KR20220139491A - 암세포의 pH 변화상에서의 온-오프 스위칭 및 CT-MRI 이중 확인이 가능한 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자를 함유하는 조영제 조성물 - Google Patents

암세포의 pH 변화상에서의 온-오프 스위칭 및 CT-MRI 이중 확인이 가능한 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자를 함유하는 조영제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자의 제조방법 및 상기 방법을 제조한 코어쉘 입자, 이를 함유하는 조영제 조성물에 관한 것이다. MRI/CT 진단 시스템에 이중 모드 조영제가 적합하게 사용되기 위해서는 우수한 X 선 감쇠 계수와 자기장 감수성을 모두 가져야 한다. 가돌리늄 자체는 이러한 특징을 가지고 있으나, 조영제로 사용하기 위해 용액에 용해된 가돌리늄 분자는 조사된 X 선을 효과적으로 산란시키키 힘들고 CT 조사도 쉽지 않다. 따라서 표적 장기에 대한 선택성과 민감성을 부여할 수 있도록 본 발명에서는 폴리머/무기 하이브리드 캐리어로 Gd-DTPA(Gd3+ complexes with diethylenetriamine penta-acetic acid)를 캡슐화함으로써 CT 및 MRI를 위한 새로운 종류의 나노 크기 조영제 전달 시스템의 설계가 가능해졌다.

Description

암세포의 pH 변화상에서의 온-오프 스위칭 및 CT-MRI 이중 확인이 가능한 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자를 함유하는 조영제 조성물 {Contrast Media Composition comprising Inorganic-Polymer Core-Shell with Gadolinium Complex for Switching on-off CT-MRI Dual Detection System of Cancer Cells upon pH Change}
본 발명은 암세포의 pH 변화상에서의 온-오프 스위칭 및 CT-MRI 이중 확인이 가능한 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자를 함유하는 조영제 조성물에 관한 것이다.
전 세계적으로 노인 인구 급증하면서 암 환자 또한 증가하고 있다. 따라서 암 조기 진단 시스템에 대한 연구가 전례없이 주목을 받고 있다. 이러한 전 세계적 요구를 충족시키기 위해 초음파(ultra sound imaging), SPECT(single-photon emission computed tomography), PET(positron emission tomography), CT (computed tomography) 및 MRI (magnetic resonance imaging)와 같은 다양한 바이오 이미징 기술이 적용되고 있다. 이 중에서 가장 기본적으로 초음파가 비교적 비용이 저렴하고 이용이 쉽기 때문에 가장 많이 1차적 진단으로 사용되지만, 초음파의 침투 깊이는 일반적으로 짧기 때문에 신체 내부의 장기를 스캔하는 데 효율적이지는 않다. SPECT 및 PET와 같은 무선 이미징은 실시간 방식으로 대상물을 확인할 수 있지만 반감기가 짧은 방사성 동위 원소 원소를 생성하기 위해 입자가속기(cyclotron)을 구비해야 하기 때문에 사용이 제한적이다.
CT 및 MRI 영상 기술은 초기 단계의 암에 대한 효과적인 진단 시스템으로 널리 간주되어 왔는데, CT 기법은 접근성이 높고 빠른 스캔이 가능하지만 공간 해상도가 낮고, MRI는 고해상도를 나타내지만 영상 처리는 CT보다 상대적으로 느린편이다. 이에 최근에는 장점과 단점을 보완하고 보다 안정적이고 정확한 진단을 위해 MRI와 CT 기술을 융합하려는 시도가 여러 차례 있어 왔다. 따라서 융합 MRI/CT 진단 시스템을 위한 이중 모드 조영제 개발도 활발하게 진행되고 있고, 이러한 조영제의 개발이 바이오 이미징 분야 기술을 선도하는데 있어서 시급하다.
조영제로 주로 사용되는 가돌리늄은 분자량이 매우 작고 독성이 있기 때문에 많은 문제점을 가진다. 따라서 이러한 단점을 보완하면서도 암세포의 선택적인 진단이 가능할 수 있도록 본 발명자들은 암세포의 pH 변화상에서의 온-오프 스위칭 및 CT-MRI 이중 확인이 가능한 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자를 함유하는 조영제 조성물을 제조하여 본 발명을 완성하게 되었다.
대한민국 등록특허 제10-1668189호 (발명의 명칭 : 가돌리늄 복합체, 이를 포함하는 MRI-CT 이중영상 조영제 및 가돌리늄 복합체의 제조 방법, 출원인 : 경북대학교 산학협력단, 등록일 : 2016년10월14일) 대한민국 등록특허 제10-1447480호 (발명의 명칭 : 나노하이브리드, 이를 포함하는 광촉매, 및 상기 나노하이브리드의 제조방법, 출원인 : 이화여자대학교 산학협력단, 등록일 : 2014년09월29일)
본 발명의 목적은 암세포의 pH 변화상에서의 온-오프 스위칭 및 CT-MRI 이중 확인이 가능한 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자를 함유하는 조영제 조성물을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자를 함유하는 조영제 조성물에 관한 것으로서, 상기 코어쉘 입자는 가돌리늄-디에틸렌트리아민펜타아세트산을 코어로 하며, 젤라틴, 키토산, 글루타르알데히드 및 이중 층상 금속 수산화물 각각의 역미셀이 융합되어 쉘을 이루는 형태인 것을 특징으로 한다. 상기 역미쉘은 노닐페놀에톡시레이트를 통해 형성된 것일 수 있다.
이에 본 발명은 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자의 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법은, (제1단계) 물, 시클로헥산, 노닐페놀에톡시레이트(NP-9, Nonylphenol Ethoxylate, 계면활성제)를 혼합하여 역미셀(RM, Reverse micelle) 용액을 제조하는 단계;
(제2단계) 가돌리늄-디에틸렌트리아민펜타아세트산(Gd-DTPA, Gd3+ complexes with diethylenetriamine penta-acetic acid), 젤라틴, 키토산, 글루타르알데히드 및 LDH(Layerd double hydroxide, 층상이중수산화물) 현탁액의 각각의 원료시료를 역미셀 용액과 혼합하여 원료시료의 역미셀 용액을 제조하는 단계;
(제3단계) 가돌리늄-디에틸렌트리아민펜타아세트산의 역미셀 용액에 젤라틴의 역미셀 용액, 키토산의 역미셀 용액, 글루타르알데히드의 역미셀 용액 및 이중 층상 금속 수산화물(LDH)의 역미셀 용액을 순차적으로 적가하는 단계;
를 포함할 수 있다.
상기 제3단계 이후, LDH의 역미셀 용액 적가 후 제조되는 나노입자를 원심분리하여 수거하여 수거하고 세척하여 건조하는 단계가 추가될 수 있다.
상기 가돌리늄-디에틸렌트리아민펜타아세트산은 가돌리늄에 디에틸렌트리아민펜타아세트산이 반응하여 결합된 가돌리늄 착물일 수 있다.
상기 LDH 현탁액은 pH 10 이하의 암모니아 완충액에 Mg(NO3)2 및 Ga(NO3)3를 1.5:1 내지 2.5:1의 몰비로 첨가하고 초음파 처리 및 교반하여 현탁액 상태로 제조된 것을 특징으로 한다.
상기 LDH는 화학식 1의 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 1]
[M2+ 1-xN3+ x(HO-)2]x+[(Zn-]x/nyH2O]x-
여기서, M은 2가 금속이온이고 N은 3가 금속이온 Ga3+ 이며, x는 0 내지 1 범위의 값을 가지는 소수이고, y는 0 내지 10 범위의 값을 가지며, Z는 음이온을 지칭하고 n은 상기 음이온 Z 상의 전하이다.
상기 M은 Zn2+, Mn2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Cu2+, Sn2+, Ba2+, Ca2+, Mg2+ 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함한다.
상기 Z는 할로겐 음이온(halogen anion), 니트레이트(nitrate), 설페이트(sulphate), 포스페이트(phosphate), 카보네이트(carbonate), 퍼클로레이트(perchlorate), 유기음이온(organic anion), 무기산소음이온(oxyanion),음이온성 계면활성제, 음이온성 발색단(chromophore), 음이온성 UV 흡수제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함한다.
바람직하게는 상기 LDH는 Mg2 + 0.68 Ga3 + 0.32(OH)2(CO3 0.32-)·H2O의 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 제조방법으로 제조한 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 코어쉘 입자를 함유하는 CT-MRI 이중 확인용 조영제 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 암 진단용 조영제 조성물일 수 있다.
본 발명은 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자의 제조방법 및 상기 방법을 제조한 코어쉘 입자, 이를 함유하는 조영제 조성물에 관한 것이다. MRI/CT 진단 시스템에 이중 모드 조영제가 적합하게 사용되기 위해서는 우수한 X 선 감쇠 계수와 자기장 감수성을 모두 가져야 한다. 가돌리늄 자체는 이러한 특징을 가지고 있으나, 조영제로 사용하기 위해 용액에 용해된 가돌리늄 분자는 조사된 X 선을 효과적으로 산란시키키 힘들고 CT 조사도 쉽지 않다. 따라서 표적 장기에 대한 선택성과 민감성을 부여할 수 있도록 본 발명에서는 폴리머/무기 하이브리드 캐리어로 Gd-DTPA(Gd3+ complexes with diethylenetriamine penta-acetic acid)를 캡슐화함으로써 CT 및 MRI를 위한 새로운 종류의 나노 크기 조영제 전달 시스템의 설계가 가능해졌다.
도 1은 본 발명의 조영제를 제조하는 방법을 나타내는 모식도이다.
도 2a는 본 발명의 조영제를 구성하는 원료들에 대한 FT-IR(Fourier transform infrared) 스펙트럼 결과이며, 도 2b는 본 발명의 조영제의 LDH의 결정 구조를 확인하기 위해 측정한 분말 X- 선 회절 (PXRD) 패턴 결과이다.
도 3은 본 발명의 조영제를 구성하는 LDH의 화학식 분석을 위해 유도 결합 플라즈마 (ICP) 분광법을 사용하여 Mg, Ga, Gd에 대해 확인한 결과 그래프이다.
도 4는 본 발명의 조영제에 대한 SEM(scanning electron microscopy) 사진 및 HRTEM(high-resolution transmission electron microscopy) 결과이며, 고속 FFT(Fourier transformed) 패턴, EDS(energy dispersive spectrometry)를 사용한 EDM(element distribution mapping) 결과, PXRD(Powder X-ray diffraction) 등을 통해 확인된 것이다.
도 5는 본 발명의 조영제에 대한 C 및 Gd과 관련된 HRTEM이 장착된 EDS의 라인 프로파일 결과이다.
도 6은 DLS(dynamic light scattering) 분석을 통해 측정한 조영제의 입자 크기와 분포결과, pH 4 및 pH 7에서의 방출률 확인결과를 나타낸다.
도 7은 Alcian blue (AB) 염료를 Gd- 복합체 대신 조영제 내에 캡슐화하여 방출패턴을 확인한 결과이다.
도 8은 본 발명의 조영제가 C1C12(a)와 A549(b)에서 세포독성이 없음을 확인한 결과이다.
도 9는 본 발명의 조영제의 세포내 흡수 정도를 확인하기 위해 Uranine 표지된 조영제의 발광현상을 C2C12 (a, c)와 A549 (b, d)에서 FACS 분석과 공초점 현미경을 통해 확인한 결과를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 조영제 내에 캡슐화된 Gd3+ 의 함량을 ICP 방법을 사용하여 확인한 결과를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 조영제의 CT 분석 결과값과 MRI 분석 결과값을 나타낸다.
도 12는 나노 입자의 세척시 에탄올을 사용하였을 때의 입자 상태를 확인한 결과이다.
도 13은 나노 입자 제조용 역미셀 용액에 시클로헥산 대신 카놀라유를 사용하였을 때의 입자 상태를 확인한 결과이다.
도 14는 나노 입자 제조용 역미셀 용액에 NP-9(Nonylphenol Ethoxylate) 대신 Triton X-100을 사용하였을 때의 입자 상태를 확인한 결과이다.
도 15는 나노 입자 제조시 글루타르알데히드 용액의 농도를 0.5 %(w/v), 1 %(w/v)로 조절하였을 때의 입자 상태를 확인한 결과이다.
도 16은 나노 입자 제조시 젤라틴 대신 유드라짓을 사용하였을 때의 입자 상태를 확인한 결과이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지도록, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.
<실시예 1. 유/무기 하이브리드 조영제의 제조>
일반적으로 미셀의 크기와 모양은 수상, 유상(시클로헥산) 및 계면 활성제의 비율에 의해 결정된다. 일단 미셀이 형성되면 그 자체로 지속적으로 융합과 분리가 반복되는 동적 상태가 되지만, 이 상태가 안정적으로 유지된다.
미셀 제조를 위해, 먼저, 원료 시료 용액으로서 증류수에 용해된 3 %(w/v) Gd-DTPA(Gd3+ complexes with diethylenetriamine penta-acetic acid, 가돌리늄-디에틸렌트리아민펜타아세트산), 1 %(w/v) 젤라틴 및 0.3 %(w/v) 글루타르알데히드 용액을 준비하였고, 1 %(w/v) 아세트산 용액에 용해된 1 %(w/v) 키토산 용액도 제조하였다. LDH(Layerd double hydroxide, 층상이중수산화물)의 적용을 위해, pH 10 이하의 암모니아 완충액에 Mg(NO3)2, Ga(NO3)3를 첨가하여 30 분 동안 초음파 처리하여 상태로 합성하여 MgGa-LDH 현탁액 상태가 되게 하였다. 이 때 Mg(NO3)2 와 Ga(NO3)3 의 몰비는 2 : 1이었다.
다음으로 이들 용액을 역미셀(RM, Reverse micelle)화 하였다. 이를 위해 50ml의 시클로헥산에 15ml의 노닐페놀에톡시레이트(NP-9, Nonylphenol Ethoxylate, 계면활성제)를 용해시켜 역미셀 용액을 만들었다. 상기 NP-9이 용해된 시클로헥산 역미셀 용액에 각 원료의 시료 용액 1.57ml를 첨가하고, 30 분 동안 교반하여 각 원료의 역미셀 용액을 제조하였다. 특히 젤라틴 역미셀 용액을 제조할 때에는 30 분 교반 후 최대 출력의 40 % 진폭으로 30 분 동안 균질기 (Sonic VCX 130 초음파 프로세서)로 10 초 동안 펄스-온 및 0.3 초 동안 펄스-오프를 연속적으로 초음파 처리했다. Gd-DTPA나 키토산, LDH도 동일하게 역미셀 용액으로 제조하였다.
하이브리드 조영제의 합성을 위해, 깔때기를 사용하여 Gd-DTPA 역미셀 용액을 넣어준 후, 깔대기를 가볍게 교반하면서 젤라틴 역미셀 용액을 적가하였고, 다음으로 키토산 역미셀 용액을 적가하였다. 그 후 글루타알데히드 역미셀 용액을 같은 방법으로 천천히 적가하고 가볍게 저어준 후 30 분간 교반시켰다. 마지막으로 LDH 역미셀 용액을 적가 깔때기를 사용하여 혼합 용액에 천천히 첨가하고 30 분 동안 교반하였다. 반응이 끝난 입자는 원심 분리로 수집하고 물로 여러 번 세척 한 후 상온에서 진공 건조하였다.
이렇게 제조된 유/무기 하이브리드 조영제 디자인의 근거는 다음과 같다. 역미셀은 부드러운 나노 템플릿이고 역미셀은 융합과 분리 사이의 동적 평형에 있기 때문에 역미셀의 구형 모양을 유지하기가 어렵다. 그러나 음이온성 고분자와 양이온성 고분자 간의 물리적 가교가 각 역미셀의 융합을 통해 계면에서 유도되었을 때 생성된 입자의 구형 모양이 잘 유지된다. 이는 이온 가교가 역미셀의 동적 분리 과정을 효과적으로 방지할 수 있기 때문이다. 음이온성 고분자로 사용되는 젤라틴은 수용액상에서 음이온기 농도가 높지만 양전하를 띠는 아민기를 포함한다. 따라서 젤라틴은 양이온성 고분자인 키토산과 코어의 [Gd-DTPA]2- 수 성상을 안정화시키는 데 효과적인 계면성분이 될 수 있다. 더욱이, 키토산이 암의 산성 상태에 용해되기 때문에 입자가 암세포에 접근할 때까지 조영제가 물 분자와 상호 작용하는 것을 방지한다. 마지막으로 글루타르알데히드(GA) 수용액을 가교 결합제로 첨가하여 유기 구체를 단단하게 만들고 LDH 흡착을 위한 금속 결합 부위를 유기 구체에 도입하는데, 가장 바깥쪽 껍질의 무기 성분 인 LDH가 암세포에서 클라트린 매개 세포 내 이입을 촉진할 수 있기에, 최종 입자가 암세포를 향해 대조 물질을 선택적으로 전달할 수 있다.
<실시예 2. 화학 구조 무결성 및 형태 분석>
도 2a와 같이 조영제를 구성하는 모든 원료에 대한 FT-IR(Fourier transform infrared) 스펙트럼을 비교하여 본 발명에서 제조된 혼성 조영제의 구조적 무결성을 성공적으로 확인했다.
[Gd (III) -DTPA]2- 복합체의 스펙트럼 (도 2a, 파란색 선)은 거의 무시할 수있는 진동 모드로 각각 약 1570 cm-1 및 약 1400 cm-1에서 carboxylate 그룹의 뚜렷한 대칭 및 비대칭 진동 모드, 약 1722 cm-1에서 carboxyl acid를 명확하게 보여준다. DTPA 리간드의 모든 카르 복실 산기가 전구체 물질에서 상당한 양의 자유 리간드없이 carboxylate 형태의 Gd3+ 이온에 잘 결합되어 있음을 의미한다. 젤라틴 스펙트럼 (도 2a, 밝은 파란색 선)에서 약 1630cm-1에서 아미드 I 진동 모드 (C = O)와 1520cm-1에서 아미드 II 진동 모드 (-C-NH-)를 명확하게 볼 수 있다. 또한 측쇄에서 -COOH의 중요한 특징적인 피크를 나타내지 않는다. 그러나 COO-의 비대칭 진동 모드의 상대적으로 약한 기여는 약 1400 cm-1에서 감지될 수 있었기 때문에 아미노산 측쇄의 모든 -COOH 그룹은 아마도 COO- 형태일 가능성이 있으며, 아마도 대칭 COO- 진동 피크가 넓은 아미드 II 진동 모드와 겹쳤다. 상업적으로 이용 가능한 키토산 (도 2a, 자주색 선)은 일반적으로 아민 그룹의 일부로 아세틸화 되어 -COOH에서 C = O 진동 모드로도 젤라틴의 아미드 I 및 II와 유사한 파수 위치에서 아미드 진동 모드를 나타낸다 (약 1700cm-1). 이러한 아미드 기능과 함께 키토산 스펙트럼은 또한 당류 구조의 해당 피크가 ~ 895 cm-1에서 1155 cm-1까지 광범위하게 나타남을 분명히 보여준다. LDH 스펙트럼 (도 2a, 녹색 선)에서 각각 약 1600 cm-1 및 1350 cm-1에서 층간 음이온으로 중간층 및 NO3 -에 갇힌 H2O 진동을 감지하여 화학적 성질을 확인할 수 있다. 하이브리드 조영제 스펙트럼 (도 2a, 빨간색 선)은 모든 스펙트럼을 신중하게 비교한 결과 유기 / 무기 성분에 해당하는 모든 특징적인 피크를 보여주므로 모든 구성 요소가 원팟 방식의 역미셀 융합에 의해 잘 혼성화되었음을 알 수 있다. 또한 1680 ~ 1470 cm-1 범위에서 하이브리드 스펙트럼의 피크 확장은 양이온과 음이온 작용기 사이의 물리적 가교가 일어났음을 설명한다.
한편, LDH의 특징적인 FTIR 피크가 유기물의 피크와 다소 겹치기 때문에 하이브리드 조영제의 분말 X- 선 회절 (PXRD) 패턴을 분석하여 도 2b와 같이 하이브리드를 둘러싼 LDH의 결정 구조를 명확히 했다. 외부 쉘에 사용된 전구체 LDH의 PXRD 패턴 (도 2b, 녹색 선)은 (003), (006) 및 (009)와 같은 강한 회절 (110) 및 일련의 (00l) 회절을 보여주는 전형적인 층 구조를 잘 보여준다.
이 전구체 LDH 차폐 유기 성분 이후, 생성된 입자는 또한 이러한 특징적인 회절 피크를 보였지만 (110)에 비해 (003)의 회절 강도는 감소했다. 이 결과는 2D 구조의 얇은 층이 유기 입자의 구형 표면과 함께 무작위로 코팅되어 결정 학적 c 축을 따라 LDH의 적층 특성을 감소시켰음을 나타낸다. 따라서, 도 1에서 개시된 것과 같은 코어-쉘 유형의 조영제 전달 시스템이 성공적으로 합성되었음을 더욱 분명하게 알 수 있다. 또한 LDH의 화학식은 Mg2 + 0.68 Ga3 + 0.32(OH)2(CO3 0.32-)·H2O로 유도 결합 플라즈마 (ICP) 분광법을 사용하여 확인된다. (도 3)
다음으로는 본 발명에서 제조된 조영제의 1 차 입자 형태를 관찰하기 위해 샘플을 온도 상승없이 진공 오븐에서 건조하고 카본 테이프에 캐스팅한 후 SEM(scanning electron microscopy)을 실시했다.
그 결과, 도 4a와 같이 역미셀 융합 반응을 통해 1 차 입자의 표면이 구형 모양에 가깝게 형성되었음을 확인하였다. 생성된 1 차 입자의 크기는 SEM 관찰에 의해 100nm에서 150nm 범위인 것으로 보였다. 또한 입자의 표면이 LDH로 차폐되어 표면이 거친 상태인 것으로 확인된다.
한편 1차 입자에서 LDH의 전형적인 시트 모양의 형태를 명확하게 확인하기 위해 HRTEM(high-resolution transmission electron microscopy)을 사용하여 조영제의 형태 분석을 추가로 조사했다.
HRTEM 분석을 위해, 생성된 입자를 증류수에 현탁하여 구리 거드에 넣고 건조하여, 도 4b (빨간색 점선 타원 원 내의 회색 대비 부분)와 같이 구형 입자를 덮은 시트 모양의 형태를 명확하게 볼 수 있었고 시트의 특정 영역에서 고속 FFT(Fourier transformed) 패턴을 얻었다 (도 4c). 이는 LDH의 전형적인 FFT 패턴을 나타낸다. 또한 EDS(energy dispersive spectrometry)를 사용한 EDM(element distribution mapping) 결과는 탄소 유기물로 구성된 구형 템플릿 및 Mg2+/Ga3+로 구축 된 LDH가 구형 곡률 상태로 전체 입자를 잘 덮은 형태인 것으로 정의했다 (도 4d, 도 4f 및 도 4g).
또한, EDS 매핑에서 표현된 2D 구조의 곡선형 특징은 PXRD(Powder X-ray diffraction)에 의해 입증된 바와 같이 혼성화시에 감소된 LDH의 결정화도와 잘 일치하고, Gd이 구형 형상 전체에 고르게 분산되었음을 확인할 수 있다 (도 4e). 그러나 Gd 도메인의 지름이 탄소 도메인의 지름보다 작기 때문에 Ga3+ 복합체가 구형 내부에 내장되어 있음을 알 수 있고, 이것은 또한 탄소 및 Gd과 관련하여 HRTEM이 장착된 EDS의 라인 프로파일로 입증된다 (도 5).
<실시예 3. 입자 크기 분석 및 체외 방출 테스트>
본 발명의 하이브리드 조영제의 입자 크기는 SEM 및 HRTEM 분석을 통해 추정되었지만 평균 입자 크기 및 분포는 DLS(dynamic light scattering) 분석을 통해 추가로 측정하여 그 결과를 도 6에 나타냈다.
도 6을 참고할 때, 유체 역학적 반지름은 증류수에 있는 현탁액에서 얻었기 때문에 DLS에서 약 176 nm 인 것으로 평균 직경이 측정되며, 이는 SEM 및 HRTEM에서 얻은 것보다 약간 더 큰 것으로 확인된다. 그러나 증류수 현탁액에서 PDI(polydispersity index)가 0.169이기 때문에 하이브리드 입자의 크기 분포가 매우 좁고 수성 매체에서 입자의 응집이 심하지 않을 것임을 알 수 있다.
다음으로는 UV-vis 분광법을 사용하여 전달 캐리어 시스템에서 대조 물질의 방출 패턴을 개념적으로 연구하기 위해 Alcian blue (AB) 염료를 Gd- 복합체 대신 하이브리드 전달 시스템에 캡슐화하여 그 결과를 도 7에 나타냈다. 보다 자세하게는 NP-9이 함유된 시클로헥산 50ml에 3 % Gd 용액 대신 Alcian blue 8X 1.57ml를 적가하여 제조한 제형으로 실험을 하였다.
AB 염료 분자가 도 7a에 표시된 것처럼 구리 (II) 이온 및 가시광 활성 리간드와 복합체를 이루기 때문에 하이브리드 전달 담체의 총 캡슐화 양은 ICP 분광법에 의해 구리 (II) 이온 값으로 결정된다. 또한 농도(mg/ml)와 흡광도 (Beer-Lambert 법칙) 사이의 관계는 pH 4(도 7b)와 pH 7(도 7c)에 표시된 대로 λmax = 610 nm에서 얻었다. 이 pH 값은 암세포(pH 4)와 혈장(pH 7)과 같은 환경을 대표한다. 결과적으로, 염료는 pH 4 배지에서 짧은 시간 내에 전달 캐리어로부터 방출되지만, pH 7에서는 시간이 지나도 염료가 캐리어로부터 거의 방출되지 않음을 확인할 수 있다.
따라서, 이는 본 발명에서 제조된 조영제처럼 캡슐화된 분자가 pH 조건에 따라 담체로부터 스위치 온/오프 방식을 통해 방출될 수 있음을 입증한다. 이러한 독특한 방출 패턴은 LDH와 GA 가교가 생리학적 pH에서 안정적이라는 결과와도 일치한다. 따라서, 이 결과는 본 발명의 조영제 제형이 산성 pH 조건이 형성되는 암세포 또는 종양과 같은 병변에서 특정 물질을 선택적으로 전달할 수 있는 제형으로 적용가능한 것임을 제시한다.
<실시예 4. 세포 배양 및 세포 생존율 확인>
암세포인 Human lung adenocarcinoma epithelial cell(A549)과 정상 세포인 mouse myoblast cell(C2C12)을 각각 10 % FBS 및 1 % 페니실린-스트렙토 마이신이 함유된 RPMI 1640이나 DMEM를 이용하여, 37 ℃에서 5 % CO2 습윤 배양기에서 배양하였다.
세포 생존율은 WST 분석을 이용하여 평가하였다. 이를 위해 세포를 96-웰 배양 플레이트에 웰당 1.0x104 세포의 밀도로 접종하였다. 24 시간 후, 다양한 농도의 조영제 샘플 현탁액을 세포에 첨가한 다음 24 시간 동안 배양했다. 각 웰의 세포를 100 ㎕ PBS로 세척하고 10 % WST-1 함유 배지로 37 ℃에서 4 시간 동안 처리했다. 4 시간 후, 각 웰의 흡광도를 437nm에서 마이크로 플레이트 리더로 측정하였다. 세포 생존율은 아래 식으로 계산하였다.
세포 생존율 = ((Abs. of sample - Abs. of blank) / (Abs. of control - Abs. of blank)) 100 %
이에 대한 결과는 도 8a(C1C12) 및 도 8b(A549)에 나타내었는데, 24시간 동안 4 시간 동안 최대 1000 μg/ml 이내에서 세포독성이 거의 없는 것으로 확인된다.
<실시예 5. 세포 흡수 확인 및 공초점 현미경 이미지 확인>
조영제와 음이온 형광 염료 자체 (또는 Uranine 자체)의 세포 흡수를 비교하기 위해, 세포를 6 웰 배양 플레이트에 웰당 2.0x105 세포 밀도로 접종하고 24 시간 동안 배양했다. 조영제 분산 배지 (100μg / mL) 또는 음이온 형광 염료 용해 배지 (2.34μg / mL)를 각 웰에서 처리했다. 대조군에는 10 % FBS 및 1 % 페니실린-스트렙토마이신이 함유된 배지에 세포만 접종하였다. 24 시간 후, 세포를 차가운 PBS를 사용하여 3 회 세척한 다음 트립신을 처리하였다. 트립신으로 분리된 세포를 원심분리(1000 rpm, 2 분)를 이용해 수집하고 1 mL PBS에 재현탁하였다. 세척된 세포를 4 % 파라포름알데히드로 15 분 동안 처리하였다. 세포 고정 후, 세포를 수집하고 1 mL PBS에 재현탁하였다. 세포를 FACS(fluorescence assisted cell sorting, FACS AriaII, BD Biosciences, USA)를 사용하여 정량화했다.
공초점 현미경 분석을 위해서는 세포를 커버 슬립이 삽입된 6- 웰 플레이트에 웰당 2.0x105 세포의 밀도로 접종하였다. 조영제, Uranine을 첨가하여 세포를 24 시간 동안 배양한 다음 차가운 PBS를 사용하여 3 회 세척했다. 세척된 세포를 4 % 파라포름알데히드로 15 분 동안 고정시켰다. 세포 고정 커버 슬립은 DAPI를 포함하는 배지를 사용하여 슬라이드 유리에 장착하였다. 공 초점 현미경 (SP8X, Leica, Germany)으로 무처리군 대비 조영제가 처리된 세포에서 Uranine 표지된 세포의 이미지를 얻었다.
이 결과는 도 9에 나타내었는데, C2C12 (도 9a)와 A549 (도 9b) 세포에서 하이브리드 운반체의 총 흡수량은 FACS 분석으로 정량화하였고, 세포 내 흡수 정도는 공 초점 현미경 관찰을 통해 C2C12(도 9c) 및 A549 (도 9d) 결과를 확인하였다. 그 결과 FACS 분석결과와 공초점 현미경 확인 결과 모두에서 암세포인 A549 에서의 Uranine 발색이 강하게 나타나는 것으로 확인되며, 특히, 핵이 아닌 엔도솜에서 조영제가 발색되고, 산성 조건인 암세포에서도 발색 정도가 제한되지 않음을 파악할 수 있다.
<실시예 6. 유/무기 하이브리드 조영제의 조영 효과 확인>
조영제 내에 캡슐화된 Gd3+ 의 함량은 도 10 및 표 1에 설명된 대로 ICP 방법을 사용하여 확인하였다. 다양한 농도 및 pH 조건에 따른 조영제의 효과를 입증하기 위해, 다양한 양의 조영제를 각각 짧은 시간 동안 초음파 처리하여 pH 4 및 7 수용액에 분산시켰다.
이 후, 모든 샘플에 대해 Biograph mCT를 수행하고 Hounsfield 단위 (HU)로 얻은 모든 CT 값을 도 11a에 나타내었다.
일반적으로 본 발명에서 사용한 LDH, 음이온성 및 양이온성 고분자와 같은 유기 성분은 X 선 감쇠 확인이 쉽지 않다. 따라서 이 시스템의 CT 값은 하이브리드 캐리어에서 수성 매체로 방출되는 Gd3+ 복합체의 양을 통해 확인한다. 0.6-1 mg/ml 범위에서 모든 CT 값은 pH 4와 7 모두에서 400 HU를 초과했으며 이는 해면골(cancellous bone)에서의 값인 300-400 HU 및 인체의 다른 조직보다 높았다.
이 값은 동일한 농도의 CT/MRI 이중 조영제에서 확인할 수 있는 가장 좋은 값으로서, 특히, 500 HU 값이 넘는 최상의 CT 성능을 나타내고, 산성 용액에서 1mg/ml의 하이브리드 조영제를 사용할 때, 산성 배지를 형성하는 CT 값이 중성 pH보다 높은 것을 확인할 수 있다.
이는 앞서 언급한 염료 방출 연구에서 입증된 바와 같이, Gd3+ 복합체가 산성 매체에서 빠르게 방출되는 반면 중성 pH에서는 방출이 제한되기 때문이다.
다음으로는 자기 공명 영상 (MRI)을 통한 조영제의 기능을 살펴보았다. 본 발명에서 제조된 하이브리드 조영제를 사용하여 r1 이완 도로 지정된 MRI 조영 효과는 잠재적 이중 모드 적용을 확인하기 위해 Gd3+에 대한 다양한 pH 조건 및 농도에서 평가하였다. 1/T1과 [Gd3+] 사이의 선형 관계의 기울기, r1 값은 도 11b와 같이 각 pH 조건에서 선형 회귀 분석을 통해 계산하였다. 계산된 r1 값은 pH 7 및 4에서 각각 4.567mM-1s-1 및 6.587mM-1s-1이었다. 서로 다른 pH에서 r1 값이 매우 크게 차이나는 것은 Gd3+ 복합체를 제외한 다른 모든 구성 요소가 비자기 특성을 갖기 때문에 하이브리드 캐리어에서 방출된 Gd3+ 복합체의 양이 이를 조절하기 때문이다. 따라서, 무기/유기 껍질 부분이 산성 매체에 빠르게 용해됨에 따라 더 많은 Gd3+ 복합체가 물에 노출되어 r1 값이 증가하는 것을 확인할 수 있고, 이 결과는 CT 및 염료 방출 결과와도 일치한다. 즉, 산성 조건에서 r1 값이 높을수록 상대적으로 낮은 농도의 Gd3+ 복합체 (0.37mM)에서 밝은 T1 가중치 대비가 명확하게 관찰된다. 계산된 r1 값은 상업적으로 이용 가능한 Gd 기반 MRI 조영제의 값과 매우 유사하며, 산성 조건의 r1 값은 다른 CT/MRI 이중 조영제를 비교하여 매우 뚜렷한 차이점이 있는 결과값을 갖는다.
따라서, 이러한 CT/MRI 결과를 바탕으로 본 발명의 하이브리드 조영제가 암, 종양과 같은 병변 주변의 생물학적 산성 환경에서 신뢰할 수 있는 이미지를 보여줄 수 있음이 입증된다.
<비교 실험 1. LDH의 조성을 달리하였을 때의 입자 상태 확인>
본 발명의 실시예 1 조건과 달리 MgGa-LDH 대신 MgAl-LDH를 제조하여 이를 조영제 제조에 사용하였다.
이렇게 Al이 포함된 LDH가 최종적으로 코팅된 조영제를 이용하여 나노입자 상태를 확인한 바, 실시예 1에서 제조한 것과 같은 구형을 이루는 것은 확인할 수 있었다. 그러나 이 샘플을 이용하여 CT값을 확인한 바, CT 값이 pH 4와 7에서 각각 약 310, 350으로 400 HU를 넘지 못하여 종양 조직의 스캐닝에 사용하기에는 적합하지 않은 상태인 것으로 보여졌다.
<비교 실험 2. 나노 입자의 세척시 에탄올을 사용하였을 때의 입자 상태 확인>
본 발명의 실시예 1 조건과 달리 나노 입자의 세척시 물 대신 에탄올을 사용하였다.
그 결과 도 12와 같이 나노입자들이 형성되면서 서로 뭉쳐있는 현상이 나타나 조영제로 사용하기에 적합하지 않은 상태임을 확인할 수 있다.
<비교 실험 3. 시클로헥산 대신 카놀라유를 사용한 역미셀 용액 제조시의 입자 상태 확인>
본 발명의 실시예 1 조건과 달리 역미셀 용액 제조시 시클로헥산 대신 카놀라유를 사용하였다. 또한 이 때, 오일의 사용으로 인해 각 원료의 역미셀 용액을 제조할 때의 초음파 처리는 30분을 더 추가하여 1시간씩 하였고, 나노 입자의 최종 세척은 물 대신 아세톤을 사용하였다.
그 결과, 도 13과 같이 나노입자가 뚜렷하게 형성되지 않은 것을 확인할 수 있다. 조영제로 사용되기 위한 나노 입자의 크기와 모양을 조절하는데 있어 역미셀을 이루는 oil 상으로서 시클로헥산 상태의 점도를 갖는 것이 필요한 것임을 제시한다.
<비교 실험 4. 계면활성제로서 NP-9(Nonylphenol Ethoxylate) 대신 Triton X-100을 사용한 역미셀 용액 제조시의 입자 상태 확인>
본 발명의 실시예 1 조건과 달리 역미셀 용액 제조시 NP-9(Nonylphenol Ethoxylate) 대신 Triton X-100을 사용하였고, 최종적으로 나노입자 제조단계까지 수행하였다.
이에 대한 SEM 이미지를 확인한 결과, 나노입자가 잘 형성되지 않고 도 14와 같은 결과를 얻어 Triton-X를 사용해도 역시 나노 크기의 역미셀을 효과적으로 형성하지 못하는 것을 알 수 있다.
<비교 실험 5. 글루타르알데히드 용액 농도별 나노 입자의 형성 조건>
본 발명의 실시예 1 조건에서 글루타르알데히드 용액을 0.4 %(w/v), 0.5 %(w/v), 1 %(w/v)로 준비하여 나노입자를 형성하게 하여 이를 SEM으로 형상화하였다.
그 결과 0.4 %(w/v) 글루타르알데히드 용액을 원료로 사용한 조건에서는 실시예 1에서 0.3 %(w/v) 글루타르알데히드 용액을 사용한 것과 같이 나노입자 상태가 양호하였으나, 0.5 %(w/v)(도 15의 왼쪽)와 1 %(w/v)(도 15의 오른쪽) 농도의 글루타르알데히드 용액 사용시 나노입자 형성이 잘 되지 않음을 확인할 수 있다. 이는 글루타르알데히드가 경화제의 역할을 하기에 고농도로 사용할 경우 역미셀 형성 및 융합이 잘 되지 않기 때문이다.
<비교 실험 6. 젤라틴 대신 유드라짓을 사용한 나노 입자의 형성 조건>
본 발명의 실시예 1 조건에서 젤라틴 대신 유드라짓을 음이온성 고분자 대신 사용하여 나노 입자를 형성하게 하였다.
그 결과 도 16에서와 같이 나노입자가 뭉쳐져 있는 것을 SEM 사진 상으로 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. 가돌리늄-디에틸렌트리아민펜타아세트산을 코어로 하며, 젤라틴, 키토산, 글루타르알데히드 및 이중 층상 금속 수산화물 각각의 역미셀이 융합되어 쉘을 형성하는 역미쉘 형태인 것을 특징으로 하는 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 역미쉘은 노닐페놀에톡시레이트를 통해 형성된 것을 특징으로 하는 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자.
  3. 제1항의 코어쉘 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 CT-MRI 이중 확인용 조영제 조성물.
  4. (제1단계) 물, 시클로헥산, 노닐페놀에톡시레이트(NP-9, Nonylphenol Ethoxylate, 계면활성제)를 혼합하여 역미셀(RM, Reverse micelle) 용액을 제조하는 단계;
    (제2단계) 가돌리늄-디에틸렌트리아민펜타아세트산(Gd-DTPA, Gd3+ complexes with diethylenetriamine penta-acetic acid), 젤라틴, 키토산, 글루타르알데히드 및 LDH(Layerd double hydroxide, 층상이중수산화물) 현탁액의 각각의 원료시료를 역미셀 용액과 혼합하여 원료시료의 역미셀 용액을 제조하는 단계;
    (제3단계) 가돌리늄-디에틸렌트리아민펜타아세트산의 역미셀 용액에 젤라틴의 역미셀 용액, 키토산의 역미셀 용액, 글루타르알데히드의 역미셀 용액 및 이중 층상 금속 수산화물(LDH)의 역미셀 용액을 순차적으로 적가하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 LDH는 화학식 1의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자의 제조방법.
    [화학식 1]
    [M2+ 1-xN3+ x(HO-)2]x+[(Zn-]x/nyH2O]x-
    상기 화학식 1에서 M은 2가 금속이온이고 N은 3가 금속이온 Ga3+ 이며, x는 0 내지 1 범위의 값을 가지는 소수이고, y는 0 내지 10 범위의 값을 가지며, Z는 음이온을 지칭하고 n은 상기 음이온 Z 상의 전하이다.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 M은 Zn2+, Mn2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Cu2+, Sn2+, Ba2+, Ca2+, Mg2+ 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 Z는 할로겐 음이온(halogen anion), 니트레이트(nitrate), 설페이트(sulphate), 포스페이트(phosphate), 카보네이트(carbonate), 퍼클로레이트(perchlorate), 유기음이온(organic anion), 무기산소음이온(oxyanion),음이온성 계면활성제, 음이온성 발색단(chromophore), 음이온성 UV 흡수제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자의 제조방법.
  8. 제4항의 제조방법으로 제조한 것을 특징으로 하는 가돌리늄 복합체-무기 폴리머의 코어쉘 입자.
  9. 제8항의 코어쉘 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 CT-MRI 이중 확인용 조영제 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조성물은 암 진단용인 것을 특징으로 하는 CT-MRI 이중 확인용 조영제 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101668189B1 (ko) 2015-04-30 2016-10-20 경북대학교 산학협력단 가돌리늄 복합체, 이를 포함하는 mri-ct 이중영상 조영제 및 가돌리늄 복합체의 제조 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101447480B1 (ko) 2012-11-29 2014-10-07 이화여자대학교 산학협력단 나노하이브리드, 이를 포함하는 광촉매, 및 상기 나노하이브리드의 제조방법
KR101668189B1 (ko) 2015-04-30 2016-10-20 경북대학교 산학협력단 가돌리늄 복합체, 이를 포함하는 mri-ct 이중영상 조영제 및 가돌리늄 복합체의 제조 방법

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