빌리루빈 탑재 소 혈청 알부민 나노입자 합성 및 활성산소종 제거 응용

Abstract

활성산소종은 화학적으로 반응성이 높은 분자를 의미하며 면역 및 세포신호전달과 같은 중요한 역할을 한다. 정상상태에서 활성산소종은 몸의 항산화 시스템에 의해 활성산소종을 정상적인 농도 범위로 유지하지만 환경 또는 내부 요인으로 인해 과도하게 생성되었을 경우 지질, 단백질 그리고 DNA 에 손상을 입히고 노화, 신경 변성 장애, 심혈곤 질환, 당뇨병 및 암을 유발할 수 있는 잠재적인 위험성을 가지고 있다. 세포의 항산화 능력을 강화하는 치료 전략이 상당한 관심을 받고 있다. 빌리루빈은 헴 분해대사과정 중 생성되는 노폐물로 알려져 있었으나 현재 항산화 및 항염에 잠재력이 있는 물질로 평가받고 있다. 하지만 빌리루빈을 약물로 개발하기 위해서는 빌리루빈의 낮은 수용성, 짧은 반감기, 광민감성, 약독성을 극복하는 방안이 필요한 실정이다. 기존 연구에서 폴리에틸렌글리콜과 히알루론산과 같은 고분자 플랫폼을 이용하여 약물을 탑재시킨 뒤 자가 결합을 이용하여 약물을 합성하였다. 이러한 고분자 플랫폼을 이용한 전략은 다양한 염증 쥐 모델에서 항산화 및 항염에 뛰어난 잠재력을 보였지만 제조 공정이 복잡하고 클로로폼과 같은 유해 물질이 사용된다는 한계점을 가지고 있다. 알부민은 혈청에 흔히 존재하는 수송단백질로 빌리루빈을 포함한 다양한 물질을 수송할 수 있는 특징을 가지고 있다. 또 수용성, 생체적합성, 생분해성, 약물의 독성을 경감시켜주고 낮은 가격으로 인해 약물 전달 시스템에서 광범위하게 사용되는 물질이다. 그러므로 빌리루빈을 알부민 나노입자 합성기법을 이용하여 탑재하는 것은 빌리루빈이 가지는 다양한 단점을 극복시킬뿐만 아니라 앞선 폴리에틸렌글리콜 또는 히알루론산 기반 나노입자가 가지는 복잡한 합성 공정, 유독한 용매의 사용 그리고 높은 가격의 고분자 물질을 사용한다는 한계점을 극복할 수 있는 가능성을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서 알부민 기반 나노입자 합성 기법 중 하나인 탈용매화 기법을 이용하여 나노입자를 합성하였고 분광 및 현미경학적 분석을 통해 분석하였다. 항산화분석을 통해 라디칼과 과산화수소에 대한 활성을 측정하였으며 인간각질형성세포주를 통해 정상세포에서 독성과 과산화수소로 유도된 산화 스트레스 환경에서 세포보호능을 평가하였다.

|Oxidative stress, resulting from an imbalance between reactive oxygen species (ROS) production and the body's antioxidant defense system, is implicated in the pathogenesis of various diseases. While traditional antioxidant therapies exhibit limitations, emerging strategies focus on harnessing the endogenous antioxidant properties of molecules like bilirubin. This tetrapyrrolic pigment, a byproduct of heme breakdown, demonstrates potent antioxidant effects and additional beneficial properties. However, challenges such as poor water solubility and rapid degradation hinder its therapeutic application. This study explores a novel approach using bovine serum albumin (BSA) nanoparticles as carriers for bilirubin. BSA, a globular protein abundant in blood plasma, offers excellent biocompatibility, non-toxicity, and ease of functionalization. Loaded into BSA nanoparticles, bilirubin gains enhanced stability, solubility, and targeted delivery capabilities. The nanoparticles protect bilirubin from degradation during circulation, improve its solubility, and can be engineered for passive or active targeting, ensuring delivery to tissues affected by oxidative stress. Here, the core objective of this study is to harness bilirubin's antioxidant potential through BSA nanoparticle encapsulation, offering a paradigm shift in antioxidant therapy. This innovative approach holds significant promise for managing oxidative stress in various diseases, providing new avenues to enhance patient outcomes and improve the management of conditions associated with oxidative stress.