KR20110059369A - 양이온성 양친매 고분자를 이용한 양이온성 자성 나노복합체 제조 - Google Patents

양이온성 양친매 고분자를 이용한 양이온성 자성 나노복합체 제조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자성 나노입자 및 상기 자성 나노입자를 둘러싸고 있는 양이온성 고분자층을 포함하는 양이온성 자성 나노 복합체, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 조영제 조성물을 제공한다. 본 발명의 양이온성 자성 나노복합체는 세포 생존에 영향을 미치지 않고, 세포 내에 높은 라벨링 효율을 보이며, 세포내에서도 자기공명영상으로 조성효과를 보인다. 따라서, 본 발명의 양이온성 자성 나노복합체는 조영제, 진단제 또는 약학 제제 등의 다양한 용도로 사용될 수 있다.
자성 나노입자, 양친매성 고분자, 양이온성 고분자, 조영제

Description

양이온성 양친매 고분자를 이용한 양이온성 자성 나노복합체 제조{Synthesis of cationic magnetic nano-complexs using cationic amphiphilic polymers}
본 발명은 자성 나노입자 및 상기 자성 나노입자를 둘러싸고 있는 양이온성 고분자층을 포함하는 양이온성 자성 나노 복합체, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 조영제 조성물에 관한 것이다.
나노-바이오 분야에서 자성 나노입자들은 생체 물질의 분리, 자기공명 영상 진단 프로브, 거대자기저항센서를 포함한 바이오 센서, 마이크로 유체계 센서, 약물/유전자 전달, 및 자성 고온치료 등의 넓은 응용범위에 걸쳐 사용되고 있다.
구체적으로 자성 나노입자는 분자 자기공명영상의 진단 프로브 (조영제)로 사용될 수 있다. 자성 나노입자는 나노 입자 주변 물 분자의 수소원자의 스핀-스핀 이완시간을 단축시켜 자기공명영상 신호를 증폭시키는 효과를 나타내 지금까지 공명 영상 진단에 널리 사용되고 있다.
또한 자성 나노 입자는 거대 자기-저항 바이오센서 (Giant magnetic resistance (GMR) sensor) 의 프로브 물질로 작용할 수 있다. 자성 나노 입자가 거대자기저항 바이오 센서 표면에 패턴되어 있는 생체 분자를 감지하여 결합하면, 자성 입자에 의해 거대자기저항 센서의 전류 신호가 변하게 되고 이를 이용하면 생체분자를 선택적으로 검출할 수 있다. (US 6,452,763 B1; US 6,940,277 B2; US 6,944,939 B2; US 2003/0133232 A1).
또한 자성 나노 입자는 생체 분자의 분리에도 응용될 수 있다. 예를 들면, 특정한 생체 마커를 발현하는 세포와 다른 여러 가지 세포들이 섞여 있을 때, 자성 나노 입자가 특정한 생체 마커와 선택적으로 결합하게 한 후, 외부에서 자기장을 걸어주면 자기장 방향으로 원하는 세포만 분리할 수 있다 (Whitehead et al. US patent 4,554,088,US 5,665,582, US 5,508,164, US 2005/0215687 A1 ). 또한 세포의 분리 뿐만 아니라, 단백질, 항원, 펩타이드, DNA, RNA, 및 바이러스 등 다양한 생체 분자의 분리에 응용될 수 있다. 또한 자성 나노 입자는 자성 마이크로 유체 센서에 응용되어 생체 분자를 분리 및 검출할 수 있다. 칩 위에 매우 작은 채널을 만들어 그 안에 자성 나노입자를 흘려줌으로써 마이크로 단위의 유체계에서 검출과 분리가 가능하다.
한편, 자성 나노입자는 약물 또는 유전자의 전달을 통한 생체 치료에도 사용될 수 있다. 자성 나노 입자에 화학적인 결합 또는 흡착을 통해 약물 또는 유전자를 싣고 외부 자기장을 이용하여 원하는 위치로 이동시켜 원하는 특정부위에 약물 및 유전자를 방출할 수 있게 하여 선택적인 치료효과를 가져올 수 있게 한다 (US 6,855,749).
자성 나노입자의 생체 치료로의 응용의 또 하나의 예로서, 자성 스핀 에너지를 이용한 고온 치료를 들 수 있다 (US 6,530,944 B2, US 5,411,730). 자성 나노 입자는 외부에서 라디오주파수의 교류전류를 흘려주면 스핀 플립핑 (flipping) 과정을 통해 열을 방출하게 된다. 이때 나노 입자 주변의 온도가 40 oC 이상이 되면 세포가 높은 열에 의해 죽게 되어 질병 세포를 선택적으로 사멸 시킬 수 있다.
자성 나노입자들이 전술한 용도에 이용되기 위해서는 자기적 성질이 우수하고, 생체 내 즉 수용성 환경에서 안정적으로 운반 및 분산되어야 하며, 생체 활성 물질과 쉽게 결합할 수 있어야 한다. 이러한 조건을 만족시키기 위하여 현재까지 다양한 기술들이 개발되어져 왔다.
미국특허공보 US 6,274,121호는 산화철과 같은 금속을 포함한 상자기성 나노입자에 관한 것으로 상기 나노입자의 표면에 조직 특이적인 결합 물질, 진단 또는 약제학적으로 활성인 물질과 커플링(coupling)될 수 있는 결합 자리를 포함하는 무기 물질을 부착한 나노입자를 개시하고 있다.
미국특허공보 US 6,638,494호는 산화철과 같은 금속을 포함한 상자기성 나노입자에 관한 것으로 상기 나노입자의 표면에 특정한 카르복실산을 부착하여 중력 또는 자기장에서 나노입자가 응집 및 침전되는 것을 방지하는 방법을 개시하고 있다. 상기 특정한 카르복실산으로는 말레산, 타르타르산, 글루카르산과 같은 지방족 디카르복실산 또는 시트르산, 시클로헥산, 트리카르복실산과 같은 지방족 폴리디카르복실산이 이용되었다.
미국특허공개공보 US 2004/58457호는 단층(monolayer)으로 둘러싸인 기능성 나노입자에 관한 것으로 상기 단층에는 이기능성(bifunctional) 펩타이드가 부착되며 상기 펩타이드에는 DNA 및 RNA를 포함한 다양한 생폴리머(biopolymer)가 결합될 수 있다.
영국특허공보 GB 223,127호는 단백질 주형 내 자기 나노 입자 형성 스텝을 포함한 자기 나노 입자 성분 제조 방법에 관한 것으로 아포페리틴에 자성 나노 입자를 캡슐화 하는 방법에 대해 기술하였다.
미국특허공보 US 2003/190,471호는 이중미셀 (bi-micellear vesicle)안에서 망간 아연 산화물로 나노 입자를 형성시키는 방법에 관한 것으로써 형성된 자성 나노 입자의 열처리 과정을 통해 향상된 성질을 나타내는 나노 입자의 형성에 대해 기술하였다.
미국특허공보 US 2005/130,167는 16-머캅토헥사데카노산(16-mercaptohexadecanoic acid)으로 둘러싸인 수용성 자성 나노 입자의 합성과 합성된 자성 나노 입자에 상 전이제(transfection agent)인 TAT 펩티드(peptide)를 이용하여 세포내 자기적 라벨링(intracellular magnetic labeling)으로 실험 쥐 내의 바이러스 및 mRNA 검출에 관하여 기술하였다.
대한민국특허출원 제 10-1998-0705262호는 녹말 코팅과 임의의 폴리알킬렌 옥사이드 코팅을 구비한 초상자성 철 산화물 코어 입자를 포함하는 입자와 이를 포함하는 MRI 조영제를 개시하고 있다.
그러나 상기 방법들로 제조된 수용성 나노입자는 다음과 같은 단점을 갖고 있다. 즉, 전술한 문헌들에서 개시된 나노 입자는 주로 수용액에서 합성하는데 이러한 경우 나노입자의 크기 조절이 어렵고 합성된 나노입자는 불균일한 크기 분포도를 나타낸다. 또한, 저온에서 합성되기 때문에 나노입자의 결정성이 낮으며, 비화학양론적 화합물(non-stoichiometric compound)이 형성되는 경향이 있다. 따라서 상기 방법들로 제조된 나노입자는 수용액에서 콜로이드 안정성이 떨어져 생체 응용 시 뭉침 및 큰 비선택성 결합 등을 나타내는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 수용액에서 안정하고, 우수한 자기적 성질을 나타내며, 세포 라벨링 효과가 뛰어나고, 세포독성이 없는, 양이온성 나노복합체 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 자성 나노복합체 및 영상학적으로 허용 가능한 담체를 포함하는 조영제 조성물을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 자성 나노입자 및 상기 자성 나노입자를 둘러싸고 있는 양이온성 고분자층을 포함하는 자성 나노복합체를 제공한다. 도 1은 본 발명에 따른 양이온성 양친매 고분자 및 이를 이용한 양이온성 자성 나노복합체의 제조방법을 예시적으로 도시한 모식도이다.
상기 양이온성 고분자는 하기 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112009073334014-PAT00001
상기 식에서,
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로
Figure 112009073334014-PAT00002
또는
Figure 112009073334014-PAT00003
이고,
여기에서, R4는 N 또는
Figure 112009073334014-PAT00004
이며,
A는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 C1-6알킬렌, 또는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 R5-N-R6-N-R7이고, 상기 R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 C1-4알킬렌이며,
n은 1 내지 52의 정수이고,
L은 링커를 나타나며,
m은 10 내지 20의 정수이고,
x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
x+y+z+w=20 이다.
다른 구체예에서,
상기 R1, R2 및 R3는
Figure 112009073334014-PAT00005
이고,
여기에서, R4는 N 또는
Figure 112009073334014-PAT00006
이며,
A는 아미노로 치환되거나 비치환된 C1-4알킬렌, 또는 비치환된 R5-N-R6-N-R7이고, 상기 R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 C1-4알킬렌이며,
L은
Figure 112009073334014-PAT00007
인 링커를 나타나며,
m은 12 내지 18의 정수이고,
x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
x+y+z+w=20 일 수 있다.
또 다른 구체예에서,
상기 R1, R2 및 R3는
Figure 112009073334014-PAT00008
,
Figure 112009073334014-PAT00009
,
Figure 112009073334014-PAT00010
,
또는
Figure 112009073334014-PAT00011
이고,
L은
Figure 112009073334014-PAT00012
인 링커를 나타나며,
m은 15이고,
x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
x+y+z+w=20 일 수 있다.
본 발명에 따르면, 자성 나노복합체의 제조에 양이온성을 지닌 양친매 고분자층을 이용함으로써 유기용매 상의 자성 나노입자를 수용상에 안정하게 분산시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자성 나노복합체의 표면이 양이온성을 띔에 따라 세포의 음이온성 세포막과의 정전기적 인력으로 인해 높은 세포 친화도를 나타내게 된다. 하기 실시예를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자층을 포함하는 본 발명의 양이온성 자성 나노복합체는 세포 독성이 낮아 세포 생존에 영향을 미치지 않고, 세포 내에 높은 라벨링 효율을 보이며, 고민감도 조영 효과를 나타낸다. 종래에 양이온성 고분자층을 포함하던 자성 나노입자 복합체에서 사용되어 온 양이온성 고분자는 높은 양이온성을 지녀 음이온성인 세포막과의 강한 전기적 결합으로 인해 세포막이 유지되지 못하여 세포 독성을 나타내어 상용화될 수 없었다. 반면, 본 발명에 사용된 양이온성 양친매 고분자는 종래의 양이온성 고분자에 비하여 양이온성을 나타내는 아민기를 적게 포함하도록 설계되어 세포에 대한 독성을 나타내지 않을 뿐 아니라 고민감도의 조영효과를 나타내므로 안전하면서도 조영 효과가 우수한 조영제로서 상용화될 수 있다.본 발명에 따른 자성 나노복합체의 “자성 나노입자(nanoparticles)”는 자성을 가지고, 직경이 1nm 내지 1000nm, 바람직하게는 2nm 내지 100nm인 입자라면 제한 없이 사용될 수 있다. 한 구체예에서, 자성 나노입자는 금속 물질(metal material), 자성 물질(magnetic material), 또는 자성 합금(magnetic alloy)일 수 있다. 한편, 상기 양이온성 자성 나노복합체의 직경은 10nm 내지 200nm일 수 있다. 자성 나노입자에 고분자를 코팅하는 점, 그리고 생체 면역 시스템을 고려하면 양이온성 자성 나노복합체는 상기 범위인 것이 바람직하다.
상기 금속 물질은 특별히 제한되지는 않으나 Pt, Pd, Ag, Cu 및 Au로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 자성 물질 역시 특별히 제한되지는 않으나, Co, Mn, Fe, Ni, Gd, Mo, MM'2O4, 및 MpOq (M 및 M'은 각각 독립적으로 Co, Fe, Ni, Mn, Zn, Gd, 또는 Cr을 나타내고, p 및 q는 각각 식 “0 < p ≤3” 및 “0 < q ≤5”을 만족한다.)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
또한 상기 자성 합금 역시 특별히 제한되지는 않으나, CoCu, CoPt, FePt, CoSm, NiFe 및 NiFeCo로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 자성 나노입자는 유기성 표면안정제(surface stabilizer)와 결합될 수 있다. 유기성 표면 안정제는 본 발명의 나노입자의 상태와 크기를 안정화시킬 수 있는 유기 기능성 분자를 의미한다. 여기서 상기 유기성 표면안정제와 금속, 자성 물질, 또는 자성 합금의 결합은 금속, 자성 물질, 또는 자성 합금의 전구물질에 유기성 표면 안정제가 배위하여 착화합물 형성하여 이루어진다. 상기 유기성 표면 안정제는 자성 나노입자와 양이온성 양친매 고분자와의 결합을 안정화시키는 역할을 할 수 있다. 유기성 표면안정제의 대표적인 예로는 계면활성제를 들 수 있다. 상기 계면활성제로는 예를 들어, 알킬 트라이메틸암모늄 할라이드(alkyl trimethylammonium halide)를 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, 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, 이에 제한되는 것은 아니다. 특히, 나노입자의 안정화 및 균일한 크기 분포를 고려할 때, 포화 또는 불포화 지방산 및/또는 알킬아민을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 자성 나노입자는 양이온성 양친매 고분자층에 의해 둘러싸여 있다. 상기 양이온성 양친매 고분자층은 균일한 입자를 생성하기 위하여 필요에 따라 유기성 표면안정제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 유기성 표면안정제는 폴리비닐알콜, 플루오닉 계열 고분자, 폴리에틸렌 글리콜 에테르 계열 고분자, 폴리옥시에틸렌소비탄 모놀리에이트(monooleate) 계열 고분자, 옥틸페닐-폴리에틸렌 글리콜, 노일(nonyl)페닐-폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 도데실 에테르, 또는 폴리에틸렌 글리콜 t-옥틸페닐 에테르와 같은 고분자 계열 계면활성제; 소디움 도데실 설페이트와 같은 소디움 알킬 설페이트; 소디움 촐레이트(cholate) 하이드레 이트;N,N-비스[3-(D-글루코나미도)프로필]데옥시촐아마이드(deoxycholamide) 또는 N,N-비스[3-(D-글루코나미도)프로필]촐아마이드(cholamide)와 같은 아마이드; 사이클로헥실메틸 베타-D-말토사이드(maltoside), 2-사이클로헥실메틸 베타-D-말토사이드(maltoside), 5-사이클로헥실펜틸 베타-D-말토사이드(maltoside), 6-싸이클로헥실펜틸 베타-D-말토사이드(maltoside), 데실-베타-D-말토사이드(maltoside), 라우릴-베타-D-말토사이드(maltoside), 세틸-베타-D-말토사이드(maltoside), 또는 언데실-베타-D-말토사이드(maltoside)와 같은 말토사이드(maltoside); 데실-베타-D-1-티오말토피라노사이드(maltopyranoside), 옥틸 베타-D-글루코피라노사이드(pyranoside), 또는 데실-베타-D-1-티오글루코피라노사이드(pyranoside), 옥틸 베타-D-1-티오글루코피라노사이드(pyranoside)와 같은 피라노사이드(pyranoside), 옥틸 글루코사이드; 디기토닌; 다이메틸데실포스파젠 옥사이드; 및 N-옥타노일-N-메틸글루카민, N-노나노일-N-메틸글루카민, 또는 N-도카노일-N-메틸글루카민과 같은 글루카민으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 양이온성 자성 나노복합체의 제조시 에멀젼 방법 또는 서스펜션 방법에 의해 상기 자성 나노입자의 표면에 양이온성 고분자를 결합시킬 수 있다. 여기서 이온성 양친매 고분자를 자성 나노입자에 결합하게 하는 방법은 치환 방법(substitution method) 및 부가 방법(addition method)이 있으며, 이 중 부가 방법에 의한 것이 바람직하다. 즉, 이온성 양친매 고분자는 수소결합, 반데르발스력, 및 극성 인력 등의 물리적 결합에 의하여 나노입자의 표면과 결합하는 것이 바람직하다. 상기 이온성 양친매 고분자는 메트릭스 내에 나노입자를 분포시키 거나, 나노입자의 표면과 결합하는 역할을 할 뿐만 아니라, 필요에 따라서 양친매 고분자 영역의 매트릭스 내에 약물을 물리적으로 봉입하거나, 그 일 말단에 약물을 화학적으로 결합시킬 수 있다.
따라서 본 발명은 또한 양이온성 고분자층에 약제학적 활성성분이 결합 또는 봉입되어 있는 자성 나노복합체를 제공한다.
상기 약제학적 활성성분은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 항암제, 항생제, 호르몬, 호르몬길항제, 인터루킨, 인터페론, 성장 인자, 종양 괴사 인자, 엔도톡신, 림포톡시, 유로키나제, 스트렙토키나제, 조직 플라스미노겐 활성제, 프로테아제 저해제, 알킬포스포콜린, 방사선 동위원소로 표지된 성분, 심혈관계 약물, 위장관계 약물 및 신경계 약물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명은 또한,
A) 자성 나노입자를 용매에서 합성하는 단계; 및
B) 상기 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자를 상기 자성 나노입자의 표면에 부가하여 양이온성 자성 나노복합체를 형성하는 단계
를 포함하는 자성 나노복합체의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명에 따른 양이온성 자성 나노복합체의 제조방법의 각 단계를 보다 상세히 설명한다.
상기 자성 나노입자를 용매에서 합성하는 단계 A)는 자성 나노입자 전구체와 유기성 표면안정제를 반응시키는 단계로서,
용매의 존재 하에 자성 나노입자 전구체와 유기성 표면안정제를 반응시키는 단계; 및
상기 반응물을 열분해하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 단계 a)는 표면 안정제가 포함된 용매에 나노입자 전구체를 투입하여 나노입자 표면에 표면 안정제를 배위시키는 단계이다.
상기 단계 a)에서 사용되는 자성 나노입자 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 금속화합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로 아이언펜타카르보닐 (iron pentacarbonyl, Fe(CO)5), 페로센(ferrocene), 또는 망간카르보닐(Mn2(CO)10) 등의 금속 카르보닐계열의 화합물; 또는 철 아세틸아세토네이트 (Fe(acac)3) 등의 금속 아세틸아세토네이트 계열의 화합물등의 다양한 유기금속화합물들을 사용할 수 있다. 또한 자성 나노입자 전구체로는 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 금속의 전구체의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 a) 단계에서 사용 가능한 용매는 나노입자 표면에 유기성 표면 안정제가 배위된 착화합물의 열분해 온도보다 높은 끓는점을 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, 자성 나노입자의 전구체 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 나노입자 표면에 유기성 표면 안정제가 배위된 착화합물을 열분해하여 나노입자를 성장시키는 단계이다. 이 때 반응조건에 따라 균일한 크기 및 형상의 금속 나노입자를 형성할 수 있으며, 열분해 온도역시 자성 나노입자의 전구체 및 표면 안정제의 종류에 따라 적절히 조절할 수 있다. 바람직하게는 약 50~500℃에 반응시키는 것이 적절하다. 상기 b) 단계에서 제조된 나노입자는 공지의 수단을 통하여 분리 및 정제할 수 있다.
본 발명에 따른 자성 나노복합체의 제조방법의 단계 B)는 상기 나노입자 표면에 부가하여 상기 양이온성 양친매 고분자와 나노입자를 결합시키는 단계로서, 상술한 바와 같이 에멀젼에 의한 방법과 서스펜션에 의한 방법으로 구분된다.
보다 구체적으로, 상기 단계 B)는
자성 나노입자를 유기용매에 용해시켜 오일상을 제조하고 상기 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자를 수용성 용매에 용해시킨 수용상을 제조하는 단계;
상기 오일상과 수용상을 혼합하여 에멀젼을 형성하는 단계; 및
상기 에멀젼으로부터 오일상을 분리하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 본 발명에 따른 에멀젼형 자성 나노복합체를 제조할 수 있다.
또한 상기 단계 B)는
자성 나노입자 및 상기 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자를 용매에서 분산시켜 현탁액을 제조하는 단계; 및
상기 현탁액으로부터 용매를 분리하는 단계
를 포함하는 방법에 의하여 본 발명에 따른 서스펜스형 자성 나노복합체를 제조할 수 있다.
상기 단계 B)는 양이온성 고분자층에 약제학적 활성성분을 결합 또는 봉입하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 약제학적 활성성분은 양이온성 고분자와 화학적으로 결합시키거나 양이온성 고분자 내에 물리적으로 봉입할 수 있다.
따라서, 본 발명의 한 구체예에서, 상기 단계 B)는
가교제를 사용하여 상기 양이온성 양친매 고분자의 일부에 약제학적 활성성분 결합영역을 제공하는 단계; 및
상기 약제학적 활성성분 결합영역과 약제학적 활성성분을 결합시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 단계에서 사용되는 가교제는 특별히 제한되지는 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), p-니트로페닐클로로포르메이트(p-Nitrophenyl chloroformate), 노말-하이드록시숙신이미드(N-Hydroxysuccinimide), 1,3-디시클로헥실카르보이미드(1,3-Dicyclohexylcarbodiimide), 1,1′-카르보닐디이미다졸(1,1′-Carbonyldiimidazole), 3-말레이미도벤조익산 노말-하이드록시숙신이미드 에스 터(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-숙신이미딜3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트(N-Succinimidyl 3-(2-pyridyldithio)propionate), 및 숙시닉 언하이드라이드(sucinic anhydride)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 가교제는 양이온성 고분자의 일부와 반응하여 -COOH, -CHO, -NH2, -SH, -CONH2, -PO3H, -PO4H, -SO3H, -SO4H, -OH, -NR4 +X-, -술포네이트, -니트레이트, -포스포네이트, -숙신이미딜기, -말레이미드기, 또는 -알킬기와 같은 약제학적활성성분 결합영역을 제공한다.
약제학적 활성성분 결합영역과 약제학적 활성성분의 결합은, 각 활성성분의 종류 및 이의 화학식에 따라 변화될 수 있으며, 그 대표적인 예를 하기 표 1에 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: 활성성분 결합영역의 작용기
II: 활성성분
III: I과 II의 반응에 따른 결합예
다르게는, 상기 단계 B)는
약제학적 활성성분을 자성 나노입자와 함께 유기용매에 용해시킴으로써 약물을 봉입하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 예를 들어, 에멀젼형 나노복합체에 약제학적 활성성분을 봉입하는 경우 약제학적 활성 성분을 오일상에 용해시키고, 양이온성 고분자를 수용상에 용해시킨 뒤, 상기 오일상과 수용상을 혼합하여 에멀젼을 형성한 후 오일상을 분리하면 양이온성 고분자 내에 약제학적 활성성분을 물리적으로 봉입할 수 있다. 또한 서스펜션형 나노복합체에 약제학적 활성성분을 봉입하는 경우 상술한 나노입자 및 양이온성 고분자를 용액에서 분산시켜 현탁액을 제조하는 d) 단계에서 약제학적 활성 성분을 나노입자와 함께 분산시켜 현탁액을 제조한 후 용매를 분리하면 양이온성 고분자 내에 약제학적 활성 성분을 물리적으로 봉입할 수 있다.
상기 단계 A) 및 B) 에 의해 생성된 양이온성 자성 나노복합체는 당 업계에 공지된 방법을 이용하여 분리할 수 있다. 상기 방법의 예로는 일반적으로 침전물로 생성되는 자성 나노복합체를 원심분리 또는 여과를 이용하여 분리하는 방법을 들 수 있다.
본 발명은 또한 상기 자성 나노복합체를 포함하는 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 조영제 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조영제 조성물에 사용되는 담체는 의약 분야에서 통상 사용되는 담체 및 비히클을 포함하며, 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 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 조영제 조성물은 또한 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 유화제, 현탁제, 또는 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다.
한 양태로서, 본 발명에 따른 조영제 조성물은 비경구 투여를 위한 수용성 용액으로 제조할 수 있으며, 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 조영제 조성물의 다른 바람직한 양태는 멸균 주사용 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 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 조영제 조성물을 생체 또는 시료에 투여하는 단계; 및
상기 생체 또는 시료로부터 양이온성 자성 나노복합체에 의해 발산되는 신호를 감지하여 영상을 수득하는 단계를 포함하는 생체 또는 시료의 영상 수득 방법에 관한 것이다.
상기에서 사용된 용어 “시료”는 진단하고자 하는 대상으로부터 분리한 조직 또는 세포를 의미한다. 또한 상기 조영제 조성물을 생체 또는 시료에 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 방법에 있어서, 상기 자성 나노복합체에 의해 발산되는 신호를 감지하기 위해서 자기공명영상 장치(MRI)와 광학 이미징의 이용이 바람직하다.
자기공명영상 장치는 강력한 자기장 속에 생체를 넣고 특정 주파수의 전파를 조사하여 생체조직에 있는 수소 등의 원자핵에 에너지를 흡수시켜 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.
또한 본 발명에 따라 형성된 양이온성 자성 나노복합체는 생체 분자의 분리, 진단 또는 치료 등의 나노 표지자 (probe) 및 약물 또는 유전자 전달체 (delivery vehicle)등에 이용될 수 있다.
자성 나노복합체를 이용한 생체 진단의 한 대표적인 예로서 분자 자기공명영상 진단 또는 자기 이완 센서 (magnetic relaxation sensor)를 들 수 있다. 자성 나노복합체는 그 크기가 커짐에 따라 더 큰 T2 조영효과를 나타내는데, 이러한 성질을 이용하면 생체 분자를 검출하는 센서로 사용될 수 있다. 즉, 특정한 생체 분자가 자성 나노복합체의 엉김을 유도하게 되면 이에 의해 T2 자기 공명 영상 효과가 증대된다. 이러한 차이를 이용하여 생체 분자를 검출한다.
또한 본 발명에 따른 양이온성 자성 나노복합체는 거대 자기-저항 바이오센서 (Giant magnetic resistance (GMR) sensor)의 진단 물질이 될 수 있다. 자성 나노복합체는 기존의 마이크로 미터 (10-6 m) 크기의 비드 (US 6,452,763 B1; US 6,940,277 B2; US 6,944,939 B2; US 2003/0133232 A1)보다 더 우수한 자기적 특징, 수용액에서의 콜로이드 안정성, 낮은 비선택성 결합을 나타낼 수 있으므로, 기존 거대자기저항 바이오 센서의 검출한계를 크게 높일 수 있는 가능성을 갖고 있다.
또한 본 발명에 따른 양이온성 자성 나노복합체는 자성 마이크로 유체 센서를 이용한 분리 및 검출, 약물 또는 유전자의 전달, 자성 고온 치료법에 이용될 수 있다.
한편 본 발명에 따른 양이온성 자성 나노복합체 표면의 이온성을 포함한 작용기에 다른 진단 프로브의 결합이 가능하여 다중 진단 프로브로 사용될 수 있다. 예를 들면, 수용성 자성 나노복합체에 T1 자기공명 영상 진단 프로브를 결합시키면 T2 자기공명영상 및 T1자기공명영상 진단을 동시에 진행할 수 있으며, 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, SPECT 진단을 동시에 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 또한 T1 자기공명 영상 진단 프로브, 광학 진단 프로브, CT 진단 프로브 및 방사선 동위원소로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 프로브를 추가로 포함하는 자성 나노복합체를 제공한다. 이들 프로브는 사용되는 프로브의 작용기나 소수성/친수성 특징에 따라 양이온성 고분자층에 봉입하거나 결합시켜 사용할 수 있다.
상기 T1 자기공명 영상 진단 프로브로는 Gd 화합물, Mn화합물 등을 포함하며, 광학 진단 프로브로는 유기 형광 염료(dye), 양자점, 혹은 염료 표지 (dye labelled) 무기 지지체 (예 SiO2, Al2O3))를 포함하며, CT 진단 프로브로는 I (요오드) 화합물, 금 나노 입자를 포함하고, 방사선 동위원소로는 In, Tc, F 등을 포함한다.
본 발명은 또한 하기 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자를 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112009073334014-PAT00013
상기 식에서,
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로
Figure 112009073334014-PAT00014
또는
Figure 112009073334014-PAT00015
이고,
여기에서, R4는 N 또는
Figure 112009073334014-PAT00016
이며,
A는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 C1-6알킬렌, 또는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 R5-N-R6-N-R7이고, 상기 R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 C1-4알킬렌이며,
n은 1 내지 52의 정수이고,
L은 링커를 나타나며,
m은 10 내지 20의 정수이고,
x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
x+y+z+w=20 이다.
다른 구체예에서,
상기 R1, R2 및 R3는
Figure 112009073334014-PAT00017
이고,
여기에서, R4는 N 또는
Figure 112009073334014-PAT00018
이며,
A는 아미노로 치환되거나 비치환된 C1-4알킬렌, 또는 비치환된 R5-N-R6-N-R7이고, 상기 R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 C1-4알킬렌이며,
L은
Figure 112009073334014-PAT00019
인 링커를 나타나며,
m은 12 내지 18의 정수이고,
x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
x+y+z+w=20 일 수 있다.
또 다른 구체예에서,
상기 R1, R2 및 R3는
Figure 112009073334014-PAT00020
,
Figure 112009073334014-PAT00021
,
Figure 112009073334014-PAT00022
,
또는
Figure 112009073334014-PAT00023
이고,
L은
Figure 112009073334014-PAT00024
인 링커를 나타나며,
m은 15이고,
x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
x+y+z+w=20 일 수 있다.
본 발명은 또한
1) 가교제를 사용하여 하기 화학식 2의 고분자에 -NH2 또는 -COOH기의 결합영역을 제공하는 단계; 및
2) 상기 결합 영역에 각각 R1, R2 및 R3를 결합시키는 단계를 포함하는
하기 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자의 제조 방법을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112009073334014-PAT00025
[화학식 2]
Figure 112009073334014-PAT00026
상기 식에서,
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로
Figure 112009073334014-PAT00027
또는
Figure 112009073334014-PAT00028
이고,
여기에서, R4는 N 또는
Figure 112009073334014-PAT00029
이며,
A는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 C1-6알킬렌, 또는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 R5-N-R6-N-R7이고, 상기 R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 C1-4알킬렌이며,
n은 1 내지 52의 정수이고,
L은 링커를 나타나며,
m은 10 내지 20의 정수이고,
x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
x+y+z+w=20 이다.
한 구체예에서, 상기 가교제는 상기 R1, R2 및 R3에 존재하는 -NH2 또는 -COOH기가 결합할 수 있는 결합 영역을 제공할 수 있는 것이라면 어떠한 것이든 이용가능하다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 가교제는 상기 가교제는 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 이상일 수 있다.
상기 단계 1) 및 2)는 이에 제한되는 것은 아니나, 아세톤, 1,4-다이옥산, 다이메틸 설포옥사이드, 테트라하이드론퓨란, N,N'-다이메틸포르아마이드로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 유기 용매 중에서 수행될 수 있다.
본 발명의 양이온성 자성 나노복합체는 세포 생존에 영향을 미치지 않고, 세포 내에 높은 라벨링 효율을 보이며, 세포내에서도 자기공명영상으로 조성효과를 보인다. 따라서, 본 발명의 양이온성 자성 나노복합체는 조영제, 진단제 또는 약학 제제 등의 다양한 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
<제조예 1> 소수성 표면 안정제가 결합된 자성 나노 입자의 제조
다음과 같은 열분해 방법으로 금속 나노 입자를 제조하였다:
먼저, 2 mmol의 철 (III) 아세틸아세토네이트, 1mmol의 망간 (II) 아세틸아세토네이트 10 mmol의 1,2-헥사데칸디올, 6mmol의 도데칸 산, 6mmol의 도데실 아민 및 60 ml의 벤질 에테르를 질소 분위기 하에서 혼합하였다. 이 혼합물을 150 °C에서 30분간 프리-히팅한 후, 300 °C에서 30분간 환류 시켰다. 실온으로 냉각한 후, 생성물을 과량의 순수 에탄올로 정제하였다. 대략 10 nm의 금속 나노 입자가 제조되었다.
<제조예 2> 양이온성 양친매 고분자 중합
첫 번째로 5 mmol 의 트윈 80 (폴리옥시에틸렌 소르비톤 모노올레이트 80) 와 15 mmol 의 1’1- 카르보닐이미다졸 을 100mL 의 1,4-다이옥산이 들어 잇는 플라스크에 녹인 후, 1 시간동안 교반 시킨다. 그 다음, 15 mmol의 에틸렌 다이아민 을 반응물에 첨가하고 24 h 동안 반응 시킨다. 반응물을 회전식 증발 건조기를 사용하여 감압하여 유기용매를 제거하고, 이에 얻은 투명한 겔 상태의 중간 생성물을 10 mL 의 물에 녹이고, 과량의 물에 7일 이상 투석한다. 그 후, 동결 건조하여 생성물인 양이온성 양친매 고분자를 (TP 80) 얻는다. FT-IR로 제조된 TP 80 의 아민 그룹 중 N-H 기의 신축 진동을 3,550 cm-1 , C-N 기를 3,400 cm-1, N-H 굽힘 진동을 1,600cm-1에서 확인, O-CO-CH3 그룹을 2,400 cm-1에서 확인하였다. 반면에 합성 전 트윈 80 (P80)이 존재하던 하이드록시 기 3,500 cm-1의 피크는 확인되지 않았고, 이를 도 2 에 도시하였다. 핵자기공명 (NMR)으로 2.0 ppm 근처에서 1차 아민 (-NH2), 7.11 ppm에서 2차 아민 (-NH-) 을 확인하였고, 2.91 과 3.22 ppm에서 메틸기(-CH2-)를 확인하였다. 이를 도3에 도시하였다. 생성된 양이온성 양친매 고분자는 도 3에 도시된 구조를 갖는다. 겔 투과 크로마토그래피 (gel permeation chromatography)를 통하여 합성 전 P80에 비교하여 합성된 TP80는 에틸렌 다이아민이 결합되어 분자량이 증가됨을 확인하여 도 4에 도시하였다.
<제조예 3> 양이온성 양친매 고분자의 아민기 정량
합성된 양이온성 양친매 고분자 (TP80) 의 1차 아민 그룹을 측정하기 위하여 2,4,6-트리나이트로벤젠 술포닉 산 (2,4,6-Trinitrobenzene sulfonic acid, TNBSA) 을 이용하여 측정하였다. 다양한 농도의 0.5 mL TP 80을 0.1 M 의 소듐 바이 카보 네이트 버퍼 (sodium bicarbonate buffer) 에 녹인 후, 0.01 % 의 TNBSA 용액을 첨가 하여 섞는다. 그 다음, 37 도에서 2 시간 동안 반응물을 보관하고, 0.25 mL의 1% 소듐 도데실 설포네이트 (sodium dodecyl sulfate) 용액와 0.125 mL의 1 M 하이드로클로라이드 (hydrochloride)를 각각 넣는다. 비교 군으로 글라이신도 동일한 방법을 수행한다. 위의 TP 80과 글라이신을 355 nm 에서 UV-vis 흡수 스펙트럼 측정하여 일차 아민그룹을 정량하고 이를 도 5에 도시하였다.
<실시예 1> 양이온성 양친매 고분자를 이용한 양이온성 자성 나노복합체의 제조
제조예 1에서 제조한 자성 나노입자 50mg를 오일상인 4 mL 노르말 헥산에 용해시키고, 상기 제조예 2 에서 제조한 양이온성 양친매 고분자 100 mg 를 수용상인 20 mL 의 물에 용해시켰다. 이 오일상과 수용상을 혼합시킨 후 이 혼합물을 450W의 초음파에 의해 10분 동안 포화시켰다. 상기 에멀젼을 12시간 동안 교반하여 오일상을 증발시키고, 이를 센트리프렙 (MWCO: 3,000)을 이용하여 원심분리 (RPM: 3,000 g-force)를 1시간 씩 두 번 하여 프리 양이온성 양친매 고분자를 제거하고 순수한 양이온성 금속 나노 복합체를 제조하였다.
크기와 제타전위는 동적 레이저 광 산란법을 사용하여 확인하였다. 또, 투과 전자 현미경을 사용하여 확인하였으며, 이를 각각 도 6, 7에 도시하였다. 또한, 다양한 pH 조건에 따른 표면 전위를 측정하였고, 위 조건에서 수용상의 안정성을 확인하여 도 8에 도시하였다. 열분석기 (Thermogravimetric Analyzer, TGA) 를 통하 여 이온성 금속 나노 복합테 안의 자성 나노입자의 로딩 비율과 확인하였고, 진동 시료 마그네토미터(vibration sample magnetometer, VSM)을 이용하여 초상자성임을 확인하여 이를 도 9 에 도시하였다.
<시험예 1> 양이온성 양친매 고분자를 이용한 양이온성 자성 나노복합체의 자성 나노복합체의 자기적 특성 (자기이력곡선 및 포화 자화값) 의 분석
자기장 하에서 양이온성 자성 나노복합체의 자기적 민감도를 평가하기 위하여, 양이온성 자성 나노복합체와 자성 나노 입자의 자기이력곡선(magnetic hysteresis loop) 및 포화 자화값(saturation of magnetization)을 진동시료 자력계(VSM, Model 7300, Lakershore)를 사용하여 비교 평가하였다. 첨부된 도 9b에 도시한 도면이다. 도 9b 에 나타난 바와 같이, 300K에서 관찰된 자성 나노입자의 이력 곡선(hysteresis loop)은 자기 이력(magnetic hysteresis)이 없는 상태에서 초상자성 거동(superparamagnetic behavior)을 나타내된 형상이었다.
또한, 상기 실시예 1 에서 제조된 양이온성 자성 나노복합체와 자성 나노입자는 0.8 T에서 32.28 emu/g와 39.76 emu/g의 포화 자화값을 각각 지녔다. 양이온성 양친매 고분자 층의 존재로 인해, 양이온성 자성 나노복합체의 포화 자화값은 자성 나노입자보다 낮게 나타났다.
<시험예 2> 양이온성 양친매 고분자를 이용한 양이온성 자성 나노복합체의 MR 조영효과 분석
제조된 양이온성 금속 나노 복합체의 MRI 조영제로서의 활용 가능성을 확인하기 위하여, r2(T2 relaxvity coefficients)의 측정을 통해, 자성 나노복합체의 MR 조영 효과를 조사하였다. 구체적으로, MR 영상 시험은, Micro-47 surface coil을 갖는 1.5 T clinical MRI instrument(Intera, Philips Medical System)를 사용하여 수행하였다. 자성 나노복합체의 r2 (T2 relaxivity coefficients with unit of mM-1s-1)값은 실온에서 CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill) 시퀀스(sequence)를 사용하여 측정하였다(TR = 10s, 32 echoes with 12 ms even echo space, number of acquisitions = 1, point resolution of 156 × 156 ㎛, section thickness of 0.6 mm). 그 결과, 도 10 에 나타난 바와 같이, 1.5 T에서, 양이온성 자성 나노복합체의 농도가 증가함에 따라, r2가 명백히 증가하였다. 또한, 농도가 증가하면서 현저히 어두운 MR contrast를 제공하였다. 따라서, MR 영상 프로브(MR imaging probe)로서의 양이온성 금속 나노 복합체는 분자 영상(molecular imaging)용으로 충분한 자기적 특성을 보유하고 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 3> 양이온성 자성 나노복합체의 세포 독성 평가
MTT 분석법과 세포 고사 (Apoptsis) 평가 법에 의해 실시예 1에서 얻은 양이온성 금속 나노 복합체의 in vitro 독성을 평가하여 그 결과를 도 11과 12 에 나타 내었다. 96-웰에 104개의 세포를 웰 당 분주하고, 12 시간 동안 배양시키고, 상기 실시예 1에서 제조된 양이온성 자성 나노복합체를 다양한 농도 에 따라 세포에 처리한다. 24 시간 배양 한 후, MTT 분석 시약을 이용하여 측정한다. 도 10을 참조하면, 100 μg/mL의 농도 이하 에서 세포의 생존력이 80%를 상회하였다. 이로서, 실시예 1의 양이온성 금속 나노 복합체가 생체 친화성을 나타냄이 확인되었다. 또한, 세포 고사 유발정도를 측정하였다. T-75 플라스크에 세포 (hMSCs) 를 106개 분주하고, 일주일 동안 배양시키고 PBS로 3회 세척하였다. PBS 세척 후, 80 μg/mL의 농도의 양이온성 금속 나노 복합체를 처리한 후, 24 시간 추가 배양한다. PBS 세척후, 트립신으로 양이온성 금속 나노 복합체를 처리한 세포와 처리하지 않은 세포를 각각 분류하여 아폽토시스 검출 시약을 통해 미 처리 세포 상태와 비교하여 상기 양이온성 자성 나노복합체가 세포 고사 또는 괴사를 유발하지 않음을 확인하였고, 도 12에 도시하였다.
* hMSCs: bone marrow-derived human mesenchymal stem cells; 골수에서 유래한 인간 간엽 줄기 세포
<시험예 4>: 양이온성 금속 나노 복합체로 처리된 줄기 세포의 자기공명영상의 조영 효율 평가
상기 시험 예3과 동일한 방법으로 시험하여 얻은 양이온성 자성 나노복합체를 처리한 세포와 미처리 세포의 MR 이미징을 통하여 확인하여, 도13에 도시하였 다. 양이온성 자성 나노복합체를 처리한 세포가 처리하지 않은 세포에 비하여 어두운 MR 이미징, 높은 R2 값을 얻었다. 상기 양이온성 금속 나노 복합체로 처리된 세포의 상대적인 R2 값 (1408.12 %)을 통해 우수한 조영효과를 보여주었다 (도 13에 도시된 R2 그래프 참조).
<시험예 5> 양이온성 자성 나노복합체의 세포에 대한 라벨링 효율 평가
상기 실시예 1의 양이온성 금속 나노 복합체가 세포에 대한 추적 마커로서 어느 정도의 라벨링 효율을 나타내는지 여부를 평가하였다. 상기 양이온성 금속 나노 복합체의 자기 라벨링 효율을 평가하기 위해, 프러시안 블루로 염색된 세포의 현미경 이미지를 도 14에 도시하였다. 도 14에서 적색은 세포의 핵을 나타내며, 청색은 자성 나노 입자에 포함된 철을 나타낸다. 또한, 상기 양이온성 금속 나노 복합체가 처리된 세포의 전자현미경 사진을 통해 세포 내에 자성 나노 입자의 존재함을 확인하였고, 이를 도 15 에 도시하였다. 상기 도 13과 14를 참조하면, 실시예 1의 양이온성 금속 나노 복합체로 처리된 세포는, 별도 처리되지 않은 세포에 비해 자성 나노 입자의 존재를 명확히 드러냄이 확인되었다. 이로부터, 상기 양이온성 금속 나노 복합체가 세포에 대한 우수한 세포 결합 효율 (cellular uptake efficiency)을 나타냄이 확인되었는데, 이는 양이온성 금속 나노 복합체의 표면이 양이온성을 띔에 따라 세포의 음이온성 세포막과의 정전기적 상호 인력으로 높은 친화도를 가지기 때문으로 보인다. 이를 통하여 양이온성 자성 나노복합체가 세포 생존에 영향을 미치지 않고, 세포 내에 높은 라벨링 효율을 보이며, 세포 내 에서 도 자기공명영상으로 조영 효과를 보임을 통해 추적마커로서의 유용성을 확인하였다.
<시험예 6> 양이온성 자성 나노복합체가 처리된 세포의 트래킹 효율 평가
상기 시험예3과 동일한 방법으로 시험하여 얻은 수상에 잘 분산된 양이온성 자성 나노 복합체가 처리된 세포가 0.3 T의 외부 자기장(Nd-B-Fe 자석)에 의해 외부 자기장 방향으로 모여드는 결과를 확인 하였고, 이를 도 16에 도시하였다. 이를 통하여 상기 양이온성 자성 나노복합체가 세포에 대한 추적 마커로서의 역할 수행이 가능함을 확인하였다.
도 1은 본 발명에 따른 양이온성 양친매 고분자 및 이를 이용한 양이온성 자성 나노복합체의 제조방법을 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 제조 예에 따른 이온성 양친매 화합물의 적외성 흡광 광도계 (FT-IR) 그래프 이다.
도 3는 본 발명의 일 제조 예에 따른 이온성 양친매 화합물의 핵 자기 공명(1H-NMR)그래프 이다.
도 4 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온성 양친매 화합물의 상대 분자량을 나타낸 겔 투과 크로마토그래피 그래프이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시　예에 따른 이온성 양친매 화합물의 작용기를 2,4,6-트리나이트로벤젠 술포닉 산 (2,4,6-Trinitrobenzene sulfonic acid, TNBSA) 을 이용하여 정량 분석한 그래프 이다.
도 6a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온성 금속 나노 복합체의 표면 전위를 분석한 그래프이다.
도 6b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온성 금속 나노 복합체의 표면 전위를 전기영동 분석을 통해 나타낸 사진이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온성 금속 나노 복합체의 전자 현미경(TEM) 사진이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 pH 조건 별로 이온성 금속 나노 복합체의 표면전위를 측정한 그래프 및 각 조건에서 안정성을 나타내는 사진이다.
도 9a은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온성 금속 나노 복합체의 열분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온성 금속 나노 복합체의 자기적 특성을 나타낸 그래프 이다.
도 10은 본 발명의 양이온성 자성 나노복합체의 MR 영상 시험 결과를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온성 금속 나노 복합체의 농도에 따른 세포독성을 도시한 그래프이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온성 금속 나노 복합체의 농도에 따른 세포고사및 괴사 유발정도를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 양이온성 자성 나노복합체가 처리된 세포의 자기공명 영상과 이완성(R2)의 변화를 통해 나타내는 그래프이다.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 양이온성 자성 나노복합체가 처리된 세포 안의 자성 입자가 염색된 현미경 사진이다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 양이온성 자성 나노복합체가 처리된 세포의 전자현미경 (TEM) 사진이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 양이온성 자성 나노복합체가 처리된 세포가 외부 자기장의 영향을 받음을 나타내는 사진이다.

Claims (29)

  1. 자성 나노입자 및 상기 자성 나노입자를 둘러싸고 있는 양이온성 고분자층을 포함하되,
    상기 양이온성 고분자는 하기 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자인 자성 나노복합체:
    [화학식 1]
    Figure 112009073334014-PAT00030
    상기 식에서,
    R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로
    Figure 112009073334014-PAT00031
    또는
    Figure 112009073334014-PAT00032
    이고,
    여기에서, R4는 N 또는
    Figure 112009073334014-PAT00033
    이며,
    A는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 C1-6알킬렌, 또는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 R5-N-R6-N-R7이고, 상기 R5, R6 및 R7은 각각 독 립적으로 C1-4알킬렌이며,
    n은 1 내지 52의 정수이고,
    L은 링커를 나타나며,
    m은 10 내지 20의 정수이고,
    x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
    x+y+z+w=20 이다.
  2. 제1항에 있어서,
    R1, R2 및 R3는
    Figure 112009073334014-PAT00034
    이고,
    여기에서, R4는 N 또는
    Figure 112009073334014-PAT00035
    이며,
    A는 아미노로 치환되거나 비치환된 C1-4알킬렌, 또는 비치환된 R5-N-R6-N-R7이고, 상기 R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 C1-4알킬렌이며,
    L은
    Figure 112009073334014-PAT00036
    인 링커를 나타나며,
    m은 12 내지 18의 정수이고,
    x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
    x+y+z+w=20 인
    자성 나노복합체.
  3. 제2항에 있어서,
    R1, R2 및 R3는
    Figure 112009073334014-PAT00037
    ,
    Figure 112009073334014-PAT00038
    ,
    Figure 112009073334014-PAT00039
    ,
    또는
    Figure 112009073334014-PAT00040
    이고,
    L은
    Figure 112009073334014-PAT00041
    인 링커를 나타나며,
    m은 15이고,
    x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
    x+y+z+w=20 인
    자성 나노복합체.
  4. 제1항에 있어서,
    자성 나노입자는 직경이 1nm 내지 1000nm인 것을 특징으로 하는 자성 나노복합체.
  5. 제1항에 있어서,
    자성 나노입자는 금속 물질, 자성 물질, 또는 자성 합금인 것을 특징으로 하는 자성 나노복합체.
  6. 제5항에 있어서,
    금속 물질은 Pt, Pd, Ag, Cu 및 Au로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자성 나노복합체.
  7. 제5항에 있어서,
    자성 물질은 Co, Mn, Fe, Ni, Gd, Mo, MM'2O4, 및 MpOq (M 및 M'은 각각 독립적으로 Co, Fe, Ni, Mn, Zn, Gd, 또는 Cr을 나타내고, p 및 q는 각각 식 “0 < p ≤3” 및 “0 < q ≤5”을 만족한다.)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자성 나노복합체.
  8. 제5항에 있어서,
    자성 합금은 CoCu, CoPt, FePt, CoSm, NiFe 및 NiFeCo로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자성 나노복합체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자성 나노복합체는 10nm 내지 200nm의 크기를 갖는 자성 나노복합체.
  10. 제5항에 있어서,
    금속 물질, 자성 물질, 또는 자성 합금은 유기성 표면 안정제와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 자성 나노복합체.
  11. 제10항에 있어서,
    유기성 표면 안정제는 양이온 계면활성제, 중성 계면활성제 및 음이온 계면활성제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 자성 나노복합체.
  12. 제1항에 있어서,
    양이온성 고분자층은 유기성 표면 안정제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 나노복합체.
  13. 제12항에 있어서,
    유기성 표면안정제는 고분자 계열 계면활성제, 소디움 알킬 설페이트, 소디움 콜레이트 하이드레이트, 아마이드, 말토사이드, 피라노사이드, 옥틸 글루코사이드, 디기토닌, 디메틸데실포스파젠 옥사이드 및 글루카민으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자성 나노복합체.
  14. 제1항에 있어서,
    양이온성 고분자층에 약제학적 활성성분이 결합 또는 봉입되어 있는 자성 나노복합체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 약제학적 활성성분은 항암제, 항생제, 호르몬, 호르몬길항제, 인터루킨, 인터페론, 성장 인자, 종양 괴사 인자, 엔도톡신, 림포톡시, 유로키나제, 스트렙토키나제, 조직 플라스미노겐 활성제, 프로테아제 저해제, 알킬포스포콜린, 방사선 동위원소로 표지된 성분, 심혈관계 약물, 위장관계 약물 및 신경계 약물로 이루 어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자성 나노복합체.
  16. 제1항에 있어서,
    T1 자기공명 영상 진단 프로브, 광학 진단 프로브, CT 진단 프로브 및 방사선 동위원소로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 프로브를 추가로 포함하는 자성 나노복합체.
  17. A) 자성 나노입자를 용매에서 합성하는 단계; 및
    B) 하기 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자를 상기 자성 나노입자의 표면에 부가하여 양이온성 자성 나노복합체를 형성하는 단계
    를 포함하는 자성 나노복합체의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure 112009073334014-PAT00042
    상기 식에서,
    R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로
    Figure 112009073334014-PAT00043
    또는
    Figure 112009073334014-PAT00044
    이고,
    여기에서, R4는 N 또는
    Figure 112009073334014-PAT00045
    이며,
    A는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 C1-6알킬렌, 또는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 R5-N-R6-N-R7이고, 상기 R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 C1-4알킬렌이며,
    n은 1 내지 52의 정수이고,
    L은 링커를 나타나며,
    m은 10 내지 20의 정수이고,
    x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
    x+y+z+w=20 이다.
  18. 제17항에 있어서,
    자성 나노입자를 용매에서 합성하는 단계 A)는
    용매의 존재 하에 자성 나노입자 전구체와 유기성 표면안정제를 반응시키는 단계; 및
    상기 반응물을 열분해하는 단계
    를 포함하는 자성 나노복합체의 제조방법.
  19. 제17항에 있어서,
    단계 B)는
    자성 나노입자를 유기용매에 용해시켜 오일상을 제조하고 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자를 수용성 용매에 용해시킨 수용상을 제조하는 단계;
    상기 오일상과 수용상을 혼합하여 에멀젼을 형성하는 단계; 및
    상기 에멀젼으로부터 오일상을 분리하는 단계를 포함하는
    자성 나노복합체의 제조방법.
  20. 제17항에 있어서,
    단계 B)는
    자성 나노입자 및 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자를 용매에서 분산시켜 현탁액을 제조하는 단계; 및
    상기 현탁액으로부터 용매를 분리하는 단계
    를 포함하는 자성 나노복합체의 제조방법.
  21. 제17항에 있어서,
    단계 B)는
    가교제를 사용하여 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자의 일부에 약제학적 활성성분 결합영역을 제공하는 단계; 및
    상기 약제학적 활성성분 결합영역과 약제학적 활성성분을 결합시키는 단계
    를 추가로 포함하는 자성 나노복합체의 제조방법.
  22. 제17항에 있어서,
    단계 B)는 약제학적 활성성분을 자성 나노입자와 함께 용해시킴으로써 약물을 봉입하는 단계를 추가로 포함하는 자성 나노복합체의 제조방법.
  23. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 자성 나노복합체 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 조영제 조성물.
  24. 제23항의 조영제 조성물을 생체 또는 시료에 투여하는 단계; 및
    상기 생체 또는 시료로부터 양이온성 자성 나노복합체에 의해 발산되는 신호 를 감지하여 영상을 수득하는 단계
    를 포함하는 생체 또는 시료의 영상 수득 방법.
  25. 하기 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자:
    [화학식 1]
    Figure 112009073334014-PAT00046
    상기 식에서,
    R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로
    Figure 112009073334014-PAT00047
    또는
    Figure 112009073334014-PAT00048
    이고,
    여기에서, R4는 N 또는
    Figure 112009073334014-PAT00049
    이며,
    A는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 C1-6알킬렌, 또는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 R5-N-R6-N-R7이고, 상기 R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 C1-4알킬렌이며,
    n은 1 내지 52의 정수이고,
    L은 링커를 나타나며,
    m은 10 내지 20의 정수이고,
    x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
    x+y+z+w=20 이다.
  26. 제25항에 있어서,
    R1, R2 및 R3는
    Figure 112009073334014-PAT00050
    이고,
    여기에서, R4는 N 또는
    Figure 112009073334014-PAT00051
    이며,
    A는 아미노로 치환되거나 비치환된 C1-4알킬렌, 또는 비치환된 R5-N-R6-N-R7이고, 상기 R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 C1-4알킬렌이며,
    L은
    Figure 112009073334014-PAT00052
    인 링커를 나타나며,
    m은 12 내지 18의 정수이고,
    x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
    x+y+z+w=20 이다.
  27. 제26항에 있어서,
    R1, R2 및 R3는
    Figure 112009073334014-PAT00053
    ,
    Figure 112009073334014-PAT00054
    ,
    Figure 112009073334014-PAT00055
    ,
    또는
    Figure 112009073334014-PAT00056
    이고,
    L은
    Figure 112009073334014-PAT00057
    인 링커를 나타나며,
    m은 15이고,
    x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
    x+y+z+w=20 이다.
  28. 가교제를 사용하여 하기 화학식 2의 고분자에 -NH2 또는 -COOH기의 결합영역을 제공하는 단계; 및
    상기 결합 영역에 각각 R1, R2 및 R3를 결합시키는 단계를 포함하는
    하기 화학식 1의 양이온성 양친매 고분자의 제조 방법:
    [화학식 1]
    Figure 112009073334014-PAT00058
    [화학식 2]
    Figure 112009073334014-PAT00059
    상기 식에서,
    R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로
    Figure 112009073334014-PAT00060
    또는
    Figure 112009073334014-PAT00061
    이고,
    여기에서, R4는 N 또는
    Figure 112009073334014-PAT00062
    이며,
    A는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 C1-6알킬렌, 또는 C1-6알킬 또는 아미노로 치환되거나 비치환된 R5-N-R6-N-R7이고, 상기 R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 C1-4알킬렌이며,
    n은 1 내지 52의 정수이고,
    L은 링커를 나타나며,
    m은 10 내지 20의 정수이고,
    x, y, z 및 w 은 각각 독립적으로 1 이상의 정수이며,
    x+y+z+w=20 이다.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 가교제는 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 그룹중에서 선택된 하나 이상인 제조방법.
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