초록 ▼

Ⅲ. 선행기획연구의 내용 및 범위
- 제 1 세부과제 : Photoacoustic ophthalmoscope에서 주안점은 안구가 손상되지 않도록 레이져 광량 제어기술을 이용할 것이며 안과용에 적합한 초음파 트랜스 듀서 (싱글과 어레이 타입) 선택 및 기구설계임. 설계가 완료된 시점부터 망막내 혈관 및 바이오나노컴포지트 분포 이미지 구현이 수행 될 것임. PAT에서 사용될 나노입자를 만들기 위해 하향식의 나노공정기술을 바탕으로 플라즈모닉 나노입자 합성을 수행할 것이며 나노입자의 외부형태 및 내부구조, 구성물질의 독립적인 조절을

Ⅲ. 선행기획연구의 내용 및 범위
- 제 1 세부과제 : Photoacoustic ophthalmoscope에서 주안점은 안구가 손상되지 않도록 레이져 광량 제어기술을 이용할 것이며 안과용에 적합한 초음파 트랜스 듀서 (싱글과 어레이 타입) 선택 및 기구설계임. 설계가 완료된 시점부터 망막내 혈관 및 바이오나노컴포지트 분포 이미지 구현이 수행 될 것임. PAT에서 사용될 나노입자를 만들기 위해 하향식의 나노공정기술을 바탕으로 플라즈모닉 나노입자 합성을 수행할 것이며 나노입자의 외부형태 및 내부구조, 구성물질의 독립적인 조절을 통한 나노입자 고유의 물리적 특성 설계 및 제어를 수행할 것임. 본 연구진에서 PAT의 기구설계를 진행하는 동안 먼저 Multi-mode 바이오 이미징 기술을 이용하여 당뇨망막병증의 혈관투과성 변화 측정 모델 시스템(in vitro, ex vivo)을 구현 할 것임. 또한 멀티모드 바이오이미징 기술 기반 혈관 투과성 평가 기술 개발이 수행될 것임.
- 제 2 세부과제 : 본 연구진은 우선 para-celluar와 trans-celluar 특이적 혈관투과성을 가진 유무기 나노입자 개발을 목표로 하여 혈관 투과성 측정을 위한 다중분석(multimodal)용 유‧ 무기 나노 입자 개발, 혈관투과성 및 혈관 신생 제어용 기능성 바이오나노콤포지트 개발을 수행할 예정임. 또한 나노 콤포지트의 세포 수준 성능측정 기술을 보유하기 위해 세포수준의 혈관 투과도 측정 시스템 구축, 기능성 나노입자의 투과 선택성 검증 및 혈관 투과성/신생 제어용 나노콤포지트의 세포수준 평가를 할것임. 혈관 분화 조절인자 발굴 및 조절기전 분석기술로 혈관 분화 세포형 미세환경 재현 시스템을 구축할 것이며 오믹스 기반 핵심인자 발굴 및 검증 시스템 구축 및 혈관 분화 조절/혈관 특이적 형질 전환 마우스 시스템을 구축할 것임.
- 제 3 세부과제 : 본 연구진은 in vitro 실험으로 당뇨조건에서 치밀 이음부 및 운송체의 활성화 변화에 대한 분자기전 확인, 치밀 이음부 및 운송체 활성화 기전 중 측정 제어의 최적화 요소 선택 및 규명, 세포막 투과성 또는 세포사이 투과성 변화를 확인할 예정임. 또한 치밀 이음부 또는 운송체 조절에 따른 망막 혈관투과성 변화, 당뇨조건에서 망막혈관투과성 변화, 당뇨 조건에서 세포막 투과성 또는 세포사이 투과성을 기능성 바이오나노컴포지트에 의한 multi-mode 바이오 이미징 및 PAT을 통해 분석할 예정임. In vivo 실험으로 쥐, 개 등 당뇨망막 병증 모델 확립 및 기능성 바이오 나노컴포지트의 생물학적 안정성을 시험과 전 임상 시험을 수행 할 것임.

Abstract ▼

Contents :
- Development of photoacoustic tomography (PAT) to acquire blood vessels images and distribution images of nanobiocomposites according to increasing vascular permeability.
- Synthesis of plasmonic nanoparticles (which are inorganic cores of bionanocomposites for the use in the photo

Contents :
- Development of photoacoustic tomography (PAT) to acquire blood vessels images and distribution images of nanobiocomposites according to increasing vascular permeability.
- Synthesis of plasmonic nanoparticles (which are inorganic cores of bionanocomposites for the use in the photoacoustic imaging) by top-down physical routes.
- Development of multi-mode bioimaging technology for the assessment of vascular permeability.
- Development of functional nanocomposites for measurement of vascular permeability and identification of a potent regulator and investigation of functional mechanism in animal model.
- Establishment and optimization of measurement indicator of functional nanocomposites for vascular permeability.
- Investigation of tight junction or transporter in changes of retinal vascular permeability under diabetic condition.
- Investigation of trans-cellular or para-cellular permeability of ex vivo retinal vessel under diabetic condition.
- Optimization of essential components for in vivo measurement and control of retinal vascular permeability under diabetic condition.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 보고서 요약서 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 9
• 목차 ... 10
• 제 1 장 선행기획연구 개요 ... 15
• 1 절. 선행기획연구의 목적, 필요성 및 범위 ... 15
• 1. 혈관투과성 연구의 목적 ... 15
• 2. 혈관투과성 연구의 경제적, 사회적 중요성 및 연구개발의 필요성 ... 15
• 3. 혈관투과성 연구의 학문적 의의와 연구개발의 필요성 ... 16
• 2 절. 대상 융합기술의 정의 및 개념 ... 16
• 1. 대상 기술의 정의 ... 16
• 2. 대상 기술의 개념 ... 17
• 제 2 장 기술개발 현황 및 조사 • 분석 ... 18
• 1절. 국내 • 외 기술개발 현황 ... 18
• 1. 국내‧ 외 기술개발 수준 ... 18
• 가. 세계적 수준 ... 18
• 나. 국내수준 ... 18
• 2. 국내외 기술 개발 및 현황 ... 18
• 가. 망막 혈관 신생 관련 외국 연구 및 기술 개발 현황 ... 18
• 나. PAT 기술 관련 외국 연구 현황 ... 18
• 다. PAT용 나노입자 합성 관련 외국 연구 현황 ... 19
• 라. 나노 입자를 이용한 혈관 투과성 측정 관련 외국 치료제 개발 현황 ... 19
• 마. 질량 이미징 기술을 통한 망막 세포내 신호 전달 기전 분석 및 규명 ... 19
• 바. 나노 기술을 이용한 안과 실명 질환 치료 기술 개발 ... 20
• 사. 동맥경화에서 Coherent Anti-stokes Raman Scattering(CARS)를 이용한 이미징 연구 ... 20
• 아. 당뇨병 환자 혈액에서 증가된 단백질(RANKL/OPG)이 혈관신생 및 혈관투과성을 조절 함을 규명 ... 21
• 자. 신규 혈관신생조절인자 발굴 및 생체 내 기능 검증을 통한 임상적 유용성 제시 ... 22
• 2절. 선행연구 조사 • 분석 및 시사점 ... 23
• 1. 선행연구 제 1 세부과제 : 세포 및 생체조직의 혈관투과성 측정을 위한 PAT 설계 및 CARS를 이용한 망막 이미지 분석 ... 23
• 가. 망막 이미지를 얻기 위해 Optical Coherence Tomography(OCT) 기술 적용 시 제기되는 문제점 ... 23
• 나. 망막 혈관 연구를 위한 PAT 적용 시 극복되어야 하는 기술적 한계와 전략 ... 24
• 다. 멀티모드 레이저 이미징 시스템을 이용한 망막 혈관 투과성 연구의 새로운 적용 ... 24
• 2. 선행연구 제 2 세부과제 : 나노 입자를 이용한 혈관 투과성 제어, 혈관 투과성 제어 탈 인산화 효소 발굴 및 조직 투과성 단백질 개발 ... 25
• 3. 선행연구 제 3 세부과제 : 혈관투과성 연구와 관련된 연구의 국내‧ 외 현황 및 분석 ... 27
• 가. 국외 현황 및 분석 ... 27
• 나. 국내 현황 및 분석 ... 28
• 4. 제약사 및 대학, 연구소에서 개발 중인 당뇨망막병증 및 당뇨황반부종과 관련된 개발 약물 현황 ... 29
• 3절. 특허조사 ... 29
• 1. 분석 배경 ... 29
• 2. 분석 목적 ... 29
• 가. 분석대상 특허 검색 DB 및 검색범위 한정 ... 30
• (1) 분석대상 특허 ... 30
• 나. 분석대상기술 및 검색식 도출 ... 30
• (1) 기술분류기준 ... 30
• 다. 유효특허 선별 기준 및 결과 ... 31
• (1) 유효특허 선별 기준 ... 31
• (2) 유효특허 선별 결과 ... 32
• 3. 분석방법 ... 32
• 가. 특허기술 Landscape ... 32
• 나. 핵심기술 분석 ... 32
• 4. 분석범위 ... 33
• 가. 분석대상 선정 ... 33
• 5. 특허기술 Landscape 분석 ... 34
• 가. 국가별 landscape ... 34
• (1) 주요시장국 내외국인 특허 출원 현황 ... 34
• (2) 기술시장 성장단계 파악 ... 34
• 나. 경쟁자 landscape ... 35
• 6. 핵심기술 분석 ... 35
• 가. 핵심기술 추세선을 통한 출원증가율 분석 ... 35
• 나. 주요 출원인별 IP History 분석 ... 36
• (1) 나노바이오 기반 혈관투과성 측정 및 제어 융합원천 기술분야 핵심기술의 주요 출원인별 IP History 분석 ... 36
• 7. 핵심기술 분석결과 ... 36
• 8. 지적재산권 분석 및 기술 경쟁력 확보 분석 ... 37
• 가. 세포 및 조직내 혈관투과성 관련 분자들의 나노바이오 영상융합 분석 기술 (핵심기술 A) ... 37
• (1) 지재권장벽 및 기술경쟁력 분석 ... 37
• (2) 세포 및 조직내 혈관투과성 관련 분자들의 나노바이오 영상융합 분석 기술(핵심기술A) 주요장벽특허 유사도분석 ... 38
• (3) 세포 및 조직내 혈관투과성 관련 분자들의 나노바이오 영상융합 분석 기술(핵심기술A) 주요특허 세부기술별 대비분석 ... 41
• 나. 생체내 혈관투과성 분석 • 제어를 통한 질병 진단 치료기술(핵심기술B) ... 42
• (1) 지재권장벽 및 기술경쟁력 분석 ... 43
• (2) 생체내 혈관투과성 분석 • 제어를 통한 질병 진단 치료기술(핵심기술B) 주요장벽허 유사도분석 ... 43
• (3) 생체내 혈관투과성 분석 • 제어를 통한 질병 진단 치료기술(핵심기술B) 주요특허 세부기술별 대비분석 ... 46
• 9. 결론 및 시사점 ... 47
• 가. 핵심기술 현황분석 결과 ... 47
• 나. 지재권 확보가능성 분석 결과 ... 48
• 제 3 장 기술개발 목표 및 내용 ... 51
• 1절. 원천특허 포트폴리오 ... 51
• 2절. 연구개발내용 및 범위 ... 52
• 1. 각 세부과제 간의 융합 연구 개요 ... 52
• 가. 제 1 세부과제 : 한국표준과학연구원 ... 53
• 나. 제 2 세부과제 : 한국생명공학연구원 ... 54
• 다. 제 3 세부과제 : 서울대학교 병원 ... 55
• 3절. 기존 기술과의 차별성 및 원천성 ... 56
• 1. 본 연구의 기존 연구와의 차별성 및 혁신성 ... 56
• 가. 혈관투과성 연구에서 단 분자, 세포를 넘어선 조직 및 동물 모델에서 진단 (측정) 및 치료적 나노 제어 원천 기술 개발 ... 56
• 나. 혈관신생과정 진행 전 혈관투과성의 증가를 탐지하는 조기진단 원천 기술개발 ... 56
• 다. 멀티모드 레이저 이미징 시스템 기반 혈관투과성 측정 모델 및 평가기술 개발 ... 59
• 2. 현재 기술의 기술적 한계 극복 ... 60
• 가. 혈관 투과성 및 신생혈관 생성으로 인한 망막 치료를 위한 BT와 NT 융합 기술 ... 60
• 나. 망막의 혈관투과성 연구를 위한 PAT 기술 개발 ... 61
• 3. 원천성 ... 62
• 가. 새로운 치료 기술의 필요성 (기존치료-anti-VEGF 항체와 차별성) ... 62
• 나. 새로운 혈관 투과성 정량적 측정 기술의 필요성(기존기술-FAG와 차별성) ... 62
• 다. 혈관투과성 지표계측 및 현기술상태의 취약성 ... 62
• 4절. 국가 R&D 전략과의 연계성 및 부합성 ... 63
• 5절. 선행연구내용 및 결과 ... 64
• 1. 망막 혈관 이미지 연구를 위한 PAT 설계 계획 수립 및 probe 디자인 ... 64
• 2. 비선형 레이저 기술 Coherent Anti-stokes Raman Scattering(CARS)를 이용한 retina tissue 이미지 연구 ... 66
• 3. 혈관투과성 제어 위한 핵심인자 발굴 및 제어 동물 모델 제작, PTP76에 의한 혈관투과성 조절 단백질(DEP-1)의 활성 조절 연구 ... 67
• 4. TiO2 Nanoparticle 처리에 의한 retina 에서 세포 독성 연구 및 혈관내피세포 증식인자 (VEGF) 에 의한 망막혈관내피세포의 활성화 연구 ... 70
• 제 4 장 선행기획연구 활동 추진 내용 ... 72
• 1절. 선행기획연구 추진 체계 ... 72
• 2절. 선행기획연구 방법론 ... 72
• 1. 추진전략 • 방법 ... 72
• 가. 연구기획 방향 설정 ... 72
• 나. 선행특허현황 분석 및 특허맵 작성 ... 72
• 다. 기술정보수집 ... 73
• 라. 전문가확보 ... 73
• 마. 관련 기술동향 분석을 통한 융합 핵심 원천기술 도출 및 기본연구 수행 ... 73
• 3절. 선행기획연구 활동 내용 ... 74
• 4절. R&D 추진 전략 컨설팅(‘12 .6월) 결과 반영 ... 75
• 제 5 장 기대성과 및 활용 계획 ... 76
• 1절. 기대성과 ... 76
• 1. 당뇨망막병증과 관련한 혈관투과성 연구의 기대성과 ... 76
• 2. 당뇨망막병증과 관련한 혈관투과성 연구의 학문적 기대성과 ... 76
• 3. 당뇨망막병증과 관련한 혈관투과성 연구의 사회적 기대성과 ... 76
• 4. 활용방안 ... 77
• 2절. 상용화 예상 분야 ... 77
• 3절. 경제성 분석 ... 78
• 1. 현재 혈관 투과성 시장 규모 가치 및 전망 ... 78
• 2. 미국의 당뇨성 망막 병증 및 당뇨성 황반부종 관련 시장 규모 분석 및 전망 ... 78
• 가 당뇨망막 병증 유병률 (DR prevalence, 미국 기준) ... 78
• 나. 당뇨성 황반 부종 치료 후보약물 시장 ... 79
• 다. 당뇨성 황반 부종 시장 약물 임상시험 결과 및 시장 전망 ... 80
• 라. 세계 당뇨 망막 병증 임상 시험 현황 및 약물에 따른 임상 시험 현황 ... 81
• 마. 당뇨성 망막 병증 및 당뇨성 황반 부종의 치료 후보약물에 대한 임상 시험 건수 별로 확인된 상위 TOP 3 제약회사 ... 82
• 바. 당뇨성 망막 병증 및 당뇨성 황반 부종 치료 후보약물 분석 ... 82
• 사. 안과용 장치 시장 ... 84
• 제 6 장 참고문헌 ... 87
• [별 첨] ... 90
• 1. 본 연구 관련 각 연구팀 연구실적 ... 90
• 2. 자체 컨설팅 의견서 ... 105
• 3. 특허동향 조사보고서 ... 109