리포좀을 이용한 균일한 나노바이오 입자의 제조 및 응용

Abstract

본 연구는 리포좀을 이용한 바이오나노 입자의 제조와 응용에 대한 연구로서 기존의 균일한 나노 입자 제조 방법의 문제점을 보완하여 균일하고 안정한 나노 입자를 제조하여 다양한 응용을 확인하였다. 크기를 조절하여 나노 입자를 제조하는 방법은 센서, 진단의학 등 다양한 나노 기술의 응용분야에 사용되기 위해 중요하다. 본 연구는 리포좀 내부에 광 중합반응을 하는 고분자인 PEG-DA(Poly (Ethylene Glycol) diacrylate를 첨가하여 리포 하이드로겔 입자를 제조하였다. 일반적으로 나노 입자들은 좋은 분산도를 유지하는 것과 긴 시간 동안의 안정성이 필요하다. 본 연구에서는 extruder를 사용하여 다양한 크기의 Polycarbonate Filter (100, 400, 1000 nm)를 통해 균일한 나노 리포 하이드로겔 입자를 제조하였다. PEG-DA는 365 nm파장의 UV에 의해 개시제와 함께 광 중합반응으로 가교 결합이 일어나 리포좀 내부에서 고분자화되었다. 리포좀은 고분자, 금속 등 여러 물질을 포함할 수 있는 나노 저장체로 사용되었으며, 리포좀의 표면 전하가 음전하를 띄고 있어 서로 aggregation되지 않으며 이로 인해 안정성과 분산도를 높였으며 이를 FE-SEM으로 분석하여 다양한 응용과 대량 생산의 가능성을 확인하였다. 이 나노 입자 제조 방법의 장점은 균일한 나노 입자와 표적지향형 입자를 one-step 공정으로 간편하게 제조할 수 있는 점과 biosensor, bioanalytic chip 그리고 gene or drug delivery system의 응용에 적합하다. 제조된 나노 리포 입자는 PEG-ALD (Poly(Ethylene Glycol)-aldehyde를 첨가하여 말단 양끝에NH2-기와 형광 dye가 달려있는 Poly-L-lysine-FITC와 반응 시켜 고감도 분석을 위한 probe로써 가능성과 효소, 단백질, DNA등 다양한 물질을 선택적으로 첨가하여 표적지향이 가능한 probe로써의 가능성을 Confocal Microscope를 이용하여 확인하였다.; The ability to synthesize nanoparticles with desired sizes is important in exploring their applications in catalysis, sensors, microelectronics, and many other areas of nanobiotechnology. Some strategies such as emulsion method and sonication have been reported for the sizecontrolled fabrication of nanoparticles. However, the nanoparticles prepared by these methods have a problem such as an aggregation. In general, nanoparticles need to maintain good dispersion and long-term stability because their nonspecific aggregation results in reduced sensitivity and selectivity. In this study, to fabricate size-controlled nanoparticles without aggregation, liposome has been used as a means for nanoparticle fabrication. Liposome consisting of phospholipid bilayer is one of the good storage materials and the control of size is easy due to its flexibility. The liposome containing poly(ethylene glycol)diacrylate (PEG-DA) hydrogel solution was extruded through poly carbonate membrane with pores of 100 nm, 400 nm, 800 nm, and 1000 nm in diameter, respectively. The PEG-DA hydrogel solution in the extruded liposome was photo-polymerized by UV irradiation. The lipid coated on PEG-DA nanoparticles was removed by organic solvent. The hydrogel nanoparticles prepared by this method were monodisperse without aggregation. With this approach, it was also possible to immobilize enzymes in hydrogel nanoparticles and to modify the surface of nanoparticles with biomolecules during the fabrication of nanoparticles. The method offers an easy way to modify with many functional groups, receptors, and enzyme provided the ability to produce functionalized PEG-DA nanoparticles in one step fabrication. The flexibility of this method can be used for different photo-polymeric materials and these kinds of bioactive molecules that are suitable for the applications to biosensor, bioanalytic chip and gene or drug delivery system.