KR20230070946A - 대사질환 개선용 생체발광 캡슐 - Google Patents
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Abstract
소화기관 내에서 발광이 이루어져, 대사질환을 개선하는 생체발광 캡슐이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐은, 상기 소화기관 내의 환경에 따라 발광을 하는 발광재와, 상기 발광재를 수용하고, 본체를 이루며, 발광재에서 발광된 광이 투과되는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 형성되고, 상기 소화기관 내의 환경과 통기되어, 상기 소화기관 내의 물질을 반투과적으로 상기 하우징내로 인입시키는 반투과부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 소화기관 내에서 발광이 이루어져, 대사질환을 개선하는 생체발광 캡슐에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 대사질환과 관련이 있는 소화기관에 광이 조사되도록 캡슐 내 발광재의 활성 시간을 조절하고, 소화기관내 환경을 이용하여 발광을 활성/비활성 시키는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 관한 것이다.
당뇨, 고혈압, 지질대사이상, 인슐린저항성 등을 수반하는 대사증후군(metabolic syndrome)은 그 높은 유병률로 인해 인류의 건강을 위협하는 주요 질환군으로 떠올랐으며 미국, 유럽 등 선진국에서는 국가 경쟁력을 위협하는 심각한 보건 문제로 간주되어 이의 해결에 막대한 인적, 물적 역량이 투입되고 있다. 대사증후군에 속하는 질환들은 상호간의 발생위험을 증가시키며, 노화, 스트레스 및 면역기능저하 등의 다원적인 생체대사변화와 관련이 있는 공통 질환군이다.
즉, 최근 제2형 당뇨병과 비알코올성 지방간 질환, 비만 등의 대사성 증후군은 전 세계적으로 유병률이 증가하고 있는 추세이다. 제2형 당뇨병과 비알코올성 지방간 질환 환자에서 비정상적인 점막 비후가 발생하면서 환자의 십이지장 점막에 대사성 질환 관련 호르몬 (GIP, GLP 등) 분비가 증가하는 것을 확인하게 됨으로써 비약물 치료의 핵심위치로 십이지장이 언급되고 있다.
유사한 맥락으로 제2형 당뇨병과 비알코올성 지방간의 약물치료의 부작용 및 병합치료를 통한 의료 비용 증가 등으로 최근 십이지장 점막 재표면술 시술이 세계 여러 각국에서 연구되고 있다. 이러한 점막 재표면술의 시술은 고주파의 수열 (hydrothermal)을 통한 십이지장 점막의 비정상세포의 절제 (ablation)로 발생하는 비정상 세포의 정상 세포로의 치환으로 치료효과를 확인하고 있다.
고주파를 이용한 십이지장 시술의 경우 1회 시술만 가능하며 시술 실패율이 20% 정도로 보고되어 있으며 6-12개월 정도 혈당 강화 효과는 유지되지만 지속적인 경구 혈당 강하제 복용이 필요하며 일부 환자에서 시술 후 저혈당, 장 천공, 출혈 등이 관찰되어 효과적이고 안전한 십이지장 점막 치료를 통한 대사 증후군의 비약물 치료방법이 절실한 실정이다. 뿐만 아니라 앞선 디바이스 치료 관점에서는 지속적인 치료를 요구한다면 환자에게 극심한 피로도를 제공할 가능성이 높다.
따라서 본 발명에서는 십이지장부터 공장까지의 내부의 특수한 화학적 환경 조건(O2, glucose, HCO3)에서 활성화되는 발광 단백질을 환자가 복용할 수 있는 캡슐 내에 장착하여 원하는 표적 위치에서 빛을 조사가능한 캡슐형 광치료기를 이용하여 대사성 질환 치료기기로써 사용한다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 대사질환과 관련이 있는 소화기관에 광이 조사되도록 캡슐 내 발광재의 활성 시간을 조절하고, 소화기관내 환경을 이용하여 발광을 활성/비활성 시키는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 소화기관 내에서 발광이 이루어져, 대사질환을 개선하는 생체발광 캡슐은, 상기 소화기관 내의 환경에 따라 발광을 하는 발광재와, 상기 발광재를 수용하고, 본체를 이루며, 발광재에서 발광된 광이 투과되는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 형성되고, 상기 소화기관 내의 환경과 통기되어, 상기 소화기관 내의 물질을 반투과적으로 상기 하우징내로 인입시키는 반투과부를 포함할 수 있다.
일단이 상기 반투과부와 연결되고, 상기 하우징 내부에 위치하는 스캐폴드를 더 포함한다.
상기 스캐폴드는 상기 반투과부를 통해 인입된 상기 물질을 하우징 내부의 상기 발광재로 전달한다.
상기 스캐폴드에 의해 전달된 상기 물질에 의해 상기 발광재가 활성화된다.
상기 하우징 및/또는 상기 반투과부 상에 코팅되고, 상기 발광재의 활성을 지연시키며, 위산에 대한 내구성을 갖는 코팅층을 더 포함한다.
상기 코팅층은 메틸 아크릴레이트-메트아크릴산 공중합체, 셀룰로스 아세테이트 숙시네이트, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로스 프탈레이트, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로스 아세테이트 숙시네이트(하이프로멜로스 아세테이트 숙시네이트), 폴리비닐 아세테이트 프탈레이트(PVAP), 메틸 메트아크릴레이트-메트아크릴산 공중합체, 나트륨 알기네이트 및 스테아르산으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 형성된다.
상기 소화기관 중 십이지장 또는 공장에서 상기 코팅층이 제거되도록 상기 코팅층이 형성된다.
상기 십이지장 또는 공장에서, 상기 하우징 및 상기 반투과부가 상기 십이지장 또는 공장의 환경에 노출된다.
상기 발광재는 제1 파장의 광을 발광하는 제1 발광단백질을 포함한다.
상기 발광재는 제2 파장의 광을 발광하는 제2 발광단백질을 더 포함한다.
상기 하우징은 상기 제1 발광단백질과 상기 제2 발광단백질을 분리하는 격벽을 포함한다.
상기 발광재는 발광효소를 더 포함하되, 상기 발광재는 광세균 루시퍼라아제(Photobacteria luciferase), 파이어플라이 루시퍼라아제(Firefly luciferase), 애벌레 루시퍼라아제(Railroad worm luciferase), 레닐라 루시퍼라아제(Renilla luciferase), 가우시아 루시퍼라아제(Gaussia luciferase), 메트리디아 루시퍼라아제(Metridia luciferase), 사이프리디나 루시퍼라아제(Cypridiana luciferase), 아카룩(akaluc) 및 오플로포러스 루시퍼라아제(Oplophorus luciferase)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 소화기관 내의 pH를 센싱하기 위해 pH센서를 더 포함하되, 상기 pH센서는 상기 하우징 외에 위치한다.
상기 발광재에 의한 발광여부를 센싱하기 위한 광센서를 더 포함하되, 상기 광센서는 상기 하우징 내에 위치한다.
상기 pH센서 또는 상기 광센서에 전기를 공급하는 생체 바이오 연료전지를 더 포함하되, 상기 생체 바이오 연료전지는 상기 하우징 내에 위치한다.
외부에서 인가되는 자기장에 의해 상기 캡슐이 상기 소화기관에서 일정시간 머무를 수 있도록 마그넷을 더 포함하되, 상기 마그넷은 상기 하우징 내 (끝단 또는 중간에) 에 위치한다.
본 발명에 의할 경우, 십이지장부터 공장까지의 내부의 특수한 화학적 환경 조건(O2, glucose, HCO3)에서 활성화되는 발광 단백질을 환자가 복용할 수 있는 캡슐 내에 장착하여 원하는 표적 위치에서 빛을 조사가능한 캡슐형 광치료기를 이용하여 대사성 질환 치료기기로써 사용할 수 있다.
또한, 대사질환과 관련이 있는 소화기관에 광이 조사되도록 캡슐 내 발광재의 활성 시간을 조절하고, 소화기관내 환경을 이용하여 발광을 활성/비활성 시키는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐이 제공된다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 이외의 발명의 효과도 청구범위의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐의 단면을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 I-I'으로 자른 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 격벽을 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 pH센서를 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 광센서를 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐을 활용한 치료방법을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 의한 광 조사효과를 나타낸 실험결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명 생체발광 캡슐의 최적 코팅층 조건을 확인하기 위한 인체 모사 위-십이지장 시뮬레이션 실험결과이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 코팅층이 제거되는 것을 나타낸 실험결과이다.
도 2는 도 1의 I-I'으로 자른 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 격벽을 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 pH센서를 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 광센서를 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐을 활용한 치료방법을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 의한 광 조사효과를 나타낸 실험결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명 생체발광 캡슐의 최적 코팅층 조건을 확인하기 위한 인체 모사 위-십이지장 시뮬레이션 실험결과이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 코팅층이 제거되는 것을 나타낸 실험결과이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐의 단면을 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 I-I'으로 자른 단면을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 격벽을 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 pH센서를 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 광센서를 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 5를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화기관 내에서 발광이 이루어져, 대사질환을 개선하는 생체발광 캡슐(10)을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환 개선용 생체발광 캡슐(10)은 상기 소화기관 내의 환경에 따라 발광을 하는 발광재(210)와, 상기 발광재(210)를 수용하고, 본체를 이루며, 발광재(210)에서 발광된 광이 투과되는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 일측에 형성되고, 상기 소화기관 내의 환경과 통기되어, 상기 소화기관 내의 물질을 반투과적으로 상기 하우징(110)내로 인입시키는 반투과부(120)를 포함할 수 있다.
본 발명의 대사질환 개선용 생체발광 캡슐(10)은 구강을 통해 섭취가능한 경구 타입으로, 알약(tablet) 형태의 제제로 형성될 수 있다. 본 발명에서 대사질환은 대사증후군과 실질적으로 동일한 의미를 나타내며, 대사질환은 예를 들어, 당뇨, 비만, 고지혈증, 고혈압, 비알콜성 지방간 질환 등을 의미할 수 있다.
먼저, 대사질환 개선용 생체발광 캡슐(10)은 본체를 이루는 하우징(110)을 포함할 수 있다. 하우징(110)은 후술할 발광재(210)를 수용한다. 또한, 발광재(210)가 특정조건에서 발광이 되면, 하우징(110)은 발광된 광을 소화기관을 향해 투과시킬 수 있다. 이를 위해, 하우징(110)은 투명한 소재의 고분자 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 하우징(110)을 형성하는 물질은 인체에 무해한 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
하우징(110)을 형성하는 물질은 실리콘, 폴리스티렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 에틸 셀룰로스, 폴리비닐 피리딘, 폴리아크릴로니트릴, 및 멜라민-포름알데히드 폴리머로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 투명한 수지일 수 있다.
하우징(110)은 캡슐(10)이 소화기관을 부유하는 동안 캡슐(10) 내의 발광재(210) 등을 소화기관 내의 환경에 노출되지 않도록 보호할 수 있다. 하우징(110)은 발광재(210)를 수용할 수 있도록, 가운데가 빈 중공 형태로 형성될 수 있고, 상기 중공에는 발광재(210)가 충진되어 수용될 수 있다.
다음으로, 하우징(110)의 일측에는 반투과부(120)가 형성되어 위치할 수 있다.
반투과부(120)는 소화기관 내의 환경과 통기되어, 소화기관 내의 물질을 반투과적으로 하우징(110) 내로 인입시킬 수 있다. 여기서, 소화기관은 십이지장 또는 공장일 수 있다.
즉, 반투과부(120)는 십이지장 또는 공장에 분포하는 산소(O2), 글루코스(glucose), HCO3등을 반투과적으로 하우징(110) 내로 인입시킬 수 있다. 반면에, 하우징(110) 내에 존재하는 발광재(210)는 하우징(110) 외부로 유출시키지 않을 수 있다.
반투과부(120)는 일측에만 형성될 수도 있고, 일측과 타측 등 하우징(110)의 양측에 형성될 수 있다. 반투과부(120)의 형성 개수는 캡슐(10)의 설계 성능에 따라 조절될 수 있을 것이다.
한편, 반투과부(120)는 셀룰로우스 계열(Cellulose acetate, Cellulose triacetate), 폴리아마이드(Polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리이터술폰(polyethersulfone), 폴리아미드이미드-폴리에칠렌이민(Polyamideimide-polyethyleneimine) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 반투과부(120)의 직경은 500㎛ 내지 1㎜일 수 있고, 두께는 100 내지 200㎛일 수 있고, 반투과부(120)에는 1 내지 10nm의 기공이 형성되어 있다.
다음으로, 일단이 상기 반투과부(120)와 연결되고, 상기 하우징(110) 내부에 스캐폴드(310)가 위치한다. 스캐폴드(310)는 반투과부(120)에서 인입된 소화기관 내의 물질을 하우징(110)내로 전달한다.
보다 구체적으로, 캡슐(10)이 소화기관의 연동운동에 의해 구강, 식도 및 위를 지나 십이지장이나 공장에 도달할 경우, 반투과부(120)를 통해 십이지장 또는 공정 내의 물질이 하우징(110)내로 인입될 수 있다. 이러한 물질로는 상술한 바와 같이 산소(O2), 글루코스(glucose), HCO3등일 수 있다. 반투과부(120)를 통해 인입된 상기 물질들은 반투과부(120)와 연결된 스캐폴드(310)를 통해 하우징(110) 내 영역으로 확산 및 전달될 수 있다. 이에 의해, 하우징(110)내에 수용된 발광재(210)로 상기 물질들이 스캐폴드(310)에 의해 전달될 수 있다.
한편, 스캐폴드(310)에 의해 전달된 상기 물질들에 의해 상기 발광재(210)가 활성화될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
스캐폴드(310)는 반투과부(120)와 유사한 물질로 형성될 수 있다. 즉, 스캐폴드(310)는 셀룰로우스 계열(Cellulose acetate, Cellulose triacetate), 폴리아마이드(Polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리이터술폰(polyethersulfone), 폴리아미드이미드-폴리에칠렌이민(Polyamideimide-polyethyleneimine) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 스캐폴드(310)의 직경은 500㎛ 내지 1㎜일 수 있고, 튜브 형상으로 캡슐(10)의 길이방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 스캐폴드(310)의 튜브 두께는 100 내지 200㎛일 수 있다. 한편, 스캐폴드(310)의 길이는 캡슐(10)의 길이방향과 유사한 길이로 형성될 수 있다. 스캐폴드(310)에는 1 내지 10nm의 기공이 형성되어 있다. 기공에 의해 인입된 물질들이 하우징(110)의 내부 공간으로 확산될 수 있다.
만약, 반투과부가 일측 및 타측 등 양측에 형성되어 있는 경우라면, 스캐폴드(310)는 일단은 반투과부의 일측과 연결되고, 스캐폴드(310)의 타측은 반투과부의 타측과 연결될 수 있다. 이 경우, 스캐폴드(310)가 하우징(110)의 내부를 관통하는 형태로 위치할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환용 생체발광 캡슐(10)은 소화기관 내의 환경에 따라 발광을 하는 발광재(210)를 포함할 수 있다.
발광재(210)는 하우징(110) 내에 수용되며, 상술한 소화기관 내의 물질들이 하우징(110) 내로 인입되고, 스캐폴드(310)에 의해 하우징(110)의 내부로 상기 물질들이 전달되면, 상기 물질들에 의해 발광재(210)가 활성화될 수 있다.
보다 구체적으로, 캡슐(10)이 소화기관의 연동운동에 의해 구강, 식도 및 위를 지나 십이지장이나 공장에 도달할 경우, 반투과부(120)를 통해 십이지장 또는 공정 내의 물질이 하우징(110)내로 인입될 수 있다. 이러한 물질로는 상술한 바와 같이 산소(O2), 글루코스(glucose), HCO3등일 수 있다. 반투과부(120)를 통해 인입된 상기 물질들은 반투과부(120)와 연결된 스캐폴드(310)를 통해 하우징(110) 내 영역으로 확산 및 전달될 수 있다. 이에 의해, 하우징(110)내에 수용된 발광재(210)로 상기 물질들이 스캐폴드(310)에 의해 전달될 수 있다. 이에 의해, 발광재(210)는 인입된 상기 물질들에 의해 활성화되고, 발광이 발생될 수 있다.
발광재(210)는 발광단백질 발광단백질의 발광을 활성화하는 발광효소 및 ATP(adenosine triphosphate)를 포함할 수 있다. 즉, 발광재(210)는 발광단백질, 발광효소 및 ATP의 혼합물로 이루어질 수 있다. 발광은 발광단백질이 ATP 등과 반응하고 산화되며 이루어지고, 발광단백질의 산화시 발광효소가 산화작용을 촉진할 수 있다.
발광단백질은 루시페린(luciferin) 또는 아카루민(akalumine) 계열이며, 자연에서 추출한 물질 또는 adenovirus 벡터, 나노 파티클, 양자점등을 이용한 재조합으로 신규 합성 (발광 intensity, 시간 극대화)한 물질 등을 사용할 수 있다. 대부분의 생물발광은 몇초 (second)정도만 발광하는 광조사 시간의 제한이 있을 수 있다. 따라서 발광캡슐(10) 내에 발광단백질의 밀도를 최대한 증가시켜 인입할 수 있으며, 발광효소는 발광단백질에 비하여 낮은 농도를 유지하도록 발광캡슐(10) 내에 인입시킬 수 있다. 또한, 발광캡슐(10) 내에 반투막층을 형성하여, 발광캡슐(10) 내의 공간을 발광단백질이 인입되는 영역과 발광효소가 인입되는 영역으로 나눌 수 있다. 이때, 반투막층으로 나누어진 영역에 각각 위치하는 발광단백질과 발광효소는 두 물질 간의 삼투압 차이와 반투막층으로 인하여 두 물질이 천천히 결합할 수 있다. 이를 위해 발광단백질과 발광효소의 농도 구성을 2:1, 3:1, 4:1 등으로 구성할 수 있다. 이를 통하여 발광시간이 길어질 수 있다. 이러한 발광단백질의 비교적 낮은 광량은 발광시간을 길게하여 소장세포에 전달되는 유효광량을 극대화하는 메트로놈 원리를 이용한다. 소장세포에 전달되는 광조사 시간을 높이기 위해 복용하는 광캡슐 숫자를 늘리거나 체외 마그넷의 자기장을 이용하여 마그넷을 탑재한 광캡슐의 소장내 이동을 최소화할 수 있다. 한편, 발광재(210)가 활성화되어 제1 파장을 갖는 광을 발광하는 경우, 발광재는 제1 발광단백질(211)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 파장은 예를들어, 630㎚ 또는 850㎚일 수 있다. 또한, 제1 파장은 가시광선 영역의 파장이거나, 근적외선 영역의 파장일 수 있다.
발광재(210)가 발광단백질로 제1 발광단백질(211)만을 포함하는 경우, 발광재(210)는 단일의 파장을 갖는 광을 발광할 수 있다.
만약, 발광재(210)가 제2 파장을 갖는 광을 발광하는 경우라면, 발광재(210)는 제2 발광단백질(212)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 파장은 예를들어, 630㎚ 또는 850㎚일 수 있다. 상술한 제1 파장이 630㎚이면, 제2 파장은 850㎚이고, 제1 파장이 850㎚이면, 제2 파장은 630㎚이다.
본 발명에 있어서 적절한 파장은 LED 기반의 광치료 카테터를 사용하여 광치료의 혈당 조절 효과를 확인하고, 디바이스에 인가되는 조건을 비교 분석하여 치료효과를 극대화할 수 있는 파장, 에너지 및 시간 설정 값을 도출하였다.
발광재(210)는 복합 광을 발광할 수 있는데, 예를 들어, 발광재(210)는 상술한 재1 파장을 갖는 광과 제2 파장을 갖는 광을 발광할 수 있는 것이다. 이를 위해, 발광재(210)는 제1 파장을 갖는 광을 발광하는 제1 발광단백질(211)과 제2 파장을 갖는 광을 발광하는 제2 발광단백질(212)의 혼합으로 이루어질 수 있다.
발광재(210)가 제1 발광단백질(211)과 제2 발광단백질(212)을 포함하는 경우와 같이, 복합 발광단백질로 이루어지는 경우, 발광단백질의 효율을 향상시키고, 발광되는 광의 발광 해상도를 높이기 위해, 하우징(110) 내에 격벽(도 3의 410)을 형성할 수 있다.
즉, 제1 발광단백질(211)과 제2 발광단백질(212)을 하우징(110) 내에 분리 수용하기 위하여, 하우징(110)은 하우징(110) 내에서 제1 발광단백질(211)과 제2 발광단백질(212)을 분리하는 격벽(410)을 포함할 수 있다. 격벽(410)에 의해, 하우징(110) 내 분리된 공간에 제1 발광단백질(211)과 제2 발광단백질(212)이 각각 수용되는 것이다. 이때, 제1 발광단백질(211)이 루시페린(luciferin) 계열이면, 제2 발광단백질(212)은 아카루민(akalumine) 계열일 수 있다. 반면에, 제1 발광단백질(211)이 아카루민(akalumine) 계열이면, 제2 발광단백질(212)은 루시페린(luciferin) 계열일 수 있다.
또한, 발광재(210)에 포함된 제1 발광단백질 또는 제2 발광단백질은 Adeno-asscoicated virus Adenovirus 벡터 (vector), 대장균, 나노 파티클, 광자점등으로 조합된 발광 단백질일 수 있으며 여기에는 GFP, RFP 등의 형광 또는 발광 단백질이 포함될 수도 있다.
한편, 발광재(210)에 포함된 발광효소(미도시)는 광세균 루시퍼라아제(Photobacteria luciferase), 파이어플라이 루시퍼라아제(Firefly luciferase), 애벌레 루시퍼라아제(Railroad worm luciferase), 레닐라 루시퍼라아제(Renilla luciferase), 가우시아 루시퍼라아제(Gaussia luciferase), 메트리디아 루시퍼라아제(Metridia luciferase), 사이프리디나 루시퍼라아제(Cypridiana luciferase), 아카룩(akaluc) 및 오플로포러스 루시퍼라아제(Oplophorus luciferase)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
한편, 격벽으로 분리된 다른 공간의 제1 발광단백질 또는 제2 발광단백질은 광세균 루시퍼라아제(Photobacteria luciferase), 파이어플라이 루시퍼라아제(Firefly luciferase), 애벌레 루시퍼라아제(Railroad worm luciferase), 레닐라 루시퍼라아제(Renilla luciferase), 가우시아 루시퍼라아제(Gaussia luciferase), 메트리디아 루시퍼라아제(Metridia luciferase), 사이프리디나 루시퍼라아제(Cypridiana luciferase), 오플로포러스 루시퍼라아제(Oplophorus luciferase)의 발광효소 중 적어도 어느 하나와의 반응을 통해 발광 활성화가 이루어질 수 있다.
발광재(210)의 활성화를 위해, 캡슐 복용 시 캡슐을 일정속도로 흔들어 복용하는 것이 바람직하다. 이에의해, 격벽의 균열으로 제1 발광단백질과 제2발광단백질이 접척하여 발광을 할 수 있어 발광재(210)의 활성을 준비하고, 발광재(210)가 활성화되는 소화기관의 영역에서 보다 원활하게 발광이 이루어질 수 있다. 이러한 복용전 여러번 흔들어 발광 단백질이 효소와 결합하여 생물 발광 반응의 일부가 이루어진 상태에서 캡슐을 복용할 수 있다.
발광재(210)를 하우징(110)에 충진하는 방법은 다음과 같을 수 있다.
예를 들어, 하우징(110)이 두 부분으로 나누어져, 이들을 결합하여 형성한다고 하면, 나누어진 일측의 하우징에 발광재를 충진한 후, 타측의 하우징과 일측의 하우징을 결합시켜 하우징(110)을 완성하는 과정에서 발광재(210)를 충진할 수 있다.
다음으로, 하우징(110)이 완성된 후, 하우징(110)에 주사바늘을 이용하여 발광재를 충진할 수 있다. 즉, 완성된 하우징(110)에 주사바늘을 찔러 넣으면, 주사바늘이 하우징(110)을 관통하고, 주사바늘의 말단이 하우징(110) 내로 인입된다. 인입된 주사바늘의 말단을 통해 발광재(210)가 하우징(110) 내로 충진되고, 하우징(110)의 내부에 발광재(210)가 수용된다.
이러한 발광 관련 단백질, 효소의 충진 과정중에 생기는 에어포켓 (air-pocket)은 캡슐이 십이지장 부위에서 반고체, 유동형태의 음식물에서 부력 (buoyancy) 효과를 통한 십이지장 및 소장에서 캡슐의 이동을 최소화하여 소장 세포에 발광 기능 캡슐의 적절한 광신호를 제공하여 원하는 치료 효과를 기대한다.
한편, 최적의 광신호를 통한 치료 효과를 위해 한번에 2-3개의 본 발명의 발광캡슐을 복용할 수 있으며 하루 3회 복용을 통한 소장 광 신호 전달을 최적화할 수 있다. 이러한 에어포켓은 발광 단백질과 효소가 결합하는 과정에서 필요하며 발광 프로세스를 통한 산소의 소진으로 대장에서 에어포켓이 없어지면서 부력 효과가 소실되어 일반 소화된 물질과 함께 체외로 배출된다.
한편, 캡슐(10) 복용시, 발광재(210)의 활성화를 위해, 캡슐을 일정속도로 흔들어 복용하는 것이 바람직하다. 이에의해, 발광재(210)의 활성이 준비되고, 발광재(210) 활성화되는 소화기관의 영역에서 보다 원활하게 발광이 이루어질 수 있다.
소화기관에서 발광재에 의한 발광이 이루어지면, 소화기관에서 본 발명의 캡슐(10)에 의한 발광으로 광치료가 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 여기서 소화기관은 십이지장이나 공장일 수 있다. 캡슐(10)은 후술할 코팅층에 의해 식도와 위를 거치는 동안은 발광재(210)의 활성이 억제된다.
십이지장 또는 공장에 캡슐(10)이 도달하면, 하우징(110) 및 반투과부(120)를 덮는 코팅층(101)이 제거된다. 코팅층(101)이 제거되어 반투과부(120)가 십이지장 또는 공장에서 노출되면, 십이지장 또는 공장 내에 분포된 물질들이 하우징(110)내로 인입될 수 있다. 여기서, 상기 물질들은 예를 들어, 산소(O2), 글루코스(glucose), HCO3등일 수 있다.
이러한, 물질들이, 하우징(110) 내로 인입되고, 스캐폴드(310)에 의해 하우징(110) 내로 확산되면, 상기 물질들이 하우징(110) 내의 발광재(210)로 전달된다. 이에 의해, 발광재(210)는 활성화되어, 발광이 이루어지고, 빛을 투과할 수 있는 투명소재인 하우징(110)을 통해 십이지장 또는 공장의 조직 부위로 광이 조사될 수 있다.
한편, 하우징(110)이 광 투과물질로 형성되나, 캡슐(10) 내에서 발광되는 광이 하우징(110)을 통해 십이지장 또는 공장으로 조사되는 효율을 높이기 위해, 하우징(110) 상에 광확산 또는 광투과 물질을 추가로 코팅할 수 있다. 추가로 코팅되는 광확산 또는 광투과 물질은 상술한 하우징(110)을 형성하는 물질과 실질적으로 동일한 것일 수 있다.
조사된 광에 의해, 십이지장 또는 공장의 조직부위에서 기인할 수 있는 대사증후군을 광조사에 의해 치료될 수 있다. 즉, 본 발명의 대사질환 개선용 생체발광 캡슐(10)에 의해 이루어지는 발광에 의해, 대사증후군인 당뇨, 비만, 고지혈증, 고혈압, 비알콜성 지방간 질환 등을 개선할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환용 생체발광 캡슐(10)은 상기 하우징(110)과 상기 반투과부(120) 상에 코팅되고, 상기 발광재(210)의 활성을 지연시키며, 위산에 대한 내구성을 갖는 코팅층(101)을 포함할 수 있다.
코팅층(101) 캡슐(10)의 하우징(110)과 반투과부(120)가 일정시간 소화기관 내에서 노출되지 않도록 한다. 즉, 캡슐(10) 섭취후, 대략 4시간 가량 하우징(110)과 반투과부(120)가 소화기관 내에서 노출되지 않도록 할 수 있다.
이는, 대사질환과 관련있는 소화기관인 십이지장 또는 공장에서 캡슐(10)의 발광활성을 도모하기 위한 것이다. 즉, 코팅층(101)은 소화기관 중 십이지장 또는 공장에서 제거되도록 상기 하우징(110) 상에 형성될 수 있다.
캡슐(10) 섭취 후, 대략 4시간이 경과하면, 캡슐(10)이 십이지장 또는 공장에 도달할 수 있고, 도달하는 동안 위산 등에 의해 코팅층(101) 서서히 제거되기 때문이다. 이를 위해, 코팅층(101)은 위산 등에 내구성이 있는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 코팅층은 하우징 전체를 덮을 수도 있고 반투과부(120)만 코팅하는 형태로 구성될 수 있다.
십이지장 또는 공장 부근에서, 코팅층(101)이 제거되도록 형성됨에 따라, 상기 하우징(110) 및 상기 반투과부(120)가 십이지장 또는 공장의 환경에 노출될 수 있다. 이에 의해, 십이지장 또는 공장 내에 분포된 물질들이 노출된 반투과부(120)를 통해 하우징(110) 내로 인입된다. 따라서 경구 복용시 광캡슐을 여러번 흔들어 발광단맥질과 발광효소가 결합을 시작하지만 가장 중요한 요소인 산소등 생물발광에 필요한 물질이 십이지장에서 광캡슐내로 유입되면서 십이지장에서 광캡슐의 효과적인 발광이 시작할 수 있게된다.
이에 대한 자세한 설명은 상술하였는바, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
한편, 코팅층(101)은 위산의 pH에 내구성을 갖는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 코팅층(101)은 메틸 아크릴레이트-메트아크릴산 공중합체, 셀룰로스 아세테이트 숙시네이트, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로스 프탈레이트, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로스 아세테이트 숙시네이트(하이프로멜로스 아세테이트 숙시네이트), 폴리비닐 아세테이트 프탈레이트(PVAP), 메틸 메트아크릴레이트-메트아크릴산 공중합체, 나트륨 알기네이트 및 스테아르산으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 형성될 수 있다.
코팅층(101)의 두께는 10-300㎛일 수 있고, 바람직하게는 100-170㎛일 수 있다. 이에 의해, 노출을 원하지 않는 소화기관의 부위(예, 위, 식도 등)에서 하우징(110) 및 반투과부(120)가 위산에 의해 노출되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 소화기관 내의 pH를 센싱하기 위하여, 캡슐(10)은 pH센서(510)를 더 포함할 수 있다. 이때, pH센서(510)는 하우징(110) 외에 위치할 수 있다. pH센서(510)는 반투과부(120)를 통해 인입되는 물질 들의 pH를 센싱함으로써, 캡슐이 위치하는 소화기관 내의 pH를 센싱할 수 있다.
pH센서(510)는 소화기관 내의 pH를 센싱하고 이러한 정보를 외부의 단말기(예를 들어, 핸드폰, PC, 테블릿PC 등)로 전송할 있다. 예를 들어, 위에서 측정한 pH정보와, 십이지장에서 측정한 pH정보를 전송한다. 위와 십이지장의 pH는 다르기 때문에, pH의 레벨차가 센싱되면, 외부의 관측자는 캡슐(10)이 위에서 십이지장으로 이동했음을 인지할 수 있다.
한편, 소화기관 내에서 캡슐(10)의 발광재(210)에 의한 발광여부를 센싱하기 위해 광센서(520)를 더 포함할 수 있다. 이때, 광센서(520)는 하우징(110) 내에 위치할 수 있다. 광센서(520)에 의해, 캡슐(10)에 의한 발광정도를 센싱함으로써, 광치료에 충분한 광이 소화기관에 조사되는지 측정할 수 있다.
이러한, pH센서(510)와 광센서(520)의 작동을 위해, 전기 에너지가 필요하다. pH센서(510)와 광센서(520)에 전기 에너지를 공급하기 위해, 캡슐(10)은 생체 바이오 연료전지(530)를 포함할 수 있다. 생체 바이오 연료전지(530)는 하우징(110) 내에 위치할 수 있다. 생체 바이오 연료전지(530)는 예를 들어, 글루코스(glucose)를 산화시켜 전기 에너지를 생성할 수 있다. 생체 바이오 연료전지(530)는 pH센서(510)와 광센서(520) 각각에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 캡슐(10)은 생체 바이오 연료전지(530)를 포함하지 않을 수도 있다. 이때, pH센서(51)는 다음과 같은 방식으로 전력을 공급받을 수 있다. 즉, wire-less power, 웨어러블 형태의 체외 고주파 (radiofrequency) ph센서 모니터기를 통해 광캡슐이 지나가는 부위의 pH를 검출할 수 있게 된다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐(10)이 치료가 필요한 소화기관(예를들어, 십이지장 또는 공장)에 일정시간 고정될 수 있도록, 캡슐(10)은 마그넷(magnet, 610)을 포함할 수 있다. 마그넷(610)은 하우징(110) 내에 위치할 수 있다.
마그넷(610)에 대해 외부에서 자기장을 인가하면(도 6 참고), 마그넷(610)을 포함하는 캡슐(10)은 외부 자기장과 마그넷(610) 간의 전자기력에 의해 소화기관 내의 특정 위치에 일정시간 고정되어 멈출 수 있다. 이때, 캡슐(10)의 발광이 활성화되면, 캡슐(10)이 고정된 소화기관 부위는 캡슐(10)의 발광에 의해 광조사가 이루어질 수 있다.
예를 들어, 십이지장에 광을 조사하려는 경우, 의사나 관측자가 상술한 pH센서(510)에 의해 pH정보를 획득하고, 이를 통해 캡슐(10)의 위치가 십이지장 부근이라고 판단되면, 외부 마그넷 장치(1000)에 의해 캡슐(10)에 자기장을 인가하고, 이에 의해 마그넷(610)과 외부 자기장 간의 전자기력에 의해 캡슐(10)을 십이지장에 일정시간 고정시킬 수 있다. 이때, 캡슐(10)의 발광이 활성화되면, 캡슐(10)이 십이지장에 일정시간 고정됨으로써, 십이지장에 대한 캡슐(10)의 광조사 효과가 극대화될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한, 대사질환 개선용 생체발광 캡슐(10)은 섭취후 일정시간(대략 4시간) 동안 활성화가 억제되고, 대사질환 개선을 위한 광치료가 필요한 소화기관(예, 십이지장, 공장)에서 활성화가 진행될 수 있다. 즉, 캡슐(10) 내의 발광재(210)는 코팅층(101)에 의해 활성이 지연되다, 코팅층(101)이 제거되는 일정 시간이 경과하여 이동된 십이지장 내의 물질들에 의해 발광재(210)가 활성화되어, 광치료가 필요한 소화기관에 광을 조사할 수 있다. 이에 의해, 대사질환인 당뇨, 비만, 고지혈증, 고혈압, 비알콜성 지방간 질환 등을 개선할 수 있다.
한편, 치료경과에 따라, 캡슐을 복수개 복용하여 십이지장 또는 공장에서의 광조사를 극대화할 수 있다. 특히, 캡슐(10)에 포함된 광센서 등을 통해 측정된 광조사량 등을 통해 캡슐(10)의 추가 복용여부를 결정할 수도 있다.
즉, 캡슐(10)의 투여 횟수 또는/및 개수를 조절하여 대사질환 치료에 필요한 광량을 조절할 수 있다. 즉, 1회 복용시 2, 3개의 캡슐을 복용하거나, 하루에 3회씩 캡슐의 복용을 조절할 수 있다.
캡슐(10)이 십이지장 또는 공장을 지나 대장에 도달하면, 발광재를 활성화시킬 수 있는 물질이 희박해져, 발광이 이루어지지 않을 수 있다. 즉, 캡슐의 발광재는 비활성화될 수 있다. 대장을 지난 캡슐(10)은 소화가 되지 않고 대변을 통해 신체 밖으로 배출될 수 있다.
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 자명할 것이다.
<실시예 1: 발광재를 포함하는 발광캡슐 제조>
실리콘 재질의 캡슐 용기를 준비하였다. 상기 용기는 하우징으로 사용되며, 하우징의 외관크기가 제조되는 캡슐의 최종크기와 실질적으로 유사하다고 하겠다. 실리콘 재질의 하우징은 길이가 28㎜이고, 직경이 13㎜였다.
하우징 내에, 상용의 박막 pH센서, 마그넷 및 pH센서에 전력을 제공할 생체 바이오 연료전지를 실장시켰다. 이러한 장치들은 시중에서 구입하였다.
하우징의 일측과 타측에 반투과막을 형성하였다. 반투과막은 셀룰로오스 재질로 800㎛ 직경에 150㎛의 두께로 형성하였다. 그리고, 반투과막과 연결되고 하우징 내에 위치하도록 스캐폴드도 형성하였다. 스캐폴드는 셀룰로오스 재질로 800㎛ 직경에 튜브 형상으로 형성하였다.
LED 기반의 광치료 카테터를 사용하여 광치료의 혈당 조절 효과를 확인하고, 디바이스에 인가되는 조건을 비교 분석하여 치료효과를 극대화할 수 있는 파장, 에너지 및 시간 설정 값을 도출하였다.
하우징 내에 발광재를 충진하였다. 발광재 중, 발광단백질은 아카루민 계열의 물질이 1g 사용되었고, 발광효소는 아카룩(akaluc)이 1g 사용되었다, ATP도 1g 사용되었다. 발광재는 주사바늘에 의해 하우징 내에 충진되었다.그 후, 하우징의 표면을 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로스 프탈레이트로 코팅하여, 발광재가 충진된 발광캡슐이 최종적으로 제조되었다. 이때 캡슐의 최종 길이는 28㎜이고, 직경이 13㎜였다
<실험예 1: 발광캡슐의 혈당 조절 효과>
제조된 캡슐을 지원자에게 1회에 3개 복용시킨 후, 지원자의 혈당 조절 효과를 알아보았다. 복용 후, 캡슐에서 전송된 pH정보와 복용 후의 시간경과(4시간)를 고려하여, 지원자의 십이지장을 향해 자기장을 인가하였다. 자기장을 1시간 가량 인가한 후, 지원자의 혈당변화를 측정하였다. 복용전 대조군(control)으로 지원자의 혈당을 미리 측정하였다.
도 7을 참고하면, 광조사에 따른 혈당 조절 효과를 알 수 있었다. 도 7을 참고하면, 대조군(control)의 경우, 시간에 따른 혈당변화가 거의 감지되지 않았으나, 630㎚ 파장의 광을 조사한 경우, 초기부터 60분간 혈당이 감소되었음을 알 수 있었다. 또한, 850㎚ 파장의 광을 조사한 경우, 혈당 감소 효과가 180분까지 지속되었음을 알 수 있었다.
특히, 630㎚ 파장과 850㎚ 파장의 복합 광(dual wavelength)을 조사한 경우, 초기부터 60분까지는 630㎚ 파장의 광에 의한 효과가, 60분부터 180분까지는 850㎚ 파장의 광에 의한 효과가 복합적으로 발생하였다. 즉, 복합 광에 의할 경우, 각각의 광에서 혈당 감소 효과가 지속되었음을 알 수 있었다.
이에, 본 발명에 의한 대사질환 개선용 생체발광 캡슐(10)은 혈당 감소 효과가 있는 바, 대사증후군 환자의 병세 호전에 기여할 것이다.
<실시예 2: 발광캡슐의 제조>
상기 실시예 1의 발광캡슐과 동일한 재료 및 방법으로 길이가 상이한 2 개의 발광캡슐을 제조하였다. 제조된 발광캡슐의 길이는 각각 20㎜ 및 18㎜이었고, 각각의 직경은 13㎜였다. 즉, 발광캡슐 각각의 하우징 표면은 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로스 프탈레이트로 코팅되었다.
<실험예 2: 발광캡슐에서 코팅층이 제거되는지 여부>
인체 모사 위-십이지장 시뮬레이터를 사용하여 위에서 음식물이 잔류되는 시간을 예측하여 발광캡슐에서 코팅층이 유지되어야 하는 시간과 실제 발광 시간을 추산하였다. 음식물을 흘려보낸 후 160분 경과 시 잔류량(위 내 콜로마커의 개수, 도 8a)과 배출량(도 8b)이 수렴되는 것을 확인하여, 4시간을 위내 잔류시간의 기준 지표로 설정하였다.
또한, 상기 실시예 2에서 제조된 발광캡슐을 위장 시뮬레이터에 인입시킨 후, 위장 시뮬레이터에서 발광캡슐의 하우징 상에 코팅된 코팅층이 제거되는지 여부를 측정하였다.
그 결과를 도 9에 나타내었다. 도 9를 참고하면, 위장 상태에서 본 발명의 실시예에 따른 발광캡슐은 4시간(240분) 후, 코팅층의 60% 정도가 제거(대략 40% 정도의 코팅층이 잔류)되었음을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 발광캡슐을 경구 섭취한 경우, 위장을 통과하는 4시간 동안 코팅층의 상당 부분이 제거됨을 알 수 있었다.
이에, 발광캡슐이 위장을 지나 십이지장 또는 공장 부근을 지나는 경우, 코팅층이 제거된 하우징 또는 반투과부 부분이 외부로 노출될 수 있다. 이러한 노출에 의해, 십이지장 또는 공장에서 발광캡슐이 발광될 수 있고, 노출된 하우징을 통해 발광된 광이 십이지장 또는 공장 부근으로 조사될 수 있는 것이다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 캡슐 101: 코팅층 110: 하우징
120: 반투과부 210: 발광재 310: 스캐폴드
410: 격벽 510: pH센서 520: 광센서
530: 생체 바이오 연료전지 610: 마그넷
120: 반투과부 210: 발광재 310: 스캐폴드
410: 격벽 510: pH센서 520: 광센서
530: 생체 바이오 연료전지 610: 마그넷
Claims (16)
- 소화기관 내에서 발광이 이루어져, 대사질환을 개선하는 생체발광 캡슐에 있어서,
상기 소화기관 내의 환경에 따라 발광을 하는 발광재;
상기 발광재를 수용하고, 본체를 이루며, 발광재에서 발광된 광이 투과되는 하우징; 및
상기 하우징의 일측에 형성되고, 상기 소화기관 내의 환경과 통기되어, 상기 소화기관 내의 물질을 반투과적으로 상기 하우징내로 인입시키는 반투과부;
를 포함하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제1 항에 있어서,
일단이 상기 반투과부와 연결되고, 상기 하우징 내부에 위치하는 스캐폴드를 더 포함하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제2 항에 있어서,
상기 스캐폴드는 상기 반투과부를 통해 인입된 상기 물질을 하우징 내부의 상기 발광재로 전달하는 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제3 항에 있어서,
상기 스캐폴드에 의해 전달된 상기 물질에 의해 상기 발광재가 활성화되는 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제1 항에 있어서,
상기 하우징 및/또는 상기 반투과부 상에 코팅되고, 상기 발광재의 활성을 지연시키며, 위산에 대한 내구성을 갖는 코팅층을 더 포함하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제4 항에 있어서,
상기 코팅층은 메틸 아크릴레이트-메트아크릴산 공중합체, 셀룰로스 아세테이트 숙시네이트, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로스 프탈레이트, 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로스 아세테이트 숙시네이트(하이프로멜로스 아세테이트 숙시네이트), 폴리비닐 아세테이트 프탈레이트(PVAP), 메틸 메트아크릴레이트-메트아크릴산 공중합체, 나트륨 알기네이트 및 스테아르산으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제4 항에 있어서,
상기 소화기관 중 십이지장 또는 공장에서 상기 코팅층이 제거되도록 상기 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제7 항에 있어서,
상기 십이지장 또는 공장에서, 상기 하우징 및 상기 반투과부가 상기 십이지장 또는 공장의 환경에 노출되는 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제1 항에 있어서,
상기 발광재는 제1 파장의 광을 발광하는 제1 발광단백질을 포함하는 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제9 항에 있어서,
상기 발광재는 제2 파장의 광을 발광하는 제2 발광단백질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제10 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 제1 발광단백질과 상기 제2 발광단백질을 분리하는 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제9 항 또는 제10 항에 있어서,
상기 발광재는 발광효소를 더 포함하되,
상기 발광재는 광세균 루시퍼라아제(Photobacteria luciferase), 파이어플라이 루시퍼라아제(Firefly luciferase), 애벌레 루시퍼라아제(Railroad worm luciferase), 레닐라 루시퍼라아제(Renilla luciferase), 가우시아 루시퍼라아제(Gaussia luciferase), 메트리디아 루시퍼라아제(Metridia luciferase), 사이프리디나 루시퍼라아제(Cypridiana luciferase), 아카룩(akaluc) 및 오플로포러스 루시퍼라아제(Oplophorus luciferase)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제1 항에 있어서,
상기 소화기관 내의 pH를 센싱하기 위해 pH센서를 더 포함하되, 상기 pH센서는 상기 하우징 외에 위치하는 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제1 항에 있어서,
상기 발광재에 의한 발광여부를 센싱하기 위한 광센서를 더 포함하되, 상기 광센서는 상기 하우징 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제13 항 또는 제14 항에 있어서,
상기 pH센서 또는 상기 광센서에 전기를 공급하는 생체 바이오 연료전지를 더 포함하되, 상기 생체 바이오 연료전지는 상기 하우징 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐. - 제1 항에 있어서,
외부에서 인가되는 자기장에 의해 상기 캡슐이 상기 소화기관에서 일정시간 머무를 수 있도록 마그넷을 더 포함하되, 상기 마그넷은 상기 하우징 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 대사질환 개선용 생체발광 캡슐.
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2021
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