한국표준과학연구원이 암 진단부터 치료, 면역 반응 유도를 동시에 수행하는 스마트 나노물질을 개발했습니다.

현재 항암 치료에는 수술, 방사선 치료, 항암화학요법 방식이 주로 쓰이고 있지만 이들 치료법은 암 부위뿐만 아니라 정상 조직까지 손상을 가해 부작용이 크다는 한계가 있습니다.

나노물질을 응용한 암 치료는 이런 한계를 극복할 차세대 기술로 주목받고 있습니다. 나노물질의 물리·화학적 특성을 이용해 암세포를 정밀하게 표적해 약물을 전달하고 제거할 수 있습니다. 또 기존보다 부작용은 낮고 치료 효과는 뛰어나다는 평가입니다.

표준과학연구원 나노바이오측정그룹은 암 부위의 위치와 상태를 실시간으로 확인해 치료하고, 면역 반응 체계도 활성화하는 새로운 나노물질을 개발했습니다.

이 나노물질은 금(Au) 사이에 철(Fe)을 넣은 삼중 층 구조의 나노 디스크로, 원판 가운데에 철을 끼운 형태로 설계돼 기존 구형 물질보다 구조적 안정성이 탁월합니다.

또 종양 부위에 자석을 대면 철의 자성으로 인해 나노물질을 쉽게 끌어당길 수 있어 치료 효율을 한층 높일 수 있습니다.

특히 이번에 개발한 나노 디스크는 광음향 영상(PA) 기능이 탑재돼 종양의 위치와 물질의 전달 과정을 실시간 관측할 수 있습니다. 이를 통해 나노물질이 종양 부위에 도달하는 시점에 맞춰 치료를 수행함으로써 효과를 극대화할 수 있습니다.

실제 연구진은 PA 기능을 이용한 동물실험에서 종양 부위에 나노입자가 축적되는 과정을 시간대별로 추적해 물질 투여 6시간 경과 시점이 치료에 가장 효과적이라는 점을 도출했습니다.

아울러 이번 나노 디스크는 서로 다른 기전의 세가지 치료 방식을 유기적으로 수행할 수 있어 단일 요법만 가능한 물질에 비해 여러 형질의 암세포를 치료할 수 있을 것으로 기대됩니다.

치료 후에는 면역 반응 물질도 유도합니다. 이번 나노 디스크는 암세포가 사멸할 때 경고 신호를 방출하게 만들어 우리 몸이 동일한 암세포를 기억하고 재발 시 공격하도록 유도합니다. 실제 동물실험에서 나노 디스크를 통해 경고 신호를 생성한 결과, 면역 세포의 수가 최대 3배가량 증가한 것을 확인했습니다.

나노바이오측정그룹 나희경 책임연구원은 "일반적인 나노물질이 단일 원소로 구성돼 한 가지의 기능을 수행하는 데 비해, 이번에 개발한 물질은 금과 철의 물성을 복합적으로 이용해 다양한 기능을 수행하도록 제작한 것이 특징"이라고 말했습니다.

이번 연구성과는 화학공학 분야의 세계적인 학술지인 Chemical Engineering Journaldp 2월 게재됐습니다.

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