유·무기 나노물질을 이용한 약물전달 전구체 개발

Abstract

최근 제약 및 화장품업계는 약물의 효과를 증대시키는 연구를 하는 것이 중요한 이슈로 여겨지고 있다. 이러한 연구에는 신약 활성 물질 개발을 통해 약효를 증대하는 것 그리고 약물 전달체를 이용하여 치료의 효과를 나타내는 약리 활성물질을 체내 표적부위까지 도달 하게하여 약물 효과를 증대시키는 약물 전달 시스템 연구(DDS: Drug Delivery System)로 크게 두 가지 주제로 초점이 맞춰지고 있다. 이에 본 연구에서는 약물 전달체 개발이라는 주제로 무기물질을 이용한 약물 전달체 합성과 고분자를 이용한 약물 전달체 합성 연구를 진행했다. 1) 실리카 나노입자는 실리콘 나노입자 합성 시 전구체로 사용되기 때문에 균일한 크기와 형태를 가지고 있어야만 한다. 이에 Buffer Solution을 이용하여 30 ～ 100 nm의 실리카 나노입자를 합성하고 Stöber Method를 통하여 100 ～ 500 nm 의 균일한 크기의 실리카 나노입자를 합성했다. 합성된 실리카 나노입자는 고온에서 승화된 마그네슘과 반응하여 실리콘 나노입자로 환원되어진다. 이때 승화된 마그네슘과 실리카의 효과적인 반응을 위하여 반응기, 반응 온도 및 반응 시간의 변화를 통해서 균일한 형태의 실리콘 나노입자를 합성했다. 그리고 각각의 반응 조건에 따른 실리콘 나노입자의 반응 정도를 확인하기 위하여 XRD, Solid State NMR을 이용하였고 이를 통해 최적의 반응 조건을 구현했다. 이 후 ESR과 BET 측정을 통하여 실리콘 나노입자의 홀 전자스핀과 입자 내부의 기공을 확인했다. 홀 전자스핀의 존재는 진단 기술인 조영제의 신호를 증폭시키는 DNP 기술이 적용 가능함을 의미하며, 또한 입자 내부에 존재하는 기공에 약리 활성물질을 캡슐화하여 표적부위까지 안전하게 전달하는 약물 전달체로서의 가능성을 확인 할 수 있다. 따라서 최적의 반응 조건을 통해 합성된 실리콘 나노입자는 진단과 치료가 동시에 이루어질 수 있는 테라그노시스 (Theragnosis) 시스템 가능성을 확인 할 수 있었다. 2) 마이셀 기반의 약물 전달체는 체내 표적 부위까지 약리 물질을 전달하는데 있어 표적부위에 따라 입자 크기, 유연성과 같은 물리화학적 성질을 선택적으로 조절해야 한다. 이에 본 연구에서는 생분해성 고분자 PEO-b-PCL과 다양한 레시틴류 첨가물질의 혼합비를 조절함으로써 다양한 물성을 지닌 약물 전달체를 합성했다. 마이셀은 물리적 힘을 이용한 “Sonication Method”, 에멀전은 용매의 변화를 통해 입자의 상을 변화시키는 “Phase Transition Method”를 이용하였다. 합성된 약물 전달체의 물리화학적 성질은 NMR, DLS를 이용하여 분석했다. 1D 1H NMR 스펙트럼의 Linewidth를 통해 마이셀과 에멀전 입자의 형성 여부, NMR의 T2 이완시간을 이용하여 약물 전달체의 유연성(Flexibility)을 평가했다. 그리고 마이셀과 에멀전의 물리화학적 성질은 입자의 크기에 영향을 받고, 이는 NMR 측정에 영향을 주기 때문에 DLS 분석을 통해 혼합 마이셀과 에멀전의 크기변화에 따른 T2 이완시간 오차를 최소화하였다. 그리고 측정된 T2 이완시간을 통해 다양한 유연성을 갖는 마이셀 중 원하는 표적부위에 가장 효과적으로 약물을 전달 할 수 있는 선택적 약물 전달 시스템을 구현 할 수 있었다. 또한 표적부위마다 활성물질이 다르기 때문에 모델 활성물질인 Decane을 마이셀 내부에 캡슐화하여 에멀전으로 합성하고 활성물질이 약물 전달체 중심부인 소수성의 PCL 부분에 끼치는 영향을 T2 이완시간을 통해 확인하였다. 그 결과 유연성 측면에서 마이셀과 에멀전이 같은 경향성을 가지고 있음을 확인하였고, 이를 통해 본 연구에서 개발한 마이셀이 활성물질을 캡슐화하여 선택적 물성을 지닌 약물 전달체로서의 응용 가능성을 확인했다. 이와 같이 약물 전달체를 유·무기 물질로 합성하였고, 다양한 분석 장비를 이용하여 약물 전달체의 물리화학적 성질을 평가하였다. 본 연구에서 개발된 약물 전달체는 제약 및 의약산업에서 제품의 성능을 획기적으로 향상시키기 위한 연구에 활용될 수 있을 것이라고 판단된다.