MR molecular imaging 은 MR 분야의 새로운 최첨단 생명공학 분야이며, 진단영상 분야에 이용된 noninvasive 기술이다. 하지만, MR 분야의 본질적인 이미지에 대한 민감성이 다른 광학 기기와 비교 할 때 다소 낮은 이미지를 영상화 함으로 MR의 영상 민감성을 증가시켜 이미지 영상을 증가 시킬 수 있는 제제의 개발이 필요하다.
그러므로, 특정 종양 세포에 특이적인 성질을 가지는 MR molecular imaing을 위한 제제의 개발을 위해 펩타이드나 항체가 결합된 스마트 자성 나노 스피어가 제조 되었다.
우선, 산화철 나노 입자가 노즐지름이 50 um 인 압전소자 마이크로 노즐또는 노즐지름이 2000 um 인 전형적인 피펫 노즐을 통해 알칼리 용액 하에서 화학적 침전법으로 합성 되었다. 합성된 산화철 나노 입자의 마이크로 구조는 XRD 와 TEM으로 특성 분석 되었고, 노즐지름이 50 um 인 압전소자 마이크로 노즐을 통한 나노 입자의 크기는 3-5 nm 이며, 노즐지름이 2000 um 인 전형적인 피펫 노즐을 통한 나노 입자의 크기는 5-11nm 이었다. 또한, FC/ZFC 자성특성 분석을 통해 합성된 산화철 나노 입자가 초상자성 거동을 보임을 확인 하였다.
생분해성 고분자 PLGA로 산화철 나노 입자를 유화-확산 공정을 통해 산화철 나노 입자가 캡슐화 된 IONE이 제조 되었다. 유화단계에서 균질기의 속도가 증가 될수록 그리고 확산단계에서 교반기의 속도가 증가 될수록 산화철을 함유한 자성 나노 스피어 IONE의 입자 크기가 감소 됨을 확인 하였다. SEM과 TEM을 통해 제조된 IONE의 평균 입자 크기가 90 nm임을 확인 하였고, VSM 을 통해 자성 나노 스피어의 크기에 따라 자성 특성을 분석 한 결과 크기가 작아짐에 따라 높은 magnetic susceptibility 가 측정 되었다. 이것은 자성 나노 스피어의 크기가 작아 짐에 따라서 PLGA matrix에 함유된 산화철 나노 입자의 packing density가 증가하여 높은 magnetic susceptibility 가 측정된 것으로 판단된다.
Arginine 과 Tat 펩타이드가 maleimide가 유도된 PLGA와 Arginine 과 Tat 펩타이드의 -SH기 사이의 coupling 반응을 통해 PLGA에 결합 되었다. 또한, 펩타이드가 결합된 PLGA을 가지고 펩타이드가 표면 수식된 IONE이 유화-확산 공정을 통해 제조 되었고, Hela cell 과 Stem cell의 세포 내로의 전이가 confocal laser scanning microscopy을 통해 확인 되었다. 펩타이드가 표면 수식된 IONE이 효과적으로 세포막에 흡착되어 독성 없이 세포 내로의 전이가 일어 났다.
모노클로항체인 허셉틴이 결합된 스마트 자성 나노 스피어 $Fe_3O_4-Coumarin-PLGA-Herceptin$ 가 IONE 표면의 succinimidly ester 기와 허셉틴의 -NH$_2$ 기 사이의 coupling 반응과 유화-확산 공정을 통해 제조 되었다. 실험적인 종양 세포 모델 (non-expressing cell lines of Her-2/neu; NIH3T3, BxPC3, overexpressing cell line of Her-2/neu; NIH3T6.7)에서 스마트 자성 나노 스피어 Fe3O4-Coumarin-PLGA-Herceptin의 생체 외 (in vitro) 세포 실험 / 생체 내 (in vivo) 누드마우스 실험에서의 효과가 FACS와 MR molecular imaging을 통해 조사 되었다. 모노클로항체 허셉틴의 항원인 Her-2/neu receptor가 발현된 세포에서 스마트 자성 나노 스피어 $Fe_3O_4-Coumarin-PLGA-Herceptin$가 우수한 표적지향성이 관찰 되었으며, MR scanning 을 통한 유방암세포 모델인 Her-2/neu receptor가 발현된 생체 내 (in vivo)의 누드 마우스 실험에서 signal intensity가 감소하였음을 확인 하였다. 그러므로, 모노클로항체 허셉틴의 항원인 Her-2/neu receptor가 발현된 세포로 스마트 자성 나노 스피어 ($Fe_3O_4-Coumarin-PLGA-Herceptin$)가 우수한 표적지향성을 가져 특이적인 종양에 targeting 되었음을 확인 할 수 있었다.
