Formulation and Physicochemical Characterization of Radiopaque Hydrogel-in-Liposome for Tumor Theranostics = 종양 진단 및 치료를 위한 방사선 불투과성 하이드로겔 봉입 리포좀의 제형 개발 및 물리화학적 특성 평가

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study developed a radiopaque hydrogel-in-liposome (RHL) system designed for dual purposes: micro-computed tomography (µCT) imaging diagnosis of malignant tumor tissues and simultaneous delivery of cytotoxic chemotherapeutic agents. The system incorporated iopamidol (IPD) as a CT contrast agent and doxorubicin (DOX) as a chemotherapeutic agent. The polyethylene glycol (PEG) hydrogel core within the liposome structure was verified using attenuated total reflectance Fourier transform infrared (ATR-FTIR), proton nuclear magnetic resonance (1H-NMR) analysis, and selective solvent extraction methods.
Spherical DOX/IPD-loaded RHL nanoparticles (~160 nm) were successfully fabricated. These nanoparticles exhibited a narrow size distribution and a negative zeta potential. The developed RHL also showed pH-responsive DOX release and attenuated IPD release. Collectively, these findings indicate that the RHL system is a promising nanoplatform for tumor theranostic applications.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 악성 종양 조직의 마이크로-컴퓨터 단층촬영 (µCT) 영상 진단과 세포 독성 항암제의 동시 전달을 목적으로, 방사선 불투과성 하이드로겔-인-리포솜(RHL) 시스템을 개발하고 그 특성을 평가하였다. 개발한 RHL 은 CT 조영제인 iopamidol(IPD)과 항암제인 doxorubicin(DOX)을 내포하며, 리포솜 내부에 가교된 polyethylene glycol(PEG) hydrogel 을 도입하여 구조적 안정성을 확보하였다.
리포솜 내부의 hydrogel core 형성은 감쇠 전반사 푸리에 변환 적외선 분광기 (attenuated total reflectance Fourier transform infrared, ATR-FTIR), 1H-핵자기 공명 분석 (1H-NMR) 및 선택적 용매 추출법을 통해 성공적으로 규명하였다. 제조된 RHL 은 약 160 nm 의 평균 입자 크기와 좁은 입도 분포, 그리고 음의 표면 전위를 나타내었다.
방출 시험 결과, 제작한 RHL 은 정상 생리 조건보다 산성 환경에서 DOX 방출이 촉진되는 pH 의존적인 거동을 보였으며, 동시에 IPD 의 조기 방출이 효과적으로 지연되는 것을 확인하였다. 이러한 결과들은 본 연구에서 개발한 RHL 시스템이 향후 종양 테라노스틱스(tumor theranostics)를 위한 나노플랫폼으로서 높은 잠재력을 가지고 있음을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 1.1. Study Background 2
• 1.2. Purpose of Research 5
• 2. Materials and Methods 7
• 2.1. Materials 8
• 2.2. Preparation of DOX/IPD-loaded RHLs 9
• 2.3. Characterization of DOX/IPD-loaded RHLs 10
• 2.4. In vitro DOX release and IPD leakage studies 15
• 3. Results and Discussion 17
• 3.1. Preparation and characterization of DOX/IPD-loaded RHLs 18
• 3.2. In vitro DOX release and IPD leakage 30
• 4. Conclusion 35
• Bibliography 37
• Abstract in Korean 40