암 세포 표적 치료...'스마트 금나노 캡슐' 최초 개발

박재형 성대 교수팀 개발..."부작용 최소화"

항암제, 방사선 치료에 의한 암 치료 부작용을 최소화 할 수 있는 ‘능동형 스마트 금나노 캡슐’을 국내 연구진이 최초로 개발했다.

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

항암제 투여와 방사선 등에 의한 암 치료는 다른 일반 세포에도 영향을 미쳐 인체 정상적인 면역 시스템을 망가뜨려 심각한 후유증을 수반한다. 이같은 단점을 극복하고자 최근에는 국소적으로 암세포 부근만 치료가 가능한 광역동치료나 광열치료가 새로운 대안으로 부각되고 있다.

광역동치료는 광감각제를 이용한 치료법으로, 특수 파장의 레이저에 활성화되어 생성된 활성산소종으로 암세포를 사멸시킨다. 그러나 이같은 방법 역시 체내에 잔존한 광감각제가 가시광선에 의해 활성화되면서 발생된 활성산소종이, 정상조직까지 손상시키는 부작용이 따랐다.

빛 원격제어를 통한 금/히알루론산 나노입자 기반의 스마트 금나노캡슐의 작용 모식도.

또한 광열치료법 역시 수술이나 화학 치료 시술 시 발생하는 탈모, 구토, 감염 등의 부작용과 고통이 적어 새로운 치료기술로 주목받고 있지만, 기존에 제작된 광열소재로는 암 부위로의 정확한 전달에 한계가 있에 적극적인 임상실험이 어려웠다.

이같은 난제를 해소하기 위해, 박재형 교수팀은 히알루론산 기반의 나노입자에 금을 도포, 생체 적합성과 암 표적성이 뛰어난 스마트 금나노캡슐을 개발했다.

스마트 금나노캡슐이 암세포 부근에 도달했을 때 빛을 쬐어주면, 캡슐이 열을 내 일차적으로 암세포를 공격한다. 이 때 캡슐 표면에 도포된 금이 벗겨지면, 내부에 담긴 광감각제가 대량의 활성산소종을 암 부위에 선택적으로 방출해 정확히 암세포를 제거하게 된다.

특히 캡슐 표면의 히알루론산은 암세포와 특이적으로 결합, 체내에 삽입된 캡슐이 암세포를 능동적으로 찾아갈 수 있도록 돕는다. 표면에 도포된 금은 일상생활 중 노출되는 가시광선에 의한 광감각제의 무분별한 활성을 억제한다.

박재형 교수는 “이번에 개발한 스마트 금나노캡슐은 암 치료에 효율적이고 안전하게 치료 가능한 제형으로 활용될 것”이라며 “실제 임상에서도 사용 가능한 핵심원천 기술로 개발시킬 것”이라고 밝혔다.

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