나노기술 및 정책 정보

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나노 입자는 유망한 약물 전달 도구로, 신체의 특정 부위에 직접 약물을 투여하고 화학 요법에서 흔히 볼 수 있는 끔찍한 부작용을 피할 수 있는 능력을 제공함. 하지만 문제가 있음. 나노입자는 면역계의 첫 번째 방어선 인 잠재적 침입자를 표시하는 혈청의 단백질을 통과하기 위해 고군분투해야 함. 이 때문에 나노입자의 약 1 %만이 원하는 목표에 도달할 수 있음.

하바드 대학교(Harvard University, School of Engineering and Applied Sciences) 연구팀이 단백질이 나노입자에 결합하고 태그를 지정하는 것을 방지하는 이온 역장을 개발했음. 마우스 실험에서 이온성 액체로 코팅된 나노입자는 코팅되지 않은 입자보다 체내에서 훨씬 더 오래 살아남았으며 놀랍게도 나노입자의 50 %가 폐에 도달했음. 이온성 액체가 혈류의 나노입자를 보호하기 위해 사용된 것은 이번이 처음임. 이 코팅으로 인해 나노입자가 혈청 단백질을 지나쳐서 적혈구에 올라 탈 수 있다는 사실은 정말 고무적임. 일단 면역 체계와 효과적으로 싸울 수 있게 되면 많은 기회가 열리기 때문임.

본질적으로 액체염인 이온성 액체는 전하를 유지할 수 있는 고도로 조정 가능한 물질임. 연구팀은 혈청 단백질이 입자 표면에 부착되어 혈류의 나노입자를 제거한다는 것을 알고 있었고, 특정 이온성 액체가 단백질을 안정화하거나 불안정화 할 수 있음도 알고 있었음. 문제는 이온성 액체의 특성을 활용하여 나노입자가 보이지 않는 단백질을 지나갈 수 있도록 할 수 있는 것이었음. 이온성 액체의 가장 큰 장점은 화학에 대한 작은 변화가 그 특성에 큰 변화를 가져오는 것임. 즉, 하나의 탄소결합만을 변경함으로써 단백질을 끌어 당기거나 밀어 내는지 여부를 변경할 수 있음. 연구팀은 나노입자에 혈청 단백질을 싫어하는 이온성 액체 콜린 헥세노에이트(choline hexenoate)를 코팅했음. 체내에 들어가면 이 이온-액체 코팅된 나노입자는 자발적으로 적혈구 표면에 부착되어 폐의 조밀한 모세 혈관 시스템에 도달할 때까지 순환하는 것처럼 보였음. 이 히치하이킹 현상은 정말 예상치 못한 발견이었음. 이전의 히치하이킹 방법은 나노입자가 적혈구에 부착하기 위해 특별한 치료를 필요로 했지만, 그 후에도 약 6 시간 동안만 목표 위치에 머물렀음. 하지만 여기서는 주입된 양의 50 %가 24 시간 후에도 여전히 폐에 남아 있음을 보여주었음. 연구팀은 이러한 입자가 폐 조직으로 이동하는 이유를 설명하는 정확한 메커니즘을 여전히 밝혀내야 하지만 이 연구는 시스템이 얼마나 정밀할 수 있는지를 보여줌. 표면 변화가있는 모든 나노입자는 이온성 액체로 코팅될 수 있으며 다른 특성을 갖도록 조정할 수 있는 수백만 개의 이온 성 액체가 있음. 나노입자와 액체를 조정하여 신체의 특정 위치를 겨냥할 수 있음.

본 연구 성과는 ‘Science Advances’ ("Protein-avoidant ionic liquid (PAIL)–coated nanoparticles to increase bloodstream circulation and drive biodistribution") 지에 게재됨