광열제어 방출 및 자성제어 수송 특성을 갖는 거시적 상전이 약물 전달체

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Phase-change materials (PCMs) are widely regarded as effective thermo-responsive gating materials for on-demand drug release. Most previous studies utilizing PCMs for this purpose have focused on small colloidal micro- and nanoparticles. In this study, we demonstrate macroscopic phase-change drug carriers in the form of millimeter-sized balls, which offer enhanced visibility. These wax-based phase-change macroballs, composed of paraffins, fatty alcohols, or fatty acids, can be easily fabricated with customizable volumes by depositing melted wax droplets containing functional components—such as drugs, photothermal agents, surfactants, and magnetites—onto omniphobic surfaces, where they spontaneously dewet and solidify upon natural cooling. These macroballs can be rapidly heated and melted upon near-infrared (NIR) irradiation due to the incorporation of low-melting-point liquid metal (LM) eutectic Ga–In microdroplets as photothermal agents, enabling efficient on-demand drug release. Furthermore, by adsorbing magnetically susceptible Fe₃O₄ nanoparticles onto the LM microdroplets, the transport of the macroballs becomes magnetically controllable, as demonstrated by the use of a permanent magnet or electromagnet. The strategies demonstrated in this study provide a simple and scalable approach to fabricating high-visibility, trackable macroscopic phase-change balls with on-demand photothermal drug release and magnetically controlled transport properties.

국문 초록 (Abstract)

상전이 물질(Phase-change materials, PCMs)은 효과적인 열감응형 게이팅(gating) 물질로서, 주문형(on-demand) 약물 방출을 위해 널리 활용되고 있다. 이에 대한 기존연구 대부분은 미세 또는 나노 크기의 콜로이드 입자 형태에 집중되어 왔다. 본 연구에서는 가시성이 향상된 밀리미터 크기의 구형 구조를 갖는 거시적 상전이 약물 전달체를 제시한다. 이러한 왁스 기반 상전이 매크로볼은 paraffin, fatty alcohol 또는 fatty acid로 구성되며, 약물, 광열소재, 계면활성제, 산화철과 같은 기능성 성분을 포함하는용융된 왁스를 옴니포빅(omniphobic) 표면 위에 적하함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 이때 용융된 왁스는 표면에서 자연적으로 탈습되며, 자연 냉각을 통해 고체화되어원하는 부피로 제작이 가능하다. 또한, 광열 소재로서 저융점 liquid metal(LM) eutectic Ga–In 미세액적을 포함함으로써, 상전이 매크로볼은 근적외선(NIR) 조사에의해 빠르게 가열되고 용융될 수 있으며, 이를 통해 효율적인 주문형 약물 방출이 가능해진다. 더 나아가, LM 미세액적 표면에 자성 반응성을 갖는 Fe3O4 나노 입자를 흡착시킴으로써, 영구자석 또는 전자석을 이용한 매크로볼의 자기적 이동 제어가 가능해진다. 본 연구에서 제시된 전략은 높은 가시성과 추적성을 갖는 거시적 상전이 매크로볼을 간단하고 확장 가능한 방식으로 제조할 수 있는 접근법을 제공하며, 주문형 광열약물 방출 및 자기적으로 제어되는 이동 특성을 동시에 구현한다.

목차 (Table of Contents)

• 그 림 목 차ⅲ
• 국 문 초 록 ⅵ
• 제 1 장 서론
• 1.1. 연구 동기 및 배경 1
• 1.1.1. 고령화 사회와 약물전달 시스템 1
• 1.1.2. 약물 방출 제어 기술3
• 1.1.3. 상전이 물질 기반 약물 전달체5
• 1.2. 선행연구 6
• 1.2.1. 자극 감응형 전달 시스템 6
• 1.2.2. 미시적 상전이 약물 전달체7
• 1.2.3. 액체금속 기반 광열전환 효과10
• 1.2.4. 자기적 제어 수송 11
• 1.3. 연구 목표 12
• 제 2 장 실험 방법
• 2.1. 시료 제작 15
• 2,1,1, 실험 재료15
• 2,1,2, 옴니포빅(Omniphobic) 표면 제작 16
• 2.1.3. LM 미세액적과 LM@Fe3O4 하이브리드 제조 16
• 2.1.4. 거시적 상전이 약물 전달체의 제조 17
• 2.2 시료 특성화 및 성능 평가 18
• 2.2.1. 시료 특성 분석 18
• 2.2.2. 광열 가열 평가 19
• 2.2.3. 주문형(On-demand) 약물 방출 특성 19
• 2.2.4. 자기적 제어 수송 특성20
• 제 3 장 결과 및 토의
• 3.1. 거시적 왁스 기반 상전이 약물 전달체의 용이한 제조를 위한 플랫폼으로의
• 옴니포빅 표면 21
• 3.2. 부피 조절 및 LM 균일 분산성을 갖는 상전이 매크로볼 25
• 3.3. LM-in-paraffin 상전이 매크로볼의 광열 특성 31
• 3.4. 지방산과 지방족 알코올 기반 상전이 매크로볼 38
• 3.5. LM@Fe3O4 하이브리드를 이용한 자기적 수송 제어45
• 제 4 장 결론 54
• 참 고 문 헌 56
• Abstract 61