KR20130045647A - 양쪽성 이온으로 코팅된 자기공명영상 조영제 - Google Patents

양쪽성 이온으로 코팅된 자기공명영상 조영제 Download PDF

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이철현
김동규
채민경
조지현
주현정
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한국기초과학지원연구원
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Abstract

간단히 제조될 수 있으며, 유체역학적 크기가 작고, 수(水) 분산성 및 생리학적 안정성이 우수한 산화철 나노입자 자기공명영상 조영제가 개시된다. 상기 자기공명영상 조영제는, 산화철 나노입자로 이루어진 코어부; 및 상기 코어부의 표면에 코팅되어 있으며, 양쪽성 이온으로 이루어진 친수성 코팅층을 포함한다. 여기서, 상기 코어부의 산화철 나노입자는 Fe3O4를 포함하며, 상기 양쪽성 이온은 3-[N,N-디메틸(3-미리스토일아미노프로필)암모니오]프로판설포네이트, 설포베타인 메타크릴레이트, 카르복시베타인 메타크릴레이트, 시스테인, 아스파라긴, 글루타민 등의 화합물로부터 선택되는 것이 바람직하다.

Description

양쪽성 이온으로 코팅된 자기공명영상 조영제{Magnetic resonance imaging contrast agent coated with zwitter ion}
본 발명은 자기공명영상 조영제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 간단히 제조될 수 있으며, 유체역학적 크기가 작고, 수(水) 분산성 및 생리학적 안정성이 우수한 산화철 나노입자 자기공명영상 조영제에 관한 것이다.
자기공명영상(Magnetic resonance imaging: MRI) 조영제는 신체 조직에 존재하는 수소의 자기 이완 시간(magnetic relaxation time, T), 즉, 종(縱) 이완 시간(T1 relaxation time) 또는 횡(橫) 이완 시간(T2 relaxation time)을 감소시켜, 수소로부터 발생하는 자기 신호를 증폭 또는 억제하는 역할을 한다. 구체적으로, T1 조영제는 Gd3+, Fe3+, Mn2+ 등의 상자성 금속 이온이 주변 수소핵과 반응하여 수소핵의 T1 이완 시간을 감소시키면서, T1 강조 영상에서 신호 강도를 증가시킨다. 반면, T2 조영제는 초상자성 물질인 Fe3O4, 산소분자 등 강한 자기력을 가진 물질이 부분적 자기 경사장을 형성하여, 주변의 수소핵의 탈위상화를 통하여 T2 이완 시간을 감소시키면서, T2 강조 영상에서 신호 강도를 감소시킨다.
최근, MRI T2 조영제로서 많은 연구가 진행되고 있는 산화철 나노입자는, 크게 열분해법(thermal decomposition) 또는 공침전법(co-precipitation)으로 제조될 수 있다. 열분해법은, 선구물질인 FeL3(L= CO5, NO3, 아세틸아세토네이트 (acetyl acetonate) 등)를 열분해하여, 균일한 크기의 Fe3O4를 직접 합성하는 방법이다. 공침전법으로 제조된 산화철 나노입자와 비교하여, 열분해법으로 제조된 산화철 나노입자는, 크기가 균일하고 높은 초자성을 가지는 장점이 있다. 그러나, 열분해법으로 합성된 산화철 나노입자 조영제는 생체 내에서 사용하기에 적합하지 않다. 생체 내 사용에 적합한 조영제는, 물에 잘 분산되며, 생리학적 조건 (physiological condition)에서 안정하여야 하지만, 열분해법으로 합성된 산화철 나노입자는 소수성 물질로 코팅되어 있으므로, 물에 잘 분산되지 않는다. 이러한 문제를 극복하기 위하여, 산화철 나노입자의 표면에 생체적합성 고분자인 PEG(polyethyleneglycol)를 도입하는 방법도 활발히 연구되고 있다. PEG로 코팅된 산화철 나노입자는 물에 대한 분산성 및 생리학적 조건에서의 안정성이 우수하지만, 산화철 나노입자의 표면에 PEG를 도입하기 위해서 많은 과정이 필요할 뿐 만 아니라, 고농도 염 조건에서 불안정하고, 유체역학적 크기(hydrodynamic size)가 커서, 신장을 통해 배출되기 어려운 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 수(水) 분산성이 우수하며, 생리학적 조건에서 안정한 자기공명영상 조영제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 간단히 제조될 수 있으며, 유체역학적 크기가 작아, 신체로부터 용이하게 배출될 수 있는 자기공명영상 조영제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 생체에 적용되어, 암 진단 뿐 만 아니라 림프절의 이미징에도 유용한 자기공명영상 조영제를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 산화철 나노입자로 이루어진 코어부; 및 상기 코어부의 표면에 코팅되어 있으며, 양쪽성 이온으로 이루어진 친수성 코팅층을 포함하는 자기공명영상 조영제를 제공한다. 여기서, 상기 코어부의 산화철 나노입자는 Fe3O4를 포함하며, 상기 양쪽성 이온은 이온은 3-[N,N-디메틸(3-미리스토일아미노프로필)암모니오]프로판설포네이트, 설포베타인 메타크릴레이트, 카르복시베타인 메타크릴레이트, 시스테인, 아스파라긴, 글루타민 등의 화합물로부터 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 자기공명영상 조영제는, 열분해법으로 합성된 산화철 나노입자의 장점인, 균일한 크기, 높은 초자성 등의 특성을 유지하면서도, 산화철 나노입자의 수분산성 및 안정성을 개선하여, 생체 내 적용에 유용하다. 또한, 본 발명에 따른 자기공명영상 조영제는, 친수성층의 코팅 방법이 간단하여 대량 생산이 가능할 뿐 만 아니라, 친수성 코팅층의 두께가 얇아, 기존 조영제보다 r2 이완성(relaxivity)이 개선되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 양쪽성 이온으로 코팅된 자기공명영상 조영제의 제조 과정을 보여주는 모식도.
도 2는 종래의 열분해법으로 제조된 산화철 나노입자와 본 발명에 따른 산화철 나노입자의 수분산성을 보여주는 사진.
도 3은 본 발명에 따른 산화철 나노입자의 크기 및 형태를 분석하기 위한 TEM 이미지 및 ELS 분석 결과를 보여주는 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 산화철 나노입자를 1M NaCl 용액(a) 및 10% 혈청(serum) 용액(b)에 각각 분산시킨 후, 산화철 나노입자의 크기 변화를 측정한 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 산화철 나노입자와 종래의 MRI 조영제의 T2 자기 이완성(relaxivity) 측정결과를 보여주는 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 산화철 나노입자 조영제의 주입 전(a) 및 주입 후(b), 마우스 림프절의 MR 이미지를 보여주는 사진.
도 7은 본 발명에 따른 산화철 나노입자 조영제 주입 전(a), 주입 1시간 후(b), 및 주입 4시간 후(c)의 암세포의 MR 이미지를 보여주는 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 양쪽성 이온으로 코팅된 자기공명영상(MRI) 조영제의 제조 과정을 보여주는 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자기공명영상 조영제는 산화철 나노입자로 이루어진 코어부(10, core), 및 상기 코어부(10)의 표면에 코팅되어 있으며, 양쪽성 이온(20)으로 이루어진 친수성 코팅층(22)을 포함한다.
상기 산화철 나노입자로 이루어진 코어부(10)는, 산화철 성분으로서 Fe3O4를 포함하며, 바람직하게는 상기 코어부(10)의 전체가 Fe3O4로 이루어질 수 있고, 필요에 따라, 소량(예를 들면 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 10 중량%)의 다른 산화철 성분(예를 들면, FeO, Fe2O3 등)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 Fe3O4의 함량이 너무 작아, FeO, Fe2O3 등의 다른 산화철 성분의 함량이 너무 많아지면, 조영제의 T2 자기 이완성이 감소할 우려가 있으므로, 바람직하지 못하다. 상기 산화철 나노입자로 이루어진 코어부(10)는 입자, 바람직하게는 구형 입자의 형태를 가지며, 그 직경은 1 내지 500 nm, 바람직하게는 2 내지 100 nm, 더욱 바람직하게는 5 내지 10 nm이다. 여기서, 상기 코어부(10)의 크기가 너무 작으면, T1 자기 이완 효과가 나타날 우려가 있고, 너무 크면 암(tumor) 발생부에 축적되기 어렵거나 RES(reticular endotherial system) 등의 면역 시스템에 의해 쉽게 제거될 우려가 있다.
상기 산화철 나노입자는, 공지된 다양한 방법으로 제조될 수 있으나, 바람직하게는 열분해법(thermal decomposition)으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 용매 및/또는 계면활성제의 존재 하에서, 선구물질인 Fe(아세틸아세토네이트)3 [iron(III) (acac)3], Fe(NO3)3 [iron(III)(nitrate)3], Fe(ClO4)3 [iron (III)(perchlorate)3], 이들의 혼합물 등의 철 화합물을 250 내지 350 ℃, 예를 들면 300℃의 고온에서 산화 반응시켜, 산화철 나노입자를 제조할 수 있다. 상기 반응에 사용되는 용매 및/또는 계면활성제로는 탄소수 15 내지 25의 지방산 또는 그 유도체, 예를 들면, 올레익산(oleic acid: OA), 올레일아민(oleylamine: OAm) 등을 사용할 수 있다. 이때, 상기 용매, 계면활성제, 반응 조건 등을 조절하여, 얻어지는 산화철의 성분 및 크기를 조절할 수 있다. 일반적으로, 상기 올레익산의 사용량이 증가할수록, 합성되는 나노입자의 크기가 증가하지만, 반응 수율이 감소하며, 반응물의 사용량이 많고, 반응온도가 높고, 반응시간이 길수록, 합성되는 나노입자의 크기도 증가한다. 이와 같이 제조된 산화철 나노입자(즉, 코어부(10))의 표면에는, 상기 탄소수 15 내지 25의 지방산 또는 그 유도체로 이루어진 소수성(hydrophobic) 코팅층(12)이 형성되어 있을 수 있다. 상기 코어부(10)의 표면에 형성되는 소수성 코팅층(12)의 두께는 통상 1 내지 100 nm, 바람직하게는 2 내지 10 nm이고, 상기 소수성 코팅층(12)은 상기 코어부(10)의 전체 표면에 형성될 수도 있고, 부분적으로(예를 들면, 코어부(10) 전체 표면적의 10 내지 50%) 형성될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 코어부(10)의 표면에는 양쪽성 이온(20)으로 이루어진 친수성 코팅층(22)이 형성된다. 상기 양쪽성 이온(20)은 양(+)으로 하전된 부분(양이온 부분)과 음(-)으로 하전된 부분(음이온 부분)을 모두 가지는 양극성 이온 화합물로서, 바람직하게는 소수성 잔기를 가지는 양극성 이온 화합물이다. 또한, 상기 양쪽성 이온(20)은 조직 특이적 결합성분(예를 들면, 특정 질병에 과발현되는 바이오마커(biomarker)와 특이적으로 결합될 수 있는 항체 등의 물질)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 양쪽성 이온으로는, 양이온 부분과 음이온 부분을 모두 가지는 양극성 이온 화합물을 제한없이 사용할 수 있으나, 구체적으로는 3-[N,N-디메틸(3-미리스토일아미노프로필)암모니오]프로판설포네이트(3-[N,N-Dimethyl (3-myristoyl aminopropyl) ammonio]propanesulfonate, Amidosulfobetaine-14,
Figure pat00001
) 3-[(3-콜라미도프로필)디메틸암모니오]-1-프로판설포네이트(3-[(3-Cholamidopropyl) dimethylammonio]-1-propanesulfonate), 3-[(3-콜라미드프로필)디메틸암모니오]-2-히드록시-1-프로판설포네이트(3-[(3- Cholamidopropyl) dimethylammonio] -2-hydroxy-1-propanesulfonate), N-데실-N,N-디메틸-3-암모니오-1-프로판설포네이트(N-Decyl-N,N-dimethyl-3-ammonio-1-propane sulfonate), N-도데실-N,N-디메틸-3-암모니오-1-프로판설포네이트(N-Dodecyl-N,N- dimethyl-3-ammonio- 1-propanesulfonate), N-테트라데실-N,N-디메틸-3-암모니오-1-프로판설포네이트(N-Tetradecyl-N,N-dimethyl-3-ammonio-1-propanesulfonate), 아미도설포베타인-16(Amidosulfobetaine-16), 4-n-옥틸벤조일아미도-프로필-디메틸암모니오설포베타인 (4-n-Octylbenzoylamido-propyl-dimethylammonio sulfobetaine), 3-(1-피리디노)-1-프로판 설포네이트(3-(1-Pyridino)-1-propane sulfonate), 설포베타인 메타크릴레이트(Sulfobetaine methacrylate), 카르복시베타인 메타크릴레이트(Carboxybetaine methacrylate), 알라닌(Alanine), 아스파라긴(Asparagine), 시스테인(Cysteine), 글루타민(Glutamine), 글리신(Glycine), 프롤린(Proline), 세린(Serine), 티로신(Tyrosine), 이소류신(Isoleucine), 류신(Leucine), 메티오닌(Methionine), 페닐알라닌(Phenylalanine), 쓰레오닌(Threonine), 트립토판(Tryptophan), 발린(Valine), 히스티딘(Histidine) 등을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 3-[N,N-디메틸(3-미리스토일아미노프로필)암모니오]프로판설포네이트, 설포베타인 메타크릴레이트, 카르복시베타인 메타크릴레이트, 시스테인, 아스파라긴, 글루타민 등의 화합물을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 여기서, 설포베타인은 음(-)으로 하전된 작용기로서 설포네이트(sulfonate, -SO3 -)와 양(+)으로 하전된 작용기로서 4급 암모늄(ammonium), 포스포늄(phosphonium) 이온 등의 오늄 이온(onium ions)을 포함하는 화합물이다. 상기 양쪽성 이온(20)으로 이루어진 친수성 코팅층(22)의 두께는 통상 1 내지 100 nm, 바람직하게는 2 내지 50 nm, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 nm이다. 상기 친수성 코팅층(22)은 상기 코어부(10) 및/또는 소수성 코팅층(12)의 전체 표면에 형성될 수도 있고, 상기 코어부(10) 및/또는 소수성 코팅층(12)의 표면에 부분적으로(예를 들면, 코어부(10) 전체 표면적의 50 내지 90%) 형성되어, 상기 소수성 코팅층(12)과 함께 하나의 코팅층을 형성할 수도 있다.
상기 양쪽성 이온(20)의 코팅은, 공지된 다양한 방법으로 수행될 수 있으나, 바람직하게는, 나노 이멀젼(nano emulsion) 방법으로 수행될 수 있다. 상기 나노 이멀젼 방법은, 상기 산화철 나노입자(코어부(10))를 양쪽성 이온(20)과 혼합하고 교반하여 수행될 수 있다. 여기서, 상기 산화철 나노입자는, 헥산 등의 유기 용매에 균일하게 분산되어 산화철 나노입자 분산액의 형태로 혼합되고, 상기 양쪽성 이온(20) 화합물은 물에 균일하게 분산된 수용액의 형태로 혼합되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화철 나노입자 분산액과 상기 양쪽성 이온(20) 용액의 혼합 시, 초음파를 인가하여(ultrasonication), 상기 양쪽성 이온(20)이 산화철 나노입자의 표면에 균일하게 코팅되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자 자기공명영상 조영제는 수(水) 분산성 및 생리학적 조건에서의 안정성이 우수하다. 즉, 본 발명에 따른 자기공명영상 조영제는, 생리학적 조건에서 뭉침(aggregation)없이 잘 분산되어 있으므로, 생체 내 적용이 용이할 뿐만 아니라, 유체역학적 크기가 작고, 얇은 코팅 층으로 인해 기존 조영제(예를 들면, feridex)보다 자기공명영상 감도가 우수하다. 따라서, 본 발명에 따른 자기공명영상 조영제는, 암 진단, 암의 전이, 림프절의 진단(이미징), 간 또는 비장의 진단(이미징) 등에 유용하게 이용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[제조예] 열분해법에 의한 산화철 나노입자의 합성
3구 둥근바닥 플라스크에, 선구물질인 Fe(acac)3 (iron(III)(acetyl acetonate)3, 1.4 g, 4 mmol), 1,2-헥사데칸디올(1,2-hexadecandiol, 40 mmol), 올레익산(oleic acid, 8 mL, 25 mmol) 및 올레일아민(oleylamine, 12 mL, 35 mmol)을 넣고, 120 ℃로 승온시켰다. 이 온도에서 부분적으로 감압 및 2시간 동안 교반(stirring)하여, 반응물에 포함된 소량의 물과 산소를 제거하였다. 2시간 후, Ar 가스를 반응기에 흘려주면서, 반응 온도를 220 ℃로 상승시키고, 30분 동안 반응시킨 후, 다시 300 ℃로 승온시켰다(승온 속도: 2 ℃/min). 300 ℃에서 30분 동안 반응시킨 후, 반응기의 온도를 신속히 상온으로 내리고, 반응액에 과량의 에탄올을 첨가하고 원심분리하여, 가라앉은 산화철 나노입자(Fe3O4)를 수득하였다. 얻어진 산화철 나노입자(Fe3O4)에 소량의 헥산을 첨가하여 분산시키고, 다시 과량의 에탄올을 첨가하고 원심분리하여, 가라앉은 고체를 수득하였다.
[실시예] 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자의 제조
상기 제조예에서 합성된 열분해법으로 합성된 산화철 나노입자 5 mg를 200 μl의 헥산에 넣고, 균일하게 분산시켰다. 이 용액을 양쪽성 이온 화합물인 3- [N,N-디메틸(3-미리스토일아미노프로필)암모니오]프로판설포네이트 5 mg이 녹아 있는 5 mL의 탈이온수(deionized water: DW)에 적하하였다. 상기 혼합 용액을 상온에서 300W의 힘으로 5분 동안 초음파 처리(ultrasonication)하여, 양쪽성 이온 화합물을 산화철 나노입자에 코팅하였다. 그 후 원심여과기(centrifugal filter unit, Mw cut off: 100 kDa)를 이용하여, 코팅되지 않은 양쪽성 이온 화합물을 제거함으로서, 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자를 제조하였다.
[실험예] 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자의 특성 시험
A. 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자의 수(水) 분산성
산화철 나노입자의 수 분산성을 평가하기 위하여, 상기 제조예에서 얻어진 산화철 나노입자와 실시예에서 얻어진 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자를 헥산(hexane)과 물의 상분리된 용액에 각각 투입하였다. 도 2는 그 결과를 보여주는 사진으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 열분해법으로 합성된 산화철 나노입자는 올레익 산과 같은 소수성 분자로 코팅되어 있으므로, 헥산층(유기성 용매층)에 분산되는 반면(도 2의 좌측 샘플), 양쪽성 이온으로 코팅된 본 발명의 산화철 나노입자는 수(水)층에 분산됨을 확인할 수 있다(도 2의 우측 샘플).
B. 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자의 크기 및 분산성
양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자의 크기를 ELS(Electrophoretic Light Scattering Spectrophotometer, Otsuka Electronics Co., Ltd, Japan)을 사용하여 측정하였고, 또한 상기 산화철 나노입자의 모양(형태)을 TEM (transmission electron microscopy, TECNAI F20, Philips Electronic Instruments Corp.)을 사용하여 확인하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자의 코어 크기는 약 10 nm 이하이고, 나노 입자들이 잘 분산되어 있는 것을 TEM 이미지로부터 확인할 수 있고, 상기 산화철 나노입자의 유체역학적 크기는 약 12 nm 정도로서, 매우 얇은 코팅층을 형성하는 것을 ELS 분석으로부터 얻은 직경(diameter) 그래프로부터 확인할 수 있다.
C. 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자의 안정성 시험
양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자를 1M NaCl 용액 및 10% 혈청(serum) 용액에 각각 분산시킨 후, ELS를 이용하여, 산화철 나노입자의 크기 변화를 시간대별로 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예의 산화철 나노입자를 1M NaCl에 분산시킨 후, 1 시간, 2 시간, 3 시간, 6 시간, 12 시간 및 24 시간 경과 후, 산화철 나노입자의 유체역학적 크기에는 큰 차이가 없었으며(도 4의 (a)), 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자를 10% 혈청(serum) 용액에 분산시킨 경우에도, 유체역학적 크기에는 큰 차이가 없었다(도 4의 (b)). 불균일하게 코팅된 산화철 나노입자는 높은 농도의 염 상태에서 불안정하여 뭉침 현상이 일어나는 반면, 도 4로부터, 본 발명에 따른 산화철 나노입자는, 생리학적 조건에서도 안정함을 알 수 있다.
D. 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자의 자기 이완성 시험
양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자에 포함된 철(Fe)의 농도를 ICP-AES (Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometer)로 측정한 후, 다양한 철(Fe) 농도(0.5 mM, 0.375 mM, 0.25 mM, 0.1875 mM 및 0.125 mM)가 되도록, 산화철 나노입자를 물에 분산시킨 후, 4.7T MRI를 사용하여 T2 자기 이완성(relaxivity)을 측정하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 이때, 대조군으로써 통상의 MRI 조영제인 feridex를 사용하였다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 철(Fe)의 농도에 비례하려 검은 신호(도 5의 상부 사진, Feridex 및 양쪽성 이온으로 안정화된 산화철 나노입자(Zwitterion stabilized SPION)의 MR 이미지. Fe의 농도가 증가할수록 signal drop이 강해져 이미지가 검게 보임. 동일한 농도에서, 본 발명에 따른 양쪽성 이온으로 안정화된 산화철 나노입자의 signal drop이 Feridex 보다 큰 것을 확인할 수 있음)가 강해졌으며, 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자의 T2 자기 이완성(relaxivity)값은 261 mM-1s-1인 반면, 통상의 조영제인 feridex의 T2 자기 이완성값은 217.6 mM-1s-1로서, 본 발명에 따른 산화철 나노입자의 T2 자기 이완성값이 더 우수함을 알 수 있다. 일반적으로, T2 자기 이완성값은 코팅층의 두께에 따라 달라지며, 코팅층이 두꺼울수록 T2 자기 이완성값이 감소한다고 알려져 있다. 본 발명에 따른 산화철 나노입자는 TEM 및 ELS 결과로부터 알 수 있듯이, 양쪽성 이온 코팅층이 매우 얇으므로, T2 자기 이완성값이 통상의 feridex보다 우수하다.
E. 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자의 림프절 MR 이미지
양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자가 T2 조영제로써 림프절을 이미징할 수 있는지를 확인하기 위하여, 산화철 나노입자 주입 전 및 정상 마우스의 오른쪽 발바닥에 피하 정맥을 통해 산화철 나노입자(50 μg)을 주사하고 24시간 후, 4.7T MRI를 이용하여, 각각 림프절을 MR(magnetic resonance, 자기 공명) 촬영하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6에서, 화살표 머리가 림프절을 지시한다. 보통 5 ~ 50 nm 크기의 나노입자를 이용하여 림프절을 이미징할 수 있다고 알려져 있으며, 피하주사를 통해 나노입자를 주입하면, 나노입자가 대식세포에 먹혀, 주위의 림프절로 이동한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자를 주입하고 24시간이 경과하면, 산화철 나노입자가 근처의 림프절로 이동하여 검게 보이는 것을 확인할 수 있다. 보통 고형암이 전이되면, 암세포가 근처의 림프절로 이동하여 림프절을 파괴하므로, 나노입자가 림프절에 축적될 수 없다. 따라서, 본 발명의 산화철 나노입자를 이용하여 얻은 MR 이미지는 암의 전이 진단에 유용하게 사용될 수 있다.
F. 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자의 암 MR 이미지
피하주사를 통해, C57BL/6 마우스의 등에 루이스 폐암(LLC) 세포를 106 개수로 주입하여, 등쪽에 종양이 유도된 LLC 종양 마우스 모델을 준비하였다. 양쪽성 이온으로 코팅된 산화철 나노입자가 T2 조영제로써 고형암을 이미징할 수 있는지를 확인하기 위하여, 상기 마우스 모델의 꼬리 정맥을 통해, 실시예의 산화철 나노입자 조영제(100 mg/kg)를 주사하고, 4.7T MRI를 이용하여, 시간대별로 암 이미지를 촬영하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7에서 화살표는 고형암을 지시한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 산화철 나노입자 주입 1시간 후(도 7의 (b)), 산화철 나노입자 주입 전(도 7의 (a)) 보다, MRI 신호가 약 17% 감소하는 것으로 보아, 산화철 나노입자가 고형암에 축적됨을 알 수 있다. 본 발명에 따른 산화철 나노입자는, 혈장 단백질의 흡착을 방해하고 RES(reticular endothelial system)을 피할 수 있도록 양쪽성 이온으로 코팅되어 있으므로, EPR(enhanced permeation and retention) 효과에 의해 암 주위에 축적될 수 있으며, 상기 산화철 나노입자가 고형암 주위에 축적되면, T2 효과에 의해 MR 이미지가 어둡게 보이게 된다.

Claims (7)

  1. 산화철 나노입자로 이루어진 코어부; 및
    상기 코어부의 표면에 코팅되어 있으며, 양쪽성 이온으로 이루어진 친수성 코팅층을 포함하는 자기공명영상 조영제.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 코어부의 산화철 나노입자는 Fe3O4를 포함하는 것인, 자기공명영상 조영제.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 코어부는 직경이 1 내지 500 nm인 입자 형태를 가지며, 상기 친수성 코팅층의 두께는 1 내지 100 nm인 것인, 자기공명영상 조영제.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 코어부는 직경이 2 내지 100 nm인 입자 형태를 가지며, 상기 친수성 코팅층의 두께는 2 내지 10 nm인 것인, 자기공명영상 조영제.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 코어부의 표면에는 탄소수 15 내지 25의 지방산 또는 그 유도체로 이루어진 소수성 코팅층이 더욱 형성되어 있는 것인, 자기공명영상 조영제.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 양쪽성 이온은 3-[N,N-디메틸(3-미리스토일아미노프로필)암모니오]프로판설포네이트, 3-[(3-콜라미도프로필)디메틸암모니오]-1-프로판설포네이트, 3-[(3-콜라미드프로필)디메틸암모니오]-2-히드록시-1-프로판설포네이트, N-데실-N,N-디메틸-3-암모니오-1-프로판설포네이트, N-도데실-N,N-디메틸-3-암모니오-1-프로판설포네이트, N-테트라데실-N,N-디메틸-3-암모니오-1-프로판설포네이트, 아미도설포베타인-16, 4-n-옥틸벤조일아미도-프로필-디메틸암모니오설포베타인, 3-(1-피리디노)-1-프로판 설포네이트, 설포베타인 메타크릴레이트, 카르복시베타인 메타크릴레이트, 알라닌, 아스파라긴, 시스테인, 글루타민, 글리신, 프롤린, 세린, 티로신, 이소류신, 류신, 메티오닌, 페닐알라닌, 쓰레오닌, 트립토판, 발린, 히스티딘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 자기공명영상 조영제.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 자기공명영상 조영제는 암 진단, 암의 전이, 림프절의 진단, 간의 진단 또는 비장의 진단에 사용되는 것인, 자기공명영상 조영제.
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