경희대 치의학전문대학원 이상천 교수팀
항암제 넣어 코팅·암세포까지 도달 효과

나노 입자 기공에 약물을 주입한 후 암 세포까지 이동해 항암제를 정확히 투여할 수 있는 지능형 나노전달체가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이번 연구 성과는 교육과학기술부(장관 이주호)의 21세기 프론티어 나노소재기술개발사업단의 지원을 받은 경희대학교 치의학전문대학원의 이상천 교수팀이 이뤄냈다.

이 교수팀은 "유방암에 걸린 쥐 실험을 통해 이 나노입자의 고효율 항암효과를 확인했다"고 밝혔다. 나노전달체에 대한 연구는 국내외에서 다양하게 진행되는데, 기존에 개발된 전달체는 타겟에 도달하기전에 약물이 방출되어 효율이 떨어지고, 안전성이 낮은 문제가 있었다.

약물을 효율적으로 전달하면서도 인체에 안전성을 확보하는 것이 이 분야 연구의 핵심과제였다. 이 교수팀은 효소 반응을 통해 다수의 구멍이 뚫려 있는 다공성 나노입자 구멍에 항암제를 넣은 후 나노입자를 코팅할 수 있는 천연미네랄 나노껍질(nanoshell, 차폐막)을 만드는데 성공했다.

천연 미네랄 인산칼슘(Calcium phosphate)으로 만든 나노껍질(nanoshell)은 다공성 나노입자의 기공을 혈류 내에서 효과적으로 차폐해 약물방출을 억제하는 능력을 지니고 있다. 나노껍질은 암 세포 내의 낮은 pH(페하지수)에 의해 분해되는 성질을 갖고 있어, 암 세포 가까이에 도달하면 약물 방출을 촉진하는 기능을 지니고 있다.

또한 나노껍질은 인체 뼈 속 미네랄의 주성분으로 체내 구성 이온으로 용해되기 때문에 효율적으로 약물을 전달하면서 안전성을 확보할 수 있다. 이 교수는 "효소반응을 이용한 생체모방형 기술로 나노전달체를 개발했다는 점에서 연구의 독창성이 있다"며 "약물, 유전자, 성장인자 등 다양한 전달시스템에 응용해 안전성과 효율성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다"며 연구의 의의를 밝혔다.

이 교수팀의 연구논문은 세계적인 화학 분야 권위지인 '안게반테케미(Angewandte Chemie International Edition)' 8월8일 온라인판에 'pH 제어 인산칼슘 차폐형 메조다공성 나노컨테이너를 이용한 세포 내 약물전달'이란 제목으로 게재됐다.
 

◆용어설명 ▲다공성 나노입자(Mesoporous nanoparticle) 크기가 2-50 nm로 정의되는 메조 크기(IUPAC 정의)의 균일한 기공이 내부에 다수 존재하는 나노입자. 넓은 표면적을 갖으며 촉매, 센서, 분리, 및 약물전달체로서 사용됨. ▲나노껍질(nanoshell, 차폐막) 나노입자의 표면을 코팅하는 막으로, 메조다공성 나노입자의 기공내에 담지된 약물의 방출을 억제하는 기능을 함. ▲효소반응 약물이 담지된 나노입자 표면에 유레아제(urease) 효소를 도입한 후 수용액상에서 효소작용에 의해 urea를 분해시키면 국부적으로 나노입자 표면에서 pH가 상승하게 돼 인산칼슘 미네랄이 다공성 나노입자 표면에 재결정 과정을 통해 코팅됨.
 

▲효소제어 미네랄화를 통한 인산칼슘 나노껍질(nanoshell) 형성과 나노껍질 용해에 의한 항암약물 방출 모식도. ⓒ2011 HelloDD.com
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