KR20100037734A - Bioavailable quantum dots as a molecular optical imaging agent and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for preparing quantum dot for biocompatible molecular optical image is provided to enhance circulation time in blood and to reduce side effect by toxicity and accumulation in an organism. CONSTITUTION: A quantum dot for biocompatible molecular image comprises cysteamine and soluble monosaccharide bound on the surface of quantum dot comprising cadmium selenide core and zinc sulfide shell. The soluble monosaccharide is gluconic acid, citric acid, propionic acid, butyric acid, or oleic acid. A method for producing the quantum dot comprises: a first step synthesizing a quantum dot comprising cadmium selenide core and zinc sulfide shell; a step of introducing cysteamine on the surface of the quantum dot to modifying the surface of the quantum dot to hydrophilic; and a step of introducing soluble monosaccharide to the modified quantum dot.

Description

생체적합성 분자광학영상용 양자점 및 이의 제조방법 {Bioavailable quantum dots as a molecular optical imaging agent and preparation method thereof}Bioavailable quantum dots as a molecular optical imaging agent and preparation method

본 발명은 생체적합성 분자광학영상용 양자점 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a quantum dot for biocompatible molecular optical imaging and a method of manufacturing the same.

양자점(quantum dot)은 무기물로 된 발광 반도체 소자의 일종으로, 그 재료는 일반적으로 황화은(Ag2S), 황화카트뮴(CdS), 카드뮴 셀렌(CdSe) 또는 타이타니아(TiO2) 등의 상이한 밴드갭을 갖는 이종 물질의 접합체이고, 크기는 5 내지 15 nm이다. 양자점의 제조 기술은 1990년대 말부터 2000년대 초에 걸쳐서 잘 확립되어 있다. 양자점은, 기존의 덩어리로 된 반도체와는 달리, 그 입자의 크기, 모양 또는 성분에 따라 독특한 다양한 광학적, 전기적 및 자기적 특성을 나타내고, 안정성이 매우 우수한 물질이다. 일반적으로, 이종 물질의 접합체로 된 양자점의 표면에 또 다른 밴드갭을 갖는 이종 물질의 접합체를 코팅시킴으로써 양자 거둠율(quantum yield)을 증폭시키고, 고분자를 이용한 표면 개질에 의하여 친수성을 나타내도록 변형시켜 사용하고 있다.A quantum dot is a kind of light emitting semiconductor device made of inorganic material, and its material is generally different bandgap such as silver sulfide (Ag 2 S), cadmium sulfide (CdS), cadmium selenium (CdSe), or titania (TiO 2). It is a conjugate of heterogeneous materials having a size of 5 to 15 nm. Quantum dot manufacturing techniques are well established from the late 1990s to the early 2000s. Quantum dots, unlike conventional lumped semiconductors, exhibit a variety of unique optical, electrical and magnetic properties depending on the size, shape, or composition of the particles, and are excellent in stability. Generally, by coating a conjugate of a heterogeneous material having another bandgap on the surface of a quantum dot made of a conjugate of a heterogeneous material, the quantum yield is amplified and modified to exhibit hydrophilicity by surface modification using a polymer. I use it.

국내에서는 기계 연구원, 요업기술원, 화학연구원 등에서 나노 크기의 자성입자를 이용, 자기 공명 영상 (magnetic resonance imaging, MRI)등에 이용하려는 연구가 이루어지고 있지만 아직은 초기 단계이고, 집광 다발색단을 이용하여 폴리뉴클레오티드를 검출하려는 시도가 있지만, 광학 영상을 이용하여 양자점을 의료용 조영제제로서 적용하고자 하는 연구는 거의 없는 실정이다. In Korea, researches are being made on magnetic resonance imaging (MRI) by using nano-sized magnetic particles at mechanical research institutes, ceramics research institutes, and chemical research institutes. Although attempts have been made to detect quantum dots, few studies have been attempted to apply quantum dots as medical contrast agents using optical images.

양자점을 생체 분자영상분야에서의 그 응용을 증대시키기 위해서는 합성한 나노 입자의 표면을 생체 적합성을 갖도록 처리해야 하며, 주로 실리카, PEG(polyethyleneglycol), 글루타치온 (glutathione), 시스테아민 (cysteamine), mercaptoscuccinic acid 등을 표면에 도입함으로써 생체 내 분포 뿐 아니라 친수성정도를 변화시키는 연구가 활발하게 진행 중이다. 그러나 이러한 표면의 개질은 생체 내 연구에서 제한적이다. 대부분의 표면 개질된 양자점은 생체 외 연구에서만 의미를 갖고 생체 내 연구에서는 한계점을 가지고 있다. In order to increase the application of quantum dots in the field of biomolecular imaging, the surface of the synthesized nanoparticles should be treated to be biocompatible, mainly silica, polyethyleneglycol (PEG), glutathione, cysteamine, mercaptoscuccinic By introducing acid into the surface, studies are being actively conducted to change the degree of hydrophilicity as well as the distribution in vivo. However, modification of these surfaces is limited in in vivo studies. Most surface modified quantum dots are meaningful only in vitro studies and have limitations in in vivo studies.

또한, 최근에 Cho et al. (Long-term exposure to CdTe quantum dots causes functional impairments in live cells, Langmuir, 23, 1974-1980, 2007)은 여러 가지 표면 개질 물질을 이용하여 친수성 양자점을 제조하여 세포 실험에 사용하였으며, Hoshino et al. (Quantum dots targeted to the assigned organelle in living cells, Microbiol. Immunol. 48, 985-994, 2004)도 카복시 그룹이 도입된 양자점과 아민 그룹이 도입된 양자점을 이용하여 세포 실험에 사용하였다. 아직 생 체 내 실험 결과를 보고한 논문은 발표되지 않고 있다.In addition, Cho et al. (Long-term exposure to CdTe quantum dots causes functional impairments in live cells, Langmuir, 23, 1974-1980, 2007) prepared hydrophilic quantum dots using various surface modifiers and used them in cell experiments, Hoshino et al. (Quantum dots targeted to the assigned organelle in living cells, Microbiol. Immunol. 48, 985-994, 2004) were also used for cell experiments using quantum dots with carboxy groups and quantum dots with amine groups. There are no published articles describing the results of in vivo experiments.

시스테아민 (cysteamine)과 같이 아민 그룹을 가진 물질을 이용한 양자점의 표면 개질은 친수성을 증가시킬 수 있고 항체 등의 표적 리간드를 도입할 수 있으며 약산성의 물에서는 침전 없이 잘 분산되지만, 특정 장기에 축적되어 생체 내 혈액 순환시간은 너무 짧아 생체 내 연구에는 많은 한계점을 가지고 있다. Surface modification of quantum dots using materials with amine groups, such as cysteamine, can increase hydrophilicity, introduce target ligands such as antibodies, and disperse well in precipitates in weakly acidic waters, but accumulate in certain organs. The blood circulation time in vivo is so short that there are many limitations for in vivo studies.

이에 본 발명자는 이러한 문제점을 극복하기 위해서 양자점에 시스테아민을 도입하고 글루콘산 (gluconic acid)을 도입하여 시스테아민에 의해 생체 내 특정 장기에 축적되어 나타나는 독성 문제와 짧은 혈액 순환 시간을 해결할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다. In order to overcome this problem, the present inventors have introduced cysteamine into quantum dots and introduced gluconic acid to solve the toxicity problem and short blood circulation time that accumulate in certain organs in vivo by cysteamine. It has been confirmed that the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 카드뮴 셀레나이드 코어와, 황화 아연 쉘로 이루어진 양자점의 표면에 시스테아민과 수용성 단당류가 결합된 것을 특징으로 하는 생체적합성 분자영상용 양자점을 제공하고자 하는 것이다. An object of the present invention is to provide a quantum dot for biocompatible molecular imaging, characterized in that the cysteamine and a water-soluble monosaccharide are bonded to the surface of the quantum dot consisting of a cadmium selenide core and zinc sulfide shell.

또한, 본 발명의 다른 목적은 카드뮴 셀레나이드 코어와, 황화아연 쉘로 이루어진 양자점의 표면에 시스테아민을 도입하여 양자점의 표면을 친수성으로 개질하고, 상기 친수성으로 표면이 개질된 양자점에 수용성 단당류를 도입하여 제조되는 생체적합성 분자영상용 양자점의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to introduce a cysteamine on the surface of the quantum dot consisting of a cadmium selenide core and a zinc sulfide shell to modify the surface of the quantum dot to be hydrophilic, and to introduce a water-soluble monosaccharide to the surface-modified quantum dot It is to provide a method of manufacturing a quantum dot for biocompatible molecular imaging prepared by.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 카드뮴 셀레나이드 코어와, 황화 아연 쉘로 이루어진 양자점의 표면에 시스테아민과 수용성 단당류가 결합된 것을 특징으로 하는 생체적합성 분자영상용 양자점을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a quantum dot for biocompatible molecular imaging, characterized in that the cysteamine and a water-soluble monosaccharide are bonded to the surface of the quantum dot consisting of a cadmium selenide core and a zinc sulfide shell.

또한, 본 발명은 카드뮴 셀레나이드 코어와, 황화아연 쉘로 이루어진 양자점을 합성하는 제1단계; 상기 합성된 양자점의 표면에 시스테아민을 도입하여 양자점의 표면을 친수성으로 개질하는 제2단계; 및 상기 친수성으로 표면이 개질된 양자점에 수용성 단당류를 도입하는 제3단계;를 포함하여 이루어지는 생체적합성 분자영상용 양자점의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises a first step of synthesizing a quantum dot consisting of a cadmium selenide core and a zinc sulfide shell; Introducing a cysteamine to the surface of the synthesized quantum dots to modify the surface of the quantum dots hydrophilically; And a third step of introducing a water-soluble monosaccharide into the hydrophilic surface-modified quantum dot.

이하, 본 발명을 자세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 제 1견지에 의하면, 본 발명은 카드뮴 셀레나이드 코어와, 황화 아연 쉘로 이루어진 양자점의 표면에 시스테아민과 수용성 단당류가 결합된 것을 특징으로 하는 생체적합성 분자영상용 양자점을 제공한다. 시스테아민 외에 티올기와 아민그룹을 가지는 물질을 상기 양자점의 표면개질에 사용할 수 있다.According to the first aspect of the present invention, the present invention provides a quantum dot for biocompatible molecular imaging, characterized in that cysteamine and a water-soluble monosaccharide are bonded to a surface of a quantum dot made of a cadmium selenide core and a zinc sulfide shell. In addition to cysteamine, a material having a thiol group and an amine group may be used for surface modification of the quantum dots.

본 발명에 있어서, 하기 화학식 1로 나타낸 시스테아민 (cysteamine)과 같이 아민 그룹을 가진 물질을 이용한 양자점의 표면 개질은 친수성을 증가시킬 수 있고 항체 등의 표적 리간드를 도입할 수 있으며 약산성의 물에서는 침전 없이 잘 분산될 수 있다. In the present invention, the surface modification of the quantum dot using a material having an amine group, such as cysteamine represented by the following formula (1) can increase the hydrophilicity, introduce a target ligand such as an antibody, and in weakly acidic water It can be dispersed well without precipitation.

시스테아민 (Cysteamine) Cysteamine

Figure 112008069266315-PAT00001
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또한 본 발명에 있어서, 상기 수용성 단당류는 글루콘산, 시트르산, 프로피온산, 부티르산 및 올레산으로 이루어진 그룹 중에서 선택될 수 있으며, 이러한 수용성 단당류를 친수성 양자점의 표면에 결합시킴으로써 양자점의 크기가 증가하게 되어, 대식세포에 의한 혈액순환 감소시간을 개선시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 하기 화학식을 갖는 글루콘산을 선택하였다. In the present invention, the water-soluble monosaccharide can be selected from the group consisting of gluconic acid, citric acid, propionic acid, butyric acid and oleic acid, the size of the quantum dot is increased by binding the water-soluble monosaccharide to the surface of the hydrophilic quantum dots, macrophages It can improve the blood circulation reduction time by. In one embodiment of the present invention, gluconic acid having the following formula was selected.

글루콘산Gluconic Acid

Figure 112008069266315-PAT00002
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시스테아민이 도입된 양자점은 생체 내에서 주로 폐에 축적되어 강한 독성을 보이나, 이러한 글루콘산을 도입하면 생체 내 분포를 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라 생체 내에서 빠르게 배설되어 축적을 최소화할 수 있어서 양자점의 중금속이 가지고 있는 독성을 최대한 줄일 수 있다. 즉, 글루콘산은 대식세포에 의한 혈액순환시간 감소를 개선하여 쿠퍼세포에 의한 섭취를 감소시켜 혈액순환시간을 증가시키 며, 또한, 너무 과량으로 처리하면 항체 등을 결합시킬 수 없거나 극히 소량 결합되는 문제점이 있을 수 있으므로, 바람직하게는 상기 글루콘산과 상기 친수성 표면개질된 양자점은 1: 1 ~ 30 의 무게비로 결합시킨다.Quantum dots with cysteamine introduced mainly in the lungs are highly toxic in vivo, but the introduction of gluconic acid not only changes the distribution in vivo, but also can be rapidly excreted in vivo to minimize accumulation. The toxicity of heavy metals can be minimized. That is, gluconic acid improves blood circulation time reduction by macrophages, thereby reducing intake by Cooper cells, and increases blood circulation time. Also, when excessively treated, gluconic acid cannot bind antibodies or bind very small amounts. Since there may be a problem, preferably, the gluconic acid and the hydrophilic surface-modified quantum dot are combined at a weight ratio of 1: 1 to 30.

본 발명의 일 실시예에서는, 글루콘산이 결합된 양자점 나노입자에서 혈액 순환시간이 연장되었고 주로 신장을 통해 배출되며, 글루콘산의 양의 증가에 따라 신장으로 통해 배출되는 양이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. In one embodiment of the present invention, the blood circulation time in the gluconic acid-bound quantum dot nanoparticles is extended and is mainly discharged through the kidney, it can be seen that the amount discharged through the kidney increases with the increase in the amount of gluconic acid there was.

또한, 본 발명은 상기 양자점의 표면에 암 세포 표적용 항체 또는 펩타이드가 더 결합된 생체적합성 분자영상용 양자점에 관한 것이다. The present invention also relates to quantum dots for biocompatible molecular imaging in which an antibody or peptide for cancer cell targeting is further bound to the surface of the quantum dots.

본 발명에 따른 상기 분자영상용 양자점은 카드뮴-셀레늄 입자를 고온에서 합성한 후 아연과 황을 이용하여 쉘 부분을 형성시키고, 상기 양자점 표면에 시스테아민을 리간드 교환 방법으로 도입한 후 글루콘산을 결합시키고 암 타겟용 항체를 결합시킬 수 있다. The quantum dot for molecular imaging according to the present invention synthesizes cadmium-selenium particles at a high temperature to form a shell portion using zinc and sulfur, and after introducing cysteamine on the surface of the quantum dot by ligand exchange method, And antibodies for cancer targets can be bound.

따라서, 본 발명의 제 2견지에 의하면, 본 발명은 카드뮴 셀레나이드 코어와, 황화아연 쉘로 이루어진 양자점을 합성하는 제1단계; 상기 합성된 양자점의 표면에 시스테아민을 도입하여 양자점의 표면을 친수성으로 개질하는 제2단계; 및 상기 친수성으로 표면이 개질된 양자점에 수용성 단당류를 도입하는 제3단계;를 포함하여 이루어지는 생체적합성 분자영상용 양자점의 제조방법에 관한 것이다. Therefore, according to the second aspect of the present invention, the present invention comprises a first step of synthesizing a quantum dot consisting of a cadmium selenide core and a zinc sulfide shell; Introducing a cysteamine to the surface of the synthesized quantum dots to modify the surface of the quantum dots hydrophilically; And a third step of introducing a water-soluble monosaccharide into the hydrophilic surface-modified quantum dot.

본 발명에 있어서 상기 제2단계의 시스테아민은 초음파의 처리에 의한 리간드 교환으로 양자점의 표면에 도입할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 양자점 나노입자를 바이알에 넣고, 클로로포름으로 용해한 후 과량의 시스테아민을 포함한 수용액을 첨가한 후, 클로로포름 층이 투명해질때까지 초음파 처리한 다음, 수용액 층을 모아서 미반응 시스테아민을 제거한 후 동결건조함으로써 시스테아민으로 표면 개질된 친수성 양자점을 얻었다. In the present invention, the cysteamine of the second step may be introduced to the surface of the quantum dot by ligand exchange by ultrasonic treatment. In one embodiment of the present invention, the quantum dot nanoparticles are placed in a vial, dissolved in chloroform, an aqueous solution containing an excess of cysteamine is added, sonicated until the chloroform layer becomes transparent, and then the aqueous layer is collected. The reaction cysteamine was removed and then lyophilized to obtain a hydrophilic quantum dot surface-modified with cysteamine.

또한, 본 발명에 있어서 상기 제 3 단계에서 도입되는 수용성 단당류는 글루콘산, 시트르산, 프로피온산, 부티르산 및 올레산으로 이루어진 그룹 중에서 선택될 수 있다. 바람직하게는 글루콘산을 선택할 수 있다. 이러한 글루콘산은 대식세포에 의한 혈액순환시간 감소를 개선하여 쿠퍼세포에 의한 섭취를 감소시켜 혈액순환시간을 증가시키며, 너무 과량으로 처리하면 항체 등을 결합시킬 수 없거나 극히 소량 결합되는 문제점이 있을 수 있으므로, 바람직하게는 상기 글루콘산과 상기 친수성 표면개질된 양자점은 1: 1 ~ 30 의 무게비로 결합시킨다.In the present invention, the water-soluble monosaccharide introduced in the third step may be selected from the group consisting of gluconic acid, citric acid, propionic acid, butyric acid and oleic acid. Preferably, gluconic acid can be selected. Such gluconic acid improves blood circulation time reduction by macrophages, thereby reducing blood intake by Cooper cells, and increases blood circulation time. If too much, the gluconic acid may not be able to bind antibodies or very small amounts. Therefore, preferably the gluconic acid and the hydrophilic surface-modified quantum dots are combined in a weight ratio of 1: 1 to 30.

또한, 본 발명은, 상기 글루콘산이 결합된 친수성 양자점의 표면에 암세포 표적용 항체 또는 펩타이드를 결합시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 생체적합성 분자영상용 양자점의 제조방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a method for producing a biocompatible molecular imaging quantum dot, characterized in that it further comprises the step of binding the antibody or peptide for cancer cell target to the surface of the hydrophilic quantum dot Gluconic acid bound.

본 발명의 일 실시예에서는, 두가지 기능적 그룹을 가진 sulfosuccinimidyl 6-[3'(2-pyridyldithio)-propionamido] (SPDP)를 이용하여, 글루콘산이 결합된 시스테아민-양자점 나노입자가 분산된 SPDP용 완충용액에, SPDP를 DMSO에 용해하여 첨가한 후 6시간 동안 반응시키고, 세척한 다음 항체를 첨가하여 12시간 동안 반응시킴으로써 항체를 결합시켰다. In one embodiment of the present invention, by using sulfosuccinimidyl 6- [3 '(2-pyridyldithio) -propionamido] (SPDP) having two functional groups, SPDP in which cysteamine-quantum dot nanoparticles to which gluconic acid is bound is dispersed To the buffer solution, SPDP was dissolved in DMSO, added, and then reacted for 6 hours, washed, and then reacted for 12 hours by adding the antibody to bind the antibody.

본 발명에 의해 제조된 양자점은 시스테아민이 도입되어 물에 잘 분산되고 타겟 리간드를 도입할 수 있는 기능적 사이트를 가지고 있으며, 글루콘산이 도입되어 수용성과 혈액 내 순환시간을 증가시켰으며 생체 내 축적을 감소시키고 생체 외로 배출되는 장점을 가지고 있다. 또한 특정 장기나 세포를 타겟할 수 있는 리간드를 결합시켜 생체 내 분자영상용 형광 프로브로 응용이 가능하다. The quantum dot produced by the present invention has a functional site where cysteamine is introduced, well dispersed in water, and a target ligand can be introduced, and gluconic acid is introduced to increase water solubility and circulation time in the blood, and to accumulate in vivo. It has the advantage of reducing and discharged in vitro. In addition, it can be applied as a fluorescent probe for molecular imaging in vivo by binding a ligand that can target a specific organ or cell.

이하, 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명이 이에 한정하는 것은 아니다. Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to this.

<실시예 1> 생체적합성 분자영상용 양자점 제조방법Example 1 Preparation Method of Quantum Dot for Biocompatible Molecular Imaging

단계 1. 유기형광물질을 이용한 양자점의 합성 단계Step 1. Synthesis step of quantum dots using organic fluorescent material

1.6 g TOPO와 0.8 g HDA를 삼구 둥근 플라스크에 넣고 질소로 퍼지하면서 280℃까지 가열한 후 22 mg의 카드뮴아세테이트와 32 mg 셀레늄이 용해된 TOP 용액을 빠르게 첨가한다. 정해진 반응시간 후에 톨루엔을 첨가하여 반응을 멈춘 후 톨루엔으로 희석하고 메탄올을 이용하여 침전시킨 후 원심분리와 진공건조를 통해 양자점 나노입자를 얻는다.  Add 1.6 g TOPO and 0.8 g HDA to a three-necked round flask, purge with nitrogen, heat to 280 ° C, and quickly add a TOP solution of 22 mg of cadmium acetate and 32 mg of selenium. After a predetermined reaction time, toluene was added to stop the reaction, diluted with toluene, precipitated using methanol, and the quantum dot nanoparticles were obtained by centrifugation and vacuum drying.

단계 2. 시스테아민의 도입Step 2. Introduction of Cysteamine

상기 단계 1에서 제조된 양자점 나노입자에 시스테아민을 도입하기 위해 양 자점 나노입자 50 mg을 20 ml 바이알에 넣고, 클로로포름으로 용해한 후 과량의 시스테아민을 포함한 수용액을 첨가한다. 클로로포름 층이 투명해질때까지 초음파 처리한 후 수용액 층을 모아서 미반응 시스테아민을 제거한 후 동결건조하여 시스테아민이 코팅된 친수성 양자점 나노입자를 얻는다. To introduce cysteamine into the quantum dot nanoparticles prepared in step 1, 50 mg of quantum dot nanoparticles are placed in a 20 ml vial, dissolved with chloroform, and an aqueous solution containing excess cysteamine is added. After sonication until the chloroform layer becomes transparent, the aqueous layer is collected to remove unreacted cysteamine, and lyophilized to obtain hydrophilic quantum dot nanoparticles coated with cysteamine.

단계 3. 글루콘산의 도입Step 3. Introduction of Gluconic Acid

상기 단계 2에서 시스테아민이 코팅된 양자점 나노입자 1 mg을 MES buffer (pH 5.8) 용액에 용해한 후 글루콘산을 1 mg -30 mg 첨가한다. 1-에틸-3-(3-디메틸아미노)-프로필)(1-ethyl-3-(3-(dimethylamino)- propyl, EDC), N-하드록시숙신이미드(N-Hydroxysuccinimide, NHS)를 첨가하여 24시간 이상 반응시킨 후, 세척한다. In step 2, 1 mg of cysteamine-coated quantum dot nanoparticles are dissolved in MES buffer (pH 5.8) solution, and then 1 mg -30 mg of gluconic acid is added. 1-ethyl-3- (3-dimethylamino) -propyl) (1-ethyl-3- (3- (dimethylamino) -propyl, EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS) are added After the reaction for 24 hours or more, it is washed.

단계 4. 암 표적을 위한 항체 도입Step 4. Introduction of Antibodies for Cancer Targets

상기 단계 3에서 합성된 양자점 나노입자에 항체를 도입하기 위해 먼저 sulfosuccinimidyl 6-[3'(2-pyridyldithio)-propionamido] (SPDP)를 이용하여 항체를 결합시켰다. 양자점 나노입자가 분산된 SPDP용 PBS 완충용액에 SPDP를 DMSO에 용해하여 첨가한 후 6시간 동안 반응시키고, 세척한 다음 항체 500 μg을 첨가하여 12시간 동안 반응시켰다. 세척한 다음 냉장고에 보관하여 다음 실험에 사용하였다. In order to introduce the antibody into the quantum dot nanoparticles synthesized in step 3, the antibody was first bound using sulfosuccinimidyl 6- [3 '(2-pyridyldithio) -propionamido] (SPDP). After SPDP was dissolved in DMSO and added to PBS buffer solution for SPDP in which quantum dot nanoparticles were dispersed, it was reacted for 6 hours, washed, and then reacted for 12 hours by adding 500 μg of antibody. After washing, stored in the refrigerator was used for the next experiment.

<실시예 2> 생체적합성 분자영상용 양자점 분석 및 동물영상Example 2 Quantum Dot Analysis and Animal Image for Biocompatible Molecular Imaging

2-1. 투과전자현미경 2-1. Transmission electron microscope

상기 단계 1에서 제조된 양자점 나노입자를 투과전자현미경(TEM, Transmittane electron microscopy, H-7650, Hitachi-Ltd, JAPAN)으로 분석하여 도 2에 나타내었다. The quantum dot nanoparticles prepared in step 1 were analyzed by a transmission electron microscope (TEM, Transmittane electron microscopy, H-7650, Hitachi-Ltd, JAPAN) and are shown in FIG. 2.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제조된 양자점 나노입자는 평균 3-5 nm의 직경을 갖고 있을 뿐만 아니라 그 분포가 균일한 것을 확인하였다.As shown in FIG. 2, the prepared quantum dot nanoparticles not only have a diameter of 3-5 nm, but also have a uniform distribution.

2-2. 광학영상 획득2-2. Optical image acquisition

실시 예에서 합성한 시스테아민이 코팅된 양자점 나노입자와 글루콘산을 포함한 시스테아민이 코팅된 양자점 나노입자로부터 나오는 광학신호를 IVIS를 통해 얻은 결과를 도면 3에 나타내었다. 합성한 양자점을 각각 마우스에 주사한 후 광학영상을 획득하였다. 합성한 산화철 나노입자를 마우스 꼬리 정맥에 주사한 후 영상을 획득한 후 장기를 적출하여 광학영상을 획득하였다. 3 shows the results obtained through the IVIS optical signals from cysteamine-coated quantum dot nanoparticles synthesized in Example and cysteamine-coated quantum dot nanoparticles including gluconic acid. Each of the synthesized quantum dots was injected into the mouse and an optical image was obtained. Synthetic iron oxide nanoparticles were injected into the mouse tail vein, and images were taken. Organs were extracted and optical images were obtained.

도 4에 나타낸 바와 같이, 시스테아민이 코팅된 양자점 나노입자는 주로 폐에 분포되어 마우스가 주사 후 5분 안에 사망하였으며, 글루콘산을 포함한 양자점 나노입자는 주로 혈액 순환시간이 연장되었고 주로 신장을 통해 배출되는 것을 알 수 있다. 또한 글루콘산의 양의 증가에 따라 신장으로 통해 배출되는 양이 증가하는 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 4, cysteamine-coated quantum dot nanoparticles were distributed mainly in the lungs, and mice died within 5 minutes after injection, and quantum dot nanoparticles including gluconic acid mainly prolonged blood circulation and mainly through the kidneys. It can be seen that the discharge. In addition, it can be seen that the amount released through the kidney increases with increasing amount of gluconic acid.

상술한 바와 같이 본 발명은, 양자점에 시스테아민을 도입하고 글루콘산 (gluconic acid)을 도입하여 시스테아민에 의해 생체 내 특정 장기에 축적되어 나타나는 독성 문제와 짧은 혈액 순환 시간을 해결하여 생체 내 분자영상용으로 사용될 수 있으며, 암 타겟용 항체 또는 펩타이드를 결합시킴으로써 암을 효과적으로 진단하는데에도 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the present invention, by introducing a cysteamine in quantum dots and gluconic acid (gluconic acid) to solve the toxicity problem and short blood circulation time accumulated in certain organs in vivo by the cysteamine in vivo It may be used for molecular imaging, and may be useful for effectively diagnosing cancer by binding an antibody or peptide for cancer targeting.

도 1a는 본 발명의 일 실시형태의 제조방법 과정을 나타낸 개략도이고;1A is a schematic diagram showing a manufacturing process of an embodiment of the present invention;

도 1b는 글루콘산으로 코팅된 시스테아민 양자점을 나타낸 것이다. 1B shows cysteamine quantum dots coated with gluconic acid.

도 2는 본 발명의 양자점 나노입자의 투과전자현미경(TEM)사진이다.2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the quantum dot nanoparticles of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시형태의 시스테아민이 코팅된 양자점 나노입자와 글루콘산-시스테아민-양자점 나노입자의 IVIS 광학영상이다. 3 is an IVIS 'optical image of cysteamine-coated quantum dot nanoparticles and gluconic acid-cysteamine-quantum dot nanoparticles according to one embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시형태의 시스테아민이 코팅된 양자점 나노입자 (a)와 글루콘산-시스테아민-양자점 나노입자(b-d)를 마우스에 정맥주사여 얻은 ex-vivo IVIS 광학영상으로 (b)는 글루콘산 10 mg, (c)는 글루콘산 20 mg, (d)는 글루콘산 30 mg 처리하여 합성한 양자점;을 나타낸 것이다. 4 is an ex-vivo IVIS® optical image obtained by intravenously injecting cysteamine-coated quantum dot nanoparticles (a) and gluconic acid-cysteamine-quantum dot nanoparticles (bd) of an embodiment of the present invention into mice ( b) is 10 mg of gluconic acid, (c) is 20 mg of gluconic acid, and (d) is a quantum dot synthesized by treating 30 mg of gluconic acid;

Claims (7)

카드뮴 셀레나이드 코어와, 황화 아연 쉘로 이루어진 양자점의 표면에 시스테아민과 수용성 단당류가 결합된 것을 특징으로 하는 생체적합성 분자영상용 양자점. A quantum dot for biocompatible molecular imaging, characterized in that cysteamine and a water-soluble monosaccharide are bonded to a surface of a quantum dot made of a cadmium selenide core and a zinc sulfide shell. 제 1 항에 있어서, 상기 수용성 단당류는 글루콘산, 시트르산, 프로피온산, 부티르산 및 올레산으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생체적합성 분자영상용 양자점.The quantum dot of claim 1, wherein the water-soluble monosaccharide is selected from the group consisting of gluconic acid, citric acid, propionic acid, butyric acid and oleic acid. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 양자점의 표면에 암 세포 표적용 항체 또는 펩타이드가 더 결합된 것을 특징으로 하는 생체적합성 분자영상용 양자점.The quantum dot for biocompatible molecular imaging according to claim 1 or 2, wherein an antibody or peptide for cancer cell targeting is further bound to the surface of the quantum dot. 카드뮴 셀레나이드 코어와, 황화아연 쉘로 이루어진 양자점을 합성하는 제1단계; A first step of synthesizing a quantum dot composed of a cadmium selenide core and a zinc sulfide shell; 상기 합성된 양자점의 표면에 시스테아민을 도입하여 양자점의 표면을 친수성으로 개질하는 제2단계; 및 Introducing a cysteamine to the surface of the synthesized quantum dots to modify the surface of the quantum dots hydrophilically; And 상기 친수성으로 표면이 개질된 양자점에 수용성 단당류를 도입하는 제3단계;를 포함하여 이루어지는 생체적합성 분자영상용 양자점의 제조방법.And a third step of introducing a water-soluble monosaccharide into the hydrophilic surface-modified quantum dot. 제 4 항에 있어서, 상기 제 3 단계에서 도입되는 수용성 단당류는 글루콘산, 시트르산, 프로피온산, 부티르산 및 올레산으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생체적합성 분자영상용 양자점의 제조방법.The method of claim 4, wherein the water-soluble monosaccharide introduced in the third step is selected from the group consisting of gluconic acid, citric acid, propionic acid, butyric acid and oleic acid. 제 5 항에 있어서, 상기 제 3 단계에서 도입되는 글루콘산은 친수성으로 표면 개질된 양자점의 1 내지 30배 (w/w)인 것을 특징으로 하는 생체적합성 분자영상용 양자점의 제조방법.6. The method of claim 5, wherein the gluconic acid introduced in the third step is 1 to 30 times (w / w) of hydrophilic surface-modified quantum dots. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3단계를 거친 양자점의 표면에 암세포 표적용 항체 또는 펩타이드를 결합시키는 제4단계를 더 포함함을 특징으로 하는 생체적합성 분자영상용 양자점의 제조방법.The quantum dot according to any one of claims 4 to 6, further comprising a fourth step of binding an antibody or peptide for cancer cell targeting to the surface of the quantum dot after the third step. Manufacturing method.
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