특허 개요
본 특허는 철 이온과 ATP·ADP·AMP 리간드를 결합해 약물이나 세포를 담고 필요 시 분해되는 가역적 자가조립 복합체입니다. 철 이온과 리간드의 인산기 사이 배위결합(coordination bond)을 기반으로 조립체를 형성하고, 인접 리간드의 π-π 상호작용 및 수소결합이 구조를 보조합니다. 리간드 종류·배합비와 철 이온 농도를 조절해 구형 입자, 2D 플레이트 또는 기공성 3D 스캐폴드 형태와 패킹, 분해 속도를 설계하며, EDTA·산성·염기성 조건에서 분해를 촉진해 담지물을 방출합니다.
- 핵심 기능
철 이온과 리간드를 혼합하면 배위결합을 중심으로 자가조립체가 형성되고, 리간드 구성과 농도에 따라 조립체의 크기·친수성·패킹 및 자가분해 거동이 달라집니다. 조립체에 약물·단백질·세포 등을 담지한 뒤 EDTA 등의 조건으로 분해를 유도하거나 상자성 특성을 이용해 외부 자기장 방향으로 이동·회전시킬 수 있습니다.
- 차별 강점
기존 전달체는 체내에 존재하지 않는 다이포스페이트-금속 이온 조립체 또는 독성 우려가 있는 인공 합성물질을 사용하거나, 지속 방출 제어에 한계가 있었습니다. 본 특허는 철 이온과 ATP·ADP·AMP 리간드의 가역적 조립·분해를 이용해 리간드 조성에 따라 구조와 방출 거동을 조절하고, 자기장 반응성까지 부여한 점에서 차별화됩니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 서방형 약물전달시스템, 세포 전달, 세포 배양 지지체, 자기장 유도 표적 전달, T2 MRI 조영 및 인공뼈용 스캐폴드 분야에 활용 가능하며, 약물·세포·영상 소재의 복합 설계로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 바이오의약 전달체, 재생의료용 지지체, MRI 조영 소재, 정형외과용 골재생 소재 및 자기 반응형 기능성 바이오소재 제품군으로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
Fe-ATP, Fe-ADP, Fe-AMP 및 혼합 리간드 조립체를 대상으로 형태·조성·자성·분해·방출을 분석하고, 자기장 유도 이동과 마우스 내 거동을 확인했습니다. 임상 적용을 위한 GMP 제조, 장기 생체안전성·면역반응, 체내 분해산물 안전성, 약물별 방출 재현성 및 대동물·임상 검증은 확인되지 않았습니다.
- 시료: Fe-ATP·Fe-ADP·Fe-AMP 및 Fe-(AMP+ATP) 자가조립체, 2D 플레이트·3D 스캐폴드
- 비교 조건: 리간드 종류별 조립체, Fe-ATP+EDTA 조건 및 물 대조군
- 제조·분석 조건: FeCl2·리간드 혼합 후 37℃ 12시간, SEM·TEM/EDS·VSM·광학현미경·MRI 분석
- 방출·생체 평가: PBS pH 7.4 방출시험 및 마우스 영상 평가
현재 성과
FeCl2와 ATP 농도를 조절해 Fe-ATP 입자 크기를 100nm부터 3000nm까지 형성했습니다. 리간드 종류에 따라 조립체 패킹과 방출 거동이 달라졌으며, 트리암시놀론 아세토니드의 누적 방출량은 약 70일 후에도 증가했습니다.
철 이온과 ATP는 약 3분 후 자가조립 입자가 관찰되고 10분 이내 조립됐으며, EDTA 조건에서는 10초 이내 분해됐습니다. 형태·조성·자성·MRI·방출을 분석하고, 마우스에서 외부 영구자석 방향으로의 이동·확산 및 EDTA 처리에 따른 분해 거동을 확인했습니다.
철 이온과 ATP·ADP·AMP 리간드의 배위결합, π-π 상호작용 및 수소결합을 조합해 가역적으로 조립·분해되는 구조를 구현했습니다. 리간드 종류와 배합비로 조립체의 친수성·소수성, 패킹 및 방출 속도를 조절하고, 철 이온의 상자성을 이용해 자기장 이동·회전과 T2 MRI 활용 가능성을 제시한 점이 차별점입니다.
상용화까지 남은 부분
GMP 기준의 제조 공정 확립과 배치 간 조립체 크기·조성·방출 특성 재현성 검증
장기 생체안전성, 면역반응 및 체내 분해산물의 안전성 평가
적용 약물별 담지량·방출 프로파일 최적화와 대동물 및 임상 수준의 유효성 검증
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
철 이온을 포함하는 자가조립 복합체
10-2022-0097806 (2022.08.05)
1020230147501 (2023.10.23)
1029241830000 (2026.02.03)
김성열
고려대학교 산학협력단
고려대학교 산학협력단