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KR101765557B1 - Bioresorbable Electronic Stent - Google Patents

Bioresorbable Electronic Stent Download PDF

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KR101765557B1
KR101765557B1 KR1020150028500A KR20150028500A KR101765557B1 KR 101765557 B1 KR101765557 B1 KR 101765557B1 KR 1020150028500 A KR1020150028500 A KR 1020150028500A KR 20150028500 A KR20150028500 A KR 20150028500A KR 101765557 B1 KR101765557 B1 KR 101765557B1
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stent
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현택환
최승홍
손동희
이종하
이동준
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서울대학교산학협력단
기초과학연구원
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Abstract

본 발명은 생흡수성 전자 스텐트에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 생흡수성 비휘발성 저항 기억 소자; 생흡수성 유속 센서; 생흡수성 온도 센서; 세륨 산화물 나노 입자를 함유하는 생분해성 제1 고분자 층; 및 근적외선의 조사에 의해 발열하여 약물 방출의 동력을 제공하는 금속 나노입자로 이루어진 코어와, 약물의 적재와 방출이 이루어지는 메조기공성 실리카 쉘을 포함하는 약물 방출 나노 구조체를 함유하는 생분해성 제2 고분자 층으로 이루어진 약물 전달층을 포함하는, 생흡수성 전자 스텐트에 대한 것이다.The present invention relates to a bioabsorbable electronic stent. More particularly, the present invention relates to a bioabsorbable nonvolatile resistance memory element; A bioabsorbable flow rate sensor; A bioabsorbable temperature sensor; A biodegradable first polymer layer containing cerium oxide nanoparticles; And a biodegradable second polymer containing a drug release nanostructure comprising a core made of metal nanoparticles that generates heat by irradiation of near infrared rays to provide power for drug release and a mesoporous silica shell in which a drug is loaded and released, 0.0 > bioadhesive < / RTI > electronic stent.

Figure R1020150028500
Figure R1020150028500

Description

생흡수성 전자 스텐트{Bioresorbable Electronic Stent}Bioresorbable Electronic Stent < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 생흡수성 전자 스텐트에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 생흡수성 비휘발성 저항 기억 소자; 생흡수성 유속 센서; 생흡수성 온도 센서; 세륨 산화물 나노 입자를 함유하는 생분해성 제1 고분자 층; 및 근적외선의 조사에 의해 발열하여 약물 방출의 동력을 제공하는 금속 나노입자로 이루어진 코어와, 약물의 적재와 방출이 이루어지는 메조기공성 실리카 쉘을 포함하는 약물 방출 나노 구조체를 함유하는 생분해성 제2 고분자 층으로 이루어진 약물 전달층을 포함하는, 생흡수성 전자 스텐트에 대한 것이다.The present invention relates to a bioabsorbable electronic stent. More particularly, the present invention relates to a bioabsorbable nonvolatile resistance memory element; A bioabsorbable flow rate sensor; A bioabsorbable temperature sensor; A biodegradable first polymer layer containing cerium oxide nanoparticles; And a biodegradable second polymer containing a drug release nanostructure comprising a core made of metal nanoparticles that generates heat by irradiation of near infrared rays to provide power for drug release and a mesoporous silica shell in which a drug is loaded and released, 0.0 > bioadhesive < / RTI > electronic stent.

풍선 혈관성형술(balloon angioplasty)과 스텐트 설치 시술(stent placement procedure)은 광범위한 심혈관, 신경혈관 및 말초혈관 질병에 걸쳐 환자 간호에 도움을 준다.Balloon angioplasty and stent placement procedures help patient care across a wide range of cardiovascular, neurovascular, and peripheral vascular diseases.

매년 대략 600만명의 환자들이 동맥 폐색증, 내피 손상의 치료를 위해 경피적 관상동맥중재술(percutaneous coronary intervention (PCI))을 받는다. 나금속(bare metal)을 사용하는 PCI가 혈류를 회복시키지만, 신생혈관내막 과증식증(neointimal hyperplasia) 및 평활근 세포가 상기 스텐트 주변에 축적될 수 있다는 중요한 한계가 존재한다. 이러한 한계는, 상기 스텐트 주변의 난류성 혈류 및 염증 반응의 복잡한 상호작용 때문에 발생하는 것으로 생각된다.Approximately six million patients each year receive percutaneous coronary intervention (PCI) for the treatment of arterial occlusion and endothelial injury. Although PCI using bare metal restores blood flow, there is an important limitation that neointimal hyperplasia and smooth muscle cells can accumulate around the stent. This limitation is believed to occur due to the complex interactions of the turbulent blood flow and inflammatory reaction around the stent.

나금속 스텐트의 결점을 극복하기 위해, 각각 물리적으로 없어지거나 약물을 전달하는 생흡수성(bioresorbable stent) 및 약물-용출(drug-eluting) 스텐트를 포함하는, 스텐트 내 재협착(in-stent restenosis (ISR))을 경감시키는 몇 가지 방법이 보고되었다.Stent restenosis (ISR), which includes bioresorbable stent and drug-eluting stent, each of which is physically absent or delivers drugs to overcome the drawbacks of metal stents, ) Have been reported.

이러한 종래의 혈관내 이식물이 건강 위험을 최소화하며 매우 유용함에도 불구하고, 온보드 센서(onboard sensor), 데이터 저장 및 치료 작동(therapeutic actuation)이 없기 때문에, 진보된 치료제의 국소적 전달에 관한 혈류역학 및 능동 제어 상태에 대한 진단 피드백(diagnostic feedback)을 제공하지 못한다.Although these conventional endovascular implants minimize health risks and are very useful, there is no onboard sensor, data storage, and therapeutic actuation, so that the hemodynamics associated with local delivery of advanced therapeutic agents And diagnostic feedback on the active control state.

데이터 저장 모듈과 결부된 집적화된 전자장치를 통해 혈류 및 온도를 복합적으로 감지하는 생흡수성 전자 스텐트는, 근본적으로 새로운 온보드 기능성을 갖거나 비활성인 생흡수성 이식물을 나타낸다.A bioabsorbable electronic stent that complexly senses blood flow and temperature through an integrated electronic device associated with a data storage module represents a fundamentally new onboard functional or inactive bioabsorbable implant.

고성능의 유연하고 생흡수성인 전자장치는 팽창가능하고 생흡수성인 스텐트 위에 능동 전자장치를 집적하기 위한 독특한 해결책을 제공한다. 이 외에도, 기능화된 나노입자를 통한 진보된 치료제는, 제어 약물 방출 및 장기간 염증 억제를 통해 PCI를 더 향상시킬 수 있게 한다.A high performance, flexible, bioabsorbable electronic device provides a unique solution for integrating active electronics onto an expandable, bioabsorbable stent. In addition, advanced therapeutics through functionalized nanoparticles enable further enhancement of PCI through controlled drug release and inhibition of prolonged inflammation.

무기 나노입자는 이의 높은 표면-대-부피 비, 반응성 산소종(reactive oxygen species (ROS))의 제거, 및 광활성화 특성으로 인하여 치료 플랫폼(therapeutic platform)으로서 연구되고 있다.Inorganic nanoparticles have been studied as therapeutic platforms due to their high surface-to-volume ratio, the elimination of reactive oxygen species (ROS), and their photoactivating properties.

본 발명자들은 생흡수성/생체비활성 나노재료 설계 및 이들과, 나노멤브레인-기반의 유연한 흐름/온도 센서 및 메모리 저장 장치, 항염증성 나노입자, 및 외부의 광학적 자극에 의해 활성화되는 약물-충전 코어/쉘 나노스피어(nanosphere)가 장착된 생흡수성 전자 스텐트(bioresorbable electronic stent (BES))와의 집적 방법을 발명하였다.The present inventors have found that bioabsorbable / bioerodible nanomaterial designs and their use in conjunction with nanomembrane-based flexible flow / temperature sensors and memory storage devices, anti-inflammatory nanoparticles, and drug- And a bioresorbable electronic stent (BES) with a nanosphere.

본 발명의 목적은 생흡수성 비휘발성 저항 기억 소자; 생흡수성 유속 센서; 생흡수성 온도 센서; 세륨 산화물 나노 입자를 함유하는 생분해성 제1 고분자 층; 및 근적외선의 조사에 의해 발열하여 약물 방출의 동력을 제공하는 금속 나노입자로 이루어진 코어와, 약물의 적재와 방출이 이루어지는 메조기공성 실리카 쉘을 포함하는 약물 방출 나노 구조체를 함유하는 생분해성 제2 고분자 층으로 이루어진 약물 전달층을 포함하는, 생흡수성 전자 스텐트를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a bioabsorbable nonvolatile resistance memory element; A bioabsorbable flow rate sensor; A bioabsorbable temperature sensor; A biodegradable first polymer layer containing cerium oxide nanoparticles; And a biodegradable second polymer containing a drug release nanostructure comprising a core made of metal nanoparticles that generates heat by irradiation of near infrared rays to provide power for drug release and a mesoporous silica shell in which a drug is loaded and released, Wherein the drug delivery layer comprises a drug delivery layer comprised of at least one layer of a bioabsorbable polymer.

전술한 본 발명의 목적은 생흡수성 비휘발성 저항 기억 소자; 생흡수성 유속 센서; 생흡수성 온도 센서; 세륨 산화물 나노 입자를 함유하는 생분해성 제1 고분자 층; 및 근적외선의 조사에 의해 발열하여 약물 방출의 동력을 제공하는 금속 나노입자로 이루어진 코어와, 약물의 적재와 방출이 이루어지는 메조기공성 실리카 쉘을 포함하는 약물 방출 나노 구조체를 함유하는 생분해성 제2 고분자 층으로 이루어진 약물 전달층을 포함하는, 생흡수성 전자 스텐트를 제공함으로써 달성될 수 있다.An object of the present invention described above is to provide a bioabsorbable nonvolatile resistance memory element; A bioabsorbable flow rate sensor; A bioabsorbable temperature sensor; A biodegradable first polymer layer containing cerium oxide nanoparticles; And a biodegradable second polymer containing a drug release nanostructure comprising a core made of metal nanoparticles that generates heat by irradiation of near infrared rays to provide power for drug release and a mesoporous silica shell in which a drug is loaded and released, Absorbent < / RTI > electronic stent, comprising a drug-delivery layer consisting of a layer of biocompatible polymeric material.

본 발명의 하나의 실시 태양에 있어서, 상기 생흡수성 전자 스텐트의 내측면에 인접하여 생흡수성 유속 센서가 형성되고, 상기 생흡수성 유속 센서에 인접하여 제1 약물 전달층이 형성될 수 있다. 또한, 상기 생흡수성 전자 스텐트의 외측면에 인접하여 생흡수성 비휘발성 저항 기억 소자가 형성되고, 상기 저항 기억 소자에 인접하여 생흡수성 온도 센서가 형성되며, 상기 온도 센서에 인접하여 제2 약물 전달층이 형성되고, 상기 제2 약물 전달층에 인접하여 세륨 산화물 나노 입자를 함유하는 생분해성 제1 고분자 층이 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a bioabsorbable flow rate sensor is formed adjacent to the inner surface of the bioabsorbable electronic stent, and a first drug delivery layer may be formed adjacent to the bioabsorbable flow rate sensor. In addition, a bioabsorbable nonvolatile resistance memory element is formed adjacent to the outer surface of the bioabsorbable electronic stent, a biosorbent temperature sensor is formed adjacent to the resistance memory element, and a second drug delivery layer And a biodegradable first polymer layer containing cerium oxide nanoparticles adjacent to the second drug-transporting layer may be formed.

본 발명의 생흡수성 전자 스텐트에 포함되는 생흡수성 비휘발성 저항 기억 소자는 생흡수성 물질로 가수분해될 수 있는 생체적합성 전극들과, 상기 전극 층들 사이에 위치하는 생흡수성 물질로 가수분해될 수 있는 저항 층을 포함할 수 있다.The bioabsorbable nonvolatile resistance memory element included in the bioabsorbable electronic stent of the present invention includes biocompatible electrodes that can be hydrolyzed into a bioabsorbable material and a resistor capable of being hydrolyzed with the bioabsorbable material located between the electrode layers Layer.

상기 생흡수성 비휘발성 저항 소자에 있어서, 상기 전극은 마그네슘 또는 아연일 수 있고, 상기 전극 층의 두께는 10 nm 내지 500 nm인 것이 바람직하다.In the bioabsorbable nonvolatile resistive element, the electrode may be magnesium or zinc, and the thickness of the electrode layer is preferably 10 nm to 500 nm.

본 발명의 하나의 실시 태양에서, 상기 전극은 마그네슘으로 제조될 수 있다. 이 경우에, 상기 마그네슘은 다음과 같은 가수분해 반응에 의해 분해되고, 생체 내에서 흡수된다.In one embodiment of the present invention, the electrode may be made of magnesium. In this case, the magnesium is decomposed by the following hydrolysis reaction and absorbed in vivo.

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2 Mg + 2H 2 O - > Mg (OH) 2 + H 2

본 발명의 또 다른 실시 태양에서, 상기 전극은 아연으로 제조될 수 있다. 이 경우에, 상기 아연은 다음과 같은 가수분해 반응에 의해 분해되고, 생체 내에서 흡수된다.In another embodiment of the present invention, the electrode may be made of zinc. In this case, the zinc is decomposed by the following hydrolysis reaction and absorbed in vivo.

Zn + 2H2O → Zn(OH)2 + H2 Zn + 2H 2 O? Zn (OH) 2 + H 2

또한, 상기 생흡수성 비휘발성 저항 소자에 있어서, 상기 저항 층은 산화 마그네슘, 산화 아연 또는 산화 몰리브덴으로부터 선택될 수 있고, 상기 저항 층의 두께는 5 nm 내지 500 nm인 것이 바람직하다.Further, in the above-described bioabsorbable nonvolatile resistive element, the resistance layer may be selected from magnesium oxide, zinc oxide or molybdenum oxide, and the thickness of the resistance layer is preferably 5 nm to 500 nm.

본 발명의 하나의 실시 태양에서, 상기 저항 층은 산화마그네슘으로 제조될 수 있고, 상기 산화마그네슘은 다음과 같은 가수분해 반응에 의해 생체 내에서 흡수가능한 물질이 된다.In one embodiment of the present invention, the resistive layer can be made of magnesium oxide, and the magnesium oxide becomes a material which can be absorbed in vivo by the following hydrolysis reaction.

MgO + H2O → Mg(OH)2 MgO + H 2 O → Mg ( OH) 2

본 발명의 생흡수성 전자 스텐트에 포함되는 상기 생흡수성 유속 센서 또는 생흡수성 온도 센서는 생흡수성 물질로 가수분해될 수 있는 생체적합성 금속산화물층들과, 상기 금속산화물층들 사이에 위치하는 생흡수성 물질로 가수분해될 수 있는 금속층을 포함할 수 있다.The bioabsorbable flow rate sensor or the bioabsorbable temperature sensor included in the bioabsorbable electronic stent of the present invention includes biocompatible metal oxide layers that can be hydrolyzed into a bioabsorbable material and biocompatible metal oxide layers that are disposed between the metal oxide layers To < RTI ID = 0.0 > a < / RTI >

상기 생흡수성 유속 센서 또는 생흡수성 온도 센서에 사용되는 상기 금속산화물은 산화마그네슘, 산화아연 또는 산화몰리브데늄으로부터 선택될 수 있다. 더욱이, 금속산화물층의 두께는 10 nm 내지 1 mm일 수 있다.The metal oxide used for the bioabsorbable flow rate sensor or the bioabsorbable temperature sensor may be selected from magnesium oxide, zinc oxide or molybdenum oxide. Moreover, the thickness of the metal oxide layer may be between 10 nm and 1 mm.

본 발명의 하나의 실시 태양에서, 상기 금속산화물층은 산화마그네슘으로 제조될 수 있고, 상기 산화마그네슘은 다음과 같은 가수분해 반응에 의해 생체 내에서 흡수가능한 물질이 된다.In one embodiment of the present invention, the metal oxide layer can be made of magnesium oxide, and the magnesium oxide becomes a material which can be absorbed in vivo by the following hydrolysis reaction.

MgO + H2O → Mg(OH)2 MgO + H 2 O → Mg ( OH) 2

또한, 상기 생흡수성 유속 센서 또는 생흡수성 온도 센서에 사용되는 상기 금속층은 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 또는 철(Fe)일 수 있다. 상기 금속층의 두께는 10 nm 내지 1 mm일 수 있다.The metal layer used for the bioabsorbable flux sensor or the bioabsorbable temperature sensor may be magnesium (Mg), zinc (Zn), or iron (Fe). The thickness of the metal layer may be between 10 nm and 1 mm.

본 발명의 하나의 실시 태양에서, 상기 전극은 마그네슘, 아연 또는 철로 제조될 수 있다. 이 경우에, 상기 마그네슘은 다음과 같은 가수분해 반응에 의해 분해되고, 생체 내에서 흡수된다.In one embodiment of the present invention, the electrode can be made of magnesium, zinc or iron. In this case, the magnesium is decomposed by the following hydrolysis reaction and absorbed in vivo.

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2 Mg + 2H 2 O - > Mg (OH) 2 + H 2

상기 세륨 산화물 나노 입자를 함유하는 생분해성 제1 고분자 층에 있어서, 상기 세리아 나노입자의 크기는 1 nm 내지 100 nm일 수 있다. 상기 세리아 나노입자는 생체내의 반응성 산소종(ROS)를 제거할 수 있다.In the biodegradable first polymer layer containing the cerium oxide nanoparticles, the size of the ceria nanoparticles may be 1 nm to 100 nm. The ceria nanoparticles can remove reactive oxygen species (ROS) in the living body.

상기 제1 고분자 물질은 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리글리세롤세바케이트(PGS)와 같은 생분해성 폴리에스터 및 이들의 공중합체와 같은 합성 고분자, 또는 실크 (Silk), 키토산(Chitosan), 녹말(Starch), 히알루론산(Hyaluronic acid), 젤라틴 (gelatin), 셀룰로오즈(Cellulose)와 같은 천연 고분자일 수 있다. 또한, 상기 고분자 물질층의 두께는 100 nm 내지 1 mm일 수 있다.The first polymer material may be a synthetic polymer such as biodegradable polyesters such as polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), polyglycerol sebacate (PGS) and copolymers thereof, or synthetic polymers such as silk, chitosan Chitosan, starch, hyaluronic acid, gelatin, cellulose, and the like. The thickness of the polymer material layer may be 100 nm to 1 mm.

상기 약물 전달층에 있어서, 상기 금속 나노입자는 금 또는 은일 수 있다. 또한, 상기 금속 나노입자의 크기는 3 nm 내지 100 nm일 수 있다.In the drug delivery layer, the metal nanoparticles may be gold or silver. The size of the metal nanoparticles may be 3 nm to 100 nm.

또한, 상기 약물 전달층에 있어서, 상기 메조기공성 실리카 쉘의 직경은 50 nm 내지 150 nm일 수 있다.In the drug delivery layer, the diameter of the mesoporous silica shell may be 50 nm to 150 nm.

상기 약물 전달층에 있어서, 상기 나노 구조체에 적재된 약물이 평활근 세포 증식 억제제일 수 있다. 특히, 상기 나노 구조체에 적재된 약물은 라파마이신(rapamycin) 또는 팍리탁셀(paclitaxel)일 수 있다.In the drug delivery layer, the drug loaded on the nanostructure may be a smooth muscle cell proliferation inhibitor. In particular, the drug loaded on the nanostructure may be rapamycin or paclitaxel.

또한, 상기 약물 전달층에 있어서, 상기 실리카 쉘의 기공 직경은 2 nm 내지 6 nm일 수 있다.In addition, in the drug delivery layer, the pore diameter of the silica shell may be 2 nm to 6 nm.

상기 약물 전달층에 있어서, 상기 생흡수성 고분자 물질은 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리글리세롤세바케이트(PGS)와 같은 생분해성 폴리에스터 및 이들의 공중합체와 같은 합성 고분자, 또는 실크 (Silk), 키토산(Chitosan), 녹말(Starch), 히알루론산(Hyaluronic acid), 젤라틴 (gelatin), 셀룰로오즈(Cellulose)와 같은 천연 고분자일 수 있다. 또한, 상기 고분자 물질층의 두께는 100 nm 내지 1 mm일 수 있다.In the drug delivery layer, the bioabsorbable polymer material may be a biodegradable polyester such as polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), polyglycerol sebacate (PGS), or a synthetic polymer such as a copolymer thereof It may be a natural polymer such as silk, chitosan, starch, hyaluronic acid, gelatin, and cellulose. The thickness of the polymer material layer may be 100 nm to 1 mm.

본 발명의 생흡수성 전자 스텐트는 촉매적 ROS 제거 및 온열치료기반의 약물 방출이 진보된 치료법에 사용될 수 있다. 첫째로, 세리아 나노입자가 PCI 시술 도중의 재관류에서 생성된 ROS를 제거하고 스텐트 내 혈전증을 일으키는 염증을 감소시키기 위해 사용된다. 둘째로, 약물-충전 금 나노로드(nanorod) 코어/메조기공성 실리카 나노입자 쉘(AuNR@MSN)이 근적외선(NIR) 레이저에 의해 광열적으로(photothermally) 활성화되고, 내장된 온도 센서로부터의 피드백을 통해 정밀하게 조절된다. 온열치료는 국소화된 약물 전달을 제어할 뿐만 아니라 열치료를 제공한다. 이러한 센서들 및 액추에이터들(actuators)이 생흡수성 스텐트 기판에 기계적, 광열적, 진단적 및 치료적 기능성을 제공한다.The bioabsorbable electronic stent of the present invention can be used for advanced treatment of drug release based on catalytic ROS removal and hyperthermia. First, ceria nanoparticles are used to remove ROS produced in reperfusion during PCI procedures and to reduce inflammation causing intra-stent thrombosis. Second, a drug-filled gold nanorod core / mesoporous silica nanoparticle shell (AuNR @ MSN) is activated photothermally by a near-infrared (NIR) laser and feedback from an embedded temperature sensor . Hyperthermia not only controls localized drug delivery but also provides thermal therapy. These sensors and actuators provide mechanical, photothermal, diagnostic and therapeutic functionality to the bioabsorbable stent substrate.

도 1a는 본 발명의 생흡수성 전자 스텐트(BES)의 개략도(좌측), 평면도(상부 우측) 및 층 정보(하부 우측)를 보여 주고, 도 1b는 개의 총경동맥 내에 배치하는 동안에 풍선 카데터에 장착된 BES의 사진이며(삽입도는 상기 BES 상에 설치된 RRAM(resistive random access memory) 및 온도 센서의 사진), 도 1c는 풍산 카데터의 팽창 전(좌측) 및 후(우측)의 개의 총경동맥 내의 풍선 카데터와 BES에 대한 X-선 사진이고, 도 1d는 개의 총경동맥 내에 배치된 BES의 사진이며, 도 1e는 개의 총경동맥 내에 배치된 BES에 대한 용적연출 CT 사진이다.
도 2a는 본 발명의 스텐트의 전개도(좌측)와 이들의 가수분해 반응(우측)을 보여 주고, 도 2b는 8주령 BALB/c 마우스(각 나노입자 군에 대해 n=3, 5 mg Au/kg mouse weight 또는 2.5 mg Ce/kg mouse weight)에 주입된 세리아 나노입자, AuNR@MSN, 및 AuNR의 혈액 순환 데이터(혈장 내 이온 농도 v 시간)이며, 도 2c는 8주령 BALB/c 마우스(각 나노입자 군에 대해 n=6, 0.00625 mg Ce/mouse 또는 0.125 mg Au/mouse)에 주입된 세리아 나노입자, AuNR@MSN, 및 AuNR의 생체분포 프로파일이다.
도 3a는 Mg/MgO/Mg 구조체의 쌍극성 저항 메모리의 전류-전압(I-V) 특성이고, 도 3b는 상기 Mg/MgO/Mg 메모리 셀의 단면 TEM(투과전자현미경) 사진이며, 도 3c는 셋/리셋 전류의 메모리 셀의 크기에 대한 의존성을 보여 주고, 도 3d는 상기 셋/리셋 저항의 함수로서의 누적 확률(cumulative probability) 플롯이며, 도 3e는 상기 메모리의 보유 특성(retention characteristics)이고, 도 3f는 +0.2 V에서 측정된 메모리의 내구성 특성이며, 도 3g는 상기 메모리의 활성층(MgO)에서의 스트레인 분포에 대한 유한요소모델링(FEM) 결과이고, 도 3h는 혈류 감지에 대한 생체외 실험을 위한 개의 대동맥 내의 BES에 대한 사진이며, 도 3i는 흐름 센서의 세 개의 다른 전류에서 상기 흐름 센서의 퍼센트 저항 변화 대 유속에 대한 플롯이고, 도 3j는 (50 mA의 일정한 전류로 측정된) 유속 센서의 퍼센트 저항 변화의 플롯(상부)이다(이렇게 측정된 유속은 디지털 신호로 변환된 후 멀티레벨 셀(multi-level cell (MLC)) 작동을 통해 메모리 셀에 저장된다).
도 4a는 세리아 나노입자의 TEM 사진이고(삽입도는 고해상도 TEM에 의한 확대된 사진), 도 4b는 세리아 나노입자에 의한 ROS 제거 메커니즘에 대한 개략도이며, 도 4c는 여러 가지 세리아 농도를 갖는, 세리아 나노입자 함유 PLA 필름의 ROS 제거 활성에 대한 플롯이고, 도 4d는 시험관내에서 세리아를 함유하지 아니하거나(좌측) 함유하는 경우(우측)에서, 50 μM ROS 하에서 HUVEC(human umbilical vein endothelial cell)에 대한 형광 사진이며, 도 4e는 다양한 세리아 나노입자 농도를 갖는 HUVEC의 50 μM ROS 하에서의 세포 생존율이고, 도 4f는 시험관내에서 세리아를 함유하지 아니하거나(좌측) 함유하는 경우(우측)에서, 50 μM ROS 하에서의 마우스 심근 세포(HL-1)의 형광 사진이며, 도 4g는 50 μM ROS 하에서 다양한 세리아 나노입자 농도에 의한 HL-1의 세포 생존률이고, 도 4h는 세리아 나노입자를 포함하는 스텐트의 이식 부위 근처에서 매질 및 내피하층(좌측)과, 내피하층 및 내막(우측)의 MAC387(대식세포)에 대한 생체내 면역표지화(immunolabeling) 사진이며, 도 4i는 세리아 나노입자를 포함하지 아니하는 스텐트의 이식 부위 근처에서 매질 및 내피하층(좌측)과, 내피하층 및 내막(우측)의 MAC387(대식세포)에 대한 생체내 면역표지화(immunolabeling) 사진이다.
도 5a는 근적외선(NIR) 레이저 조사와 연계된 AuNR@MSN의 온열치료 효과에 의한 국소화되고 제어된 약물 방출을 보여 주는 개념도이고, 도 5b는 항협착 약물(라파마이신)을 함유한 AuNR(코어)/메조기공성 실리카(쉘)의 투과전자현미경(TEM) 사진이며, 도 5c는 근적외선 조사하에서 AuNR@MSN에 충전된 플루오레세인 염료를 사용한 모의 약물 방출 실험을 보여 주고, 도 5d는 생체내에서 스텐트로부터 개의 총경동맥 내부로 확산된 나일 레드 염료를 보여 주는 형광 사진이며, 도 5e는 간헐적인 근적외선 조사하에서 AuNR@MSN을 포함하거나(좌측, 실험군) 포함하지 아니하는(우측, 대조군) 스텐트 상에서 온열치료-유도 온도 변화를 모니터링한 결과이고, 도 5f는 2 mm/s의 혈류 속도에서 스텐트/내막 계면 근처의 온도 분포에 대한 열적 유한요소모델링 결과이며, 도 5g는 두 가지 온도 설정(42℃ 및 47℃)에서 혈류(2 mm/s)가 있거나 없는 경우(0 mm/s) 경우에, 가열된 스텐트(내막 및 내피하층) 근처의 혈관 조직의 온도 분포를 조직 깊이의 함수로서 나타낸 플롯이고, 도 5h는 AuNR@MSN 함유하는 PLA 필름 상의 HUVEC 사진이며(점선 박스 내에는 시험관내에서 17 mW 출력의 근적외선 레이저에 노출됨. 녹색 및 적색 영역은 각각 살아있는 세포 및 사멸된 세포를 나타낸다. 녹색 염료의 광표백(photo-bleaching)이 관찰된다), 도 5i는 증가된 출력(29 mW)의 근적외선 레이저 하에서 HUVEC의 사진이고(온열치료 효과에 의한 사멸된 세포(적색)가 관찰됨), 도 5j는 40 mW 출력의 근적외선 레이저 하에서 HUVEC의 사진이며(근적외선에 노출된 모든 세포는 AuNR@MSN의 온열치료 효과로 인해 사멸됨), 도 5k는 도 4h 내지 4j로부터 측정된 세포 생존률 데이터이다.
도 6a는 Mg 합금 잉곳으로부터 제작 중인 스텐트 스트럿에 대한 광학 사진이고, 도 6b는 스텐트 상에 생흡수성 RRAM을 제작하는 과정에 대한 예시적인 다이아그램이며, 도 6c는 스텐트 상에 온도/유속 센서를 제작하는 과정에 대한 예시적인 다이아그램이고, 도 6d는 제작된 생흡수성 전자 스텐트(BES)에 대한 확대 사진이다.
도 7a는 다른 봉지 재료(청색: 봉지 없음, 적색: MgO 300 nm, 흑색: MgO 300 nm/PLA 120 nm)를 사용하여 인산염완충 용액(PBS) 내에서 Mg 금석 라인(100 nm)의 퍼센트 저항 변화를 시간의 함수로서 나타낸 플롯이고, 도 7b는 매 10분 간격으로 PBS 내에서 구불구불한 형상의 Mg (50 nm) 금속 연결(interconnect)에 대한 광학현미경 사진이다.
도 8는 과량의 생체비활성 나노입자가 꼬리 정맥을 통해 주사된 마우스의 보조 림프절(auxiliary lymph node)(도 8a), 상완 림프절(brachial lymph node)(도 8b), 서혜부 림프절(도 8c), 심장(도 8d) 및 신장(도 8e)에 대한 헤마톡실린 및 에오신(H&E) 염색 조직학 사진이다.
도 9는 과량의 생체비활성 나노입자가 꼬리 정맥을 통해 주사된 마우스의 간(도 9a), 폐(도 9b), 췌장(도 9c) 및 비자(도 9d)에 대한 헤마톡실린 및 에오신(H&E) 염색 조직학 사진이다.
도 10a는 0% 내지 100% 범위의 다양한 변형에서 신장된 구불구불한 연결(interconnection)을 보여 주고, 도 10b는 풍선 카데터 상에서 초기(적색) 및 변형(청색) 조건 모두에서 수행된 RRAM의 전류-전압 특성을 보여 준다.
도 11a는 작은 기공 크기(좌측) 및 큰 기공 크기(우측)을 갖는 AuNR@MSN에 대한 TEM 사진이고, 도 11b는 77 K에서의 흡착 및 탈착 등온선 측정을 위한 흡착된 N2 부피 대 상대적 N2 압력에 대한 플롯이며(삽입도는 Barrett-Joyner-Halenda 방법을 사용한 AuNR@MSN의 기공 분포를 보여준다), 도 11c는 AuNR@MSN의 정규화된 흡착 스펙트럼이다.
도 12a는 근적외선 레이저 스폿에 노출된 영역(온도 센서의 총면적의 18%)을 보여 주는 다이아그램이고, 도 12b는 온도 센서의 수정된 선형 상관관계를 추산하기 위한 플롯(퍼센트 저항 변화 대 온도 변화, 기울기(온도 센서 감도)는 약0.08 %/℃)이며, 도 12c는 근적외선 레이저 설정에 대한 사진이고, 도 12d는 80초 동안의 29 mW 출력의 근적외선 레이저 조사하에서 퍼센트 저항 변화(청색)으로부터 퍼센트 저항 변화(적색) 및 추산된 온도를 시간의 함수로서 플롯한 것이며, 도 12e는 17 mW 내지 160 mW 범위의 다양한 근적외선 레이저 출력하에서 온도 변화를 상기 근적외선 레이저 조사 시간의 함수로서 플롯한 것이다.
1A is a schematic view (left side), a top view (upper right), and layer information (lower right) of a bioabsorbable electronic stent (BES) of the present invention, FIG. 1C is a photograph of the BES taken in the left carotid artery (right side) and the posterior (right side) of the Poongsan catheter. 1D is a photograph of a BES placed in dogs of the common carotid artery and FIG. 1E is a volumetric CT photograph of a BES placed in dogs of the common carotid artery.
FIG. 2A shows a developed view (left side) of the stent of the present invention and the hydrolysis reaction thereof (right side), and FIG. 2B shows the results of 8 weeks old BALB / c mice (n = 3, 5 mg Au / kg (ionic concentration in blood plasma time) of ceria nanoparticles, AuNR @ MSN, and AuNR injected into a mouse weight or 2.5 mg Ce / kg mouse weight, and FIG. 2c shows the results of 8-week old BALB / c mice Barium distribution profile of ceria nanoparticles, AuNR @ MSN, and AuNR, injected into n = 6, 0.00625 mg Ce / mouse or 0.125 mg Au / mouse for a particle group.
FIG. 3A is a current-voltage (IV) characteristic of the bipolar resistance memory of the Mg / MgO / Mg structure, FIG. 3B is a TEM image (transmission electron microscope) photograph of the Mg / MgO / Mg memory cell, FIG. 3E is retention characteristics of the memory, and FIG. 3E is a graph of cumulative probability as a function of the set / reset resistance. FIG. 3f is the endurance characteristic of the memory measured at +0.2 V, FIG. 3g is the finite element modeling (FEM) result of the strain distribution in the active layer (MgO) of the memory, FIG. 3h is the in- Fig. 3i is a plot of the percent resistance change versus flow rate of the flow sensor at three different currents of the flow sensor, and Fig. 3j is a plot of BES within the aortic flow velocity sensor (measured at a constant current of 50 mA) Percent Resistance It is plotted (upper part) of the screen (this is the measured flow rate is stored in the memory cell through the multi-level cell (multi-level cell (MLC)) operation after it is converted to a digital signal).
4A is a TEM image of a ceria nanoparticle (the inset is an enlarged photograph by a high-resolution TEM), Fig. 4B is a schematic view of a mechanism of removing ROS by ceria nanoparticles, Fig. 4C is a schematic view of ceria Fig. 4D is a plot of the ROS removal activity of the nanoparticle-containing PLA film. Fig. 4D is a plot of the ROS removal activity of the nanoparticle-containing PLA film in a human umbilical vein endothelial cell (HUVEC) under 50 μM ROS 4f is the cell survival rate under 50 [mu] M ROS of HUVEC with various ceria nanoparticle concentrations and Fig. 4f is the fluorescence spectra of 50 [mu] M (left) FIG. 4g is the fluorescence image of mouse myocardial cell (HL-1) under ROS, FIG. 4g is the cell viability of HL-1 by various ceria nanoparticle concentrations under 50 μM ROS, Immunolabeling photographs of the MAC387 (macrophages) of the medium and the subcutaneous layer (left), the subcutaneous layer and the inner membrane (right) near the graft site containing the noparticles, and Fig. 4i is an immunolabeling image of the celiac nano In vivo immunolabeling photographs of the MAC387 (macrophages) of the medium and the subcutaneous layer (left), the subcutaneous layer and the inner membrane (right) near the graft site of the non-particle-containing stent.
FIG. 5A is a conceptual diagram showing localized and controlled drug release by the hyperthermia effect of AuNR @ MSN associated with near infrared (NIR) laser irradiation, FIG. 5B is a conceptual view showing AuNR (core) containing an anti-stenotic drug (rapamycin) (TEM) photograph of a mesoporous silica (shell), FIG. 5C shows a simulated drug release experiment using a fluorene dye loaded in AuNR @ MSN under near-infrared irradiation, and FIG. 5D shows a simulated drug release experiment in vivo FIG. 5E is a fluorescence image showing the Nile red dye diffused from the stent into the inside of the total carotid artery. FIG. 5E is a fluorescence image showing the presence of AuNR @ MSN under intermittent near-infrared irradiation (left side, experimental group) FIG. 5f shows the results of thermal finite element modeling for temperature distribution near the stent / endocardial interface at a blood flow rate of 2 mm / s, FIG. The temperature distribution of the vascular tissue near the heated stent (endocardium and subdermal layer) was measured at the tissue depth (0 mm / s) with or without blood flow (2 mm / s) 5h is a HUVEC photograph of a PLA film containing AuNR @ MSN (dotted boxes are exposed to a near-infrared laser at 17 mW output in vitro). The green and red regions are the living and dead cells, respectively, (Photo-bleaching of the green dye is observed), Figure 5i is a photograph of HUVEC under a near-infrared laser with increased power (29 mW) (killing cells (red) due to the hyperthermia effect) , Fig. 5J is a photograph of HUVEC under a near-infrared laser with a power of 40 mW (all cells exposed to near infrared are killed due to the hyperthermia effect of AuNR @ MSN), and Fig. 5k is cell survival data measured from Figs. 4h to 4j .
FIG. 6A is an optical diagram of a stent strut being fabricated from a Mg alloy ingot, FIG. 6B is an exemplary diagram of a process for fabricating a bioabsorbable RRAM on a stent, FIG. 6C is a cross- FIG. 6D is an enlarged view of the bioabsorbable electronic stent (BES) fabricated. FIG.
Figure 7a shows the percent resistance change of the Mg gypsum line (100 nm) in phosphate buffered saline (PBS) using different encapsulation materials (blue: no encapsulation, red: MgO 300 nm, black: MgO 300 nm / PLA 120 nm) As a function of time, and Figure 7b is an optical micrograph of a twisted shape Mg (50 nm) metal interconnect in PBS every 10 minutes.
Figure 8 shows that the excess of bioactive nanoparticles are injected through the tail vein into an auxiliary lymph node (Figure 8a), brachial lymph node (Figure 8b), inguinal lymph node (Figure 8c), heart (H & E) staining histology for the kidney (FIG. 8D) and kidney (FIG. 8E).
Figure 9 shows that hematoxylin and eosin (H & E) for the liver (Figure 9a), lung (Figure 9b), pancreas (Figure 9c) ) Staining histology.
FIG. 10A shows the elongated interconnection at various strains ranging from 0% to 100%, FIG. 10B shows the currents of the RRAM performed in both the initial (red) and strained (blue) conditions on the balloon catheter - Show voltage characteristics.
11A is a TEM image for AuNR @ MSN with small pore size (left) and large pore size (right), and FIG. 11B is TEM image for adsorbed and desorbed isotherm measurements at 77 K versus adsorbed N 2 volume versus relative N 2 (The inset shows the pore distribution of AuNR @ MSN using the Barrett-Joyner-Halenda method), and FIG. 11C is the normalized adsorption spectrum of AuNR @ MSN.
12A is a diagram showing a region (18% of the total area of the temperature sensor) exposed to a near-infrared laser spot, FIG. 12B is a diagram showing a plot (percentage resistance change versus temperature change, 12C is a photograph of a near infrared ray laser setting, and FIG. 12D is a graph showing a percentage resistance (blue) to a percent resistance change (blue) under a near-infrared laser irradiation of 29 mW output for 80 seconds (Red) and the estimated temperature as a function of time, and Figure 12E plots the temperature change as a function of the near-infrared laser irradiation time under various near-infrared laser power in the range of 17 mW to 160 mW.

이하, 다음의 실시예 또는 도면을 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자한다. 그러나 다음의 실시예 또는 도면에 대한 설명은 본 발명의 구체적인 실시태양을 특정하여 설명하고자 하는 것일 뿐이며, 본 발명의 권리 범위를 이들에 기재된 내용으로 한정하거나 제한해석하고자 의도하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples or drawings. It is to be understood, however, that the following description of the embodiments or drawings is intended to illustrate specific embodiments of the invention and is not intended to be exhaustive or to limit the scope of the invention to the precise forms disclosed.

실시예Example 1.  One. 세리아Celia 나노입자의 합성 Synthesis of nanoparticles

세륨 아세테이트(0.4 g, 98%, Sigma Aldrich, USA) 및 올레일아민(70%, 3.2 g, Acros, USA)을 15 mL의 자일렌(98.5%, Sigma Aldrich, USA)에 첨가하였다. 상기 용액을 실온에서 2시간 동안 교반한 후 90℃까지 가열하였다(2 ℃/min). 90℃에서 상기 용액을 격렬히 교반하면서 1 mL의 탈이온수를 첨가하였다. 이후 상기 용액이 황백색(off-white)으로 변하였고, 이는 반응이 개시되었다는 것을 의미한다. 상기 혼합물을 90℃에서 3시간 동안 저장하였고, 이후, 연황색(light-yellow)의 콜로이드성 용액으로 변하였고, 이를 실온으로 냉각하였다. 아세톤을 첨가하여 세리아 나노입자를 침전시켰고 상기 세리아 나노입자를 클로로포름에 분산시켰다. 생체비활성 세리아 나노입자를 제조하기 위해, 유기분산(organic-dispersed) 세리아 나노입자를 PEG-포스포리피드로 코팅하였다. 5 mL의 CHCl3에 용해된 50 mg의 mPEG-2000 PE(Avanti, USA)를 5 mL의 세리아 나노입자 용액에 첨가하였다(CHCl3 내에 10 mg/mL). 로터리 증발기에 의해 용매를 증발시켰고 생성물을 진공 오븐 내에서 80℃에서 추가로 1시간 동안 숙성시켰다. 이후, 5 mL의 용매(탈이온수 또는 CHCl3)를 상기 생성물에 가하였고, 초원심분리에 의해 과량의 PEG-포스포리피드를 제거하였다.
Cerium acetate (0.4 g, 98%, Sigma Aldrich, USA) and oleylamine (70%, 3.2 g, Acros, USA) were added to 15 mL of xylene (98.5%, Sigma Aldrich, USA). The solution was stirred at room temperature for 2 hours and then heated to 90 [deg.] C (2 [deg.] C / min). At 90 DEG C, 1 mL of deionized water was added while vigorously stirring the solution. The solution then turned off-white, which means that the reaction was initiated. The mixture was stored at 90 占 폚 for 3 hours and then turned into a light-yellow colloidal solution, which was cooled to room temperature. Acetone was added to precipitate the ceria nanoparticles, and the ceria nanoparticles were dispersed in chloroform. To prepare bioactive ceria nanoparticles, organic-dispersed ceria nanoparticles were coated with PEG-phospholipid. 50 mg of mPEG-2000 PE (Avanti, USA) dissolved in 5 mL of CHCl 3 was added to 5 mL of ceria nanoparticle solution (10 mg / mL in CHCl 3 ). The solvent was evaporated by rotary evaporator and the product was aged in a vacuum oven at < RTI ID = 0.0 > 80 C < / RTI > for an additional hour. Then, 5 mL of solvent (deionized water or CHCl 3 ) was added to the product and the excess PEG-phospholipid was removed by ultracentrifugation.

실시예Example 2. 금  2. Gold 나노로드(gold nanorod)의Of the gold nanorod 합성 synthesis

0.25 mL의 10 mM HAuCl4·3H2O(99.9%, Strem, USA) 수용액을 교반 조건하에서 7.5 mL의 100 mM 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB, 99+%, Acros, USA)에 첨가하여 금 씨드 입자(gold seed particle)를 제조하였다. 0.6 mL의 얼음으로 냉각된 10 mM NaBH4 용액을 첨가하고 2시간 동안 교반하여 흐린 갈색의(pale-brown) 씨드 용액을 제조하였다. 160 mL의 100 mM CTAB, 6.8 mL의 10 mM HAuCl4·3H2O 및 1 mL의 10 mM AgNO3(99%, Sigma Aldrich, USA)를 혼합하여 금 나노로드(AuNR) 성장 용액을 제조하였다. 이후, 1.08 mL의 100 mM L-아스코르브산(99%, Sigma Aldrich, USA)을 첨가하였고, 이로 인해 상기 용액의 색이 황갈색에서 무색으로 변하였다. 나노로드(nanorod)의 성장을 개시하기 위해, 1.68 mL의 씨드 용액을 상기 성장 용액에 첨가하였고, 3시간 동안 정치시켰다. 생체내 실험을 위한 페길화된 금 나노로드(PEGylated AuNR)를 제조하기 위해, AuNR을 2회 원심분리하였고 10 mL의 물에 분산시켰다. 이후, 100 mg의 mPEG-SH 5000(Sulfhydryl terminated, Sunbio, Korea)를첨가하였고 12시간 동안 교반하였다. 과량의 mPEG-SH를 원심분리로 제거하였고, AuNR을 여과하고 물에 재분산시켰다.
(CTAB, 99 +%, Acros, USA) was added to 7.5 mL of 100 mM cetyltrimethylammonium bromide solution (CTAB, 99%, Acros, USA) in an aqueous solution of 0.25 mL of 10 mM HAuCl 4 .3H 2 O (gold seed particle). It was added to 10 mM NaBH 4 solution was cooled in 0.6 mL of ice, and was prepared (pale-brown) of the seed cloudy brown solution was stirred for 2 hours. A gold nanorod (AuNR) growth solution was prepared by mixing 160 mL of 100 mM CTAB, 6.8 mL of 10 mM HAuCl 4 .3H 2 O and 1 mL of 10 mM AgNO 3 (99%, Sigma Aldrich, USA). Then, 1.08 mL of 100 mM L-ascorbic acid (99%, Sigma Aldrich, USA) was added, thereby changing the color of the solution from yellowish brown to colorless. To initiate the growth of nanorods, 1.68 mL of seed solution was added to the growth solution and allowed to stand for 3 hours. To prepare a pegylated gold nano rod (PEGylated AuNR) for in vivo experiments, AuNR was centrifuged twice and dispersed in 10 mL of water. Then, 100 mg of mPEG-SH 5000 (Sulfhydryl terminated, Sunbio, Korea) was added and stirred for 12 hours. Excess mPEG-SH was removed by centrifugation, and AuNR was filtered and redispersed in water.

실시예Example 3. 금  3. Gold 나노로드Nanorod 코어/ core/ 메조기공성Siege 실리카 나노입자(AuNR@MSN)의 합성 Synthesis of silica nanoparticles (AuNR @ MSN)

실시예 2에서 제조된 AuNR 용액을 원심분리하고, 세척하고 40 mL의 물에 재분산시켰다. CATB(0.08 g, >99%, Acros, USA) 및 0.24 mL의 NaOH 용액(2 M)을 상기 용액에 첨가하였다. 이후, 상기 용액을 70℃까지 가열한 후, 1.2 mL의 메시틸ㄹ렌(99%, Sigma Aldrich, USA), 0.4 mL의 테트라에틸 오르쏘실리케이트(TEOS, 98%, Acros, USA) 및 2.4 mL의 에틸 아세테이트를 차례로 첨가하였다. 3시간 동안 교반한 후, 얻은 AuNR@MSN을 원심분리를 통해 수집하였고 많은 양의 물과 에탄올로 세척하였다. 이후, 산성 에탄올 용액 내에서 교반함으로써 기공-생성 주형(pore-generating template), CATB를 제거하였다. 표면 기능화(surface functionalization)를 위해, AuNR@MSN을 에탄올에 재분산시켰다. 0.1 mL의 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES, 99%, Sigma Aldrich, USA)을 첨가한 후, 상기 용액을 3시간 동안 환류시켰다. 아민기로 기능화된 AuNR@MSN(AuNR@MSN-NH2)을 원심분리하였고 5 mL의 무수 에탄올에 재분산시켰다. 상기 AuNR@MSN의 표면에 PEG를 도입하기 위해, 100 mg의 mPEG-SG 5000(Succinimidyl glutarate terminated, Sunbio, Korea)을 첨가하였고 12시간 동안 교반하였다. 반응 후에, 과량의 mPEG-SG를 원심분리에 의해 제거하였고, 생성물을 CHCl3에 분산시켰다. ICP-AES에 의해 측정된 금의 최종 농도는 2.878 mg/mL이었다.
The AuNR solution prepared in Example 2 was centrifuged, washed and redispersed in 40 mL of water. CATB (0.08 g, > 99%, Acros, USA) and 0.24 mL NaOH solution (2 M) were added to the solution. The solution was then heated to 70 ° C. and then treated with 1.2 mL of mesitylene (99%, Sigma Aldrich, USA), 0.4 mL of tetraethylorthosilicate (TEOS, 98%, Acros, USA) Of ethyl acetate were added successively. After stirring for 3 hours, the obtained AuNR @ MSN was collected by centrifugation and washed with a large amount of water and ethanol. The pore-generating template, CATB, was then removed by stirring in an acidic ethanol solution. For surface functionalization, AuNR @ MSN was redispersed in ethanol. 0.1 mL of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES, 99%, Sigma Aldrich, USA) was added and the solution was refluxed for 3 hours. AuNR @ MSN (AuNR @ MSN-NH 2 ) functionalized with amine groups was centrifuged and redispersed in 5 mL of anhydrous ethanol. To introduce PEG onto the AuNR @ MSN surface, 100 mg of mPEG-SG 5000 (Succinimidyl glutarate terminated, Sunbio, Korea) was added and stirred for 12 hours. After the reaction, it was removed by the excess of mPEG-SG centrifugation, followed by dispersion of the product in CHCl 3. The final concentration of gold measured by ICP-AES was 2.878 mg / mL.

실시예Example 4.  4. MgMg 합금  alloy 스텐트Stent 상에  On MgMg // MgOMgO // MgMg 메모리의 제조 Manufacture of memory

Mg 합금 스텐트를 제조하기 위해, 먼저 ZM21 Mg 합금 잉곳을 레이저-절단하고 연마하였다. 상기 ZM21 Mg 합금 기판(~200 μm)의 양면에 3000 rpm(30초)에서 AZ4620 포토레지스트(Clariant, USA)를 스핀코팅하였다. 이후, 포토리소그래피 및 Mg 식각제(70% 에틸렌 글리콜, 20% 탈이온수, 10% 질산)를 사용하는 습식 식각 공정을 이용하여 상기 Mg 합금 기판을 패터닝하였다. 상기 식각 공정 후에, 상기 Mg 합금 메쉬(mesh)를 끓는 아세톤에 담가서 상기 AZ4620 포토레지스트를 제거하였다. 이후, 전자빔 증발법에 의해 상기 스텐트 위에 절연 MgO 층(~50 nm)을 증착하였다. 이후에 Mg의 열증발법을 적용하여 하부 전극(Mg, 60 nm)을 형성하였다. 스퍼터링 공정(base pressure of 5×10-6 Torr, Ar 20 sccm, 5 mTorr, 150 W RF power)에 의해 스위칭 층(MgO, 12 nm)을 증착하였다. 다음에, 또 다른 열증발법 단계를 통해 상기 MgO 필름 위에 상부 전극(Mg, ~60 nm)을 증착하였다. 전자빔 증발법을 사용하여 상기 Mg/MgO/Mg (RRAM) 구조의 상부 표면에 또 다른 MgO 봉지층(~80 nm)을 추가하였다. 마지막으로, 상기 스텐트 위의 전체 RRAM을, 딥-코팅(dip-coating) 기술을 통해 세리아 나노입자 및 AuNR@MSN(클로로포름 내에서 3 wt%)을 함유하는 PLA(Mw ~ 160,000, Mw/Mn ~ 1.5, Sigma Aldrich, USA) 용액으로 코팅하였다.
To fabricate the Mg alloy stent, the ZM21 Mg alloy ingot was laser-cut and polished first. AZ4620 photoresist (Clariant, USA) was spin coated on both sides of the ZM21 Mg alloy substrate (~ 200 μm) at 3000 rpm (30 seconds). The Mg alloy substrate was then patterned using a wet etching process using photolithography and an Mg etchant (70% ethylene glycol, 20% deionized water, 10% nitric acid). After the etching process, the Mg alloy mesh was immersed in boiling acetone to remove the AZ4620 photoresist. Thereafter, an insulated MgO layer (~50 nm) was deposited on the stent by an electron beam evaporation method. Subsequently, the lower electrode (Mg, 60 nm) was formed by thermal evaporation of Mg. A switching layer (MgO, 12 nm) was deposited by a sputtering process (base pressure of 5 × 10 -6 Torr, Ar 20 sccm, 5 mTorr, 150 W RF power). Next, an upper electrode (Mg, ~ 60 nm) was deposited on the MgO film through another thermal evaporation process step. Another MgO encapsulation layer (~ 80 nm) was added to the upper surface of the Mg / MgO / Mg (RRAM) structure using the electron beam evaporation method. Finally, a full-RRAM above the stent, dip-coating (dip-coating) PLA (M w ~ 160,000 , which contains a (3 wt% in chloroform) of ceria nanoparticles and AuNR @ MSN through technology, M w / M n ~ 1.5, Sigma Aldrich, USA).

실시예Example 5.  5. MgMg 합금  alloy 스텐트Stent 상에 온도/흐름 센서의 제작 Fabrication of temperature / flow sensors on

Mg 온도 및 흐름 센서는 부착층(adhesion layer), 긴 필라멘트 Mg 저항체(long filamentary Mg resistor), 및 외부 봉지층(MgO 및 PLA)으로 구성된다. 먼저, 상기 부착층(~60 nm 두께의 ZnO)을 약 15 μm 두께의 PLA 필름 위에 스퍼터링하였다(base pressure of 5×10-6 Torr, Ar 20 sccm, 5 mTorr, 150 W RF power). 섀도 마스크(shadow mask)를 통해 금속 배선(Mg, ~100 nm)을 열증발시켰다. 봉지(encapsulation)를 위해, 전자빔 증발법을 사용하여 약 400 nm 두께의 MgO를 증작시켰다. 용매-증기-어닐링 공정(solvent-vapor-annealing process)에 의해 추가적인 두 개의 PLA 층(~15 μm)을 상부에 라미네이션시켰다. 마지막으로, 용매-증기-어닐링 공정에 의해 상기 스텐트 위에 상기 센서 필름을 전사인쇄하였다.
The Mg temperature and flow sensor consists of an adhesion layer, a long filament Mg resistor, and an outer encapsulation layer (MgO and PLA). First, the adhesion layer (~ 60 nm thick ZnO) was sputtered on a PLA film of about 15 μm thickness (base pressure of 5 × 10 -6 Torr, Ar 20 sccm, 5 mTorr, 150 W RF power). The metal wiring (Mg, ~ 100 nm) was thermally evaporated through a shadow mask. For encapsulation, an electron beam evaporation method was used to grow about 400 nm thick MgO. An additional two PLA layers (~ 15 μm) were laminated on top by a solvent-vapor-annealing process. Finally, the sensor film was transferred and printed on the stent by a solvent-vapor-annealing process.

실시예Example 6.  6. 시험관내In vitro ROSROS 제거 실험 Removal experiment

마우스의 심장 근육 세포(HL-1)를, 10% 우태아혈청(Wisent, Canada), 1% 페니실린/스트렙토마이신(Gibco, USA), 0.1 mM의 노르에피네프린(Sigma Aldrich, USA), 및 2 mM의 L-글루타민(Gibco, USA)으로 보충된 클레이콤 매질(Claycomb medium; Sigma Aldrich, USA) 내에서 인큐베이션하였다. 별도로, 5% CO2 및 95% 공기하의 37℃의 EGMTM-2 BulletKitTM (Lonza, Switzerland) 내에서 HUVEC를 인큐베이션하였다. 시험관내 ROS 제거 실험을 위해, HL-1 세포 및 HUVEC를 24-웰 플레이트에 두고 다시 3일간 배양하였다. 세포 매질을 제거한 후에, 세리아 나노입자가 내포된 PLA 필름(1 cm × 1 cm, ~0.16 g)을 상기 웰 플레이트 내에 두었다. 반응성 산소종(50 μM H2O2, Sigma Aldrich, USA)을 상기 웰 플레이트에 첨가하였고, 5분, 10분, 15분 및 30분간 저장하여 산화성 스트레스(oxidative stress) 효과를 관찰하였다. 세포를 Dulbecco 인산염 완충 식염수(DPBS)로 세척하였고, Live/Dead® Cell viability/cytotoxicity kit (Invitrogen, USA)을 사용하여 세포 생존율을 측정하였다. 형광현미경(Nikon Eclipse Ti, Japan)을 사용하여 형광 사진을 얻었고 Image-Pro plus software (MediaCybernetics, USA) 키트에 의해 살아 있는 세포 및 사멸한 세포에 대한 정량적 추정치를 얻었다.
Mouse heart muscle cells (HL-1) were cultured in DMEM supplemented with 10% fetal bovine serum (Wisent, Canada), 1% penicillin / streptomycin (Gibco, USA), 0.1 mM norepinephrine (Sigma Aldrich, (Claycomb medium; Sigma Aldrich, USA) supplemented with L-glutamine (Gibco, USA). Separately, HUVECs were incubated in EGMTM-2 BulletKit (Lonza, Switzerland) at 37 ° C under 5% CO 2 and 95% air. For in vitro ROS removal experiments, HL-1 cells and HUVEC were placed in 24-well plates and incubated again for 3 days. After removal of the cell medium, a PLA film (1 cm x 1 cm, ~ 0.16 g) containing ceria nanoparticles was placed in the well plate. Reactive oxygen species (50 μM H 2 O 2 , Sigma Aldrich, USA) was added to the well plates and stored for 5, 10, 15, and 30 minutes to observe the oxidative stress effect. Cells were washed with Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS) and cell viability was measured using the Live / Dead Cell viability / cytotoxicity kit (Invitrogen, USA). Fluorescence images were obtained using a fluorescence microscope (Nikon Eclipse Ti, Japan) and quantitative estimates of living and dead cells were obtained by Image-Pro plus software (MediaCybernetics, USA) kit.

실시예Example 7.  7. 시험관내In vitro 온열치료 실험 Thermal Therapy Experiment

온열치료에 의해 야기된 세포 손상을 모니터링하기 위해, AuNR@MSN-PLA 필름(5 mm × 5 mm)을 장착한 24-웰 플레이트에서 3일간 배양한 HUVEC에 광열 온열 치료를 수행하였다. 세포생존률/세포독성 키트 용액을 상기 매질에 첨가하여 살아있는 세포 및 사멸한 세포를 시각화하였다. 상기 광열 온열 치료를 위해, 80 nm-펄스 레이저(Mai Tai eHP deepsee, Spectra-Physics, USA)를 다른 전력에서 10분간 조사하였다. 근적외선 조사 후, 공초점 현미경(LSM-780, Carl Zeiss, Germany)을 사용하여 세포의 사진을 얻었다.
To monitor cellular damage caused by hyperthermia, photothermal thermal therapy was performed on HUVECs cultured in 24-well plates with AuNR @ MSN-PLA film (5 mm x 5 mm) for 3 days. Cell viability / cytotoxicity kit solutions were added to the media to visualize live and dead cells. An 80 nm-pulsed laser (Mai Tai eHP deepsee, Spectra-Physics, USA) was irradiated at different power for 10 minutes for the photothermal thermal treatment. After near-infrared irradiation, photographs of cells were obtained using a confocal microscope (LSM-780, Carl Zeiss, Germany).

결과result

도 1a 및 1b는 세리아 나노입자(촉매적 ROS 제거), AuNR@MSN(온열치료), 약물(예를 들면, 라파마이신), 유속/온도 센서(생리학적 신호 감지) 및 RRAM 어레이(데이터 저장)가 집적된 마그네슘 합금 스텐트를 포함하는 대표적인 생흡수성 전자 스텐트(BES)에 대한 다이아그램 및 사진이다. 이러한 구성성분들은 생흡수성 및 생체비활성 재료들로 이루어진다(도 2 참조). 상기 BES에 대한 제조 방법, 재료, 기하학적 정보 및 사진들이 도 6에 나타나 있다. 도 1b는 동맥을 통한 접근에 의해 개의 총경동맥에 장착될 준비가 된 BES(수축 상태)를 보여 준다. 하부의 삽입도는 나노스케일의 치료제로 코팅된 BES에 대한 확대 사진이며, RRAM 및 온도 센서를 보여 준다. 도 1c는 BES의 장착을 위해 사용된 수축(좌) 및 팽창된(우) 풍선 카데터에 대한 X-선 사진을 보여 준다. 팽창된 BES는 동맥을 기계적으로 지지한다. 광학 사진(도 1d) 및 용적연출(volume-rendered) CT(computed tomography) 사진(도 1e)은 표적 동맥 내부에 장착된 확장된 BES를 보여 준다.Figures 1a and 1b illustrate the use of ceria nanoparticles (catalytic ROS removal), AuNR @ MSN (thermal therapy), drugs (e.g., rapamycin), flow rate / temperature sensors (physiological signal detection) (BES) including a magnesium alloy stent having an integrated bioabsorbable stent. These components consist of bioabsorbable and bio-inert materials (see FIG. 2). The manufacturing method, materials, geometrical information and photographs for the BES are shown in FIG. Figure 1B shows the BES (contraction state) ready to be mounted on the gross carotid arteries by access through the artery. Bottom inset is an enlargement of BES coated with nanoscale remedy, showing RRAM and temperature sensor. Figure 1c shows an X-ray picture of the contraction (left) and inflated (right) balloon catheters used for mounting the BES. The expanded BES mechanically supports the artery. An optical photograph (FIG. 1d) and a volume-rendered CT (computed tomography) photograph (FIG. 1e) show an expanded BES mounted within the target artery.

도 2a는 Mg-Zn-Mn 합금(ZM21; Mg 97%, Zn 2%, Mn 1%) 스트럿(strut) 상의 능동 전자장치 및 치료용 나노입자의 생흡수성 및 생체비활성 스택(stack)에 대한 예시이다. 이러한 전자 부품은 생흡수성(Mg, MgO, Zn, ZnO 및 폴리락트산(PLA)) 및 생체비활성(Mn) 재료로 구성되었다. 치료용 나노입자(세리아 나노입자 및 AuNR@MSN) 및 약물이, 용해속도제어가능한 산화물/고분자로 코팅된 스텐트의 PLA 층 내에 포함되었다(도 7a). 사용된 모든 나노입자는 생흡수성(SiO2)이거나 생체비활성(CeO2, Au)이었다. (체액에 담금에 의한) 활성 약제의 분해 속도가 도 7b에 예시되어 있고, 이는 코팅용 산화물(예를 들면, MgO) 및 고분자(예를 들면, PLA, 실크)의 기하학적 형상과 재료를 조절함으로써 제어될 수 있다.Figure 2a shows an example of bioabsorbable and bioactive inactive stacks of active electronic devices and therapeutic nanoparticles on a Mg-Zn-Mn alloy (ZM21; Mg 97%, Zn 2%, Mn 1%) struts to be. These electronic components were composed of bioabsorbable (Mg, MgO, Zn, ZnO and polylactic acid (PLA)) and biologically inert (Mn) materials. Therapeutic nanoparticles (ceria nanoparticles and AuNR @ MSN) and drug were included in the PLA layer of a stent coated with a dissolution rate controllable oxide / polymer (Fig. 7A). All nanoparticles used were either bioabsorbable (SiO 2 ) or bioactive (CeO 2 , Au). The rate of degradation of the active agent (by immersion in body fluids) is illustrated in Figure 7b, which can be achieved by adjusting the geometry and materials of the coating oxides (e.g., MgO) and polymers (e.g., PLA, Lt; / RTI >

생흡수성 이외에, 효과적인 임상 치료를 위한 주요한 기준은 생체내 모델(in vivo model)과 생체비활성 나노물질의 적합성이다. 과량(> 1,000배)의 생체비활성 나노입자를 정상 마우스의 꼬리 정맥을 통해 주사하여 내부 장기에 대한 영향을 평가하였다. 마우스에서의 생체내 약동력한 연구에 따르면, 세리아 나노입자, AuNR@MSN 및 금 나노입자는 과거의 보고와 유사한 반감기(도 2b)를 갖는 것으로 나타났다. 이러한 결과는, 세리아 나노입자, AuNR@MSN 및 금 나노입자가 혈류 내에서 매우 안정하고, 단백질과의 원하지 않는 상호작용이 최소화되며 반감기를 짧게 하는 플라그(plaque) 형성이 최소화된다는 것을 보여 준다.In addition to bioabsorbability, a key criterion for effective clinical treatment is the suitability of in vivo models and bioactive nanomaterials. Excess (> 1,000-fold) biologically inactive nanoparticles were injected through the tail vein of normal mice to evaluate the effect on internal organs. In vivo pharmacokinetic studies in mice, ceria nanoparticles, AuNR @ MSN and gold nanoparticles have been shown to have a half-life similar to that reported in the past (Fig. 2b). These results show that ceria nanoparticles, AuNR @ MSN and gold nanoparticles are very stable in the bloodstream, minimizing unwanted interactions with proteins and minimizing plaque formation that shortens half-life.

생체분포에 대한 연구에 따르면, 일반적으로 관찰되듯이, 폐 및 다른 장기보다는 신장, 간, 및 림프절과 같은 망상내피계(reticuloendothelial system) 내에 생체비활성 나노입자가 축적되었다(도 2c). 조직학적 분석(도 8 및 도 9)에 의하면, 나노입자의 생체적합성을 보여 준다. 이러한 결과는 상기 생체비활성 나노입자의 생체내 시스템에 대한 영향이 최소하는 것을 보여 준다.Studies on biodistribution have shown that bioactive inactive nanoparticles have accumulated in the reticuloendothelial system, such as the kidneys, liver, and lymph nodes, rather than the lungs and other organs, as is commonly observed (Figure 2c). Histological analysis (Figures 8 and 9) shows the biocompatibility of the nanoparticles. These results show that the effect of the bioactive nanoparticles on the in vivo system is minimal.

도 3은 BES로부터 얻은 능동 전자장치의 감지 및 데이터 저장 결과를 보여 준다. 상기 생흡수성 Mg/MgO/Mg 나노멤브레인 저항 메모리 소자에 대한 쌍극성(bipolar) I-V 곡선은 상기 소자가 저저항 상태(LRS)와 고저항 상태(HRS) 사이에서 어떻게 양방향으로 스위칭하는 지를 보여 준다(도 3a). 상기 저항성 스위칭(resistive switching)은 양의 전압(0.7 V의 리셋(reset)) 또는 음의 전압(-0.8 V의 셋(set))을 걸어줌으로써 이루어졌다. 낮은 리셋 및 셋 전압에 의해 상기 메모리의 저전력 작동이 가능하였다. 도 3a의 삽입도는 스위칭 순서를 보여 준다. 도 3b는 상기 메모리 모듈에 대한 투과전자현미경(TEM) 사진을 보여 주며, MgO 나노멤브레인 스위치 층(~12 nm) 및 Mg 전극에 대한 인터페이스를 자세히 보여 준다. 상기 LRS 및 HRS의 면적에 독립적인 전류값은, 전도 메커니즘이 필라멘트 연결(filamentary connection)에 의한 것이라는 점을 암시한다(도 3c). 도 3d는 상기 RRAM 어레이에서의 균일한 저항 스위칭을 보여 주며, 상기 HRS 및 LRS 모두 안정하다. 이러한 소자들의 잔류 특성(retention property)은, 1,000회를 초과하는 스위칭 사이클(도 3f)에 의해 수 년까지 외삽될 수 있다(도 3e). 상기 BES의 확장 동안의 기계적 견고성(robustness)을 유한요소모델링(FEM) 분석법을 사용하여 확인한다. 본 발명자들은 BES의 스위칭 층(MgO 나노멤브레인)의 변형(strain)(도 2g)이 MgO(~8%)의 파괴 변형(fracture strain)보다 더 작은 것으로 추정한다. 상기 BES에 포함된 나노미터-두께의 활성 층들 및 구불구불한 설계들(serpentine designs)(도 10a)은 소자들에 대한 유도 변형(induced strain)의 영향을 최소화하며, 변형하에서 안정한 I-V 특성을 가능하게 한다(도 10b).Figure 3 shows the sensing and data storage results of the active electronics from the BES. The bipolar IV curve for the bioabsorbable Mg / MgO / Mg nanomembrane resistance memory device shows how the device switches bidirectionally between the low resistance state (LRS) and the high resistance state (HRS) 3a). The resistive switching was done by applying a positive voltage (reset of 0.7 V) or a negative voltage (a set of -0.8 V). Low-power operation of the memory was enabled by a low reset and set voltage. The inset of FIG. 3A shows the switching order. FIG. 3B shows a transmission electron microscope (TEM) photograph of the memory module, showing in detail the interface to the MgO nanomembrane switch layer (~ 12 nm) and the Mg electrode. The current values independent of the area of the LRS and HRS suggest that the conduction mechanism is by filamentary connection (FIG. 3C). FIG. 3D shows uniform resistance switching in the RRAM array, where both HRS and LRS are stable. The retention properties of these devices can be extrapolated to several years by a switching cycle (Fig. 3F) in excess of 1,000 cycles (Fig. 3E). The mechanical robustness during the expansion of the BES is confirmed using finite element modeling (FEM) analysis. We assume that the strain (Figure 2g) of the switching layer (MgO nanomembrane) of the BES is smaller than the fracture strain of MgO (~ 8%). Nanometer-thick active layers and serpentine designs (Figure 10a) included in the BES minimize the effects of induced strain on the devices and enable stable IV characteristics under strain. (Fig. 10B).

감지 데이터를 저장하기 위해 상기 BES 상에서 생흡수성 RRAM을 센서 모듈과 결합하였다. 도 3h는 생체외에서의 혈관내 흐름/재관류 모델을 보여 준다. 개의 대동맥(도 3h)을 절제하였고 상기 BES를 모의 혈류(simulated blood flow)의 경로 내로 삽입하였다. 상기 스텐트의 유체 속도 센서는 저항 변화를 측정함으로써 작동되고, 이어서 유체 속도의 변화와 상호 연관시킨다(도 3i). 상기 RRAM 모듈은 이러한 유속 데이터를, 유속 변화에 상당하는 4-레벨 데이터 그룹에 기초하여 저장하였다. 이러한 속도 변화를 MLC 작동(도 3j)을 통해 저장하였다. 각 유체 속도는 Lab-view 소프트웨어를 사용하여 실시간으로 상기 메모리의 다른 셀에 저장하였다. 상기 장치의 연결이 유선일지라도, 전력 및 저장된 데이터는, 무선 장치들을 집적함으로써, 무선으로 전송될 수 있다.A bioabsorbable RRAM was combined with the sensor module on the BES to store sensing data. Figure 3h shows an endovascular flow / perfusion model in vitro. Three aorta (Fig. 3h) were excised and the BES was inserted into the path of the simulated blood flow. The fluid velocity sensor of the stent is activated by measuring the resistance change, and then correlates with the change in fluid velocity (Fig. 3i). The RRAM module stores these flow rate data based on a four-level data group corresponding to the flow rate change. These rate changes were saved via MLC operation (Figure 3j). Each fluid velocity was stored in different cells of the memory in real time using Lab-view software. Although the connection of the device is wired, the power and stored data can be wirelessly transmitted by integrating the wireless devices.

치료제를 전달하기 위해, 세리아 나노입자(도 4a 및 이의 삽입도)를 상기 BES의 최외각 봉지층에 포함시켰다(도 1a 및 도 4b의 좌측). 전형적으로, 이식 부위 근처의 ROS는 내피세포의 자멸 및 ROS-유도 염증 반응을 촉진하고, 이는 재협착의 주된 이유 중 하나이다. 또한, ROS는 심장근육 세포의 사멸을 초래한다. 세리아 나노입자 표면의 산소 빈자리(oxygen vacancy)는 ROS가 세리아 나노입자에 결합하도록 한다. Ce3 + 및 Ce4 + 산화상태 간의 자기-재생산성 산화환원 사이클에 의해 혈관내 ROS의 지속적인 촉매적 제거가 가능하여(도 4b 우측), ROS-유도 염증을 억제한다. 혈관성형술 시술 중에 심혈관계에서 ROS가 증가하는 것을 모사하기 위해 초과산화물(superoxide) 및 과산화수소를 사용하였다. PLA 필름에 내포된 세리아 나노입자는 투여량-의존적인 방식으로 ROS 제거 활성을 보였다(도 4c).To deliver the therapeutic agent, ceria nanoparticles (Fig. 4A and its insert) were included in the outermost encapsulation layer of the BES (left side of Figs. 1A and 4B). Typically, ROS near the graft site promotes endothelial cell apoptosis and ROS-induced inflammatory response, which is one of the main reasons for restenosis. In addition, ROS results in the death of cardiac muscle cells. The oxygen vacancy on the surface of the ceria nanoparticles allows ROS to bind to ceria nanoparticles. Continuous catalytic removal of intravascular ROS is possible by a self-regenerating acidic redox cycle between Ce 3 + and Ce 4 + oxidation states (Fig. 4b right), inhibiting ROS-induced inflammation. Superoxide and hydrogen peroxide were used to simulate increased ROS in cardiovascular system during angioplasty. The ceria nanoparticles encapsulated in the PLA film showed ROS removal activity in a dose-dependent manner (Figure 4c).

인간 제정맥(umbilical vein) 내피세포(HUVEC)를 산화성 스트레스에 노출시킴으로써 세리아 나노입자의 시험관내 항산화 효과를 평가하였다(도 4d). ROS를 함유하는 매질을 상기 HUVEC에 첨가하면, (세리아 나노입자가 없는 경우에) 세포생존율이 급격히 감소하였다(도 4d 좌측 및 도 4e 흑색 곡선). 이와 대조적으로, PLA 필름에 내포된 세리아 나노입자를 첨가하면 산화성 스트레스 하에서 세포 생존율이 향상되는데, 이는 내피세포가 세리아 나노입자에 의해 ROS로부터 보호를 받는다는 것을 의미한다. 심장 세포주, HL-1을 세리아 나노입자와 함께 노출시키면, HUVEC의 경우에서와 같이, 산화성 스트레스가 감소하였다. 생체내 항염증성을 평가함으로써 동물 모델에서 세리아 나노입자의 보호 효과를 조사하였다. 개의 총경동맥 내에 BES를 이식한 후의 면역조직화학적 분석에 의하면, 세리아 나노입자가 존재하는 경우에는 염증 반응 및 대식세포의 이동(macrophage migration)이 억제된 반면에, 세리아 나노입자가 없는 경우에는 소식세포의 점증(microphage recruitment)이 관찰되었다(도 4i).In vitro antioxidative effects of ceria nanoparticles were evaluated by exposing human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) to oxidative stress (Fig. 4d). When the medium containing ROS was added to the HUVEC, the cell viability decreased sharply (in the absence of ceria nanoparticles) (Fig. 4D left curve and Fig. 4e black curve). In contrast, the addition of ceria nanoparticles encapsulated in a PLA film improves cell viability under oxidative stress, which means that endothelial cells are protected from ROS by ceria nanoparticles. Exposure of the cardiac cell line, HL-1, with ceria nanoparticles decreased oxidative stress, as in the case of HUVEC. The protective effect of ceria nanoparticles in animal models was investigated by evaluating in vivo anti-inflammatory properties. Immunohistochemical analysis after transplantation of BES into the common carotid arteries showed that the presence of ceria nanoparticles inhibited the inflammatory reaction and macrophage migration, whereas in the absence of ceria nanoparticles, Microphage recruitment was observed (Fig. 4I).

ROS 및 염증에 대한 보호 이외에, 외부의 광학적 자극에 반응하는 다기능성 치료용 나노입자도 상기 BES에 포함시켜서 제어 약물 방출 및 광열 치료를 가능하게 한다(도 5a). 이러한 형태의 BES 작동(actuation)을 위해, 근적외선-반응성 금 나노입자 코어(약 20 nm 길이 및 약 10 nm 두께) 및 약물-충전가능한 메조기공성 실리카 쉘(AuNR@MSN, 약 100 nm 직경)을 설계하고 합성하였다(도 5b). AuNR@MSN의 더 큰 표면적 대 부피 비로 인해 큰 약물(Rapamycin, LC Laboratories) 탑재가 가능하여 SMC 증식 및 재협착을 억제하는 것을 도울 수 있다. 분자가 큰 약물을 충분히 흡착할 수 있도록 하기 위해, 팽윤제(swelling agent)(mesitylene, Aldrich, USA)를 첨가하여 상기 메조기공의 크기를 증가시켰다(도 11a). N2 흡착/탈착 등온선 분석은 AuNR@MSN이 잘 발달된 메조기공을 갖는다는 것을 보여 준다. 상응하는 Barrett-Joyner-Halenda (BJH) 기공 크기 분포는 약 3.9 nm의 유효 기공 직경을 보여 준다(도 11b). UV-Vis 흡착 스펙트럼은 AuNR@MSN가 약 761 nm에서 흡착 피크를 가짐을 보여 준다(도 11c). AuNR@MSN은 연조직에 대한 침투 깊이가 큰 근적외선 레이저(약 800 nm)에 반응하기 때문에, AuNR@MSN의 최소 또는 비침습적 광열 작동에 사용될 수 있다. 도 5c는, 근적외선 레이저(약 800 nm)를 조사하거나 조사하지 아니할 때 PLA 내의 AuNR@MSN으로부터 약물 방출에 대한 시험관내 실험을 강조하고 있다. 근적외선을 흡수하는 금 나노입자는 열을 발생시키고 약물-충전된-메조기공성 실리카 쉘에 열을 전달하며, 이어서, 충전된 약물의 탈착 및 확산을 돕는다. 상기 근적외선 레이저의 출력을 조절함으로써, 상기 BES로부터 방출되는 약물의 양을 제어하였다(도 5c). 상기 스텐트로부터 상기 내막(intima)으로의 약물 전달을 생체내 동물 실험을 통해 평가하였다(도 5d).In addition to protection against ROS and inflammation, multifunctional therapeutic nanoparticles that respond to external optical stimuli are also included in the BES to enable controlled drug release and photothermal treatment (FIG. 5A). For this type of BES actuation, near infrared-reactive gold nanoparticle cores (about 20 nm long and about 10 nm thick) and drug-fillable mesoporous silica shells (AuNR @ MSN, about 100 nm diameter) And synthesized (FIG. 5B). The larger surface area-to-volume ratio of AuNR @ MSN allows loading of larger drugs (Rapamycin, LC Laboratories), which can help suppress SMC proliferation and restenosis. To make the molecules sufficiently adsorb large drugs, the size of the mesopores was increased by adding a swelling agent (mesitylene, Aldrich, USA) (FIG. 11A). N 2 adsorption / desorption isotherm analysis shows that AuNR @ MSN has well-developed mesopores. The corresponding Barrett-Joyner-Halenda (BJH) pore size distribution shows an effective pore diameter of about 3.9 nm (FIG. 11B). The UV-Vis adsorption spectrum shows that AuNR @ MSN has an adsorption peak at about 761 nm (FIG. 11C). AuNR @ MSN can be used for minimal or noninvasive photothermal operation of AuNR @ MSN since it reacts to a near-infrared laser (about 800 nm) with a high penetration depth to the soft tissue. Figure 5c highlights in vitro experiments on drug release from AuNR @ MSN in PLA when near infrared laser (about 800 nm) is not irradiated or irradiated. Near-infrared absorbing gold nanoparticles generate heat and transfer heat to the drug-filled-mesoporous silica shell, which in turn helps desorb and spread the charged drug. By controlling the output of the near-infrared laser, the amount of drug released from the BES was controlled (FIG. 5C). Drug delivery from the stent to the intima was assessed in vivo animal experiments (Fig. 5d).

혈관 내 위치에서의 열매핑(thermal mapping)은 정밀한 약물 방출을 보장하고 열-유도 세포 괴사를 방지하는데 중요하다. 온도 센서에 대한 근적외선 레이저 스폿(spot)의 면적 범위(areal coverage)가 작기 때문에(상기 온도 센서의 총면적의 약 18%, 도 12a), 상기 온도 센서에 대해 변형된 선형 상관관계(약 0.014 Ω/℃)를 적용하였다(본래의 상관관계는 도 12b). 광열 실험 설정이 도 12c에 나타나 있다. AuNR@MSN-기반 온열치료의 효과를 입증하기 위해, 제어군 실험(AuNR@MSN이 없는 BES 상의 온도 센서)과 비교한 온도를 모니터링하였다. 실험 결과, AuNR@MSN를 포함함으로써 약 10배의 온도 상승을 보였다(도 5e). 시간-의존적 및 근적외선 세기-의존적 온도 변화(집적된 온도 센서에 의해 모니터링됨)가 각각 도 12d 및 도 12e에 나타나 있다.Thermal mapping at the vascular site is important to ensure precise drug release and prevent heat-induced cell necrosis. Since the areal coverage of the near-infrared laser spot on the temperature sensor is small (about 18% of the total area of the temperature sensor, Fig. 12a), a modified linear correlation (about 0.014 ≪ 0 > C) (the original correlation is Fig. 12b). The light heat experiment setting is shown in Fig. 12C. To demonstrate the effectiveness of the AuNR @ MSN-based thermal therapy, the temperature was monitored in comparison with control group experiments (temperature sensor on BES without AuNR @ MSN). Experimental results show that the temperature rise by about 10 times by including AuNR @ MSN (FIG. 5E). Time-dependent and near-infrared intensity-dependent temperature changes (monitored by an integrated temperature sensor) are shown in Figures 12d and 12e, respectively.

상기 BES 근처 및 인접한 내막 영역에서의 온도 분포는 열-유래 응고 및 내피 세포 사멸을 방지하기 위해 정밀하게 제어되어야 한다. 수치적 열분석(도 5f)은 폐색(혈류 속도 = 0 mm/s) 및 재관류(혈류 속도 = 2 mm/s, 도 5f) 조건에서 근적외선 레이저에 의해 생성된 열초점 영역(heat focus area: 약 47℃) 근처의 3차원 열 분포를 보여 준다. 가열(최대 온도 약 47℃)은 혈류에 의해 현저히 줄어들어(도 12c 및 도 12d), 상기 BES 주변의 혈액 온도가 약 43℃ 이하로 유지되도록 하였다. 상기 스텐트와 직접 접촉하는 내막 및 내피하층의 온도는 깊이에 대해 비선형적으로 감소한다. 2 mm/s의 혈류는 조직의 온도를 약간 추가로 감소시키는데 도움이 되었다(도 5g). 내막의 두께(약 600 μm)를 고려하면, 심장 조직으로의 열 전도는 세포 생존율을 심각하게 감소시키지 아니한 채로 용인할 만하고 주로 상기 내막에 국소화되었다.The temperature distribution near and near the BES should be precisely controlled to prevent heat-induced clotting and endothelial cell death. The numerical thermal analysis (Fig. 5F) shows the heat focus area generated by the near-infrared laser at the occlusion (blood flow velocity = 0 mm / s) and reperfusion (blood flow velocity = 2 mm / s, Fig. 47 ° C). Heating (maximum temperature of about 47 ° C) was significantly reduced by blood flow (Figures 12c and 12d) so that the blood temperature around the BES remained below about 43 ° C. The temperature of the inner membrane and the subcutaneous layer in direct contact with the stent decreases non-linearly with respect to depth. A blood flow of 2 mm / s helped to slightly reduce the temperature of the tissue (Figure 5g). Considering the thickness of the inner membrane (approximately 600 [mu] m), thermal conduction to cardiac tissue was tolerated, but not localized, significantly localized to the inner membrane.

도 5h 내지 도 5j는 불연속적인 레이저 출력을 가지는 근적외선 레이저 조사 및 관련된 온도 변화(도 12d)에 노출된 후의 HUVEC에 대한 형광 사진을 보여 준다. 상기 HUVEC는, 칼세인-AM(녹색, 살아 있는 세포를 염색) 및 에티듐 호모다이머-1(적색, 죽은 세포 염색)로 이루어진 LIVE/DEAD 생존율/세포독성 키트(Life technologies, USA)로 염색되었다. 17 mW의 근적외선 레이저 출력을 10분간 적용했을 때, 레이저에 의한 녹색 염색에 대한 약간의 검출가능한 광표백과 함께, HUVEC는 생존하였다(도 5h). 그러나 29 mW의 근적외선 레이저 출력에 반응하여 세포 사멸(적색 부위)이 발생하였다(도 5i). 상기 근적외선 레이저 출력이 추가로 40 mW까지 증가하였을 때, 세포 사멸이 주변 부위까지 확대되었다(도 5j). 레이저 출력의 함수로서의 세포 생존율에 대한 정량 분석이 도 5k에 나타나 있고, 이는 종래의 보고(Brinton. M. R. et al., Thermal sensitivity of endothelial cells on synthetic vascular graft material, Int . J. Hyperthermia 28, 163-174 (2012))와 일치한다. BES에 내포된 온도 센서의 유용성이 진단 및 치료 과정에서 세포의 손상 및 사멸을 경감시키는데 일조할 수 있다. 또한, 상기 제어 온열치료법은, 심장마비 및 뇌졸중과 같은 갑작스러운 위험을 야기하기 쉬운 연약한 판(vulnerable plaques)의 파열을 잠재적으로 예방한다.Figures 5h-5j show fluorescence photographs of HUVEC after exposure to near-infrared laser radiation with a discontinuous laser power and associated temperature change (Figure 12d). The HUVECs were stained with a LIVE / DEAD survival / cytotoxicity kit (Life technologies, USA) consisting of calcein-AM (green, staining live cells) and ethidium homodimer-1 (red, dead cell stain) . HUVEC survived (Figure 5h) with a slight detectable light mark on green staining by laser when a 17 mW near-infrared laser power was applied for 10 minutes. However, apoptosis (red region) occurred in response to a near-infrared laser output of 29 mW (Fig. 5i). When the near-infrared laser power was further increased to 40 mW, apoptosis was extended to the surrounding area (FIG. 5j). And shown in the quantitative analysis do 5k for cell viability as a function of laser power, which is the conventional report (Brinton. MR et al., Thermal sensitivity of endothelial cells on synthetic vascular graft material, Int. J. Hyperthermia 28, 163- 174 (2012)). The availability of temperature sensors implanted in the BES can help to reduce cell damage and death during diagnosis and treatment. In addition, the controlled hyperthermia treatment potentially prevents the rupture of vulnerable plaques, which can lead to sudden risks such as heart attack and stroke.

Claims (23)

내측면에 인접하여 형성된 생흡수성 유속 센서;
외측면에 인접하여 형성된 생흡수성 비휘발성 저항 기억 소자;
상기 생흡수성 비휘발성 저항 기억 소자에 인접하여 형성된 생흡수성 온도 센서;
상기 생흡수성 온도 센서에 인접하여 형성되되, 근적외선의 조사에 의해 발열하여 약물 방출의 동력을 제공하는 금속 나노입자로 이루어진 코어 및 약물의 적재와 방출이 이루어지는 메조기공성 실리카 쉘을 포함하는 약물 방출 나노 구조체를 함유하는 생분해성 제2 고분자 층으로 이루어진 약물 전달층; 및
상기 약물 전달층에 인접하여 형성되되, 세리아 나노 입자를 함유하는 생분해성 제1 고분자 층을 포함하는, 생흡수성 전자 스텐트.
A bioabsorbable flow rate sensor formed adjacent the inner side;
A bioabsorbable nonvolatile resistance memory element formed adjacent to the outer surface;
A bioabsorbable temperature sensor formed adjacent to said bioabsorbable nonvolatile resistance memory element;
A core made of metal nanoparticles which is formed adjacent to the bioabsorbable temperature sensor and generates heat by irradiation with near infrared rays to provide power for drug release, and a drug release nano-particle including a mesoporous silica shell in which a drug is loaded and released A drug delivery layer comprising a biodegradable second polymer layer containing a structure; And
And a biodegradable first polymer layer formed adjacent to the drug delivery layer and containing ceria nanoparticles.
제1항에 있어서, 상기 생흡수성 비휘발성 저항 기억 소자는 생흡수성 물질로 가수분해될 수 있는 생체적합성 전극들과, 상기 전극 층들 사이에 위치하는 생흡수성 물질로 가수분해될 수 있는 저항 층을 포함하는 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable nonvolatile resistive memory device of claim 1, wherein the bioabsorbable nonvolatile resistive memory element comprises biocompatible electrodes that can be hydrolyzed into a bioabsorbable material and a resistive layer that is hydrolyzable with a bioabsorbable material located between the electrode layers Wherein the bioabsorbable stent is made from a bioabsorbable material. 제2항에 있어서, 상기 전극이 마그네슘 또는 아연인 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 2, wherein the electrode is magnesium or zinc. 제2항에 있어서, 상기 저항 층이 산화마그네슘, 산화아연 및 산화몰리브데늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 2, wherein the resistance layer is selected from the group consisting of magnesium oxide, zinc oxide and molybdenum oxide. 제2항에 있어서, 상기 저항 층의 두께가 5 nm 내지 500 nm인 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 2, wherein the thickness of the resistive layer is 5 nm to 500 nm. 제2항에 있어서, 상기 전극 층의 두께가 10 nm 내지 500 nm인 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 2, wherein the electrode layer has a thickness of 10 nm to 500 nm. 제1항에 있어서, 상기 생흡수성 유속 센서는 생흡수성 물질로 가수분해될 수 있는 생체적합성 금속산화물층들과, 상기 금속산화물층들 사이에 위치하는 생흡수성 물질로 가수분해될 수 있는 금속층을 포함하는 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable flow rate sensor of claim 1, wherein the bioabsorbable flow rate sensor comprises biocompatible metal oxide layers that can be hydrolyzed with a bioabsorbable material and a metal layer that is hydrolyzable with a bioabsorbable material located between the metal oxide layers Wherein the bioabsorbable stent is made from a bioabsorbable material. 제7항에 있어서, 상기 금속산화물층의 금속산화물이 산화마그네슘, 산화아연 및 산화몰리브데늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 7, wherein the metal oxide of the metal oxide layer is selected from the group consisting of magnesium oxide, zinc oxide and molybdenum oxide. 제7항에 있어서, 상기 금속층의 금속이 마그네슘, 철 및 아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 7, wherein the metal of the metal layer is selected from the group consisting of magnesium, iron and zinc. 제7항에 있어서, 상기 금속산화물층의 두께가 5 nm 내지 500 nm인 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 7, wherein the metal oxide layer has a thickness of 5 nm to 500 nm. 제7항에 있어서, 상기 금속층의 두께가 10 nm 내지 1 mm인 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 7, wherein the metal layer has a thickness of 10 nm to 1 mm. 제1항에 있어서, 상기 세리아 나노입자의 크기가 1 nm 내지 100 nm인 것을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 1, wherein the ceria nanoparticles have a size of 1 nm to 100 nm. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 제1 고분자 층이 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리글리세롤세바케이트 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 1, wherein the biodegradable first polymer layer is selected from the group consisting of polylactic acid, polyglycolic acid, polyglycerol sebacate, and copolymers thereof. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 제1 고분자 층이 실크, 키토산, 녹말, 히알루론산, 젤라틴 및 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 1, wherein the biodegradable first polymer layer is selected from the group consisting of silk, chitosan, starch, hyaluronic acid, gelatin and cellulose. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 제1 고분자 층의 두께가 100 nm 내지 1 mm인 것을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 1, wherein the biodegradable first polymer layer has a thickness of 100 nm to 1 mm. 제1항에 있어서, 상기 금속 나노입자가 금 또는 은인 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 1, wherein the metal nanoparticles are gold or silver. 제1항에 있어서, 상기 금속 나노입자의 크기가 3 nm 내지 100 nm인 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 1, wherein the metal nanoparticles have a size of 3 nm to 100 nm. 제1항에 있어서, 상기 메조기공성 실리카 쉘의 직경이 50 nm 내지 150 nm인 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 1, wherein the mesoporous silica shell has a diameter of 50 nm to 150 nm. 제1항에 있어서, 상기 나노 구조체에 적재된 약물이 평활근 세포 증식 억제제인 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 1, wherein the drug loaded on the nanostructure is a smooth muscle cell proliferation inhibitor. 제1항에 있어서, 상기 나노 구조체에 적재된 약물이 라파마이신 또는 팍리탁셀인 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 1, wherein the drug loaded on the nanostructure is rapamycin or paclitaxel. 제1항에 있어서, 상기 실리카 쉘의 기공 직경이 2 nm 내지 6 nm인 것임을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 1, wherein the silica shell has a pore diameter of 2 nm to 6 nm. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 제2 고분자 층이 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리글리세롤세바케이트 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 1, wherein the biodegradable second polymer layer is selected from the group consisting of polylactic acid, polyglycolic acid, polyglycerol sebacate, and copolymers thereof. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 제2 고분자 층이 실크, 키토산, 녹말, 히알루론산, 젤라틴 및 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 생흡수성 전자 스텐트.The bioabsorbable electronic stent according to claim 1, wherein the biodegradable second polymer layer is selected from the group consisting of silk, chitosan, starch, hyaluronic acid, gelatin, and cellulose.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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