실크 단백질을 이용한 폐암 치료를 위한 약물전달시스템 개발

국문 초록 (Abstract)

폐암은 전 세계적으로 남녀 모두에게 흔하게 나타나며 발병률과 사망률이 매우 높은 질병이다. 폐암을 치료하기 위한 가장 효과적인 방법인 절제술은 초기 환자에게만 적용이 가능하고, 방사선 요법은 수술이 불가능한 환자들에게 적용이 가능하지만 주변 세포에 손상을 주어 폐 기능을 저하시킨다. 화학항암제를 이용하는 항암 화학 요법은 정확성이 부족하고 정상세포에도 작용하여 정상조직의 손상을 유발한다는 한계가 있다. 따라서 화학항암제의 문제점을 줄이기 위한 약물전달시스템을 통한 약물 전달이 필요하다.

약물전달시스템은 약물의 초반 급속 방출과 부작용을 줄이고 치료 결과를 개선하기 위해 개발되었다. 약물전달체의 크기, 형태, 재료, 표면 전하와 같은 매개변수를 조절함으로써 폐암 치료에 효과적인 약물전달체를 설계할 수 있다. 본 연구에서는 균일한 크기와 모양, 높은 약물 적재량을 가능하게 하는 탑다운(Top-Down) 방식을 사용하여 직경 3 ㎛의 원반형 입자를 설계하였다. 이 크기와 모양은 정맥 주사 후 2시간 이내에 입자를 폐에 집중적으로 축적시킬 수 있다.

재료로 사용한 실크 단백질(SP)은 실크 피브로인(SF)과 실크 세리신(SS)으로 구성되어 있다. 실크 피브로인은 기계적 특성, 생체 적합성이 우수하며 제어 가능한 생분해성의 특징을 가지고 있다. 실크 세리신은 실크 피브로인을 감싸고 있으며 친수성 아미노산이 다량 함유되어 있고 암세포에 대한 항암 효과를 포함한다.

따라서, 효과적인 폐암 치료를 위한 약물전달시스템으로서 실크 피브로인으로 제작된 마이크로 입자(SF DPPs)와 실크 피브로인과 실크 세리신을 혼합하여 제작한 마이크로 입자(SSSF DPPs)를 제안한다. SF DPPs와 SSSF DPPs는 약 30%의 약물을 적재할 수 있고 충분한 양의 항암제를 폐로 집중적으로 전달할 수 있으며, 적절한 약물 방출을 통해 우수한 치료 효과를 나타낸다. 이러한 효과를 검증하기 위해 화학항암제 도세탁셀(Docetaxel, DTX)을 SF DPPs와 SSSF DPPs에 적재하여 DTX-SF DPPs와 DTX-SSSF DPPs를 제작하고 크기, 형태, 안정성, 약물 방출 및 세포독성을 비교 평가하였다. 이 연구는 약물 방출 속도를 조절하여 약물로 인해 유발되는 부작용을 감소시키고 치료 효과를 증가시킬 수 있다. 이는 폐암 치료를 위한 약물전달시스템 개발에 대한 가능성을 제시할 것이다.

목차 (Table of Contents)

• List of Figures iii
• 국 문 요 약 v
• CHAPTER 1. INTRODUCTION 1
• CHAPTER 2. SYNTHESIS OF SILK FIBROIN 3㎛ DISCOIDAL POLYMERIC PARTICLES WITH DOCETAXEL FOR LUNG CANCER TREATMENT 6
• 2.1. Introduction 6
• 2.2. Materials & Methods 7
• 2.2.1. Extraction of Silk Sericin 7
• 2.2.2. Extraction of Silk Fibroin 7
• 2.2.3. Synthesis of Silk Fibroin 3㎛ discoidal polymeric particles and Silk Fibroin 3㎛ discoidal polymeric particles with Docetaxel 9
• 2.2.4. Characterization of DTX-Silk Fibroin DPPs 11
• 2.2.5. In vitro Stability of DTX-Silk Fibroin DPPs 11
• 2.2.6. Drug Loading Amount of DTX-Silk Fibroin DPPs 11
• 2.2.7. In vitro Drug Release Profile of DTX-Silk Fibroin DPPs 12
• 2.2.8. In vitro Cytotoxicity of DTX-Silk Fibroin DPPs 12
• 2.3. Results 13
• 2.3.1. Characterization of DTX-Silk Fibroin DPPs 13
• 2.3.2. In vitro Stability of DTX-Silk Fibroin DPPs 15
• 2.3.3. Drug Loading Amount of DTX-Silk Fibroin DPPs 16
• 2.3.4. In vitro Drug Release Profile of DTX-Silk Fibroin DPPs 17
• 2.3.5. In vitro Cytotoxicity of DTX-Silk Fibroin DPPs 18
• 2.4. Conclusion 22
• CHAPTER 3. SYNTHESIS OF SILK SERICIN-SILK FIBROIN 3㎛ DISCOIDAL POLYMERIC PARTICLES WITH DOCETAXEL FOR LUNG CANCER TREATMENT 23
• 3.1. Introduction 23
• 3.2. Materials & Methods 24
• 3.2.1. Preparation of Silk Sericin-Silk Fibroin Composites 24
• 3.2.2. NMR analysis 24
• 3.2.3. Synthesis of Sik Sericin-Silk Fibroin 3㎛ discoidal polymeric particles and Silk Sericin-Silk Fibroin 3㎛ discoidal polymeric particles 25
• 3.2.4. Characterization of DTX-Silk Sericin-Silk Fibroin DPPs 26
• 3.2.5. In vitro Stability of DTX-Silk Sericin-Silk Fibroin DPPs 26
• 3.2.6. Drug Loading Amount of DTX-Silk Sericin-Silk Fibroin DPPs 26
• 3.2.7. In vitro Drug Release Profile of DTX-Silk Sericin-Silk Fibroin DPPs 27
• 3.2.8. In vitro Cytotoxicity of DTX-Silk Sericin-Silk Fibroin DPPs 27
• 3.3. Results 28
• 3.3.1. NMR Analysis 28
• 3.3.2. Characterization of DTX-Silk Sericin-Silk Fibroin DPPs 29
• 3.3.3. In vitro Stability of DTX-Silk Sericin-Silk Fibroin DPPs 31
• 3.3.4. Drug Loading Amount of DTX-Silk Sericin-Silk Fibroin DPPs 32
• 3.3.5. In vitro Drug Release Profile of DTX-Silk Sericin-Silk Fibroin DPPs 33
• 3.3.6. In vitro Cytotoxicity of DTX-Silk Sericin-Silk Fiboin DPPs 34
• 3.4. Conclusion 38
• Bibliography 39
• ABSTRACT (in English) 42