KR20200059819A - 체외충격파를 이용한 표적물질 전달 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 표적물질 전달 장치는 세포 또는 세포외 소포체; 및 표적물질이 포함된 용액이 통과하는 관형부; 및 상기 관형부의 일측에 배치되고, 상기 용액에 체외충격파를 가하여 상기 표적물질을 상기 세포 또는 상기 세포외 소포체의 내부에 삽입시키는 충격파 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 표적물질 전달 장치는 관형부에서 체외충격파를 가하여 표적물질을 세포 또는 세포외 소포체에 도입함으로써, 다량의 세포 또는 세포외 소포체에 표적물질을 전달하는 과정이 신속하게 이루어지므로 상업적으로 치료제를 대량 생산하기에 용이하다.

Description

체외충격파를 이용한 표적물질 전달 장치{DELIVERY DEVICE OF TARGET MATERIAL USING EXTRACORPOREAL SHOCK WAVE}
본 발명은 표적물질 전달 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 체외충격파를 이용하여 세포 또는 세포외 소포체 내로 표적물질을 효과적으로 전달할 수 있는 표적물질 전달 장치에 관한 것이다.
충격파는 특정 음파 발생기를 통해 생성되는 연속된 단일 음파로 100 MPa까지의 높은 피크 압력의 진폭을 갖고, 1 μs 미만의 짧은 지속시간을 가지며, 0.005 내지 0.32 mJ/mm2 범위의 에너지 밀도로 특정 표적부위에 전달될 수 있다.
높은 에너지의 체외충격파 석쇄술(extracorporeal shock-wave lithotripsy, ESWL)은 35 내지 100 MPa의 압력을 인체 특정 부위에 조사하는 치료방법으로 신장과 담관의 결석을 분해하는데 사용된 이래 다양한 분야에서 새로운 치료방법으로 시도되고 있다(Chaussy, C. et al. First clinical experience with extracorporeally induced destruction of kidney stones by shock waves. J Urol 127, 417.420 (1982)). 최근에는 체외충격파 석쇄술이 근골격계 질환 치료에 이용되고, 항염증 작용 및 혈류 증가에 효과가 있다고 보고되고 있다.
한편, 세포외 소포체(Extracellular vesicles)는 이중 지질막으로 이루어진 수십 nm에서 수백 nm 크기를 가진 나노 소포체로 단백질, 지질, 및 유전자 등 생물학적 활성을 가진 물질들로 구성되어 있다. 종래에는 이러한 세포외 소포체가 세포에서 분비되는 찌꺼기로 여겨졌으나, 최근에는 세포외 소포체들의 임상학적 의미가 대두되면서 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히, 세포에 의해 배출되는 구형 소낭인 엑소좀은 모세포의 단백질, DNA 등과 같은 다양한 정보를 지니고 있어, 이를 바이오 마커로 활용한 암진단 마커 및 센서 개발이 활발히 진행되고 있다. 일례로, 환자의 혈액 내에 존재하는 세포외 소포체에서 변형된 형태의 EGFRⅧ의 유전자 탐지 여부를 기반으로 교아세포종의 진단 가능성을 제시한 연구 결과가 있다. 또한 환자의 소변 내에 존재하는 세포외 소포체 중에서 암세포 유래 세포외 소포체의 유전체 분석을 통해 전립선암 생체 마커인 PCA-3 및 TMPRSS2:ERG의 존재를 확인한 연구 결과도 있다. 아울러, 체액 내의 세포외 소포체 내에 존재하는 염증성 질환 관련 유전자 발현량을 분석하여 염증성 질환을 진단하는 방법이 등록특허공보 제10-1704828호에 개시되어 있다.
한편, 등록특허공보 제10-1719569호에서 본 발명자는 본 발명에 앞서 체외충격파를 처리한 세포에서 원하는 표적물질이 도입된 엑소좀, 엑토좀, 미세수포 또는 세포자멸체 등과 같은 세포외 소포체의 생성 및 분비가 증가함을 확인함으로써, 표적물질을 함유하는 세포외 소포체를 생성하는 방법을 확립하였다. 그러나, 상기 특허문헌에는 세포 또는 세포외 소포체 내로 표적물질을 효율적으로 전달하여 치료제를 대량으로 생산할 수 있는 장치는 전혀 개시되어 있지 않다.
등록특허공보 제10-1719569호(2017.03.20.)
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 체외충격파를 이용하여 세포 또는 세포외 소포체 내로 표적물질을 효과적으로 전달함으로써, 치료제를 대량으로 생산할 수 있는 표적물질 전달 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예는 세포 또는 세포외 소포체; 및 표적물질이 포함된 용액이 통과하는 관형부; 및 상기 관형부의 일측에 배치되고, 상기 용액에 체외충격파를 가하여 상기 표적물질을 상기 세포 또는 상기 세포외 소포체의 내부에 삽입시키는 충격파 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치를 제공한다.
여기서, 본원 발명의 표적물질 전달 장치는 세포 또는 세포외 소포체에 표적물질을 삽입시키는 장치이며, 상기 세포는 체외충격파 처리에 의하여 표적물질을 내포하여 전달할 수 있는 한 당 분야에 알려진 다양한 분화 세포 또는 미분화 세포를 모두 포함할 수 있고, 예컨대 상기 분화 또는 미분화 세포는 체세포, 암세포, 기관 내 조직 세포, 유도만능 줄기세포 또는 배아줄기세포를 모두 포함할 수 있다.
또한, 본원 발명의 표적물질 전달 장치는 바람직하게는 다양한 세포외 소포체에 표적물질을 삽입시키는 장치이며, 상기 세포외 소포체는 엑소좀(exosome), 엑토좀(ectosome), 미세수포(microvesicle), 세포자멸체(apopototic body), 세포나 생명체로부터 유래되는 낭포(vesicle)형 물질, 세포외 소포체나 세포를 이용하여 인공적으로 제작된 낭포형 물질로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표적물질은 핵산, 단백질 및 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 충격파 발생부에 연결되고, 상기 충격파 발생부에서 상기 용액에 가하는 체외충격파의 에너지 레벨과 주기를 제어하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 관형부에 연결되어 상기 관형부 내에서 상기 용액이 흐르는 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관형부는 복수개가 직렬 및 병렬 중 적어도 하나로 배열되어 서로 연결된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 제2 실시예는 세포 또는 세포외 소포체가 포함된 용액이 통과하는 관형부; 상기 관형부의 일측에 연결되고, 상기 용액에 표적물질을 투입하는 노즐부; 및 상기 관형부의 일측에 배치되고, 상기 용액에 체외충격파를 가하여 상기 표적물질을 상기 세포 또는 상기 세포외 소포체의 내부에 삽입시키는 충격파 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치를 제공한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예는 세포 또는 세포외 소포체가 포함된 용액이 통과하는 관형부; 상기 관형부의 일측에 배치되고, 상기 용액에 체외충격파를 가하는 충격파 발생부; 상기 관형부의 일단에 연결되고, 상기 체외충격파가 가해진 용액이 수용되는 챔버; 및 상기 챔버의 일측에 연결되고, 상기 챔버에 수용된 용액에 표적물질을 투입하는 노즐부를 포함하고, 상기 표적물질은 상기 체외충격파가 가해진 용액에 포함된 상기 세포 또는 상기 세포외 소포체의 내부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치를 제공한다.
한편, 본 발명의 제4 실시예는 환자의 혈관으로부터 배출된 혈액을 세포; 및 상기 세포를 제외한 세포외 소포체를 포함하는 혈장액으로 분리하는 분리부; 상기 분리부에 연결되고, 상기 분리부에서 분리된 세포가 통과하는 연결부; 상기 분리부에 연결되고, 상기 분리부에서 분리된 혈장액이 통과하는 관형부; 상기 연결부 및 상기 관형부 중 적어도 하나에 연결되고, 상기 분리부에서 분리된 상기 세포 및 상기 혈장액 중 적어도 하나에 표적물질을 투입하는 노즐부; 상기 연결부 및 상기 관형부 중 적어도 하나의 일측에 배치되고, 상기 세포 및 상기 혈장액 중 적어도 하나에 체외충격파를 가하여 상기 표적물질을 상기 세포의 내부; 및 상기 세포외 소포체의 내부 중 적어도 하나에 삽입시키는 충격파 발생부; 및 상기 연결부 및 상기 관형부에 연결되고, 상기 표적물질이 삽입된 세포; 및 상기 표적물질이 삽입된 세포외 소포체를 포함하는 혈장액 중 적어도 하나를 다시 환자의 혈관으로 순환시키는 순환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치를 제공한다.
또한, 상기 충격파 발생부에 연결되고, 상기 충격파 발생부에서 상기 세포 및 상기 혈장액 중 적어도 하나에 가하는 체외충격파의 에너지 레벨과 주기를 제어하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 연결부 및 상기 관형부 중 적어도 하나에 연결되어 상기 세포 및 상기 혈장액 중 적어도 하나가 흐르는 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관형부는 복수개가 직렬 및 병렬 중 적어도 하나로 배열되어 서로 연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 표적물질 전달 장치는 관형부에서 체외충격파를 가하여 표적물질을 세포 또는 세포외 소포체에 도입함으로써, 다량의 세포 또는 세포외 소포체에 표적물질을 전달하는 과정이 신속하게 이루어지므로 상업적으로 치료제를 대량 생산하기에 용이하다.
또한, 본 발명에 따른 표적물질 전달 장치는 용액의 종류, 세포 또는 세포외 소포체, 표적물질의 종류 및 농도 등에 따라 용액이 흐르는 속도, 체외충격파의 에너지 레벨 및 주기를 조절할 수 있으므로 하나의 장치로 다양한 세포 또는 세포외 소포체에 다양한 표적물질을 최대한 효율적으로 전달할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표적물질 전달 장치는 환자의 혈액으로부터 실시간으로 세포; 및 세포외 소포체를 포함하는 혈장액으로 분리하여 세포; 및 혈장액에 포함된 세포외 소포체 중 적어도 하나에 표적물질을 삽입시키고, 표적물질이 삽입된 세포; 및 표적물질이 삽입된 세포외 소포체를 포함하는 혈장액 중 적어도 하나를 다시 환자의 혈관으로 바로 주입할 수 있으므로 면역 반응으로 인한 부작용 없이 표적물질을 환자의 표적 세포 또는 표적 장기에 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표적물질 전달 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표적물질 전달 장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표적물질 전달 장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 표적물질 전달 장치를 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예들을 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표적물질 전달 장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표적물질 전달 장치를 나타낸 개략도이며, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표적물질 전달 장치를 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 표적물질 전달 장치를 나타낸 개략도이다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표적물질 전달 장치를 설명한다.
관형부(100)는 세포 또는 세포외 소포체(10); 및 표적물질(20)이 포함된 용액이 통과하도록 관형 구조의 내부 공간이 형성된다. 여기서, 관형부(100)의 단면은 원형, 타원형, 사각형, 육각형, 삼각형 등으로 형성될 수 있다. 관형부(100)의 재질은 실리콘, 스테인레스 스틸 등의 금속, 폴리스티렌 등의 플라스틱 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 관형부(100)의 내부를 통과하는 용액은 세포 또는 세포외 소포체(10) 및 표적물질(20)을 포함하기에 적합한 버퍼일 수 있으며, 예를 들어 식염수 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 용액에 포함되는 세포 또는 세포외 소포체(10) 중에서 세포는, 체외충격파 처리에 의하여 표적물질을 내포하여 전달할 수 있는 한 당 분야에 알려진 다양한 분화 세포 또는 미분화 세포를 모두 포함할 수 있고, 예컨대 상기 분화 또는 미분화 세포는 체세포, 암세포, 기관 내 조직 세포, 유도만능 줄기세포 또는 배아줄기세포를 모두 포함할 수 있다.
또한, 용액에 포함되는 세포 또는 세포외 소포체(10) 중에서 세포외 소포체는, 어떠한 생물 또는 세포로부터 유래된 것일 수 있고, 상기 생물은 식물 또는 동물일 수 있다. 또한, 세포외 소포체는 개체로부터 분리된 세포일 수 있다. 즉, 세포외 소포체는 인간 및 비인간 포유류를 포함하는 임의의 동물로부터 유래된 것일 수 있고, 다양한 종류의 면역세포, 종양세포 등으로부터 유래된 것일 수도 있다.
구체적으로, 세포외 소포체는 엑소좀(exosome), 엑토좀(ectosome), 미세수포(microvesicle) 및 세포자멸체(apopototic body), 세포나 생명체로부터 유래되는 낭포(vesicle)형 물질, 세포외 소포체나 세포를 이용하여 인공적으로 제작된 낭포형 물질로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
한편, 용액에 포함된 표적물질(20)은 핵산, 단백질 및 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질일 수 있다. 여기서, 핵산은 자연계에 존재하는 핵산이나, 인공적으로 제조할 수 있는 핵산을 다 포함할 수 있으며, 바람직하게는 DNA, RNA, 마이크로 RNA(microRNA, miRNA), 작은 RNA(Small RNA, smRNA), 작은 간섭 RNA(small interfering RNA, siRNA), 파이RNA(Piwi-interacting RNA, piRNA), 소핵소체RNA(small nucleolar RNA, snoRNA), t-RNA-유래 작은 RNA(tRNA-derived small RNA, tsRNA), 작은 rDNA-유래 RNA(small rDNA-derived RNA, srRNA), 소핵RNA(small nuclear RNA, U-RNA) 및 긴 비암호화 RNA(long noncoding RNA, lncRNA)일 수 있으며, 특정시퀀스를 내포하고 있는 plasmid vector 일수 있으나 이에 제한되지 않는다.
충격파 발생부(200)는 관형부(100)의 일측에 배치되고, 관형부(100)를 통과하는 용액에 체외충격파를 가하여 표적물질(20)을 세포 또는 세포외 소포체(10)의 내부에 삽입시키도록 구비된다. 이와 같이 체외충격파가 가해진 세포 또는 세포외 세포외 소포체(10)는 표적물질(20)이 내부에 삽입될 수 있다.
여기서, 충격파 발생부(200)가 관형부(100)에 가하는 체외충격파의 에너지 레벨과 주기는 충격파 발생부(200)와 관형부(100) 사이의 간격, 세포 또는 세포외 소포체, 표적물질의 종류 및 농도 등의 조건들에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 체외충격파는 0.05 내지 0.9 mJ/mm2, 구체적으로, 0.05 내지 0.89 mJ/mm2, 더욱 구체적으로, 0.05 내지 0.70 mJ/mm2 의 에너지 범위에서 처리될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
제어부(300)는 충격파 발생부(200)에 연결되고, 충격파 발생부(200)에서 관형부(100)를 통과하는 용액에 가하는 체외충격파의 에너지 레벨과 주기를 조절할 수 있다. 즉, 제어부(300)는 상술한 여러 조건들에 따라 달라질 수 있는 최적의 에너지 레벨과 주기를 산출하여 충격파 발생부(200)로 전송하고, 충격파 발생부(200)는 제어부(300)에서 전송된 최적화된 에너지 레벨과 주기에 따른 체외충격파를 관형부(100)를 통과하는 용액에 가하도록 구성될 수 있다.
또한, 제어부(300)는 관형부(100)에 연결되어 관형부(100) 내에서 용액이 흐르는 속도를 조절하도록 구성될 수 있다. 즉, 제어부(300)는 용액이 흐르는 속도를 제어하고, 이 속도에 따라 체외충격파의 에너지 레벨과 주기를 조절할 수 있기 때문에 용액의 종류, 세포 또는 세포외 소포체, 표적물질의 종류 및 농도 등에 따라 용액이 흐르는 속도가 달라지더라도 흐름 속도에 가장 적합한 에너지 레벨과 주기로 체외충격파를 가할 수 있다. 따라서, 최대의 효율로 세포 또는 세포외 소포체의 내부에 표적물질을 삽입시키는 것이 가능하며, 이로 인해 다량의 세포 또는 세포외 소포체에 표적물질을 전달하는 과정이 신속하게 이루어지므로 상업적으로 치료제를 대량 생산하기에 용이하다.
한편, 충격파 발생부(200)에 의해 체외충격파가 가해지는 관형부(100)는 밀폐되도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 관형부(100)가 완전히 밀폐되지 않으면, 관형부(100) 내로 공기가 유입되어 체외충격파가 용액 내에 온전히 전달되지 않기 때문에 체외충격파를 이용하여 세포의 내부에 표적물질을 삽입시키는 과정이 제대로 이루어지지 않게 된다. 따라서, 관형부(100)는 공기가 유입되지 않도록 완전히 밀폐되는 것이 바람직하다.
또한, 관형부(100)의 단면 면적은 내부를 통과하는 용액에 포함된 세포 또는 세포외 소포체, 표적물질의 종류, 충격파 발생부(200)의 배치 위치에 따라 결정될 수 있다. 즉, 충격파 발생부(200)로부터 발생된 체외충격파가 관형부(100)의 내부를 통과하는 용액에 균일하게 전달될 수 있는 거리 내에서 관형부(100)의 단면 면적이 형성되는 것이 바람직하다.
충격파 발생부(200)에서 체외충격파가 발생하는 부분이 관형부(100)로부터 일정 거리 이상으로 멀어질수록 관형부(100)의 내부에 도달할 수 있는 체외충격파 에너지도 감소한다. 따라서, 충격파 발생부(200)의 배치 위치, 관형부(100)의 단면 면적은 이를 고려하여 적절하게 설계되는 것이 바람직하다.
관형부(100)의 일부는 다른 부분보다 상대적으로 단면 면적이 줄어든 면적 감소부(110)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 면적 감소부(110)는 관형부(100)에서 충격파 발생부(200)가 배치되어 체외충격파가 가해지는 부분에만 형성될 수 있다. 즉, 충격파 발생부(200)로부터 체외충격파가 최대한 균일하게 가해질 수 있도록 단면 면적을 최대한 줄인 면적 감소부(110)를 포함하는 관형부(100)가 형성될 수 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았으나, 관형부(100)는 면적 감소부(110) 없이 전체적으로 같은 단면 면적을 가지도록 형성될 수도 있다. 이와 같이 면적 감소부(110)를 포함하지 않는 관형부(100)의 전체적인 단면 면적은 체외충격파가 최대한 균일하게 가해지는 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 관형부(100) 내에서 용액의 흐름을 유도하는 방법은 펌프(미도시) 등을 이용한 압력 차를 이용하는 방법이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 도 1에 도시된 관형부(100) 내에서 용액이 통과하는 흐름(flow) 방향은 우측 방향으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 용액은 좌측 방향으로도 흐를 수 있다.
한편, 비록 도시되지는 않았으나, 관형부(100)는 복수개가 직렬 및 병렬 중 적어도 하나로 배열되어 서로 연결될 수 있다. 여기서, 각각의 관형부(100)는 서로 다른 세포 또는 세포외 소포체(10)를 포함하는 용액이 통과할 수 있으며, 세포 또는 세포외 소포체(10) 내에 삽입시키고자 하는 표적물질(20) 또한 각각 달라지도록 구현될 수 있다.
복수의 관형부(100)가 병렬로 배열되어 연결될 경우, 체외충격파에 의해 표적물질(20)이 세포 또는 세포외 소포체(10)의 내부에 삽입되는 과정이 병렬로 배열되어 연결된 복수의 관형부(100)를 통해 동시에 이루어질 수 있기 때문에 생산성이 높아지는 장점이 있다.
또한, 복수의 관형부(100)가 직렬로 배열되어 연결될 경우, 체외충격파에 의해 표적물질(20)이 세포 또는 세포외 소포체(10)의 내부에 삽입되는 과정이 연속해서 이루어질 수 있다.
따라서, 직렬로 배열되어 연결된 복수의 관형부(100)에 있어서, 각각의 관형부(100)에 연결된 후술할 노즐부(400)를 통해 같은 표적물질(20)을 연속해서 주입함으로써, 세포 또는 세포외 소포체(10) 내에 삽입되는 표적물질(20)이 좀 더 고농도가 되게 할 수 있다. 또한, 각각의 관형부(100)에 연결된 노즐부(400)를 통해 서로 다른 표적물질(20)을 연속해서 주입함으로써, 세포 또는 세포외 소포체(10) 내에 다양한 표적물질(20)이 삽입되게 할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 복수의 관형부(100)가 직렬 및 병렬 중 적어도 하나로 배열되어 서로 연결될 경우, 복수의 관형부(100) 각각은 제어부(300)에 연결될 수 있다. 즉, 제어부(300)는 복수의 관형부(100) 각각에 연결되어 관형부(100)를 통과하는 용액이 흐르는 속도를 각각의 관형부(100)마다 다르게 조절하도록 구성될 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표적물질 전달 장치의 구조를 설명하기로 한다. 설명의 편의상, 도 1에 도시된 제1 실시예와 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략하며, 이하 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 표적물질 전달 장치는 노즐부(400)를 더 포함한다. 노즐부(400)는 관형부(100)의 일측에 연결되고, 관형부(100)를 통과하는 용액 내에 표적물질(20)을 투입하도록 구비될 수 있다.
즉, 도 1의 제1 실시예에서 표적물질(20)이 세포 또는 세포외 소포체(10)가 포함된 용액 내에 같이 포함된 상태로 관형부(100)를 통과하는 것과 달리, 도 2의 제2 실시예에서 세포 또는 세포외 소포체(10)를 포함하는 용액이 관형부(100)를 통과할 때 표적물질(20)은 노즐부(400)를 통해 용액 내에 투입될 수 있다.
여기서, 비록 자세히 도시되지는 않았으나, 노즐부(400)는 세포 또는 세포외 소포체(10)를 포함한 용액이 충격파 발생부(200)를 통과하기 직전 또는 그 이전에 표적물질(20)을 투입하도록 관형부(100)에 연결되거나, 세포 또는 세포외 소포체(10)를 포함한 용액이 체외충격파가 가해지는 구간을 통과하는 동안 표적물질(20)을 투입하도록 관형부(100)에 연결되거나, 세포 또는 세포외 소포체(10)를 포함한 용액이 충격파 발생부(200)를 통과한 직후 또는 그 이후에 표적물질(20)을 투입하도록 관형부(100)에 연결될 수 있다.
또한, 노즐부(400)로부터 관형부(100) 내에 투입되는 표적물질(20)의 양은 세포 또는 세포외 소포체(10) 및 표적물질(20)의 종류, 용액의 유량, 흐르는 속도 등에 따라 조절될 수 있다. 이때, 노즐부(400)는 일측에 조절부(미도시)가 연결되도록 구비될 수 있다. 이러한 조절부(미도시)는 노즐부(400)를 통해 투입되는 표적물질의 양을 조절하도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 표적물질(20) 전달 장치는 관형부(100)를 통과하는 용액 내에 투입되는 표적물질(20)의 양을 관형부(100)에 연결된 노즐부(400) 및 조절부(미도시)를 통해 조절할 수 있다. 따라서, 고가인 핵산, 단백질 등과 같은 표적물질(20)의 사용량을 최대한 줄이면서도 효율적인 치료제 생산이 가능한 장점이 있다.
한편, 도 2에 도시된 노즐부(400)의 형상은 예시적인 것으로서, 이에 한정되지 않으며, 노즐부(400)의 형상은 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표적물질 전달 장치의 구조를 설명하기로 한다. 설명의 편의상, 도 2에 도시된 제2 실시예와 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략하며, 이하 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 표적물질 전달 장치는 챔버(500)를 더 포함한다. 챔버(500)는 관형부(100)의 일단에 연결되고, 체외충격파가 가해진 용액이 수용된다.
이때, 도 2의 제2 실시예에서 노즐부(400)가 관형부(100)의 일측에 연결된 것과 달리, 도 3의 제3 실시예에서 노즐부(400)는 챔버(500)의 일측에 연결되고, 챔버(500)에 수용된 용액에 표적물질(20)을 투입한다.
즉, 세포 또는 세포외 소포체(10)를 포함하는 용액이 관형부(100)를 통과하면서 충격파 발생부(200)에 의해 체외충격파가 가해진 후 챔버(500)에 수용되면, 노즐부(400)를 통해 표적물질(20)이 챔버(500)에 수용된 용액에 투입된다. 이와 같이 노즐부(400)를 통해 투입된 표적물질(20)은 체외충격파가 가해진 세포 또는 세포외 소포체(10)의 내부에 삽입될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 표적물질 전달 장치의 구조를 설명하기로 한다. 설명의 편의상, 도 2에 도시된 제2 실시예와 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략하며, 이하 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 4을 참조하면, 표적물질 전달 장치는 혈액을 세포 분획과 혈장 분획으로 분리하는 혈장반출(plasmapheresis) 기법을 이용한 분리부(600), 순환부(700) 및 연결부(800)를 더 포함한다.
분리부(600)는 환자의 혈관으로부터 배출된 혈액을 세포(미도시); 및 상기 세포를 제외한 세포외 소포체를 포함하는 혈장액으로 분리하도록 구비된다. 분리부(600)에서 분리된 혈장액은 분리부(600)에 연결된 관형부(100)를 통과하고, 분리부(600)에서 분리된 세포 성분은 분리부(600)에 연결된 연결부(800)를 통과한다.
비록 자세히 도시되지는 않았으나, 노즐부(400)는 연결부(800) 및 관형부(100) 중 적어도 하나에 연결되고, 분리부(600)에서 분리된 세포 및 분리부(600)에서 분리된 혈장액 중 적어도 하나에 표적물질(20)을 투입한다.
이때, 비록 자세히 도시되지는 않았으나, 충격파 발생부(200)는 연결부(800) 및 관형부(100) 중 적어도 하나의 일측에 배치될 수 있고, 분리부(600)에서 분리된 세포 및 분리부(600)에서 분리된 혈장액 중 적어도 하나에 체외충격파를 가할 수 있다.
체외충격파가 가해지면, 표적물질(20)은 연결부(800)를 통과하는 세포; 및 관형부(100)를 통과하는 혈장액에 포함된 세포외 소포체(10)의 내부 중 적어도 하나에 삽입될 수 있다.
순환부(700)는 연결부(800) 및 관형부(100) 중 적어도 하나에 연결되고, 표적물질(20)이 삽입된 세포; 및 표적물질(20)이 삽입된 세포외 소포체(10)를 포함하는 혈장액 중 적어도 하나를 다시 환자의 혈관으로 순환시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 표적물질 전달 장치는 환자의 혈액으로부터 실시간으로 세포; 및 세포외 소포체를 포함하는 혈장액으로 분리하여 세포; 및 혈장액에 포함된 세포외 소포체 중 적어도 하나에 표적물질(20)을 삽입시키고, 표적물질(20)이 삽입된 세포; 및 표적물질(20)이 삽입된 세포외 소포체(10)를 포함하는 혈장액 중 적어도 하나를 다시 환자의 혈관으로 바로 주입할 수 있으므로 면역 반응으로 인한 부작용 없이 표적물질(20)을 환자의 표적 세포 또는 표적 장기에 전달할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시예들에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
10 : 세포 또는 세포외 소포체 20 : 표적물질
100 : 관형부 110 : 면적 감소부
200 : 충격파 발생부 300 : 제어부
400 : 노즐부 500 : 챔버
600 : 분리부 700 : 순환부
800 : 연결부

Claims (10)

  1. 세포 또는 세포외 소포체; 및 표적물질이 포함된 용액이 통과하는 관형부; 및
    상기 관형부의 일측에 배치되고, 상기 용액에 체외충격파를 가하여 상기 표적물질을 상기 세포 또는 상기 세포외 소포체의 내부에 삽입시키는 충격파 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치.
  2. 세포 또는 세포외 소포체가 포함된 용액이 통과하는 관형부;
    상기 관형부의 일측에 연결되고, 상기 용액에 표적물질을 투입하는 노즐부; 및
    상기 관형부의 일측에 배치되고, 상기 용액에 체외충격파를 가하여 상기 표적물질을 상기 세포 또는 상기 세포외 소포체의 내부에 삽입시키는 충격파 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치.
  3. 세포 또는 세포외 소포체가 포함된 용액이 통과하는 관형부;
    상기 관형부의 일측에 배치되고, 상기 용액에 체외충격파를 가하는 충격파 발생부;
    상기 관형부의 일단에 연결되고, 상기 체외충격파가 가해진 용액이 수용되는 챔버; 및
    상기 챔버의 일측에 연결되고, 상기 챔버에 수용된 용액에 표적물질을 투입하는 노즐부를 포함하고,
    상기 표적물질은 상기 체외충격파가 가해진 용액에 포함된 상기 세포 또는 상기 세포외 소포체의 내부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충격파 발생부에 연결되고, 상기 충격파 발생부에서 상기 용액에 가하는 체외충격파의 에너지 레벨과 주기를 제어하는 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 관형부에 연결되어 상기 관형부 내에서 상기 용액이 흐르는 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관형부는 복수개가 직렬 및 병렬 중 적어도 하나로 배열되어 서로 연결된 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치.
  6. 환자의 혈관으로부터 배출된 혈액을 세포; 및 세포외 소포체를 포함하는 혈장액으로 분리하는 분리부;
    상기 분리부에 연결되고, 상기 분리부에서 분리된 세포가 통과하는 연결부;
    상기 분리부에 연결되고, 상기 분리부에서 분리된 혈장액이 통과하는 관형부;
    상기 연결부 및 상기 관형부 중 적어도 하나에 연결되고, 상기 분리부에서 분리된 상기 세포 및 상기 혈장액 중 적어도 하나에 표적물질을 투입하는 노즐부;
    상기 연결부 및 상기 관형부 중 적어도 하나의 일측에 배치되고, 상기 세포 및 상기 혈장액 중 적어도 하나에 체외충격파를 가하여 상기 표적물질을 상기 세포의 내부; 및 상기 세포외 소포체의 내부 중 적어도 하나에 삽입시키는 충격파 발생부; 및
    상기 연결부 및 상기 관형부에 연결되고, 상기 표적물질이 삽입된 세포; 및 상기 표적물질이 삽입된 세포외 소포체를 포함하는 혈장액 중 적어도 하나를 다시 환자의 혈관으로 순환시키는 순환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 충격파 발생부에 연결되고, 상기 충격파 발생부에서 상기 세포 및 상기 혈장액 중 적어도 하나에 가하는 체외충격파의 에너지 레벨과 주기를 제어하는 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 연결부 및 상기 관형부 중 적어도 하나에 연결되어 상기 세포 및 상기 혈장액 중 적어도 하나가 흐르는 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 관형부는 복수개가 직렬 및 병렬 중 적어도 하나로 배열되어 서로 연결된 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세포외 소포체는 엑소좀(exosome), 엑토좀(ectosome), 미세수포(microvesicle), 세포자멸체(apopototic body), 세포나 생명체로부터 유래되는 낭포(vesicle)형 물질, 세포외 소포체나 세포를 이용하여 인공적으로 제작된 낭포형 물질로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표적물질은 핵산, 단백질 및 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 표적물질 전달 장치.
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