하이드록시에틸 셀룰로오스 (HEC) 는 생체적합성과 물에 대한 용해도가 뛰어나 전달 시스템과 같은 의용 소재로 활용될 가능성이 있는 물질이다. 본 연구에서는 폴리에틸렌이민 (PEI) 로 개질된 하이드록시에틸 셀룰로오스 (HECP2k) 를 합성하고 유전자 및 약물 동시 전달체로서의 가능성을 평가하였다. HECP2k는 PEI와 산화 하이드록시에틸 셀룰로오스 간의 환원 아미노화 반응에 의해 합성하였다. PEI의 반응비를 달리하여 합성한 고분자를 HECP2k 1X, HECP2k 5X, HECP2k 10X라고 명명하였다. ¹H NMR과 1차 아민 정량을 통해 PEI의 반응비가 증가할수록 PEI의 합성비율 역시 증가함을 확인하였다. GPC를 통해 측정한 상대 분자량은 HECP2k 1X, 5X, 10X 각각 13.92, 9.38, 7.27 kDa 으로 확인하였다.
아가로스 젤 전기영동을 통해 플라스미드 DNA와의 폴리플렉스 형성 능력을 확인하였다. 폴리플렉스의 제타 평균 사이즈와 제타 전위는 DLS를 통해 측정하였고 100-300 nm 의 입자 크기와 +30 mV 정도의 제타 전위를 유지함을 확인하였다. HECP2k 1X 의 경우 약간의 세포 독성을 띠고 있었지만 HECP2k 5X 와 10X 의 경우 무시할 수 있을 정도의 독성을 가짐을 확인하였다. 이후 최적의 고분자/유전자 간의 무게비를 결정하기 위해 유전자 전달 효율 평가를 진행한 결과 대조군인 PEI25k 에 비해 높은 전달 효율을 가짐을 확인하였고, 이후 실험부터는 HECP2k 10X 를 가지고 무게비를 50 으로 하여 진행하였다. 유세포 분석과 공초점 현미경 이미지를 통해 대조군인 PEI25k 에 비해 높은 세포 침투와 우수한 세포내 거동을 가짐을 확인하였다. 또한 PEI25k 에 비해 높은 세럼 단백질에 대한 안정성을 보임을 확인하였다.
Doxorubicin을 담지한 뒤 약물 로딩 양과 효율을 측정한 결과, 각각 13.83% 와 41.49%로 계산되었다. Bcl-2 siRNA와 형성한 복합체는 HECP2k/siRNA 의 경우 153.7 nm, 14.67 mV, HECP2k@Dox/siRNA 의 경우 241.3 nm, 16.97 mV 의 크기 및 제타 전위를 갖는다는 것을 확인하였다. 다중 약물 내성 (Multi-drug resistance) 이 없는 세포에 반해, 다중 약물 내성이 있는 세포에 대하여 HECP2k@Dox/siRNA 복합체가 갖는 공동 상승 항종양 효과를 확인하였다. 또한 아폽토시스을 유도함으로써 항암 효과를 띤다는 것을 확인하였다. 결론적으로 HECP2k는 높은 세럼 단백질에 대한 안정성, 높은 유전자 전달효율, 향상된 항종양 효과 등의 장점을 가진 Bcl-2 siRNA/Doxorubicin 동시 전달체로서의 새로운 가능성을 제시하였다.