KR20200064971A - Fucoidan-based Theragnostic Composition - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a fucoidan-based theragnostic composition and, more particularly, to preparation of a theragnostic composition and a use thereof, which may use an assembly of fucoidan with a fluorescent dye or a photosensitizer, thereby not only diagnosing cancer or vascular disease lesion through fluorescence imaging, but also obtaining a therapeutic effect at the same time. According to the present invention, the assembly in which the fluorescent dye or the photosensitizer is covalently linked to fucoidan can be useful in diagnosis of tumor tissues and ophthalmic vascular diseases through fluorescence imaging, and obtain a therapeutic effect on cancer cells and coronary artery smooth muscle cells as well as an inhibitory effect on angiogenesis in ophthalmic diseases. In addition, when additionally carrying out a photodynamic treatment with the assembly according to the present invention, it is possible to effectively treat cancer and vascular diseases with less side effects.

Description

후코이단 기반의 쎄라그노시스 조성물 {Fucoidan-based Theragnostic Composition}Fucoidan-based Theragnostic Composition

본 발명은 후코이단 기반의 쎄라그노시스 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 본 발명은 형광염료 또는 광감각제와 후코이단의 공유결합된 결합체를 이용함으로써 암 또는 혈관질환 병소를 형광영상 진단할 수 있을 뿐 아니라 치료 효과도 동시에 얻을 수 있는 쎄라그노시스 조성물의 제조 및 그 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a fucoidan-based seragnosis composition, and more specifically, the present invention can only diagnose a cancer or vascular disease lesion by fluorescence imaging by using a covalently bound conjugate of a fucoidan and a fluorescent dye or photosensitizer. In addition, it relates to the production and use of the seragnosis composition that can also obtain a therapeutic effect at the same time.

진단과 치료는 질병의 임상 적용에서 두가지 주요 범주이며, 최근에 치료제에 영상기능을 활용한 진단(diagnosis)과 치료(therapy)를 동시에 수행하는 기술인 쎄라그노시스(theragnosis) 개념이 도입되었다. Diagnosis and treatment are two main categories in the clinical application of diseases, and recently the concept of theragnosis, a technique that simultaneously performs diagnostics and therapy using imaging functions, has been introduced.

광역학 치료법(photodynamic therapy: PDT)에 사용되고 있는 광감각제(photosensitizer)는 특정 파장의 빛을 흡수하여 형광신호를 발생하는 특성이 있어서 이를 이용하여 질병 병소의 형광영상 진단에 사용하거나, 빛을 쪼여준 부위에서만 발생하는 반응성 산소종인 일항 산소(singlet oxygen) 또는 자유 라디칼(free radical)을 이용하여 표적으로 하는 세포만을 선택적으로 사멸시킬 수 있으면서도 항암제등에서 보이는 부작용은 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 광역학 치료법은 20세기 초부터 활발한 연구가 진행되어 현재에 이르러는 암의 진단과 치료, 안과 질환 치료, 동맥경화 등의 혈관질환의 치료, 여드름 및 치과질환 치료에 사용되고 있고, 자가 골수 이식, 항생제, AIDS 치료, 피부이식 수술이나 관절염 등의 치료에 대한 면역성을 높이기 위해 사용되고 있어 그 응용 범위는 점차 확대되고 있다. 최근 들어서는, 광역학 치료를 면역치료와 접목시킴으로써, 빛을 쪼여주지 않은 곳에 존재하는 전이된 암(metastatic cancer)까지도 치료 할 수 있는 가능성이 열리고 있다. 기술의 발달로 최근에는 광감각제를 음파역동 치료(sonodynamic therapy)를 위한 치료제로 사용함으로써, 기존의 광역학 치료로 치료하기가 어려웠던 인체 내 깊숙이 위치한 종양의 치료도 가능해 지고 있다. 또한, 근적외선 형광염료를 이용하여 각종 질환 병소의 선택적 형광영상 진단 기술이 개발되고 있고 임상에 적용되고 있는데, 광감각제도 특정 파장의 빛을 쪼여주었을 때에 강한 형광신호를 발생하므로 이러한 특성을 이용하여 암 등의 질환 병소의 형광영상 진단에 적용하려는 노력도 활발하게 이루어지고 있다.The photosensitizer, which is used in photodynamic therapy (PDT), absorbs light of a specific wavelength and generates a fluorescence signal. Although it is possible to selectively kill only target cells using singlet oxygen or free radicals, which are reactive oxygen species that occur only at the target site, there are advantages to minimize side effects seen in anticancer drugs. Photodynamic therapy has been actively researched since the early 20th century and has been used for diagnosis and treatment of cancer, treatment of ophthalmic diseases, treatment of vascular diseases such as arteriosclerosis, acne and dental diseases, autologous bone marrow transplantation, antibiotics , AIDS treatment, skin transplant surgery or arthritis, etc., it is used to increase immunity, and its application range is gradually expanding. In recent years, by combining photodynamic therapy with immunotherapy, the possibility of treating metastatic cancer existing in an unlit area has been opened. With the development of technology, recently, by using a photosensitizer as a therapeutic agent for sonodynamic therapy, it is possible to treat tumors located deep within the human body, which have been difficult to treat with conventional photodynamic therapy. In addition, selective fluorescence imaging technology for various disease lesions has been developed using near infrared fluorescent dyes, and it is applied to clinical trials. Since the photosensitizer generates a strong fluorescence signal when irradiated with light of a specific wavelength, these characteristics are used. Efforts are also being made to apply to the diagnosis of fluorescence images of diseased lesions such as cancer.

종래에 사용되던 광역학 진단 또는 치료용 광감각제의 경우, 소수성(hydrophobic)을 띠고 있어서, 정맥 주사를 통하여 환자에 투여된 후에는 암조직 외에도 피부를 포함한 정상조직에 비특이적 축적이 일어난다. 이것은 표적-대비-배경 잡신호 (target-to-background) 비율을 저하시켜서 종양부위의 영상 진단을 어렵게 할 뿐 아니라, 광역학 치료 시 주변의 중요한 정상조직에도 손상을 줄 수 있는 위험성이 있다. 뿐만 아니라, 광역학 치료를 받은 환자가 햇빛 등의 밝은 빛에 노출이 되면 피부에 축적이 되어있던 광감각제로부터 반응성 산소 생성이 활성화 되면서 피부 광민감성 (skin photosensitivity) 부작용을 일으키게 된다. 이러한 이유로 광역학 치료 후에 환자는 피부 등의 정상조직에 축적된 광감각제가 없어질 때까지 어두운 실내에 최소 6주 동안 머무르도록 권고 받고 있고, 이것은 환자에게 불편을 초래하고 있다. 광감각제의 친수성을 증가시킴으로써 피부 광민감성 문제를 해결하고자 하는 시도가 있으나, 이 경우에는 정맥 투여된 광감각제의 많은 양이 소변을 통하여 빠르게 배출되기 때문에, 치료에 충분한 양의 광감각제가 종양조직에 축적되기 위해서는 높은 용량의 광감각제를 투여해 주여야 하는 단점이 있다. In the case of a photosensitive agent for photodynamic diagnosis or treatment used in the related art, it is hydrophobic, and after administration to a patient through intravenous injection, non-specific accumulation occurs in normal tissues including skin as well as cancer tissues. This not only makes it difficult to diagnose the tumor region by lowering the target-to-background ratio, but also has the risk of damaging important surrounding normal tissues during photodynamic therapy. In addition, when a patient undergoing photodynamic therapy is exposed to bright light such as sunlight, reactive oxygen production is activated from the photosensitizer accumulated in the skin, causing side effects of skin photosensitivity. For this reason, after photodynamic therapy, the patient is recommended to stay in a dark room for at least 6 weeks until the photosensitizer accumulated in normal tissue such as skin disappears, which causes inconvenience to the patient. There is an attempt to solve the skin photosensitivity problem by increasing the hydrophilicity of the photosensitizer, but in this case, a large amount of the photosensitizer is sufficient for treatment because the large amount of the photosensitizer administered intravenously is rapidly discharged through the urine. In order to accumulate in the tissue, there is a disadvantage that a high dose of a photosensitizer must be administered.

광감각제를 키토산(chitosan), 글라이콜 키토산(glycol chitosan), 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리-L-라이신, 카스복시 메틸 덱스트란 (carboxymethyl dextran)과 같은 친수성 고분자에 공유결합을 통하여 결합시키는 경우에는, 광감각제를 수용액 상에서 안정적으로 분산시킬 수 있으면서도 종양에 대한 축적 효율은 높이는 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 이러한 친수성 고분자-광감각제와 결합체는 광감각제의 친수성 향상에는 도움을 주지만, 암세포 또는 기타 질병과 관련된 세포에 대한 특이적 표적 성능(target specificity)은 없기 때문에, 표적 세포에 대한 특이성을 갖기 위해서는 엽산(folic acid)이나 항체(antibody) 또는 압타머(aptamer)와 같은 표적 리간드를 고분자에 추가로 결합(conjugation) 시켜 주어야만 했다. 이 경우, 제조를 위한 과정(step)과 비용이 증가하고 결합체의 대량 생산이 어려워진다. 뿐만 아니라, 친수성 고분자와 광감각제 결합체에서 70% 이상의 질량을 친수성 고분자가 차지하고 있음에도, 치료 효과는 광감각제에 의해서만 얻을 수 있고, 친수성 고분자 자체는 암세포 등에 대한 치료 효과가 없기 때문에, 질량 대비 얻을 수 있는 치료 효과가 낮을 뿐 아니라, 고분자-광감각제 결합체가 전달된 부위에 빛이 닿지 못하는 경우에는 광역학 치료 효과를 얻지 못한다는 커다란 단점이 있다. Coupling the photosensitizer to a hydrophilic polymer such as chitosan, glycol chitosan, poly(ethylene glycol), poly-L-lysine, and carboxymethyl dextran In this case, it is possible to stably disperse the photosensitizer in an aqueous solution, while improving the accumulation efficiency for the tumor. However, these hydrophilic polymer-photosensitizers and conjugates help improve the hydrophilicity of photosensitizers, but because they do not have target specificity for cells associated with cancer cells or other diseases, specificity for target cells is not achieved. To have it, a target ligand such as folic acid, an antibody, or an aptamer had to be additionally conjugated to the polymer. In this case, steps and costs for manufacturing increase and mass production of the binder becomes difficult. In addition, even if the hydrophilic polymer accounts for more than 70% of the mass of the hydrophilic polymer and the photosensitizer combination, the therapeutic effect can be obtained only by the photosensitizer, and the hydrophilic polymer itself has no therapeutic effect on cancer cells, etc. Not only is the therapeutic effect that can be low, but there is a big disadvantage that the photodynamic treatment effect is not obtained when light does not reach the site where the polymer-photosensitizer conjugate is delivered.

또한, 특정 세포를 표적할 수 있는 리간드가 결합(conjugation)되어 있는 형광염료와 친수성 고분자의 결합체(즉, 리간드-형광염료-친수성 고분자 결합체)를 이용하여 암 등의 병소를 영상진단 하고자 하는 시도들이 있는데, 이러한 경우에는 표적 부위에 대한 영상 진단 기능만 얻을 수 있을 뿐 치료 효과를 얻기 위해서는 고분자에 약물을 추가로 결합(conjugation) 또는 탑재(loading)하여야 하는 복잡한 과정을 필요로 한다.In addition, attempts have been made to image lesions such as cancer by using a conjugate of a fluorescent dye and a hydrophilic polymer (ie, a ligand-fluorescent dye-hydrophilic polymer conjugate) in which a ligand capable of targeting a specific cell is conjugated. However, in this case, only the imaging function for the target site can be obtained, and in order to obtain a therapeutic effect, a complex process of additionally conjugation or loading of the drug to the polymer is required.

대한민국공개특허 제10-2017-0048202호Republic of Korea Patent No. 10-2017-0048202 대한민국공개특허 제10-2008-0095182호Republic of Korea Patent No. 10-2008-0095182

상기 문제점을 극복하기 위해 본 발명자들은, 후코이단을 이용하여 광감각제 또는 형광염료와 공유 결합된 결합체(conjugate)를 제조함으로써, 상기 결합체가 형광 영상 및 광역학 치료를 동시에 달성할 수 있도록 해줄 뿐만 아니라, 후코이단의 치료 효과 및 표적 특이성 효과까지 함께 얻을 수 있도록 하여, 이전에 기대할 수 없었던 향상된 치료효과를 얻을 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다. In order to overcome the above problems, the present inventors not only enable the conjugate to simultaneously achieve fluorescence imaging and photodynamic therapy by preparing a conjugate covalently coupled to a photosensitizer or a fluorescent dye using fucoidan. , By making it possible to obtain the therapeutic effect and target specificity effect of fucoidan, it was confirmed that an improved therapeutic effect that could not be expected before was obtained and the present invention was completed.

따라서, 본 발명의 목적은 후코이단과 형광 염료 또는 후코이단과 광감각제가 공유결합을 통해 결합되어있는 결합체를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a conjugate in which fucoidan and a fluorescent dye or fucoidan and a photosensitizer are bonded through a covalent bond.

본 발명의 다른 목적은 상기 결합체를 이용하여 암 및 혈관관련 질환 , 예컨대, 동맥경화반 또는 노인성 황반변성 및 녹내장 등의 안과질환에 대하여, 부위의 실시간 형광영상 진단 뿐 아니라, 이러한 질환에 대한 치료 효과를 가질 수 있는 형광영상 진단용 조성물 및 광역학 치료용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to treat cancer and vascular-related diseases, such as arteriosclerotic plaque or senile macular degeneration and glaucoma, using the above-mentioned conjugates, as well as real-time fluorescence imaging of the site, as well as therapeutic effects on these diseases It is to provide a composition for the diagnosis of fluorescence imaging and a composition for photodynamic therapy that may have.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 후코이단과 광감각제 또는 형광염료가 공유결합으로 연결된 결합체, 및 이를 포함하는 형광 영상 진단용 조성물 또는 광역학 치료용 조성물을 제공한다.In order to achieve the technical problem as described above, the present invention provides a conjugate in which fucoidan and a photosensitizer or a fluorescent dye are covalently linked, and a composition for fluorescence imaging or a composition for photodynamic therapy comprising the same.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

일 관점에서, 본 발명은 광감각제 또는 형광염료가 후코이단과 공유결합된 결합체에 관한 것이다. 여기서, 결합체는 컨쥬게이트, 접합체와 동일한 의미를 포함한다.In one aspect, the present invention relates to a conjugate in which a photosensitizer or fluorescent dye is covalently bonded to fucoidan. Here, the conjugate includes the same meaning as the conjugate or conjugate.

일 관점에서, 본 발명은 후코이단 및 형광염료가 공유결합으로 연결된 형광염료-후코이단 결합체에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a fluorescent dye-fucoidan conjugate in which fucoidan and a fluorescent dye are covalently linked.

본 발명에 있어서, 상기 후코이단의 카르복시기와 형광염료의 아민기를 커플링제를 이용하여 공유결합시키는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, it may be characterized in that the carboxyl group of the fucoidan and the amine group of the fluorescent dye are covalently bonded using a coupling agent.

본 발명에 있어서, 상기 형광염료는 시아닌(cyanine), 로다민(rhodamine), 쿠마린(cumarine), 에보블루(EvoBlue), 옥사진(oxazine), 보디피(BODIPY), 카보피로닌, 나프탈렌, 비페닐, 안트라센류, 페난트렌, 피렌, 카바졸 또는 상기 염료를 기본골격으로 하는 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 형광염료인 것일 수 있다. In the present invention, the fluorescent dye is cyanine (cyanine), rhodamine (rhodamine), coumarin (cumarine), EvoBlue (EvoBlue), oxazine (oxazine), vodpi (BODIPY), carbopyronine, naphthalene, b It may be a fluorescent dye selected from the group consisting of phenyl, anthracene, phenanthrene, pyrene, carbazole or derivatives based on the dye.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 형광염료는 플루오레세인 (Fluorescein), CR110 : 카복시로다민 110 : 로다민 그린(상표명), TAMRA : 카복시테트라메틸로다민 : TMR, 카복시로다민 6G : CR6G, BODIPY FL(상표명) : 4,4-디플루오로-5,7-디메틸-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, BODIPY 493/503(상표명) : 4,4-디플루오로-1,3,5,7-테트라메틸-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-8-프로피온산, BODIPY R6G(상표명) : 4,4-디플루오로-5-(4-페닐-1,3-부타디에닐)-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, BODIPY 558/568(상표명) : 4,4-디플루오로-5-(2-티에닐)-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, BODIPY 564/570(상표명) : 4,4-디플루오로-5-스티릴-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, BODIPY 576/589(상표명) : 4,4-디플루오로-5-(2-피롤릴)-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, BODIPY 581/591(상표명) : 4,4-디플루오로-5-(4-페닐-1,3-부타디에닐)-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, EvoBlue10(상표명), EvoBlue30(상표명), MR121, ATTO 655(상표명), ATTO 680(상표명), ATTO 700(상표명), ATTO MB2(상표명), Alexa Fluor 350(상표명), Alexa Fluor 405(상표명), Alexa Fluor 430(상표명), Alexa Fluor 488(상표명), Alexa Fluor 532(상표명), Alexa Fluor 546(상표명), Alexa Fluor 555(상표명), Alexa Fluor 568(상표명), Alexa Fluor 594(상표명), Alexa Fluor 633(상표명), Alexa Fluor 680(상표명), Alexa Fluor 700(상표명), Alexa Fluor 750(상표명), Alexa Fluor 790(상표명), Flamma 496(상표명), Flamma 507(상표명), Flamma 530(상표명), Flamma 552(상표명), Flamma 560(상표명), Flamma 575(상표명), Flamma 581(상표명), Flamma 648(상표명), Flamma 675(상표명), Flamma 749(상표명), Flamma 774(상표명), Flamma 775(상표명), Rhodamine Red-X(상표명), Texas Red-X(상표명), 5(6)-TAMRA-X(상표명), 5TAMRA(상표명), Cy5TM, Cy5.5TM, Cy7TM 또는 Licor NIRTM,IRDye38TM,IRDye78TM, IRDye80TM, LaJolla BlueTM, Licor NIRTM, Indocyanine green (ICG) 및 ZW800-1C으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the fluorescent dye is fluorescein (Fluorescein), CR110: Carboxyrodamine 110: Rhodamine Green (trade name), TAMRA: Carboxytetramethylrodamine: TMR, Carboxyrodamine 6G: CR6G , BODIPY FL (trade name): 4,4-difluoro-5,7-dimethyl-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, BODIPY 493/503 (trade name): 4 ,4-Difluoro-1,3,5,7-tetramethyl-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-8-propionic acid, BODIPY R6G (trade name): 4,4-difluoro Rho-5-(4-phenyl-1,3-butadienyl)-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, BODIPY 558/568 (trade name): 4,4- Difluoro-5-(2-thienyl)-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, BODIPY 564/570 (trade name): 4,4-difluoro-5 -Styryl-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, BODIPY 576/589 (trade name): 4,4-difluoro-5-(2-pyrrolyl)-4 -Bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, BODIPY 581/591 (trade name): 4,4-difluoro-5-(4-phenyl-1,3-butadienyl) -4-Bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, EvoBlue10 (trade name), EvoBlue30 (trade name), MR121, ATTO 655 (trade name), ATTO 680 (trade name), ATTO 700 (trade name) , ATTO MB2 (trade name), Alexa Fluor 350 (trade name), Alexa Fluor 405 (trade name), Alexa Fluor 430 (trade name), Alexa Fluor 488 (trade name), Alexa Fluor 532 (trade name), Alexa Fluor 546 (trade name), Alexa Fluor 555 (trade name), Alexa Fluor 568 (trade name), Alexa Fluor 594 (trade name), Alexa Fluor 633 (trade name), Alexa Fluor 680 (trade name), Alexa Fluor 700 (trade name), Alexa Fluor 750 (trade name), Alexa Fluor 790 (trade name), Flamma 496 (trade name), Flamma 507 (trade name), Flamma 530 (trade name), Flamma 552 (trade name), Flamma 560 (trade name), Flamma 575 (trade name), Flamma 581 (trade name), Flamma 648 (trade name), Flamma 675 (trade name), Flamma 749 (trade name), Flamma 774 (trade name), Flamma 775 (trade name), Rhodamine Red-X (trade name), Texas Red-X (trade name) ), 5(6)-TAMRA-X (trade name), 5TAMRA (trade name), Cy5 TM , Cy5.5 TM , Cy7 TM or Licor NIR TM ,IRDye38 TM ,IRDye78 TM , IRDye80 TM , LaJolla Blue TM , Licor NIR TM , Indocyanine green (ICG) and may be selected from the group consisting of ZW800-1C.

본 발명에 있어서, 후코이단 대 형광염료의 결합비율은 1:2 내지 1:4가 바람직하며, 이보다 더 많은 형광염료를 결합시키는 경우에는 표적으로 하는 세포내에서 분해가 될 수 있는 연결자를 통하여 후코이단과 형광염료를 결합시키는 것이 바람직하다.In the present invention, the binding ratio of the fucoidan to the fluorescent dye is preferably 1:2 to 1:4, and when more fluorescent dyes are combined, fucoidan and fucoidan through a connector capable of decomposing in the target cell It is desirable to combine fluorescent dyes.

상기 본 발명에 따른 형광염료-후코이단 결합체는, 이에 제한되는 것은 아니나, 후코이단을 완충용액에 용해시키는 단계(제1단계); 상기 제1단계 용해물에 커플링제를 첨가하고 교반하는 단계(제2단계); 상기 제2단계의 반응혼합물을 분리한 후 근적외선 형광염료를 첨가하고 교반하는 단계(제3단계); 및 상기 제3단계의 반응혼합물을 증류수에서 투석한 후, 동결 건조하여 근적외선 형광염료가 공유 결합된 형광염료-후코이단 결합체를 수득하는 단계(제4단계)를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.The fluorescent dye-fucoidan conjugate according to the present invention is, but is not limited to, dissolving fucoidan in a buffer solution (first step); Adding and stirring a coupling agent to the first step melt (second step); Separating the reaction mixture of the second step and adding a near infrared fluorescent dye and stirring (third step); And after dialysis the reaction mixture of the third step in distilled water, freeze-drying to obtain a fluorescent dye-fucoidan conjugate in which the near-infrared fluorescent dye is covalently bound (fourth step).

본 발명에 따른 형광염료-후코이단 결합체는 결합체 형성 후에도 P-selectin과 혈관내피 성장인자(vascular endothelial growth factor)에 대한 높은 결합력(binding specificity)를 얻을 수 있기 때문에, 암세포, 동맥경화반 및 안과 질환에서의 신생혈관 형성 부위, 및 혈소판 풍부 혈전의 형광영상 진단이 가능하다.Since the fluorescent dye-fucoidan conjugate according to the present invention can obtain high binding specificity to P-selectin and vascular endothelial growth factor even after formation of the conjugate, in cancer cells, atherosclerotic plaques and ophthalmic diseases It is possible to diagnose a fluorescence image of angiogenesis sites and platelet-rich thrombus.

따라서, 본 발명은 상기 형광염료-후코이단 결합체를 포함하는 형광 영상 진단용 조성물에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a composition for diagnosing fluorescent images comprising the fluorescent dye-fucoidan conjugate.

일 관점에서, 본 발명은 후코이단 및 광감각제가 공유결합으로 연결된 광감각제-후코이단 결합체에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a fucoidan-fucoidan conjugate, wherein the fucoidan and the photosensitizer are covalently linked.

본 발명에 있어서, 상기 후코이단의 카르복시기에 이황화결합(disulfur) 또는 이셀레늄화결합(diselenium)을 포함하는 연결자를 이용하여 광감각제와 후코이단이 결합되어 있는 것이다.In the present invention, the photosensitive agent and the fucoidan are bound to the carboxyl group of the fucoidan by using a linker containing a disulfur bond or a diselenium bond.

이러한 광감각제로는, 이에 제한되는 것은 아니나, 헤마토포피린(hematoporphyrins), 포피센(porphycenes), 페오포바이드(pheophorbides), 퍼퓨린(purpurins), 클로린(chlorins), 프로토포피린(protoporphyrins), 프탈로시아닌(phthalocyanines)으로 이루어진 군에서 선택된 포피린계 화합물; 및 하이페리신(hypericin), 로다민(rhodamine), 아토(ATTO), 로즈벵갈(rose Bengal), 프소랄렌(psoralen), 페노씨아지늄(phenothiazinium) 계열 염료 및 메로시아닌(merocyanine)으로 이루어진 군에서 선택된 비포르피린계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. Such photosensitizers include, but are not limited to, hematoporphyrins, porphycenes, pheophorbides, purpurins, chlorins, protoporphyrins, phthalocyanines a porphyrin-based compound selected from the group consisting of (phthalocyanines); And hypericin, rhodamine, atto, ATTO, rose Bengal, psoralen, phenothiazinium-based dyes and merocyanine It may be selected from the group consisting of non-porphyrin-based compounds selected from the group.

상기 본 발명에 따른 광감각제-후코이단 결합체는, 이에 제한되는 것은 아니나, 후코이단을 완충용액에 용해시키는 단계(제1단계); 상기 제1단계 용해물에 커플링제를 첨가하고 교반하는 단계(제2단계); 상기 제2단계 반응혼합물에 이황화(disulfur) 또는 이셀레늄화(diselenium) 결합을 포함하고 있는 연결자(링커)를 첨가하고 교반하는 단계(제3단계); 상기 제3단계의 반응혼합물을 증류수에서 투석한 후, 동결 건조하여 아민기를 갖는 후코이단 유도체를 수득하는 단계(제4단계); 및 광감각제를 유기용매에 용해시키고, 여기에 커플링제를 첨가하고 교반하는 단계(제5단계); 상기 아민기를 갖는 후코이단 유도체와 상기 제5단계 반응용액을 혼합하여 반응시키는 단계(제6단계); 상기 제6단계의 반응혼합물을 인산완충액 및 증류수에서 투석한 후, 동결 건조하여 광감각제와 후코이단이 연결자를 통하여 공유 결합된 광감각제-후코이단 결합체를 수득하는 단계(제7단계)를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다. The photosensitizer-fucoidan conjugate according to the present invention, but is not limited to, dissolving fucoidan in a buffer solution (first step); Adding and stirring a coupling agent to the first step melt (second step); Adding and stirring a linker (linker) containing a disulfur or diselenium bond to the second step reaction mixture (step 3); Dialysis the reaction mixture of the third step in distilled water, followed by freeze drying to obtain a fucoidan derivative having an amine group (fourth step); And dissolving the photosensitizer in the organic solvent, adding a coupling agent thereto and stirring (step 5); Mixing and reacting the fucoidan derivative having the amine group with the fifth step reaction solution (step 6); After dialysis the reaction mixture of the sixth step in a phosphate buffer solution and distilled water, freeze-drying to obtain a photosensitizer-fucoidan conjugate in which the photosensitizer and the fucoidan are covalently bonded through a connector (step 7). It can be produced by a method.

본 발명에 따른 광감각제-후코이단 결합체는 후코이단 고분자 자체가 암세포 또는 평활근 세포(smooth muscle cells)에 대하여 직접적인 세포독성을 보이거나, 혈관 상피성장인자(vascular endothelial growth factor, VEGF)와 후코이단의 결합(binding)에 의한 암 성장 억제 또는 안과 질환에서의 신생혈관 형성억제 효과를 추가로 얻음으로써, 후코이단 자체에 의한 치료효과와 광감각제를 이용한 광역학 치료 효과를 동시에 얻을 수 있다. In the photosensitizer-fucoidan conjugate according to the present invention, the fucoidan polymer itself exhibits direct cytotoxicity against cancer cells or smooth muscle cells, or a combination of vascular endothelial growth factor (VEGF) and fucoidan ( By inhibiting cancer growth by binding) or by further inhibiting the formation of angiogenesis in ophthalmic diseases, it is possible to simultaneously obtain a therapeutic effect by fucoidan itself and a photodynamic treatment effect using a photosensitizer.

본 발명에 따른 광감각제-후코이단 결합체는 또한, 암세포, 동맥경화반 및 신생혈관의 내피세포 (endothelial cells)에 대한 형광영상 진단 효능을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 혈관 재협착을 일으키는 주요 요인인 평활근 세포의 증식을 효과적으로 억제 할 수 있다. The photosensitizer-fucoidan conjugate according to the present invention can also obtain fluorescence imaging efficacy for endothelial cells of cancer cells, arteriosclerotic plaques, and new blood vessels, and smooth muscle, which is a major factor causing vascular restenosis Cell proliferation can be effectively suppressed.

따라서, 본 발명은 상기 광감각제-후코이단 결합체를 포함하는 형광영상 진단용 조성물 또는 광역학 치료용 조성물에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a composition for diagnosing a fluorescence image or a composition for photodynamic treatment comprising the photosensitive agent-fucoidan conjugate.

본 발명에 있어서, 상기 커플링제는 분자 내, 분자간 또는 양자 모두에 존재하는 둘 이상의 작용기 사이의 결합을 촉진시키거나 형성할 수 있는 시약을 의미한다. 본 발명에 있어서, 상기 커플링제는 바람직하게는 N-(3-Dimethylaminopropyl)-N’-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC)와 N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt (sulfo-NHS)를 사용할 수 있다.In the present invention, the coupling agent refers to a reagent capable of promoting or forming a bond between two or more functional groups present in a molecule, between molecules, or both. In the present invention, the coupling agent may preferably use N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) and N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt (sulfo-NHS).

형광염료-후코이단 및 광감각제-후코이단 결합체를 제조함에 있어서, 커플링제를 이용하여 후코이단의 카르복시기를 아민, 싸이올, 아자이드, 또는 알킨 등의 작용기로 변환 시킨 후에, 형광염료 또는 광감각제와 결합체를 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 후코이단에 알킨 또는 아자이드기가 도입될 경우, 아자이드(azide)와 알킨(alkyne) 간의 반응인 클릭 화학(click chemistry)을 통하여 형광염료 또는 광감각제가 결합될 수 있다.In preparing the fluorescent dye-fucoidan and photosensitizer-fucoidan conjugate, after converting the carboxyl group of the fucoidan to a functional group such as amine, thiol, azide, or alkyne using a coupling agent, the fluorescent dye or the photosensitizer and A conjugate can be formed. For example, when an alkyne or azide group is introduced into fucoidan, a fluorescent dye or a photosensitizer may be combined through click chemistry, which is a reaction between azide and alkyne.

본 발명에 있어서, 광역학 진단 또는 치료용 결합에 사용되는 광감각제는 당해 분야에서 통상의 기술자가 적용할 수 있는 광감각제가 적용될 수 있다. 예를 들어, 포르피린류(porphyrins), 클로린류(chlorins), 페오포바이드류(pheophorbides), 박테리오클로린류(bacteriochlorins), 포피센류(porphycenes), 프탈로시아닌(phthalocyanines)으로 이루어진 군에서 선택된 포피린계 화합물; 또는 하이페리신(hypericin), 로다민(rhodamine), 로즈벵갈(rose bengal), 프소랄렌(psoralen), 페노씨아지늄(phenothiazinum) 계열 염료 및 메로시아닌(merocyanine)으로 이루어진 군에서 선택된 비포피린계 화합물로 이루어진 군 중에서 사용될 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 보다 구체적으로는 유리염기 또는 금속 착물 형태의 헤마토포피린(hematoporphyrins), 포피센(porphycenes), 페오포바이드(pheophorbides), 퍼퓨린(purpurins), 클로린(chlorins), 프로토포피린(protoporphyrins), 프탈로시아닌(phthalocyanines)으로 이루어진 군에서 선택된 포피린계 화합물; 또는 하이페리신(hypericin), 로다민(rhodamine), 아토(ATTO), 로즈벵갈(rose Bengal), 프소랄렌(psoralen), 페노씨아지늄(phenothiazinium) 계열 염료 및 메로시아닌(merocyanine)으로 이루어진 군에서 선택된 비포르피린계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 단독 또는 복합적으로 사용할 수 있다. In the present invention, a photosensitizer used in combination for photodynamic diagnosis or treatment may be applied with a photosensitizer that can be applied by a person skilled in the art. For example, a porphyrin-based compound selected from the group consisting of porphyrins, chlorins, pheophorbides, bacteriochlorins, porphycenes, phthalocyanines; Or biporphyrin selected from the group consisting of hypericin, rhodamine, rose bengal, psoralen, phenothiazinum-based dyes and merocyanine It may be used in the group consisting of compounds, but is not limited thereto. More specifically, hematoporphyrins, porphycenes, pheophorbides, purpurins, chlorins, protoporphyrins, phthalocyanines (hematoporphyrins) in the form of free bases or metal complexes phthalocyanines) porphyrin compounds selected from the group consisting of; Or consisting of hypericin, rhodamine, atto, ATTO, rose Bengal, psoralen, phenothiazinium dyes and merocyanine Any one selected from the group consisting of non-porphyrin-based compounds selected from the group can be used alone or in combination.

본 발명에 있어서, 광감각제 또는 형광염료와 후코이단을 공유 결합으로 연결하는 연결자는 길이가 0인(zero-length) 연결자, 즉, 형광염료 또는 광감각제의 아민기와 후코이단의 카르복시기가 연결된 아마이드 결합, 탄소결합, 이황화(disulfur) 또는 이셀레늄화(diselenium) 결합을 포함하고 있을 수 있다. 본 발명에 따른 연결자는 양 말단에 아민기를 가질 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 연결자의 아민기는 후코이단의 카복시기와 공유 결합하여 연결자가 공유 결합된 후코이단 결합체를 형성한다.In the present invention, the linker connecting the photosensitizer or the fluorescent dye and the fucoidan with a covalent bond is a zero-length connector, that is, an amide bond to which the amine group of the fluorescent dye or photosensitizer and the carboxyl group of the fucoidan are connected. , Carbon bonds, disulfur or diselenium bonds. The linker according to the present invention may have amine groups at both ends. According to the present invention, the amine group of the linker is covalently bonded to the carboxyl group of the fucoidan to form a fucoidan conjugate in which the linker is covalently bonded.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 연결자는 EDC-NHS와 같은 커플링제, 셀레노시스타민(selenocystamine), 디셀레노디프로피오닉엑시드(diselenodipropionic acid), 셀레노시스틴(selenocystine), 시스틴(cystine), 시스타민(cystamine) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the linker is a coupling agent such as EDC-NHS, selenocystamine, diselenodipropionic acid, selenocystine, cystine , Cystamine and may be selected from the group consisting of mixtures thereof.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광감각제는 하기로 표시되는 클로린(chlorin) 기반 광감각제인 클로린 e6일 수 있다. 상기 클로린 e6의 카르복시기는 상기 연결자가 공유 결합된 후코이단 결합체의 아민기와 공유 결합하여 광감각제-후코이단 결합체를 형성한다.In one embodiment of the present invention, the photosensitizer may be chlorin e6, a chlorin-based photosensitizer represented by the following. The carboxyl group of chlorin e6 is covalently bonded to the amine group of the fucoidan conjugate in which the linker is covalently bound to form a photosensitizer-fucoidan conjugate.

Figure pat00001
Figure pat00001

본 발명에 따르면, 상기 연결자가 공유 결합된 후코이단 결합체는 표적으로 하는 세포 내로 섭취되고, 세포 내부에 과량으로 존재하는 환원제인 글루타치온(glutathione)에 의해서 이황화 또는 이셀레늄화 결합이 끊어지면서, 후코이단에 결합되어 있던 광감각제 또는 형광염료가 표적 세포 내에서 방출(release)될 수 있다. According to the present invention, the fucoidan conjugate in which the linker is covalently linked is taken into the target cell, and disulfide or iselenium bond is broken by the glutathione, a reducing agent present in excess in the cell, and the fucoidan is bound. The photosensitizer or fluorescent dye that has been released may be released in the target cell.

본 발명은 또한, 상기 광감각제-후코이단 결합체를 함유하는 광역학 치료용 조성물에 관한 것이다.The present invention also relates to a composition for photodynamic therapy containing the photosensitizer-fucoidan conjugate.

본 발명의 형광염료 또는 광감각제 후코이단 결합체는 P-selectin 과발현 세포를 특이적으로 표적화하여 치료 효과를 발휘할 수 있다. The fluorescent dye or photosensitizer fucoidan conjugate of the present invention can exert a therapeutic effect by specifically targeting P-selectin overexpressing cells.

본 발명에 따른 형광염료 또는 광감각제 후코이단 결합체로 진단/치료될 수 있는 질환에는 말단흑자성 흑색종, 광선각하증, 선암종, 선양낭성 암종, 선종, 선육종, 선인상 암종, 아스트로사이틱(astrocytic) 종양, 글루카곤종, 혈관아세포종, 혈관내피종, 혈관종, 간선종, 간선종증, 간세포암종, 인슐린종, 상피간 신생물, 상피간 편평세포 신생물, 침습성 편평세포 암종, 대세포 암종, 평활근육종, 악성흑점흑색종, 악성흑색종, 악성중피종양, 수모세포종, 수질상피종과 같은 종양 질환, 뇌하수체선종, 신경교종, 뇌종양, 상인두암, 후두암, 흉선종, 중피종, 유방암, 폐암, 위암, 식도암, 대장암, 간암, 췌장암, 췌내분비종양, 담낭암, 음경암, 요관암, 신세포암, 전립선암, 방광암, 비호지킨성림프종, 골수이형성증후군, 다발성골수종, 형질세포성종양, 백혈병, 소아암, 피부암, 난소암, 자궁경부암과 같은 암 질환을 포함하나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 형광염료 또는 광감각제 후코이단 결합체로 치료될 수 있는 다른 질환에는 겸상 적혈구 질환, 동맥 혈전증, 류마티스성 관절염, 허혈 및 재관류, 동맥경화반, 스텐트 시술 후 발생하는 혈관 재협착, 노인성 황반변성 및 녹내장 등의 안과질환, 여드름 및 치과질환을 포함한다.Diseases that can be diagnosed/treated with the fluorescent dye or the photosensitizer fucoidan complex according to the present invention include terminal black melanoma, hypokeratosis, adenocarcinoma, adenoid cystic carcinoma, adenoma, adenocarcinoma, adenocarcinoma, astrocytic ( astrocytic) tumor, glucagonoma, hemangioblastoma, hemangioma, hemangioma, hepatic adenoma, hepatoma, hepatocellular carcinoma, insulinoma, epithelial neoplasm, epithelial squamous cell neoplasm, invasive squamous cell carcinoma, large cell carcinoma, smooth muscle Tumor diseases such as sarcoma, malignant melanoma, malignant melanoma, malignant mesothelioma, medulloblastoma, medulloblastoma, pituitary adenoma, glioma, brain tumor, pharyngeal cancer, larynx cancer, thymoma, mesothelioma, breast cancer, lung cancer, stomach cancer, esophageal cancer , Colon cancer, liver cancer, pancreatic cancer, pancreatic endocrine tumor, gallbladder cancer, penile cancer, ureteral cancer, renal cell cancer, prostate cancer, bladder cancer, non-Hodgkin's lymphoma, myelodysplastic syndrome, multiple myeloma, plasmacytoplastic tumor, leukemia, childhood cancer, Cancer diseases such as skin cancer, ovarian cancer, and cervical cancer, but are not limited thereto. Other diseases that can be treated with the fluorescent dye or photosensitizer fucoidan complex according to the present invention include sickle cell disease, arterial thrombosis, rheumatoid arthritis, ischemia and reperfusion, arteriosclerotic plaque, vascular stenosis after stent procedure, senile macular degeneration Ophthalmic diseases such as sex and glaucoma, acne and dental diseases.

본 발명에 따른 형광 영상 진단용 조성물 또는 광역학 치료용 조성물은 약학적으로 허용되는 담체를 더 포함할 수 있다. 상기 약학적으로 허용되는 담체란 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 광역학 치료용 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. The composition for diagnosis of fluorescence imaging or the composition for photodynamic therapy according to the present invention may further include a pharmaceutically acceptable carrier. The pharmaceutically acceptable carrier is commonly used in formulation, lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, acacia rubber, calcium phosphate, alginate, gelatin, calcium silicate, microcrystalline cellulose, Polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup, methyl cellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil, but is not limited thereto. The composition for photodynamic treatment of the present invention may further include a lubricant, a wetting agent, a sweetener, a flavoring agent, an emulsifying agent, a suspending agent, a preservative, etc. in addition to the above components.

본 발명에 따른 형광 영상 진단용 조성물 또는 광역학 치료용 조성물은 당업계에 공지된 방법을 사용하여 제형화될 수 있다. 제형은 분말, 과립, 정제, 에멀젼, 시럽, 에어로졸, 연질 또는 경질 젤라틴 캅셀, 멸균 주사용액, 멸균 분말의 형태일 수 있다.Fluorescent imaging diagnostic compositions or photodynamic therapy compositions according to the present invention can be formulated using methods known in the art. Formulations may be in the form of powders, granules, tablets, emulsions, syrups, aerosols, soft or hard gelatin capsules, sterile injectable solutions, sterile powders.

또한, 본 발명에 따른 형광 영상 진단용 조성물 또는 광역학 치료용 조성물은 목적하는 방법에 따라 경구 투여 하거나 비경구 투여할 수 있으며, 투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도 등에 따라 적절히 변화될 수 있다.In addition, the composition for diagnosis of fluorescence imaging or the composition for photodynamic therapy according to the present invention may be administered orally or parenterally according to a desired method, and the dosage is the patient's weight, age, sex, health status, diet, and administration time. , Administration method, excretion rate and disease severity may be appropriately changed.

본 발명에 따른 후코이단-형광염료 결합체 또는 후코이단-광감각제 결합체는 광감각제 또는 형광염료가 물에 잘 녹을 수 있도록 해주고, 형광영상 및 광역학 치료가 효과적으로 이루어 질수 있도록 해줄 뿐 아니라, 후코이단 고분자 자체에 의한 치료 효과 또는 P-selectin 과발현 세포에 대한 표적 특이성(target specificity) 효과를 얻을 수 있다. 본 발명에 따르면 후코이단 고분자 자체가 암세포 또는 평활근 세포(smooth muscle cells)에 대하여 직접적인 세포독성을 보이거나, 혈관 상피성장인자(vascular endothelial growth factor, VEGF)와 후코이단의 결합(binding)에 의한 암 성장 억제 또는 안과 질환에서의 신생혈관 형성억제 효과를 추가로 얻음으로써, 기존의 광감각제 또는 형광염료와 친수성 고분자에서는 기대할 수 없었던 향상된 치료효과를 얻을 수 있다.The fucoidan-fluorescent dye complex or fucoidan-photosensitive agent combination according to the present invention allows the photosensitizer or the fluorescent dye to dissolve well in water, and allows the fluorescence imaging and photodynamic treatment to be effectively performed, as well as the fucoidan polymer itself The therapeutic effect or target specificity effect on P-selectin overexpressing cells can be obtained. According to the present invention, the fucoidan polymer itself shows direct cytotoxicity to cancer cells or smooth muscle cells, or inhibits cancer growth by binding of fucoidan with vascular endothelial growth factor (VEGF). Alternatively, by additionally obtaining an inhibitory effect on angiogenesis in an ophthalmic disease, it is possible to obtain an improved therapeutic effect that could not be expected in a conventional photosensitizer or fluorescent dye and hydrophilic polymer.

본 발명에 따른 광감각제-후코이단 결합체는 암세포, 동맥경화반 및 신생혈관의 내피세포(endothelial cells)에 대한 형광영상 진단 효능을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 후코이단 자체에 의한 치료효과와 광감각제를 이용한 광역학 치료 효과를 동시에 얻을 수 있다. 혈관 확장을 위하여 스텐트를 장착시킨 부위는 시간이 지나면 평활근 세포(smooth muscle cells)의 증식으로 인하여 혈관 재협착(restenosis)이 발생하게 되는데, 본 발명에 따른 광감각제-후코이단 결합체를 사용하면 혈관 재협착을 일으키는 주요 요인인 평활근 세포의 증식을 효과적으로 억제 할 수 있다. The photosensitizer-fucoidan conjugate according to the present invention can not only obtain fluorescence imaging efficacy for endothelial cells of cancer cells, arteriosclerotic plaques and new blood vessels, but also provide therapeutic effects and photosensitizers by fucoidan itself. The used photodynamic treatment effect can be obtained at the same time. The site where the stent is mounted for the expansion of blood vessels causes restenosis of blood vessels due to the proliferation of smooth muscle cells over time, and when the photosensitizer-fucoidan complex according to the present invention is used It can effectively suppress the proliferation of smooth muscle cells, the main factor causing stenosis.

본 발명에 따른 형광염료-후코이단 결합체는 결합체 형성 후에도 P-selectin과 혈관내피 성장인자(vascular endothelial growth factor)에 대한 높은 결합력(binding specificity)을 얻을 수 있기 때문에, 암세포, 동맥경화반, 및 안과 질환에서의 신생혈관 형성 부위의 형광영상 진단이 가능할 뿐 아니라, 후코이단에 의한 치료효과도 얻을 수 있다는 장점이 있다. Since the fluorescent dye-fucoidan conjugate according to the present invention can obtain high binding specificity to P-selectin and vascular endothelial growth factor even after formation of the conjugate, cancer cells, atherosclerotic plaques, and ophthalmic diseases In addition, it is possible to diagnose a fluorescence image of an angiogenesis site in, as well as to obtain a therapeutic effect by fucoidan.

본 발명에 따른 형광염료-후코이단 결합체는 및 광감각제-후코이단 결합체는 종양 조직 및 안과 혈관질환의 형광영상 진단에 유용할 뿐 아니라, 암세포 및 관상동맥 평활근 세포에 대한 치료 효과 및 안과 질환에서의 신생혈관 생성 억제 효과를 얻을 수 있다. 또한, 광감각제-후코이단 결합체에서 광역학 치료를 추가로 시행할 시에는, 부작용은 낮으면서도 암은 효과적으로 치료할 수 있다.The fluorescent dye-fucoidan conjugate and the photosensitizer-fucoidan conjugate according to the present invention are not only useful for fluorescence imaging of tumor tissue and ophthalmic vascular disease, but also therapeutic effect on cancer cells and coronary artery smooth muscle cells and emerging in ophthalmic diseases Angiogenesis inhibitory effect can be obtained. In addition, when photodynamic therapy is additionally performed in the photosensitizer-fucoidan conjugate, cancer can be effectively treated with low side effects.

도 1은 후코이단 기반 형광염료 또는 광감각제 결합체의 개략도이다. 광감각제 또는 형광염료는 연결자(linker)를 통하여 후코이단과 공유결합으로 결합되어 있으며, 연결자는 아마이드 결합, 탄소결합, 이황화 또는 이셀레늄 결합이 포함되어 있는 것일 수도 있다.
도 2는 아민(amine)그룹을 갖고 있는 형광염료와 후코이단의 결합체(conjugate)를 합성하는 모식도. 커플링제(coupling agent)인 EDS와 NHS를 사용하여 형광염료-후코이단 결합체를 제조하였다.
도 3은 제조된 Flamma774-Fucoidan 결합체의 광학 특성을 (A) UV-Vis 흡광 및 (B) 형광 스펙트럼을 통해 확인한 자료이다.
도 4는 (A) 후코이단과 (B) 제조된 Flamma774-Fucodian 결합체를 FT-IR 분석을 통해 확인한 자료이다.
도 5는 (A) 후코이단과 (B) 제조된 Flamma774-Fucoidan 결합체를 1H-NMR 분석을 통해 확인한 자료이다.
도 6은 제조된 ATTO655-Fucoidan 결합체의 광학 특성을 (A) UV-Vis 흡광 및 (B) 형광 스펙트럼을 통해 확인한 자료이다.
도 7은 근적외선 형광염료 ZW800 염료를 후코이단에 결합하여 ZW800-Fucoidan 결합체를 합성하는 방법에 대한 개략도이다.
도 8A는 ZW800-Fucoidan 결합체를 비율에 따라 1:2로 반응한 경우의 광학 특성을 UV-Vis 흡광 및 형광 스펙트럼을 통해 확인한 자료이다.
도 8B는 ZW800-Fucoidan 결합체를 비율에 따라 1:4로 반응한 경우의 광학 특성을 UV-Vis 흡광 및 형광 스펙트럼을 통해 확인한 자료이다.
도 9는 제조된 ZW800-Fucoidan 결합체들 및 후코이단 자체와 혈관 상피성장인자 (VEGF165) 리간드의 결합 친화도를 surface plasmon resonance (SPR) 분석을 통해 확인한 자료이다.
도 10은 제조된 ZW800-Fucoidan 결합체 및 후코이단 자체와 P-selectin 과의 결합 친화도를 surface plasmon resonance (SPR) 분석을 통해 확인한 자료이다.
도 11은 제조된 FSD750-Fucoidan 결합체의 광학 특성을 (A) UV-Vis 흡광 및 (B) 형광 스펙트럼을 통해 확인한 자료이다.
도 12는 광감각제인 chlorin e6 (Ce6)를 이황화결합 (disulfide bond, -S-S-)이 포함된 연결자를 통하여 후코이단과 결합시킨 Ce6-Fucoidan 결합체를 만들고, 이 물질을 자가응집(self assembly)을 통해 나노 미터 크기의 광역학 진단 및 치료용 나노입자가 됨을 보여주는 합성 개략도이다.
도 13A는 제조된 Ce6-Fucoidan (후코이단 분자량 18 kDa) 결합체의 수용액상 크기분포 (hydrodynamic size)를 나타낸 그래프이다.
도 13B는 제조된 Ce6-Fucoidan (18 kDa) 결합체의 용매에 따른 UV-Vis 흡광 스펙트럼이다.
도 13C는 제조된 Ce6-Fucoidan (18 kDa) 결합체의 용매에 따른 형광 스펙트럼이다.
도 14A는 제조된 Ce6-Fucoidan (후코이단 분자량 100 kDa) 결합체의 수용액상 크기분포 (hydrodynamic size)를 나타낸 그래프이다.
도 14B는 제조된 Ce6-Fucoidan (100 kDa) 물질의 형태를 투과전자현미경 (transmission electron microscope)로 분석한 사진이다.
도 15A는 제조된 Ce6-Fucoidan (100 kDa) 결합체의 용매에 따른 UV-Vis 흡광 스펙트럼이다.
도 15B는 제조된 Ce6-Fucoidan (100 kDa)결합체의 용매에 따른 형광 스펙트럼이다.
도 15C는 제조된 Ce6-Fucoidan (100 kDa)에 글루타치온 (glutathione; GSH)을 0 μM, 5 μM, 5 mM 농도로 각각 처리하고 얻은 형광 스펙트럼이다.
도 15D는 제조된 Ce6-Fucoidan (100 kDa)에 글루타치온 (glutathione; GSH)를 0 μM, 5 μM, 5 mM 농도를 4시간 처리하고, 670 nm 빛을 조사하면서 일항산소 생성량을 측정한 자료이다. 일항산소가 발생함에 따라서 일항산소 검출 시약 (singlet-oxygen-detecting reagent, SOSG)의 형광이 증가한다.
도 16은 자유 광감각제 (free Ce6)와 제조된 Ce6-Fucoidan 결합체의 1H-NMR 분석 결과이다.
도 17은 광감각제-후코이단 결합체인 Ce6-Fucoidan과 자유 광감각제 (free Ce6)를 암세포에 동일 농도로 처리한 후에 얻은 공초점 형광 현미경 사진이다. Ce6-Fucoidan 결합체가 암세포내로 훨씬 더 잘 섭취가 될 수 있음을 확인하였다.
도 18A는 Ce6-Fucoidan 결합체와 자유 광감각제의 암세포에 여러 가지 농도로 처리하고 세포 생존율 분석한 결과이다. 빛 조사 없이도 결합체 자체에 의한 치료 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
도 18B는 Ce6-Fucoidan 결합체와 자유 광감각제를 암세포에 처리한 후에 670 nm 레이져를 이용하여 광역학 치료를 시행하였을 때의 세포 생존율을 분석한 결과이다. 빛 조사에 의하여 매우 향상된 암 치료 효과를 얼을 수 있었다.
도 19A는 Ce6-Fucoidan 결합체를 정맥 주사후 5분 및 24시간 후에 얻은 근적외선 형광영상 결과이다. Ce6-Fucoidan 결합체를 투여한 경우에는 암조직의 위치를 형광영상으로부터 진단할 수 있음을 알 수 있다.
도 19B는 종양-대-배경 신호비 값을 정량 분석한 결과이다.
도 19C는 Ce6-Fucoidan 결합체 투여 24시간이후 종양과 주요 장기(major organs)들을 채취하여 형광영상을 촬영한 결과이다. 종양 조직에 Ce6-Fucoidan 결합체가 축적이 되었음을 알 수 있다.
도 19D는 Ce6-Fucoidan 결합체투여 24시간이후, 종양을 절개하여 동결절편을 제작하여 공초점현미경으로 형광 영상을 촬영한 결과이다. Ce6-Fucoidan 결합체를 투여한 종양에서 광감각제의 농도가 높게 존재함을 알 수 있다.
도 20A는 광감각제-후코이단 결합체인 Ce6-Fucoidan 결합체를 이용한 항종양효과를 나타낸 결과이다. Ce6-Fucoidan 결합체를 정맥 투여한 경우에, 빛을 조사하지 않더라도 의미있는 항암 효과를 얻을 수 있음을 알수 있으며, 종양에 빛을 조사시에는 매우 높은 암 치료 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
도 20B는 Ce6-Fucoidan 결합체와 광역학치료 병합처리 후 24시간째에 종양조직을 절개하여 절편을 만든 후에, CD31 염색으로종양 조직내 혈관의 분포를 확인하고 TUNEL 염색으로 세포고사 (cell apoptosis) 효과를 확인한 결과이다.
도 21A는 10일째에 각 실험군 마우스의 주요 장기를 절취하고 H&E 염색을 통하여 독성이 있는지를 확인한 결과이다.
도 21B는 각 실험군에 대한 마우스 몸무게 변화를 측정한 결과이다.
도 22A는 Ce6-Fucoidan 결합체와 자유 광감각제를 관상동맥 평활근세포에 여러 농도로 처리하고 세포 생존율을 분석한 결과이다.
도 22B는 Ce6-Fucoidan 결합체와 자유 광감각제를 관상동맥 평활근세포에 여러 농도로 처리하고, 670 nm 레이져를 이용하여 광역학 치료를 시행한 후에 세포 생존율을 분석한 결과이다.
1 is a schematic diagram of a fucoidan-based fluorescent dye or photosensitizer conjugate. The photosensitizer or fluorescent dye is covalently bonded to the fucoidan through a linker, and the linker may include an amide bond, a carbon bond, a disulfide bond, or an selenium bond.
2 is a schematic diagram for synthesizing a conjugate of a fluorescent dye having an amine group and a fucoidan. Fluorescent dye-fucoidan conjugates were prepared using EDS and NHS, which are coupling agents.
3 is a data confirming the optical properties of the prepared Flamma774-Fucoidan conjugate through (A) UV-Vis absorbance and (B) fluorescence spectrum.
FIG. 4 is data confirming (A) fucoidan and (B) Flamma774-Fucodian conjugate prepared through FT-IR analysis.
FIG. 5 is data confirming (A) fucoidan and (B) Flamma774-Fucoidan conjugate prepared through 1 H-NMR analysis.
6 is a data confirming the optical properties of the prepared ATTO655-Fucoidan conjugate through (A) UV-Vis absorption and (B) fluorescence spectrum.
7 is a schematic diagram of a method of synthesizing a ZW800-Fucoidan conjugate by binding a near infrared fluorescent dye ZW800 dye to fucoidan.
8A is data confirming the optical properties of the ZW800-Fucoidan conjugate in a 1:2 ratio according to the ratio through UV-Vis absorption and fluorescence spectra.
8B is data confirming the optical properties of the ZW800-Fucoidan conjugate in a ratio of 1:4 according to the ratio through UV-Vis absorption and fluorescence spectra.
9 is a data confirming the binding affinity of the prepared ZW800-Fucoidan conjugates and fucoidan itself and a vascular epithelial growth factor (VEGF165) ligand through surface plasmon resonance (SPR) analysis.
10 is a data confirming the binding affinity of the prepared ZW800-Fucoidan conjugate and fucoidan itself and P-selectin through surface plasmon resonance (SPR) analysis.
11 is a data confirming the optical properties of the prepared FSD750-Fucoidan conjugate through (A) UV-Vis absorption and (B) fluorescence spectrum.
FIG. 12 shows Ce6-Fucoidan conjugates in which chlorin e6 (Ce6), a photosensitive agent, is combined with fucoidan through a connector containing a disulfide bond (-SS-), and this material is self-assembled through self assembly. It is a synthetic schematic showing nanoparticle sized nanoparticles for photodynamic diagnosis and treatment.
13A is a graph showing the aqueous phase distribution (hydrodynamic size) of the prepared Ce6-Fucoidan (fucoidan molecular weight 18 kDa) conjugate.
13B is a UV-Vis absorption spectrum according to the solvent of the prepared Ce6-Fucoidan (18 kDa) conjugate.
13C is a fluorescence spectrum according to the solvent of the prepared Ce6-Fucoidan (18 kDa) conjugate.
14A is a graph showing the aqueous phase distribution (hydrodynamic size) of the prepared Ce6-Fucoidan (fucoidan molecular weight 100 kDa) conjugate.
Figure 14B is a photograph of the shape of the prepared Ce6-Fucoidan (100 kDa) material analyzed with a transmission electron microscope.
15A is a UV-Vis absorption spectrum according to the solvent of the prepared Ce6-Fucoidan (100 kDa) conjugate.
15B is a fluorescence spectrum according to the solvent of the prepared Ce6-Fucoidan (100 kDa) conjugate.
15C is a fluorescence spectrum obtained by treating glutathione (GSH) with Ce6-Fucoidan (100 kDa) at a concentration of 0 μM, 5 μM, and 5 mM, respectively.
15D is a data obtained by treating glutathione (GSH) with 0 μM, 5 μM, and 5 mM concentration for 4 hours in Ce6-Fucoidan (100 kDa), and measuring the amount of monooxygen production while irradiating 670 nm light. The fluorescence of the single-oxygen-detecting reagent (SOSG) increases as monooxygen occurs.
16 is a result of 1 H-NMR analysis of a free photosensitive agent (free Ce6) and the prepared Ce6-Fucoidan conjugate.
17 is a confocal fluorescence micrograph obtained after treating the photosensitive agent-fucoidan conjugate Ce6-Fucoidan and the free photosensitive agent (free Ce6) at the same concentration in cancer cells. It was confirmed that Ce6-Fucoidan conjugates can be ingested much better into cancer cells.
18A is a result of analyzing cell survival rates by treating Ce6-Fucoidan conjugates and free photosensitizer cancer cells at various concentrations. It can be seen that the therapeutic effect by the conjugate itself can be obtained even without light irradiation.
18B is a result of analyzing the cell survival rate when a photodynamic therapy was performed using a 670 nm laser after treatment of a cancer cell with a Ce6-Fucoidan conjugate and a free photosensitizer. It was possible to freeze the highly improved cancer treatment effect by light irradiation.
19A is a result of near infrared fluorescence imaging obtained 5 minutes and 24 hours after intravenous injection of Ce6-Fucoidan conjugate. It can be seen that when the Ce6-Fucoidan conjugate is administered, the position of cancer tissue can be diagnosed from a fluorescence image.
19B is a result of quantitative analysis of tumor-to-background signal ratio values.
FIG. 19C shows the results of fluorescence imaging by collecting tumors and major organs 24 hours after administration of the Ce6-Fucoidan conjugate. It can be seen that Ce6-Fucoidan conjugates accumulated in the tumor tissue.
FIG. 19D shows the results of fluorescence imaging by confocal microscopy after 24 hours of Ce6-Fucoidan conjugate administration, incision of tumors and production of frozen sections. It can be seen that the concentration of the photosensitizer is high in the tumor administered with the Ce6-Fucoidan conjugate.
Figure 20A is a result showing the anti-tumor effect using a photosensitizer-fucoidan conjugate Ce6-Fucoidan conjugate. In the case of intravenous administration of the Ce6-Fucoidan conjugate, it can be seen that a significant anticancer effect can be obtained even without light irradiation, and a very high cancer treatment effect can be obtained when light is irradiated to the tumor.
Fig. 20B shows the distribution of tumors in tumor tissues by CD31 staining after incision of tumor tissue 24 hours after the combined treatment of Ce6-Fucoidan conjugates and photodynamic therapy, and cell apoptosis effect by TUNEL staining. It is the result of checking.
Figure 21A is the result of cutting the major organs of mice in each experimental group on the 10th day and confirming whether they are toxic through H&E staining.
21B is a result of measuring changes in mouse weight for each experimental group.
22A is a result of analyzing the cell survival rate by treating Ce6-Fucoidan conjugates and free photosensitizers in coronary artery smooth muscle cells at various concentrations.
FIG. 22B shows the results of analyzing cell viability after treating Ce6-Fucoidan conjugates and free photosensitizers at various concentrations in coronary artery smooth muscle cells and performing photodynamic therapy using a 670 nm laser.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in order to describe the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

[실시예 1] Flamma774-Fucoidan 결합체의 제조[Example 1] Preparation of Flamma774-Fucoidan conjugate

Bioacts사의 근적외선 형광염료인 Flamma774의 아민기와 후코이단의 카르복시기를 커플링제를 이용하여 공유결합체를 합성하였다. Flamma774-amine은 몰질량 971.15 g/mol, 최대 여기 파장 774 nm, 최대 방출 파장 806 nm를 갖는 형광물질이다. 근적외선 형광 염료 결합체는 생체 조직에 대한 투과성이 높기 때문에 약물전달, 종양연구 등에서 생체 영상화를 위해 사용될 수 있다. 후코이단은 Fucus vesiculosus에서 추출한 분자량 18,000 Da의 씨그마알드리치 제품을 사용하였다.A covalent bond was synthesized using a coupling agent between the amine group of Flamma774, a near infrared fluorescent dye of Bioacts, and the carboxyl group of fucoidan. Flamma774-amine is a fluorescent substance having a molar mass of 971.15 g/mol, a maximum excitation wavelength of 774 nm, and a maximum emission wavelength of 806 nm. Since the near-infrared fluorescent dye complex has high permeability to biological tissues, it can be used for bioimaging in drug delivery and tumor research. Fucoidan was used as a Sigma Aldrich product with a molecular weight of 18,000 Da extracted from Fucus vesiculosus.

후코이단에 형광염료를 결합시키기 위하여 다양한 커플링제를 사용할 수 있는데, 여기에서는 N-(3-Dimethylaminopropyl)-N’-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC)와 N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt (sulfo-NHS)를 사용하여 염료를 활성화시켜 후코이단-NHS ester 결합물을 얻고 여기에 Flamma774-amine를 결합하는 과정을 거쳤다. 이의 과정을 좀 더 상세히 설명하면, 후코이단 10 mg을 0.1M 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) buffer에 녹이고 여기에 EDC 19.7 mg, sulfo-NHS 2.17 mg을 첨가하고 약 30분 동안 교반하였다. 그 다음 PD-10 컬럼을 이용하여 분리 후 Flamma774-amine 형광을 1.02 mg 첨가하고 하루 동안 교반하였다. 그 다음 증류수에서 하루 동안 투석(dialysis)하여 미반응물 및 부산물을 제거하고, 동결 건조하여 분말을 수득하여 Flamma774가 공유 결합된 형광염료-후코이단 결합체를 얻었다.Various coupling agents can be used to bind the fluorescent dye to fucoidan, where N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) and N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt (sulfo-NHS) are used to dye. Activated to obtain a fucoidan-NHS ester complex, and was subjected to Flamma774-amine binding thereto. To explain the process in more detail, 10 mg of fucoidan was dissolved in 0.1M 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) buffer, EDC 19.7 mg, sulfo-NHS 2.17 mg was added thereto, and the mixture was stirred for about 30 minutes. . Then, after separation using a PD-10 column, 1.02 mg of Flamma774-amine fluorescence was added and stirred for one day. Then, dialysis was performed in distilled water for one day to remove unreacted products and by-products, and freeze-dried to obtain a powder to obtain a fluorescent dye-fucoidan conjugate in which Flamma774 was covalently bound.

도 3의 광학측정 분석을 통해, 후코이단 한 분자당 약 3.8개의 Flamma774가 결합되었음을 확인하였다.Through the optical measurement analysis of Figure 3, it was confirmed that about 3.8 Flamma774 per molecule of fucoidan was bound.

[실시예 2] ATTO655-Fucoidan 결합체의 제조[Example 2] Preparation of ATTO655-Fucoidan conjugate

형광염료인 ATTO655의 아민기와 후코이단의 카르복시기를 커플링제를 이용하여 공유결합체를 형성하였다. ATTO655-amine은 몰질량 798 g/mol, 최대 여기 파장 663 nm, 최대 방출 파장 680 nm를 갖는 형광물질이다. 후코이단은 Fucus vesiculosus에서 추출한 분자량 18,000 Da의 씨그마알드리치 제품을 사용하였다.The amine group of the fluorescent dye ATTO655 and the carboxyl group of fucoidan were formed using a coupling agent to form a covalent bond. ATTO655-amine is a fluorescent substance having a molar mass of 798 g/mol, a maximum excitation wavelength of 663 nm, and a maximum emission wavelength of 680 nm. Fucoidan was used as a Sigma Aldrich product with a molecular weight of 18,000 Da extracted from Fucus vesiculosus.

후코이단을 N-(3-Dimethylaminopropyl)-N’-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC)와 N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt (sulfo-NHS)로 활성화시켜 후코이단-NHS ester 결합물을 얻고 여기에 ATTO655-amine를 결합하는 과정을 거쳤다. 이의 과정을 좀 더 상세히 설명하면, 후코이단 10 mg을 0.1M 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) buffer에 녹이고 여기에 EDC 19.7 mg, sulfo-NHS 2.17 mg을 첨가하고 약 30분 동안 교반하였다. 그 다음 PD-10 컬럼을 이용하여 분리 후 ATTO655-amine 형광을 0.399 mg 첨가하고 하루 동안 교반하였다. 그 다음 증류수에 대하여 하루 동안 투석하고, 동결 건조하여 분말을 수득하여 ATTO655가 공유 결합된 형광염료-후코이단 결합체를 얻었다. Fucoidan is activated with N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) and N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt (sulfo-NHS) to obtain fucoidan-NHS ester conjugates and the process of combining ATTO655-amine with it. It went through. To explain the process in more detail, 10 mg of fucoidan was dissolved in 0.1M 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) buffer, EDC 19.7 mg, sulfo-NHS 2.17 mg was added thereto, and the mixture was stirred for about 30 minutes. . Then, after separation using a PD-10 column, 0.399 mg of ATTO655-amine fluorescence was added and stirred for one day. Then, dialyzed against distilled water for one day, freeze-dried to obtain a powder to obtain a fluorescent dye-fucoidan conjugate covalently bound to ATTO655.

도 6의 광학측정 분석을 통해, 후코이단 한 분자당 약 1.3개의 ATTO 염료가 결합되어 있음을 확인하였다.Through the optical measurement analysis of Figure 6, it was confirmed that about 1.3 ATTO dyes are bound per molecule of fucoidan.

[실시예 3] ZW800-Fucoidan 결합체의 제조[Example 3] Preparation of ZW800-Fucoidan conjugate

하버드 대학 최학수 교수 연구팀이 개발한 근적외선 형광염료인 ZW800의 아민기와 후코이단의 카르복시기를 커플링제를 이용하여 공유결합체를 형성하였다. ZW800-amine은 몰질량 887 g/mol, 최대 여기 파장 753 nm, 최대 방출 파장 772 nm를 갖는 근적외선 형광물질이다. 후코이단은 Fucus vesiculosus에서 추출한 분자량 18,000 Da의 씨그마알드리치 제품을 사용하였다.The amine group of ZW800, a near-infrared fluorescent dye developed by Professor Hak-soo Choi's research team at Harvard University, formed a covalent bond using a coupling agent. ZW800-amine is a near infrared fluorescent substance having a molar mass of 887 g/mol, a maximum excitation wavelength of 753 nm, and a maximum emission wavelength of 772 nm. Fucoidan was used as a Sigma Aldrich product with a molecular weight of 18,000 Da extracted from Fucus vesiculosus.

후코이단을 N-(3-Dimethylaminopropyl)-N’-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC)와 N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt (sulfo-NHS)로 활성화시켜 후코이단-NHS ester 결합물을 얻고 여기에 ZW800-amine를 결합하는 과정을 거쳤다. 후코이단 대 ZW800 형광염료의 반응비율을 1:2와 1:4로 각각 반응시켰다. 이의 과정을 좀 더 상세히 설명하면, 후코이단 20 mg을 0.1M 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) buffer에 녹이고 여기에 EDC 38.34 mg, sulfo-NHS 4.34 mg을 첨가하고 약 30분 동안 교반하였다. 그 다음 PD-10 컬럼을 이용하여 분리 후, 후코이단 대 ZW800 형광염료의 반응비율이 1:2일 경우는 ZW800-amine 형광을 1.97 mg 첨가하고, 후코이단 대 ZW800 형광염료의 반응비율이 1:4일 경우는 ZW800-amine 형광을 3.94 mg 첨가하여 하루 동안 교반하였다. 그 다음 증류수에 대하여 하루 동안 투석하고, 동결 건조하여 분말을 수득함으로써 ZW800이 공유 결합된 형광염료-후코이단 결합체를 얻었다.Fucoidan is activated with N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) and N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt (sulfo-NHS) to obtain fucoidan-NHS ester conjugates and ZW800-amine binding process. It went through. The reaction ratio of fucoidan to ZW800 fluorescent dye was reacted at 1:2 and 1:4, respectively. To explain the process in more detail, 20 mg of fucoidan was dissolved in 0.1M 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) buffer, EDC 38.34 mg, sulfo-NHS 4.34 mg was added thereto, and the mixture was stirred for about 30 minutes. . Then, after separation using a PD-10 column, if the reaction ratio of the fucoidan to ZW800 fluorescent dye is 1:2, 1.97 mg of ZW800-amine fluorescence is added, and the reaction ratio of the fucoidan to ZW800 fluorescent dye is 1:4 days. In the case, 3.94 mg of ZW800-amine fluorescence was added and stirred for one day. Then, by dialysis against distilled water for one day, and freeze-dried to obtain a powder, a fluorescent dye-fucoidan conjugate in which ZW800 was covalently bound was obtained.

도 8의 광학측정 분석을 통해, 후코이단 대 ZW800 형광염료의 반응비율이 1:2인 경우, 후코이단 한 분자당 약 1.84개의 ZW800 형광염료가 결합되어 있음을 확인하였다. 후코이단 대 ZW800 형광염료의 반응비율이 1:4인 경우, 후코이단 한 분자당 약 2.88개의 ZW800 형광염료가 결합되어 있음을 확인하였다.Through the optical measurement analysis of FIG. 8, when the reaction ratio of the fucoidan to ZW800 fluorescent dye was 1:2, it was confirmed that about 1.84 ZW800 fluorescent dyes were combined per molecule of the fucoidan. When the reaction ratio of fucoidan to ZW800 fluorescent dye was 1:4, it was confirmed that about 2.88 ZW800 fluorescent dyes were bound per molecule of fucoidan.

[실시예 4] ZW800-Fucoidan 결합체와 VEGF165 리간드의 결합 친화도[Example 4] Binding affinity of ZW800-Fucoidan conjugate and VEGF165 ligand

합성된 ZW800-Fucoidan 결합체와 human VEGF165 리간드와의 결합 친화도 (binding affinity)를 surface plasmon resonance (SPR)을 이용하여 분석하였다. SPR 센서 기술은 단백질과 같은 생체 물질이 센서 표면에 결합될 경우 신호 변화를 일으키는 현상을 이용하는 것으로, SPR 광학적 원리를 이용하여 특정한 표지 (형광, 방사능 외)없이 실시간으로 생체 분자 간의 상호관계 (Kinetics Affinity, Ka, Kd, KD)를 측정하는 분석법이다. SPR 분석 장비로는 Biacore T200 장비와 CM5 chip을 이용하여 분석한 후, Biaevaluation 소프트웨어를 통해 데이터 처리를 하였다.The binding affinity between the synthesized ZW800-Fucoidan conjugate and the human VEGF165 ligand was analyzed using surface plasmon resonance (SPR). SPR sensor technology uses a phenomenon that causes a signal change when a biomaterial such as a protein is bound to a sensor surface.Relationship between biomolecules in real time without specific labels (fluorescence, radioactivity, etc.) using SPR optical principles (Kinetics Affinity , Ka, Kd, KD). As the SPR analysis equipment, Biacore T200 equipment and CM5 chip were used for analysis, and then data were processed through Biaevaluation software.

후코이단 대 ZW800 형광염료의 반응비율이 1:2와 1:4인 ZW800-Fucoidan 결합체(1)과 (2)의 경우와, 아무것도 표지하지 않은 후코이단의 human VEGF165 리간드와 결합 친화도를 SPR assay의 equilibrium dissociation rate constant (KD)값을 통해 분석한 결과를 도 9에 보이고 있다. 1:2로 반응한 ZW800-Fucoidan 결합체의 경우 178.7 nM, 1:4로 반응한 ZW800-Fucoidan 결합체의 경우 72.42 nM, 후코이단의 경우 4.053 nM로 측정되었다. 이러한 결과는 후코이단과 형광염료의 결합체 형성 후에도 VEGF에 대하여 10-9 M단위의 강한 결합을 보여줌을 확인할 수 있다. 따라서, 형광염료-후코이단 결합체는 혈관질환의 형광영상 진단 뿐 아니라, 형광염료-후코이단 결합체가 VEGF와 결합(binding)하는 것을 통하여 안과질환 등에서의 신생혈관 억제 효과도 얻을 수 있다.Equilibrium binding of the SPR assay to the binding affinity of the human VEGF165 ligand of fucoidan with nothing labeled, and in the case of ZW800-Fucoidan conjugates (1) and (2) with a reaction ratio of fucoidan to ZW800 fluorescent dye of 1:2 and 1:4 The results of analysis through the dissociation rate constant (KD) value are shown in FIG. 9. It was measured to be 178.7 nM for the ZW800-Fucoidan conjugate reacted at 1:2, 72.42 nM for the ZW800-Fucoidan conjugate reacted at 1:4, and 4.053 nM for Fucoidan. It can be seen that these results show strong binding of 10 -9 M units to VEGF even after formation of the conjugate of fucoidan and fluorescent dye. Therefore, the fluorescent dye-fucoidan conjugate can obtain not only the fluorescence imaging diagnosis of vascular disease, but also the effect of inhibiting angiogenesis in ophthalmic diseases through binding of the fluorescent dye-fucoidan conjugate with VEGF.

[실시예 5] ZW800-Fucoidan 결합체와 P-selectin의 결합 친화도[Example 5] Binding affinity of ZW800-Fucoidan conjugate and P-selectin

도 10에서는, 후코이단 대 ZW800 형광염료의 반응비율이 1:2와 1:4인 ZW800-Fucoidan 결합체(1)과 (2)의 경우와, 아무것도 표지하지 않은 후코이단의 P-selectin과 결합 친화도를 SPR assay의 equilibrium dissociation rate constant (KD)값을 통하여 분석한 결과를 보이고 있다. 1:2로 반응한 ZW800-Fucoidan 결합체의 경우 387.8 nM, 1:4로 반응한 ZW800-Fucoidan 결합체의 경우 218.8 nM, 후코이단의 경우 2.981 nM로 측정되었다. 이러한 결과는 후코이단과 형광염료의 결합체 형성 후에도 P-selectin에 대하여10-9 M단위의 강한 결합을 보여줌을 확인할 수 있다. 이러한 결과는, 형광염료-후코이단 결합체를 사용하여 P-selectin이 세포 표면에 과발현 되어있는 전이암세포 또는 동맥경화반등의 혈관성 질환 병소를 영상으로 진단할 수 있음을 말해준다.In Figure 10, the reaction ratio of the fucoidan to ZW800 fluorescent dye is 1:2 and 1:4 in the case of ZW800-Fucoidan conjugates (1) and (2), and the binding affinity of P-selectin of fucoidan with nothing labeled It shows the results of analysis through the equilibrium dissociation rate constant (KD) value of the SPR assay. It was measured to be 387.8 nM for the ZW800-Fucoidan conjugate reacted at 1:2, 218.8 nM for the ZW800-Fucoidan conjugate reacted at 1:4, and 2.981 nM for Fucoidan. It can be seen that these results show strong binding of 10 -9 M units to P-selectin even after the formation of the conjugate of fucoidan and fluorescent dye. These results indicate that P-selectin can be diagnosed with metastatic cancer cells overexpressing on the cell surface or vascular disease lesions such as atherosclerosis using a fluorescent dye-fucoidan conjugate.

[실시예 6] FSD750-Fucoidan 결합체의 제조[Example 6] Preparation of FSD750-Fucoidan conjugate

Bioacts사의 근적외선 형광물질인 FSD750의 아민기와 후코이단의 카르복시기를 공유결합시켜 공유결합체를 형성할 수 있다. FSD750-amine은 몰질량 1252.42 g/mol, 최대 여기 파장 749 nm, 최대 방출 파장 774 nm를 갖는 형광물질이다. 후코이단은 Fucus vesiculosus에서 추출한 분자량 18,000 Da의 씨그마알드리치 제품을 사용하였다.A covalent bond can be formed by covalently bonding the amine group of the FSD750, a bioinfrared fluorescent material, of Fact750, and the carboxyl group of fucoidan. FSD750-amine is a fluorescent substance having a molar mass of 1252.42 g/mol, a maximum excitation wavelength of 749 nm, and a maximum emission wavelength of 774 nm. Fucoidan was used as a Sigma Aldrich product with a molecular weight of 18,000 Da extracted from Fucus vesiculosus.

후코이단을 N-(3-Dimethylaminopropyl)-N’-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC)와 N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt (sulfo-NHS)로 활성화시켜 후코이단-NHS ester 결합물을 얻고 여기에 FSD750-amine를 결합하는 과정을 거쳤다. 이의 과정을 좀 더 상세히 설명하면, 후코이단 5 mg을 0.1M 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) buffer에 녹이고 여기에 EDC 9.585 mg, sulfo-NHS 1.085 mg을 첨가하고 약 30분 동안 교반하였다. 그 다음 PD-10 컬럼을 이용하여 분리 후 FSD750-amine 형광을 0.695 mg 첨가하고 하루 동안 교반하였다. 그 다음 증류수에 대하여 하루 동안 투석하고, 동결 건조하여 분말을 수득하여 FSD750이 공유 결합된 형광염료-후코이단 결합체를 얻었다.Fucoidan is activated with N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) and N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt (sulfo-NHS) to obtain fucoidan-NHS ester conjugates and FSD750-amine binding process. It went through. To explain the process in more detail, 5 mg of fucoidan was dissolved in 0.1M 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) buffer, and 9.585 mg of EDC and 1.085 mg of sulfo-NHS were added thereto and stirred for about 30 minutes. . After separation using a PD-10 column, 0.695 mg of FSD750-amine fluorescence was added and stirred for one day. Then dialyzed against distilled water for one day, freeze-dried to obtain a powder to obtain a fluorescent dye-fucoidan conjugate in which FSD750 is covalently bound.

도 11의 광학측정 분석을 통해, 후코이단 한 분자당 약 1.2개의 FSD750형광염료가 결합되어 있음을 확인하였다.Through the optical measurement analysis of FIG. 11, it was confirmed that about 1.2 FSD750 fluorescent dyes were combined per molecule of fucoidan.

[실시예 7] 광감각제-후코이단(18 kDa) 결합체의 제조[Example 7] Preparation of photosensitizer-fucoidan (18 kDa) conjugate

광감각제인 chlorin e6 (Ce6)와 후코이단의 카르복시기를 연결자를 통하여 공유결합 시킴으로써 광감각제-후코이단 결합체를 합성 하였다. 후코이단은 Fucus vesiculosus에서 추출한 분자량 18,000 Da의 씨그마알드리치 제품을 사용하였다.The photosensitizer-fucoidan conjugate was synthesized by covalently bonding the photosensitive agent chlorin e6 (Ce6) with the carboxyl group of fucoidan through a linker. Fucoidan was used as a Sigma Aldrich product with a molecular weight of 18,000 Da extracted from Fucus vesiculosus.

먼저 아민기가 도입된 후코이단을 합성하기 위하여, 이황화 결합을 포함하고 있는 연결자인 cystamine dihydrochloride를 후코이단의 카르복시기와 EDC, sulfo-NHS를 이용하여 공유결합 시켰다. 이의 과정을 좀 더 상세히 설명하면, 후코이단 54.36 mg을 10 mM PBS buffer 18 mL에 녹이고 여기에 EDC 23.0 mg (0.5 mL), sulfo-NHS 27.1 mg (0.5 mL)을 첨가하고 약 30분 동안 교반하였다. 그 다음 이황화 결합을 포함하고 있는 연결자인 cystamine dihydrochloride을 27 mg (1 mL)을 첨가하고 하루 동안 교반하였다. 그 다음 증류수에 대하여 하루 동안 투석하고, 동결 건조하여 분말을 수득하여 아민기를 갖는 후코이단 유도체를 얻었다.First, in order to synthesize fucoidan in which an amine group was introduced, cystamine dihydrochloride, a linker containing a disulfide bond, was covalently bonded to the carboxyl group of fucoidan using EDC and sulfo-NHS. To explain the process in more detail, 54.36 mg of fucoidan was dissolved in 18 mL of 10 mM PBS buffer, 23.0 mg (0.5 mL) of EDC, and 27.1 mg (0.5 mL) of sulfo-NHS were added and stirred for about 30 minutes. Then, 27 mg (1 mL) of cystamine dihydrochloride, a linker containing a disulfide bond, was added and stirred for one day. Then, dialyzed against distilled water for one day, freeze-dried to obtain a powder to obtain a fucoidan derivative having an amine group.

Ce6의 카르복시기를 EDC와 sulfo-NHS로 활성화시킨 후, 여기에 아민기가 도입된 후코이단을 결합하는 과정을 거쳤다. Ce6 5 mg을 dimethyl sulfoxide (DMSO) 2.5 mL에 녹이고 여기에 EDC 16.3 mg, sulfo-NHS 19 mg을 첨가하고 한 시간 동안 교반하였다. 그 다음 아민기가 도입된 후코이단 30.15 mg을 DMF:H2O co-solvent (1:1 v/v) 2.5 mL에 녹여서 Ce6 반응용액과 섞어준 뒤 하루 동안 교반하였다. 그 다음 인산완충액 (pH7.4)과 증류수를 이용하여 하루 동안 투석하고, 동결 건조하여 분말을 수득하여 광감각제-후코이단 결합체를 얻었다. 도 13A에 의하면 제조된 광감각제-후코이단 결합체는 수용액 상에서 나노입자를 형성함을 알 수 있으며, 도 13B 및 C에 의하면 제조된 결합체의 형광 특성이 억제되어 있음을 알 수 있다. After activating the carboxyl group of Ce6 with EDC and sulfo-NHS, it was subjected to a process of combining fucoidan with an amine group introduced therein. 5 mg of Ce6 was dissolved in 2.5 mL of dimethyl sulfoxide (DMSO), to which 16.3 mg of EDC and 19 mg of sulfo-NHS were added and stirred for 1 hour. Then, 30.15 mg of fucoidan into which the amine group was introduced was dissolved in 2.5 mL of DMF:H2O co-solvent (1:1 v/v), mixed with Ce6 reaction solution, and stirred for one day. Then dialyzed for one day using phosphate buffer (pH7.4) and distilled water, and freeze-dried to obtain a powder to obtain a photosensitizer-fucoidan conjugate. 13A, it can be seen that the prepared photosensitizer-fucoidan conjugate forms nanoparticles in an aqueous solution, and according to FIGS. 13B and C, it can be seen that the fluorescence properties of the prepared conjugate are suppressed.

[실시예 8] 후코이단(100 kDa)-광감각제 결합체의 제조[Example 8] Preparation of fucoidan (100 kDa)-photosensitive agent conjugate

광감각제인 chlorin e6 (Ce6)와 후코이단의 카르복시기를 연결자를 통하여 공유결합 시킴으로써 광감각제-후코이단 결합체를 합성 하였다. 결합체 제조에 사용된 후코이단은 Undaria pinnatifida 에서 추출한 분자량 100,000 Da 크기의 후코이단 으로서 해림 바이오사 제품을 사용하였다.The photosensitizer-fucoidan conjugate was synthesized by covalently bonding the photosensitive agent chlorin e6 (Ce6) with the carboxyl group of fucoidan through a linker. Fucoidan used in the preparation of the conjugate was a fucoidan having a molecular weight of 100,000 Da extracted from Undaria pinnatifida, and was used by Harim Bio.

먼저, 아민기가 도입된 후코이단을 합성하기 위해, cystamine dihydrochloride를 후코이단의 카르복시기와 EDC, sulfo-NHS를 이용하여 이황화 결합을 포함하는 연결자를 후코이단에 공유결합 시켰다. 이의 과정을 좀 더 상세히 설명하면, 후코이단 405 mg을 10 mM PBS buffer 18 mL에 녹이고 여기에 EDC 23.0 mg (0.5 mL), sulfo-NHS 27.1 mg (0.5 mL)을 첨가하고 약 30분 동안 교반하였다. 그 다음 cystamine dihydrochloride을 27 mg (1 mL)을 첨가하고 하루 동안 교반하였다. 그 다음 증류수에 대하여 하루 동안 투석하고, 동결 건조하여 분말을 수득하여 아민기를 갖는 후코이단 유도체를 얻었다.First, in order to synthesize fucoidan having an amine group introduced therein, cystamine dihydrochloride was covalently bound to fucoidan by a linker containing a disulfide bond using carboxyl groups of fucoidan, EDC, and sulfo-NHS. To explain the process in more detail, 405 mg of fucoidan was dissolved in 18 mL of 10 mM PBS buffer, to which 23.0 mg (0.5 mL) of EDC, 27.1 mg of sulfo-NHS (0.5 mL) was added and stirred for about 30 minutes. Then cystamine dihydrochloride was added 27 mg (1 mL) and stirred for one day. Then, dialyzed against distilled water for one day, freeze-dried to obtain a powder to obtain a fucoidan derivative having an amine group.

Ce6의 카르복시기를 EDC와 sulfo-NHS로 활성화시킨 후, 여기에 아민기가 도입된 후코이단을 결합하는 과정을 거쳤다. Ce6 20 mg을 DMSO 10 mL에 녹이고 여기에 EDC 65.2 mg, sulfo-NHS 76 mg을 첨가하고 한시간 동안 교반하였다. 그 다음 아민기가 도입된 후코이단 101 mg을 DMF:H2O cosolvent (1:1 v/v) 5 mL에 녹여서 Ce6 반응용액과 섞어준 뒤 하루 동안 교반하였다. 그 다음 인산완충액 (pH7.4)과 증류수를 이용하여 하루 동안 투석하고, 동결 건조하여 분말을 수득하여 광감각제-후코이단 결합체를 얻었다. After activating the carboxyl group of Ce6 with EDC and sulfo-NHS, it was subjected to a process of combining fucoidan with an amine group introduced therein. 20 mg of Ce6 was dissolved in 10 mL of DMSO, to which 65.2 mg of EDC and 76 mg of sulfo-NHS were added and stirred for 1 hour. Then, 101 mg of fucoidan in which the amine group was introduced was dissolved in 5 mL of DMF:H2O cosolvent (1:1 v/v), mixed with the Ce6 reaction solution, and stirred for one day. Then dialyzed for one day using phosphate buffer (pH7.4) and distilled water, and freeze-dried to obtain a powder to obtain a photosensitizer-fucoidan conjugate.

도 14A는 상기에서 제조한 광감각제-후코이단 결합체를 입도분석기로 입자의 평균 사이즈를 측정한 결과이며, 259 nm로 분석되었다. 도 14B는 광감각제-후코이단 결합체를 투과 전자현미경으로 분석한 결과이다. 도시된 바와 같이 약 85 nm의 사이즈를 가지는 나노입자가 얻어 졌음을 알 수 있다.14A is a result of measuring the average size of particles by a particle size analyzer using the photosensitizer-fucoidan conjugate prepared above, and analyzed to 259 nm. 14B is a result of analyzing the photosensitizer-fucoidan complex with a transmission electron microscope. As shown, it can be seen that nanoparticles having a size of about 85 nm were obtained.

계면활성제의 역할을 하는 NaOH/SDS 혼합용액 및 인산완충용액(phosphate buffered saline (PBS) solution, 0.1 M, pH7.4)에 제조된 광감각제-후코이단 결합체를 녹인 후에 Ce6 결합양을 흡광도를 통하여 분석하였으며, 도 15A와 도 15B는 측정한 UV-vis 흡광 및 형광 스펙트럼이다. After dissolving the photosensitizer-fucoidan conjugate prepared in a NaOH/SDS mixed solution serving as a surfactant and a phosphate buffered saline (PBS) solution, 0.1 M, pH7.4, the amount of Ce6 bound through absorbance 15A and 15B are measured UV-vis absorption and fluorescence spectra.

또한 제조된 Ce6-Fucoidan (100 kDa)에 글루타치온 (glutathione; GSH)를 0 μM, 5 μM, 5 mM 농도를 처리함에 따라 이황화결합이 끊어지고 소광(quenching)되었던 유도체의 Ce6 형광 세기가 달라지는 지 알아보기 위해 글루타치온 처리 농도에 따른 형광 세기 변화를 측정하였으며, 도 15C는 이것을 관찰한 형광 스펙트럼이다. 암세포외 또는 혈액내에 존재하는 글루타치온의 농도인 5 μM의 농도로 Ce6-Fucoidan (100 kDa)을 처리한 경우에는 형광의 세기 변화가 없지만, 암세포내 글루타치온의 농도인 5 mM을 처리한 경우 형광의 세기가 약 5배 정도 증가함을 확인하였다.In addition, as the treated Ce6-Fucoidan (100 kDa) was treated with glutathione (GSH) concentrations of 0 μM, 5 μM, and 5 mM, the disulfide bonds were broken and the Ce6 fluorescence intensity of the quenched derivative changed. Fluorescence intensity change according to the concentration of glutathione was measured for viewing, and FIG. 15C is a fluorescence spectrum observing this. There is no change in the intensity of fluorescence when Ce6-Fucoidan (100 kDa) is treated with a concentration of 5 μM, which is the concentration of glutathione present in the extracellular or blood, but the intensity of fluorescence when treated with 5 mM, the concentration of glutathione in cancer cells It was confirmed that increases by about 5 times.

도 15D는 제조된 Ce6-Fucoidan (100 kDa)에 글루타치온 (glutathione; GSH)를 0 μM, 5 μM, 5 mM 농도를 4시간동안 처리하고, 670 nm 레이져로 빛을 조사하면서 30초 간격으로 일항산소 생성을 분석한 결과이다. 암세포내 글루타치온 농도인 5 mM을 처리한 경우에는 일항산소 생성이 약 2배 증가함을 확인하였다. 이러한 결과는, 이황화 결합이 포함된 연결자를 사용하는 경우에는 결합체가 표적으로 하는 암세포 내로 섭취되고 암세포 내에 높은 농도로 존재하는 환원제인 글루타치온에 의해서 이황화 결합이 분해되는 경우에는 형광생성 및 광역학 치료 효과가 암세포 특이적으로 다시 회복이 될 수 있음을 가리킨다. 15D is treated with the prepared Ce6-Fucoidan (100 kDa) glutathione (glutathione; GSH) 0 μM, 5 μM, 5 mM concentration for 4 hours, mono-oxygen at 30 second intervals while irradiating light with a 670 nm laser This is the result of analyzing the production. When the glutathione concentration in cancer cells was treated with 5 mM, it was confirmed that the production of monooxygen increased by about 2 times. These results show that when a connector containing a disulfide bond is used, when the disulfide bond is decomposed by glutathione, a reducing agent that is ingested into the cancer cells targeted by the conjugate and present at a high concentration in the cancer cells, the fluorescence and photodynamic treatment effects Indicates that cancer cells can be recovered specifically.

도 16A는 광감각제 Ce6의 1H-NMR 분석 결과이며, 도 16B는 광감각제-후코이단 결합체의 1H-NMR 분석 결과이다. 1H-NMR 분석을 통하여, 후코이단 한 분자당 약 20개의 Ce6가 결합되어 있는 것으로 계산되었다.Figure 16A is a light feeling of claim 1 H-NMR analysis of the Ce6, FIG. 16B is the optical sense - a 1 H-NMR analysis of the fucoidan conjugate. Through 1 H-NMR analysis, it was calculated that about 20 Ce6 per molecule of fucoidan is bound.

[실시예 9] 암세포에 대한 광감각제-후코이단 결합체의 섭취 확인[Example 9] Confirmation of intake of photosensitizer-fucoidan conjugate to cancer cells

광감각제-후코이단 결합체와 자유 광감각제 (free Ce6)가 암세포인 HT1080 세포에 섭취되는 정도를 공초점 형광 현미경을 통하여 비교하였다. The degree to which the photosensitizer-fucoidan conjugate and the free photosensitizer (free Ce6) were ingested into HT1080 cells, cancer cells, was compared through confocal fluorescence microscopy.

1) 세포 배양1) Cell culture

인간 섬유육종 세포주 HT1080은 American Type Culture Collection(ATCC, 미국)으로부터 수득하였다. HT1080 세포는 우태아혈청 (FBS) 10% 및 페니실린/스트렙토마이신 1%를 포함하는 MEM (Eagle’s Minimum Essential Media) 배지에서 37℃, 5% 이산화탄소 및 표준 습도 조건하에서 배양하였다.The human fibrosarcoma cell line HT1080 was obtained from the American Type Culture Collection (ATCC, USA). HT1080 cells were cultured at 37°C, 5% carbon dioxide and standard humidity conditions in MEM (Eagle's Minimum Essential Media) medium containing 10% fetal bovine serum (FBS) and 1% penicillin/streptomycin.

2) 세포 섭취 확인 실험2) Cell intake confirmation experiment

HT1080 세포를 LabTek II Chambered Coverglass의 각 웰마다 5×104개씩 넣고, 세포가 잘 부착되도록 24시간 동안 배양하였다. 광감각제-후코이단 결합체인 Ce6-Fucoidan과 자유 광감각제 (free Ce6)를 Ce6기준 2 μ농도로 6시간 동안 암세포에 처리하였다. 그 후, 세포에 섭취되지 않은 약물을 세척을 통해 제거하고, 새로운 세포배양액을 첨가한 후에 공초점 형광 현미경을 통해 세포내로 섭취된 양을 비교 하였다(관찰 조건 = excitation: 633 nm, emission: 650 nm long-pass filter). 도 17에 의하면 Ce6를 처리한 암세포에 비하여 Ce6-Fucoidan을 처리한 암세포에서의 형광세기가 약 18배정도 높은 것으로 분석되었으며, 이것은 광감각제에 비하여 광감각제-후코이단 결합체가 암세포에 매우 효과적으로 섭취될 수 있을 뿐 아니라, 소광(quenching)되어 있던 광학특성이 암세포 내에서 다시 회복된다는 것을 알 수 있다.HT1080 cells were placed in 5×10 4 cells for each well of LabTek II Chambered Coverglass, and cultured for 24 hours so that the cells adhered well. The photosensitizer-fucoidan conjugate Ce6-Fucoidan and the free photosensitizer (free Ce6) were treated with cancer cells for 6 hours at a concentration of 2 μ based on Ce6. Thereafter, the drug not ingested into the cells was removed by washing, and after adding a new cell culture solution, the amount taken into the cells was compared through a confocal fluorescence microscope (observation condition = excitation: 633 nm, emission: 650 nm long-pass filter). According to FIG. 17, the fluorescence intensity of Ce6-Fucoidan-treated cancer cells was about 18 times higher than that of Ce6-treated cancer cells, and this resulted in the fact that the photosensitizer-fucoidan conjugate was effectively ingested into the cancer cells compared to the photosensitizer. In addition, it can be seen that the optical properties that were quenched are restored in the cancer cells.

[실시예 10] 암세포에 대한 광감각제-후코이단 결합체의 치료성능 분석[Example 10] Analysis of therapeutic performance of photosensitizer-fucoidan conjugate against cancer cells

도 18A는 광감각제-후코이단 결합체와 자유 광감각제를 암세포에 처리한 농도에 따른 세포 생존율을 측정한 결과이다. 후코이단은 다른 생체적합성 고분자와 달리 후코이단 자체에 의한 항암효과가 있음을 알 수 있다.18A is a result of measuring the cell viability according to the concentration of the photosensitive agent-fucoidan conjugate and the free photosensitive agent treated on cancer cells. It can be seen that fucoidan has an anti-cancer effect by fucoidan itself, unlike other biocompatible polymers.

도 18B는 HT1080 암세포에 대한 광감각제-후코이단 결합체인 Ce6-Fucoidan의 광역학치료 효과를 도시한 것이다. 광역학 치료를 위해 사용한 파장은 670 nm였고, 빛의 강도는 10 J/cm2였다. HT1080 암세포에 대조군인 Ce6와 본 발명에 의한 Ce6-Fucoidan 결합체를 여러 농도로 6시간 동안 처리한 후, 새로운 MEM 배지로 교환하고 670 nm 레이져를 사용하여 10 J/cm2로 빛을 조사하여 주었다. 추가로 24시간 동안 배양한 뒤 CCK-8 assay 분석킷을 사용하여 세포의 생존율을 분석하였다. 도시한 바와 같이 기존의 Ce6에 비하여 Ce6-Fucoidan 결합체가 HT1080 암세포에 대한 광독성 (phototoxicity)이 훨씬 뛰어난 것을 알 수 있었으며, 세포에서 절반정도를 죽이는 데 필요한 물질의 농도 (IC50)값은 2.73 μM임을 분석하였다.Figure 18B shows the photodynamic therapy effect of Ce6-Fucoidan, a photosensitizer-fucoidan conjugate, on HT1080 cancer cells. The wavelength used for photodynamic therapy was 670 nm, and the light intensity was 10 J/cm 2 . After treating HT1080 cancer cells with Ce6 as a control and Ce6-Fucoidan conjugate according to the present invention for 6 hours at various concentrations, they were exchanged with fresh MEM medium and irradiated with light at 10 J/cm 2 using a 670 nm laser. After further incubation for 24 hours, the survival rate of the cells was analyzed using a CCK-8 assay assay kit. As shown, it was found that Ce6-Fucoidan conjugate has much better phototoxicity to HT1080 cancer cells than the existing Ce6, and the concentration (IC 50 ) value required to kill half of the cells is 2.73 μM. Analysis.

[실시예 11] 광감각제-후코이단 결합체의 종양 표적 효과[Example 11] Tumor target effect of photosensitizer-fucoidan conjugate

실시예 11에서는 광감각제-후코이단 결합체의 종양 표적 효과를 분석하기 위하여 결합체를 실험동물에 정맥 투여하고 형광영상을 촬영하는 실험을 실시하였다. In Example 11, in order to analyze the tumor target effect of the photosensitizer-fucoidan conjugate, an experiment was conducted in which the conjugate was administered intravenously to a laboratory animal and a fluorescent image was taken.

HT1080 인간 섬유육종 이식 동물 모델에 각각 인산완충액(음성대조군), 자유 광감각제(free Ce6) 또는 광감각제-후코이단 결합체(Ce6-Fucoidan)를 정맥주사하고 5분 및 24시간째에 IVIS영상기기로 형광영상을 촬영하였다(λex 660/20 nm, λem 710/40 nm). 도 19A의 결과에 의하면, 자유 광감각제(free Ce6)는 생체 내에서 머무르는 시간이 짧고 단기간내에 체외로 배출이 되어 24시간째 체내에 거의 남아있지 않으며 종양조직에서도 형광영상신호가 없음을 확인하였다. 반면에, Ce6-Fucoidan 결합체는 혈류를 통하여 체내에 오래 머무르며 종양조직에 지속적으로 축적되어 24시간째 종양조직에서 뚜렷한 형광영상신호가 나타나는 것을 확인하였다. 도 19B에서는 종양조직의 형광영상 신호값을 정량화하여 종양조직에 축적된 광감각제의 양을 비교함으로서 광감각제-후코이단 결합체가 종양 표적이 가능하고 종양 선택적으로 전달이 될 뿐 아니라, 종양에서 광학특성이 다시회복 됨으로써 향상된 치료효과를 유도할 수 있음을 제시하였다. 도 19C는 마우스를 안락사한 후 종양조직 및 비장, 신장, 간장, 폐 조직을 수득하여 ex vivo 형광영상을 확인한 결과이다. 결과에서 보는 바와 같이, 광감각제-후코이단 결합체는 광감각제를 투여했을 때와 비교하여서 종양을 포함한 체내 각 조직에 좀 더 오랜 시간동안 남아있으며 종양에 전달된 광감각제의 양도 자유 광감각제(free Ce6)에 비해 월등히 증가하였고, 광역학 치료 효과를 높일 수 있는 적합한 표적치료제임을 알 수 있다. 도 19D는 수득한 종양조직을 얼려서 동결절편을 제작한 후 종양조직 내에 광감각제가 침투된 정도를 공초점현미경으로 확인한 결과이다. 대조군(PBS), 자유 광감각제(free Ce6) 처리그룹에서는 종양 조직에서 광감각제에 의한 형광신호가 거의 보이지 않은 반면, 광감각제-후코이단 결합체 처리 그룹에서는 종양 조직에서의 광감각제에 의한 강한 형광 신호가 존재함을 통하여서, 결합체가 종양조직으로 전달 및 종양조직 내에 잘 침투된 것을 확인할 수 있었으며 도 19A, B, C와 일치한 결과를 확인할 수 있었다. 또한, 광감각제-후코이단 결합체를 이용하면 종양에서 회복되는 광학특성을 이용하여 종양의 위치를 형광영상으로부터 검출할 수 있음을 제시하였다.HT1080 human fibrosarcoma transplanted animal models were injected intravenously with phosphate buffer (negative control), free photosensitizer (free Ce6) or photosensitizer-fucoidan conjugate (Ce6-Fucoidan), respectively, at 5 minutes and 24 hours. Fluorescence images were taken with (λ ex 660/20 nm, λ em 710/40 nm). According to the results of FIG. 19A, it was confirmed that the free photosensitizer (free Ce6) had a short residence time in vivo and was discharged out of the body within a short period of time, and remained almost in the body for 24 hours, and there was no fluorescent image signal in the tumor tissue. . On the other hand, Ce6-Fucoidan conjugate stayed in the body for a long time through the bloodstream and was continuously accumulated in the tumor tissue, and it was confirmed that a clear fluorescent image signal appeared in the tumor tissue at 24 hours. In FIG. 19B, by quantifying the fluorescence image signal value of the tumor tissue, the amount of the photosensitizer accumulated in the tumor tissue is compared, so that the photosensitizer-fucoidan conjugate is capable of targeting the tumor and selectively delivered to the tumor, and is also optical in the tumor. It was suggested that the improved properties can lead to an improved therapeutic effect. 19C is a result of confirming ex vivo fluorescence images by obtaining tumor tissue and spleen, kidney, liver, and lung tissue after euthanizing the mouse. As can be seen from the results, the photosensitizer-fucoidan conjugate remains for a longer time in each tissue in the body including the tumor compared to when the photosensitizer is administered, and the amount of the photosensitizer delivered to the tumor is also free photosensitive agent. Compared to (free Ce6), it can be seen that it is a suitable targeted therapy that can increase the effect of photodynamic therapy. 19D is a result of confirming the degree of penetration of the photosensitizer into the tumor tissue by confocal microscopy after freezing the obtained tumor tissue to produce a frozen section. In the control group (PBS), the free photosensitizer (free Ce6) treatment group showed little fluorescence signal by the photosensitizer in the tumor tissue, whereas in the photosensitizer-fucoidan conjugate treatment group, the photosensitizer in the tumor tissue Through the presence of a strong fluorescence signal, it was confirmed that the conjugate was well delivered to the tumor tissue and penetrated into the tumor tissue, and the results consistent with FIGS. 19A, B, and C were confirmed. In addition, it has been suggested that the position of a tumor can be detected from a fluorescence image by using an optical characteristic that is recovered from a tumor when a photosensitizer-fucoidan conjugate is used.

[실시예 12] 광감각제-후코이단 결합체의 광역학 치료 증진 효과에 대한 동물시험[Example 12] Animal test for the effect of enhancing the photodynamic treatment of the photosensitizer-fucoidan conjugate

광감각제-후코이단 결합체를 이용한 광역학 치료 효과를 종양이식 동물 모델에서 평가하였다. HT1080암세포주가 피하에 이종이식된 종양모델에 자유 광감각제(free Ce6) 또는 Ce6-Fucoidan을 정맥주사하고, 종양 부위에 670 nm 레이저를 이용하여 빛 조사 (PDT)를 실시하였다. 항종양효과의 평가는 10일 동안 매일 종양의 크기를 측정하여 각 그룹간의 차이를 분석하였다. 대조군 실험 동물의 경우에는, 광감각제가 없는 인산완충액을 정맥 주입하였다.The effect of photodynamic therapy with a photosensitizer-fucoidan conjugate was evaluated in an oncology animal model. A HT1080 cancer cell line was injected xenograft subcutaneously into a tumor model, intravenously injected with a free photosensitizer (Ce6) or Ce6-Fucoidan, and irradiated (PDT) using a 670 nm laser to the tumor site. To evaluate the anti-tumor effect, the tumor size was measured daily for 10 days to analyze differences between groups. In the case of the control experimental animals, a phosphate buffer solution without a photosensitizer was injected intravenously.

1) 종양모델 구축 및 종양성장억제 효과 분석1) Tumor model construction and tumor growth inhibitory effect analysis

인간 섬유육종 세포주 HT1080은 American Type Culture Collection(ATCC, 미국)으로부터 수득하였다. HT1080 세포는 우태아혈청 (FBS) 10% 및 페니실린/스트렙토마이신 1%를 포함하는 MEM (Eagle’s Minimum Essential Media) 배지에서 37℃, 5% 이산화탄소 및 표준 습도 조건하에서 배양하였다. HT1080 암세포 5×106개/100 μL만큼 누드마우스(Balb/c nude)의 피하에 주사하고 5~7일 뒤에 피하종양이 생성된 것을 확인하였다. 종양의 크기가 70~80 mm3 정도가 되었을 때, 4개의 그룹(음성대조군, free Ce6 + PDT, Ce6-Fucoidan, 그리고 Ce6-Fucoidan + PDT)으로 나누어 각각의 실험을 진행하였다. 1일째에 free Ce6 또는 Ce6-Fucoidan를 5 mg Ce6 equivalent/kg body weight의 용량으로 마우스의 꼬리정맥을 통하여 전신투여를 진행하였고, 음성대조군은 인산완충액 (PBS)을 정맥 투여하였다. PDT 그룹은, 2일째에 종양부위에 국소적으로 레이저를 조사하여 광역학치료(PDT)를 진행하였고 PDT는 670 nm 파장 레이저로 50 mW/cm2, 20 J/cm2의 조건으로 빛을 조사하였다. 10일째까지 종양의 크기를 측정하여 종양성장 그래프를 작성하였고, 각 그룹간의 종양크기를 비교분석하였다. 도 20A의 결과에서 볼 수 있듯이, Ce6-Fucoidan + PDT 그룹에서의 항종양효과가 가장 우수한 것을 확인할 수 있었으며 ,10일째 Ce6-Fucoidan 또는 Ce6-Fucoidan + PDT 그룹의 종양의 크기는 각각 음성대조군의 76.0%(P < 0.01) 또는 0%(P < 0.001)로 종양성장억제효과를 확인하였다. Free Ce6 + PDT 그룹은 대조군과 비교하여 통계적으로 의미 있는 종양성장억제 효과가 없음을 확인하였다. 특히, 광감각제-후코이단 결합체를 투여한 경우에는 빛을 조사하지 않아도 (Ce6-Fucoidan) 통계적으로 의미 있는 항암 효과를 얻을 수 있었고, 빛을 조사하는 경우에는 (Ce6-Fucoidan + PDT) 매우 우수한 항암 효과를 얻을 수 있었다. The human fibrosarcoma cell line HT1080 was obtained from the American Type Culture Collection (ATCC, USA). HT1080 cells were cultured at 37° C., 5% carbon dioxide and standard humidity conditions in MEM (Eagle's Minimum Essential Media) medium containing 10% fetal bovine serum (FBS) and 1% penicillin/streptomycin. It was confirmed that subcutaneous tumors were generated 5-7 days after injection of HT1080 cancer cells 5×10 6 cells/100 μL subcutaneously into a nude mouse (Balb/c nude). When the tumors were about 70-80 mm 3 in size, they were divided into four groups (negative control, free Ce6 + PDT, Ce6-Fucoidan, and Ce6-Fucoidan + PDT) to perform each experiment. On day 1, free Ce6 or Ce6-Fucoidan was administered at 5 mg Ce6 equivalent/kg body weight through the tail vein of the mouse, and the negative control group was administered intravenously with phosphate buffer (PBS). On the second day, the PDT group irradiated the laser locally on the tumor site to perform photodynamic therapy (PDT), and the PDT irradiated light with a 670 nm wavelength laser at 50 mW/cm 2 and 20 J/cm 2 . Did. Tumor growth graphs were prepared by measuring the size of the tumor until day 10, and the tumor size between each group was compared and analyzed. As can be seen from the results of FIG. 20A, it was confirmed that the anti-tumor effect in the Ce6-Fucoidan + PDT group was the best, and the tumor size of the Ce6-Fucoidan or Ce6-Fucoidan + PDT group on the 10th day was 76.0 of the negative control, respectively. % ( P <0.01) or 0% ( P <0.001) was confirmed to inhibit tumor growth. The Free Ce6 + PDT group was found to have no statistically significant tumor growth inhibitory effect compared to the control group. In particular, when the photosensitizer-fucoidan conjugate was administered, a statistically significant anti-cancer effect was obtained without light irradiation (Ce6-Fucoidan), and when light was irradiated (Ce6-Fucoidan + PDT), very good anti-cancer The effect was obtained.

2) 조직염색을 통한 종양조직 내 신생혈관생성 억제 효과 관찰2) Observation of the effect of inhibiting angiogenesis in tumor tissue through tissue staining

종양조직 내에서의 신생혈관 분포를 확인하기 위하여, 실험 3일째에 마우스를 안락사 시킨 후에 종양조직을 수득하고, 파라핀 블럭 및 조직슬라이드를 제작하였다. 그리고, 조직 슬라이드를 이용하여 혈관분포를 확인할 수 있는 CD31 염색을 진행하였다. CD31 염색은 anti-CD31 antibody (abcam)를 사용하여 상온에서 2시간 반응시키고 2차 antibody (anti-rabbit IgG-HRP)를 상온에서 1시간 반응시킨 후 diaminobenzidine (DAB) chromogen substrate (DAKO, Carpinteria, CA) 으로 발색하였고 Meyer’s hematoxylin으로 counterstain을 진행하였고 에탄올로 dehydration을 한 후 mounting을 진행했다. 염색이 완료된 조직 슬라이드 샘플은 조직현미경으로 영상을 촬영하였다. 그 결과, 도 20B에서와 같이, 음성대조군, free Ce6 + PDT, 그리고 Ce6-Fucoidan 처리그룹에서 CD31의 발현정도는 비슷하지만, Ce6-Fucoidan + PDT 처리그룹은 기타 세 그룹에서 비해 CD31의 염색이 확연히 감소되었음을 확인할 수 있었다. 이 결과는 실시예 4의 도 9의 결과와 비슷하게 Fucoidan이 VEGF와 결합하여 VEGF의 신호전달체계를 억제함으로써 신생혈관생성을 억제하였거나, 광역학 치료 효과에 의해서 종양내 신생혈관들이 대부분 파괴 되었을 가능성을 제시한다. In order to confirm the distribution of new blood vessels in the tumor tissue, on the third day of the experiment, the mice were euthanized to obtain tumor tissue, and paraffin blocks and tissue slides were prepared. Then, CD31 staining was performed using tissue slides to confirm vascular distribution. For CD31 staining, anti-CD31 antibody (abcam) was used for 2 hours at room temperature, and secondary antibody (anti-rabbit IgG-HRP) was reacted for 1 hour at room temperature, followed by diaminobenzidine (DAB) chromogen substrate (DAKO, Carpinteria, CA) ), and counterstain with Meyer's hematoxylin, dehydration with ethanol, and mounting. The stained tissue slide sample was imaged with a tissue microscope. As a result, as shown in FIG. 20B, the expression level of CD31 was similar in the negative control group, free Ce6 + PDT, and Ce6-Fucoidan treatment group, but the Ce6-Fucoidan + PDT treatment group had a marked staining of CD31 compared to the other three groups. It was confirmed that it was reduced. This result is similar to the results of Figure 9 of Example 4, Fucoidan was combined with VEGF to suppress the angiogenesis by suppressing the signaling system of VEGF, or the possibility that most of the neovascularization in the tumor was destroyed by the effect of photodynamic therapy. present.

3) 조직염색을 통한 종양조직 내 세포고사 유도 변화 관찰3) Observation of cell death-induced changes in tumor tissue through tissue staining

종양조직 내에서의 세포사멸 및 세포고사의 변화를 확인하기 위하여 항종양효과 실험 3일째에 마우스를 안락사하여 종양조직을 수득하였으며, 파라핀 블럭 및 조직 슬라이드를 제작하였다. 조직 슬라이드를 이용하여 terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL) 염색을 진행하였다. TUNEL 염색이 완료된 조직 슬라이드 샘플은 조직현미경으로 영상을 촬영하였다. 그 결과, 도 20B에서와 같이, 다른 그룹에 비해, Ce6-Fucoidan + PDT 처리그룹에서 세포고사가 가장 많이 발생하였음을 확인하였다.In order to confirm changes in apoptosis and cell death in tumor tissues, mice were euthanized on the third day of the antitumor effect experiment to obtain tumor tissues, and paraffin blocks and tissue slides were prepared. Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL) staining was performed using tissue slides. TUNEL stained tissue slide samples were imaged with a tissue microscope. As a result, as shown in Figure 20B, compared to other groups, Ce6-Fucoidan + PDT treatment group was confirmed that the most occurred cell death.

[실시예 13] 광감각제-후코이단 결합체의 생체 내 안전성 평가[Example 13] In vivo safety evaluation of the photosensitizer-fucoidan conjugate

광감각제-후코이단 결합체의 생체내 안전성을 평가하기 위하여 각 장기별 조직학적변화를 확인하는 실험을 진행하였다. 실시예 12의 종양성장억제효과를 확인하는 실험을 진행함과 동시에 10일째까지 종양의 크기뿐 만아니라 몸무게를 측정하였으며 10일째 마우스를 안락사 시킨 후 마우스의 심장, 폐, 간, 비장과 신장을 수집하여 파라핀 블럭 및 조직슬라이드를 제작하여 H&E 염색을 진행하였다. In order to evaluate the safety of the photosensitizer-fucoidan conjugate in vivo, an experiment was conducted to confirm histological changes for each organ. At the same time as the experiment for confirming the tumor growth inhibitory effect of Example 12 was conducted, as well as the size of the tumor as well as the body weight until the 10th day, the mice were euthanized on the 10th day, and then the heart, lung, liver, spleen and kidney of the mouse were collected. To prepare a paraffin block and tissue slide, H&E staining was performed.

도 21A에 의하면, 모든 처리 그룹에서 대조군 그룹과 의미있는 조직학적변화가 발생하지 않음을 알 수 있었다. 또한, 도 21B에 의하면, 광감각제-후코이단 결합체 처리그룹 (Ce6-Fucoidan) 또는 광감각제-후코이단 결합체와 광역학치료 병합처리그룹(Ce6-Fucoidan + PDT)은 대조군 그룹과 비교하였을 때 10일 동안 확연한 몸무게의 감소가 발생하지 않았음 알 수 있다. 이러한 결과를 통하여, 광감각제-후코이단 결합체는 생체 적합하고 안전함을 증명하였다.According to FIG. 21A, it was found that no significant histological change occurred with the control group in all treatment groups. In addition, according to FIG. 21B, the photosensitizer-fucoidan conjugate treatment group (Ce6-Fucoidan) or the photosensitizer-fucoidan conjugate and photodynamic therapy combination treatment group (Ce6-Fucoidan + PDT) was compared with the control group for 10 days. It can be seen that no significant weight loss occurred during the period. Through these results, it was proved that the photosensitizer-fucoidan conjugate is biocompatible and safe.

[실시예 14] 관상동맥 평활근세포에 대한 광감각제-후코이단 결합체의 치료 성능 분석[Example 14] Analysis of treatment performance of photosensitizer-fucoidan conjugate on coronary artery smooth muscle cells

동맥경화증(Atheroscelrosis)으로 좁아진 혈관 부위를 넓히기 위하여 스텐트(stent)를 이용하는데, 이 부위에서의 평활근세포 (smooth muscle cell)의 증식에 의하여 혈관 재협착(restenosis)이 문제가 되고 있으며, 따라서 항암제가 탑재된 분해성 스텐드의 개발이 진행 중이다. 따라서, 광감각제-후코이단 결합체가 평활근세포에 대한 치료 효과가 있는지를 세포 실험을 통하여 평가하였다. 도 22A는 광감각제-후코이단 결합체(Ce6-Fucoidan)와 자유 광감각제(free Ce6)를 관상동맥 평활근세포(human primary coronary artery smooth muscle cell, HCASMC))에 여러 농도로 처리하고 세포 생존율을 측정한 결과이다. 광감각제-후코이단 결합체의 농도가 증가함에 따라 세포 생존률이 줄어드는 것을 확인하였으며, 이것은 결합체내 후코이단에 치료 효과로 보인다. A stent is used to widen the area of blood vessels narrowed by atherosclerosis, and vascular restenosis is a problem due to the proliferation of smooth muscle cells in this area, so anticancer drugs Development of a mounted degradable stand is ongoing. Therefore, it was evaluated through cell experiments whether the photosensitizer-fucoidan conjugate has a therapeutic effect on smooth muscle cells. Figure 22A is treated with various concentrations of photosensitive agent-fucoidan conjugate (Ce6-Fucoidan) and free photosensitive agent (free Ce6) in coronary artery smooth muscle cells (human primary coronary artery smooth muscle cells, HCASMC) and measures cell viability. One result. It was confirmed that the cell viability decreased as the concentration of the photosensitizer-fucoidan conjugate increased, which appears to be a therapeutic effect on the fucoidan in the conjugate.

도 22B는 관상동맥 평활근세포 (HCASMC)에 광감각제-후코이단 결합체와 광역학 치료를 동시에 시행하였을 때의 세포 생존율이다. 670 nm 파장의 레이져를 사용하여 빛을 조사하였고, 빛의 파워 밀도는 10 J/cm2였다. HCASMC 세포에 대조군인 Ce6와 본 발명에 의한 광감각제-후코이단 결합체를 농도에 따라 6시간동안 처리한 후, 새로운 배지로 교환하고 670 nm 레이져로 10 J/cm2로 광역학 치료하였다. 처리한 세포를 CO2 배양기에서 추가로 24시간 동안 배양한 뒤 CCK-8 assay 분석방법으로 세포의 생존율을 분석하였다. 도시한 바와 같이 기존의 Ce6에 비교하여 광감각제-후코이단 결합체가 HCASMC 세포에 대한 광독성(phototoxicity)이 훨씬 뛰어난 것을 알 수 있었으며, 세포에서 절반정도를 죽이는 데 필요한 물질의 농도 (IC50)값은 1.05 μM임을 분석하였다.22B is a cell survival rate when the photosensitive agent-fucoidan conjugate and photodynamic therapy are simultaneously performed on coronary artery smooth muscle cells (HCASMC). Light was irradiated using a laser having a wavelength of 670 nm, and the power density of light was 10 J/cm 2 . The HCASMC cells were treated with Ce6 as a control group and the photosensitizer-fucoidan conjugate according to the present invention for 6 hours according to the concentration, and then exchanged with a new medium and subjected to photodynamic treatment with 10 J/cm 2 with a 670 nm laser. After treating the treated cells in a CO 2 incubator for an additional 24 hours, the viability of the cells was analyzed by the CCK-8 assay analysis method. As shown in the figure, it was found that the photosensitizer-fucoidan conjugate is superior to HCASMC cells compared to the conventional Ce6, and the concentration (IC 50 ) of the substance required to kill about half of the cells is It was analyzed to be 1.05 μM.

Claims (5)

후코이단에 형광염료가 공유결합으로 연결된 결합체.A fluorescent dye is covalently linked to fucoidan. 제 1 항에 있어서, 상기 후코이단의 카르복시기와 형광염료의 아민기를 커플링제를 이용하여 공유결합시키는 것인 결합체.The conjugate according to claim 1, wherein the carboxyl group of the fucoidan and the amine group of the fluorescent dye are covalently bonded using a coupling agent. 제 1 항에 있어서, 상기 형광염료는 시아닌(cyanine), 로다민(rhodamine), 쿠마린(cumarine), 에보블루(EvoBlue), 옥사진(oxazine), 보디피(BODIPY), 카보피로닌, 나프탈렌, 비페닐, 안트라센류, 페난트렌, 피렌 또는 카바졸로 이루어진 군으로부터 선택되는 형광염료인 것인 형광염료-후코이단 결합체.The method of claim 1, wherein the fluorescent dye is cyanine (cyanine), rhodamine (rhodamine), coumarin (cumarine), EvoBlue (EvoBlue), oxazine (oxazine), bodipi (BODIPY), carbopyronine, naphthalene, A fluorescent dye-fucoidan conjugate that is a fluorescent dye selected from the group consisting of biphenyl, anthracene, phenanthrene, pyrene, or carbazole. 제 1 항에 있어서, 상기 형광염료는 플루오레세인 (Fluorescein), CR110 : 카복시로다민 110 : 로다민 그린, TAMRA : 카복시테트라메틸로다민 : TMR, 카복시로다민 6G : CR6G, BODIPY FL : 4,4-디플루오로-5,7-디메틸-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, BODIPY 493/503 : 4,4-디플루오로-1,3,5,7-테트라메틸-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-8-프로피온산, BODIPY R6G : 4,4-디플루오로-5-(4-페닐-1,3-부타디에닐)-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, BODIPY 558/568 : 4,4-디플루오로-5-(2-티에닐)-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, BODIPY 564/570 : 4,4-디플루오로-5-스티릴-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, BODIPY 576/589 : 4,4-디플루오로-5-(2-피롤릴)-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, BODIPY 581/591 : 4,4-디플루오로-5-(4-페닐-1,3-부타디에닐)-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, EvoBlue10, EvoBlue30, MR121, ATTO 655, ATTO 680, ATTO 700, ATTO MB2, Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 405, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 532, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 555, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 680, Alexa Fluor 700, Alexa Fluor 750, Alexa Fluor 790, Flamma 496, Flamma 507, Flamma 530, Flamma 552, Flamma 560, Flamma 575, Flamma 581, Flamma 648, Flamma 675, Flamma 749, Flamma 774, Flamma 775, Rhodamine Red-X, Texas Red-X, 5(6)-TAMRA-X, 5TAMRA, Cy5TM, Cy5.5TM, Cy7TM 또는 Licor NIRTM,IRDye38TM,IRDye78TM, IRDye80TM, LaJolla BlueTM, Licor NIRTM, Indocyanine green (ICG) 및 ZW800-1C으로 이루어진 군으로부터 선택되는 형광염료인 것인 형광염료-후코이단 결합체.The method according to claim 1, wherein the fluorescent dye is fluorescein (Fluorescein), CR110: Carboxyrodamine 110: Rhodamine Green, TAMRA: Carboxytetramethylrodamine: TMR, Carboxyrodamine 6G: CR6G, BODIPY FL: 4, 4-difluoro-5,7-dimethyl-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, BODIPY 493/503: 4,4-difluoro-1,3,5 ,7-tetramethyl-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-8-propionic acid, BODIPY R6G: 4,4-difluoro-5-(4-phenyl-1,3-butadier Neil)-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, BODIPY 558/568: 4,4-difluoro-5-(2-thienyl)-4-bora-3a ,4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, BODIPY 564/570: 4,4-difluoro-5-styryl-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3 -Propionic acid, BODIPY 576/589: 4,4-difluoro-5-(2-pyrrolyl)-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, BODIPY 581/591: 4,4-difluoro-5-(4-phenyl-1,3-butadienyl)-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, EvoBlue10, EvoBlue30, MR121, ATTO 655, ATTO 680, ATTO 700, ATTO MB2, Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 405, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 532, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 555, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 680, Alexa Fluor 700, Alexa Fluor 750, Alexa Fluor 790, Flamma 496, Flamma 507, Flamma 530, Flamma 552, Flamma 560, Flamma 575, Flamma 581, Flamma 648, Flam ma 675, Flamma 749, Flamma 774, Flamma 775, Rhodamine Red-X, Texas Red-X, 5(6)-TAMRA-X, 5TAMRA, Cy5 TM , Cy5.5 TM , Cy7 TM or Licor NIR TM ,IRDye38 TM Fluorescent dye-fucoidan conjugate that is a fluorescent dye selected from the group consisting of, IRDye78 TM , IRDye80 TM , LaJolla Blue TM , Licor NIR TM , Indocyanine green (ICG) and ZW800-1C. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 결합체를 포함하는 형광 영상 진단용 조성물.A composition for diagnostic fluorescence imaging comprising the conjugate of any one of claims 1 to 4.
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