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의료용 나노물질 안전하게 전달… 무독성 인공세포 나왔다

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2016년 12월 21일 13:00 프린트하기

리포좀 막 안에 금속 이온을 집어넣어 의료용 무독성 나노입자로 성장시키는 기술이 개발됐습니다.

 

금속 나노입자를 질병치료용으로 사용하는 연구가 활발한데요, 금속 나노입자가 사람에게 직접 들어가면 몸에 해로울 수 있습니다. 그래서 생체친화적 물질로 나노 입자를 감싸려는 시도가 많이 있었는데, 생체친화 물질이 나노 입자를 안전하게 감싼 인공세포를 효율적으로 만들기가 어려웠다고 합니다.

 

이번 연구가 금속 나노입자를 활용한 의료 기술 개발에 기여할 것으로 기대됩니다.

 

 

GIB 제공
나노 인공세포는 향후 암과 같은 질병의 조기 진단과 보다 정확한 치료에 폭넓게 활용될 수 있다. - GIB 제공

 

 

● 연구 결과를 소개합니다

 

암같은 질병을 치료하는데 쓰이거나 질병 부위를 선명하게 영상으로 촬영하는 ‘조영제’ 등에 사용될 수 있는 차세대 의료소재 ‘무(無)독성 나노인공세포’를 국내 연구진이 개발했습니다.

 

강태욱 서강대 화공생명공학과 교수팀은 금속 나노 입자를 리포좀(liposome)으로 감싼 독이 없는 나노 인공 세포 개발에 성공했다고 20일 밝혔습니다.

 

☞ 리포좀이란?

외부는 생체물질로 이뤄져 있고, 내부가 텅빈 구형 형태의 물질. 약물의 전달 등에 주로 쓰입니다.

 

나노 물질을 우리몸에 이용하려면 표면을 생체친화적 물질로 코팅해야 합니다.  강 교수 연구팀은 나노 인공세포를 개발해 이 문제를 해결했습니다. 나노 인공세포란 인간 세포와 유사하게 내부에 금속 나노입자가 있고, 이를 세포막의 구성 성분인 인지질 막이 둘러싸고 있는 물질이랍니다.

 

강태욱 교수는 “이번 연구는 무기 나노입자를 차세대 바이오 의료소재로 활용하는데 가장 큰 걸림돌인 생체독성 문제를 해결할 수 있는 기술”이라며 “나노 인공세포는 향후 암과 같은 질병의 조기 진단과 보다 정확한 치료에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 밝히고 있네요.

 

연구진이 이번에 새로 개발한 나노입자를 시험한 결과, 기존 방법에 비해 효율이 100배 이상 커졌음을 확인했습니다. 나노 인공세포가 기존 금속 나노입자보다 10배 이상 더 뇌, 심장 및 간세포에 잘 전달되었고, 독성도 나타내지 않았다고 하네요.

 

이 연구 결과는 세계적 학술지 사이언스(Science)의 자매지인 사이언스 어드밴스(Science Advances) 12월 16일자에 게재되었습니다.

 

 

리포좀 - Wikimedia Commons 제공
리포좀 - Wikimedia Commons 제공

 

 

● 이 연구는 이런 의미랍니다

 

여러 가지 물질을 나노미터(nm=10억 분의 1m) 크기로 가공하면 기존에 볼 수 없었던 성질이 생겨납니다. 별다른 독성이 없는 ‘은’도 나노크기로 가공하면 여러 가지 인체 독성이 생겨나지요. 이 때문에 ‘나노물질의 독성’을 주로 연구하는 과학자도 있을 정도랍니다.

 

하지만 이런 나노 물질의 성질 변화를 의학적인 목적으로 이용하려는 사람들도 있습니다. 암세포만 공격하는 물질을 만들거나, 인체 내 특정 부위에만 달라 붙는 성질을 이용해 각종 진단기술로 이용하기도 합니다. 각종 나노 물질을 이용해 암 등 주요 질병을 치료하려는 시도는 수년 사이 의료계에서 꽤 큰 관심을 받는 분야랍니다.

 

하지만 이런 나노물질을 그대로 주사기를 이용해 사람 몸속에 밀어 넣을 수는 없지요. 몸속에서 꼭 필요한 위치에, 필요한 기능만 해 내야 약품으로서 가치가 높아질테니까요. 과학자들은 그래서 “그렇다면 독성이 없는 인체 친화적인 물질로 나노물질을 감싸주면 될 것 아니냐?”라고 생각하기 시작했답니다.

 

물론 이 생각은 이번 연구결과를 발표한 강태욱 교수 연구진이 처음 생각해 낸 것은 아닙니다. 사람에게 가장 해롭지 않은 물질은 역시 사람의 몸과 똑같은 성분으로 된 ‘생체물질’이겠지요.  이런 생체물질로 극히 작은 나노물질을 완전하게 감싸기 어려운 것이 지금까지 문제가 됐답니다. 수십, 수백만 개가 넘는 나노물질을 생체물질로 감싸려고 한다면, 결국 완전히 감싸지지 않는 나노입자들이 생겨나기 마련입니다. 이런 물질들이 몸속에 들어가면 큰 문제를 일으킬 수 있겠지요.

 

그러니 생체물질로 코팅이 아주 잘 된 나노물질만 골라내는 ‘분리정제 공정’이 추가로 필요했습니다. 인체에 해가 없는 나노물질만 골라 ‘순도’를 높이는 작업이 필요했다는 뜻이지요. 기존 기술로는 생체물질로 완전하게 잘 감싼 나노물질을 만들어도 실제로 쓸 수 있는 입자는 1%에 불과했었답니다. 이것들을 골라내 치료에 이용해야 하니 값도 비쌌지요.

 

강 교수 연구진은 이를 효율적으로 생산하는 공정을 개발했습니다. 먼저 외부는 생체물질로 이뤄져 있고, 내부가 텅빈 구형 형태의 물질. 즉 ‘리포좀’을 인공적으로 만들었어요. 그리고, 이 내부에 금속 이온이 투과해 들어가 내부에 미리 넣어둔 약물과 반응해 금속 나노소재로 성장하도록 만들었답니다. 결국 리포좀 내부에 나노소재를 자연적으로 형성시키는 기술을 새롭게 만든 거지요.

 

연구진은 이 기술이 보편화 되면 각종 의료용 나노물질을 보다 손쉽게 전달하는 것이 가능해져 큰 의학기술 발전으로 이어질 것으로 기대하고 있답니다. 암이 걸려도 나노물질로 손쉽게 치료하는 세상이 한발 더 다가온 셈입니다.


 

서강대 연구진이 개발한 나노인공세포의 물리적 특성 및 생체독성 분석을 나타낸 모습 - 서강대 제공
서강대 연구진이 개발한 나노인공세포의 물리적 특성 및 생체독성 분석을 나타낸 모습 - 서강대 제공
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