KR20090051300A - 유도 상분리 방법을 이용한 자성 탄소 나노입자 약물전달체제조 방법 - Google Patents

유도 상분리 방법을 이용한 자성 탄소 나노입자 약물전달체제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수십에서 수백 나노미터 크기의 자성 탄소나노입자에 다양한 타겟(target)물질을 유도 상분리 방법(induced phase separation method)을 통하여 자성나노입자의 표면에 흡착하거나, 기공 내로 도입하여, 생체유사체액에서 조절방출하는 약물전달체를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 다양한 타겟물질을 유도 상분리 방법에 의해 큰 표면적을 가지는 다공성 구형 탄소 나노입자의 표면에 흡착시키거나 마이크로 기공내로 다량의 타겟물질을 투입할 수 있는 장점을 가진다. 더욱이, 자성 탄소 나노입자의 약물전달체는 안으로 도입된 타겟물질을 생체유사체액에서 일정한 비율로 조절방출할 수 있는 장점을 가지며, 자력을 이용하여 체내에 필요한 곳으로 유도가 가능하다.
자성 탄소 나노입자, 유도 상분리 방법, 약물전달체

Description

유도 상분리 방법을 이용한 자성 탄소 나노입자 약물전달체 제조 방법 {Fabrication method of magnetic carbon nanoparticle drug delivery system using induced phase separation method }
본 발명은 구형 자성 탄소 나노입자를 이용하여, 다양한 타겟물질을 유도 상분리 방법을 이용하여 자성나노입자의 표면과 기공 내로 도입하여, 이를 자력을 사용하여 회수하고, 회수된 입자들에서 타겟물질을 조절방출하는 약물전달체 제조방법을 제시한다.
수십 내지 수백 나노 사이의 크기를 가지는 탄소 나노입자들은 넓은 표면적과 다공성 성질을 가지게 되어 이를 바탕으로 한 촉매, 조절 방출, 센서 등으로 많이 연구되고 있다. 대표적인 탄소 나노입자인 탄소 나노튜브는 내부의 공간에 단백질이나 디엔에이(DNA) 등을 넣어서 광학 센서, 바이오영상과 라벨(label) 등으로 사용이 소개되어져 왔다. 그러나, 탄소 나노튜브는 생체 안에서의 사용에서 높은 가로세로의 비와 조절되지 못하는 크기 등의 단점이 지적되어져 왔다. 또 다른 탄소 나노입자인 카본블랙은 대표적으로 상용화된 탄소 나노 물질로서 수십 내지 수백 나노 크기로 제조되어 진다. 그러나, 입자끼리 뭉침 현상과 균일하지 못한 입자 크기와 제조 방법의 어려움 때문에 약물 전달체로의 사용에 제약이 있었다.
약물 전달체로 사용하려면 균일한 입자 크기와 모양이 중요 요인이며, 구형 나노입자와 50 나노미터 크기가 세포 내로 업테이크(uptake)하는데 가장 유리하다고 알려져 있다(참고문헌:Huajian Gao et al. PNAS, 2005, 102, 9469). 그리고 자성을 가진 입자는 체내에서의 자력을 이용한 능동적인 표적 운반에 유리함을 가진다.
약물전달체를 제조하는 방법으로는 용매 증발법(solvent evaporation method)과 에멀젼-확산방법(emulsification-diffusion method)과 나노침전방법(nanoprecipitation)등이 대표적으로 사용되어 왔다. 용매 증발법은 에멀젼 조건에서 고분자가 미셀(micelle)을 형성하고, 내부의 공간으로 약물을 투입하여 용매를 증발시키면 약물을 포함한 고분자 나노입자를 얻는 방법이다. 에멀젼-확산방법은 물에 일부 녹는 용매에 고분자를 넣고, 교반하며 물을 더 가해주면 고분자들이 뭉치면서 친수성의 고분자 나노입자를 얻는 방법이다. 나노침전방법은 고분자와 약물을 유기용매에 녹이고 비이온계 계면활성제를 섞어서 고분자-약물 혼합체가 침전되고, 유기용매를 증발시키어 나노입자를 얻는 방법이다. 이러한 방법들이 나노크기의 약물전달체를 얻는 대표적인 방법들이나, 이러한 방법들을 통해 얻는 결과물의 크기 조절이 어렵고, 수율이 낮으며, 다량의 나노입자를 얻기 어려우며, 수많은 공정을 거쳐야하는 단점이 있다.
유도 상분리 방법은 수용액 상의 나노 물질과 유기용매 상의 소수성 타겟물질간의 상분리 효과로 인해 유도되는 복합체를 형성하는 방법이다. 소수성인 나노 물질과 타겟물질은 수용액에는 용해되지 않고, 소량 포함되어 있는 유기용매 상으로 이동하게 된다. 소량의 유기용매 상에서 나노 물질과 타겟 물질은 반데르발스힘(van der waals force)중의 하나인 소수성-소수성 상호작용 (hydrophobic-hydrophobic interaction)에 의해 서로 간의 약한 결합을 하게 되는데, 나노 물질이 높은 표면적과 다공성 구조를 가지고 있으면, 그 기공안으로 타겟 물질이 쉽게 침투하여 나노 물질과의 복합체를 이룬다. 이 방법은 기 제조된 나노 물질을 사용하여 결과물의 크기가 일정하고, 타겟 물질과 결합된 나노 물질의 결합체를 높은 수율로 얻을 수 있으며, 대량생산이 가능하고, 쉽고 간단한 공정으로 제조가 가능하다.
따라서 유도 상분리 방법을 통한 50 나노미터 전후의 균일한 크기를 가진 자성 탄소 나노입자를 사용하여 쉽고 간단한 절차와 대량생산이 가능한 높은 수율의 약물전달체의 제조와 이를 응용하는 방법이 강력히 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 수십 나노미터에서 수백 나노미터 크기의 균일한 직경을 갖는 높은 표면적과 마이크로 기공을 가진 구형 자성 탄소 나노입자에 쉽고 간단한 절차와 대량생산이 가능하며 높은 수율을 거둘수 있는 유도 상분리 방법을 통해서 타겟물질을 도입하고, 이를 자력을 사용하여 회수하고, 회수된 입자들에서 타겟물질을 조절방출하는 약물전달체의 제조방법을 제시한다. 본 발명자들은 수많은 실험과 심도있는 연구를 거듭한 끝에, 이제껏 알려진 방법과는 전혀 다른 방법, 즉, 수십 나노미터에서 수백 나노미터 크기의 균일한 직경을 자지고, 높은 표면적을 가진 나노다공성 자성 탄소 나노입자를 이용하여 약물을 탄소 나노입자의 기공 안으로 도입하고, 조절 방출할 수 있는 방법을 개발하여 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명에서는 유도 상분리 방법을 통하여 수십 나노미터에서 수백 나노미터 크기의 균일한 직경을 갖는 높은 표면적을 가진 마이크로기공을 가진 자성 탄소 나노입자안으로 타겟물질을 도입하여 약물전달체로의 제조 방법을 내용으로 한다.
본 발명에 따른 자성 탄소 나노입자를 이용한 약물전달체의 제조 방법은,
(A) 수십에서 수백 나노미터인 자성 탄소 나노입자를 초음파처리 공정을 통해 증류수에서 분산시키는 단계;
(B) 유기물질에 녹인 타겟물질을 유도 상분리 방법을 통해 증류수에 분산된 자성 탄소 나노입자의 기공 안으로 도입시키는 단계;및
(C) 자성을 이용하여 타겟물질이 도입된 자성 탄소 나노입자들을 회수하는 단계;및
(D) 회수된 타겟물질 자성 탄소 나노입자 복합체를 생체유사체액에서 조절 방출시키는 단계로 구성되어 있다.
본 발명은 이제껏 보고된 바가 없는 전혀 새로운 방법인 약물전달체로서 높은 표면적과 마이크로 기공을 가진 균일한 크기의 자성 탄소 나노입자를 쉽고 간단한 절차와 대량생산이 가능하며 높은 수율을 거둘수 있는 유도 상분리 방법을 통해서 다양한 타겟물질을 도입하고, 이를 자력을 사용하여 회수하고, 회수된 입자들에서 타겟물질을 일정한 비율로 조절방출하는 약물전달체의 제조방법을 제시한다. 자성 탄소 나노입자 약물전달체를 생체 내로 투입하였을 때 세포 내로 업테이크(uptake)하는데 최적화되어 있으며, 자력을 이용한 능동적인 표적운반의 장점을 가진다.
단계(A)에서 자성 탄소 나노입자는 다양한 크기의 탄소입자가 가능하나, 본연구실에서 제조한 자성 탄소 나노입자(대한민국 특허 출원번호 10-2006-0128511)가 바람직하다.
자성 탄소 나노입자는 일반적으로 규칙적 배열의 "마이크로 기공(mircopore)" 또는 "마이크로기공성(microporous)"을 가지며, 이 기공을 통해서 타겟물질의 이동이 이루어 진다. 본 자성 탄소 나노입자가 타겟물질들인 약물을 담지하는 기공의 크기는 0.1 내지 2 nm의 크기를 가지는 것이 바람직하나, 이에 국한되는 것은 아니다. 사용되는 자성 탄소 나노입자의 함량은 증류수의 질량 대비 10~100 퍼센트이나 이에 국한되는 것은 아니며, 상기 범위보다 높거나 낮을 수 있다. 초음파처리 시간은 10~100분이 바람직하며, 초음파 작동력(power)은 100~750 왓트가 바람직하나 이에 국한되는 것은 아니며, 상기 범위보다 높거나 낮을 수 있다.
자성 탄소 나노입자의 도입 능력은 입자의 표면적과 기공의 부피와 분산능력에 좌우된다. 자성 탄소 나노입자의 표면적과 기공의 부피는 입자의 크기에 반비례하므로 자성 탄소 나노입자의 크기가 작을수록 더 많은 량의 타겟물질을 도입할 수 있다. 또한 자성 탄소 나노입자는 수용액에서 서로 뭉치려 하는 성질이 있는데, 초음파 처리를 통하여 입자들의 분산도를 높일 수 있다.
단계(B)에서 필요한 자성 탄소 나노입자들의 부가량은 타겟물질의 질량 대비 100~1,000 퍼센트이나 이에 국한되는 것은 아니며, 상기 범위보다 높거나 낮을 수 있다. 도입시의 온도는 20~40도가 바람직하며, 도입 시간은 1~48시간이 바람직하나 이에 국한되는 것은 아니며, 상기 범위보다 높거나 낮을 수 있다.
사용하는 타겟 약물은 특정 약제나 분류에 의해 제한되지 않으며, 생체 투여에 적합한 화학적 또는 생물학적 물질 또는 화합물이 가능하다. 소염진통제(non-steroidal anti-inflammatory drug) 로는 이부프로펜(ibuprofen), 나프록센(naproxen) 등이 있고, 항생제로는 아목사실린(amoxacilin), 독시사이클 린(doxycycline) 등이 있고, 항암제로는 텍솔(taxol), 독소루비신(doxorubicin) 등이 있고, 기타 약물로는 인터페론(interferon), 인슐린 (insulin) 등이 바람직하나, 이에 국한되는 것은 아니다.
유도 상분리 방법은 수용액 상의 나노 물질과 유기용매 상의 소수성 타겟물질간의 상분리 효과(phase separation)로 인해 유도되는 복합체를 형성하는 방법이며, 나노 물질과 타겟 물질은 반데르발스힘(van der waals force)중의 하나인 소수성-소수성 상호작용(hydrophobic-hydrophobic interaction)에 의해 서로 간의 약한 결합을 하게 되는데, 나노 물질이 높은 표면적과 다공성 구조를 가지고 있으면, 그 기공 안으로 타겟물질이 쉽게 침투하여 나노 물질과의 복합체를 이룬다. 따라서 사용되는 타겟물질은 물에 잘 녹지 않고, 소수성 성질을 가져야 하며, 더 큰 소수성 성질을 가질수록 자성 탄소 나노입자 안으로 도입이 더 잘된다.
사용되는 유기용매의 종류는 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸알콜(methylalconol), 에틸알콜(ethylalcohol) 등이 바람직하나, 이에 국한되는 것은 아니다.
단계(C)에서 자성으로 회수되는 타겟물질 자성 탄소 나노입자 복합체는 입자의 크기와 질량 및 타겟물질의 함량에 회수 시간이 결정되며, 그 시간은 5~24 시간이 바람직하나, 이에 국한되는 것은 아니다. 회수된 타겟물질 자성 탄소 나노입자 복합체는 진공 오븐 (vacuum oven), 고온용 오븐 (high temperature oven), 동결 건조기(freeze dryer)등에 의해 건조되는 것이 바람직하나, 이에 국한되는 것은 아니다. 건조 시간은 12~96 시간이 바람직하나, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에서 타겟물질들을 함유한 자성 탄소 나노입자들은 약물전달체로 사용할 수 있다. 이러한 것들은 장기간 동안의 약물의 보관과 약물의 지속적 방출뿐 아니라 자성을 이용한 능동적인 표적 운반의 개념을 포함하는 약물전달체를 의미한다. 따라서, 본 발명에서 약물전달체는 특정한 부위로 자성으로 유도되어, 능동적 이동하며 포함한 형광물질이 발광하여 그 위치를 쉽게 파악할 수 있게 되며, 약물전달시스템은 필요한 부위에서 긴 시간에 걸쳐서 일정한 속도로 약물을 방출하게 된다. 이러한 방법은 불필요한 부위에 형광물질 또는 약물이 퍼져서 생기는 부작용을 막을 수 있는 장점이 있다. 이러한 자성을 이용한 능동적인 표적 전달 방법은 자성 탄소 나노입자 내에 있는 열처리 되어 자성을 띌 수 있는 금속염의 존재 때문인데, 금속염의 비제한적인 예로는 염화철(FeCl3), 염화철 수화물(FeCl3(H2O)6), 황산철(Fe2(SO4)3 등이 바람직하다.
단계(D)에서 약물들이 들어간 탄소 나노입자들은 포스페이트 버퍼용액 (phosphate buffer solution, PBS, pH 7.4, 10mM), 티이에스(TES), 트리스(tris) 용액등에서 조절 방출 용해 되는 것이 바람직하나, 이에 국한되는 것은 아니다. 조절 방출 온도는 섭씨 20 ~ 40도에서 방출하는 것이 바람직하나, 이에 국한되는 것은 아니다. 조절 방출 시간은 1~100시간이나 온도, 탄소 나노입자의 량 또는 약물의 량에 따라 상기 범위보다 높거나 낮을 수도 있다.
타겟물질의 방출은 완충 용액의 종류 및 방출 온도에 좌우되는데, 완충 용액의 이온들의 농도가 높을수록, 산도가 중성에서 멀어질수록 타겟물질의 방출이 더 빠르고, 더 많이 되게 된다. 또한 방출 온도는 높을수록 더 많은 량의 타겟물질이 더 빨리 방출 되게 된다. 타겟물질 자성 탄소 나노입자 복합체는 생체 내 사용을 목적으로 하기 때문에 생체의 pH 7.4와 섭씨 37도에 가까운 범위에서 생체유사체액의 적용이 바람직하다.
[실시예]
이하 실시예를 참조하여 본 발명의 구체적인 예를 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
50 nm의 균일한 크기를 가진 자성 탄소 나노입자 내로 약물을 집어넣기 위해 10 mL 증류수 용액에 10 mg 탄소 나노입자를 넣은후, 1 mL의 메틸알콜(methyl alcohol)용액에 1 mg 소염진통제인 이부프로펜(ibuprofen)을 용해한 후, 이를 자성 탄소 나노입자 용액에 추가하여 12 시간을 섞었다. 자석을 사용하여 이부프로펜을 도입한 자성 탄소 나노입자를 침전시키고 상층액을 버리는 세척과정을 3번 반복하여 메틸알콜 용액과 여분의 이부프로펜들을 제거하고, 이를 진공오븐 (vacuum oven)에 말리면 이부프로펜을 도입한 자성 탄소 나노입자, 즉 이부프로펜의 약물전달체를 얻었다.
전자현미경을 이용하여 분석한 결과, 50 nm 직경의 균일한 자성 탄소 나노입자가 얻어진 것을 관찰하였다(도 1). 비표면적 측정기(BET)으로 분석한 결과, 50 nm 의 탄소 나노입자는 높은 표면적과 마이크로기공을 가진 물질임을 확인하였다.(도2) 50 nm, 75, 100 nm의 BET 측정 결과가 표 1에 나타나 있다. 자성 탄소 나 노입자의 직경이 커질 수록 표면적이 작아지고, 기공의 부피가 줄어드는 것을 확인하였다.
자성탄소나노입자 샘플 직경 표면적 기공 부피
1 50 nm 350 m2/g 0.48 cm3/g
2 75 nm 187 m2/g 0.39 cm3/g
3 100 nm 164 m2/g 0.11 cm3/g
[실시예 2]
실시예 1과 마찬가지의 방법을 이용하여 100 nm의 균일한 크기를 가진 자성 탄소 나노입자 내로 약물을 집어넣기 위해 10 mL 증류수 용액에 20 mg 탄소 나노입자를 넣은후, 1 mL의 메틸알콜(methyl alcohol) 용액에 2 mg 소염진통제인 이부프로펜(ibuprofen)을 용해한 후, 이를 자성 탄소 나노입자 용액에 추가하여 12 시간을 섞었다. 자석을 사용하여 이부프로펜을 도입한 자성 탄소 나노입자를 침전시키고 상층액을 버리는 세척과정을 3번 반복하여 메틸알콜 용액과 여분의 이부프로펜들을 제거하고, 이를 진공오븐 (vacuum oven)에 말리면 이부프로펜을 도입한 자성 탄소 나노입자, 즉 이부프로펜의 약물전달체를 얻었다.
약물전달체로서 이부프로펜을 포함하고 있는 자성 탄소 나노입자를 메탄올 용액에 용해하면, 자성 탄소 나노입자내로 도입되었던 이부프로펜이 모두 방출되고 이 양을 자외선/가시광선 분광측정기(UV/vis spectroscopy)로 측정하였다. 각각 50, 75, 100 nm 직경의 자성 탄소 나노입자 안에 들어갔던 이부프로펜의 량은 탄소 나노입자의 크기에 반비례하는 것으로 확인하였다(도3).
이부프로펜을 함유한 약물전달체로서의 조절 방출 능력을 확인하기 위해 이부프로펜을 도입한 50 nm 자성 탄소 나노입자 5mg을 섭씨 37도에서 0.1몰의 생체 유사체액(0.1M phosphate buffer solution, PBS) 50 mL에 넣고, 이 용액에서 0.2 mL씩을 매 시간마다 추출하여 메틸알콜 1.8 mL에 희석해 고속 액체 크로마토그래프(high pressure liquid chromatograph)로 분석하였다. 자성 탄소 나노입자 밖으로 방출되있던 이부프로펜의 량은 고속 액체 크로마토그래프로 정량(표면에 붙어있던 약물이 초기 방출되는 량은 제외)하고, 새로운 0.2 mL의 생체 유사체액을 추가하여 이를 80시간 동안 관측하였다. 이부프로펜의 량은 초기 30여 시간까지 서서히 방출되다가 이후 50여 시간은 방출된 량이 일정하게 조절방출되는 것이 확인되었다(도5).
[실시예 3]
실시예 1과 마찬가지의 방법을 이용하여 10 mL 증류수 용액에 25 mg 탄소 나노입자를 넣은후, 1 mL의 에틸알콜 용액에 2 mg의 나프록센(naproxen)을 용해한 후, 이를 자성 탄소 나노입자 용액에 추가하여 12 시간을 섞었다. 자석을 사용하여 이부프로펜을 도입한 자성 탄소 나노입자를 침전시키고 상층액을 버리는 세척과정을 2번 반복하여 에틸알콜 용액과 여분의 나프록센을 제거하고, 이를 동결건조기(freeze dryer)에 건조하면 나프록센을 도입한 자성 탄소 나노입자, 즉 나프록센의 약물전달체를 얻었다.
약물전달체로서 나프록센을 포함하고 있는 자성 탄소 나노입자를 메탄올 용액에 용해하면, 자성 탄소 나노입자내로 도입되었던 나프록센이 모두 방출되고 이 량을 자외선/가시광선 분광측정기(UV/vis spectroscopy)로 측정하였다. 각각 50, 75, 100 nm 직경의 자성 탄소 나노입자 안에 들어갔던 나프록센의 량은 탄소 나노입자의 크기에 반비례하는 것으로 확인하였다(도4).
나프록센을 함유한 약물전달체로서의 조절 방출 능력을 확인하기 위해 나프록센을 도입한 60 nm 자성 탄소 나노입자 10 mg을 섭씨 25도에서 0.1몰의 트리스완충용액(TRIS buffer solution) 100 mL에 넣고, 이 용액에서 0.2 mL씩을 매 시간마다 추출하여 메틸알콜 1.8 mL에 희석해 자외선/가시광선분광측정기(UV/vis spectroscopy)로 측정하였다. 새로운 0.2 mL의 생체 유사체액을 추가하여 이를 100시간 동안 관측하였다. 나프록센의 량은 초기 30여 시간까지 서서히 방출되다가 이후 50여 시간은 방출된 량이 일정하게 조절방출되는 것이 확인되었다(도6).
[실시예 4]
실시예 1과 마찬가지의 방법을 이용하여 10 mL 증류수 용액에 50 mg 탄소 나노입자를 넣은후, 1 mL의 에틸알콜 용액에 1 mg 항생제인 아목사실린(amoxicillin)을 용해한 후, 이를 자성 탄소 나노입자 용액에 추가하여 24 시간을 섞었다. 자석을 사용하여 아목사실린을 도입한 자성 탄소 나노입자를 침전시키고 상층액을 버리는 세척과정을 3번 반복하여 에틸알콜 용액과 여분의 약물들을 제거하고, 이를 동결건조기(freeze dryer)에 건조하면 아목사실린을 도입한 자성 탄소 나노입자, 즉 아목사실린의 약물전달체를 얻었다.
아목사실린을 함유한 약물전달체로서의 조절 방출 능력을 확인하기 위해 아목사실린을 도입한 200 nm 자성 탄소 나노입자 50 mg을 섭씨 25도에서 0.1몰의 생체 유사체액(0.1M phosphate buffer solution, PBS) 100 mL에 넣고, 이 용액에서 0.2 mL씩을 매 시간마다 추출하여 메틸알콜 1.8 mL에 희석해 자외선/가시광선분광측정기(UV/vis spectroscopy)로 측정하였다. 새로운 0.2 mL의 생체 유사체액을 추가하여 이를 100시간 동안 관측하였다. 방출된 아목사실린의 량은 일정하게 조절방출되는 것이 확인되었다.
[실시예 5]
실시예 1과 마찬가지의 방법을 이용하여 10 mL 증류수 용액에 25 mg 탄소 나노입자를 넣은후, 1 mL의 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)용액에 5 mg 항생제인 독시싸이클린(doxycycline)을 용해한 후, 이를 자성 탄소 나노입자 용액에 추가하여 24 시간을 섞었다. 자석을 사용하여 독시싸이클린을 도입한 자성 탄소 나노입자를 침전시키고 상층액을 버리는 세척과정을 3번 반복하여 테트라하이드로퓨란 용액과 여분의 약물들을 제거하고, 이를 진공오븐 (vacuum oven)에 말리면 독시싸이클린을 도입한 자성 탄소 나노입자, 즉 독시싸이클린의 약물전달체를 얻었다.
독시싸이클린을 함유한 약물전달체로서의 조절 방출 능력을 확인하기 위해 독시싸이클린을 도입한 150 nm 자성 탄소 나노입자 10 mg을 섭씨 25도에서 0.1몰의 생체 유사체액(0.1M phosphate buffer solution, PBS) 100 mL에 넣고, 이 용액에서 0.2 mL씩을 매 시간마다 추출하여 메틸알콜 1.8 mL에 희석해 자외선/가시광선분광측정기(UV/vis spectroscopy)로 측정하였다. 새로운 0.2 mL의 생체 유사체액을 추가하여 이를 100시간 동안 관측하였다. 방출된 독시싸이클린의 량은 일정하게 조절방출되는 것이 확인되었다.
[실시예 6]
실시예 1과 마찬가지의 방법을 이용하여 10 mL 증류수 용액에 25 mg 탄소 나노입자를 넣은후, 1 mL의 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)용액에 5 mg 항생제인 독시싸이클린(doxycycline)을 용해한 후, 이를 자성 탄소 나노입자 용액에 추가하여 24 시간을 섞었다. 자석을 사용하여 독시싸이클린을 도입한 자성 탄소 나노입자를 침전시키고 상층액을 버리는 세척과정을 3번 반복하여 테트라하이드로퓨란 용액과 여분의 약물들을 제거하고, 이를 진공오븐 (vacuum oven)에 말리면 독시싸이클린을 도입한 자성 탄소 나노입자, 즉 독시싸이클린의 약물전달체를 얻었다.
독시싸이클린을 함유한 약물전달체로서의 조절 방출 능력을 확인하기 위해 독시싸이클린을 도입한 150 nm 자성 탄소 나노입자 10 mg을 섭씨 25도에서 0.1몰의 생체 유사체액(0.1M phosphate buffer solution, PBS) 100 mL에 넣고, 이 용액에서 0.2 mL씩을 매 시간마다 추출하여 메틸알콜 1.8 mL에 희석해 자외선/가시광선분광측정기(UV/vis spectroscopy)로 측정하였다. 새로운 0.2 mL의 생체 유사체액을 추가하여 이를 100시간 동안 관측하였다. 방출된 독시싸이클린의 량은 일정하게 조절방출되는 것이 확인되었다.
[실시예 7]
실시예 1과 마찬가지의 방법을 이용하여 10 mL 증류수 용액에 20 mg 탄소 나노입자를 넣은후, 1 mL의 에틸알콜(ethylalcohol)용액에 10 mg 항암제인 택솔(taxol)을 용해한 후, 이를 자성 탄소 나노입자 용액에 추가하여 24 시간을 섞었다. 자석을 사용하여 택솔을 도입한 자성 탄소 나노입자를 침전시키고 상층액을 버리는 세척과정을 3번 반복하여 에틸알콜 용액과 여분의 약물들을 제거하고, 이를 동결건조기(freeze dryer)에 건조하면 택솔을 도입한 자성 탄소 나노입자, 즉 택솔의 약물전달체를 얻었다.
택솔을 함유한 약물전달체로서의 조절 방출 능력을 확인하기 위해 택솔을 도입한 50 nm 자성 탄소 나노입자 10 mg을 섭씨 25도에서 0.1몰의 생체 유사체액(0.1M phosphate buffer solution, PBS) 100 mL에 넣고, 이 용액에서 0.2 mL씩을 매 시간마다 추출하여 메틸알콜 1.8 mL에 희석해 자외선/가시광선분광측정기(UV/vis spectroscopy)로 측정하였다. 새로운 0.2 mL의 생체 유사체액을 추가하여 이를 100시간 동안 관측하였다. 방출된 택솔의 량은 일정하게 조절방출되는 것이 확인되었다.
[실시예 8]
실시예 1과 마찬가지의 방법을 이용하여 10 mL 증류수 용액에 10 mg 탄소 나노입자를 넣은후, 1 mL의 에틸알콜(ethylalcohol)용액에 5 mg 항암제인 독소루비신(doxorubicin)을 용해한 후, 이를 자성 탄소 나노입자 용액에 추가하여 24 시간을 섞었다. 자석을 사용하여 독소루비신을 도입한 자성 탄소 나노입자를 침전시키고 상층액을 버리는 세척과정을 3번 반복하여 에틸알콜 용액과 여분의 인터페론을 제거하고, 이를 동결건조기(freeze dryer)에 건조하면 독소루비신을 도입한 자성 탄소 나노입자, 즉 독소루비신의 약물전달체를 얻었다.
독소루비신을 함유한 약물전달체로서의 조절 방출 능력을 확인하기 위해 독소루비신을 도입한 70 nm 자성 탄소 나노입자 10 mg을 섭씨 35도에서 0.1몰의 포스페이트 완충용액(0.1M phosphate buffer solution) 100 mL에 넣고, 이 용액에서 0.2 mL씩을 매 시간마다 추출하여 메틸알콜 1.8 mL에 희석해 자외선/가시광선분광측정기(UV/vis spectroscopy)로 측정하였다. 새로운 0.2 mL의 생체 유사체액을 추가하여 이를 100시간 동안 관측하였다. 방출된 독소루비신의 량은 일정하게 조절방출되는 것이 확인되었다.
[실시예 9]
실시예 1과 마찬가지의 방법을 이용하여 10 mL 증류수 용액에 50 mg 탄소 나노입자를 넣은후, 5 mL의 에틸알콜(ethylalcohol)용액에 10 mg 인터페론을 용해한 후, 이를 자성 탄소 나노입자 용액에 추가하여 24 시간을 섞었다. 자석을 사용하여 인터페론을 도입한 자성 탄소 나노입자를 침전시키고 상층액을 버리는 세척과정을 3번 반복하여 에틸알콜 용액과 여분의 인터페론을 제거하고, 이를 동결건조기(freeze dryer)에 건조하면 인터페론을 도입한 자성 탄소 나노입자, 즉 인터페론의 약물전달체를 얻었다.
인터페론을 함유한 약물전달체로서의 조절 방출 능력을 확인하기 위해 인터페론을 도입한 30 nm 자성 탄소 나노입자 10 mg을 섭씨 25도에서 0.1몰의 생체 유사체액(0.1M phosphate buffer solution, PBS) 100 mL에 넣고, 이 용액에서 0.2 mL씩을 매 시간마다 추출하여 메틸알콜 1.8 mL에 희석해 자외선/가시광선분광측정기(UV/vis spectroscopy)로 측정하였다. 새로운 0.2 mL의 생체 유사체액을 추가하여 이를 100시간 동안 관측하였다. 방출된 인터페론의 량은 일정하게 조절방출되는 것이 확인되었다.
[실시예 10]
실시예 1과 마찬가지의 방법을 이용하여 10 mL 증류수 용액에 30 mg 탄소 나노입자를 넣은후, 3 mL의 에틸알콜(ethylalcohol)용액에 15 mg 인터페론을 용해한 후, 이를 자성 탄소 나노입자 용액에 추가하여 24 시간을 섞었다. 자석을 사용하여 인슐린을 도입한 자성 탄소 나노입자를 침전시키고 상층액을 버리는 세척과정을 3번 반복하여 에틸알콜 용액과 여분의 인슐린을 제거하고, 이를 동결건조기(freeze dryer)에 건조하면 인슐린을 도입한 자성 탄소 나노입자, 즉 인슐린의 약물전달체를 얻었다.
인슐린을 함유한 약물전달체로서의 조절 방출 능력을 확인하기 위해 인슐린을 도입한 80 nm 자성 탄소 나노입자 10 mg을 섭씨 25도에서 0.1몰의 생체 유사체액(0.1M phosphate buffer solution, PBS) 100 mL에 넣고, 이 용액에서 0.2 mL씩을 매 시간마다 추출하여 메틸알콜 1.8 mL에 희석해 자외선/가시광선분광측정기(UV/vis spectroscopy)로 측정하였다. 새로운 0.2 mL의 생체 유사체액을 추가하여 이를 100시간 동안 관측하였다. 방출된 인슐린의 량은 일정하게 조절방출되는 것이 확인되었다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.
도 1은 실시예 1에서 사용된 50 나노미터의 직경을 갖는 자성 탄소 나노입자의 주사전자현미경(scanning electron microscopy) 사진이고;
도 2은 실시예 1에서 사용된 50 나노 직경을 갖는 자성 탄소 나노입자의 표면적을 비표면적 측정기(BET)를 사용하여 측정한 곡선이고;
도 3는 실시예 2에서 사용된 각각 50, 75, 100 나노미터의 직경을 갖는 자성 탄소 나노입자안으로 도입된 이부프로펜(ibuprofen)의 량을 자외선/가시광선 분광측정기(UV/vis spectroscopy)로 측정한 곡선이고;
도 4는 실시예 3에서 사용된 각각 50, 75, 100 나노미터의 직경을 갖는 자성 탄소 나노입자안으로 도입된 나프록센(naproxen)의 량을 자외선/가시광선 분광측정기(UV/vis spectroscopy)로 측정한 곡선이고;
도 5은 실시예 2에서 사용된 각각 50, 75, 100 나노미터의 직경을 갖는 자성 탄소 나노입자안으로 도입된 이부프로펜(ibuprofen)이 생체유사체액에서 조절방출되는 량을 고속 액체 크로마토그래프(high pressure liquid chromatograph)로 측정한 곡선이고;
도 6은 실시예 3에서 사용된 각각 50, 75, 100 나노미터의 직경을 갖는 자성 탄소 나노입자안으로 도입된 나프록센(naproxen)이 생체유사체액에서 조절방출되는 량을 고속 액체 크로마토그래프(high pressure liquid chromatograph)로 측정한 곡선이다.

Claims (8)

  1. 수십에서 수백 나노미터인 자성 탄소 나노입자를 초음파처리 공정을 통해 증류수에서 분산시키는 단계;
    유기물질에 녹인 타겟물질을 유도 상분리 방법을 통해 증류수에 분산된 자성 탄소 나노입자의 기공 안으로 도입시키는 단계;및,
    자성을 이용하여 타겟물질이 도입된 자성 탄소 나노입자들을 회수하는 단계;및,
    회수된 타겟물질 자성 탄소 나노입자 복합체를 생체유사체액에서 조절 방출시키는 단계로 포함하는 것을 특징으로 한 유도 상분리 방법을 이용한 자성 탄소 나노입자의 약물전달체 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 타겟물질이 이부프로펜(ibuprofen), 나프록센(naproxen)인 소염진통제인 것을 특징으로 하는 약물전달체 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 타겟물질이 아목사실린(amoxacilin), 독시사이클린(doxycycline)인 항생제인 것을 특징으로 하는 약물전달체 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 타겟물질이 택솔(taxol), 독소루비신(doxorubicin)인 항암제인 것을 특징으로 하는 약물전달체 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 타겟물질이 인터페론, 인슐린 등인 것을 특징으로 하는 약물전달체 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 자성 탄소 나노입자들의 부가량은 타겟물질의 중량대비 100 에서 1,000 퍼센트인 것을 특징으로 하는 도입 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 조절 방출 온도는 섭씨 20 에서 40도인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조절방출 시간은 1 에서 100시간인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110376100A (zh) * 2019-07-30 2019-10-25 浙江省肿瘤医院 一种固体脂质纳米粒控制释放性能测试系统

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