Recombinant human gelatin nanoparticles as a protein drug carrier

Abstract

최근에 동물 유래 젤라틴을 이용한 약물전달용 나노입자 개발이 주목 받고있다. 그러나 동물 유래 젤라틴의 안전성과 관련한 문제, 분자량의 불균일로 인한 일정하지 않은 크기의 나노입자 형성과 독성이 있는 가교 결합제의 사용이 문제로 남아있다. 본 연구는 인체유래 젤라틴 나노입자를 제조하는 간단하고 재현가능한 변형된 탈용매 방법을 최적화하였다. 모델 단백질인 플루오레세인 이소티오시안산 우혈청알부민을 나노입자에 봉입하고 크기측정, 봉입률 및 시험관 내에서 방출과 같은 다양한 물리 화학적 기술을 이용하여 특성을 측정하였다. 또한, 나노입자의 세포 독성 및 H9C2 세포로의 세포내 전달능력을 측정하였다. 그 결과 약물 봉입률, 약물의 지속 방출, 초기 돌발 방출의 최소화 및 안전성 측면에서 우수한 잠재성을 보였다. 더 나아가 세포내 전달도 우수하여 앞으로 단백질, 펩티드와 핵산 등의 약물을 적용하여 다양한 질병에 전달체로서 이용될 수 있다.; Considerable attention has been directed to the application of natural gelatin-based nanoparticles. However, there are still critical problems associated with a safety issue of animal-origin gelatins, heterogeneous molecular weight and subsequent nanoparticle size distributions and use of toxic cross-linker. The purpose of this study was to develop a simple, safe and reproducible preparation method of recombinant human gelatin (rHG) nanoparticles via a modified desolvation method using a natural cross-linker for protein drug delivery. The model protein, FITC-BSA, was released from rHG nanoparticles in a biphasic and sustained release pattern without initial burst. Optimized nanoparticles based on rHG and a natural cross-linker were prepared for the first time and showed great potential for protein drug delivery in terms of sustained release, less initial burst, and safety. Also, rHG nanoparticles were efficiently internalized in the cell and mainly localized in the cytoplasm without significant cytotoxicity. Overall, these results suggest that rHG nanoparticles are appropriate for a protein drug delivery system with minimal toxicity.