이화여자대학교는 김동하 화학·나노과학과 교수 연구팀이 세계 최초로 정밀한 암 치료를 위한 생체 직교 반응 기반 플라즈모닉 촉매 융합 나노 플랫폼 기술을 개발하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.
이번 연구는 차세대 정밀 종양 치료 기술인 '생체 직교 반응(Bioorthogonal reaction)'의 정밀성과 반응 효율을 동시에 높였다는 점에서 주목받는다. 세계적인 재료과학 분야 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 4일 게재됐다.
생체 직교 반응은 건강한 세포를 건드리지 않으면서 암세포에만 약물을 작동시키는 차세대 치료 기술이다. 기존 약물 치료는 인체 내 복잡한 환경에서는 반응 효율이 떨어지고, 약물이 언제, 어디서 작동할지를 정확히 제어하는 데 한계가 있었다. 이런 기술적 문제를 해결하기 위해서는 반응 효율이 높고, 조절이 쉬운 '나노촉매' 개발이 필요했다.
김 교수팀은 이에 착안해 금 나노입자, 팔라듐(Pd) 나노촉매, 광감응성 약물 전구체 세 가지 요소를 하나로 결합한 새로운 나노플랫폼을 설계했다. 새 나노플랫폼은 금 나노입자의 끝부분에 팔라듐 입자를 정밀하게 부착해 금의 빛 흡수 특성과 팔라듐의 촉매 성능을 동시에 살렸다.
여기에 빛에 반응하는 알릴 카바메이트(allyl carbamate) 결합 메틸렌블루(alloc-MB) 전구체를 더해 정확한 위치에서만 약물이 활성화되도록 했다. 특히 이 나노플랫폼은 808nm와 655nm 파장의 빛을 동시에 조사함으로써 플라즈몬 효과를 이용한 전자 전달을 유도하고, 약물 전구체의 분해 반응을 시공간적으로 정밀하게 조절할 수 있게 했다.
실험 결과 약물 전구체의 활성화가 기존보다 9배 이상 향상됐고 실제 생체 내에서도 이 반응을 정확하게 제어할 수 있음을 확인했다. 세포와 동물 실험에서도 이 시스템은 종양 억제 효과가 매우 뛰어남을 입증했으며, 이는 광열 치료 효과, 플라즈몬 전자 전달 메커니즘(PiPET), 비활성 물질(leuko-MB) 생성을 억제한 결과로 나타났다.
김동하 교수는 “이번 연구에서 개발한 플라즈몬 전자 전달(PiPET) 기반 생물 직교 분해 반응 시스템은 정밀한 시공간적 광치료 전략을 통해 혁신적인 솔루션을 제공함으로써 더욱 정확하고 효과적인 종양 치료에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
이지희 기자 easy@etnews.com
