가 결합된 자성 메탈 나노 복합체를 나타낸다.
실험예 2: 자성 메탈 나노 복합체의 MRI 조영제로서의 기능 확인
실시예에서 제조한 자성 메탈 나노 복합체가 자기공명영상 효과를 보여주는지 확인하기 위해, 자성 메탈 나노 복합체를 600, 800, 1000, 1200,1400, 1600, 1800 및 2000㎍/ml의 농도로 적정하여 마이크로 튜브에 주입하였다.　 급속자장에코 (Fast Field Echo; FFE) 펄스열을 사용하여 관상면의 영상을 얻었고, 이를 도 9a 및 9b에 나타내었다.　 자기공명영상을 이용한 자성 메탈 나노 복합체의 암 진단 효과를 확인하기 위해, 실시예 2의 방법에 따라 제조한 얼비툭스와 일렐리번트 항체가 각각 부착된 자성 메탈 나노 복합체를 EGFR 1이 과발현된 세포(A431)와 발현되지 않은 세포(MCF7)와 인큐베이션 시킨 뒤, 자기공명영상을 획득하였다.　 자기공명영상을 비교할 때, 정상 세포와 암세포 간의 영상 변화가 뚜렷하였다 (도 9a).
　
자기공명영상을 얻는데 사용된 구체적인 조건은 다음과 같다:
기기: 1.5T(Intera; Philips Medical Systems, Best, The Netherlands) 시스템 및 마이크로-47 코일; 해상도 156× 156㎛; 절편 두께 0.6mm; TE = 20ms; TR = 400ms; 영상여기횟수 1; 영상획득시간 6 분.
항원 특이성에 대한 자기공명영상 조영효과의 정량적 평가를 위해 T2 맵을 시행하였으며, 구체적인 파라미터는 다음과 같다:
해상도 156× 156㎛; 절편두께 0.6mm; TR = 4000ms; TE = 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160ms; 영상여기횟수 2; 영상획득시간 4분.
실험예 3: 레이저 조사시에 의한 발열과 치료 효과
실시예 2에서 얻은 자성 메탈 나노 복합체가 분산된 물과 순수한 물에 800nm 파장을 갖는 레이저를 30w/cm2의 세기로 5분간 조사하였다. 결과를 도 10에 나타내었다.　 레이저 조사 후에, 상기 자성 메탈 나노 복합체가 분산된 물은 온도가 15℃ 이상 상승하였으나, 순수한 물은 온도가 2℃ 정도 상승하였다.
얼비툭스가 결합된 자성 메탈 나노 복합체를 EGFR 1이 과발현된 세포(A431)와 발현되지 않은 세포(MCF7)와 같이 인큐베이션 한 뒤, 800nm 파장을 갖는 레이저를 30w/cm2의 세기로 조사하였다.　 상기 자성 메탈 나노 복합체는 항원/항체 결합에 의해 암세포 속으로 업테이크 되었으며, 레이저 조사 후 뚜렷하게 암세포만이 사멸하였다.　 자성 메탈 나노 복합체의 업테이크는 자기공명영상, FACS(유세포분리기 실험) 및 형광현미경으로 확인하였고 (도8, 도 9), 암세포 사멸은 형광현미경 및 MTT(독성테스트) 실험으로 확인하였다 (도 11).
본 발명은 세포질환을 진단 및 치료할 수 있는 자성 메탈 나노 복합체; 및 그의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 자성 메탈 나노 복합체과 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 진단 및/또는 치료용 약제학적 조성물; 및 이를 이용한 질병의 진단 및/또는 치료방법을 제공하는 효과가 있다.

Claims (35)

  1. 자성체를 함유하는 유전체 입자; 및
    상기 유전체 입자의 표면에 형성된 금속-함유 코팅층을 포함하는 자성 메탈 나노 복합체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    자성체는 자성 나노입자 또는 이들의 모임인 자성 나노클러스터이고; 유전체 입자 내에 분산된 형태 또는 코어 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    자성 나노입자는 직경이 1nm 내지 1,000nm인 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    자성 나노입자는 금속, 자성 물질, 또는 자성 합금인 것을 특징으로 하는 자 성 메탈 나노 복합체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    금속은 Pt, Pd, Ag, Cu 및 Au로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  6. 제 4 항에 있어서,
    자성 물질은 Co, Mn, Fe, Ni, Gd, Mo, MM'2O4, 및 MxOy (M 및 M'는 각각 독립적으로 Co, Fe, Ni, Mn, Zn, Gd, 또는 Cr을 나타내고, 0 < x ≤3, 0 < y ≤5)로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  7. 제 4 항에 있어서,
    자성 합금은 CoCu, CoPt, FePt, CoSm, NiFe 및 NiFeCo로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  8. 제 4 항에 있어서,
    금속, 자성 물질, 또는 자성 합금이 유기성 표면 안정제와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    유기성 표면 안정제가 알킬 트리메틸암모늄 할라이드(alkyl trimethylammonium halide), 포화 또는 불포화 지방산, 트리알킬포스핀(trialkylphosphine), 트리알킬포스핀 옥사이드(trialkylphosphine oxide), 알킬아민(alkyl amine), 알킬티올(alkyl thiol), 소디움 알킬 설페이트 (sodium alkyl sulfate), 및 소디움 알킬 포스페이트 (sodium alkyl phosphate)로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    유전체가 실리카, 티타니아, 고분자입자, 알루미나 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    유전체의 입경이 80nm내지 120nm인 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  12. 제 1 항에 있어서,
    유전체 입자가 T1 자기공명 영상 진단 프로브, 광학 진단 프로브, CT 진단 프로브 또는 방사선 동위원소를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  13. 제 1 항에 있어서,
    금속이 Au, Ag 및 Pt로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  14. 제 1 항에 있어서,
    금속-함유 코팅층의 두께가 10nm 내지 30nm인 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  15. 제 1 항에 있어서,
    금속-함유 코팅층의 표면에 친수성 고분자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  16. 제 15 항에 있어서,
    친수성 고분자가 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 플로오르닉계열(폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜-폴리에틸렌글리콜 코폴리머), 폴레에테르이미드(PEI), 폴리비닐피롤리돈(PVP), N-이소프로필아크릴아미드(NIPAM) 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  17. 제 16 항에 있어서,
    친수성 고분자는 -COOH, -CHO, -NH2, -SH, -CONH2, -PO3H, -PO4H, -SO3H, -SO4H, -OH, -NR4 +X-, -술포네이트, -니트레이트, -포스포네이트, -숙신이미딜기, -말레이미드기, 및 -알킬기로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 기능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  18. 제 15 항에 있어서,
    친수성 고분자 표면에 조직 특이적 결합 성분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  19. 제 18 항에 있어서,
    조직 특이적 결합 성분이 항원, 항체, RNA, DNA, 합텐(hapten), 아비딘(avidin), 스트렙타비딘(streptavidin), 뉴트라비딘 (neutravidin), 프로테인 A, 프로테인 G, 렉틴(lectin), 셀렉틴(selectin), 방사선동위원소로 표지된 성분, 및 종양 마커와 특이적으로 결합할 수 있는 물질로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  20. 제 19 항에 있어서,
    종양 마커가 리간드, 항원, 수용체, 및 이들을 코딩하는 핵산으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  21. 제 20 항에 있어서,
    종양 마커가 시냅토타그민 I의 C2, 아넥신 V, 인테그린, VEGF, 안지오포이에 틴 1, 안지오포이에틴 2, 소마토스타틴, 바소인테스티날 펩타이드, 암성 태아성 항원, HER2/neu 항원, EGFR1, 전립선 특이 항원 및 폴산 수용체로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  22. 제 19 항에 있어서,
    종양 마커와 특이적으로 결합할 수 있는 물질이 포스파티딜세린, VEGFR, 인테그린 수용체, Tie2 수용체, 소마토스타틴 수용체, 바소인테스티날 펩타이드 수용체, 허셉틴,얼비툭스, 리툭산 및 폴산으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자성 메탈 나노 복합체.
  23. A) 자성체의 표면에 유전체를 부가하여 자성체-함유 유전체 입자를 제조하는 단계; 및
    B) 상기 유전체 입자의 표면에 금속을 부가하여 금속-함유 코팅층을 형성시키는 단계를 포함하는 자성 메탈 나노 복합체의 제조방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 단계 A)의 자성체가
    a) 용매의 존재 하에 자성 나노입자 전구체와 유기성 표면 안정제를 반응시 키는 단계; 및
    b) 상기 반응물을 열분해하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 자성 나노입자인 것을 특징으로 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    단계 a)의 자성 나노입자 전구체가 금속과 -CO, -NO, -C5H5 또는 알콕사이드(alkoxide)가 결합한 유기금속 화합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    단계 a)의 용매는 에테르계 화합물, 헤테로고리화합물, 방향족화합물, 술폭사이드 화합물, 아마이드 화합물, 알코올, 탄화수소 및 물로 구성된 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 23 항에 있어서, 단계 A)의 자성체가
    c) 유전체 및 제24항에서 수득한 자성 나노입자를 유기용매에 용해시켜 오일상을 제조하는 단계;
    d) 친수성 화합물을 수성용매에 용해시켜 수용상을 제조하는 단계;
    e) 상기 오일상과 수용상을 혼합하여 에멀젼을 형성하는 단계; 및
    f) 상기 에멀젼으로부터 오일상을 분리하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 자성 나노클러스터인 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    단계 d)의 친수성 화합물은 폴리비닐알콜, 플로오르닉 계열, 소듐도데실설파이트(SDS), 헥사데실트리메틸암모니움브로마이드(CTAB) 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 23 항에 있어서, 단계 B)는
    h) 금속이온을 환원시켜 금속 나노입자를 제조하는 단계;
    i) 상기 단계 A)에서 수득한 자성체-함유 유전체 입자의 표면에 금속 나노입자와의 결합을 위한 관능기를 부가하여 표면을 개질시키는 단계;
    j) 단계 h)의 금속 나노입자와 단계 i)의 표면이 개질된 유전체 입자를 반응시켜 이들을 결합시키는 단계; 및
    k) 단계 j)의 금속 나노입자를 핵으로 사용하여 금속을 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 23 항에 있어서,
    금속-함유 코팅층의 표면에 친수성 고분자를 부가시키는 단계 C)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    친수성 고분자에 조직 특이적 결합 성분을 결합시키는 단계 D)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 30 항 또는 제 31 항에 있어서,
    단계 C) 또는 D)는 가교제의 존재 하에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 자성 메탈 나노 복합체; 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는, 세포사멸이 요구되는 세포질환을 진단 또는 치료하기 위한 약제학적 조성물.
  34. 제 33 항에 있어서,
    세포질환이 암, 비만, 또는 염증성 질환인 것을 특징으로 하는 약제학적 조성물.
  35. 제 34 항에 있어서,
    세포질환이 위암, 폐암, 유방암, 난소암, 간암, 기관지암, 비인두암, 후두암, 췌장암, 방광암, 결장암 및 자궁경부암으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 약제학적 조성물.
KR1020070064729A 2007-06-28 2007-06-28 진단 및 치료용 자성 메탈 나노 복합체 KR100924786B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070064729A KR100924786B1 (ko) 2007-06-28 2007-06-28 진단 및 치료용 자성 메탈 나노 복합체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070064729A KR100924786B1 (ko) 2007-06-28 2007-06-28 진단 및 치료용 자성 메탈 나노 복합체

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090000859A true KR20090000859A (ko) 2009-01-08
KR100924786B1 KR100924786B1 (ko) 2009-11-03

Family

ID=40483991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070064729A KR100924786B1 (ko) 2007-06-28 2007-06-28 진단 및 치료용 자성 메탈 나노 복합체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100924786B1 (ko)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010098647A2 (ko) * 2009-02-27 2010-09-02 연세대학교 산학협력단 구조물의 변형 측정용 장치 및 이를 이용한 구조물의 변형 측정방법
KR20100098250A (ko) * 2009-02-27 2010-09-06 연세대학교 산학협력단 자성체를 함유하는 구조물의 변형률 측정용 도료, 이를 포함하는 테이프 및 이를 이용한 구조물의 변형률 측정방법
WO2011110186A1 (en) * 2010-03-07 2011-09-15 El-Tayeb Tarek Abd Allah Cobalt/silver core shell nanoparticles application in solid tumor treatment
KR101145660B1 (ko) * 2009-12-22 2012-05-24 전자부품연구원 나노자성입자 및 나노센서를 포함하는 질병진단용 기기 및 그 검사방법
KR101287405B1 (ko) * 2011-04-29 2013-07-19 가천대학교 산학협력단 나노복합체 및 그의 제조방법
KR101304427B1 (ko) * 2011-04-12 2013-09-05 한국과학기술연구원 재사용이 용이한 기공체 - 위성 나노입자 복합체 및 그 제조방법
WO2014104713A1 (ko) * 2012-12-24 2014-07-03 주식회사 노마디엔 금 마감 자성 마이크로스피어
KR101507645B1 (ko) * 2012-10-26 2015-04-01 연세대학교 산학협력단 암 진단 및 치료용 유-무기 나노복합체
KR101516322B1 (ko) * 2014-02-04 2015-05-04 부산대학교 산학협력단 금속이 코팅된 자성 나노와이어, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 생체분자 검출용 바이오센서
EP3119203A4 (en) * 2014-03-18 2017-12-27 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Polyphosphazene delivery system for metal nanocrystals
KR20200112151A (ko) * 2019-03-21 2020-10-05 (주)심플스틱 여드름 치료를 위한 골드입자를 포함한 화장료 조성물
CN111983221A (zh) * 2020-08-19 2020-11-24 深圳市卓润生物科技有限公司 表面修饰磁珠及其制备方法和应用
WO2022145970A1 (ko) * 2020-12-29 2022-07-07 주식회사 지티아이바이오사이언스 산화철 자성 입자
WO2022145968A1 (ko) * 2020-12-29 2022-07-07 주식회사 지티아이바이오사이언스 산화철 자성 입자
KR20230136490A (ko) 2022-03-18 2023-09-26 서울대학교산학협력단 브랜치 나노시트, 브랜치 나노시트의 형성 방법, 및 브랜치 나노시트를 포함하는 나노복합체

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009078924A2 (en) 2007-12-06 2009-06-25 The Regents Of The University Of California Mesoporous silica nanoparticles for biomedical applications
WO2012009448A2 (en) * 2010-07-13 2012-01-19 The Regents Of The University Of California Cationic polymer coated mesoporous silica nanoparticles and uses thereof
US20120207795A1 (en) 2010-07-13 2012-08-16 The Regents Of The University Of California Cationic polymer coated mesoporous silica nanoparticles and uses thereof
US10220004B2 (en) 2011-07-14 2019-03-05 The Regents Of The University Of California Method of controlled delivery using sub-micron-scale machines
KR101287362B1 (ko) 2011-12-09 2013-07-19 고려대학교 산학협력단 실리카층이 형성된 가지 고분자 미세구체
KR101473078B1 (ko) 2013-01-02 2014-12-17 연세대학교 산학협력단 암 진단 및 치료용 유-무기 나노복합체
KR20220099669A (ko) * 2021-01-07 2022-07-14 (주)심플스틱 항노화를 위한 피부 리프팅용 화장료 조성물 및 이를 이용한 광열 피부케어 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100848643B1 (ko) * 2005-03-11 2008-07-28 연세대학교 산학협력단 종양 진단 또는 치료용 나노하이브리드 입자
KR20070118501A (ko) * 2006-06-12 2007-12-17 서경식 나노 입자 표지, 나노 입자 표지를 이용하는 진단 방법,진단 키트 및 진단 장치
JP2007049052A (ja) 2005-08-12 2007-02-22 Tohoku Univ 複合磁性粒子の製造方法及び複合磁性粒子
WO2007064175A1 (en) * 2005-12-02 2007-06-07 Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University Magnetic resonance imaging contrast agents containing water-soluble nanoparticles of manganese oxide or manganese metal oxide
KR20070068871A (ko) * 2005-12-27 2007-07-02 재단법인서울대학교산학협력재단 무기계 나노입자가 내포된 메조 세공 실리카 나노입자 및그 제조 방법
EP1988928A4 (en) * 2006-02-24 2011-11-16 Univ Yonsei Iacf MAGNETIC NANOCOMPOSITE FOR CONTRAST, INTELLIGENT CONTRAST, DRUG DELIVERY FOR SIMULTANEOUS DIAGNOSIS AND TREATMENT AND DISPOSAL FOR TARGET SUBSTANCE

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100098250A (ko) * 2009-02-27 2010-09-06 연세대학교 산학협력단 자성체를 함유하는 구조물의 변형률 측정용 도료, 이를 포함하는 테이프 및 이를 이용한 구조물의 변형률 측정방법
WO2010098647A3 (ko) * 2009-02-27 2010-11-25 연세대학교 산학협력단 구조물의 변형 측정용 장치 및 이를 이용한 구조물의 변형 측정방법
US8671769B2 (en) 2009-02-27 2014-03-18 Industry Academic Cooperation Foundation Device for measuring deformation of a structure and a method for measuring deformation of a structure using the same
WO2010098647A2 (ko) * 2009-02-27 2010-09-02 연세대학교 산학협력단 구조물의 변형 측정용 장치 및 이를 이용한 구조물의 변형 측정방법
KR101145660B1 (ko) * 2009-12-22 2012-05-24 전자부품연구원 나노자성입자 및 나노센서를 포함하는 질병진단용 기기 및 그 검사방법
WO2011110186A1 (en) * 2010-03-07 2011-09-15 El-Tayeb Tarek Abd Allah Cobalt/silver core shell nanoparticles application in solid tumor treatment
US8815272B2 (en) 2011-04-12 2014-08-26 Korea Institute Of Science And Technology Recyclable porous bead—satellite nanoparticle composite and fabrication method thereof
KR101304427B1 (ko) * 2011-04-12 2013-09-05 한국과학기술연구원 재사용이 용이한 기공체 - 위성 나노입자 복합체 및 그 제조방법
KR101287405B1 (ko) * 2011-04-29 2013-07-19 가천대학교 산학협력단 나노복합체 및 그의 제조방법
KR101507645B1 (ko) * 2012-10-26 2015-04-01 연세대학교 산학협력단 암 진단 및 치료용 유-무기 나노복합체
WO2014104713A1 (ko) * 2012-12-24 2014-07-03 주식회사 노마디엔 금 마감 자성 마이크로스피어
KR101516322B1 (ko) * 2014-02-04 2015-05-04 부산대학교 산학협력단 금속이 코팅된 자성 나노와이어, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 생체분자 검출용 바이오센서
EP3119203A4 (en) * 2014-03-18 2017-12-27 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Polyphosphazene delivery system for metal nanocrystals
US10940217B2 (en) 2014-03-18 2021-03-09 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Polyphosphazene delivery system for inorganic nanocrystals
KR20200112151A (ko) * 2019-03-21 2020-10-05 (주)심플스틱 여드름 치료를 위한 골드입자를 포함한 화장료 조성물
CN111983221A (zh) * 2020-08-19 2020-11-24 深圳市卓润生物科技有限公司 表面修饰磁珠及其制备方法和应用
CN111983221B (zh) * 2020-08-19 2024-04-09 深圳市卓润生物科技有限公司 表面修饰磁珠及其制备方法和应用
WO2022145970A1 (ko) * 2020-12-29 2022-07-07 주식회사 지티아이바이오사이언스 산화철 자성 입자
WO2022145968A1 (ko) * 2020-12-29 2022-07-07 주식회사 지티아이바이오사이언스 산화철 자성 입자
KR20230136490A (ko) 2022-03-18 2023-09-26 서울대학교산학협력단 브랜치 나노시트, 브랜치 나노시트의 형성 방법, 및 브랜치 나노시트를 포함하는 나노복합체

Also Published As

Publication number Publication date
KR100924786B1 (ko) 2009-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100924786B1 (ko) 진단 및 치료용 자성 메탈 나노 복합체
KR100848931B1 (ko) 양친매성 화합물 및 조직 특이적 결합 성분을 이용한지능형 자성 나노복합체 및 이를 포함하는 조영제
Chen et al. Nanoparticles for improving cancer diagnosis
Yen et al. Multifunctional iron oxide nanoparticles for diagnostics, therapy and macromolecule delivery
Corr et al. Multifunctional magnetic-fluorescent nanocomposites for biomedical applications
US8557607B2 (en) Magnetic nanoparticles
KR101047422B1 (ko) 형광 자성 실리카 나노입자, 그 제조방법 및 상기를포함하는 생물의학적 조성물
KR100862973B1 (ko) 표적부위자기약물전달과 조영제를 위한 양이온성 자성나노복합체
KR20100030264A (ko) 형광 자성 나노복합체 및 그 제조방법
KR101233439B1 (ko) 파이렌 고분자를 이용한 자극 감응형 자성 나노복합체 및 상기 나노복합체를 포함하는 조영제 조성물
KR101385867B1 (ko) 단백질분해효소 측정용 자성나노구조체, 이의 제조방법 및 이의 용도
KR101000480B1 (ko) 자성 나노복합체, 그 제조 방법 및 상기를 포함하는생물의학적 조성물
Bardhan Nanostructures for plasmon enhanced fluorescence sensing: from photophysics to biomedicine
US20130052131A1 (en) Nanoparticles, methods of making nanoparticles, and methods of use
KR101711738B1 (ko) 방향족 화합물을 활용한 전도성 고분자와 무기 나노입자의 복합체
Icten 4 Functionalized Magnetic
Quarta et al. Antibody-Functionalized Inorganic NPs: Mimicking Nature for Targeted Diagnosis and Therapy
Fatehbasharzad Functionalized Concave Cube Gold Nanoparticles as Dual probe for Magnetic Resonance Imaging and Surface Enhanced Raman Scattering
AU2008202025B2 (en) Magnetic nanoparticles
Icten Functionalized Magnetic Nanoparticles for Biomedical Applications (Treatment, Imaging, and Separation and Detection Applications)
Larsen Bioengineered iron-oxide nanocrystals: Applications in magnetic resonance imaging

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
E902 Notification of reason for refusal
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121029

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131007

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141002

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160105

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161024

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171030

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190114

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191029

Year of fee payment: 11