나노기술 및 정책 정보

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● 포항공과대학교 화학공학과 차형준 교수와 경북대학교 의생명융합공학과 조윤기 교수 공동 연구팀이 홍합의 접착 단백질과 빛과 전자를 이동시키는 멍게의 카테콜·바나듐 복합체를 모방한 광 감응성·접착성 나노 항암제 폭탄을 개발

● 본 나노폭탄은 빛을 비추는 특정 부위에만 열을 발생시키고, 항암 효과가 있는 일산화질소 기체를 생성함과 동시에 항암제를 방출해 광열·기체·약물요법의 삼중 복합치료가 가능

● 암은 여러 생물학적 경로를 통해 발생하기 때문에 다양한 치료를 병행하는 방법이 주로 이용되지만, 체액이 존재하는 몸속에서 여러 치료제를 특정한 암 부위에만 동시에 전달하는 것은 어려웠던 상황

● 이에 연구팀은 멍게의 생체 특성 중 하나인 빛과 전자가 이동하도록 돕는 카테콜·바나듐 결합을 홍합 접착단백질에 적용해 나노입자를 제작

● 해당 나노입자는 강한 접착력으로 인해 암세포에 오래 머물 뿐만 아니라, 쉽게 분해되는 홍합 접착단백질로 만들어졌기 때문에 기존 광 감응성 소재의 한계였던 낮은 안전성을 극복

● 나노입자에 적외선을 쬐면 5분 안에 50°C까지 온도를 높일 수 있고, 광열 전환 효율도 약 50%로 우수한 것을 확인

● 온도 감응성 일산화질소 공여자와 항암제를 담고 적외선을 쬐자, 광열효과에 의해 일산화질소 기체와 약물이 효과적으로 방출된 것을 확인하였으며, 이는 나노폭탄으로 활용될 가능성을 제시

● 일산화질소는 몸에서 금방 분해되어 항암 작용이 일어나기 어려웠지만, 나노폭탄을 이용하면 빛으로 기체 방출을 조절할 수 있어 일산화질소의 전달 효율을 크게 높이는 것이 가능

● 동물 대상 임상시험 결과, 광열치료만 진행했을 때는 치료 시작 약 15일 뒤부터 종양이 다시 자라났지만, 나노폭탄으로 삼중 복합치료 시 약 한 달간 종양이 관측되지 않을 정도로 지속적인 효과가 발생

● 연구팀은 해당 나노폭탄이 광열, 기체, 약물과 더불어 유전자, 항체 등 다양한 치료제나 조영제를 전달할 때도 응용 가능해 항암제 응용에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대

※ 용어설명

- 온도 감응성 일산화질소 공여자: 온도에 반응해 일산화질소 기체를 방출하는 화합물

※ Advanced Healthcare Materials 게재(2021.10.09.), “Tunicate-Inspired Photoactivatable Proteinic Nanobombs for Tumor-Adhesive Multimodal Therapy”

※ 과학기술정보통신부(중견연구사업, 우수신진연구사업, 학문후속세대지원사업), 해양수산부(해양바이오산업 신소재연구단사업) 지원