5-Aminolevulinic acid (ALA) is becoming widely used to enhance the endogenous synthesis of Protoporphyrin IX (PpIX) in photodynamic therapy . However its hydrophilic character causes low cellular uptake and bioavailability. In order to overcome the drawbacks, lipophilic derivatives of ALA such as hexyl ester of ALA (HAL) were developed and expected to have better diffusing properties. However, HAL has been known to be unstable in physiological pH. In this study, we developed nanoemulsions as carriers to enhance stability and penetration of HAL. The nanoemulsions were prepared with medium chain triglyceride oil, egg phosphatidylcholine combined with Tween 80 (Emulsion-T) or DSPE-PEG2K (Emulsion-P). The particle size of nanoemulsions were reduced using high pressure homogenization and remained less than 200 nm for 30 days of tested period at 4o C. Nanoemulsions containing HAL showed comparable cytotoxicity to free HAL in human breast cancer cell line, MCF-7 and its MDR variant, MCF-7/ADR. In addition, HAL-loaded nanoemulsions remarkably increased protoporphyrin IX (PpIX) production in both cell lines compared to free HAL and ALA. Taken together, nanoemulsions were useful as carriers for lipophilic derivative of ALA and showed feasibility as a promising delivery system for PDT to treat breast cancer and overcome MDR.
아미노레불린산(5-Aminolevulinic acid, ALA)은 내인성 protoporphyrin IX (PpIX)의 생성을 촉진시키는 작용이 있어 광역동치료에서 광범위하게 이용되고 있다. 그러나 ALA는 친수성이 커 세포내로의 이행이나 생체이용율이 매우 낮다는 단점이 있다. 이에 헥실유도체(hexyl ester of ALA, HAL)와 같은 지용성을 증가시킨 ALA의 에스테르화 유도체들이 개발되었으며, 이들 유도체들은 ALA에 비해 투과성질이 개선될 것으로 기대를 모았다. 그러나 HAL은 생리학적 pH에서 불안정한 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 HAL의 안정성을 증가시키고 세포내 거동을 개선하여 HAL의 유용성을 높일 수 있는 전달체로서 나노에멀젼을 제조하였다. 나노에멀젼은 중쇄지방산 사슬을 갖는 오일을 내상으로 하고 난황유래 포스파티딜 콜린을 트윈80 혹은 폴리에틸렌글리콜로 수식된 인지질과 조합하여 안정화제로 사용하여 제조하였으며, 각각 Emulsion-T 혹은 Emulsion-P로 명명하였다. 고압균질기를이용하여 나노에멀젼의 입자크기을감소시켰으며, 나노에멀젼의 입자크기는 4oC에서 보관하였을 때 시험한 30일 동안 200 nm 이하로 유지되었다. 나노에멀젼에 봉입한 HAL은 약제감수성 유방암 세포주인 MCF-7과 내성암 세포주인 MCF-7/ADR 세포주에 대해 유리형 HAL과 맞먹는 정도의 항암활성을 보였다. 또한 나노에멀젼에 봉입한 HAL은 두 세포주 모두에서 ALA나 유리형 HAL에 비하여 현저하게 PpIX 생성을 증가시켰다. 이상의 결과로부터, 본 연구에서 개발한 나노에멀젼은 ALA의 지용성 유도체에 대해 유용한 약물전달체이며 유방암 치료와 내성극복을 위한 광역동치료에 있어 유망한 약물전달체로서 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.