[논문 리뷰] Doxorubicin Loaded Magnetic Polymersomes: Theranostic Nanocarriers for MR Imaging and Magneto-Chemotherapy

Charles Sanson, Odile Diou외 11명|Figshare|2012. 09. 23.

Lanthanide and Transition Metal Complexes인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 자기공명영상(MRI) 대비 강화와 자기장 유도 약물 전달이 가능한 다포르부르신 함유 자기성 고분자 이중막을 진단-치료 통합 나노운반체로 제시한다. 나노침전법을 이용해 PTMC-b-PGA 이중막(100–400 nm)에 최대 70 wt%의 자기성 나노입자를 봉입함으로써, 자기장 유도 목표 지향성, 외부 자기장 하에서의 이방성 변형, 자기 자극에 의한 다포르부르신 방출이 가능해져, 자기화학요법을 실현한다.

ABSTRACT

Hydrophobically modified magnetic nanoparticles (MNPs) were encapsulated within the membrane of poly(trimethylene carbonate)-b-poly(L-glutamic acid) (PTMC-b-PGA) block copolymer vesicles using a nanoprecipitation process. This formulation method provides a high loading of MNPs (up to 70 wt %) together with a good control over the sizes of the vesicles (100 - 400 nm). The deformation of the vesicle membrane under an applied magnetic field was evidenced by anisotropic SANS. These hybrid objects display contrast enhancement properties in Magnetic Resonance Imaging, a diagnostic method routinely used for three-dimensional and non-invasive scans of the human body. They can also be guided in a magnetic field gradient. The feasibility of drug release triggered by magnetic induction was evidenced using the anticancer drug doxorubicin (DOX), which is co-encapsulated in the membrane. Magnetic polymersomes are thus proposed as multimodal drug nanocarriers for bio-imaging and magneto-chemotherapy.

연구 동기 및 목표

• MRI 대비, 자기장 유도 목표 지향성, 그리고 통제된 약물 방출을 통합한 다기능성 나노운반체 개발
• 기존 화학요법의 한계, 즉 비표적 독성과 악성 종양 부위 집중도 부족 문제 해결
• 영상 진단 및 치료 효과 향상을 위해 고비율의 자기성 나노입자(MNP)를 포함한 고분자 이중막 설계
• 모델 항암제인 다포르부르신을 이용해 자기 자극에 의한 약물 방출 가능성을 입증
• 고도의 산산분포 기법을 활용해 자기장 반응성 및 in vitro 약물 전달 성능의 시스템 성능 검증

제안 방법

• 수소화된 기질을 가진 자기성 나노입자(MNPs)를 합성하고, 나노침전법을 통해 폴리(트리메틸렌 카보네이트)-b-폴리(L-글루타믹산)(PTMC-b-PGA) 블록 공중합체 이중막에 봉입
• 나노침전 과정에서 고분자 및 MNPs 농도 조절을 통해 이중막 크기와 MNPs 봉입률 제어
• 외부 자기장 하에서의 막 변형을 검출하기 위해 이방성 소각형 중성자산산산산측정(SANS)을 활용
• 다포르부르신(DOX)을 고분자 이중막에 공봉입하여 자기 자극 시 화학요법이 가능한 상태로 구현
• 통제된 자기장 기울기 조건 하에서 자기 반응성 및 약물 방출 특성 평가
• 진단 용이성을 확인하기 위해 in vitro에서 MRI 호환성 및 대비 강화 평가 수행

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고체 이중막에 고비율(최대 70 wt%)의 자기성 나노입자를 효율적으로 봉입하면서 크기 제어가 가능한가?
• RQ2 외부 자기장 작용 하에서 유도된 이중막 막의 이방성 변형이 SANS 측정을 통해 확인되는가?
• RQ3 높은 MNP 함량 덕분에 유도된 자기성 고분자 이중막이 효과적인 MRI 대비제로 기능하는가?
• RQ4 외부 자기장 작용 하에서 고분자 이중막에서 자기 자극에 의한 다포르부르신 방출이 가능한가?
• RQ5 이 시스템은 표적 지향성 전달과 통제된 약물 방출을 동시에 실현하여 자기화학요법을 가능하게 하는가?

주요 결과

• 고분자 이중막은 최대 70 wt%의 높은 자기성 나노입자 봉입률을 달성하여 MRI 대비 능력이著명하게 향상됨
• 이중막 크기는 100–400 nm 범위에서 잘 제어되어 있어, 체내 생분포 및 종양 표적 지향성에 적합함
• 이방성 SANS 측정을 통해 외부 자기장 하에서 고분자 이중막 막의 변형이 확인되어 자기 반응성 입증
• 고비율의 MNP 함량 덕분에 효과적인 MRI 대비 강화를 보이며, 비침습적 3차원 영상 촬영 가능
• 자기 자극에 의한 다포르부르신 방출이 성공적으로 입증되어, 수요에 맞는 화학요법 실현 가능
• 하이브리드 나노운반체는 진단(MRI)과 치료(자기화학요법)를 통합하여, 진단-치료 통합 임상 응용 잠재력 입증