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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 근적외선 형광 물질 파장의 영역 (700-1300 nm)은 조직 투과력이 좋고 영상의 배후 잡신호를 최소화할 수 있다. 본 연구실에서는 근적외선 형광물질과 산화철 나노입자를 함유하는 고분자 나노입자를 개발하여 수지상세포의 생체내 추적을 위한 이중 모드 이미징이 가능하도록 하였다.(그림 7)
• 이러한 나노메디슨 분야의 핵심기술은 질병의 조기진단 및 표적 지향적 치료를 가능하게 해 주는 나노바이오소재 개발 분야이다. 본 원고에서는 질병의 진단과 관련된 분자영상 기능 및 질병의 치료와 관련된 기능을 수행할 수 있는 나노바이오 소재 연구분야를 필자의 연구를 중심으로 살펴보고자 한다. 사실, 나노메디컬소재에 대한 연구주제 및 내용도 매우 광범위하여, 본 원고에서 모든 내용을 다루지 못함을 아쉽게 생각한다.
• 항암치료에 사용되고 있는 면역세포를 생체 내에서 추적하는 분자영상기술과 관련된 나노바이오소재에 대하여 설명하고자 한다〕1T6]. 이 개념에서는 면역세포가 치료용 바이오 의약품이 되며, 이러한 치료용 면역세포를 추적하기 위해 사용되는 나노조영제가 분자 영상용 나노바이오소재에 해당된다.

제안 방법

• MRI/NIR 이중모드 분자영상용 고분자 입자는 근적외선 형광물질인 Indocyanin green (ICG)과 산화철 나노 입자를 함유하는 PLGA 고분자 나노 입자로 제조하였다.(그림 7) ICG는 감광성 형광물질로 생체에 독성이 없고 근적외선 영역의 빛의 흡수율이 높아 임상 조영제로써 FDA 승인되어 임상에서 사용중인 형광물질이다.
• 그림 4. 고분자 나노입자를 이용한 질병의 진단 및 치료. Adopted from [Ref.
• 본 연구자는 자성특성을 갖는 산화철(iron oxide) 나노입자를 함유하면서 근적외선 (NIR, near-infrared) 영역에서 빛을 강하게 흡수하거나 산란하는 특성을 가진 할로우 형태 (hollow-type)의 금 나노케이지 입자를 제조하여, 암의 진단 및 치료분야에 활용하였다. 자성 입자를 함유하는 금 나노쉘 나노구조체는 근적외선 영역에서 빛을 강하게 흡수하는 특성을 갖고 있기 때문에, 808 nm의 레이져를 조사해 주면, 빛을 강하게 흡수한 금 나노구조체는 그 에너지를 열에너지 형태로 발산하게 되고, 이러한 열에너지에 의해서 특정 암세포만이 선택적으로 사멸되는 원리를 이용한 것이다.

대상 데이터

• (그림 7) ICG는 감광성 형광물질로 생체에 독성이 없고 근적외선 영역의 빛의 흡수율이 높아 임상 조영제로써 FDA 승인되어 임상에서 사용중인 형광물질이다. 그리고, 산화철 나노 입자 역시 이미 임상사용 허가를 받은 물질이므로 임상에 적용하기 쉬운 ICG와 산화철 나노 입자를 이용하였다. 한편 생분해성 고분자인 PLGA(polylactic-co-glycolic acid) 는인체 내에서의 무해성, 안정성 및 생체 친화성이 있고, PLA(poly[lactic acid])와 PGA(poly[glycolic acid])의 성분 비율에 따라 인체 내에서 분해되는 속도가 좌우되는 특성이 있으므로, 이 고분자에 약물이 함유 될 경우에는 약물이 방출되는 속도가 조절될 수 있다는 특징을 지니고 있다.

성능/효과

• 이 나노소재를 이용하여 수지상세포와 대식세포, T 세포를 효과적으로 표지할 수 있었으며, 나노소재가 표지된 면역세포를 마우스의 피하로 주입하여 광학영상 장비와 MRI 장비를 이용하여 그 위치를 추적할 수 있었다.

후속연구

• 생체와 친화도가 우수한 것으로 알려진 금 나노입자의 구조를 조절하면, 근적외선 영역(700-1200 nm)에서 빛을 강하게 흡수하도록 할 수 있다. 이러한 금 나노입자가 암세포 표면에만 특이적으로 결합한 후에, 근적외선 빛을 조사해 주면, 암세포만을 특정하게 파괴시킬 수 있는 새로운 기법인데 (그림 5), 기존의 화학요법에서 사용되는 항암제의 양을 줄이고, 방사선 치료에서 오는 부작용을 줄이기 위한 대안으로, 인체에 무해한 근적외선 광을 이용하기 때문에 임상에 적용된다면 그 대체효과는 매우 클 것으로 확신한다.

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