악성 종양은 전 세계 주요 사망 원인입니다. 림프관 밀도는 전이와 강하게 연관되지만, 현재 표지자는 특이성과 경제성이 부족합니다. 본 연구에서는 LYVE-1과 포도플라닌 항체로 기능화된 Fe₃O₄@KCTS 코어-쉘 자기 나노입자를 보고합니다. 이 이중 표적 프로브는 인간 대장암에서 림프관 내피세포(LEC)를 효율적으로 포획하여 고순도 분리와 생체 내 T₂ 가중 MRI 및 형광 이미징을 가능하게 합니다. 이러한 발견은 LEC 매개 전이의 조기 임상 진단과 치료적 표적화의 기반을 마련합니다.
종양 미세환경이 전이를 주도하지만, 림프관 내피세포(LEC)의 정확한 기여는 불분명합니다. LEC 특이적 표지자(LYVE-1, 포도플라닌, VEGFR-3, Prox-1)가 연구를 가속화했지만, 어느 것도 LEC에 완전히 배타적이지 않습니다. LYVE-1은 혈관 내피에 없고, 포도플라닌은 혈관에서 발현되지 않아 이 쌍이 높은 특이성을 제공합니다. 자기 산화철 나노입자(Fe₃O₄)는 생체적합성, 높은 상자성, 표면 기능화 용이성을 가집니다. α-케토글루타르산 카르복시메틸 키토산(KCTS) 같은 키토산 유도체는 공유 결합을 위한 풍부한 카르복실기를 제공하여 분산성을 높이고 응집을 줄입니다.
이러한 특성을 결합하여 LYVE-1과 포도플라닌 항체를 모두 탑재한 Fe₃O₄@KCTS 나노입자를 설계했습니다. 이중 표적 설계는 LEC 포획 충실도를 높이고 오염 혈관 세포를 줄이며 이중 모달 이미징을 지원하여 진단과 연구 응용을 발전시킵니다.
인간 대장암 HT29 세포(ATCC)를 37°C, 5% CO₂ 조건에서 10% FBS, 페니실린 100U/mL, 스트렙토마이신 100µg/mL가 첨가된 DMEM 배양액으로 유지했습니다.
40마리의 NOD/SCID 암컷 쥐에 피하 HT29 세포 주입(2×10⁷ cells/mL, 마우스당 200µL)을 수행했습니다. 프로토콜은 광시의대 윤리위원회 승인을 받았습니다.
Fe₃O₄ 코어를 EDC/NHS로 활성화한 후 COOH-OH 결합으로 KCTS와 접합했습니다. LYVE-1(APC)과 포도플라닌(FITC) 항체를 공유 결합시켜 Fe₃O₄@KCTS-LECs-Double-Ab(0.1mg/mL)를 얻었습니다. 나노입자는 4°C 암소에 보관했습니다.
투과전자현미경(TEM)으로 균일한 구형 코어(약 90nm)를 확인했습니다. 동적 빛 산란(DLS)은 평균 직경 91.3±2.3nm, 제타 전위 -32.8±1.5mV로 뛰어난 콜로이드 안정성을 나타냈습니다. 형광 스펙트럼에서 뚜렷한 FITC(488nm)와 APC(545nm) 피크가 확인되어 항체 부착 성공을 입증했습니다.
동결 종양 절편을 LYVE-1(APC)과 포도플라닌(FITC) 항체로 염색하고 DAPI로 대조 염색한 후 공초점 현미경으로 관찰했습니다.
종양 조직을 효소적 해리, 여과 후 (1) 상용 LYVE-1 MicroBeads 또는 (2) Fe₃O₄@KCTS-LECs-Double-Ab 자기 분리를 적용했습니다. 분리된 세포를 6웰 플레이트에서 배양했습니다.
Matrigel에서 관 형성 능력을 평가하고, DiI-Ac-LDL로 LDL 섭취를 정량했습니다. CCK-8로 0.1-2mg/mL 나노입자 농도 노출 후 세포 생존율을 측정했습니다. 생체 내 독성은 단일 2mg/mL 주사 후 주요 장기 조직병리학으로 평가했습니다.
피하 HT29 이종이식 마우스에 0.5mmol/kg 이중 표적 나노입자를 정맥 주사했습니다. T₂ 가중 MRI(3.0T, 80×80mm FOV, 69ms TE)와 형광 이미징을 주사 전과 0.5, 12, 24시간 후 수행했습니다. 차단군은 나노입자 주사 전 항-LYVE-1과 항-포도플라닌 항체를 사전 투여했습니다.
Scheme 1은 코어-쉘 구조와 이중 항체 기능화를 보여줍니다. TEM과 DLS 데이터는 단분산성(91nm)과 음성 표면 전하(-32.8mV)를 확인합니다. 형광 스펙트럼은 FITC와 APC의 공유 결합을 검증합니다.
유세포 분석 결과 MicroBeads로 71.2% LYVE-1⁺/포도플라닌⁻ 세포, 이중 표적 나노프로브로 88.9% 이중 양성 세포를 얻었습니다(P<0.05). 면역형광으로 나노프로브 분리 집단에서 두 표지자의 공동 발현을 확인했습니다.
나노프로브 분리 LEC는 MicroBead 분리 세포보다 우수한 관 형성 능력과 향상된 LDL 섭취를 보여 더 높은 순도와 기능성을 입증했습니다.
형광은 주사 후 12시간에 정점에 도달하고 24시간에 감소했으며, MRI 신호 강도는 12시간에 감소 후 점진적으로 회복되었습니다. 차단군은 무시할 만한 종양 섭취를 보여 표적 특이성을 확인했습니다.
CCK-8 분석에서 모든 나노입자 농도에서 24시간과 48시간에 90% 이상 생존율을 보였습니다. 2mg/mL 용량 투여 후 심장, 폐, 간, 비장, 신장 조직병리학에서 괴사나 염증이 관찰되지 않았습니다.
이중 항체 기능화는 단일 표지자 시스템이 혈관 내피세포를 공동 포획하는 한계를 극복하여 LEC 분리를 현저히 개선합니다. Fe₃O₄@KCTS-LECs-Double-Ab의 견고한 음성 제타 전위와 균일한 형태는 안정성을 부여하고 응집을 방지합니다. 이중 모달 이미징 능력은 조기 대장암 진단과 LEC 매개 전이 메커니즘 연구를 위한 강력한 플랫폼을 제공합니다.
고순도 LEC를 효율적으로 분리하고 생체 내 동시 MRI 및 형광 이미징을 가능하게 하는 생체적합성 이중 표적 자기 나노입자를 개발했습니다. 이 플랫폼은 기존 분리 방법에 비해 비용 효율적이고 시간 절약적인 대안을 제공하며, 대장암 임상 진단과 림프관 전이 메커니즘 연구에 임상적 전환 가능성을 보여줍니다.
모든 실험 데이터는 제한 없이 이용 가능합니다.
나노물질
요약 본 논문에서는 전금속 메타물질 기반 테라헤르츠(THz) 바이오센서를 이론적으로 연구하고 실험적으로 검증했습니다. 이 THz 메타물질 바이오센서는 레이저 드릴링 기술로 제조된 스테인리스강 소재를 사용합니다. 시뮬레이션 결과, 이 메타물질 센서의 최대 굴절률 감도와 성능 지수(FOM)는 각각 294.95 GHz/RIU와 4.03으로 나타났습니다. 이어서 소혈청알부민(BSA)을 검출 물질로 선정해 바이오센서의 유효성을 평가했습니다. 실험 결과 검출 감도는 72.81 GHz/(ng/mm2), 검출 한계(LOD)는 0.035 mg/mL
초록 빠르고 통제 불가능한 세포 성장이 합병증과 조직 기능 장애를 유발하는 질병인 암의 유병률 증가는 과학자와 의사들에게 심각하고 긴급한 관심사 중 하나입니다. 요즘 암 진단과 특히 효과적인 치료는 지난 세기 보건의료 분야에서 가장 큰 도전 과제 중 하나로 여겨지고 있습니다. 약물 발견과 전달에서 상당한 발전에도 불구하고, 많은 부작용과 불충분한 특이성 및 민감성은 보통 건강한 조직과 장기에 손상을 주어 약물 사용에 큰 장벽이 되어왔습니다. 이러한 치료제의 투여 기간과 양의 제한도 도전적입니다. 반면, 화학요법과 방사선요법 같은 전
