KR20160036972A - 암 및 혈관질환 치료제의 효과적인 전달과 확산을 위해 광감응제를 이용한 겸형적혈구의 활용 방법 - Google Patents

암 및 혈관질환 치료제의 효과적인 전달과 확산을 위해 광감응제를 이용한 겸형적혈구의 활용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생체적합성(biocompatibility) 과 생분해성(biodegradability)을 유지할 뿐만 아니라 선택적으로 고형 종양(solid tumoer), 저 산소 종양 등에 주변 혈관에 축적될 수 있는 새로운 겸형적혈구복합체를 제안하고, 상기 겸형적혈구복합체를 이용한 약물전달시스템을 제안한다.
본 발명은 겸형적혈구의 내부에 형광물질을 담지시키는 단계; 상기 겸형적혈구를 광감응제로 코팅시켜 겸형적혈구복합체를 제조하는 단계; 광원을 공급하는 단계; 및 상기 겸형적혈구복합체를 생체 내에 투여하는 단계를 포함하되, 상기 담지 된 형광물질 방출을 상기 광원과 상기 광감응제에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 저 산소 종양 진단시스템을 제안한다.

Description

암 및 혈관질환 치료제의 효과적인 전달과 확산을 위해 광감응제를 이용한 겸형적혈구의 활용 방법{ Programming method for delayed photohemolysis of sickle red blood cells to target hypoxic tumor microvessels and augment tumor drug delivery}
본 발명은 겸형적혈구복합체를 생체 내에 투여하는 약물전달 시스템에 관한 것이다.
암 치료와 재발을 방지하는 의학적 프로세스 중 가장 큰 걸림돌이며 치료를 진행하는데 있어서 가장 큰 어려움은 치료적 저항성(therapeutic resistance) 이며 이들 중 대부분은 암세포 주변의 저산소증 (hypoxia)에서 기인한다.
이러한 저산소증의 현상은 암세포 주변에 새롭게 생성되거나 기존에 있던 혈관들의 기형적인 변형 때문이다. 암세포 주변에서 생성되는 마이크로스케일의 혈관들은 기존의 혈관조직과는 달리 푸어 펄퓨전(poor perfusion) 때문에 약물이 예상대로 표적부분에 충분히 공급되기 힘든 구조로 이루어지며, 이러한 이유로 방사선 치료 및 기타의 치료방법을 통한 항암치료가 실패하는 경우가 종종 발생한다.
또한, 현재 항암치료 전달물질로 리포좀(liposome)과 다양한 나노(nano)기술을 이용한 인공적인 운반체들이 널리 사용되고 있지만, 상용화되어있는 약물전달시스템( Drug delivery system(DDS))의 경우 많은 부작용을 유발한다. 예를 들어 운반체의 부정확한 전달, 통제할 수 없는 치료제의 유출, 건강한 조직으로의 약물전달 등으로 요약 될 수 있다. 따라서 상용화 되고 있는 DDS의 사용으로 인한 부작용을 줄이는 새로운 운반체들에 대한 선행연구가 다양한 방법을 통해 활발히 진행되고 있다.
R.K. Jain, Delivery of molecular and cellular medicine to solid tumors, Adv. Drug Deliv. Rev. 46 (2001) 149-168.
본 발명의 목적은 기존의 치료전달물질로 사용된 약물전달체의 부작용을 극복하고, 전달효율성을 향상시키고, 치료용 약물의 유출을 조절할 수 있는 약물전달 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명은 겸형적혈구의 내부에 생체전달물질을 담지 시키는 단계; 상기 겸형적혈구를 광감응제(photosensitizer)로 코팅시켜 겸형적혈구복합체를 제조하는 단계; 상기 겸형적혈구복합체에 광원을 공급하는 단계; 및 상기 겸형적혈구복합체를 생체 내에 투여하는 단계를 포함하되, 상기 담지 된 생체전달물질의 방출을 상기 광원과 상기 광감응제에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 약물전달 시스템을 제공한다.
상기 생체전달물질은 생체 내에 투여되는 물질을 의미하며, 본 발명에서는 보다 구체적으로 저 산소 종양 치료용 약물, 혈관질환 치료용 약물, 형광물질로부터 선택되는 하나이상인 것을 특징으로 한다. 상기 저 산소 종양은 암을 포함한다. 상기 생체 내에 투여하는 단계에서 생체는 생물의 몸을 의미하고, 동물, 인간일 수 있고 크게 제한하지 않는다.
본 발명은 상기 광원과 광감응제에 의해 상기 생체 내에 투여된 겸형적혈구복합체의 용출시간과, 상기 생체전달물질의 유출양이 제어되는 것을 특징으로 한다. 상기 광감응제는 빛 에너지를 흡수하였을 때 겸형적혈구를 감광화( photo-oxidation)하는 물질이다.
상기 광감응제는 상기 겸형적혈구를 감광화 시키는 물질이라면 크게 제한 받지는 않으나 바람직하게는 프로토포르피린IX(Protoporphyrin IX), 버트포르핀 (Verteporfin), 포스캔(Foscan), 레뷸란(Levulan), 메트빅스(Metvix), 헬스빅스(Hexvix), 퍼리틴(Purlytin), 포토클로어(Phothchlor), 루텍스(Lutex), 탈라포르핀(Talaporfin) 로부터 선택되는 하나이상의 화합물 일 수 있다. 보다 바람직하게는 프로토포르피린IX(protoporphyrin IX)이 좋다.
본 발명에서 상기 형광물질은 보다 바람직하게는 칼세인(calcein)인 것이 좋다.
보다 구체적으로 본 발명에서 상기 광감응제의 농도는 10~ 80인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 광원의 세기는 0.01W ~ 1W인 것이 바람직하다.
상기 광원의 공급시간은 1분 ~ 60분인 것이 바람직하다.
본 발명은 보다 구체적으로 상기 생체전달물질은 저 산소 종양 치료용 약물인 것을 특징으로 한다.
상기 생체전달물질이 저 산소 종양 치료용 약물인 경우, 바람직하게는 상기 광감응제의 농도는 25~ 50이고, 광원의 세기는 0.05W ~ 0.5W이고, 광원의 공급시간은 1분 ~ 60분 인 것이 좋다.
본 발명은 겸형적혈구의 내부에 형광물질을 담지 시키는 단계; 상기 겸형적혈구를 광감응제로 코팅시켜 겸형적혈구복합체를 제조하는 단계; 광원을 공급하는 단계; 및 상기 겸형적혈구복합체를 생체 내에 투여하는 단계를 포함하되, 상기 담지 된 형광물질 방출을 상기 광원과 상기 광감응제에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 저 산소 종양 진단시스템을 제공한다.
저 산소 종양 진단시스템에서 상기 형광물질은 바람직하게는 칼세인 인 것이 좋다.
또한 본 발명의 저 산소 종양 진단시스템에서, 형광물질을 칼세인으로 사용하였을 때 크게 제한하지는 않으나, 상기 광원의 세기는 0.05W ~ 0.5W 이고, 광원의 공급시간은 1분 ~ 60분이며, 상기 광감응제의 농도는 25~ 50인 것이 바람직하다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 겸형적혈구의 내부에 생체전달물질을 담지 시키는 단계; 상기 겸형적혈구를 광감응제로 코팅시켜 겸형적혈구복합체를 제조하는 단계; 상기 겸형적혈구복합체에 광원을 공급하는 단계; 및 상기 겸형적혈구복합체를 생체 내에 투여하는 단계를 포함하되, 상기 담지 된 생체전달물질의 방출을 상기 광원과 상기 광감응제에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 약물전달 시스템에 관한 것이다.
겸형적혈구는 상용화된 치료운반체와 정상적인 적혈구와는 달리 아무런 외부 조작 없이도 선택적으로 표적 고형 종양(solid tumor)의 혈관 벽에 축적되며, 암세포 주변의 혈관을 막고, 결국에는 내부의 최산화 현상을 통해 암세포의 특성을 보여준다.
이러한 현상은 겸형적혈구의 표면에서 다수의 부착리셉터(adhesion receptor)와 암세포주변의 혈관에서 검출되는 리간드( ligand)와의 바인딩 때문에 가능하다. 또한 겸형적혈구는 일반 적혈구와 마찬가지로 모세혈관의 스케일까지 관류가 가능하다.
본 발명은 생체적합성(biocompatibility) 과 생분해성(biodegradability)을 유지할 뿐 만 아니라 선택적으로 고형 종양(solid tumoer), 저산소 종양 등에 주변 혈관에 축적될 수 있는 새로운 겸형적혈구복합체를 제안하고, 상기 겸형적혈구복합체를 이용한 약물전달시스템을 제안한다.
본 발명은 광감응제를 이용하여 상기 겸형적혈구의 용혈을 제어함으로써, 담지된 치료용 약물의 유출시간을 제어할 수 있는 장점이 있다.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 약물전달 시스템은 겸형적혈구복합체가 선택적으로 저 산소 종양에 축적되고, 상기 겸형적혈구복합체의 광감응제를 통한 감광화(ex vivo photooxidation)를 통해서 겸형적혈구복합체의 용혈이 지연되면서, 치료용 약물의 유출시간을 조절할 수 있는 장점이 있다.
또한, 광감응제의 농도나, 감광화를 위한 광원의 노출시간, 세기에 따라 상기 겸형적혈구복합체의 용혈시간, 생체전달물질의 유출량 , 구체적인 예로 치료용 약물의 유출량을 조절할 수 있다.
본 발명에서 상기 생체전달물질은 저 산소 종양 치료용 약물, 혈관질환 치료용 약물, 형광물질로부터 선택되는 하나이상인 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게 생체전달물질은 저 산소 종용 치료용 약물과 형광물질을 사용 할 수 있으며, 상기 형광물질은 크게 제한받지 않으나 칼세인(calcein)을 사용할 수 있다.
상기 칼세인을 생체전달물질로 사용하였을 때 본 발명에 따른 약물전달 시스템은 저 산소 종양 진단시스템으로 사용할 수 있으며, 생체전달물질에 저 산소 종양 치료용 약물과 칼세인을 함께 사용하였을 때 본 발명에 따라 종양의 진단뿐 아니라 치료도 가능하다. 이때 상기 칼세인은 치료용 약물의 캐리어로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 약물전달 시스템은, 상기 광원과 광감응제에 의해 상기 생체 내에 투여된 겸형적혈구복합체의 용출시간과, 상기 생체전달물질의 유출양이 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 약물전달시스템은 광원에 의해 활성화된 광감응제가 일정시간이 지난 후 겸형적혈구복합체의 멤브레인(membrane) 을 파괴시킬수 있는 광반응이 일어나며 이에 겸형적혈구복합체가 용혈되고 생체전달물질이 유출된다. 다양한 목표시간에 겸형적혈구 내부에 포함된 생체전달물질의 방출을 유도하기 위해 광감응제의 농도, 공급되는 광원의 세기를 조절하여 광감응제를 자극하여 원하는 시간에 일정량의 생체전달물질을 목표지점에 유출할 수 있다.
상기 광감응제는 프로토포르피린IX(Protoporphyrin IX), 버트포르핀 (Verteporfin), 포스캔(Foscan), 레뷸란(Levulan), 메트빅스(Metvix), 헬스빅스(Hexvix), 퍼리틴(Purlytin), 포토클로어(Phothchlor), 루텍스(Lutex), 탈라포르핀(Talaporfin) 로부터 선택되는 하나이상의 화합물인 것이 좋으며 보다 바람직하게는 프로토포르피린IX(Protoporphyrin IX)을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 광감응제의 농도는 25~ 50인 것이 좋으며, 상기 광원의 세기는 0.05W ~ 0.5W인 것이 좋다. 상기 광원의 공급시간은 상기 광원의 공급시간은 1분 ~ 60분인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 생체전달물질이 저 산소 종양 치료용 약물인 경우, 상기 광감응제의 농도는 25~ 50이고, 광원의 세기는 0.05W~0.5W 이고, 광원의 공급시간은 1분 ~ 60분 인 것이 좋으며, 광감응제의 농도가 상기 범위를 초과/미만일 경우 예상하는 약물방출지연시간이 짧아지거나 길어질 수 있으며, 광원의 세기가 상기 범위보다 세거나 낮을수록 예상하는 약물방출 지연시간이 짧아지거나 길어져 유출량은 변화하게 된다.
본 발명은 겸형적혈구의 내부에 형광물질을 담지 시키는 단계; 상기 겸형적혈구를 광감응제로 코팅시켜 겸형적혈구복합체를 제조하는 단계; 광원을 공급하는 단계; 및 상기 겸형적혈구복합체를 생체 내에 투여하는 단계를 포함하되, 상기 담지 된 형광물질 방출을 상기 광원과 상기 광감응제에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 저 산소 종양 진단시스템을 제공한다.
상기 형광물질은 보다 구체적으로 칼세인 것을 특징으로 하며, 실험결과를 바탕으로 상기 형광물질이 칼세인 일 경우 바람직한 광원의 세기는 0.05W~0.5W 이고, 광원의 공급시간은 1분 ~ 60분이며, 상기 광감응제의 농도는 25~ 50인 것이 좋다.
본 발명은 생체적합성(biocompatibility) 과 생분해성(biodegradability)을 유지할 뿐만 아니라 선택적으로 고형 종양(solid tumor), 저 산소 종양 등에 주변 혈관에 축적될 수 있는 새로운 겸형적혈구복합체를 이용한 약물전달시스템을 제공한다. 본 발명은 종래 발명의 약물전달시스템에서의 단점인 생체전달물질 보다 구체적으로 치료용 약물 의 부정확한 전달, 치료용약물의 통제할 수 없는 유출, 건강한 조직으로의 치료용 약물 전달 등의 문제를 해결할 수 있으며, 생분해가 가능하므로 부작용이 적은 장점이 있다.
본 발명에 따른 약물전달 시스템은 광감응제의 농도와 광원의 세기 및 광원의 노출시간에 따라 생체전달물질의 유출시간 및 유출 양을 제어할 수 있는 장점이 있다.
이는 생체전달물질이 치료용 약물일 경우 치료용 약물이 목적하는 생체내부 부위에 도달하였을 시기에 맞추어서 적절한 양으로 유출할 수 있도록 함으로써 치료용 약물이 보다 정확하게 효능을 발휘 할 수 있도록 한다.
도1은 윈도우 챔버(window chamber) 가 설치된 마우스 모델을 나타낸 것이다.
도2는 일반적혈구와 겸형적혈구의 고형 종양( solid tumor) 지역혈관에 축적된 정도를 나타낸 것이다.
도3은 x축의 적혈구복합체에 담지된 양과 같은 칼세인, 칼세인을 담지한 일반적혈구복합체(광감응제로 코팅됨), 칼세인을 담지한 겸형적혈구(광감응제로 코팅하지 않음), 칼세인을 담지한 겸형적혈구복합체(광감응제로 코팅됨)에서 유출된 칼세인의 농도를 일반 혈관(X축에서 NORMAL)과 고형암세포가 자라는 지역(X축에서 TUMOR)에서 수집하여 나타낸 것이다.
도4는 광원의 노출시간에 따라 변하는 겸형적혈구복합체의 칼세인 유출실험을 위한 실험장치이다.
도5는 본 발명에 따른 칼세인을 담지 한 겸형적혈구복합체가 광원의 노출시간에 따라 칼세인의 유출농도를 측정한 결과 그래프이다.
이하 , 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고 자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.
본 연구에서 진행된 모든 전임상실험은 University of Florida의 Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC)의 허가를 받은 프로토콜을 기준으로 진행되었다.
[실시예1] 저산소 종양 치료용 약물(Cisplatin)을 담지한 약물전달시스템
a) 겸형적혈구의 내부에 항암약물을 담지 시키는 단계
제1 마우스(mouse)모델에서 수집된 혈액에서 겸형적혈구를 선별해 내기 위해서 41ml의 혈액과 10ml의 DPBS(Dulbecco's Phosphate Buffered Saline)용액을 섞어 원심분리를 진행하였다. 원심분리 후 겸형적혈구를 제외한 나머지의 액을 제거하였다. 이를 수차례 반복 하며, 원심분리 후 나머지 용액이 투명해질 때까지 2~3회 반복하였다.
약 200의 분리된 상기 a) 의 겸형적혈구를 삼투질농도 0.67를 갖는 1.2ml의 저장성(hypotonic) DPBS 용액 내에 섞었다.
상온에서 약 5분 동안 섞은 후 4에서 원심분리하고 이 과정을 겸형적혈구를 제외한 나머지 용액의 색깔이 투명해질 때까지 반복한 후 부풀어진 겸형적혈구를 분리하였다.
용해된(LYSED)셀로부터 유래된 40의 용혈된 혈액(RBCs:DIH2O = 1:1[v:v])을 부풀어진 상기 겸형적혈구 위로 조심스럽게 추가하였다.
250의 치료용약물(cisplatin 150/ml)가 녹아있는 용액을 상기 겸형적혈구 용액에 추가하고 상온에서 약 5분간 조심스럽게 섞었다.
원심분리를 수차례 반복하여 혈액 용액의 투명도가 갑자기 상승하고 화이트고스트셀(white ghost cell)의 층이 형성이 될 때, 100의 10PBS를 추가하였다.
상온에서 약 5분 동안 부드럽게 섞어준 후, 약하게 흔들어 주며 37에서 약 30분 동안 인큐베이션(incubation)을 시켰다.
DPBS를 이용하여 약 2회 씻어준 후, 다음 실험을 위해 88cells/ml의 농도로 샘플을 준비하였다.
b) 상기 겸형적혈구를 광감응제(Protoporphyrin IX) 로 코팅시키는 단계
상기 b)에서 준비된 1ml의 겸형적혈구 용액 샘플을 4DPBS용액을 사용하여 원심분리를 실시한 후 나머지 용액을 제거하고 25 M 를 갖는 6ml의 광감응제 용액 (protoporphyrin IX; PpIX)을 추가하였다.
광감응제용액 추가 후 37에서 30분 정도 용액을 약하게 흔들어 주면서 인큐베이션(incubation)을 진행하였다. DPBS를 이용하여 용액을 세척하고 원심 분리하는 과정을 2회 진행하였다.
겸형적혈구와 바인딩이 되어있지 않은 광감응제를 원심분리과정을 통해 제거하고, 3ml의 DPBS를 추가 후 4에서 사용할 때까지 냉장 보관하여 겸형적혈구복합체를 제조하였다.
c) 상기 겸형적혈구복합체를 마우스에 투여하는 단계
우선 윈도우챔버 (widnow chamber)가 등쪽스킨(dorsal skin)에 설치된 제2 마우스 모델에 4T1 마우스의 유방암 세포 약10,000개((Duke University, Durham, NC),를 이식하여 약 2주~4주 후 암의 크기가 0.5cm정도가 되었을 때, 상기 b)단계에서 제조된 겸형적혈구복합체 200을 제3 마우스모델의 꼬리정맥주사(tail vein injection)을 통해 체순환(systemic circulation)을 유도하였다.
[실시예2] 칼세인을 담지 한 약물전달 시스템
상기 실시예1에서 치료용 약물 (cisplatin 150/ml)을 사용하는 것 대신 형광물질(calcein 77.8/ml)을 사용한 것에 차이가 있고 그 외에는 상기 실시예1과 동일하게 실시하였다.
[실시예3]
상기 a) 내지 b) 단계는 상기 실시예1과 동일하고 c) 단계는 하기 와 같다.
c) T1 마우스의 유방암 세포 약100,000개((Duke University, Durham, NC) 100를 준비하여, 1~2% 이소프란(isoflurane)를 이용하여 마취시킨 제4마우스모델 왼쪽 사두근(quadricep) 부분의 피하(subcutaneous)에 투입하였다.
암세포가 약 1cm의 지름을 가질 때, 상기 겸형적혈구복합체 200를 0.08W의 할로겐램프를 이용해 복합체를 1분간 노출시키고 꼬리 내 정맥을 통해 투여하였다. 꼬리를 통해 투여된 적혈구의 체내 이동시간을 고려하여 12시간, 24시간 그리고 48시간이 지난 후 데이터를 수집하였다.
[실시예4] (도3의 X축에서 TUMOR영역의 SS-RBC+PpIX 해당)
상기 실시예3과 동일하게 실시하되 상기 치료용 약물 (cisplatin 150/ml)을 사용하는 것 대신 형광물질(calcein 77.8/ml)을 사용한 것에 차이가 있으며, 나머지는 상기 실시예3과 동일하게 실시하였다.
[비교예1](도3의 X축에서 TUMOR 영역의 Free Calcein 해당)
상기 실시예3과 동일하게 실시하되, 겸형적혈구복합체 대신에 적혈구복합체에 담지된 것과 같은 양의 칼세인을 주입한 것 과 광감응제 용액 (protoporphyrin IX; PpIX)으로 코팅하지 않은 것에 차이가 있으며 나머지는 상기 실시예3과 동일하게 실시하였다.
[비교예2](도3의 X축에서 TUMOR 영역의 RBC+PpIX 해당)
상기 실시예4과 동일하게 실시하되 겸형적혈구 대신에 일반적혈구를 사용한 것에 차이가 있으며, 나머지는 상기 실시예3과 동일하게 실시하였다.
[비교예3](도3의 X축에서 TUMOR 영역의 SS-RBC 해당)
상기 실시예4과 동일하게 실시하되 상기 b)단계에서 광감응제를 코팅하지 않은 것에 차이가 있으며, 나머지는 상기 실시예3과 동일하게 실시하였다.
하기 도1은 윈도우 챔버(window chamber) 가 설치된 마우스 모델이다.
하기 도2는 일반적혈구와 겸형적혈구의 고형 종양( solid tumor) 지역혈관에 축적된 정도를 나타낸 것이다.
A는 칼세인이 포함된 겸형적혈구복합체가 일반혈관( Normal)과 고형종양 지역혈관(Tumor)에 축적되는 정도를 시간에 따라 비교한 것이다.
B는 고형종양이 자라는 지역의 혈관 내에서 일반적혈구(C57BL/6)와 겸형적혈구(Knock-in)의 축적정도를 일반현미경(Brightfield)과 형광현미경(Fluorescence)을 이용해 비교한 것이다. 축적 정도는 적혈구를 투입한 후 약 5분 정도동안 움직이지 않는 적혈구는 혈관 내에 축적되었다고 생각하고, 빨간 화살표가 있는 부분이 약 5분이 지나도 움직이지 않는 적혈구를 표시한 것이다.
하기 도3은 x축의 적혈구복합체에 담지된 양과 같은 칼세인, 칼세인을 담지한 일반적혈구복합체(광감응제로 코팅됨), 칼세인을 담지한 겸형적혈구(광감응제로 코팅하지 않음), 칼세인을 담지한 겸형적혈구복합체(광감응제로 코팅됨)에서 유출된 칼세인의 농도를 일반 혈관(X축에서 NORMAL)과 고형암세포가 자라는 지역(X축에서 TUMOR)에서 수집하여 나타낸 것이다.
도3에서 x축에서 프리칼세인(Free Calcein)의 막대그래프는, 적혈구복합체에 담지된 양과 같은 칼세인을 제 4마우스모델의 꼬리내 정맥을 통하여 투여한 뒤 12시간, 24시간 48시간 뒤 일반혈관과 고형암세포가 자라는 지역에서의 칼세인 유출농도를 나타낸 것이다. x축의 RBC+PpIX의 막대그래프는 칼세인을 담지한 일반적혈구복합체(광감응제로 코팅됨)의 시간에 따른 칼세인의 유출농도를 나타낸 것이다. SS-RBC의 막대그래프는 광감응제로 코팅하지 않은 칼세인을 담지한 겸형적혈구의 시간에 따른 칼세인의 유출농도를 나타낸 것이다.SS-RBC+PpIX 막대그래프는 칼세인을 담지한 광감응제가 코팅된 즉, 본 발명에 의한 겸형적혈구복합체의 시간에 따른 칼세인의 유출농도를 나타낸 것이다.
[시험예] 겸형적혈구복합체의 광원노출시간에 따른 칼세인의 유출농도 비교
이하 도4에 따른 장치를 사용하여 겸형적혈구복합체의 광원노출시간에 따른 칼세인의 유출농도 비교하였다.
하기 도4는 광원의 노출시간에 따라 변하는 겸형적혈구복합체의 칼세인 유출실험을 위한 실험장치이다. 출력전력이 100W까지 조절이 가능한 할로겐램프와 온도조절이 가능한 큐벳홀더 (Temperature Controlled Cuvette Holder, Quantum Northwest, INC사)를 그림과 같이 준비하였다. 유리큐벳은 대칭되는 두면이 투명하며, 나머지 두면은 불투명하여 칼세인을 담지한 겸형적혈구복합체를 상기 유리큐벳에 넣어서 온도조절을 하면서 할로겐램프로 광원을 공급하여 여기시킬 수 있었다.
온도조절이 가능한 큐벳홀더는 5부터 70까지 조절이 가능하며 큐벳내의 액체가 골고루 섞일 수 있도록 자석막대를 이용할 수 있었다.
상기 실시예2에서 b)단계에 까지 수행한 후 제조한 칼세인을 담지한 겸형적혈구복합체를 준비하였다. 상기 겸형적혈구복합체 3ml을 각각 상기 도4의 실험장치에 따라 유리큐벳에 넣고 할로겐램프를 0.08W로 고정하고 광원노출시간(조사시간(t irr : irradiation time))을 0분부터 19분까지 조사하였다.
조사시 온도는 평균대기온도(Ambient Temperature) 인 24로 고정해놓았다. 조사시간이 0분, 9분,11분, 13분, 15분, 17분, 19분 조사되었을 때 빛을 차단하여 공급한 할로겐 램프이외에 여기를 불가능하게 하였다.
그리고 사람 및 동물의 체내에서 칼세인의 유출정도를 예측하기 위해 체온과 비슷한 37로 온도를 증가 시켜 실험을 진행하였다. 빛이 차단된 상태에서 각각 겸형적혈구복합체에서 유출된 칼세인의 샘플 30을 채취하여 빛을 차단시키고 샘플은 농도를 측정하기 전까지 4에 냉장 보관하였다.
HPLC (High Performance Liquid Chromatography)를 이용하여 칼세인의 농도를 측정하였다.
상기 시험예에 대한 결과는 하기 도5와 같다. 하기 도5는 상기 시험예에서 같이 본 발명에 따른 칼세인을 담지한 겸형적혈구복합체가 광원의 노출시간에 따라 칼세인의 유출농도를 측정한 결과 그래프이다.
x축은 광원이 조사된 후 부터 측정한 시간 (minute)이며 y 축은 겸형적혈구복합체에서 유출된 칼세인의 농도를 퍼센테이지로 나타낸 것이다. 광원에 노출되는 시간이 길수록 칼세인이 빠른 시간에 많은 양이 유출되며, 유출속도가 빨라지는 것을 볼 수 있다. 반대로 광원노출시간이 짧을수록 유출된 칼세인의 양은 적으며 유출속도는 느려진다.
상기 시험예를 통해서 원하는 시간대에 원하는 양의 칼세인 유출양을 조절할 수 있다.
또한 상기 시험예를 저산소 종양 치료에 응용할 경우 칼세인 대신에 치료용 약물을 담지시켜 인간이나 동물의 체내 종양부분에 원하는 시간에 도달시켜 원하는 적절한 양의 치료용 약물을 유출시킴으로써 치료의 효과를 볼 수 있다.

Claims (13)

  1. 겸형적혈구의 내부에 생체전달물질을 담지 시키는 단계; 상기 겸형적혈구를 광감응제로 코팅시켜 겸형적혈구복합체를 제조하는 단계; 상기 겸형적혈구복합체에 광원을 공급하는 단계; 및 상기 겸형적혈구복합체를 생체 내에 투여하는 단계를 포함하되, 상기 담지 된 생체전달물질의 방출을 상기 광원과 상기 광감응제에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 약물전달 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 생체전달물질은 저 산소 종양 치료용 약물, 혈관질환 치료용 약물, 형광물질로부터 선택되는 하나이상인 것을 특징으로 하는 약물전달시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광원과 광감응제에 의해 상기 생체 내에 투여된 겸형적혈구복합체의 용출시간과, 상기 생체전달물질의 유출양이 제어되는 것을 특징으로 하는 약물전달시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광감응제는 프로토포르피린IX(Protoporphyrin IX), 버트포르핀 (Verteporfin), 포스캔(Foscan), 레뷸란(Levulan), 메트빅스(Metvix), 헬스빅스(Hexvix), 퍼리틴(Purlytin), 포토클로어(Phothchlor), 루텍스(Lutex), 탈라포르핀(Talaporfin) 로부터 선택되는 하나이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 약물전달시스템.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 형광물질은 칼세인 인 것을 특징으로 하는 약물전달시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 광감응제의 농도는 10~ 80 인 약물전달시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 광원의 세기는 0.01W ~ 1W 인 약물전달시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광원의 공급시간은 1분 ~ 60분 인 약물전달시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 생체전달물질은 저 산소 종양 치료용 약물인 것을 특징으로 하는 약물전달시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 광감응제의 농도는 25~ 50이고, 광원의 세기는 0.05W ~ 0.5W이고, 광원의 공급시간은 1분 ~ 60분인 약물전달 시스템.
  11. 겸형적혈구의 내부에 형광물질을 담지시키는 단계; 상기 겸형적혈구를 광감응제로 코팅시켜 겸형적혈구복합체를 제조하는 단계; 광원을 공급하는 단계; 및 상기 겸형적혈구복합체를 생체 내에 투여하는 단계를 포함하되, 상기 담지 된 형광물질 방출을 상기 광원과 상기 광감응제에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 저 산소 종양 진단시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 형광물질은 칼세인 인 것을 특징으로 하는 저 산소 종양 진단시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 광원의 세기는 0.05W ~ 0.5W 이고, 광원의 공급시간은 1분 ~ 60분이며, 상기 광감응제의 농도는 25~ 50인 것을 특징으로 하는 저 산소 종양 진단시스템.
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