KR20240010706A - Bioluminescent capsules for improving blood sugar levels - Google Patents
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Abstract
소화기관 내에서 발광이 이루어져, 대사질환을 개선하는 생체발광 캡슐이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 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.A bioluminescent capsule that emits light within the digestive system and improves metabolic diseases is disclosed. A bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention includes a luminescent material that emits light depending on the environment in the digestive tract, a body that accommodates the luminescent material, and a body through which light emitted from the luminescent material is transmitted. It may include a housing and a semi-permeable portion formed on one side of the housing, ventilated with the environment within the digestive tract, and allowing substances within the digestive tract to semi-transparently enter the housing.
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 혈당 개선용 생체발광 캡슐에 관한 것이다.The present invention relates to a bioluminescent capsule that emits light within the digestive system and improves metabolic diseases. More specifically, it relates to a bioluminescent capsule for improving blood sugar that adjusts the activation time of the luminescent material in the capsule so that light is irradiated to the digestive organs related to metabolic diseases, and activates/deactivates luminescence using the environment within the digestive tract.
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.Metabolic syndrome, which involves diabetes, high blood pressure, lipid metabolism abnormalities, and insulin resistance, has emerged as a major group of diseases that threaten human health due to its high prevalence, and is a threat to national competitiveness in developed countries such as the United States and Europe. It is considered a serious health problem, and enormous human and material capabilities are being invested in solving it. Diseases belonging to the metabolic syndrome are a group of common diseases that increase the risk of occurrence of each other and are related to multifactorial metabolic changes such as aging, stress, and decreased immune function.
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.In other words, the prevalence of metabolic syndromes such as type 2 diabetes, non-alcoholic fatty liver disease, and obesity has recently been increasing worldwide. As abnormal mucosal thickening occurred in patients with type 2 diabetes and non-alcoholic fatty liver disease, it was confirmed that the secretion of metabolic disease-related hormones (GIP, GLP, etc.) increased in the patient's duodenal mucosa, and the duodenum was mentioned as a key location for non-pharmacological treatment. It is becoming.
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. In a similar context, due to the side effects of drug treatment for type 2 diabetes and non-alcoholic fatty liver disease and the increase in medical costs through combined treatment, duodenal mucosal resurfacing has recently been studied in many countries around the world. The therapeutic effect of this mucosal resurfacing procedure is confirmed by the replacement of abnormal cells with normal cells, which occurs through ablation of abnormal cells in the duodenal mucosa using high-frequency hydrothermal treatment.
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.In the case of duodenal surgery using radiofrequency, only one treatment is possible, and the failure rate of the treatment is reported to be around 20%. Although the blood sugar-boosting effect is maintained for about 6-12 months, continuous oral hypoglycemic medication is required, and some patients suffer from hypoglycemia and intestinal perforation after the procedure. , bleeding, etc. have been observed, so there is an urgent need for a non-drug treatment method for metabolic syndrome through effective and safe treatment of the duodenal mucosa. In addition, from the perspective of advanced device treatment, if continuous treatment is required, there is a high possibility that it will cause extreme fatigue to the patient.
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.Therefore, in the present invention, a luminescent protein that is activated under special chemical environmental conditions (O 2 , glucose, HCO 3 ) from the duodenum to the jejunum is mounted in a capsule that can be taken by the patient, thereby creating a capsule-type capsule that can irradiate light at the desired target location. It is used as a treatment device for metabolic diseases using a light therapy device.
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 혈당 개선용 생체발광 캡슐을 제공하고자 한다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to control the activation time of the luminescent material in the capsule so that light is irradiated to the digestive organs related to metabolic diseases, and to develop bioluminescence for improving blood sugar by activating/deactivating luminescence using the environment within the digestive tract. We would like to provide capsules.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become clearer from the following detailed description, claims, and drawings.
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.In order to achieve the problem to be solved, a bioluminescent capsule that emits light in the digestive tract and improves metabolic diseases according to an embodiment of the present invention includes a luminescent material that emits light according to the environment in the digestive tract, and the luminescent material. A housing that accommodates the ash, forms a main body, and transmits light emitted from the luminescent material, is formed on one side of the housing, and is ventilated with the environment in the digestive tract to make the material in the digestive tract semi-transparent. It may include a semi-transparent part that is introduced into the inside.
일단이 상기 반투과부와 연결되고, 상기 하우징 내부에 위치하는 스캐폴드를 더 포함한다.One end is connected to the semi-permeable portion and further includes a scaffold located inside the housing.
상기 스캐폴드는 상기 반투과부를 통해 인입된 상기 물질을 하우징 내부의 상기 발광재로 전달한다.The scaffold transfers the material introduced through the semi-transparent portion to the light-emitting material inside the housing.
상기 스캐폴드에 의해 전달된 상기 물질에 의해 상기 발광재가 활성화된다.The luminescent material is activated by the substance delivered by the scaffold.
상기 하우징 및/또는 상기 반투과부 상에 코팅되고, 상기 발광재의 활성을 지연시키며, 위산에 대한 내구성을 갖는 코팅층을 더 포함한다.It further includes a coating layer coated on the housing and/or the semi-permeable portion, retarding the activity of the luminescent material, and having durability against stomach acid.
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.The coating layer is methyl acrylate-methacrylic acid copolymer, cellulose acetate succinate, hydroxy propyl methyl cellulose phthalate, hydroxy propyl methyl cellulose acetate succinate (hypromellose acetate succinate), polyvinyl acetate phthalate (PVAP), It is formed of any one selected from the group consisting of methyl methacrylate-methacrylic acid copolymer, sodium alginate, and stearic acid.
상기 소화기관 중 십이지장 또는 공장에서 상기 코팅층이 제거되도록 상기 코팅층이 형성된다.The coating layer is formed so that the coating layer is removed from the duodenum or jejunum of the digestive organs.
상기 십이지장 또는 공장에서, 상기 하우징 및 상기 반투과부가 상기 십이지장 또는 공장의 환경에 노출된다.In the duodenum or jejunum, the housing and the semipermeable portion are exposed to the environment of the duodenum or jejunum.
상기 발광재는 제1 파장의 광을 발광하는 제1 발광단백질을 포함한다.The luminescent material includes a first luminescent protein that emits light of a first wavelength.
상기 발광재는 제2 파장의 광을 발광하는 제2 발광단백질을 더 포함한다.The luminescent material further includes a second luminescent protein that emits light of a second wavelength.
상기 하우징은 상기 제1 발광단백질과 상기 제2 발광단백질을 분리하는 격벽을 포함한다.The housing includes a partition separating the first light-emitting protein and the second light-emitting protein.
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.The luminescent material further includes a luminescent enzyme, and the luminescent material includes Photobacteria luciferase, Firefly luciferase, Railroad worm luciferase, and Renilla luciferase. luciferase), Gaussia luciferase, Metridia luciferase, Cypridiana luciferase, akaluc and Oplophorus luciferase It may be any one selected from the group consisting of.
상기 소화기관 내의 pH를 센싱하기 위해 pH센서를 더 포함하되, 상기 pH센서는 상기 하우징 외에 위치한다.It further includes a pH sensor to sense pH within the digestive tract, and the pH sensor is located outside the housing.
상기 발광재에 의한 발광여부를 센싱하기 위한 광센서를 더 포함하되, 상기 광센서는 상기 하우징 내에 위치한다.It further includes an optical sensor for sensing whether or not light is emitted by the luminescent material, and the optical sensor is located within the housing.
상기 pH센서 또는 상기 광센서에 전기를 공급하는 생체 바이오 연료전지를 더 포함하되, 상기 생체 바이오 연료전지는 상기 하우징 내에 위치한다.It further includes a biological biofuel cell that supplies electricity to the pH sensor or the optical sensor, wherein the biological biofuel cell is located within the housing.
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.It further includes a magnet so that the capsule can stay in the digestive tract for a certain period of time by a magnetic field applied from the outside, and the magnet is located within the housing (at the end or in the middle).
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.According to the present invention, a luminescent protein that is activated under special chemical environmental conditions (O 2 , glucose, HCO 3 ) from the duodenum to the jejunum is mounted in a capsule that can be taken by the patient to irradiate light at the desired target location. It can be used as a treatment device for metabolic diseases by using a capsule-type light therapy device.
또한, 대사질환과 관련이 있는 소화기관에 광이 조사되도록 캡슐 내 발광재의 활성 시간을 조절하고, 소화기관내 환경을 이용하여 발광을 활성/비활성 시키는 혈당 개선용 생체발광 캡슐이 제공된다.In addition, a bioluminescent capsule for improving blood sugar is provided that adjusts the activation time of the luminescent material in the capsule so that light is irradiated to the digestive organs related to metabolic diseases, and activates/deactivates luminescence using the environment within the digestive tract.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 이외의 발명의 효과도 청구범위의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects of the invention can be clearly understood from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 개선용 생체발광 캡슐의 단면을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 I-I'으로 자른 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 격벽을 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 pH센서를 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 광센서를 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 개선용 생체발광 캡슐을 활용한 치료방법을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 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 혈당 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 코팅층이 제거되는 것을 나타낸 실험결과이다.Figure 1 shows a cross section of a bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a cross section taken along line II' of Figure 1.
Figure 3 shows a cross-section to explain a partition included in a bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows a cross-section to explain the pH sensor included in the bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a cross-section to explain the optical sensor included in the bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 exemplarily shows a treatment method using a bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows experimental results showing the effect of light irradiation by a bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows the results of a human stomach-duodenum simulation experiment to confirm the optimal coating layer conditions of the bioluminescent capsule of the present invention.
Figure 9 is an experimental result showing the removal of the coating layer included in the bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention.
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.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Specific details for implementing the present invention will be described in detail with reference to the drawings attached below. Regardless of the drawings, the same reference numerals refer to the same elements, and “and/or” includes each and all combinations of one or more of the mentioned items.
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.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the mentioned elements.
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.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 개선용 생체발광 캡슐을 설명한다.Hereinafter, a bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 개선용 생체발광 캡슐의 단면을 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 I-I'으로 자른 단면을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 격벽을 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 pH센서를 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 개선용 생체발광 캡슐에 포함된 광센서를 설명하기 위한 단면을 나타낸 것이다.Figure 1 shows a cross-section of a bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention, Figure 2 shows a cross-section taken along line II' of Figure 1, and Figure 3 shows an embodiment of the present invention. Figure 4 shows a cross-section for explaining the partition wall included in the bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 shows a cross-section for explaining the pH sensor included in the bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention. , Figure 5 shows a cross-section to explain the optical sensor included in the bioluminescent capsule for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 5를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화기관 내에서 발광이 이루어져, 대사질환을 개선하는 생체발광 캡슐(10)을 설명한다.With reference to FIGS. 1 to 5, a bioluminescent capsule 10 that emits light within the digestive tract and improves metabolic diseases according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 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. The bioluminescent capsule 10 for improving blood sugar according to an embodiment of the present invention includes a luminescent material 210 that emits light depending on the environment within the digestive tract, accommodates the luminescent material 210, forms a main body, and emits light. A housing 110 through which the light emitted from the material 210 is transmitted, is formed on one side of the housing 110, and is ventilated with the environment within the digestive tract to semi-transparently transmit substances within the digestive tract. It may include a semi-transparent portion 120 introduced into 110).
본 발명의 혈당 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.The bioluminescent capsule 10 for improving blood sugar level of the present invention is an oral type that can be ingested through the mouth and can be formed into a tablet form. In the present invention, metabolic disease has substantially the same meaning as metabolic syndrome, and metabolic disease may mean, for example, diabetes, obesity, hyperlipidemia, hypertension, non-alcoholic fatty liver disease, etc.
먼저, 혈당 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.First, the bioluminescent capsule 10 for improving blood sugar may include a housing 110 forming the main body. The housing 110 accommodates the luminescent material 210, which will be described later. Additionally, when the luminescent material 210 emits light under specific conditions, the housing 110 can transmit the emitted light toward the digestive system. For this purpose, the housing 110 is preferably made of a transparent polymer material. Additionally, the material forming the housing 110 is preferably made of a material that is harmless to the human body.
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.Materials forming the housing 110 include silicone, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, ethyl cellulose, polyvinyl pyridine, polyacrylonitrile, and melamine-formaldehyde polymer. It may be any one transparent resin selected from the group consisting of.
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.The housing 110 can protect the luminescent material 210 within the capsule 10 from being exposed to the environment within the digestive tract while the capsule 10 floats in the digestive tract. The housing 110 may be formed in a hollow shape with an empty center to accommodate the light emitting material 210, and the hollow may be filled with the light emitting material 210.
다음으로, 하우징(110)의 일측에는 반투과부(120)가 형성되어 위치할 수 있다. Next, a semi-transparent portion 120 may be formed and positioned on one side of the housing 110.
반투과부(120)는 소화기관 내의 환경과 통기되어, 소화기관 내의 물질을 반투과적으로 하우징(110) 내로 인입시킬 수 있다. 여기서, 소화기관은 십이지장 또는 공장일 수 있다.The semi-permeable portion 120 is ventilated with the environment within the digestive tract, allowing substances within the digestive tract to enter the housing 110 semi-permeably. Here, the digestive organ may be the duodenum or jejunum.
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.That is, the semi-permeable portion 120 can semi-transparently introduce oxygen (O 2 ), glucose, HCO 3 , etc. distributed in the duodenum or jejunum into the housing 110 . On the other hand, the luminous material 210 present in the housing 110 may not leak out of the housing 110.
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.The semi-transparent portion 120 may be formed on only one side, or may be formed on both sides of the housing 110, such as one side and the other side. The number of semi-transparent portions 120 formed may be adjusted depending on the design performance of the capsule 10.
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.Meanwhile, the semi-permeable portion 120 is made of cellulose-based (Cellulose acetate, Cellulose triacetate), polyamide, polyimide, polyethersulfone, and polyamideimide-polyethyleneimine. It can be formed as one of the following: The diameter of the semi-transparent portion 120 may be 500 μm to 1 mm, the thickness may be 100 to 200 μm, and pores of 1 to 10 nm are formed in the semi-transparent portion 120.
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. Next, one end is connected to the semi-permeable portion 120, and the scaffold 310 is located inside the housing 110. The scaffold 310 transfers substances in the digestive tract introduced from the semi-permeable portion 120 into the housing 110.
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.More specifically, when the capsule 10 passes through the oral cavity, esophagus, and stomach due to the peristalsis of the digestive system and reaches the duodenum or jejunum, substances in the duodenum or jejunum enter the housing 110 through the semi-permeable portion 120. It can be. Such substances may include oxygen (O 2 ), glucose, HCO 3 , etc., as described above. The substances introduced through the semi-permeable portion 120 may be diffused and transferred to an area within the housing 110 through the scaffold 310 connected to the semi-permeable portion 120. As a result, the materials can be delivered to the light emitting material 210 contained in the housing 110 by the scaffold 310.
한편, 스캐폴드(310)에 의해 전달된 상기 물질들에 의해 상기 발광재(210)가 활성화될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.Meanwhile, the light-emitting material 210 may be activated by the materials delivered by the scaffold 310. This will be described later.
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.The scaffold 310 may be formed of a material similar to the semi-permeable portion 120. That is, the scaffold 310 is made of cellulose (Cellulose acetate, Cellulose triacetate), polyamide, polyimide, polyethersulfone, and polyamideimide-polyethyleneimine. It can be formed as one of the following: The diameter of the scaffold 310 may be 500 ㎛ to 1 mm, and may be formed in a tube shape to extend in the longitudinal direction of the capsule 10. At this time, the tube thickness of the scaffold 310 may be 100 to 200 μm. Meanwhile, the length of the scaffold 310 may be similar to the longitudinal direction of the capsule 10. Pores of 1 to 10 nm are formed in the scaffold 310. Materials introduced through the pores may diffuse into the internal space of the housing 110.
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.If the semi-transparent portion is formed on both sides, such as one side and the other side, one end of the scaffold 310 may be connected to one side of the semi-transparent portion, and the other side of the scaffold 310 may be connected to the other side of the semi-transparent portion. In this case, the scaffold 310 may be positioned to penetrate the interior of the housing 110.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 대사질환용 생체발광 캡슐(10)은 소화기관 내의 환경에 따라 발광을 하는 발광재(210)를 포함할 수 있다.Next, the bioluminescent capsule 10 for metabolic disease according to an embodiment of the present invention may include a luminescent material 210 that emits light depending on the environment within the digestive tract.
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. The luminescent material 210 is accommodated in the housing 110, and when the substances in the digestive tract described above are introduced into the housing 110 and the substances are delivered to the inside of the housing 110 by the scaffold 310, the The light emitting material 210 may be activated by substances.
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.More specifically, when the capsule 10 passes through the oral cavity, esophagus, and stomach due to the peristalsis of the digestive system and reaches the duodenum or jejunum, substances in the duodenum or jejunum enter the housing 110 through the semi-permeable portion 120. It can be. Such substances may include oxygen (O 2 ), glucose, HCO 3 , etc., as described above. The substances introduced through the semi-permeable portion 120 may be diffused and transferred to an area within the housing 110 through the scaffold 310 connected to the semi-permeable portion 120. As a result, the materials can be delivered to the light emitting material 210 contained in the housing 110 by the scaffold 310. Accordingly, the light-emitting material 210 may be activated by the introduced materials and light emission may be generated.
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.The luminescent material 210 may include a luminescent enzyme and ATP (adenosine triphosphate) that activate the light emission of the luminescent protein. That is, the luminescent material 210 may be made of a mixture of luminescent protein, luminescent enzyme, and ATP. Light emission occurs when a luminescent protein reacts with ATP, etc. and is oxidized, and when a luminescent protein is oxidized, a luminescent enzyme can promote the oxidation reaction.
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.The luminescent protein is of the luciferin or akalumine series, and materials extracted from nature or newly synthesized through recombination using adenovirus vectors, nanoparticles, and quantum lights (maximizing luminescence intensity and time) can be used. Most bioluminescence may have a limited light irradiation time, emitting light for only a few seconds. Therefore, the density of the luminescent protein can be maximized and introduced into the luminescent capsule 10, and the luminescent enzyme can be introduced into the luminescent capsule 10 to maintain a low concentration compared to the luminescent protein. In addition, by forming a semi-permeable membrane layer within the light-emitting capsule 10, the space within the light-emitting capsule 10 can be divided into an area into which the light-emitting protein enters and an area into which the light-emitting enzyme enters. At this time, the light-emitting protein and luminescent enzyme located in the area divided by the semi-permeable membrane layer can slowly combine due to the osmotic pressure difference between the two substances and the semi-permeable membrane layer. For this purpose, the concentration of luminescent protein and luminescent enzyme can be configured as 2:1, 3:1, 4:1, etc. Through this, the light emission time can be extended. The relatively low light intensity of these luminescent proteins uses the metronome principle to maximize the effective amount of light delivered to small intestine cells by lengthening the emission time. In order to increase the time of light irradiation delivered to small intestine cells, the number of optical capsules taken can be increased, or the magnetic field of an extracorporeal magnet can be used to minimize movement of magnet-equipped optical capsules within the small intestine. Meanwhile, when the light-emitting material 210 is activated to emit light having a first wavelength, the light-emitting material may include a first light-emitting protein 211. At this time, the first wavelength may be, for example, 630 nm or 850 nm. Additionally, the first wavelength may be a wavelength in the visible light region or a wavelength in the near-infrared region.
발광재(210)가 발광단백질로 제1 발광단백질(211)만을 포함하는 경우, 발광재(210)는 단일의 파장을 갖는 광을 발광할 수 있다. When the light-emitting material 210 includes only the first light-emitting protein 211 as the light-emitting protein, the light-emitting material 210 can emit light with a single wavelength.
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. If the light-emitting material 210 emits light having a second wavelength, the light-emitting material 210 may include a second light-emitting protein 212. Here, the second wavelength may be, for example, 630 nm or 850 nm. If the above-mentioned first wavelength is 630 nm, the second wavelength is 850 nm, and if the first wavelength is 850 nm, the second wavelength is 630 nm.
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.In the present invention, the appropriate wavelength was used to determine the blood sugar control effect of light therapy using an LED-based light therapy catheter, and the conditions applied to the device were compared and analyzed to derive wavelength, energy, and time settings that could maximize the treatment effect. .
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.The light-emitting material 210 may emit composite light. For example, the light-emitting material 210 may emit light having the above-described first wavelength and light having the second wavelength. To this end, the light-emitting material 210 may be made of a mixture of a first light-emitting protein 211 that emits light with a first wavelength and a second light-emitting protein 212 that emits light with a second wavelength.
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. When the light-emitting material 210 is made of a complex light-emitting protein, such as including a first light-emitting protein 211 and a second light-emitting protein 212, the efficiency of the light-emitting protein is improved and the resolution of the light emitted is increased. For this purpose, a partition wall (410 in FIG. 3) may be formed within the housing 110.
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.That is, in order to separately accommodate the first light-emitting protein 211 and the second light-emitting protein 212 within the housing 110, the housing 110 is configured to contain the first light-emitting protein 211 and the second light-emitting protein within the housing 110. It may include a partition 410 that separates the protein 212. The first light-emitting protein 211 and the second light-emitting protein 212 are each accommodated in separate spaces within the housing 110 by the partition 410. At this time, if the first light-emitting protein 211 is a luciferin series, the second light-emitting protein 212 may be an akalumine series. On the other hand, if the first light-emitting protein 211 is an akalumine series, the second light-emitting protein 212 may be a luciferin series.
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.In addition, the first or second light emitting protein contained in the light emitting material 210 may be a light emitting protein combined with Adeno-associated virus Adenovirus vector, E. coli, nanoparticles, and photon lighting, including GFP and RFP. Fluorescent or luminescent proteins such as these may also be included.
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.Meanwhile, the light-emitting enzyme (not shown) included in the light-emitting material 210 is Photobacteria luciferase, Firefly luciferase, Railroad worm luciferase, and Renilla luciferase. Renilla luciferase, Gaussia luciferase, Metridia luciferase, Cypridiana luciferase, akaluc and Oplophorus luciferase It may be any one selected from the group consisting of (Oplophorus luciferase).
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. Meanwhile, the first or second light-emitting protein in the other space separated by the partition is Photobacteria luciferase, Firefly luciferase, Railroad worm luciferase, and Renilla luciferase, Gaussia luciferase, Metridia luciferase, Cypridiana luciferase, Oplophorus luciferase Luminescent activation may be achieved through reaction with at least one of the luminescent enzymes.
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.To activate the luminescent material 210, it is desirable to shake the capsule at a constant speed when taking the capsule. As a result, the first luminescent protein and the second luminescent protein can come into contact with each other and emit light due to the crack in the partition, thereby preparing the activation of the luminescent material 210 and making it more smooth in the area of the digestive tract where the luminescent material 210 is activated. Light can be emitted clearly. You can take the capsule by shaking it several times before taking it so that the luminescent protein binds to the enzyme and becomes part of the bioluminescence reaction.
발광재(210)를 하우징(110)에 충진하는 방법은 다음과 같을 수 있다.The method of filling the housing 110 with the luminescent material 210 may be as follows.
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.For example, if the housing 110 is divided into two parts and formed by combining them, the housing on one side is filled with a luminous material, and then the housing on the other side is combined with the housing on one side to form the housing 110. The luminescent material 210 can be filled during the completion process.
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. Next, after the housing 110 is completed, the housing 110 can be filled with a luminescent material using a syringe needle. That is, when a needle is inserted into the completed housing 110, the needle penetrates the housing 110, and the end of the needle is inserted into the housing 110. The luminescent material 210 is filled into the housing 110 through the end of the inserted injection needle, and the luminescent material 210 is accommodated inside the housing 110.
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. The air-pocket that is created during the filling process of these luminescence-related proteins and enzymes minimizes the movement of the capsule in the duodenum and small intestine through the buoyancy effect in the semi-solid and liquid form of food in the duodenum area, thereby infiltrating small intestine cells. The desired treatment effect is expected by providing an appropriate optical signal from the luminescent function capsule.
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.Meanwhile, for optimal therapeutic effect through light signals, 2-3 luminescent capsules of the present invention can be taken at a time, and light signal transmission in the small intestine can be optimized by taking them three times a day. These air pockets are necessary in the process of combining luminescent proteins and enzymes, and as the air pockets disappear from the large intestine due to the exhaustion of oxygen through the luminescent process, the buoyancy effect is lost and is discharged out of the body along with general digested substances.
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. Meanwhile, when taking the capsule 10, it is preferable to shake the capsule at a constant speed to activate the luminescent material 210. As a result, the activity of the luminescent material 210 is prepared, and light emission can occur more smoothly in the area of the digestive system where the luminescent material 210 is activated.
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. If light is emitted by the luminescent material in the digestive tract, phototherapy can be performed by luminescence by the capsule 10 of the present invention in the digestive tract. More specifically, the digestive organ here may be the duodenum or jejunum. The activity of the luminescent material 210 is suppressed while the capsule 10 passes through the esophagus and stomach by a coating layer to be described later.
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. When the capsule 10 reaches the duodenum or jejunum, the coating layer 101 covering the housing 110 and the semi-permeable portion 120 is removed. When the coating layer 101 is removed and the semi-permeable portion 120 is exposed in the duodenum or jejunum, substances distributed in the duodenum or jejunum can be introduced into the housing 110. Here, the substances may be, for example, oxygen (O 2 ), glucose, HCO 3 , etc.
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. When these substances are introduced into the housing 110 and diffused into the housing 110 by the scaffold 310, the substances are transferred to the light emitting material 210 in the housing 110. As a result, the luminescent material 210 is activated to emit light, and the light can be irradiated to the tissue area of the duodenum or jejunum through the housing 110, which is a transparent material capable of transmitting light.
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.Meanwhile, the housing 110 is formed of a light-transmitting material, but in order to increase the efficiency with which the light emitted within the capsule 10 is irradiated to the duodenum or jejunum through the housing 110, a light diffusion or A light-transmitting material can be additionally coated. The additionally coated light diffusing or light transmitting material may be substantially the same as the material forming the housing 110 described above.
조사된 광에 의해, 십이지장 또는 공장의 조직부위에서 기인할 수 있는 대사증후군을 광조사에 의해 치료될 수 있다. 즉, 본 발명의 혈당 개선용 생체발광 캡슐(10)에 의해 이루어지는 발광에 의해, 대사증후군인 당뇨, 비만, 고지혈증, 고혈압, 비알콜성 지방간 질환 등을 개선할 수 있다.By irradiated light, metabolic syndrome that may originate from the tissue area of the duodenum or jejunum can be treated by light irradiation. In other words, metabolic syndrome such as diabetes, obesity, hyperlipidemia, high blood pressure, non-alcoholic fatty liver disease, etc. can be improved by light emission from the bioluminescent capsule 10 for improving blood sugar level of the present invention.
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.Next, the bioluminescent capsule 10 for metabolic disease according to an embodiment of the present invention is coated on the housing 110 and the semi-permeable portion 120, and delays the activity of the luminescent material 210, It may include a coating layer 101 that is durable against stomach acid.
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.The coating layer 101 prevents the housing 110 and the semi-permeable portion 120 of the capsule 10 from being exposed within the digestive tract for a certain period of time. That is, after ingestion of the capsule 10, the housing 110 and the semi-permeable portion 120 can be prevented from being exposed within the digestive tract for approximately 4 hours.
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.This is to promote the luminescent activity of the capsule 10 in the duodenum or jejunum, which are digestive organs related to metabolic diseases. That is, the coating layer 101 may be formed on the housing 110 to be removed from the duodenum or jejunum of the digestive organs.
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. This is because approximately 4 hours after ingestion of the capsule 10, the capsule 10 can reach the duodenum or jejunum, and the coating layer 101 is gradually removed by gastric acid or the like while reaching the capsule 10. For this purpose, the coating layer 101 is preferably formed of a material that is durable against stomach acid, etc. This coating layer may cover the entire housing or may be configured to coat only the semi-transparent portion 120.
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.As the coating layer 101 is removed near the duodenum or jejunum, the housing 110 and the semi-permeable portion 120 may be exposed to the environment of the duodenum or jejunum. As a result, substances distributed within the duodenum or jejunum are introduced into the housing 110 through the exposed semi-permeable portion 120. Therefore, when taking it orally, the photocapsule is shaken several times to begin the combination of the bioluminescent substance with the photoenzyme, but the most important element, oxygen, and other substances necessary for bioluminescence flow into the photocapsule from the duodenum, allowing the photocapsule to start emitting light effectively from the duodenum. do.
이에 대한 자세한 설명은 상술하였는바, 반복되는 설명은 생략하기로 한다. A detailed explanation for this has been described above, so repeated explanations will be omitted.
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.Meanwhile, the coating layer 101 is preferably formed of a material that is durable against the pH of stomach acid. The coating layer 101 is methyl acrylate-methacrylic acid copolymer, cellulose acetate succinate, hydroxy propyl methyl cellulose phthalate, hydroxy propyl methyl cellulose acetate succinate (hypromellose acetate succinate), and polyvinyl acetate phthalate (PVAP). ), methyl methacrylate-methacrylic acid copolymer, sodium alginate, and stearic acid.
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.The thickness of the coating layer 101 may be 10-300㎛, preferably 100-170㎛. As a result, it is possible to prevent the housing 110 and the semi-permeable portion 120 from being exposed to gastric acid in parts of the digestive system where exposure is not desired (eg, stomach, esophagus, etc.).
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.Next, in order to sense pH within the digestive tract, the capsule 10 may further include a pH sensor 510. At this time, the pH sensor 510 may be located outside the housing 110. The pH sensor 510 can sense the pH of the digestive tract where the capsule is located by sensing the pH of substances introduced through the semi-permeable portion 120.
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.The pH sensor 510 can sense the pH within the digestive tract and transmit this information to an external terminal (eg, cell phone, PC, tablet PC, etc.). For example, pH information measured in the stomach and pH information measured in the duodenum are transmitted. Since the pH of the stomach and the duodenum are different, when the difference in pH level is sensed, an external observer can recognize that the capsule 10 has moved from the stomach to the duodenum.
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.Meanwhile, an optical sensor 520 may be further included to sense whether or not the light emitting material 210 of the capsule 10 emits light within the digestive tract. At this time, the optical sensor 520 may be located within the housing 110. By sensing the degree of light emission from the capsule 10 using the optical sensor 520, it is possible to measure whether sufficient light for phototherapy is irradiated to the digestive system.
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.For the operation of the pH sensor 510 and the optical sensor 520, electrical energy is required. In order to supply electrical energy to the pH sensor 510 and the optical sensor 520, the capsule 10 may include a biological bio fuel cell 530. The biological bio fuel cell 530 may be located within the housing 110. For example, the biological bio fuel cell 530 can generate electrical energy by oxidizing glucose. The biological bio fuel cell 530 may be electrically connected to each of the pH sensor 510 and the optical sensor 520.
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.Meanwhile, the capsule 10 may not include the biological bio fuel cell 530. At this time, the pH sensor 51 can receive power in the following manner. In other words, it is possible to detect the pH of the area where the optical capsule passes through a wire-less power, wearable, external radiofrequency pH sensor monitor.
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. Referring to FIG. 4, the capsule 10 according to an embodiment of the present invention is equipped with a magnet (magnet) so that the capsule 10 can be fixed to the digestive organ (e.g., duodenum or jejunum) requiring treatment for a certain period of time. 610) may be included. The magnet 610 may be located within the housing 110.
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. When a magnetic field is applied to the magnet 610 from the outside (see FIG. 6), the capsule 10 containing the magnet 610 is fixed to a specific location within the digestive tract for a certain period of time by the electromagnetic force between the external magnetic field and the magnet 610. It can be stopped. At this time, when the light emission of the capsule 10 is activated, the area of the digestive tract where the capsule 10 is fixed may be irradiated with light by the light emission of the capsule 10.
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.For example, when trying to irradiate light to the duodenum, a doctor or observer obtains pH information using the above-described pH sensor 510, and if it is determined through this that the location of the capsule 10 is near the duodenum, an external magnet device ( A magnetic field is applied to the capsule 10 through 1000, and the capsule 10 can be fixed to the duodenum for a certain period of time by the electromagnetic force between the magnet 610 and the external magnetic field. At this time, when the light emission of the capsule 10 is activated, the capsule 10 is fixed to the duodenum for a certain period of time, thereby maximizing the effect of light irradiation of the capsule 10 on the duodenum.
본 발명의 실시예에 의한, 혈당 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.According to an embodiment of the present invention, the bioluminescent capsule 10 for improving blood sugar has its activation suppressed for a certain period of time (approximately 4 hours) after ingestion, and is used in digestive organs (e.g., duodenum, jejunum) that require light treatment to improve metabolic diseases. Activation may proceed in . That is, the activity of the luminescent material 210 in the capsule 10 is delayed by the coating layer 101, and after a certain period of time during which the coating layer 101 is removed, the luminescent material 210 is activated by substances in the duodenum that have moved. When activated, light can be irradiated to digestive organs that require phototherapy. As a result, metabolic diseases such as diabetes, obesity, hyperlipidemia, high blood pressure, and non-alcoholic fatty liver disease can be improved.
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.Meanwhile, depending on the course of treatment, multiple capsules can be taken to maximize light irradiation in the duodenum or jejunum. In particular, whether to take additional capsules 10 may be determined based on the amount of light irradiation measured through an optical sensor included in the capsule 10.
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.In other words, the amount of light required for treating metabolic diseases can be adjusted by adjusting the number and/or number of administrations of the capsules 10. In other words, you can take 2 or 3 capsules at a time, or you can adjust the dosage of capsules 3 times a day.
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.When the capsule 10 passes through the duodenum or jejunum and reaches the large intestine, the substance that can activate the luminescent material becomes scarce, so light emission may not occur. That is, the luminescent material of the capsule can be deactivated. The capsule 10 that has passed the large intestine cannot be digested and may be discharged out of the body through feces.
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.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .
<실시예 1: 발광재를 포함하는 발광캡슐 제조><Example 1: Manufacturing of a luminescent capsule containing a luminescent material>
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.A capsule container made of silicone was prepared. The container is used as a housing, and the external size of the housing is substantially similar to the final size of the capsule being manufactured. The silicone housing was 28 mm long and 13 mm in diameter.
하우징 내에, 상용의 박막 pH센서, 마그넷 및 pH센서에 전력을 제공할 생체 바이오 연료전지를 실장시켰다. 이러한 장치들은 시중에서 구입하였다.Inside the housing, a commercial thin-film pH sensor, magnet, and biofuel cell to provide power to the pH sensor were mounted. These devices were purchased commercially.
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.A semi-permeable membrane was formed on one side and the other side of the housing. The semi-permeable membrane was made of cellulose with a diameter of 800 μm and a thickness of 150 μm. Additionally, a scaffold was formed to be connected to the semi-permeable membrane and positioned within the housing. The scaffold was made of cellulose and was formed into a tube shape with a diameter of 800㎛.
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.Using an LED-based light therapy catheter, the blood sugar control effect of light therapy was confirmed, and the conditions applied to the device were compared and analyzed to derive wavelength, energy, and time settings that could maximize the treatment effect.
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㎜였다The housing was filled with a luminous material. Among the luminescent materials, 1g of acarumin series material was used as the luminescent protein, 1g of akaluc was used as the luminescent enzyme, and 1g of ATP was also used. The luminescent material was filled into the housing using an injection needle. Then, the surface of the housing was coated with hydroxypropyl methyl cellulose phthalate, and a luminescent capsule filled with the luminescent material was finally manufactured. At this time, the final length of the capsule was 28 mm and the diameter was 13 mm.
<실험예 1: 발광캡슐의 혈당 조절 효과><Experimental Example 1: Blood sugar control effect of luminescent capsule>
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.After administering the prepared capsules to volunteers three times at a time, we examined the effect on the volunteers' blood sugar control. After taking the drug, a magnetic field was applied to the volunteer's duodenum, taking into account the pH information transmitted from the capsule and the time elapsed (4 hours) after taking the drug. After applying the magnetic field for about 1 hour, changes in the volunteer's blood sugar were measured. Before taking the drug, the volunteer's blood sugar level was measured in advance as a control.
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.Referring to Figure 7, the blood sugar control effect according to light irradiation could be seen. Referring to FIG. 7, in the control group, almost no change in blood sugar over time was detected, but when light with a wavelength of 630 nm was irradiated, it was found that blood sugar decreased for 60 minutes from the beginning. Additionally, when light with a wavelength of 850 nm was irradiated, it was found that the blood sugar reduction effect lasted up to 180 minutes.
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.In particular, when a composite light (dual wavelength) of 630 nm wavelength and 850 nm wavelength is irradiated, the effect of light of 630 nm wavelength is effective from the beginning to 60 minutes, and the effect of light of 850 nm wavelength is effective from 60 minutes to 180 minutes. It occurred in combination. In other words, it was found that in the case of combined light, the blood sugar reduction effect was maintained for each light.
이에, 본 발명에 의한 혈당 개선용 생체발광 캡슐(10)은 혈당 감소 효과가 있는 바, 대사증후군 환자의 병세 호전에 기여할 것이다.Accordingly, the bioluminescent capsule 10 for improving blood sugar according to the present invention has a blood sugar reducing effect and will contribute to improving the condition of patients with metabolic syndrome.
<실시예 2: 발광캡슐의 제조> <Example 2: Preparation of luminescent capsule>
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.Two light-emitting capsules of different lengths were manufactured using the same materials and methods as the light-emitting capsules of Example 1. The lengths of the manufactured luminescent capsules were 20 mm and 18 mm, respectively, and each diameter was 13 mm. That is, the housing surface of each light-emitting capsule was coated with hydroxypropyl methyl cellulose phthalate.
<실험예 2: 발광캡슐에서 코팅층이 제거되는지 여부><Experimental Example 2: Whether the coating layer is removed from the light-emitting capsule>
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.Using a human-mimicking gastric-duodenal simulator, the time for food to remain in the stomach was predicted to estimate the time the coating layer should be maintained in the luminescent capsule and the actual luminescence time. It was confirmed that the residual amount (number of color markers in the stomach, Figure 8a) and the amount of discharge (Figure 8b) converged 160 minutes after the food was flushed, and 4 hours was set as the standard indicator of the residual time in the stomach.
또한, 상기 실시예 2에서 제조된 발광캡슐을 위장 시뮬레이터에 인입시킨 후, 위장 시뮬레이터에서 발광캡슐의 하우징 상에 코팅된 코팅층이 제거되는지 여부를 측정하였다.In addition, after the light-emitting capsule prepared in Example 2 was introduced into the gastrointestinal simulator, it was measured whether the coating layer coated on the housing of the light-emitting capsule was removed in the gastrointestinal simulator.
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. The results are shown in Figure 9. Referring to Figure 9, it was found that after 4 hours (240 minutes), about 60% of the coating layer of the luminescent capsule according to an embodiment of the present invention in a camouflaged state was removed (approximately 40% of the coating layer remained). That is, when the luminescent capsule of the present invention was ingested orally, it was found that a significant portion of the coating layer was removed during the 4 hours it passed through the stomach.
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.Accordingly, when the light-emitting capsule passes through the stomach and near the duodenum or jejunum, the housing or semi-permeable portion from which the coating layer has been removed may be exposed to the outside. Due to this exposure, the light-emitting capsule can emit light in the duodenum or jejunum, and the light emitted through the exposed housing can be irradiated to the vicinity of the duodenum or jejunum.
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.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in various different forms, and those skilled in the art will understand the technical idea of the present invention. It will be understood that it can be implemented in other specific forms without changing the essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
10: 캡슐 101: 코팅층 110: 하우징
120: 반투과부 210: 발광재 310: 스캐폴드
410: 격벽 510: pH센서 520: 광센서
530: 생체 바이오 연료전지 610: 마그넷10: Capsule 101: Coating layer 110: Housing
120: semi-transparent portion 210: luminescent material 310: scaffold
410: partition wall 510: pH sensor 520: optical sensor
530: Living bio fuel cell 610: Magnet
Claims (11)
상기 소화기관 내의 환경에 따라 발광을 하는 발광재;
상기 발광재를 수용하고 상기 발광재에서 발광된 광이 투과되는 하우징;
상기 하우징에 마련되어, 상기 소화기관 내의 물질이 반투과되는 반투과부; 및
상기 하우징에 수용되고, 상기 반투과부와 연결되어, 상기 반투과부를 통해 반투과된 상기 물질을 상기 발광재로 전달하는 스캐폴드를 포함하고,상기 발광재는 상기 스캐폴드를 통해 전달된 상기 물질에 의해 활성화되는것을 특징으로 하는 혈당 개선용 생체발광 캡슐.In the bioluminescent capsule that emits light within the digestive tract and improves blood sugar,
A luminescent material that emits light depending on the environment within the digestive tract;
a housing that accommodates the light-emitting material and transmits light emitted from the light-emitting material;
a semi-permeable portion provided in the housing, through which substances in the digestive tract are semi-permeable; and
Includes a scaffold accommodated in the housing, connected to the semi-transparent portion, and transmitting the material semi-permeable through the semi-transparent portion to the luminescent material, wherein the luminescent material is transmitted by the material delivered through the scaffold. A bioluminescent capsule for improving blood sugar, characterized by being activated.
상기 하우징과 상기 반투과부 중 적어도 하나에 코팅되고, 상기 발광재의 활성을 지연시키며, 위산에 대한 내구성을 갖는 코팅층을 더 포함하는 혈당 개선용 생체발광 캡슐.According to claim 1,
A bioluminescent capsule for improving blood sugar, further comprising a coating layer coated on at least one of the housing and the semi-permeable portion, retarding the activity of the luminescent material, and having durability against stomach acid.
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 혈당 개선용 생체발광 캡슐.According to clause 2,
The coating layer is methyl acrylate-methacrylic acid copolymer, cellulose acetate succinate, hydroxy propyl methyl cellulose phthalate, hydroxy propyl methyl cellulose acetate succinate (hypromellose acetate succinate), polyvinyl acetate phthalate (PVAP), A bioluminescent capsule for improving blood sugar, characterized in that it is formed of any one selected from the group consisting of methyl methacrylate-methacrylic acid copolymer, sodium alginate, and stearic acid.
상기 코팅층은 상기 소화기관 중 십이지장 또는 공장에서 제거되는 것을 특징으로 하는 혈당 개선용 생체발광 캡슐.According to clause 3,
A bioluminescent capsule for improving blood sugar, characterized in that the coating layer is removed from the duodenum or jejunum of the digestive organs.
상기 발광재는,
제1 파장의 광을 발광하는 제1 발광단백질; 및
제2 파장의 광을 발광하는 제2 발광단백질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 개선용 생체발광 캡슐.According to claim 1,
The luminescent material is,
A first light-emitting protein that emits light of a first wavelength; and
A bioluminescent capsule for improving blood sugar, characterized in that it further comprises a second luminescent protein that emits light of a second wavelength.
상기 하우징은 상기 제1 발광단백질과 상기 제2 발광단백질을 분리하는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 개선용 생체발광 캡슐.According to clause 5,
The bioluminescent capsule for improving blood sugar, characterized in that the housing further includes a partition separating the first light-emitting protein and the second light-emitting protein.
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 혈당 개선용 생체발광 캡슐.According to claim 1,
The luminescent material further includes a luminescent enzyme,
The luminescent material includes Photobacteria luciferase, Firefly luciferase, Railroad worm luciferase, Renilla luciferase, and Gaussia luciferase. luciferase), Metridia luciferase, Cypridiana luciferase, akaluc, and Oplophorus luciferase. Bioluminescent capsules for improving blood sugar levels.
상기 하우징의 외부에 마련되어, 상기 소화기관 내의 pH를 센싱하는 pH센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 개선용 생체발광 캡슐.According to claim 1,
A bioluminescent capsule for improving blood sugar, further comprising a pH sensor provided outside the housing to sense pH within the digestive tract.
상기 하우징의 내부에 마련되어, 상기 발광재에 의한 발광여부를 센싱하기 위한 광센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 개선용 생체발광 캡슐.According to clause 8,
A bioluminescent capsule for improving blood sugar, further comprising an optical sensor provided inside the housing to sense whether light is emitted by the luminescent material.
상기 하우징의 내부에 마련되어, 상기 pH센서 또는 상기 광센서에 전기를 공급하는 생체 바이오 연료전지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 개선용 생체발광 캡슐.According to clause 9,
A bioluminescent capsule for improving blood sugar, characterized in that it further includes a living biofuel cell provided inside the housing and supplying electricity to the pH sensor or the optical sensor.
상기 하우징의 내부에 마련되어, 외부에서 인가되는 자기장에 의해 상기 캡슐이 상기 소화기관에서 일정시간 머무를 수 있도록 마그넷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 개선용 생체발광 캡슐.
According to claim 1,
A bioluminescent capsule for improving blood sugar, further comprising a magnet provided inside the housing to allow the capsule to remain in the digestive tract for a certain period of time by a magnetic field applied from the outside.
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