초록 ▼

연구개요
연구의 목표는 암세포 선택성을 갖는 리간드와 소수성 광증감제를 결합시켜 표적 지향성 약물전달체의 역할과 생체조직 내에서 조직 침투성이 우수한 근적외선 영역의 빛을 흡수하여 광증감제를 활성화 시킬 뿐만 아니라 고품질의 영상을 얻을 수 있는 상향변환 나노입자(upconversion nanoparticle)를 설계하고자 한다. 암세포 특이적 리간드를 통해 암세포 선택성이 적은 광증감제의 효율성을 높임과 동시에 상향변환 나노구조체의 광학특성을 이용하여 생체조직 깊이 있는 심부암의 암세포까지도 고감도 영상화 및 광역학적 치료를

연구개요
연구의 목표는 암세포 선택성을 갖는 리간드와 소수성 광증감제를 결합시켜 표적 지향성 약물전달체의 역할과 생체조직 내에서 조직 침투성이 우수한 근적외선 영역의 빛을 흡수하여 광증감제를 활성화 시킬 뿐만 아니라 고품질의 영상을 얻을 수 있는 상향변환 나노입자(upconversion nanoparticle)를 설계하고자 한다. 암세포 특이적 리간드를 통해 암세포 선택성이 적은 광증감제의 효율성을 높임과 동시에 상향변환 나노구조체의 광학특성을 이용하여 생체조직 깊이 있는 심부암의 암세포까지도 고감도 영상화 및 광역학적 치료를 가능하게 하여 진단 및 치료를 동시에 수행할 수 있는 진단/치료 듀얼시스템을 개발하고자 하는 것이다.

연구 목표대비 연구결과
1. 수십 나노크기의 균일한 상향변환 나노입자(UCNP)의 합성 및 구조제어를 통한 hexagonal phase 결정체 제조기술 확립
· Hexagonal-phase의 NaYF4:Yb/Er 상향변환 나노입자나노입자 제조
· 입자크기 > 100 nm 이하, monodisperse size distribution
· 상향변환 나노입자 합성조건 확립: 온도, stirring speed, 반응시간 등이 상향변환 나노입자체의 구조제어에 미치는 영향 평가
2. 암세포로의 선택적인 targeting activity와 암세포 내로의 internalization이 가능하도록 리간드를 결합시킨 표적지향성 상향변환 나노입자의 개발
· FA-PEG-P(Asp-Hyd)-DHLA 고분자을 UCNP 표면에 결합반응 진행 및 결합조건 검토
· 리간드 및 binding affinity를 가지는 molecule의 공급 비를 변화시켜 이에 따른 결합 효율 및 결합조건 검토
3. 단일항 산소 (¹O₂: singlet oxygen)를 발생시켜 종양 조직세포를 괴사시킬 수 있는 광증감제를 결합한 상향변환 나노입자의 개발
· 광증감제의 도입효율 > 10%
· 상향변환 나노입자의 morphology 및 phase 변화 관찰
· NaYF4:Yb/Er 상향변환 나노입자의 SAED 및 XRD pattern 분석
4. 광증감제를 도입한 표적지향성 상향변환 나노입자의 암세포 선택성 및 980 nm 영역의 근적외선 조사에 따른 광역학적 치료 효능의 검증
· 암세포 표적지향성 상향변환 나노입자의 세포독성 평가: 세포생존율>80%
· 암세포 및 일반세포 내로의 광증감제의 uptake정도를 측정: > 90%
· Laser 조사량 및 상향변환 나노입자체의의 농도, 접촉시간에 따른 세포의 viability 양상을 비교하여 광역학적 치료효능의 검증

연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구과제로 개발된 상향변환 나노입자를 이용한 분자영상기술에 기반한 in vivo 암 진단 기능과 함께 효율적인 광역학적 암치료를 위한 광증감제를 담지한 표적지향성 및 암세포 선택적 방출특성을 갖는 나노입자 시스템의 핵심 기반 기술을 바탕으로 현재 광증감제가 가지고 있는 문제점을 보완할 수 있는 방법을 모색하고, 항암치료 뿐만 아니라 동맥경화, AIDS, 류마티스 관절염과 같은 난치성 질병의 치료는 물론 MRI나 형광내시경과 병행하면 매우효과적인 난치병의 조기진단이 가능하다. 또한 향후 생명공학 기술로 새로 만들어지는 맞춤형 약물의 전달 시스템에도 활용될 수 있을 것이다. 광증감제의 결합과 함께 항암 약물을 고분자 나노입자에 도입함으로써 광역학적 치료와 항암화학요법 치료를 병행할 수 있어 보다 효율적인 항암치료 방법으로써 활용될 수 있을 것이다. 또한, 전달체로부터 방출제어 특성이 필요한 다른 분야의 기술 개발에도 쉽게 활용이 가능할 것이다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 최종목표 ... 4
• 2) 상향변환 나노입자(upconvertion nanoparticle, UCNP)의 중요성 ... 4
• 3) 상향변환 나노입자를 이용한 광역학적 치료(photodynamic therapy) ... 5
• 3) 심부암의 고감도 암영상진단 및 광역학적 치료를 위한 진단/치료 듀얼시스템 개발 필요성 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 1차년도 연구개발 내용 및 결과 ... 6
• 2) 2차년도 연구개발 내용 및 결과 ... 12
• 3) 3차년도 연구개발 내용 및 결과 ... 17
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 21
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 21
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• 3) 목표 달성 수준 ... 21
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 22
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 22
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 22
• 6. 참고문헌 ... 23
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 24
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 30
• 끝페이지 ... 45