구희범 가톨릭대 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 합성생물학사업단장 (의생명과학교실 교수, 교신저자), 이동현 박사(제1저자) 연구팀이 강한 자성을 띠는 Zinc ferrite(3가 철 산화물과 2가 아연의 화학적 결합물)와 항암제를 탑재한 생분해성 PLGA(polylactide-co-glycolide) 나노입자를 개발하여 종양표적 약물전달기술을 성공적으로 구현했다고 23일 밝혔다.

이번 연구결과는 생분해성 소재를 활용해 안전성을 확보하면서도 치료 효과를 극대화할 수 있을 것으로 기대된다.

   강한 자성을 띠는 Zinc ferrite 나노입자(NP)와 항암제를 탑재한 생분해성 PLGA 나노입자를 혈관에 주입한 후 외부 자기장을 가해 종양 부위로 이동시켜 종양 선택적 약물전달기술을 구현한 기전의 모식도    

연구팀은 항암제와 자기장에 감응하는 물질인 Zinc ferrite 나노입자를 더 큰 PLGA 나노입자 안에 탑재시켜 생체 주입 이후 외부 자기장을 이용하여 종양 부위에 나노입자를 치료 표적에 전달하는 기술을 개발했다.

정맥주사를 통해 주입된 나노입자는 혈류를 따라 순환하게 되는데, 이 과정에서 종양 부위에 특이적으로 자기장을 가해 주면 강한 자성을 띠는 나노입자가 자기장에 감응하여 자기장을 가해준 종양 방향으로 끌려가게 되는 원리다.

Zinc ferrite 나노입자는 기존 산화철(Iron oxide) 나노입자에 아연(Zn)을 결합시켜 자성을 강화한 소재다. 이를 통해 외부 자기장에 더욱 민감하게 반응하도록 설계됐다. 혈류를 따라 순환하는 동안 외부 자기장에 의해 특정 종양 부위로 정확히 이동할 수 있다. 나노입자가 종양 부위에 도달하면 내부의 항암제를 효율적으로 방출해 치료 효과를 극대화한다.

동물실험에서 Zinc ferrite 나노입자는 기존 항암제 대비 종양 표적 능력이 크게 향상되었음을 보여줬다. 쥐 종양 모델에서 항암제의 부작용을 감소시키면서 치료 효능을 높이는 결과를 도출, 임상 응용 가능성에 대한 기대치를 높였다.

   구희범 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단장(왼쪽), 이동현 박사

구희범 교수는 “이번 연구는 자성 나노입자와 자기장을 활용해 종양표적 약물전달기술의 가능성을 제시한 성과”라며 “다양한 약물 전달 분야에서 응용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단, 중견연구, Post-Doc 성장형 공동연구 사업의 지원을 받았다. 재료 분야 국제 학술지 ‘Chemical engineering Journal’(IF=13.4)에 온라인 게재됐다. 지면으로는 2025년 1월호에 게재될 예정이다.