KR20200098268A - 약물담지용 키토산 나노섬유 복합체 및 이의 제조방법 - Google Patents

약물담지용 키토산 나노섬유 복합체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 약물담지용 키토산 나노섬유 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 생리학적 pH 조건에서는 약물이 담지되어 있고, 종양세포 근처(tumor extracellular)의 pH 조건에서는 약물이 해리되는 약물담지용 키토산 나노섬유 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

약물담지용 키토산 나노섬유 복합체 및 이의 제조방법{CHITOSAN NANOFIBER COMPOSITE FOR DRUG DILIVERY SYSTEMS AND METHOD FOR MANUFACTUREING THE SAME}
본 발명은 약물담지용 키토산 나노섬유 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 생리학적 pH 조건에서는 약물이 담지되어 있고, 종양세포 근처(tumor extracellular)의 pH 조건에서는 약물이 해리되는 약물담지용 키토산 나노섬유 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
암은 우리나라를 포함한 대다수 선진 국가의 사망 원인 1위로, 인류가 극복해야 할 중요한 질환 중의 하나이다. 수술, 항암화학요법 및 방사선 치료, 즉, 암 치료의 3가지 주요 치료수단 이외에 면역치료, 유전자치료 등과 함께 광역학 치료법(PDT; photodynamic therapy)이 각종 암의 치료를 위한 방안으로 발전하고 있다.
광역학 치료법(photodynamic therapy)이란, 광감작제(photosensitizer)와 유효한 광원의 상호작용을 이용하여 암 세포를 파괴하는 치료법이다. 이는 항암화학요법이나 방사선 치료에서 보이는 부작용을 현저히 줄이면서도 치료 효과를 극대화 할 수 있으며, 또한 비침습적 치료법인 이점이 있어, 최근 차세대 치료법으로서 많은 연구가 이루어지고 있다.
보다 상세하게는, 광역학 치료법에서 이용되는 광감작제는 정맥 주사를 통해 혈액에 투입되고, 혈액 순환으로 종양조직에 이르면 엔도시토시스(endocytosis)에 의해 종양조직에 흡수 된다. 이때 광감작제에 특정 파장의 빛을 조사하면, 광감작제는 빛을 받아 여기되고, 여기상태의 광감작제는 광에너지를 종양조직 내의 기저상태의 산소에게 전달하게 된다. 이때 화학반응성이 뛰어난 여기상태의 활성산소나 라디칼 상태의 산소가 발생되고 이는 주변 세포 성분과 혈관 조직을 화학적으로 파괴하기 시작하여 세포자멸괴사(apoptosis) 및 세포괴사(necrosis)를 통해 세포 죽음(cell death)을 유도한다. 또한 종양의 신생 혈관 형성을 차단하여 허혈성 괴사(ischemic necrosis)를 일으켜 종양세포를 파괴하게 된다. 따라서 상술한 일련의 과정을 통하여 광역학 치료법은 종양세포를 제거, 억제할 수 있다.
다만, 광역학 치료법은 광역학 치료 후 발생하는 피부 광민감성(skin photosensitivity)의 문제가 있다. 피부 광민감성 부작용이란, 광감작제가 정상세포에 비특이적으로 축적 및 잔존하여, 환자가 빛에 노출되는 경우 피부 또는 눈의 정상세포를 파괴하는 부작용을 말한다.
따라서 상술한 바와 같은 부작용을 방지하기 위해, 정상세포에 비특이적으로 축적 및 잔존하지 않고, 종양세포에 특이적으로 축적되는, 즉 종양세포에 대해 선택성을 갖고, 광역학 치료 가능한 광역학 치료제의 연구 및 개발이 요구되고 있다.
이에, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 종양세포에 대해 선택성을 갖고 광역학 치료 가능한 본 발명의 키토산 나노섬유 복합체의 완성에 이르게 되었다.
일본 공개특허공보 2011-518891호
본 발명은 종양세포에 대해 선택성을 갖고, 광역학 치료 가능한 키토산 나노섬유 복합체 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 생리학적 pH 조건에서는 약물이 담지되어 있고, 종양세포의 근처(tumor extracellular)의 pH 조건에서는 약물이 해리되어, 종양세포를 선택적으로 제거, 억제할 수 있는 키토산 나노섬유 복합체 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 카복실산기(-COOH) 또는 설폰산기(-SO3H)를 갖는 유기흡착제로 표면 개질된 금 나노입자; 광감작제; 및 키토산 나노섬유를 포함하는 키토산 나노섬유 복합체를 제공한다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 키토산 나노섬유 복합체는, 알부민을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 유기흡착제는, 카테콜(Catechol)기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 유기흡착제는, 본 발명의 목적 달성에 있어, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이 선호될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 화학식 1의 X는 직접결합 또는 C1~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌이며,
Y는 직접결합, C1~C10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌 또는 C2~C10의 직쇄 또는 분지쇄 알케닐렌이다.)
본 발명의 광감작제는 본 발명의 목적을 달성하는 한에서는 특별히 제한되지 않는다. 일 예로 포르피린계 화합물, 클로린계 화합물, 박테리오클로린계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물 및 5-아미노레불린 에스테르계 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 광감작제는, 본 발명의 목적 달성에 있어, 카복실산기를 포함하는 클로린계 화합물이 선호될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 키토산 나노섬유는, 본 발명의 목적 달성에 있어, 키틴으로부터 탑-다운 방식으로 제조된 것이 선호될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 표면 개질된 금 나노입자와 상기 키토산 나노섬유는, 이온결합 되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 광감작제와 상기 키토산 나노섬유는, 공유결합 되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 본 발명의 목적을 달성하는 범위에서는 특별히 제한되지 않지만, 상기 표면 개질된 금 나노입자의 직경은 1 내지 100 nm일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 본 발명의 목적을 달성하는 범위에서는 특별히 제한되지 않지만, 상기 키토산 나노섬유의 직경은 1 내지 100 nm이고, 종횡비는 10 내지 100,000일 수 있다.
또한 본 발명은, 본 발명의 다양한 양태에 따른 키토산 나노섬유 복합체를 포함하는 종양 치료용 약물담지체를 제공한다.
또한 본 발명은, 카복실산기 또는 설폰산기를 갖는 유기흡착제로 표면 개질된 금 나노입자를 제조하는 단계;
광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유를 제조하는 단계; 및
상기 표면 개질된 금 나노입자를 상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유에 도입하는 단계;를 포함하는 키토산 나노섬유 복합체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 예에 따른 키토산 나노섬유 복합체의 제조방법은, 상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유를 제조하는 단계 이전에, 키틴으로부터 탑-다운 방식으로 키토산 나노섬유를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 키토산 나노섬유 복합체의 제조방법은, 상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유를 제조하는 단계 이후에, 상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유에 알부민을 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 유기흡착제는, 하기 화학식 2와 화학식 3으로 표시되는 화합물로부터 제조될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
(상기 화학식 2에서 A는 직접결합 또는 C1~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌이다.)
[화학식 3]
Figure pat00003
(상기 화학식 3에서 B와 C는, 독립적으로 H 또는 C1~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이다.)
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 광감작제는 상기 키토산 나노섬유 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부로 사용되는 것이 좋지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 표면 개질된 금 나노입자는 상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유 100 중량부에 대하여, 10 내지 1000 중량부 사용될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 키토산 나노섬유 복합체는 생리학적 pH 조건에서는 약물이 담지되어 있고, 종양세포 근처(tumor extracellular)의 pH 조건에서는 약물이 해리되어, 종양세포의 선택적 광역학 및 광열 치료가 가능하다.
보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 키토산 나노섬유 복합체는 생리학적 pH 조건에서는 광감작제(photosensitizer) 및 본 발명의 표면 개질된 금 나노입자를 포함하고 있고, 종양세포 근처의 pH 조건에서는 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유와 본 발명의 표면 개질된 금 나노입자로 분리된다.
또한, 특정 파장의 빛이 조사되면 광감작제는 광역학 효과(photodynamic effect)를, 금 나노입자는 광열 효과(phototermal effect)를 이중으로 유발하고, 이에 효과적으로 종양세포를 제거, 억제할 수 있다.
반면, 본 발명에 따른 키토산 나노섬유 복합체는 생리학적 pH 조건에서는 분리되지 않아, 광역학 효과 및 광열 효과가 유발되지 않고, 따라서 피부 광민감성(skin photosensitivity) 부작용을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 키토산 나노섬유의 혈액속에서의 나노섬유 구조의 유지 여부를 평가하기 위한 SEM 이미지이다.
도 2는 실시예 1의 pH 조건에 따른 분리 여부 평가를 위한 초분광 이미지이다.
도 3은 실시예 1의 in vitro 종양세포 내 섭취정도 평가를 위한 초분광 이미지이다.
도 4는 실시예 1의 in vitro 종양세포 내 섭취정도 평가를 위한 공초점 형광 이미지이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 in vitro 항암 효과 평가를 위한 세포 생존률 그래프이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 in vivo 항암 효과 평가를 위한 시간 경과에 따른 종양 크기 변화 그래프이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 in vivo 안정성 확인을 위한 시간 경과에 따른 누드 마우스 몸무게 변화 그래프이다.
이하에서 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 다른 정의가 없다면 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 발명은 카복실산기(-COOH) 또는 설폰산기(-SO3H)를 갖는 유기흡착제로 표면 개질된 금 나노입자; 광감작제; 및 키토산 나노섬유를 포함하는 키토산 나노섬유 복합체를 제공한다.
본 발명은 항암효과를 지닌 약물, 즉, 금 나노입자와 광감작제를 담지하는 지지체로서, 키토산 나노섬유를 사용한다.
키토산 나노섬유는 생체적합성, 생분해성, 무독성 및 비면역성의 우수한 특성이 있다. 또한 표면에 많은 아미노기를 가지고 있어 화학적 변형이 용이하다. 또한, 웜형(worm-like)의 구조를 가져 혈류 흐름에 안정적이고 세포 내 흡수가 유리하다. 또한, 종양세포 근처(tumor extracellular)는 종양세포의 왕성한 대사에 의한 유기산으로 인해 산성의 pH를 갖는데, 키토산 나노섬유는 양이온성을 가져 종양세포 근처의 pH 조건에 반응하는 특성이 있다. 또한, 음전하를 띠는 종양세포 표면과의 정전기적 인력에 의한 상호작용으로 종양세포 내로 빠르게 침투할 수 있다.
본 발명의 키토산 나노섬유는 본 발명의 목적 달성에 있어, 키틴으로부터 탑-다운(top-down) 방식으로 제조된 것이 선호될 수 있다. 탑-다운 방식으로 제조된 키토산 나노섬유란, 키틴으로부터 화학 처리 및 기계적 박리를 통해 제조된 키토산 나노섬유를 말한다. 탑-다운 방식의 제조에 대한 상세한 설명은 후술하였다.
종래 키토산 나노섬유를 제조하는 방법은 바텀-업(botto-up) 방식이 주를 이루고 있다. 바텀-업 방식의 제조란, 키토산을 용매에 녹여 분자 수준으로 완전히 해리시킨 후, 전기방사나 유화중합 등을 통해 키토산 나노섬유를 제조하는 것을 말한다. 그러나 바텀-업 방식으로 제조된 키토산 나노섬유는 습한 환경에서 물성이 떨어져 팽윤 등에 의해 그 구조를 쉽게 잃는다. 또한, 전기방사로 제조된 나노섬유는 부직포 형태로 얻어져 혈액 속에서 약물 담지체 및 전달체로 사용함에 있어 어려움이 있다.
반면, 본 발명의 탑-다운 방식으로 제조된 키토산 나노섬유는 혈액 내에서도 나노섬유 구조를 잃지 않고, 나노섬유 가닥으로 분산이 잘 이루어질 수 있다. 따라서 이를 지지체로 포함하는 본 발명의 키토산 나노섬유 복합체는 약물담지체 및 전달체로서 우수한 성능을 가질 수 있다.
본 발명의 키토산 나노섬유 복합체는 본 발명에 따라 표면 개질된 금 나노입자를 포함한다. 금 나노입자는 생체적합성, 가공용이성을 가지며, 광열 효과를 유발할 수 있는 이점이 있다. 보다 구체적으로, 체내에 투입된 금속은 체내의 전해질 성분에 의해 쉽게 부식되어 양이온으로 전환되어 세포막을 파괴하게 되는데, 금의 경우 환원전위가 높아 이를 방지할 수 있어 생체적합성이 뛰어나다. 또한, 금 나노입자는 다른 나노입자보다 표면을 상대적으로 쉽게 개질할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 금 나노입자는 광열 효과(photothermal effect)를 유발할 수 있다. 따라서 금 나노입자에 특정 파장의 빛을 조사하여 이때 발생하는 열을 활용하여 종양세포를 제거, 억제할 수 있다.
본 발명의 표면 개질된 금 나노입자는, 카복실산기 또는 설폰산기를 갖는 유기흡착제로 개질되어 있다. 이에, 상기 카복실산기 또는 설폰산기를 이용하여 보다 쉽게 금 나노입자를 약물 지지체, 즉 키토산 나노섬유에 도입시킬 수 있다. 이때 상기 유기흡착제는 금 나노입자 표면 개질의 용이성을 위해 연결기(linker)를 더 포함할 수 있다. 상기 연결기는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 알콜기 또는 티올기일 수 있다.
본 발명의 키토산 나노섬유 복합체는 광감작제(photosensitizer)를 포함한다. 광감작제는 체내에 투입되어 종양조직에 이르면 엔도시토시스(endocytosis)에 의해 종양조직에 흡수될 수 있다. 이때 광감작제에 특정 파장의 빛을 조사하면, 광역학 효과(photodynamic effect)를 유발하고, 이를 통해 종양세포를 제거, 억제할 수 있다.
본 발명의 키토산 나노섬유 복합체는, 생리학적 pH 조건에서는 약물이 담지되어 있고, 종양세포 근처(tumor extracellular)의 pH 조건에서는 약물이 해리되어, 종양세포의 선택적 광역학 및 광열 치료가 가능하다.
보다 구체적으로, 본 발명의 키토산 나노섬유 복합체는 종양세포 근처의 pH 조건에서는 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유와 표면 개질된 금 나노입자로 분리되어, 정상조직보다 상대적으로 느슨한 종양조직 내로 쉽게 침투할 수 있다. 이때 특정 파장의 빛이 조사되면 광감작제는 광역학 효과를, 금 나노입자는 광열 효과를 이중으로 유발하고, 이에 효과적으로 종양세포를 제거, 억제할 수 있다.
반면, 본 발명의 키토산 나노섬유 복합체는 종양세포 근처가 아닌 일반 생리학적 pH 조건에서는 분리되지 않고 복합체 상태로 존재하여, 조밀한 정상조직 내로는 침투하기 어렵다. 또한 복합체 상태에서는 광역학 효과가 쉽게 유발되지 않는다. 따라서 선택적으로 종양세포를 제거, 억제할 수 있으며, 피부 광민감성(skin photosensitivity)과 같은 부작용을 효과적으로 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 광감작제는 특정 파장의 빛에 의해 여기되고, 여기상태의 광감작제는 산소와 반응하여 화학반응성이 뛰어난 여기상태의 활성산소나 라디칼 상태의 산소를 생성한다. 생성된 활성산소나 라디칼 상태의 산소는 주변 세포를 사멸(apptosis) 또는 괴사(necrosis)시킬 수 있다.
본 발명에 따른 키토산 나노섬유 복합체는 광감작제와 표면 개질된 금 나노입자를 함께 포함하고 있어, 분리되지 않은 복합체 상태에서는 상기 특정 파장의 빛이 조사되어도 활성산소나 라디칼 상태의 산소가 생성되지 않는다. 즉, 복합체 상태에서는, 상기 특정 파장의 빛이 조사되어도 여기상태의 광감작제에서 표면 개질된 금 나노입자로 에너지 전이가 발생하여, 광역학 효과가 유발되지 않을 수 있다. 따라서 피부 광민감성 부작용의 발생가능성을 현저히 감소시킬 수 있고, 효과적으로 종양세포만을 표적하여 제거, 억제할 수 있다.
본 발명의 표면 개질된 금 나노입자와 키토산 나노섬유는, 특별히 제한되는 것은 아니지만 이온결합 되어 있을 수 있다.
보다 구체적으로, 표면 개질된 금 나노입자 표면에 흡착되어 있는 유기흡착제의 카복실레이트 음이온 또는 설포네이트 음이온과, 키토산 나노섬유의 암모늄 양이온과의 이온결합일 수 있다. 상기 이온결합은 생리학적 pH 조건에서는 유지되나, 종양세포 근처의 pH 조건에서는 결합력이 약해져 끊어지게 된다. 따라서 상기 이온결합은 본 발명의 키토산 나노섬유 복합체가 종양세포 근처에서, 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유와 표면 개질된 금 나노입자로 선택적으로 분리되어, 종양조직에 흡수되도록 하는 효과를 갖게 한다.
본 발명에 따른 광감작제와 키토산 나노섬유는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 공유결합 되어 있을 수 있다. 이온결합일 경우, 광감작제와 약물 지지체는 서로 반대 전하일 것을 요하여, 그 선택에 제한이 있으나, 본 발명에 따른 광감작제와 키토산 나노섬유는 공유결합 되어 있을 수도 있어, 그러한 제한이 없다.
본 발명의 키토산 나노섬유 복합체는, 알부민(albumin)을 더 포함할 수 있다. 알부민을 더 포함하는 경우, 본 발명의 키토산 나노섬유 복합체는, 체내에 투입되어 혈액 순환으로 종양세포에 이를 때까지, 변성이 방지되고 보존성이 높아지는 효과를 갖는다. 따라서 본 발명의 키토산 나노섬유 복합체는, 알부민을 더 포함함으로써, 약물의 담지체로서의 역할을 보다 더 안정적으로 수행할 수 있다. 이때 알부민은 키토산 나노섬유에 이온결합을 통해 포함되어 있을 수 있다.
본 발명의 유기흡착제는, 카테콜(catechol)기를 더 포함할 수 있다. 카테콜기를 더 포함하는 경우, 본 발명의 유기흡착제는, 카테콜기의 동일 평면상의 두 개의 알콜기로 인해, 금 나노입자에 보다 쉽고 견고하게 흡착될 수 있다. 보다 구체적으로, 금속-카테콜 배위결합(catecholic coordination)을 통해 보다 쉽고 견고하게 금 나노입자의 표면이 개질될 수 있다. 또한 금 나노입자의 표면 개질 공정에 있어, 높은 수율을 확보할 수 있다.
본 발명의 유기흡착제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00004
상기 화학식 1의 X는 직접결합 또는 C1~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌이며,
Y는 직접결합, C1~C10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌 또는 C2~C10의 직쇄 또는 분지쇄 알케닐렌이다.
상기 화합물은 pH 민감성 물질로, 상기 화합물로 표면 개질된 금 나노입자를 포함하는 경우, 본 발명의 키토산 나노섬유 복합체는 종양세포 근처의 pH 조건에서 특히 효과적으로 분리되어 종양조직 내로 흡수될 수 있다. 보다 구체적으로, 종양세포 근처의 pH 조건에서 상기 화합물의 아마이드 결합은 끊어지게 되고, 양이온성의 표면 개질 금 나노입자가 분리된다. 이때 상기 분리된 양이온성의 금 나노입자는 광감작제를 포함하는 양이온성의 키토산 나노섬유와 정전기적 반발을 유발하고, 이를 통해 키토산 나노섬유 복합체는 특히 더 효과적으로 분리될 수 있다. 또한 상기 양이온성의 금 나노입자와 양이온성의 키토산 나노섬유는 음전하를 띠는 종양세포와의 전정기적 인력에 의한 상호작용으로, 종양세포 내로 빠르게 침투할 수 있고, 이에, 종양세포 내로의 흡수가 증가될 수 있다.
본 발명에 따른 광감작제는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 포르피린계 화합물, 클로린계 화합물, 박테리오클로린계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물 및 5-아미노레불린 에스테르계 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
본 발명의 광감작제는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 카복실산기를 포함하는 클로린계 화합물일 수 있다. 상기 카복실산기를 포함하는 클로린계 화합물은 빛이 없는 상태에서는 독성이 낮고, 빠른 체외 배출력을 가짐으로써 광독성 유발률이 작은 이점이 있다. 또한 상기 클로린계 화합물은 카복실산기를 가져 이를 이용하여 약물 지지체인 키토산 나노섬유에 쉽게 도입될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 클로린계 화합물의 카복실산기와 키토산 나노섬유의 아미노기 사이의 아마이드 결합을 통해 도입될 수 있다.
본 발명의 표면 개질된 금 나노입자의 직경은, 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서는 특별히 제한되지 않지만, 1 내지 100 nm일 수 있다. 더 좋게는 10 내지 80 nm일 수 있다. 상기 범위를 갖는 경우, 이를 포함하는 키토산 나노섬유 복합체는, 그대로 신장을 통해 쉽게 배출된다거나 간에 축적되는 것을 방지할 수 있다. 또한 본 발명의 키토산 나노섬유 복합체로부터 분리되는 경우, 표면 개질된 금 나노입자는 종양조직 내로 쉽게 침투할 수 있고, 보다 효과적으로 축적될 수 있다.
본 발명에 따른 키토산 나노섬유는, 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서는 특별히 제한되는 것은 아니나, 직경은 1 내지 100 nm이고, 종횡비는 10 내지 100,000일 수 있다. 더 좋게는 직경은 5 내지 80 nm일 수 있다. 상기 범위를 갖는 경우, 상술한 바와 마찬가지로 이를 포함하는 키토산 나노섬유 복합체는, 그대로 신장을 통해 배출되거나 간에 축적되는 것을 방지할 수 있다. 또한 본 발명의 키토산 나노섬유 복합체로부터 분리되는 경우, 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유는 종양조직 내로 쉽게 침투할 수 있고, 더 효과적으로 축적될 수 있다.
또한 본 발명은, 본 발명에 따른 키토산 나노섬유 복합체를 포함하는 종양 치료용 약물담지체를 제공한다. 이러한 약물담지체는 종양 치료를 위해 사용될 수 있다. 종양 치료를 위해 사용되는 경우, 투여량과 투여방법은 사안 별로 의사에 의해 결정될 수 있으며, 이때 환자의 나이, 성별, 체중 및 병태 등이 고려될 수 있다.
또한 본 발명은, 카복실산기 또는 설폰산기를 갖는 유기흡착제로 표면 개질된 금 나노입자를 제조하는 단계;
광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유를 제조하는 단계; 및
상기 표면 개질된 금 나노입자를 상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유에 도입하는 단계;를 포함하는 키토산 나노섬유 복합체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유를 제조하는 단계 이전에, 키틴으로부터 탑-다운 방식으로 키토산 나노섬유를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 탑-다운 방식의 제조란, 화학 처리 및 기계적 박리를 통해 키틴으로부터 키토산 나노섬유를 제조하는 것을 말한다.
상기 탑-다운 방식의 키토산 나노섬유 제조 단계는, 키틴을 탈아세틸화하여 키토산을 제조하는 단계 및 키토산을 균질화(homogenization)하는 단계를 포함할 수 있다.
보다 구체적인 일 예로, 키틴 파우더를 염기 수용액에 분산하는 단계; 분산액을 증류수 또는 탈이온수로 희석, 투석하는 단계; 분산액에 산을 추가하는 단계; 및 분산액을 균질화하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 균질화 단계는 초음파 처리 단계를 더 포함할 수 있다.
이때 특별히 제한되는 것은 아니지만, 상기 염기 수용액으로 수산화나트륨 수용액 또는 수산화칼륨 수용액이 사용될 수 있으며, 상기 산으로 아세트산이 사용될 수 있다. 또한 상기 균질화 단계는 초미세 분쇄기(super masscolloider), 고압 균질기(High Pressure homogenizer), 유성형 볼 밀(Planetary ball mill) 및 그라인더(grinder) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 균질화 기기를 이용하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유를 제조하는 단계 이후, 제조된 상기 키토산 나노섬유에 알부민을 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 특별히 제한되는 것은 아니나, 알부민은 이온결합을 통해 도입될 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 금 나노입자의 유기흡착제로의 표면 개질은 특별한 제한 없이, 화학흡착 등의 당 기술분야에서 통상적으로 이용되는 금 나노입자의 표면 개질 방법에 의해 이루어질 수 있다. 이는 이미 당 기술분야에 널리 알려져 있으므로 본 발명에서는 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유의 제조는, 특별히 제한되는 것은 아니나 광감작제와 키토산 나노섬유를 공유결합 시킴으로써 이루어질 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 표면 개질된 금 나노입자의 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유에의 도입은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 금 나노입자 표면의 유기흡착제의 카복실레이트 음이온기 또는 설포네이트 음이온기와 키토산 나노섬유의 암모늄 양이온기를 이온결합 시킴으로써 이루어질 수 있다.
본 발명의 제조방법의 일 예에 있어서, 상기 유기흡착제는 하기 화학식 2와 화학식 3으로 표시되는 화합물로부터 제조될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00005
상기 화학식 2에서 A는 직접결합 또는 C1~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌이다.
[화학식 3]
Figure pat00006
상기 화학식 3에서 B와 C는, 독립적으로 H 또는 C1~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물과 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 반응시킴으로써, 카테콜기 및 카복실산기를 갖는 pH 민감성 유기흡착제를 간단하게 제조할 수 있다. 상기 유기흡착제는 카테콜기를 가짐으로써 쉽고 견고하게 금 나노입자 표면에 흡착될 수 있어, 높은 수율로 표면 개질된 금 나노입자를 제조할 수 있도록 한다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 광감작제는 상기 키토산 나노섬유 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부로 사용되는 것이 좋지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 범위를 갖는 경우, 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유의 제조에 있어, 높은 수율을 확보할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 표면 개질된 금 나노입자는 상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유 100 중량부에 대하여, 10 내지 1000 중량부 사용되는 것이 좋지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 범위를 갖는 경우, 표면 개질된 금 나노입자를 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유에 높은 수율로 도입할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도파민-디메틸무수말레산으로 표면 개질된 금 나노입자(AuDD)의 제조
도파민(dopamine) 1 g, 2,3-디메틸무수말레산(DMMA; 2,3-dimethylmaleic anhydride) 1.7 g, 트리에틸아민(triethylamine) 1 ml 및 피리딘(pyridine) 1 ml를 N,N-디메틸포름아마이드(DMF; N,N-dimethylformamide) 15 ml에 넣은 후, 25℃에서 3일 동안 반응시킨 후, 과량의 무수 디에틸에터(diethyl ether)에서 재결정하고, 동결건조하여 도파민-디메틸무수말레산(dopamine-DMMA)을 제조하였다. 도파민-디메틸무수말레산의 수율은 72%였으며, 화학구조는 300 MHz NMR 분광기(Bruker, Germany)로 확인하였다. 도파민-디메틸무수말레산의 화학구조는 하기와 같다.
Figure pat00007
HAuCl4(hydrogen　tetra　chloroaurate(Ⅲ)) 2.5 mmol을 0.4 M의 수산화나트륨 수용액(7.7 mmol, 19.4 ml)에 분산시킨 후, 110℃에서 30분, 85℃에서 10분간 반응시켰다. 분산액을 소듐 시트레이트(sodium citrate, 0.1 mol, 0.6 ml) 수용액과 혼합한 후 10분간 격렬히 교반하였다. 혼합 용액을 25,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 금 입자와 미반응 화합물을 분리시켰다. 건조한 침전물 0.1 g을 탈이온수(deionized　water)에 분산시킨 후, 750 Watts 초음파 분산기(Vibra cell, Sonics Materials사)로 초음파 처리하여 나노입자화 하였다.
도파민-디메틸무수말레산 1.5 g을 금 나노입자(AuNP; Au nanoparticle) 30 mg이 분산된 탈이온수 45 ml, 5 mM의 20 ml 소듐 테트라보레이트(sodium tetrabrate) 수용액과 혼합하여 하루 동안 25℃에서 교반하였다. 이후 분산액을 25,000 rpm에서 원심분리한 후, 동결건조하여 도파민-디메틸무수말레산으로 표면 개질된 금 나노입자(AuDD; AuNP-Dopamine-DMMA)를 제조하였다. 건조된 도파민-디메틸무수말레산으로 표면 개질된 금 나노입자의 중량을 측정하여 금 나노입자에 결합된 도파민-디메틸무수말레산의 농도를 계산하였다. 제조 수율은 71%였으며, 제조된 도파민-디메틸무수말레산으로 표면 개질된 금 나노입자의 평균 직경은 약 25 nm 였다.
금 나노입자의 표면이 화학적으로 개질되었는지를 확인하기 위하여, 결합된 도파민-디메틸무수말레산의 농도를 달리하여, 하기 키토산 나노섬유(CNf)가 분산된 소듐 테트라보레이트 수용액과 혼합, 교반하였다. 이때 금 나노입자에 결합된 도파민-디메틸무수말레산의 농도가 증가할수록, 키토산 나노섬유에 결합되는 금 나노입자의 양이 증가하는 것을 초분광 이미지로 확인하였고, 이를 통해 금 나노입자의 표면이 도파민-디메틸무수말레산으로 화학적으로 개질되었음을 확인할 수 있었다. 이때 초분광 이미지의 측정은 초분광 카메라(CytoViva, USA)가 부착된 현미경(Nikon, Japan)을 이용하였다.
키토산 나노섬유(CNf; chitosan nanofiber)의 제조
탑-다운 방식으로 키토산 나노섬유를 제조하였다. 이를 위해 먼저 알파 키틴 파우더 5 g을 30 wt% 수산화나트륨 수용액 125 ml에 분산한 후, 80℃에서 4시간 가열하였다. 분산액을 10,000 rpm에서 10분 동안 원심분리한 후, 상층액을 버리고 탈이온수 125 ml를 추가하여 다시 분산시켰다. 상기 과정을 3번 반복하여 염기를 희석한 후, 희석된 분산액을 탈이온수로 pH가 7이 될 때까지 투석하였다. 분산액의 농도가 1 wt%가 되도록 탈이온수를 추가한 다음, 아세트산을 pH가 4가 될 때까지 추가하였다. 다음으로 1,500 rpm의 고성능 그라인더(MKCA6-3, Masuko Sangyo사)로 균질화(homogenization)하여 나노섬유화 하고, 초음파 분산기로 10분간 초음파 처리하였다. 탈아세틸화 정도는 FT-IR 분광기(Thermo Fisher Scientific, USA)를 사용하여, 적정법을 통해 확인하였으며, 27%로 측정되었다. 제조된 키토산 나노섬유의 평균 직경은 약 20 nm 였고, 평균 길이는 약 300 nm 였다.
클로린 e6를 포함하는 키토산 나노섬유(CNf-Ce6)의 제조
제조된 키토산 나노섬유 200 mg을 50 mM의 염산 수용액 50 ml에 분산시킨 후, 초음파 처리하였다. 50 mM의 수산화나트륨 수용액 20 ml에 클로린 e6(Ce6; chlorine e6) 10 mg 및 1-(3-디메틸아미노프로필)-3-에틸카보디이미드 하이드로 클로라이드(EDC; 1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride) 5 mg을 녹인 후, 키토산 나노섬유 분산액과 1일 동안 혼합하였다. 혼합 용액에 50 mM의 수산화나트륨 수용액을 추가하여 pH를 6으로 조절한 다음, 3일 동안의 여과 및 투석을 통해 미반응 화합물을 제거하고 동결건조 하여 클로린 e6가 결합된 키토산 나노섬유(CNf-Ce6)를 제조하였다. 제조 수율은 80%였다. 클로린 e6와 키토산 나노섬유의 결합여부 및 결합된 클로린 e6의 양은, 형광 분광기(Shimadzu, Japan)를 사용하여 클로린 e6의 형광 강도를 측정해 확인하였다.
클로린 e6 및 소혈청알부민을 포함하는 키토산 나노섬유(BSA@CNf-Ce6)의 제조
제조된 클로린 e6를 포함하는 키토산 나노섬유 75 mg을 50 mM의 염산 수용액 50 ml에 분산시킨 후 초음파처리하였다. 소혈청알부민(BSA; bovine　serum　albumin) 100 mg을 녹인 50 mM의 수산화나트륨 수용액 20 ml와 혼합한 후, 8시간 동안 교반하였다. 혼합 용액의 pH를 50 mM의 수산화나트륨 수용액으로 7.4로 조절한 후, 혼합 용액의 침전물을 동결건조하여 클로린 e6 및 소혈청알부민이 결합된 키토산 나노섬유(BSA@CNf-Ce6)를 제조하였다. 제조 수율은 82%였다. 소혈청알부민과 키토산 나노섬유의 결합여부 및 결합된 소혈청알부민의 양은, BCA 단백질 분석 키트를 사용하여 확인하였다.
도파민-디메틸무수말레산으로 표면 개질된 금 나노입자, 클로린 e6 및 소혈청 알부민을 포함하는 키토산 나노섬유 복합체(AuDD/BSA@CNf-Ce6)의 제조
클로린 e6 및 소혈청알부민을 포함하는 키토산 나노섬유(BSA@CNf-Ce6) 15 mg을 5 mM 소듐 테트라보레이트 수용액 20 ml에 분산시킨 후, 도파민-디메틸무수말레산으로 표면 개질된 금 나노입자(AuDD) 75 mg과 혼합하고, 25℃에서 8시간 동안 교반하였다. 혼합 용액을 25,000 rpm에서 10분 동안 원심분리하고 동결건조하여 도파민-디메틸무수말레산으로 표면 개질된 금 나노입자, 클로린 e6 및 소혈청알부민이 결합된 키토산 나노섬유 복합체(AuDD/BSA@CNf-Ce6)를 제조 하였다. 제조 수율은 71%였다. 표면 개질된 금 나노입자와 키토산 나노섬유의 결합여부는 초분광 이미지를 통해 확인하였다. 키토산 나노섬유 복합체에서의 표면 개질된 금 나노입자의 농도는 ICP-MS(Thermo Scientific Inc., USA)를 통해 분석하였다. 제조된 키토산 나노섬유 복합체를 이용하여 하기 평가를 실시하였다.
<비교예 1>
실시예 1의 클로린 e6(Ce6)만을 사용하여 하기 평가를 실시하였다.
<비교예 2>
실시예 1에서 제조된 도파민-디메틸말레산으로 표면 개질된 금 나노입자 (AuDD)만을 이용하여 하기 평가를 실시하였다.
<비교예 3>
실시예 1에서 표면 개질된 금 나노입자를 사용하지 않고, 클로린 e6 및 소혈청알부민을 포함하는 키토산 나노섬유(BSA@CNf-Ce6)를 이용하여 하기 평가를 실시하였다.
<비교예 4>
전기방사를 통해(Ohkawa, K., Cha, D., Kim, H., Nishida, A., & Yamamoto, H.(2004) Electrospinning of chitosan. Macromolecular Rapid Communications, 25(18), 1600-1605.) 키토산 나노섬유를 제조하여, 하기 평가를 실시하였다.
또한, 키토산 나노섬유 복합체를 제조하기 위해, 전기방사로 제조된 키토산 나노섬유를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하였지만, 복합체 형성이 미비하여 그 제조가 어려웠다.
혈액 속에서 키토산 나노섬유 구조의 유지 여부 평가
혈액 속에서도 키토산 나노섬유의 구조가 잘 유지되는지를 확인하기 위하여, 실시예 1에서 제조된 키토산 나노섬유(CNf) 및 비교예 4에서 제조된 키토산 나노섬유를 물 속에 한달 간 담근 후, 주사전자현미경(MIRA 3 XMU, TESCAN, Brno, Czech Republic)을 이용하여 SEM 이미지를 측정하였다. 측정된 SEM 이미지는 도 1에 기재하였다.
비교예 4의 키토산 나노섬유는 SEM 이미지를 측정한 결과, 그 구조가 사라진 것을 확인할 수 있었다.
반면 이와 달리 실시예 1의 키토산 나노섬유는 도 1로부터 그 직경의 변화가 없는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 실시예 1의 키토산 나노섬유는 혈액 속에서도 나노섬유 구조를 잘 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.
pH 조건에 따른 키토산 나노섬유 복합체의 분리 여부 평가
실시예 1의 키토산 나노섬유 복합체(AuDD/BSA@CNf-Ce6)의 pH 조건에 따른 분리 여부를 초분광 이미지를 측정함으로써 확인하였다.
pH 조건을 달리하기 위하여, 실시예 1의 키토산 나노섬유 복합체를 인산완충 생리식염수(PBS; phosphate buffered saline, 150 mM, pH 7.4 또는 6.8)에 넣어 측정하였다. 초분광 이미지의 측정은 초분광 카메라(CytoViva, USA)가 부착된 현미경(Nikon, Japan)을 이용하였고, 측정된 초분광 이미지는 도 2에 기재하였다.
도 2에서 붉은색으로 표시되는 것은 금 나노입자이며, 노란색으로 표시되는 것은 키토산 나노섬유이다. 도 2로부터, pH 7.4의 조건에서는, 키토산 나노섬유 복합체는 분리되지 않고 복합체 상태를 유지하고 있는 것을 확인할 수 있다. 반면 pH 6.8의 조건에서는 키토산 나노섬유 복합체는 금 나노입자와 키토산 나노섬유로 분리된 것을 확인할 수 있다.
이로부터 본 발명에 따른 키토산 나노섬유 복합체는 생리학적 pH 조건(pH 7.2 내지 7.6)에서는 복합체 상태를 유지하고, 종양세포 근처의 pH 조건(6.6 내지 7.0)에서는 선택적으로 분리될 수 있음을 확인할 수 있다.
pH 조건에 따른 in vitro 종양세포 내 섭취정도 평가
실시예 1의 키토산 나노섬유 복합체(AuDD/BSA@CNf-Ce6)의 pH 조건에 따른 종양세포 내 섭취정도를 금 나노입자의 초분광 이미지를 측정함으로써 확인하였다.
종양세포로는 인간 유방암 MDA-MB-231 세포(한국세포주은행)를 사용하였다. 종양세포는 37 ℃, 5 % CO2 조건의 가습 표준 배양기에서, 1 % 페니실린- 스트렙토 마이신(penicillin-streptomycin) 및 10 % 우태혈청(FBS; fetal bovine serum)을 함유하는 RPMI-1640 배양액으로 유지하였다. 실시예 1의 키토산 나노섬유 복합체(200 ㎍/㎖)를 첨가 후, pH 조건을 7.4 및 6.8로 달리하여 8시간 동안 배양하였다. 측정된 초분광 이미지는 도 3에 기재하였다.
도 3에서 확인할 수 있듯이, pH 7.4의 조건에서는 금 나노입자의 종양 내 섭취정도가 미비한 것을 확인할 수 있다. 반면 pH 6.8의 조건에서는 금 나노입자의 종양 내 섭취정도가 월등히 높은 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 1의 키토산 나노섬유 복합체의 pH 조건에 따른 종양세포 내 섭취정도를 클로린 e6의 공초점 형광 이미지를 측정함으로써 확인하였다.
보다 선명하게 확인하기 위하여, 세포핵을 DAPI로, 세포막을 WGA-Alexa Fluor®488 염색하였다. 공초점 형광 이미지의 측정은 공초점 레이저 현미경(CarlZeiss, Germany)을 이용하였으며, 측정된 이미지는 도 4에 기재하였다.
도 3으로부터, pH 6.8의 조건에서, 금 나노입자의 종양세포 내 섭취정도가 월등히 높음을 확인할 수 있다.
또한, 도 4로부터, pH 6.8의 조건에서, 클로린 e6의 종양세포 내 섭취정도가 월등히 높음을 확인할 수 있다.
이로부터 본 발명에 따른 키토산 나노섬유 복합체는 종양세포 근처의 pH 조건에서, 선택적으로 분리되어, 종양세포 내로 보다 용이하게, 많은 양이 흡수될 수 있음을 확인할 수 있다.
in vitro 항암 효과 평가
상기 in vitro 종양세포 내 섭취정도 평가에서의 종양세포에 대하여, pH 조건에 따른 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 항암 효과를 세포 생존률(cell viability)을 통해 분석하였고, 그 결과를 도 5에 기재하였다.
실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 사용량은, 실시예 1(200 ㎍/㎖, Ce6 함량 10 ㎍/㎖), 비교예 1(10 ㎍/㎖), 비교예 2(50 ㎍/㎖) 및 비교예 3(200 ㎍/㎖, Ce6 함량 10 ㎍/㎖)과 같다.
광역학 효과(PDT) 및 광열 효과(PTT)를 통한 함앙 효과를 확인하기 위하여, 광역학 효과를 위한 670 nm의 가시광선(10분) 및/또는 광열 효과를 위한 808 nm의 근적외선(5분)을 조사하였다. 세포 생존율은 CCK-8 검정에 따라 분석하였다.
도 5로부터, 비교예 1 및 비교예 2는 pH 조건과 관계없이 그 효과가 매우 미비함을 확인할 수 있다. 비교예 3의 경우는 광역학 효과만을 유발할 수 있어, 그 효과가 미비하고, pH 조건에 따른 효과의 차이가 적어 종양세포의 선택적 제거와 피부 광민감성과 같은 부작용의 방지를 기대하기 어렵다.
이에 반해 실시예 1의 경우, pH 6.8의 조건에서 가시광선 및 근적외선이 조사되었을 때, 세포 생존율이 20%까지 감소하여, 그 효과가 매우 현저함을 확인할 수 있다. 반면 pH 7.4의 조건에서는 pH 6.8의 조건에 비해 그 효과가 상대적으로 매우 미비함을 확인할 수 있다.
따라서 이로부터 본 발명에 따른 키토산 나노섬유 복합체는 종양세포 근처 pH의 조건에서는 광역학 효과 및 광열 효과를 이중으로 유발할 수 있어, 종양세포를 월등히 억제, 제거할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 생리학적 pH의 조건에서는 그 효과가 상대적으로 매우 미비하여, 피부 광민감성과 같은 부작용의 발생가능성을 현저히 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
in vivo 항암 효과 및 안정성 평가
PBS(150mM, pH 7.4)에 현탁된 1Х107 인간 유방암 MDA-MB-231 종양세포를 누드 마우스(6 내지 8주, 암컷, BALB/c, nu/nu mice, Institute of Medical Science, Japan)에 피하 주사하여 이종이식 종양 모델을 만들었다.
생리식염수, 실시예 1 및 비교예 1 내지 3을 정맥 주사하였다. 이때 각 주입량은 실시예 1(50 mg/kg, Ce6 함량 2.5 mg/kg), 비교예 1(2.5 mg/kg), 비교예 2(12.5 mg/kg), 비교예 3(50 mg/kg, Ce6 함량 2.5 mg/kg)과 같다.
주입 8시간 후에, 670nm의 가시광선(5분) 및/또는 808nm의 근적외선(40분)을 조사하여 광역학 치료를 진행하였다. 치료 후, 시간 경과에 따른 종양의 크기 변화를 도 6에, 누드 마우스 몸무게의 변화를 도 7에 기재하였다.
도 6으로부터, 생리식염수, 비교예 1 및 비교예 2의 경우, 광역학 치료의 효과가 매우 미비하여, 종양의 크기가 약간 감소하였다가, 시간 경과 후 오히려 증가하는 것을 확인할 수 있다. 비교예 3의 경우, 시간 경과에 따라 종양의 크기가 감소하나, 광역학 효과만이 유발되어 광역학 치료 효과가 미비하고, 따라서 종양 감소율이 낮은 것을 확인할 수 있다. 반면, 실시예 1의 경우 광역학 효과 및 광열 효과를 이중으로 유발하여 광역학 치료 효과가 매우 우수하고, 이에 종양 감소율이 월등히 높은 것을 확인할 수 있다.
또한 도 7로부터 치료 후 시간 경과에 따른 누드 마우스의 몸무게 변화가 없는 것을 확인할 수 있고, 이로부터 실시예 1 자체의 독성은 없는 것으로 판단할 수 있다.

Claims (18)

  1. 카복실산기(-COOH) 또는 설폰산기(-SO3H)를 갖는 유기흡착제로 표면 개질된 금 나노입자; 광감작제; 및 키토산 나노섬유를 포함하는 키토산 나노섬유 복합체.
  2. 제 1항에 있어서,
    알부민을 더 포함하는 키토산 나노섬유 복합체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유기흡착제는 카테콜기를 더 포함하는 것인 키토산 나노섬유 복합체.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유기흡착제는 하기 화학식 1로 표시되는 키토산 나노섬유 복합체.
    [화학식 1]
    Figure pat00008

    (상기 화학식 1의 X는 직접결합 또는 C1~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌이며,
    Y는 직접결합, C1~C10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌 또는 C2~C10의 직쇄 또는 분지쇄 알케닐렌이다.)
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광감작제는 포르피린계 화합물, 클로린계 화합물, 박테리오클로린계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물 및 5-아미노레불린 에스테르계 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 키토산 나노섬유 복합체.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광감작제는 카복실산기를 포함하는 클로린계 화합물인 키토산 나노섬유 복합체.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 키토산 나노섬유는 키틴으로부터 탑-다운 방식으로 제조되는 것인 키토산 나노섬유 복합체.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 표면 개질된 금 나노입자와 상기 키토산 나노섬유는 이온결합 되어 있는 키토산 나노섬유 복합체.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광감작제와 상기 키토산 나노섬유는 공유결합 되어 있는 키토산 나노섬유 복합체.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 표면 개질된 금 나노입자의 직경은 1 내지 100 nm인 키토산 나노섬유 복합체.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 키토산 나노섬유의 직경은 1 내지 100 nm이고, 종횡비는 10 내지 100,000인 키토산 나노섬유 복합체.
  12. 제 1항 내지 제 11항에서 선택되는 한 항에 따른 키토산 나노섬유 복합체를 포함하는 종양 치료용 약물담지체.
  13. 카복실산기 또는 설폰산기를 갖는 유기흡착제로 표면 개질된 금 나노입자를 제조하는 단계;
    광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유를 제조하는 단계; 및
    상기 표면 개질된 금 나노입자를 상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유에 도입하는 단계;를 포함하는 키토산 나노섬유 복합체의 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유를 제조하는 단계 이전에, 키틴으로부터 탑-다운 방식으로 키토산 나노섬유를 제조하는 단계를 더 포함하는 키토산 나노섬유 복합체의 제조방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유를 제조하는 단계 이후에, 상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유에 알부민을 도입하는 단계를 더 포함하는 키토산 나노섬유 복합체의 제조방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 유기흡착제는 하기 화학식 2와 화학식 3으로 표시되는 화합물로부터 제조되는 키토산 나노섬유 복합체의 제조방법.
    [화학식 2]
    Figure pat00009

    (상기 화학식 2에서 A는 직접결합 또는 C1~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌이다.)
    [화학식 3]
    Figure pat00010

    (상기 화학식 3에서 B와 C는, 독립적으로 H 또는 C1~C6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이다.)
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 광감작제는 상기 키토산 나노섬유 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부로 사용되는 키토산 나노섬유 복합체의 제조방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 표면 개질된 금 나노입자는 상기 광감작제를 포함하는 키토산 나노섬유 100 중량부에 대하여, 10 내지 1000 중량부로 사용되는 키토산 나노섬유 복합체의 제조방법.
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