자성 나노입자의 생체재료 응용

소개

초록
최근 다양한 바이오 나노테크놀로지의 응용 연구가 증가되고 있다. 그 중에서도 나노 자성체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데 이런 자성 나노 입자는 원하는 부위로의 이동이 가능한 특성(자성특성)을 갖고 있어 생의학적 응용에 많은 장점을 지니고 있다. 바이오 나노 테크놀로지의 응용 연구 개발 중인 생의학적 응용 분야는 세포분리(cell separation), 암의 온열치료(cancer hyperthermia), MRI 조영제(contast agent), 자성제어에 의한 약물의 국부적 전달체(localized drug carrier) 등을 대표적으로 들 수 있으며 또한 자기 분리를 통한 세포분리등도 활발히 연구되어지고 있다. 이처럼 많은 연구가 진행되어지고 있는 바이오 나노 테크놀로지의 응용연구는 다양한 산업분야에 파급효과가 클 것으로 예상되어 진다.

목차

초 록
1. 서 론
2. 본 론
3. 결 론
4. 참고 문헌

본문내용

3) 조영제
◆ 조영제의 종류와 정의
조영제는 1970년대 말에 자기공명영상장치가 처음개발 될 당시만 해도 그 필요성을 인지하지 못했었다. 물론 현재의 경우에도 조영제의 도움 없이도 충분히 선명한 영상 뿐만 아니라 충분한 정보를 얻어 낼 수 있었다. 그러나 질병이 초기 단계인 경우 예를 들어 매우 적은 암조직은 조영제를 사용하지 않은 MRI 진단으로는 발견할 수 없는데 이런 경우에는 진단 영상의 감도를 증가시키기 위해 조영제를 이용해야만 한다. MRI 조영제의 경우 그자체가 신호를 만들어 내는 것이 아니라 수소의 핵 (주로 물의 양성자)에 영향을 미쳐서 그로부터 신호가 발생되어 영상화 되는 것이다. 이러한 조영제의 간접적 기능은 조직 내의 농도뿐만이 아니라 영상 화적소 내의 분포 조직 내 양성자 밀도 움직임과 같은 환경 요소에도 의존한다. 효과적인 MRI 조영제를 위한 기본 조건은 자장과 수소핵과의 상호작용이다. 조영제는 반드시 양성과 음성 강화제로 분류되는 자성적으로 활성인 물질이어야 하며 이는 자성 물질의 종류에 의하여 결정된다. MRI 조영제는 그 주위의 물의 양성자와 일시적인 상호작용을 하여야 하므로 반드시 상자성물질 (초 상자성체 포함)이어야 한다. 반자성물질은 MR신호에 대한 영향이 거의 없으며 상자성 물질은 잔류자화가 있기 때문에 사용할 수 없다.
Fe Mg Gd Dy와 같은 여러금속의 이온들이 상자성 물질에 속하며 이들의 자기적 특성으로 인하여 Fe3+ Mg2+ Gd3+ 는 주로 양성 강화를 Dy3+는 음성강화를 나타낸다. 상자성의 중금속 이온들에 대한 문제는 그들의 독성에 있다. 따라서 조영제로의 응용을 위한 연구의 초점은 안정한 상자성이온 복합체를 만드는 것이다. 금속이온과 유기 리간드는 비결합 상태에서 독성을 나타낸다. 그러나 두 가지가 결합을 하면 열열학적으로 안정한 화합물이 되어 독성이 매우 작아진다. 가돌리늄-DTPA 복합체가 미국 FDA로부터 MRI 조영제로 최초로 승인일 받은 이후로 Gd3+에 대한 새로운 리간드를 찾는 연구가 진행되어왔고 현재에도 많은 관심을 받고 있다. 가돌리늄을 기본으로 하는 조영제로는 비이온성 유도체 Gd-DTPA-BMA 이온성과 비이온성 마크로사이크릭 킬레이트 유도체 Gd-DO3A 등이 허가되었다.
들 조영제의 가장 큰 차이점은 점도에 영향을 주는 킬레이트와 안정성에 영향을 주는 킬레이트 리간드의 전하량이다. 이러한 비교적 작은 분자량의 조영제는 중추신경계를 제외한 혈관 밖의 공간으로 자유롭게 확산되어 혈관 외 조영제로 분류된다. 현재 Gd-DTPA가 가장우수한 조영제는 아니지만 가장 많이 알려져 있고 많은 MRI시설에서 널리 사용되고 있기 때문에 지금까지의 축적된 경험으로 단점들을 극복해 나가고 있어 앞으로도 많이 쓰일 것으로 예상된다. 현재 개발되고 있는 조영제는 초자성 산화철을 기본으로 하는 콜로이드이다. 이것은 나노크기의 마그네타이트 코어와 이를 코팅하고 있는 텍스트란 또는 실록산으로 구성되어있다. 초 자성 산화철은 최근에 개발되기 시작했으나 MRI조영제로 많은 관심을 받고 있다. 초 자성 산화철 조영제는 상자성체의 조영제에 비해 매우 효과적이며 독성이 없으며 생체 안에서 빠르게 배출된다. 산화철은 직경 5 nm 이상의 크기에서 초상자성 특징을 나타낸다. 따라서 이 분류의 조영제에 대한 최소 크기는 10~20 nm이며 콜로이의 형태로 물에 용해될 수 있는 표면 개질이 필요하다. 대표적인 초 자성 산화철들은 직경이 20 nm이며 이는 720kDa의 분자량을 갖는 구상 단백질에 상당한다.

참고자료

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