보다 효과적인 광역동치료 및 광열치료에 활용 가능


스마트 금나노캡슐의 광열 특성과 종양 표적성 및 활성산소종 발생 평가.

종양동물모델을 대상으로 한 스마트 금나노캡슐의 항암치료효능평가

박재형 교수
최기영 [제1 공동저자]

한화승 [제1 공동저자]

한국연구재단(이사장 조무제)은 박재형 교수(성균관대) 연구팀이 암 치료 시 사용되는 빛으로 제어가 가능한 스마트 금나노캡슐을 세계 최초로 개발하여 기존 광열치료와 광역동치료에 따른 부작용을 최소화하는데 성공했다고 22일 밝혔다.

보통 항암 치료는 항암제 투여와 방사선 조사 등을 통해 이뤄진다. 그러나 위 같은 치료는 다른 일반 세포에도 영향을 미쳐 인체의   정상적인 면역 시스템을 망가뜨린다. 이것이 국소적으로 암세포 부근만 치료가 가능한 광역동치료나 광열치료가 암 치료의 새로운 대안으로 부각되는 이유다.

광역동치료는 광감각제를 이용한 치료법이다. 광감각제는 특수 파장의 레이저에 활성화돼 생성된 활성산소종으로 암세포를 사멸시킨다. 그러나 체내에 잔존한 광감각제가 가시광선에 의해 활성화되면서 발생된 활성산소종이, 정상조직까지 손상시키는 부작용이 따랐다. 때문에 광감각제를 투여받은 환자는 일정 기간 암실에서 생활해야 하는 불편함을 감수해야 했다.


활성산소종은 화학적으로 반응성이 큰 산소를 포함하는 분자이다. 과량의 활성산소종은 산화적 스트레스를 통해 암세포를 사멸시킨다.
 

광열치료는 광열소재를 이용한 치료법이다. 광열 소재는 근적외선 레이저를 받아 발생된 열을 이용하여 암세포를 태워 괴사시킨다. 이는 수술이나 화학 치료 시술 시 발생하는 탈모, 구토, 감염 등의 부작용과 고통이 적어 새로운 치료기술로 주목받고 있다. 그러나 기존에 제작된 광열소재로는 암 부위로의 정확한 전달에 한계가 있었으므로 임상에서의 적극적인 활용이 어려웠다.

이에 박재형 교수팀은 히알루론산 기반의 나노입자에 금을 도포해 생체 적합성과 암 표적성이 뛰어난 스마트 금나노캡슐을 개발했다고 밝혔다.

스마트 금나노캡슐이 암세포 부근에 도달하였을 때 빛을 쬐어주면, 캡슐이 열을 내어 일차적으로 암세포를 공격한다. 이 때 캡슐   표면에 도포된 금이 벗겨지면, 내부에 담긴 광감각제가 대량의  활성산소종을 암 부위에 선택적으로 방출하여 암세포를 제거한다.


스마트 금나노캡슐은 금과 히알루론산 기반 나노입자로 구성되어 생체 적합성이 뛰어나다. 특히 캡슐 표면의 히알루론산은 암세포와 특이적으로 결합하여, 체내에 삽입된 캡슐이 암세포를 능동적으로 찾아갈 수 있도록 돕는다. 표면에 도포된 금은 일상생활 중 노출되는 가시광선에 의한 광감각제의 무분별한 활성을 억제한다.


또 스마트 금나노캡슐 표면에 도포된 금은 나노입자의 구조적  안정성을 확대시킨다. 이로 인해 투여 시 충격에 약했던 기존의 나노입자와는 달리, 캡슐이 쉽게 깨지지 않는다. 또한 조직 투과력이 우수한 금으로 인하여 효과적 광열 치료와 광역동치료가 가능하다.

박재형 교수는 “이번에 개발한 스마트 금나노캡슐은 암 치료에   효율적이고 안전하게 치료 가능한 제형으로 활용될 것”이라며 “실제 임상에서도 사용 가능한 핵심원천기술로 개발시키려 한다”고 연구 의의를 밝혔다.

이번 연구성과는 한국연구재단이 지원하는 이공분야 기초연구사업(교육부 소관사업)의 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구 결과는 세계적인 학술지 에이씨에스 나노(ACS Nano) 11월 16일자에 게재됐다.

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