WO2015133703A1 - 바이오마커 특이적 양친성 나노입자 - Google Patents

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amphiphilic nanoparticles
peptide
mpeg
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함승주
허용민
서진석
양재문
김현욱
최지혜
장은지
강병훈
노일구
배서령
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연세대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to amphipathic nanoparticles as polyamino acid based nanoplatforms with target directivity specific to biomarkers.
  • drug or gene-nanotransfers are formed to carry drugs or genes through amphiphilic polymer synthesis, spacer binding to enhance the stability of the formed nano-carrier and target-directed molecular binding, and After the spacer is bonded to the polymer nanocarrier and subjected to the target-directed molecular binding process (see Figure 1).
  • the present invention has been made to solve the drawbacks of the prior art, to provide amphipathic nanoparticles in a poly amino acid based nano platform having a specific target directivity to the biomarker without a spacer configuration through a single process.
  • Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical use of the amphiphilic nanoparticles.
  • the present invention is a hydrophilic and hydrophobic polymer-containing block copolymer (A); And an amphiphilic nanoparticle comprising a peptide and a hydrophobic polymer-containing block copolymer (B) degraded by proteolytic enzymes.
  • the present invention also provides a method for preparing amphiphilic nanoparticles of the present invention comprising reacting a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer-containing block copolymer (A) with a peptide and a hydrophobic polymer-containing block copolymer (B) which are degraded by proteolytic enzymes. It provides a manufacturing method.
  • the present invention also provides a composition for the activity or quantitative analysis of proteolytic enzymes comprising the amphiphilic nanoparticles of the present invention.
  • the invention also relates to amphiphilic nanoparticles of the invention; And a pharmaceutically acceptable carrier.
  • the invention also relates to amphiphilic nanoparticles of the invention; And it provides a contrast diagnostic or therapeutic contrast composition comprising a pharmaceutically acceptable carrier.
  • the invention also relates to amphiphilic nanoparticles of the invention; And a diagnostic probe for image reading.
  • the present invention is a poly amino acid based amphiphilic nanoparticles having a specific target directivity to the biomarker and selectively recognize and bind proteolytic enzymes specifically expressed on specific cell membranes, thereby efficiently incorporating into cells and selective degradation. Can be used as a diagnostic or therapeutic drug or gene carrier.
  • amphiphilic nanoparticles of the present invention can be selectively diagnosed or treated because a peptide specific for the biomarker is bound.
  • Figure 1 illustrates the mechanism of operation of the amphiphilic nanoparticles of the present invention and the nanocarriers of the prior art for the diagnosis or treatment of conventional cancer.
  • Figure 2 shows the amphipathic block copolymer (top) and intracellular influx and selective degradation (bottom) of the amphiphilic nanoparticles of the present invention in the tumor microenvironment of the amphiphilic nanoparticles.
  • Figure 3 is a FT-IR in the process (mPEG-OH ⁇ mPEG-TsCl ⁇ mPEG-N 3 ⁇ mPEG-NH 2) to modify (modification) of mPEG-OH used in the amphiphilic block copolymer synthesized in the mPEG-NH 2 Confirmation results are shown.
  • the graph indicated by the top arrow is mPEG
  • the graph indicated by the right arrow is mPEG-TsCl
  • the graph indicated by the next arrow is mPEG-N 3
  • the graph at the bottom is mPEG-NH 2.
  • the peak at 2850 cm -1 represents CH 3 of mPEG (arrows shown in the left figure), the peak at 560 cm -1 represents SO of mPEG-TsCl (arrows shown in the middle figure), and the peak at 2103 cm -1 It represents a mPEG-N 3 N in 3 (shown to the right of the figure arrows).
  • Figure 4 shows the NMR results in the process of transforming mPEG-OH used in the synthesis of the amphiphilic block copolymer mPEG-NH 2 (mPEG-OH ⁇ mPEG-TsCl ⁇ mPEG-N 3 ⁇ mPEG-NH 2 ) .
  • the top graph is mPEG
  • the graph indicated by the arrow below is mPEG-TsCl
  • the graph immediately below is mPEG-N 3
  • the graph indicated by the bottom arrow is mPEG-NH 2 .
  • Peaks at 7.79 and 7.49 ppm represent 2H of TsCl (indicated by arrows in the middle figure), and peaks at 2.90 ppm represent CH 2 -NH 2 of mPEG-NH 2 (indicated by arrows in the right).
  • Figure 5 shows the FT-IR confirmation of the amphipathic block copolymer mPEG-b-pLeu.
  • the top graph is mPEG
  • the four graphs immediately below are all mPEG-b-pLeu
  • the bottom graph is the FT-IR result of DL-leucine.
  • the peak at 1660 cm ⁇ 1 indicates amide I binding of mPEG-b-pLeu (indicated by arrow in the right figure).
  • Figure 6 shows the NMR results of the amphiphilic block copolymer mPEG-b-pLeu.
  • the top graph is mPEG
  • the four graphs immediately below are all mPEG-b-pLeu
  • the bottom graph is a 1 H NMR result of DL-leucine.
  • the peak at 0.9 ppm represents the methyl proton of polyleucine (indicated by arrow in the right figure).
  • Figure 7 shows the NMR results of the amphipathic block copolymer MT1-MMP-b-pLeu.
  • a) represents the chemical formula of MT1-MMP
  • the peak (arrow) at 7.55 ppm in the upper left graph of b) represents 2CH 2 of MT1-MMP and the peak at 0.87 ppm in the lower right graph of b) (Arrow) represents 2CH 3 of polyleucine.
  • a) represents the chemical formula of MT1-MMP, and in the five graphs in the figure of b), the top graph is mPEG, the graph immediately below is Leu-NCA, the next graph is polyleucine, and the next graph is MT1-b-pLeu, bottom graph shows NMR results of MT1-MMP.
  • the peak (arrow) at 7.55 ppm indicates 2CH 2 of MT1-MMP
  • the peak (arrow) at 4.3 ppm indicates 2CH 3 of polyleucine
  • the peak at 1.77 ppm indicates CH of DL-leucine (arrow). ).
  • Figure 9 shows the NMR results confirming that the Fmoc of MT1-MMP-b-pLeu used in the synthesis of the amphipathic block copolymer MT1-MMP-b-pLeu was removed through a deprotection process.
  • a) shows the chemical formula of MT1-MMP
  • the upper graph shows MT1-b-pLeu
  • the lower graph shows NMR results of MT1-b-pLeu (Dep.).
  • CLSM confocal laser scanning microscopy
  • FIG. 12 shows intracellular cells of micelles formed of mPEG-b-pLeu and mPEG-b-pLeu, which are formed only of amphiphilic block copolymers mPEG-b-pLeu and MT1-MMP-b-pLeu, through HT-1080 cell lines expressing MT1-MMP. This is the result of checking the inflow degree
  • FIG. 13 shows HT-1080 (MT1-MMP ++, overexpression), MDA-MB-231 (MT1-MMP +, slightly expressed) and MCF-7 (MT1-MMP-, little expression) cell lines expressing MT1-MMP.
  • FIG. 14 shows the results of cell influx of pepti-polymersomes formed of mPEG-b-pLeu and MT1-MMP-b-pLeu loaded with calcein in a HT-1080 cell line with a controlled MT1-MMP expression rate. .
  • the present invention provides a hydrophilic and hydrophobic polymer-containing block copolymer (A); And an amphiphilic nanoparticle comprising a peptide and a hydrophobic polymer-containing block copolymer (B) degraded by proteolytic enzymes.
  • the present invention provides a preparation of the amphiphilic nanoparticles comprising the step of reacting a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer-containing block copolymer (A) and a peptide and hydrophobic polymer-containing block copolymer (B) that is degraded by a protease Provide a method.
  • Amphiphilic nanoparticles of the present invention form a self-assembly or self-aggregate through a balance of hydrophobic and hydrophilic molecules, and are degraded by a biomarker specific peptide, ie, protease.
  • Peptides are bound to selectively recognize protease specifically expressed on the cell membrane of a particular cell, then bound and introduced into the cell, selectively degraded by the protease to carry a supporting material such as a diagnostic reagent, drug or It can be used as a diagnostic or therapeutic drug or gene carrier by delivering a gene into a cell.
  • Figure 1 shows the operating mechanism of the prior art nanocarriers and nanocarriers of the present invention for the diagnosis or treatment of cancer
  • Figure 2 is an amphiphilic block copolymer (top) for producing the amphiphilic nanoparticles of the present invention
  • It is a nanocarrier that selectively recognizes -MMP, and then binds and efficiently enters and selectively degrades cells.
  • a "peptide-polymersome” refers to a polymersome having biomarker-specific peptides selectively targeted to a biomarker expressed in a particular cell or tissue while the peptide is bound within a block copolymer to form a polymersome. Refers to. In particular, when the amphiphilic nanoparticles of the present invention form a polymersome structure, it is called a pepti-polymersome.
  • the term “pepti-micel” is used when the amphiphilic nanoparticles of the present invention form a micelle structure.
  • Amphiphilic nanoparticles of the present invention are characterized in that they contain a peptide that is specifically degraded by proteolytic enzymes in the block copolymer, and thus have a target directing ability against proteolytic enzymes without spacer composition. Therefore, there is an advantage that can reduce the production cost through a single process. In addition, since it has a target directivity for the protease specifically expressed in the cell membrane of the lesion site cells in relation to cancer, osteoarthritis, rheumatoid arthritis, dementia or atherosclerosis, etc., it is useful to diagnose or treat these diseases. Can be.
  • the block copolymer (A) may be an amphipathic block copolymer prepared through chemical bonding of a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer.
  • the hydrophilic polymer is polyalkylene glycol, polyethylene oxide, polyoxazoline, poly (N-vinylpyrrolidone), polyvinyl alcohol, polyhydroxyethyl methacrylate, dextran, polyserine, polythreonine, polytyrosine , Polylysine, polyarginine, polyhistidine, polyaspartic acid or polyglutamic acid and the like can be used alone or in combination of two or more.
  • polyalkylene glycol having a molecular weight of 1000 to 5000 or a derivative thereof and the like can be used. More preferably, methoxy amino polyethylene glycol having a molecular weight of 1000 to 5000 can be used.
  • the hydrophilic polymer may be appropriately modified using a known technique for bonding with the hydrophobic polymer. According to one embodiment, after the deformation process of the mPEG-OH ⁇ mPEG-TsCl ⁇ mPEG-N 3 ⁇ mPEG-NH 2 may be used in the form of mPEG-NH 2.
  • hydrophilic nanoparticles may have a mass fraction of 25 to 40 calculated according to Equation 1 below to form amphiphilic nanoparticles of the present invention:
  • Mass fraction molecular weight of hydrophilic polymer or peptide / (molecular weight of hydrophilic polymer or peptide + molecular weight of hydrophobic polymer)
  • the hydrophilic nanoparticles may have a mass fraction greater than 40 and less than or equal to 70, calculated according to Equation 1, to form an micelle of the amphiphilic nanoparticles of the present invention.
  • the hydrophobic polymer may be a homo poly amino acid represented by Formula 1 below:
  • M is leucine, isoleucine, valine, phenylalanine, proline, glycine or methionine,
  • n 10-100.
  • an amphiphilic block copolymer (A) mPEG-b-polyleucine (mPEG-b-pLeu) may be synthesized through the peptide bond of the modified hydrophilic polymer and hydrophobic polyleucine.
  • block copolymer (B) may be synthesized as an amphipathic block copolymer through a peptide bond of a hydrophobic polymer and a peptide decomposed by a protease.
  • the hydrophobic polymer As the hydrophobic polymer, the above-mentioned homopolyamino amino acid can be used.
  • the peptides degraded by the protease are matrix metals including MMP-2 / 9, MMP-7, MMP-13, MT1-MMP (membrane type 1 matrix metalloproteinase, membrane-type 1 matrix metalloproteinase), and the like.
  • polystyrene resin may be represented by any one of the amino acid sequences set forth in SEQ ID NOS: 1 to 13. More specifically, it may be represented by the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 which is specifically degraded by membrane-type 1 matrix metalloproteinase.
  • the target protease-related diseases of the peptides degraded by the protease are shown in Table 1 below.
  • Table 1 disease Target protease Peptide Substrate / Cutting Site SEQ ID NO: cancer MT1-MMP GPLPLRSW / GLK One MMP-2 / 9 PLG / LR 2 Arteriosclerosis MMP-7 VPLS / LTM 3 Rheumatoid arthritis MMP-13 PLG / MRG 4 Cathepsin B K / K 5 Cathepsin D PICF / FRL 6 PSA HSSLQ / 7 Cell death Caspase-1 WEHD / 8 Caspase-3 DEVD / 9 Cardiovascular disease Thrombin F (Pip) R / S 10 Fijian NQ / EQVS 11 diabetes DPP-IV GP / GP 12 HSV HIV protease GVSQNY / PIVG 13
  • Peptides degraded by the protease can be appropriately synthesized, and such synthesis can use various peptide synthesis methods known to those skilled in the art, such as Fmoc strategy according to solid phase synthesis. have.
  • the peptide may have a mass fraction of 25 to 40 calculated according to Equation 1 in order for the amphiphilic nanoparticles of the present invention to form a polymersome.
  • the peptide may have a mass fraction of more than 40 and less than or equal to 70, calculated according to Equation 1, to form an micelle of the amphiphilic nanoparticles of the present invention.
  • the amphiphilic nanoparticles are mixed with an amphiphilic block copolymer (A) and an amphiphilic block copolymer (B) in an appropriate weight ratio, such as (A) :( B) at 10:90 to 50:50 and dispersed in a solvent. Or by dissolving.
  • a method of dispersing a block copolymer (A) and a block copolymer (B) in an aqueous solution and then applying ultrasonic waves a method of dispersing or dissolving in a organic solvent and then extracting or evaporating the organic solvent with an excess of water, and dispersing it in an organic solvent.
  • dissolving and dialysis with excess water dispersing or dissolving in an organic solvent, strongly evaporating the solvent using a homogenizer or a high pressure emulsifier, or thin film hydration. have.
  • the organic solvent may be chloroform, hexane, heptane, methylene chloride, benzene, toluene, tetrahydrofuran, acetone or mixtures thereof, but is not particularly limited thereto.
  • the block copolymer (A) and the block copolymer (B) are dissolved in the organic solvent at a predetermined ratio, and then the organic solvent is evaporated through a rotary vacuum evaporator, and the formed thin film is hydrated for a predetermined time. After stirring can be formed.
  • Amphiphilic nanoparticles prepared through the above process may have an average particle diameter of 200 nm or less. Preferably from 50 to 200 nm.
  • amphiphilic nanoparticles of the present invention have a micelle structure in the form of a spherical particle having a hydrophobic core and a hydrophilic shell through the amphipathic properties of the block copolymers, or a hollow hydrophilic core is surrounded by a double hydrophobic shell and a hydrophilic shell. It may be a polymersome structure.
  • Such structural forms can be prepared by controlling the mass fraction of the hydrophilic polymer (and peptide). For example, a polymersome is formed when the mass fraction of the hydrophilic polymer (and peptide) is 25 to 40, and micelles may be prepared when it is more than 40 but less than 70.
  • micellar structure can carry a hydrophobic dye in a hollow hydrophobic core
  • the polymersome structure can simultaneously carry a hydrophilic dye in a hollow hydrophilic core and a hydrophobic dye in a hydrophobic shell so that the amphiphilic nanoparticles of the present invention are hydrophilic.
  • it has the advantage of using as a drug carrier capable of supporting a hydrophobic drug.
  • amphipathic nanoparticles of the present invention may further comprise a fluorescent material for diagnosis.
  • the fluorescent material may be physicochemically encapsulated or bound to a hydrophilic region or a hydrophobic region.
  • the fluorescent material may be a phosphor that emits fluorescence in the visible region or near infrared rays.
  • fluorescein, BODYPY, tetramethylrhodamine, Alexa, cyanine (Cyanine), allopicocyanine (allopicocyanine) or other fluorescence generating fluorescence may be used.
  • a fluorescent material having a high quantum yield It may also be a hydrophilic or hydrophobic dye.
  • amphipathic nanoparticles of the present invention may further comprise a pharmaceutically active ingredient for the treatment of a disease.
  • the pharmaceutical active ingredient may be physicochemically encapsulated or bound to the hydrophilic or hydrophobic region.
  • the pharmaceutically active ingredient is not particularly limited, but anticancer drugs, antibiotics, hormones, hormonal antagonists, interleukin, interferon, growth factor, tumor necrosis factor, endotoxin, lymphokoxy, urokinase, streptokinase, tissue plasminogen activator, protease inhibitor, Alkylphosphocholine, a component labeled with a radioisotope, a cardiovascular drug, a gastrointestinal drug, or a nervous system drug may be used alone or in combination of two or more thereof.
  • the invention also relates to a composition for the activity or quantitative analysis of proteolytic enzymes comprising the amphipathic nanoparticles of the invention.
  • Amphiphilic nanoparticles of the present invention can easily modify and control the peptides degraded by the protease, so that it can easily control the desired specific protease and the desired wavelength band, it can be designed for a variety of protease, Activity or quantitative analysis of the above-described proteases is possible.
  • the invention also relates to amphiphilic nanoparticles of the invention; And a pharmaceutically acceptable carrier.
  • Amphiphilic nanoparticles of the present invention are coupled to a peptide specifically cleaved by a specific protease, so that the target can be directed to cells or tissues in which the protease is present, and thus target sites through magnetic resonance and optical imaging devices. Can be used as a contrast medium.
  • Such pharmaceutically acceptable carriers include carriers and vehicles commonly used in the pharmaceutical arts, and in particular, ion exchange resins, alumina, aluminum stearate, lecithin, serum proteins (eg, human serum albumin), buffer materials (eg, Various phosphates, glycine, sorbic acid, potassium sorbate, partial glyceride mixtures of saturated vegetable fatty acids), water, salts or electrolytes (e.g.
  • protamine sulfate disodium hydrogen phosphate, carbohydrogen phosphate, sodium chloride and zinc salts
  • gelatinous Silica magnesium trisilicate
  • polyvinylpyrrolidone polyvinylpyrrolidone
  • cellulosic substrates polyethylene glycols, sodium carboxymethylcellulose, polyarylates, waxes, polyethylene glycols or wool, and the like.
  • target-oriented contrast agent composition of the present invention may further include a lubricant, a humectant, an emulsifier, a suspending agent, a preservative, and the like, in addition to the above components.
  • the target oriented contrast agent composition according to the present invention can be prepared in an aqueous solution for parenteral administration, preferably Hank's solution, Ringer's solution or physically buffered saline. Buffer solutions can be used.
  • Aqueous injection suspensions can be added with a substrate that can increase the viscosity of the suspension, such as sodium carboxymethylcellulose, sorbitol or dextran.
  • target directed contrast composition of the present invention may be in the form of sterile injectable preparations of sterile injectable aqueous or oily suspensions.
  • Such suspensions may be formulated according to techniques known in the art using suitable dispersing or wetting agents (eg Tween 80) and suspending agents.
  • the sterile injectable preparation may be a sterile injectable solution or suspension (eg, a solution in 1,3-butanediol) in a nontoxic parenterally acceptable diluent or solvent.
  • Vehicles and solvents that may be used include mannitol, water, Ringer's solution, and isotonic sodium chloride solution.
  • sterile, nonvolatile oils are conventionally employed as a solvent or suspending medium. For this purpose any non-irritating non-volatile oil can be used including synthetic mono or diglycerides.
  • the target-oriented contrast agent composition of the present invention can be used to obtain an image by detecting a signal emitted from amphiphilic nanoparticles by administering to tissues or cells isolated from a diagnosis target.
  • MRI magnetic resonance imaging apparatus
  • optical imaging In order to detect a signal emitted by the amphiphilic nanoparticles, it is preferable to use a magnetic resonance imaging apparatus (MRI) and optical imaging.
  • MRI magnetic resonance imaging apparatus
  • a magnetic resonance imaging apparatus places a living body in a strong magnetic field and irradiates radio waves of a specific frequency to absorb energy into atomic nuclei such as hydrogen in biological tissues to make the energy high, and then stops propagating the atomic nuclei energy such as hydrogen. It is a device that processes the energy by converting this energy into a signal and processing it with a computer. Since magnetism or propagation is not obstructed by bone, clear three-dimensional tomograms can be obtained at longitudinal, transverse, and arbitrary angles around solid bones or tumors of the brain or bone marrow.
  • the magnetic resonance imaging apparatus is preferably a T2 spin-spin relaxation magnetic resonance imaging apparatus.
  • the invention also relates to amphiphilic nanoparticles of the invention; And a pharmaceutically acceptable carrier.
  • Amphiphilic nanoparticles of the present invention can fluoresce in cells or tissues expressing proteolytic enzymes related to the disease through physicochemical encapsulation or binding of the pharmaceutically active ingredient and the fluorescent material through magnetic resonance and optical imaging devices. It can be used for nano probes such as separation, diagnosis or treatment of biological molecules, drugs or gene delivery vehicles.
  • amphipathic nanoparticles may be a molecular magnetic resonance imaging diagnosis or a magnetic relaxation sensor.
  • Amphipathic nanoparticles show a larger T2 contrast effect as their size increases, which can be used as a sensor to detect biomolecules. That is, when a specific biomolecule induces agglomeration of amphiphilic nanoparticles, the T2 magnetic resonance imaging effect is increased. This difference is used to detect biomolecules.
  • amphipathic nanoparticles of the present invention can be used for various diseases associated with tumors, such as squamous cell carcinoma, uterine cancer, cervical cancer, prostate cancer, head and neck cancer, pancreatic cancer, brain tumor, breast cancer, liver cancer, skin cancer, esophageal cancer, testicular cancer, kidney. Cancer, colorectal cancer, rectal cancer, gastric cancer, kidney cancer, bladder cancer, ovarian cancer, cholangiocarcinoma, gallbladder cancer.
  • the present invention can be used for imaging proteolytic enzymes in inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis, osteoarthritis, and refractory diseases including dementia, stroke, and the like.
  • the invention also relates to amphiphilic nanoparticles of the invention; And a diagnostic probe for image reading.
  • the diagnostic probe may use a T1 magnetic resonance imaging diagnostic probe, an optical diagnostic probe, a CT diagnostic probe, or a radioisotope.
  • the multiple diagnostic probe may simultaneously perform T2 magnetic resonance imaging and T1 magnetic resonance imaging.
  • Resonance imaging and optical imaging can be performed at the same time.
  • CT diagnostic probe MRI and CT diagnosis can be performed simultaneously.
  • radioisotopes magnetic resonance imaging, PET, and SPECT can be simultaneously diagnosed.
  • the T1 magnetic resonance imaging diagnostic probe may include a Gd compound or a Mn compound, and the optical diagnostic probe may be an organic fluorescent dye (dye), a quantum dot, or a dye labeled inorganic support (eg SiO 2 , Al 2). O 3 )), CT diagnostic probes include I (iodine) compounds, or gold nanoparticles, and radioisotopes include In, Tc, F, and the like.
  • CT diagnostic probes include I (iodine) compounds, or gold nanoparticles, and radioisotopes include In, Tc, F, and the like.
  • a block copolymer composed of methoxy amino polyethylene glycol (mPEG-NH 2 , 0.2 mmol) having a molecular weight of 2000 as a hydrophilic polymer and polyleucine (Polyleucine) as a hydrophobic polymer was synthesized.
  • Leucine-N-Carboxyanhydride Leucine-N-Carboxyanhydride, Leu-NCA, 6.3 mmol
  • triphosgene triphosgene, 11.43 mmol.
  • DL-leucine was dissolved in THF at 40 ° C. and nitrogen, and then triphosphene was added.
  • Leu-NCA obtained by precipitation in n-haxane was recrystallized from THF / n-haxane.
  • Leu-NCA was added to the DMF solution of mPEG-NH 2 to maintain the reaction under 35 ° C. and nitrogen for 24 hours to obtain mPEG-b-polyleucine (mPEG-b-pLeu).
  • mPEG-b-polyleucine mPEG-b-pLeu
  • Amphiphilic block copolymers prepared above formed pepti-polymersomes through thin film hydration.
  • mPEG-b-pLeu and MT1-MMP-b-pLeu which are synthesized amphiphilic block copolymers, were dissolved in an organic solvent in a 50:50 ratio, and then a rotary vacuum depressurizer (Rotary) was prepared to prepare a thin amphiphilic block copolymer film.
  • the organic solvent was evaporated through a vacuum evaporator.
  • the thin film formed was hydrated for 6 hours and then stirred for 6 hours.
  • the formed pepti-micel and pepti-polymersomes were identified through TEM and CLSM in FIGS. 10 and 11 and stored at 4 ° C.
  • FIG. 5 and 6 show FT-IR and NMR results of mPEG-b-pLeu, an amphiphilic block copolymer, and amide 1 of mPEG-b-pLeu at 1660 and 1754 cm ⁇ 1 through FT-IR of FIG. 5.
  • the binding and the amide 2 binding were confirmed, indicating that the synthesis was made.
  • CH 3 of mPEG-b-pLeu was confirmed at 0.9 ppm through NMR of FIG. 6, indicating that the synthesis was performed, and the molecular weights summarized in Table 2 were confirmed.
  • FIG. 8 is a result of confirming the NMR characteristics of MT1-MMP-b-pLeu and Leu-NCA, poly leucine, MT1-MMP used in the synthesis thereof
  • Figure 9 is deprotection of Fmoc of MT1-MMP-b-pLeu ( Deprotection was removed as a result of the disappearance of the peak of 7-9 ppm.
  • FIGS. 10 and 11 show that the mPEG-b-pLeu, an amphiphilic block copolymer, varies in particle form depending on the ratio of the hydrophilic polymer and the polyamino acid, which is a hydrophobic polymer.
  • the mass fraction of the hydrophilic polymer (mPEG) is 0.33. , 0.39, 0.54, and 0.64.
  • Table 3 summarizes the sizes of amphiphilic nanoparticles of mPEG-b-pLeu and MT1-MMP-b-pLeu.
  • the mass fraction of the hydrophilic peptide in the amphiphilic block copolymer MT1-MMP-b-pLeu was also synthesized as 0.34, 0.39, 0.55 and 0.65, and the mass fraction was calculated according to the following formula 1:
  • Mass fraction molecular weight of hydrophilic polymer or peptide / (molecular weight of hydrophilic polymer or peptide + molecular weight of hydrophobic polymer)
  • the particle shape according to each ratio was confirmed through TEM images, and it was found that micelles were formed at 0.64 and 0.54 and polymersomes were formed at 0.40.
  • the hydrophilic dye FITC-Dextran and the hydrophobic dye Nile Red were supported, and it was confirmed that the microsomes were formed in micelles at 0.44 and 0.54 and 0.40 in the particle forms.
  • Peptide- micelles consisting of MT1-MMP-b-pLeu and mPEG-b-pLeu were found to be well introduced into cells at 1 and 2 hours of incubation time.
  • Figure 13 is a result confirming the degree of cellular influx of the polymersome formed of amphiphilic block copolymers mPEG-b-pLeu and MT1-MMP-b-pLeu in HT-1080, MDA-MB-231 and MCF-7 cell line, Peptide-polymersomes were synthesized using the mass fractions of mPEG and MT1-MMP at 0.40 and 0.39, respectively. Blue was Hoechst 33258, green was FITC-Dextran, and red was Nile Red-peptide. -Represents the polymersome.
  • HT1080 MT1-MMP ++: MT1-MMP overexpression (100% reference), MDA-MB-231 (MT1-MMP +): MT1-MMP slight expression (19%), MCF-7 (MT1-MMP -): MT1-MMP Refers to cell line with little expression (0.1%). MT1-MMP expression was confirmed by qRT-PCR based on HT1080 cell line 100.
  • Peptide-polymersomes consisting of MT1-MMP-b-pLeu and mPEG-b-pLeu were efficiently introduced into cells.
  • HT-1080 cell lines with transfection using MT1-MMP siRNA to control MT1-MMP expression rate were formed of mPEG-b-pLeu and MT1-MMP-b-pLeu loaded with calcein.
  • the higher the MT1-MMP expression rate the higher the influx of the pepti-polymersome into the cells was found in the difference in fluorescence intensity (Fig. 14).
  • the invention can be used in the field of diagnosis or treatment of a disease.

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Abstract

본 발명은 바이오마커 특이적 양친성 나노입자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 특정 세포의 세포막에 특이적으로 발현된 단백질분해효소를 선택적으로 인식한 후 결합하여 효율적으로 세포 내 유입 및 선택적 분해가 이루어짐으로써 진단 또는 치료형 약물 또는 유전자 전달체로 사용할 수 있는 양친성 나노입자를 제공한다. 본 발명의 양친성 나노입자는 질환의 진단 또는 치료에 사용할 수 있다.

Description

바이오마커 특이적 양친성 나노입자
본 발명은 바이오마커에 특이적인 표적 지향능을 갖는 폴리 아미노산 기반 나노 플랫폼으로서 양친성 나노입자에 관한 것이다.
기존 표적 지향형 나노 전달 시스템을 구성하기 위해서는 양친매성 고분자 합성을 통한 약물 또는 유전자를 담지하는 약물 또는 유전자 나노 전달체 형성 과정, 형성된 나노 전달체와 표적 지향 분자 결합의 안정성을 증강시킬 수 있는 스페이서 결합 과정, 마지막으로 고분자 나노 전달체와 스페이서 결합 후 표적 지향 분자 결합 과정을 거친다(도 1 참조).
그러나, 이 기술은 공정이 복잡하고, 생산 단가가 높은 단점이 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 단일 공정을 통해 스페이서 구성 없이 바이오마커에 대해 특이적 표적 지향능을 갖는 폴리 아미노산 기반 나노 플랫폼으로 양친성 나노입자를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 양친성 나노입자의 약제학적 용도를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 친수성 및 소수성 고분자 함유 블록 공중합체(A); 및 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드 및 소수성 고분자 함유 블록 공중합체(B)를 포함하는 양친성 나노입자를 제공한다.
본 발명은 또한 친수성 고분자 및 소수성 고분자 함유 블록 공중합체(A)와 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드 및 소수성 고분자 함유 블록 공중합체(B)를 반응시키는 단계를 포함하는 본 발명의 양친성 나노입자의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한 본 발명의 양친성 나노입자를 포함하는 단백질분해효소의 활성 또는 정량 분석용 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 본 발명의 양친성 나노입자; 및 약제학적으로 허용 가능한 담체를 포함하는 표적 지향형 조영제 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 본 발명의 양친성 나노입자; 및 약제학적으로 허용 가능한 담체를 포함하는 동시 진단 또는 치료용 조영제 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 본 발명의 양친성 나노입자; 및 영상 판독을 위한 진단 프로브를 포함하는 다중 진단 프로브를 제공한다.
본 발명은 바이오마커에 대해 특이적 표적 지향능을 가지는 폴리 아미노산 기반의 양친성 나노입자로 특정 세포막에 특이적으로 발현된 단백질분해효소를 선택적으로 인식한 후 결합하여 효율적으로 세포 내 유입 및 선택적 분해가 이루어짐으로써 진단 또는 치료형 약물 또는 유전자 전달체로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 양친성 나노입자는 바이오마커에 특이적인 펩타이드가 결합되어 있어 선택적 진단 또는 치료가 가능하다.
도 1은 종래 암 진단 또는 치료를 위한 종래기술의 나노전달체와 본 발명의 양친성 나노입자의 작동 메카니즘을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 양친성 나노입자를 제조하기 위한 양친매성 블록 공중합체(상단)와 상기 양친성 나노입자의 종양 미세환경에서의 세포 내 유입 및 선택적 분해(하단)를 도시한 것이다.
도 3은 양친매성 블록 공중합체 합성에 사용되는 mPEG-OH를 mPEG-NH2으로 변형(modification)하는 과정(mPEG-OH→mPEG-TsCl→mPEG-N3→mPEG-NH2)에서 FT-IR 확인 결과를 나타낸 것이다. 여기서, 도면 내 4종의 그래프에 있어서, 맨 위 화살표가 가리키는 그래프는 mPEG, 바로 아래 화살표가 가리키는 그래프는 mPEG-TsCl, 다음 화살표가 가리키는 그래프는 mPEG-N3, 맨 아래 그래프는 mPEG-NH2의 FT-IR 결과이다. 2850cm-1에서의 피크는 mPEG의 CH3를 나타내고(왼쪽 도면의 화살표 표시), 560cm-1에서의 피크는 mPEG-TsCl의 S-O를 나타내고(중간 도면의 화살표 표시), 2103cm-1에서의 피크는 mPEG-N3의 N3를 나타낸다(오른쪽 도면의 화살표 표시).
도 4는 양친매성 블록 공중합체 합성에 사용되는 mPEG-OH를 mPEG-NH2으로 변형하는 과정(mPEG-OH→mPEG-TsCl→mPEG-N3→mPEG-NH2)에서 NMR 확인 결과를 나타낸 것이다. 여기서, 도면 내 4종의 그래프에 있어서, 맨 위 그래프는 mPEG, 그 아래 화살표가 가리키는 그래프는 mPEG-TsCl, 바로 아래의 그래프는 mPEG-N3, 맨 아래 화살표가 가리키는 그래프는 mPEG-NH2의 1H NMR 결과이다. 7.79 및 7.49ppm에서의 피크는 TsCl의 2H를 나타내고(중간 도면의 화살표 표시), 2.90ppm에서의 피크는 mPEG-NH2의 CH2-NH2를 나타낸다(오른쪽 도면의 화살표 표시).
도 5는 양친매성 블록 공중합체인 mPEG-b-pLeu의 FT-IR 확인 결과를 나타낸 것이다. 여기서, 도면 내 6종의 그래프에 있어서, 맨 위 그래프는 mPEG, 바로 아래 그래프 4종은 모두 mPEG-b-pLeu, 맨 아래 그래프는 DL-루신의 FT-IR 결과이다. 1660cm-1에서의 피크는 mPEG-b-pLeu의 아마이드 I 결합을 나타낸다(오른쪽 도면의 화살표 표시).
도 6은 양친매성 블록 공중합체인 mPEG-b-pLeu의 NMR 확인 결과를 나타낸 것이다. 여기서, 도면 내 6종의 그래프에 있어서, 맨 위 그래프는 mPEG, 바로 아래 그래프 4종은 모두 mPEG-b-pLeu, 맨 아래 그래프는 DL-루신의 1H NMR 결과이다. 0.9ppm에서의 피크는 폴리루신의 메틸 프로톤을 나타낸다(오른쪽 도면의 화살표 표시).
도 7은 양친매성 블록 공중합체 MT1-MMP-b-pLeu의 NMR 확인 결과를 나타낸 것이다. 여기서, a)는 MT1-MMP의 화학식을 나타내고, b)의 왼쪽 상단 그래프에서 7.55ppm에서의 피크(화살표)는 MT1-MMP의 2CH2를 나타내고, b)의 오른쪽 하단 그래프의 0.87ppm에서의 피크(화살표)는 폴리루신의 2CH3를 나타낸다.
도 8은 양친매성 블록 공중합체 MT1-MMP-b-pLeu과 이의 합성에 사용되는 Leu-NCA, 폴리 루신, MT1-MMP의 NMR 특성을 확인한 결과이다. 여기서, a)는 MT1-MMP의 화학식을 나타내고, b)의 도면 내 5종의 그래프에 있어서, 맨 위 그래프는 mPEG, 바로 아래 그래프는 Leu-NCA, 그 다음 그래프는 폴리루신, 그 다음 그래프는 MT1-b-pLeu, 맨 아래 그래프는 MT1-MMP의 NMR 결과를 나타낸다. 7.55ppm에서의 피크(화살표)는 MT1-MMP의 2CH2를 나타내고, 4.3ppm에서의 피크(화살표)는 폴리루신의 2CH3를 나타내고, 1.77ppm에서의 피크는 DL-루신의 CH를 나타낸다(화살표).
도 9는 양친매성 블록 공중합체 MT1-MMP-b-pLeu의 합성에 사용된 MT1-MMP-b-pLeu의 Fmoc이 탈보호(deprotection) 과정을 통해 제거된 것을 확인한 NMR 결과를 나타낸 것이다. 여기서, a)는 MT1-MMP의 화학식을 나타내고, b)의 2종의 그래프에서 상단 그래프는 MT1-b-pLeu, 하단 그래프는 MT1-b-pLeu(Dep.)의 NMR 결과를 나타낸다.
도 10은 mPEG 비율에 따른 양친매성 블록 공중합체 mPEG-b-pLeu 및 MT1-MMP-b-pLeu로 형성된 폴리머좀의 TEM 이미지를 나타낸 것이다(스케일 바=100 nm).
도 11은 친수성 염료인 FITC-Dextran과 소수성 염료인 Nile Red를 담지한 mPEG-b-pLeu 및 MT1-MMP-b-pLeu로 형성된 마이셀 또는 폴리머좀의 CLSM(confocal laser scanning microscopy) 이미지를 나타낸 것으로(스케일 바=5 ㎛), a)는 Nile Red를 담지한 마이셀, b)는 FITC-Dextran을 담지한 마이셀, c)는 FITC-Dextran과 Nile Red를 담지한 폴리머좀이다.
도 12는 MT1-MMP가 많이 발현되어 있는 HT-1080 세포주를 통해서 양친매성 블록 공중합체인 mPEG-b-pLeu 및 MT1-MMP-b-pLeu로 형성된 마이셀과 mPEG-b-pLeu만으로 형성된 마이셀의 세포 내 유입 정도를 확인한 결과이다.
도 13은 MT1-MMP가 많이 발현되어 있는 HT-1080(MT1-MMP++, 과발현), MDA-MB-231(MT1-MMP+, 약간 발현) 및 MCF-7(MT1-MMP-, 발현 거의 없음) 세포주를 통해서 양친매성 블록 공중합체인 mPEG-b-pLeu 및 MT1-MMP-b-pLeu로 형성된 폴리머좀의 세포 내 유입 정도를 확인한 결과이다.
도 14는 MT1-MMP 발현율을 조절한 HT-1080 세포주에 칼세인(calcein)이 담지된 mPEG-b-pLeu 및 MT1-MMP-b-pLeu로 형성된 펩티-폴리머좀을 세포 유입한 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 친수성 및 소수성 고분자 함유 블록 공중합체(A); 및 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드 및 소수성 고분자 함유 블록 공중합체(B)를 포함하는 양친성 나노입자에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 친수성 고분자 및 소수성 고분자 함유 블록 공중합체(A)와 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드 및 소수성 고분자 함유 블록 공중합체(B)를 반응시키는 단계를 포함하는 상기 양친성 나노입자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 양친성 나노입자는 소수성 및 친수성 분자들의 균형을 통해 자기조립체(self-assembly) 또는 자기응집체(self-aggregate)를 형성하고, 바이오마커 특이적인 펩타이드, 즉, 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드가 결합되어 있어 특정 세포의 세포막에 특이적으로 발현된 단백질분해효소를 선택적으로 인식한 후 결합하여 세포 내로 유입되고, 단백질분해효소에 의해 선택적으로 분해되어 담지 물질, 예컨대, 진단 시약, 약물 또는 유전자 등을 세포 내에 전달함으로써 진단 또는 치료형 약물 또는 유전자 전달체로 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 암 진단 또는 치료를 위한 종래기술의 나노전달체와 본 발명의 나노전달체의 작동 메카니즘을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 양친성 나노입자를 제조하기 위한 양친매성 블록 공중합체(상단)와 상기 양친성 나노입자(펩티-폴리머좀)의 종양 미세환경에서의 세포 내 유입 및 선택적 분해(하단)를 도시한 것으로, 상기 펩티-폴리머좀은 암 세포막에 특이적으로 발현된 바이오마커인 MT1-MMP를 선택적으로 인식 후, 결합하여 효율적으로 세포 내 유입 및 선택적 분해가 이루어지는 나노전달체이다.
본 명세서에서 사용되는 "펩티-폴리머좀"은 바이오마커 특이적인 펩타이드가 블록 공중합체 내에 결합되어 폴리머좀을 형성하면서 특정 세포 또는 조직에서 발현되는 바이오마커에 대해 선택적으로 표적 지향능을 갖는 폴리머좀을 지칭한다. 특히, 본 발명의 양친성 나노입자가 폴리머좀 구조를 형성할 때, 이를 펩티-폴리머좀이라 한다.
또한, 용어, "펩티-마이셀"을 본 발명의 양친성 나노입자가 마이셀 구조를 형성할 때 사용한다.
본 발명의 양친성 나노입자는 블록 공중합체 내에 단백질분해효소에 의해 특이적으로 분해되는 펩타이드를 포함하고 있어 스페이서 구성 없이 단백질분해효소에 대해 표적 지향능을 갖는 것을 특징으로 한다. 따라서, 단일 공정을 통해 생산단가를 줄일 수 있는 장점이 있다. 아울러, 암, 골 관절염, 류마티스 관절염, 치매 또는 죽상 동맥 경화증 등과 관련하여 병변 부위 세포의 세포막에서 특이적으로 발현하는 단백질분해효소에 대해 표적 지향능을 가지므로 이들 질환의 진단 또는 치료에 유용하게 사용할 수 있다.
상기 블록 공중합체(A)는 친수성 고분자와 소수성 고분자의 화학적 결합을 통해 제조된 양친매성 블록 공중합체일 수 있다.
상기 친수성 고분자는 폴리알킬렌글리콜, 폴리에틸렌옥시드, 폴리옥사졸린, 폴리(N-비닐피롤리돈), 폴리비닐알콜, 폴리히드록시에틸메타크릴에이트, 덱스트란, 폴리세린, 폴리트레오닌, 폴리티로신, 폴리 리신, 폴리아르기닌, 폴리히스티딘, 폴리아스파르트산 또는 폴리글루탐산 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다. 바람직하게는, 분자량이 1000 내지 5000인 폴리알킬렌글리콜 또는 이의 유도체 등을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 분자량이 1000 내지 5000인 메톡시 아미노 폴리에틸렌글리콜을 사용할 수 있다.
상기 친수성 고분자는 소수성 고분자와의 결합을 위해 공지의 기술을 이용하여 적절히 변형될 수 있다. 일 구현예에 따르면, mPEG-OH→mPEG-TsCl→mPEG-N3→mPEG-NH2의 변형 과정을 거쳐 mPEG-NH2의 형태로 사용할 수 있다.
상기 친수성 나노입자는 본 발명의 양친성 나노입자가 폴리머좀을 형성하기 위해 하기 식 1에 따라 계산된 질량 분율(mass fraction)이 25 내지 40일 수 있다:
[식 1]
질량 분율(mass fraction)=친수성 고분자 또는 펩타이드의 분자량/(친수성 고분자 또는 펩타이드의 분자량 + 소수성 고분자의 분자량)
상기 친수성 나노입자는 본 발명의 양친성 나노입자가 마이셀을 형성하기 위해 상기 식 1에 따라 계산된 질량 분율(mass fraction)이 40을 초과하고 70 이하일 수 있다.
상기 소수성 고분자는 하기 화학식 1로 표시되는 호모 폴리 아미노산일 수 있다:
[화학식 1]
(poly-M)n
여기서,
M은 루신, 이소루신, 발린, 페닐알라닌, 프롤린, 글리신 또는 메틴오닌이고,
n은 10 내지 100을 나타낸다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 변형된 친수성 고분자와 소수성 폴리 루신의 펩타이드 결합을 통해 양친매성 블록 공중합체(A)인 mPEG-b-polyleucine (mPEG-b-pLeu)을 합성할 수 있다.
또한, 상기 블록 공중합체(B)는 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드와 소수성 고분자의 펩타이드 결합을 통해 양친매성 블록 공중합체로 합성될 수 있다.
소수성 고분자는 상술한 호모 폴리 아미노산을 사용할 수 있다.
상기 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드는 MMP-2/9, MMP-7, MMP-13, MT1-MMP(멤브레인 타입 1 기질 금속단백분해효소, membrane-type 1 matrix metalloproteinase) 등을 포함하는 기질 금속단백분해효소(matrix metalloproteinases; MMP), 트롬빈, FXIIIa(factor Xiiia), 카스파제(caspase), 우로키나아제 플라스미노겐 활성제(urokinase plasminogen activator, uPA), 피지안(Fijian), 카텝신(cathepsins), HIV 프로테아제, DPP-IV(dipeptidyl peptidase) 또는 프로테아좀(proteasome) 등에 의해 특이적으로 분해되는 것일 수 있다. 구체적으로, SEQ ID NOS: 1 내지 13에 기재된 아미노산 서열 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 보다 구체적으로, 멤브레인 타입 1 기질 금속단백분해효소(membrane-type 1 matrix metalloproteinase)에 의해 특이적으로 분해되는 SEQ ID NO: 1에 기재된 아미노산 서열로 표시될 수 있다.
상기 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드의 표적 단백질분해효소 관련 질환은 하기 표 1에 도시한 바와 같다.
표 1
질환 표적 단백질분해효소 펩타이드 기질/절단 부위 서열번호
암 MT1-MMP GPLPLRSW/GLK 1
MMP-2/9 PLG/LR 2
동맥경화증 MMP-7 VPLS/LTM 3
류마티스 관절염 MMP-13 PLG/MRG 4
카텝신B K/K 5
카텝신D PICF/FRL 6
PSA HSSLQ/ 7
세포사멸 카스파제-1 WEHD/ 8
카스파제-3 DEVD/ 9
심혈관질환 트롬빈 F(Pip)R/S 10
피지안 NQ/EQVS 11
당뇨병 DPP-IV GP/GP 12
HSV HIV 프로테아제 GVSQNY/PIVG 13
상기 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드는 적절하게 합성될 수 있고, 이러한 합성은 당업자에게 공지인 다양한 펩타이드 합성 방법, 예컨대, 고체상 합성법(solid phase synthesis)에 따른 에프목방법(Fmoc strategy)을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 소수성 고분자인 폴리 루신과 Fmoc-MT1-MMP-NH2을 반응시킨 후 Fmoc의 제거를 위한 탈보호 반응을 거쳐 양친매성 블록 공중합체(B)인 MT1-MMP-b-pLeu를 합성할 수 있다.
상기 펩타이드는 본 발명의 양친성 나노입자가 폴리머좀을 형성하기 위해 상기 식 1에 따라 계산된 질량 분율이 25 내지 40일 수 있다. 또한, 상기 펩타이드는 본 발명의 양친성 나노입자가 마이셀을 형성하기 위해 상기 식 1에 따라 계산된 질량 분율이 40을 초과하고 70 이하일 수 있다.
상기 양친성 나노입자는 양친매성 블록 공중합체(A)와 양친매성 블록 공중합체(B)를 적절한 중량비율, 예컨대 (A):(B)는10:90 내지 50:50로 혼합하고 용매에 분산 또는 용해시켜 제조할 수 있다. 예컨대, 블록 공중합체(A)와 블록 공중합체(B)를 수용액에 분산시킨 뒤 초음파를 가하는 방법, 유기용매에 분산 또는 용해시킨 뒤 과량의 물로 유기용매를 추출 또는 증발시키는 방법, 유기용매에 분산 또는 용해시킨 뒤 과량의 물로 투석하는 방법, 유기용매에 분산 또는 용해시킨 뒤 균질기 또는 고압유화기를 이용하여 강하게 용매를 증발시키는 방법, 또는 얇은 필름 수화법(Thin film hydration) 등을 사용하여 제조할 수 있다.
상기 유기용매는 클로로포름, 헥산, 헵탄, 메틸렌클로라이드, 벤젠, 톨루엔, 테트라하이드로퓨란, 아세톤 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 특별히 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 얇은 필름 수화를 통해 제조할 수 있다. 즉, 블록 공중합체(A)와 블록 공중합체(B)를 일정 비율로 유기용매에 녹인 후 회전 진공 감압 농축기 (Rotary vacuum evaporator)을 통해 유기용매를 증발시키고, 형성된 얇은 필름을 일정 시간 동안 수화시킨 후 교반하여 형성할 수 있다.
상기 과정을 거쳐 제조된 양친성 나노입자는 평균 입경 200 nm 이하일 수 있다. 바람직하게는 50 내지 200 nm일 수 있다.
본 발명의 양친성 나노입자는 블록 공중합체들의 양친매성 특성을 통해 소수성 코어와 친수성 쉘을 갖는 구형 입자 형태의 마이셀(micelle) 구조이거나, 속이 비어 있는 친수성 코어를 소수성 쉘과 친수성 쉘이 이중으로 둘러싸고 있는 폴리머좀(polymersome) 구조일 수 있다.
이러한 구조 형태는 친수성 고분자(및 펩타이드)의 질량 분율을 제어하여 제조할 수 있다. 예컨대, 친수성 고분자(및 펩타이드)의 질량 분율이 25 내지 40인 경우 폴리머좀이 형성되고, 40을 초과하고 70 이하인 경우 마이셀이 제조될 수 있다.
마이셀 구조는 속이 빈 소수성 코어 내에 소수성 염료를 담지할 수 있고, 폴리머좀 구조는 속이 빈 친수성 코어 내에 친수성 염료를, 소수성 쉘에 소수성 염료를 동시에 담지할 수 있어, 본 발명의 양친성 나노입자는 친수성 및/또는 소수성 약물을 담지할 수 있는 약물전달체로 사용하는 장점을 가짐을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 양친성 나노입자는 진단을 위한 형광물질을 추가로 포함할 수 있다.
상기 형광물질은 친수성 영역 또는 소수성 영역에 물리화학적 봉입 또는 결합되어 있을 수 있다.
상기 형광물질은 가시광선 영역 또는 근적외선의 형광을 발광하는 형광체일 수 있고, 일 예로써, 플루오레신(fluorescein), 보디피(BODYPY), 테트라메틸로드아민(Trtramethylrhodamine), 알렉사(Alexa), 시아닌(Cyanine), 알로피코시아닌(allopicocyanine) 또는 기타의 형광을 발생시키는 형광물질이 사용될 수 있다. 또한, 양자 수득량(quantaum yield)이 높은 형광물질을 사용할 수 있다. 또한, 친수성 또는 소수성 염료일 수 있다.
또한, 본 발명의 양친성 나노입자는 질환 치료를 위한 약제학적 활성성분을 더 포함할 수 있다.
상기 약제학적 활성성분은 친수성 영역 또는 소수성 영역에 물리화학적 봉입 또는 결합되어 있을 수 있다.
상기 약제학적 활성성분은 특별히 제한하지는 않으나, 항암제, 항생제, 호르몬, 호르몬길항제, 인터루킨, 인터페론, 성장 인자, 종양 괴사 인자, 엔도톡신, 림포톡시, 유로키나제, 스트렙토키나제, 조직 플라스미노겐 활성제, 프로테아제 저해제, 알킬포스포콜린, 방사선 동위원소로 표지된 성분, 심혈관계 약물, 위장관계 약물, 또는 신경계 약물 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 양친성 나노입자를 포함하는 단백질분해효소의 활성 또는 정량 분석용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 양친성 나노입자는 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드를 쉽게 변경 및 제어할 수 있어 원하는 특정 단백질분해효소 및 원하는 파장대를 쉽게 제어할 수 있으므로, 다양한 단백질분해효소에 대해 설계할 수 있어, 전술한 종류의 단백질분해효소의 활성 또는 정량 분석이 가능하다.
본 발명은 또한 본 발명의 양친성 나노입자; 및 약제학적으로 허용 가능한 담체를 포함하는 표적 지향형 조영제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 양친성 나노입자는 특정 단백질분해효소에 특이적으로 분해되는 펩타이드가 결합되어 있어 상기 단백질분해효소가 존재하는 세포나 조직에서 표적 지향이 가능하므로 자기공명 및 광학 영상 장치 등을 통해 표적 부위의 이미징이 가능한 조영제로 사용할 수 있다.
상기 약제학적으로 허용 가능한 담체는 의약 분야에서 통상 사용되는 담체 및 비히클을 포함하며, 구체적으로 이온 교환 수지, 알루미나, 알루미늄 스테아레이트, 레시틴, 혈청 단백질(예, 사람 혈청 알부민), 완충 물질(예, 각종 인산염, 글리신, 소르브산, 칼륨 소르베이트, 포화 식물성 지방산의 부분적인 글리세라이드 혼합물), 물, 염 또는 전해질(예, 프로타민 설페이트, 인산수소이나트륨, 인산수소캄륨, 염화나트륨 및 아연 염), 교질성 실리카, 마그네슘 트리실리케이트, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로즈계 기질, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 카르복시메틸셀룰로즈, 폴리아릴레이트, 왁스, 폴리에틸렌 글리콜 또는 양모지 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 표적 지향형 조영제 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 유화제, 현탁제, 또는 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다.
한 양태로서, 본 발명에 따른 표적 지향형 조영제 조성물은 비경구 투여를 위한 수용성 용액으로 제조할 수 있으며, 바람직하게는 한스 용액(Hank's solution), 링거 용액(Ringer's solution) 또는 물리적으로 완충된 염수와 같은 완충 용액을 사용할 수 있다. 수용성 주입(injection) 현탁액은 소디움 카르복시메틸셀룰로즈, 솔비톨 또는 덱스트란과 같이 현탁액의 점도를 증가시킬 수 있는 기질을 첨가할 수 있다.
본 발명의 표적 지향형 조영제 조성물의 다른 바람직한 양태는 멸균 주사용 수성 또는 유성 현탁액의 멸균 주사용 제제의 형태일 수 있다. 이러한 현탁액은 적합한 분산제 또는 습윤제(예를 들면 트윈 80) 및 현탁화제를 사용하여 본 분야에 공지된 기술에 따라 제형화할 수 있다.
또한, 상기 멸균 주사용 제제는 무독성의 비경구적으로 허용되는 희석제 또는 용매 중의 멸균 주사 용액 또는 현탁액(예를 들면 1,3-부탄디올 중의 용액)일 수 있다. 사용될 수 있는 비히클 및 용매로는 만니톨, 물, 링거 용액 및 등장성 염화나트륨 용액이 있다. 또한, 멸균 비휘발성 오일이 통상적으로 용매 또는 현탁화 매질로서 사용된다. 이러한 목적을 위해 합성 모노 또는 디글리세라이드를 포함하여 자극성이 적은 비휘발성 오일은 그 어느 것도 사용할 수 있다.
본 발명의 표적 지향형 조영제 조성물은 진단 대상에서 분리한 조직 또는 세포에 투여하여 양친성 나노입자가 발산하는 신호를 감지하여 영상을 수득하는데 이용될 수 있다.
상기 양친성 나노입자에 의해 발산되는 신호를 감지하기 위해서는 자기공명영상장치(MRI)와 광학 이미징의 이용이 바람직하다.
자기공명영상장치는 강력한 자기장 속에 생체를 넣고 특정 주파수의 전파를 조사하여 생체조직에 있는 수소 등의 원자핵에 에너지를 흡수시켜 에너지가 높은 상태로 만든 후, 상기 전파를 중단하여 상기 수소 등의 원자핵 에너지가 방출되게 하고 이 에너지를 신호로 변환하여 컴퓨터로 처리하여 영상화한 장치이다. 자기 또는 전파는 골에 방해를 받지 않기 때문에 단단한 골 주위 또는 뇌나 골수의 종양에 대하여 종단, 횡단, 임의의 각도에서 선명한 입체적인 단층상을 얻을 수 있다. 특히 상기 자기공명영상장치는 T2 스핀-스핀 이완 자기공명영상장치인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 본 발명의 양친성 나노입자; 및 약제학적으로 허용 가능한 담체를 포함하는 동시 진단 또는 치료용 조영제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 양친성 나노입자는 약제학적 활성성분과 형광물질의 물리 화학적 봉입 또는 결합을 통해 질환과 관련된 단백질분해효소가 발현되는 세포 또는 조직에서 형광을 나타낼 수 있어 자기공명 및 광학 영상 장치 등을 통해 생체 분자의 분리, 진단 또는 치료 등의 나노 프로브 및 약물 또는 유전자 전달체(delivery vehicle)등에 이용할 수 있다.
상기 양친성 나노입자를 이용한 생체 진단의 한 대표적인 예로서 분자 자기공명영상 진단 또는 자기 이완 센서(magnetic relaxation sensor)를 들 수 있다. 양친성 나노입자는 그 크기가 커짐에 따라 더 큰 T2 조영효과를 나타내는데, 이러한 성질을 이용하면 생체 분자를 검출하는 센서로 사용될 수 있다. 즉, 특정한 생체 분자가 양친성 나노입자의 엉김을 유도하게 되면 이에 의해 T2 자기 공명 영상 효과가 증대된다. 이러한 차이를 이용하여 생체 분자를 검출한다.
또한, 본 발명의 양친성 나노입자는 종양과 관련된 다양한 질병, 예를 들어 편평상피세포암, 자궁암, 자궁경부암, 전립선암, 두경부암, 췌장암, 뇌종양, 유방암, 간암, 피부암, 식도암, 고환암, 신장암, 대장암, 직장암, 위암, 신장암, 방광암, 난소암, 담관암, 담낭암을 진단 및/또는 치료하는데 이용될 수 있다.　또한, 류마티스 관절염, 골관절염과 같은 염증성 질환과, 치매, 뇌졸중 등을 포함하는 난치성 질환에서의 단백질분해효소를 영상화하는 방법에 이용될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 양친성 나노입자; 및 영상 판독을 위한 진단 프로브를 포함하는 다중 진단 프로브에 관한 것이다.
상기 진단 프로브는 T1 자기공명 영상 진단 프로브, 광학 진단 프로브, CT 진단 프로브, 또는 방사선 동위원소 등을 사용할 수 있다.
상기 다중 진단 프로브는 예를 들면, 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드에 T1 자기공명 영상 진단 프로브를 결합시키면 T2 자기공명영상 및 T1 자기공명영상 진단을 동시에 진행할 수 있고, 광학 진단 프로브를 결합시키면 자기공명 영상과 광학 이미징을 동시에 할 수 있으며, CT 진단 프로브를 결합시키면 자기공명영상과 CT 진단을 동시에 할 수 있다. 또한 방사선 동위원소와 결합시키면 자기공명영상과 PET, SPECT 진단을 동시에 할 수 있다.
상기 T1 자기공명 영상 진단 프로브로는 Gd 화합물, 또는 Mn 화합물 등을 포함하며, 광학 진단 프로브로는 유기 형광 염료(dye), 양자점, 또는 염료 표지(dye labelled) 무기 지지체(예 SiO2, Al2O3))를 포함하며, CT 진단 프로브로는 I(요오드) 화합물, 또는 금 나노입자를 포함하고, 방사선 동위원소로는 In, Tc, 또는 F 등을 포함한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 양친성 나노입자의 제조
(친수성 고분자와 소수성 고분자의 블록 공중합체 제조)
친수성 고분자로 분자량 2000을 갖는 메톡시 아미노 폴리 에틸렌글리콜(mPEG-NH2, 0.2 mmol) 과 소수성 고분자로 폴리 루신(Polyleucine)을 사용하여 이루어진 블록 공중합체를 합성하였다. 폴리 루신을 합성하기 위하여 루신-N-카복시산무수물(Leucine-N-Carboxyanhydride, Leu-NCA, 6.3 mmol)을 트라이포스겐(triphosgene, 11.43 mmol)을 사용한 Fuchs-Farthing method에 의해서 수행하였다. Leu-NCA을 제조하기 위해 DL-leucine을 40℃, 질소 하에서 THF에 녹인 후 트라이포스겐을 넣었다. 3시간 후, n-haxane에 침전시켜 얻은 Leu-NCA는 THF/n-haxane으로부터 재결정하였다. 루신-N-카복시산무수물 제조한 후, mPEG-NH2의 DMF 용액에 Leu-NCA를 첨가하여 35℃, 질소 하에서 24 시간 동안 반응을 유지하여 mPEG-b-polyleucine(mPEG-b-pLeu)을 합성하였다. 합성된 블록 공중합체는 디에틸 에테르(diethyl ether)에 침전을 통하여 분리되었다.
(펩타이드-소수성 고분자의 양친매성 블록 공중합체 제조)
바이오마커 특이적 펩타이드로 선정한, 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드인 MT1-MMP-NH2(SEQ ID NO:1, 도 2 참조)의 DMF 용액에 Leu-NCA(Z-L-Leucine N-carboxyanhydride, 15.2 mmol)를 첨가하여 35℃, 질소 하에서 24 시간 동안 반응을 유지하여 펩타이드-b-polyleucine(MT1-MMP-b-pLeu)을 합성하였다. 합성된 블록 공중합체는 디에틸 에테르에 침전을 통하여 분리되었다. 합성된 MT1-MMP-b-pLeu의 Z 그룹을 제거하기 위해 탈보호 반응(deprotection)을 수행하였다. 이를 위해 합성된 블록 공중합체를 트리플루오르아스트산(Trifluoroacetic acid, TFA)와 HBr을 첨가하였다. 이렇게 얻어진 생성물을 24 시간 동안 투석하여 분리한 후 동결건조를 하였다.
(제조된 합성물의 펩티-폴리머좀 형성)
상기에서 제조된 양친매성 블록 공중합체들은 얇은 필름 수화(Thin film hydration)를 통해 펩티-폴리머좀을 형성하였다. 우선 합성된 양친매성 블록 공중합체인 mPEG-b-pLeu와 MT1-MMP-b-pLeu을 50:50 비율로 유기용매에 녹인 후, 얇은 양친매성 블록 공중합체 필름을 제조하기 위해서 회전 진공 감압 농축기(Rotary vacuum evaporator)을 통해 유기용매를 증발시켰다. 형성된 얇은 필름을 6시간 동안 수화시킨 후, 6시간 동안 교반하였다. 형성된 펩티-마이셀 및 펩티-폴리머좀은 도 10과 도 11에서 TEM와 CLSM을 통해서 확인하였으며, 4℃에서 보관하였다.
도 3 및 4와 표 2는, 양친매성 블록 공중합체 합성에 사용되는 mPEG-OH를 mPEG-NH2으로 변형(modification)하는 과정(mPEG-OH→mPEG-TsCl→mPEG-N3→mPEG-NH2)에서 FT-IR과 NMR 확인 결과를 나타낸 것이다.
도 3의 FT-IR을 통하여 2850 cm-1에서 mPEG의 CH3, 560 cm-1에서 mPEG-TsCl의 S-O, 그리고 2103 cm-1에서 mPEG-N3의 N3을 확인함에 따라 변형이 이루어졌음을 확인하였다.
또한, 도 4의 1H-NMR을 통하여 7.79와 7.49 ppm에서 mPEG-TsCl의 2H, 2.90 ppm에서 mPEG-NH2에서 CH2을 확인함에 따라 변형이 이루어졌음을 확인하였다.
변형된 mPEG-NH2의 특성은 표 2에 나온 결과 값이다.
표 2
명칭 수율(%) 전환 수율(%) 분자량(g/mol)
GPC 1H-NMR
mPEG2000 - 100 2000 -
mPEG-TsCl 88 93 1953 2168
mPEG-N2 84 99 1988 2074
mPEG-NH2 94 98 1988 2048
도 5 및 6은 양친매성 블록 공중합체인 mPEG-b-pLeu의 FT-IR과 NMR 확인 결과를 나타낸 것으로, 도 5의 FT-IR을 통하여 1660와 1754 cm-1에서 mPEG-b-pLeu의 아마이드 1 결합과 아마이드 2 결합이 확인되어 합성이 이루어졌음을 알 수 있었다. 또한, 도 6의 NMR을 통하여 0.9 ppm에서 mPEG-b-pLeu의 CH3이 확인되어 합성이 이루어졌음을 알 수 있었고, 표 2에서 정리된 분자량을 확인할 수 있었다.
도 7 내지 9는 양친매성 블록 공중합체 MT1-MMP-b-pLeu의 합성을 확인한 결과를 나타낸 것으로, 도 7의 NMR을 통하여 7.55와 0.87 ppm에서 MT1-MMP의 2CH2와 2CH3을 확인하였다. 도 8은 MT1-MMP-b-pLeu와 이의 합성에 사용되는 Leu-NCA, 폴리 루신, MT1-MMP의 NMR 특성을 확인한 결과이고, 도 9는 MT1-MMP-b-pLeu의 Fmoc이 탈보호(deprotection) 과정을 통해 제거된 것을, 7-9 ppm의 피크가 사라짐에 따라 확인한 결과이다.
표 3, 도 10 및 11은 양친매성 블록 공중합체인 mPEG-b-pLeu이 친수성 고분자 및 소수성 고분자인 폴리 아미노산의 비율에 따라 입자 형태가 달라짐을 보여주는 결과로, 친수성 고분자(mPEG)의 질량 분율을 0.33, 0.39, 0.54, 및 0.64로 하여 합성하였으며, 표 3은 mPEG-b-pLeu와 MT1-MMP-b-pLeu의 양친성 나노입자의 크기를 정리한 것이다. 이때 양친매성의 블록 공중합체 MT1-MMP-b-pLeu에서 친수성 펩타이드의 질량 분율 역시 0.34, 0.39, 0.55 및 0.65로 하여 합성하였고, 질량 분율은 하기 식 1에 따라 계산하였다:
[식 1]
질량 분율(mass fraction)=친수성 고분자 또는 펩타이드의 분자량/(친수성 고분자 또는 펩타이드의 분자량 + 소수성 고분자의 분자량)
도 10을 보면, 각 비율에 따른 입자 형태를 TEM 이미지를 통해 확인한 결과 0.64와 0.54에서는 마이셀, 0.40에서는 폴리머좀이 형성됨을 알 수 있었다. 또한, 도 11에서도 친수성 염료인 FITC-Dextran과 소수성 염료인 Nile Red를 담지하여 입자 형태가 0.64와 0.54에서는 마이셀, 0.40에서는 폴리머좀이 형성됨을 확인하였다.
도 12는 MT1-MMP가 많이 발현되어 있는 HT-1080 세포주를 통해서 양친매성 블록 공중합체인 MT1-MMP-b-pLeu과 mPEG-b-pLeu로 이루어진 펩티-마이셀과 mPEG-b-pLeu로 이루어진 마이셀의 세포 내 유입 정도를 확인한 결과로, mPEG와 MT1-MMP의 질량 분율을 각각 0.33과 0.34로 하여 합성한 펩티-마이셀을 사용하였다. 파란색은 Hoechst 33258으로 세포를 염색한 결과를, 빨간색은 Nile Red가 담지된 펩티-마이셀을 나타낸다.
MT1-MMP-b-pLeu과 mPEG-b-pLeu로 이루어진 펩티-마이셀이 배양시간 1시간 및 2시간에서 세포 내 유입이 잘 이루어짐을 알 수 있었다.
도 13은 HT-1080, MDA-MB-231 및 MCF-7 세포주에서 양친매성 블록 공중합체인 mPEG-b-pLeu 및 MT1-MMP-b-pLeu로 형성된 폴리머좀의 세포 내 유입 정도를 확인한 결과로, mPEG와 MT1-MMP의 질량 분율을 각각 0.40과 0.39로 하여 합성한 펩티-폴리머좀을 사용하였다 파란색은 Hoechst 33258, 녹색은 FITC-Dextran으로 세포를 염색한 결과를, 빨간색은 Nile Red가 담지된 펩티-폴리머좀을 나타낸다. 도 13에서 HT1080 (MT1-MMP ++): MT1-MMP 과발현 (기준 100%), MDA-MB-231 (MT1-MMP+): MT1-MMP 약간 발현 (19%), MCF-7 (MT1-MMP-): MT1-MMP 거의 발현이 없는 세포주 (0.1%)를 의미한다. MT1-MMP 발현은 HT1080 세포주를 기준 100으로 하여 qRT-PCR을 통해서 확인하였다.
MT1-MMP-b-pLeu과 mPEG-b-pLeu로 이루어진 펩티-폴리머좀은 효과적으로 세포 내로 유입되었다.
또한, MT1-MMP siRNA을 이용해서 형질주입(transfection) 하여 MT1-MMP 발현율을 조절한 HT-1080 세포주에 칼세인(calcein)이 담지된 mPEG-b-pLeu 및 MT1-MMP-b-pLeu로 형성된 펩티-폴리머좀을 세포 내로 유입시킨 결과, MT1-MMP 발현율이 높을 수록 펩티-폴리머좀의 세포 내 유입이 증가함을 형광 강도의 차이로 알 수 있었다(도 14).
표 3
mPEG 질량 분율 크기(nm)
0.33 179.3±4.5
0.39 133.7±4.8
0.54 66.0±2.8
0.64 55.9±3.0
본 발명은 질병의 진단 또는 치료 분야에서 사용할 수 있다.

Claims (17)

  1. 친수성 및 소수성 고분자 함유 블록 공중합체(A); 및
    단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드 및 소수성 고분자 함유 블록 공중합체(B)를 포함하는 양친성 나노입자.
  2. 제1항에 있어서,
    친수성 고분자는 폴리알킬렌글리콜, 폴리에틸렌옥시드, 폴리옥사졸린, 폴리(N-비닐피롤리돈), 폴리비닐알콜, 폴리히드록시에틸메타크릴에이트, 덱스트란, 폴리세린, 폴리트레오닌, 폴리티로신, 폴리 리신, 폴리아르기닌, 폴리히스티딘, 폴리아스파르트산 및 폴리글루탐산으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 양친성 나노입자.
  3. 제1항에 있어서,
    친수성 고분자는 메톡시 아미노 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 양친성 나노입자.
  4. 제1항에 있어서,
    소수성 고분자는 하기 화학식 1로 표시되는 호모 폴리 아미노산인 양친성 나노입자:
    [화학식 1]
    (poly-M)n
    여기서,
    M은 루신, 이소루신, 발린, 페닐알라닌, 프롤린, 글리신 또는 메틴오닌이고,
    n은 10 내지 100을 나타낸다.
  5. 제1항에 있어서,
    단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드는 SEQ ID NOS: 1 내지 13에 기재된 아미노산 서열 중 어느 하나로 표시되는 양친성 나노입자.
  6. 제1항에 있어서,
    양친성 나노입자는 직경이 평균 입경 50 내지 200 nm인 양친성 나노입자.
  7. 제1항에 있어서,
    양친성 나노입자는 폴리머좀(polymersome) 또는 마이셀(micelle) 형태인 양친성 나노입자.
  8. 제1항에 있어서,
    양친성 나노입자는 형광물질을 추가로 포함하는 양친성 나노입자.
  9. 제1항에 있어서,
    양친성 나노입자는 약제학적 활성성분을 추가로 포함하는 양친성 나노입자.
  10. 친수성 고분자 및 소수성 고분자 함유 블록 공중합체(A)와 단백질분해효소에 의해 분해되는 펩타이드 및 소수성 고분자 함유 블록 공중합체(B)를 반응시키는 단계를 포함하는 제1항의 양친성 나노입자의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    양친성 나노입자는 하기 식 1에 따라 계산된 질량 분율(mass fraction)이 25 내지 40인 친수성 고분자 또는 펩타이드를 포함하여 합성된 폴리머좀인 양친성 나노입자의 제조방법:
    [식 1]
    질량 분율(mass fraction)=친수성 고분자 또는 펩타이드의 분자량/(친수성 고분자 또는 펩타이드의 분자량 + 소수성 고분자의 분자량)
  12. 제10항에 있어서,
    양친성 나노입자는 하기 식 1에 따라 계산된 질량 분율(mass fraction)이 40을 초과하고 70 이하인 친수성 고분자 또는 펩타이드를 포함하여 합성된 마이셀 구조인 양친성 나노입자의 제조방법:
    [식 1]
    질량 분율(mass fraction)=친수성 고분자 또는 펩타이드의 분자량/(친수성 고분자 또는 펩타이드의 분자량 + 소수성 고분자의 분자량)
  13. 제1항의 양친성 나노입자를 포함하는 단백질분해효소의 활성 또는 정량 분석용 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    단백질분해효소는 기질 금속단백분해효소(matrix metalloproteinases; MMP), 트롬빈, FXIIIa(factor Xiiia), 카스파제(caspase), 우로키나아제 플라스미노겐 활성제(urokinase plasminogen activator, uPA), 피지안(Fijian), 카텝신(cathepsins), HIV 프로테아제, DPP-IV(dipeptidyl peptidase) 또는 프로테아좀(proteasome)중 어느 하나인 단백질분해효소의 활성 또는 정량 분석용 조성물.
  15. 제1항의 양친성 나노입자; 및
    약제학적으로 허용 가능한 담체를 포함하는 표적 지향형 조영제 조성물.
  16. 제1항의 양친성 나노입자; 및
    약제학적으로 허용 가능한 담체를 포함하는 동시 진단 또는 치료용 조영제 조성물.
  17. 제1항의 양친성 나노입자; 및
    영상 판독을 위한 진단 프로브를 포함하는 다중 진단 프로브.
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