KR20220052713A - Lectin-bound iron oxide core- metal shell based porous nanoparticle for immunophotothermal therapy and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 질병과 관련된 특정 당쇄와 결합할 수 있는 렉틴 단백질이 부착된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자를 사용함으로써, 상기 나노입자의 렉틴과 특정 당쇄와의 결합을 통해 대식세포의 암세포에 대한 대식활동(phagocytosis)을 유도하고, 동시에 특정 파장을 갖는 광을 조사하여 나노입자의 국부적은 온도 상승을 유도하여 암 세포를 사멸할 수 있는 항종양 면역 치료 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticle for immunophotothermal therapy and a method for preparing the same, and more particularly, to an iron oxide core to which a lectin protein capable of binding to a specific sugar chain associated with a disease is attached. -By using metal shell-based porous nanoparticles, phagocytosis of macrophages on cancer cells is induced through the binding of lectins and specific sugar chains of the nanoparticles, and at the same time, the nanoparticles are irradiated with light having a specific wavelength. It relates to an anti-tumor immunotherapeutic method that can kill cancer cells by inducing a local temperature rise.
대식세포(macrophage)는 인체 면역체계에 있어서 적응면역(adaptive immunity)과 선천면역(innate immunity) 활성을 담당하고 있다. 대식세포는 혈액 내에서 단핵구(monocyte)의 형태로 존재하며, 질병의 발병 또는 외래물질노출에 따른 인체환경변화와 사이토카인(cytokine)과 같은 세포신호물질에 노출됨으로서 대식세포로 분화된다. 특정 부위에 면역계가 활성화됨에 따라 대식세포는 크게 두 가지로 분극화(polarization) 된다. 그 중 M1 대식세포(classically activated maceophage)는 전염증성(pro-inflammatory) 반응에 관여하며 외래물질의 체내 침투억제에 중요한 역할을 한다. 특히 M1 대식세포는 종양세포를 공격하고 제거하는 특성을 보인다. 반면 M2 대식세포는 항염증성(anti-inflammation) 작용과 면역억제 (immune suppression) 반응에 관여하며 상처 회복과 조직 재구성에 있어 주요한 역할을 한다. 상기 M2 대식세포 중 일부는 M1 대식세포와 달리 종양의 성장과 조직내 침투를 유도할 수 있는 특성이 있어 종양악화에 영향을 미치기도 한다.Macrophages are responsible for adaptive immunity and innate immunity in the human immune system. Macrophages exist in the form of monocytes in the blood, and are differentiated into macrophages by exposure to cell signaling materials such as cytokines and changes in the human environment according to the onset of disease or exposure to foreign substances. As the immune system is activated in a specific region, macrophages are polarized in two ways. Among them, M1 macrophages (classically activated maceophage) are involved in pro-inflammatory reactions and play an important role in inhibiting the penetration of foreign substances into the body. In particular, M1 macrophages show properties that attack and eliminate tumor cells. On the other hand, M2 macrophages are involved in anti-inflammation and immune suppression reactions, and play a major role in wound healing and tissue reconstruction. Some of the M2 macrophages, unlike M1 macrophages, have properties capable of inducing tumor growth and tissue invasion, and thus also affect tumor exacerbation.
상기 대식세포는 인체의 면역 활동과 더불어 종양의 사멸과 성장에도 큰 영향을 미치기 때문에 이를 이용한 면역 치료법들이 연구되고 있다. 이러한 대식세포 중 종양미세환경(Tumor micro-environment, 이하 TME)의 영향을 받아 분화된 대식세포를 종양관련대식세포(Tumor-associated magrophage,이하 TAM)라 알려져 있다. 특히 M2 표현형 TAM은 종양의 진행을 촉진하며, 약물치료의 효과를 반감시키는 특성을 지니고 있다. 또한, 종양세포의 이동(migration) 과 침투(invastion) 단계에 있어서 CD4+ T 세포와 종양세포에서 발현되는 인터류킨-4(Interleukin-4, 이하 IL-4)에 의해 TAM은 M2 대식세포로 분화되게 되며, 이는 종양세포의 이동과 전이를 보조하는 역할을 한다. 종양세포는 이러한 대식세포의 성질을 유도하여 인체의 면역시스템을 교란하며 면역세포로 부터의 공격을 회피한다.Since the macrophages have a great effect on the death and growth of tumors as well as the immune activity of the human body, immunotherapeutic methods using them are being studied. Among these macrophages, macrophages differentiated under the influence of the tumor micro-environment (hereinafter, TME) are known as tumor-associated macrophages (hereinafter, TAM). In particular, the M2 phenotype TAM promotes tumor progression and has the property of halving the effect of drug treatment. In addition, in the stage of migration and invasion of tumor cells, TAM is differentiated into M2 macrophages by CD4+ T cells and interleukin-4 (hereinafter IL-4) expressed in tumor cells. , it plays a role in assisting the migration and metastasis of tumor cells. Tumor cells induce these macrophages to disrupt the body's immune system and evade attack from immune cells.
상기 대식세포의 면역 활동중 대식작용(phagocytosis) 또한 종양세포 유래 발현 인자에 의한 면역회피(immune evasion) 작용에 의해 억제된다. 종양세포의 대식세포에 대한 대식회피 신호를 'Don't eat me signal'이라 일컬으며, 그 예로 대식세포 표면의 신호조절단백질-알파(Signal-regulatory protein alpha, 이하 SIRPα)와 암세포 표면의 당단백질 마커인 CD47의 결합이 면역세포의 종양세포 대식활동을 억제시킨다. 상기 반응은 대식세포의 암세포에 대한 인식 방해에 따른 종양세포의 대식세포 공격 회피 작용으로서 체내 항종양 효과를 반감시킨다. 또한, 상기 Don't eat me signal 과 관련된 세포 마커 결합 반응은 시알산 결합 면역글로불린형 렉틴-10(sialic acid binding immunoglobulin type lectin-10, 이하 siglec-10)과 CD24 마커 사이의 반응이다. 종양세포 표면 마커중 하나인 CD24는 시알산화(sialylation) 된 단백질로서 종양 주변의 대식세포 표면의 siglec-10 과 결합을 유도하며, 두 단백질 간의 결합은 siglec-10의 세포질 부분의 수용체 ITIM(immunoreceptor tyrosine-based inhibition motifs)의 인산화(phosphorylation)를 유도, SHP-1, SHP-2 두 인산효소의 결합을 촉진하여 결과적으로 항염증, 항대식작용을 촉진한다. Among the immune activities of the macrophages, phagocytosis is also inhibited by the immune evasion action by tumor cell-derived expression factors. The macrophage avoidance signal of tumor cells to macrophages is called 'Don't eat me signal', for example, Signal-regulatory protein alpha (SIRPα) on the surface of macrophages and glycoprotein on the surface of cancer cells. Binding of the marker CD47 suppresses tumor cell phagocytosis of immune cells. The reaction halves the anti-tumor effect in the body as an action of tumor cells to avoid macrophage attack according to the inhibition of the recognition of cancer cells by macrophages. In addition, the cell marker binding reaction related to the Don't eat me signal is a reaction between a sialic acid binding immunoglobulin type lectin-10 (hereinafter, siglec-10) and a CD24 marker. CD24, one of the tumor cell surface markers, is a sialylated protein that induces binding to siglec-10 on the surface of macrophages around the tumor. -based inhibition motifs) induce phosphorylation and promote binding of SHP-1 and SHP-2 phosphatase, which in turn promotes anti-inflammatory and anti-phagocytic action.
대식세포의 암세포에 대한 대식작용을 유도, 촉진하기 위해서는 상기 대식회피작용의 메커니즘을 억제해야한다. 대표적인 예로 CD47, CD24 항체를 이용한 특이적 단백질 블로킹을 통해 해당 단백질과 리간드의 결합을 억제하여 대식억제신호를 차단하는 방법이다. 반면 항원-항체 결합법이 아닌 당쇄특이결합을 이용하는 방법으로서, 렉틴(lectin)을 이용한 접근법이 있다. 암의 진행과 전이에 따른 비정상정인 당쇄화 과정은 상기 CD47, CD24 당단백질 마커에도 영향을 준다. 특히 CD24 마커는 대표적인 시알산화 단백질로서 암의 발생과 중증도 따라 표현량과 당쇄화(glycosylation) 정도를 증가시킨다. 상기 렉틴은 특정 당쇄 또는 당류와 결합 특성이 있는 단백질로서, 그 중 삼부커스 니그라 응집소(Sambucus nigra agglutinin, 이하 SNA)는 시알산 결합 특이성을 지니고 있다, 이러한 특성에 기인하여 암의 치료 또는 면역 활성화 응용에 많은 시도가 이뤄지고 있다.In order to induce and promote phagocytosis of macrophages on cancer cells, the mechanism of macrophage avoidance should be inhibited. A typical example is a method of blocking the phagocytic inhibitory signal by inhibiting the binding of the corresponding protein and ligand through specific protein blocking using CD47 and CD24 antibodies. On the other hand, as a method using sugar chain specific binding rather than antigen-antibody binding, there is an approach using lectins. Abnormal glycosylation process following cancer progression and metastasis also affects the CD47 and CD24 glycoprotein markers. In particular, the CD24 marker, as a representative sialylated protein, increases the expression level and the degree of glycosylation according to the occurrence and severity of cancer. The lectin is a protein having specific sugar chains or sugar-binding properties, and among them, Sambucus nigra agglutinin (SNA) has a sialic acid binding specificity. Due to these properties, cancer treatment or immune activation Many attempts are being made in application.
본 발명의 일 목적은 대식억제신호를 차단하여 대식세포의 암세포에 대한 대식작용을 유도하고, 동시에 근적외선 영역의 파장을 갖는 광의 조사를 통해 종래 기술보다 넓은 영역에서 암세포의 세포 사멸을 효과적으로 유도할 수 있는 면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 제조방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to block macrophage inhibitory signals to induce phagocytosis of macrophages on cancer cells, and at the same time to effectively induce apoptosis of cancer cells in a wider area than in the prior art through irradiation with light having a wavelength in the near-infrared region. To provide a method for preparing lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법을 통해 제조되고 표면이 개질되어 흡광도와 발열기능이 향상된 특성을 갖는 면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticle for immunophotothermal treatment, which is manufactured through the above manufacturing method and has a modified surface to improve absorbance and exothermic function.
본 발명의 면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 제조방법은 (1) 산화철 나노입자의 금속 코팅막 형성, (2) 할로겐 화합물 반응을 통한 금속 층의 형상 개질 및 (3) 렉틴 단백질 수식을 포함한다. 구체적으로, 상기 제조방법은 산화철 나노입자 표면의 적어도 일부 또는 전부를 금속으로 덮도록 코팅하여 산화철 코어-금속 쉘 나노입자를 형성하는 제1 단계, 상기 산화철 코어-금속 쉘 나노입자를 할로겐 이온을 포함하는 화합물과 반응시켜 산화철 코어-표면이 개질된 금속 쉘 나노입자를 제조하는 제2 단계, 상기 표면이 개질된 금속의 표면에 교차 결합 고분자를 포함하는 단백질 수식부를 형성하는 제3 단계 및 상기 단백질 수식부에 특정 당쇄와 결합하는 렉틴 단백질을 결합하는 제4 단계를 포함하며, 상기 제2 단계를 수행하여 나노입자의 금속 표면을 개질하는 것을 특징으로 한다.The method for preparing lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy of the present invention comprises (1) forming a metal coating film of iron oxide nanoparticles, (2) modifying the shape of a metal layer through a halogen compound reaction, and (3) contains lectin protein modification. Specifically, the manufacturing method comprises a first step of forming iron oxide core-metal shell nanoparticles by coating at least a part or all of the surface of the iron oxide nanoparticles with a metal, wherein the iron oxide core-metal shell nanoparticles contain halogen ions a second step of producing iron oxide core-surface-modified metal shell nanoparticles by reacting with a compound of It comprises a fourth step of binding a lectin protein binding to a specific sugar chain to the moiety, characterized in that the metal surface of the nanoparticles is modified by performing the second step.
일 실시예에서, 상기 할로겐 이온을 포함하는 화합물은 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제의 포함으로 인해 형성되는 나노입자의 안정성 및 분산성에 영향을 줄 수 있다.In one embodiment, the compound containing the halogen ion may further include a surfactant. The inclusion of the surfactant may affect the stability and dispersibility of the nanoparticles formed.
일 실시예에서, 상기 제2 단계 동안, 상기 할로겐 이온이 상기 산화철 코어-금속 쉘 나노입자의 금속에 이방성 성장을 유도하여 상기 금속 쉘 표면에 돌기(spike)를 형성할 수 있다. 다시 말해, 제2 단계에서 상기 산화철 코어-금속 쉘 나노입자를 씨드입자(Seed particle)로 하여, 할로겐 이온의 반응을 통해 금속 쉘 표면에 이방성 성장을 유도하여 상기 금속 쉘의 표면을 개질시킬 수 있다. 이 때, 산화철 코어-금속 쉘 나노입자들은 할로겐 이온과의 반응에 의해 성장된 금속 표면을 통해 서로 응집화가 유도될 수 있고, 상기 응집화된 산화철 코어-표면이 개질된 금속 쉘 나노입자들 사이에는 비균질한 틈새인 구멍(hole)이 생성될 수 있다.In one embodiment, during the second step, the halogen ions may induce anisotropic growth in the metal of the iron oxide core-metal shell nanoparticles to form a spike on the surface of the metal shell. In other words, in the second step, by using the iron oxide core-metal shell nanoparticles as seed particles, anisotropic growth is induced on the surface of the metal shell through the reaction of halogen ions, thereby modifying the surface of the metal shell. . At this time, the iron oxide core-metal shell nanoparticles may be induced to agglomerate with each other through the surface of the grown metal by reaction with halogen ions, and the agglomerated iron oxide core-metal shell nanoparticles have a space between the surface-modified metal shell nanoparticles. Holes, which are non-homogeneous gaps, can be created.
일 실시예에서, 상기 할로겐 이온은 플루오린(F), 아이오딘(I), 클로린(Cl) 및 브로민(Br) 이온 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.In an embodiment, the halogen ion may be any one selected from fluorine (F), iodine (I), chlorine (Cl), and bromine (Br) ions.
일 실시예에서, 상기 교차 결합 고분자는 카르복실(carboxyl) 작용기를 가질 수 있다.In one embodiment, the cross-linking polymer may have a carboxyl functional group.
일 실시예에서, 상기 렉틴 단백질은 삼부커스 니그라 응집소(Sambucus nigra agglutinin), 및 다릅나무유래 렉틴(Maackia amurensis lectin)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.In one embodiment, the lectin protein may be any one selected from the group consisting of Sambucus nigra agglutinin, and Maackia amurensis lectin.
일 실시예에서, 상기 렉틴 단백질은 다릅나무유래 렉틴(Maackia amurensis lectin)으로 이루어진 군에서 선택된 시알산(sialic acid)과 결합 친화도가 있는 렉틴 단백질일 수 있다. 상기 렉틴 단백질은 흑색종 종양 세포와 높은 결합능을 가지므로 흑색종 종양 세포를 용이하게 사멸시킬 수 있다.In one embodiment, the lectin protein may be a lectin protein having binding affinity with sialic acid selected from the group consisting of Maackia amurensis lectin. Since the lectin protein has a high binding capacity with melanoma tumor cells, it can easily kill melanoma tumor cells.
본 발명의 다른 목적을 위한 면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자는 산화철 코어, 상기 산화철 코어의 표면의 적어도 일부 또는 전부를 덮도록 코팅되고, 표면에 돌기(spike)가 형성된 금속 쉘, 상기 금속 쉘 표면에 결합되며, 교차 결합 고분자를 포함하는 단백질 수식부 및 상기 단백질 수식부에 결합되며, 특정 당쇄와 결합할 수 있는 렉틴 단백질을 포함한다. 상기 금속 쉘이 표면에 돌기(spike)가 형성되어 비균질한 표면의 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.The lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy for another object of the present invention are coated to cover at least a part or all of the surface of the iron oxide core and the iron oxide core, and the surface has a spike (spike). ) formed on the metal shell, a protein-modified portion that is bonded to the surface of the metal shell and includes a cross-linked polymer, and a lectin protein that is bound to the protein-modified portion and can bind to a specific sugar chain. It is characterized in that the metal shell has a non-homogeneous surface shape with spikes formed on its surface.
일 실시예에서, 상기 표면에 돌기(spike)가 형성된 금속 쉘의 두께는 30 내지 50 nm일 수 있다.In one embodiment, the thickness of the metal shell having a protrusion (spike) formed on the surface may be 30 to 50 nm.
일 실시예에서, 상기 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 크기는 80 내지 150 nm일 수 있다.In one embodiment, the lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles may have a size of 80 to 150 nm.
일 실시예에서, 상기 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자는 800 내지 850 nm 파장의 근자외선(Near Ultraviolet Rays) 영역에서 흡광도를 가질 수 있다.In one embodiment, the lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles may have absorbance in a near ultraviolet (Near Ultraviolet Rays) region of a wavelength of 800 to 850 nm.
일 실시예에서, 상기 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자는 근자외선 영역의 파장을 갖는 광 조사에 의해 암세포 사멸을 유도하는 광열치료용 나노입자일 수 있다.In one embodiment, the lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles may be nanoparticles for photothermal therapy inducing cancer cell death by irradiation with light having a wavelength in the near-ultraviolet region.
본 발명에 따르면, 할로겐 이온을 통해 용이하게 나노입자의 표면을 개질함으로써, 발열능이 향상된 나노입자를 제공할 수 있다. 또한 상기 나노입자에 특정 당쇄 반응성 렉틴 단백질을 수식함으로써 종양특이적 결합능을 향상시켜, 대식활동 억제 메커니즘에 영향을 주는 단백질 사이의 반응 차단과 더불어 타깃 당쇄를 이용한 질병의 치료 또는 개선 용도로 유용하게 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 근자외선의 조사로 인해 국부적인 온도 상승으로 인한 종양세포의 사멸을 용이하게 유도할 수 있어 광열치료에 효과적인 장점이 있다. 더 나아가, 본 발명은 종양치료 효율 및 약물치료 효과 증진 용도로 사용될 수 있다.According to the present invention, by easily modifying the surface of the nanoparticles through halogen ions, it is possible to provide nanoparticles with improved exothermic ability. In addition, by modifying a specific sugar chain-reactive lectin protein in the nanoparticles, the tumor-specific binding ability is improved, thereby blocking the reaction between proteins affecting the phagocytic activity inhibition mechanism, as well as the treatment or improvement of diseases using target sugar chains. can In addition, the near-ultraviolet irradiation can easily induce the death of tumor cells due to a local temperature rise, which is an effective advantage for photothermal treatment. Furthermore, the present invention can be used for enhancing tumor treatment efficiency and drug treatment effect.
도 1은 본 발명의 면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 제조방법을 통해 제조된 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자와 이를 이용한 광열효과 종양 치료와 면역세포의 대식활동 유도를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실험예 1에 따른 나노입자의 합성 조건(할로겐 이온의 종류 및 농도)에 따른 물리적 특성 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실험예 2에 따른 나노입자의 형태에 따른 광열효과를 분석한 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실험예 3에 따른 나노입자의 종류 및 형태에 따라 각각 처리한 흑색종 세포(melanomal cell)의 광열 치료 효과를 비교 분석한 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실험예 4에 따른 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자를 이용하여 근자외선 조사에 따른 흑색종 종양세포 자살유도 효과를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실험예 5에 결과를 나타내는 도면으로, 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자를 이용하여 처리된 암세포의 사멸 분석을 나타낸 도면이다. 도 6은 나노입자로 처리된 암세포는 대식세포의 대식작용에 의해 사멸됨을 보여준다.
도 7은 본 발명의 실험예 6에 결과를 나타내는 도면으로, 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자를 이용한 광열치료 효과를 나타낸 도면이다. 도 7은 광 조사에 의한 나노입자의 국부적인 온도 상승으로 종양세포가 사멸됨을 보여준다.1 is a lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticle prepared through the method for preparing lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal treatment of the present invention and a photothermal effect tumor using the same It is a diagram showing the induction of phagocytic activity of immune cells and treatment.
2 is a view showing the results of physical property analysis according to the synthesis conditions (type and concentration of halogen ions) of nanoparticles according to Experimental Example 1 of the present invention.
3 is a view showing the results of analyzing the photothermal effect according to the shape of the nanoparticles according to Experimental Example 2 of the present invention.
4 is a view showing the results of comparative analysis of the photothermal treatment effect of melanoma cells (melanomal cells) respectively treated according to the type and shape of the nanoparticles according to Experimental Example 3 of the present invention.
5 is a view showing the effect of inducing melanoma tumor cell suicide by near-UV irradiation using lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles according to Experimental Example 4 of the present invention.
6 is a view showing the results of Experimental Example 5 of the present invention, and is a view showing apoptosis analysis of cancer cells treated using lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles. 6 shows that cancer cells treated with nanoparticles are killed by macrophage phagocytosis.
7 is a view showing the results of Experimental Example 6 of the present invention, a view showing the effect of photothermal treatment using lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles. 7 shows that tumor cells are killed by the local temperature increase of nanoparticles by light irradiation.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification is present, and includes one or more other features or steps. , it should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of an operation, a component, a part, or a combination thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
도 1은 본 발명의 면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 제조방법을 통해 제조된 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자와 이를 이용한 광열효과 종양 치료와 면역세포의 대식활동 유도를 보여주는 도면이다.1 is a lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles prepared through the method for preparing lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal treatment of the present invention, and photothermal effect tumors using the same It is a diagram showing the induction of phagocytic activity of immune cells and treatment.
도 1을 참조하면, 본 발명의 면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 제조방법은 먼저, 산화철 나노입자 표면의 적어도 일부 또는 전부를 금속으로 덮도록 코팅하여 산화철 코어-금속 쉘 나노입자를 형성하는 제1 단계를 수행하는 것을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , in the method for preparing lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy of the present invention, first, at least a part or all of the surface of the iron oxide nanoparticles is coated with a metal to cover the iron oxide. performing a first step of forming the core-metal shell nanoparticles.
상기 제1 단계는 다양한 방법을 통해 수행될 수 있다. 예를 들면, 산화철 나노입자의 금속 코팅은 산화철 나노입자의 표면에 금속과 결합하는 특정 리간드로(ligand)로 코팅하여 산화철 나노입자의 표면에 금속을 코팅하는 방법, 금속 이온의 환원을 통해 코팅하는 방법 등을 통해 수행될 수 있다. 그러나 본 발명에서는 금속을 코팅하는 방법에 대해서 한정하지는 않으며, 산화철 나노입자의 표면에 금속층을 형성할 수 있는 방법이라면 모두 가능하다.The first step may be performed through various methods. For example, the metal coating of iron oxide nanoparticles is a method of coating a metal on the surface of iron oxide nanoparticles by coating the surface of the iron oxide nanoparticles with a specific ligand that binds to a metal, a method of coating the surface of iron oxide nanoparticles through reduction of metal ions. It can be carried out through a method or the like. However, in the present invention, the method for coating the metal is not limited, and any method capable of forming a metal layer on the surface of the iron oxide nanoparticles is possible.
상기 산화철 나노입자는 초상자성 특성을 갖는 초상자성 나노입자(superparamagnetic iron oxide nanoparticle, 이하 SPION)로, 외부 자기장이 없을 때에는 나노입자간의 자기적 상호작용이 거의 없기 때문에 안정된 콜로이드 상태를 유지할 수 있으므로 바이오/의료 분야 응용에 매우 적합한 나노입자이다. 산화철 나노입자의 자성 특성은 입자의 크기에 따라 제어될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 사용되는 산화철 나노입자는 초상자성 특성을 가질 수 있는 정도의 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 산화철 나노입자의 크기는 약 10nm 이하일 수 있다. The iron oxide nanoparticles are superparamagnetic iron oxide nanoparticles (hereinafter referred to as SPIONs) having superparamagnetic properties, and since there is almost no magnetic interaction between nanoparticles in the absence of an external magnetic field, a stable colloidal state can be maintained. These are nanoparticles that are very suitable for medical applications. The magnetic properties of iron oxide nanoparticles can be controlled according to the size of the particles. Therefore, the iron oxide nanoparticles used in the present invention may have a size sufficient to have superparamagnetic properties. For example, the size of the iron oxide nanoparticles may be about 10 nm or less.
상기 금속은 특정 파장의 빛(또는 전자기파)을 받아서 열을 발생시킬 수 있는 단일 금속 또는 합금일 수 있다. 예를 들면, 금속은 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu) 등 일 수 있고, 또는 이들의 합금일 수 있다. 바람직하게는 금속은 금(Au)일 수 있다.The metal may be a single metal or alloy capable of generating heat by receiving light (or electromagnetic waves) of a specific wavelength. For example, the metal may be gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), copper (Cu), or the like, or an alloy thereof. Preferably, the metal may be gold (Au).
일 실시예에서, 산화철 나노입자의 표면에 금(Au)을 코팅 방법은 금(Au) 이온의 환원을 통해 코팅될 수 있다.In one embodiment, the method of coating gold (Au) on the surface of the iron oxide nanoparticles may be coated through reduction of gold (Au) ions.
상기 산화철 나노입자의 표면에 코팅되는 금속 쉘은 약 10 내지 50 nm의 두께로 코팅될 수 있다. 바람직하게는, 약 30 내지 50 nm의 두께로 코팅될 수 있다. 코팅되는 금속 쉘은 산화철 나노입자의 표면의 적어도 일부 또는 전부를 덮도록 코팅될 수 있다. 금속 쉘이 산화철 나노입자 표면의 적어도 일부를 덮도록 코팅되는 경우, 산화철 코어-금속 쉘 나노입자는 산화철 나노입자의 표면이 외부로 노출된 산화철 나노입자 영역과 금속으로 덮여있는 금속 영역으로 구분될 수 있다. 본 발명에서는 산화철 나노입자 영역과 금속 영역의 표면적비는 한정하지 않으며, 사용자가 사용하고자 하는 용도 및 의도에 따라 표면적의 비는 달라질 수 있다. 바람직하게는 상기 금속 영역이 산화철 나노입자 영역보다 더 큰 표면적을 가질 수 있다.The metal shell coated on the surface of the iron oxide nanoparticles may be coated to a thickness of about 10 to 50 nm. Preferably, it may be coated to a thickness of about 30 to 50 nm. The coated metal shell may be coated to cover at least a portion or all of the surface of the iron oxide nanoparticles. When the metal shell is coated to cover at least a portion of the surface of the iron oxide nanoparticles, the iron oxide core-metal shell nanoparticles can be divided into an iron oxide nanoparticle region where the surface of the iron oxide nanoparticles is exposed to the outside and a metal region covered with a metal. there is. In the present invention, the surface area ratio of the iron oxide nanoparticle region and the metal region is not limited, and the surface area ratio may vary depending on the intended use and intention of the user. Preferably, the metal region may have a larger surface area than the iron oxide nanoparticle region.
상기 제1 단계를 통해 제조된 산화철 코어-다공성 금속 쉘 나노입자는 형태를 한정하지는 않으나, 바람직하게는 구형(Sphere)일 수 있다. The iron oxide core-porous metal shell nanoparticles prepared through the first step are not limited in shape, but may preferably have a spherical shape.
이어서, 본 발명의 제조방법은 상기 산화철 코어-금속 쉘 나노입자의 형상을 변환시키기 위해, 상기 산화철 코어-금속 쉘 나노입자를 할로겐 이온을 포함하는 화합물과 반응시켜 산화철 코어-표면이 개질된 금속 쉘 나노입자를 제조하는 제2 단계를 수행하는 것을 포함할 수 있다.Then, in the manufacturing method of the present invention, in order to change the shape of the iron oxide core-metal shell nanoparticles, the iron oxide core-metal shell nanoparticles are reacted with a compound containing a halogen ion, and the iron oxide core-surface-modified metal shell It may include performing a second step of preparing nanoparticles.
예를 들어, 상기 제2 단계는 할로겐 이온이 포함되어 있는 금속성장용액 (growth medium)에 금속의 이방성 성장과 환원을 보조해주는 질산은, 소듐보로하이드라이드(Sodium borohydride), 염화금산 및 산화철-금 코어쉘 나노입자를 넣고 실온에서 반응시켜 수행 될 수 있다. For example, in the second step, silver nitrate, sodium borohydride, chlorauric acid, and iron oxide-gold that assists in anisotropic growth and reduction of metal in a metal growth medium containing halogen ions. It can be carried out by adding core-shell nanoparticles and reacting at room temperature.
상기 할로겐 이온이 포함되어 있는 금속성장용액은 할로겐 이온이 포함되지 않은 계면활성제에 할로겐 이온을 첨가하여 제조된 것일 수 있다. 계면활성제는 나노입자의 분산과 안정화를 위해 포함하는 것으로, 예를 들어, 트리톤 X-100(Triton X-100), 도데실 황산 나트륨(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS) 등이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명에서는 이에 한정하는 것은 아니다. The metal growth solution containing halogen ions may be prepared by adding halogen ions to a surfactant that does not contain halogen ions. The surfactant is included for dispersion and stabilization of nanoparticles, for example, Triton X-100 (Triton X-100), sodium dodecyl sulfate (Sodium Dodecyl Sulfate, SDS), etc. may be used. However, the present invention is not limited thereto.
일 실시예에서, 상기 할로겐 이온이 포함되어 있는 금속성장용액은 상기 금속성장용액에 할로겐 화합물을 약 0.01 mM 내지 100 mM을 용해하여 제조할 수 있다. In one embodiment, the metal growth solution containing the halogen ion may be prepared by dissolving about 0.01 mM to 100 mM of a halogen compound in the metal growth solution.
이와 같이, 상기 금속 쉘의 형상 조정은 할로겐 이온(halide ion)의 종류, 농도 조절 및 금속 결정 성장 용액(growth solution)에 존재하는 계면활성제의 성질을 조절하여 수행될 수 있다.In this way, the shape adjustment of the metal shell may be performed by adjusting the type and concentration of halide ions and the properties of the surfactant present in the metal crystal growth solution.
상기 할로겐 이온은 결정화에 있어서 금속의 이방성 성장 (anisotropic growth)을 유도하는 역할을 하는 물질로, 첨가되는 할로겐 이온 농도에 따라 금속의 이방성 성장을 제어할 수 있다. 할로겐 이온은 플루오린(F), 아이오딘(I), 클로린(Cl) 및 브로민(Br) 이온 등 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 할로겐 이온을 포함하는 화합물은 불화 칼륨(KF), 아이오딘화 칼륨(KI), 염화 칼륨(KCl), 브롬화칼륨(KBr) 등 과 같은 칼륨화합물일 수 있다. 본 발명에서 할로겐 이온은 전체 화합물 대비 약 0.58 %wt 내지 0.000058 %wt 첨가될 수 있다. The halogen ion is a material that induces anisotropic growth of a metal in crystallization, and may control the anisotropic growth of the metal according to the added halogen ion concentration. The halogen ion may be any one selected from fluorine (F), iodine (I), chlorine (Cl) and bromine (Br) ions. For example, the compound containing the halogen ion may be a potassium compound such as potassium fluoride (KF), potassium iodide (KI), potassium chloride (KCl), or potassium bromide (KBr). In the present invention, the halogen ion may be added in an amount of about 0.58%wt to 0.000058%wt based on the total compound.
일 실시예에서, 상기 할로겐 이온을 포함하는 화합물은 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 합성되는 산화철 코어-다공성 금속 쉘 나노입자의 분산도와 안정성에 영향을 미치는 물질로, 전하특성에 따른 양이온, 음이온 또는 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있다. 이러한 상기 계면활성제는 할로겐 분자가 포함되지 않는 물질일 수 있다.In one embodiment, the compound containing the halogen ion may further include a surfactant. The surfactant is a material that affects the dispersion and stability of the synthesized iron oxide core-porous metal shell nanoparticles, and a cationic, anionic, or nonionic surfactant may be used according to charge characteristics. The surfactant may be a material that does not contain halogen molecules.
상기 제2 단계를 통해 제조된 산화철 코어-표면이 개질된 금속 쉘 나노입자는 할로겐 이온이 금속의 이방성 성장을 유도하여, 상기 금속 쉘이 성장한 돌기를 가질 수 있다. 또는, 산화철 코어-표면이 개질된 금속 쉘 나노입자는 다공성 구조를 가질 수 있다. 이는, 산화철 코어-금속 쉘 나노입자들이 군집화된 경우, 할로겐 이온을 통해 성장한 금속 쉘 돌기들로 인해 나노입자들끼리 응집화가 유도되어, 상기 응집화된 나노입자들 사이에 형성된 비균질한 틈새를 의미한다. 정리하면, 상기 제2 단계에서 금속 쉘과 반응하는 할로겐 이온의 도입과 통제에 따라 돌기를 갖는 나노입자 또는 다공성형 입자를 합성할 수 있는 것으로 해석할 수 있다.The iron oxide core-surface-modified metal shell nanoparticles prepared through the second step may have protrusions on which the metal shell grows by inducing anisotropic growth of the metal by halogen ions. Alternatively, the iron oxide core-surface-modified metal shell nanoparticles may have a porous structure. This means that when the iron oxide core-metal shell nanoparticles are clustered, aggregation of the nanoparticles is induced due to the metal shell protrusions grown through halogen ions, and thus a non-homogeneous gap formed between the agglomerated nanoparticles. . In summary, it can be interpreted that nanoparticles having projections or porous particles can be synthesized according to the introduction and control of halogen ions that react with the metal shell in the second step.
그런 다음, 본 발명의 제조방법은 상기 제2 단계를 수행하여 형성된 산화철 코어-다공성 금속 쉘 나노입자의 표면에 교차 결합 고분자를 포함하는 단백질 수식부를 형성하기 위한 제3 단계를 수행하는 것을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 단백질 수식부는 상기 표면이 개질된 금속 쉘의 표면에 형성될 수 있다.Then, the manufacturing method of the present invention may include performing the third step for forming a protein modification portion containing a cross-linked polymer on the surface of the iron oxide core-porous metal shell nanoparticles formed by performing the second step. there is. In this case, the protein-modified portion may be formed on the surface of the surface-modified metal shell.
상기 단백질 수식부는 특정 당쇄와 결합하는 렉틴 단백질을 산화철 코어-표면이 개질된 금속 쉘 나노입자에 부착하기 위해 형성하는 것으로, 상기 렉틴 단백질과 코어-쉘 나노입자의 결합률을 높이기 위해 엔-하이드록시숙신이미드에스터 (N-Hydroxysuccinimide ester)를 유도 할 수 있는 카르복실(carboxyl) 작용기를 가질 수 있다.The protein modification part is formed to attach a lectin protein binding to a specific sugar chain to the iron oxide core-surface-modified metal shell nanoparticles, and to increase the binding rate between the lectin protein and the core-shell nanoparticles, n-hydroxysuccinic It may have a carboxyl functional group capable of inducing N-Hydroxysuccinimide ester.
일 실시예에서, 상기 단백질 수식부는 카르복실 작용기를 포함하는 폴리에틸렌글리콜(PEG)로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에틸렌글리콜은 O-(3-카르복시프로필)-O-[2-(3-머캅토프로피오닐아미노)에틸]-폴리에틸렌글리콜(O-(3-Carboxypropyl)-O-[2-(3-mercaptopropionylamino)ethyl]-polyethylene glycol)일 수 있다. 그러나 본 발명에서는 이와 같은 시약에 국한되지 아니하며 다른 조성물로 구성될 수 있다.In one embodiment, the protein-modified portion may be formed of polyethylene glycol (PEG) containing a carboxyl functional group. Specifically, the polyethylene glycol is O-(3-carboxypropyl)-O-[2-(3-mercaptopropionylamino)ethyl]-polyethylene glycol (O-(3-Carboxypropyl)-O-[2-( 3-mercaptopropionylamino)ethyl]-polyethylene glycol). However, the present invention is not limited to such reagents and may be composed of other compositions.
마지막으로, 본 발명의 제조방법은 상기 단백질 수식부가 형성된 산화철 코어-표면이 개질된 금속 쉘 나노입자에 특정 당쇄와 결합하는 렉틴 단백질을 결합하는 제4 단계를 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 렉틴 단백질은 상기 단백질 수식부의 카르복실 작용기와 결합될 수 있고, 상기 결합은 EDC/NHS 가교(EDC/NHS cross linking) 반응을 통해 수행될 수 있다.Finally, the manufacturing method of the present invention may include performing a fourth step of binding the lectin protein binding to a specific sugar chain to the iron oxide core-surface-modified metal shell nanoparticles on which the protein modification part is formed. The lectin protein may be bound to a carboxyl functional group of the protein modification part, and the binding may be performed through an EDC/NHS cross linking reaction.
상기 렉틴 단백질은 특정 당쇄와 결합하는 렉틴 단백질로, 삼부커스 니그라 응집소(Sambucus nigra agglutinin), 및 다릅나무유래 렉틴(Maackia amurensis lectin)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 일례로, 상기 렉틴 단백질은 다릅나무유래 렉틴(Maackia amurensis lectin)으로 이루어진 군에서 선택된 시알산(sialic acid)에 특이적인 결합 친화도가 있는 렉틴일 수 있다. 바람직하게는 상기 렉틴은 α2-3 시알산 또는 α2-6 시알산 특이적 렉틴일 수 있다.The lectin protein is a lectin protein that binds to a specific sugar chain, and may be any one selected from the group consisting of Sambucus nigra agglutinin, and Maackia amurensis lectin. For example, the lectin protein may be a lectin having a specific binding affinity for sialic acid selected from the group consisting of Maackia amurensis lectin. Preferably, the lectin may be α2-3 sialic acid or α2-6 sialic acid specific lectin.
상기 특정 당쇄는 일반적으로 암 또는 질병의 진행과 전이에 따라 형성되는 비정상적이고 과발현 되는 당쇄를 의미하는 것이다. 따라서, 본 발명의 렉틴이 수식된 산화철 코어-다공성 금속 쉘 나노입자는 상기 특정 당쇄와 용이하게 결합할 수 있다.The specific sugar chain generally refers to an abnormal and overexpressed sugar chain that is formed according to the progression and metastasis of cancer or disease. Accordingly, the lectin-modified iron oxide core-porous metal shell nanoparticles of the present invention can easily bind to the specific sugar chain.
본 발명의 제조방법을 통해 제조된 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자는 비균질한 표면을 갖는 금속 쉘에 의해 근자외선(Near Ultraviolet Rays) 영역의 흡광도와 향상된 발열기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 렉틴이 수식된 산화철 코어-다공성 금속 쉘 나노입자는 약 800 내지 850 nm 파장의 근자외선(Near Ultraviolet Rays, NIR) 영역에서 흡광도를 가질 수 있다. 따라서 한정적인 영역의 광을 조사하는 레이저(laser)보다 광범위한 영역에 광을 조사할 수 있는 NIR 다이오드(NIR diode light)를 사용할 수 있어, 종래 기술 대비 넓은 영역의 광열 치료가 가능한 장점이 있다.The lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles prepared through the manufacturing method of the present invention may have an absorbance in the near ultraviolet ray region and an improved exothermic function due to the metal shell having a non-homogeneous surface. . For example, the lectin-modified iron oxide core-porous metal shell nanoparticles may have absorbance in the Near Ultraviolet Rays (NIR) region of about 800 to 850 nm wavelength. Therefore, it is possible to use an NIR diode light that can irradiate light in a wider area than a laser that irradiates light in a limited area, so there is an advantage that photothermal treatment of a wide area is possible compared to the prior art.
상기 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 크기는 약 80 내지 150 nm의 크기를 가지며, 이는 상기 나노입자에서 렉틴 단백질과 단백질 수식부를 제외한 나노입자의 크기를 의미할 수 있다.The size of the lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles has a size of about 80 to 150 nm, which may mean the size of the nanoparticles except for the lectin protein and the protein modification part in the nanoparticles.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자를 이용한 종양 치료 방법은 종양세포의 특정 당단백질 마커의 특정 당쇄와 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 결합의 결합을 유도하고, 동시에 또는 시간상 차이를 두고 특정 당쇄가 결합된 산화철 코어-다공성 금속 쉘 나노입자에 근자외선 광원을 조사(irradiation)하는 것을 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the method for treating tumors using lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles of the present invention is based on iron oxide core-metal shell-modified specific sugar chains and lectins of specific glycoprotein markers of tumor cells. Inducing the binding of the porous nanoparticles, and irradiating a near-ultraviolet light source to the iron oxide core-porous metal shell nanoparticles to which specific sugar chains are bound at the same time or with a time difference.
상기 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자와 종양세포의 특정 당단백질인 마커의 특정 당쇄와 반응하여 결합하게 되면, 종양세포는 대식세포 발현 특이 단백질과 결합이 억제될 수 있다. 예를 들어, 종양세포의 당단백질 마커 중 하나인 CD24에 CD24와 특이적 결합을 하는 렉틴이 수식된 산화철 코어-다공성 금속 쉘 나노입자가 결합되는 경우, CD24는 대식세포 발현 특이 단백질인 시글렉-10(siglec-10)과의 결합이 억제될 수 있다. 이러한 특정 당쇄와 렉틴의 결합은 대식세포 발현 특이 단백질과의 결합을 억제하므로 종양세포에 대한 대식세포의 식세포 작용을 유도할 수 있다. 따라서, 특정 당쇄와의 나노입자의 결합을 통해 채내 면역 반응에 의한 항종양 능력을 용이하게 향상시킬 수 있다. When the lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles react with and bind to specific sugar chains of markers, which are specific glycoproteins of tumor cells, the tumor cells may be inhibited from binding to macrophage-expressing specific proteins. For example, when lectin-modified iron oxide core-porous metal shell nanoparticles that specifically bind to CD24 are bound to CD24, one of the glycoprotein markers of tumor cells, CD24 is a macrophage-expressing specific protein Siglec- Binding to 10 (siglec-10) can be inhibited. Binding of these specific sugar chains to lectin inhibits the binding to macrophage expression-specific proteins, and thus can induce phagocytic action of macrophages on tumor cells. Therefore, it is possible to easily improve the anti-tumor ability by the in vivo immune response through the binding of nanoparticles with specific sugar chains.
더욱이, 상기 항종양 작용 및 면역세포 대식작용을 한 층 더 향상시키기 위해 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 광열특성을 이용하여 근자외선 파장 영역의 광을 조사하여 종양세포의 세포자살(apoptosis)을 유도시킬 수 있다.Moreover, in order to further improve the anti-tumor action and immune cell phagocytosis, the photothermal properties of lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles are irradiated with light in the near-ultraviolet wavelength region to form the cells of tumor cells. May induce apoptosis.
상기 특정 당쇄와 결합한 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자에 광을 조사하는 경우, 상기 나노입자의 국부적인 온도 상승을 유도할 수 있고, 이는 종양세포의 아폽토시스(apoptosis)를 촉진한다. 상기 종양세포의 아폽토시스 반응은 대식세포를 유인하며, 유인된 대식세포는 렉틴에 의해 차단된 종앙 마커 단백질의 당쇄로 인해 기존의 식세포 반응보다 향상된 대식작용을 보여준다. When light is irradiated to the iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles bound to the specific sugar chain, a local temperature rise of the nanoparticles can be induced, which promotes apoptosis of tumor cells. The apoptotic response of the tumor cells attracts macrophages, and the induced macrophages show improved macrophage than the conventional phagocytic response due to the sugar chain of tumor marker protein blocked by lectin.
이로써 본 발명의 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자를 이용하는 경우, 종양세포에 부착된 산화철 코어-다공성 금속 쉘 나노입자와 근자외선 처리에 의해 효과적인 항종양 치료가 가능할 수 있다.Accordingly, when the lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles of the present invention are used, effective anti-tumor treatment may be possible by treating the iron oxide core-porous metal shell nanoparticles attached to tumor cells with near-ultraviolet rays.
본 발명의 나노입자를 이용한 항종양 치료 방법은 추가적으로 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자와 특정 당쇄와의 결합 및 광 조사 처리된 종양세포에 대한 형광분석 및 유세포분석(flowcytometry)을 수행할 수 있다. 이는 항종양 효과를 분석하기 위한 단계로, 예를 들어, 현광현미경 이미지 분석을 통해 종양 세포의 사멸과 생존을 확인하고, 종양세포와 대식세포의 특이 마커를 이용한 각각의 형광 표지 후 콘포컬 현미경 분석(confocal microscopy)과 유세포분석을 통해 대식세포의 종양세포 대식효율정도를 판별 및 검증할 수 있다.The antitumor treatment method using the nanoparticles of the present invention can additionally perform fluorescence analysis and flow cytometry on the iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles and the specific sugar chains and light irradiation-treated tumor cells. . This is a step for analyzing the antitumor effect, for example, confirming the death and survival of tumor cells through fluorescence microscopy image analysis, and confocal microscopic analysis after each fluorescence label using specific markers for tumor cells and macrophages. Through confocal microscopy and flow cytometry, it is possible to discriminate and verify the degree of tumor cell macrophage efficiency of macrophages.
실시예 1: 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자Example 1: Lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles
2가 또는 3가의 철 염화물을 이용해 합성된 10nm 이하의 산화철 나노입자로 형성된 코어의 표면을 이방성 금속인 금(Au) 이온의 환원을 위해 염화금산 화학물을 이용하여 10nm 내지 20nm로 코팅시킨 산화철 코어-금속 쉘 나노입자를 준비하였다. 이어서, 상기 산화철 코어-금속 쉘 나노입자의 광학적 특성을 향상시키기 위해 금 코팅막의 형상 개질을 수행하였고, 할로겐 이온을 포함하는 화합물 및 계면활성제를 혼합한 혼합 용액을 이용하였다. 구체적으로 상기 혼합 용액에 산화철 코어-금속 쉘 나노입자를 약 60 분 동안 침지시켜 상기 나노입자의 응집 및 결속을 유도하여 금속 쉘이 다공성 구조를 갖도록 반응시켰고, 산화철 코어-다공성 금속 쉘 나노입자를 수득하였다. 수득된 산화철 코어-다공성 금속 쉘 나노입자에 렉틴을 수식하기 위해, O-(3-카르복시프로필)-O-[2-(3-머캅토프로피오닐아미노)에틸]-폴리에틸렌글리콜(O-(3-Carboxypropyl)-O-[2-(3-mercaptopropionylamino)ethyl]-polyethylene glycol)을 처리하여 카르복실 작용기를 다공성 금속 쉘 표면에 형성하였고, 상기 카르복실 작용기와 EDC/NHS 가교 (EDC/NHS cross linking) 반응을 통해 삼부커스 니그라 응집소(Sambucus nigra agglutinin) 렉틴을 결합시켜 최종적으로 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자(SNA/SPION-Au)를 얻었다.An iron oxide core coated with a 10 nm to 20 nm surface of the core formed of iron oxide nanoparticles of 10 nm or less synthesized using divalent or trivalent iron chloride using a chloroauric acid chemical to reduce gold (Au) ions, which are anisotropic metals. -Metal shell nanoparticles were prepared. Then, in order to improve the optical properties of the iron oxide core-metal shell nanoparticles, shape modification of the gold coating layer was performed, and a mixed solution in which a compound containing halogen ions and a surfactant were mixed was used. Specifically, the iron oxide core-metal shell nanoparticles were immersed in the mixed solution for about 60 minutes to induce aggregation and cohesion of the nanoparticles so that the metal shell had a porous structure, and iron oxide core-porous metal shell nanoparticles were obtained. did In order to modify the lectin to the obtained iron oxide core-porous metal shell nanoparticles, O-(3-carboxypropyl)-O-[2-(3-mercaptopropionylamino)ethyl]-polyethylene glycol (O-(3 -Carboxypropyl)-O-[2-(3-mercaptopropionylamino)ethyl]-polyethylene glycol) was treated to form a carboxyl functional group on the surface of the porous metal shell, and EDC/NHS cross linking with the carboxyl functional group (EDC/NHS cross linking) ), by binding the Sambucus nigra agglutinin lectin, finally obtained lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles (SNA/SPION-Au).
실험예 1: 나노입자 합성 조건에 따른 물리적 특성 분석Experimental Example 1: Analysis of physical properties according to nanoparticle synthesis conditions
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자에 있어서, 형상 개질에 사용된 할로겐 이온(플루오린(F), 아이오딘(I), 클로린(Cl), 브로민(Br))의 종류 및 농도에 따라 각각 제조된 나노입자들의 형태를 분석하였고, 그 결과를 도 2에 나타냈다.In the lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles prepared according to an embodiment of the present invention, halogen ions (fluorine (F), iodine (I), chlorine (Cl) used for shape modification) , was analyzed according to the type and concentration of bromine (Br)) in the form of each prepared nanoparticles, and the results are shown in FIG. 2 .
도 2를 참조하면, 도 2(a)는 산화철 나노입자에 금속 코팅을 확인하기 위한 도면으로, Au@SPION 용액의 색 변화를 통해 산화철 나노입자의 표면에 금 쉘이 잘 형성되었음을 확인할 수 있다. 이러한 색상 변화는 이는 금의 광학적 특성에 기인 한 것으로 간주 할 수 있다. 더불어 왼쪽 이미지를 통해, 산화철 나노입자 표면 상에 금 쉘을 형성하더라도 산화철 나노입자가 지닌 상자성 효과는 유지되는 것을 영구자석을 이용하여 확인 할 수 있다. Referring to FIG. 2, FIG. 2(a) is a view for confirming the metal coating on the iron oxide nanoparticles, and it can be confirmed that the gold shell is well formed on the surface of the iron oxide nanoparticles through the color change of the Au@SPION solution. This color change can be attributed to the optical properties of gold. In addition, from the image on the left, it can be confirmed using a permanent magnet that the paramagnetic effect of the iron oxide nanoparticles is maintained even when a gold shell is formed on the surface of the iron oxide nanoparticles.
도 2의 b 내지 d는 형상 변환된 산화철 코어-금 쉘 나노입자의 광학적 및 형상학적 평가를 흡광도 분석(도 2b,c)과 전자현미경(도 2d) 분석 결과를 나타내는 도면으로, 도 2의 d를 참조하면, 할로겐 이온으로 플루오린(Fluorine)을 약 0.01 mM 적용한 합성 공정을 통해 제조된 산화철 코어-표면이 개질된 금속 쉘 나노입자가 다른 할로겐 이온을 통한 공정에서보다 잘 제조되었음을 확인할 수 있다.2 b to d are views showing the results of optical and morphological evaluation of shape-converted iron oxide core-gold shell nanoparticles by absorbance analysis (FIG. 2b,c) and electron microscope (FIG. 2d) analysis, d of FIG. Referring to , it can be confirmed that the iron oxide core-surface-modified metal shell nanoparticles prepared through the synthesis process in which about 0.01 mM of fluorine was applied as a halogen ion were better prepared than in the process using other halogen ions.
실험예 2: 나노입자의 형태에 따른 광열효과 분석Experimental Example 2: Analysis of photothermal effect according to the shape of nanoparticles
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 형태에 따른 광열효과를 분석하기 위해, 자외선 분광도계 (UV-Spectrophotometer)를 통해 흡광파장영역을 계측하고, 이 파장영역에 맞는 레이저 장비를 이용하여(800nm 내지 850nm 단일 파장을 조사할 수 있는 광원), 특정 파장의 광원을 조사하여 입자의 열에너지 방출을 유도하였다. 그 결과를 도 3에 나타냈다.In order to analyze the photothermal effect according to the shape of the lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles prepared according to an embodiment of the present invention, the absorption wavelength region is measured through an ultraviolet spectrophotometer (UV-Spectrophotometer) and , using a laser device suitable for this wavelength range (a light source capable of irradiating a single wavelength of 800 nm to 850 nm), and irradiating a light source of a specific wavelength to induce the release of thermal energy of the particles. The results are shown in FIG. 3 .
도 3을 참조하면,（a) 구 형상의 나노입자(spherical core shell) 보다 표면0SPION@Au-2)이 더 높은 온도 상승을 유도하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 3의 (b)는 도 3(a)의 결과 도출에 사용 된 입자의 이미지로, 1 산화철 나노 입자, 2 산화철 코어-금 쉘, 코어쉘 나노 입자, 3 할로겐 이온 도입 형상변화 입자: 돌기형 및 4 할로겐 이온 도입 형상변화 입자: 다공성형(산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자)를 확인할 수 있다. 한편, (c)를 통해서 앞서 살펴본 (a)의 결과와 마찬가지로 구 형상의 나노입자(sphere NP) 보다 표면이 비균질하거나 다공성의 형상을 갖는 나노입자들(Spiked NP, Hollow NP)이 더 높은 온도 상승을 유도하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, (a) it can be seen that the surface 0SPION@Au-2) induces a higher temperature rise than the spherical core shell. In addition, (b) of FIG. 3 is an image of the particles used to derive the results of FIG. 3(a). Iron oxide monoparticles, iron dioxide core-gold shells, core shell nanoparticles, and 3 halogen iontophoresis shape change particles: Protrusion type and tetrahalogen iontophoresis shape change particle: porous type (iron oxide core-metal shell based porous nanoparticles) can be confirmed. On the other hand, as in the result of (a) reviewed above through (c), the nanoparticles (Spiked NP, Hollow NP) with a non-homogeneous surface or porous shape than the spherical nanoparticles (sphere NP) had a higher temperature rise. It can be seen that induce
실험예 3: 나노입자의 종류 및 형태에 따른 흑색종 세포(melanoma cell)의 광열 치료 효과 분석Experimental Example 3: Analysis of photothermal treatment effect of melanoma cells according to the type and shape of nanoparticles
본 발명의 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 종류 및 형태에 따른 흑색종 세포의 광열 치료 효과를 분석하기 위해, 흑색종양의 특정 당쇄와 렉틴을 결합시킨 후, 광을 조사한 후 각각의 세포 농도를 측정하여 그 결과를 도 4에 나타냈다.In order to analyze the photothermal treatment effect of melanoma cells according to the type and shape of the iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles of the present invention, after binding a specific sugar chain and lectin of a melanoma, and irradiating light, each cell concentration was measured and the results are shown in FIG. 4 .
도 4를 참조하면, 앞서 살펴본 도 3에 사용된 입자 3종이 도입된 흑색종 세포에 대한 광열치료 효과를 확인 할 수 있다. 흑색종 세포는 B16F1, B16F10 두 가지 세포종이 사용되었고, 실험그룹은 (1) 각 세포에 입자가 도입되지 않은 그룹, (2) 코어쉘 입자가 도입된 그룹, (3) 형상 변환된 입자(돌기형)가 도입된 그룹, (4) 형상 변환된 입자(다공성형)가 도입된 그룹으로, 총4개의 실험군에 대해 비교평가를 수행하였다. 레이저의 도입 없이(without PTT) 각각 입자만 처리 되었을 때는 종양세포 사멸 효과가 적었음을 보이며, 입자처리와 레이저 처리(with PTT) 동시에 진행하였을 때는 종양사멸 효과가 눈에 띄게 증가한 것을 확인 할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the effect of photothermal treatment on melanoma cells into which the three types of particles used in FIG. 3 were introduced can be confirmed. Two types of melanoma cells were used for melanoma cells, B16F1 and B16F10, and the experimental group consisted of (1) a group in which no particles were introduced into each cell, (2) a group in which core-shell particles were introduced, and (3) shape-transformed particles (protrusions). Comparative evaluation was performed on a total of four experimental groups, in the group in which the type) was introduced and (4) in the group in which the shape-converted particles (porous molding) were introduced. When only particles were treated without laser (without PTT), the tumor cell killing effect was small, and when particle treatment and laser treatment (with PTT) were simultaneously processed, the tumor killing effect was remarkably increased. .
실험예 4: 근자외선 조사에 따른 세포자살유도 효과 분석Experimental Example 4: Analysis of apoptosis-inducing effect according to near-ultraviolet irradiation
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 세포자살유도 효과를 분석하였고, 그 결과를 도 5에 나타냈다.The apoptosis-inducing effect of iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles prepared according to an embodiment of the present invention was analyzed, and the results are shown in FIG. 5 .
도 5를 참조하면, 유세포분석(flowcytometry)을 통해 SNA 렉틴과 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자 (hSPION-Au)가 각각 흑색종 세포에 대해 어떠한 세포사멸 효과를 유도하는지 확인하였다. SNA 만을 처리하였을 때(SNA treated) 유세포 분석 결과는 흑색종 세포가 세포자살(apoptosis)이 유도 되는 것으로 나타났으며, 특히 초기세포자살(early-apoptosis, 이하 early apop)률을 크기 향상 시키는 것으로 나타났다. 마찬가지로, 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자 (hSPION-Au)만을 처리하였을 때, 초기세포자살을 유도하였으며, PTT를 처리하지 않은 그룹(PTT W/O) 보다 PPT를 10분 적용한 그룹에서 초기세포자살률을 좀 더 상승 시키는 것으로 나타남을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5 , it was confirmed which apoptosis effect was induced by SNA lectin and iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles (hSPION-Au) on melanoma cells, respectively, through flow cytometry. When only SNA was treated (SNA treated), flow cytometry analysis showed that melanoma cells induced apoptosis, and in particular, it was shown to improve the rate of early-apoptosis (hereinafter referred to as early apop). . Similarly, when only iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles (hSPION-Au) were treated, early apoptosis was induced, and early cells in the group to which PPT was applied for 10 minutes compared to the group not treated with PTT (PTT W/O) It can be seen that the suicide rate is slightly increased.
실험예 5: 본 발명의 나노입자와 결합된 암세포의 대식작용에 의한 사멸 분석Experimental Example 5: Analysis of death by phagocytosis of cancer cells combined with nanoparticles of the present invention
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자를 암세포의 특정 당쇄와 결합시킨 후, 대식세포에 대한 암세포의 사멸을 분석하기 위해 형광염료, 형광장치를 이용하여 이를 분석하였고, 그 결과를 도 6에 나타냈다. After binding the iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles prepared according to an embodiment of the present invention with specific sugar chains of cancer cells, they are analyzed using a fluorescent dye and a fluorescent device to analyze the apoptosis of cancer cells to macrophages. and the results are shown in FIG. 6 .
도 6을 참조하면, 두 가지 대식세포(M0 대식세포, M1 대식세포)에서 두 가지 종양세포(B16F1, B16F10) 에 대한 대식활동(phagocytosis)을 평가하였다. 상기 대식세포는 THP-1 단핵구(monocyte)로부터 유래되었다. 대식세포와 종양세포를 2시간 공배양 한 후, 세척 과정을 통해 대식 되지 못한 종양세포를 제거하고 형광분석을 진행하였다. 대식세포는 초록색 형광을 띄며, 종양세포는 붉을 현광을 띈다. 대식세포로부터 흡수된 종양세포는 대식세포와 종양세포가 포개져 있으므로 두 가지 형광체가 중첩된다. 나노 입자에 SNA 가 결합되지 않은 그룹(SNA-)와 SNA가 결합된 나노 입자를 도입한 그룹(SNA+)에 대해 각각 평가하였으며, 각 나노 입자는 대식세포와 공배양 전에 종양세포에 처리되었다. Referring to FIG. 6 , phagocytosis was evaluated for two tumor cells (B16F1, B16F10) in two macrophages (M0 macrophages, M1 macrophages). The macrophages were derived from THP-1 monocytes. After co-culture of macrophages and tumor cells for 2 hours, non-macrophage tumor cells were removed through a washing process and fluorescence analysis was performed. Macrophages fluoresce green, and tumor cells fluoresce red. Since the tumor cells absorbed from the macrophages overlap the macrophages and the tumor cells, the two fluorophores overlap. The group in which SNA was not bound to the nanoparticles (SNA-) and the group in which SNA-conjugated nanoparticles were introduced (SNA+) were respectively evaluated, and each nanoparticles were treated with tumor cells before co-culture with macrophages.
SNA가 결합된 나노입자를 처리한 B16F10이 M1 대식세포에 의해 가장 많이 대식(phagocytosis) 되었으며, SNA가 결합되지 않는 나노입자를 사용하였을 때는 대식활동 관측이 적음을 보였다. 이를 통해 암세포의 특정 당쇄결합 유도를 통한 대식 활동 증가를 확인 및 평가하였다.It was shown that B16F10 treated with SNA-bound nanoparticles was the most phagocytosed by M1 macrophages, and observed little phagocytosis when SNA-free nanoparticles were used. Through this, an increase in phagocytic activity through induction of specific sugar chain binding in cancer cells was confirmed and evaluated.
실험예 6: 본 발명의 나노입자와 결합된 암세포의 광열치료에 의한 사멸 분석Experimental Example 6: Analysis of death by photothermal treatment of cancer cells combined with nanoparticles of the present invention
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자를 암세포의 특정 당쇄와 결합시킨 후, 약 850 nm 파장을 갖는 광을 조사하여 나노입자의 국부적은 온도 상승을 유도하여 이에 의한 암세포의 사멸을 분석하였다. 그 결과를 도 7에 나타냈다. After binding the iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles prepared according to an embodiment of the present invention with specific sugar chains of cancer cells, light having a wavelength of about 850 nm is irradiated to induce a local temperature increase of the nanoparticles. The apoptosis of cancer cells was analyzed. The results are shown in FIG. 7 .
도 7을 참조하면, 3차원 종양세포 모델에 대해 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자(SNA/hSPION-Au)와 PTT 치료법 동시 적용을 통해 종양 사멸 및 크기감소를 확인하였다. 입자의 처리없이 PTT 처리한 그룹(control, 이하 CTL)과 입자처리와 PTT 처리를 병행한 그룹의 결과를 병행하여 도시하였으며, 입자의 처리와 PTT 처리가 동시에 병행된 그룹은 입자의 처리없이 PPT 처리한 그룹과 달리 세포 종양의 사멸이 관측됨을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7 , tumor death and size reduction were confirmed through simultaneous application of lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles (SNA/hSPION-Au) and PTT therapy for a three-dimensional tumor cell model. The results of the PTT-treated group without particle treatment (control, hereinafter CTL) and the particle-treated and PTT-treated group were shown in parallel. It can be confirmed that, unlike one group, apoptosis of cell tumors is observed.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. You will understand that you can.
Claims (12)
상기 산화철 코어-금속 쉘 나노입자를 할로겐 이온을 포함하는 화합물과 반응시켜 산화철 코어-표면이 개질된 금속 쉘 나노입자를 제조하는 제2 단계;
상기 표면이 개질된 금속의 표면에 교차 결합 고분자를 포함하는 단백질 수식부를 형성하는 제3 단계; 및
상기 단백질 수식부에 특정 당쇄와 결합하는 렉틴 단백질을 결합하는 제4 단계를 포함하는,
면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 제조방법.
A first step of forming iron oxide core-metal shell nanoparticles by coating at least a part or all of the surface of the iron oxide nanoparticles with a metal;
a second step of preparing iron oxide core-surface-modified metal shell nanoparticles by reacting the iron oxide core-metal shell nanoparticles with a compound containing halogen ions;
a third step of forming a protein-modified portion comprising a cross-linked polymer on the surface of the surface-modified metal; and
A fourth step of binding a lectin protein binding to a specific sugar chain to the protein modification part,
A method for preparing lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
상기 할로겐 이온을 포함하는 화합물은 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
The compound containing the halogen ion is characterized in that it further comprises a surfactant,
A method for preparing lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
상기 제2 단계에서, 상기 할로겐 이온이 상기 산화철 코어-금속 쉘 나노입자의 금속에 이방성 성장을 유도하여 상기 금속 쉘의 표면에 돌기(spike)를 형성하는 것을 특징으로 하는,
면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
In the second step, the halogen ions induce anisotropic growth in the metal of the iron oxide core-metal shell nanoparticles to form a spike on the surface of the metal shell,
A method for preparing lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
상기 할로겐 이온은 플루오린(F), 아이오딘(I), 클로린(Cl) 및 브로민(Br) 이온 중에서 선택된 어느 하나인,
면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
The halogen ion is any one selected from fluorine (F), iodine (I), chlorine (Cl) and bromine (Br) ions,
A method for preparing lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
상기 교차 결합 고분자는 카르복실(carboxyl) 작용기를 갖는 것을 특징으로 하는,
면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
The cross-linked polymer is characterized in that it has a carboxyl functional group,
A method for preparing lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
상기 렉틴 단백질은 삼부커스 니그라 응집소(Sambucus nigra agglutinin), 및 다릅나무유래 렉틴(Maackia amurensis lectin)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
The lectin protein is characterized in that any one selected from the group consisting of Sambucus nigra agglutinin, and other lectin derived from Maackia amurensis lectin,
A method for preparing lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
상기 렉틴 단백질은 다릅나무유래 렉틴(Maackia amurensis lectin)으로 이루어진 군에서 선택된 시알산(sialic acid)과 결합 친화도가 있는 렉틴 단백질인 것을 특징으로 하는,
면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The lectin protein is characterized in that it is a lectin protein having binding affinity with sialic acid selected from the group consisting of Maackia amurensis lectin.
A method for preparing lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
산화철 코어;
상기 산화철 코어의 표면의 적어도 일부 또는 전부를 덮도록 코팅되고, 표면에 돌기(spike)가 형성된 금속 쉘;
상기 금속 쉘 표면에 결합되며, 교차 결합 고분자를 포함하는 단백질 수식부; 및
상기 단백질 수식부에 결합되며, 특정 당쇄와 결합할 수 있는 렉틴 단백질을 포함하는,
면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자.
It is prepared by the manufacturing method of any one of claims 1 to 7,
iron oxide core;
a metal shell coated to cover at least a part or all of the surface of the iron oxide core, the metal shell having a spike formed on the surface;
a protein modification unit coupled to the surface of the metal shell and comprising a cross-linking polymer; and
It is bound to the protein modification portion, comprising a lectin protein capable of binding to a specific sugar chain,
Lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
상기 표면에 돌기(spike)가 형성된 금속 쉘의 두께는 30 내지 50 nm인 것인,
면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자.
9. The method of claim 8,
The thickness of the metal shell having a protrusion (spike) formed on the surface is 30 to 50 nm,
Lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
상기 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자의 크기는 80 내지 150 nm인 것인,
면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자.
9. The method of claim 8,
The lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles have a size of 80 to 150 nm,
Lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
상기 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자는 800 내지 850 nm 파장의 근자외선(Near Ultraviolet Rays) 영역에서 흡광도를 갖는 것을 특징으로 하는,
면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자.
9. The method of claim 8,
The lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles are characterized in that they have absorbance in the near ultraviolet (Near Ultraviolet Rays) region of a wavelength of 800 to 850 nm,
Lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
상기 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자는 근자외선 영역의 파장을 갖는 광 조사에 의해 암세포 사멸을 유도하는 광열치료용 나노입자인 것을 특징으로 하는,
면역 광열 치료를 위한 렉틴이 수식된 산화철 코어-금속 쉘 기반 다공성 나노입자.12. The method of claim 11,
The lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles are nanoparticles for photothermal therapy that induce cancer cell death by irradiation with light having a wavelength in the near-ultraviolet region,
Lectin-modified iron oxide core-metal shell-based porous nanoparticles for immunophotothermal therapy.
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| KR1020200136972A KR102605725B1 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Lectin-bound iron oxide core- metal shell based porous nanoparticle for immunophotothermal therapy and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102605725B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102499925B1 (en) * | 2022-06-03 | 2023-02-16 | 엔비에스티(주) | Photothermal magnetic nanoparticle comprising thermally conductive polymer and preparing method thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006288384A (en) * | 2005-02-08 | 2006-10-26 | Fuji Photo Film Co Ltd | Magnetic composite material and method for producing the same, method for removing substance having mannose on surface and method for concentrating substance having mannose on surface |
| JP2020025536A (en) * | 2018-08-08 | 2020-02-20 | 国立大学法人 鹿児島大学 | Sugar chain-immobilized magnetic metal nanoparticles, virus capture, concentration, purification and detection |
-
2020
- 2020-10-21 KR KR1020200136972A patent/KR102605725B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006288384A (en) * | 2005-02-08 | 2006-10-26 | Fuji Photo Film Co Ltd | Magnetic composite material and method for producing the same, method for removing substance having mannose on surface and method for concentrating substance having mannose on surface |
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| Title |
|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102499925B1 (en) * | 2022-06-03 | 2023-02-16 | 엔비에스티(주) | Photothermal magnetic nanoparticle comprising thermally conductive polymer and preparing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102605725B1 (en) | 2023-11-22 |
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