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효과적인 약물전달 시스템을 위한 나노입자 유도 장치

Nanoparticle Inducing Device for Effective Drug Delivery System

Journal of biomedical engineering research : the official journal of the Korean Society of Medical & Biological Engineering, v.38 no.3, 2017년, pp.102 - 110  

이총명 (연세대학교 보건과학대학 의공학부) ,  한현호 (연세대학교 보건과학대학 의공학부) ,  장병한 (연세대학교 보건과학대학 의공학부) ,  오은설 (연세대학교 보건과학대학 의공학부) ,  기재홍 (연세대학교 보건과학대학 의공학부)

초록
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본 논문은 자석을 회전시켜 실시간으로 자기장을 변화시키고 그로 인해 특정 조건에서 산화철 나노입자를 side point(피부)보다 center point(심부)에서 더 많이 유도할 수 있다는 가능성을 제시하였다. 향후 연구로 유속에 따른 Critical Magnetic flux density, 시간에 따른 나노입자 축적량, 자기장과 산화철 나노입자의 상호작용을 고려한 실험 설계, 전자석 등을 이용한 자기장조절을 연구하여 실질적인 혈관에서 본 실험을 진행할 계획이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Cancer is one of the most challenging human diseases. Current clinical methods have limitations for early-stage cancer diagnosis and effective therapy. Moreover, current surgical methods to remove tumors are not precise enough and chemotherapy destroys normal tissues as well as malignant tumors, res...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 때문에 이를 보완하여 치료 효과를 극대화 시키는 나노입자 기반의 약물전달 시스템 개발이 앞으로의 중요한 도전 과제라고 할 수 있다[3,4,5]. 따라서 본 연구에서는 나노입자의 전달 효과를 높이기 위한 새로운 디바이스를 제시하고자 한다. 본 연구에서 개발한 NID(Nanoparticle Inducing Device)는 자석과 이를 고정하는 회전하는 구조물로 자기장의 방향과 세기를 변화시키는 기능을 가지고 있고, 또한 이러한 자기장의 변화를 이용하여 일정한 세기의 자기장을 특정 위치에 지속적으로 노출시키는 것을 가능하게 한다.
  • 본 연구에서 제시하는 NID는 자석을 다른 속도와 패턴으로 회전시키기 때문에 실험체의 특정 위치에 산화철 나노입자를 유도할 수 있는 조건을 만드는 것이 가능하다. 이러한 나노입자의 개선된 표적 효과는 환자가 적은 양의 약물로 최대의 치료효과를 얻을 수 있고, 또한 약물의 부작용을 최소화할 수 있기 때문에 효과적인 약물전달을 위한 유용한 기술로 발전할 수 있을 것이라 기대한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
나노입자는 무엇인가? 나노입자는 적혈구의 약 1/80배 크기로 합성된 나노미터 (nanometer) 크기의 입자를 의미한다. 이러한 나노입자의 넓은 표면적을 이용하면 다양한 생화학적 기능을 부여하는 것이 가능하다.
나노입자를 이용한 약물전달 시스템의 장점은 무엇인가? 지금까지 다양한 나노입자들(리포솜, 마이셀, 폴리머, 금속, 단백질 나노입자 등)이 학계 및 연구 분야에 보고되었다[1]. 이러한 나노입자를 이용한 약물전달 시스템은 약물을 직접 전달하는 약물전달 시스템보다 몸 속에서 더 오랜 시간 작용하고, 심장 독성도 더 낮은 것으로 알려져 있다[2]. 이러한 장점에도 불구하고 나노입자를 이용한 약물전달 시스템은 생체 시스템 내의 원하는 위치에 나노입자가 축적되는 양은 매우 낮다는 제한이 있다.
나노입자 기반의 약물 전달 시스템의 한계점은 무엇인가? 이러한 나노입자를 이용한 약물전달 시스템은 약물을 직접 전달하는 약물전달 시스템보다 몸 속에서 더 오랜 시간 작용하고, 심장 독성도 더 낮은 것으로 알려져 있다[2]. 이러한 장점에도 불구하고 나노입자를 이용한 약물전달 시스템은 생체 시스템 내의 원하는 위치에 나노입자가 축적되는 양은 매우 낮다는 제한이 있다. 때문에 이를 보완하여 치료 효과를 극대화 시키는 나노입자 기반의 약물 전달 시스템 개발이 앞으로의 중요한 도전 과제라고 할 수있다[3,4,5].
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참고문헌 (9)

  1. Fumihito Mishima, Shin-ichi Takeda, Yoshinobu Izumi and Shigehiro Nishijima, "Development of magnetic field control for magnetically targeted drug delivery system using a superconducting magnet", IEEE transactions on applied superconductivity, vol. 17, issue 2, pp. 2303-2306, 2007. 

  2. Y. Hirota, Y. Akiyama, Y. Izumi and S. Nishijima, "Fundamental study for development magnetic drug delivery system", Physica C: Superconductivity, vol. 469, issue 15-20, pp. 1853-1856, 2009. 

  3. Kinam Park, "Facing the truth about nanotechnology in drug delivery", ACS nano, vol. 7, no. 9, pp. 7442-7447, 2013. 

  4. S. Fukui, R. Abe, J. Ogawa, T. Oka, M. Yamaguchi and T. Sato, "Study on optimization design of superconducting magnet for magnetic force assisted drug delivery system", Physica C: Superconductivity and its applications, vol. 463- 465, pp. 1315-1318, 2007. 

  5. Jaehong Key, and James F. Leary, "Nanoparticles for multimodal in vivo imaging in nanomedicine", International journal of nanomedicine, 2014. 

  6. David k. Cheng, Fundamentals of Engineering Electromagnetics, Pearson, 1994, pp.188-193. 

  7. Robby A. Petros and Joseph M. DeSimone, "Strategies in the design of nanoparticles for therapeutic applications", Nature reviews Drug discovery, vol. 9, no. 8, pp. 615-627, 2010. 

  8. Marta Kutwin, Ewa Sawosz, Sawomir Jaworski, Natalia Kurantowicz, Barbara Strojny and Andre Chwalibog, "Hemolysis as expression of nanoparticles-induced cytotoxicity in red blood cells", Biotechnol Mol Biol Nanomedicine BMBN, vol. 9, no. 1, pp. 257, 2014. 

  9. Daniel Moersdorf, Pierre Hugounenq, Ingolf Bernhardt "Influence of magnetic iron oxide nanoparticles on red blood cells and Caco-2 cells", Advances in Bioscience and Biotechnology, vol. 1, no. 5, pp. 439-443, 2010. 

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