생체 내 응용을 위한 단백질 접합형 이광자 형광 프로브 및 광감각제 합성
Synthesis of Protein-Conjugated Two-Photon Fluorophores and Photosensitizer for Biomedical Application
- 주제(키워드) 형광체 , 단백질접합
- 주제(DDC) 621.042
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 김환명
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000036157
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
Green Fluorescent Protein （GFP）은 920 nm 이광자 여기 조건에서 활용 가능한 대표적인 green channel marker 이지만, 단일 채널만으로는 복잡한 생체 정보를 동시에 해석하는 데 한계가 있다. 또한 합성 형광체와 광감각제를 생체 내 probe 로 활용하기 위해서는 우수한 광특성뿐 아니라, 조직 또는 세포에 선택적으로 전달될 수 있는 항체 접합 전략이 필요하다. 본 연구에서는 GFP 와 병용 가능한 920 nm 활성 Red/Cyan 채널 형광체를 합성하고, 이를 NHS ester 기반 항체 접합체로 확장하여 생체 이미징 응용 가능성을 평가하였다. 나아가 동일한 접합 전략을 750 nm 활성 selenium 기반 광감각제에 적용하여 표적 광치료 probe 로의 확장 가능성을 검토하였다. 광물리적 특성 및 항체 접합체 평가를 바탕으로 Red 채널 형광체로 Cbz_2_NHS, Cyan 채널 형광체로 Barbi_OH_NHS 그리고 Selenium 기반의 광감각제로 BSe_NHS 를 주요 후보로 선정하였다. 특히 자유 형광체 상태의 광특성뿐 아니라 항체 접합 이후의 형광 유지, 접합체 안정성, 회수율을 함께 고려하였다. 그 결과, 높은 Degree of Labeling （DOL）만으로는 항체 접합체의 성능을 판단하기 어려우며, 생체 응용을 위해서는 접합 후에도 광기능과 단백질 안정성이 유지되는 구조가 중요함을 확인하였다. 최적화된 조건으로 제조한 항체-형광체 접합체는 920 nm 이광자 현미경을 이용한 in vivo 조직 이미징에서 Red 및 Cyan channel 형광 신호를 나타냈다. 이를 통해 합성 형광체가 항체 접합 이후에도 생체 조직 내에서 검출 가능한 이광자 형광 특성을 유지하며, GFP 기반 green channel 과 병용 가능한 다중채널 항체 기반 이미징 probe 로 활용될 수 있음을 확인하였다. 또한 selenium 기반 광감각제는 CD31 항체와 접합한 뒤에도 광조사 조건에서 활성산소를 생성하였으며, SW480 세포 실험에서 대조군 대비 뚜렷한 세포 사멸 효과를 보였다. 이는 NHS ester 기반 항체 접합 전략이 형광 이미징 probe 뿐 아니라 표적 광치료용 광감각제에도 적용될 수 있음을 보여준다.
more목차
Ⅰ. 서론 1
1. Bioimaging and Two-Photon Microscopy 1
2 GFP-Compatible Multichannel Two-Photon Bioimaging 3
3. Antibody-Based Targeting and NHS Ester Conjugation 5
4. Photosensitizer-Based Photoimmunotherapy 7
5. Research Objectives 9
Ⅱ. 본론 10
1. Molecular Design of NHS-Series Probes 10
2. Synthetic Routes of NHS-Series Probes 13
（1） Synthetic Routes of Red-Channel NHS-Ester Fluorophores 13
（2） Synthetic Routes of Cyan-Channel NHS-Ester Fluorophores 22
（3） Synthetic Routes of NHS-Ester Photosensitizer 27
3. Photophysical Properties of NHS-Series Probes 28
（1） Photophysical Properties of Red-Channel NHS Fluorophores 30
（2） Photophysical Properties of Cyan-Channel NHS Fluorophores 32
（3） Photophysical Properties of NHS Photosensitizer 33
4. Antibody Conjugation of NHS-Series Probes 34
（1） NHS-ester Protein Conjugation Protocol 35
（2） Degree of Labeling （DOL） Equation 36
（3） Evaluation of Antibody–Probe Conjugates 37
- Optimization of Cbz_2_CD31 conjugation conditions 38
- Red-Channel Comparison of Cbz_1_CD31 and Cbz_2_CD31 41
- Application to Blue-Channel Barbi_OH_CD31 Conjugation 42
- ROS Generation of BSe_CD31 Conjugates 43
5. Two-Photon Bioimaging of Antibody–Fluorophore Conjugates 44
6. Phototherapeutic Effect of Antibody–Photosensitizer Conjugates. 48
Ⅲ. 결론 50
Ⅳ. 참고문헌 52
Ⅴ. NMR and HRMS 54
