Fabrication and in vitro Evaluation of a Biodegradable-Polymer-Based Drug Delivery System

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 전기·컴퓨터공학부, 2015. 2. 조동일.일반적인 항암 치료에서는 항암제 자체의 본질적인 독성으로 인해 제한된 용량의 약물만 체내에 투여하게 되며, 체내에서의 약물 흡수 및 종양 부위로의 약물 이동 과정에서의 소실로 인해 투여된 약물 대비 치료 효율이 낮고, 전신 부작용이 발생할 가능성이 높다. 또한, 액상 항암제의 사용은 약물이 체내에서 오랜 시간 약효를 발휘하지 못하고 분해 또는 배설되어, 주기적인 약물 치료가 필요하다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 약물을 종양 부위로 전달하는 약물전달시스템이 전 세계적으로 활발하게 연구되고 있으며, 박테리아의 종양 표적 능력을 이용한 박테리아 기반의 약물전달시스템도 보고되고 있다. 그러나, 현재까지 제안된 대부분의 약물전달시스템은 액체 항암제를 사용하여 제작되므로 주기적인 약물 치료의 굴레를 벗어나지 못하고 있다. 본 논문에서는 종양 세포를 표적으로 이동하여 약물을 지속적으로 분비하는 박테리아 기반의 약물전달시스템을 구현하는데 필요한, 고체의 약물이 장전된 약물장전구조체의 제작 및 in vitro 환경에서의 검증을 다루고 있다. 제안된 약물전달시스템에서 생분해성, 생적합성 고분자 물질인 polycaprolactone (PCL)이 약물 전달의 매개체로, 분자표적 치료제인 Lapatinib을 항암제로 사용하였다. PCL과 Lapatinib은 미국 식품의약청으로부터 그 안정성을 검증 받아, 각각 생체 의학용 장치 및 전이성 유방암 또는 위암 치료 약물로 사용 할 수 있다. 약물장전구조체 제작을 위해 적층 공정을 이용하여 PCL 용액과 고체 상태의 Lapatinib을 박막 형태로 실리콘 웨이퍼 위에 순차적으로 도포하였고, X-ray 노광 공정을 통해 고체 상태의 Lapatinib이 장전된 약물장전구조체를 제작하였다. 이 후, 제작 과정에서의 Lapatinib 활성도 변화 및 제작된 약물장전구조체의 약물 분비 특성을 평가하기 위해 인간 위암 세포인 NCI-N87 세포를 이용하여 in vitro 환경에서의 세포 생존율 확인 실험을 진행하였다. 실험 결과, 적층 공정에 의해 장전된 Lapatinib의 half-maximal inhibitory concentration (IC50) 값이 0.05 uM에서 0.1 uM로 감소하였으나, 여전히 NCI-N87 세포에 민감하게 반응하는 성질을 보여주어 실제 항암 치료에 사용 가능함을 확인하였다. 또한, 제작된 약물장전구조체의 크기 및 장전 약물의 농도가 증가할수록 세포 성장을 억제하는 능력이 더 우수한 사실을 확인하였으며, 144 시간 동안 진행된 장시간 약물 분비 실험에서도 세포 성장이 효과적으로 억제되었다. 상기 실험들을 통해 본 논문에서 제작한 약물장전구조체의 종양 성장 억제 능력을 확인하였으며, 종양 세포를 표적으로 이동하여 약물을 분비하는 약물전달시스템에 응용 가능 할 것으로 기대한다.In standard chemotherapy, only a limited dose of anticancer drug is allowed to be administered or injected to the human body, due to cytotoxicity of the anticancer drug. Absorption, excretion and disappearance of the anticancer drug administered in the course of movement to the tumor lead to a very low efficiency. In addition, there is a need for a periodic medication as a liquefied anticancer drug is used, which is absorbed very quickly. To address the problems in delivering the anticancer drug to the tumor site, various drug delivery systems (DDSs) are being studied worldwide, and bacteria-based DDSs using chemotactic bacteria have been proposed. Even though, DDSs may not escape from the confines of the periodic medication as majority of DDSs are developed using the liquefied anticancer drug. In this paper, Lapatinib-entrapped micro chambers, which are essential components for the realization of a bacteria-based sustained DDS, are fabricated, and in vitro evaluation on NCI-N87 cells are performed. A biodegradable, biocompatible synthetic polymer, polycaprolactone (PCL), is used as a carrier material, and a molecular targeted anticancer drug, Lapatinib, is used as a drug for the proposed DDS. Lamination process and x-ray lithography process are performed to fabricate Lapatinib-entrapped micro chambers. Then, in vitro experiments on NCI-N87 cells are conducted by varying the size and the number of the Lapatinib-loaded micro chambers. Also, drug release characteristic of the fabricated micro chambers is evaluated by an MTT assay for 144 hours. During the fabrication process, the half-maximal inhibitory concentration (IC50) value of Lapatinib to NCI-N87 cells is increased. Nevertheless, Lapatinib is still effectively inhibiting tumor proliferation. In addition, as the size and the number of the Lapatinib-entrapped micro chambers are increased, the amount of the released drug is increased. Finally, Lapatinib-entrapped micro chambers have successfully suppressed the tumor growth for 144 hours In summary, Lapatinib-entrapped micro chambers are fabricated and their drug release characteristics are evaluated. We anticipate that the fabricated Lapatinib-entrapped micro chambers could be applied for a bacteria-based sustained DDS and might help addressing some difficult issues in the standard chemotherapy.초 록 ⅰ 목 차 ⅲ 그림목차 ⅴ 제 1 장 서 론 1 제 1 절 연구의 배경 1 제 2 절 연구의 내용 5 제 2 장 제 작 7 제 1 절 약물장전구조체 7 제 2 절 생분해성 고분자 8 제 3 절 분자표적 치료제 9 제 4 절 적층 공정 11 제 5 절 노광 공정 및 제작 결과 14 제 3 장 검 증 20 제 1 절 종양 세포 및 배양 20 제 2 절 MTT assay 21 제 3 절 약물 변성 검증 23 제 4 절 크기 및 농도에 따른 효능 검증 27 제 5 절 장시간 약물 분비 효능 검증 32 제 4 장 결 론 37 제 1 절 결론 37 제 2 절 향후 연구 계획 39 참고문헌 41 Abstract 50 감사의 글 53Maste

아동의 환경친화적 소비행태에 관한 연구 : 초등 4,5,6학년을 중심으로

좁은 국토에 인구밀도가 높은 우리 나라는 지구 환경에 적지 않은 빚을 지고 살아간다. 해외에서 막대한 자원을 들여와 소비하면서 우리 국토가 모두 흡수할 수 없는 오염물질을 내뿜고 있기 때문이다. 세계자연보호기금(WWF)이 매년 1백 50여개 국가를 대상으로 조사한 사용 생태량 보고서를 보면 우리 국민 한 사람이 지구로부터 빌려쓰고 있는 환경 빚 은 세계에서 여덟 번째로 많다. WWF 보고서는 현재 우리 국민의 소비수준을 만족시키려면 1인당 5.6ha씩의 생산성있는 토지를 확보해야 하지만 실제로 우리가 확보한 생태량은 1인당 0.74ha에 불과한 것으로 평가했다. 이 때문에 1인당 부족량인 4.86ha 만큼 지구 환경에 빚지고 살아가는 셈이다. 이와 같은 문제 해결을 위하여 미래의 경제주체인 아동들에게 장차 건전하고 합리적이며 사회적 책임을 다하는 민주시민으로서 맡은 바 역할을 충실히 수행할 준비를 갖추도록 학교 교육이 특히 강화되어야 할 것이다. 특히 아동의 바람직한 가치관 형성을 위하여 의식적인 측면의 교육이 더욱 중요하게 다뤄져야 하며, 사회과에서 환경교육이 더 중요하게 되었다. 이 논문에서는 여러 문헌과 선행연구의 결과를 통하여 초등 사회과와 환경교육, 환경교육의 목표, 환경 친화적 소비 관련 내용을 살펴보고 현재 시행되고 있는 초등학교 3,4,5,6학년 교과서(7차 교육과정)의 환경관련 내용을 분석하였다. 그리고 실제로 초등학교 4,5,6학년의 환경 친화적 소비 행태를 조사하였는데 이때 학년별 요인에 따라 어떻게 다르게 나타나는가를 분석하였다. 또한 경제적 유인동기 측면에서 환경 마크 노트 선호도와 환경오염에 대한 구체적 지식이 환경 친화적 소비 행태에 어떤 영향을 미치는지를 조사·분석하였다. 경제적 유인동기 측면에서의 환경 마크 노트 선호도는 고학년일수록 높게 나타났으나, 집단간 유의한 차이로 나타나진 않았다. 환경오염에 대한 구체적 지식이 환경 친화적 소비 행태를 함양하는데 효과적이라는 분석결과가 나왔다. 따라서 미래의 경제주체로서 초등학교 아동들에게 보다 사회적 책임 있는 환경 친화적 소비 행태를 함양하기 위하여 환경교육이 더욱 확대·강화되어야 할 것이며, 이러한 교육활동이 나라와 인류의 미래에 기여할 수 있을 것이라 기대된다.; Korea with the narrow land and high population density is considerably indebted to global environment. That s because it imports a considerable amount of resources from abroad and consumes them, generating pollutants all of which its land can t absorb. According to the Used Ecology report on the research conducted with about 150 countries each year by the World Wildlife Fund(WWF), one Korean is eighth most indebted to global environment in the world. The WWF report estimated that a 5.6ha productive land is needed for each person to meet the current consumption level of Koreans but the actual ecology secured by us is only 0.74ha per one person. For this reason, each of us is indebted to global environment for 4.86ha, which is deficit for each. To settle such a problem, most of all, school education must be reinforced to enable children who are future economic subjects to prepare to make a good performance as a democratic citizen who is sound, rational, and socially responsible. In particular, conscious education should be more stressed on to encourage children to form desirable values, and education for environment-friendly consumers to connect consumers with environment is required for economic education in social education increasingly. First, a study was conducted on contents related to environment-friendly consumption in various literatures and results of previous studies, and an analysis was made on those related to economy and environment in 3rd, 4th, 5th, and 6th year current textbooks of elementary school (seventh curriculum). And the environment-friendly consumption of 4th, 5th, and 6th year children was actually examined: an analysis was made on the difference according to sex, grade, academic result, and home environment. In the respect of economic proximate motive, additionally, study and analysis were made on what influence concrete knowledge of environment-friendly consumption and environmental pollution has on environment-friendly consumption. The result demonstrated that female students were more environment-friendly in their consumption than male students, which wasn t verified as having a significant difference. Children residing in the apartment house left more food at school than those not residing in the apartment, which was verified as having a significant difference. That seems to be because overprotection of children with better living standard by their parents led to selfish action at school. As for environment-friendly consumption in the respect of economic proximate motive, the analysis demonstrated that female students are more sensitive to economic proximate motive than male students; besides, the higher grade, the better academic result, and the higher living standard, the more sensitive to it. In addition, the analysis result showed that concrete knowledge of environmental pollution is effective in facilitating environment-friendly consumption. Thus, school education must be more extended and reinforced to enable elementary school children to make environment-friendly consumption with more social responsibility as an economic subject, and such an educational activity is expected to contribute to the future of this country and mankind.논문개요 I. 서론 = 1 A. 연구의 필요성 및 목적 = 1 B. 연구의 내용 = 3 C. 연구의 방법 및 한계 = 4 II. 사회과와 환경교육 = 5 A. 사회과의 성격 및 목표 = 5 B. 사회과에서 환경교육 = 6 C. 환경교육 변천과정 = 8 D. 환경교육 최근 동향 = 10 1. 지속가능성 = 10 2. 환경교육과 소비교육 = 11 III. 환경교육의 목표 : 환경친화적 행위자 = 13 A. 환경친화적 행태의 개념과 구성요소 = 13 B. 환경행태의 계통도 = 15 C. 환경친화적 행태의 결정요인 범주화 = 17 1. 인지적 요인과 환경친화적 행태 = 18 2. 정의적 요인과 환경친화적 행태 = 20 3. 퍼스낼리티요인과 환경친화적 행태 = 21 D. 교수-학습의 인지적 측면과 정의적 측면 = 22 1. 인지적 측면에서의 환경교육 = 22 2. 정의적 측면에서의 환경교육 = 24 E. 환경과 소비의 관계 = 25 1. 물질순환모형에서의 소비와 환경 = 25 2. 환경친화적 소비 의 정의 = 28 IV. 환경 관련 내용 = 31 A. 초등학교 환경 교재 = 31 1. 『환경탐구』시리즈의 내용 조직 및 구성 체제 = 31 2. 『환경과 생활』시리즈의 내용 조직 및 구성 체제 = 34 B. 교과서별 학년별 환경 관련 내용 영역 = 36 C. 환경관련 내용의 구성 = 38 1. 인간과 환경 = 39 2. 환경문제 = 40 3. 환경보전과 대책 = 42 4. 환경윤리 = 45 V. 우리 나라 초등학생의 환경친화적 소비 행태 = 47 A. 조사방법 및 조사절차 = 47 B. 조사 결과 및 분석 = 50 VI. 요약 및 결론 = 63 참고문헌 = 65 ABSTRACT = 70 부록 = 7

안양천 생태통로 기본계획 : 안양천 유역을 대상지로

학위논문(석사)--서울대학교 환경대학원 :환경조경학과,1996.Maste