보고서 정보
주관연구기관 |
한국생명공학연구원 Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology |
연구책임자 |
정봉현
|
참여연구자 |
임용택
,
정임식
,
김광명
,
송남웅
,
문대원
,
김달현
,
이태걸
,
유현웅
,
한상윤
,
한정현
,
최방실
,
연선희
,
김주옥
,
류주희
,
문현정
,
남윤식
,
손현경
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2007-12 |
과제시작연도 |
2007 |
주관부처 |
식품의약품안전청 |
사업 관리 기관 |
식품의약품안전청 Korea Food & Drug Administration |
등록번호 |
TRKO200800001204 |
과제고유번호 |
1475003305 |
사업명 |
나노물질독성기반연구 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
나노소재.특성확인.기준설정.골드 나노입자.안정성.항체.배향성.약물전달시스템.나노입자.특성분석.나노물질의 구조분석.나노물질 표면특성.나노물질/생체계면 특성.고감도 공간분해분광측정.생체지향성 나노물질 분석.Nanomaterials.Characterization.Q.C.(Quality Control).gold nanoparticles.stability.antibody.orientation.Drug delivery system.nanoparticle.standardization.Morphology analysis of nanomaterial.Surface property of nanomaterials.Nano/biomaterial interface analysis.Highly sensitive spatially resolved spectroscopy.Bioconjugated nanomaterial analysis.
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초록
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본 연구결과보고서에서는 질병 진단 및 치료용 나노물질의 특성화 및 QC를 위한 가이드라인 및 평가 지침을 제공하였다. 제1세부과제에서는 질병 진단 및 치료용 소재로 활발하게 연구되고 있는 골드 나노입자를 다양한 크기로 제조할 수 있는 가이드라인을 제시하였다. 또한, 크기가 균일한 골드 나노입자의 합성 가이드라인을 제시함으로써, 향후 이 분야의 특성화 및 QC에 필요한 기준지침을 마련하는데 필요한 표준물질로서의 활용가능성을 제시하였다. 골드 나노입자의 생체친화성 및 다양한 생리활성 조건에서의 안정성을 증가시키기 위한 표면처리 방법의
본 연구결과보고서에서는 질병 진단 및 치료용 나노물질의 특성화 및 QC를 위한 가이드라인 및 평가 지침을 제공하였다. 제1세부과제에서는 질병 진단 및 치료용 소재로 활발하게 연구되고 있는 골드 나노입자를 다양한 크기로 제조할 수 있는 가이드라인을 제시하였다. 또한, 크기가 균일한 골드 나노입자의 합성 가이드라인을 제시함으로써, 향후 이 분야의 특성화 및 QC에 필요한 기준지침을 마련하는데 필요한 표준물질로서의 활용가능성을 제시하였다. 골드 나노입자의 생체친화성 및 다양한 생리활성 조건에서의 안정성을 증가시키기 위한 표면처리 방법의 하나로, SH-PEG를 이용한 코팅 방법을 제시하였는데, 골드 나노입자의 크기에 따라 효과적인 표면처리를 위해서는 이에 맞는 분자량을 갖는 PEG를 사용해야 함을 제시하였다. 또한 본 연구에서 제시한 안정성 테스트 방법을 통하여, 다양한 조건으로 표면처리된 골드 나노입자의 안정성을 테스트 하는 방법을 통하여, 효과적인 코팅 프로토콜을 찾는 가이드라인을 제시하였다. 골드 나노입자 표면에 항체의 고정화 및 배향성을 향상시키기 위한 기술의 하나로 단백질 G를 이용하는 방법을 제시하였는데, 이는 향후에 나노물질에 항체를 고정화시키는 일종의 표준물질로 사용될 수 있다는 가능성을 제시하였다. 이렇게 항체가 고정화된 골드 나노입자를 특성화하는 방법으로 dark-field scattering microscopy와 형광다이가 부착된 2차항체를 이용하는 방법을 제시하였다. 이러한 연구를 바탕으로, 이렇게 개발된 항체가 고정화된 질병진단 및 치료용 나노소재의 독성 연구에 필요한 QC 평가 지침을 마련하였다.
제 2세부과제에서는 대표적인 DDS용 나노입자의 제조공정의 QC 기준설정에 대한 시험방법과 DDS용 나노입자의 물리/화학적 시험방법, 나노입자의 약물전달시스템으로서 성능평가를 위한 시험방법을 제안 및 실례로서 시험결과를 분석하여, 최종적으로 DDS용 나노입자의 제조공정, 물리/화학적 특성분석, 성능평가를 위한 특성분석 등의 기준설정을 위한 가이드라인을 제시하였다. 약물전달용 나노입자에 일반적/객관적으로 적용이 가능한 특성분석 기준안을 제안하기 위하여 지질나노입자를 표준물질로서, 생분해성 나노입자, 생체고분자 나노입자, pH 감응형 나노입자 4종을 합성하여, 화학/물리적 특성분석을 위하여 1) 나노입자의 화학조성, 2) 표면전위, 3) 나노입자 평균입자크기, 4) 약물봉입량 및 약물방출속도, 5) 나노입자 생분해도, 6) 단백질 반응성, 7) 장기보관 안전성, 8) 나노입자 분순물 측정 등의 8개 항목에 대한 특성분석 기준설정 가이드라인을 제시하였다.
제 3세부과제에서는 항체가 접합 된 금 나노입자의 FT-IR 흡수스펙트럼 검출을 이용하여 표면에 흡착되어있는 유기 및 생체물질을 정성분석하는 기술을 개발하고 나아가 금 나노입자의 흡광도와 비교함으로써 표면에 붙어있는 리간드의 양을 측정할 수 있는 정량분석기술로 발전시키고자 하였다. 이를 위해 dialysis와 vacumm oven을 이용한 수분제거 등의 시료전처리 기술을 개발하고 미량의 나노입자 용액을 이용해서도 FT-IR 측정이 가능하도록 하기위해 ATR 측정방식을 이용하여 나노입자의 적외선 분광스펙트럼을 얻는 기술을 개발하였다. SIMS 분석기술을 이용하면 금 나노입자의 표면에 접합되어있는 화합물의 질량을 알아냄으로써 어떤 물질이 붙어있는지를 알 수 있다. 또한 금 나노입자를 특정 생체분자의 질량분석을 위한 신호 증진에 활용하고자 하는 연구를 수행하였다. 나노입자의 특성을 표준화된 방법으로 분석하고 QC에 적합한 측정기술을 제안하기 위해 현재까지 개발된 측정기술들을 대상으로 나노입자의 특성분석에 적합한 기술을 선정하고 이들 기술을 적용하여 나노입자의 크기 및 크기분포를 분석하는 과정에서 고려해야할 사항들을 정리하고 실험을 통해 고려사항의 필요성들을 검증한 후에 가이드라인을 제작하였다. 이를 위해 다음의 과정을 수행하였다.
Abstract
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This report provides guidelines on the characterization and quality control of nanomaterials that can be used for disease diagnosis and therapy. This includes the guidelines for the synthesis and characterization of nanomaterials for disease diagnosis/therapy, surface modification technology for the
This report provides guidelines on the characterization and quality control of nanomaterials that can be used for disease diagnosis and therapy. This includes the guidelines for the synthesis and characterization of nanomaterials for disease diagnosis/therapy, surface modification technology for the enhancement of biocompatibility and stability of nanomaterials, novel protocols for the improved antibody orientation on the surface of nanomaterials, characterization of physicochemical properties of nanoparticles for drug delivery system, and protocols to estimate the performance of nanoparticles for drug delivery.
In the first research project, the protocols and guidelines for the synthesis of gold nanoparticles coated with antibodies were suggested. As a possible standard materials for the characterization and quality control of nanomaterials, monodisperse gold nanoparticles were suggested. To enhance the biocompatibility and stability of nanoparticles, the surface modification technology using various size of thiol-PEG materials were suggested. The protocols to test the stability of nanoparticles were also included. Finally, the use of protein G molelecules was suggested as a possible standard guidelines to conjugate and improve the orientation of antibody on the surface of gold nanoparticels.
In the second research project, the protocols and guidelines for the characterization and quality control of nanoparticles for drug delivery system. Using four different kinds of nanoparticles, the guidelines for the characterization of physicochemical properties of nanoparticles for drug delivery systems and test protocols to estimate the performance of nanoparticles were suggested. The guidelines to measure the quantity of encapsulated drugs and their release profiles, the degree of biodegradation, reactivity of encapsulated proteins, long-term storage stability, and the measurement of impurities were suggested.
In the third research project, the limitations of current methodology in the characterization of nanomaterials were discussed in detail and novel guidelines in the measurement and analysis of acquired data were suggested. The simultaneous use of UV-VIS spectrophotometer and FT-IR was recommended to characterize the surface coating of PEG or antibodies on the surface of nanoparticles. In addition to FT-IR method, the SIMS analysis technology was also suggested to quantify and finally identify the conjugated molecules on the surface of nanoparticels. Prospects for the development of novel protocols for the improved quantification of conjugated molecules and enhancement of detection signal in the characterization procedure were also discussed.
목차 Contents
- 용역연구사업 연구결과보고서...1
- 표지...3
- 제출문...5
- 목차...6
- I. 연구개발결과 요약문...11
- 연구결과보고서 요약문...11
- Summary...13
- II. 총괄연구개발과제 연구결과...15
- 제 1 장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표...15
- 제 2 장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법...22
- 제 3 장 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 결과...24
- 제 4 장 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...44
- 제 5 장 총괄연구개발과제의 연구성과...47
- 제 6 장 기타 중요변경사항...50
- 제 7 장 참고문헌...50
- 제 8 장 첨부서류...51
- III. 제 1 세부연구개발과제 연구결과...62
- 제 1 장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표...63
- 제 2 장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법...67
- 제 3 장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과...74
- 제 4 장 세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...94
- 제 5 장 제1 세부연구개발과제의 연구성과...96
- 제 6 장 기타 중요변경사항...98
- 제 7 장 참고문헌...98
- 제 8 장 첨부서류...99
- IV. 제2세부연구개발과제 연구결과...102
- 제 1 장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표...103
- 제 2 장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법...105
- 제 3 장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과...110
- 제 4 장 세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...147
- 제 5 장 제 2 세부연구개발과제의 연구성과...151
- 제 6 장 기타 중요변경사항...153
- 제 7 장 참고문헌...153
- 제 8 장 첨부서류...154
- V. 제 3 세부연구개발과제 연구결과...158
- 제 1 장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표...159
- 제 2 장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 방법...163
- 제 3 장 세부연구개발과제의 최종 연구개발 결과...164
- 제 4 장 세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...184
- 제 5 장 제 3 세부연구개발과제의 연구성과...185
- 제 6 장 기타 중요변경사항...186
- 제 7 장 참고문헌...186
- 제 8 장 첨부서류...187
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