나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 상하이(上海) 고등(高等) 연구원 리쥬썽(李久盛) 연구원 연구팀은 상하이(上海) 자오퉁(交通) 대학교 부속 제6 인민병원, 선전(深圳) 대학교, 퉁지(同濟) 대학교 연구팀과 공동 연구를 통해 바이오 의료용 소재 연구에서 혁신성과를 취득함.

골(骨) 종양은 골격(骨骼) 혹은 골육(骨肉) 종, 유인(尤因)육종, 골수종 등 부속 조직의 원발성(原發性) 악성 골(骨) 종양으로서 10-30세 정도의 청장년 중에서 대부분 발생하며, 악성 정도가 높고, 쉽게 전이되어, 불구가 되는 비율과 사망에 이르는 비율이 매우 높음. 바이오 의료 수술 기술, 의료 기기 및 각 종 종양 표적 약물이 지속적으로 발전하고 갱신되고 있음에도 불구하고 골(骨) 종양에 대한 치료에서 뚜렷한 성과를 내지 못하고 있으며, 수술 후 종양 재발과 전이는 치료 실패의 주된 원인이 되고 있음. 특히 뼈가 크게 파손된 부분에 대한 복구 는 뚜렷한 성과를 얻지 못하고 있음.

연구팀은 소재 표면에 기능성 박막을 고정시키는 방법을 통해 항종양/뼈 복구 협동 통합화 기능 소재를 디자인하고 개발하였음. 골(骨) 종양 치료의 특수성에 근거하여 우수한 광열(光熱) 항종양 기능을 보유한 나노 MoS2와 우수한 뼈 형성 기능을 보유한 붕산염 생물 활성 유리(BG)를 결합시켜 항종양/뼈 복구 협동 통합화 치료가 가능한 복합 소재(MPf-BG)를 개발하였음.

종양 절제 수술 후 MPf-BG 스텐트(stent) 삽입하면 뼈 복구를 실행할 수 있는 동시에 외부 레이저 강도를 통해 인체 내부 국지 온도를 제어하고 온열로 남아 있는 암 세포 혹은 재발된 암 세포를 태워 최종적으로 항암 및 뼈 복구 협동 통합화 치료 목표에 도달하게 됨.

연구팀은 이번 연구를 통해 PLGA, MoS2, BG 세 가지 소재의 장점을 활용하고 PLGA를 MoS2에 고정시켜 BG 스텐트 표면에 대량 집중시킴으로 어느 정도 광열 전환 효과를 향상시키며, PLGA는 나노 MoS2가 인체 내에서 서서히 방출이 가능하도록 하고, 소재에 장기간 항암 성능을 발휘할 수 있도록 하는 기능을 부여하여 나노 MoS2의 인체 내 바이오 독성 발생을 뚜렷이 감소시킬 수 있도록 한다는 점을 발견하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 MPf 코팅 층은 BG가 분해되는 초기에 이온 돌연 방출과 바이오 독성을 발생시키게 되는 문제를 효과적으로 완화시킬 수 있다는 점을 발견하였으며, 기판 BG가 기타 세라믹, 폴리머, 금속 소재에 비해 더욱 이상적인 광 투과성, 더욱 작은 광 에너지 흡수 비율을 보유하고 있기 때문에 소재 광열 항암 효과를 간접적으로 향상시킬 수 있음. Mo 원소는 인체의 필수적인 미량 원소로서 MoS2의 도입은 협동적으로 소재의 바이오 성능을 향상시킬 수 있다는 점을 발견하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 항암/뼈 복구가 가능한 멀티 기능 소재를 개발하였으며, 바이오 활성 유리의 우수한 소재 성능과 나노 소재의 뛰어난 광열 항암 기능 간의 결합을 통해 멀티 기능 소재를 혁신적으로 디자인 하였음. 임상에서 필요로 하는 관련 기능에 근거하여 소재에 부여한 통합화 공정으로 중요한 역할을 발휘할 수 있도록 한 동시에 바이오 소재 분야 연구를 위해 새로운 아이디어와 근거를 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Chemical Engineering Journal’ ("Integrative treatment of anti-tumor/bone repair by combination of MoS2 nanosheets with 3D printed bioactive borosilicate glass scaffolds") 지에 게재됨.