나노기술 및 정책 정보

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● 영국 University of Southampton의 Nick Evans 박사와 Tracey Newman 박사 연구팀이 나노입자를 이용하여 인간 세포 내부에 숨어 있는 박테리아를 박멸하는 새로운 기술을 개발

● 버크홀데리아(Burkholderia)는 유비저(melioidosis)라는 질병을 발생시키는 박테리아로, 유비저는 동남아시아에서 매년 수만 명의 목숨을 앗아가는 위험한 병이지만, 박테리아가 대식세포로 불리는 백혈구 내에 숨어 있기 때문에 경구 또는 정맥으로 투여되는 항생제는 효과가 없는 경우가 자주 발생

대식세포는 혈액에서 입자를 흡수하는 작용을 통해 감염 예방에 중요한 역할을 하지만, 대식세포 내부에서 성장하는 일부 박테리아에 의해 이용될 수 있는 위험이 존재

● 이를 해결하기 위하여 연구팀은 나노미터(nm) 크기(지름이 머리카락의 1/000)인 폴리머좀(고분자주머니, Polymersome)이라는 작은 캡슐을 사용하여 세노 내에서 박테리아가 자라는 곳으로 항생제를 운반하여 박테리아를 박멸하는 기술을 개발

● 나노 폴리머좀(PM)은 수용액에 접촉했을 때, 소포체를 형성하는 자기 조립(self-assemble)형 양친매성 공중합체(Amphiphilic Copolymer)로 구성되어 있으며, 소포체는 친수성 핵을 둘러싸는 소수성 껍질막을 가지고 있어 친수성 및 친수성 화합물의 캡슐화를 가능하게 하므로, 캡슐화된 친수성 약물 전달에 대한 침투를 감소시켜 신체에 의해 빠르게 제거되는 리포좀과 같은 다른 운반체들보다 안정적인 장점을 보유

● 연구팀은 박테리아에 감염된 대식세포에 폴리머좀을 첨가한 결과 폴리머좀이 대식세포 내로 쉽게 흡수되고 세포 내부의 박테리아와 결합된다는 것을 보여 주였으며, 이는 폴리머좀을 사용하는 방법이 박테리아 감염 부위에 고농도 항생제를 공급하는 효과적인 방안이 될 수 있으며 항생제가 필요한 곳에 도달하였을 때만 방출되므로 항생제 남용을 방지할 수 있음을 제시

● 이전 연구에서는 적절한 시간과 장소에서 약물을 방출하기 위해 열이나 pH를 조절하는 복잡한 수단이 필요하였으나, 본 연구에서는 간단한 결합만으로도 약물 방출이 가능하여 생산에 보다 유리하며, 현재 연구팀은 임상실험을 위해 초기 개발 단계를 진행하고 있음.

※ 용어설명

- 자기 조립(self-assemble): 원자, 분자, 나노입자, 또 다른 여러 개의 나노 수준의 구성요소들이 계의 에너지(엔탈피)에 의해 자발적으로 조합되는 현상 또는 이러한 현상에 의해 나노구조물을 만드는 방법

※ ACS Nano 게재(2021.11.05.), “Antibiotic-Loaded Polymersomes for Clearance of Intracellular Burkholderia thailandensis”