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Fabrication and Application of Organic/Inorganic Hybrid Nanoparticles for Cancer Imaging and Therapy
암 진단 및 치료를 위한 하이브리드 나노입자의 제조 및 응용에 관한 연구

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Authors
차의준
Advisor
안철희
Major
공과대학 재료공학부
Issue Date
2012-08
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
Theragnosismolecular imagingiron oxide nanoparticlegold nanoparticledrug delivery system
Description
학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 재료공학부, 2012. 8. 안철희.
Abstract
Theragnosis, combined diagnosis using various imaging modalities and efficient drug delivery system, is an emerging research topic in biomedical field. This study described a novel platform technology for theragnostic materials based on superparamagnetic iron oxide nanoparticle (SPION), polymeric micelles and calcium phosphate.
In the first part, fluorescence quenching property of SPION was demonstrated (chapter 2) and distance dependent quenching effect was observed using silica coated iron oxide nanoparticles. Imaging probes based on silica/PEG (chapter 3) or glycol chitosan (chapter 4) coated SPION was developed. Developed imaging probes showed tumor selective fluorescence recovery due to selective cleavage of fluorophore labeled MMP specific peptides, decorated on the surface of nanoparticles. Furthermore, tumor was successfully visualized in vivo by magnetic resonance imaging.
In the second part, amphiphilic block copolymer containing carboxyl acid groups on the junction point was synthesized and polymeric micelles based on the prepared block copolymer were investigated as a potential drug delivery system. Micelles were stabilized by ionic interaction between cation and carboxyl acid groups in the block copolymer.
In the third part, theragnostic nanoparticles were developed and the potential as a theragnostic agent was demonstrated. For CT and MRI imaging, gold nanoparticle (chapter 7) and iron oxide nanoparticle (chapter 8) were used respectively. Nanoparticles were coated with block copolymer and calcium phosphate for drug encapsulation. Block copolymers with PEG and aspartic acid were used for immobilization of calcium ion and doxorubicin. Drug loaded hybrid nanoparticles were successfully synthesized and showed pH dependent solubility drug release profile due to pH sensitivity of calcium phosphate layers. In addition, prepared nanoparticles based on iron oxide were imaged by magnetic resonance imaging in vivo.
다양한 분자영상 기법과 효율적인 약물 전달 시스템을 접목하여 질병의 진단과 동시에 치료를 하는 테라그노시스 (theragnosis) 는 최근 관련 분야에서 가장 관심을 받고 있는 연구 분야이다. 본 연구에서는 초상자성 산화철 나노입자 기반의 다양한 진단용 프로브를 개발하였고, 약물 전달 시스템에 응용 가능한 고분자 마이셀을 제조하였으며, 이러한 연구 결과를 바탕으로 테라그노시스에 응용 할 수 있는 나노입자를 합성하는 연구를 수행하였다.
연구의 첫 부분에서는 초상자성 산화철 나노입자의 형광 소광 효과를 검증하고, 실리카 및 글라이콜 키토산으로 코팅된 산화철 나노입자 표면에 암에서 과다 발현되는 MMP 효소의 분해반응에 의해 선택적으로 형광 복원이 가능한 펩타이드-형광체를 도입하여 암을 선택적으로 영상화 할 수 있는 진단용 프로브를 개발하였다.
두 번째 연구에서는 접합점에 카르복실산 기능기를 도입한 양친성 블록 공중합체를 합성하고, 이를 기반으로 마이셀 구조의 약물 전달체를 개발하는 연구를 수행하였다. 접합점에 도입된 기능기와 칼슘 양이온 및 양전하를 띄는 약물과의 이온결합을 이용하여 마이셀의 안정성을 높여 효율적인 약물 전달이 가능한 약물 전달체로의 가능성을 입증하였다.
마지막으로 진단과 약물 전달에 의한 치료에 관한 앞선 연구 결과들을 바탕으로 테라그노시스에 응용 가능한 나노입자를 개발하는 연구를 수행하였다. CT와 MRI 조영제로 각각 응용이 가능한 금 나노입자와 산화철 나노입자의 표면에 약물을 효율적으로 담지 할 수 있는 고분자/인산칼슘 기반의 코팅층을 도입하여 선택적인 약물 전달과 동시에 영상화가 가능한 하이브리드 나노입자를 제조하여 테라그노시스로의 응용 가능성을 확인하였다.
Language
English
URI
https://hdl.handle.net/10371/117870
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Appears in Collections:
College of Engineering/Engineering Practice School (공과대학/대학원)Dept. of Materials Science and Engineering (재료공학부)Theses (Ph.D. / Sc.D._재료공학부)
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