김영근 고려대 교수팀 "광열치료 비수술 방식 개척 가능성"

크기별 산화철 나노입자의 광열반응에 의한 세포 형광 발광현상.<사진=연구팀 제공>
크기별 산화철 나노입자의 광열반응에 의한 세포 형광 발광현상.<사진=연구팀 제공>
국내 연구팀이 세포 속에서 빛이 나오는 산화철 광열제를 개발했다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 김영근 고려대 신소재공학부 교수 연구팀이 세포 속에서 빛이 나와 광열치료의 치료 위치를 실시간으로 확인할 수 있는 산화철 광열제를 개발했다고 15일 밝혔다.

광열치료란 암 부위에 나노입자를 전달한 후 근적외선 레이저가 쬐어질 때 발생하는 열을 이용해 암세포를 괴사시키는 치료방법이다. 기존 암 치료 방법과 달리 탈모나 구토 등의 부작용이 적어 새로운 치료기술로 주목받고 있다.

광열제는 광역학 치료 시 쬐어지는 빛에 반응해 열을 발생시키기 위한 작용물질이다.

그동안 광열치료에서 금(Au) 나노입자를 주로 연구해왔다. 금 나노입자는 가시광·근적외선 빛 흡수에 의해 열이 쉽게 나기 때문이다.

하지만 낮은 조도에서는 효과가 낮고, 금 나노입자 표면을 화학적으로 변형시키는데 사용되는 결합은 온도가 높아질수록 안정성이 떨어졌다. 이런 이유로 산화철 나노입자가 광열제로서 부각되고 있다.

연구팀은 근적외선 파장의 레이저를 쬐어 산화철 나노입자 광열효과를 유도했다. 이로 발생하는 열이 나노입자 주변에 있는 고분자의 탄소사슬 구조를 변형해 파이(π)-공액 구조를 가지는 새로운 공액고분자 구조를 형성시킴으로써 강한 형광이 나타나는 것을 확인했다.

나노입자를 세포에 흡수시켜 광열효과를 유도하는 경우도 형광이 나타났다. 세포내에 유기물질이 고분자의 역할을 하여 π-공액 구조로 변형됐기 때문이다. 또 레이저 세기와 나노입자 농도·크기를 조절했을 때에 형광 세기가 달라졌다. 나노입자 크기가 크고 농도가 높을수록 형광이 강하게 나타났다.

김영근 교수는 "이번 연구 결과를 산화철 나노입자가 광열치료에 응용하면 부분적으로 치료가 일어나는 위치를 실시간으로 볼 수 있다"라며 "비수술 방식의 새로운 분야를 개척하기 위한 광열치료기술의 가능성을 제시한 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구 성과는 국제학술지인 '스몰(Small)'에 지난달 27일자 논문으로 게재됐다.

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