생분해성 실리콘 나노약물전달체로 생체 내 약물전달과정 모니터링

서울아산병원 김송철·주진명 교수팀 국내 기술 개발

서울아산병원은 “융합의학과 주진명 교수, 간담도췌외과 김송철 교수팀은 생분해성 실리콘 나노입자의 형광특성을 이용한 약물전달 모니터링 시스템을 최근 국내 처음 개발했다.”고 23일 밝혔다.

이 시스템은 실리콘 나노입자 내부에 탑재된 약물의 방출 과정이 나노입자의 생분해 과정과 긴밀한 상관관계를 가지며, 실리콘 나노입자가 형광신호를 발생시킨다는 것에 주목해 이 신호의 변화를 특수장비로 실시간 모니터링 할 수 있는 기술이다. 천만분의 1미터 이하의 생분해성 실리콘 나노입자를 이용해 약물의 생체 내 이동 및 분해되는 과정을 비침습적인 방법으로 측정할 수 있는 모니터링 시스템이다. 

부작용 없이 체내에서 이루어지는 약물전달과 치료과정을 신속하게 모니터링 함으로써, 지금까지는 혈액이나 조직검사를 통해 이뤄져야 했던 약물전달 모니터링 과정을 간소화하고 치료효과에 대한 피드백도 획기적으로 개선할 수 있을 전망이다. 

연구팀은 실리콘 나노입자의 형광감쇄시간이 수백 마이크로초에 이르는 것에서 착안해, 수십 나노 초(nano-second)에 불과한 자가형광의 감쇄시간으로부터 구별해내는 방법을 찾았다. 또한 약물을 탑재한 실리콘 나노입자의 생분해 과정에서 형광신호의 파장이 짧아지면서 감쇄시간이 감소하는 것을 확인했고, 이 과정을 신속하게 측정함으로서 생체 내 약물 전달 과정을 모니터링 할 수 있는 길을 열게 된 것이다. 

주진명 서울아산병원 융합의학과 교수는 “나노입자를 이용한 약물 전달 플랫폼은 전세계적으로 오랜 기간 주목받고 있었지만 독성평가에 대한 해답이 명확히 제시되지 못해 매우 제한적인 영역에서만 임상으로 이어지고 있다. 하지만 최근에는 다양한 분야와의 융합연구를 통해 중개의학적 활용가치와 경제적, 산업적 파급효과가 높은 연구에 대한 투자와 성과보고가 가속화 되고 있다.”고 말했다. 

김송철 서울아산병원 간담도췌외과 교수는 “이번 연구결과를 통해 나노소재와 생체의 상호작용에 대한 기초연구는 물론 약물처방과 치료과정 사이에 빠른 피드백을 통해 치료효과를 극대화 할 수 있는 기술개발에 기여할 수 있을 것으로 기대한다. 특히, 생존율이 매우 낮은 췌장암 환자에 대한 수술과 세포이식 치료 후 약물 방출과 모니터링을 통해 치료효과를 극대화 하는 방안을 후속연구로 진행 중이다.”고 말했다.

이번 연구는 울산대학교 의과대학 및 미국 캘리포니아대학 샌디에고 캠퍼스, SBP의학연구소 등 국제연구팀과의 공동연구로 진행됐다. 교육부의 이공학개인기초연구지원사업과 보건복지부의 보건의료기술연구개발사업, 과학기술정보통신부의 바이오의료기술개발사업, 아산생명과학연구원 등의 지원을 통해 수행됐다. 연구결과는 재료과학분야의 세계적인 학술지인 어드밴스드 머터리얼즈(I.F.=21.95) 온라인판에 최근 게재됐다.