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KR20130043718A - Ph-reactive optical imaging probe and method for producing the same - Google Patents

Ph-reactive optical imaging probe and method for producing the same Download PDF

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KR20130043718A
KR20130043718A KR1020110107772A KR20110107772A KR20130043718A KR 20130043718 A KR20130043718 A KR 20130043718A KR 1020110107772 A KR1020110107772 A KR 1020110107772A KR 20110107772 A KR20110107772 A KR 20110107772A KR 20130043718 A KR20130043718 A KR 20130043718A
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particles
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KR1020110107772A
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임용택
박혜선
홍관수
Original Assignee
충남대학교산학협력단
한국기초과학지원연구원
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Abstract

본 발명은 형광염료가 봉입되어 있는 자기조립 입자의 pH-감응성 광학 영상 프로브에 관한 것으로서, pH-감응성 고분자와 음이온성 고분자로 형성된 자기조립입자에 근적외선 형광염료를 봉입되어 있다. 본 발명의 H-감응성 광학 영상 프로브 입자 내에서 소멸된 염료의 형광신호가 pH 변화에 의해 회복되어 나타나는 현상을 이용하여 특정 세포에 대한 선택적 형광 신호 증가를 감지할 수 있다. The present invention relates to a pH-sensitive optical imaging probe of self-assembled particles in which fluorescent dyes are encapsulated, and a near-infrared fluorescent dye is enclosed in self-assembled particles formed of a pH-sensitive polymer and an anionic polymer. An increase in selective fluorescence signal for a specific cell can be detected by using a phenomenon in which the fluorescence signal of the dye disappeared in the H-sensitive optical image probe particle of the present invention is recovered by a pH change.

Description

피에이치 감응성 광학 영상 프로브 및 이의 제조방법{pH-reactive Optical Imaging Probe and Method for Producing the Same}PH-reactive Optical Imaging Probe and Method for Producing the Same

본 발명은 근적외선 형광물질을 봉입하고 있는 pH-감응성 광학 영상 프로브에 관한 것이며, 또한 상기 pH-감응성 광학 영상 프로브를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a pH-sensitive optical imaging probe containing a near-infrared fluorescent substance, and also to a method of manufacturing the pH-sensitive optical imaging probe.

인체 내부의 특정 기관이나 세포를 선택적으로 감지하여 이미지화하는 데에 사용되는 전달체 혹은 추적체로서, 자기공명영상(MRI) 조영제나 방사능 동위원소를 이용한 기술(PET)이 사용되고 있다. 그러나 고가의 비용 문제와 방사능 노출로 인한 거부감, 검사시의 오염물의 처리 등의 문제점들이 여전히 남아있어 보다 간단하고 친환경적인 방법의 다른 분자 영상 방법의 개발이 요구되고 있다. As a carrier or tracer used to selectively detect and image specific organs or cells inside the human body, magnetic resonance imaging (MRI) contrast agents or radioisotope technology (PET) is used. However, there are still problems such as high cost, rejection due to radiation exposure, and treatment of contaminants during the inspection, which requires the development of other simpler and more environmentally friendly molecular imaging methods.

한편 형광 염료를 사용한 광학 이미징 기술의 개발에 있어서도 사용되는 형광 염료의 낮은 피부침투도와 인체유해성으로 인한 제약이 여전히 남아있다. 또한 이와 같은 추적체 역할을 하는 입자들의 대부분은 인체 내 특정 기관이나 세포로 입자 분포가 재분배되면서 이에 따라 증가된 신호가 감지되는 것이 대부분이다. 즉 신호의 민감성이나 효율이 높지 않다는 문제가 있다. Meanwhile, even in the development of optical imaging technology using fluorescent dyes, constraints due to low skin penetration and human toxicity remain. In addition, most of the particles serving as the tracer are mostly redistributed to specific organs or cells in the human body, and thus an increased signal is detected. That is, there is a problem that the sensitivity or efficiency of the signal is not high.

본 발명의 목적은 간단하고 인체 무해하며 신호 민감성이 우수한 pH-감응성 근적외선 광학 영상 프로브를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a pH-sensitive near infrared optical imaging probe that is simple, harmless to humans and excellent in signal sensitivity.

본 발명의 다른 목적은 상기 pH-감응성 근적외선 광학 영상 프로브의 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for preparing the pH-sensitive near infrared optical imaging probe.

이에 본 발명에서는 생체친화성 고분자와 인체 무해한 근적외선 형광염료를 이용하여 나노입자 프로브를 제조하고, pH 변화에 따라 특정 세포 내에서만 형광 신호가 감지되는 원리를 개발하여 광학 영상 프로브의 세포 특이성과 민감성을 높이고자 한다.In the present invention, nanoparticle probes are prepared using biocompatible polymers and harmless near-infrared fluorescent dyes for the human body, and the principle that the fluorescence signal is detected only in specific cells according to the pH change is developed so that the specificity and sensitivity of the optical imaging probes can be determined. I want to increase.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 소수성 pH 감응성 고분자(A), 친수성 음이온성 고분자(B), 및 양친성 근적외선 형광염료(C)를 포함하고, 수용액 중에서 친수성 음이온성 고분자(B)가 소수성 pH 감응성 고분자(A)를 감싸며 형성된 자기조립 입자이며, 상기 형광염료(C)가 고분자(A) 및 고분자(B) 사이에서 물리적으로 접촉하며 입자 내에 봉입되고 형광소멸(quenching)되는 것을 특징으로 하는 pH-감응성 광학 영상 프로브를 제공한다. In one embodiment of the present invention, a hydrophobic pH-sensitive polymer (A), a hydrophilic anionic polymer (B), and an amphiphilic near infrared fluorescent dye (C), the hydrophilic anionic polymer (B) in the aqueous solution is hydrophobic pH Self-assembled particles formed to surround the sensitive polymer (A), pH of the fluorescent dye (C) is physically contacted between the polymer (A) and the polymer (B) is encapsulated in the particles and quenched (quenching) Provide a sensitive optical imaging probe.

본 발명의 pH-감응성 광학 영상 프로브는 약산성 조건에서 자기조립 입자가 붕괴(deassembling)되고, 형광염료(C)가 방출되어 형광 발색될 수 있다. 즉, 상기 양친성 근적외선 형광염료(C)는 입자내 봉입된 상태에서 자가 형광소멸(self-quenching)되고 pH 변화에 따라 입자로부터 방출되어 상태에서 형광을 띄는 물질을 사용하는 것을 특징으로 한다. In the pH-sensitive optical imaging probe of the present invention, self-assembled particles may be deassembled in weakly acidic conditions, and a fluorescent dye (C) may be emitted to fluorescence. That is, the amphipathic near-infrared fluorescent dye (C) is characterized in that it uses a material that fluoresces in the state of self-fluorescence (self-quenching) in the state encapsulated in the particle and released from the particles according to the pH change.

상기 소수성 pH 감응성 고분자(A)는 폴리베타아미노에스터(PBAE), 폴리아크릴산(poly acrylic acid, PAA), 폴리메타크릴산(poly methacrylic acid, PMAA), 폴리말레인안하이드라이드(poly maleic anhydride, PMA), N,N-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트(dimethylaminoethyl methacrylate, DMAEMA), 폴리(N(ω)-메타크릴로일 글리실-L-류신, 폴리아마이드, 폴리(L-리신 이소프탈아마이드), 페닐알라닌, 이미다졸이 포함된 고분자 물질, 및 이들의 혼합물 또는 공중합체로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.  The hydrophobic pH sensitive polymer (A) is polybetaamino ester (PBAE), poly acrylic acid (PAA), polymethacrylic acid (poly methacrylic acid (PMAA), polymaleic anhydride, PMA), N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA), poly (N (ω) -methacryloyl glycyl-L-leucine, polyamide, poly (L-lysine isophthalamide) , Phenylalanine, a polymer material containing imidazole, and mixtures or copolymers thereof may be selected from, but is not limited thereto.

또한, 상기 친수성 음이온성 고분자(B)는 폴리글루탐산(Polyglutamic acid), 폴리아크릴산(Polyacrylic acid), 알긴산(Alginate), 카라기난(Carrageenan), 히알루론산(Hyaluronic acid), 폴리스타이렌술폰산염(Poly(styrene sulfonate)), 카복시메틸셀룰로스(Carboxymethylcellulose), 셀룰로오스황산염(Cellulose sulfate), 덱스트란황산염(Dextran sulfate), 헤파린(Heparin), 헤파린황산염(Heparin sulfate), 폴리메틸렌코구아니딘(Poly(methylene-co-guanidine)) 및 콘드로이틴황산염(Condroitin sulfate)으로 구성된 군에서 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.In addition, the hydrophilic anionic polymer (B) is a polyglutamic acid (Polyglutamic acid), polyacrylic acid (Polyacrylic acid), alginic acid (Alginate), carrageenan (Carrageenan), hyaluronic acid (Hyaluronic acid), polystyrene sulfonate (Poly (styrene sulfonate) )), Carboxymethylcellulose, Cellulose Sulfate, Dextran Sulfate, Heparin, Heparin Sulfate, Polymethylenecoguanidine (Poly (methylene-co-guanidine) ) And chondroitin sulfate (Condroitin sulfate) may be selected from, but is not limited thereto.

상기 양친성 근적외선 형광염료(C)는 입자내 봉입된 상태에서 자가 형광소멸(self-quenching)되고 pH 변화에 따라 입자로부터 방출되어 상태에서 형광을 띄게 되는 형광염료일 수 있다. 일 예에서, 시아닌 계열인 cy3.5, cy5, cy5.5, cy7, ICG, Cypate, ITCC, NIR820, NIR2, IRDye78, IRDye80, IRDye82 와 Oxazine 계열의 Cresy Violet, Nile Blue, Oxazine 750, Rhodamines 계열의 Rhodamine800, Texas Red, 및 이들의 혼합물 또는 복합체로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The amphipathic near-infrared fluorescent dye (C) may be a fluorescent dye that is self-quenched in the state encapsulated in the particle and emitted from the particle according to the pH change to fluoresce in the state. In one embodiment, cycine is cy3.5, cy5, cy5.5, cy7, ICG, Cypate, ITCC, NIR820, NIR2, IRDye78, IRDye80, IRDye82 and Oxazine-based Cresy Violet, Nile Blue, Oxazine 750, Rhodamines Rhodamine 800, Texas Red, and mixtures or complexes thereof may be selected from, but is not limited thereto.

하나의 실시예에서, 상기 pH-감응성 광학 영상 프로브의 표면에 세포에 감지될 수 있는 표적물질이 결합되어 선택적 세포 감지에 활용될 수 있다. In one embodiment, the target material that can be detected in the cell is coupled to the surface of the pH-sensitive optical imaging probe may be utilized for selective cell detection.

본 발명의 또 하나의 실시예에서, 하기 단계들을 포함하는 pH-감응성 광학 영상 프로브의 제조방법을 제공한다. In another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a pH-sensitive optical imaging probe comprising the following steps.

(i) 음이온성 고분자가 함유된 용액과 근적외선 형광염료가 함유된 용액을 혼합한 수용액을 수득하는 단계; 및 (ii) pH 감응성 고분자를 포함하는 용액을 첨가하여 자기조립 입자를 형성하는 단계.(i) obtaining an aqueous solution in which a solution containing an anionic polymer and a solution containing a near infrared fluorescent dye are mixed; And (ii) adding a solution comprising a pH sensitive polymer to form self-assembled particles.

본 발명에 따른 광학 영상 프로브는 근적외선 형광 염료가 봉입되어 있는 pH-감응성 고분자 조립체로서 이를 이용하여 특정 세포에 대한 선택적 형광 신호 감지가 가능하다. 또한 본 발명에 따른 방법으로 형광 염료가 봉입된 pH-감응성 자기조립 입자를 쉽고 빠르게 제조하여 세포내 pH 변화에 따라 소멸되었던 형광신호 회복을 관찰할 수 있고, 특정 세포에서의 형광 신호 감지가 가능한 근적외선 광학영상 프로브로서 활용 가능한 입자를 제조할 수 있다. The optical imaging probe according to the present invention is a pH-sensitive polymer assembly in which a near-infrared fluorescent dye is encapsulated, and thus the optical imaging probe can detect a selective fluorescent signal for a specific cell. In addition, the method according to the present invention can quickly and easily prepare a pH-sensitive self-assembled particles in which fluorescent dyes are encapsulated to observe the recovery of the fluorescence signal that has been extinguished by the change of the intracellular pH, and can detect the fluorescence signal in a specific cell. Particles that can be utilized as optical imaging probes can be prepared.

도 1은 형광 염료인 인도시아닌그린(ICG)이 봉입되어 있는 pH-감응성 감마-PGA/PBAE 자기조립 나노입자의 제조방법이다;
도 2는 pH-감응성 감마-PGA/PBAE 자기조립 나노입자의 세포내 이동에서 형광 신호 회복과정의 모식도이다;
도 3은 ICG가 봉입되어 있는 pH-감응성 감마-PGA/PBAE 자기조립 나노입자의 크기분포(좌)와 전자투과현미경(TEM) 사진이다.
도 4는 ICG가 봉입되어 있는 pH-감응성 감마-PGA/PBAE 자기조립 나노입자(실선)와 동일 농도의 ICG(점선)의 흡광도(좌)와 형광신호(우) 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 5는 ICG가 봉입되어 있는 pH-감응성 감마-PGA/PBAE 자기조립 나노입자를 동결건조 후 pH 7.4 용액(점선)과 pH 5.2 용액(실선)에 각각 재분산 한 후 얻은 형광신호 스펙트럼이다.
도 6은 ICG가 봉입되어 있는 pH-감응성 감마-PGA/PBAE 자기조립 나노입자를 대식세포인 RAW264.7 세포에 처리한 후 37℃ 배양기에 2시간 배양 후 얻은 그림이다. (좌)는 처리 직후의 그림이고, (우)는 처리 2시간 후의 그림을 나타낸다(청색은 염색된 핵을 나타내고, 적색은 ICG의 형광신호를 나타낸다).
1 is a method for preparing pH-sensitive gamma-PGA / PBAE self-assembled nanoparticles containing an indocyanine green (ICG) fluorescent dye;
2 is a schematic of the fluorescence signal recovery process in intracellular migration of pH-sensitive gamma-PGA / PBAE self-assembled nanoparticles;
3 is a size distribution (left) and an electron transmission microscope (TEM) image of a pH-sensitive gamma-PGA / PBAE self-assembled nanoparticle containing ICG.
Figure 4 shows the absorbance (left) and fluorescence signal (right) spectrum of ICG (dotted line) at the same concentration as pH-sensitive gamma-PGA / PBAE self-assembled nanoparticles (solid line) containing ICG.
5 is a fluorescence signal spectrum obtained after redispersing the pH-sensitive gamma-PGA / PBAE self-assembled nanoparticles with ICG encapsulated in a pH 7.4 solution (dotted line) and a pH 5.2 solution (solid line), respectively.
FIG. 6 is a diagram obtained after treating an ICG-encapsulated pH-sensitive gamma-PGA / PBAE self-assembled nanoparticle to RAW264.7 cells, which are macrophages, followed by 2 hours of incubation in a 37 ° C. incubator. (Left) is a picture immediately after the treatment, and (right) is a picture 2 hours after the treatment (blue represents a stained nucleus, and red represents a fluorescent signal of ICG).

본 발명은 생체친화성 pH-감응성 고분자를 이용한 자기조립 입자에 근적외선 형광염료를 봉입하여, 입자 내에서 소멸되었던 염료의 형광신호가 pH 변화에 감응하여 회복되는 “ON/OFF switchable" 시스템으로서, 선택적 세포 감지에 활용할 수 있는 광학영상 기법을 제공한다. The present invention is a “on / off switchable” system in which a near-infrared fluorescent dye is encapsulated in a self-assembled particle using a biocompatible pH-sensitive polymer, and the fluorescent signal of the dye which has been extinguished in the particle is recovered in response to a pH change. Provides optical imaging techniques that can be used for cell detection.

형광 프로브와 관련된 선행문헌 일본공개특허 제2010-053354호에는 폴리글루탐산과 수민감성 형광물질이 화학적 결합된 형태로서 pH 의존적으로 입체형태가 랜덤코일형에서 나선형으로 변화하면서 형광 강도가 변화되는 프로브를 제공한다. 동 선행문헌에서는 수민감성 형광물질을 이용하는 바 pH변화에 따라 형광물질 자체의 형광특성이 변화한다. Prior art related to fluorescent probes Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-053354 provides a probe in which the fluorescence intensity is changed while the conformation changes from a random coil type to a spiral in a pH-dependent manner as polyglutamic acid and a water-sensitive fluorescent substance. do. In the preceding document, the fluorescent properties of the fluorescent material itself change with the pH change due to the use of a water-sensitive fluorescent material.

이와 달리, 본 발명에 따른 프로브에서 형광염료는 고농도에서 자가형광 소멸(self-quenching) 현상을 나타나는 형광물질을 이용하여, 형광물질 자체가 pH에 따라 형광신호가 다르게 나타나는 것이 아니라, 입자내 봉입(encapsulation)과 방출(release)에 따른 ‘형광물질의 농도 변화’에 의해 형광 신호가 자가소멸되거나 회복되는 현상을 이용한다.
In contrast, the fluorescent dye in the probe according to the present invention uses a fluorescent material exhibiting a self-quenching phenomenon at a high concentration, the fluorescent material itself does not appear differently depending on the pH, the fluorescent signal is encapsulated ( It utilizes the phenomenon that the fluorescence signal is extinguished or recovered by 'change of the concentration of phosphor' according to encapsulation and release.

pH-감응성 광학 영상 프로브pH-sensitive optical imaging probe

본 발명은 소수성 pH 감응성 고분자(A), 친수성 음이온성 고분자(B), 및 양친성 근적외선 형광염료(C)를 포함하는 pH-감응성 광학 영상 프로브에 관한 것이다. The present invention relates to a pH-sensitive optical imaging probe comprising a hydrophobic pH sensitive polymer (A), a hydrophilic anionic polymer (B), and an amphiphilic near infrared fluorescent dye (C).

상기 친수성 음이온성 고분자(B)는 수용액 중에서 소수성 pH 감응성 고분자(A)를 감싸며 자기조립 입자를 형성한다. 즉, 수용액 중에서 소수성 pH 감응성 고분자(A)가 물에 녹아있던 친수성 음이온성 고분자(B)에 의해 둘러싸여 물로부터 보호(protection) 받게 되고 이 때문에 입자 내부에는 소수성 pH 감응성 고분자(A)가 외부에는 친수성 음이온성 고분자(B)가 감싸는 형태가 형성된다. The hydrophilic anionic polymer (B) surrounds the hydrophobic pH-sensitive polymer (A) in an aqueous solution to form self-assembled particles. In other words, the hydrophobic pH-sensitive polymer (A) in the aqueous solution is surrounded by the hydrophilic anionic polymer (B) dissolved in water to be protected from water. Therefore, the hydrophobic pH-sensitive polymer (A) inside the particles is hydrophilic to the outside. The form in which the anionic polymer (B) is wrapped is formed.

상기 근적외선 형광염료(C)는 양친성을 갖는 바 양 고분자(A) 및 고분자(B) 사이에서 물리적으로 접촉하며 입자 내에 봉입된다. 본 발명에서 형광염료(C)는 입자 내에 봉입되어 농도가 높아지면서 자가 형광소멸(self-quenching)되고 pH 변화에 따라 입자로부터 방출되어 저농도가 되었을 때에는 형광발광하는 것을 사용한다. 상기 형광염료(C)는 고분자(A) 및 고분자(B) 사이에서 화학적 결합이 아닌 물리적 접촉에 의한 소수성 결합(phobic-phobic interaction) 상태에 있기 때문에 형광염료(C)가 입자외부로 방출되었을 때 본래의 형광 특징을 그대로 나타내며 입자로부터 분리될 수 있다. The near-infrared fluorescent dye (C) is amphiphilic bar is enclosed in the particles in physical contact between the polymer (A) and the polymer (B). In the present invention, the fluorescent dye (C) is encapsulated in the particles to increase the concentration is self-fluorescence (self-quenching) and released from the particles in accordance with the pH change is used to fluoresce when the concentration becomes low. Since the fluorescent dye (C) is in a phobic-phobic interaction state by physical contact rather than chemical bonding between the polymer (A) and the polymer (B), when the fluorescent dye (C) is released outside the particles The original fluorescence properties are retained and can be separated from the particles.

본 발명의 pH-감응성 광학 영상 프로브 입자는 약산성 조건에서 자기조립 입자가 붕괴(de-assembling)되고, 형광염료(C)는 방출되어 저농도가 되면서 형광 발색될 수 있다. 여기서, 약산성 조건은 소수성 pH 감응성 고분자(A)의 pKa 값에 대응하는 바, 예를 들어 pH6.5 이하의 약산성 분위기에서 PBAE는 사슬의 분해로 인해 분해되는 특성을 갖기 때문에 PBAE와의 자기조립에 의해 만들어진 입자는 pH6.5 이하의 약산성 분위기에서 더 이상 입자 형태를 유지하지 못하고 붕괴되는 현상을 나타낸다. 이에 하나의 예에서, 상기 약산성 조건은 pH6.5 내지 pH5.2의 범위일 수 있다. In the pH-sensitive optical imaging probe particles of the present invention, self-assembled particles are de-assembling under weakly acidic conditions, and fluorescent dyes (C) may be emitted and fluoresce at low concentrations. Here, the weakly acidic conditions correspond to the pKa value of the hydrophobic pH-sensitive polymer (A). For example, in a weakly acidic atmosphere having a pH of 6.5 or less, PBAE is decomposed due to the decomposition of the chain, and thus is self-assembled with PBAE. The particles produced show a phenomenon that they can no longer retain their particle form and collapse in a slightly acidic atmosphere below pH6.5. In one example, the weakly acidic conditions may range from pH6.5 to pH5.2.

본 발명에서 상기 고분자(A) 및 고분자(B) 는 모두 생체 내 이용에 적합하도록 생체 내에 존재하는 효소에 의하여 분해가능하고, 생체에 대한 독성이 없으며, 항원성이 없는 것이 바람직하다. In the present invention, the polymer (A) and the polymer (B) are both degradable by enzymes present in the living body so as to be suitable for in vivo use, there is no toxicity to the living body, it is preferable that there is no antigenicity.

이에, 상기 소수성 pH 감응성 고분자(A)는 폴리베타아미노에스터(PBAE)를 포함하여 폴리아크릴산(poly acrylic acid, PAA), 폴리메타크릴산(poly methacrylic acid, PMAA), 폴리말레인안하이드라이드(poly maleic anhydride, PMA), N,N-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트(dimethylaminoethyl methacrylate, DMAEMA), 폴리(N(ω)-메타크릴로일 글리실-L-류신 등의 pH 감응성 유기 고분자와 폴리아마이드, 폴리(L-리신 이소프탈아마이드), 페닐알라닌 등의 소수성 아미노산 및 이미다졸이 포함된 고분자 물질 등을 포함하는 pH 감응성 유기 고분자 혹은 이들의 혼합물 또는 공중합체일 수 있으나 이에 한정된 것은 아니다.Accordingly, the hydrophobic pH sensitive polymer (A) includes polybetaamino ester (PBAE), poly acrylic acid (PAA), polymethacrylic acid (poly methacrylic acid (PMAA), polymale anhydride ( pH sensitive organic polymers and polyamides such as poly maleic anhydride (PMA), N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA), and poly (N (ω) -methacryloyl glycyl-L-leucine) It may be, but is not limited to, pH sensitive organic polymers or mixtures or copolymers thereof, including hydrophobic amino acids such as poly (L-lysine isophthalamide), phenylalanine, and a polymer material containing imidazole.

또한, 상기 친수성 음이온성 고분자(B)는 폴리글루탐산(Polyglutamic acid), 폴리아크릴산(Polyacrylic acid), 알긴산(Alginate), 카라기난(Carrageenan), 히알루론산(Hyaluronic acid), 폴리스타이렌술폰산염(Poly(styrene sulfonate)), 카복시메틸셀룰로스(Carboxymethylcellulose), 셀룰로오스황산염(Cellulose sulfate), 덱스트란황산염(Dextran sulfate), 헤파린(Heparin), 헤파린황산염(Heparin sulfate), 폴리메틸렌코구아니딘(Poly(methylene-co-guanidine)) 및 콘드로이틴황산염(Condroitin sulfate)으로 구성된 군에서 선택될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the hydrophilic anionic polymer (B) is a polyglutamic acid (Polyglutamic acid), polyacrylic acid (Polyacrylic acid), alginic acid (Alginate), carrageenan (Carrageenan), hyaluronic acid (Hyaluronic acid), polystyrene sulfonate (Poly (styrene sulfonate) )), Carboxymethylcellulose, Cellulose Sulfate, Dextran Sulfate, Heparin, Heparin Sulfate, Polymethylenecoguanidine (Poly (methylene-co-guanidine) ) And Chondroitin Sulfate (Condroitin sulfate) may be selected from, but is not limited thereto.

본 발명에서 양친성 근적외선 형광염료(C)는 입자내 봉입된 상태에서 고농도가 되면 자가 형광소멸(self-quenching)되고 pH 변화에 따라 입자로부터 방출되어 저농도가 된 상태에서 형광을 띄게 되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 시아닌 계열인 cy3.5, cy5, cy5.5, cy7, ICG를 포함할 수 있다. 본 발명에 사용되는 다른 종류의 근적외선 형광 염료로는 Cypate, ITCC, NIR820, NIR2, IRDye78, IRDye80, IRDye82 와 Oxazine 계열의 Cresy Violet, Nile Blue, Oxazine 750 및 Rhodamines 계열의 Rhodamine800, Texas Red 및 이들의 혼합물 또는 복합체로 구성된 군에서 선택되는 유기물일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. Amphiphilic near-infrared fluorescent dye (C) in the present invention is particularly limited if the high concentration in the state encapsulated in the particle is self-quenching (self-quenching) and released from the particles according to the pH change to fluoresce in a low concentration state It doesn't work. For example, cyanine may include cy3.5, cy5, cy5.5, cy7, and ICG. Other near-infrared fluorescent dyes used in the present invention include Cypate, ITCC, NIR820, NIR2, IRDye78, IRDye80, IRDye82 and Oxazine-based Cresy Violet, Nile Blue, Oxazine 750 and Rhodamines-based Rhodamine800, Texas Red and mixtures thereof Or it may be an organic material selected from the group consisting of a composite, but is not limited thereto.

또한, 본 발명에서 pH-감응성 광학 영상 프로브의 입자 크기는 특별히 제한되지 않으며, 대략 20 ~ 2000 nm 크기의 나노입자일 수 있다. 입자 크기가 20 미만이거나 2000 nm를 초과하면 세포내로의 도입 효율이 낮은 문제점이 있다.In addition, in the present invention, the particle size of the pH-sensitive optical imaging probe is not particularly limited, and may be about 20 to 2000 nm in size nanoparticles. If the particle size is less than 20 or more than 2000 nm, there is a problem of low efficiency of introduction into cells.

본 발명의 일 구체예에서는 생체 친화적인 pH 감응성 고분자로서 폴리베타아미노에스터(PBAE)와 생체 안정성이 높은 근적외선 형광 염료인 인도시아닌그린(ICG)을 사용하여 pH-감응성 근적외선 광학 나노입자 프로브를 제조하였다. In one embodiment of the present invention, a pH-sensitive near-infrared optical nanoparticle probe is manufactured using polybetaaminoester (PBAE) and indocyanine green (ICG), which is a near-infrared fluorescent dye having high bio stability as a bio-friendly pH-sensitive polymer. It was.

상기 PBAE는 세포내로의 효과적인 트랜스펙션(transfection) 특성을 가지며 pH에 따라 감응하는 용해성을 나타내는 고분자이다. 또한 생체친화적인 분해성을 갖기 때문에 고분자를 기반으로 하는 나노전달체의 유용한 재료로서 사용되는 물질로 알려져 다양한 나노전달체 연구에 활용되고 있다. The PBAE is a polymer having effective transfection properties into cells and exhibiting solubility corresponding to pH. In addition, since it has biocompatible degradability, it is known as a material that is used as a useful material for nanocarriers based on polymers, and has been utilized in research of various nanocarriers.

상기 인도시아닌그린(indocyanine green, ICG)은 근적외선 영역(700 - 1300 nm)에서의 형광신호를 나타내는 형광염료로서 미국 FDA의 승인을 받아 인체 적용이 허용되는 매우 생체친화적인 형광염료이다. 특히, 피부침투도가 높은 근적외선 영역대의 흡수·형광 특성을 갖기 때문에 인체에 사용될 때에 높은 신호 감지율을 나타낼 수 있고, 구조적으로 친수성기와 소수성기를 모두 가진 양친성의 성격을 갖는다. The indocyanine green (ICG) is a fluorescent dye that exhibits a fluorescent signal in the near infrared region (700-1300 nm) and is a very biocompatible fluorescent dye that is approved by the US FDA. In particular, since the skin permeability has high absorption and fluorescence characteristics in the near-infrared region, it can exhibit a high signal detection rate when used in the human body, and has an amphiphilic structure with both hydrophilic and hydrophobic groups.

이러한 ICG의 활용기대에 따라 몇몇 의학 분야에서의 적용이 이루어지고 또 시도되고 있지만, 몇 가지 제약에 의해 다양한 분야에서의 활용이 제한되고 있다. ICG는 높은 생체안정성을 가짐에도 불구하고, 매우 낮은 양자효율을 나타내어 신호감지의 어려움을 주는데 이를 극복하기 위해 염료를 고농도로 처리할 때에는 자가 형광 소멸이 심하게 나타나 문제 해결이 어려워진다. 또한 구조적으로 다른 물질과의 결합작용기가 존재하지 않으므로 ICG를 포함하는 입자 형태의 프로브 제조나 변형에 어려움이 있으며, 습한 환경에서 빠른 분해성을 나타내어 수용액 상에서 낮은 안정성을 갖기도 한다. 이에 따라 높은 양자효율을 나타내며 안정적으로 입자내부에 ICG는 봉입하여 유지하는 기술이 요구되고 있는 바, 본 발명에서는 ICG의 양친성 성질을 이용하여 고분자로 이루어진 자기조립 입자 내부에 안정적으로 ICG를 봉입하는 기술을 개발하였음을 장점으로 한다. Although the application of ICG has been made and attempted in several medical fields, its use in various fields is limited by some limitations. Although ICG has high biostability, it exhibits very low quantum efficiency, which makes it difficult to detect a signal. To overcome this problem, when the dye is treated at a high concentration, self-fluorescence disappears severely. In addition, since there is no structural functional bond with other materials, it is difficult to prepare or modify a probe in the form of particles including ICG, and exhibit low degradation in an aqueous solution due to rapid degradability in a humid environment. Accordingly, there is a demand for a technology that exhibits high quantum efficiency and stably encapsulates ICG in particles. In the present invention, ICG is stably encapsulated in self-assembled particles made of a polymer by using the amphiphilic nature of ICG. The advantage is that the technology has been developed.

이와 관련하여 도 1에는 본 발명에 따른 pH-감응성 광학 영상 프로브의 제조방법이 나타나 있고 도 2에는 세포내 이동 경로에서 입자의 형광 신호 회복의 모식도가 나타나 있다. In this regard, FIG. 1 shows a method of manufacturing a pH-sensitive optical imaging probe according to the present invention, and FIG. 2 shows a schematic diagram of recovery of a fluorescence signal of particles in an intracellular migration pathway.

먼저 도 1을 참조하면 pH-감응성 고분자로서 폴리베타아미노에스터(PBAE)를 사용하였으며, 형광염료로는 생체무해한 근적외선 형광 염료인 인도시아닌그린(ICG)을 사용하였다. 소수성의 PBAE를 친수성 환경에서 보호하고 또한 보다 안정적인 입자 형성을 위해 친수성의 음이온성 고분자인 감마-PGA가 함께 사용되었다. 감마-PGA와 ICG가 용해되어있는 친수성 환경에 PBAE를 도입하면 고분자간 자기조립에 의해 입자가 형성되고 입자 내부에 ICG가 봉입된다. 입자 외면에 친수성의 PGA가 위치하고 내면에 소수성의 PBAE가 위치하며 형광색소가 대략 두 고분자의 경계에 위치하고 있다. First, referring to FIG. 1, polybetaaminoester (PBAE) was used as a pH-sensitive polymer, and indocyanine green (ICG), a near-infrared fluorescent dye that was harmless in vivo, was used as a fluorescent dye. To protect hydrophobic PBAE in a hydrophilic environment and to form more stable particles, gamma-PGA, a hydrophilic anionic polymer, was used together. When PBAE is introduced into a hydrophilic environment in which gamma-PGA and ICG are dissolved, particles are formed by intermolecular self-assembly and ICG is encapsulated inside the particle. Hydrophilic PGA is located on the outer surface of the particle, hydrophobic PBAE is located on the inner surface, and fluorescent dyes are located at the boundary between the two polymers.

봉입된 형광색소(ICG)는 고농도로 존재시에 자가 형광소멸 현상(self-quenching)에 의해 형광 신호가 감소되는 특성을 가지고 있다. 이렇게 형광 소멸된 입자가 낮은 pH 환경에 놓이면, 입자를 이루고 있던 PBAE의 분해가 가속화되면서 입자 내부에 봉입되었던 ICG가 불안정한 상태에 놓이며 입자로부터 방출된다. 방출된 ICG는 소멸 상태에서 벗어나 본래의 형광 신호를 회복하게 된다.Encapsulated fluorescent dye (ICG) has a characteristic that the fluorescent signal is reduced by self-quenching in the presence of high concentration. When the fluorescence-dissipated particles are placed in a low pH environment, the decomposition of PBAE that forms the particles is accelerated, and the ICG encapsulated inside the particles is unstable and released from the particles. The released ICG will exit the extinction state and recover the original fluorescence signal.

여기서, ICG가 자가 형광소멸을 나타내는 농도(threshold value)는 본 발명자의 실험 결과상 대략 0.05 mg/ml로 측정되었다. 0.05 mg/ml 이하에서는 농도에 따라 형광 신호가 점차 증가하지만, 0.05 mg/ml 이상에서는 자가 형광소멸에 의해 형광 신호가 오히려 감소하게 된다. 본 발명의 실시에서 ICG는 수용액 상에 0.01 mg/ml 의 농도로 녹아있다가 PABE 첨가되어 입자가 형성되면서 입자 내에 봉입되어 고농도로 밀집된다. 이에 따라, 입자내 고농도의 ICG는 자가 형광소멸 효과를 나타내는 threshold 값 이상의 고농도로 밀집되면서 형광 신호를 나타내지 못한다. 이에, 하나의 바람직한 예에서 자기조립 입자 내 형광염료(C)의 농도는 0.05 mg/ml 이상일 수 있다. Here, the threshold value at which ICG shows self-fluorescence disappearance was determined to be approximately 0.05 mg / ml according to the experimental results of the present inventors. At 0.05 mg / ml or less, the fluorescence signal gradually increases with concentration, but at 0.05 mg / ml or more, the fluorescence signal decreases due to autofluorescence. In the practice of the present invention, ICG is dissolved in an aqueous solution at a concentration of 0.01 mg / ml, and then PABE is added to form particles to form a high concentration. Accordingly, the high concentration of ICG in the particles is concentrated at a high concentration above the threshold value indicating the self-fluorescence quenching effect and does not show a fluorescence signal. Thus, in one preferred example, the concentration of the fluorescent dye (C) in the self-assembled particles may be 0.05 mg / ml or more.

본 발명자의 실험에 따르면 입자내 봉입된 ICG의 흡광 신호가 free ICG 보다 약간 장파장쪽으로 이동(shift)되어 나타나는 것을 볼 때, 고분자와 ICG 사이에 소수성 결합이 존재하는 것으로 생각할 수 있으며, ICG가 다시 입자 밖으로 방출되는 경우, 본래의 흡광 파장을 회복하는 것을 보면 화학적 결합이 아닌 소수성 상호 결합(phobic-phobic interaction)에 의한 물리적 결합이 존재할 수 있다. According to the experiments of the present inventors, when the absorption signal of the ICG encapsulated in the particle appears to shift slightly longer than the free ICG, it can be considered that a hydrophobic bond exists between the polymer and the ICG. When emitted outside, looking at restoring the original absorption wavelength, there may be physical bonding by phobic-phobic interactions rather than chemical bonding.

또한, PGA와 ICG 만의 혼합물에서는 흡광 파장의 shift 가 나타나지 않으며, PBAE를 첨가한 입자 형성 후에만 흡수파장의 shift 가 관찰되는 것으로 보아 ICG는 주로 PBAE와 소수성 결합을 이루고 있으며, ICG의 양친성 특성에 따라 PGA의 친수성 분위기 하에서도 ICG가 입자 내에 적절히 존재하며 PGA와 PBAE의 자기조립 구조를 방해하지 않고 잘 봉입되어 있는 것을 알 수 있었다.In addition, in the mixture of PGA and ICG alone, the absorption wavelength is not shifted, and the absorption wavelength shift is observed only after PBAE-added particles are formed. Therefore, ICG mainly forms a hydrophobic bond with PBAE. Accordingly, it was found that ICG was properly present in the particles even under the hydrophilic atmosphere of PGA and well encapsulated without disturbing the self-assembled structure of PGA and PBAE.

도 2를 참조하여 본 발명에 따른 pH-감응성 광학 영상 프로브가 세포 내로 도입되었을 때의 거동을 살펴보면, 본 도면에서는 특정 세포에 특이적으로 결합하는 물질을 입자 표면에 결합하여 세포내로 도입(ex. antibody-mediated endocytosis)되는 응용예를 나타낸 것으로 이러한 경우 특정 세포에 대해 선택적으로 신호가 감지되는 입자의 개발이 가능함을 나타낸다. Referring to the behavior when the pH-sensitive optical imaging probe according to the present invention is introduced into the cell with reference to FIG. It shows the application of antibody-mediated endocytosis. In this case, it is possible to develop particles that selectively detect signals for specific cells.

세포 내로 도입된 pH-감응성 광학 영상 프로브입자는 pH가 낮은 엔도좀(pH5~6, late endosome)으로 이동하게 되고, 낮은 pH 환경에서 구조체를 이루고 있던 PBAE의 붕괴에 의해 ICG가 방출된다. ICG는 프로브 입자 내부에서는 형광 소멸된 상태로 있다가 낮은 pH 상태로 가면 자기조립 입자의 빠른 분해가 이루어지면서 구조체의 붕괴로 형광 신호가 회복된다. The pH-sensitive optical imaging probe particles introduced into the cells migrate to the low pH endosome (pH5-6, late endosome), and ICG is released by the breakdown of PBAE, which is a structure in a low pH environment. The ICG remains in the state of fluorescence dissipation inside the probe particles, and when the pH is lowered, rapid decomposition of the self-assembled particles is achieved, and the fluorescence signal is recovered by the collapse of the structure.

일 실시예에서 본 발명의 pH-감응성 광학 영상 프로브는 입자 표면에 세포 특이적 물질이 결합되어 있을 수 있다. 이에 특정 세포에 대한 선택적인 감지가 가능하게 하는 광학 영상 나노프로브를 제조할 수 있다. In one embodiment, the pH-sensitive optical imaging probe of the present invention may have a cell-specific material bound to the particle surface. Accordingly, optical imaging nanoprobes can be manufactured that enable selective detection of specific cells.

상기 세포특이적 물질은 예를 들어 항체, 단편화 항체, 리셉터 결합 분자 등을 들 수 있다. 본 발명의 프로브의 용도는 특별히 제한되지 않으며 예를 들어 염증이나 종양의 부위(pH5~6 정도)에 있어서 pH-감응성 형광 센싱을 가능하게 한다. 또한,본 발명의 프로브 입자는 세포내 수송이나 단백 분해 기구를 이해하기 위한 프로브로서 유용하다. 예를 들어 세포 내 엔도좀 내의 산성 환경을 검출하는 것이 가능한 형광 프로브이다. 이와 같은 프로브는 세포 생물학 분야에 있어서 응용을 기대할 수 있다.
Examples of the cell-specific substance include antibodies, fragmented antibodies, receptor binding molecules, and the like. The use of the probe of the present invention is not particularly limited, and enables, for example, pH-sensitive fluorescence sensing at sites of inflammation or tumor (pH5-6). The probe particles of the present invention are also useful as probes for understanding intracellular transport and proteolytic machinery. For example, it is a fluorescent probe capable of detecting the acidic environment in endosomes in cells. Such probes can be expected for application in the field of cell biology.

pHpH -- 감응성Sensitivity 광학 영상  Optical imaging 프로브의Of the probe 제조방법 Manufacturing method

본 발명은 소수성 pH-감응 고분자와 친수성 고분자를 이용하여 자기조립 나노입자를 쉽고 빠르게 제조하고 입자 내부에 형광 염료가 비교적 안정적으로 봉입되어 있는 pH-감응성 광학 영상 프로브의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a method for preparing a self-assembled nanoparticles using a hydrophobic pH-sensitive polymer and a hydrophilic polymer quickly and easily and a pH-sensitive optical imaging probe in which a fluorescent dye is relatively stably encapsulated inside the particles.

일 실시예에서, 하기 단계들을 포함하는pH-감응성 광학 영상 프로브의 제조방법을 제공한다. In one embodiment, a method of manufacturing a pH-sensitive optical imaging probe comprising the following steps:

(i) 음이온성 고분자가 함유된 용액과 근적외선 형광염료가 함유된 용액을 혼합한 수용액을 수득하는 단계; 및 (i) obtaining an aqueous solution in which a solution containing an anionic polymer and a solution containing a near infrared fluorescent dye are mixed; And

(ii) pH 감응성 고분자를 포함하는 용액을 첨가하여 자기조립 입자를 형성하는 단계. (ii) adding a solution containing a pH sensitive polymer to form self-assembled particles.

상기 단계(i)에서 반응용매는 물이고, 단계(ii)에서 pH 감응성 고분자는 메탄올에 고농도로 용해된 용액 상태일 수 있다.
In step (i), the reaction solvent is water, and in step (ii), the pH-sensitive polymer may be in a solution state dissolved in high concentration in methanol.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

시약 및 재료Reagents and Materials

- 폴리베타아미노에스터(PBAE)는 1-(2-amino ethyl)pyrrolidine으로서 1,4-butandiol diacrylate 와 5-amino-1-pentanol를 이용하여 Michael addition 방법으로 본 실험실에서 합성되었으며, 분자량은 8,000 Da 정도로 확인되었다(한국고분자시험연구소). Polybetaaminoester (PBAE) is 1- (2-amino ethyl) pyrrolidine and was synthesized in this laboratory using Michael addition method using 1,4-butandiol diacrylate and 5-amino-1-pentanol. (Korea Polymer Testing Research Institute).

- 감마-PGA는 분자량이 50,000 Da인 수용성 형태(salt form)로 (주)바이오리더스에서 제공되었으며, 인도시아닌 그린은 (주)동인당 제약으로부터 구입하였다. Gamma-PGA was provided by Bioleaders Co., Ltd. in a salt form with a molecular weight of 50,000 Da, and indocianin green was purchased from Donginang Pharmaceutical Co., Ltd.

- 입자의 재분산시 PBS(phosphate buffered saline, pH7.4) 용액을 사용하였으며, pH5.2 용액 제조시 PBS 용액에 1N HCl 용액을 첨가하였다.
PBS (phosphate buffered saline, pH7.4) solution was used for the redispersion of the particles, 1N HCl solution was added to the PBS solution in the preparation of pH5.2 solution.

[[ 실시예Example 1]  One]

pHpH -- 감응성Sensitivity 광학 영상  Optical imaging 프로브Probe 입자 제조 Particle manufacturing

감마-PGA와 ICG는 각각 4mg/ml, 1 mg/ml의 농도로 수용액(DW) 상에서 stock solution을 제조한다. PBAE는 12 mg/ml의 농도로 메탄올 용액 상에서 stock solution을 제조한다.Gamma-PGA and ICG prepare stock solutions in aqueous solutions (DW) at concentrations of 4 mg / ml and 1 mg / ml, respectively. PBAE prepares stock solutions on methanol solutions at a concentration of 12 mg / ml.

DW 18.3 ml을 준비하여 감마-PGA와 ICG stock solution을 각각 1 ml, 0.5 ml을 첨가하여 교반하여 준 후, PBAE (메탄올상)용액을 0.5 ml 첨가한다. 각 시료의 최종 농도는 감마-PGA, ICG, PBAE가 각각 0.2, 0.01, 0.3 mg/ml이 되도록 한다. 혼합된 용액은 1.5 시간 동안 상온에서 500 rpm의 속도로 교반하고, 모든 과정에서 ICG가 장시간 빛에 노출되지 않도록 한다. Prepare 18.3 ml of DW, stir 1 ml and 0.5 ml of gamma-PGA and ICG stock solution, respectively, and add 0.5 ml of PBAE (methanol) solution. Final concentrations of each sample should be gamma-PGA, ICG and PBAE of 0.2, 0.01 and 0.3 mg / ml, respectively. The mixed solution is stirred at a speed of 500 rpm at room temperature for 1.5 hours, and the ICG is not exposed to light for a long time in all procedures.

도 3은 형성된 입자의 입도 분석을 통한 입자 크기 분포(좌)와 전자투과 현미경(TEM) 이미지(우)이다. 형성된 입자는 대략 250 nm 크기의 분포를 갖는 것으로 나타났다.
3 is a particle size distribution (left) and an electron transmission microscope (TEM) image (right) through particle size analysis of the formed particles. The particles formed appeared to have a distribution of approximately 250 nm size.

[[ 실시예Example 2] 2]

pHpH -- 감응성Sensitivity 광학 영상  Optical imaging 프로브Probe 입자의 분광 분석 Spectroscopic analysis of particles

pH-감응 나노입자의 흡광도와 형광 신호 분석은 UV-Vis spectrophotometer와 fluorescence spectrometer((주)신코, 한국)를 사용하였으며, 형광 신호는 765 nm를 여기파장으로 하여 측정하였다. 흡광도와 형광 신호는 입자 제조 후에 즉시 측정하였다. For absorbance and fluorescence signal analysis of pH-sensitive nanoparticles, UV-Vis spectrophotometer and fluorescence spectrometer (Shinko, Korea) were used, and fluorescence signal was measured with excitation wavelength of 765 nm. Absorbance and fluorescence signal were measured immediately after particle preparation.

입자의 pH에 의한 형광 신호 변화를 알아보기 위해, 제조한 입자용액에서 동일량씩을 분취하여 동결 건조 후, 각 입자 파우더에 처음과 동일한 양의 pH7.4, pH5.2 용액을 첨가하여 분산시킨다. 분산시킨 후 즉시 형광신호를 측정하였다. In order to determine the change in the fluorescence signal due to the pH of the particles, an equal amount was aliquoted from the prepared particle solution and freeze-dried, and then the same amount of pH7.4 and pH5.2 solutions were added to each particle powder and dispersed. Immediately after dispersion, the fluorescence signal was measured.

도 4는 입자 형성에 사용한 ICG의 흡광도(좌)와 형광 스펙트럼(우)을 나타낸 것으로, 순수한 ICG(점선)가 입자내로 도입(실선)되면서 염료 주변 환경 변화에 따라 나타내는 상태 변화를 나타낸다. 형광 스펙트럼에서 나타나듯이 입자 내에 봉입된 ICG는 형광 소멸이 완전히 이루어져 신호가 감지되지 않는 것을 알 수 있다. Fig. 4 shows the absorbance (left) and fluorescence spectrum (right) of the ICG used for particle formation, and shows the state change as the pure ICG (dotted line) is introduced into the particle (solid line) as the environment around the dye changes. As shown in the fluorescence spectrum, the ICG encapsulated in the particle can be seen that the signal is not detected because the fluorescence disappears completely.

도 5는 형성된 입자를 동결 건조 후 각각 pH7.4(점선), pH5.2(실선) 용액에 재분산 하였을 때의 형광 신호 변화를 나타낸 것으로, pH7.4 용액에 재분산 된 경우 동결건조 이전의 상태와 같이 형광 소멸 상태가 유지되었으며, pH5.2 용액에 재분산시 앞서 언급한 것처럼 입자 붕괴에 의한 형광 신호 증가가 감지되었다. 이 신호차이는 대략 4.5배 정도이며, 이는 입자가 pH에 감응하여 "ON/OFF switchable" 시스템으로 활용 가능함을 나타낸다.
Figure 5 shows the change in fluorescence signal when redispersed the formed particles in the pH7.4 (dotted line), pH5.2 (solid line) solution after freeze-drying, respectively, if the redispersed in the pH7.4 solution before lyophilization The state of fluorescence disappearance was maintained as in the state, and when redispersed in the pH5.2 solution, the increase in fluorescence signal due to particle collapse was detected as mentioned above. This signal difference is approximately 4.5 times, indicating that the particles can be used as an "ON / OFF switchable" system in response to pH.

[[ 실시예Example 3]  3]

pHpH -- 감응성Sensitivity 광학 영상  Optical imaging 프로브Probe 입자의 세포 실험 Cell experiment of particles

형성된 입자에 대한 "in vitro" 실험으로서, 제조한 입자는 25v/v%의 비율로 대식세포인 RAW264.7세포에 처리한다. 처리 직후 이미지를 얻고, 37℃ 배양기에서 2시간 동안 배양한 후 다시 이미지를 관찰하였다. 모든 이미지는 세포외부의 입자를 세척하지 않은 상태에서 관찰하였다. 세포내 입자의 ICG 형광 신호 관찰에 사용된 필터는 여기파장이 775/60nm이고 검출파장이 845/55 nm인 필터를 사용하였다.As an "in vitro" experiment on the formed particles, the prepared particles were treated with RAW264.7 cells, which are macrophages at a rate of 25v / v%. Images were taken immediately after treatment, incubated for 2 hours in a 37 ° C. incubator and observed again. All images were observed without washing the extracellular particles. The filter used for observing the ICG fluorescence signal of intracellular particles was a filter having an excitation wavelength of 775/60 nm and a detection wavelength of 845/55 nm.

도 6은 대식세포인 RAW264.7 세포에 입자를 처리하고 세포의 식세포작용에 의해 입자가 세포내로 이동한 후 나타내는 그림이다. 왼쪽은 입자 처리 직후의 그림이고, 오른쪽은 입자 처리 2시간 후의 그림으로서 세포에 처리된 입자는 세척되지 않은 상태이다. 세포에 처리된 입자는 세포외부에서는 형광 신호가 감지되지 않지만, 세포내로 도입된 입자의 경우 형광신호가 회복되어 나타나는 것을 확인할 수 있다.
6 is a diagram showing the particles treated with macrophage RAW264.7 cells after the particles move into the cell by the phagocytosis of the cells. The figure on the left is immediately after the particle treatment, and the figure on the right is 2 hours after the particle treatment, and the particles treated in the cells are not washed. The particles treated in the cell are not detected by the fluorescent signal outside the cell, but the particles introduced into the cell can be seen that the fluorescent signal is recovered.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (7)

소수성 pH 감응성 고분자(A), 친수성 음이온성 고분자(B) 및 양친성 근적외선 형광염료(C)를 포함하고,
수용액 중에서 친수성 음이온성 고분자(B)가 소수성 pH 감응성 고분자(A)를 감싸며 형성된 자기조립 입자이며,
상기 형광염료(C)가 고분자(A) 및 고분자(B) 사이에서 물리적으로 접촉하며 입자 내에 봉입되어 자가 형광소멸(self-quenching)되는 것을 특징으로 하는, pH-감응성 광학 영상 프로브.
Hydrophobic pH sensitive polymer (A), hydrophilic anionic polymer (B) and amphipathic near infrared fluorescent dye (C),
Hydrophilic anionic polymer (B) in the aqueous solution is a self-assembled particles formed to surround the hydrophobic pH-sensitive polymer (A),
The fluorescent dye (C) is physically contacted between the polymer (A) and the polymer (B) and is embedded in the particles, characterized in that the self-quenching (self-quenching), pH-sensitive optical imaging probe.
제 1 항에 있어서,
약산성 조건에서 자기조립 입자가 붕괴(deassembling)되고, 형광염료(C)가 방출되어 형광 발색되는 것을 특징으로 하는, pH-감응성 광학 영상 프로브.
The method of claim 1,
PH-sensitive optical imaging probes, characterized in that the self-assembled particles are deassembled in weakly acidic conditions, the fluorescent dye (C) is released and fluoresce.
제 1 항에 있어서,
상기 소수성 pH 감응성 고분자(A)는
폴리베타아미노에스터(PBAE), 폴리아크릴산(poly acrylic acid, PAA), 폴리메타크릴산(poly methacrylic acid, PMAA), 폴리말레인안하이드라이드(poly maleic anhydride, PMA), N,N-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트(dimethylaminoethyl methacrylate, DMAEMA), 폴리(N(ω)-메타크릴로일 글리실-L-류신, 폴리아마이드, 폴리(L-리신 이소프탈아마이드), 페닐알라닌, 이미다졸이 포함된 고분자 물질 및 이들의 혼합물 또는 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, pH-감응성 광학 영상 프로브.
The method of claim 1,
The hydrophobic pH sensitive polymer (A) is
Polybetaamino ester (PBAE), poly acrylic acid (PAA), poly methacrylic acid (PMAA), poly maleic anhydride (PMA), N, N-dimethylamino Polymers containing ethyl methacrylate (DMAEMA), poly (N (ω) -methacryloyl glycyl-L-leucine, polyamide, poly (L-lysine isophthalamide), phenylalanine, imidazole PH-sensitive optical imaging probe, characterized in that selected from the group consisting of materials and mixtures or copolymers thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 친수성 음이온성 고분자(B)는 폴리글루탐산(Polyglutamic acid), 폴리아크릴산(Polyacrylic acid), 알긴산(Alginate), 카라기난(Carrageenan), 히알루론산(Hyaluronic acid), 폴리스타이렌술폰산염(Poly(styrene sulfonate)), 카복시메틸셀룰로스(Carboxymethylcellulose), 셀룰로오스황산염(Cellulose sulfate), 덱스트란황산염(Dextran sulfate), 헤파린(Heparin), 헤파린황산염(Heparin sulfate), 폴리메틸렌코구아니딘(Poly(methylene-co-guanidine)) 및 콘드로이틴황산염(Condroitin sulfate)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, pH-감응성 광학 영상 프로브.
The method of claim 1,
The hydrophilic anionic polymer (B) is polyglutamic acid, polyacrylic acid, alginate, carrageenan, hyaluronic acid, polystyrene sulfonate, polystyrene sulfonate. Carboxymethylcellulose, Cellulose Sulfate, Dextran Sulfate, Heparin, Heparin Sulfate, Polymethylene-co-guanidine, and PH-sensitive optical imaging probes, characterized in that selected from the group consisting of chondroitin sulfate (Condroitin sulfate).
제 2 항에 있어서,
상기 양친성 근적외선 형광염료(C)는 시아닌 계열인 cy3.5, cy5, cy5.5, cy7, ICG, Cypate, ITCC, NIR820, NIR2, IRDye78, IRDye80, IRDye82 와 Oxazine 계열의 Cresy Violet, Nile Blue, Oxazine 750, Rhodamines 계열의 Rhodamine800, Texas Red, 및 이들의 혼합물 또는 복합체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, pH-감응성 광학 영상 프로브.
3. The method of claim 2,
The amphipathic near-infrared fluorescent dye (C) is cycine-based cy3.5, cy5, cy5.5, cy7, ICG, Cypate, ITCC, NIR820, NIR2, IRDye78, IRDye80, IRDye82 and Oxazine-based Cresy Violet, Nile Blue, Oxazine 750, Rhodamines family of Rhodamine 800, Texas Red, and mixtures or complexes thereof, characterized in that the pH-sensitive optical imaging probe.
제 1 항에 있어서,
표면에 세포에 감지될 수 있는 표적물질이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는, pH-감응성 광학 영상 프로브.
The method of claim 1,
A pH-sensitive optical imaging probe, characterized in that the target material is detected on the surface is bound to the cell.
하기 단계들을 포함하는 제 1 항에 따른 pH-감응성 광학 영상 프로브의 제조방법:
(i) 음이온성 고분자가 함유된 용액과 근적외선 형광염료가 함유된 용액을 혼합한 수용액을 수득하는 단계; 및
(ii) pH 감응성 고분자를 포함하는 용액을 첨가하여 자기조립 입자를 형성하는 단계.
A method of manufacturing a pH-sensitive optical imaging probe according to claim 1 comprising the following steps:
(i) obtaining an aqueous solution in which a solution containing an anionic polymer and a solution containing a near infrared fluorescent dye are mixed; And
(ii) adding a solution containing a pH sensitive polymer to form self-assembled particles.
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