나노기술 및 정책 정보

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희토류 무기 나노 발광 소재는 차세대 발광 나노 바이오 의학 프로브에 속함. 희토류 무기 나노 발광 소재는 발광 성능이 우수하고, 화학 특성이 안정적이고, 자체 발광 형광 영향이 작은 등의 장점이 있기 때문에 이미 각 종 위험한 질병, 예를 들면 암에 대한 정밀 진단과 치료 등의 분야에서 밝은 응용 전망을 가짐.

그러나 희토류 무기 나노 바이오 의학 프로브는 생분해가 어렵기 때문에 쉽게 생체 내에 축적되어 대사 방식으로 체외로 배출할 수 없으므로, 바이오 의학 분야에서의 희토류 무기 나노 바이오 의학 프로브 임상 응용과 성과 전환을 제한하고 있음.

중국과학원 원사(院士)이며, 중국과학원 푸졘(福建, 복건) 물질구조 연구소 산하 "구조 화학 국가 중점 실험실" 연구원인 훙마오춘(洪茂椿, 홍무춘) 박사가 주도하는 연구팀은 최근 수용성(水溶性) [ZrF7]3- 기능 그룹과 K+ 이온으로 구성된 "소프트" 큐빅 패스(cubic phase) 무기 불소 지르코늄 칼륨(K3ZrF7) 나노 결정을 베이스 소재로 사용하고, 다른 희토류 이온 도핑을 통해 최초로 생체 내에서 분해가 가능한 희토류 발광 무기 나노 바이오 의학 프로브를 개발하는데 성공하였음.

연구팀은 싱글 웨이브 밴드(single wave band) 희토류 적색 상에서의 전환 발광을 바이오 조직 형광 프로브로 사용하여 희토류 도핑 무기 K3ZrF7 나노 바이오 의학 프로브는 생체 내부와 외부에서 우수한 분해 가능 성능을 가지고 있다는 점을 발견하였음.

그 외, 동 유형 프로브의 분해 속도와 바이오 조직 마이크로 환경의 pH 수치와 밀접히 관련되어 있으며, 강산(强酸)(pH≤4.5)과 알칼리성(pH≥7)에서 10분 내에 분해되지만 약산(弱酸)(pH=5-6) 환경에서 서서히 물 분해가 되어 최종적으로 대사 방식으로 생체(예를 들면 실험용 마우스) 외부로 배출되었음.

연구팀은 이번 연구를 통해 기존의 희토류 발광 무기 나노 의학 프로브가 생체 내에서 분해가 될 수 없는 기술적 한계를 해결하였으며, 약산성(弱酸性) 바이오 조직 환경에서 암에 대한 정밀 치료를 가능할 수 있게끔 하였음.

연구팀은 관련 연구개발 성과를 중국 "국가 발명 특허" 및 PCT 국제 특허를 신청하였음.

본 연구 성과는 ‘ACS Nano’ ("Biodegradable Inorganic Upconversion Nanocrystals for In Vivo Applications") 지에 게재됨.