KR101661552B1 - Contrast agents comprised coupling dysprosium oxide nanoparticles by biocompatible ligand, and synthesizing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산화디스프로슘 나노입자에 생체적합성 리간드가 결합된 나노입자체를 포함하는 조영제, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 산화디스프로슘 나노입자에 생체적합성 리간드가 결합된 나노입자체는 사이즈가 매우 작아서, 신장을 통해 소변으로 배출되기 용이하다. 따라서, 모든 기관에서 발생되는 질병의 진단을 위한 조영제로 사용될 수 있으며, 특히, 간과 신장에서 보다 효율적인 질병진단용 조영제로 사용될 수 있다.
또한 본 발명의 나노입자체를 제조하기 위한 조건이 고온 또는 고압을 사용하지 않는 간단한 제조방법으로서, 제조 비용이 낮다는 장점이 있어서, 의학 진단 분야에 사용할 수 있는 조영제를 효과적으로 제조 및 사용할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a contrast agent comprising a nano-particle itself to which a biocompatible ligand is bound to dysprosium oxide nanoparticles, and a method for producing the contrast agent.
The nanoparticles to which the biocompatible ligand binds to the dysprosium oxide nanoparticles according to the present invention are very small in size and are easily discharged into the urine through the elongation. Therefore, it can be used as a contrast agent for diagnosis of diseases occurring in all organs, and can be used as a contrast agent for disease diagnosis more efficiently, especially in liver and kidney.
In addition, the present invention provides a simple manufacturing method that does not use a high temperature or a high pressure for producing the nano-particles of the present invention, and has a merit of low manufacturing cost, so that it is possible to effectively manufacture and use a contrast agent .
Description
본 발명은 산화디스프로슘 나노입자에 생체적합성 리간드가 결합된 나노입자체를 포함하는 조영제, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a contrast agent comprising a nano-particle itself to which a biocompatible ligand is bound to dysprosium oxide nanoparticles, and a method for producing the contrast agent.
생체내에서 발생하는 질병은 조기 진단하는 것이 질환 치료에 있어서 매우 중요한 요소로 알려져 있다. 질환 검사방법에는 대표적으로 혈액검사, 생체검사, 분자영상법 등이 있다. 혈액 검사는 혈액 속에 특정 성분의 농도가 변경되는 것을 살펴보는 것인데, 예컨데, 간 질환의 경우, 빌리루빈(bilirubin), 아미노전이효소(Aminotransferases), 알칼라인 인산 분해효소(ALP,Alkaline phosphatase), 알부민(albumin), 글로부린(globulin)등의 혈청 암모니아(ammonia), 약물 청소율(drug clearance) 등을 측정하여 간 질환을 진단하는 방법이 있다. 그러나, 위와 같이 혈액을 통한 질병 진단방법은 직접적으로 측정할 수 있는 방법이 아니기에 질환 초기에는 질환 표지물질이 검출되지 않는 문제가 있다. 다음으로 생체검사는 직접 조직을 떼어내어 현미경 등으로 직접 관찰하는 방법으로 정확한 진단을 위해 필수적인 단계이긴 하지만 검사가 용이하지 않는 문제가 있다.
Early diagnosis of disease in vivo is known to be a very important factor in the treatment of diseases. Disease testing methods include blood tests, biopsies, and molecular imaging. A blood test examines the change in the concentration of a specific component in the blood. For example, in the case of liver disease, bilirubin, aminotransferases, alkaline phosphatase (ALP), albumin ), Serum ammonia (such as globulin), and drug clearance (drug clearance). However, since the method for diagnosing diseases through blood is not a method that can be directly measured, there is a problem that disease-causing substances are not detected in the early stage of disease. Next, the biopsy is a method of removing the tissue directly and observing it directly with a microscope or the like, which is an essential step for accurate diagnosis, but there is a problem that the examination is not easy.
분자영상법은 세포 내에서 일어나는 여러 분자수준의 변화, 즉 유전자의 발현, 생화학적 변화, 생물학적 변화를 영상으로 분석 평가하는 기법으로, 분자생물학과 첨단 영상기술이 접목하여 가능하게 되었으며 의학, 유전학, 분자생물학, 세포학, 화학, 약학, 물리학, 전산학, 의공학, 영상의학, 핵의학의 기술들이 집약되어 있는 기술이다.Molecular imaging is a technique to analyze and evaluate various molecular level changes in a cell, such as gene expression, biochemical change, and biological change. It has become possible by combining molecular biology with advanced imaging technology. Biology, cytology, chemistry, pharmacy, physics, computer science, biology, radiology, and nuclear medicine.
최근 들어 분자영상 기술의 빠른 발전으로 질병의 진단 및 병변의 검출이 가능해지고 있다. 특히, 핵의학 영상과 자기공명영상 기술은 질환의 진단에 매우 유용한 검사 시스템으로 주목받고 있다.
In recent years, the rapid development of molecular imaging technology has enabled diagnosis of diseases and detection of lesions. In particular, nuclear medicine imaging and magnetic resonance imaging are attracting attention as a useful diagnostic system for diagnosis of diseases.
상기 자기공명영상(MRI, Magnetic Resonance Imaging) 기술은 자기장 안에서 수소 원자의 스핀이 이완되는 현상을 이용해 신체의 해부학적, 생리학적, 생화학적 정보 영상을 얻는 방법으로서, 인간이나 동물의 신체기관을 비침습적이며 실시간 영상화할 수 있는 뛰어난 영상 진단 장비중의 하나이다.The MRI (Magnetic Resonance Imaging) technique is a method of obtaining anatomical, physiological, and biochemical information images of a body using a phenomenon in which spin of a hydrogen atom is relaxed in a magnetic field, It is one of the excellent imaging devices that can be invasive and real-time imaging.
생명과학이나 의학 분야에서 MRI를 다양하고 정밀하게 활용하기 위해서 외부에서 물질을 주입하여 영상 대조도를 증가하는 방법을 사용하는데, 이러한 물질을 조영제라고 한다. MRI 이미지 상에서 조직들 사이의 대조도(contrast)는 조직 내의 물분자 핵스핀(nuclear spin)이 평형상태로 돌아가는 이완작용(relaxation)이 조직별로 다르기 때문에 생기는 현상인데, 조영제는 이러한 이완작용에 영향을 끼쳐 조직간 이완도의 차이를 벌리고 MRI 시그널의 변화를 유발하여 조직간의 대조를 보다 선명하게 하는 역할을 한다.
In life sciences and medicine, we use a method to increase the image contrast by injecting materials from outside in order to make various and precise use of MRI. Such materials are called contrast agents. The contrast between tissues on the MRI image is due to the different tissues' different relaxation of the water molecule nuclear spin in the tissue to equilibrium, which affects the relaxation It causes the difference in the degree of relaxation between the tissues and induces a change in the MRI signal, thereby making the contrast between the tissues clearer.
영상 대조도를 증가시키는 조영제는 특징과 기능, 주입하는 대상에 따라 활용도와 정밀도의 차이가 생긴다. 조영제를 이용하여 증강된 대조는 특정 생체기관과 조직들의 주변과 영상신호를 높이거나 낮추어서 보다 선명하게 영상화하게 해 준다. MRI 영상을 얻기를 원하는 신체부위의 영상신호를 주위보다 상대적으로 높게 만드는 조영제를 양성(positive) 조영제라고 하며, 이와 반대로 주위보다 상대적으로 낮게 만드는 조영제를 음성(negative) 조영제라고 한다. Contrast agents, which increase the image contrast, differ in their utilization and accuracy depending on the features and functions and the objects to be injected. Enhanced contrast using contrast agents allows for more vivid imaging by raising or lowering the imaging signal around the periphery of certain organs and tissues. The contrast agent that makes the image signal of the body part that wants to acquire the MRI image relatively higher than the surrounding is called the positive contrast agent and the contrast agent which makes it relatively lower than the surrounding is called the negative contrast agent.
음성 조영제로는 현재 산화철나노입자 한가지밖에 없는데, 산화철나노입자 조영제는 나노입자 사이즈가 너무 커서 간조영제로만 사용된다. 그러나, 다양한 질환의 진단을 위해서는 조영제로 사용할 물질의 입자 크기가 나노 사이즈로 매우 작아야, 생체 내 모든 기관에 적용이 가능하다Currently, there is only one iron oxide nanoparticle as a contrast agent. The iron oxide nanoparticle contrast agent is used only as an contrast agent because the nanoparticle size is too large. However, in order to diagnose various diseases, the particle size of a substance to be used as a contrast agent should be very small in nanosize, so that it can be applied to all organs in vivo
또한, 조영제는 자성을 띄는 상자성이 있어야 하는데, 조영제의 제조에 사용되는 상자성 나노입자로는 Mn, Fe, Co, Ni, Gd 등이 있으며, 이들 상자성 나노입자는 비수용성 및 독성 등과 같은 문제을 가지고 있어서, 이를 해결하기 위하여 상자성 나노입자 표면을 다양한 물질로 코팅하려는 시도가 있다.
The paramagnetic nanoparticles used in the preparation of the contrast agent include Mn, Fe, Co, Ni, and Gd. These paramagnetic nanoparticles have problems such as insolubility and toxicity In order to solve this problem, attempts have been made to coat the surfaces of paramagnetic nanoparticles with various materials.
종래에 조영제의 기능을 높이기 위한 대한민국 등록특허 제1072666호 “산화가돌리늄 나노입자에 생체적합성 리간드가 코팅된 나노입자체 및 이의 제조방법”에는 산화가돌리늄 표면을 생체적합성 리간드인 폴리에틸렌 글리콜, 락토바이오닉산 또는 D-글루쿠로닉산으로 코팅하여 제조되는 나노입자체가 기재되어 있다.
Korean Patent Registration No. 1072666 " Nanoparticle itself coated with a biocompatible ligand on gadolinium oxide nanoparticles and method for producing the same " for enhancing the function of a contrast agent conventionally includes a biocompatible ligand such as polyethylene glycol, lactobionic acid, Nano-particles themselves prepared by coating with D-glucuronic acid are disclosed.
그러나, 상기 등록특허 제1072666호의 나노입자체는 뇌질환 진단을 위해 사용하는 조영제로서, 생체내에서 다양한 형태로 발병할 수 있는 질병 진단용 조영제로 사용하기에는 한계가 있다.
However, the nano-particle itself of the above-mentioned Japanese Patent No. 1072666 is a contrast agent used for diagnosis of brain diseases, and thus it is limited to be used as a contrast agent for diagnosing diseases which can develop in various forms in vivo.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 산화디스프로슘 나노입자를 제조하고, 산화디스프로슘 나노입자에 생체적합성 리간드가 결합된 나노입자체를 포함하는 조영제, 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
It is an object of the present invention to solve the problems of the prior art described above by providing a contrast agent comprising dysprosium oxide nanoparticles and a nano-particle itself in which a biocompatible ligand is bound to dysprosium oxide nanoparticles, and a method for producing the same .
위와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 산화디스프로슘 나노입자에 생체적합성 리간드가 결합되어 이루어지는 산화디스프로슘 나노입자체를 포함하는 MRI 조영제를 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides an MRI contrast agent comprising dysprosium oxide nanoparticles formed by binding a biocompatible ligand to dysprosium oxide nanoparticles.
상기 생체적합성 리간드에 항체 또는 단백질이 결합될 수 있다.The biocompatible ligand may be conjugated to an antibody or protein.
상기 생체적합성 리간드는 폴리에틸렌 글리콜, 락토바이오닉산, D-글루쿠로닉산 등을 이용할 수 있으며, D-글루쿠로닉산인 것이 바람직하다.The biocompatible ligand may be polyethylene glycol, lactobionic acid, D-glucuronic acid, or the like, preferably D-glucuronic acid.
상기 생체적합성 리간드가 결합된 산화디스프로슘 나노입자체의 직경은 1 ~ 5 ㎚인 것이 바람직하다.The diameter of the dysprosium oxide nanoparticles to which the biocompatible ligand is bonded is preferably 1 to 5 nm.
상기 산화디스프로슘 나노입자체는 생체적합성 리간드가 나노입자체 전체중량에 대해서 50~60 중량%로 하여 이루어질 수 있다.
The dysprosium oxide nanoparticles may have a biocompatible ligand in an amount of 50 to 60 wt% based on the total weight of the nanoparticle itself.
또한, 본 발명은 1) 글리콜에 디스프로슘 전구체를 첨가하여 용해시키고, 염기성 용액을 첨가하고 70~90 ℃로 반응시켜 반응물 1을 제조하는 단계; 2) 상기 단계 1)의 반응물 1에 과산화수소를 첨가하고, 반응시켜 반응물 2를 제조하는 단계; 및 3) 상기 반응물 2에 생체적합성 리간드를 첨가하고, 반응시키는 단계; 를 포함하여 이루어지는 산화디스프로슘 나노입자체 제조방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for preparing a reaction product, comprising the steps of: 1) adding a dysprosium precursor to a glycol to dissolve it, adding a basic solution, and reacting at 70 to 90 ° C to prepare a
상기 단계 1)의 글리콜은 트리에틸렌 글리콜 또는 트리프로필렌 글리콜을 사용할 수 있다.The glycol in step 1) may be triethylene glycol or tripropylene glycol.
상기 단계 2)의 반응물 2에는 산화된 디스프로슘을 포함할 수 있다.The
상기 단계 3)의 생체적합성 리간드는 폴리에틸렌 글리콜, 락토바이오닉산, D-글루쿠로닉산 등을 사용할 수 있다.The biocompatible ligand in step 3) may be polyethylene glycol, lactobionic acid, D-glucuronic acid, or the like.
상기 단계 3)의 생체적합성 리간드에 항체 또는 단백질이 결합되어 있는 것을 사용할 수 있다.The biocompatible ligand of step 3) may be conjugated with an antibody or a protein.
상기 제조방법으로 생성되는 산화디스프로슘 나노입자체의 직경은 1 ~ 5 ㎚일 수 있다.The diameter of the dysprosium oxide nanoparticles produced by the above production method may be 1 to 5 nm.
상기 산화디스프로슘 나노입자체는 생체적합성 리간드가 나노입자체 전체중량에 대해서 50~60 중량%로 하여 이루어질 수 있다.
The dysprosium oxide nanoparticles may have a biocompatible ligand in an amount of 50 to 60 wt% based on the total weight of the nanoparticle itself.
또한, 본 발명은 본 발명의 산화디스프로슘 나노입자체 제조방법으로 통해서 제조된 산화디스프로슘 나노입자체를 포함하는 MRI 조영제를 것을 제공한다.The present invention also provides an MRI contrast agent comprising dysprosium oxide nanoparticles prepared by the method of the present invention for producing dysprosium oxide nanoparticles.
상기 MRI 조영제는 간 또는 신장 질병 진단을 위하여 사용될 수 있다.
The MRI contrast agent may be used for the diagnosis of liver or kidney disease.
또한, 본 발명은 본 발명의 조영제를 주입하는 단계를 포함하는 질병의 진단방법을 제공한다.
The present invention also provides a method of diagnosing a disease comprising injecting a contrast agent of the present invention.
또한, 본 발명은 본 발명의 조영제를 이용한 MRI 영상 획득방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for acquiring MRI images using the contrast agent of the present invention.
본 발명에 따른 산화디스프로슘 나노입자에 생체적합성 리간드가 결합된 나노입자체는 사이즈가 매우 작아서, 신장을 통해 소변으로 배출되기 용이하다. 따라서, 모든 기관에서 발생되는 질병의 진단을 위한 조영제로 사용될 수 있으며, 특히, 간과 신장에서 보다 효율적인 질병진단용 조영제로 사용될 수 있다. The nanoparticles to which the biocompatible ligand binds to the dysprosium oxide nanoparticles according to the present invention are very small in size and are easily discharged into the urine through the elongation. Therefore, it can be used as a contrast agent for diagnosis of diseases occurring in all organs, and can be used as a contrast agent for disease diagnosis more efficiently, especially in liver and kidney.
또한 본 발명의 나노입자체를 제조하기 위한 조건이 고온 또는 고압을 사용하지 않는 간단한 제조방법으로서, 제조 비용이 낮다는 장점이 있어서, 의학 진단 분야에 사용할 수 있는 조영제를 효과적으로 제조 및 사용할 수 있는 장점이 있다.
In addition, the present invention provides a simple manufacturing method that does not use a high temperature or a high pressure for producing the nano-particles of the present invention, and has a merit of low manufacturing cost, so that it is possible to effectively manufacture and use a contrast agent .
도 1은 본 발명의 제조방법에 따라 생성된 희토류 원소가 포함되는 나노입자체의 전자현미경 사진이다((a)는 비교예 1, (b)는 비교예 2, (c)는 실시예 1, (d)는 비교예 3, (e)는 비교예 4).
도 2는 희토류 원소가 포함된 나노입자체의 X-선 회절분석 실험 결과이다((a)는 비교예 1, (b)는 비교예 2, (c)는 실시예 1, (d)는 비교예 3, (e)는 비교예 4).
도 3은 희토류 원소가 포함된 나노입자체의 FT-IR 측정 결과이다((a)는 비교예 1, (b)는 비교예 2, (c)는 실시예 1, (d)는 비교예 3, (e)는 비교예 4).
도 4는 희토류 원소가 포함된 나노입자체의 TGA 측정 결과이다((a)는 비교예 1, (b)는 비교예 2, (c)는 실시예 1, (d)는 비교예 3, (e)는 비교예 4).
도 5는 희토류 원소가 포함된 나노입자체의 이완성을 측정한 결과이다((a)는 비교예 1, (b)는 비교예 2, (c)는 실시예 1, (d)는 비교예 3, (e)는 비교예 4).
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 산화디스프로슘 나노입자체의 농도에 따른 이완성을 측정한 결과이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 산화디스프로슘 나노입자체의 세포독성 실험결과이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 산화디스프로슘 나노입자체의 in vivo 실험 결과이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 산화디스프로슘 나노입자체를 생체내 주입 90분 후, 나노입자체의 조직분포를 나타낸 것이다.1 is an electron micrograph of a nano-particle itself containing a rare earth element produced according to the production method of the present invention ((a) is Comparative Example 1, (b) is Comparative Example 2, (c) (d) is Comparative Example 3, and (e) is Comparative Example 4).
2 is a graph showing the results of an X-ray diffraction analysis of a nano-particle containing a rare earth element (Comparative Example 1, (b), and Comparative Example 2, Example 3, (e) is Comparative Example 4).
Fig. 3 shows the result of FT-IR measurement of the nano-particles including the rare earth element ((a), (b) , (e) is Comparative Example 4).
4 shows the result of TGA measurement of the nano-particles including the rare earth element ((a), (b), (c) e) is Comparative Example 4).
(A), (b), (c), and (d) show the relaxation properties of the nano-particles containing the rare earth element , (e) is Comparative Example 4).
FIG. 6 is a graph illustrating the results of measurement of relaxation according to the concentration of dysprosium oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
7 is a cytotoxicity test result of dysprosium oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
8 is an in vivo experimental result of dysprosium oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows the tissue distribution of nano-particles themselves after 90 minutes in vivo injection of dysprosium oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 산화디스프로슘 나노입자에 생체적합성 리간드가 결합되어 이루어지는 산화디스프로슘 나노입자체를 포함하는 MRI 조영제를 제공한다.
The present invention provides an MRI contrast agent comprising dysprosium oxide nanoparticles, wherein a biocompatible ligand is bonded to dysprosium oxide nanoparticles.
상기 산화디스프로슘은 디스프로슘이 산화된 것인데, 디스프로슘은 비교적 단단하고 반응성이 매우 큰 금속으로, 공기와 물에 의해 산화된다. 녹는점이 매우 높고, 중성자를 흡수할 수 있으므로 원자로 내에서 제어봉으로 사용된다. 정유산업에서 촉매로, 전자장치의 부품으로, 인광물질의 활성제로 쓰인다. 실온에서 디스프로슘 금속의 결정구조는 육방최밀격자이며, －168 ℃ 이하에서 강자성을 띠는 특성이 있다. The dysprosium oxide is an oxidized dysprosium, which is a relatively hard and highly reactive metal, and is oxidized by air and water. It has a very high melting point and can absorb neutrons, so it is used as a control rod in the reactor. It is used as a catalyst in the oil refining industry, as a component of electronic devices, as an activator of phosphorescence. The crystal structure of dysprosium metal at room temperature is a hexagonal close-packed lattice, and has a characteristic of ferromagnetism at -168 DEG C or less.
화학적으로 디스프로슘은 3가의 원자가를 갖는 희토류 금속으로 행동하며, 연한 황색의 화합물을 만든다. Dy3 +이온은 강한 상자성을 나타낸다. 따라서, 본 발명은 나노입자체에 디스프로슘 나노입자를 사용하되, 강한 상자성을 띌 수 있도록 산화된 형태로 한다.Chemically, dysprosium acts as a rare earth metal with a trivalent valence, creating a pale yellow compound. Dy 3 + ions exhibit strong paramagnetism. Therefore, the present invention uses dysprosium nanoparticles in the nanoparticle itself, but is oxidized to obtain strong paramagnetism.
상기 생체적합성 리간드는 세포특이적 결합을 위하여 항체를 결합시킬 수 있으며, 특정 질환의 치료 목적 또는 결합을 위하여 세포 특이 단백질이 결합될 수 있다.The biocompatible ligand may bind an antibody for cell-specific binding, and a cell-specific protein may be bound for therapeutic purposes or for binding of a specific disease.
이때, 상기 생체적합성 리간드는 폴리에틸렌 글리콜, 락토바이오닉산, D-글루쿠로닉산 등을 사용할 수 있으며, D-글루쿠로닉산인 것이 바람직하다.
At this time, the biocompatible ligand may be polyethylene glycol, lactobionic acid, D-glucuronic acid, or the like, preferably D-glucuronic acid.
D-글루쿠로닉산은 포도당 6자리의 알코올잔기를 카르복시기로 치환한 형태인데, 소변에서 페놀류, 스테로이드류의 배당체(D-글루쿠로니드)형으로 발견하는 것 외에, 동물에서는 글리코사미노글리칸의 구성당, 식물에서는 아라비아고무, 헤미셀룰로오스, 사포닌 등의 구성당, 세균이 분비하는 협막다당에서도 발견된다. 본 발명에서 D-글루쿠로닉산은 상기 산화디스프로슘이 생체내 독성을 나타내지 않게 하기 위하여 사용되는데, 산화디스프로슘 나노입자에 결합되어 산화디스프로슘 나노입자체가 된다. D-glucuronic acid is a form in which a six-digit alcohol residue of glucose is substituted with a carboxy group. In addition to being found in the form of a glycoside (D-glucuronide) of phenols and steroids in the urine, glycosaminoglycan It is also found in the constituent sugar of cabin, in the constituent sugar of arabic rubber, hemicellulose, saponin and the like, and in the secretory polysaccharide secreted by bacteria. In the present invention, D-glucuronic acid is used so that the dysprosium oxide does not exhibit toxicity in vivo, and is bonded to dysprosium oxide nanoparticles to form dysprosium oxide nanoparticles.
상기 생체적합성 리간드가 결합된 산화디스프로슘 나노입자체의 직경은 1 ~ 5 ㎚이다. 상기 산화디스프로슘 나노입자체의 직경범위는 작은 직경으로 인해서 생체내 모든기관에 적용이 가능하게 할 수 있는 범위이다. The diameter of the dysprosium oxide nanoparticles to which the biocompatible ligand is bound is 1 to 5 nm. The diameter range of the dysprosium oxide nanoparticles itself is a range that can be applied to all the organs in vivo due to the small diameter.
상기 산화디스프로슘 나노입자체는 생체적합성 리간드가 산화디스프로슘 나노입자체 전체중량에 대해서 50~60 중량%로 하여 이루어질 수 있다. 상기 생체적합성 리간드가 나노입자체 전체중량에 대해서, 50 중량% 미만일 경우에는 산화디스프로슘 표면에 충분히 결합되기 어렵고, 60 중량%를 초과할 경우에는 초과량에 비하여 더욱 효과가 상승하지 않아 경제성이 떨어진다
The dysprosium oxide nanoparticles may have a biocompatible ligand in an amount of 50 to 60% by weight based on the total weight of the dysprosium oxide nanoparticles. When the biocompatible ligand is less than 50% by weight based on the total weight of the nano-particles itself, it is difficult to sufficiently bind to the surface of dysprosium oxide. When the biocompatible ligand exceeds 60% by weight,
본 발명의 산화디스프로슘 나노입자체의 제조방법은,The method for producing dysprosium oxide nanoparticles of the present invention comprises:
1) 글리콜에 디스프로슘 전구체를 첨가하여 용해시키고, 염기성 용액을 첨가하고 70~90 ℃로 반응시켜 반응물 1을 제조하는 단계;1) adding a dysprosium precursor to the glycol to dissolve it, adding a basic solution, and reacting at 70 to 90 ° C to prepare
2) 상기 단계 1)의 반응물 1에 과산화수소를 첨가하고, 반응시켜 반응물 2를 제조하는 단계; 및2) adding hydrogen peroxide to
3) 상기 반응물 2에 생체적합성 리간드를 첨가하고, 반응시키는 단계; 3) adding the biocompatible ligand to the
를 포함하여 이루어진다.
.
상기 단계 1)은 글리콜에 디스프로슘 전구체를 첨가하여 용해시키고, 염기성 용액을 첨가하고 70~90 ℃로 반응시켜 반응물 1을 제조하는 단계이다.The step 1) is a step of adding a dysprosium precursor to a glycol and dissolving it, adding a basic solution, and reacting at 70 to 90 ° C to prepare a
상기 글리콜은 디스프로슘을 반응시키기 위한 용매로 사용되는 것으로서, 이때, 상기 글리콜은 트리에틸렌 글리콜 또는 트리프로필렌 글리콜 등을 사용할 수 있다. The glycol is used as a solvent for reacting dysprosium, and the glycol may be triethylene glycol, tripropylene glycol, or the like.
또한, 상기 디스프로슘 전구체는 디스프로슘 원소를 포함하고 있는 물질로서, 글리콜에 용해되는 경우, Dy3 +로 해리될 수 있으며, 디스프로슘의 물질 특성에 의해, 상자성을 띄게 될 수 있다. 이때, 상기 디스프로슘 전구체는 DyCl3, Dy(NO3)3 등을 선택하여 사용할 수 있다.In addition, the dysprosium precursor is a substance containing a dysprosium element. When the dysprosium precursor is dissolved in glycol, it may be dissociated into Dy 3 + , and the dysprosium precursor may become paramagnetic due to the material properties of dysprosium. At this time, the dysprosium precursor may be selected from DyCl 3 , Dy (NO 3 ) 3 , and the like.
글리콜 20~40 ㎖에 디스프로슘 전구체 3~7 mmol로 하여 첨가하여 용해시킨다. 이때, 수산화물 나노입자를 형성시키기 위하여 NaOH 또는 KOH 등의 염기성 용액을 첨가하고, 반응이 효율적으로 이루어지게 하기 위하여, 70~90 ℃로 온도를 유지하여 반응시킨다. 이때, 상기 반응온도 범위는 전구체와 염기의 반응이 효율적으로 이루어지게 하기 위한 온도범위이다.
Add 3-7 mmol of dysprosium precursor to 20-40 ml of glycol and dissolve. At this time, in order to form hydroxide nanoparticles A basic solution such as NaOH or KOH is added and reacted at a temperature of 70 to 90 ° C in order to make the reaction efficient. At this time, the reaction temperature range is a temperature range for efficiently reacting the precursor with the base.
상기 단계 2)는 반응물 1에 과산화수소를 첨가하고, 반응시켜 반응물 2를 제조하는 단계이다.Step 2) is a step of adding
상기 반응물 1에 포함된 Dy(OH)3 포함되어 있는데, 여기에 과산화수소를 첨가함하고 반응시킴으로서, 반응물 2가 제조될 수 있다. 상기 반응을 통해서 반응물 2에는 산화디스프로슘이 생성될 수 있다.
Dy (OH) 3 contained in
상기 단계 3)은 상기 반응물 2에 생체적합성 리간드를 첨가하고, 반응시키는 단계이다.Step 3) is a step of adding a biocompatible ligand to the
상기 반응물 2에는 산화디스프로슘이 있으며, 상기 산화디스프로슘이 생체내 독성을 나타내지 않으면서도, 입자끼리 뭉치지 않도록 하기 위하여, 생체적합성 리간드를 첨가하여 산화디스프로슘에 생체적합성 리간드가 결합될 수 있다. 이때, 상기 생체적합성 리간드는 폴리에틸렌 글리콜, 락토바이오닉산, D-글루쿠로닉산 등을 사용할 수 있다. 본 제조방법을 통해서 제조되는 산화디스프로슘 나노입자체의 세포특이적 특성을 부여하기 위해 상기 생체적합성 리간드에 항체 또는 단백질이 결합될 수 있다.The
본 발명의 제조방법으로 생성되는 산화디스프로슘 나노입자체의 직경은 1 ~ 5 ㎚일 수 있다. The diameter of the dysprosium oxide nanoparticles produced by the production method of the present invention may be 1 to 5 nm.
상기 산화디스프로슘 나노입자체는 생체적합성 리간드가 산화디스프로슘 나노입자체 전체중량에 대해서 50~60 중량%로 하여 이루어질 수 있다. 상기 생체적합성 리간드가 나노입자체 전체중량에 대해서, 50 중량% 미만일 경우에는 산화디스프로슘에 충분히 결합되기 어렵고, 60 중량%를 초과할 경우에는 초과량에 비하여 더욱 효과가 높아지지 않는다는 문제점이 있다.The dysprosium oxide nanoparticles may have a biocompatible ligand in an amount of 50 to 60% by weight based on the total weight of the dysprosium oxide nanoparticles. When the biocompatible ligand is less than 50% by weight based on the total weight of the nanoparticle itself, it is difficult to sufficiently bind to dysprosium oxide. When the biocompatible ligand exceeds 60% by weight, the biocompatible ligand is not more effective than the excess amount.
이상에서 설명한 본 발명의 제조방법에 따른 산화디스프로슘 나노입자에 생체적합성 리간드가 결합된 나노입자체가 간단하게 제조된다. 즉, 상기 언급된 바와 같이, 상기 반응을 수반하는 합성 단계에 의해, 디스프로슘 전구체가 나노 크기 입자인 산화된 디스프로슘이 되고, 상기 산화디스프로슘의 입자 표면에는 생체적합성 리간드가 결합된다. 또한, 본 발명에 따른 최종산물은 초미세 크기로 제조되어 인체 흡수가 빠르며, 제조비용이 저렴하다는 장점이 있다.
The nano-particles in which the biocompatible ligand is bonded to the dysprosium oxide nanoparticles according to the manufacturing method of the present invention can be simply produced. That is, as mentioned above, the dysprosium precursor becomes the oxidized dysprosium, which is nanoscale particles, and the biocompatible ligand binds to the particle surface of the dysprosium oxide. In addition, the final product according to the present invention is advantageous in that it is manufactured in an ultrafine size and is quick in absorbing human body and has a low manufacturing cost.
또한, 본 발명은 본 발명의 산화디스프로슘 나노입자체 제조방법으로 통해서 제조된 산화디스프로슘 나노입자체를 포함하는 MRI 조영제를 제공한다.The present invention also provides an MRI contrast agent comprising dysprosium oxide nanoparticles prepared by the method for producing dysprosium oxide nanoparticles of the present invention.
본 발명의 산화디스프로슘 나노입자체를 유효성분으로 포함하는 MRI 조영제는 유효성분 안정성을 높이기 위하여 보조 성분을 추가할 수 있다. 바람직한 보조성분으로는 산도가 pH = 7인 소듐시트레이트(sodiumcitrate) 완충용액 등을 혼합하여 본 발명에 따른 산화디스프로슘 나노입자체의 안정성을 높이고, 이를 통해 인체내 사용하기 적절한 조영제로 사용할 수 있다.
The MRI contrast agent containing the dysprosium oxide nanoparticle itself as an active ingredient of the present invention may be supplemented with an auxiliary component to enhance stability of the active ingredient. As a preferable auxiliary component, a sodium citrate buffer solution having an acidity of pH = 7 may be mixed to increase the stability of the dysprosium oxide nanoparticle according to the present invention, and thus, it can be used as a contrast agent suitable for use in the human body.
또한, 본 발명은 본 발명의 조영제를 주입하는 단계를 포함하는 질병의 진단방법을 제공한다.The present invention also provides a method of diagnosing a disease comprising injecting a contrast agent of the present invention.
본 발명의 조영제는 인체내 주입된 후, 일정시간 후에 MRI 장치를 이용하여, 생체내 영상이미지를 얻을 수 있는데, 이때 영상이미지는 주입된 조영제에 포함된 나노입자가 생체내 각 기관의 모세혈관 또는 조직들 사이에 분포되고, 이를 MRI 장비를 이용하여 조직내의 물분자 핵스핀이 평형상태로 돌아가는 이완작용을 유발시킨다. MRI 장치는 조직간의 다른 이완도에 의해 생성되는 대조도 차이를 벌리고, 자기적 시그널의 변화를 측정하여 조직내 이상 조직을 발견함으로서 질병을 진단할 수 있다.
The contrast agent of the present invention is injected into the human body and a certain time later, an in-vivo image can be obtained by using an MRI apparatus. At this time, the image of the blood vessel is obtained by the nanoparticles included in the injected contrast agent, It is distributed among the tissues, which causes the water molecule nuclear spin in the tissues to return to equilibrium using MRI equipment. The MRI apparatus can diagnose disease by opening a contrast difference generated by different degrees of relaxation between tissues, and by measuring changes in magnetic signals and finding abnormal tissue in the tissue.
본 발명의 조영제 및/또는 제약 조성물의 투여에 사용되는 투여량 및 처방은 질환의 진단 또는 치료에 있어 숙련된 자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 조영제의 투여량은 수혜자의 연령, 성별, 건강 및 체중, 수반되는 치료의 종류, 만약 있다면 치료 횟수, 및 목적하는 효과의 특성에 따라 달라질 것으로 이해된다. 임의의 투여 방식에 있어, 전달되는 조영제의 실제량 뿐만 아니라 본원에 기재된 유리한 효과를 달성하는데 필요한 투여 계획은 또한 부분적으로는 조영제의 생체이용가능성, 치료 또는 진단되는 장애, 목적하는 치료 또는 진단 투여량 및 당업자에게 명백할 것인 다른 요인과 같은 요인에 따라 달라질 것이다. 본 발명에 있어서 동물, 특히 인간에게 투여되는 투여량은 동물에서 적당한 기간에 걸쳐 목적하는 치료 또는 진단 반응을 나타내기에 충분해야 한다. Dosages and formulations used for administration of the contrast agents and / or pharmaceutical compositions of the present invention can be readily determined by those skilled in the art of diagnosis or treatment of diseases. It is understood that the dosage of the contrast agent will depend on the age, sex, health and weight of the recipient, the type of treatment involved, the number of treatments, if any, and the nature of the desired effect. For any mode of administration, the dosage regimen required to achieve the beneficial effects described herein as well as the actual amount of contrast agent delivered will also be dependent, in part, on the bioavailability of the contrast agent, the disorder being treated or diagnosed, the desired therapeutic or diagnostic dose And other factors that will be apparent to those skilled in the art. In the present invention, the dosage administered to an animal, particularly a human, should be sufficient to exhibit the desired therapeutic or diagnostic response over an appropriate period of time in the animal.
투여에 적절한 나노입자체를 포함하는 조영제의 양은 빠르게 제거되는 조영제가 덜 빠르게 제거되는 것 보다 높은 투여량이 투여될 필요가 있을 수 있다는 점에서 선택된 조영제의 분배 프로파일에 따라 달라진다. 생체내 분배 및 국지화는 투여 후의 적절한 시점, 비-표적 조직에서의 제거 속도에 대한 표적 부위에서의 축적 속도에 따라 통상적으로는 30 분과 180 분 사이에 표준 MRI 영상 기술에 따라 추적할 수 있다.
The amount of contrast agent containing the nanoparticles per se suitable for administration will depend on the distribution profile of the contrast agent selected in that a higher dosage may need to be administered than the faster removal of the contrast agent less rapidly. In vivo dispensing and localization can be tracked according to standard MRI imaging techniques, typically between 30 and 180 minutes, depending on the rate of accumulation at the target site for the appropriate time after administration, the rate of removal in non-target tissues.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
<< 실시예Example 1> D- 1 > D- 글루쿠로닉산이Glucuronic acid 결합된Combined 산화디스프로슘 Dysprosium oxide 나노입자체의Of the nano-particle itself 제조 Produce
트리에틸렌 글리콜 30 ㎖에 디스프로슘(dysprosium) 전구체 5 mmol을 첨가하고, 이를 50 ℃에서 산화디스프로슘이 용해될 때까지 교반하여 혼합액을 제조하였다. 상기 혼합액에 15 mmol NaOH를 첨가하고, 80 ℃를 유지하며 반응시켰다. 반응이 완료된 후, 여기에 과산화수소액 7.5 ㎖을 주사기를 이용하여 천천히 첨가하였다. 반응 혼합액은 추가적으로 2시간 동안 반응시켜, 산화디스프로슘 나노입자를 제조하였다.
5 mmol of a dysprosium precursor was added to 30 ml of triethylene glycol, and the mixture was stirred at 50 캜 until the dysprosium oxide dissolved. 15 mmol of NaOH was added to the mixed solution, and the mixture was reacted at 80 캜. After the reaction was completed, 7.5 ml of a hydrogen peroxide solution was slowly added thereto using a syringe. The reaction mixture was further reacted for 2 hours to prepare dysprosium oxide nanoparticles.
상기 산화디스프로슘 나노입자가 생성된 용액에 5 mmol D-글루쿠로닉산을 첨가하고, 6 시간동안 추가반응을 실시하였다. 반응이 완료된 용액을 상온으로 냉각하고, 냉각된 용액을 1L 비이커에 넣고, 3차 증류수 500 ㎖을 추가로 첨가하고, 1시간 동안 교반하였다. 이를 1주일간 방치하여, 침전물을 형성시키고, 상층액을 제거한 후, 3차 증류수로 재세척을 실시하였다. 이를 3회 실시하여 D-글루쿠로닉산이 결합된 산화디스프로슘 나노입자체(밝은 노란색)를 제조하였다.
5 mmol of D-glucuronic acid was added to the solution in which the dysprosium oxide nanoparticles were formed, and further reaction was carried out for 6 hours. The reaction-completed solution was cooled to room temperature, and the cooled solution was put into a 1 L beaker, 500 ml of tertiary distilled water was further added, and the mixture was stirred for 1 hour. This was allowed to stand for one week to form a precipitate, remove the supernatant, and re-wash with tertiary distilled water. This was carried out three times to prepare the dysprosium oxide nanoparticles (bright yellow) bound with D-glucuronic acid.
<< 비교예Comparative Example 1> D- 1 > D- 글루쿠로닉산이Glucuronic acid 결합된Combined 산화가돌리늄 Gadolinium oxide 나노입자체의Of the nano-particle itself 제조 Produce
디스프로슘 전구체 대신에 가돌리늄(gadolinium) 전구체를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 D-글루쿠로닉산이 결합된 산화가돌리늄 나노입자체(밝은 노란색)를 제조하였다.
D-glucuronic acid-bound gadolinium oxide nanoparticles (light yellow) were prepared in the same manner as in Example 1, except that a gadolinium precursor was used instead of the dysprosium precursor.
<비교예 2> D-글루쿠로닉산이 결합된 산화유로퓸 나노입자체의 제조≪ Comparative Example 2 > Preparation of europium oxide nanoparticles bound with D-glucuronic acid
디스프로슘 전구체 대신에 유로퓸(europium) 전구체를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 D-글루쿠로닉산이 결합된 산화유로퓸 나노입자체(노란색)를 제조하였다.
Duroglucuronic acid-bound europium nano-particles (yellow) were prepared in the same manner as in Example 1, except that europium precursor was used instead of dysprosium precursor.
<< 비교예Comparative Example 3> D- 3> D- 글루쿠로닉산이Glucuronic acid 결합된Combined 산화홀뮴 Holmium oxide 나노입자체의Of the nano-particle itself 제조 Produce
디스프로슘 전구체 대신에 홀뮴(holmium) 전구체를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 D-글루쿠로닉산이 결합된 산화홀뮴 나노입자체(짙은 노란색)를 제조하였다.
D-glucuronic acid-bound holmium oxide nano-particles (dark yellow) was prepared in the same manner as in Example 1, except that a holmium precursor was used instead of the dysprosium precursor.
<< 비교예Comparative Example 4> D- 4> D- 글루쿠로닉산이Glucuronic acid 결합된Combined 산화에르븀 Erbium oxide 나노입자체의Of the nano-particle itself 제조 Produce
디스프로슘 전구체 대신에 에르븀(erbium) 전구체를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 D-글루쿠로닉산이 결합된 산화에르븀 나노입자체(짙은 노란색)를 제조하였다.
D-glucuronic acid-bound erbium oxide nanoparticles (dark yellow) were prepared in the same manner as in Example 1, except that an erbium precursor was used instead of the dysprosium precursor.
<< 실험예Experimental Example 1> 1> 나노입자체Nano-mouth itself 크기 측정 Measure size
상기 실시예 1 및 비교예 1~4에서 제조된 나노입자체를 전자현미경으로 측정하기 위하여, 상기 나노입자체를 메탄올에 분산처리를 한 후, 시편을 제작하였다. 이를 고해상도 전자현미경(제작사: JEOL, 모델: JEM-ARM 1300S, 1.2 MeV)으로 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.In order to measure the nano-particles themselves prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 by an electron microscope, the nano-particles themselves were dispersed in methanol, and specimens were prepared. This was measured with a high-resolution electron microscope (manufactured by JEOL, model: JEM-ARM 1300S, 1.2 MeV). The results are shown in Table 1 and Fig.
샘플
Sample
나노입자
Nanoparticle
나노입자체 크기(㎚)
Nano-particle size (nm)
실시예 1
Example 1
Dy2O3
Dy 2 O 3
2.9
2.9
비교예 1
Comparative Example 1
Gd2O3
Gd 2 O 3
2.4
2.4
비교예 2
Comparative Example 2
Eu2O3
Eu 2 O 3
2.0
2.0
비교예 3
Comparative Example 3
Ho2O3
Ho 2 O 3
2.4
2.4
비교예 4
Comparative Example 4
Er2O3
Er 2 O 3
2.9
2.9
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 생체적합성 리간드가 결합된 나노입자체들은 균일하고, 2.0 ~ 2.9 ㎚ 입자 크기를 보였다. 이는 본 발명에 따른 나노입자체가 인체 흡수가 용이하게 이루어질 수 있음을 간접적으로 나타내었다.As shown in Table 1, the nanoparticles bound with the biocompatible ligand according to the present invention were uniform and showed a particle size of 2.0 to 2.9 nm. This indirectly indicates that the nano-particles themselves according to the present invention can be easily absorbed by the human body.
형태상 특징은 도 1을 통해서 더욱 상세히 볼 수 있다.
The morphological features can be seen in more detail in FIG.
<< 실험예Experimental Example 2> X- 2> X- 레이Lay 회절분석Diffraction analysis
나노입자의 결정구조를 확인하기 위하여 나노입자체를 분말형태로 공기중에서 말려서 이를 X-회절기 (제작사: Philips, 모델: X'PERT PRO MRD)을 사용해 측정하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.To confirm the crystal structure of the nanoparticles, the nano-particles themselves were dried in the air in the form of powder and measured using an X-ray diffractometer (Philips, model: X'PERT PRO MRD). The results are shown in Fig.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 제조방법을 통하여 제조된 나노입자의 결정구조는 입방구조에 해당하는 결정구조를 가짐을 알 수 있었다. 또한, 이들을 열분석기 (TGA)로 700 ℃로 가열한 다음 얻은 파우더를 다시 결정구조를 측정해 보니 벌크에서 관찰되는 입방구조를 관찰하였다.
As shown in FIG. 2, it can be seen that the crystal structure of nanoparticles prepared by the method of the present invention has a crystal structure corresponding to a cubic structure. In addition, they were heated to 700 ° C by a thermal analyzer (TGA), and the obtained powder was again measured for crystal structure to observe the cubic structure observed in the bulk.
<< 실험예Experimental Example 3> 3> 나노입자체의Of the nano-particle itself 생체고분자 결합 상태 측정 Measurement of binding state of biopolymers
본 실시예 물질의 구조분석 및 D-글루쿠로닉산의 결합된 양을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1 및 비교예 1~4의 FT-IR 적외선분광광도계(Fourier Transform Infrared Spectrophotometer, 제작사: Mattson Instruments Ins., 모델: Galaxy 7020A)에 투입하고 측정하였다. The FT-IR infrared spectrophotometer (manufactured by Mattson Instruments) of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 was used to analyze the structure of the material of the present example and to confirm the combined amount of D-glucuronic acid Ins., Model: Galaxy 7020A).
또한, 열중량분석기(thermogravimetric analyzer, TA Instruments, SDT-Q 600)를 이용하여 나노입자 표면에 결합된 글루쿠로닉산의 양을 측정하였다. 사용되는 실시예 1 및 비교예 1~4는 건조된 것을 사용하였으며, 상온에서 700 ℃에서 측정하였다.The amount of glucuronic acid bound to the surface of the nanoparticles was measured using a thermogravimetric analyzer (TA Instruments, SDT-Q 600). The dried Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 were used and measured at room temperature at 700 ° C.
그 결과를 하기 표 2, 도 3 (a) ~ (e), 도 4(a) ~ (e)에 나타내었다.
The results are shown in Table 2, Figs. 3 (a) to 3 (e), and 4 (a) to 4 (e).
샘플
Sample
나노입자
Nanoparticle
D-글루쿠로닉산 그라프트 밀도
(㎚-1)
D-glucuronic acid grafted density
(Nm -1 )
전체질량 대비 D-글루쿠로닉산 함량(중량%)
Content of D-glucuronic acid (wt.%)
실시예 1
Example 1
Dy2O3
Dy 2 O 3
12.74
12.74
52.11
52.11
비교예 1
Comparative Example 1
Gd2O3
Gd 2 O 3
11.46
11.46
56.64
56.64
비교예 2
Comparative Example 2
Eu2O3
Eu 2 O 3
9.43
9.43
55.21
55.21
비교예 3
Comparative Example 3
Ho2O3
Ho 2 O 3
12.35
12.35
54.20
54.20
비교예 4
Comparative Example 4
Er2O3
Er 2 O 3
19.74
19.74
60.38
60.38
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 1~4의 나노입자체에서 나노입자에 결합된 D-글루쿠로닉산 그라프트 밀도는 최소 9.43에서 최대 19.74로 나타났으며, 나노입자체에서 D-글루쿠로닉산의 함량은 전체중량에 대해서 최소 55.21 중량%에서 최대 60.38 중량%으로 D-글루쿠로닉산이 결합되어 있음을 알 수 있었다.As shown in Table 2, the density of D-glucuronic acid graft bonded to the nanoparticles in Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 was at least 9.43 and at most 19.74, The content of D-glucuronic acid was found to be at least 55.21% by weight and at most 60.38% by weight based on the total weight of D-glucuronic acid.
도 3에서 나타난 바와 같이, 2920-2950, 1600-1620 및 1070-1080 cm-1 각각은 C-H, C=O 및 C-O 진동을 나타내며, 이는 D-글루쿠로닉산이 나노입자에 결합되어 있음을 알 수 있었다. As shown in Figure 3, 2920-2950, 1600-1620 and 1070-1080 cm -1 each represent CH, C = O and CO vibrations indicating that D-glucuronic acid is bound to the nanoparticles I could.
도 4에서 나타난 바와 같이, D-글루쿠로닉산이 나노입자에 결합된 양을 보여준다. 실시예 1의 나노입자체에는 D-글루쿠로닉산이 52.11% 됨을 알 수 있었다.
As shown in Fig. 4, the amount of D-glucuronic acid bound to the nanoparticles is shown. It was found that D-glucuronic acid was 52.11% in the nano-particles of Example 1.
<< 실험예Experimental Example 4> 농도에 따른 4> concentration 나노입자체Nano-mouth itself 이완성 측정 Relaxation measurement
실시예 1 및 비교예 1~4에서 제조된 나노입자체를 증류수로 현탁하여 0.0625, 0.125, 0.25, 0.5, 1 mM 농도로 하여 시료를 제조하였다. 이를 1.5 T MRI 장치(Signa Advantage, GE medical system, 연결 부속장치는 knee coil (EXTREM))로 측정하였다.The nano-particles prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 were suspended in distilled water to prepare samples at concentrations of 0.0625, 0.125, 0.25, 0.5 and 1 mM. This was measured with a 1.5 T MRI device (Signa Advantage, GE medical system, knee coil (EXTREM)).
r1 및 r2는 1/T1 및 1/T2의 기울기 값으로부터 계산되었다.r1 and r2 were calculated from the slope values of 1 / T1 and 1 / T2.
그 결과를 하기 표 3, 도 5 및 도 6에 나타내었다.
The results are shown in Tables 3, 5 and 6.
샘플
Sample
나노입자
Nanoparticle
r1 (s-1 mM-1)
r 1 (s -1 mM -1 )
r2 (s-1 mM-1)
r 2 (s -1 mM -1 )
실시예 1
Example 1
Dy2O3
Dy 2 O 3
0.16
0.16
40.28
40.28
비교예 1
Comparative Example 1
Gd2O3
Gd 2 O 3
4.25
4.25
27.11
27.11
비교예 2
Comparative Example 2
Eu2O3
Eu 2 O 3
0.006
0.006
3.82
3.82
비교예 3
Comparative Example 3
Ho2O3
Ho 2 O 3
0.13
0.13
31.24
31.24
비교예 4
Comparative Example 4
Er2O3
Er 2 O 3
0.06
0.06
14.74
14.74
도 5의 그래프를 통해서 r1 및 r2 기울기 값을 구하고, 그 결과를 표 3과 같이 나타내었다., 각 나노입자체는 r1과 r2을 나타내었으며, 본 실시예 1 및 비교예 1~4의 나노입자체는 모두 r2 기울기 값을 나타내었으나, r1은 비교예 1만이 뚜렷한 값의 변화를 보였다. 특히, 실시예 1의 산화디스프로슘은 r2 기울기 값이 높게 나타내었는데, 이는 산화디스프로슘 나노입자는 T2 조영제로 사용될 수 있음을 알 수 있었다.The slope values of r1 and r2 were obtained through the graph of FIG. 5, and the results are shown in Table 3. The nano-particles themselves were r1 and r2, and the nano-particles of the present Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 All of them showed the r2 slope value, but r1 showed a distinct value change only in Comparative Example 1. In particular, dysprosium oxide of Example 1 showed a
또한, 본 발명의 실시예 1의 나노입자체는 도 6을 통해서도 확인할 수 있듯이 첨가량에 따른 뚜렷한 이완성을 보였다. Also, as shown in FIG. 6, the nano-particle itself of Example 1 of the present invention exhibited remarkable relaxation depending on the addition amount.
따라서, 실시예 1은 T2 조영제로 적절한 물질임을 알 수 있었다.
Thus, Example 1 was found to be a suitable material for the T2 contrast agent.
<< 실험예Experimental Example 5> 5> inin vitrovitro 세포독성 실험 Cytotoxicity experiment
본 발명의 실시예 1의 산화디스프로슘 나노입자체 세포독성을 측정하기 위하여 하기와 같은 실험을 진행하였다.In order to measure the dysprosium nano-size self-cytotoxicity of Example 1 of the present invention, the following experiment was conducted.
세포독성에 사용된 세포주는 인간 전립선 암세포(DU 145)와 간세포주(NCTC 1469)를 사용하였다. 위 세포주를 24-웰 세포 배양 플레이트에 씨드(5X104 세포주 밀도, 500 ㎕/웰, 5% CO2, 37 ℃)시키고, 24시간 동안 배양하였다. 여기에 실시예 1의 나노입자체를 인산 완충액으로 희석하여 5, 10, 50, 100 uM로 제조하고 이를 처리하고, 48시간 동안 세포주를 배양하였다.Cell lines used for cytotoxicity were human prostate cancer cells (DU 145) and liver cells (NCTC 1469). The stomach cell line was seeded into a 24-well cell culture plate (5 × 10 4 cell density, 500 μl / well, 5
CellTiter-Glo 발광 세포성 분석키트(promega, WI, USA)를 이용하였고, 발광분석기(Victor 3, Perkin-Elmer)를 이용하여 세포내 ATP 측정을 통한 세포 활성을 측정하였다.Cell activity was measured by intracellular ATP using a CellTiter-Glo luminescence cell assay kit (promega, WI, USA) and using a luminescence analyzer (
그 결과를 하기 도 7에 나타내었다.The results are shown in Fig.
도 7에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 산화디스프로슘 나노입자체는 2가지의 세포주에 농도를 달리하여 처리함에도 세포 생장율이 전혀 감소되지 않았다. 이로 미루어보아, 본 실시예 1의 나노입자체는 세포독성이 없음을 알 수 있었다.
As shown in Fig. 7, the dysprosium oxide nanoparticles of Example 1 did not show any decrease in cell growth rate even though the two cell lines were treated at different concentrations. As a result, it was found that the nano-particles of Example 1 were not cytotoxic.
<< 실험예Experimental Example 5> 본 발명에 따른 조영제의 생체 내 5> In vivo of the contrast agent according to the present invention 조영효과Contrast effect
T2 MR 이미지는 3T MRI 스캐너(GE 3T, Signa HD)를 이용하였다.T2 MR images were obtained using a 3T MRI scanner (GE 3T, Signa HD).
수컷 ICR 마우스(6.5주, 116g)를 1.5% 이소플루란이 혼합된 산소 가스로 마취를 시켰다. MRI 조영제를 주입하기 전 상태를 측정하고, 마우스 꼬리를 통해 실시예 1의 나노입자체가 포함된 MRI 조영제 0.05 mmol Dy/kg으로 주입하고, 다시 측정하였다.Male ICR mice (6.5 weeks, 116 g) were anesthetized with oxygen gas mixed with 1.5% isoflurane. The state before the injection of the MRI contrast agent was measured and injected with 0.05 mmol Dy / kg of the MRI contrast agent containing the nano-particles of Example 1 through the tail of the mouse and measured again.
측정하는 동안, 마우스는 따뜻한 물담요로 37 ℃로 유지하였다. 측정 실험이 끝나 마우스는 다시 케이지에 넣어 관리하였다. 측정 파라미터는 표 4와 같다.During the measurements, the mice were kept at 37 DEG C with a warm water blanket. After the measurement experiment, the mice were again placed in a cage. The measurement parameters are shown in Table 4.
측정된 결과를 하기 도 8 및 9에 나타내었다.The measured results are shown in Figs. 8 and 9.
파라미터parameter
값value
H =
H =
3 T
3 T
the temperature
the 온도
37 ℃
37 ℃
NEX
NEX
4
4
FOV
FOV
6 - 9 cm
6 - 9 cm
phase FOV
phase FOV
0.7
0.7
matrix size
matrix size
256 X 256
256 X 256
slice thickness
slice thickness
1 - 2 mm
1 - 2 mm
spacing gap
spacing gap
0.5 ~ 1.0 mm
0.5 to 1.0 mm
pixel bandwidth
화소 대역
31.25
31.25
TR
TR
3000 ms
3000 ms
TE
TE
50 ms
50 ms
도면 8(a)에 나타난 바와 같이, 간에서 강한 네거티브 조영 증대는 실시예 1의 나노입자체가 포함된 조영제는 주입 후, 30분이 지나, T2 MR이미지에서 명백히 보였다. 간보다는 약하지만, 신장도 30분 후, 네거티브 조영 증대가 나타났다(도 8(b)). 간에서 보여진 강한 시그널 강도는 나노입자체가 간의 세망내피계 시스템에 흡수되어 나타난 것으로 보여진다. 더욱이, 신장에서의 네거티브 조영 증대는 나노입자체가 신장에서 제거됨을 나타내는데, 이는 임상적 적용을 위해서는 중요한 점이다.As shown in FIG. 8 (a), a strong negative enhancement in the liver was evident in the T2 MR image after 30 min after injection of the contrast agent containing the nano-particles of Example 1 itself. Negative enhancement was observed after 30 minutes of kidneys, although it was weaker than liver (Fig. 8 (b)). The strong signal intensity seen in the liver appears to be absorbed by the hepatic endothelial system of the nano-particles themselves. Moreover, the negative enhancement in the kidneys indicates that the nano-particles themselves are removed from the kidneys, which is important for clinical applications.
도 8의 이미지 결과는 도 9의 그래프에서 보다 명확히 알 수 있는데, 본 실시예 1의 나노입자체를 포함하는 조영제를 주입하고 90분 후에는 조영 신호 강도의 변화가 간에서 높게 나타나고, 그 다음으로 신장에서도 높게 나타남을 볼 수 있었다.
The results of the image of FIG. 8 can be more clearly seen in the graph of FIG. 9. The change of the contrast signal intensity is shown to be high in the liver 90 minutes after injecting the contrast agent containing the nano- But also in kidney.
따라서, 실시예 1의 나노입자체를 이용한 MRI 조영제는 간 및 신장에서 조영 효과가 우수함을 알 수 있었다.
Therefore, it can be seen that the MRI contrast agent using the nano-particles of Example 1 has excellent contrast effect in liver and kidney.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Of course.
Claims (18)
Wherein the dysprosium nano-particles comprise 50 to 60% by weight of D-glucuronic acid with respect to the total weight of the dysprosium nano-particles themselves, and dysprosium oxide nanoparticles with dysglucuronic acid Wherein the diameter of the nanoparticles is 1 to 5 nm.
2. The MRI contrast agent of claim 1, wherein the contrast agent is characterized by liver or kidney disease diagnosis.
2) 상기 단계 1)의 반응물 1에 과산화수소를 첨가하고, 반응시켜 산화된 디스프로슘을 포함하는 반응물 2를 제조하는 단계; 및
3) 상기 반응물 2에 생체적합성 리간드인 D-글루쿠로닉산을 첨가하고, 반응시키는 단계; 를 포함하여 산화디스프로슘 나노입자체를 제조하되 산화디스프로슘 나노입자체 전체중량에 대해서 D-글루쿠로닉산이 50~60 중량%이며 산화디스프로슘 나노입자체의 직경은 1 ~ 5 ㎚인 산화디스프로슘 나노입자체의 제조방법.1) adding a dysprosium precursor to the glycol to dissolve it, adding a basic solution and reacting at 70 to 90 ° C to prepare Reactant 1;
2) adding hydrogen peroxide to reactant 1 of step 1) and reacting to produce reactant 2 containing oxidized dysprosium; And
3) adding D-glucuronic acid, which is a biocompatible ligand, to the reactant 2 and reacting it; Wherein the dysprosium nano-particles have a diameter of 1 to 5 nm and a D-glucuronic acid content of 50 to 60% by weight based on the total weight of the dysprosium nano-particles, A method of manufacturing itself.
9. The method according to claim 8, wherein the glycol in step 1) is at least one selected from the group consisting of triethylene glycol and tripropylene glycol.
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