본 논문에서는 재료 고유의 활성산소(ROS) 제거 능력과 표적 증강 기여를 구분할 수 있는 4차원 체계적 평가 전략을 구축하였다. 무세포 화학법과 세포 수준 평가법을 결합하여 분자 결합, 세포 흡수, 고유 ROS 제거 및 세포 보호의 네 가지 차원에서 핵산 어플리머 기능화 나노물질의 항산화 성능을 체계적으로 평가하였다. 용액-겔법과 수열법을 이용하여 망간 도핑 중공 메소포러스 실리카 나노입자(MSN)를 제조하였으며, 폴리아릴아민 염산염(PAH)으로 개질 후 단계적으로 4-히드록시-2,2,6,6-테트라메틸파이페리딘 질소산화 라디칼(Tempol)과 후기 당화 최종 산물 수용체(RAGE)를 표적하는 핵산 어플리머(Apt)를 공유 결합하여 핵산 어플리머 기능화 활성산소(ROS) 제거 복합 나노물질 TMSN@Apt를 성공적으로 제조하였다. 투과전자현미경(TEM), 에너지 분산형 분광분석(STEM-EDS 매핑) 및 제타 전위를 이용해 제조된 물질을 특성화하였다. 결과는 MSN이 구형 중공 구조를 가지며 크기가 (87.94 ± 11.14) nm이고, 껍질 벽에 메소포러스 통로가 관찰되며 망간(Mn), 산소(O), 규소(Si) 원소가 껍질 벽에 균일하게 분포함을 나타낸다. 제타 전위는 PAH 개질 후 (23.0 ± 0.3) mV에서 Tempol 접목 후 (30.3 ± 1.1) mV로 상승하였고 이후 Apt 결합 후 (-2.1 ± 0.3) mV로 감소하여 각 성분의 개질이 성공적임을 입증하였다. 유세포 분석은 TMSN@Apt가 RAGE 단백질과 결합할 때 무작위 서열 대조군에 비해 형광 강도가 약 12.4배 증가하며, RAGE가 고발현되는 폐포 상피세포 MLE-12와 농도 의존적 결합을 보였음을 보여주었다. 레이저 공초점 형광 이미징은 TMSN@Apt가 RAGE 매개를 통해 세포 내로 진입하는 반면 무작위 서열 대조군은 세포 내 물질 신호가 명확히 관찰되지 않음을 보여주었다. TMSN@Apt는 무세포 체계에서 ROS 제거 플랫폼 농도가 0.2 mg/mL에 달했으나 세포 수준에서는 0.05 mg/mL만으로 세포 내 ROS 수준을 유의하게 감소시켜 양성률이 (82.30 ± 1.91)%에서 (13.93 ± 1.33)%로 떨어지고 세포 사멸율 또한 (20.94 ± 2.18)%에서 (7.85 ± 0.61)%로 감소하였다. 발현 농도는 무세포 체계 플랫폼 농도보다 현저히 낮아 어플리머 매개 표적 풍부화가 가져오는 농도-효과 이득 패턴을 밝혀냈다. 이 4차원 평가 전략은 재료 고유의 ROS 제거 능력과 표적 증강 기여를 구분 평가하여 표적 나노물질의 항산화 성능의 정밀 평가와 생물학적 적용 농도 최적화를 위한 방법학적 참고를 제공한다.

핵산 어플리머; 나노재료; 표적 인식; 항산화 활성; 활성산소 제거