KR20230090551A - Nanoparticle for photothermal therapy comprising conductive polymer and biopolymer and process for preparing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전도성 고분자 및 생체고분자를 포함하는 광열 치료용 나노입자 및 그 제조방법과, 약물 담지된 광열 치료용 나노입자 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 광열 치료용 나노입자 및 면역치료약물이 담지된 약물 담지 나노입자는 우수한 체내 장기안정성, 광열 특성, 암세포 표적능을 보여 광열-면역 복합 치료가 가능한 나노치료제로 사용될 수 있으며, 다양한 항암 약물의 맞춤 도입이 가능하므로, 의학 및 약학 분야에서 광열 치료 요법 및 개인맞춤형 나노치료제 플랫폼으로서 유용하게 사용될 수 있다.The present invention provides nanoparticles for photothermal therapy containing conductive polymers and biopolymers and a method for preparing the same, and drug-carrying nanoparticles for photothermal therapy and a method for preparing the same.
The nanoparticles for photothermal treatment and drug-loaded nanoparticles loaded with immunotherapeutic drugs of the present invention show excellent long-term stability in the body, photothermal properties, and cancer cell targeting ability, so they can be used as nanotherapeutic agents capable of photothermal-immunocomplex treatment, and various anticancer drugs. Since it is possible to introduce customized, it can be usefully used as a photothermal therapy and personalized nanotherapeutic platform in the fields of medicine and pharmacology.
Description
본 발명은 광열 치료용 나노입자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 고분자 및 생체고분자를 포함하는 광열 치료용 나노입자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to nanoparticles for photothermal therapy and a method for producing the same, and more particularly, to nanoparticles for photothermal therapy including a conductive polymer and a biopolymer and a method for preparing the same.
암 및 관련 질환은 질환에 의한 사망 중 가장 큰 사망 원인이며, 이에 따라 매우 큰 사회적 비용 지출의 요인이다. 이러한 문제에도 불구하고, 암에 대한 완전한 원인 파악은 진행 중에 있으며, 따라서, 아직 암에 대한 완전한 치료법이 개발되지 못하고 있다. Cancer and related diseases are the largest cause of death among disease-related deaths, and thus a factor of very large social expenditure. Despite these problems, the full cause of cancer is in progress, and therefore, a complete cure for cancer has not yet been developed.
현재, 암에 대한 치료는 외과적 수술, 방사선 치료, 약물 치료 등의 방법이 수행되고 있는 것이 일반적이다. 가장 보편적으로 이용되고 있는 직접 암세포 사멸을 유도하는 약물 기반 치료법은 암 세포뿐만 아니라 정상 세포에도 독성을 미친다는 심각한 부작용이 있고, 암을 완전히 치료하기 위하여는 반복 투여가 불가피하다는 문제점이 있다. Currently, cancer treatment is generally performed by methods such as surgery, radiation therapy, and drug therapy. The most commonly used drug-based therapy that directly induces cancer cell death has a serious side effect of being toxic to normal cells as well as cancer cells, and has a problem in that repeated administration is unavoidable in order to completely treat cancer.
기존 약물 치료의 이러한 문제점을 극복하여 효과적으로 암을 치료하기 위한 방법으로서, 열, 방사선, 약물, 면역 시스템 등의 요소를 조절하여 동시에 다수의 요소를 적용시킬 수 있는 복합적인 시스템 개발이 요구된다. 또한, 부작용의 최소화와 치료 효율을 높이기 위해, 암 조직에 대하여만 선택적으로, 또한 약물의 방출을 능동적으로 조절할 수 있는 스마트 시스템의 개발이 필요하다. 이러한 스마트 시스템은 암 치료에 대한 인식의 전환을 가져와 중요한 미래 기술로 인지되고 있으며, 이에 부응하는 새로운 발명이 필요한 상황이다. As a method for effectively treating cancer by overcoming these problems of existing drug treatments, it is required to develop a complex system capable of simultaneously applying multiple factors by adjusting factors such as heat, radiation, drugs, and the immune system. In addition, in order to minimize side effects and increase treatment efficiency, it is necessary to develop a smart system capable of selectively controlling only cancer tissue and actively controlling drug release. Such a smart system is recognized as an important future technology by bringing about a change in the perception of cancer treatment, and a new invention corresponding to this is required.
나노의학 기술은 “능동 및 수동형 암 타겟팅”, “국부적 온열치료”와 같은 새로운 기능을 수행할 수 있어 암 치료 방법의 새로운 가능성을 제시하였고, 그 이후로 많은 개발 시도가 이루어지고 있으나, 제조와 효과 측면에서 아직 부족한 실정이다.Nanomedicine technology can perform new functions such as “active and passive cancer targeting” and “local thermal therapy”, suggesting new possibilities for cancer treatment methods. Since then, many development attempts have been made, but manufacturing and effectiveness This aspect is still lacking.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 체내에서 장기간 안정성을 유지하고 암세포 표적능을 지니면서, 근적외선 매개의 광열 치료 후 연쇄적으로 면역 치료 약물을 방출하는 효율적인 복합 항암 치료가 가능한 나노입자 치료제를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a nanoparticle therapeutic agent capable of efficient complex anti-cancer treatment that continuously releases immunotherapeutic drugs after near-infrared photothermal treatment while maintaining long-term stability in the body and having cancer cell targeting ability. .
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 해결 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따라, 전도성 고분자 및 생체고분자를 포함하는 광열 치료용 나노입자가 제공된다.In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, nanoparticles for photothermal therapy containing a conductive polymer and a biopolymer are provided.
일 구현예에서, 상기 전도성 고분자는 폴리피롤일 수 있다.In one embodiment, the conductive polymer may be polypyrrole.
일 구현예에서, 상기 생체고분자는 히알루론산일 수 있으며, 분자량 0.1~10000 kDa일 수 있다.In one embodiment, the biopolymer may be hyaluronic acid and may have a molecular weight of 0.1 to 10000 kDa.
일 구현예에서, 상기 생체고분자는 나노입자 총 중량에 대하여 5~25 중량%로 포함될 수 있다.In one embodiment, the biopolymer may be included in an amount of 5 to 25% by weight based on the total weight of the nanoparticles.
일 구현예에서, 상기 나노입자는 입자 크기 1~1000 nm일 수 있다.In one embodiment, the nanoparticles may have a particle size of 1 to 1000 nm.
일 구현예에서, 상기 나노입자는 음의 값의 제타 전위를 갖는 것일 수 있으며, 상기 제타 전위는 -1 ~ -100 mV의 값일 수 있다.In one embodiment, the nanoparticle may have a negative zeta potential, and the zeta potential may be a value of -1 to -100 mV.
본 발명의 다른 측면에 따라, 히알루론산 용액에 피롤 단량체를 분산시켜 혼합액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합액에 화학적 산화제를 추가하여 반응시키는 단계를 포함하는 광열 치료용 나노입자의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, preparing a mixed solution by dispersing the pyrrole monomer in the hyaluronic acid solution; And there is provided a method for producing nanoparticles for photothermal treatment comprising the step of reacting by adding a chemical oxidizing agent to the mixed solution.
일 구현예에서, 상기 히알루론산 용액은 0.01~1 wt% 농도일 수 있다.In one embodiment, the hyaluronic acid solution may have a concentration of 0.01 to 1 wt%.
일 구현예에서, 상기 피롤 단량체는 0.1~100 mM 농도의 용액 상태일 수 있다.In one embodiment, the pyrrole monomer may be in a solution state at a concentration of 0.1 to 100 mM.
일 구현예에서, 상기 화학적 산화제는 0.1~100 mM 농도의 용액 상태일 수 있다.In one embodiment, the chemical oxidizing agent may be in a solution state at a concentration of 0.1 to 100 mM.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 전도성 고분자, 생체고분자 및 약물을 포함하는 광열 치료용 약물 담지 나노입자가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a drug-carrying nanoparticle for photothermal therapy including a conductive polymer, a biopolymer, and a drug is provided.
일 구현예에서, 상기 약물은 담지 비율 5~60 중량%일 수 있다.In one embodiment, the loading ratio of the drug may be 5 to 60% by weight.
일 구현예에서, 상기 약물은 항암제일 수 있다.In one embodiment, the drug may be an anti-cancer agent.
일 구현예에서, 상기 광열 치료는 복합 항암 치료를 위한 광열 치료일 수 있다.In one embodiment, the photothermal treatment may be photothermal treatment for complex anticancer treatment.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 상기 광열 치료용 나노입자 및 약물 용액을 혼합하여 교반하는 단계를 포함하는 광열 치료용 약물 담지 나노입자의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preparing drug-carrying nanoparticles for photothermal treatment comprising mixing and stirring the photothermal treatment nanoparticles and the drug solution.
본 발명에 의해, 암세포(CD44 수용체) 표적이 가능한 생체고분자(히알루론산)를 포함하면서 이를 도판트로 한 전도성 고분자(폴리피롤) 기반의 나노입자를 제조하여 그 특성을 확인한 결과, 상기 나노입자가 우수한 체내 장기안정성과 광열 특성을 보이는 것이 확인되었다. 또한, 나노입자를 구성하는 생체고분자의 분자량에 따라 나노입자의 특성(장기안정성, 광열 특성, 암세포 표적능 등)을 조절하여 최적화할 수 있으며, 형성된 나노입자에 면역치료약물(JQ-1 등)을 담지하여 면역복합(광열) 치료가 가능한 나노치료제로 제조할 수 있다는 것을 확인하였다.According to the present invention, nanoparticles based on a conductive polymer (polypyrrole) containing a biopolymer (hyaluronic acid) capable of targeting cancer cells (CD44 receptor) and using it as a dopant were prepared, and as a result of confirming the characteristics, the nanoparticles were excellent in the body. It was confirmed that it showed long-term stability and photothermal properties. In addition, the characteristics of the nanoparticles (long-term stability, photothermal properties, cancer cell targeting ability, etc.) can be optimized by adjusting the molecular weight of the biopolymers constituting the nanoparticles, and immunotherapeutic drugs (JQ-1, etc.) can be applied to the formed nanoparticles. It was confirmed that it can be prepared as a nanotherapeutic agent capable of immunocomplex (photothermal) treatment by supporting.
본 발명의 광열 치료용 나노입자 및 면역치료약물이 담지된 광열 치료용 약물 담지 나노입자는 기존의 면역약물 치료법과 비교하여 치료효과·비용 측면에서 효율적인 항암 치료를 기대할 수 있으며, 다양한 항암 약물이 도입가능하여 나노치료제를 개인에 맞게 제작할 수 있는 플랫폼으로 활용 가능하므로, 의학 및 약학 분야에서 광열 치료 요법 및 개인 맞춤형 항암 치료제로서 유용하게 사용될 수 있다.Photothermal treatment nanoparticles and immunotherapeutic drug-loaded nanoparticles for photothermal treatment of the present invention can be expected to provide efficient anticancer treatment in terms of therapeutic effect and cost compared to existing immunotherapeutic treatments, and various anticancer drugs have been introduced. Therefore, it can be used as a platform for customizing nanotherapeutics, so it can be usefully used as photothermal therapy and personalized anticancer treatment in the fields of medicine and pharmacology.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 면역약물(JQ-1) 담지 히알루론산(HA)/폴리피롤(PPY) 포함 나노입자(JQ-1 loaded PPY/HA NP)의 전체적인 제조 과정에 대한 모식도이다.
도 2는 PVA 포함 나노입자(비교예 1)와 PPY 포함 나노입자(실시예 1)의 SEM 이미지(a), 및 DLS(Dynamic Light Scattering)와 SEM을 통해 측정된 각각의 나노입자의 크기를 나타낸 그래프(b)이다.
도 3은 실시예 1에서 제조된 각각의 나노입자를 열중량분석법(TGA)을 통해 분석한 결과 그래프(a) 및 각 나노입자의 히알루론산 구성 비율을 나타낸 그래프(b)이다.
도 4는 PVA 포함 나노입자(비교예 1)와 PPY 포함 나노입자(실시예 1)의 제타 전위(Zeta potential)를 나타낸 그래프이다.
도 5는 비교예 1과 실시예 1의 0.2 W/cm2 근적외선 조사 시 시간에 따라 변화되는 온도를 측정한 그래프(a) 및 최종 온도 변화 정도를 나타낸 그래프(b)이다.
도 6은 비교예 1과 실시예 1의 인산 완충 생리식염수 상에서 시간에 따른 분산도를 측정한 결과이다.
도 7은 비교예 1과 실시예 1의 소태아혈청 포함 세포배양액 상에서 시간에 따른 분산도를 측정한 결과이다.
도 8은 실시예 2의 근적외선 조사 유무 및 pH(5.5, 7.4)에 따른 면역약물(JQ-1)의 시간에 따른 방출을 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 1 및 실시예 2의 근적외선 조사에 따른 온도변화 측정 그래프(a)와 열화상 이미지(b)이다.
도 10은 실시예 2의 근적외선 조사 세기에 따른 온도 변화 측정 그래프(a)와, 다수회의 연속적(반복적)인 근적외선 조사 유무에 따른 온도 변화를 나타낸 그래프(b)이다.
도 11은 실시예 1과 실시예 2의 처리 농도에 따른 4T1 유방암세포 생존율(a) 및 실시예 2와 면역약물 단독 처리시 처리 농도에 따른 4T1 유방암세포 생존율(b)이다.
도 12는 비교예 1과 실시예 1의 나노입자가 4T1 유방암세포 내로 분포되는 이미지를 암시야 현미경을 이용해 확인한 결과이다.
도 13은 실시예 1과 실시예 2의 근적외선 조사 유무에 따른 4T1 유방암세포의 생존율을 나타낸 그래프이다. 1 is a schematic view of the overall manufacturing process of immunodrug (JQ-1) loaded hyaluronic acid (HA)/polypyrrole (PPY)-containing nanoparticles (JQ-1 loaded PPY/HA NP).
Figure 2 shows SEM images (a) of PVA-containing nanoparticles (Comparative Example 1) and PPY-containing nanoparticles (Example 1), and the size of each nanoparticle measured through DLS (Dynamic Light Scattering) and SEM. This is graph (b).
Figure 3 is a graph (a) of the analysis result of each nanoparticle prepared in Example 1 through thermogravimetric analysis (TGA) and a graph (b) showing the composition ratio of hyaluronic acid in each nanoparticle.
4 is a graph showing the zeta potential of nanoparticles containing PVA (Comparative Example 1) and nanoparticles containing PPY (Example 1).
5 is a graph (a) measuring the temperature change over time and a graph (b) showing the degree of final temperature change when irradiating 0.2 W/cm 2 near-infrared rays of Comparative Example 1 and Example 1.
6 is a result of measuring dispersion over time in phosphate-buffered saline solutions of Comparative Example 1 and Example 1.
7 is a result of measuring dispersion over time in the cell culture medium containing fetal bovine serum of Comparative Example 1 and Example 1.
8 is a graph showing the release of an immunosuppressive drug (JQ-1) over time according to pH (5.5, 7.4) and presence or absence of near-infrared ray irradiation in Example 2.
9 is a temperature change measurement graph (a) and a thermal image (b) according to near-infrared ray irradiation in Example 1 and Example 2.
10 is a graph (a) of measuring temperature change according to the intensity of near-infrared ray irradiation in Example 2 and a graph (b) showing temperature change according to the presence or absence of multiple consecutive (repeated) near-infrared ray irradiation.
11 shows 4T1 breast cancer cell viability (a) according to treatment concentrations in Examples 1 and 2 and 4T1 breast cancer cell viability (b) according to treatment concentrations in Example 2 and immunodrug alone treatment.
12 is a result of confirming the distribution of the nanoparticles of Comparative Example 1 and Example 1 into 4T1 breast cancer cells using a dark field microscope.
13 is a graph showing the survival rate of 4T1 breast cancer cells in Examples 1 and 2 with and without NIR irradiation.
본 발명은 전도성 고분자 및 생체고분자를 포함하는 광열 치료용 나노입자를 제공한다.The present invention provides nanoparticles for photothermal therapy comprising a conductive polymer and a biopolymer.
광열 치료(Photothermal therapy, PTT)는 근적외선 파장의 빛을 목적 부위에 조사하여 열을 발생시키는 치료방법으로, 근적외선 영역의 빛을 흡수하여 열을 발생하는 물질을 목적 부위에 축적시키고 근적외선을 조사하여 국소적으로 가열함으로써 암세포와 같은 비정상적인 세포를 선택적으로 치료하는 방법이다. 근적외선 영역의 빛은 신체 조직에서의 흡수가 매우 낮으므로 생체 내에서의 국지적 치료가 가능한 깊이를 깊게 하고, 물질이 축적된 위치를 제외한 다른 조직에의 피해를 최소화할 수 있으므로, 이와 같은 방식을 이용하여 비 침투적인 항암 치료법이 수행될 수 있다. 광열 치료법은 국소적 암 치료에 매우 효과적이어서 기존의 암 치료법에 비하여 치료 후 환자의 삶의 질을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.Photothermal therapy (PTT) is a treatment method that generates heat by irradiating near-infrared wavelength light to a target area. It is a method of selectively treating abnormal cells such as cancer cells by heating them selectively. Since the absorption of light in the near-infrared region is very low in body tissues, it is possible to deepen the depth at which local treatment within the body is possible and to minimize damage to other tissues except for the location where substances are accumulated, so this method is used. Thus, non-invasive anti-cancer therapy can be performed. Photothermal therapy is very effective for local cancer treatment, and has an advantage of improving the quality of life of patients after treatment compared to conventional cancer therapies.
본 발명의 광열 치료용 나노입자에는 전도성 고분자가 포함된다. 전도성 고분자는 헤테로 고리 구조 단량체(heterocyclic structure monomer) 및 벤젠 구조 단량체(benzene structure monomer)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 단량체를 기반으로 하는 중합체(polymer) 또는 혼성 폴리머(co-polymer)일 수 있다. 상기 헤테로 고리 구조 단량체는 피롤(pyrrole), 퓨란(furan), 싸이오펜(thiophen) 및 셀레노펜(selenophene)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종일 수 있다. 또한, 상기 벤젠 구조 단량체는 아닐린(aniline), 페닐렌(phenylene), 스티렌(styrene) 및 공액계(conjugate system)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종일 수 있다. 상기 전도성 고분자는 바람직하게는 폴리피롤, 폴리퓨란, 폴리싸이오펜, 폴리셀레노펜 등일 수 있다.The nanoparticles for photothermal therapy of the present invention include a conductive polymer. The conductive polymer may be a polymer or a co-polymer based on at least one monomer selected from the group consisting of a heterocyclic structure monomer and a benzene structure monomer. . The heterocyclic monomer may be one selected from the group consisting of pyrrole, furan, thiophene, and selenophene. In addition, the benzene structure monomer may be one selected from the group consisting of aniline, phenylene, styrene, and a conjugate system. Preferably, the conductive polymer may be polypyrrole, polyfuran, polythiophene, or polyselenophene.
또한, 본 발명의 광열 치료용 나노입자에는 생체고분자가 포함된다. 상기 생체고분자는 히알루론산일 수 있으며, 히알루론산의 분자량은 0.1~10000 kDa일 수 있으며, 바람직하게는 1~5000 kDa, 5~5000 kDa, 40~5000 kDa, 100~5000 kDa, 100~500 kDa, 500~5000 kDa, 1000~5000 kDa 또는 1000~3000 kDa일 수 있다.In addition, the nanoparticles for photothermal therapy of the present invention include biopolymers. The biopolymer may be hyaluronic acid, and the molecular weight of hyaluronic acid may be 0.1 to 10000 kDa, preferably 1 to 5000 kDa, 5 to 5000 kDa, 40 to 5000 kDa, 100 to 5000 kDa, and 100 to 500 kDa. , 500-5000 kDa, 1000-5000 kDa or 1000-3000 kDa.
일 구현예에서, 상기 생체고분자는 나노입자 총 중량에 대하여 5~25 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 5~25 중량%, 10~20 중량%, 10~15 중량%, 또는 15~20 중량%로 포함될 수 있다.In one embodiment, the biopolymer may be included in 5 to 25% by weight based on the total weight of the nanoparticles, preferably 5 to 25% by weight, 10 to 20% by weight, 10 to 15% by weight, or 15 to 20% by weight. may be included in weight percent.
일 구현예에서, 상기 나노입자는 나노미터 수준의 입자 크기를 갖는다. 예를 들어, 입자 크기 1~1000 nm일 수 있으며, 바람직하게는 10~1000 nm, 더욱 바람직하게는 20~800 nm, 보다 더 바람직하게는 30~500 nm, 가장 바람직하게는 50~300 nm일 수 있다.In one embodiment, the nanoparticles have particle sizes on the order of nanometers. For example, the particle size may be 1 to 1000 nm, preferably 10 to 1000 nm, more preferably 20 to 800 nm, even more preferably 30 to 500 nm, and most preferably 50 to 300 nm. can
일 구현예에서, 상기 나노입자는 음의 값의 제타 전위를 갖는 것일 수 있다. 상기 제타 전위는 예를 들어, -1 ~ -100 mV, -1 ~ -100 mV, -5 ~ -80 mV, -10 ~ -50 mV, -10 ~ -30 mV, -20 ~ -40 mV, 또는 -30 ~ -50 mV의 값일 수 있다.In one embodiment, the nanoparticle may have a negative zeta potential. The zeta potential is, for example, -1 to -100 mV, -1 to -100 mV, -5 to -80 mV, -10 to -50 mV, -10 to -30 mV, -20 to -40 mV, Alternatively, it may be a value of -30 to -50 mV.
본 발명의 광열 치료용 나노입자는, 히알루론산 용액에 피롤 단량체를 분산시켜 혼합액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합액에 화학적 산화제를 추가하여 반응시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.Nanoparticles for photothermal treatment of the present invention, preparing a mixed solution by dispersing a pyrrole monomer in a hyaluronic acid solution; And it can be prepared by a manufacturing method comprising the step of reacting by adding a chemical oxidizing agent to the mixed solution.
본 발명의 광열 치료용 나노입자의 제조방법은 히알루론산 용액에 피롤 단량체를 분산시켜 혼합액을 제조하는 단계를 포함한다.The method for preparing nanoparticles for photothermal treatment of the present invention includes preparing a mixed solution by dispersing a pyrrole monomer in a hyaluronic acid solution.
상기 제조방법에서, 히알루론산 용액은 히알루론산이 용매에 균일하게 용해될 수 있는 농도라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 0.01~1 wt%, 0.05~0.5 wt% 등으로 사용할 수 있다. 상기 히알루론산 용액은 히알루론산을 균일하게 용해시킬 수 있는 용매라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 피롤 단량체는 용매에 균일하게 용해될 수 있는 농도라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 0.1~100 mM, 1~10 mM 등으로 사용할 수 있다. 상기 피롤 단량체는 통상적으로 사용되는 피롤 단량체에 대한 용매를 사용하여 목적하는 농도로 용해시킬 수 있다. 히알루론산 용액에 피롤 단량체를 분산시킬 때에는 소니케이터 등을 이용하여 분산시킬 수 있다.In the above preparation method, the hyaluronic acid solution may be used without limitation as long as the hyaluronic acid is at a concentration that can be uniformly dissolved in the solvent, for example, 0.01 to 1 wt%, 0.05 to 0.5 wt%, and the like. Any solvent capable of uniformly dissolving hyaluronic acid may be used as the hyaluronic acid solution without limitation, and for example, water may be used. In addition, the pyrrole monomer may be used without limitation as long as the concentration can be uniformly dissolved in the solvent, for example, 0.1 to 100 mM, 1 to 10 mM, and the like. The pyrrole monomer may be dissolved at a desired concentration using a commonly used solvent for pyrrole monomer. When dispersing the pyrrole monomer in the hyaluronic acid solution, it can be dispersed using a sonicator or the like.
또한, 본 발명의 광열 치료용 나노입자의 제조방법은 상기 혼합액에 화학적 산화제를 추가하여 반응시키는 단계를 포함한다.In addition, the method of preparing nanoparticles for photothermal treatment of the present invention includes adding a chemical oxidizing agent to the mixture and reacting.
일 구현예에서, 상기 화학적 산화제는 화학적으로 산화중합반응을 진행시킬 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 과황산암모늄 등의 퍼설페이트계 화합물, 염화철(III)계 화합물 등을 들 수 있다. 상기 화학적 산화제는 이들을 용해시킬 수 있는 통상적인 용매를 사용하여 목적하는 농도로 용해시킬 수 있으며, 예를 들어, 0.1~100 mM 또는 1~10 mM 농도로 용해시킬 수 있다. 과황산암모늄 등의 화학적 산화제를 상기 히알루론산 및 피롤 단량체의 혼합액에 추가한 후에는 산화중합반응이 진행될 수 있는 적절한 온도에서 적절한 시간 동안 반응을 시킨다. 예를 들어, 1~10 ℃에서 1~100 시간 동안 반응시킬 수 있다. 형성된 나노입자는 적절한 방법, 예를 들어, 원심분리 후 상등액 제거 등의 과정으로 정제할 수 있다.In one embodiment, the chemical oxidizing agent may be used without limitation as long as it is a material capable of chemically promoting oxidation polymerization, and examples thereof include persulfate-based compounds such as ammonium persulfate, iron (III) chloride-based compounds, and the like. can The chemical oxidizing agent can be dissolved at a desired concentration using a conventional solvent capable of dissolving them, for example, at a concentration of 0.1 to 100 mM or 1 to 10 mM. After adding a chemical oxidizing agent such as ammonium persulfate to the mixed solution of the hyaluronic acid and pyrrole monomer, the reaction is performed at an appropriate temperature for an appropriate time at which the oxidative polymerization reaction can proceed. For example, it may be reacted for 1 to 100 hours at 1 to 10 °C. The formed nanoparticles can be purified by an appropriate method, for example, centrifugation followed by removal of the supernatant.
본 발명은 또한, 전도성 고분자, 생체고분자 및 약물을 포함하는 광열 치료용 약물 담지 나노입자를 제공한다.The present invention also provides a drug-carrying nanoparticle for photothermal therapy including a conductive polymer, a biopolymer, and a drug.
본 발명의 광열 치료용 약물 담지 나노입자는 각각 전도성 고분자, 생체고분자 및 약물의 대표적인 예로서, 폴리피롤, 히알루론산 및 면역 약물(JQ-1)을 포함할 수 있다. 이들은 화학적 중합 과정에 의해 최종 나노입자로 형성되며, 중합 과정을 하기 개략도 1에 도식적으로 나타내었다.The drug-carrying nanoparticles for photothermal therapy of the present invention may include polypyrrole, hyaluronic acid, and an immune drug (JQ-1) as representative examples of conductive polymers, biopolymers, and drugs, respectively. These are formed into final nanoparticles by a chemical polymerization process, and the polymerization process is schematically shown in Schematic Figure 1 below.
<개략도 1><Schematic diagram 1>
기존 암세포의 사멸을 유도하는 약물 기반의 치료에서, 정상세포에도 독성을 미치는 부작용을 방지할 수 있도록 암세포를 타겟할 수 있는 히알루론산을 포함하여 제작된 본 발명의 나노입자는, 근적외선을 매개로 항암 약물의 방출을 조절할 수 있어 과량의 약물 방출로 인한 부작용을 줄이며 효과적으로 항암 치료가 가능하다. 또한, 기존 면역치료법이 가진 치료 효과의 한계를 극복할 수 있도록, 본 발명에선 면역치료와 더불어 광열치료를 동시에 진행할 수 있는 전도성 고분자(폴리피롤) 기반의 나노치료제를 사용하여 더 높은 항암 치료 효과를 확인하였다. 구체적으로, 히알루론산을 포함시킨 전도성 고분자 기반의 나노치료제를 이용하여 체내 장기안정성 및 광열치료가 가능하도록 하였고, 치료효과를 증대시킬 수 있는 복합치료를 위해 항암면역약물(JQ-1)을 도입하여 기존의 항암 치료의 한계를 극복하였다(하기 개략도 2).In the drug-based treatment that induces the death of existing cancer cells, the nanoparticles of the present invention containing hyaluronic acid capable of targeting cancer cells to prevent side effects that are toxic to normal cells are anticancer drugs through near-infrared rays. As the release of the drug can be controlled, side effects caused by excessive drug release can be reduced and effective anticancer treatment is possible. In addition, in order to overcome the limitations of the therapeutic effect of existing immunotherapy, the present invention uses a conductive polymer (polypyrrole)-based nanotherapeutic agent that can simultaneously perform photothermal therapy as well as immunotherapy to confirm a higher anticancer treatment effect. did Specifically, by using a conductive polymer-based nanotherapeutic agent containing hyaluronic acid, long-term stability in the body and photothermal treatment were enabled, and an anti-cancer immunodrug (JQ-1) was introduced for a complex treatment that could increase the therapeutic effect. It overcomes the limitations of conventional anticancer treatment (
<개략도 2><Schematic diagram 2>
본 발명의 광열 치료용 약물 담지 나노입자의 일 구현예에서, 상기 약물은 담지 비율 5~60 중량%, 10~50 중량%, 20~50 중량%, 30~50 중량%, 또는 40~50 중량%일 수 있다.In one embodiment of the drug-carrying nanoparticles for photothermal therapy of the present invention, the drug is loaded at a loading ratio of 5 to 60%, 10 to 50%, 20 to 50%, 30 to 50%, or 40 to 50% by weight. may be %.
일 구현예에서, 상기 약물은 광열 치료와 함께 목적하는 세포에 작용할 수 있는 항암 약물(항암제), 면역 약물 또는 항암면역약물일 수 있으며, 항암면역약물의 대표적인 예시로서 JQ-1을 들 수 있다. JQ-1은 티에노트리아졸로디아제핀 (thienotriazolodiazepine)으로서, BRD2, BRD3, BRD4 및 포유동물의 고환 특이적 단백질인 BRDT를 포함하는 브로모도메인 단백질(bromodomain protein)의 BET 계열의 억제제이다.In one embodiment, the drug may be an anticancer drug (anticancer drug), an immune drug, or an anticancer immunodrug that can act on a target cell together with photothermal therapy, and JQ-1 is a representative example of an anticancer immunodrug. JQ-1, a thienotriazolodiazepine, is an inhibitor of the BET family of bromodomain proteins including BRD2, BRD3, BRD4 and mammalian testis-specific protein BRDT.
일 구현예에서, 상기 광열 치료는 복합 항암 치료를 위한 광열 치료일 수 있다.In one embodiment, the photothermal treatment may be photothermal treatment for complex anticancer treatment.
본 발명의 광열 치료용 약물 담지 나노입자는, 상기 광열 치료용 나노입자 및 약물 용액을 혼합하여 교반하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다. 상기 광열 치료용 나노입자를 통상적으로 사용되는 분산 매체에 분산시키고 면역약물 용액을 추가하여 약물 담지가 이루어질 수 있도록 적절한 시간 동안 배양(및/또는 교반)함으로써 광열 치료용 나노입자에 약물을 담지시킬 수 있다. 도 1에 간편히 원 팟(one-pot)으로 반응물을 녹인 후 화학적 산화로 나노입자 형성 및 면역약물을 담지하여 본 발명의 광열 치료용 약물 담지 나노입자를 제조하는 전체적인 과정을 도식화하였다.The photothermal treatment drug-carrying nanoparticles of the present invention may be prepared by a manufacturing method comprising mixing and stirring the photothermal treatment nanoparticles and the drug solution. The nanoparticles for photothermal treatment can be dispersed in a commonly used dispersion medium, and the drug can be loaded on the nanoparticles for photothermal treatment by adding an immunodrug solution and incubating (and/or stirring) for an appropriate time so that the drug can be loaded. there is. In Figure 1, the overall process of preparing the drug-carrying nanoparticles for photothermal treatment of the present invention by simply melting the reactants in a one-pot, forming nanoparticles through chemical oxidation, and carrying an immunological drug thereon is schematically illustrated.
본 발명의 광열 치료용 약물 담지 나노입자는, 근적외선 매개의 광열 치료가 가능한 전도성 고분자(피롤)와, 암세포(CD44 수용체) 표적능과 체액에서 장기적 안정성을 가질 수 있도록 하는 히알루론산을 함께 포함하도록 하여, 100초 내에 10℃ 상승되는 광열 특성(농도 100 μg/ml, laser 세기 1.5W/cm2), 장기 안정성(7일 이후 70% 분산 유지 안정성)을 나타낸다는 것이 확인되었다. 또한, 본 발명의 광열 치료용 약물 담지 나노입자는 원 팟(one-pot) 반응으로 간편하게 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제조방법을 통해 제작된 광열 치료용 약물 담지 나노입자(나노치료제)는 정맥주사를 통해 쉽게 주사되어 체내 분포되어 있는 암세포에 표적하여 축적될 수 있다. 이어서, 체외에서 근적외선을 조사함으로써 암세포에 분포된 나노치료제의 광열 효과를 통해 일차적으로 항암 치료 효과를 나타내고, 연쇄적으로 치료제에 담지되어 있던 약물이 방출됨으로써 치료 효과가 높은 복합 항암 치료가 가능하다. 나아가, 본 발명의 광열 치료용 약물 담지 나노입자는 다양한 분자량의 생체친화적 히알루론산을 사용하여 항암 나노치료제에 최적화된 조건으로 제조될 수 있으며, 항암 치료 부작용의 감소 및 복합치료를 통한 치료효과 극대화의 장점이 있어, 항암 치료제로 높은 효과가 예상된다.The drug-bearing nanoparticles for photothermal treatment of the present invention include a conductive polymer (pyrrole) capable of near-infrared mediated photothermal treatment, and hyaluronic acid capable of targeting cancer cells (CD44 receptor) and having long-term stability in body fluids. , Photothermal properties (
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Examples and Experimental Examples. However, the following examples and experimental examples are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예 1. 히알루론산/폴리피롤(HA/PPY) 나노입자의 제조Example 1. Preparation of hyaluronic acid/polypyrrole (HA/PPY) nanoparticles
80 ml 부피의 원통형 유리 용기에 0.1 wt%의 히알루론산(분자량 6.8 kDa, 40 kDa, 100 kDa, 200 kDa, 500 kDa, 1 MDa, 3 MDa)을 정제수에 충분히 녹인 용액(최종 부피 79 ml)에 7.5 mM의 피롤 단량체를 넣고 수조 소니케이터를 이용하여 충분히 분산시켜 주었다. 이와 같이 준비한 용액에 1.5 mM의 과황산암모늄을 추가하고 4 ℃ 온도에서 오비탈 쉐이커(250 rpm)를 이용하여 24시간 섞어주며 나노입자를 형성시켰다. 형성된 나노입자의 정제를 위하여, 냉장 원심분리기를 이용해 17,000 rpm, 1시간 조건으로 침전물(나노입자)을 제외한 상등액을 제거하고 정제수로 바꾸어주는 과정을 3번 반복하였다.In a cylindrical glass container with a volume of 80 ml, 0.1 wt% hyaluronic acid (molecular weight 6.8 kDa, 40 kDa, 100 kDa, 200 kDa, 500 kDa, 1 MDa, 3 MDa) was sufficiently dissolved in purified water (final volume 79 ml). 7.5 mM of pyrrole monomer was added and sufficiently dispersed using a water bath sonicator. 1.5 mM ammonium persulfate was added to the solution prepared as described above, and the mixture was mixed for 24 hours using an orbital shaker (250 rpm) at 4° C. to form nanoparticles. In order to purify the formed nanoparticles, the process of removing the supernatant except for the precipitate (nanoparticles) and replacing it with purified water at 17,000 rpm for 1 hour using a refrigerated centrifuge was repeated three times.
비교예 1. 폴리바이닐알콜/폴리피롤(PVA/PPY) 나노입자의 제조Comparative Example 1. Preparation of polyvinyl alcohol/polypyrrole (PVA/PPY) nanoparticles
80 ml 부피의 원통형 유리용기에 0.1 wt%의 폴리바이닐알콜(PVA)을 정제수에 충분히 녹인 용액(최종 부피 79 ml)에 7.5 mM의 피롤 단량체를 넣고 수조 소니케이터를 이용하여 충분히 분산시켜 주었다. 이와 같이 준비한 용액에 1.5 mM의 과황산암모늄을 추가하고 4 ℃ 온도에서 오비탈 쉐이커(250 rpm)를 이용하여 24시간 섞어주며 나노입자를 형성시켰다. 형성된 나노입자의 정제를 위하여, 냉장 원심분리기를 이용해 17,000 rpm, 1시간 조건으로 침전물(나노입자)을 제외한 상등액을 제거하고 정제수로 바꾸어주는 과정을 3번 반복하였다.7.5 mM pyrrole monomer was added to a solution (final volume 79 ml) of 0.1 wt% polyvinyl alcohol (PVA) sufficiently dissolved in purified water in a cylindrical glass container with a volume of 80 ml and sufficiently dispersed using a water bath sonicator. 1.5 mM ammonium persulfate was added to the solution prepared as described above, and the mixture was mixed for 24 hours using an orbital shaker (250 rpm) at 4° C. to form nanoparticles. In order to purify the formed nanoparticles, the process of removing the supernatant except for the precipitate (nanoparticles) and replacing it with purified water at 17,000 rpm for 1 hour using a refrigerated centrifuge was repeated three times.
실험예 1. 나노입자의 크기 분포 측정Experimental Example 1. Measurement of size distribution of nanoparticles
상기 PPY 포함 나노입자(실시예 1)와 PVA 포함 나노입자(비교예 1)에 대하여 각 나노입자의 크기 분포를 SEM 이미지 및 DLS(Dynamic Light Scattering)로 측정하여 도 2에 나타내었다. 도 2에 나타난 바와 같이, 히알루론산(HA)의 분자량(6.8 kDa, 40 kDa, 100 kDa, 200 kDa, 500 kDa, 1 MDa, 3 MDa)에 따라 각 입자의 크기(SEM, DLS)가 달라짐을 알 수 있다. 전체적으로 히알루론산의 분자량이 커질수록 나노입자의 사이즈가 작아지는 경향을 보였다.For the PPY-containing nanoparticles (Example 1) and the PVA-containing nanoparticles (Comparative Example 1), the size distribution of each nanoparticle was measured by SEM image and DLS (Dynamic Light Scattering) and is shown in FIG. 2 . As shown in Figure 2, the size (SEM, DLS) of each particle varies according to the molecular weight (6.8 kDa, 40 kDa, 100 kDa, 200 kDa, 500 kDa, 1 MDa, 3 MDa) of hyaluronic acid (HA). Able to know. Overall, as the molecular weight of hyaluronic acid increased, the size of the nanoparticles tended to decrease.
실험예 2. 나노입자의 열중량분석Experimental Example 2. Thermogravimetric analysis of nanoparticles
실시예 1에서 제조된 각각의 나노입자를 열중량분석법(TGA)을 통해 분석한 결과를 도 3(a)에, 각 나노입자의 히알루론산 구성 비율을 도 3(b)에 나타내었다. 도 3(a), 3(b)에 나타난 바와 같이, 히알루론산의 분자량에 따른 각 나노입자의 전체 히알루론산 함량이 달라지는 것을 알 수 있으며, 100 kDa 히알루론산을 기준으로 분자량이 낮아지거나 높아질수록 나노입자 내 히알루론산 함량이 높아지는 것으로 나타났다.The results of analyzing each of the nanoparticles prepared in Example 1 through thermogravimetric analysis (TGA) are shown in FIG. 3(a), and the hyaluronic acid composition ratio of each nanoparticle is shown in FIG. 3(b). As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), it can be seen that the total hyaluronic acid content of each nanoparticle varies according to the molecular weight of hyaluronic acid, and as the molecular weight decreases or increases based on 100 kDa hyaluronic acid, the nano It was found that the hyaluronic acid content in the particles increased.
실험예 3. 나노입자의 제타 전위(Zeta potential) 측정Experimental Example 3. Measurement of zeta potential of nanoparticles
PPY 포함 나노입자(실시예 1)와 PVA 포함 나노입자(비교예 1)의 제타 전위(Zeta potential)를 측정하여 도 4에 나타내었다. 도 4에 나타난 바와 같이, 비교예(PVA)와 달리 히알루론산을 사용한 나노입자의 제타 전위는 음의 값을 보이는 것을 알 수 있으며, 사용된 히알루론산의 분자량이 커짐에 따라 절대값이 커지는 것으로 나타났다.The zeta potentials of PPY-containing nanoparticles (Example 1) and PVA-containing nanoparticles (Comparative Example 1) were measured and shown in FIG. 4 . As shown in Figure 4, unlike the comparative example (PVA), it can be seen that the zeta potential of the nanoparticles using hyaluronic acid shows a negative value, and the absolute value increases as the molecular weight of the hyaluronic acid used increases. .
실험예 4. 나노입자의 광열 특성 확인Experimental Example 4. Confirmation of photothermal properties of nanoparticles
PPY 포함 나노입자(실시예 1)와 PVA 포함 나노입자(비교예 1)에 대하여 근적외선(0.2 W/cm2)을 조사하고 시간에 따라 변화되는 온도를 측정하여 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에 나타난 바와 같이, 히알루론산을 사용한 나노입자(실시예 1)는 근적외선에 대한 광열특성에 있어서 비교예 1(PVA) 대비 유사하거나 높은 값의 광열 특성을 나타내는 것으로 확인되었으며, 히알루론산의 분자량의 차이에 따른 영향은 없이, 유사한 광열특성을 확인하였다.The PPY-containing nanoparticles (Example 1) and the PVA-containing nanoparticles (Comparative Example 1) were irradiated with near-infrared rays (0.2 W/cm 2 ) and the temperature changed over time was measured, and the results are shown in FIG. 5 . As shown in Figure 5, it was confirmed that the nanoparticles using hyaluronic acid (Example 1) exhibit similar or higher photothermal properties than Comparative Example 1 (PVA) in photothermal properties for near-infrared rays, and the molecular weight of hyaluronic acid Similar photothermal characteristics were confirmed without the effect of the difference in .
실험예 5. 나노입자의 안정성 평가Experimental Example 5. Evaluation of stability of nanoparticles
실시예 1과 비교예 1의 인산 완충 생리식염수 상에서 시간에 따른 분산도를 측정하여 도 6에 나타내었으며, 소태아혈청 포함 세포배양액 상에서 시간에 따른 분산도를 측정하여 도 7에 나타내었다. 도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이, 인산 완충 생리식염수 및 혈청 포함 세포배양액 상에서 나노입자의 성분으로 높은 분자량의 히알루론산을 사용한 경우에 분산도가 7일까지 높게 유지됨을 알 수 있다.The dispersion over time was measured in the phosphate buffered saline solution of Example 1 and Comparative Example 1 and shown in FIG. 6, and the dispersion over time was measured in the cell culture medium containing fetal bovine serum and shown in FIG. As shown in FIGS. 6 and 7 , it can be seen that the degree of dispersibility is maintained high up to 7 days when high molecular weight hyaluronic acid is used as a component of the nanoparticles in a cell culture medium containing phosphate buffered saline and serum.
실시예 2. 면역약물(JQ-1) 담지 히알루론산/폴리피롤(HA/PPY) 나노치료제의 제조Example 2. Preparation of immunodrug (JQ-1) loaded hyaluronic acid/polypyrrole (HA/PPY) nanotherapeutic agent
실시예 1에서 제조된 나노입자에 면역약물(JQ-1)을 담지하기 위하여, 아세트산 완충용액(0.1 M, pH 4)에 나노입자를 0.56 mg/ml 농도로 분산시킨 후, 다이메틸 설폭사이드(DMSO)에 녹인 면역약물(JQ-1, 1.3 mg/ml)로 나노입자 분산액:약물 용액을 7:3의 부피 비율(최종 혼합 용액 내 나노입자 농도; 0.39 mg/ml, 약물 농도; 0.39 mg/ml)로 함께 넣어주고 쉐이킹 인큐베이터(37℃, 100 rpm)에서 24시간 배양하였다. 담지가 완료된 나노입자는 원심분리기를 이용하여 5차례 반복하며 정제수를 이용해 정제(17,000 rpm, 1시간)하여 주었다.In order to carry the immunological drug (JQ-1) on the nanoparticles prepared in Example 1, after dispersing the nanoparticles in an acetic acid buffer solution (0.1 M, pH 4) at a concentration of 0.56 mg / ml, dimethyl sulfoxide ( DMSO) with an immunological drug (JQ-1, 1.3 mg/ml) dissolved in a nanoparticle dispersion:drug solution at a volume ratio of 7:3 (nanoparticle concentration in the final mixed solution; 0.39 mg/ml, drug concentration; 0.39 mg/ml). ml) and cultured for 24 hours in a shaking incubator (37° C., 100 rpm). The supported nanoparticles were repeated 5 times using a centrifuge and purified using purified water (17,000 rpm, 1 hour).
실험예 6. 약물 담지 나노입자의 약물 담지 비율 측정Experimental Example 6. Measurement of drug loading ratio of drug loading nanoparticles
실시예 1의 나노입자(1Mda, 200kDa, 100kDa, 6.8kDa)에 면역약물(JQ-1)을 담지한 약물 담지 나노입자(실시예 2)에 대하여, 약물 담지 비율(Drug loading content, DLC, (약물 질량)/(나노입자 질량)×100 (%)) 및 봉입 효율(Encapsulation efficiency, EE, (나노입자에 실제 담지된 약물 질량)/(나노입자에 약물 담지 시도시 넣어준 약물 질량)× 100(%))을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.With respect to the drug loading nanoparticles (Example 2) in which the immunodrug (JQ-1) is loaded on the nanoparticles (1Mda, 200kDa, 100kDa, 6.8kDa) of Example 1, the drug loading content (DLC, ( Drug mass) / (nanoparticle mass) × 100 (%)) and encapsulation efficiency (EE, (actually loaded drug mass on nanoparticles) / (drug mass loaded when attempting drug loading on nanoparticles) × 100 (%)) was measured and listed in Table 1 below.
표 1에 나타난 바와 같이, 제조된 나노입자에는 면역약물(JQ-1)의 담지가 잘 이루어짐을 알 수 있으며. 히알루론산의 분자량이 커질수록 많은 양의 약물이 담지될 수 있음을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the immunodrug (JQ-1) was well loaded on the prepared nanoparticles. It can be seen that as the molecular weight of hyaluronic acid increases, a larger amount of drug can be loaded.
실험예 7. 약물 담지 나노입자의 약물 방출 정도 평가Experimental Example 7. Evaluation of drug release degree of drug-carrying nanoparticles
약물 담지 나노입자(실시예 2)에 대하여, 근적외선 조사 유무 및 특정 pH(5.5, 7.4) 조건에서 시간에 따른 면역약물(JQ-1)의 방출 정도를 측정하여 도 8에 나타내었다. 도 8에 나타난 바와 같이, 근적외선 조사에 따라 면역약물(JQ-1)의 방출이 늘어남을 알 수 있고, 암종양 미세환경인, 산성 pH에서 그 방출 정도가 높아짐을 알 수 있다.With respect to the drug-carrying nanoparticles (Example 2), the degree of release of the immunodrug (JQ-1) over time under the presence or absence of near-infrared irradiation and specific pH (5.5, 7.4) conditions was measured and shown in FIG. 8 . As shown in FIG. 8, it can be seen that the release of the immunodrug (JQ-1) increases with near-infrared irradiation, and it can be seen that the degree of release increases in acidic pH, which is a cancer tumor microenvironment.
실험예 8. 약물 담지 나노입자의 광열 특성 평가Experimental Example 8. Evaluation of photothermal properties of drug-carrying nanoparticles
실시예 1 및 실시예 2의 나노입자에 대하여, 근적외선 조사에 따른 온도 변화 결과 및 열화상 이미지를 도 9에 나타내었다. 도 9에 나타난 바와 같이, 나노입자에 면역약물(JQ-1)이 담지되어도 나노입자의 광열 특성은 변화되지 않아서, 나노입자의 광열 특성이 유지됨을 알 수 있다.For the nanoparticles of Examples 1 and 2, the temperature change results and thermal images according to near-infrared ray irradiation are shown in FIG. 9 . As shown in FIG. 9 , even when the immunodrug (JQ-1) is supported on the nanoparticles, the photothermal properties of the nanoparticles do not change, indicating that the photothermal properties of the nanoparticles are maintained.
또한, 실시예 2의 나노입자에 대하여, 근적외선 조사 세기를 달리하여 온도 변화 정도를 측정하고, 연속적인(주기적인) 근적외선을 조사하여 온도 변화를 측정하여 도 10에 나타내었다. 도 10에 나타난 바와 같이, 면역약물(JQ-1)이 담지된 나노입자에 근적외선의 조사 세기를 강하게 할수록 온도 변화 정도가 크게 나타남으로써, 근적외선의 조사 세기를 조절하여 조사 부위의 온도의 변화 정도를 조절할 수 있는 것으로 확인되었고, 조사 횟수를 다수로 수행하여도 광열 특성이 유지됨을 알 수 있다.In addition, with respect to the nanoparticles of Example 2, the degree of temperature change was measured by varying the intensity of near-infrared ray irradiation, and the temperature change was measured by irradiating continuous (periodic) near-infrared rays, and shown in FIG. 10 . As shown in FIG. 10, the stronger the irradiation intensity of the near-infrared rays on the nanoparticles carrying the immunodrug (JQ-1), the greater the degree of temperature change. It was confirmed that it can be adjusted, and it can be seen that the photothermal characteristics are maintained even when the number of irradiations is performed in large numbers.
실험예 9. 유방암세포 생존율 측정Experimental Example 9. Measurement of breast cancer cell viability
실시예 1과 실시예 2의 나노입자를 농도를 달리하여 4T1 유방암세포에 처리한 후, 처리 농도에 따른 유방암세포 생존율과, 면역약물 단독 처리시 처리 농도에 따른 유방암세포 생존율을 측정하여 도 11에 나타내었다. 도 11에 나타난 바와 같이, 면역약물(JQ-1) 담지 유무(HA/PPy NPs vs. JQ-1 Loaded HA/PPy NPs)에 따른 나노입자의 암세포 생존 억제율을 농도에 따라 측정하였으며(a), 측정된 생존 억제율 프로필을 이용하여 적정량의 나노입자 농도를 확인하였다. 또한, 면역약물 단독 처리한 경우(JQ-1 Only)와 약물 담지된 나노입자(JQ-1 Loaded HA/PPy NPs)의 암세포 생존 억제율을 비교하여, 면역약물(JQ-1)이 나노입자에 담지된 상태에서도 암세포 생존 억제 활성이 유지됨을 확인하였다.After treating 4T1 breast cancer cells with the nanoparticles of Example 1 and Example 2 at different concentrations, the survival rate of breast cancer cells according to the treatment concentration and the survival rate of breast cancer cells according to the treatment concentration in the case of treatment with an immunodrug alone were measured and shown in FIG. showed up As shown in Figure 11, the cancer cell survival inhibition rate of the nanoparticles according to the presence or absence of the immune drug (JQ-1) loaded (HA / PPy NPs vs. JQ-1 Loaded HA / PPy NPs) was measured according to the concentration (a), An appropriate amount of nanoparticle concentration was confirmed using the measured survival inhibition rate profile. In addition, by comparing the cancer cell survival inhibition rate of the case of treatment with the immune drug alone (JQ-1 Only) and the drug-loaded nanoparticles (JQ-1 Loaded HA/PPy NPs), the immunological drug (JQ-1) was loaded on the nanoparticles. It was confirmed that the cancer cell survival inhibitory activity was maintained even in the state of being treated.
실험예 10. 나노입자의 세포내 분포 평가Experimental Example 10. Evaluation of intracellular distribution of nanoparticles
비교예 1과 실시예 1의 나노입자가 4T1 유방암세포 내로 분포되는 이미지를 암시야 현미경을 이용해 확인한 결과를 도 12에 나타내었다. 도 12에 나타난 바와 같이, 비교예 1(PVA)은 나노입자가 암세포 내부로 거의 분포되지 않은 것에 비하여, 실시예 1은 사용한 히알루론산 분자량(6.8 kDa, 40 kDa, 100 kDa, 200 kDa, 500 kDa, 1 MDa, 3 MDa) 모두에 있어서 나노입자가 암세포(CD44 수용체) 내부로 분포되는 것이 확인되었다. 이에 따라, 히알루론산 분자량의 크기에 따른 나노입자의 암세포 표적능을 확인할 수 있다. 상세하게는, 암세포 표적능은 주로 큰 분자량의 히알루론산(1Mda, 3Mda)이 사용된 나노입자에서 높게 나타났다. 비교적 작은 분자량의 히알루론산(6.8kDa, 40kDa) 나노입자의 경우, 암세포뿐만 아니라 플레이트 바닥에서도 분포가 확인되어, 암세포 표적에 따른 분포와 함께 비특이적 흡착도 측정된 것으로 추정된다.The results of confirming the distribution of the nanoparticles of Comparative Example 1 and Example 1 into 4T1 breast cancer cells using a dark field microscope are shown in FIG. 12 . As shown in FIG. 12, in Comparative Example 1 (PVA), the nanoparticles were hardly distributed inside the cancer cells, whereas in Example 1, the molecular weight of hyaluronic acid used (6.8 kDa, 40 kDa, 100 kDa, 200 kDa, 500 kDa , 1 MDa, 3 MDa), it was confirmed that the nanoparticles were distributed inside the cancer cells (CD44 receptor). Accordingly, it is possible to confirm the cancer cell targeting ability of the nanoparticles according to the molecular weight of hyaluronic acid. In detail, the ability to target cancer cells was high in nanoparticles using high molecular weight hyaluronic acid (1Mda, 3Mda). In the case of relatively small molecular weight hyaluronic acid (6.8 kDa, 40 kDa) nanoparticles, distribution was confirmed not only on cancer cells but also on the bottom of the plate, and it is presumed that non-specific adsorption was also measured along with distribution according to the cancer cell target.
실험예 11. 근적외선 조사에 따른 유방암세포 생존율 측정Experimental Example 11. Measurement of breast cancer cell viability according to near-infrared irradiation
실시예 1과 실시예 2의 나노입자에 있어서, 근적외선 조사 유무에 따른 4T1 유방암세포의 생존율을 측정하여 도 13에 나타내었다. 도 13에 나타난 바와 같이, 나노입자의 근적외선 조사 유무 또는 면역약물(JQ-1) 유무에 따른 암세포 생존율을 조사하였을 때, 면역약물(JQ-1)이 담지된 나노입자를 처리하고 근적외선을 조사한 경우에 암세포 생존율이 가장 낮음을 알 수 있다.In the nanoparticles of Example 1 and Example 2, the survival rate of 4T1 breast cancer cells with or without NIR irradiation was measured and shown in FIG. 13. As shown in FIG. 13, when the survival rate of cancer cells according to the presence or absence of near-infrared irradiation of nanoparticles or the presence or absence of immunological drug (JQ-1) was investigated, when the nanoparticles loaded with immune drug (JQ-1) were treated and irradiated with near-infrared rays It can be seen that the cancer cell survival rate is the lowest in .
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
Claims (17)
상기 혼합액에 화학적 산화제를 추가하여 반응시키는 단계
를 포함하는 광열 치료용 나노입자의 제조방법.Dispersing a pyrrole monomer in a hyaluronic acid solution to prepare a mixed solution; and
Reacting by adding a chemical oxidizing agent to the mixed solution
Method for producing nanoparticles for photothermal therapy comprising a.
Priority Applications (1)
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| KR1020210179418A KR20230090551A (en) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | Nanoparticle for photothermal therapy comprising conductive polymer and biopolymer and process for preparing the same |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020210179418A KR20230090551A (en) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | Nanoparticle for photothermal therapy comprising conductive polymer and biopolymer and process for preparing the same |
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|---|---|
| KR (1) | KR20230090551A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200017625A (en) | 2018-08-09 | 2020-02-19 | (주)앰틱스바이오 | Use of modified hyaluronic acids for delivering biomolecules or drugs in vivo |
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2021
- 2021-12-15 KR KR1020210179418A patent/KR20230090551A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200017625A (en) | 2018-08-09 | 2020-02-19 | (주)앰틱스바이오 | Use of modified hyaluronic acids for delivering biomolecules or drugs in vivo |
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