KR20230049821A - 이온이 담지된 생활성 유리 나노입자 및 이의 제조방법 - Google Patents
이온이 담지된 생활성 유리 나노입자 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 철 이온 생활성 유리 나노입자(Fe-BGn, Fe ions-bioactive glass nanoparticle) 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상기 생활성 유리 나노입자에 철(Fe) 이온을 담지하여 초소형 크기(< 20 nm), 고도의 메조다공성, 생체모방용액(SBF) 내에서 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)를 형성시킬 수 있는 우수한 생활성을 나타내고, 거의 0차 방출 역학으로 Fe3+ 이온이 지속적인 방출되어 페롭토시스(ferroptosis)-기반 골암 치료에 적용될 수 있는 철 이온 생활성 유리 나노입자 및 이의 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 철 이온이 담지된 생활성 유리 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 생활성 유리 나노입자에 Fe 이온을 담지하여 초소형 크기(< 20 nm), 고도의 메조다공성, 우수한 생활성을 나타내고, 거의 0차 방출 역학으로 Fe3+ 이온의 지속적인 방출을 나타내는 철 이온 생활성 유리 나노입자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 발견된 페롭토시스(ferroptosis)는 철 이온이 매개하는 펜톤(fenton)의 반응을 통해 활성산소(ROS)를 발생시켜 암세포를 죽이는 유망한 접근법으로 암 치료의 연구분야에서 대단한 관심을 받고 있다. 페롭토시스- 기반 암 치료제 중 페롭토시스의 암 치료를 방해하는 금속 함유 나노 물질은 복잡한 세포 신호 전달없이 종양 세포의 페롭토시스를 빠르고 강력하게 유도하는 데 매우 효과적이다. Fe는 Fe-함유 생체 재료가 온열 암 치료를 위해 적용됨에 따라 핵심 TE 중 하나이다. Fe-함유 생체 재료의 온열 효과 외에도, Fe 이온의 방출은 종양 세포 내부에서 촉매적 H2O2 분해 및 ROS 생성이 가능하다. 실제로, Fe 촉매에 의한 H2O2 분해는 펜톤(fenton)의 반응(Fe3+ + H2O2 = Fe2++ ·OOH + H+ & Fe2+ + H2O2 = Fe3+ + ·OH + HO-)으로 알려져 있으며, 이때 히드록실 라디칼(·OH)과 같은 높은 ROS가 종양 세포에서 막 지질, 단백질 및 DNA 손상의 신속한 산화를 위한 강력한 제제로 생성된다.
따라서, 본 발명자들은 새로운 Fe-BGn을 제조하고, 입자 크기, 조직 특성, 이온 방출 및 시험관 내 뼈와 같은 HA 형성능에 대한 Fe2O3 첨가 효과를 조사하였고, Fe-BGn이 Fe3+ 이온의 지속적인 방출을 보임으로서, 페롭토시스-기반 골암 나노 치료제로 활용될 수 있음을 확인하였다.
본 명세서에서 언급된 특허문헌 및 참고문헌은 각각의 문헌이 참조에 의해 개별적이고 명확하게 특정된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 삽입된다.
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본 발명자들은 철 이온 생활성 유리 나노입자의 장점, 즉, 제조된 졸-겔 유래 Fe-BGn은 초소형 크기(< 20 nm), 고도의 메조다공성, 우수한 생활성을 나타내고, 거의 0차 방출 역학으로 Fe3+ 이온의 지속적인 방출을 실험적으로 증명함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 다음의 (a) PEG를 용해시켜 템플레이트 용액을 제조하는 단계; (b) 상기 템플레이트 용액에 산화칼슘 전구체 및 FeNN(Iron nitrate nonahydrate)을 첨가하여 산화칼슘-철-템플레이트 혼합용액을 제조하는 단계; (c) 상기 산화칼슘-철-템플레이트 혼합용액에 실리카 전구체 용액을 첨가하면서 초음파 처리하여 반응 생성물을 제조하는 단계; 및 (d) 상기 반응 생성물을 원심분리한 후 세척하고 건조 및 소성하여 철 이온 생활성 유리 나노입자를 제조하는 단계를 포함하는 철 이온 생활성 유리 나노입자(Fe-BGn, Fe ions-bioactive glass nanoparticle)의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 철 이온 생활성 유리 나노입자를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 철 이온 생활성 유리 나노입자를 유효성분으로 포함하는 골암 치료용 조성물을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 다음의 단계를 포함하는 철 이온 생활성 유리 나노입자(Fe-BGn, Fe ions-bioactive glass nanoparticle)의 제조 방법을 제공한다: (a) PEG를 용해시켜 템플레이트 용액을 제조하는 단계; (b) 상기 템플레이트 용액에 산화칼슘 전구체 및 철 전구체를 첨가하여 산화칼슘-철-템플레이트 혼합용액을 제조하는 단계; (c) 상기 산화칼슘-철-템플레이트 혼합용액에 실리카 전구체 용액을 첨가하면서 초음파 처리하여 반응 생성물을 제조하는 단계; 및 (d) 상기 반응 생성물을 원심분리한 후 세척하고 건조 및 소성하여 철 이온 생활성 유리 나노입자를 제조하는 단계.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)의 산화칼슘 전구체는 질산칼슘(calcium nitrate tetrahydrate), 염화칼슘(calcium chloride), 아세트산칼슘(calcium acetate), 칼슘메톡시에톡사이드(calcium methoxyethoxide) 또는 이의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)의 철 전구체는 질산제2철(FeNN, Ferric nitrate nonahydrate), 염화제1철(Ferrous chloride), 염화제2철(Ferric chloride), 황산제1철(Ferrous sulfate), 황산제2철(Ferric sulfate) 및 초산제1철(Ferrous acetate) 또는 이의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (c)의 실리카 전구체는 TEOS(Tetraethyl orthosilicate), TMOS(trimethoxy orthosilicate), GPTMS((3-glycidoxypropyl)methyldiethoxysilane), MPS(3-mercaptopropyl trimethoxysilane), GOTMS(γtrimethoxysilane), APTMOS(aminophenyl trimethoxysilane) 또는 이의 혼합물일 수 있다.
본 발명에서, 상기 생활성 유리 나노입자는 주형(template)으로 서 PEG를 사용하여 초음파 졸-겔법을 이용하여 알칼리 조건 하에서 제조된 것일 수 있다.
상기 주형(template)으로서 PEG를 C1-4 알코올 중에 용해시킨 다음 pH를 9 내지 13으로 조절하고, 상기 PEG 용액에 산화칼슘 전구체를 첨가하여 혼합한 후 실리카 전구체를 첨가하면서 초음파 처리하고 교반하여 반응 생성물을 제조한 뒤, 이를 원심분리한 후 세척하고 건조 및 소성함으로써 메조다공성 생활성 유리 나노입자를 수득할 수 있다. 이때 상기 pH 조절은 NH4OH, NaOH, KOH 또는 Tris로 수행할 수 있다. 또한, 초음파 처리는 출력 전력 200 W 내지 240 W, 10 s on/ 10 s off 사이클로 15분 내지 25분 동안 수행할 수 있고, 소성은 대기하에서 550℃ 내지 650℃ 온도범위에서 5시간 내지 7시간 동안 수행할 수 있다. 상기 메조다공성 생활성 유리 나노입자는 실리카(SiO2)와 산화칼슘(CaO)을 60:40 내지 95:5의 몰 비율로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 철 이온 생활성 유리 나노입자를 제공한다.
본 발명에서 “생활성 유리 나노입자(bioactive glass nanoparticle, BGn)”는 실리콘, 칼슘, 인 등의 무기성분으로 구성된 나노입자를 의미하는데, 상기 BGn는 PEG 용액에 칼슘을 포함하는 화합물과 실리콘을 포함하는 화합물을 가하여 반응시킴으로써, PEG, 칼슘 및 실리콘이 응결된 응집체를 수득하고, 상기 응집체를 소결시켜서, PEG를 제거함으로써 제조할 수 있다.
생활성 유리 나노입자(BGn)는 나노필러(nanofiller)로서 나노복합체를 제조할 수 있으며 생분자를 전달할 수 있는 등 많은 장점을 가지고 있다. 또한, 줄기세포의 골분화 촉진, 약물의 로딩과 전달 및 치아의 재미네랄화(dentinremineralization)와 같은 우수한 생물학적 특성을 나타낼 수 있다. 더 나아가, BGn은 졸-겔 제조과정에서 이의 구조 내부에 특정 이온을 결합시킬 수 있고, 고도의 다공 구조가 생성된다.
생활성 유리 나노입자(BGn)는 종래의 마이크로입자 형태의 BG((bioactive glass)와 비교하여 나노스케일의 크기를 가지면서 더욱 큰 표면적을 가져 이와 관련된 물리화학적 특성 및 생활성 특성이 더욱 우수하다. 이에 더하여, 본 발명의 메조다공성을 가지는 BGn은 세포내 흡수는 가능하면서 치료 분자의 효과적인 담지 및 전달이 가능하다. 결과적으로, 나노스케일 크기 및 실리카-기초의 조성을 갖는 BGn은 우수한 골-생활성 및 세포 및 조직 적합성을 갖는다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 철 이온 생활성 유리 나노입자는 Si, Ca 및 Fe을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 철 이온 생활성 유리 나노입자에서 Si : Ca : Fe의 중량비는 80 ~ 90 : 5 ~ 15 : 1 ~ 10인 것이 바람직하다. Fe 이온은 종양 세포 내부에서 촉매적 H2O2 분해 및 ROS 생성이 가능하여 암세포를 죽이는 항암효과를 가지며, 또한, BGn 제조시 Ca2+와 Fe3+ 이온 사이의 이온 장(ionic field) 강도에 영향을 주어, 더 단단하고 초소형 크기(< 20 nm)의 나노입자를 형성케 하고, 상기의 중량비율 범위에서 가장 안정한 3차원의 나노기공구조가 형성된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 철 이온 생활성 유리 나노입자는 SiO4 4-, Ca2+ 및 Fe3+ 이온을 방출한다. 상기 SiO4 4- (260-340 ppm) 및 Ca2+(175-450 ppm) 이온과 함께, 21-66 ppm(0.38-1.18 mM) 범위의 Fe3+ 이온이 4주 동안 방출될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 철 이온 생활성 유리 나노입자는 입자 크기가 < 20 nm이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 철 이온 생활성 유리 나노입자는 비표면적이 100~300 m2/g이다.
본 발명에서 “비표면적(specific surface area, SSA)”은 분체, 입자체의 단위 중량 또는 단위 부피당 겉넓이를 의미한다. 비표면적은 또 분체의 입도를 나타내는 특성값으로서 이용된다. 1g의 분체가 갖는 표면적 Sw(cm2/g)로 나타내는 것이 가장 많지만, 단위 부피에 대한 표면적 Sv(cm2/cm3)로 나타내는 것도 있다. 입자가 작아지는데에 따라 이 값은 커지며 계면 현상에 있어 중요한 값이 된다. 비표면적이 넓을수록 실제 나노입자의 표면적이 증가된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 철 이온 생활성 유리 나노입자는 총 기공 부피가 0.2~0.5 cm3/g이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 철 이온 생활성 유리 나노입자는 생체모방용액(SBF) 내에서 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)를 형성시킬 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 철 이온 생활성 유리 나노입자를 유효성분으로 포함하는 골암 치료용 조성물을 제공한다.
상기 골암은 연골육종, 골육종, 유잉 육종, 척삭종, 섬유육종 및 악성 섬유성 조직구종(MFH)으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 골암 치료용 조성물은 페롭토시스(ferroptosis)-기반일 수 있다.
본 발명에서 “페롭토시스(ferroptosis)”이란 세포막의 지질과산화에 의해 발생하는 철(Ferrous)-의존적 세포사멸 경로이며, 최근 항암제 내성암을 비롯한 다양한 난치암의 효과적인 세포사멸 경로로서 주목받고 있다.
상기 철(Ferrous)-의존적 세포사멸은 철(Fe)을 조효소로 사용하여 활성산소 생성을 유도하는 세포사멸을 의미한다.
본 발명은 생활성 유리 나노입자에 Fe 이온을 담지하여 초소형 크기(< 20 nm), 고도의 메조다공성, 생체모방용액(SBF) 내에서 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)를 형성시킬 수 있는 우수한 생활성을 나타내고, 거의 0차 방출 역학으로 Fe3+ 이온의 지속적인 방출을 나타내는 철 이온 생활성 유리 나노입자 및 이의 제조 방법을 제공한다.
도 1은 0Fe-BGn(a), 5Fe-BGn(b) 및 10Fe-BGn(c)의 TEM 이미지, 10Fe-BGn의 광폭 XPS 조사(d)와 Fe2p 코어 수준의 협폭 XPS 스캔(d에 삽입됨) 결과, 및 10Fe-BG 나노분말의 광학 사진 이미지(d에 삽입됨)를 나타낸 것이다.
도 2는 N2 흡착-탈착 등온선(a), NLDFT 기공 크기 분포(a에 삽입됨) 및 BET-plot(b)를 나타낸 것이다.
도 3은 실리케이트와 칼슘 이온(a), 철 이온(b)의 방출 프로파일 및 철 이온 방출의 선형 피팅(b에 삽입됨)을 나타낸 것이다.
도 4a 및 도 4b는 10Fe-BGn의 뼈와 같은 HA 형성 능력을 보여주는 것으로, SBF 침지 21일 후의 XRD 분석 결과(a)와 TEM 이미지(b)(원은 Fe-BGn 위치를 나타냄)를 나타낸 것이다,
도 4c는 BGn 및 Fe-BGn 나노분말의 광학 사진 이미지를 나타낸 것이다.
도 4d는 Fe 이온을 방출하는 Fe-BGn을 페롭토시스(ferroptosis)-기반 골암 나노치료제로서 제안되는 새로운 용도를 설명하는 개략도이다.
도 2는 N2 흡착-탈착 등온선(a), NLDFT 기공 크기 분포(a에 삽입됨) 및 BET-plot(b)를 나타낸 것이다.
도 3은 실리케이트와 칼슘 이온(a), 철 이온(b)의 방출 프로파일 및 철 이온 방출의 선형 피팅(b에 삽입됨)을 나타낸 것이다.
도 4a 및 도 4b는 10Fe-BGn의 뼈와 같은 HA 형성 능력을 보여주는 것으로, SBF 침지 21일 후의 XRD 분석 결과(a)와 TEM 이미지(b)(원은 Fe-BGn 위치를 나타냄)를 나타낸 것이다,
도 4c는 BGn 및 Fe-BGn 나노분말의 광학 사진 이미지를 나타낸 것이다.
도 4d는 Fe 이온을 방출하는 Fe-BGn을 페롭토시스(ferroptosis)-기반 골암 나노치료제로서 제안되는 새로운 용도를 설명하는 개략도이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다,
실험 재료 및 방법
1. Fe-BGn의 제조
Fe-BGn은 초음파-결합 졸-겔 합성에 의해 제조되었다. Fe2O3는 CaO 대신에 0, 5 및 10wt%로 바이너리(binary) 85% SiO2 - 15% CaO에 첨가되었다. 간단히 말해서, CaNT 및 FeNN을 PEG 용액(5g PEG, 120 ml 에탄올/30 ml 암모니아)에 용해시켰다. 이 후, 20분 동안 격렬한 교반 및 고출력 초음파 조사(10초 켜기/10초 끄기) 하에 TEOS 용액(0.95 ml TEOS/30 ml 에탄올)을 적가하였다. 24시간 동안 격렬하게 교반한 후 수집된 침전물을 세척하고 70℃의 오븐에서 밤새 건조시켰다. 마지막으로, 건조된 분말을 5시간 동안 기류하에 600℃에서 열처리하였다.
2. Fe-BGn의 특성
Fe-BGn은 TEM/EDS 분석으로 조사하였다. Fe-BGn의 평균 입자 크기는 입자 직경의 TEM 측정에 의해 결정되었다(n = 150). XRD는 비정질 구조를 확인하는데 사용되었으며, XPS는 표면 요소를 감지하는 데 사용되었다. BET-SSA, NLDFT 기공 부피/크기는 N2-흡착으로부터 평가하였다. Fe-BGn의 제타 전위는 pH 7.4에서 측정되었다. SiO4 4-, Ca2+ 및 Fe3+ 이온의 방출은 pH 7.4 및 37℃에서 10 ml Tris-HCl 완충액에 50 mg Fe-BGn을 담그는 동안 ICP-AES에 의해 측정되었다. 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA) 형성 능력은 Kokubo의 생체모방용액(SBF) 담그기 테스트에 의해 평가하였다. Fe-BGn은 최대 21일 동안 37℃에서 SBF(1 mg/ml)에 담가졌다.
실험 결과
1. Fe-BGn의 특성
0Fe-BGn의 TEM 이미지(도 1a)는 평균 입자 크기가 약 65 nm인 구형 나노입자를 나타내고 있는 반면에, 5Fe-BGn(도 1b) 및 10Fe-BGn(도 1c)의 TEM 이미지는 크기가 20 nm 미만인 초소형 나노입자를 나타내고 있다(표 1).
| Glass Code | 입자 크기 (nm) | BET-SSA (m2/g) | NLDFT PZ (nm) | NLDFT PV(cm3/g) | Average PZ(nm) | Total PV (cm3/g) | ZP (mV) | Iron ions (ppm/day) |
| 0Fe-BGn | 64.9 ± 5.8 | 44.7 | 3.20 | 0.068 | 7.50 | 0.087 | -11.7 ± 0.70 | - |
| 5Fe-BGn | 19.4 ± 2.9 | 117.9 | 2.60 | 0.170 | 7.38 | 0.217 | -11.1 ± 0.32 | 0.69 ± 0.43 |
| 10Fe-BGn | 13.8 ± 2.2 | 288.1 | 2.70 | 0.320 | 5.99 | 0.430 | -17.9 ± 0.82 | 2.20 ± 0.12 |
CaO를 대체하여 첨가된 Fe2O3가 BGn의 입자 크기에 현저한 영향을 미치는 것은 명확하다. 이러한 점은 Ca2+와 Fe3+ 이온 사이의 이온 장(ionic field) 강도의 차이로 설명할 수 있다. 이온 장 강도가 높은 양이온은 더 단단한 유리 네트워크와 산소 패킹 밀도를 증가시켜 개질제(modifiers)를 둘러싼 더 작은 틈새 공간이 만들어진다는 것은 알려져 있다. 양이온의 전계 강도(F)는 F = Zc/(rc + ro)2 = Zc/a2 로 표시되고, 여기서 Zc는 양이온의 전하이고, rc 및 ro는 양이온 및 산소 이온 O2-의 이온 반경(Å)이고, a는 MnOm 산화물에서 양이온-산소(M-O) 결합 거리(Å)이다. r(Ca2+) = 1.06 Å, r(Fe3+) = 0.67 Å 및 r(O2-) = 1.40 Å이 주어지면, F(Ca2+) = 0.33 Å (8배 배위의 Ca과 함께 Ca-O = 2.46 Å 기초하여 계산됨) 및 F (Fe3+) = 0.76 Å (6배 배위의 Fe과 함께 Fe-O = 1.99 Å에 기초하여 계산됨)이다. Dietzel에 따르면, 유리 개질제 양이온의 F는 ≤ 0.4 Å이고, 유리 형성 양이온의 F는 1.3~2Å이고, 중간 양이온의 F는 0.5~1.1 Å이다. Fe3+에 대해 계산된 전계 강도는 Fe3+를 중간 양이온으로 분류한다. 즉, 네트워크 개질자 외에도 유리 형성제로도 작용할 수 있음을 의미한다. 도 1d는 10Fe-BGn의 넓은 XPS 스펙트럼과 Fe 2p 코어 레벨의 좁은 XPS 스캔을 보여준다(삽입). 715 eV 및 ~725 eV에서의 XPS 피크는 Fe3+ 산화 상태에 속하며 각각 Fe 2p3/2 및 Fe 2p1/2에 기인한다.
N2-흡착 등온선(도 2a)은 메조다공성 재료의 유형 IV 등온선을 나타내었다. 기공 크기 분포(도 2a에 삽입됨)는 2~10 nm 범위의 주요 메조포어를 나타낸다. BET-플롯(도 2b)은 0Fe-BGn에 비해 5Fe-BGn 및 10Fe-BGn의 비표면적(specific surface area, SSA)이 상당히 더 높음을 보여준다. 또한, Fe-BGn의 표면은 음전하를 띠는 것으로 나타났다(표 1).
4주 동안의 SiO4 4-, Ca2+ 및 Fe3+ 이온의 방출 프로파일을 도 3(a-b)에 나타내었다. SiO4 4- (260-340 ppm) 및 Ca2+(175-450 ppm) 이온과 함께 21-66 ppm(0.38-1.18 mM) 범위의 Fe3+ 이온이 4주 동안 방출되었다. 참고로, 선형성(y5Fe = 0.69 x + 0.43, R2 = 0.973 & y10Fe = 2.2 x + 2.3, R2 = 0.989)에 대한 Fe3+ 이온의 피팅(도 3b에 삽입됨)은 Fe3+ 이온 방출에 대해 거의 0차 방출 동역학을 나타낸다.
도 4(a-b)에 도시된 바와 같이, 10Fe-BGn의 HA 형성능은 XRD 및 TEM에 의해 확인되었다. HA 형성은 도 4a에서 HA 인덱싱된 XRD 피크의 진화에서 입증된 바와 같이 2주 이내에 확인되었다. 10Fe-BGn를 21일 동안 SBF에 담근 후의 TEM(도 4b) 이미지는 초소형 나노입자로부터 바늘 모양의 HA 결정의 성장을 명확하게 보여주었다. 5Fe-BGn의 생활성도 XRD에 의해 확인되었다. 도 4c는 BG(백색)와 Fe-BG(노란색)의 나노분말의 광학 사진을 나타낸 것이다. Fe-BGn의 노란색은 유리 매트릭스에 Fe3+ 이온이 존재하여 나타나는 것이다. 마지막으로, 도 4d는 Fe3+ 이온을 방출하는 Fe-BGn을 페롭토시스(ferroptosis)-기반 골암 나노치료제로서 제안되는 새로운 용도를 설명하는 것이다.
결론
새로 제조된 졸-겔 유래 Fe-BGn은 초소형 크기(< 20 nm), 고도의 메조다공성, 적절한 생활성을 나타내고, 거의 0차 방출 역학으로 Fe3+ 이온의 지속적인 방출을 나타냈다. 추가적인 세포 및 동물 연구가 필요하지만, Fe-BGn이 종양 세포에 침투하고 Fe3+ 이온을 방출하여 세포 내 펜톤(fenton)의 반응을 일으켜 ROS를 생성하고 궁극적으로 세포의 페롭토시스(ferroptosis)를 유도할 수 있음이 제안된다. 따라서, Fe 이온을 방출하는 Fe-BGn은 페롭토시스-기반 골암 치료에 적용될 수 있다.
Claims (13)
- 다음의 단계를 포함하는 철 이온 생활성 유리 나노입자(Fe-BGn, Fe ions-bioactive glass nanoparticle)의 제조 방법:
(a) PEG를 용해시켜 템플레이트 용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 템플레이트 용액에 산화칼슘 전구체 및 철 전구체를 첨가하여 산화칼슘-철-템플레이트 혼합용액을 제조하는 단계;
(c) 상기 산화칼슘-철-템플레이트 혼합용액에 실리카 전구체 용액을 첨가하면서 초음파 처리하여 반응 생성물을 제조하는 단계; 및
(d) 상기 반응 생성물을 원심분리한 후 세척하고 건조 및 소성하여 철 이온 생활성 유리 나노입자를 제조하는 단계. - 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)의 산화칼슘 전구체는 질산칼슘(calcium nitrate tetrahydrate), 염화칼슘(calcium chloride), 아세트산칼슘(calcium acetate), 칼슘메톡시에톡사이드 (calcium methoxyethoxide) 또는 이의 혼합물인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 (c)의 실리카 전구체는 TEOS(Tetraethyl orthosilicate), TMOS(trimethoxy orthosilicate), GPTMS((3-glycidoxypropyl)methyldiethoxysilane), MPS(3-mercaptopropyl trimethoxysilane), GOTMS(γtrimethoxysilane), APTMOS(aminophenyl trimethoxysilane) 또는 이의 혼합물인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제1항의 방법으로 제조된 철 이온 생활성 유리 나노입자.
- 제4항에 있어서,
상기 철 이온 생활성 유리 나노입자는 Si, Ca 및 Fe을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자 - 제5항에 있어서,
상기 철 이온 생활성 유리 나노입자에서 Si : Ca : Fe의 중량비는 80 ~ 90 : 5 ~ 15 : 1 ~ 10인 것을 특징으로 하는 나노입자. - 제4항에 있어서,
상기 철 이온 생활성 유리 나노입자는 SiO4 4-, Ca2+ 및 Fe3+ 이온을 방출하는 것을 특징으로 하는 나노입자. - 제4항에 있어서,
상기 철 이온 생활성 유리 나노입자는 입자 크기가 < 20 nm인 것을 특징으로 하는 나노입자. - 제4항에 있어서,
상기 철 이온 생활성 유리 나노입자는 비표면적이 100 ~ 300 m2/g인 것을 특징으로 하는 나노입자. - 제4항에 있어서,
상기 철 이온 생활성 유리 나노입자는 총 기공 부피가 0.2 ~ 0.5 cm3/g인 것을 특징으로 하는 나노입자. - 제4항에 있어서,
상기 철 이온 생활성 유리 나노입자는 생체모방용액(SBF) 내에서 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)를 형성시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 나노입자. - 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항의 철 이온 생활성 유리 나노입자를 유효성분으로 포함하는 골암 치료용 조성물.
- 제12항에 있어서,
상기 골암 치료용 조성물은 페롭토시스(ferroptosis)-기반인 것을 특징으로 하는 골암 치료용 조성물.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140139070A (ko) | 2012-03-26 | 2014-12-04 | 닛뽕 케미파 가부시키가이샤 | 뼈 및 연부에 발생하는 거대 세포성 종양 또는 연골 육종의 예방 및 치료제 |
| KR20160088463A (ko) * | 2015-01-15 | 2016-07-26 | 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 | 아연-생활성 유리 나노입자를 포함하는 치수조직 재생용 인산칼슘 시멘트 조성물 및 이의 제조를 위한 키트 |
| KR102236212B1 (ko) * | 2019-11-13 | 2021-04-05 | 주식회사 메가젠임플란트 | 골조직 광열치료용 이중층 구조의 복합 멤브레인 및 그 제조방법 |
-
2021
- 2021-10-06 KR KR1020210132700A patent/KR102650228B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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| KR20140139070A (ko) | 2012-03-26 | 2014-12-04 | 닛뽕 케미파 가부시키가이샤 | 뼈 및 연부에 발생하는 거대 세포성 종양 또는 연골 육종의 예방 및 치료제 |
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| Zahra Sabouri et al, Biomedical Materials, 2021, vol. 16, no. 3, pp.1-11(2021.03.01. 공개) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102650228B1 (ko) | 2024-03-21 |
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