가교된 알긴산 나노입자는 약물 캡슐화 및 전달을 위한 매력적인 플랫폼입니다. 본 연구에서는 수용성 독소루비신(DOX)을 칼슘 가교 알긴산 매트릭스에 탑재하는 간단한 역미셀 프로토콜을 보고합니다. 이로써 수동직경 약 83 nm, 제타 전위 +7.2 mV의 NALG-DOX 입자가 제조되었습니다. 결과적인 나노알긴산(NALG) 입자는 구형이고 단분산이며, TEM으로 확인되었습니다. DOX 방출은 제어되었으며, 생리적 pH에서 4시간 후 약 70%가 잔류하고 24시간 후 약 90%가 방출되었습니다. 형광 이미징을 통해 4T1 마우스 유방암 세포에서 NALG-DOX로부터의 DOX 세포 흡수가 확인되었습니다. 세포독성 분석(LIVE/DEAD 및 Alamar Blue)에서 NALG-DOX의 IC50은 0.45 µg/mL로, 자유 DOX(0.093 µg/mL)보다 높았으나 빈 NALG 운반체는 독성을 보이지 않았습니다. 이러한 결과는 역미셀 법이 생체적합성 약물 탑재 알긴산 나노입자 제조에 잠재력이 있음을 보여줍니다.
화학요법제의 캡슐화는 전신 자유 약물 투여에 비해 순환 연장, 혈장 단백질로부터의 보호, 전신 독성 감소 등의 이점을 제공합니다. 나노운반체는 적절한 크기일 때 고형 종양의 향상된 투과성 및 잔류(EPR) 효과를 이용해 수동적 표적화가 가능합니다. 리포좀, 고분자 입자, 지질 나노입자 등이 임상에 적용되었으나, 많은 새로운 제형이 확장 가능한 제조와 재현성에서 어려움을 겪습니다. 알긴산은 천연 유래의 생분해성, 비면역원성 다당류로, 이가 양이온(주로 Ca2+)에 의해 가교되어 하이드로겔 나노입자를 형성할 수 있습니다. 본 연구는 친수성 약물인 DOX를 캡슐화할 수 있는 균일한 알긴산 나노입자를 제조하는 빠르고 상온의 역미셀 합성법을 제시합니다.
알긴산나트륨, 염화칼슘 이수화물, 사이클로헥산, 도데실아민, DOX 염산염은 Sigma-Aldrich와 MedChem Express에서 구입했습니다. 모든 용액은 18 MΩ 물로 제조했습니다.
알긴산(15 mg/mL)을 30분간 교반하여 완전히 용해시켰습니다. DOX 탑재를 위해 약물을 같은 수용액에 녹였습니다. 바이알에 사이클로헥산 8 mL를 넣고, 따뜻한 물에 녹인 도데실아민 80 µL를 첨가해 유상(油相)을 만들었습니다. 수용성 알긴산/DOX 용액(20 µL)을 1,200 rpm으로 세게 교반하며 20분간 주입한 후, 50 mM CaCl2 30 µL를 첨가해 역미셀 내부에서 알긴산을 가교했습니다. 25분 후 물 2 mL를 첨가해 수상(水相)을 분리하고, 피펫으로 나노입자를 회수했습니다.
수상 추출물을 100 kDa와 10 kDa 원심 필터 장치(Pall, Millipore)로 순차 여과해 응집체와 자유 약물을 제거하고, 최종 1 mL의 정제된 NALG 또는 NALG-DOX를 얻었습니다.
동적 광산란(Malvern Zetasizer)으로 크기(633 nm 레이저, 25 °C, 173° 후방산란)를 측정했습니다. 제타 전위는 직후 측정했습니다. 투과전자현미경(TEM, Tecnai F-20, 4 kV)으로 형태를 확인했습니다. DOX 함량은 고유 형광(여기 470 nm, 방출 550 nm)으로 정량하고 표준 곡선과 비교했습니다.
투석(Slide-A-Lyzer MINI, 2 kDa MWCO)을 PBS(pH 7.4)와 시트르산 완충액(pH 5.5)에서 1, 2, 4, 24, 48, 72시간 동안 수행해 DOX 방출을 평가했습니다. 형광 측정을 통해 방출된 DOX 농도를 계산했습니다.
4T1-luc2-GFP 마우스 유방암 세포(PerkinElmer)를 RPMI 1640 + 10% FBS + 1% 페니실린/스트렙토마이신 배지에서 배양했습니다. 96웰 플레이트에 웰당 4,000개 세포를 심고 24시간 후 NALG, 자유 DOX, NALG-DOX를 다양한 농도로 처리했습니다.
48시간 후 세포를 포르말린으로 고정하고 NucBlue로 염색한 뒤 EVOS FL Auto(ThermoFisher)로 DAPI, GFP, DOX 채널을 촬영했습니다. 이미지는 ImageJ로 처리했습니다.
72시간 후 NucBlue Live와 NucGreen Dead 시약(ThermoFisher)을 처리하고 고정한 뒤 위와 같이 촬영했습니다. 녹색 형광은 죽은 세포를 나타냅니다.
72시간에 Alamar Blue(웰당 10 µL, 100 µL 배지 중)를 첨가하고 37 °C에서 1시간 배양한 뒤 Tecan Infinite M200 Pro(560/590 nm)로 측정했습니다. 세포 생존율은 무처리 대조군 대비 백분율로 나타냈습니다.
역미셀 접근법으로 NALG와 NALG-DOX의 투명한 수용 콜로이드를 얻었습니다. 사이클로헥산이 유상, 도데실아민이 계면활성제로 작용해 미셀 내 알긴산 사슬을 안정화했습니다. 염화칼슘 가교로 하이드로겔 네트워크가 형성되었고, 이후 수상 추출로 단분산 입자를 얻었습니다.
DLS 데이터에서 NALG는 92.2 ± 4.2 nm(PDI 0.320 ± 0.063, ζ -15.0 ± 0.8 mV), NALG-DOX는 82.8 ± 3.6 nm(PDI 0.204 ± 0.044, ζ +7.2 ± 4.6 mV)였습니다. TEM 이미지는 구형 형태를 확인했으며 크기는 DLS 측정과 일치했습니다. DOX 탑재량은 약 7%(≈4 µg/mL)로, 고분자 운반체에 전형적인 중간 정도의 캡슐화 효율을 보였습니다.
PBS(pH 7.4)에서 4시간 후 DOX의 약 70%가 잔류했고 24시간 후 약 90%가 방출되었습니다. pH 5.5에서는 방출이 가속화되어 산성 종양 미세환경과 세포 내 소기관을 반영하며, pH 반응성 약물 방출 프로파일을 나타냈습니다.
48시간 후 형광 현미경에서 자유 DOX와 NALG-DOX 처리군 모두에서 DOX가 핵 주변에 국한되었습니다. 캡슐화된 DOX는 뚜렷한 핵주위 분포를 보였고, 이는 엔도사이토시스 흡수와 산성 엔도좀에서의 후속 방출과 일치합니다.
LIVE/DEAD 이미징에서 NALG 단독으로는 최소한의 세포 사멸이 관찰되었으나, DOX와 NALG-DOX는 농도 의존적 세포독성을 보였습니다. Alamar Blue 분석 결과 자유 DOX의 IC50은 0.093 µg/mL, NALG-DOX는 0.45 µg/mL였습니다. NALG-DOX의 더 높은 IC50은 제어된 방출과 즉각적인 약물 가용성 감소 때문이지만, 캡슐화된 약물은 여전히 효능을 유지했습니다.
약 90 nm의 알긴산 나노입자를 생성하고 DOX를 효율적으로 캡슐화하는 빠르고 확장 가능한 역미셀 법을 확립했습니다. NALG-DOX는 제어된 방출, 전신 독성 감소, 자유 DOX와 비교 가능한 in vitro 항종양 활성을 보였습니다. 향후 연구는 캡슐화 효율 최적화와 in vivo 성능 평가에 초점을 맞출 것입니다.
나노물질
초록 그래핀을 넘어선 2차원(2D) 반도체는 현재 알려진 가장 얇은 안정적인 나노소재입니다. 21세기 두 번째 10년간 2D 소재 군과 그 응용이 급격히 성장하면서 첨단 나노 및 광전자 기술에 전례 없는 기회가 열렸습니다. 본 논문에서는 개발된 2D 나노소재에 대한 최신 연구 진전을 리뷰합니다. 이러한 2D 나노소재 및 헤테로구조의 첨단 합성 기술과 새로운 응용 분야를 요약하여 논의합니다. 합성 기술로는 화학 기상 증착(CVD), 원자층 증착(ALD), 액체 금속의 2D 표면 산화막 반데르발스(vdW) 박리 등 기상 증착법과 vdW
초록 전통적인 암 치료제는 다양한 부작용과 표적 종양에 대한 불충분한 손상으로 비판받아 왔습니다. 나노입자의 돌파구는 전통적 치료와 진단을 업그레이드하는 새로운 접근법을 제공합니다. 실제로 나노입자는 전통적 암 진단과 치료의 단점을 해결할 뿐만 아니라 종양 진단과 치료를 위한 완전히 새로운 관점과 최첨단 장치를 창출합니다. 그러나 대부분의 나노입자 연구는 생체 내외 실험 단계에 머물러 있으며, 나노입자에 대한 임상 연구는 극소수만 보고되었습니다. 본 리뷰에서는 먼저 나노입자의 암 진단 및 치료 분야 현재 응용을 요약합니다. 이후 나
